DE4337163A1 - Steuerungseinrichtung zur selbsttätigen und fahrstreckenabhängigen Schaltung eines Automatikgetriebes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung zur selbsttäti­ gen Schaltung eines von einem Motor antreibbaren Automatikgetrie­ bes in einem Fahrzeug, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, um­ fassend Sensoren zur Erfassung wenigstens einer Betriebszu­ standsgröße des Motors, Sensoren zur Erfassung des eingelegten Ganges, der Getriebeabtriebswellendrehzahl sowie für die Fahr­ zeugquerbeschleunigung, einen Computer zur Verarbeitung der von den Sensoren ermittelten Werte, einen mit diesem Computer über eine Datenleitung verbundenen Getriebesteuerungsrechner, sowie mit diesem Getriebesteuerungsrechner verbundene elektrohydraulisch betätigbare Stellglieder zur Schaltung der Gangstufen des Getrie­ bes.

Eine derartige gattungsgemäße Steuerungseinrichtung ist bei­ spielsweise aus der Europäischen Patentanmeldung EP 0 406 615 be­ kannt. In ihr wird ein sogenanntes integriertes Triebstrangkon­ zept vorgestellt, bei dem mit Hilfe eines Computers unter Be­ rücksichtigung der aktuellen Drosselklappenstellung sowie anderer die Fahrweise des Fahrers und die Fahrsituation des Fahrzeuges kennzeichnenden Größen der unter allen Fahrbedingungen optimale Gang oder das optimale Übersetzungsverhältnis ausgewählt und zu­ geschaltet wird. Verfahrensgemäß ist es mit der dort vorgeschla­ genen Steuerungsvorrichtung möglich, die Schaltcharakteristik ei­ nes elektro-hydraulisch gesteuerten und selbsttätig schaltenden Getriebes dadurch ständig an den Fahrstil des Fahrers oder an ei­ ne gerade herrschende Fahrsituation anzupassen, daß neben der Drosselklappenstellung auch noch die Fahrgeschwindigkeit, die Querbeschleunigung, die Längsbeschleunigung, die Längsverzögerung und die Motordrehzahl erfaßt oder errechnet und über Kennfelder und eine Verknüpfungsfunktion zu einer bestimmten Kenngröße zu­ sammengefaßt werden. Aus dieser Kenngröße wird mittels einer ma­ thematischen Filterung ein Fahraktivitätswert ermittelt, der zur Auswahl eines Schaltprogramms aus einer Mehrzahl von zwischen ei­ nem verbrauchsoptimalen Schaltprogramm und einem leistungsoptima­ len Schaltprogramm liegenden und diese umfassende Schaltprogramme dient.

Vorteilhaft an dieser Erfindung ist, daß ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines selbsttätig schaltenden Getriebes geschaffen wird, die sich ausgehend von einem möglichst ver­ brauchsoptimalen Schaltprogramm dynamisch an das Fahrverhalten und die gerade herrschende Fahr- bzw. Verkehrssituation anpaßt, ohne daß von dem Fahrer zusätzliche Bedienelemente betätigt wer­ den müssen. Hierdurch ist gewährleistet, daß der Fahrer immer je­ weils die Fahrleistung bekommt, die er anfordert, wobei in allen Bereichen immer auf möglichst niedrigen Kraftstoffverbrauch ge­ achtet wird.

Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß die Steuerung des selbst­ schaltenden Getriebes wesentlich vom Öffnungswinkel der Drossel­ klappe bzw. deren Änderungsgeschwindigkeit abhängt. Dadurch ist es in bestimmten Fahrsituationen oder bei bestimmten Verhaltens­ weisen des Fahrers (Pumpbewegung des Fahrpedals, schnelles Durch­ treten des Fahrpedals, zu starke oder zu niedrige Auslenkung des Fahrpedals im Startvorgang) möglich, daß Drosselklappenwinkel oder deren Änderungsgeschwindigkeit zur Steuerung verarbeitet werden, die keinen verbrauchsoptimalen und schonenden Betrieb des Motors und des Getriebes gewährleisten.

Außerdem ist an dieser Steuerungseinrichtung nachteilig, daß die Schaltcharakteristik des Getriebes ständig an den Fahrstil des Fahrers oder an die gerade herrschende Verkehrssituation angepaßt wird. So muß sich der Fahrer eines derartigen Fahrzeuges erst weitgehend in einer bestimmten Fahrsituation befinden, z. B. die Bewältigung einer engen Kurve, damit die Steuerungseinrichtung aus den ermittelten Sensordaten (hier speziell der Querbeschleu­ nigung des Fahrzeuges) die zugehörige Schaltempfehlung abgeben kann. Dies kann in extremen Fahrsituationen zu kritischen und auch gefährlichen Schaltempfehlungen führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungs­ einrichtung für ein gattungsgemäßes Getriebe vorzustellen, mit dem bestimmte Fahrsituationen früher als bisher erkennbar sind und mit der die zugehörigen Schaltempfehlungen sicherer und schneller als bisher abrufbar sind.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehm­ bar.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das Schaltver­ halten eines automatischen Getriebes vor Kurven, bei Überholmanö­ vern, beim Abbiegen und an Ampeln und bei sonstigen verkehrsab­ hängigen Situationen meistens nicht dem individuellen Schaltver­ halten eines mit einem Handschaltgetriebe fahrenden Fahrers gleicht. Gelegentlich schaltet ein solches automatisches Getriebe überflüssigerweise, um dann gleich darauf wieder zurückzuschal­ ten, so zum Beispiel beim automatischen Hochschalten vor einer Kurve oder einer Steigung. Diese Störungen ließen sich vermeiden, wenn die Getriebesteuerungseinrichtung den gerade zu befahrenen Weg im Voraus kennen würde.

Die vorliegende Erfindung schlägt daher vor, in einer gattungsge­ mäßen Steuerungseinrichtung einen Computer vorzusehen, mit dem durch einen von dem Fahrer aktivierbaren und passivierbaren Lern­ vorgang die relevanten und aus den aktuellen Sensordatenverläufen ermittelbaren Fahrweginformationen abspeicherbar sind. So kann der Fahrer eines derartigen Fahrzeuges diesen Computer beispiels­ weise den oder die Fahrwege zum Arbeitsplatz, zum Einkaufszen­ trum, zu Bekannten oder zum Kindergarten mit seinen jeweiligen Besonderheiten lernen lassen. Die zu erfassenden Informationen können dabei auch nicht in Straßenkarten oder von Navigations­ systemen vermittelbare Wegmerkmale wie Steigung und Gefälle der Straße, aktuelle Baustellen, besondere zu berücksichtigende Sichtbehinderungen oder Fußgängerüberwege beinhalten.

Die Erfindung sieht vor, die erlernte individuelle Fahrstrecke mit ihren Besonderheiten und den daraus resultierenden Fahrerre­ aktionen in einem sogenannten neuronalen Computernetz abzuspei­ chern und vorzugsweise mit Hilfe von Fuzzy-Logik-Regeln zu verar­ beiten. Dabei wird die Fahrstrecke und das Fahrverhalten indirekt durch die Drosselklappenstellung, deren zeitliche Änderung, der Stellung des Fahrtrichtungsanzeigers, des Lenkwinkels, der Brems­ betätigung, der Beschleunigung, der Fahrzeugneigung, der Ge­ schwindigkeit, der Geschwindigkeitsänderung und des gewählten Ganges aufgezeichnet, und nach Beendigung der Fahrstrecke einer bestimmten Streckenkennung zugeordnet. Der so exemplarisch für eine spezielle Fahrstrecke erfaßte Sensordatensatz wird dann ver­ sehen mit der Fahrwegkennung (z. B. für den Einkaufsweg) in einem Computerspeicher abgelegt. Nach Abschluß der Lernphase kann die Getriebesteuerungseinrichtung aufgrund der aktuell ermittelten Sensordaten über den Fahrweg des Fahrzeuges und die Fahraktivität des Fahrers die Ähnlichkeit mit einer abgespeicherten Fahrsitua­ tion erfassen und bestimmte vorteilhafte Schaltinformationen über den Getriebesteuerungsrechner an das Getriebe weitergeben.

Demnach wird eine Getriebesteuerungseinrichtung zur selbsttätigen Schaltung eines von einem Motor antreibbaren Automatikgetriebes in einem Fahrzeug vorgeschlagen, bei der Sensoren zur Erfassung wenigstens einer Betriebszustandsgröße des Motors vorgesehen sind, bei dem Sensoren zur Erfassung des eingelegten Ganges, der Getriebeabtriebswellendrehzahl (Fahrzeuggeschwindigkeit) sowie für die Fahrzeugbeschleunigung vorhanden sind, bei der ein Compu­ ter zur Verarbeitung der von den obigen Sensoren ermittelten Wer­ te vorgesehen und mit diesen verbunden ist, und bei dem dieser Computer über eine Datenleitung mit einem Getriebesteuerungsrech­ ner in Verbindung steht, der seinerseits mit elektrohydraulisch betätigbaren Stellgliedern zur Schaltung der Gangstufen des Ge­ triebes in Verbindung steht.

Bei dieser gattungsgemäßen Steuerungseinrichtung ist der erwähnte Computer außerdem mit Sensoren zur Erfassung von Informationen über die Fahrstrecke verbunden. Zusätzlich ist vorgesehen, daß dieser Computer über einen ersten Speicher zum Abspeichern von während einer vom Fahrer start- und stopbaren Lernphase ermittel­ ten Sensordatenverläufe über die Fahrstrecke verfügt. Ein zweiter Speicher dieses Computers dient zur Abspeicherung von Klassifi­ zierungsmerkmalen zum Erkennen bestimmter Fahrstrecken.

In einem dritten Computerspeicher sind nach dem Ende einer jeden neuen Lernphase die bezüglich einer bestimmten Fahrstrecke er­ mittelten Sensordatenverläufe mit der zugeordneten Fahrstrecken­ kennung abspeicherbar. In einem vierten Computerspeicher sind da­ gegen Rechenregeln abgelegt, mit deren Hilfe in einer Nichtlern­ situation durch Vergleich der aktuell ermittelten Sensordaten mit den im dritten Speicher abgelegten Sensordatenverläufen die gera­ de vom Fahrer begonnene Fahrstrecke erkannt wird, und mit deren Hilfe in einem fünften Speicher abgelegte fahrstreckenrelvante Schaltempfehlungen für das Getriebe abrufbar und dem Getriebe­ steuerungsrechner zuleitbar sind.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind im vier­ ten Computerspeicher der Steuerungseinheit Rechenregeln abgelegt, die die gerade ermittelten Sensordaten mittels unscharfer Ver­ gleichsoperatoren (wie z. B. niedrig, mittel, hoch, tief, gering, zu viel) mit den Sensordatenverläufen im dritten Computerspeicher nach den Regeln der Fuzzy-Logik vergleichen und daraus die Schaltempfehlungen des fünften Computerspeichers ableiten.

Zur Ermittlung der aktuellen Fahrstrecke ist der Computer in der Steuerungseinrichtung vorzugsweise mit einem Blinkerstellungs­ sensor, einem Lenkwinkelsensor, einem Bremssenor, einem Gangsen­ sor, einem Sensor für die Änderungsgeschwindigkeit der Drossel­ klappen- oder Fahrpedalstellung, sowie mit einem Längs- und Quer­ beschleunigungssensor, einem Fahrgeschwindigkeitssensor sowie mit einem Lagesensor zur Feststellung der Fahrzeugneigung, vorzugs­ weise in allen drei Raumachsen, verbunden. Zur Ermittlung des Be­ triebszustandes des Motors stehen wenigstens ein Motordrehzahl­ sensor und ein Drosselklappenstellungssensor mit diesem Computer in Verbindung.

Schließlich kann die Getriebesteuerungseinheit eine Übersteu­ erungseinrichtung aufweisen, mit der in Abhängigkeit von zuvor festgelegten zeitlichen oder fahrwegbezogenen Verläufen und/oder Maximal- oder Minimalwerten von Senorsignalen die Schaltempfeh­ lung des Computers ignorierbar ist.

Bezüglich der im vierten Computerspeicher abgelegten Rechenregeln kann vorgesehen sein, daß ein in diesem Computer abgelegtes Pro­ gramm eine Häufigkeitsanalyse der Fahrweginformationen vornimmt. Mit diesem Wissen sind die bestehenden (Fuzzy-) Rechenregeln und Schaltempfehlungen modifizierbar und/oder eventuell neue Rechen­ regeln definierbar. Diese Anpassung der Rechenregeln und der Schaltempfehlung kann auch während des eigentlichen Lernvorgangs erfolgen.

Außerdem kann vorgesehen sein, daß die im dritten Computerspei­ cher ablegbaren Fahrweginformationen durch den Computer selbständig dann modifizierbar sind, wenn der Computer einen bestimm­ ten Fahrweg erkannt hat.

Dazu erfaßt der Computerspeicher ständig und auch ohne vom Fahrer speziell dafür aktiviert zu sein die Informationen der Sensoren. Zufällige Weg- oder Verkehrsanomalien können so berücksichtigt und im dritten Computerspeicher korrigiert werden, wodurch eine den aktuellen Verhältnissen angepaßte Schaltempfehlung an den Ge­ triebesteuerungsrechner abgegeben werden kann.

Wie schon erwähnt, hat die Schaltempfehlung des Computers der Steuerungseinrichtung lediglich eine unterstützende Funktion. Das bedeutet, daß der Fahrer die Schaltempfehlung des Computers je­ derzeit durch ein vom zuvor im Computerspeicher abgelegtes Fahr­ verhalten abweichendes Fahrverhalten übersteuern kann. Sobald al­ so der Fahrer nicht wie erwartet handelt (z. B. in kritischen Verkehrssituationen), überläßt die Zusatzsteuerung durch den er­ wähnten Computer die Gangwahl dem bereits vorhandenen Getriebe­ steuerungsrechner mit dessen Schaltprogrammen.

Schließlich kann vorgesehen sein, daß die Steuerungseinrichtung über einen Schalter verfügt, mit dem die erlernten Fahrweginfor­ mationen im Computerspeicher gelöscht werden, damit ein anderer Fahrer nicht mit den individuellen Fahrwegwünschen seines Fahrer­ vorgängers und Speicherplatzproblem konfrontiert wird.

Für den Fall, daß das Kraftfahrzeug über Fahrweginformationen von einem Navigationssystem verfügt, kann die Erfassung der relevan­ ten Fahrweginformationen stark vereinfacht werden, wenngleich al­ le körperlichen Merkmale der Steuerungseinrichtung erhalten blei­ ben. So werden die vom Navigationssystem zur Verfügung gestellten Weginformationen (beispielsweise in Form von digitalisierten Straßenkarten) noch durch die selbsttätig zu erlernenden schal­ tungsrelevanten Informationen über Steigung und Gefälle (Neigungssensorinformation), aktuelle und beispielsweise kleine, innerstädtische Baustellen, besondere Sichtbehinderungen sowie einfache Fußgängerüberwege usw. weiterhin ergänzt werden müssen.

Claims (8)

1. Steuerungseinrichtung zur selbsttätigen Schaltung eines von einem Motor antreibbaren Automatikgetriebes in einem Fahrzeug, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, umfassend Sensoren zur Erfassung wenigstens einer Betriebszustandsgröße des Motors, Sensoren zur Erfassung des eingelegten Ganges, der Getriebeab­ triebswellendrehzahl sowie für die Fahrzeugquerbeschleunigung, einen Computer zur Verarbeitung der von den Sensoren ermittel­ ten Werte, einen mit diesem Computer über eine Datenleitung verbundenen Getriebesteuerungsrechner sowie mit diesem Getrie­ besteuerungsrechner verbundene elektrohydraulisch betätigbare Stellglieder zur Schaltung der Gangstufen des Getriebes, wobei der Computer dadurch gekennzeichnet ist,
daß er mit Sensoren zur Erfassung von Informationen über indi­ viduelle Fahrstrecken verbunden ist,
daß er über einen ersten Speicher zum Abspeichern von während einer vom Fahrer start- und stopbaren Lernphase ermittelten Sensordatenverläufe über die Fahrstrecke verfügt,
daß er einen zweiten Speicher aufweist, in dem Klassifizie­ rungsmerkmale zum Erkennen bestimmter Fahrstrecken abspeicher­ bar sind,
daß er mit einem dritten Speicher ausgestattet ist, in dem nach dem Ende einer jeden neuen Lernphase die bezüglich einer bestimmten Fahrstrecke ermittelten Sensordatenverläufe mit der zugeordneten Fahrstreckenkennung abspeicherbar sind,
daß ein vierter Speicher im Computer vorhanden ist, in dem Re­ chenregeln abgelegt sind, mit deren Hilfe in einer Nichtlern­ situation durch Vergleich der aktuell ermittelten Sensordaten mit den im dritten Speicher abgelegten Sensordatenverläufen die gerade vom Fahrer begonnene Fahrstrecke erkannt wird, und mit deren Hilfe in einem fünften Speicher abgelegte fahr­ streckenrelevante Schaltempfehlungen für das Getriebe abrufbar und dem Getriebesteuerungsrechner zuleitbar sind.

2. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im vierten Computerspeicher Rechenregeln abgelegt sind, die die gerade ermittelten Senordatenverläufe über die Zeit mittels unscharfer Vergleichsoperatoren (wie z. B. niedrig, mittel, hoch, tief, gering, zu viel) mit den Sensordatenver­ läufen im dritten Computerspeicher vergleicht und bei Ähnlich­ keit die zugehörige Schaltempfehlung aus dem fünften Speicher ermittelt.

3. Steuerungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zu den Sensoren zur Ermittlung der Fahr­ strecke ein Blinkerstellungssenor, ein Lenkwinkelsensor, ein Bremssensor, ein Sensor für die Änderungsgeschwindigkeit der Drosselklappen- oder Fahrpedalstellung, ein Längs- und Querbe­ schleunigungssensor sowie ein Lagesensor zur Feststellung der Fahrzeugneigung, vorzugsweise für alle drei Raumachsen gehö­ ren.

4. Steuerungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Sensoren zur Ermittlung des Betriebszu­ standes des Motors ein Motordrehzahlsensor und ein Drossel­ klappenstellungssensor vorgesehen sind.

5. Steuerungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Getriebesteuerungsrechner eine Übersteu­ erungseinrichtung vorhanden ist, mit der in Abhängigkeit von zuvor festgelegten zeitlichen oder fahrwegbezogenen Verläufen und/oder Maximal- oder Minimalwerten von Sensorsignalen die Schaltempfehlung des Computers ignorierbar ist.

6. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an der Steuerungseinrichtung ein Schalter vorge­ sehen ist, mit dem die erlernten fahrstreckenabhängigen Sen­ sorverläufe im Computer löschbar sind.

7. Steuerungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer in der Steuer­ ungseinrichtung mit einem Fahrweginformationen ausgegebenen Navigationssystem in Verbindung steht.

8. Steuerungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die im dritten Computerspeicher abgelegten Fahrweginforma­ tionen nach dem Erkennen eines bestimmten Fahrweges vom Compu­ terspeicher selbständig aktualisierbar sind.