DE69106922T2

DE69106922T2 - Steuerung eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebes.

Info

Publication number: DE69106922T2
Application number: DE69106922T
Authority: DE
Inventors: Yasuhisa Arai; Yusuke Hasegawa; Shinichi Sakaguchi; Ichiro Sakai
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1991-04-29
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2011-04-30
Also published as: JPH048964A; US5303153A; EP0454504A2; EP0454504B1; DE69106922D1; EP0454504A3

Description

Diese Erfindung betrifft ein Steuersystem eines automatischen Fahrzeuggetriebes und insbesondere ein Steuersystem eines automatischen Fahrzeuggetriebes, das Fuzzy (Unschärfe-)-Logik derart verwendet, daß ein mehrstufiges oder stufenlos verstellbares Getriebe in einer Weise reagieren und gesteuert werden kann, die der Reaktion und Steuerung auf Basis der Bewertungen und Bedienungsvorgänge eines versierten Fahrers im Fall eines herkömmlichen manuell gesteuerten Fahrzeuggetriebes ähnelt und somit eine Reaktion und Steuerung vorsieht, die gut zu menschlichen Gefühlen paßt.
In einem herkömmlichen Automatikgetriebe wird die Zeit für Gangwechsel auf Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Drosselöffnungsgrads bestimmt. Sehr häufig verwendet das Steuersystem zur Durchführung dieser Steuerung einen Mikrocomputer. Obwohl die Steuerung durch den Mikrocomputer im Hinblick auf die Geschwindigkeit und die handhabbare Informationsmenge besser als die des Menschen ist, ist sie im Hinblick auf die Qualität häufig schlechter als die eines versierten Fahrers, und aus diesem Grund war sie nicht voll zufriedenstellend. Dies deswegen, weil beim Fahren eines Fahrzeugs mit einem manuellen Getriebe der Fahrer das Schalten von Gängen nicht nur auf Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Drosselöffnungsgrads entscheidet, sondern auch einen weiten Bereich von äußeren Umständen in Betracht zieht, einschließlich der Neigung der Straßenfläche und dgl.. Der Fahrer trifft dann auf Basis verschiedener Regeln, die er im Laufe seiner Fahrerfahrung gelernt hat, ob Gänge zu schalten sind oder nicht. Beispielsweise bei Bergauffahrt entscheidet der Fahrer, wann Gänge zu schalten sind, unter Berücksichtigung der verfügbaren Restleistung des Motors, und je erfahrener er ist, um so eher wird er in der Lage sein, den besten zu schaltenden Gang auszuwählen. Weil andererseits in dem herkömmlichen Automatikgetriebe die Steuerung oder eine Reaktion nur auf Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Drosselöffnungsgrads beruht, besteht die Neigung, daß Gangwechsel während Bergauffahrt unnötig und wiederholt durchgeführt werden, was den Fahrkomfort mindert. Wenn sich darüber hinaus die Fahrbedingungen ändern, etwa beim Eintritt in eine Situation zum Bergauf- oder Bergabfahren, berücksichtigt die herkömmliche Steuerung des Automatikgetriebes nicht ausreichend Qualitätsfaktoren, wie etwa Fahrkomfort, Sicherheit und Kraftstoffeffizienz, die bei der Bewertung der Fahreigenschaften als wichtig betrachtet werden. In den letzten Jahren wurde dies ein immer wichtigeres Problem, weil die Menschen Fahrzeuge nicht länger lediglich als Transportmittel betrachten, um sie von einem Ort zum anderen zu bringen, sondern ein Fahrzeug wollen, dessen Betriebs- und Leistungscharakteristiken zu menschlichen Empfindungen passen. Daher besteht ein starker Wunsch nach qualitativen Verbesserungen, die herkömmliche Steuersysteme nicht bereitstellen können und bei denen Steuersysteme herkömmlicher Automatikgetriebe weniger als zufriedenstellend waren.
Wenn man den Prozeß beobachtet, mit dem der Mensch Entscheidungen trifft, stellt man fest, daß eine Person zuerst eine Situation allgemein erfaßt und begreift dann eine Entscheidung trifft und handelt. Dieser Prozeß, der Erkennen, Bewerten, Entscheiden und Handeln beinhaltet, ermöglicht es der Person, in einer höchst geeigneten Weise zu handeln oder zu reagieren, obwohl sein oder ihr Begreifen der Situation allgemein und ungenau ist.
In den vergangenen paar Jahren kam Fuzzy-Steuerung ins Rampenlicht als ein Steuerverfahren, das das ungenaue Verhaltensmuster von Menschen simulieren kann. Eine Anwendung einer solchen Steuerung läßt sich beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 63(1968)-246546 sehen, die in den Vereinigten Staaten eingereicht wurde und nun unter der Nummer 4,841,815 zum Patent gereift ist, das ein Steuersystem für ein automatisches Getriebe unter Verwendung von Fuzzysteuerung betrifft.
Fuzzy-Folgerung fällt in zwei Kategorien, die eine auf Basis von Fuzzy-Erzeugungsregeln und eine auf Basis von Fuzzy- Beziehungen enthalten. Das in der oben genannten Publikation beschriebene Steuersystem verwendet Folgerung durch Fuzzy- Beziehungen zum Bestimmen eines geeigneten Übersetzungsverhältnisses.
Die Folgerung durch Fuzzy-Beziehungen handelt von einem Modell, das als komplexe Beziehungen ausgedrückt ist, die verschiedene, in Serie und parallel verbundene Fuzzy-Beziehungen beinhalten. Diese Form der Folgerung ist zur Störungssuche und anderen Typen von Hintergrundargumentation geeignet, aber nicht für nach vorne gerichtete Folgerung geeignet, bei der Steuerwerte durch die Analyse gegenwärtiger Phänomene bestimmt werden müssen. Im Gegensatz hierzu verwendet Fuzzy-Folgerung durch Regeln ein Modell, das auf der Steuerseite in Begriffen von "Wenn ..., dann ...," ausgedrückt ist, wodurch man das vorgenannte menschliche Verhaltensmuster leicht ausdrücken kann und das Erzeugen einer Wissensbasis leichter ist. Weil dieser Folgerungsmodus weiter die Formulierung von Regeln in Form eines Dialogs ermöglicht, erlaubt er, daß das durch die Erfahrung eines versierten Fahrers erworbene Steuer-Know-How mit größerer Genauigkeit eingebracht wird, so daß die zu menschlichen Gefühlen passende Steuerung und Reaktion leichter realisiert werden kann. Darüber hinaus lassen sich Modifikationen in der Steuerung leicht implementieren.
Aufgrund dieser Vorteile schlug der Anmelder ein Steuersystem eines automatischen Fahrzeuggetriebes vor, das Fuzzy-Logik auf Basis von Fuzzy-Erzeugungsregeln verwendet, nämlich in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2(1990)-85563, US-A- 5,036,730 (veröffentlicht am 06.08.1991) und EP-A-O 347 263 (veröffentlicht am 20.12.1989). Der Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 zeigt die Merkmale dieses bekannten Systems. Weil jedoch die Fuzzy-Erzeugungsregeln dieses bekannten Systems eindimensional aufgeführt sind, ist die Anzahl der Regeln groß und es bleibt Platz für Verbesserung, insbesondere durch Modifikationen auf der Steuerseite und andere Maßnahmen, um die Einfachheit des Systems zu erhöhen.
Ein Ziel dieser Erfindung ist es daher, ein Steuersystem eines automatischen Fahrzeuggetriebes anzugeben, das Folgerung durch Erzeugungsregeln verwendet und das durch Erfahrung eines versierten Fahrers erworbene Steuerungs-Know-How in die Steuerseite einbringt, um hierdurch eine Steuerung zu realisieren, die eine überragende Fahrbarkeit ergibt und an menschliche Gefühle angepaßt ist.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, ein Steuersystem eines automatischen Fahrzeuggetriebes anzugeben, das eine Formulierung der Steuerseite für den bestimmten Zweck von Hand ermöglicht, um hierdurch die Anzahl von erforderlichen Regeln zu minimieren und die arithmetischen und logischen Vorgänge zu vereinfachen, eine einfache Anordnung mit auszeichneter Reaktion zu realisieren und die Anpassung der Steuercharakteristiken auf verschiedene Fahrzeugmodelle und Präferenzen einzelner Fahrer zu erleichtern.
Zur Realisierung der Ziele ist ein System zum Steuern eines automatischen Fahrzeuggetriebes vorgesehen, umfassend: erste Mittel zum Bestimmen von Betriebsparametern des Fahrzeugs einschließlich Grad der Drosselöffnung, Fahrgeschwindigkeit und gegenwärtigem Übersetzungsverhältnis; zweite Mittel zum Einrichten von Zugehörigkeitsfunktionen der bestimmten Betriebsparameter gemäß einer Mehrzahl von Sätzen vorbestimmter Fuzzy-Erzeugungsregeln, die Sätze von Übersetzungsverhältnis- Schaltbeschlüssen definieren; dritte Mittel zur Durchführung einer ersten Fuzzy-Folgerung auf Basis eines ersten Satzes von Fuzzy-Erzeugungsregeln und eines zweiten Satzes von Fuzzy- Erzeugungsregeln, wobei jeder Satz einen Übersetzungsverhältnis-Schaltbeschluß unter Verwendung wenigstens eines der bestimmten Betriebsparamter definiert, um ein zu schaltendes Sollverhältnis zu bestimmen; und Betätigungsmittel zum Antrieb eines Übersetzungsverhältnis-Schaltmechanismus in Antwort auf das bestimmte Sollübersetzungsverhältnis, dadurch gekennzeichnet, daß: das System weiter vierte Mittel zur Durchführung einer zweiten Fuzzy-Folgerung auf Basis eines dritten Satzes von Fuzzy-Erzeugungsregeln aufweist, um einen beabsichtigten Zustand abzuleiten; und daß wenigstens der zweite Satz von Fuzzy-Erzeugungsregeln, der von den dritten Mitteln zum Bestimmen eines Sollübersetzungsverhältnisses verwendet wird, den übersetzungsverhältnis-Schaltbeschluß unter Verwendung des abgeleiteten beabsichtigten Zustands definiert.
In dem System sind verschiedene Betriebszustände bestimmt und eine Mehrzahl von Sätzen von Zugehörigkeitsfunktionen der Betriebsparameter sind gemäß einer Mehrzahl von Sätzen von Fuzzy-Erzeugungsregeln eingerichtet. Vorgesehen ist ein Mittel zur Durchführung von Fuzzy-Folgerung auf Basis der Sätze von Regeln zur Bestimmung eines einzuschaltenden Sollübersetzungsverhälntisses, und es ist ein Betätigungsmittel vorgesehen, um in Antwort auf das bestimmte Sollübersetzungsverhältnis einen Gangschaltmechanismus anzutreiben.
Eine Ausführung der Erfindung wird nun beispielshalber und unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei:
Figur 1 ist ein schematisches Diagramm mit Darstellung der Gesamtanordnung des erfindungsgemäßen Steuersystems des automatischen Fahrzeuggetriebes;
Figur 2 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinheit des Steuersystems;
Figur 3 ist ein Hauptroutinen-Flußdiagramm, das den Betrieb des Steuersystems zeigt;
Figur 4 ist ein erläuterndes Diagramm, das allgemeine Merkmale des Steuersystems zeigt;
Figur 5 ist ein Diagramm zur Erläuterung von Basisregeln, die von dem Steuersystem bei der Folgerung zur Bestimmung des Übersetzungsverhältnisses verwendet sind;
Figur 6 ist ein Diagramm zur Erläuterung von Extraregeln, die von dem Steuersystem bei der Folgerung zur Bestimmung des Übersetzungsverhältnisses verwendet sind;
Figur 7 ist ein Diagramm zur Erläuterung von Regeln, die mit den Extraregeln bei der Folgerung zur Bestimmung des Wunsches nach Verzögerung verwendet sind;
Figur 8 ist ein Flußdiagramm, das eine Unterroutine zur Berechnung des in den Extraregeln verwendeten Fahrwiderstands zeigt;
Figur 9 ist eine Graphik zur Erläuterung der bei der Berechnung des Fahrwiderstands verwendeten Drehmomentverhältnis-Charakteristiken;
Figur 10 ist eine Graphik zur Erläuterung der Berechnung des bei der Berechnung des Fahrwiderstands verwendeten mittleren Drehmoments;
Figur 11 ist ein Diagramm zur Erläuterung von in der Hauptroutine von Figur 3 verwendeten Parameterzahlen und Koeffizientenzahlen;
Figur 12 ist ein Flußdiagramm mit Darstellung einer Unterroutine zur Berechnung von Zugehörigkeitswerten in der Hauptroutine von Figur 3;
Figur 13 ist ein Flußdiagramm mit Darstellung einer Unterroutine zur Zugehörigkeitswertableitung in der Unterroutine von Figur 12;
Figur 14 ist ein Flußdiagramm mit Darstellung einer Unterroutine zur Folgerung zur Bestimmung des Wunschs nach Verzögerung in der Hauptroutine von Figur 3;
Figur 15 ist eine Graphik zur Erläuterung der Erfassung der Fahrgeschwindigkeit während Bremsung, die zur Folgerung zur Bestimmung des Wunsches nach Beschleunigung in der Hauptroutine von Figur 3 verwendet ist;
Figur 16 ist ein Flußdiagramm mit Darstellung einer Unterroutine zur Abfrage des vorhergehenden Glieds in der Unterroutine von Figur 14;
Figur 17 ist ein Flußdiagramm mit Darstellung einer Unterroutine zur Berechnung eines gewichteten Mittels in der Unterroutine von Figur 14;
Figur 18 ist ein Flußdiagramm mit Darstellung einer Unterroutine zur Berechnung des Zugehörigkeitswerts des Wunsches nach Verzögerung in der Hauptroutine von Figur 3;
Figur 19 ist ein Flußdiagramm mit Darstellung einer Unterroutine zur Bestimmung des Sollgangs in der Hauptroutine von Figur 3;
Figur 20 ist ein Diagramm mit Darstellung der Kennungszahlen, Regelzahlen und anderer Information, die bei der Abfrage des vorhergehenden Glieds verwendet sind;
Figur 21 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen den Kennungszahlen und dem Grad der Regelerfüllung;
Figur 22 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Berechnung des gewichteten Mittels;
Figur 23 ist ein Diagramm zur Erläuterung eines bestimmten Beispiels zur Berechnung des gewichteten Mittels;
Figur 24 ist ein Flußdiagramm mit Darstellung einer Unterroutine zur Bestimmung des Sollgangs in der Unterroutine von Figur 19;
Figur 25 ist ein Flußdiagramm einer Unterroutine zur Bestimmung des gegenwärtigen Gangs in der Unterroutine von Figur 24;
Figur 26 ist eine Graphik zur Erläuterung eines zur Bestimmung des Sollgangs verwendeten Schwellenwerts;
Figur 27 ist eine Graphik zur Erläuterung von zur Bestimmung des Sollgangs verwendeten Hysteresecharakteristiken;
Figur 28 ist ein Flußdiagramm mit Darstellung einer Unterroutine zur Bestimmung des letzten Sollgangs in der Unterroutine von Figur 19;
Figur 29 ist eine Graphik zur Erläuterung einer in der Unterroutine von Figur 28 verwendeten ersten Grenze;
Figur 30 ist eine Graphik zur Erläuterung einer in der Unterroutine von Figur 28 verwendeten zweiten Grenze; und
Figuren 31 bis 36 sind Diagramme mit Darstellungen von in Feldversuchen des erfindungsgemäßen Steuersystems erhaltenen Daten.
Figur 1 ist ein schematisches Diagramm mit Darstellung der Gesamtanordnung des erfindungsgemäßen Steuersystems eines automatischen Fahrzeuggetriebes, worin das Bezugszeichen 10 die Haupteinheit eines Verbrennungsmotors bezeichnet. An die Hauptmotoreinheit 10 ist eine Lufteinlaßpassage 12 angeschlossen, an dessen fernem Ende ein Luftfilter 14 angebracht ist. Die Flußrate der der Hauptmotoreinheit 10 durch den Luftfilter 14 und die Lufteinlaßpassage 12 zugeführten Einlaßluft wird durch ein Drosselventil 16 gesteuert, das mit einem Gaspedal (nicht gezeigt) gekoppelt und von diesem betätigt ist, das am Boden des Fahrzeugs in der Nähe des Fahrersitzes angebracht ist. Ein Kraftstoffeinspritzventil (nicht gezeigt) zur Zufuhr von Kraftstoff zu dem Motor ist an einem geeigneten Abschnitt der Lufteinlaßpassage 12 in der Nähe der Brennkammer (nicht gezeigt) vorgesehen. Die mit Kraftstoff gemischte Einlaßluft tritt in die Brennkammer ein und wird nach Kompression durch einen Kolben (nicht gezeigt) durch eine Zündkerze (nicht gezeigt) gezündet. Das Luft-Kraftstoffgemisch verbrennt explosionsartig und treibt den Kolben an. Die Antriebskraft des Kolbens wird in Drehbewegung gewandelt, die dann an einer Motorausgangswelle 18 zur Verfügung steht.
Die der Hauptmotoreinheit 10 folgende Stufe ist ein Getriebe 20. Die Ausgangswelle 18 ist mit einem Drehmomentwandler 22 des Getriebes 20 verbunden und mit dessen Pumpenimpeller 22a gekoppelt. Ein Turbinenläufer 22b des Drehmomentwandlers 22 ist mit einer Hauptwelle 24 (der Getriebeeingangswelle) verbunden. Eine Gegenwelle 26 (die Getriebeausgangswelle) ist parallel zu der Hauptwelle 24 vorgesehen und zwischen den zwei Wellen sind ein erster Gang G1, ein zweiter Gang G2, ein dritter Gang G3, ein vierter Gang G4 und ein Rückwärtsgang GR vorgesehen, und diese Gänge sind jeweils mit Mehrscheibenhydraulikkupplungen CL1, CL2, CL3 und CL4 versehen (die Kupplung für den Rückwärtsgang ist in der Zeichnung der Einfachheit wegen weggelassen). Der erste Gang G1 ist weiter mit hydraulischen Einwegkupplungen 28 versehen. An diese Hydraulikkupplungen ist eine Hydraulikleitung 30 angeschlossen, die mit einer Hydraulikdruckquelle und einem Tank verbunden ist (beide nicht gezeigt). Ein Schaltventil A 32 und ein Schaltventil B 34 sind in der Hydraulikleitung 30 vorgesehen. Die Stellungen der zwei Schaltventile ändern sich durch Erregen/Entregen jeweiliger Solenoide 36 und 38, wodurch die Zufuhr/das Ablassen von Hydraulikdruck zu/von den genannten Kupplungen gesteuert wird. Der Drehmomentwandler 22 hat einen Sperrmechanismus 40, wodurch der Turbinenläufer 22b und die Ausgangswelle 18 gemäß einem Befehl von einer später zu erläuternden Steuereinheit direkt verbunden werden können. Weiter ist die Gegenwelle 26 durch ein Differntial 42 mit einer Hinterachse 44 verbunden. Die Hinterachse 44 hat an ihren gegenüberliegenden Enden Hinterräder 46. Die Hauptmotoreinheit 10, das Getriebe 20 und das Differential 42 sind an einem Chassis (nicht gezeigt) angebracht, an dem wiederum ein Rahmen angebracht ist, die somit das Fahrzeug bilden.
Nahe dem Drosselventil 16 der Lufteinlaßpassage 12 ist ein Drosselpositionssensor 50 vorgesehen, wie etwa ein Potentiometer oder dgl., um den Öffnungsgrad des Drosselventils 16 zu erfassen. Nahe einem rotierenden Teil der Hauptmotoreinheit 10, z.B. nahe seinem Verteiler, ist ein Kurbelwellenwinkelsensor 52, wie etwa ein elektromagnetischer Aufnehmer oder dgl., vorgesehen. Der Kurbelwellenwinkelsensor 52 erfaßt die Position des Kolbens als Ausdruck des Kurbelwellenwinkels und erzeugt einmal zu jeder vorbestimmten Anzahl von Graden der Kurbelwellendrehung ein Signal. An einer geeigneten Stelle stromab des Drosselventils 16 der Lufteinlaßpassage 12 ist ein Einlaßluftdrucksensor 53 vorgesehen, um den Absolutdruck der Einlaßluft zu erfassen. Nahe einem Bremspedal (nicht gezeigt), das am Fahrzeugboden nahe dem Fahrersitz vorgesehen ist, ist ein Bremsschalter 54 zum Erfassen des Niederdrückens des Bremspedals vorgesehen. An einer geeigneten Stelle nahe dem Getriebe 20 ist weiter ein Fahrgeschwindigkeitssensor 56, wie etwa ein Reed-Schalter oder dgl., vorgesehen, um die Straßenfahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu erfassen. Die Ausgänge der Sensoren 50, 52, 53, 54 und 56 werden einer Getriebesteuereinheit 60 übermittelt. Die Getriebesteuereinheit 60 erhält weiter das Ausgangssignal von einem Gangwählschalter 62 zum Erfassen der gewählten Position eines Bereichswählers.
Figur 2 ist ein Blockdiagramm mit Darstellung der Getriebesteuereinheit 60 im Detail. Wie in dieser Figur gezeigt, werden die in die Getriebesteuereinheit 60 eingegebenen Ausgangssignale von dem Drosselsensor 50 und dem Einlaßluftdrucksensor 53 zuerst einem Pegelwandlerkreis 68 übermittelt, wo sie auf einen geeigneten Pegel verstärkt werden und die verstärkten Signale werden zu einem Mikrocomputer 70 weitergeleitet. Der Mikrocomputer 70 hat einen Eingangsport 70a, einen A/D-Wandler 70b, eine CPU 70c, ein ROM 70d, ein RAM 70e, einen Ausgangsport 70f, eine Gruppe von Registern (nicht gezeigt) und Zähler (nicht gezeigt). Das Ausgangssignal von dem Pegelwandlerkreis 68 wird in den A/D-Wandler 70b eingegeben, worin er in einen Digitalwert gewandelt wird, und der Digitalwert wird vorübergehend in dem RAM 70e gespeichert.
Die in die Getriebesteuereinheit 60 eingegebenen Ausgangssignale von dem Kurbelwellenwinkelsensor 52, dem Bremsschalter 54, dem Fahrgeschwindigkeitssensor 56 und dem Bereichswähler 62 werden zuerst in einem Wellenformkreis 72 wellengeformt und dann durch den Eingangsport 70a zur vorübergehenden Speicherung in dem RAM 70e in den Mikrocomputer eingegeben. Auf Basis dieser gemessenen Rohwerte und anderer davon abgeleiteter berechneter Werte bestimmt die CPU 70c einen Gangschaltbefehlswert, wie später erläutert wird. Der bestimmte Gangschaltbefehlswert wird durch den Ausgangsport 70f zu einem ersten Ausgangskreis 74 und/oder einem zweiten Ausgangskreis 76 geleitet, die die Solenoide 36 und 38 dementsprechend erregen/entregen, um das Getriebe 20 zu schalten oder es im gegenwärtigen Gang zu halten. Dieses Schalten von Gängen kann beispielsweise derart durchgeführt werden, daß der vierte Gang eingerückt ist, wenn beide Solenoide entregt sind (aus). Der Betrieb der Solenoide zum Schalten eines Getriebes ist jedoch gut bekannt und ist kein Merkmal der vorliegenden Erfindung und wird hier nicht erläutert.
Der Betrieb des Steuersystems wird nun unter Bezug auf die Flußdiagramme von Figur 3 und die späteren Figuren erläutert.
Vor dem Eintritt in eine detaillierte Beschreibung werden jedoch allgemeine Merkmale des Steuersystems zunächst erläutert. Die erfindungsgemäße Steuerung wird gemäß Regeln durchgeführt, die auf Basis einer Analyse der durch menschliche Fahrer getroffenen Entscheidungen in drei Kategorien übersetzt sind: (1) Absolutentscheidungen des Typs "dies und das darf man nie tun", die sich primär von der Fahrzeugmechanik inhärenten Beschränkungen ableiten, (2) allgemeine Entscheidungen des Typs, die die Leute als Selbstverständlichkeit treffen, und (3) Entscheidungen zur Anpassung an Umstände des Typs "Wenn die Umstände so und so sind, dann sollte man so und so handeln." Insbesondere kann man das Steuer-Know-How des Fahrers eines Fahrzeugs mit einem manuellen Getriebe wie folgt zusammenfassen:
1. Der Fahrer verwendet höhere Gänge, wenn die Fahrgeschwindigkeit ansteigt, und verwendet umgekehrt niedrigere Gänge, wenn die Fahrgeschwindigkeit abnimmt.
2. Wenn der Fahrer das Gaspedal niedergedrückt hält, verzögert er die Zeit zum Hochschalten (wenn das Gaspedal voll niedergedrückt ist, verzögert er die Zeit zum Hochschalten um den Maximalbetrag zum Erhalt einer maximalen Fahrgeschwindigkeit).
3. Während Bergauffahrt verwendet er einen niedrigeren Gang, so daß die Restkraft nicht ungenügend wird.
4. Während Bergabfahrt verwendet er einen niedrigeren Gang, um die Motorbremswirkung zu nutzen.
5. Wenn er zu verzögern beabsichtigt, schaltet er nicht hoch, selbst wenn er das Gaspedal losgelassen hat.
6. Wenn er zu verzögern beabsichtigt, verwendet er einen niedrigeren Gang, um die Motorbremswirkung zu nutzen, wenn der gegenwärtige Gang zu hoch ist.
Weil 1 und 2 unabhängig von den Fahrbedingungen jederzeit gelten, kann man sie als Basisregeln bezeichnen. Im Gegensatz hierzu gelten 3 bis 6 nur unter bestimmten Fahrzuständen, und man kann sie als Hilfsregeln bezeichnen.
Im Hinblick auf die genannte Analysen und deren Ergebnisse sind die in dem erfindungsgemäßen Steuersystem verwendeten Steuerregeln, wie sie in Figur 4 gezeigt sind, in drei Kategorien unterteilt: Basisregeln (die erste Kategorie der oben erwähnten Regeln), Extraregeln (die zweite Kategorie) und Metaregeln (die dritte Kategorie). Die Basisregeln fallen in den Umfang allgemeiner Entscheidungen und konzentrieren sich auf die vorstehenden Regeln 1 und 2. Die Extraregeln betreffen Entscheidungen zur Anpassung an Umstände und Konzentrieren sich auf die vorstehenden Regeln 3 bis 6. Die Metaregeln geben absolute Entscheidungen wieder. Wie in Figur 4 gezeigt, werden in der erfindungsgemäßen Steuerung für die Steuerung erforderliche Daten aus dem Eingangsblock erhalten, Fuzzy-Folgerung zur Bestimmung eines Steuerwerts wird in dem Folgerungsabschnitt auf Basis der Basisregeln und der Extraregeln durchgeführt, und der bestimmte Steuerwert wird durch einen Ausgangsblock dem Bewertungsblock zugeführt. Parallel hierzu werden die Eingangsdaten unter Bezug auf die Metaregeln geprüft, die physikalische (mechanische) Beschränkungen definieren, und das Ergebnis wird dem Bewertungsblock zugeführt, wo es zur Korrektur des Steuerwerts verwendet wird. Der korrigierte Steuerwert wird dann an einen Betätiger ausgegeben.
Die Basisregeln und Extraregeln sind in den Figuren 5 und 6 dargestellt, ausgedrückt in Begriffen eines ersten und eines zweiten Satzes von Fuzzy-Erzeugungsregeln. Figur 5 zeigt sechs Basisregeln, ausgedrückt in der Form von "Wenn ..., dann ...". Die Basisregln gelten im Gesamtbereich der Fahrumstände und haben als ihre Parameter die Fahrgeschwindigkeit V (0 bis 250 km/h), die gegenwärtige Gangschaltung So und den Grad der Drosselöffnung θTH [0º (vollständig geschlossen) - 84º (vollständig offen)]. Zusätzlich hat jede Regel einen jeweiligen Gangschaltbeschluß. Die Bedeutung dieser Regeln ist wie in der Figur angegeben.
Figur 6 zeigt die fünf Extraregeln einschließlich ihrer Parameter und Gangschaltbeschlüsse. Die für diese Regeln verwendeten Parameter sind der Fahrwiderstand R/L, der Grad der Drosselöffnung θTH, die Fahrgeschwindigkeit V, die gegenwärtige Gangstellung So und die Absicht zu verzögern. Andere beabsichtigte Zustände (später erläutert) können als Parameter zusätzlich oder anstelle der Absicht zu verzögern verwendet werden. Diese vorbestimmten Fuzzy-Erzeugungsregeln werden bei der Konstruktion des Fahrzeugs entworfen. Während tatsächlicher Fahrt werden die Parameter erfaßt/berechnet, und diese Regeln werden zur Bestimmung eines Steuerwerts durch Fuzzy-Folgerung verwendet.
Figur 3 ist ein Flußdiagramm mit Darstellung der Hauptroutine zur Bestimmung des Steuerwerts. In dem ersten Schritt S10 dieser Routine werden die gerade erwähnten Parameter je nachdem gelesen oder berechnet.
Es folgt eine Erläuterung bezüglich der Berechnung des Fahrwiderstands und anderer in den Regeln verwendeter Parameter.
Die Unterroutine für diesen Zweck ist in dem Flußdiagram von Figur 8 gezeigt. Zuerst wird in Schritt S100 des Flußdiagramms von Figur 8 das gegenwärtige Drehmoment TE berechnet als:
Gegenwärtiges Drehmoment TE = (716,2 x aktuelle Pferdestärke)/(Motordrehzahl) (kg m)
Die aktuelle Pferdestärke erhält man beispielsweise durch Abfrage aus einer in dem ROM gespeicherten Karte unter Verwendung der Motordrehzahl und des Einlaßluftdrucks als Adreßdaten. In der Gleichung ist 716,2 die üblicherweise verwendete Konstante zum Wandeln von Pferdestärken in Drehmoment.
Der Prozeß geht dann zu Schritt S102, in dem der Drehmomentanstieg TR durch den Drehmomentwandler 22 aus der in Figur 9 gezeigten Karte abgefragt wird, zu Schritt S104, in dem das gegenwärtige Drehmoment TE mit dem Drehmoment anstieg TR multipliziert wird, um das korrigierte Drehmoment TO zu erhalten, und dann zu Schritt S106, in dem der Mittelwert TRQ des korrigierten Drehmoments berechnet wird. Die Korrektur wird hier im Hinblick auf die Tatsache durchgeführt, daß eine gewisse Verzögerung zwischen der Zeit einer Änderung des Drosselöffnungsgrads und der Zeit besteht, zu der sich die Änderung in der Motorleistung ausdrückt. Figur 10 zeigt die Weise, in der der Mittelwert berechnet wird.
Nach Bestätigung in Schritt S108, daß keine Bremsung durchgeführt wird, geht der Prozeß zu Schritt S110, in dem der Fahrwiderstand R/L wie folgt berechnet wird:
Fahrwiderstand R/L = [(Durchschnittliches Drehmoment TRQ x Getriebewirkungsgrad η x Gesamtübersetzungsverhältnis G/R)/wirksamer Reifenradius r) - (1 + äquivalenter Massenkoeffizient)] x (Fahrzeuggewicht M x Beschleunigung α) [kg]
Der Getriebewirkungsgrad η, das Gesamtübersetzungsverhältnis G/R, der wirksame Reifenradius r und das Fahrzeuggewicht M (Idealwert) erhält man aus dem ROM und sind darin vorab gespeichert.
Der Grund zur Berechnung des Fahrwiderstands in vorstehender Weise wird nun erläutert.
Die Fahrzeugdynamik kann man aus dem Bewegungsgesetz erhalten als
Vortriebskraft F - Fahrwiderstand R = Fahrzeuggewicht M x Beschleunigung α [kg] ... (1)
wobei F = ((mittleres) Drehmoment TRQ x Gesamtübersetzungsverhältnis G/R x Getriebewirkungsgrad η)/(wirksamer Reifenradius r) [kg]
R = (Rollwiderstand u0 + Steigung sin θ) x Fahrzeuggewicht Wr + Luftwiderstand (uA x V²) [kg]
Die Variablen in den vorstehenden Gleichungen sind das Fahrzeuggewicht Wr, das sich mit der Anzahl von Passagieren und der Menge an Gepäck ändert, und die Steigung sin θ, die sich in Abhängigkeit von der Steigung der Straßenfläche ändert, und all diese Faktoren sind in dem Fahrwiderstand enthalten. Durch Umschreiben der vorgenannten Gleichung (1) erhält man daher
Fahrwiderstand R = (Vortriebskraft F) - (Fahrzeuggewicht (ideal) M x Beschleunigung α) [kg]
Wenn sich in Schritt S108 herausstellt, daß eine Bremsung durchgeführt wird, geht der Prozeß zu Schritt S112 weiter, in dem der im vorhergehenden Zyklus berechnete Wert verwendet wird, weil man wegen des Fahrwiderstands die Bremskraft nur schwer genau berechnen kann.
Die in den Extraregeln 10 und 11 in Figur 6 verwendete Absicht zu verzögern, ist keine physikalische Größe, sondern wird durch einen anderen Fuzzy-Folgerungsprozeß gemäß Regeln 12 und 13 von Figur 7 bestimmt. Dies wird später beschrieben. Die Berechnung der Gangstellung wird auch später aufgenommen.
Die vorgenannten Parameter (außer der Absicht zu verzögern) werden in Schritt S10 des Flußdiagramms von Figur 3 gemessen oder berechnet. Zur geeigneten Durchführung dieses Prozesses werden den Parametern vorab Parameterzahlen (1 - 19) zugeordnet, wie in Figur 11 gezeigt, und danach werden sie anhand ihrer zugeordneten Parameterzahlen identifiziert. Beispielsweise wird die Fahrgeschwindigkeit als Parameterzahl 1 identifiziert, der Drosselöffnungsgrad wird als Parameterzahl 2 identifiziert und so fort mit den verbleibenden Parametern. Obwohl in der vorliegenden Ausführung nicht notwendigerweise erforderlich, zeigt Figur 11 einen Reserveplatz für bis zu 19 verschiedene Parameter. Weiter sind den Zugehörigkeitsfunktionen für jeden Parameter vier Funktionszahlen (1 - 76) zugeordnet, um den Prozeß zu vereinfachen. Beispielsweise verwendet die Fahrgeschwindigkeit, die in den Regeln 1 bis 6 und 7 bis 9 verwendet ist, einen von drei Typen von Zugehörigkeitsfunktionen einschließlich dem für Regel 1 gezeigten Fuzzy-Satz, der nach rechts ansteigt, dem für Regel 2 gezeigten Fuzzy-Satz, der nach rechts abfällt, und dem Fuzzy-Satz von Regel 7, der eine Trapezoidgestalt hat. Somit sind diese drei Typen von Zugehörigkeitsfunktionen durch die Funktionszahlen 1 bis 3 spezifiziert. Anzumerken ist, daß die Funktionszahl 4 ohne Inhalt ist. In ähnlicher Weise werden den Zugehörigkeitsfunktionen, die in den Regeln für den Drosselöffnungsgrad verwendet sind, aufeinanderfolgend die nächsten vier Funktionszahlen 5 bis 8 zugeordnet und so fort mit den verbleibenden Parametern.
Der Prozeß geht dann zu Schritt S12 weiter, in dem die Parameter verwendet werden, um den Zugehörigkeitswert MYUGRD zu berechnen und dem Zugehörigkeitswert eine Funktionszahl (bezeichnet als F0) zuzuordnen, deren Ergebnis danach als MYUGRD (F0) bezeichnet wird. Beispielshalber wird dies allgemein unter Bezug auf Figur 11 für den Fall der Fahrgeschwindigkeit erläutert. Der Zugehörigkeitswert (Grad) für die erfaßte Fahrgeschwindigkeit wird aus den pertinenten Zugehörigkeitsfunktionen gelesen, und beispielsweise bezüglich der Zugehörigkeitsfunktionszahl 1 findet man ihn als 0,3.
Figur 12 ist ein Flußdiagramm mit Darstellung einer Unterroutine zur Berechnung der Zugehörigkeitswerte. Die Unterroutine beginnt mit Schritt S200, in dem die Initialisierung durchgeführt wird, um die Parameterzahl auf 1 (Fahrgeschwindigkeit) zu setzen. Der Prozeß geht dann zu Schritt S202 zum Auslesen der Größe der Fuzzy-Unterzahl, die dieser Parameterzahl zugeordnet gesetzt ist, nämlich der Zahl verschiedener Zugehörigkeitsfunktionen, in denen der Parameter verwendet wird (3 im Fall der Fahrgeschwindigkeit). Dann wird im folgenden Schritt S204 der Zählerwert eines Zählers COUNT zum Zählen der Fuzzy-Unterzahlen auf 1 gesetzt, wonach der Zugehörigkeitsgrad (Wert) in Schritt S206 abgefragt wird.
Das Flußdiagramm von Figur 13 zeigt die Routine für diese Abfrage. Zuerst wird in Schritt S300 der Zählwert mit der Fuzzy-Unterzahl verglichen. In dem ersten Zyklus findet man den Zählerwert natürlich als kleiner als die Unterzahl, so daß der Prozeß zu Schritt S302 weitergeht, in dem die Funktionszahl berechnet wird als (4 x (Parameterzahl - 1) + COUNT), zu Schritt S304, in dem der Zugehörigkeitswert gelesen wird, zu Schritt S306, in dem der gelesene Wert in eine geeignete Adresse in dem RAM geschrieben wird, und schließlich zu Schritt S308, in dem der Wert von COUNT inkrementiert wird. Dieser Prozeß wird wiederholt, bis sich in Schritt S300 herausstellt, daß der Wert von COUNT die Fuzzy-Unterzahl überschritten hat, und wenn dies so ist, kehrt der Prozeß zu der Unterroutine von Figur 12 zurück, wo in Schritt S208 die Parameterzahl inkrementiert wird und derselbe Prozeß wiederholt wird. Wenn sich in Schritt S210 herausstellt, daß die Parameterzahl 19 oder größer geworden ist, wird die Unterroutine beendet. (Die Zahlen 1 bis 18 dienen für die anderen Parameter als der Absicht zu verzögern, der die Zahl 19 zugeordnet ist.)
Der Prozeß kehrt dann zu der in Figur 3 gezeigten Hauptroutine zurück und geht zu Schritt S14 weiter, in dem die Absicht zu verzögern durch Fuzzy-Folgerung bestimmt wird.
Die Unterroutine für diese Folgerung ist in Figur 14 gezeigt. Vor Erläuterung dieser Unterroutine wird jedoch ein dritter Satz von Fuzzy-Erzeugungsregeln, der bei der Folgerung zur Bestimmung der Absicht zu verzögern verwendet wird, unter Bezug auf Figur 7 erläutert.
Zwei Fuzzy-Erzeugungsregeln mit Beschlüssen der Absicht zu verzögern, Regeln 12 und 13, werden bei der Folgerung zur Bestimmung der Absicht zu verzögern verwendet. Wie früher erwähnt, wird die Absicht zu verzögern nicht als ein physikalischer Wert bestimmt, sondern als ein durch Fuzzy-Folgerung erhaltener Wert. Hierfür gibt es einen guten Grund. Während alle andere Extraregeln spezielle, begrenzte Fahrumstände betreffen (Bergauffahrt, Bergbbfahrt und Verzögerung), unterscheidet sich die Absicht zu verzögern darin, daß sie sich nicht auf die Fahrumgebung, wie etwa Bergauf fahrt und andere beschränkte Fahrumstände, bezieht, sondern auf einen beabsichtigten Fahrzustand, der aus dem eigenen Wunsch des Fahrers nach Verzögerung entsteht. Anstatt sie in Begriffen einer physikalischen Größe zu verstehen, ist es daher vom Standpunkt der Realisierung einer an menschliche Gefühle angepaßten Steuerung besser, sie auf Basis geeigneter physikalischer Größen durch Folgerung zu bestimmen, die auf die Bestimmung der Absicht des Fahrers abzielt. Obwohl dieser Ansatz in dieser Ausführung nur bezüglich der Absicht zu verzögern verwendet wird, kann man durch ähnliche Überlegung auch die Absicht des Fahrers zu Beschleunigen oder seine Absicht, Kraftstoff zu sparen, herausfinden. Somit können zusätzlich zur Verwendung des Parameters "Wunsch zu verzögern" andere Parameter mit jeweiligen Beschlüssen verwendet werden als "Absicht zu beschleunigen", "Absicht Kraftstoff zu sparen" und so fort. Für den Zweck dieser Anmeldung sind diese Typen von Parametern als "beabsichtigte Zustände" bezeichnet.
Die physikalischen Größen, die zur Verwendung bei der Bestimmung der Absicht zur Verzögerung durch Folgerung ausgewählt sind, sind der Grad der Drosselöffnung OTH, die Beschleunigung und die Fahrgeschwindigkeit während Bremsung VBRK. Die Beschleunigung α ist als die Differenz der Fahrgeschwindigkeit pro vorbestimmte Zeitperiode definiert, während, wie in Figur 15 gezeigt, die Fahrgeschwindigkeit während Bremsung VBRK als die Abnahme der Fahrgeschwindigkeit von der zu der Zeit t0 an, zu der das Bremspedal niedergedrückt wurde, definiert ist. Die "Absicht" des Fahrers ist nur ihm selbst bekannt und kann daher nur aus Änderungen in seinem Fahrverhalten abgeleitet werden, das aus seiner Betätigung des Gaspedals und anderen Betätigungsteilen des Fahrzeugs beobachtet wird. Auf Basis verschiedener Überlegungen wurde beschlossen, daß der Fahrer eine Absicht zu verzögern hat, falls das Gaspedal nicht niedergedrückt, das Bremspedal niedergedrückt und die Beschleunigung negativ ist und daß seine Absicht zu verzögern als geringer angenommen werden kann, wenn er das Gaspedal niederdrückt. Als Ergebnis wurden die in Figur 7 gezeigten Regeln entworfen.
Auf Basis des Vorstehenden wird nun die Fuzzy-Folgerung zur Bestimmung der Absicht zu verzögern unter Bezug auf Figur 14 erläutert. In Schritt S400 wird der Zählerwert eines Zählers NDEC initialisiert, indem man ihn auf die Gesamtzahl von Regeln setzt, die in der Folgerung erforderlich sind, die in der vorliegenden Ausführung 2 ist. Der Prozeß geht dann zu Schritt S402 weiter, in dem der Zählerwert eines anderen Zählers LDEC initialisiert wird, indem man ihn auf die Regelzahl der ersten Regel setzt, die abzufragen ist. Diese Regelzahl ist in dem ersten Zyklus der Routine 12. Der Prozeß geht dann zu Schritt S404 weiter, in dem der Prozeßmodus auf MOD 1 gesetzt wird, und zu Schritt S406, in dem der Erfüllungsgrad des vorhergehenden Glieds abgefragt wird, wie in Figur 16 dargestellt. Dies ist ein Vorgang zur Berechnung des minimalen Zugehörigkeitswerts des WENN-Anteils der "Wenn ..., dann ..."-Regeln in Figur 7. In dem folgenden Schritt S408 wird eine Ausgangsentscheidung getroffen, indem man das gewichtete Mittel der Beschlüsse nimmt, wie in Figur 17 dargestellt. Dies wird durch Wellenformsynthese der Beschlüsse für die jeweilige DANN-Abschnitte, um ein gewichtetes Mittel der Beschlüsse zu erhalten, und dann durch Bestimmen des letztlich resultierenden Werts getan. Weil diese Aufgaben auch während der Bestimmung des Gangschaltbefehlswerts durchgeführt werden, werden sie im Detail im Zusammenhang mit dieser Bestimmung und grob im Zusammenhang mit der Folgerung zur Bestimmung der Absicht zu verzögern erläutert. Wie in Figur 7 gezeigt, werden die gemessenen Werte an die Zugehörigkeitsfunktionen der Regeln 12 und 13 angelegt, um an dem Schnittpunkt mit den Wellenformen die Werte zu bestimmen. Wo die auf diese Weise für Regel 12 z.B. erhaltenen Werte ein Drosselöffnungsgrad θTH = 0,7, eine Beschleunigung α = 0,7 und eine Fahrgeschwindigkeit während Bremsung VBRK = 0,1 sind, wird der kleinste Wert, d.h. 0,7, als der Erfüllungsgrad von Regel 12 genommen. Den kleinsten/einzigen Wert für Regel 13 findet man in ähnlicher Weise z.B. als 0,3. Die Wellenformen der Beschlüsse für Regeln 12 und 13 werden dann durch Wellenformsynthese gemäß dem kleinsten Gradwert summiert, um ein gewichtetes Mittel von, sei es 0,025, als den Beschluß zu erhalten.
Die auf diese Weise erhaltene Absicht zu verzögern wird dann in Regeln 10 und 11 von Figur 6 verwendet, wo sie als die Basis zur Bewertung des Erfüllungsgrads der vorhergehenden Glieder dieser Regel dient. D.h. der Zugehörigkeitswert der Absicht zu verzögern wird in Schritt S16 von Figur 3 berechnet. Insbesondere wird in Schritten S700 bis S706 der Unterroutine von Figur 18 die Abfrage durch die gleichen Prozesse durchgeführt, wie vorher im Zusammenhang mit den Figuren 12 und 13 erläutert, und die abgefragten Werte werden zur Bewertung des Erfüllungsgrads der Regeln 10 und 11 verwendet.
Wenn alle der Parameter nach Beendigung der vorgenannten Prozesse erfaßt oder berechnet wurden, nachdem in Schritt S18 in der Hauptroutine von Figur 3 bestätigt wurde, daß der Bereichswählschalter anzeigt, daß SWATPD 1 ist (D-Bereich), und in Schritt S20, daß ein Flag FSFTING (später erläutert), das anzeigt, ob ein Schaltprozeß stattfindet oder nicht, 1 ist nachdem bestätigt wurde, daß kein Schaltprozeß stattfindet), geht der Prozeß zu Schritt 22 weiter, in dem ein sollübersetzungsverhältnis (Gangstellung) SH bestimmt wird. (Wenn die Bewertung in einem der Schritt S18 oder S20 negativ ist, wird die Routine sofort unterbrochen) . Diese Hauptroutine wird in geeigneten Zeitintervallen aktiviert.
Figur 19 zeigt die Unterroutine zur Bestimmung des Sollgangs. In dem ersten Schritt S800 wird der Zählerwert eines Zählers NSFT initialisiert, indem man ihn auf die Zahl von Regeln setzt, die für die Folgerung N erforderlich ist (in dieser Ausführung 11). Im folgenden Schritt S802 wird der Zählerwert eines Zählers L initialisiert, indem man ihn auf die Zahl der ersten Regel (= 1) unter den zur Bestimmung des Sollgangs erforderlichen Regeln setzt. Dann wird in Schritt S804 der Prozeßmodus auf den Schaltprozeßmodus (MOD 2) gesetzt.
Der Prozeß geht dann zu Schritt S806 weiter, in dem der Erfüllungsgrad des vorhergehenden Glieds abgefragt wird. Unter Bezug auf die zuvor erwähnte Figur 16 wird in Schritt S500 der Zählerwert eines Zählers K auf 1 gesetzt, wenn dies die erste Atkivierung dieser Unterroutine ist. Dann wird in Schritt S502 der Wert von GRADE, der den minimalen Erfüllungsgrad der Regel bis zu Gegenwart bezeichnet, initialisiert, indem man ihn auf einen geeigneten Wert, wie etwa 1,0, setzt. In dem folgenden Schritt S504 wird die Zahl der soweit abgefragten Regeln K mit der Zahl von Regeln verglichen, die für die Folgerung N erforderlich ist.
Bei der ersten Aktivierung dieser Unterroutine wird die Beziehung natürlich K < N sein, so daß der Prozeß zu Schritt S506 weitergeht, in dem der Zählerwert eines Zählers L0 der vorhergehenden Kennungszahl initialisiert wird, indem man ihn auf 1 setzt. In dem folgenden Schritt S508 wird die Funktionszahl F0 der (L + K - 1)ten Regel gelesen. Dies ist aus den Figuren 20 und 21 besser ersichtlich. Wie in Figur 20 gezeigt, wurden die Zugehörigkeitswerte, die den Funktionszahlen entsprechen, bereits gesetzt, während die in den jeweiligen Regeln verwendeten Parameter fortlaufend numeriert werden (mit den genannten Kennungszahlen). Wenn man Regel 1 als Beispiel nimmt, wird, weil die verwendeten Parameter die Fahrgeschwindigkeit und die Gangstellung sind, der Fahrgeschwindigkeit die Kennungszahl 1 zugeordnet und der Gangstellung die Kennungszahl 2. Weil Regel 1 nur 2 Parameter verwendet, sind Kennungszahl 3 und höhere Kennungszahlen (bis zu einem Maximum von 6) einem geeigneten Wert FF zugeordnet, der beispielsweise 255 sein kann. Auf diese Weise ist es möglich, den Parametern der jeweiligen Regeln ihre Zugehörigkeitswerte zuzuordnen. Daher wird bei der ersten Aktivierung der Unterroutine der Zugehörigkeitswert (MYUGRD (F0)) der Funktionszahl (= 1) der Kennungszahl 1 der ersten (= L + K - 1) Regel in Schritt S508 gelesen.
Dann wird in Schritt S510 der Wert der Funktionszahl mit einem vorbestimmten Wert, z.B. 255, verglichen. Weil das Ergebnis natürlich negativ ist, geht der Prozeß zu Schritt S512 weiter, in dem die Kennungszahl mit der Maximalzahl (6) verglichen wird. Weil dies ein Bestätigungsvorgang vom Ausfallsicherungstyp ist, ist das Ergebnis natürlich negativ und der Prozeß geht zu Schritt S514 weiter, in dem bewertet wird, ob der in Schritt S508 gelesene Wert gleich null ist oder nicht. Wenn er sich als nicht null herausstellt, geht der Prozeß zu Schritt S516 weiter, in dem er mit dem Wert von GRADE (Anfangswert 1) verglichen wird, und wenn er sich als kleiner als der GRADE- Wert herausstellt, wird der Wert von GRADE durch den Wert von MYUGRD (F0) in Schritt S518 ersetzt, und dieser Wert wird als der minimale Erfüllungsgrad bis zu diesem Punkt genommen. Die Kennungszahl wird dann im folgenden Schritt S520 inkrementiert, wonach die gleichen Prozesse bezüglich des nächsten Parameters (der Gangstellung im Fall von Regel 1) wiederholt werden.
Anders gesagt, wie in Figur 21 gezeigt, werden durch diese Vorgänge werden die Zugehörigkeitswerte der Parameter für die jeweiligen Regeln fortlaufend abgefragt und der Minimalwert für jede Regel wird gewählt. Falls die Regel keinen entsprechenden Parameter hat, wird dem Zugehörigkeitswert für die Kennungszahl ein geeigneter Wert FF, z.B. 255, zugeordnet, so daß in Schritt S510 gewertet wird, daß F0 = FF, und der Prozeß geht zu Schritt S522 weiter, in dem gewertet wird, ob die Kennungszahl 1 ist oder nicht. Wenn die Kennungszahl 1 ist, was bedeutet, daß es keine Regel gibt, gebt der Prozeß zu Schritt S524 weiter, wo der Erfüllungsgrad MYURULE (L + K - 1) für die Regel auf null gesetzt wird, und in Schritt S526 wird die nächste Regel aufgenommen.
Anderenfalls geht der Prozeß zu Schritt S528, wo der GRADE-Wert als der Erfüllungsgrad der Regel definiert wird, und dann zu Schritt S526, in dem der Regelzahlzähler inkrementiert wird. Auf diese Weise werden die Erfüllungsgrade (Minimalwerte) der jeweiligen Regeln fortlaufend bestimmt. Wenn in Schritt S514 MYUGRD (F0) als null gewertet wird, dann braucht man den Zugehörigkeitswert für die anderen Parameter nicht abzufragen, weil der Minimalwert für die Regel natürlich 0 sein wird, unabhängig davon, wie die anderen Zugehörigkeitswerte sind. Aus Gründen der Einfachheit des Prozesses wird daher in solchen Fällen der Schritt S524 übersprungen.
Zurück zu Figur 19. Der Prozeß geht zu Schritt S808 weiter, in dem der Ausgangswert durch Nehmen des gewichteten Mittels bestimmt wird.
Der Prozeß hierfür ist in Figur 17 gezeigt. Zuerst werden in Schritten S600 und S602 die im RAM gespeicherten Werte von WMS und WS initialisiert, indem man sie auf null setzt. (Diese Werte werden später erläutert.) Der Prozeß geht dann zu Schritt S604 weiter, in dem der Zählerwert des Regelzahlzählers K auf einen Wert 1 (Regel 1) gesetzt wird, und dann zu Schritt S606, in dem dieser gesetzte Wert mit dem Zählerwert des Zählers N verglichen wird, der die Gesamtzahl von Regeln bezeichnet, die für die Folgerung erforderlich sind. Bei der ersten Aktivierung dieser Unterroutine wird sich die Beziehung natürlich als K < N herausstellen, so daß der Prozeß zu S608 weitergeht, in dem gewertet wird, ob der Erfüllungsgrad der früher abgefragten Regel 1 null ist oder nicht.
Wenn sich in Schritt S608 herausstellt, daß der abgefragte Wert nicht null ist, geht der Prozeß zu Schritt S610 weiter, in dem die sich ergebende Funktionszahl FA der (L + K - 1)ten Regel gelesen wird. Beispielsweise im Fall von Regel 1 hat die Zugehörigkeitsfunktion eine Wellenform, die gemäß der Aussage "... dann schalte die Gangstellung weit hoch" bei einem Beschluß +3 Gangstellungen eine Spitze aufweist. Obwohl ein algebraischer Ansatz verwendet werden kann, in dem die Beziehung direkt als sich ergebende =+3 ausgedrückt ist, werden in dieser Ausführung die Gangschaltbeschlüsse vorab in Kategorien unterteilt, indem sich ergebende Funktionszahlen, wie in Figur 22 gezeigt, zuordnet. Beispielsweise ist dem den Regelzahlen 1 und 3 zugeordneten Beschluß von +3 Gangstellungen die sich ergebende Funktionszahl 1 zugeordnet, dem der Regelzahl 2 zugeordneten Beschluß von -3 Gangstellungen ist die sich ergebende Funktionszahl 3 zugeordnet usw.. Anzumerken ist, daß, obwohl die sich ergebenden Funktionszahlen (bisher in Figur 17 als "FA" ausgedrückt) in Figur 22 allgemein als "n" ausgedrückt sind, sie genau dasselbe sind.
Der Prozeß geht dann zu Schritt S612 weiter, in dem der in dem RAM zu speichernde Wert von WMS berechnet wird, und dann zu Schritt S614, in dem der Regelzahlzähler inkrementiert wird. Dies wird unter Bezug auf Figur 22 erläutert. Angenommen beispielsweise, daß der Erfüllungsgrad des gewählten vorhergehenden Glieds im Fall von Regel 1 0,3 ist und im Fall von Regel 2 0,2. Dann wird die sich ergebende von Regel 1 +3 und die sich ergebende von Regel 2 wird -3. Wenn weiter das Gewicht der sich Ergebenden im Fall von Regel 1 1,0 gemacht wird und im Fall von Regel 2 0,8, dann wird, wie in der Figur gezeigt, das gewichtete Mittel:
Gewichtetes Mittel = [Summierung des Erfüllungsgrads MYURULE (L + K - 1) jeder Regel x Schwerpunktposition Gx (FA) entsprechend der sich ergebenden Funktionszahl x Gewicht MG (FA) am Schwerpunkt entsprechend der sich ergebenden Funktionszahl]/[Summierung des Erfüllungsgrads MYURULE (L + K - 1) jeder Regel x Gewicht MG (FA) am Schwerpunkt entsprechend der sich ergebenden Funktionszahl].
Somit werden die sich Ergebenden jeder Regel, das sind der Schwerpunkt und das Gewicht, durch die Erfüllungsgrade der vorhergehenden Regeln gewichtet, um einen Mittelwert zu finden. Das Gewicht kann in jeder Weise vorbestimmt sein. Beispielsweise kann es in Ausdrücken der den Regeln zugeordneten Wichtigkeit vorbestimmt sein.
Wie in Figur 23 gezeigt, wird zur Bestimmung des gewichteten Mittels in dieser Ausführung ein vereinfachtes Verfahren verwendet. Insbesondere zur Zeit der Berechnung des Werts der sich Ergebenden aus den Graden der Regelerfüllung anstatt der Verwendung des herkömmlich verwendeten Verfahrens, in dem dreieckige Konfigurationen an den Stellen des Erfüllungsgrads zugespitzt werden, werden dreieckige Konfigurationen (durch Schraffur bezeichnet) gebildet, die an diesen Stellen Spitzen aufweisen (im dargestellten Beispiel bei 0,6 und 0,4), und die sich ergebenden Dreiecke werden dann summiert, wenn sie zu einer gemeinsamen Gesamtheit der Abhandlung überführt werden.
Wenn man nämlich in Figur 23 definiert:
f(x) = w1g(x) + w2h(x)
kann man die Schwere der Graphik f(x) definieren als
{ xf(x)dx}/{ f(x)dx)}
Nenner = f(x)dx = w1 g(x)dx + w2 h(x)dx = w1Sg(x) + w2Sh(x)
(Der integrierte Wert ist durch die Fläche S ersetzt)
Zähler = xf(x)dx = xw1g(x)dx + xw2h(x)dx = w1 xg(x)dx + w2 xh(x)dx
Die Schwere von g(x) findet man in ähnlicher Weise als:
{ xg(x)dx}/{ g(x)dx} = Grav.g(x)
Daher kann man den Zähler umschreiben als:
Zähler = w1 Grav.g(x) Sg(x) + w2 Grav.h(x) Sh(x)
Somit wird die Ausgabe aus der f(x) Graphik:
Grav.f(x) = {w1 Grav.g(x) Sg(x) + w2 Grav.h(x) Sh(x)}/{w1 Sg(x) + w2 Sh(x)}
Die Berechnung ist vereinfacht. Wie in Figur 23 gezeigt, kann man eine weitere Vereinfachung realisieren, indem man eine feste Wichtung verwendet.
In Figur 17 entspricht WMS in Schritt S612 dem Zähler der obigen Gleichung, während WS in Schritt S614 deren Nenner entspricht. Durch wiederholtes schleifenweises Ausführen der Schritte S606 bis S616 während Addierung des während jeder Schleife erhaltenen Werts zu der Gesamtheit der vorhergehenden Schleifen kann man separate Summen für die Zähler und die Nenner bezüglich der Regeln 1 bis 11 erhalten.
Wenn sich in Schritt S606 herausstellt, daß die Regelzahl die Zahl abzuf ragender Regeln nun überschreitet, geht der Prozeß zu Schritt S618 weiter, in dem bewertet wird, ob WS null ist oder nicht, und wenn das Ergebnis negativ ist, wird in Schritt S620 WMS durch WS geteilt. Wenn sich in Schritt S618 WS als null herausstellt, wird in S622 der Quotient ANS auf null gesetzt.
Der Prozeß geht dann zu Schritt S624 weiter, in dem der Quotient ANS als der Sollwert DLTSFT (Differenz zwischen gegenwärtigem Gang und dem Sollgang) gesetzt wird. Unter Bezug auf die zuvor erwähnte Absicht zu verzögern DEC (MOD 1) wird der Wert von DEC in dem vorhergehenden Zyklus zu dem Wert von ANS in dem gegenwärtigen Zyklus addiert. Dies deswegen, weil man erwarten kann, daß der Fahrer seine Absicht für eine relativ lange Periode hält, so daß es geeigneter ist, den Wert von DEC zu addieren, ohne ihn zu erneuern.
Zurück zu Figur 19. Der Prozeß geht nun zu Schritt S810 weiter, in dem der Sollgang bestimmt wird.
Figur 24 zeigt eine Unterroutine zur Ausgabebestimmung. In dem ersten Schritt S900 wird die gegenwärtige Gangstellung bestimmt. Diese Bestimmung wird durch einen Logikprozeß durchgeführt, nicht durch Vorsehen eines Gangstellungsschalters.
Die Unterroutine für diesen Zweck ist in Figur 25 gezeigt. In dem ersten Schritt S1000 wird gewertet, ob der Bereichswählschalter anzeigt, das SWATP2 1 ist (daß sich der Gangwähler im zweiten Gang befindet), und wenn das Ergebnis zustimmend ist, geht der Prozeß zu Schritt 1002, in dem der gegenwärtige Gang als der zweite Gang bestimmt wird, und dann zu Schritt S1004, in dem Timer SOLMOVE und TSFTMOVE rückgesetzt werden und die Durchführung der Unterroutine unterbrochen wird. Wenn das Ergebnis negativ ist, geht der Prozeß zu Schritt S1006, in dem gewertet wird, ob SWATNP, das den N- oder P-Bereich anzeigt, oder SWATPR, das den R Bereich anzeigt, 1 ist. Wenn das Ergebnis zustimmend ist, geht der Prozeß zu S1008, in dem der gegenwärtige Gang als der vierte Gang bestimmt wird, und die Unterroutine wird nach Durchführung von Schritt S1004 geschlossen.
Wenn das Ergebnis negativ ist und gewertet wird, daß der D- Bereich gewählt ist, geht der Prozeß zu Schritt S1010, in dem gewertet wird, ob die Gangstellung SA, die durch das AN/AUS- Muster der Solenoidventile 36 und 38 bezeichnet ist, mit der gegenwärtigen Gangstellung S&sub0; übereinstimmt. Normalerweise stellt sich heraus, daß sie übereinstimmen, so daß der Prozeß zu Schritt S1012 weitergeht, in dem sich das "Schaltvorgang im Ablauf"-Flag FSFTING als 0 herausstellt (Schaltvorgang nicht im Ablauf), zu Schritt S1014, in dem der Timer SOLMOVE auf 0 zurückgesetzt wird, zu Schritt S1016, in dem gewertet wird, daß SOLMOVE < TOUT (TOUT wird später erläutert) und zu Schritt S1018, in dem der Timer TSFTMOVE auf 0 zurückgesetzt wird, und die Unterroutine wird geschlossen. In diesem Fall wird die durch das Solenoid AN/AUS-Muster bezeichnete Gangstellung als der gegenwärtige Gang bestimmt.
Wenn sich das Solenoid AN/AUS-Muster aufgrund der Ausgabe eines Gangschaltbefehls ändert, wird das Ergebnis der Bewertung in Schritt S1010 negativ, und in diesem Fall geht der Prozeß zu Schritt S1016, in dem der Timerwert TSOLMOVE mit einem vorbestimmten Wert TOUT verglichen wird. Der Timerwert TSOLMOVE bezeichnet den Zeitbetrag, der seit der letzten Änderung des Solenoid AN/AUS-Musters abgelaufen ist, und TOUT ist die Zeitperiode, die ablaufen muß, bevor der nächste Gangschaltbefehl angenommen werden kann. Wenn sich in Schritt S1016 herausstellt, daß TSOLMOVE ≥ TOUT, was bedeutet, daß das Ablassen von Hydraulikdruck nahezu beendet ist, geht der Prozeß zu Schritt S1020 weiter, in dem der Timerwert TSFTMOVE mit einem vorbestimmten Wert TIN verglichen wird. Der Timerwert TSFTMOVE bezeichnet den Zeitbetrag, der seit dem Beginn des Gangschaltvorgangs abgelaufen ist, und TIN ist die Zeitperiode zwischen dem Setzen des "Schaltvorgang im Ablauf"-Flagbits auf 1 und dem Rücksetzen dieses Bits. Insbesondere ist es die Zeitperiode bis zu dem Punkt, an dem der hydraulische Eingriff des nächsten Gangs beendet ist. Zunächst stellt sich in Schritt S1020 heraus, daß TSFTMOVE < TIN, und der Prozeß geht zu Schritt S1022 weiter, in dem das Flag FSFTING, das anzeigt, ob ein Schaltvorgang im Ablauf ist oder nicht, auf 1 gesetzt wird. Wenn, wie in Schritt S20 der in Figur 3 gezeigten Hauptroutine bezeichnet, der Schaltvorgang zum Eingriff mit dem nächsten Gang sich hierbei im Ablauf befindet, hätte die Bestimmung eines Gangschaltbefehls keine Bedeutung, und daher wird die Bestimmung eines Gangschaltbefehls nicht durchgeführt. Die Gangstellung wird als der nächste Gang definiert, der durch die AN/AUS-Muster der Solenoide bezeichnet ist.
Nachdem in Schritt S1020 bestätigt wurde, daß die Zeitperiode TIN abgelaufen ist, geht der Prozeß zu Schritt S1024 weiter, in dem das "Schaltvorgang im Ablauf"-Flag rückgesetzt und die gegenwärtige Gangstellung S&sub0; als der Sollgang OBJSHT definiert wird. Der Sollgang OBJSHT wird später erläutert.
Zurück zu Figur 24. Der Prozeß geht zu Schritt S902 weiter, in dem gewertet wird, ob die DLTSFT (Differenz zwischen gegenwärtiger Gangstellung und der in der Unterroutine von Figur 17 bestimmten Sollgangstellung) positiv oder negativ ist. Wenn er null oder positiv ist, wird entweder der gegenwärtige Gang gehalten oder es wird ein Hochschaltvorgang durchgeführt. Der Prozeß läuft dann in dem Flußdiagramm zu Schritt S904 abwärts, in dem OBJSHT - S&sub0; mit ISFT verglichen wird, und wenn ISFT gleich oder größer als diese Differenz ist, geht der Prozeß zu Schritt S906 weiter, in der der Wert, der durch Addieren von 0,5 zu der Hysterese Hist erhalten ist, als der Schwellenwert TH definiert wird. OBJSHT ist hier der Sollgang nach Berechnung der Hysterese (später erläutert), S&sub0; ist, wie zuvor definiert, die gegenwärtige Gangstellung, und ISFT ist der ganzzahlige Teil der Solldifferenz (DLTSFT). Dies wird später unter Bezug auf die Figuren 26 und 27 erläutert. Zuerst zu Figur 26, in der die gegenwärtige Zeit gemäß Bestimmung in Schritt S1024 von Figur 25 als tp bezeichnet ist, OBJSHT und S&sub0; zur gegenwärtigen Zeit tp gleich sind und die Differenz zwischen diesen null ist. Wenn die Solldifferenz DLTSFT 0,8 sein soll, dann erhalten wir 0 = 0, weil der ganzzahlige Anteil ISFT dieses Werts 0 ist, und der Prozeß geht zu Schritt S906 weiter. Um während Gangschaltvorgängen ein Pendeln zu vermeiden, ist gewöhnlich an beiden Hochschaltund Herunterschaltseiten eine Hysterese eingerichtet. In der vorliegenden Ausführung ist die Hysterese wie in Figur 27 gezeigt eingerichtet. In Figur 27 ist diese Hysterese für den Fall des Hochschaltens um eine Gangstellung als (0,5 + einen vorbestimmten Wert Hist) definiert. Für 0,2 wird sie beispielsweise 0,2 + 0,5 = 0,7, und das Ergebnis wird in Schritt S906 als ein Schwellenwert TH verwendet, der zum Hochschalten erforderlich ist.
Im nächsten Schritt S910 wird daher dieser Schwellenwert TH mit dem Absolutwert von RSFT (dem dezimalen Anteil von DLTSFT) verglichen. In diesem Beispiel erhalten wir 0,8 > 0,7, und der Prozeß geht zu Schritt S912 weiter, in dem zu dem ganzzahligen Anteil ISFT 1 addiert wird, um 0 + 1 = 1 zu erhalten. Somit wird in Schritt S914 der Sollgang (nach Berechnung der Hysterese) OBJST in den gegenwärtigen Gang + 1 geändert.
Der Prozeß geht dann zu Schritt S916 weiter, in dem gewertet wird, ob der Sollgang OBJST (nach Berechnung der Hysterese) höher als der vierte Gang ist, und wenn dies so ist, geht der Prozeß zu Schritt S918 weiter, in dem der Sollgang SFTCOM (der Sollgang nach Berechnung der Hysterese und nach dessen Grenzprüfung) auf den vierten Gang begrenzt wird. Wenn das Ergebnis in Schritt S916 so ist, daß der Sollgang OBJST nicht höher als der vierte Gang ist, geht der Prozeß zu Schritt S920 weiter, in dem gewertet wird, ob der Sollgang OBJST niedriger als der erste Gang ist, und wenn dies so ist, wird in Schritt S922 der Sollgang SFTCOM als der erste Gang definiert. Wenn dies nicht so ist, geht der Prozeß zu Schritt S924 weiter, in dem SFTCOM durch OBJST ersetzt und die Unterroutine vorübergehend unterbrochen wird.
Wenn bei nachfolgenden Aktivierungen der Unterroutine die Aktivierung z.B. zu der Zeit tq in Figur 26 auftreten sollte und die Solldifferenz zu dieser Zeit abnehmen und z.B. 0,3 erreicht haben sollte, bleibt die Bewertung in Schritt S902 0,3 > 0 und der Prozeß wird zu Schritt S904 weitergehen, in dem die rechte Seite 1 und die linke Seite 0 sein wird, so daß der Prozeß zu Schritt S908 weitergeht, in dem der Schwellenwert in TH = 0,5 - 0,2 = 0,3 geändert wird. Infolgedessen wird die Situation in Schritt S910 0,3 = 0,3 und der Prozeß durchläuft die Schritte S914 bis S924 und aus dieser Unterroutine heraus. Die Bedeutung hiervon liegt darin, daß, wie in Figur 26 gezeigt, der Gangschaltbefehlswert DLTSFT in Antwort auf die Fahrzustände zu häufiger Änderung neigt, so daß nach Ausgabe eines Befehlswerts von sei es 0,8 für ein Hochschalten um eine Gangstellung der Wert danach beispielsweise auf 0,3 abnehmen kann. Wenn in einem solchen Fall der Schwellenwert konstantgehalten werden sollte, könnte eine Entscheidung, die für einen Hochschaltvorgang gerade bearbeitet wurde, in eine Entscheidung zum Halten des gegenwärtigen Gangs (oder in eine für einen Herunterschaltvorgang) geändert werden. Hierdurch würde ein unerwünschtes Pendeln auftreten. In dieser Ausführung wird daher der Schwellenwert bei 0,5 + Hist gesetzt und dann in 0,5 - Hist geändert, wodurch bei dem Befehl zum Hochschalten keine Änderung insofern durchgeführt wird, als die Solldifferenz in Figur 26 nicht unter 0,5 - Hist fällt.
Dasselbe Prinzip gilt, wenn die Solldifferenz DLTSFT in der Unterroutine von Figur 24 nach unten weist (negativ ist). Insbesondere wird die Änderung des Schwellenwerts in Schritt S930 während der Zeit durchgeführt, zu der der Prozeß die Schritte S926 bis S934 durchläuft, der Sollgang OBJSHT in Schritt S910 geändert ist, die Grenzprüfung beendet ist und der Sollgang SFTCOM bestimmt ist. Sobald in diesem Fall ein Schaltvorgang zu einem niedrigen Gang bestimmt wurde, wird der Schwellenwert erhöht.
Zurück zu Figur 19. Der Prozeß geht zu Schritt S812 weiter, in dem der letzte Sollgang bestimmt wird.
Die Unterroutine zur Bestimmung des letzten Sollgangs ist in Figur 28 gezeigt. Hier wird der einmal bestimmte Sollgang einer Grenzprüfung auf Basis der Metaregeln unterworfen, die, wie zu Beginn der Beschreibung erwähnt, absolute Entscheidungen darstellen. Für den größten Teil ist dies eine Gegenprüfung des bestimmten Sollgangs im Hinblick auf die mechanischen Faktoren, die sich auf den Fahrzeugmotor beziehen.
Zwei Metaregeln sind in der vorliegenden Ausführung eingerichtet, von denen beide eine übermäßig hohe Motordrehzahl verhindern:
1. Wenn die Fahrgeschwindigkeit so hoch ist, daß der Motor beim Herunterschalten in den Sollgang klar überdrehen würde, dann schalte den Sollgang um eine Gangstellung hoch.
2. Wenn der Sollgang und der gegenwärtige Gang gleich sind und der Motor wegen des Anstiegs der Motordrehzahl, wenn zu einer späteren Zeit ein Hochschalten durchgeführt wird, überdrehen würde, dann schalte zur gegenwärtigen Zeit den Sollgang um eine Gangstellung hoch.
Fall 1 ist in Figur 29 dargestellt. Dies ist eine Drehzahlgrenzprüfung auf der Kickdown-Seite. Wenn beispielsweise der gegenwärtige Gang der dritte ist und der Sollgang der erste ist und ein Herunterschalten vom dritten in den ersten Gang wegen hoher Fahrgeschwindigkeit wahrscheinlich ein Überdrehen verursachen würde, wird der Sollgang in den zweiten Gang geändert.
Fall 2 ist in Figur 30 dargestellt. Wenn ein Befehl zum Hochschalten vom zweiten in den dritten Gang nicht zur gegenwärtigen Zeit tr ausgegeben wird, wird der Sollgang zur gegenwärtigen Zeit tr in den dritten Gang angehoben, wenn vorhergesagt wird, daß ein Hochschaltvorgang zu einer späteren Zeit die Motordrehzahl Ne erhöhen und zur Zeit tx zum Überdrehen führen würde.
Zurück zu Figur 28. Der Prozeß beginnt mit Schritt S1100, in dem der Sollgang SFTCOM mit der gegenwärtigen Gangstellung S&sub0; verglichen wird, und gewertet wird, ob eine Herunterschaltsituation vorliegt oder nicht. Wenn eine Herunterschaltsituation vorliegt, geht der Prozeß zu Schritt S1102 weiter, in dem die Fahrgeschwindigkeit VDCH mit der Grenzfahrgeschwindigkeit VSFTCOM in dem Sollgang verglichen wird, und wenn sich herausstellt, daß die Fahrgeschwindigkeit gleich oder höher als die Grenze ist, geht der Prozeß zu Schritt S1104 weiter, in dem zu dem Sollgang 1 addiert wird, um ihn um eine Gangstellung zu erhöhen. Der Prozeß geht dann zu Schritt S1106 weiter, von dem der Prozeß weiter in einer Schleife läuft, bis entweder gewertet wird, daß der Sollgang den vierten Gang erreicht hat, oder bestätigt wird, daß die Fahrgeschwindigkeit unter den Grenzwert gefallen ist. Wenn sich herausstellt, daß der Sollgang den vierten Gang erreicht hat, geht der Prozeß zu Schritt S1108 weiter, in dem der Sollgang zu dem vierten Gang gemacht wird, die Prüfung beendet wird und dann zu Schritt S1110, in dem die Schaltrichtung des Sollgangs rückbestätigt wird. Wenn in Schritt S1102 gewertet wird, daß die erfaßte Fahrgeschwindigkeit unter die Grenzfahrgeschwindigkeit gefallen ist (oder sich vom Beginn an innerhalb des Grenzwerts befindet), dann springt der Prozeß zu Schritt S1110. Zu Schritt S1110 springt er auch dann direkt, wenn in dem ersten Schritt S1100 gewertet wird, daß eine Hochschaltsituation vorliegt. Schritte S1100 bis S1108 entsprechen der Grenzprüfung 1.
Wenn sich in Schritt S1110 herausstellt, daß SFTCOM und S&sub0; gleich sind, d.h. wenn gewertet wird, daß der gegenwärtige Gang zu halten ist, geht der Prozeß zu Schritt S1112 weiter, in dem gewertet wird, ob der gegenwärtige Gang der vierte Gang ist oder nicht, und wenn das Ergebnis negativ ist, geht der Prozeß zu Schritt S1114 weiter, in dem die erfaßte Motordrehzahl Ne mit dem Grenzwert NeLIM(S&sub0;) der Motordrehzahl im gegenwärtigen Gang verglichen wird. Wenn sie gleich oder größer ist, geht der Prozeß zu Schritt S1116 weiter, in dem das durch Erhöhen des Sollgangs SFTCOM um eine Gangstellung erhaltene Ergebnis als der letzte Sollgang SH zur Ausgabe in Schritt S1118 bestimmt wird. Wenn sich in Schritt S1112 herausstellt, daß der gegenwärtige Gang der vierte Gang ist, wenn in Schritt S1114 gewertet wird, daß die erfaßte Motordrehzahl unter der Grenzmotordrehzahl liegt, geht der Prozeß zu Schritt S1120 weiter, in dem der Sollgang SFTCOM als der letzte Sollgang SH bestimmt wird. Weil in dieser Unterroutine keine Grenzprüfung erforderlich ist, wenn der Sollgang ein höherer Gang ist, wird in Schritt S1118 der Sollgang durch den letzten Sollgang ersetzt und die Unterroutine geschlossen.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, ist die vorliegende Ausführung derart angeordnet, daß das von dem Fahrer eines Fahrzeugs mit einem manuellen Getriebe verwendete Steuer-know-how, insbesondere das qualitative Steuer-know-how eines versierten Fahrers eines solchen Fahrzeugs, quantitativ durch die Verwendung von Fuzzy-Sätzen ausgedrückt ist, und daß die Zahl von Regeln minimiert ist durch Verwendung von Fuzzy- Erzeugungsregeln, die entsprechend den verschiedenen Kategorien, in denen ein menschlicher Fahrer Entscheidungen trifft, eingeteilt sind in solche, die Entscheidungen über den gesamten Bereich von Fahrumständen betreffen, und solche, die Entscheidungen zur Anpassung an Umstände betreffen, durch Verwendung dieser Erzeugungsregeln als einer Wissensbasis zur Fuzzy-Folgerung und durch Rückprüfen der durch diese Folgerung erhaltenen Werte gegenüber Regeln, die auf der Fahrzeugmechanik beruhende Grenzen vorschreiben. Infolgedessen lassen sich die Regeln leicht modifizieren, und weil die Basisregeln den gesamten Bereich der Steuerung betreffen, ist die Steuerung selbst stabilisiert, ist das Steuersystem vereinfacht und lassen sich die arithmetischen und logischen Operationen schneller durchführen. Wenn die Folgerung unter Verwendung von Regeln durchgeführt wird, wird es darüber hinaus möglich, eine Steuerung zu realisieren, die an menschliche Gefühle gut angepaßt ist. Weil weiter gewichtete Mittel verwendet werden und es möglich ist, durch den Schaltvorgang um einen oder mehrere Gänge hochzuschalten, ist es möglich, besonders geeignete Steuerwerte zu bestimmen.
Während die Erfindung bezüglich eines mehrstufigen Getriebes erläutert wurde, so ist sie auch zur Steuerung eines stufenlos veränderbaren Getriebes sowie für die Traktionssteuerung und dgl. anwendbar.
Zum Vergleich eines Fahrzeugs, das mit dem Steuersystem gemäß der oben beschriebenen Ausführung ausgerüstet war, mit einem Fahrzeug, das mit einem herkömmlichen Automatikgetriebe- Steuersystem ausgerüstet war, wurde ein Feldtest durchgeführt.
Der Test wurde in Japan auf einer Straße durchgeführt, die durch gebirgiges Gebiet führt, deren Einzelheiten wie folgt waren:
(1) Kurslänge 12,3 km
(2) Höhe 945,5 m (maximal 950 m, minimal 4,5 m)
(3) mittlere Steigung 8,9 .%
(4) maximale Steigung 10,1 %

a) Bergauffahrt

Wichtige Indices des "Fahrkomfort" während Bergauffahrt umfassen die Anzahl von Schaltvorgängen und die Gesamtheit aller Gaspedalhübe über die gesamte zurückgelegte Distanz, die Verteilung des Gaspedalniederdrückens und die Verteilung der Gaspedalbetätigungsgeschwindigkeit.
Drei Fahrer (A, B und C) wurden angewiesen, den gesamten Kurs, einer in jedem Fahrzeug, mit Sollgeschwindigkeiten von 60 km/h, 75 km/h bzw. 90 km/h zu fahren. Figur 31 zeigt die Gesamtheit aller Gaspedalhübe (Mittel für drei Fahrer), und Figur 32 zeigt die Anzahl von Schalt (Gangwechsel)-vorgängen. Der Fahrzustand für den Fahrer A, der mit einer Sollgeschwindigkeit von 60 km/h fuhr, ist in Figur 33 gezeigt. In diesen Figuren bezeichnen "Fuzzy" und "Fahrt" die Ergebnisse, die sich mit dem erfindungsgemäßen system bzw. dem herkömmlichen System ergaben.
Figur 34 zeigt die Verteilung des Gaspedalniederdrückens, die Verteilung der Gaspedalbetätigungsgeschwindigkeit für Fahrer A.
Aus den vorstehenden Testergebnissen ist festzustellen, daß das erfindungsgemäße System die Frequenz von Herunterschaltvorgängen aufgrund ungenügender Restleistung mindert und eine Fahrt mit weniger und mäßigeren Gaspedalbetätigungen ermöglicht. Es ergibt somit einen überragenden "Fahrkomfort".

b) Bergabfahrt

Indices von "verringerter Bremslast" während Bergabfahrt umfassen die Anzahl von Bremsbetätigungen und die Beschleunigungsverteilung, während das Drosselventil vollständig geschlossen war. Die Tatsache, daß das Drosselventil vollständig geschlossen war, zeigt an, daß der Fahrer wenigstens keine Absicht zu beschleunigen hatte. Die Anzahl von Bremsbetätigungen durch die drei Fahrer ist in Figur 35 gezeigt, und die Beschleunigungsverteilung für den Fahrer A ist in Figur 36 gezeigt.
Aus den vorstehenden Testergebnissen läßt sich sehen, daß das erfindungsgemäße System eine größere Verzögerungskraft während vollständigem Drosselverschluß erzeugt als das herkömmliche System, und es somit gut an menschliche Gefühle angepaßt ist. Wie in Figur 36 gezeigt, nimmt daher die Anzahl von Gelegenheiten, zu denen die Bremsen für erzwungene Verzögerung verwendet werden, ab, was bedeutet, daß ein Gangschalten realisiert wurde, das die Bremsbelastung verringert.
Obwohl die vorliegende Erfindung bezüglich eines Getriebes mit einer endlichen Anzahl von Gangstellungen erläutert wurde, so ist dies so zu verstehen, daß das nicht einschränkend ist und daß die Erfindung mit einem ähnlichen Effekt auch zur Steuerung eines stufenlos verstellbaren Getriebes (CVT) und weiter zur Traktionssteuerung (ASR) oder dgl. verwendbar ist.
Darüber hinaus ist anzumerken, daß, obwohl die obige Beschreibung bevorzugte Ausführungen der Erfindung darstellt, zahlreiche Modifikationen oder Änderungen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung gemäß den folgenden Ansprüchen abzuweichen.

Claims

1. System zum Steuern eines automatischen Fahrzeuggetriebes, umfassend:

ein erstes Mittel (50, 56, 62) zum Bestimmen von Betriebsparametern des Fahrzeugs einschließlich Grad der Drosselöffnung, Fahrgeschwindigkeit und gegenwärtigem Übersetzungsverhältnis;

ein zweites Mittel (70) zum Einrichten von Zugehörigkeitsfunktionen der bestimmten Betriebsparameter gemäß einer Mehrzahl von Sätzen vorbestimmter Fuzzy-Erzeugungsregeln, die Sätze von Übersetzungsverhältnis-Schaltbeschlüssen definieren;

ein drittes Mittel (70) zur Durchführung einer ersten Fuzzy-Folgerung auf Basis eines ersten Satzes von Fuzzy- Erzeugungsregeln und eines zweiten Satzes von Fuzzy- Erzeugungsregeln, wobei jeder Satz einen Übersetzungsverhältnis-Schaltbeschluß unter Verwendung wenigstens eines der bestimmten Betriebsparameter definiert, um ein einzuschaltendes Sollverhältnis zu bestimmen; und

ein Betätigungsmittel (32, 34) zum Antrieb eines Übersetzungsverhältnis-Schaltmechanismus in Antwort auf das bestimmte Sollübersetzungsverhältnis,

dadurch gekennzeichnet, daß:

das System weiter ein viertes Mittel (70) zur Durchführung einer zweiten Fuzzy-Folgerung auf Basis eines dritten Satzes von Fuzzy-Erzeugungsregeln aufweist, um einen beabsichtigten Zustand abzuleiten; und daß wenigstens der von dem dritten Mittel zur Bestimmung eines Sollübersetzungsverhältnisses verwendete zweite Satz von Fuzzy- Erzeugungsregeln den Übersetzungsverhältnis-Schaltbeschluß unter Verwendung des abgeleiteten beabsichtigten Zustands definiert.

2. System nach Anspruch 1, in dem das erste Mittel ferner den Fahrwiderstand bestimmt.

3. System nach Anspruch 2, in dem der Fahrwiderstand durch Subtraktion des Produkts aus Fahrzeuggewicht und Beschleunigung von einer Vortriebskraft berechnet wird.

4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, in dem der beabsichtigte Zustand eine Absicht zu verzögern ist.

5. System nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, in dem das erste Mittel ferner die Fahrzeugbeschleunigung bestimmt.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das erste Mittel ferner die Fahrgeschwindigkeit während des Bremsens bestimmt.

7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem der erste Satz von vorbestimmten Fuzzy-Erzeugungsregeln aus Basisregeln gebildet ist.

8. system nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem der zweite Satz von vorbestimmten Fuzzy-Erzeugungsregeln aus Extraregeln gebildet ist.

9. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem der dritte Satz von Fuzzy-Erzeugungsregeln aus Extraregeln gebildet ist.

10. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein fünftes Mittel (70) zum Einrichten eines Satzes von wenigstens einer Metaregel aufweist, die zur Korrektur des Sollübersetzungsverhältnisses zur Bestimmung des einzuschaltenden letzten Übersetzungsverhältnisses verwendet wird.

11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner ein Mittel (70) zur Berechnung des Fahrwiderstands umfaßt; und in dem wenigstens der zweite Satz von Fuzzy-Erzeugungsregeln den Übersetzungsverhältnis-Schaltbeschluß unter Verwendung des berechneten Fahrwiderstands definiert.

12. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die Übersetzungssverhältnis-Schaltbeschlüsse der Mehrzahl von Sätzen von vorbestimmten Fuzzy-Erzeugungsregeln auf Basis der Analyse von menschlichen Bewertungen hierarchisch vorbereitet wurden.

13. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem der erste Satz von vorbestimmten Fuzzy-Erzeugungsregeln auf den gesamten Schaltsteuerbereich gerichtete Regeln definiert und der zweite Satz von vorbestimmten Fuzzy- Erzeugungsregeln auf einen bestimmten Schaltsteuerbereich gerichtete Regeln definiert.

14. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiter ein Mittel (70) zum Prüfen der Eignung des bestimmten Sollübersetzungsverhältnisses gemäß einer vorbesimmten Regel, die eine Absolutgrenze der Schaltsteuerung definiert, aufweist, und in dem das Betätigungsmittel (32, 34) in Antwort auf das geprüfte Sollübersetzungsverhältnis den Übersetzungsverhältnis-Schaltmechanismus antreibt.

15. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das dritte Mittel (70) die Fuzzy-Folgerung zur Bestimmung eines Sollübersetzungsverhältnisses durch Berechnung eines Mittelwerts der durch die Zugehörigkeitsfunktionen gewichteten Gangschaltbeschlüsse durchführt.

16. System nach einem der Ansprüche 13 bis 15, in dem der zweite Satz von Regeln eine Schaltsteuerung während Bergauf- oder Bergabfahrt definiert.

17. System nach Anspruch 16, in dem der zweite Satz von Regeln einen den Fahrwiderstand bezeichnenden Parameter verwendet.

18. System nach einem der Ansprüche 13 bis 17, in dem die Anzahl von in dem ersten Satz der Regeln verwendeten Parameter kleiner als die der in dem zweiten Satz der Regeln verwendeten ist.

19. System nach Anspruch 18, in dem der erste Satz der Regeln allein oder in Kombination die Fahrgeschwindigkeit, den Grad der Drosselöffnung oder das gegenwärtige Übersetzungsverhältnis verwendet.

20. System nach Anspruch 18 oder 19, in dem der zweite Satz der Regeln allein oder in Kombination den Fahrwiderstand, den Grad der Drosselöffnung, die Fahrgeschwindigkeit, das gegenwärtige Übersetzungsverhältnis oder die Absicht des Fahrers zu verzögern verwendet.

21. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem der dritte Satz der Regeln allein oder in Kombination den Grad der Drosselöffnung, die Fahrzeugbeschleunigung oder Fahrgeschwindigkeit während des Bremsens verwendet.

22. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem den bestimmten Betriebsparametern und den Zugehörigkeitsfunktionen zu deren Identifikation eine jeweilige Zahl zugeordnet ist und das dritte Mittel (70) einen jeweiligen Wert der Zugehörigkeitsfunktionen unter Verwendung der den Parametern und den Zugehörigkeitsfunktionen zugeordneten Zahlen berechnet.

23. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die vorbestimmten Fuzzy-Erzeugungsregeln jeweils eine vorhergehende und eine sich ergebende aufweisen, wobei die sich ergebende Regel einen Übersetzungsverhältnis-Schaltbe schluß definiert; und das dritte Mittel (70) Fuzzy- Folgerung durchführt, indem es einen jeweiligen Minimalwert der Zugehörigkeitsfunktion der vorhergehenden Regel nacheinander berechnet, um ein Produkt des Werts multipliziert mit der vorhergehenden Regel zu erhalten, dann die Produkte miteinander summiert und dann eine Schwere der Summe bestimmt.

24. System nach Anspruch 23, in dem die Schwere aus einem Gewicht und einer Schwere in der Abszisse der durch die Werte der vorhergehenden Zugehörigkeitsfunktionen gewichteten sich ergebenden Zugehörigkeitsfunktionen bestimmt wird.

25. Verwendung eines Systems nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem mehrstufigen Zahnradgetriebe.

26. Verwendung eines Systems nach einem der Ansprüche 1 bis 24 in einem stufenlos verstellbaren Getriebe.