DE4337163B4

DE4337163B4 - Steuerungseinrichtung zur selbsttätigen und fahrstreckenabhängigen Schaltung eines Automatikgetriebes

Info

Publication number: DE4337163B4
Application number: DE4337163A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr.-Ing. Richter; Andreas Dipl.-Ing. Bastian
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1992-11-05
Filing date: 1993-10-30
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2013-10-31
Also published as: DE4337163A1

Abstract

Steuerungseinrichtung zur selbsttätigen Schaltung eines von einem Motor antreibbaren Automatikgetriebes in einem Fahrzeug, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, umfassend:
• einen Getriebesteuerungsrechner,
• mit diesem Getriebesteuerungsrechner verbundene elektrohydraulisch betätigbare Stellglieder zur Schaltung der Gangstufen des Getriebes, ^• Mittel zur Erkennung von Fahrstrecken,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Steuerungseinrichtung aufgrund der erkannten Fahrstrecke vorteilhafte Schaltinformationen über den Getriebesteuerungsrechner an das Getriebe weitergibt; und die Mittel zur Erkennung von Fahrstrecken ein Navigationssystem und/oder digitalisierte Straßenkarten umfassen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung zur selbsttägigen und fahrstreckenabhängigen 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 Getriebeabtriebswellendrehzahl sowie für die Fahrzeugquerbeschleunigung, einen Computer zur Verarbeitung der von den Sensoren ermittelten Werte, einen mit diesem Computer über eine Datenleitung verbundene Getriebesteuerungsrechner, sowie mit diesem Getriebesteuerungsrechner verbundene elektrohydraulisch betätigbare Stellglieder zur Schaltung der Gangstufen des Getriebes.
Die DE 42 15 406 beschreibt eine derartige gattungsgemäße Steuerungseinrichtung, bei welcher ein Computer mit Sensoren verbunden ist, aus den Sensordaten Fahrzustände (beispielsweise Stadtfahrt, Landstraße, Autobahn, Bergfahrt oder Talfahrt) sowie Fahrweisen (welche von einer verbrauchsorientierten Fahrweise bis hin zu einer leistungsorientierten Fahrweise reichen) ermittelt und entsprechende Schaltempfehlungen ausgibt.
Eine weitere gattungsgemäße Steuerungseinrichtung ist beispielsweise aus der Europäischen Patentanmeldung EP-0 406 615 bekannt. In ihr wird ein so genanntes integriertes Triebstangkonzept vorgestellt, beim dem mit Hilfe eines Computers unter Berücksichtigung der aktuellen Drosselklappenstellung sowie anderer die Fahrweise des Fahrers und die Fahrsituation des Fahrzeuges kennzeichnenden Größen der unter allen Fahrverbindungen optimale Gang oder das optimale Übersetzungsverhältnis ausgewählt und zugeschaltet wird. Verfahrensgemäß ist es mit der dort vorgeschlagenen Steuerungsvorrichtung möglich, die Schaltcharakteristik eines elektro-hydraulisch gesteuerten und selbsttätig schaltenden Getriebes dadurch ständig an den Fahrstil des Fahrers oder an eine 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 zusammengefaßt werden. Aus dieser Kenngröße wird mittels einer mathematischen Filterung ein Fahraktivitätswert ermittelt, der zur Auswahl eines Schaltprogramms aus einer Mehrzahl von zwischen einem verbrauchsoptimalen Schaltprogramm und einem leistungsoptimalen Schaltprogramm liegenden und diese umfassende Schaltprogramme dient.
Vorteilhaft an dieser bekannten Steuereinrichtung ist, daß ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines selbsttätig schaltenden Getriebes geschaffen wird, die sich ausgehend von einem möglichst verbrauchsoptimalen Schaltprogramm dynamisch an das Fahrverhalten und die gerade herrschende Fahr- bzw. Verkehrssituation anpaßt, ohne daß von dem Fahrer zusätzliche Bedienelemente betätigt werden müssen. Hierdurch ist gewährleistet, daß der Fahrer immer jeweils die Fahrleistung bekommt, die er anfordert, wobei in allen Bereichen immer auf möglichst niedrigen Kraftstoffverbrauch geachtet wird.
Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß die Steuerung des selbstschaltenden Getriebes wesentlich vom Öffnungswinkel der Drosselklappe bzw. deren Änderungsgeschwindigkeit abhängt. Dadurch ist es in bestimmten Fahrsituationen oder bei bestimmten Verhaltensweisen des Fahrers (Pumpbewegung des Fahrpedals, schnelles Durchtreten 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 Querbeschleunigung 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 Steuerungseinrichtung für ein gattungsgemäßes Getriebe vorzustellen, mit dem bestimmte Fahrstrecken 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 entnehmbar.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das Schaltverhalten eines automatischen Getriebes vor Kurven, bei Überholmanövern, beim Abbiegen und an Ampeln und bei sonstigen verkehrsabhängigen Situationen meistens nicht dem individuellen Schaltverhalten eines mit einem Handschaltgetriebe fahrenden Fahrers gleicht. Gelegentlich schaltet ein solches automatisches Getriebe überflüssigerweise, um dann gleich darauf wieder zurückzuschalten, 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 gattungsgemäßen Steuerungseinrichtung einen Computer vorzusehen, mit dem durch einen von dem Fahrer aktivierbaren und passivierbaren Lernvorgang die relevanten und aus den aktuellen Sensordatenverläufen ermittelbaren Fahrweginformationen abzuspeicherbar sind. So kann der Fahrer eines derartigen Fahrzeuges diesen Computer beispielsweise den oder die Fahrwege zum Arbeitsplatz, zum Einkaufszentrum, zu Bekannten oder zum Kindergarten mit seinen jeweiligen Besonderheiten lernen lassen. Die zu erfassenden Informationen... können dabei auch nicht in Straßenkarten oder von Navigationssystemen 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 Fahrerreaktionen in einem sogenannten neuronalen Computernetz abzuspeichern und vorzugsweise mit Hilfe von Fuzzy-Logik-Regeln zu verarbeiten. Dabei wird die Fahrstrecke und das Fahrverhalten indirekt durch die Drosselklappenstellung, deren zeitliche Änderung, der Stellung des Fahrtrichtungsanzeigers, des Lenkwinkels, der Bremsbetätigung, der Beschleunigung, der Fahrzeugneigung, der Geschwindigkeit, 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 versehen 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 Fahrsituation 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 Computer zur Verarbeitung der von den obigen Sensoren ermittelten Werte vorgesehen und mit diesen verbunden ist, und bei dem dieser Computer über eine Datenleitung mit einem Getriebesteuerungsrechner in Verbindung steht, der seinerseits mit elektrohydraulisch betätigbaren Stellgliedern zur Schaltung der Gangstufen des Getriebes 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 ermittelten Sensordatenverläufe über die Fahrstrecke verfügt. Ein zweiter Speicher dieses Computers dient zur Abspeicherung von Klassifizierungsmerkmalen zum Erkennen bestimmter Fahrstrecken.
In einem dritten Computerspeicher sind nach dem Ende einer jeden neuen Lernphase die bezüglich einer bestimmten Fahrstrecke ermittelten Sensordatenverläufe mit der zugeordneten Fahrstreckenkennung abspeicherbar. In einem vierten Computerspeicher sind dagegen Rechenregeln abgelegt, mit deren Hilfe in einer Nichtlernsituation 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 fahrstreckenrelvante Schaltempfehlungen für das Getriebe abrufbar und dem Getriebesteuerungsrechner zuleitbar sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind im vierten Computerspeicher der Steuerungseinheit Rechenregeln abgelegt, die die gerade ermittelten Sensordaten mittels unscharfer Vergleichsoperatoren (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 Blinkerstellungssensor, einem Lenkwinkelsensor, einem Bremssenor, einem Gangsensor, einem Sensor für die Änderungsgeschwindigkeit der Drosselklappen- oder Fahrpedalstellung, sowie mit einem Längs- und Querbeschleunigungssensor, einem Fahrgeschwindigkeitssensor sowie mit einem Lagesensor zur Feststellung der Fahrzeugneigung, vorzugsweise in allen drei Raumachsen, verbunden. Zur Ermittlung des Be triebszustandes des Motors stehen wenigstens ein Motordrehzahlsensor und ein Drosselklappenstellungssensor mit diesem Computer in Verbindung.
Schließlich kann die Getriebesteuerungseinheit eine Übersteuerungseinrichtung aufweisen, mit der in Abhängigkeit von zuvor festgelegten zeitlichen oder fahrwegbezogenen Verläufen und/oder Maximal- oder Minimalwerten von Senorsignalen die Schaltempfehlung des Computers ignorierbar ist.
Bezüglich der im vierten Computerspeicher abgelegten Rechenregeln kann vorgesehen sein, daß ein in diesem Computer abgelegtes Programm eine Häufigkeitsanalyse der Fahrweginformationen vornimmt. Mit diesem Wissen sind die bestehenden (Fuzzy-) Rechenregeln und Schaltempfehlungen modifizierbar und/oder eventuell neue Rechenregeln definierbar. Diese Anpassung der Rechenregeln und der Schaltempfehlung kann auch während des eigentlichen Lernvorgangs erfolgen.
Außerdem kann vorgesehen sein, daß die im dritten Computerspeicher ablegbaren Fahrweginformationen durch den Computer selbstständig dann modifizierbar sind, wenn der Computer einen bestimmten Fahrweg erkannt hat.
Dazu erfaßt der Computerspeicher ständig und auch ohne vom Fahrer spezielle 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 Getriebesteuerungsrechner 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 jederzeit durch ein vom zuvor im Computerspeicher abgelegtes Fahrverhalten abweichendes Fahrverhalten übersteuern kann. Sobald also der Fahrer nicht wie erwartet handelt (z. B. in kritischen Verkehrssituationen), überläßt die Zusatzsteuerung durch den er wähnten Computer die Gangwahl dem bereits vorhandenen Getriebesteuerungsrechner mit dessen Schaltprogrammen.
Schließlich kann vorgesehen sein, daß die Steuerungseinrichtung über einen Schalter verfügt, mit dem die erlernten Fahrweginformationen im Computerspeicher gelöscht werden, damit ein anderer Fahrer nicht mit den individuellen Fahrwegwünschen seines Fahrervorgängers und Speicherplatzproblem konfrontiert wird.
Für den Fall, daß das Kraftfahrzeug über Fahrweginformationen von einem Navigationssystem verfügt, kann die Erfassung der relevanten Fahrweginformationen stark vereinfacht werden, wenngleich alle körperlichen Merkmale der Steuerungseinrichtung erhalten bleiben. So werden die vom Navigationssystem zur Verfügung gestellten Weginformationen (beispielsweise in Form von digitalisierten Straßenkarten) noch durch die selbsttätig zu erlernenden schaltungsrelevanten Informationen über Steigung und Gefälle (Neigungssensorinformation), aktuelle und beispielsweise kleine, innerstädtische Baustellen, besondere Sichtbehinderungen sowie einfache Fußgängerüberwege usw. weiterhin ergänzt werden müssen.

Claims

Steuerungseinrichtung zur selbsttätigen Schaltung eines von einem Motor antreibbaren Automatikgetriebes in einem Fahrzeug, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, umfassend: • einen Getriebesteuerungsrechner, • mit diesem Getriebesteuerungsrechner verbundene elektrohydraulisch betätigbare Stellglieder zur Schaltung der Gangstufen des Getriebes, ^• Mittel zur Erkennung von Fahrstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung aufgrund der erkannten Fahrstrecke vorteilhafte Schaltinformationen über den Getriebesteuerungsrechner an das Getriebe weitergibt; und die Mittel zur Erkennung von Fahrstrecken ein Navigationssystem und/oder digitalisierte Straßenkarten umfassen.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Erkennung von Fahrstrecken einen Computer umfassen, welcher mit Sensoren zur Ermittlung von Informationen über individuelle Fahrstrecken verbunden ist und über einen Speicher zum Abspeichern von während einer vom Fahrer start- und stopbaren Lernphase ermittelten Sensordatenverläufe über die Fahrstrecke verfügt.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer einen zweiten Speicher aufweist, in dem Klassifizierungsmerkmale zum Erkennen bestimmter Fahrstrecken abspeicherbar sind; 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; ein vierter Speicher im Computer vorhanden ist, in dem Rechenregeln abgelegt sind, mit deren Hilfe in einer Nichtlernsituation durch Vergleich der aktuell ermittelten Sensordaten mit dem im dritten Speicher abgelegten Sensordatenverläufen die gerade vom Fahrer begonnene Fahrstrecke erkannt wird, und mit deren Hilfe in einem fünften Speicher abgelegte fahrstreckenrelevante Schaltempfehlungen für das Getriebe abrufbar und dem Getriebesteuerungsrechner zuleitbar sind.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im vierten Computerspeicher Rechenregeln abgelegt sind, die die gerade ermittelten Sensordatenverläufe über die Zeit mittels unscharfer Vergleichsoperatoren (wie z. B. niedrig, mittel, hoch, tief, gering, zu viel) mit den Sensordatenverläufen im dritten Computerspeicher vergleicht und bei Ähnlichkeit die zugehörige Schaltempfehlung aus dem fünften Speicher ermittelt.
Steuerungseinrichtung nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Sensoren zur Ermittlung der Fahrstrecke ein Blinkerstellungssensor, ein Lenkwinkelsensor, ein Bremssensor, ein Sensor für die Änderungsgeschwindigkeit der Drosselklappen- oder Fahrpedalstellung, ein Längs- und Querbeschleunigungssensor sowie ein Lagesensor zur Feststellung der Fahrzeugneigung, vorzugsweise für alle drei Raumachsen gehören.
Steuerungseinrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensoren zur Ermittlung des Betriebszustandes des Motors ein Motordrehzahlsensor und ein Drosselklappenstellungssensor vorgesehen sind.
Steuerungseinrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Getriebesteuerungsrechner eine Übersteuerungseinrichtung 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.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Steuerungseinrichtung ein Schalter vorgesehen ist, mit dem die erlernten fahrstreckenabhängigen Sensorverläufe im Computer löschbar sind.
Steuerungseinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die im dritten Computerspeicher abgelegten Fahrweginformationen nach dem Erkennen eines bestimmten Fahrweges vom Computerspeicher selbstständig aktualisierbar sind.