DE60038387T2

DE60038387T2 - Fahrstilabhängiges steurungsverfahren einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60038387T2
Application number: DE60038387T
Authority: DE
Inventors: Olivier Aubert; Christian Taffin
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2020-10-28
Also published as: FR2800679A1; FR2800679B1; WO2001032460A1; EP1233878B1; EP1233878A1; DE60038387D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Steuerung von Kraftfahrzeug-Antriebsaggregaten.
Genauer betrifft sie ein Steuerverfahren für ein Kraftfahrzeug-Antriebsaggregat, das aus einer Brennkraftmaschine und einem Automatikgetriebe gebildet ist, deren Steuersystem einerseits das Drehmoment, das von der Maschine bzw. dem Motor abgegeben wird, und andererseits das Untersetzungsverhältnis des Getriebes steuert, wobei es Steuersignale auswertet, die von einem elektrischen Fahrpedal geliefert werden.
Ebenso findet diese Erfindung Anwendung bei Motoren vom Fremdzündungstyp, die mit einer angetriebenen Einlassdrosselklappe, einem Einspritzsystem und einem System zum gesteuerten Zünden ausgestattet sind, sowie bei Motoren vom Selbstzündungstyp, die mit einem gesteuerten Einspritzsystem ausgestattet sind. Außerdem findet sie, unter den gleichen Bedingungen, Anwendung, wenn das Getriebe ein Automatikgetriebe mit abgestuften Übersetzungsverhältnissen ist, das mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler und einem Planetengetriebezug ausgerüstet ist, oder wenn es sich um ein Wechselgetriebe mit Schalträdern und automatisch gesteuerten Synchronisiereinrichtungen oder um ein Getriebe mit einem stufenlos veränderlichen Übersetzungsverhältnis handelt. Schließlich kann das Steuersystem des Antriebsaggregats in gleicher Weise aus einem einzigen elektronischen Rechner oder aus einer Gesamtheit von Rechnern, die Informationen austauschen, bestehen.
Durch die Veröffentlichung FR 2 757 900 ist ein Steuerverfahren für einen Motor bekannt, das ermöglicht, den Zusammenhang zwischen der Position des Fahrpedals und der Position der Drosselklappe an den Fahrstil anzupassen, und zwar gemäß einer Gesamtheit von Regeln, die von der Fuzzy-Logik Gebrauch machen.
Außerdem schlagen verschiedene Veröffentlichungen, wie etwa die Veröffentlichung EP 0 777 071 , vor, das Untersetzungsverhältnis eines Automatikgetriebes zu steuern, indem es an den Fahrstil des Fahrers angepasst wird.
Durch die Veröffentlichung WO 9 932 320 ist ein globales Steuerverfahren für das Antriebsaggregat eines Fahrzeugs bekannt, bei dem durch einen einzigen Rechenprozess die Leistungsanforderung, ausgedrückt durch den Fahrer über sein Fahrpedal, in eine Motorlastanforderung und in einen Übersetzungsverhältnis-Sollwert, die geeignet sind, zusammen diese Leistungsanforderung zu erfüllen, umgerechnet werden. Dieses Verfahren berücksichtigt jedoch nicht den Fahrstil des Fahrers.
Die Veröffentlichung US 5 711 712 betrifft ein Steuerverfahren das mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 konform ist.
Im Allgemeinen erfordern die bekannten Verfahren zum Anpassen der Steuerung des Motors oder des Getriebes an den Fahrstil spezifische Verfahren zum Identifizieren des Fahrstils, deren gleichzeitige Durchführung eine besonders heikle Kalibrierung erfordern würde, um die angestrebte Koordinierung zwischen dem Motor und dem Getriebe erhalten zu können.
Außerdem verwenden die herkömmlichen Systeme zum Steuern eines Automatikgetriebes für wenigstens einen Teil des Prozesses zum Bestimmen des Untersetzungsverhältnisses die Information, die von einem elektrischen Fahrpedal als Schätzung des Motordrehmoments explizit oder über Kennfelder, deren Kalibrierung vom Zusammenhang zwischen der Pedalposition und dem Motordrehmoment abhängt, geliefert werden. Diese Systeme können folglich die Einführung eines veränderlichen Zusammenhangs zwischen der Pedalposition und dem Motordrehmoment nicht ohne eine beträchtliche Zunahme der Komplexität mit mindestens der Einführung von Mehrfach-Kalibrierungen, erfahren.
Die Erfindung hat zur Aufgabe, den Betrieb einer Brennkraftmaschine und gleichzeitig den des Automatikgetriebes, das ihr zugeordnet ist, an den Fahrstil anzupassen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt sie vor, dass der Betrieb der Maschine bzw. des Motors einerseits und der des Automatikgetriebes andererseits an den Fahrstil des Fahrzeugs angepasst sein sollten.
Vorzugsweise wird der Fahrstil durch eine Analyse von durch den Fahrer veranlassten Betätigungen des elektrischen Fahrpedals bestimmt.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird die von dem Fahrpedal stammende rohe Pedalinformation verarbeitet, um eine formatierte Pedalinformation zu erhalten, die benutzt wird, um das Motordrehmoment zu modulieren.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlich beim Lesen der folgenden Beschreibung einer besonderen Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung, worin:
1 den Aufbau eines den Gegenstand der Erfindung bildenden Steuersystems für ein Antriebsaggregat veranschaulicht,
2 ein Verfahren zur Wahl zwischen verschiedenen Motor- und Automatikgetriebe-Programmen darstellt, und
3 ein Beispiel für eine Kalibrierung verschiedener Pedalprogressionen zeigt.
In 1 ist schematisch eine modulare Struktur dargestellt, die dem von der Erfindung betroffenen Teil des Steuersystems für ein Antriebsaggregat entspricht, bei der die verschiedenen Blöcke individuell von verschiedenen bekannten Technologien abhängig sein können. In dem durch 1 veranschaulichten, nicht einschränkenden Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Motor 1 ein Fremdzündungsmotor, ausgerüstet mit einer motorisierten Drosselklappe, einem elektronischen Einspritzsystem und einem elektronischen Zündsystem, die durch einen Motorsteuerrechner oder ECU (Engine Control Unit) 2 in der Weise gesteuert werden, dass ein interner Sollwert für das Motordrehmoment festgelegt wird.
Auf nicht einschränkende Weise kann das Automatikgetriebe 3 von 1, das mit den Rädern 4 des Fahrzeugs verbunden ist, beispielsweise einen Drehmomentwandler aufweisen, dem ein Planetengetriebezug zugeordnet ist, aber auch andere Typen von Mechanismen zur Drehzahlverstellung. Es wird durch einen elektronischen Getriebesteuerrechner TCU (Transmission Electronic Unit) 6 gesteuert. Die zwei Rechner ECU und TCU sind fähig, Informationen auszutauschen, beispielsweise über einen Multiplex-Bus.
Erfindungsgemäß übermittelt der Rechner ECU 2 über den Multiplex-Bus eine rohe Pedalinformation, die proportional zu der Spannung ist, die von dem elektrischen Fahrpedal 7 abgegeben wird, an den Rechner TCU 6. Im Rechner TCU verwertet ein Modul zur Analyse des Fahrstils (Block T1) die rohe Pedalinformation u. a., um eine Fahrstilinformation zu gewinnen, die anschließend über den Multiplex-Bus dem Rechner ECU zur Verfügung gestellt wird. Ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzukommen kann das Fahrstilanalyse-Modul genauso gut im Rechner TCU eingerichtet sein, wie in dem beschriebenen Beispiel, wie in dem Rechner ECU, vorbehaltlich der Tatsache, dass ihm die Informationen, die es benötigt, mittels des Multiplex-Busses geliefert werden. Der Fahrstil-Indikator ändert sich kontinuierlich zwischen zwei Extremwerten, die einerseits einem besonders ruhigen Fahrverhalten, das dem Kraftstoffsparen, der Laufruhe und dem Betriebskomfort den Vorrang gibt, und andererseits einem sportlichen oder unruhigen Fahrverhalten, das nach maximalen Fahrleistungen und dynamischen Reaktionen strebt, ohne sich um die Laufruhe oder das Kraftstoffsparen zu sorgen, entsprechen.
Die Fahrstilinformation wird verwendet, um eine Betriebsart auf Seiten des Motors und davon getrennt auf Seiten des Getriebes innerhalb der Blöcke E2 des Rechners ECU und T2 des Rechners TCU auszuwählen, die ein sportliches, gemäßigtes oder komfortables Programm wählen (siehe 2). Erfindungsgemäß können das Motorprogramm und das Getriebeprogramm verschieden sein, jedoch wird ihr Ablauf durch ihre Auswahl anhand einer gemeinsamen Fahrstilinformation koordiniert.
Im Rechner ECU wendet das Formatierungsmodul des Pedals (Block E3) auf die rohe Pedalinformation eine Formatierung an, die je nach aktivem Motorprogramm verschieden ist, um diese Information in eine formatierte Pedalinformation zu transformieren, die dann als Sollwert für die Steuerung des Motordrehmoments verwendet wird.
Im Rechner TCU wird die Auswahl des Übersetzungsverhältnisses (Block T3) in Abhängigkeit von dem ausgewählten Getriebeprogramm modifiziert, um sich an den erkannten Fahrstil anzupassen. Die diesem Block zugehörigen Informationen verfügen als Hinweis auf den Fahrerwillen über die rohe Pedalinformation (die für die Erfassung von bestimmten Fahrsituationen die beste Auflösung bei Fußbewegungen des Fahrers liefert) und über die formatierte Pedalinformation, die mit dem Motordrehmoment verbunden ist, und zwar unabhängig von der veränderlichen Formatierung, damit diese Letztere nicht die Funktionen stört, deren Kalibrierung mit dem Mo tordrehmoment im Zusammenhang stehen. Beide, die rohe Pedalinformation und die formatierte Pedalinformation, werden durch den Rechner ECU über den Multiplex-Bus an den Rechner TCU geliefert.
Die Bestimmung des kontinuierlichen Fahrstilindikators kann insbesondere unter Befolgung des in der Veröffentlichung EP 0 777 071 vorgeschlagenen Verfahrens durchgeführt werden, und zwar als binäre Logik oder als Fuzzy-Logik ausgehend von folgenden Informationen:

– rohe Pedalinformation, gegenüber der formatierten Pedalinformation bevorzugt als Widerspiegelung des Willens des Fahrers verwendet, um eine Schleifenbildung bei der Analyse des Fahrstils zu vermeiden, denn die formatierte Pedalinformation hängt ihrerseits von der anhand des Fahrstilindikators ausgewählten Betriebsart ab,
– Geschwindigkeit des Fahrzeugs,
– eingelegter Gang,
– Motordrehzahl, und
– Benutzung der Bremse.

Die Informationen, die in dem Rechner, der die Analyse des Fahrstils durchführt, nicht direkt zur Verfügung stehen, werden von den anderen elektronischen Rechnern des Fahrzeugs über den Multiplex-Bus geliefert.
Die Wahl des Motorprogramms (Block E2) und des TA-(Getriebe-)Programms (Block T2) erfolgt anhand des Fahrstilindikators (beispielsweise gemäß dem durch 2 nicht einschränkend veranschaulichten Verfahren) durch Vergleichen mit den Schwellenwerten für den Übergang von einer Betriebsart zur anderen, sodass für jedes Programm ein Wert aus "komfortabel", "gemäßigt" oder "sportlich" bestimmt wird. Die Schwellenwerte für den Übergang, die für das Motorprogramm und das TA-Programm verwendet werden, sind verschieden, jedoch ist die Kohärenz der beiden Programme durch die gemeinsame Nutzung des Fahrstilindikators sichergestellt. Die Schwel lenwerte für den Übergang von einer Betriebsart zur anderen weisen eine Hysterese auf, um die Phänomene aufeinander folgender Umschaltungen zwischen den Betriebsarten (Oszillation) zu vermeiden.
Jedem Wert des Motorprogramms entspricht eine zweifache Kalibrierung des Gesetzes, das einen Zusammenhang zwischen der rohen Pedalinformation und der formatierten Pedalinformation je nach eingestelltem Übersetzungsverhältnis herstellt (ein Gesetz für den ersten Gang, ein Gesetz für alle anderen Gänge). Diese veränderliche Formatierung, wie beispielsweise in der Veröffentlichung FR 2 757 900 ausführlich beschrieben, soll sich gemäß dem erkannten Fahrstil zwischen einer Funktionsweise, welche die feine Dosierung des Motordrehmoments ermöglicht, und einer eher harten als komfortablen Funktionsweise, die das Lebendigkeitsgefühl optimiert (Fahrer wird als sportlich erkannt), entwickeln.
Indem dem ersten Gang eine spezifische Formatierung zugewiesen wird, ist es möglich, die Dosierung des Motordrehmoments während der Startphase zu kalibrieren, ohne das Verhalten des "gestarteten Fahrzeugs" in den anderen Gängen zu modifizieren.
Unter Bezugnahme auf 3, einem nicht einschränkenden Beispiel für die Kalibrierung dieser verschiedenen Pedalprogressionen (Zusammenhang zwischen der rohen Pedalinformation und der formatierten Pedalinformation), ist festzustellen, dass aus Sicherheitsgründen alle Kalibrierungen den Wert 100% der formatierten Pedalinformation dem Wert 100% der rohen Pedalinformation zuordnen, damit unabhängig von der gewählten Betriebsart das maximale Drehmoment durch maximales Eindrücken des Pedals erhalten werden kann.
Im Rechner TCU erfolgt die Auswahl des Übersetzungsverhältnisses anhand von statischen Gangschaltkennfeldern, die in der Ebene Fahrzeuggeschwindigkeit/Pedalposition erstellt sind, und von dynamischen Korrekturen, die einige besondere Fahrsituationen erfassen und auswerten (plötzliches Hochheben des Fußes, Bremsen, "kickdown").
Damit die Änderung der Formatierung der Pedalinformation durch den Rechner ECU die Kalibrierung der Schaltkennfelder nicht stört, wird als Eingangsgröße dieser Kennfelder die formatierte Pedalinformation verwendet, deren Zusammenhang mit der vom Fahrer stammenden Motordrehmomentanforderung unabhängig von der veränderlichen Formatierung ist. Dagegen verwendet die Erfassung bestimmter Fahrsituationen die rohe Pedalinformation, die direkt für Fußbewegungen des Fahrers repräsentativ ist und eine bessere Auflösung bei den Bewegungen geringen Ausmaßes mit sich bringt. Diese dynamischen Korrekturen verwenden auch weitere Informationen, die dem Rechner TCU direkt zur Verfügung stehen oder durch andere Bordrechner über den Multiplex-Bus geliefert werden, wie etwa über die Aktivierung der Bremsen.
Die Anpassung der Wahl des Übersetzungsverhältnisses an den Fahrstil erfolgt unter Verwendung von Kalibrierungen, die für jeden Wert des TA-Programms (komfortabel, gemäßigt und sportlich) bei den nachstehenden Parametern spezifisch sind:

– Schaltkennfelder (eine Kurve in der Ebene Fahrzeuggeschwindigkeit/formatierte Pedalinformation durch mögliches Hochschalten und Herunterschalten), und
– Aktivierungsschwellen und Verzögerungsdauern, die das Funktionieren der verschiedenen dynamischen Korrekturen steuern.

Claims

Steuerverfahren für ein Kraftfahrzeug-Antriebsaggregat, das aus einer Brennkraftmaschine (1) und einem Automatikgetriebe (3) gebildet ist, die durch ein elektronisches Steuersystem (2, 6) in der Weise gesteuert werden, dass die Funktion des Motors und jene des Automatikgetriebes an den Fahrstil des Fahrzeugs angepasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Motordrehmoment anhand einer formatierten Pedalinformation gesteuert wird, die durch Anwenden einer je nach aktivem Motorprogramm unterschiedlichen Formatierung auf eine von dem Fahrpedal stammende Pedalinformation erhalten wird, und dass die formatierte Pedalinformation ausgewertet wird, um das Untersetzungsverhältnis des Getriebes (3) zu bestimmen.
Steuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsweise des Getriebes (3) zugleich von der rohen Pedalinformation und von der formatierten Pedalinformation abhängt.
Steuerverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die rohe Pedalinformation ausgewertet wird, um bestimmte Fahrsituationen zu erfassen, indem Aktionen des Fahrers analysiert werden.
Steuerverfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrstilinformation die Übernahme eines Motorprogramms und eines Getriebeprogramms bestimmt.
Steuerverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrstilinformation zwischen zwei Extremwerten, die einem ruhigen Fahrstil bzw. einem sportlichen Fahrstil entsprechen, kontinuierlich veränderlich ist.
Steuerverfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Formatierung der rohen Pedalinformation von dem aktiven Motorprogramm abhängt.
Steuerverfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellenwerte für den Übergang zwischen den Motorprogrammen bzw. zwischen den Getriebeprogrammen verschieden sind.
Steuerverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Formatierung der rohen Pedalinformation je nach eingelegtem Übersetzungsverhältnis verschieden ist.
Steuerverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrstil durch die Analyse von durch den Fahrer veranlassten Betätigungen eines elektrischen Fahrpedals (7) bestimmt wird.