DE4337164B4 - Steuerungseinrichtung zur selbsttätigen Schaltung eines Automatikgetriebes - Google Patents

Abstract

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 Getriebeabtriebswellendrehzahl sowie für die Fahrzeugquerbeschleunigung,
– einen Computer zur Verarbeitung der von den Sensoren ermittelten Werte,
– einen mit diesem Computer über eine Datenleitung verbundenen Getriebesteuerungsrechner sowie
– elektrohydraulisch betätigbare Stellglieder zur Schaltung der Gangstufen des Getriebes,
dadurch gekennzeichnet, dass der Computer ein neuronales Netz zum Abbilden eines, mittels eines durch einen vom Fahrer aktivierbaren und passivierbaren Lernvorgang erlernbaren, individuellen Fahrverhaltens in bestimmten Verkehrssituationen aufweist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine 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 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.
• Eine derartige gattungsgemäße Steuerungseinrichtung ist beispielsweise aus der Europäischen Patentanmeldung EP 04 06 615 A2 bekannt. In ihr wird ein so genanntes integriertes Triebstrangkonzept vorgestellt, bei 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 Fahrbedingungen 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 eine leistungsoptimalen 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 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 Drosselklappen- winkel 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 abgegeben kann. Dies kann in extremen Fahrsituationen zu kritischen und auch gefährlichen Schaltempfehlungen führen.
• Zusätzlich beschreibt die DE 42 15 406 A1 ein Steuerungssystem zum Schalten eines automatischen Getriebes, wobei das Steuersystem nach Fuzzy-Logik-Methoden arbeitet. Die Fuzzy-Regeln sind zumindest in drei Fraktionen aufgeteilt, einen Grundsatzregelsatz zur Schaltungspunktbestimmung bei einer verbrauchsorientierten Fahrweise, einen Adaptions-Regelsatz zur Modifikation des Grundregelsatzes, abhängig von einer aktuellen Fahrweise und einen Identifikations-Regelsatz zur Einstufung eines Fahrers entsprechend seiner Fahrweise.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Steuerungseinrichtung für ein gattungsgemäßes Getriebe vorzustellen, mit dem bestimmte Fahrsituationen früher als bisher erkennbar sind und mit der die zugehörigen Schaltempfehlungen sicherer und schneller abrufbar sind.
• Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, 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. Diese Störungen können vermieden werden, wenn die Fahrerabsichten oder die individuelle Bewälti gung einer speziellen Verkehrssituation dem Getriebesteuerungsrechner rechtzeitig mitgeteilt werden.
• Die vorliegende Erfindung sieht daher vor, dass der Computer der Steuerungseinrichtung ein neuronales Netz zum Abbilden eines, mittels eines durch einen vom Fahrer aktivierbaren und passivierbaren Lernvorgang erlernbaren, individuellen Fahrverhaltens in bestimmten Verkehrssituationen aufweist.
• Dieses Lernen ist deshalb sinnvoll, weil jeder Fahrer bei ähnlichen Verkehrssituationen sich individueller aber dennoch immer wieder ähnlicher Bewegungs- und Handlungsabläufe bedient. So wird ein Fahrer beispielsweise individuell früh oder spät vor dem Abbiegen an einer Verkehrskreuzung den Fahrtrichtungsanzeiger betätigen und auch individuell früh oder spät das Fahrzeug durch Betätigen der Bremse verzögern.
• Vorzugsweise wird das Fahrverhalten des Fahrers z. B. indirekt durch die Drosselklappenstellung, deren zeitliche Änderung der Stellung des Fahrtrichtungsanzeigers, des Lenkwinkels, der Bremsbetätigung, der Geschwindigkeit, der Geschwindigkeitsänderung und des vorliegenden Ganges aufgezeichnet, und nach Beendigung eines Fahrmanövers (beispielsweise Überholen oder Abbiegen) diesem Fahrmanöver zugeordnet. Der so exemplarisch für eine spezielle Fahrsituation erfasste Sensordatensatz wird dann versehen mit der Fahrsituationsklasse (z. B. Abbiegen) in einem Computerspeicher abgelegt. Nach Abschluss der Lernphase kann die Getriebesteuerungseinrichtung auf Grund der aktuell ermittelten Sensordaten über den Fahrzustand 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 Sensoren ermittelten Werte vorgesehen ist, und bei dem dieser Computer über eine Datenleitung mit einem Getriebesteuerungsrechner verbunden ist, der seinerseits mit elektrohydraulisch betätigbaren Stellgliedern zur Schaltung der Gangstufen des Getriebes verbunden ist.
• Bei dieser gattungsgemäßen Steuerungseinrichtung ist der erwähnte Computer mit Sensoren zur Erfassung von Informationen über die Bewältigung von speziellen Fahrsituationen durch einen individuellen Fahrer 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 Zeit verfügt. In einem zweiten Speicher dieses Computers sind Klassifizierungsmerkmale zum Erkennen bestimmter Fahrsituationen abgespeichert (z. B. über eine Kurvenfahrt, Berg- und Talfahrt, Überholfahrt).
• In einem dritten Computerspeicher sind nach dem Ende einer jeden neuen Lernphase die bezüglich einer bestimmten Fahrsituation ermittelten Sensordatenverläufe mit der zugeordneten Fahrsituationsklasse 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 Fahrsituation erkannt wird, um mit deren Hilfe in einem fünften Speicher abgelegte fahrsituationsrelevante Schaltempfehlungen für das Getriebe abrufbar und den 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 Fahrsituation ist der Computer in der Steuerungseinrichtung mit einem Blinkerstellungssensor, einem Lenkwinkelsensor, eine Bremssensor, einem Gangsensor, einem Sensor für die Änderungsgeschwindigkeit der Drosselklappen- oder Fahrpedalstellung, sowie mit einem Längs- und Querbeschleunigungssensor und einem Fahrgeschwindigkeitssensor verbunden. Zur Ermittlung des Betriebszustandes des Motors sind 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 Verläufen und/oder Maximal- oder Minimalwerten von Sensorsignalen 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 des Fahrverhaltens des Fahrers im Zusammenhang mit bestimmten Fahrsituationen vornimmt. Mit diesem Wissen sind die bestehenden Rechenregeln modifizierbar und/oder eventuell neue Rechenregeln definierbar. Diese Anpassung der Rechenregeln kann auch während des eigentlichen Lernvorgangs erfolgen.
• 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 abweichendes zuvor im Computerspeicher abgelegtes Fahrverhalten übersteuern kann. Sobald also der Fahrer nicht wie erwartet handelt (z. B. in kritischen Verkehrssituationen) überlässt die Zusatzsteuerung durch den erwähnten Computer die Gangwahl dem bereits vorhandenen Getriebesteuerungsrechner.
• Letztlich kann vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung über eine Schalter verfügt, mit dem die erlernten fahrer- und fahrsituationsbedingten Sensordatenverläufe im Computerspeicher gelöscht werden können, damit ein anderer Fahrer nicht mit den individuellen Eigenheiten seines Fahrervorgängers nachteilig konfrontiert wird.

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 Getriebeabtriebswellendrehzahl sowie für die Fahrzeugquerbeschleunigung, – einen Computer zur Verarbeitung der von den Sensoren ermittelten Werte, – einen mit diesem Computer über eine Datenleitung verbundenen Getriebesteuerungsrechner sowie – elektrohydraulisch betätigbare Stellglieder zur Schaltung der Gangstufen des Getriebes, dadurch gekennzeichnet, dass der Computer ein neuronales Netz zum Abbilden eines, mittels eines durch einen vom Fahrer aktivierbaren und passivierbaren Lernvorgang erlernbaren, individuellen Fahrverhaltens in bestimmten Verkehrssituationen aufweist.
2. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Sensoren zur Ermittlung des Fahrverhalten des Fahrers ein Sensor für die Stellung des linken Fahrtrich- tungsanzeigers, ein Lenkwinkelsensor, ein Bremssensor, ein Sensor für die Änderungs- geschwindigkeit der Drosselklappen- oder Fahrpedalstellung und ein Längs- und Querbeschleunigungssensor gehören.
3. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensoren zur Ermittlung des Betriebszustandes des Motors ein Motordrehzahlsensor und ein Drosselklappenstellungssensor vorgesehen sind.
4. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebesteuerungsrechner eine Übersteuerungseinrichtung aufweist, mit der in Abhängigkeit von zuvor festgelegten zeitlichen Verläufen und/oder Maximal- oder Minimalwerten von Sensorsignalen die Schaltempfehlung des Computers ignorierbar ist.
5. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerungseinrichtung ein Schalter vorgesehen ist, mit dem erlernte fahr- und fahrerabhängige Sensordatenverläufe im Computer löschbar sind.
6. Steuerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass eine Verkehrssituation eine bevorstehende Kurvenfahrt ist.
7. Steuerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verkehrssituation ein Überholmanöver ist.
8. Steuerungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verkehrssituation ein Abbiegen ist.