CN103635720A - 用于控制自动变速器的方法 - Google Patents

Abstract

用于控制汽车自动变速器换挡的方法，具有以下步骤：-预先规定汽车不同的上限速度，其中向下个高挡位内进行换挡；-预先规定汽车不同的下限速度，其中向下个低挡位内进行换挡；其中–为一个或每个上限速度分配一个下限速度，其为构成换挡滞后预先规定的差值低于上限速度；-在存在下列条件的情况下，向下个高挡位换挡在下限速度或下限速度与上限速度之间的速度时就已经进行：-为可以达到或保持实际的汽车加速度或预先规定的相对降低的汽车加速度，换挡后内燃机从汽车加速度中计算的必要转矩可以由内燃机提供；-换挡后预测的油耗低于实际油耗预先规定的程度。

Description

用于控制自动变速器的方法

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分详细所述用于控制采用内燃机驱动的汽车的自动变速器换挡的方法。

背景技术

自动变速器目前不仅在取决于驱动它的内燃机的转速情况下或在取决于变速器输出轴的转速情况下，与汽车的实际速度成正比从也称为起始挡位的实际挡位换入也称为目标挡位的下个高挡位或下个低挡位，而且为提高舒适性和特别是为降低内燃机的油耗，也考虑传动系的其他变量或环境参数，在取决于它们的情况下决定是否实施换挡。例如应视为最近的现有技术的公开文献DE 10 2006 009 589 A1介绍，从不同的可能挡位中选取最有利的挡位，其中，在考虑到测定每个所考虑的挡位的变速器效率情况下，仅选取能够以最低的油耗提供所要求的行驶性能的那个挡位。

公开文献DE 197 03 561 A1介绍了一种用于分析处理汽车的车辆参数、驱动参数和运行参数的设备，以便借助微处理器按照预先规定的计算规则、特性参数或特性场选取和调整变速器的变速比，其中，从传动系与行驶速度相应的转速中计算机测定汽车的加速度。为不同的变速器类型提供一种为选取变速比和换挡仅需少量根据汽车确定参数的统一设备。

欧洲专利文献EP 1 047 889 B1提出，取消传统的确定换挡点并通过实时预测目标挡位内所要实现的连接转速取代。取决于负荷级、加速度和转速的换挡转速传统换挡程序中的传统数据组通过内燃机的特性场取代，特别是以功率/转速曲线图或转矩/转速曲线图的形式。为可以达到节省燃料的行驶性能，换挡特别是在考虑到单位油耗的情况下在足够的行驶功率时进行。

US2006/0181409A1提出，在四轮驱动的汽车上，换挡点在取决于所使用的汽车钥匙情况下延迟，以便例如区分运动程序和工作程序。

虽然因此公开了用于实现汽车尽可能低油耗的不同换挡策略，但汽车的油耗和与此相关的CO2排放越来越成为研发的焦点并对可以进一步降低内燃机油耗的新的换挡策略产生需求。在此方面，用于控制自动变速器换挡的方法为实现新的换挡策略在尽可能没有附加部件和特别是补充汽车变量的情况下进行，如果可能的话，这些变量本来就可供控制自动变速器内这种换挡的变速器控制装置使用或可以少量的附加开支提供给变速器控制装置。

发明内容

本发明的目的因此在于，提供一种用于控制采用内燃机驱动的汽车自动变速器换挡的方法，利用该方法可以进一步降低汽车或驱动汽车的内燃机的平均油耗。该方法特别是既可以在仅采用内燃机驱动的汽车上使用，也可以在除了内燃机外还使用一个或多个电动机驱动汽车的所谓混合动力汽车上使用。

本发明的目的通过一种具有权利要求1所述特征的方法得以实现。从属权利要求中介绍依据本发明的方法依据目的和特别具有优点的构成。此外提供一种变速器控制装置，其设置是为了执行依据本发明的方法，其中，变速器控制装置依据定义包括如与变速器内的执行器连接，以便操纵其的常用组件以及可编程的存储器模块，模块内可以寄存程序，在取决于控制装置输入端上的信号情况下，该程序产生执行器的不同控制信号。

用于控制采用内燃机驱动的汽车的自动变速器换挡依据本发明的方法包括以下步骤：

-预先规定汽车不同的上限速度，其中在恒定的或随着提升的车速，自动变速器向下个高挡位内的换挡与瞬间挂入的挡位相比以自动变速器的变速器输入端与变速器输出端之间比较小的变速比进行；

-预先规定汽车不同的下限速度，其中随着下降的车速，自动变速器向下个低挡位内的换挡与瞬间挂入的挡位相比以变速器输入端与变速器输出端之间比较大的变速比进行；其中

-为一个或每个上限速度分配一个下限速度，其为构成换挡滞后预先规定的差值低于上限速度；

-在存在下列条件的情况下，恒定或提升车速时自动变速器向下个高挡位换挡在下限速度或下限速度与上限速度之间的速度时就已经进行：

-为可以达到或保持实际的汽车加速度或预先规定的相对降低的汽车加速度，换挡后内燃机从汽车加速度中计算的必要转矩可以由内燃机提供；

-内燃机换挡后预测的油耗以预先规定的程度低于内燃机的实际油耗。

变速器输入端与变速器输出端之间的变速比可以通过转速的比率说明，也就是说，变速器输出端的转速通过变速器输入端的转速一分为二。一般情况下，随着从变速器输入端向变速器输出端的相应转矩升高，低挡位内存在明显大于1的变速比，而在高和/或最高挡位内，则存在1或略大于或略小于1的变速比。

依据本发明一种具有优点的构成，依据本发明的方法作为现有换挡程序框架内的Add-on与自动变速器的控制或控制装置一体化。为此自动变速器内的换挡可以通过由控制装置，特别是变速器控制装置输出换挡信号进行，其中，控制装置具有基本程序，依据该基本程序产生存在上限速度时换入下个高挡位的换挡信号和存在下限速度时换入下个低挡位的换挡信号，以及控制装置具有与基本程序附加的软件模块或在基本程序内具有附加的软件模块，在存在依据本发明查询的条件尚未达到上限速度的情况下，借助该软件模块产生用于换入下个高挡位的附加换挡信号。

依据本发明方法的一种实施方式，始终在存在依据本发明查询的条件情况下，上限速度暂时降到实际速度，以便由此触发换挡。这种降低例如可以进行到直至触发换挡，其中，随后相应的上限速度重新恢复到其原始数值或此前的数值。

换挡后内燃机必要转矩的计算具有优点地在具有同一内燃机功率的工作点上，或在不能达到这种工作点的情况下，在发动机特性场内内燃机满负荷特性曲线的工作点上分配给内燃机的发动机特性场内进行。

有利的是，实际油耗和/或预测油耗从特别是寄存在内燃机控制装置和/或变速器控制装置内的内燃机油耗特性场中测定。例如内燃机的油耗特性场可以分配给内燃机的转矩和转速、内燃机油耗值中不同的数据对。

依据本发明的一种实施方式，油耗值此外作为函数或在取决于汽车的其他运行参数情况下，特别是在取决于不同挡位内自动变速器的效率情况下和/或变速器输入端和/或变速器输出端的不同转速和/或变速器输入端与变速器输出端之间的转速比和/或在取决于其他环境参数情况下预先规定。

依据本发明的一种特别优选的构成，计算通过所要检查的换挡过程本身或从特性场或数据组中读取额外油耗，以及自动变速器的换挡在取决于这种额外油耗的情况下，特别是仅在额外油耗低于预先规定的极限值情况下进行。

额外油耗例如可以借助换挡前预先规定实际检测的或计算的边缘条件测定或预先规定一个数据组，该数据组为每次换挡包括通过换挡本身引起的额外油耗的估计值。这种数据组例如可以储存在变速器控制装置内。数据组内所储存的估计值依据本发明的一种实施方式可以在汽车交货前通过其运行或变速器的运行测定并寄存在数据组内，和/或可以将估计值在汽车运行期间学习和/或通过测定相应换挡过程中的实际额外油耗自适应。

特别有利的是，从预测的油耗和通过换挡过程本身预测的额外油耗中计算能量的分期偿还时间，在该分期偿还时间的内部，汽车以自动变速器预测油耗的挡位行驶时，通过换挡过程本身产生的额外油耗会重新节省。换挡然后可以在取决于这种所计算的能量分期偿还时间的情况下进行，例如仅在分期偿还时间低于预先规定的极限值情况下。极限值可以绝对预先规定或在取决于换挡过程后实际确定的或预测出现的边缘条件情况下变化。

本发明涉及自动变速器内通常所具有的换挡滞后，其中减挡的换挡点与加挡相比以换挡滞后降低，从而在相同的加速踏板位置情况下，减速和减挡的行驶状况下发动机转速水平低于提速和加挡的行驶状况。这种换挡滞后原则上重要，以避免所谓换挡摆动的不断加减挡。

但现在通过依据本发明的方法可以达到的是，恒定或提速行驶状况中确定条件下的加挡，在减速行驶状况中其他相同条件下的下个高挡位的换挡情况下已经实施，也就是说，加挡在达到或超过相应减挡点的发动机转速情况下进行。依据本发明这样选择标准，使其不在这种加挡之后立即重新出现减挡或所谓的换挡摆动。

实际汽车加速度所需的发动机转矩例如可以从所检测或计算的实际发动机转矩、所检测或计算的汽车加速度和所检测或计算的公路坡度中特别是借助所谓的行驶动力学方程式测定。汽车加速度特别是可以既具有正值，也可以包括数值零。同一内容适用于换挡后预先规定的汽车加速度。

依据本发明的一种实施方式，加挡后预测到高油耗时或在加挡后不能取得节省油耗的情况下不进行加挡，并在上限速度时也不进行直至下个“正常”换挡过程的其他计算。作为选择进行连续的其他计算。

特别是在与计算能量分期偿还时间的结合下产生一种油耗滞后形式的换挡滞后。如果需要，这种油耗滞后可以附加的油耗偏移提高，也就是说，将预先规定的油耗值加到通过换挡本身产生的油耗上或将预先规定的数值加到分期偿还时间上或将变量与相应的因子相乘。

依据本发明的一种实施方式，汽车运行中检测在预先规定的汽车最后经过的路程内或在预先规定的直接运行的时间间隔（也就是直接经过的时间间隔）内，自动变速器向下个高挡位或下个低挡位内换挡后，自动变速器在预先规定的时间间隔内多长时间重新回换到换挡之前的挡位内，并从中可以测定平均的减挡频繁性。运行的时间间隔或最后经过的路程内的这种减挡频繁性可以储存和换挡在取决于最后的时间或最后经过的路程的这种平均减挡频繁性情况下进行。特别是为不同的单个挡位，具有优点的是为每个单个挡位，除了最高挡位和/或最低挡位外（最低挡位时不能再向下换挡，从而为此不存在减挡的减挡频繁性，而在最高挡位时相应不存在加挡的减挡频繁性），测定这种平均的减挡频繁性并具有优点地进行储存。

作为选择，取代平均减挡频繁性测定平均减挡时间，也就是时间间隔，在该时间间隔后，自动变速器在向下个高挡位或下个低挡位内换挡后，重新回换到换挡之前的挡位内。

无论是平均减挡频繁性还是平均减挡时间，均说明一种概率，以这种概率向想象节油的挡位内换挡后，由于存在不利的边缘条件，例如在爬坡的情况下，重新回换到高油耗的起始挡位内。这种减挡本身重新产生额外油耗，从而从经验值，即所测定的平均减挡时间或所测定的平均减挡频繁性中考虑减挡的概率，在决定是否需要实施换挡时是有利的。例如可以预测减挡的额外油耗并利用平均减挡频繁性或平均减挡时间加权以及换挡在取决于为减挡加权的额外油耗情况下进行。按照这种方式，变速器控制装置在丘陵地带可以将换挡点从本身上移，而它在平原地带使用时同样从本身重新向低转速移动。

依据本发明方法的一种实施方式，换挡此外在取决于一个或多个变量的情况下进行，这些变量至少对换挡后的状态进行预测和特别是也对实际状态，也就是换挡前进行预测，为与所预测的变量进行比较进行检测或计算：

-汽车在上面运动的上坡

-在实际加速踏板位置时的汽车加速度

-节气门全开时的汽车加速度

-发动机转速

-车速

-自动变速器内换挡部件的连接转速

-适应的转速范围时间上的限制。

单个变量可以换算成额外油耗，特别是通过与为每个变量预先规定的换算因子，以及换挡然后可以在取决于该额外油耗的情况下进行。

例如，如果已知或检测汽车在上面行驶的上坡的估计值，那么可以为每个所研究的挡位，特别是为下个高挡位、下个低挡位和实际挡位预测目前油门踏板位置以及节气门全开时的汽车加速度。如果也为加速度确定换算因子，以达到所述的额外油耗，那么利用该因子可以直接调整，更好的加速度需要多少额外油耗。同样可以确定下个挡位内还需达到的最小加速度，以便允许换入该挡位内。

如果现在提到下个高挡位或下个低挡位，那么这一点依据本发明的一种实施方式，包括物理上自动变速器内可以挂入的挡位，该挡位与实际挡位的实际变速比相比，具有下个更小的变速比或下个更大的变速比。但如果自动变速器允许超出多个挡位跳跃换挡，那么下个高挡位或下个低挡位也是指这种跳跃换挡的目标挡位。

有利的是，为自动变速器分配一个执行依据本发明方法的变速器控制装置。变速器控制装置例如可以写入至少一个与输出转速相关的变量和与内燃机的运行状态下个的变量并在至少这些变量的基础上输出变速比信号，用于调整自动变速器的变速比。取代和与自动变速器的输出转速附加，也可以将变速器的输入转速或与其相关的变量写入变速器控制装置。

变速器控制装置依据一种具有优点的实施方式附加获得油耗和特别是发动机转矩的数据。例如，变速器控制装置可以在汽车运行时间的进程中或也可以在交货之前的运行时测定内燃机油耗特性场。作为选择，该油耗特性场也可以在变速器控制装置或其他控制装置，特别是内燃机控制装置的数据组内预先规定。这种油耗特性场依据另一种构成，不仅考虑内燃机，特别是柴油机或其参数，而且例如在并联混合动力车或串联混合动力车上，也考虑电机和/或副耗电器的参数，特别是连同其效率，具有优点的是也在牵引或制动运行中。

附图说明

下面借助实施例对本发明做进一步说明。其中：

图1示出传动系的示意图，包括内燃机和自动变速器以及内燃机控制装置和依据本发明设置的变速器控制装置；

图2示出发动机特性场的同样示意图；

图3示出自动变速器内的换挡滞后。

具体实施方式

图1示出输出端连接在内燃机3上的自动变速器1，其具有变速器输入轴13以及变速器输出轴6。内燃机3驱动变速器输入轴13，后者再驱动变速器输出轴5，而且是以变速器输入轴13与变速器输出轴6之间通过自动变速器1内所挂入的挡位确定的转速比。内燃机3借助发动机控制装置5控制。自动变速器1借助变速器控制装置2控制。发动机控制装置5和变速器控制装置2通过数据总线7连接，从而变速器控制装置2为实施其控制任务，可以对寄存在发动机控制装置5的发动机特性场存储器10内的发动机特性场4进行数据存取，该发动机特性场在图2中示范性示出。曲线图的水平轴上标出内燃机3的转速并在垂直轴上标出由内燃机产生的转矩。为转速和转矩的每个组合分配一个单位油耗。恒定油耗的线条采用8标注。这种发动机特性场4也称为贝壳状曲线图。

上粗拉出的线条示出最大在转速时可示出的发动机转矩。

回到图1，变速器控制装置2包括数据组9，该数据组含有每次换挡通过换挡本身引起的额外油耗的估计值。

采用11标注变速器控制装置2的计算设备。计算设备11现在可以借助发动机特性场存储器10内的发动机特性场4，其作为选择也可以设置在变速器控制装置2内，例如在学习后并根据包含换挡时额外油耗估计值的数据组9，测定换挡在内燃机3长期最有利的油耗方面是否值得。在取决于这种计算的情况下实施自动变速器1内的换挡。作为计算设备11或变速器控制装置2的其他输入值，可以使用变速器输出转速和/或变速器输入轴的转速。变速器输出转速的变速器控制装置2的输入端例如采用12标注。

图3示出自动变速器常见的换挡滞后。水平轴上示出车速或现在称为变速器输出端的变速器输出侧的转速，相反垂直轴上则示出自动变速器内可以单个调整的挡位，为这些挡位分配变速器输入端与变速器输出端之间不同的变速比。为除最低挡位（1挡）外的所有挡位提供下限速度，其中随着下降的车速或变速器输出端的转速换入下个低的挡位。这些下限速度采用14标注。

此外为除最高挡位外的所有挡位提供各自一个上限速度15，其中在恒定或随着提升的车速或与车速相关的变速器输出端的恒定或上升的转速，向下个高的挡位进行自动变速器的换挡。现在最高挡位采用n标注，其中，该视图是指最高挡位可以是第五挡或具有相应高于第四档中间换挡挡位的高挡位。但自动变速器内所具有的挡位的数量对于本发明来说并无限制，例如可以具有七、八或更多的挡位。

为不同的换挡过程预先规定的换挡滞后以避免换挡摆动斜线示出。

依据本发明，现在确定的前提下加挡时，在换挡滞后的所示区域内已经进行加挡，最早在达到下限速度时就已经进行。这一点通过下限速度14换挡线条上的空心箭头尖示出。因为因此换挡点此外处于自动变速器已经匹配的换挡程序区域内，所以对于实施依据本发明的方法来说，不需要重新的汽车匹配或变速器匹配。同时通过提前换挡到低的发动机转速水平上降低内燃机的油耗。

Claims (10)

1.用于控制采用内燃机（3）驱动的汽车的自动变速器（1）换挡的方法，具有以下步骤：

1.1预先规定汽车不同的上限速度（15），其中在恒定的或随着提升的车速，自动变速器（1）向下个高挡位内的换挡与瞬间挂入的挡位相比以自动变速器（1）的变速器输入端（13）与变速器输出端（6）之间比较小的变速比进行；

1.2预先规定汽车不同的下限速度（14），其中随着下降的车速，自动变速器（1）向下个低挡位内的换挡与瞬间挂入的挡位相比以变速器输入端（13）与变速器输出端（6）之间比较大的变速比进行；其中

1.3为一个或每个上限速度（15）分配一个下限速度（14），其为构成换挡滞后预先规定的差值低于上限速度（15）；

其特征在于

1.4在存在下列条件的情况下，恒定或提升车速时自动变速器（1）向下个高挡位换挡在下限速度（14）或下限速度（14）与上限速度（15）之间的速度时就已经进行：

-为可以达到或保持实际的汽车加速度或预先规定的相对降低的汽车加速度，换挡后内燃机（3）从汽车加速度中计算的必要转矩可以由内燃机（3）提供；

-内燃机（3）换挡后预测的油耗以预先规定的程度低于内燃机（3）的实际油耗。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，换挡通过由控制装置输出换挡信号进行，以及控制装置具有基本程序，依据该基本程序产生存在上限速度（15）时换入下个高挡位的换挡信号和存在下限速度（14）时换入下个低（14）挡位的换挡信号，控制装置具有与基本程序附加的软件模块或在基本程序内具有附加的软件模块，在存在依据步骤1.4所述的条件尚未达到上限速度（15）的情况下，借助该软件模块产生用于换入下个高挡位的附加换挡信号。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在存在依据步骤1.4所述的条件情况下，上限速度（15）暂时降到实际速度。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，换挡后内燃机（3）必要转矩的计算在具有同一内燃机功率的工作点上，或在不能达到该工作点的情况下，在内燃机（3）满负荷特性曲线的工作点上分配给内燃机（3）的发动机特性场（4）内进行。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，实际油耗和预测油耗从特别是寄存在内燃机控制装置（5）和/或变速器控制装置（2）内的内燃机（3）油耗特性场中测定。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，内燃机（3）的油耗特性场分配给内燃机（3）的转矩和转速、内燃机（3）油耗值中不同的数据对。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，油耗值作为函数或在取决于汽车的其他运行参数，特别是不同挡位内自动变速器（1）的效率情况下和/或变速器输入端（13）和/或变速器输出端（6）的不同转速或转速比或环境参数情况下预先规定。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，计算或读取通过换挡过程本身产生的额外油耗，以及自动变速器（1）的换挡在取决于这种额外油耗的情况下进行。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，从换挡后内燃机（3）的额外油耗和预测油耗中计算能量的分期偿还时间，在该分期偿还时间的内部，换挡后发动机油耗重新与换挡前的油耗相比会有所节省，以及换挡在取决于所计算的能量分期偿还时间的情况下进行，特别是在该分期偿还时间处于预先规定的极限值内部的情况下。

10.采用内燃机（3）驱动的汽车的自动变速器的变速器控制装置（2），其特征在于，该变速器控制装置这样设置，使其执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。

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