DE10203954B4

DE10203954B4 - Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE10203954B4
Application number: DE10203954.2A
Authority: DE
Inventors: Yoshifumi Kato; Tsutomu Tashiro
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2002-02-01
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2022-02-02
Also published as: US6679807B2; DE10203954A1; JP2002225590A; US20020107106A1; JP4419331B2

Abstract

Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung gesteuert wird; Maschine (3), einem eine Wandlerüberbrückungskupplung (10) aufweisenden Drehmomentwandler (8), einer Bremseinrichtung (12) und einem Antriebsstrang, wobei der Antriebsstrang zwischen dem Drehmomentwandler (8) und einem Satz von Rädern (9) angeordnet ist und wobei die Maschine (2) und die Bremseinrichtung (12) unabhängig von durch einen menschlichen Fahrer vorgenommenen Steuerungsvorgängen gesteuert wird, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Sensor zur Erfassung der Betriebskennlinie des Fahrzeugs (9); eine Sollbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtung (53, 54, 56, 58, 60, 50) zur Berechnung eines Sollbetriebsdrehmoments auf der Basis der Information des Sensors, wobei das Sollbetriebsdrehmoment ein zum Betrieb des Fahrzeug (9) entsprechend einer gewünschten Bedingung erforderliches Drehmoment ist; und eine Fahrwiderstandsschätzeinrichtung (50) zur Schätzung des Widerstands des Fahrzeugs (9) bezüglich einer Bewegung, auf der Basis einer Information des Sensors, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin umfasst: eine Systemauswähleinrichtung (62, 50) zum Auswählen der Maschine (2) und/oder der Bremseinrichtung (12), wobei das ausgewählte System mittels der Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung gesteuert wird; eine Sollbremsdrehmomentberechnungseinrichtung (72, 50) zur Berechnung des Sollbremsdrehmoments auf der Basis des Sollbetriebsdrehmoments und des geschätzten Fahrwiderstands, wenn die Bremseinrichtung (12) durch die Systemauswähleinrichtung (50) ausgewählt ist; ...

Description

GRUNDLAGEN DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung zur Steuerung der Fahrbedingungen eines Fahrzeugs durch Steuern der Maschine oder durch Steuern sowohl der Maschine als auch einer Bremseinrichtung unabhängig von den durch den Fahrer vorgenommenen Steuerungen. Eine bekannte Steuerungsvorrichtung führt eine sogenannte adaptive Fahrsteuerung (adaptive cruise control, ACC) durch, wobei ein Beispiel derselben in der Japanischen Offenlegungsschrift JP-A-7-47862 offenbart ist. Die bekannte Steuerungsvorrichtung steuert ein nachfolgendes (nachlaufendes) Fahrzeug, das einem vorausfahrenden Fahrzeug folgt, wobei ein sicherer Abstand zwischen den Fahrzeugen gehalten wird. Die Steuerungsvorrichtung berechnet eine erste Sollfahrzeuggeschwindigkeit, die eine zum Folgen des vorausfahrenden Fahrzeugs erforderliche Geschwindigkeit darstellt. Sodann wird ein Sollmaschinendrehmoment, das ein zur Aufrechterhaltung der Sollfahrzeuggeschwindigkeit erforderliches Drehmoment darstellt, berechnet zur Erzeugung eines Drehmomentbefehls, der das Sollmaschinendrehmoment bezeichnet zum Führen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zur Sollfahrzeuggeschwindigkeit.
Zur Berechnung des Sollmaschinendrehmoments aus der Sollfahrzeuggeschwindigkeit gemäß der vorstehend beschriebenen Steuerungsvorrichtung wird das Grunddrehmoment der Maschine auf der Basis des gegenwärtigen Bewegungswiderstands des Fahrzeugs (Rollwiderstand, Luftwiderstand, Beschleunigungswiderstand und Steigungswiderstand, der vom Fahrzeuggewicht und der Straßenneigung abhängig ist), dem Getriebeverhältnis der Kraftübertragung bzw. des Antriebsstrangs (das Getriebeverhältnis des Getriebes und des Differentialgetriebes), und des Drehmomentverhältnisses eines Drehmomentwandlers berechnet. Ferner wird eine Korrektur des Maschinendrehmoments (Korrekturdrehmoment) aus der Abweichung zwischen der Sollfahrzeuggeschwindigkeit und der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet. Danach wird das Grunddrehmoment mittels des Korrekturdrehmoments korrigiert.
Im Fall der bekannten Steuerungseinrichtung sind die tatsächlichen Drehmomentübertragungskennlinien des Drehmomentwandlers nicht in dem Sollmaschinendrehmoment berücksichtigt, das den endgültigen Steuerungssollwert darstellt. Es ist ferner unmöglich, ein optimales Sollmaschinendrehmoment zum Erzielen der Sollfahrzeuggeschwindigkeit während eines Übergangszustands einzustellen, in welchem die Maschinendrehzahl durch die Maschinendrehmomentsteuerung erheblich verändert wird, wobei ein erheblicher Schlupf im Drehmomentwandler auftritt.
Die bekannte Steuerungsvorrichtung verwendet einen Momentanwert des Drehmomentverhältnis zur Bezeichnung der Kennlinie des Drehmomentwandlers bei der Berechnung des Grunddrehmoments der Maschine. Wird der Drehmomentwandler mittels einer Überbrückungseinrichtung überbrückt und läuft die Maschine mit einer gleichförmigen Drehzahl oder befindet sich der Drehmomentwandler in einem relativ stabilen Zustand infolge eines niedrigen Schlupfs, so kann ein angenähertes passendes Grunddrehmoment erhalten werden. Während eines Übergangszustands jedoch, in welchem sich die Maschinendrehzahl im Wesentlichen verändert und wenn der Drehmomentwandler einen erheblichen Schlupf aufweist, kann die Kennlinie des Drehmomentwandlers nicht in dem Grunddrehmomenterfordernis berücksichtigt werden, und es ist unmöglich, ein optimales Sollmaschinendrehmoment einzustellen.
Bei der bekannten Steuerungsvorrichtung ist die Sollfahrzeuggeschwindigkeit bestimmt als der Sollwert der automatischen Fahrsteuerung, und das Maschinendrehmoment wird auf der Basis der Sollfahrzeuggeschwindigkeit bei der Durchführung der Maschinensteuerung eingestellt. Falls ein optimales Sollmaschinendrehmoment zum Erzielen der Sollfahrzeuggeschwindigkeit eingestellt werden konnte, würde daher die Beschleunigung des Fahrzeugs infolge der Maschinensteuerung den Fahrer und andere Insassen verwirren. Entsprechend den Bewegungsgesetzen sind Drehmoment und Beschleunigung (und Verzögerung) proportional, und das Sollmaschinendrehmoment und die Beschleunigung (und Verzögerung) des Fahrzeugs korrelieren miteinander. In der bekannten Steuerungsvorrichtung ist es jedoch unmöglich, ein Sollmaschinendrehmoment einzustellen, das zu einem komfortablen Beschleunigungspegel führt, da das Sollmaschinendrehmoment auf der Sollfahrzeuggeschwindigkeit basiert, die ein Integralwert der Beschleunigung (und Verzögerung) des Fahrzeugs ist. Wird beispielsweise die Sollfahrzeuggeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Beschleunigung des führenden Fahrzeugs vergrößert, dann wird das nachfolgende Fahrzeug während einer Übergangsperiode plötzlich beschleunigt, bis die Sollfahrzeuggeschwindigkeit erreicht ist, wodurch ein Komfortmangel für die Fahrzeuginsassen entsteht. Da zur Beschleunigung des Fahrzeugs eine Zeitdauer erforderlich ist, wird das Verhalten des Fahrzeugs die Insassen verwirren.
Weiterhin offenbart die Druckschrift US 5 507 705 A eine Fahrzeugbetriebssteuerungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Darüber hinaus offenbart die Druckschrift WO 00/46 062 A1 eine Bremseinrichtung die unabhängig von durch einen menschlichen Fahrer vorgenommenen Steuerungsvorgängen gesteuert wird.
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen in den bekannten Einrichtungen vorliegenden Probleme ist es eine Aufgabe diese Erfindung, eine Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, ein Fahrzeug zu beschleunigen und zu verzögern, wobei gleichzeitig den Fahrzeuginsassen ein Gefühl eines sanften Betriebs vermittelt wird, und das Fahrzeugantriebsdrehmoment der Maschine auch während einer Übergangsperiode zu optimieren, wenn sich die Maschinendrehzahl erheblich verändert und wenn der Schlupf des Drehmomentwandlers ansteigt.
Diese Aufgabe ist durch eine Fahrzeugfahrssteuerungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weitere Merkmale und vorteilhafte Ausbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen gezeigt.
Dabei berechnet eine Sollreifenbetriebsdrehomentberechnungseinrichtung ein Sollreifenbetriebsdrehmoment, für den Betrieb des Fahrzeugs mit einem vorbestimmten Bewegungszustand auf der Basis eines Eingabesignals eines Sensors, der die Bewegungsbedingungen (Fahrbedingungen) des Fahrzeugs erfasst. Eine Fahrwiderstandsschätzeinrichtung schätzt sodann den Fahrwiderstand des Fahrzeugs auf der Basis eines Eingangssignals des Sensors.
Danach berechnet eine Sollturbinendrehmomentberechnungseinrichtung das Sollturbinendrehmoment des Drehmomentwandlers auf der Basis des Sollreifenbetriebsdrehmoments, des berechneten Fahrwiderstands und des Getriebeverhältnisses des Antriebsstrangs. Eine Sollmaschinebetriebsbedingungsberechnungseinrichtung berechnet das Sollmaschinendrehmoment und die Sollmaschinendrehzahl entsprechend einer Regel eines Steuerungskonzepts in Verbindung mit dem Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung auf der Basis des berechneten Turbinendrehmoments und der Turbinendrehzahl des Drehmomentwandlers.
Die Maschinensteuerungseinrichtung steuert die Maschine in Abhängigkeit von einem Berechnungsergebnis durch die Sollmaschinensteuerungssollberechnungseinrichtung, so dass das Maschinendrehmoment und die Maschinendrehzahl auf das Sollmaschinendrehmoment und die Sollmaschinendrehzahl ausgerichtet werden.
Bei der Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist das Sollreifenbetriebsdrehmoment des Fahrzeugs, das proportional zur Beschleunigung des Fahrzeugs und nicht proportional zur Sollfahrzeuggeschwindigkeit ist, ein Steuerungssollwert zur Steuerung des Fahrzeugs, und es werden das Sollmaschinendrehmoment und die Sollmaschinendrehzahl auf der Basis des Sollreifenbetriebsdrehmoments und des Fahrwiderstands eingestellt. Der verwendete Begriff der Beschleunigung bezieht sich in diesem Zusammenhang auf eine Beschleunigung oder eine Verzögerung.
Die Sollreifenbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtung stellt auf einfache Weise das Sollreifenbetriebsdrehmoment derart ein, dass die Beschleunigung des Fahrzeugs die Fahrzeuginsassen nicht beunruhigt. Daher bildet die Sollreifenbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtung eine Steuerungssollwerteinstelleinrichtung.
Wird die Sollfahrzeuggeschwindigkeit als ein Steuerungssollwert eingestellt, wie im Fall der bekannten Fahrsteuerungsvorrichtung, dann tritt eine Beschleunigung des Fahrzeugs auf, wenn sich die Sollfahrzeuggeschwindigkeit ändert. Diese Parameter sind nicht proportional. Zur Bildung einer Beschleunigung des Fahrzeugs in der Weise, dass die Fahrzeuginsassen keine Normalität bei einer voreingestellten Sollfahrzeuggeschwindigkeit empfinden, ist es daher erforderlich, die optimale realisierbare Beschleunigung des Fahrzeugs abzutasten und genau einzustellen entsprechend jeder Fahrzeugfahrbedingung, der Betriebskennlinie einer Sollfahrzeuggeschwindigkeitseinstelleinrichtung und auf der Basis der Abtastung.
Andererseits können die Beschleunigung α des Fahrzeugs, die an den Fahrzeugreifen auftretende Reifenbetriebskraft Ftire [Ne] und der Fahrwiderstand Fload [N] (Luftwiderstand, Reifenrollwiderstand, Widerstand infolge einer Straßenneigung und dergleichen), die bei dem Fahrzeug während der Bewegung vorliegen, die Masse des Fahrzeugs M1 [kg], und eine aquivalente Masse M2 [kg] für die Trägheit der rotierende Teile des Fahrzeugs, wie es in 1(a) gezeigt ist, gemäß der folgenden Gleichung (1) der Fahrzeugbewegung ausgedrückt werden. (M1 + M2) × α = Ftire + Fload (1)
In dieser Gleichung ist die Beschleunigung α des Fahrzeugs proportional zu der Summe der Reifenbetriebskraft Ftire, die an den Fahrzeugreifen auftritt, und des Fahrwiderstands Fload (der Fahrwiderstand Fload ist ein negativer Wert). Da bei dieser Erfindung das Sollreifenbetriebsdrehmoment, das berechnet wird zum Ausrichten des Fahrzeugs entsprechend vorbestimmter Betriebsbedingungen, aus den gegenwärtigen Fahrbedingungen des Fahrzeugs abgeleitet wird, umfasst das Sollreifenbetriebsdrehmoment eine Drehmomentkomponente entsprechend dem Fahrzeugfahrwiderstand Fload und eine Drehmomentkomponente entsprechend der Reifenbetriebskraft Ftire. Im Ergebnis ist das Sollreifenbetriebsdrehmoment proportional zur Beschleunigung α des Fahrzeugs.
Daher kann das Sollreifenbetriebsdrehmoment, bei welchem die Fahrzeugbeschleunigung auf einfache Weise ohne Beeinträchtigung der Fahrzeuginsassen gesteuert wird, auf einfache Weise durch die Sollreifenbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtung unter Verwendung einer einzigen Steuerungsregel eingestellt werden, die für sämtliche Fahrbedingungen Gültigkeit hat. Dies kann erreicht werden durch Einstellen des Sollreifenbetriebsdrehmoments des Fahrzeugs, das proportional zur Beschleunigung des Fahrzeugs ist, als Fahrsteuerungssollwert. Die Sollreifenbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtung kann sehr einfach eingestellt werden im Vergleich zur Einstelleinrichtung der bekannten Fahrsteuerungsvorrichtung.
Gemäß der Erfindung werden ferner das Sollmaschinendrehmoment und die Sollmaschinendrehzahl mittels der Sollmaschinensteuerungssollwertberechnungseinrichtung berechnet zur Bildung des Sollreifenbetriebsdrehmoments. Bei der Berechnung dieser Parameter wird eine Steuerungsregel verwendet, die in Abhängigkeit vom Zustand einer Wandlerüberbrückungskupplung eingestellt ist.
Gemäß dieser Erfindung kann daher jeder dieser Parameter optimiert werden im Hinblick auf die Kennlinien des Drehmomentwandlers. Im Gegensatz zur bekannten Steuerungsvorrichtung besteht daher die Möglichkeit einer optimalen Steuerung der Maschine.
Bei der bekannten Fahrsteuerungsvorrichtung wird insbesondere ein momentaner Wert des Drehmomentverhältnisses verwendet zur Angabe der Kennlinie des Drehmomentwandlers, wenn das Sollmaschinendrehmoment aus der Sollfahrzeuggeschwindigkeit, die der Steuerungssollwert ist, berechnet wird. Hat sich die Maschinendrehzahl erheblich verändert oder tritt im Drehmomentwandler ein erheblicher Schlupf infolge des Lösens der Wandlerüberbrückungskupplung auf, dann kann somit das Sollmaschinendrehmoment entsprechend dem Steuerungssollwert nicht eingestellt werden. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Steuerungsregel, die in Abhängigkeit vom Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung eingestellt wurde, verwendet bei der Einstellung der Sollbedingungen (Sollmaschinendrehmoment und Sollmaschinendrehzahl) der Maschine aus dem Maschinenbetriebsdrehmoment, das der Steuerungssollwert ist. Es ist somit möglich, das Sollmaschinendrehmoment und die Sollmaschinendrehzahl in Abhängigkeit von den Bedingungen des Drehmomentwandlers einzustellen. Es ist somit ebenfalls möglich, den Maschinensteuerungsablauf mit der Maschinensteuerungseinrichtung in optimaler Weise durchzuführen.
Die Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der Erfindung stellt das Sollmaschinendrehmoment und die Sollmaschinendrehzahl ein und steuert sodann die Maschine entsprechend dem gebildeten Sollreifenbetriebsdrehmoment, das mittels der Sollreifenbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtung eingestellt wurde. In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Bremsdrehmoment zur Verminderung der Fahrzeuggeschwindigkeit lediglich durch die Maschinenbremse aufgebracht, so dass dies zu einer geringeren Steuerung während der Verzögerung des Fahrzeugs führt.
Wird nicht nur während der Fahrzeugbeschleunigung sondern ebenfalls während der Fahrzeugverzögerung ein hohes Maß an Steuerung nötig, dann weist die Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung vorzugsweise die nachstehend angegebenen Merkmale auf.
Erfindungsgemäß ist die Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung vorgesehen zur Steuerung eines Fahrzeugs, in welchem eine Bremseinrichtung und die Maschine unabhängig von einer Betätigung durch den Fahrer gesteuert werden. In einer derartigen Steuerungsvorrichtung, wie bei der vorstehend angegebenen Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung, berechnet die Sollreifenbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtung das Sollreifenbetriebsdrehmoment des Fahrzeugs, das erforderlich ist zum Ausrichten des Fahrzeugs auf eine spezielle Fahrbedingung auf der Basis einer von Sensoren zur Erfassung der Fahrbedingung des Fahrzeugs empfangenen Information. Eine Fahrwiderstandsschätzeinrichtung schätzt den Fahrwiderstand des Fahrzeugs auf der Basis der Information von den Sensoren.
Sodann wählt eine Auswahleinrichtung für gesteuerte Systeme entweder die Maschine oder die Bremseinrichtung oder beides als ein zu steuerndes System oder zu steuernde Systeme auf der Basis des Reifenbetriebsdrehmoments und des Fahrwiderstands aus. Wird die Bremseinrichtung ausgewählt, dann berechnet eine Sollbremsdrehmomentberechnungseinrichtung das Sollbremsdrehmoment zur Berechnung des Sollbremsdrehmoments auf der Basis des Sollreifenbetriebsdrehmoments und des Fahrwiderstands. Eine Bremssteuerungseinrichtung steuert die Bremseinrichtung zur Erzielung des berechneten Sollbremsdrehmoments.
Bei der Steuerungsvorrichtung gemäß dieser Form der Erfindung ist das mittels der Sollreifenbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtung eingestellte Sollreifenbetriebsdrehmoment ein negatives Fahrdrehmoment (mit anderen Worten, ein Bremsdrehmoment). Kann das Sollreifenbetriebsdrehmoment nicht bei dem Fahrzeug mit der Verwendung der Maschinenbremse unter der Maschinensteuerung angewendet werden, dann wird die Bremseinrichtung des Fahrzeugs angesteuert zum Anlegen des Sollreifenbetriebsdrehmoments zum Erreichend der gewünschten Fahrbedingungen.
An der Steuerungsvorrichtung dieser Form der Erfindung werden bei dem Auswählen der Maschine als gesteuertes System das Sollmaschinendrehmoment und die Sollmaschinendrehzahl, wie es zuvor beschrieben wurde, entsprechend dem Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung berechnet.
Die Sollmaschinensteuerungssollwertberechnungseinrichtung berechnet das Sollmaschinendrehmoment und die Sollmaschinendrehzahl in Abhängigkeit vom Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung (eingelegt bzw. eingekuppelt oder gelöst), so dass die Möglichkeit besteht, diese Parameter in Abhängigkeit von den Kennlinien des Drehmomentwandlers zu optimieren. Im Einzelnen ändert die Sollmaschinensteuerungssollwertberechnungseinrichtung die bei der Berechnung des Sollmaschinendrehmoments und der Sollmaschinendrehzahl verwendete Steuerungsregel in Abhängigkeit davon, ob die Wandlerüberbrückungskupplung gelöst oder eingelegt (eingekuppelt) ist. Ist die Wandlerüberbrückungskupplung eingelegt, dann werden das Sollturbinendrehmoment und die Turbinendrehzahl des Drehmomentwandlers als das Sollmaschinendrehmoment und die Sollmaschinendrehzahl eingestellt.
Ist andererseits die Wandlerüberbrückungskupplung gelöst (ausgekuppelt), dann berechnet eine erste Sollmaschinendrehzahlberechnungseinrichtung die Sollmaschinendrehzahl auf der Basis des Sollturbinendrehmoments und der Drehzahl und dem Drehmomentverhältnis und dem Kapazitätsfaktor des Drehmomentwandlers. Sodann wird die Neigung der Änderung der Sollmaschinendrehzahl mittels einer Sollmaschinendrehzahlneigungsberechnungseinrichtung berechnet. Danach wird ein erstes Sollmaschinendrehmoment mittels einer ersten Sollmaschinendrehmomentberechnungseinrichtung auf der Basis der Turbinendrehzahl und der Sollmaschinendrehzahl berechnet. Ein zweites Sollmaschinendrehmoment wird mittels der zweiten Sollmaschinendrehmomentberechnungseinrichtung auf der Basis der Sollmaschinendrehzahlneigung und der Trägheit der drehenden Teile berechnet. Eine dritte Sollmaschinendrehmomentberechnungseinrichtung dient zur Berechnung des Sollmaschinendrehmoments, das der Maschinensteuerungssollwert ist, auf der Basis des ersten Sollmaschinendrehmoments und des zweiten Sollmaschinendrehmoments.
Somit kann die Sollmaschinenbetriebsbedingung (das Sollmaschinendrehmoment und die Sollmaschinendrehzahl), die erforderlich ist Bildung des Sollreifenbetriebsdrehmoments, in Abhängigkeit von den Kennlinien des gesamten Antriebsstrangs (Leistungsübertragungssystem) eingestellt werden, einschließlich der dynamischen Kennlinien des Drehmomentwandlers, wobei das Fahrzeug in optimaler Weise gesteuert werden kann.
Die Steuerungsregel der Sollmaschinensteuerungssollwertberechnungseinrichtung wird entsprechend dem nachfolgendem Ablauf bestimmt.
Gemäß dem in 1(b) dargestellten Beispiel umfasst der Antriebsstrang ein automatisches Getriebe, einen Drehmomentwandler, der die Drehung der Maschine einer Eingangswelle des automatischen Getriebes zuführt, und ein Differentialgetriebe, das die Drehung der Ausgangswelle des automatischen Getriebes rechten und linken angetriebenen Rädern zuführt.
Bei dieser Erfindung rechnet die Sollturbinendrehmomentberechnungseinrichtung das Sollturbinendrehmoment Tt, das ein Ausgangsdrehmoment des Drehmomentwandlers ist, auf der Basis des Sollreifenbetriebsdrehmoments, des Fahrwiderstands und des Getriebeverhältnisses des Antriebsstrangs (und im Einzelnen des Übertragungsverhältnisses des automatischen Getriebes und des Getriebeverhältnisses des Differentialgetriebes). Daher ist die Sollmaschinensteuerungssollwertberechnungseinrichtung nur erforderlich zur Einstellung des Maschinendrehmoments Te und der Maschinendrehzahl Ne, die erforderlich sind zur Bildung des Sollturbinendrehmoments Tt, in Abhängigkeit von den Leistungsübertragungskennlinien des Drehmomentwandlers.
Andererseits unterscheiden sich die Leistungsübertragungskennlinien des Drehmomentwandlers zwischen dem eingelegten und gelösten Zustands der Wandlerüberbrückungskupplung.
Ist die Wandlerüberbrückungskupplung gelöst (nicht eingelegt), dann überträgt der Drehmomentwandler die Drehung der Maschine zu dem automatischen Getriebe in Abhängigkeit von der leistungsübertragungskennlinie des Drehmomentwandlers. Ist jedoch die Wandlerüberbrückungskupplung eingelegt, d. h. werden die Eingangswelle und die Ausgangswelle des Drehmomentwandlers mittels der Wandlerüberbrückungskupplung miteinander gekuppelt, dann wird die Drehung der Maschine direkt zu dem automatischen Getriebe über die Wandlerüberbrückungskupplung übertragen.
Es ist daher zu beachten, dass bei eingelegter Wandlerüberbrückungskupplung die Steuerungsregel zur Einstellung des Sollmaschinendrehmoments und der Sollmaschinendrehzahl das Sollmaschinendrehmoment und die Sollmaschinendrehzahl in der Weise einstellen soll, dass das Sollmaschinendrehmoment Te gleich dem Sollturbinendrehmoment Tt ist, und dass die Sollmaschinendrehzahl Ne gleich der Sollmaschinendrehzahl Ne ist, die gleich der Turbinendrehzahl Nt ist.
Ist jedoch die Wandlerüberbrückungskupplung gelöst, dann wird die Drehung der Maschine über den Drehmomentwandler zu dem Automatikgetriebe übertragen. Es ist daher bei der Einstellung des Sollmaschinendrehmoments und der Sollmaschinendrehzahl erforderlich, die Leistungsübertragungskennlinien des Drehmomentwandlers zu berücksichtigen.
Wird der Drehmomentwandler etwa bei einer konstanten Maschinendrehzahl Ne in gleichmäßiger Weise betrieben, beispielsweise während des Fahrens mit konstanter Geschwindigkeit, dann kann das Maschinendrehmoment Te mittels der nachfolgenden Gleichung (2) ausgedrückt werden, die sich auf einen Kapazitätsfaktor C(e) des Drehmomentwandlers und die Maschinendrehzahl Ne bezieht. Das Turbinendrehmoment Tt wird mittels der nachfolgenden Gleichung (3) ausgedrückt, die sich auf das Drehmomentverhältnis tr(e) des Drehmomentwandlers und das Maschinendrehmoment Te bezieht. Te = C(e) × Ne² (2) Tt = tr(e) × Te (3) wobei der Kapazitätsfaktor C(e) und das Drehmomentverhältnis tr(e) des Drehmomentwandlers Funktionen des Drehzahlverhältnisses Nt/Ne des Drehmomentwandlers sind. Wird nun Gleichung (2) in Gleichung (3) eingesetzt, dann kann das Turbinendrehmoment Tt mittels der nachfolgenden Gleichung (4) ausgedrückt werden. Tt = tr(e) × C(e) × Ne² Tt = tr(Nt/Ne) × C(Nt/Ne) × Ne² (4)
Aus Gleichung (4) kann daher die Sollmaschinendrehzahl Ne zur Bildung des Sollturbinendrehmoments Tr auf der Basis des Sollturbinendrehmoments Tr und der Turbinendrehzahl Nt bestimmt werden (die erste Sollmaschinendrehzahlberechnungseinrichtung verwendet dieses Verhältnis).
Zur Einstellung der Sollmaschinendrehzahl Ne aus dem Sollturbinendrehmoment Tt und der Turbinendrehzahl Nt mittels der ersten Sollmaschinendrehzahlberechnungseinrichtung wird ein zweidimensionales Kennfeld, das verwendet wird zur Einstellung der Sollmaschinendrehzahl Ne aus diesen beiden Parametern Tt und Nt, vorbestimmt für eine Anwendung bei dem Drehmomentwandler. Die Sollmaschinendrehzahl Ne kann bestimmt werden unter Verwendung dieses zweidimensionalen Kennfelds. Es ist daher möglich, auf einfache Weise die Sollmaschinendrehzahl nach Durchführung einer Interpolation in bekannter Weise unter Verwendung des zweidimensionalen Kennfelds einzustellen.
Danach wird das Sollturbinendrehmoment Te zur Bildung des Sollturbinendrehmoments Tt in Abhängigkeit von Gleichung (2) eingestellt. Das Sollmaschinendrehmoment Te kann mit eingestellt werden auf der Basis der Sollmaschinendrehzahl Nt und der Turbinendrehzahl Nt (die erste Sollmaschinendrehmomentberechnungseinrichtung verwendet diese Beziehung).
Gleichung (2) bezeichnet ein Verhältnis aus dem Maschinendrehmoment Te, dem Kapazitätsfaktor C(e) und der Maschinendrehzahl Ne, wenn der Drehmomentwandler in einem gleichförmigen Zustand betrieben wird. Befindet sich jedoch die Maschinendrehzahl Ne in einem Übergangszustand, beispielsweise bei der Beschleunigung eines Fahrzeugs, dann muss eine Drehmomentverlustkomponente in Gleichung (2) infolge der Änderung der Maschinendrehzahl Ne einbezogen werden.
Die Drehmomentfluktuationskomponente kann ausgedrückt werden als ein Produkt der Trägheit Ie der sich drehenden Teile der Maschine und des Differentials (dNe/dt) der Maschinendrehzahl Ne. Daher ist das Sollmaschinendrehmoment Te zur Verwirklichung des Sollturbinendrehmoments Tt durch die nachfolgende Gleichung (5) gegeben. Te = Ie(dNe/dt) × C(e) × Ne² (5)
Gemäß einem Aspekt dieser Erfindung wird die Neigung der Sollmaschinendrehzahl, die dem Differential (dNe/dt) der Maschinendrehzahl Ne entspricht, durch die Sollmaschinendrehzahlneigungsberechnungseinrichtung berechnet. Die zweite Sollmaschinenberechnungseinrichtung berechnet das zweite Sollmaschinendrehmoment, das der Maschinendrehmomentfluktuationskomponente entspricht, auf der Basis der Neigung der Sollmaschinendrehzahl und der Trägheit der rotierende Teile der Maschine. Ferner bestimmt die dritte Sollmaschinenberechnungseinrichtung das endgültige Sollmaschinendrehmoment zur Verwendung bei der Steuerung der Maschine auf der Basis des statischen Sollmaschinendrehmoments (des ersten Sollmaschinendrehmoments), das durch die erste Sollmaschinendrehmomentberechnungseinrichtung bereitgestellt wurde, und dem dynamischen Sollmaschinendrehmoment (dem zweiten Sollmaschinendrehmoment), das durch die zweite Sollmaschinendrehmomentberechnungseinrichtung bereitgestellt wurde.
Die Steuerungsregel zur Berechnung des Sollmaschinendrehmoments und der Sollmaschinendrehzahl mittels der Sollmaschinensteuerungssollwertberechnungseinrichtung wurde bereits erklärt. Einige Fahrzeuge sind mit einer Wandlerüberbrückungskupplung ausgestattet, die nicht nur eingelegt oder gelöst werden kann, sondern die ebenfalls zu einem halbeingekuppelten Zustand geändert werden kann mittels eines bekannten Überbrückungssteuerungsablaufs. Wird die vorliegende Erfindung bei einem derartigen Fahrzeug verwendet, dann ist es wünschenswert, zu den vorstehend beschriebenen beiden Arten der Steuerungsregel eine Steuerungsregel zusätzlich vorzusehen zur Berechnung des Sollmaschinendrehmoments und der Sollmaschinendrehzahl, wenn sich die Wandlerüberbrückungskupplung in ihrer halbeingelegten Position befindet.
Um dieses zu erreichen, wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung empfohlen, dass die Sollmaschinensteuerungssollwertberechnungseinrichtung eine zweite Sollmaschinendrehzahlberechnungseinrichtung aufweist zur Berechnung der Sollmaschinendrehzahl auf der Basis der Turbinendrehzahl und des Schlupfbetrags der Wandlerüberbrückungskupplung, wenn die Wandlerüberbrückungskupplung gelöst ist oder in der halbeingelegten Position unter einer Überbrückungsschlupfsteuerung gehalten wird.
Die Gründe zur Bereitstellung der zweiten Sollmaschinendrehzahlberechnungseinrichtung werden nachstehend beschrieben.
Zuerst bestehen zwei Arten von Überbrückungsschlupfsteuerungen: eine Beschleunigungsüberbrückungsschlupfsteuerung und eine Verzögerungsüberbrückungsschlupfsteuerung.
Die Beschleunigungsüberbrückungsschlupfsteuerung vermindert den Schlupf des Drehmomentwandlers durch Steuerung der Differenz zwischen der Maschinendrehzahl und der Turbinendrehzahl auf etwa 50 bis 100 1/min, und verbessert den Brennstoffverbrauch durch Verbessern des Wirkungsgrads der Leistungsübertragung, wenn die Wandlerüberbrückungskupplung in einen Bereich halb eingelegt ist, in welchem die Wandlerüberbrückungskupplung nicht direkt gekuppelt werden kann.
Der Bereich in welchem die Wandlerüberbrückungskupplung nicht direkt gekuppelt werden kann ist im Allgemeinen der niedrige Bereich der Fahrzeuggeschwindigkeit (beispielsweise 60 km/h oder niedriger). Ist innerhalb dieses Bereichs die Wandlerüberbrückungskupplung direkt gekuppelt, dann können unnatürliche Geräusche, eine Übertragung von Maschinenschwingungen, Längsschwingungen infolge des Ein- und Ausschaltens des Fahrzeugbeschleunigungspedals und dergleichen auftreten.
Andererseits bewirkt die Verzögerungsüberbrückungsschlupfsteuerung einen Betrieb der Wandlerüberbrückungskupplung in einer halbeingelegten Position innerhalb eines niedrigen Geschwindigkeitsbereichs, so dass die Differenz zwischen der Maschinendrehzahl und der Turbinendrehzahl bei etwa bei 50 bis 100 1/min liegt. Im Ergebnis wird der Brennstoffverbrauch verbessert.
In jedem der Beschleunigungsüberbrückungsschlupfsteuerungsabläufe werden die Maschinendrehzahl Ne und die Turbinendrehzahl Nt berechnet zur Steuerung der Wandlerüberbrückungskupplungs-Einlegekraft in der Weise, dass die Differenz zwischen diesen Drehzahlen auf einen speziellen Wert gerichtet ist (d. h. der Schlupfbetrag, für den in der Beschleunigungsschlupfüberbrückungssteuerung gilt Ne > Nt, und in der Verzögerungsüberbrückungsschlupfsteuerung gilt Ne Nt).
Der Beschleunigungsüberbrückungsschlupfsteuerungsablauf wird nachstehend als Beispiel beschrieben.
Wird die Beschleunigungsüberbrückungsschlupfsteuerung in normaler Weise durchgeführt, dann wird die Differenz zwischen der Maschinendrehzahl Ne und der Turbinendrehzahl Nt (Ne – Nt) entsprechend einem spezifischen Schlupfbetrag Δ (Δ = 50 bis 100/min) gesteuert.
Unter Berücksichtigung dieser Tatsache gemäß der vorstehend angegebenen Bedingung ist die normale Maschinendrehzahl Ne etwa 1500 1/min oder größer, ist das Drehzahlverhältnis des Drehmomentwandlers (Nt/Ne) gemäß der nachfolgenden Gleichung (6) gegeben, und kann der Kapazitätsfaktor des Drehmomentwandlers zu diesem Zeitpunkt zu Null approximiert werden. Nt/Ne = (1500 – 100)/1500 = 93% (6)
Daher ist das von der Maschine zu dem automatischen Getriebe zu übertragende Drehmoment das Übertragungsdrehmoment T1 der Wandlerüberbrückungskupplung, das in der praktischen Anwendung keine Probleme verursacht.
Wird andererseits angenommen, dass Tin(Tin = C(e) × Ne²) das Eingangsdrehmoment des Drehmomentwandlers gemäß der Darstellung in 1(b) ist, dann werden die Bewegungen der Maschine, des Drehmomentwandlers und der Wandlerüberbrückungskupplung bei den Schlupfüberbrückungsbedingungen mittels der nachfolgenden Gleichungen (7) und (8) angegeben. Te = Ie(dNe/dt) + Ti + Tin (7) Tt = tr(e) × Tin + T1 (8)
Da der Kapazitätsfaktor C(e) zu Null angenommen werden kann, wie dies vorstehend beschrieben ist, wird das Eingangsdrehmoment Tin in den Gleichungen (7) und (8) zu Null. In einem gleichförmigen Betriebszustand wird ferner die Sollmaschinendrehzahlneigung (dNe/dt) in Gleichung (7) zu Null. Somit können die Gleichungen (7) und (8) jeweils vereinfacht werden zu Te = T1 und Tt = T1.
Folglich werden das Maschinendrehmoment Te, das Übertragungsdrehmoment T1 der Wandlerüberbrückungskupplung und das Turbinendrehmoment Tt gleich (Te = T1 = Tt).
Ist die Wandlerüberbrückungskupplung eingelegt oder wird sie in der halbeingelegten Position mittels der Überbrückungsschlupfsteuerung gehalten, dann kann daher das Sollturbinendrehmoment als das Sollmaschinendrehmoment eingestellt werden. Es ist daher unnötig, eine Steuerungsregel zur Einstellung des Sollmaschinendrehmoments bereitzustellen.
Andererseits steuert die Überbrückungsschlupfsteuerung die Kupplungskraft F1 der Wandlerüberbrückungskupplung zum Ausrichten der Differenz zwischen der Maschinendrehzahl Ne und der Turbinendrehzahl Nt auf den spezifischen Schlupfbetrag Δ. Wird somit mittels der Überbrückungsschlupfsteuerung die Wandlerüberbrückungskupplung derart gesteuert, dass sie den halbeingelegten Zustand annimmt, dann kann die Sollmaschinendrehzahl Ne berechnet werden aus der Turbinendrehzahl Nt und dem Schlupfbetrag Δ der Wandlerüberbrückungskupplung.
Wird eine Beschleunigungsüberbrückungsschlupfsteuerung durchgeführt, dann ist im Einzelnen die Sollmaschinendrehzahl Ne gegeben durch Ne = Nt + Δ. Wird die Verzögerungsüberbrückungsschlupfsteuerung durchgeführt, dann ist die Sollmaschinendrehzahl Ne gegeben durch Ne = Nt – Δ.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, wenn sich die Wandlerüberbrückungskupplung durch den Überbrückungsschlupfsteuerungsablauf in der halbeingelegten Position befindet, wird die Sollmaschinendrehzahl mittels der zweiten Sollmaschinendrehzahlberechnungseinrichtung auf der Basis der Turbinendrehzahl und des Schlupfbetrags der Wandlerüberbrückungskupplung berechnet.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung können daher das Sollmaschinendrehmoment und die Sollmaschinendrehzahl in Abhängigkeit von dem Zustand des Drehmomentwandlers optimiert werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Maschinensteuerung eines Fahrzeugs, das eine Überbrückungsschlupfsteuerung durchführt, zu optimieren.
Die Maschinensteuerungseinrichtung führt eine Maschinensteuerung auf der Basis des Sollmaschinendrehmoments und der Sollmaschinendrehzahl durch, die mittels der Sollmaschinensteuerungssollwertberechnungseinrichtung bestimmt wurden. Zumindest einer der Sollbrennstoffeinspritzmengen und des Solldrosselwinkels wird als gesteuerte Variable der Maschine auf der Basis des Sollmaschinendrehmoments und der Sollmaschinendrehzahl berechnet. Es ist dabei empfehlenswert, dass die Maschine in Abhängigkeit von den berechneten gesteuerten Variablen gesteuert wird.
Die Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung dieser Erfindung ist nicht nur verwendbar bei einer adaptiven Fahrsteuerung (ACC), die zur Steuerung eines Fahrzeugs zum Verfolgen eines vorausfahrenden Fahrzeugs dient, sondern dient auch zu anderen Steuerungen als eine adaptive Fahrsteuerung, wie eine Fahrzeugstabilitätssteuerung (vehicle stability control VSC) zur Stabilisierung eines Fahrzeugs während eines Kurvenfahrens, eine Bremsschlupfsteuerung (Anti-lock Brake System, ABS) zur Begrenzung des Radschlupfs beim Bremsen, eine Beschleunigungsschlupfsteuerung (sogenannte Traktionssteuerung, TRC) zum Begrenzen des Fahrzeugradschlupfs während einer Beschleunigung, und zur Konstantgeschwindigkeitssteuerung (Constant-speed Cruise Control, constant-speed-CC) zum Fahren mit konstanter Geschwindigkeit.
Eine Vielzahl von Fahrsteuerungseinrichtungen zur Durchführung derartiger Fahrsteuerungen sind häufig in einem Fahrzeug eingebaut. Wird jedoch diese Erfindung bei jeder fahrzeugseitigen Fahrsteuerungseinrichtung verwendet, dann ist es denkbar, dass das Sollmaschinendrehmoment und die Sollmaschinendrehzahl, oder das Sollbremsdrehmoment durch jeden Steuerungsablauf eingestellt werden, falls eine Vielzahl von Fahrsteuerungen gleichzeitig durchgeführt wird, und die gesteuerten Variablen für eine tatsächliche Maschinen- oder Bremsensteuerung werden nicht optimiert.
Ferner ist in einem derartigen Fall eine Berechnungseinrichtung vorgesehen zur Berechnung des Sollmaschinendrehmoments, der Sollmaschinendrehzahl oder des Sollbremsdrehmoments durch jede Fahrsteuerungseinrichtung. Es ist daher viel Unnötiges vorhanden, so dass die Kosten für das Fahrzeug erhöht werden.
Gemäß einem Aspekt dieser Erfindung weist daher die Sollreifenbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtung einen Berechnungsblock auf zur Berechnung eines Sollreifenbetriebsdrehmoments zur Durchführung unterschiedlicher Fahrsteuerungsabläufe (Fahrsteuerungsabläufe gemäß der vorstehenden Beschreibung) Aus einer Vielzahl von Sollreifenbetriebsdrehmomenten, die von unterschiedlichen Berechnungsblöcken eingegeben werden, die den verschiedenen Steuerungsablaufen entsprechen, wird dasjenige Sollreifenbetriebsdrehmoment mit der höchsten Priorität unter den gegenwärtigen Fahrzeugfahrbedingungen als das endgültige Sollbetriebsdrehmoment ausgewählt zur Verwendung zur Steuerung entsprechend den vorbestimmten Bedingungen.
Gemäß der Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung dieser Erfindung kann eine Vielzahl von Fahrsteuerungsabläufen wie eine automatische Fahrsteuerung, eine Fahrzeugstabilitätssteuerung und eine Bremsenantiblockiersteuerung (ABS) mittels der einzigen Fahrsteuerungsvorrichtung durchgeführt werden. Die Fahrsteuerungsvorrichtung gemäß dieser Erfindung vereinfacht daher das Steuerungssystem und vermindert die Fahrzeugkosten im Vergleich zu einem Fahrzeug, das eine Vielzahl von Fahrsteuerungseinrichtungen zum jeweiligen Durchführen verschiedener Fahrsteuerungsvorgänge aufweist.
Ferner wird in der Sollreifenbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtung das Sollreifenbetriebsdrehmoment mit der höchsten Priorität aus dem Sollreifenbetriebsdrehmoment ausgewählt, das durch eine Vielzahl von Berechnungsblöcken der jeweils entsprechenden Steuerungsabläufe bestimmt wurde. Es ist daher möglich, in effizienter Weise den Steuerungssollwert der Maschine oder der Maschine und der Bremseinrichtung einzustellen und den Steuerungssollwert ohne Antwortverzögerung zu verwenden.
Ferner stellt eine Integralsteuerungseinrichtung zur integralen Steuerung des Fahrzeugbetriebs einen weiteren Aspekt der Erfindung dar. Der Berechnungsblock zur Berechnung des Sollreifenbetriebsdrehmoments für jeden Fahrsteuerungszugang kann unabhängig von anderen Berechnungsblöcken vorgesehen sein. Es ist daher einfacher, die Steuerungsvorrichtung zu entwerfen, wobei die Kosten vermindert werden.
Die Sollreifenbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtung wählt das Sollreifenbetriebsdrehmoment mit der höchsten Priorität. Ändert sich jedoch der Berechnungsblock mit der höchsten Priorität, dann wird sich das Sollreifenbetriebsdrehmoment plotzlich ändern. Wird ein neues Sollreifenbetriebsdrehmoment ausgewählt, dann wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung daher die Sollreifenbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtung vorzugsweise das neu ausgewahlte Sollreifenbetriebsdrehmoment korrigieren zur Erzeugung eines sanften Übergangs zwischen dem vorherigen Sollreifenbetriebsdrehmoment und dem neuen Sollreifenbetriebsdrehmoment.
Die Sollreifenbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtung ist, gemäß der vorstehenden Darstellung, mit einer Vielzahl von Berechnungsblöcken zur Berechnung des Sollreifenbetriebsdrehmoments für unterschiedliche Arten von Fahrsteuerungsabläufen ausgestattet. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist daher einer der Berechnungsblöcke vorzugsweise vorgesehen zum Schätzen des Sollreifenbetriebsdrehmoments, das der Fahrer benotigt, auf der Basis der Position des Beschleunigungspedals und der Fahrzeuggeschwindigkeit. Vorzugsweise sind jeweils weitere Berechnungsblöcke vorgesehen für eine Fahrzeugstabilitätssteuerung (VSC), ein Bremsenantiblockiersystem (ABS), eine Traktionssteuerung (TRC), eine Fahrsteuerung mit konstanter Geschwindigkeit und für eine automatische Fahrsteuerung.
Bezüglich dieses Aspekts der Erfindung umfasst die Sollreifenbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtung einen Berechnungsblock, zusätzlich zu den Berechnungsblöcken zur Durchführung der unterschiedlichen Fahrsteuerungsabläufe, zur Durchführung einer Fahrsteuerung auf der Basis der Beschleunigungspedalposition. Die Fahrsteuerungsvorrichtung ist somit in der Lage, in optimaler Weise den Betrieb des Fahrzeugs zu steuern und auf die Befehle des Fahrers zu reagieren.
Das Sollturbinendrehmoment wird in dem Ablauf zur Einstellung der endgültigen Maschinensteuerungsvariablen aus dem Sollreifenbetriebsdrehmoment berechnet. Bei der Berechnung des Sollturbinendrehmoments wird aus den nachfolgenden Gründen der Fahrwiderstand des Fahrzeugs verwendet, zusätzlich zu dem Sollreifenbetriebsdrehmoment und dem Getriebeverhältnis des Antriebsstrangs.
Das Sollreifenbetriebsdrehmoment wird berechnet als das zum Erzielen des gewünschten Betriebszustands erforderliche Drehmoment, wobei angenommen wird, dass das Fahrzeug ein vorbestimmtes Gewicht aufweist und auf einer ebenen Straße fährt. Gemäß der Darstellung in 1(a) ändert sich jedoch der Fahrwiderstand Fload mit Änderungen in der Straßenneigung wie aufwärts und abwärts führende Neigungen und mit Änderungen in dem Gewicht des Fahrzeugs. Falls sich der Fahrwiderstand Fload ändert, ist es bei der Berechnung des Sollturbinendrehmoments daher erforderlich, die Drehmomentkomponente des Sollreifenbetriebsdrehmoments entsprechend dem Fahrwiderstand Fload aus Gründen des Erreichens der gewünschten Fahrbedingung zu korrigieren.
Wird mittels des ersten Berechnungsblocks eine derartige Korrektur automatisch durchgeführt zum Erzielen des Sollreifenbetriebsdrehmoments auf der Basis eines Betätigungsvorgangs des Beschleunigungspedals, dann wird das Fahrzeug in gleicher Weise auf die Position des Beschleunigungspedals reagieren, unabhängig von der Straßenneigung und dem Fahrzeuggewicht. Im Allgemeinen ändert sich jedoch normalerweise das Verhalten des Fahrzeugs, wenn sich die Straßenneigung oder das Fahrzeuggewicht andern. Nimmt somit der Fahrer Änderungen bezüglich der Straßenneigung oder des Fahrzeuggewichts wahr, dann werden er oder sie das Fahrverhalten andern. Daher ist eine automatische Korrektur des Fahrwiderstands in Bezug auf das Sollreifenbetriebsdrehmoment, das sich auf die Beschleunigungspedalposition bezieht, in manchen Fällen für den Fahrer störend.
Zumindest wenn das Sollreifenbetriebsdrehmoment entsprechend der Beschleunigungspedalposition als endgültiges Sollreifenbetriebsdrehmoment mittels der Sollreifenbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtung ausgewählt wurde, berechnet vorzugsweise die Sollturbinendrehmomentberechnungseinrichtung das Sollturbinendrehmoment auf der Basis des ausgewählten Sollreifenbetriebsdrehmoments und des Getriebeverhältnisses des Antriebsstrangs. In diesem Fall wird ebenfalls der Fahrwiderstand vorzugsweise nicht bei der Berechnung des Sollturbinendrehmoments verwendet.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Sollreifenbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtung einen Berechnungsblock zur Berechnung des Sollreifenbetriebsdrehmoments für eine automatische Fahrsteuerung (ACC) auf. Unter Verwendung des Berechnungsblocks berechnet die Sollbeschleunigungsberechnungseinrichtung die Sollbeschleunigung des Fahrzeugs, die erforderlich ist zum Verfolgen des fuhrenden Fahrzeugs auf der Basis einer von einem Fronterfassungssensor zur Erfassung des führenden (vorausfahrenden) Fahrzeugs zugeführten Eingabe. Die Sollbeschleunigung wird in das Sollreifenbetriebsdrehmoment mittels einer Umwandlungseinrichtung umgewandelt zur Einstellung des Sollreifenbetriebsdrehmoments, das zur Verfolgung des führenden Fahrzeugs erforderlich ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann daher die Beschleunigung des nachfolgenden Fahrzeugs in optimaler Weise gesteuert werden, so dass es möglich ist, dass das nachfolgende Fahrzeug dem führenden Fahrzeug folgen kann, wobei ein angemessener Abstand zwischen beiden Fahrzeugen gehalten werden kann.
Die Korrektur des Sollreifenbetriebsdrehmoments wird auf der Basis der Sollbeschleunigung und der tatsächlichen Beschleunigung des Fahrzeugs durch die Drehmomentkorrekturberechnungseinrichtung korrigiert zur Korrektur des gegenwärtigen Sollreifenbetriebsdrehmoments mittels der vorgegebenen Korrektur und zur Einstellung des endgültigen Sollreifenbetriebsdrehmoments.
Die Drehmomentkorrekturberechnungseinrichtung ist vorzugsweise vorgesehen zum Verarbeiten von zumindest einer Abweichung zwischen der Sollbeschleunigung und der tatsächlichen Beschleunigung des Fahrzeugs, und eines Integrals dieser Abweichung. Die Drehmomentkorrekturberechnungseinrichtung summiert vorzugsweise Werte, die erhalten werden durch Multiplikation der Abweichung und des Integrals der Abweichung mit einer Proportionalitätskonstanten und einer Integrationskonstanten (sogenannter Proportional-Integral-Steuerungsablauf), zur Berechnung der Drehmomentkorrektur.
Bei der Maschinen- und Bremsensteuerung ist es eine allgemeine Praxis, einen oberen Grenzwert (oder einen unteren Grenzwert) für die gesteuerten Variablen der Maschine und der Bremseinrichtung einzustellen. Daher können die Maschinensteuerungseinrichtung, oder sowohl die Maschinensteuerungseinrichtung als auch die Bremsensteuerungseinrichtung Begrenzungseinrichtungen aufweisen zur Durchführung dieser Maßnahme.
Wird jedoch die Begrenzungseinrichtung zur Maschinensteuerungseinrichtung (oder der Maschinensteuerungseinrichtung und der Bremsensteuerungseinrichtung) hinzugefügt, dann wird in manchen Fällen die Drehmomentkorrekturberechnungseinrichtung betrieben zum Vergrößern des Abweichungsintegrals durch die Proportional-Integral-Steuerungsmaßnahme, wenn die Begrenzungseinrichtung Wirkung zeigt.
Nachdem das Abweichungsintegral in einer Weise zur Vergrößerung der gesteuerten Variablen erneuert wurde, wird die gesteuerte Variable größer als der obere Grenzwert für eine Zeitdauer verbleiben, falls das Verhältnis von groß und klein zwischen der Sollbeschleunigung und der tatsächlichen Beschleunigung des Fahrzeugs umgekehrt ist. In diesem Fall wird die gegenwartige Beschleunigung des Fahrzeugs fortgesetzt, wobei für die Fahrzeuginsassen der Eindruck eines abnormalen Zustands entsteht.
Eine gleichartige Situation tritt auf, wenn eine durch die Steuerungsvariable der Maschine (oder der Bremseneinrichtung) gesteuerte Einrichtung eine physikalische Grenze erreicht. Wird zum Beispiel die Maschinenbremse zur Verzögerung des Fahrzeugs ausgewählt, dann wird eine Maschinenbremskraft gebildet durch beispielsweise Schließen der Drosselklappe (Drosselventil). Erreicht die tatsächliche Beschleunigung nicht die Sollbeschleunigung, obwohl die Drosselklappe vollständig geschlossen ist (d. h. wenn die Drosselklappe ihre physikalische Grenze erreicht hat), dann wird zu dieser Zeit das Abweichungsintegral in einer Weise erneuert, die ein Überschreiten des physikalischen Grenzwerts infolge des Proportional-Integral-Steuerungsablaufs durch die gesteuerte Variable bewirkt. Auch wenn die Sollbeschleunigung positiv wird, wird daher die Drosselklappe während einiger Zeit vollständig geschlossen gehalten, wodurch die Beschleunigung verzögert wird und den Fahrzeuginsassen ein Gefühl einer Abnormalität vermittelt.
Berechnet die Drehmomentkorrektureinrichtung die Drehmomentkorrektur mittels des Proportional-Integral-Steuerungsablaufs, und weist die Maschinensteuerungseinrichtung (oder die Maschinensteuerungseinrichtung und die Bremsensteuerungseinrichtung) eine Begrenzungseinrichtung zur Einstellung eines Grenzwerts bezüglich der Steuerungsvariablen auf oder weist die Maschine (oder die Bremseinrichtung) eine physikalische Grenze auf, dann ist gemäß einem Aspekt der Erfindung vorzugsweise die Umwandlungseinrichtung mit einer Abweichungsintegrationsverhinderungseinrichtung vorgesehen zum Verhindern der Erneuerung eines Abweichungsintegralwerts für den Fall, dass die Steuerungsvariable die eingestellte Grenze überschreitet oder eine Überschreitung eines Werts entsprechend der physikalischen Grenze auftritt.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1A ist eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung einer Bewegungsgleichung eines Fahrzeugs und eines Fahrwegs;
1B ist eine grafische Darstellung zur Veranschaulichung einer Maschine und einer Getriebeanordnung eines Fahrzeugs;
2 ist ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung eines Ausführungsbeispiels einer Fahrsteuerungsvorrichtung;
3 ist ein funktionales Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Steuerungsschritte, die durch jede elektronische Steuerungseinheit (ECU) der Fahrsteuerungsvorrichtung gemäß 2 durchgeführt wird;
4 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der mittels eines Sollbetriebskraftberechnungsteils gemäß 3 durchgeführten Schritte;
5 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der mittels eines Maschinensteuerungssollberechnungsteils Von 3 durchgeführten Schritte;
6 ist ein Kennfeld zur Verwendung bei der Bestimmung einer Sollmaschinendrehzahl Ne aus einem Sollturbinendrehmoment Tt und einer Turbinendrehzahl Nt;
7 ist ein Kennfeld zur Bestimmung eines Drosselwinkels TVO aus einem Sollmaschinendrehmoment Te und einer Sollmaschinendrehzahl Ne; und
8 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung von mittels eines Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteils durchgeführten Schritten, wobei die Schritte in 3 angegeben sind.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen Ausführungsbeispiele dieser Erfindung beschrieben.
Die Fahrzeugfahrsteuerungseinrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel dient zu einer integralen Steuerung einer Maschine 2, eines automatischen Getriebes 4, und Bremsen 6 der linken und rechten angetriebenen Rädern 4c (Hinterräder) und rechten und linken mitlaufenden Rädern 5 (Vorderräder), die Komponenten einer Einrichtung zur Steuerung der Fahrbedingung eines Fahrzeugs 9 (eines Hinterrad-angetriebenen Fahrzeugs 9 in diesem Ausführungsbeispiel) darstellen. Ein Differential 4b übertragt ein Drehmoment vom automatischen Getriebe 4 zu den Hinterrädern 4c. Die Fahrsteuerungsvorrichtung umfasst eine Maschinensteuerungseinheit (ECU) 20 zur Steuerung der Maschine 2, eine Automatikgetriebe-Steuerungseinheit (ATECU) 30 zur Steuerung des Automatikgetriebes 4, das eine Wandlerüberbrückungskupplung 10 eines Drehmomentwandlers 8 aufweist, und eine Bremsensteuerungseinheit 40 zur Steuerung der Bremseinrichtung 6 eines jeden Rads über ein Bremsenbetätigungsglied (Bremsen-ACT) 12. Ferner stellt eine Managersteuerungseinheit 50 eine Steuerungsrichtlinie für jede Maschine, für die Automatikgetriebesteuerungseinheit und die Bremse für jede der Steuerungseinheiten 20, 30 und 40 bereit.
Die Steuerungseinheiten 20, 30, 40 und 50 sind voneinander unabhängige elektronische Einheiten die jeweils Verarbeitungseinheiten 20a, 30a, 40a und 50a aufweisen und jeweils einen Mikrocomputer enthalten. Die elektronischen Steuerungseinheiten 20, 30, 40 und 50 enthalten jeweils eingebaute Kommunikationseinrichtungen 20b, 30b, 40b und 50b, die miteinander über Datenkommunikationsleitungen L verbunden sind. Ein wechselseitiges Übertragen und Empfangen von Fahrsteuerungsdaten wird durch die Kommunikationseinrichtungen 20b, 30b, 40b und 50b und durch die Kommunikationsleitungen L bewirkt.
Die Maschinensteuerungseinheit 20, die Automatikgetriebesteuerungseinheit 30 und die Bremssteuerungseinheit 40 steuern jeweils die Maschine 2, das Automatikgetriebe 4, das eine Wandlerüberbrückungskupplung 10 aufweist, und das Bremsenbetätigungsglied 12 (und somit die Bremseinrichtung 6 jedes Rads). Die elektronischen Steuerungseinheiten 20, 30 und 40 weisen daher eingebaute Signaleingabe-/Ausgabeteile 20c, 30c und 40c auf zum Empfangen von Erfassungssignalen der Sensoren, die die Bedingungen des gesteuerten Systems erfassen, und zum Aussenden von Signalen an das Bremsenbetätigungsglied 12 und Betätigungsglieder, die innerhalb der Maschine und des automatischen Getriebes 4 angeordnet sind.
Sensoren zur Erfassung der Fahrzeugfahrbedingungen sind an dem Fahrzeug 9 angeordnet. Die Sensoren umfassen einen Fahrzeugradgeschwindigkeitssensor 14 zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit (Drehzahl) jedes Fahrzeugrads (Radgeschwindigkeit), einen Beschleunigungssensor (G-Sensor) 16 zur Erfassung der Beschleunigung des Fahrzeugs 9, einen Gierratensensor 18 zur Erfassung einer Winkelgeschwindigkeit um die zentrale Achse des Fahrzeugs 9, und einen Fronterfassungssensor 9 zur Erfassung eines vorausfahrenden Fahrzeugs und zur Erfassung des Abstands zwischen den Fahrzeugen. Die Erfassungssignale der Sensoren 14, 16, 18 und 19 werden der Managersteuerungseinheit 50 zugeführt. Die Managersteuerungseinheit 50 empfängt die Erfassungssignale über den Signaleingangsteil 50c.
Nachfolgend werden die mit den elektronischen Steuerungseinheiten 20, 30, 40 und 50 durchzuführenden Schritte beschrieben. Die Managersteuerungseinheit 50, die in 3 gezeigt ist, weist 5 Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteile 52, 54, 56, 58 und 60 auf. Diese Teile entsprechen den Sollbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtungen zur Berechnung des Sollbetriebsdrehmoments des Fahrzeugs 9 auf der Basis der Erfassungssignale, die von den Sensoren (dem Fahrzeugradgeschwindigkeitssensor 14, dem G-Sensor 16, dem Gierratensensor 18, dem Fronterfassungssensor 19, und dergleichen zur Erfassung der Fahrzeugfahrbedingungen zugeführt werden.
Von den fünf Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteilen 52 bis 60 entspricht der erste Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteil 52 einem ersten Berechnungsblock, der das vom Fahrer angeforderte Sollbetriebsdrehmoment auf der Basis der Position des Beschleunigungspedals und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet.
Der zweite Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteil 54 entspricht einem zweiten Berechnungsblock zur Berechnung des Solldrehmoments für eine Fahrzeugfahrstabilitätssteuerung (VSC}. Der dritte Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteil 56 dient zur Berechnung des Sollbetriebsdrehmoments zur Durchführung einer Schlupfsteuerung (ABS und TRC) zur Verminderung eines Radschlupfs während des Bremsens und während der Fahrzeugbeschleunigung. Der dritte Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteil 56 entspricht dem dritten und vierten Berechnungsblock.
Der zweite und dritte Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteil 54 und 56 überwacht kontinuierlich die Fahrzeugfahrbedingungen auf der Basis der Signale der Sensoren und bestimmt ein Sollbetriebsdrehmoment zur Verhinderung eines Fahrzeugschleuderns und eines Radschlupfs, und gibt diesen Wert aus.
Der vierte Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteil 58 berechnet ein Sollbetriebsdrehmoment für eine Fahrsteuerung mit konstanter Geschwindigkeit (Konstantgeschwindigkeits-CC), wenn seitens des Fahrers die Fahrzeugfahrbetriebsart auf eine Konstantgeschwindigkeitsfahrbetriebsart eingestellt wurde. Der vierte Sollberechnungsteil entspricht einem fünften Berechnungsblock.
Der fünfte Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteil 60 berechnet das Sollbetriebsdrehmoment zur Steuerung des Fahrzeugs 9 zum Verfolgen eines führenden Fahrzeugs, wenn die Fahrzeugfahrbetriebsart auf die automatische Fahrsteuerungsbetriebsart durch den Fahrer eingestellt wurde. Der fünfte Berechnungsteil 60 entspricht einem sechsten Berechnungsblock.
Die mittels der Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteile 52 bis 60 berechneten Sollbetriebsdrehmomente werden einem Sollbetriebsdrehmomentauswählteil 62 zugeführt, wie dies in 3 dargestellt ist.
Der Sollbetriebsdrehmomentauswählteil 60 wählt aus der Vielzahl der Sollbetriebdrehmomente das Sollbetriebsdrehmoment mit der höchsten Priorität als Sollbetriebsdrehmoment zur Verwendung bei der Fahrsteuerung in Abhängigkeit von den gegenwärtigen Fahrzeugfahrbedingungen und in Abhängigkeit von voreingestellten Bedingungen aus, wenn die verschiedenen Sollbetriebsdrehmomente gleichzeitig mittels der Sollbetriebsdrehmomentberechnungstabelle 52 bis 60 berechnet werden. Das ausgewählte Sollbetriebsdrehmoment wird einem Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteil 64 zugeführt, wie dies in 3 dargestellt ist.
In dem Sollbetriebsdrehmomentauswählteil 62 wird eine Korrektur eingestellt auf der Basis der Differenz zwischen dem neu ausgewählten Sollbetriebsdrehmoment und dem zuvor ausgewählten oder zuvor bestehenden Sollbetriebsdrehmoment, so dass das zu dem Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteil 64 übersandte Sollbetriebsdrehmoment sich nicht plötzlich ändert, wenn sich das ausgewählte Sollbetriebsdrehmoment erheblich von dem vorherigen Sollbetriebsdrehmoment unterscheidet. Das neu ausgewählte Sollbetriebsdrehmoment wird korrigiert und die Korrektur wird allmählich vermindert zur Bereitstellung eines sanften Übergangs zwischen dem neuen Betriebsdrehmoment und dem alten Betriebsdrehmoment.
Der Sollbetriebskraftberechnungsteil 64 wandelt das mittels des Sollbetriebsdrehmomentauswählteils 62 ausgewählte Sollbetriebsdrehmoment in eine Sollbetriebskraft (Sollbetriebskraft Ftire) um. Beispielsweise wird die Sollbetriebskraft Ftire in Abhängigkeit von dem Ablaufdiagramm in 4 berechnet.
Der Sollbetriebskraftberechnungsteil 64 entscheidet in Schritt 110, ob das mittels des Sollbetriebsdrehmomentauswählteils 62 ausgewählte Sollbetriebsdrehmoment das Sollbetriebsdrehmoment ist oder nicht, das vom Fahrer angefordert ist und durch den ersten Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteil 52 bestimmt wurde. Dies dient zur Bestimmung, ob eine Korrektur des Sollbetriebsdrehmoments erforderlich ist.
Ist das mittels des Sollbetriebsdrehmomentauswählteils 62 ausgewählte Sollbetriebsdrehmoment das vom Fahrer angeforderte Solldrehmoment, dann wird bestimmt, dass das Sollbetriebsdrehmoment keine Korrektur erfordert, und es wird Schritt 140 durchgeführt. Ist das Sollbetriebsdrehmoment nicht das vom Fahrer angeforderte Sollbetriebsdrehmoment, dann wird bestimmt, dass der Fahrwiderstand eine Korrektur erfordert, und Schritt 120 wird durchgeführt.
In Schritt 120 wird der Fahrwiderstand auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Straßenneigung mittels einer Fahrwiderstandsschätzeinrichtung berechnet. Nach diesem Schritt wird in Schritt 130 das Sollbetriebsdrehmoment auf der Basis des Fahrwiderstands korrigiert. Sodann wird Schritt 140 durchgeführt, in welchem die Sollbetriebskraft Ftire aus dem Sollbetriebsdrehmoment berechnet wird.
Die mittels der Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteile 52 bis 60 berechneten Sollbetriebsdrehmomente dienen zur Steuerung der Fahrzeugbeschleunigung auf einen Wert, der geeignet ist entsprechend den vorliegenden Fahrzeugfahrbedingungen. Daher weist jedes Sollbetriebsdrehmoment eine Fahrwiderstandskomponente auf. Zur genauen Bestimmung der Betriebskraft, die erforderlich ist zur Erzeugung eines geeigneten Beschleunigungswerts aus dem Sollbetriebsdrehmoment ist es erforderlich, das Sollbetriebsdrehmoment mittels eines Werts entsprechend dem Fahrwiderstand zu vermindern oder zu korrigieren, bevor das Solldrehmoment in die Sollbetriebskraft umgewandelt wird.
In dem Sollreifensollbetriebsdrehmomentberechnungsteil 64 wird grundsätzlich in Schritt 120 der Fahrwiderstand berechnet, und es wird das Sollbetriebsdrehmoment in Schritt 130 korrigiert. In einem Schritt 140 wird sodann das Sollbetriebsdrehmoment in die Sollbetriebskraft umgewandelt.
Aus den mittels der Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteile 52, 54, 56, 58 und 60 bestimmten Sollbetriebsdrehmomenten bezeichnet das Sollbetriebsdrehmoment auf der Basis der Position des Beschleunigungspedals direkt das vom Fahrer angeforderte Drehmoment. Wird daher eine Korrektur auf der Basis des Fahrwiderstands (Schritt 130) immer für jedes der Sollbetriebsdrehmomente durchgeführt, dann wird sich das Verhalten des Fahrzeugs 9 in Bezug auf die Beschleunigungspedalbetätigung durch den Fahrer nicht ändern, ungeachtet von Änderungen in der Straßenneigung und dem Fahrzeuggewicht.
In dem Sollbetriebskraftberechnungsteil 64 wird daher, wenn die Sollbetriebskraft aus dem Sollbetriebsdrehmoment bestimmt wird, der Typ des Sollbetriebsdrehmoments in Schritt 110 bestimmt. Falls das Sollbetriebsdrehmoment dasjenige ist, das der Fahrer angefordert hat (von dem ersten Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteil 52), dann wird keine Korrektur auf der Basis des Fahrwiderstands durchgeführt.
Danach wird die mittels des Sollbetriebskraftberechnungsteils 64 erzeugte Sollbetriebskraft einem Systemauswählteil 66 zugeführt, das in 3 gezeigt ist. Der Systemauswählteil 66 ist vorgesehen zum Auswählen von Komponenten aus der Maschine 2, dem automatischen Getriebe 4 und der Bremseinrichtung 6 als das System oder die Systeme, das verwendet wird bzw. die verwendet werden zur Steuerung der Betriebskraft in Richtung der Sollbetriebskraft. Ist beispielsweise der Wert der Sollbetriebskraft positiv (d. h. eine Antriebskraft) zum Beschleunigen des Fahrzeugs, dann wird die Bremseinrichtung 6 nicht benötigt. Daher werden die Maschine 2 und das Automatikgetriebe 4 als die Systeme zur Verwendung bei dem Fahrsteuerungsablauf ausgewählt.
Ist der Wert der Sollbetriebskraft negativ (d. h. eine Bremskraft) zum Verzögern des Fahrzeugs 9, dann wird das System zur Verwendung bei dem Fahrsteuerungsablauf bestimmt auf der Basis der Größe der Bremskraft durch Bestimmen, ob die Bremskraft durch die Maschinenbremse, die Bremseinrichtung 6 oder eine Kombination aus der Maschinenbremse und der Bremseinrichtung 6 oder durch Herabschalten des automatischen Getriebes 4 aufgebracht wird. Der Systemauswählteil 66 bildet eine Systemauswähleinrichtung.
Nach dem Auswählen des Systems oder der Systeme zur Verwendung bei dem Fahrsteuerungsablauf sendet der Systemauswählteil 66 einen Befehl zur Bestimmung des Steuerungssollwerts zu dem entsprechenden Steuerungssollwertberechnungsteil oder den Teilen, die mit dem ausgewählten System oder den Systemen (Maschinensteuerungssollwertberechnungsteile 70, Automatikgetriebesteuerungssollwertberechnungsteil 68 und Bremsensteuerungssollwertberechnungsteil 72) in Verbindung stehen. Beispielsweise wird ein Befehl bezüglich der von der Maschine 2 und der Bremseinrichtung 6 aufgebrachten Bremskraft dem Maschinensteuerungssollberechnungsteil 70 und dem Bremssteuerungssollwertberechnungsteil 72 zugeführt, und es wird ein Herabschaltbefehl zu dem Steuerungssollwertberechnungsteil 68 des Automatikgetriebes gegeben.
Danach berechnet der Automatikgetriebesollwertberechnungsteil 68 die Sollgeschwindigkeit des Automatikgetriebes 4, die Sollgeschwindigkeitsänderungszeit, die die Sollzeit ist, in der die Geschwindigkeit die Sollgeschwindigkeit erreicht, und den Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung 10 (eingelegt oder gelöst) oder den Sollbetrag des Schlupfs zur Steuerung des Schlupfs der Wandlerüberbrückungskupplung 10. Diese Berechnung wird durchgeführt in Abhängigkeit von einem Befehl des Systemauswählteils 66 und einer Information wie der Maschinendrehzahl und des Maschinendrehmoments, die von dem Maschinensteuerungssollwertberechnungsteil 70 stammen. Das Berechnungsergebnis wird der Automatikgetriebesteuerungseinheit 30 zugeführt.
Die Automatikgetriebesteuerungseinheit 30 weist einen Solenoidbefehlausgabeteil 32 auf, der einen Befehlswert berechnet, der übermittelt wird zu einem in dem Automatikgetriebe 4 enthaltenen Schaltsteuerungssolenoid und zu einem Solenoid zur Ansteuerung der Wandlerüberbrückungskupplung 10 auf der Basis eines Befehls (Sollfahrstufe, Sollschaltzeit, Sollschlupf, und dergleichen) von dem Automatikgetriebesteuerungssollwertberechnungsteil 68. Der Solenoidbefehlsausgabeteit 32 erzeugt ein Ansteuerungssignal entsprechend dem berechneten Befehlswert und sendet das Ansteuerungssignal zu den Solenoiden des Automatikgetriebes 4 und der Wandlerüberbrückungskupplung 10 zur Steuerung der Fahrstufe des Automatikgetriebes 4 und des Betriebszustands oder des Schlupfbetrags der Wandlerüberbrückungskupplung 10.
Danach berechnet der Maschinensteuerungssollwertberechnungsteil 70 einen Maschinensteuerungssollwert entsprechend dem Ablaufdiagramm von 5. Bei diesem Ablauf berechnet der Maschinensteuerungssollwertberechnungsteil 70 das Sollmaschinendrehmoment und die Sollmaschinendrehzahl, die erforderlich sind zur Bildung der Betriebskraft entsprechend einem Befehl des Systemauswählteils 66.
In Schritt 210 gemäß 5 wird somit das Sollwellendrehmoment berechnet aus der Betriebskraft, die mittels des Systemauswählteils 66 befohlen wurde. In Schritt 220 werden das Sollturbinendrehmoment Tt oder das Sollausgangsdrehmoment des Drehmomentwandlers aus dem berechneten Sollwellendrehmoment und dem Getriebeverhältnis des Antriebsstrangs berechnet (das Getriebeverhältnis des Automatikgetriebes 4 wird durch den Automatikgetriebesteuerungssollwertberechnungsteil 68 bereitgestellt).
In Schritt 230 wird der Kupplungszustand der Wandlerüberbrückungskupplung aus dem Automatikgetriebesteuerungssollwertterechnungsteil 68 gelesen. Hierbei wird bestimmt, ob die Wandlerüberbrückungskupplung 10 gelöst ist. Ist die Wandlerüberbrückungskupplung 10 gelöst, dann wird eine Reihe von Schritten 240 bis 280 durchgeführt zur Berechnung des Sollmaschinendrehmoments Te und der Sollmaschinendrehzahl Ne in Abhängigkeit von einer Steuerungsregel, die zur Anwendung kommt, wenn die Wandlerüberbrückungskupplung 10 gelöst (nicht eingekuppelt) ist.
Ist die Wandlerüberbrückungskupplung 10 gelöst, dann wird in Schritt 240 ein Ablauf mittels der ersten Sollmaschinendrehzahlberechnungseinrichtung durchgeführt zur Berechnung der Sollmaschinendrehzahl Ne auf der Basis des in Schritt 260 bestimmten Sollmaschinendrehmoments Tt und der Turbinendrehzahl Nt, die von dem Automatikgetriebesteuerungssollwertberechnungsteil 68 unter Verwendung des in 6 gezeigten Kennfelds erhalten wird. In Schritt 250 berechnet eine Sollmaschinendrehzahlsteigungsberechnungseinrichtung die Steigung oder Neigung der Änderung in der Sollmaschinendrehzahl Ne (entsprechend dNe/dt in Gleichung (5)) aus einer Vielzahl von Sollmaschinendrehzahlen Ne, die zuvor zu unterschiedlichen Zeiten gemäß Schritt 240 berechnet wurden.
In Schritt 260 wird ein Ablauf mittels einer ersten Sollmaschinendrehmomentberechnungseinrichtung durchgeführt zur Berechnung des ersten Sollmaschinendrehmoments Te1, das dem zweiten Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (5) entspricht, auf der Basis der Sollmaschinendrehzahl Ne und der Turbinendrehzahl Nt, die in Schritt 240 bestimmt wurden. In Schritt 270 wird ferner ein Ablauf mittels einer zweiten Sollmaschinenberechnungsteils durchgeführt zur Berechnung des zweiten Sollmaschinendrehmoments Te2, das dem ersten Ausdruck auf der rechten Seite von Gleichung (5) entspricht, auf der Basis der Neigung der Änderung (dNe/dt) in der Sollmaschinendrehzahl Ne, die in Schritt 250 bestimmt wurde, und der Trägheit Ie der rotierenden Teile der Maschine.
In Schritt 280 wird sodann mittels einer dritten Sollmaschinendrehmomentberechnungseinrichtung ein Ablauf durchgeführt zur Berechnung des endgültigen Sollmaschinendrehmoments Te durch Addieren des in Schritt 260 bestimmten ersten Sollmaschinendrehmoments Te1 und des in Schritt 270 bestimmten zweiten Sollmaschinendrehmoments Te2, worauf der Ablauf beendet ist.
Gemäß Schritt 230 wird im Falle der eingelegten Wandlerüberbrückungskupplung 10 (eine eingelegte Position oder eine halbeingelegte Position entsprechend der Überbrückungsschlupfsteuerung) Schritt 290 durchgeführt. In Schritt 290 bestimmt der Automatikgetriebesteuerungssollwertberechnungsteil 68, ob eine Überbrückungsschlupfsteuerung durchgeführt wird.
Wird in Schritt 290 bestimmt, dass der Automatikgetriebesteuerungssollwertberechnungsteil 68 eine Überbrückungsschlupfsteuerung durchführt, dann wird Schritt 300 mittels einer zweiten Sollmaschinendrehzahlberechnungseinrichtung durchgeführt. In Schritt 300 wird die Sollmaschinendrehzahl Ne berechnet durch Subtrahieren des Schlupfbetrags Δ der Wandlerüberbrückungskupplung 10 von der Turbinendrehzahl Nt. In Schritt 310 wird das Sollturbinendrehmoment Tt als das Sollmaschinendrehmoment Te eingestellt, und der Ablauf ist somit beendet.
Wird ferner in Schritt 290 bestimmt, dass eine Überbrückungsschlupfsteuerung mittels des Automatikgetriebesteuerungssollwertberechnungsteils 68 (d. h. wenn die Wandlerüberbrückungskupplung eingelegt ist) nicht durchgeführt wird, dann wird in Schritt die Turbinendrehzahl Nt als Sollmaschinendrehzahl Ne eingestellt. Im nachfolgenden Schritt (Schritt 340) wird das Sollturbinendrehmoment Tt als das Sollmaschinendrehmoment Te eingestellt, und der Ablauf wird beendet.
Der Ablauf von Schritt 240 bis Schritt 280, des Schritts 300, des Schritts 310, des Schritts 320 und des Schritts 340 entspricht einer Sollmaschinensteuerungssollwertberechnungseinrichtung. Eine Sollturbinenberechnungseinrichtung entspricht den Schritten 210 und 220, die mittels des Maschinensteuerungssollwertberechnungsteils 70 sowie mittels des Systemauswählteils 66 durchgeführt werden, welcher einen Befehl zu dem Sollbetriebskraftberechnungsteil 64 zuführt bezüglich der zu bildenden Betriebskraft mittels der Maschinensteuerung, so dass die Sollbetriebskraft aus dem Sollbetriebsdrehmoment berechnet wird. Ferner gibt der Systemauswählteil 66 einen Befehl zu dem Maschinensteuerungssollwertberechnungsteil 70 auf der Basis der Sollbetriebskraft.
Danach werden die mittels des Maschinensteuerungssollwertberechnungsteils 70 bestimmte Sollmaschinendrehzahl und das Sollmaschinendrehmoment gemäß der vorstehenden Beschreibung zur Maschinensteuerungseinheit 20 oder der Maschinensteuerungseinrichtung übermittelt.
Die Maschinensteuerungseinheit 20 weist die folgenden Komponenten auf: den Maschinensteuerungsvariablenberechnungsteil 22, der die gesteuerte Variable (in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel den Solldrosselwinkel TVO) der Maschine 2 berechnet zum Ausrichten der Maschine auf das Sollmaschinendrehmoment und die Sollmaschinendrehzahl, die von dem Maschinensteuerungssollwertberechnungsteil 70 erhalten wurden; einen variablen Begrenzungsteil 24 für eine gesteuerte Variable, zum Begrenzen der Solldrosselklappenposition oder des Winkels TOV, der mittels des Maschinensteuerungsvariablenberechnungsteils 22 berechnet wird, auf einem spezifischen oberen Grenzwert oder niedriger zur Verhinderung des Wegfahrens des Fahrzeugs 9, das andererseits infolge einer Fehlfunktion des Steuerungssystems auftreten kann; und einen Betätigungsgliedbefehlsausgabeteil 26, der einen Befehlswert zum Ansteuern eines Drosselklappenbetätigungsglieds der Maschine berechnet in Abhängigkeit von dem Solldrosselwinkel TVO, dessen oberer Grenzwert mittels des variablen Begrenzungsteils 24 für die gesteuerte Variable begrenzt wird, und zum Ausgeben eines Ansteuerungssignals entsprechend einem Befehlswert des Drosselbetätigungsglieds.
Der Maschinensteuerungsvariablenberechnungsteil 22 berechnet den Solldrosselwinkel TVO aus dem Sollmaschinendrehmoment Te und der Sollmaschinendrehzahl Ne entsprechend dem Kennfeld von 7, das in der Maschinensteuerungseinheit 20 gespeichert ist.
Andererseits berechnet der Bremsensteuerungssollwertberechnungsteil 72 das an der Bremseinrichtung 6 jedes Rads aufgebrachte Sollbremsdrehmoment zur Bildung der von dem Systemauswählteil 66 befohlenen Betriebskraft unter Verwendung der Bremseinrichtung 6 für jedes Rad.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Funktion der Sollbremsdrehmomentberechnungseinrichtung durch den Bremssteuerungssollwertberechnungsteil 72, den Sollwertbetriebskraftberechnungsteil 64, der aus dem Sollbetriebsdrehmoment die Sollbetriebskraft berechnet, und dem Systemauswählteil 66 gebildet, der die für den Bremssteuerungsdrehmomentberechnungsteil 72 mittels einer Bremssteuerung aufzubringende Betriebskraft auf der Basis der Sollreifenfahr-Bremskraft befiehlt.
Danach wird das mittels des Bremssteuerungssollwertberechnungsteils 72 berechnete Sollbremsdrehmoment der Bremssteuerungseinheit 40 oder der Bremssteuerungseinrichtung zugeführt.
Die Bremssteuerungseinheit 40 umfasst einen variablen Berechnungsteil 42 für gesteuerte Bremsvariablen zur Berechnung der gesteuerten Variable der Bremse (und im Einzelnen des Bremsöldruck) zur Erzeugung des Sollbremsdrehmoments der Bremseinrichtung 6 jedes Rads, einen variablen Begrenzungsteil 44 für eine gesteuerte Variable zur Verhinderung eines plötzlichen Anlegens der Bremse, das andererseits auftreten kann infolge einer Fehlfunktion des Steuerungssystems, durch Begrenzen der gesteuerten Bremsvariable, die mittels des Bremsvariablenberechnungsteils 42 für die gesteuerte Bremsvariable berechnet wurde, auf einen oberen oder unteren Grenzwert, und einen Bremsbetätigungsgliedbefehlsausgabeteil 46, der einen Befehlswert zum Ansteuern des Bremsbetatigungsglied 12 berechnet in Abhängigkeit von einer gesteuerten Bremsvariable, deren oberer Grenzwert mittels des variablen Begrenzungsteils 44 für die gesteuerte Variable begrenzt ist. Der Bremsbetätigungsgliedbefehlsausgabeteil gibt an das Befehlsbetätigungsglied 12 ein Ansteuerungssignal ab, das dem Befehlswert entspricht.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die variablen Begrenzungsteile 24 und 44 für die gesteuerten Variablen jeweils in der Maschinensteuerungseinheit 20 und der Bremssteuerungseinheit 40 enthalten.
In der Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels gemäß der vorstehenden Beschreibung fuhrt die Managersteuerungseinheit eine Vielzahl von Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteilen 52 bis 60 durch, die das vom Fahrer angeforderte Sollbetriebsdrehmoment berechnen, sowie eine Vielzahl von Sollbetriebsdrehmomenten zur Durchführung unterschiedlicher Arten von Fahrsteuerungsvorgängen. Aus den mittels der Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteile 52 bis 60 bestimmten Sollbetriebsdrehmomenten wird das Sollbetriebsdrehmoment mit der höchsten Priorität ausgewählt. Unter Verwendung der mittels des ausgewählten Sollbetriebsdrehmoments bestimmten Sollbetriebskraft wird ein gesteuertes System (oder werden gesteuerte Systeme) zur Verwendung bei einer Fahrsteuerung eingestellt, und es wird die von jedem gesteuerten System aufzubringende Betriebskraft zugewiesen.
Gemäß der Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann daher eine Vielzahl von Fahrsteuerungsvorgängen wie eine automatische Fahrsteuerung, eine Fahrzeugstabilitätsteuerung, eine Bremsenantiblockiersteuerung und dergleichen unter Verwendung einer einzigen Fahrsteuerungsvorrichtung erreicht werden. Es ist daher moglich, das Steuerungssystem zu vereinfachen und die Kosten zu vermindern im Vergleich zu einem Fahrzeug mit einer Vielzahl von Fahrsteuerungseinrichtungen zur Durchführung derartiger Fahrsteuerungsabläufe. Ferner bestimmt in umfassender Weise die Managersteuerungseinheit 50 die Anforderungen jedes Fahrsteuerungsablaufs zur Einstellung des bei dem Steuerungsablauf zu verwendenden Systems. Daher kann der Fahrzeugfahrsteuerungsvorgang in effizienter Weise durchgeführt werden.
Ferner schätzt der Maschinensteuerungssollwertberechnungsteil 70 die Bedingungen der Wandlerüberbrückungskupplung 10 bei der Einstellung des Sollmaschinendrehmoments und der Sollmaschinendrehzahl aus der mittels des Maschinensteuerungsvorgangs aufzubringenden Betriebskraft. Danach werden das Sollmaschinendrehmoment und die Sollmaschinendrehzahl in Abhängigkeit von Abläufen (Steuerungsregeln) eingestellt, die getrennt entsprechend jeder Bedingung (Wandlerüberbrückungskupplung eingelegt, halbeingelegter Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung oder gelöster Zustand) der Wandlerüberbrückungskupplung 10.
Es ist daher gemäß den vorliegenden Ausführungsbeispielen möglich, optimale Werte des Sollmaschinendrehmoments und der Sollmaschinendrehzahl in Abhängigkeit von den Leistungsübertragungseigenschaften des Drehmomentwandlers 8 einzustellen. Die Betriebskraftanforderung bei der Durchführung der Maschinensteuerung kann in verlässlicher Weise erzielt werden.
Nachstehend wird der Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteil 60 beschrieben.
8 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Ablaufs zur Berechnung des Automatikfahrsteuerungs-Sollbetriebsdrehmoments. Der Ablauf wird in dem Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteil 60 durchgeführt.
Gemäß 8 werden bei dem Start dieses Ablaufs in Schritt 410 Erfassungsdaten bezüglich des Abstands zwischen dem führenden und dem nachfolgendem Fahrzeug aus dem Fronterfassungssensor 19 gelesen. In Schritt 420 wird ein Ablauf durchgeführt zur Berechnung auf der Basis der Erfassungsdaten der Sollbeschleunigung αa, die zum Verfolgend des führenden Fahrzeugs erforderlich ist. In Schritt 430 wird aus der in Schritt 420 bestimmten Sollbeschleunigung αa das Sollbetriebsdrehmoment bestimmt, das fur ein Antreiben des Fahrzeugs 9 mit der Sollbeschleunigung αa erforderlich ist.
Ferner wird in Schritt 440 die gegenwartige Beschleunigung (tatsächliche Beschleunigung) αa des Fahrzeugs 9 auf der Basis eines Erfassungssignals des G-Sensors 16 berechnet. In einem nachfolgenden Schritt (Schritt 450) wird die Abweichung zwischen der tatsächlichen Beschleunigung αo und der Sollbeschleunigung αa (die gemäß Schritt 420 gegeben ist) berechnet.
Danach wird in Schritt 460 entsprechend dem mittels der Maschinensteuerungseinheit 20 durchgeführten Ablauf des Steuerungswertbegrenzungsteils 24 oder dem mittels der Bremsensteuerungseinheit 40 durchgeführten Ablauf des Steuerungswertbegrenzungsteils 44 bestimmt, ob die Maschinensteuerungsvariable (Drosselklappenwinkel TVO in diesem Ausführungsbeispiel) oder die gesteuerte Bremsvariable (der Bremsöldruck) begrenzt wurde oder eine physikalische Grenze erreicht hat. Entsprechend dieser Bestimmung wird bestimmt, ob ein Erfordernis besteht, das Abweichungsintegral in der nachfolgenden Weise zu begrenzen. Liegt eine der nachfolgenden Bedingungen vor, dann wird eine Anforderung ausgegeben zur Begrenzung des Abweichungsintegral.

1) Die tatsächliche Beschleunigung liegt niedriger als der Sollwert, obwohl die Maschine 2 durch den Systemauswählteil 66 ausgewählt wurde, die Sollbeschleunigung sich in einem positiven Zustand befindet und der Drosselklappenwinkel TVO einen oberen Grenzwert erreicht hat.
2) Der absolute Wert der tatsächlichen Beschleunigung ist kleiner als der absolute Wert des Sollwerts, obwohl durch den Systemauswählteil 66 die Maschine 2 ausgewählt wurde, die Sollbeschleunigung in einem negativen Zustand ist und der Drosselklappenwinkel TVO eine vollständig geschlossene Position erreicht hat.
3) Der absolute Wert der tatsächlichen Beschleunigung ist größer als der absolute Wert des Sollwerts, obwohl durch den Systemauswählteil 66 die Bremseinrichtung 6 ausgewahlt wurde, die Sollbeschleunigung negativ ist und der Bremsdruck den Wert Null erreicht hat.
4) Der absolute Wert der tatsächlichen Beschleunigung ist kleiner als der absolute Wert des Sollwerts, obwohl durch den Systemauswählteil 66 die Bremseinrichtung 6 ausgewählt wurde, die Sollbeschleunigung in einem negativen Zustand ist und der Bremsdruck einen oberen Grenzwert erreicht hat.

Liegt eine Anforderung zur Begrenzung des Abweichungsintegrals gemäß dem Schritt 460 vor, dann wird eine Beschleunigungsabweichugnsintegralbegrenzungsmarke in Schritt 470 eingestellt. Danach wird der Schritt 490 durchgefuhrt. Besteht jedoch kein Erfordernis zur Begrenzung des Abweichungsintegrals in Schritt 460, dann wird die Beschleunigungsabweichungsintegralbegrenzungsmarke in Schritt 480 rückgesetzt. Danach wird Schritt 490 durchgeführt.
In Schritt 490 wird auf der Basis der in Schritt 450 berechneten Beschleunigungsabweichung der Abweichungsintegralwert berechnet (oder erneuert), wenn die Beschleunigungsabweichungsintegrationsbegrenzungsmarke rückgesetzt wurde. Ist andererseits die Beschleunigungsabweichungsintegrationsbegrenzungsmarke gesetzt, dann wird das Abweichungsintegral auf der Basis der Beschleunigungsabweichung lediglich dann erneuert, falls die in Schritt 450 berechnete Beschleunigungsabweichung nicht die Wirkung hat, dass die gesteuerte Variable über die Begrenzungsbedingungen (1) bis (4) hinausgeht.
In einem nachfolgenden Schritt 500 wird eine Korrektur bezüglich des Sollbetriebsdrehmoments berechnet durch Multiplizieren der in Schritt 450 bestimmten Beschleunigungsabweichung mit einer Proportionalitätskonstanten und sodann durch Multiplizieren des erneuerten Abweichungsintegralwerts (oder des Werts, bei dem eine Erneuerung verhindert wurde) in Schritt 490 mittels einer Integralkonstanten. Die sich ergebenden Produkte werden aufsummiert.
In Schritt 510 wird schließlich das Sollbetriebsdrehmoment fur eine automatische Fahrsteuerung berechnet durch Korrigieren des Sollbetriebsdrehmoments aus der Sollbeschleunigung αa gemäß Schritt 430 entsprechend der in Schritt 500 berechneten Korrektur.
In einem Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteil 60 wird die Sollbeschleunigung αa als gesteuerte Variable zum Verfolgen des fuhrenden Fahrzeugs bestimmt. Entsprechend der Sollbeschleunigung αa wird das Sollbetriebsdrehmoment eingestellt. Bei der Einstellung des Sollbetriebsdrehmoments aus der Sollbeschleunigung αa wird ferner die Sollbeschleunigung αa nicht in das Sollbetriebsdrehmoment umgewandelt, sondern es wird die Abweichung zwischen der Sollbeschleunigung αa und der tatsachlichen Beschleunigung αo und ihr Integralwert bestimmt. Dann wird jeder dieser Parameter mit der Proportionalitätskonstanten und der Integralkonstanten multipliziert, und die sich ergebenden Produkte werden aufsummiert zur Bestimmung der Korrektur des Sollbetriebsdrehmoments. Dies korrigiert das Sollbetriebsdrehmoment.
Es ist daher in dem Sollbetriebsdrehmomentberechnungsteil 60 möglich, das zur Verfolgung des führenden Fahrzeugs erforderliche Sollbetriebsdrehmoment in Abhängigkeit von den Fahrzeugfahrbedingungen (tatsächliche Beschleunigung) zu optimieren zum Verfolgen des führenden Fahrzeugs.
Wurde in der Maschine oder der Bremseinrichtung die gesteuerte Variable mit einen oberen Grenzwert begrenzt oder hat sie eine physikalische Grenze erreicht, dann wird bestimmt, ob eine Erneuerung des Abweichungsintegralwerts die Wirkung haben wird, dass die Steuerungsvariable über den eingestellten Grenzwert oder die physikalische Grenze hinausgeht. Ist dies der Fall, dann wird das Abweichungsintegral nicht erneuert.
In der Situation, in der ein Grenzwert oder eine physikalische Grenze der Maschinensteuerung oder Bremsensteuerung auferlegt wurde, könnte in Schritt 490 eine Vergrößerung des Abweichungsintegralwerts auftreten, und es könnte sodann die in Schritt 450 berechnete Abweichung geändert werden zum Bewirken einer nachfolgenden Verminderung der gesteuerten Variablen. In einem solchen Fall kann jedoch die gesteuerte Variable nicht schnell vermindert werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Problem gelöst durch Verhindern der Erneuerung des Abweichungsintegralwerts, falls dies die Wirkung hätte, dass die gesteuerte Variable den Grenzwert (eine physikalische Grenze oder einen auferlegten Grenzwert) überschreitet.
Steigt beispielsweise die Geschwindigkeit des führenden Fahrzeugs während einer Steigungsfahrt an, dann wird sich die Sollbeschleunigung in Richtung einer Beschleunigung des Fahrzeugs 9 ändern, und in entsprechender Weise ändert sich ebenfalls das Sollbetriebsdrehmoment in Richtung einer Beschleunigung des Fahrzeugs 9. Wird zu dieser Zeit der Maschinensteuerungsvariablenbegrenzungsteil 24 betrieben zur Begrenzung des Drosselwinkels, dann wird das Fahrzeug 9 dem führenden Fahrzeug nicht folgen können.
Ist das Erneuern des Abweichungsintegrals nicht beschränkt, wie dies in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel der Fall ist, dann wird unter dieser Bedingung der Integralwert des Abweichungsintegrals zwischen der Sollbeschleunigung und der tatsächlichen Beschleunigung in der Weise im Sinne einer weiteren Vergrößerung des Drosselwinkels erneuert. Bei einer Änderung des Straßenverlaufs von einer Steigung zu einem Gefälle wird sich hierbei der Fahrwiderstand vermindern und das Fahrzeug 9 wird mit einer Beschleunigung beginnen, die die Beziehung von groß und klein zwischen der Sollbeschleunigung und der tatsachlichen Beschleunigung umkehrt. Da jedoch das Abweichungsintegral groß ist, kann eine schnelle Verzögerung des Fahrzeugs 9 nicht durchgefuhrt werden.
Ist jedoch das Erneuern des Abweichungsintegrals beschränkt, dann wird der Abweichungsintegralwert nicht unnotigerweise vergrößert, so dass in verlässlicher Weise derartige Probleme vermieden werden.
Ein gleichartiges Phänomen tritt auf, wenn die Steuerungsvariable der Maschine oder der Bremseinrichtung physikalisch beschränkt ist. Wird die Maschinenbremse zur Verzogerung des Fahrzeugs 9 verwendet, dann wird beispielsweise durch Schließen der Drosselklappe (Drosselventil) eine Maschinenbremskraft erzeugt. Falls die tatsächliche Verzögerung nicht die Sollverzögerung trotz des vollständig geschlossenen Zustands der Drosselklappe (d. h. bei einem physikalischen Grenzwert) erreicht, dann wird zu dieser Zeit das Abweichungsintegral mittels einer proportionale Integration in der Weise erneuert zum Überschreite des physikalischen Grenzwerts. Daher wird während einiger Zeit nach der Änderung der Sollbeschleunigung zu einem positiven Zustand die Drosselklappe vollständig geschlossen gehalten (d. h. bei einem physikalischen Grenzwert, wodurch eine verzögerte Beschleunigung bewirkt wird, und die Fahrzeuginsassen werden eine Beeinträchtigung im Betrieb des Fahrzeugs empfinden.
Ein derartiges Problem kann jedoch gelöst werden durch Beschränken des Erneuerns des Abweichungsintegralwerts.
Bei dem in 8 gezeigten Ablauf entspricht der Ablauf von Schritt 410 bis Schritt 420 einer Sollbeschleunigungsberechnungseinrichtung. Der Ablauf von Schritt 430 bis 510 entspricht einer Umwandlungseinrichtung. Ferner entspricht der Ablauf von Schritt 440 bis Schritt 400 einer Drehmomentkorrekturberechnungseinrichtung, und der Ablauf von Schritt 460 bis 470 entspricht einer Abweichungsintegrationsverhinderungseinrichtung.
Obwohl bevorzugte Ausführungsbeispiele dieser Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, ist es offensichtlich, dass unterschiedliche Änderungen und Modifikationen der bevorzugten Ausführungsbeispiele durchgeführt werden können, ohne vom Bereich der zugehörigen Patentansprüche abzuweichen.
Bezüglich der Maschinensteuerungseinheit 20 wurde beispielsweise beschrieben, dass das Maschinendrehmoment und die Maschinendrehzahl durch Steuerung des Drosselklappenwinkels zu dem Sollmaschinendrehmoment und der Sollmaschinendrehzahl gesteuert werden. Jedoch kann die aus dem Sollmaschinendrehmoment und der Sollmaschinendrehzahl bestimmte Maschinensteuerungsvariable auch die Brennstoffmenge sein, die im Rahmen einer Brennstoffeinspritzung eingespritzt wird.
In den vorstehenden Ausführungsbeispielen zur Verwirklichung einer Vielzahl von Fahrsteuerungen wie einer automatischen Fahrsteuerung, einer Fahrstabilitätssteuerung, eines Antiblockiersystems und dergleichen unter Verwendung einer einzigen Fahrsteuerungsvorrichtung umfasst die Managersteuerungseinheit 50 eine Vielzahl von Sollbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtungen entsprechend dieser jeweiligen Steuerungen. Die Erfindung ist jedoch auch anwendbar bei einem Fahrsteuerungsteil zur Durchführung spezieller Fahrsteuerungen.
In Verbindung mit den vorstehenden Ausführungsbeispielen wurde eine umfassende Steuerung der Maschine 2, des Automatikgetriebes 4 und der Bremseinrichtung 6 beschrieben. Diese Erfindung ist jedoch auch anwendbar, wenn eine Fahrzeugsteuerung auf einfacher Weise mittels einer Maschinensteuerung durchgeführt wird.
Eine verbesserte Fahrzeugsteuerungsvorrichtung steuert ein Fahrzeug (9), ohne dass den Fahrzeuginsassen ein Gefühl einer Abnormalität während einer Beschleunigung und Verzögerung vermittelt wird und wobei eine optimale Steuerung des Betriebsdrehmoments einer Maschine (2) bewirkt wird. Ein Fahrzeugfahrsteuerungsablauf stellt das Sollbetriebsdrehmoment des Fahrzeugs (9) ein und bestimmt ein Sollmaschinendrehmoment und eine Sollmaschinendrehzahl aus dem Sollbetriebsdrehmoment. Eine Maschinensteuerung wird entsprechend den Sollparametern durchgeführt. Zur Berechnung jedes Sollparameters der Maschine (2) wird zuerst das Ausgangsdrehmoment eines Drehmomentwandlers (8) aus dem Sollbetriebsdrehmoment (210, 220) berechnet zur Bestimmung eines Betriebszustands einer Wandlerüberbrückungskupplung (10). Ferner wird jeder Sollparameter entsprechend einer Steuerungsregel berechnet, die in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Wandlerüberbrückungskupplung (10) eingestellt ist.

Claims

Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung gesteuert wird; Maschine (3), einem eine Wandlerüberbrückungskupplung (10) aufweisenden Drehmomentwandler (8), einer Bremseinrichtung (12) und einem Antriebsstrang, wobei der Antriebsstrang zwischen dem Drehmomentwandler (8) und einem Satz von Rädern (9) angeordnet ist und wobei die Maschine (2) und die Bremseinrichtung (12) unabhängig von durch einen menschlichen Fahrer vorgenommenen Steuerungsvorgängen gesteuert wird, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Sensor zur Erfassung der Betriebskennlinie des Fahrzeugs (9); eine Sollbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtung (53, 54, 56, 58, 60, 50) zur Berechnung eines Sollbetriebsdrehmoments auf der Basis der Information des Sensors, wobei das Sollbetriebsdrehmoment ein zum Betrieb des Fahrzeug (9) entsprechend einer gewünschten Bedingung erforderliches Drehmoment ist; und eine Fahrwiderstandsschätzeinrichtung (50) zur Schätzung des Widerstands des Fahrzeugs (9) bezüglich einer Bewegung, auf der Basis einer Information des Sensors, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin umfasst: eine Systemauswähleinrichtung (62, 50) zum Auswählen der Maschine (2) und/oder der Bremseinrichtung (12), wobei das ausgewählte System mittels der Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung gesteuert wird; eine Sollbremsdrehmomentberechnungseinrichtung (72, 50) zur Berechnung des Sollbremsdrehmoments auf der Basis des Sollbetriebsdrehmoments und des geschätzten Fahrwiderstands, wenn die Bremseinrichtung (12) durch die Systemauswähleinrichtung (50) ausgewählt ist; eine Bremssteuerungseinrichtung (40) zur Steuerung der Bremseinrichtung (12) in der Weise, dass das mittels der Bremseinrichtung (12) aufgebrachte Drehmoment auf das Sollbremsdrehmoment gerichtet ist, wenn das Sollbremsdrehmoment mittels der Sollbremsdrehmomentberechnungseinrichtung (72, 50) berechnet wurde; eine Sollausgangsdrehmomentberechnungseinrichtung (70, 50) zur Berechnung des Ausgangsdrehmoments des Drehmomentwandlers (8) auf der Basis des Sollbetriebsdrehmoments, des geschätzten Fahrwiderstands und des Getriebeverhältnisses des Antriebsstrangs, wenn mittels der Systemauswähleinrichtung (50) die Maschine (2) ausgewählt ist; eine Maschinensteuerungssollwertberechnungseinrichtung (70, 50) zur Berechnung eines Sollmaschinendrehmoments und einer Sollmaschinendrehzahl auf der Basis des Sollausgangsdrehmoments und der Ausgangsdrehzahl des Drehmomentwandlers (8) entsprechend einer Steuerungsregel, die von dem Zustand der Wandlerüberbrückungskupplung (10) abhängig ist; und eine Maschinensteuerungseinrichtung (20) zur Steuerung der Maschine (2), so dass, wenn das Sollmaschinendrehmoment und die Sollmaschinendrehzahl mittels der Maschinensteuerungssollwertberechnungseinrichtung (70, 50) berechnet werden, das Maschinendrehmoment und die Maschinendrehzahl jeweils auf das Sollmaschinendrehmoment und die Sollmaschinendrehzahl gerichtet werden.
Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Maschinensteuerungssollwertberechnungseinrichtung umfasst, eine Einrichtung (70, 50) zur Berechnung des Sollmaschinendrehmoments und der Sollmaschinendrehzahl bei nicht eingelegter Wandlerüberbrückungskupplung (10); eine Sollmaschinendrehzahlberechnungseinrichtung (70, 50) zur Berechnung der Sollmaschinendrehzahl auf der Basis des Sollausgangsdrehmoments, der Sollausgangsdrehzahl des Drehmomentwandlers (8), dem Drehmomentverhältnis des Drehmomentwandlers (8) und des Kapazitätsfaktors des Drehmomentswandlers (8); eine Sollmaschinendrehzahlsteigungsberechnungseinrichtung (70, 50) zur Berechnung einer Steigung der Änderung einer von der Sollmaschinendrehzahlberechnungseinrichtung berechneten Sollmaschinendrehzahl; einer ersten Sollmaschinendrehmomentberechnungseinrichtung (70, 50) zur Berechnung eines ersten Sollmaschinendrehmoments auf der Basis des Sollausgangsdrehmoments des Drehmomentwandlers (8) und der Sollmaschinendrehzahl; einer zweiten Sollmaschinendrehmomentberechnungseinrichtung (70, 50) zur Berechnung eines zweiten Sollmaschinendrehmoments auf der Basis der Steigung der Sollmaschinendrehzahl und der Trägheit der rotierenden Teile der Maschine; eine dritte Sollmaschinendrehmomentberechnungseinrichtung (70, 50) zur Berechnung eines dritten Sollmaschinendrehmoments, wobei das dritte Sollmaschinendrehmoment auf dem ersten Sollmaschinendrehmoment und dem zweiten Sollmaschinendrehmoment basiert und einen Sollwert darstellt zur Steuerung der Maschine (2), wobei das Sollausgangsdrehmoment und die Sollausgangsdrehzahl des Drehmomentwandlers (8) jeweils als das Sollmaschinendrehmoment und die Sollmaschinendrehzahl eingestellt werden, wenn die Wandlerüberbrückungskupplung (10) eingelegt ist.
Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Sollmaschinendrehzahlberechnungseinrichtung (70, 50) eine erste Sollmaschinendrehzahlberechnungseinrichtung (70, 50) ist zur Berechnung einer ersten Sollmaschinendrehzahl, und wobei die Maschinensteuerungssollwertberechnungseinrichtung (70, 50) vorgesehen ist mit einer zweiten Sollmaschinendrehzahlberechnungseinrichtung (70, 50) zur Berechnung einer zweiten Sollmaschinendrehzahl auf der Basis der Ausgangsdrehzahl des Drehmomentwandlers (8) und des Grads des Schlupfs der Wandlerüberbrückungskupplung (10), wenn die Wandlerüberbrückungskupplung (10) eingelegt ist oder mittels eines Überbrückungskupplungsschlupfsteuerungsablaufs in einem halbeingelegten Zustand gehalten wird.
Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Maschinensteuerungseinrichtung (20) auf der Basis des Sollmaschinendrehmoments und der Sollmaschinendrehzahl zumindest eine Maschinensteuerungsvariable, die eine Sollbrennstoffeinspritzmenge oder eine Solldrosselklappenposition ist, berechnet und die Maschine (2) in Abhängigkeit von der Maschinensteuerungsvariable steuert.
Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Sollbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtung (50) eine Vielzahl von Berechnungsblöcken (52, 54, 56, 58, 60) aufweist zur Berechnung von Sollbetriebsdrehmomenten entsprechend unterschiedlichen Arten von Steuerungsabläufen, und eine der verschiedenen Sollbetriebsdrehmomente auf der Basis der gegenwärtigen Fahrbedingungen in Abhängigkeit von vorbestimmten Kriterien auswählt zur Steuerung des Fahrzeugs (9).
Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Sollbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtung (50) ein neu ausgewähltes Sollbetriebsdrehmoment korrigiert, falls eine Differenz zwischen einem älteren Sollbetriebsdrehmoment und dem neuen Sollbetriebsdrehmoment auftritt, so dass ein Übergang zwischen dem alten Sollbetriebsdrehmoment und dem neuen Betriebsdrehmoment in sanfter Weise erfolgt.
Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Sollbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtung (50) umfasst: einen ersten Berechnungsblock (52) zur Berechnung eines vom Fahrer angeforderten Sollbetriebsdrehmoments auf der Basis der Position eines Beschleunigungspedals und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs (9); und zumindest einen der folgenden Blöcke: einen zweiten Berechnungsblock (54) zur Berechnung eines Sollbetriebsdrehmoments zur Steuerung der Stabilität des Fahrzeugs (9) beim Kurvenfahren; einen dritten Berechnungsblock (56) zur Berechnung eines Sollbetriebsdrehmoments zum Begrenzen eines Radschlupfs während einer Bremsenanwendung; einen vierten Berechnungsblock (56) zur Berechnung eines Sollbetriebsdrehmoments zum Begrenzen des Radschlupfs während der Beschleunigung des Fahrzeugs (9); einen fünften Berechnungsblock (58) zur Berechnung eines Sollbetriebsdrehmoments zum Betreiben des Fahrzeugs (9) mit einer konstanten Geschwindigkeit; und einen sechsten Berechnungsblock (60) zur Berechnung eines Sollbetriebsdrehmoments zum Verfolgen eines führenden Fahrzeugs.
Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei dann, wenn das erste Betriebsdrehmoment des ersten Berechnungsblocks (52) mittels der Sollbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtung (50) ausgewählt wird, die Sollausgangsdrehmomentberechnungseinrichtung (70) das Sollausgangsdrehmoment des Drehmomentwandlers (8) auf der Basis des ausgewählten Sollbetriebsdrehmoments und des Getriebeverhältnisses des Antriebsstrangs und nicht entsprechend dem Fahrwiderstand berechnet.
Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Sollbetriebsdrehmoment einen adaptiven Fahrsteuerungsberechnungsblock (60) aufweist zum Berechnen eines Sollbetriebsdrehmoments zur Steuerung des einem führenden Fahrzeug folgenden Fahrzeugs (9), und wobei der adaptive Fahrsteuerungsberechnungsblock (60) eine Sollfahrzeugbeschleunigung, die erforderlich ist zum Verfolgen des führenden Fahrzeugs, auf der Basis einer Information eines Fronterfassungssensors (19) zur Erfassung des führenden Fahrzeugs berechnet und die Sollbeschleunigung in ein Sollbetriebsdrehmoment umwandelt.
Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die Sollbetriebsdrehmomentberechnungseinrichtung (50) einen sechsten Berechnungsblock (60) aufweist, und der sechste Berechnungsblock (60) eine zur Verfolgung des führenden Fahrzeugs erforderliche Sollfahrzeugbeschleunigung auf der Basis einer Information eines Fronterfassungssensors (19) zur Erfassung des führenden Fahrzeugs berechnet und die Sollbeschleunigung in ein Sollbetriebsdrehmoment umwandelt.
Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der adaptive Fahrsteuerungsberechnungsblock (60) eine Korrektur des Betriebsdrehmoments auf der Basis der Sollbeschleunigung und der tatsächlichen Fahrzeugbeschleunigung berechnet, wobei die Drehmomentkorrektur verwendet wird zur Korrektur des Sollbetriebsdrehmoments zur Bestimmung eines endgültigen Betriebsdrehmoments.
Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der sechste Berechnungsblock (60) eine Korrektur des Betriebsdrehmoments auf der Basis der Sollbeschleunigung und der tatsächlichen Fahrzeugbeschleunigung berechnet, wobei die Drehmomentkorrektur verwendet wird zur Korrektur des Sollbetriebsdrehmoments zur Bestimmung eines endgültigen Sollbetriebsdrehmoments.
Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Maschinensteuerungsvariable einen Grenzwert aufweist, der mittels der Maschinensteuerungseinrichtung (20) auferlegt wurde oder der einem physikalischen Grenzwert entspricht, und der adaptive Fahrsteuerungsberechnungsblock bestimmt eine Abweichung zwischen der Sollbeschleunigung und der tatsächlichen Beschleunigung des Fahrzeugs (9) und bestimmt einen Integralwert der Abweichung, und der adaptive Fahrsteuerungsberechnungsblock bestimmt ferner die Summe von Produkten aus einer Multiplikation der Abweichung mit einer Proportionalitätkonstanten und aus einer Multiplikation des Abweichungsintegralwerts mit einer Integrationskonstanten zur Bildung eines endgültigen Sollbetriebsdrehmoments, und der adaptive Fahrsteuerungsberechnungsblock verhindert das Überschreiten eines Werts entsprechend dem Grenzwert durch den Abweichungsintegralwert.
Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Maschinensteuerungsvariable einen Grenzwert aufweist, der durch die Maschinensteuerungseinrichtung (20) auferlegt ist oder der einer physikalischen Grenze entspricht, und der sechste Berechnungsblock bestimmt eine Abweichung zwischen der Sollbeschleunigung und der tatsächlichen Beschleunigung des Fahrzeugs (9) und bestimmt einen Integralwert der Abweichung, und der sechste Berechnungsblock bestimmt ferner die Summe von Produkten aus einer Multiplikation der Abweichung mit einer Proportionalitätskonstanten und einer Multiplikation des Abweichungsintegralwerts mit einer Integrationskonstanten zur Bildung des endgültigen Sollbetriebsdrehmoments, und der sechste Berechnungsblock verhindert das Überschreiten eines Werts entsprechend dem Grenzwert durch den Abweichungsintegralwert.
Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Bremssteuerungseinrichtung (40) eine Bremssteuerungsvariable zur Steuerung der Bremseinrichtung (12) berechnet, und die Bremssteuerungsvariable einen Grenzwert aufweist, der durch die Bremssteuerungseinrichtung (40) bewirkt ist oder der einer physikalischen Grenze der Bremseinrichtung (12) entspricht, und wobei der adaptive Fahrsteuerungsberechnungsblock eine Abweichung zwischen der Sollbeschleunigung und der tatsächlichen Beschleunigung des Fahrzeugs (9) und einen Integralwert der Abweichung bestimmt, und der adaptive Fahrsteuerungsberechnungsblock bestimmt ferner die Summe von Produkten aus einer Multiplikation der Abweichung mit einer Proportionalitätskonstanten und aus einer Multiplikation des Abweichungsintegralwerts mit einer Integrationskonstanten zur Bildung des endgültigen Sollbetriebsdrehmoments, und der adaptive Fahrsteuerungsberechnungsblock (60) verhindert das Überschreiten eines Werts entsprechend dem Grenzwert durch den Abweichungsintegralwert.
Fahrzeugfahrsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Bremssteuerungseinrichtung (40) eine Bremssteuerungsvariable berechnet zur Steuerung der Bremseinrichtung (12), und die Bremssteuerungsvariable einen Grenzwert aufweist, der durch die Bremssteuerungseinrichtung (40) bewirkt wird oder der einer physikalischen Grenze der Bremseinrichtung (12) entspricht, und wobei der sechste Berechnungsblock (60) eine Abweichung zwischen der Sollbeschleunigung und der tatsächlichen Beschleunigung des Fahrzeugs (9) sowie eine Integralwertabweichung bestimmt, und der sechste Berechnungsblock (60) ferner die Summe von Produkten aus einer Multiplikation der Abweichung einer Proportionalitätskonstanten und aus der Multiplikation des Abweichungsintegralwerts mit einer Integrationskonstanten bestimmt zur Bildung des endgültigen Sollbetriebsdrehmoment, und der sechste Berechnungsblock (60) verhindert, dass der Abweichungsintegralwert einen Wert entsprechend dem Grenzwert überschreitet.