CN101981354B - 用于防止在机动车的自动变速器中错误换挡的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于防止在机动车的自动变速器(14)中错误换挡的方法(42)，具有如下步骤：确定用于原始挡(G原始)的目前输出力矩(M实际)；通过存储在一段时间间隔内的在原始挡(G原始)中的目前输出力矩，产生输出力矩历史值，其中所述时间间隔具有预先确定的持续时间；从输出力矩历史值(60)来确定最小输出力矩(M最小)绝对值和最大输出力矩(M最大)绝对值，比较两个绝对值且确定较大的数值；如果存在换挡指令，那么确定(S3)用于目标挡(G目标)的目标力矩(M目标)绝对值；将目标力矩(M目标)绝对值与较大的数值进行比较(S4)；如果目标力矩(M目标)绝对值小于或等于较大的数值，那么变速器(14)从原始挡(G原始)换挡(S5)至目标挡(G目标)。

Description

用于防止在机动车的自动变速器中错误换挡的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于防止在自动变速器中错误换挡的系统和方法，使得不会出现由于打滑而产生的危险的且不稳定的行驶状态。特别是在大转矩的机动车中，在例如道路倾斜度经常变化或附着力状况极其不同时，能够出现不稳定的状态。必须避免这些状态。防止错误的换挡尤其能够应用于双离合器变速器的领域中。
背景技术
双离合器变速器具有两个平行的部分变速器(分支)，所述部分变速器分别与自身的摩擦离合器(干式或湿式)相关联。
摩擦离合器的输入部分与例如内燃机的驱动单元连接。但是，驱动单元也能够为电动机或混合驱动单元。一个部分变速器与奇数的变速器挡位(1、3、5、……)相关联。另一个部分变速器与偶数的变速器挡位(2、4、6、……)相关联。驱动功率的从驱动单元到机动车的被驱动的车轮的传递通常通过两个部分变速器中的一个来进行。通常，在总是未起作用的部分变速器中预先选择变速器挡位。那么，从起作用的部分变速器的启动挡向未起作同的部分变速器的目标挡的换挡能够通过输入侧的摩擦离合器的操纵的重叠来进行。在此，该重叠的操纵能够实施为，使得在换挡期间不出现牵引力中断。
摩擦离合器相应的控制和变速器挡位的接合和分开通常自动地进行，更确切地说，借助于上一级的控制单元。此外，控制单元能够与用于驱动单元的控制单元连接。在此理解为，控制单元如此选择为通过相应的摩擦离合器传递的转矩和在相应的部分变速器内设置的传动比，使得这些与当前的行驶情况(汽车的速度、牵引或推动等)相匹配。
在自动的且自动化的机动车变速器中，提出对安全性的高要求。
DE 100 08 665 A1公开了一种用于控制机动车的驱动系统的方法。尤其是在使用自动变速器时，应该避免在平面内的爬行、在斜坡上的倒转以及摆动换挡。为此使用如下数据，例如汽车速度、距离、位置、轨迹、交通密度、轮胎的附着、来自起作用的标志的信息、信号灯等。讨论了预想的换挡策略。
DE 199 62 963 A1公开了一种用于在换挡过程期间调节发动机转速的方法。为此提出如下装置，借助所述装置依据变速器(换挡)的重新设置的传动比的同步转速测定汽车发动机的额定转速。除此之外，基于当前的发动机转速、当前的发动机力矩和存储在力矩存储器内的发动机力矩过去值，借助预报器测定力矩形成的动力，其中通过预报器输出在预报范围末端可能产生转速。
DE 10 2006 007 666 A1示出用于换挡的特征曲线族。
发明内容
本发明的目的通过用于防止在机动车的自动的变速器中错误换挡的方法得以实现，所述方法具有如下步骤：用于防止在机动车的自动的变速器中错误换挡的方法，具有如下步骤：确定用于原始挡的目前的输出力矩；通过存储在一段时间间隔内的在原始挡中的目前的输出力矩，产生输出力矩历史值，其中所述时间间隔具有预先确定的持续时间；从输出力矩历史来确定的最小的输出力矩的绝对值和最大的输出力矩的绝对值，比较两个数值且确定较大的数值；如果存在换挡指令，那么确定用于目标挡的目标力矩；将目标力矩的绝对值与较大的数值进行比较；如果目标力矩的绝对值小于或等于较大的数值，那么变速器从原始挡换挡至目标挡。
不同于现有技术，在现有技术中，当已经存在打滑时，才能够看出在驱动轮中的打滑，因为在现有技术中通过比较驱动轴的转速和未被驱动的轴的转速来测定打滑，所以在发生打滑之前，本发明已经防止打滑。根据本发明，不需要实际地执行换挡指令。根据本发明可以决定，是否实际地进行换挡，是否已经在准备阶段依据待担心出现的打滑进行换挡。因此，汽车完全不处于危险状况，所述情况在最坏的情况下不再能够偏离并且导致事故。
根据本发明的方法能够在防止错误换挡时考虑当前的条件(干燥的车道，潮湿的车道、冰、雪等)。为此，来自过去的适合的测数值被存储了预先确定的持续时间，并且被连续地循环改写。
根据优选的实施形式，如果转矩的绝对值大于最大的输出力矩的绝对值，那么不换至目标挡。
在这样的情况下，假如不被允许地高的输出力矩传递到目标挡中。在目标挡内的输出力矩高于在过去的持续时间内施加的每个输出力矩。生活经验表明，驾驶员总是适应当前的条件。如果条件困难，例如在潮湿的车道的情况下，那么假设，施加比在车道潮湿时略大的输出力矩。如果在目标挡中的输出力矩的计算获得大于到目前为止施加的输出力矩的值，那么引起在驱动轮上的打滑的可能性非常大。那么，通过防止换挡，显著地提高安全性。
此外有利的是，检查从原始挡到所希望的目标挡的换挡过程依据发动机转速是否被允许。
借助这个步骤核查所希望的目标挡是否是完全可能的。例如通常不可能从6挡换到1挡。
此外优选的是，首先通过评估相应的特性曲线族来确定目标挡。
依据发动机转速，基于原始挡以简单的方式确定，原则上哪些换挡是可能的。通过首先确定可能的目标挡，能够平行地测定相应的力矩，使得用于每个(允许的)挡的输出力矩的计算能够已经在所希望的换挡过程指令的输入前已经平行地进行。这导致时间的节省，使得可更快地实施实际希望的换挡。
在另一个实施形式中，在确定目标力矩时，考虑至少一个干扰参数，尤其是换挡滞后。
此外，证明有利的是，输出力矩历史值具有如下值，所述值从目前时间点延续至在过去的预先确定的时间点，并且持续地被更新。
以这种方式可能的是，获得来自过去的信息，以便预报关于汽车的在施加所希望的输出力矩时的未来的行为的描述。
此外有利的是，通过换挡指令启动目标力矩的确定，所述换挡指令由驾驶员或中央控制装置发出。
此外，所述目的通过用于防止在机动车的自动的变速器中错误换挡的系统得以实现，其中系统具有：
-用于确定用于原始挡的目前的输出力矩的装置；
-用于产生输出力矩历史值的机构，其中存储在一段时间间隔内的在原始挡中的目前的输出力矩，其中所述时间间隔具有预先确定的持续时间(t实际-t’)；
-用于从输出力矩历史值确定最小的输出力矩的绝对值和最大的输出力矩的绝对值的机构，该机构用于将这些绝对值相互比较并且用于确定较大的数值；
-用于确定用于目标挡的目标力矩的绝对值的装置，如果存在换挡指令；
-用于将目标力矩的绝对值与较大的数值进行比较的比较单元，并且如果目标力矩的绝对值小于或等于较大的数值，那么比较单元发出用于使变速器从原始挡换挡至目标挡的换挡指令。
应理解的是，上述的特征和下面仍待阐述的特征不但可用于分别提供的组合，还可用于其它组合或单独地使用，而背离本发明的范围。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出，并且在下面的说明中详细阐述。
附图示出：
图1示出机动车的示意的传动系；
图2示出用于根据本发明的方法的流程图；
图3示出根据本发明的系统；以及
图4示出输出力矩历史值。
具体实施方式
在图1中，机动车的(简单的)传动系通常用10表示。
传动系10包括起到分离离合器或启动离合器作用的摩擦离合器12和多挡变速器14。尽管在这里示出简单的多挡变速器，但是在下面阐述的本发明也应用于双离合器变速器。
分离离合器12为摩擦离合器，所述摩擦离合器能够借助于离合器执行器13操纵。在闭合位置上，分离离合器12使发动机从动轴16与变速器14的输入轴18力配合地连接。在打开位置上，两个轴16、18相互分离。在分离离合器12打开和闭合期间，分离离合器12经过滑动阶段。在这种情况下，具有不同的转速的分离离合器12的两个元件以摩擦的方式相互接合。在所谓的“牵引点”，离合器执行器13使两个以不同的转速旋转的离合器元件非常近相互移动到一起，使得预先限定的牵引转矩从发动机从动轴16传递到变速器驱动轴18。但是，离合器元件仍具有不同的转速。
多挡变速器14将机动车的发动机的功率从变速器输入轴18或驱动轴18传递到变速器输出轴或从动轴20上。变速器14包括多个齿轮组。每个齿轮组包括至少两个齿轮。在齿轮组之间，构成为同步装置19的换挡离合器设置在从动轴20上。在挡接合时，同步装置能够使在从动轴20和待与该从动轴连接的齿轮之间的转速差减小到零，以便因此使两个变速器构件同步。
此外，安装有传动系10的机动车包括中央控制装置30、离合器控制装置32、变速器控制装置34和发动机控制装置36。此外，中央控制装置30能够与加速踏板38以及与发动机转速计40连接。中央控制装置30也与离合器控制装置32、变速器控制装置34和发动机控制装置36连接，并且使它们的控制目的相互配合。不言而喻，在图1中作为各个控制装置示出的元件能够以软件的形式实现，其中各个控制装置32、34和36分别能够形成总控装置程序的各个程序模块。
通过由于错误换挡，过高或过低的输出力矩传递给车轮，在自动的变速器或自动化的变速器中的错误换挡或不希望的换挡能够导致危险的行驶状况。例如从4挡减到2挡，尤其是在例如潮湿的车道上。在这种状况下，当换至较低挡时，驱动轮能够抱死。例如，如在高速公路上，在借助换车道进行超车动作期间，进行从4挡到2挡的换挡，那么尤其是在后驱的汽车中是存在问题的。如果在换车道期间，车轮抱死，那么能够导致汽车的侧滑。
过高的驱动力矩或制动力矩能够导致在驱动轮上的积极的或消极的打滑，从而使汽车变得不稳定。
这样的错误换挡能够通过在系统中(例如在中央控制装置30中)的错误或通过驾驶员(换错挡)触发。如果发动机转速在错误换挡期间，也就是说在错误换挡后处于允许的范围内，也就是说，如果发动机转速在原始挡和目标挡中是允许的，那么不能够单独地基于发动机转速比来阻止换挡。
下面，参考图2阐述根据本发明的用于防止错误换挡的方法。
在根据本发明的方法42中，在第一步S1中确定，是否期望换挡过程，也就是说，换挡是否由中央控制装置30的指令或由于驾驶员的换挡指令而引起。如果发生换挡，那么应该从原始挡G原始换至目标挡G目 标。因此，在从4挡退至2挡时，4挡为原始挡G原始，并且2挡为目标挡G目标。
当确定应该换挡时，在第二步中检查，在目标挡中的发动机转速n目标是否在允许的范围内。如上所述，变速器14通过摩擦离合器12与驱动单元，即发动机连接。因为在原始挡G原始和目标挡G目标之间的传动比是已知的，所以在获知原始挡中的目前的发动机转速时，能够简单地确定或计算发动机转速。
如果在目标挡中的发动机转速不在允许的范围内，那么不进行换挡。但是，如果在目标挡中的发动机转速n发动机在允许的范围内，那么在步骤S3中计算在目标挡中的输出力矩M目标。在此考虑如下输入参数，例如加速踏板38的位置、节气门角度、目标挡、目前的发动机转速等。
在步骤S4中，将这个经计算的目标力矩M目标或其绝对值与最小的输出力矩M最小或最大的输出力矩M最大比较，根据在两个力矩中的哪一个在其绝对值方面较大。不言而喻，不必进行与两个值的比较，而是能够分别分开地仅与值中的一个进行比较。特别是取决于，是否是在牵引力或推力的情况下加挡，或者在牵引力或推力的情况下减挡。
但是，最好进行与两个值M最小和M最大中的较大值的比较。值M最 小和M最大从存储器中读取，所述存储器循环地被改写，并且包含在预先确定的持续时间(例如5至10秒)内的输出力矩历史值。接着比较两个值中的哪一个的绝对值较大。较大的值的绝对值用作用于与目标力矩M目标比较的基值。在图2中由于简化原因以|M最大|表示较大的力矩的绝对值。在下面结合图3和4进行更准确的说明。
如果在步骤S4中确定，目标力矩的绝对值在值M最小和M最大之间的允许的输出力矩范围内，或者小于较大的最大力矩的绝对值，那么进行从原始挡G原始到目标挡G目标的换挡(参见S5)。在其它情况下，不进行换挡。
不言而喻，输出力矩也能够为制动力矩，其中在制动力矩中也许要考虑，该制动力矩作用在所有车轮上，而输出力矩只是作用在驱动轮上。在制动力矩中，在车轮或轴上的最大力矩的测定是期望的。
因此根据本发明的方法能够在车轮出现打滑之前避免打滑。根据本发明的方法也能够应用于全轮驱动系统。在挡接合前发现错误换挡。根据本发明的方法在加速期间减挡的情况下的应用是特别有利的，因为在这里，错误换挡对于驾驶员而言是难于控制的。
参考图3示出系统48，所述系统如下防止错误换挡，通过计算在目标挡中的输出力矩，并且将该输出力矩与输出力矩界限值M最小和M最大或在绝对值方面较大的力矩的绝对值进行比较，所述输出力矩界限值或较大的力矩从输出力矩历史值中获得。
系统48能够集成在中央控制装置30内，或者与之分开地设置。不言而喻，系统48不但能够以硬件的形式存在，而且也能够通过软件实现。
系统48包括第一计算单元50，以便确定在机动车的车轮或驱动轮上的输出力矩(驱动力矩或推力力矩)。为此，给计算单元50提供多个输入参数，例如发动机转速n发动机、用于目前接合的挡，即用于原始挡G原始的挡位、有关加速踏板38的目前的位置P实际的信息等。可替代或可补充的是，将有关节气门位置、汽车速度、汽车加速度或诸如此类的参数的信息能够提供给计算单元50。第一计算单元50从这些参数中确定在原始挡中的输出力矩M原始(推力力矩、牵引力力矩)。
将有关在原始挡中的输出力矩M原始的信息提供给第二计算单元52。第二计算单元52也获得有关当前的发动机转速n发动机的信息。用于第二计算单元52的另一个输入参数为目标挡G目标的挡位。第二计算单元52也能够考虑例如换挡滞后的干扰参数S，这在图3中借助于虚线示出。不言而喻，先前结合第一计算单元50提及的参数同样能够为第二计算单元52的输入参数。计算单元50也能够与计算单元52形成一体。
由这些输入参数，尤其是在已知原始挡和目标挡之间的传动比的情况下，第二计算单元52计算在目标挡中的输出力矩(推力力矩或牵引力力矩)M目标，并且将该信息提供给比较单元54。
比较单元54将(经计算的)输出力矩M目标或其绝对值与最小的输出力矩M最小和/或最大的输出力矩M最大(参见图2的步骤S4)或其绝对值进行比较，以便决定，是否实际能够将用于换至目标挡(参见步骤S5)的换挡指令输出给负责换挡的控制装置。
比较单元54从存储器装置56获得比较值M最小和M最大。存储器装置56由计算单元50提供有关在原始挡中的目前的输出力矩M实际的信息，也就是说有关M原始的信息。存储器装置56从这些目前的输出力矩M实际中产生输出力矩历史值60，如在图4中示意地示出。
在图4中示出相对于时间t的输出力矩M原始。(在原始挡中的)输出力矩M的正值为牵引力力矩。输出力矩M的负值为推力力矩。例如当驾驶员将脚从加速踏板38上抬起，并且汽车启动，尤其是下坡时，出现推力力矩。例如当驾驶员“给油”，也就是说，当汽车借助发动机动力加速时，存在牵引力力矩。
在图4中示出输出力矩从目前的时间点t实际直至在过去的预先确定的时间点t’的一定的时间段的示例的过程62。可看出，过程62在开始时具有正的输出力矩，所述输出力矩然后下降至负的范围内，以便紧接着再次上升到正的范围内。在紧接着的阶段中，输出力矩接近零，以便然后再次短时间地转换至正的范围内。过程62在时间间隔t实际-t’期间经过最小的输出力矩M最小和最大的输出力矩M最大。在图4中，最大值通过水平的虚线表示。时间界限t’和t实际通过垂直的虚线表示。值t实际、t’、M最小和M最大限定信息窗口，在所述信息窗口中包含对于比较单元54(图3)而言重要的信息。
窗口的持续时间可自由地选择，并且能够在多秒的数量级内，其中不连续或连续地检测输出力矩值。存储器单元56具有适合用于提取极值M最小和M最大的机构。
输出力矩历史值提供有关在过去的规定的持续时间的行驶行为的信息。因此，也可间接地获得用于轮胎和车道之间的摩擦系数的标准值。在潮湿的路面状况的情况下，过程62看起来与在干燥的车道状况的情况下不同。在干燥的车道状况的情况下，能够传递较高的输出力矩，而不引起打滑。
例如能够考虑最后60秒的行驶。最大的牵引力力矩例如为500Nm，而“最大的”推力力矩只有-10Nm大小。如果将目标力矩M目标与两个值中的较大的值的绝对值比较，也就是说，与500Nm的绝对值比较，那么尽管“最大的”推力力矩只有-10Nm大小，但是在推力为例如-300Nm时情况下也允许换挡。但是可替代的是，也能够禁止该换挡，因为使用的最小的力矩“只有”-10Nm。但是因此也可能放弃了许多在实际上和在技术上有意义的换挡过程，使得优选与两个值中的较大的值的绝对值比较。
因此，系统48能够由输出力矩历史值60推出，哪些输出力矩可传递和哪些不可。如果在目标挡中的输出力矩M目标的绝对值大于极值M最小或M最大的绝对值，那么引起打滑的可能性相对大。在这种情况下，比较单元54决定不进行所希望的换挡，从而排除打滑。但是，如果在目标挡中的经计算的输出力矩M目标在通过两个极值M最小或M最大或者通过两个值中的较大的值的绝对值规定的范围内，那么能够排除，在目标挡中引起打滑。然后，比较单元54输出换挡指令。
因此可能的是，在实施换挡过程前确定是否存在打滑。
也能够检测例如汽车加速度的其它参考参数来替代输出力矩。那么，计算在目标挡中的加速度来替代在目标挡中的输出力矩M目标。
此外，在图3中示出另一个计算单元58，借助所述计算单元，基于原始挡G原始确定不同的可能的目标挡G目标。单元58给出多个可替代的允许的目标挡G替代1、G替代2、G替代n。发动机转速作为输入参数提供，使得能够基于已知的特征曲线确定可替代的可能的目标挡。
不言而喻，用于计算单元52的目标挡G目标能够基于驾驶员的换挡要求和中央控制装置30的换挡指令来实现。
尽管数值的比较是相当好的做法，但是也可以将不同的力矩的绝对值相互比较。

Claims (9)

1.一种用于防止在机动车的自动的变速器(14)中错误换挡的方法(42)，具有如下步骤：
确定用于原始挡(G原始)的目前的输出力矩(M实际)；
通过存储在一段时间间隔内的在所述原始挡(G原始)中的所述目前的输出力矩，产生输出力矩历史值(60)，其中所述时间间隔具有预先确定的持续时间；
从所述输出力矩历史值(60)来确定最小的输出力矩(M最小)的绝对值和最大的输出力矩(M最大)的绝对值，并且比较两个绝对值且确定哪个具有较大的数值；
如果存在换挡指令，那么确定(S3)用于目标挡(G目标)的目标力矩(M目标)；
将所述目标力矩(M目标)的绝对值与所述较大的数值进行比较(S4)；以及
如果所述目标力矩(M目标)的绝对值小于或等于所述较大的数值，那么所述变速器(14)从所述原始挡(G原始)换挡(S5)至所述目标挡(G目标)。
2.如权利要求1所述的方法，其中如果所述目标力矩(M目标)的绝对值大于最大的输出力矩(M最大)的绝对值，那么不换至所述目标挡(G目标)。
3.如权利要求1所述的方法，其中此外检查，从所述原始挡(G原 始)到希望的目标挡(G目标)的换挡过程依据发动机转速(n发动机)是否被允许。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述目标挡(G替代1、G替代2、G替代n)预先通过评估相应的特性曲线族来确定。
5.如权利要求1所述的方法，其中在确定所述目标力矩(M目标)时，考虑至少一个干扰参数(S)。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述干扰参数(S)是换挡滞后。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述输出力矩历史值(60)具有如下值，该值从目前时间点(t实际)延续至在过去的预先确定的时间点(t’)并且持续地被更新。
8.如权利要求1所述的方法，其中通过换挡指令启动所述目标力矩(M目标)的确定，所述换挡指令由驾驶员或中央控制装置(30；48)发出。
9.一种用于防止在机动车的自动的变速器(14)中错误换挡的系统(48)，具有：
用于确定用于原始挡(G原始)的目前的输出力矩(M实际)的装置(50)；
用于产生输出力矩历史值(60)的存储器装置(56)，其中存储在一段时间间隔内的在所述原始挡(G原始)中的所述目前的输出力矩(M原始)，其中所述时间间隔具有预先确定的持续时间(t实际-t’)；
其中所述存储器装置(56)设有用于从所述输出力矩历史值(60)确定最小的输出力矩(M最小)的绝对值和最大的输出力矩(M最大)的绝对值的机构，所述机构还用于将这些绝对值相互比较，以便确定较大的数值；
用于确定用于目标挡(G目标)的目标力矩(M目标)的绝对值的装置(52)，如果存在换挡指令；
用于将所述目标力矩(M目标)的绝对值与所述较大的数值进行比较的比较单元(54)，并且如果所述目标力矩(M目标)的绝对值小于或等于所述较大的数值，那么所述比较单元(54)发出用于使所述变速器(14)从所述原始挡(G原始)换挡(S5)至所述目标挡(G目标)的换挡指令。
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