DE10039942A1

DE10039942A1 - Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Automatgetriebes

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Publication number: DE10039942A1
Application number: DE10039942A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dreibholz; Giuseppe Muro
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-08-16
Filing date: 2000-08-16
Publication date: 2002-02-28

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Automatgetriebes, insbesondere eines Geared-Neutral-Getriebes, eines Kraftfahrzeugs mit einem als Differential ausgebildeten Umlaufgetriebe und einer elektrischen Steuereinheit beschrieben. Zu einer Einstellung einer Ausgangsdrehzahl des Differentials ist ein stufenloses Element vorgesehen, welches dem Differential in einer Leistungsverzweigung eines Abtriebsstranges vorgeschaltet ist. Eine Übersetzung (i_v) des stufenlosen Elementes wird während einer Anfahrphase, bei einem Übergang von der Anfahrphase in eine Fahrbetriebsphase und während einer konstanten Fahrbetriebsphase über eine gemeinsame Regeleinrichtung geregelt und gesteuert verstellt. Die Verstellung der Übersetzung (i_v) des stufenlosen Elementes und eine Lastvorgabe (alpha_soll) an einen Motor des Kraftfahrzeuges sind über die Regeleinrichtung aufeinander abgestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Automatgetriebes gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Merkmalen.

In der Praxis werden Kraftfahrzeuge meist mit einem Verbrennungsmotor als Antrieb versehen, da Verbrennungsmo toren im allgemeinen eine hohe Leistung bei kompakten Ab messungen und niedrigem Gewicht zur Verfügung stellen. Ver brennungsmotoren weisen jedoch prinzipbedingte Nachteile auf, welche z. B. darin bestehen, daß sie unterhalb einer Mindestdrehzahl nicht betriebsfähig sind bzw. bei Belastung stehen bleiben. Weiter wird für hohe Beschleunigungen oder für das Überwinden größerer Steigungen ein von der Verbren nungsmaschine zur Verfügung gestelltes hohes Drehmoment benötigt, welches Verbrennungsmotoren nur bei extremer Überdimensionierung liefern können. Eine Umgehung dieser Nachteile wird mit einem in einem Antriebsstrang angeordne ten, mit Anfahrelementen versehenen Schalt- bzw. Automatge triebe angestrebt.

So wird z. B. zur Bewerkstelligung eines Anfahrens bei Handschaltgetrieben während des Anfahrvorganges eine koor dinierte Betätigung eines Kupplungs- und eines Gaspedals vorgesehen, welche insbesondere Fahranfängern große Proble me bereitet.

Bei Automatgetrieben ist zur Vereinfachung des Anfahr vorganges für einen Fahrer meist ein hydrodynamischer Drehmomentwandler als Anfahrelement vorgesehen, der den Anfahrvorgang ohne zusätzliche Aufgaben für den Fahrer er möglicht.

Diese aus der Praxis bekannten Komponenten eines Auto matgetriebes weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie hohe Kosten verursachen und einen großen Bauraum beanspruchen. Darüber hinaus resultiert aus dem vermehrten Komponentenbe darf ein höheres Gesamtgewicht des Kraftfahrzeugs, was der Anforderung an einen niedrigen Kraftstoffverbrauch entge genwirkt.

Zur Vermeidung dieser Nachteile werden in der Praxis Anfahrkonzepte herangezogen, bei welchen ein Anfahrvorgang eines Kraftfahrzeuges ohne entsprechendes Anfahrelement realisiert werden kann. Ein solches Anfahrkonzept stellt beispielsweise ein Getriebe mit einer Leistungsverzweigung dar, in der ein stufenloses Element zur Einstellung einer Übersetzung des Getriebes vorgesehen ist. Ein derartiges stufenloses Element wird aufgrund seiner variablen Überset zung auch als Variator bezeichnet.

Getriebe mit einer internen Leistungsverzweigung sind aufgrund der Anforderung an die Getriebespreizung meist als Mehrbereichsgetriebe ausgebildet, wobei insbesondere zum Anfahren eine Leistungsverzweigung in einem ersten Überset zungsbereich vorgesehen ist, und ein zweiter Übersetzungs bereich direkt über das stufenlose Element bzw. den Varia tor durchgefahren wird.

Ein Mehrbereichsgetriebe mit Leistungsverzweigung in einem ersten Übersetzungsbereich, welche den Verzicht eines Anfahrelements ermöglicht, wird als Geared-Neutral-Getriebe bezeichnet. Bei einer bestimmten Variatorübersetzung ergibt sich eine unendliche Getriebegesamtübersetzung (Geared- Neutral-Punkt), wobei eine Getriebeausgangswelle stillsteht und ein mit einer Getriebeeingangswelle verbundener Ver brennungsmotor mit einer bestimmten Drehzahl betrieben wer den kann, ohne ein sogenanntes "Abwürgen" des Verbrennungs motors zu erreichen.

Des weiteren bewirkt eine Verstellung der Übersetzung des Variators eine Änderung der Getriebegesamtübersetzung ausgehend vom Geared-Neutral-Punkt auf endliche Werte, wor auf hin sich der Getriebeausgang zu drehen beginnt und sich ein Anfahren des Kraftfahrzeugs einstellt.

Eine Übersetzung des Getriebes bzw. eine Übersetzung des Variators wird bei aus der Praxis bekannten Antriebssy stemen während des Anfahrvorganges und einer sich daran anschließenden Fahrbetriebsphase durch zwei getrennte Rege leinrichtungen in Abhängigkeit einer Fahrerwunschvorgabe eingestellt.

Die Steuerung und Regelung der Übersetzung des Getrie bes bzw. des Variators mittels der beiden Regeleinrichtun gen für das Anfahren und das Fahren erfordert besonders beim Übergang vom Anfahrzustand in einen kontinuierlichen Fahrbetriebszustand, bei welchem auch ein Wechsel der An steuerung von einer Regeleinrichtung zur nächsten erfolgt, einen hohen zusätzlichen Applikationsaufwand. Dieser Appli kationsaufwand ergibt sich durch die notwendige Übertragung der Steuer- und Regelgrößen von einer Regeleinrichtung zu der anderen.

Insbesondere beim Übergang der Ansteuerung von einer Regeleinrichtung zu der anderen Regeleinrichtung treten häufig Schwingungen und Unstetigkeiten in der Ansteuerung auf, welche einen erwünschten Fahrkomfort beeinträchtigen können und selbst mit erhöhtem steuerungs- und regelungs technischem Aufwand bei den bekannten Antriebssystemen nicht gänzlich vermieden werden können, da die dort auftre tenden Phänomene sehr komplex und schwer beherrschbar sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfah ren zur Steuerung und Regelung eines Automatgetriebes, ins besondere eines Geared-Neutral-Getriebes, zur Verfügung zu stellen, mit dem ein Anfahren und ein Fahren mit konstanter Geschwindigkeit möglich ist, und eine Beeinträchtigung des Fahrkomforts insbesondere beim Übergang von einem Anfahr vorgang in eine kontinuierliche Fahrbetriebsphase zu ver meiden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäß den in Patentanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren nach Patentanspruch 1 bietet den Vorteil, daß eine Übersetzung des stufenlosen Elementes bzw. der Getriebegesamtübersetzung über den kom pletten Betriebsbereich des Automatgetriebes von einer ge meinsamen Regeleinrichtung geregelt und gesteuert einge stellt wird, womit ein hoher Applikationsaufwand während des Übergangs von der Anfahrphase in die kontinuierliche Fahrbetriebsphase vermieden wird. Dieser Vorteil ergibt sich, da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Übertra gung von Regelungs- und Steuergrößen zwischen zwei separa ten Regelungseinrichtungen entfällt.

Weiter ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von Vorteil, daß die Verstellung der Übersetzung des stufenlo sen Elementes und eine Lastvorgabe an einen Motor des Kraftfahrzeuges über die gemeinsame Regeleinrichtung auf einander abgestimmt sind. Dadurch kann ein Übergang des Anfahrvorganges in das Fahren des Kraftfahrzeuges bzw. in eine kontinuierliche Fahrbetriebsphase stufenlos ohne Be einträchtigung des Fahrkomforts durchgeführt werden.

Gleichzeitig wird der zeitlich vorgelagerte Anfahrvorgang sowie die folgende kontinuierliche Fahrbetriebsphase über die selbe Regelungseinrichtung geregelt und gesteuert. Das Anfahren, der Übergang und eine kontinuierliche Fahrbetriebsphase werden durch Änderung der Übersetzung des stufenlosen Elementes bzw. des Variators realisiert, wobei für die Verstellung ein gesteuerter und ein geregelter An teil verwendet wird. Insbesondere durch den gesteuerten Anteil kann in vorteilhafter Weise eine Regelabweichung gering gehalten werden. Mittels dem geregelten Anteil der Übersetzung des Variators wird ein Fahren mit konstanter Drehzahl ermöglicht.

Weitere Vorteile und Weiterführungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfol gend anhand der Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Aus führungsbeispiel.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, welches eine schemati sierte Kettenstruktur der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung darstellt;

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Regeleinrichtung gemäß Fig. 1, wobei die Ein- und Ausgangs größen der einzelnen Übertragungsblöcke nä her bezeichnet sind;

Fig. 3 eine detaillierte Darstellung eines Teiles eines ersten Übertragungsblockes der Rege leinrichtung, welchem die Ermittlung der Soll-Wert-Vorgabe der Motordrehzahl und der Lastvorgabe des Motors der Steuerung der Re geleinrichtung zugrunde liegt;

Fig. 4 eine detaillierte Darstellung eines zweiten Übertragungsblockes der Regeleinrichtung, welchem eine Drehzahlregelung der Motordreh zahl zugrunde liegt und

Fig. 5 eine detaillierte Darstellung eines zweiten Teils des ersten Übertragungsblockes, wel cher eine Ermittlung eines gesteuerten An teils einer Übersetzung eines stufenlosen Elementes darstellt.

In Fig. 1 und Fig. 2 ist jeweils ein Blockschaltbild dargestellt, welches jeweils eine allgemeine Struktur bzw. eine Kettenstruktur einer Regeleinrichtung 1 eines Geared- Neutral-Getriebes wiedergibt.

Das Geared-Neutral-Getriebe eines Kraftfahrzeuges ist in bekannter Weise mit einem als Differential ausgebildeten Umlaufgetriebe und einer externen elektrischen Steuerein heit ausgebildet und weist zu einer Einstellung einer Aus gangsdrehzahl des Differentials ein stufenloses Element bzw. einen Variator auf, der dem Differential in einer Lei stungsverzweigung eines Antriebsstranges vorgeschaltet ist.

Eine Übersetzung i_v des Variators wird während einer Anfahrphase, während eines Übergangs von der Anfahrphase in eine kontinuierliche Fahrbetriebsphase und während einer sich anschließenden Fahrbetriebsphase mit einer konstanten Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs über die Regelein richtung 1 geregelt und gesteuert verstellt. Dabei erfolgt in einem ersten Übertragungsblock 2 eine Soll-Wert-Vorgabe und eine Steuerung einer Laststellung α_soll und der Über setzung i_v des Variators. Die Soll-Wert-Vorgabe und die Steuerung erfolgen in Abhängigkeit einer Fahrerwunschvorga be, welche über eine Stellung eines Fahrpedals und eines Bremspedals ermittelt wird.

In einem zweiten Übertragungsblock 3 erfolgt eine Er mittlung eines geregelten Anteiles der Übersetzung i_v_r des Variators in Abhängigkeit eines Soll-Ist-Wertvergleichs der Motordrehzahl n_mot.

Ein dritter Übertragungsblock 4 stellt schematisiert das Kraftfahrzeug dar, welches die Regelstrecke bildet und auf das äußere Störgrößen, wie beispielsweise der Fahrwi derstand des Kraftfahrzeugs, einwirken. Von dem dritten Übertragungsblock 4 ausgehend erfolgt eine Signalausgabe eines Ist-Werts n_mot_ ist der Motordrehzahl an den zweiten Übertragungsblock 3. Darüber hinaus werden verschiedene adaptive Größen, wie beispielsweise eine Fahrzeuggeschwin digkeit v_F, ein Getriebezustand oder eine aktuelle Ab triebsdrehzahl n_ab als Signale ausgehend von dem dritten Übertragungsblock 4 an den ersten Übertragungsblock 2 und den zweiten Übertragungsblock 3 ausgegeben.

Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild der Regeleinrich tung 1 gemäß Fig. 1, wobei der Regeleinrichtung 1 generell eine Steuerung eines Drosselklappenwinkels α des Motors bzw. der Lastvorgabe α_soll an den Motor zugrunde liegt.

In dem ersten Übertragungssblock 2 wird in Abhängig keit der Fahrzeuggeschwindigkeit v_F, einer Stellung des Fahrpedals und eines Ist-Wertes n_mot_ ist der Motordrehzahl eine Soll-Wert-Vorgabe bezüglich einer Drosselklappenstel lung α_soll und eines Soll-Wertes n_mot_soll der Motordreh zahl durchgeführt. Darüber hinaus wird über den ersten Übertragungsblock 2 ein gesteuerter Anteil der Überset zung i_v_s des Variators bestimmt. Durch die Steuerung wird zum einen ein Abtriebsmoment eingestellt und zum anderen eine Regelabweichung der Regelung der Regeleinrichtung 1 gering gehalten.

Der über die Regeleinrichtung 1 bzw. den zweiten Über tragungsblock 3 bestimmte geregelte Anteil der Überset zung i_v_r des Variators realisiert neben dem Anfahrvorgang auch ein Fahren mit konstanter Abtriebsdrehzahl n_ab.

Der geregelte Anteil der Übersetzung i_v_r wird mit einer Kenngröße fr, mit welcher eine Berücksichtigung der Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges durchgeführt wird, multi pliziert und auf den gesteuerten Anteil der Überset zung i_v_s addiert. Dieser Wert stellt die Soll-Wert- Vorgabe bzw. den Sollausgabewert i_v_soll der Regeleinrich tung 1 der Übersetzung des stufenlosen Elementes dar.

Aus der Lastvorgabe α_soll an den Motor, dem Soll wert i_v_soll der Übersetzung des stufenlosen Elementes und einer Berücksichtigung des Fahrwiderstandes ergibt sich die Fahrzeuggeschwindigkeit v_F und ein Ist-Wert n_mot_ist der Motordrehzahl.

Die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit v_F bildet eine der Eingangsgrößen der Steuerung der Regeleinrichtung 1 und wird als Signal von dem dritten Übertragungsblock 4 an den ersten Übertragungsblock 2 ausgegeben. Ein weiteres Ausga besignal des dritten Übertragungsblockes 4 stellt der Ist- Wert n_mot_ist der Motordrehzahl dar, welcher jeweils für den ersten und zweiten Übertragungssblock 2 bzw. 3 eine Eingangsgröße bzw. ein Eingangssignal bildet.

In Fig. 3 ist eine detaillierte Darstellung eines Teils des ersten Übertragungsblockes 2 der Regeleinrich tung 1 gezeigt. In diesem Teil wird die Ermittlung des Soll-Wertes n_mot_soll der Motordrehzahl und des Sollwer tes α_soll der Lastvorgabe an den Motor durchgeführt. Die Eingangsgrößen für die Bestimmung des Soll-Wer tes n_mot_soll der Motordrehzahl und des Sollwertes α_soll der Lastvorgabe an den Motor stellen die Abtriebsdreh zahl n_ab bzw. eine Winkelgeschwindigkeit ω_ab der Ab triebswelle sowie eine maximale Motorleistung P_mot_max dar. Die Winkelgeschwindigkeit ω_ab bzw. deren zahlenmäßi ger positiver Betrag fließt gemeinsam mit dem Wert der ma ximalen Motorleistung P_mot_max in eine Berechnung eines maximalen Abtriebsmomentes T_ab_max ein.

Das berechnete maximale Abtriebsmoment T_ab_max wird zur Ermittlung eines Soll-Abtriebsmomentes T_ab_soll bezüg lich eines oberen Grenzwertes begrenzt, um insbesondere bei Vorliegen einer geringen Winkelgeschwindigkeit der Ab triebswelle bzw. einer kleinen Abtriebsdrehzahl zu vermei den, daß zur Bestimmung des Soll-Abtriebsmomentes T_ab_soll ein zu großer oder unrealistischer Wert herangezogen wird.

Das Soll-Abtriebsmoment T_ab_soll wird in Abhängigkeit des maximalen Abtriebsmomentes T_ ab_ max und einer Stellung des Gaspedals ermittelt. Der ermittelte Wert des Soll werts T_ab_soll des Abtriebsmomentes stellt einerseits eine Ausgabegröße der Steuerung der Regeleinrichtung 1 dar und wird andererseits zur Bestimmung des Sollwerts n_mot_soll der Motordrehzahl und des Sollwertes α_soll der Lastvorgabe an den Motor verwendet.

Parallel hierzu wird die Winkelgeschwindigkeit ω_ab, welche zur Ermittlung des maximalen Abtriebsmomen tes T_ab_max herangezogen wird, mit einem Kennwert fr zur Berücksichtigung einer aktuellen bzw. einer gewünschten Fahrtrichtung multipliziert, wobei dem Kennwert fr im vor liegenden Ausführungsbeispiel die Zahl 1 für Vorwärtsfahrt und die Zahl -1 für Rückwärtsfahrt zugewiesen ist.

In einem anschließenden Funktionsblock 5, in welchem das Soll-Abtriebsmoment T_ab_soll sowie die Abtriebsdreh zahl n_ab bzw. die Winkelgeschwindigkeit ω_ab der Getriebe ausgangswelle unter Berücksichtigung der Fahrtrichtung ein gehen, wird über ein in der elektronischen Steuereinheit oder in einer digitalen Motorelektronik abgelegtes Motor kennfeld eine Motor-Soll-Leistung P_mot_soll bestimmt, die in direktem Zusammenhang mit dem vom Fahrer gewünschten Abtriebsmoment T_ab steht und eine Funktion der Abtriebs drehzahl n_ab und dem Soll-Abtriebsmoment T_ab_soll ist.

Anhand der ermittelten Motor-Soll-Leistung P_mot_soll wird über zwei weitere Kennlinien bzw. stationäre Fahrlini en die Motor-Soll-Drehzahl n_mot_soll und die Lastvorga be α_soll an den Motor bestimmt, wobei der Soll-Wert α_soll der Lastvorgabe an den Motor direkt über eine Kennlinie ausgegeben werden kann und der über die Kennlinie ermittel te Soll-Wert n_mot_soll der Motordrehzahl zusätzlich über einen Filter 6 vor der Ausgabe aus dem ersten Übertragungs block 2 gefiltert wird. Über die Filterung des Filters 6 sollen vor der Ausgabe unrealistische ermittelte Drehzahl werte gefiltert werden, um sprunghafte Übersetzungsänderun gen des Automatgetriebes zu vermeiden.

Fig. 4 zeigt eine detaillierte Darstellung des zweiten Übertragungsblockes 3 der Regeleinrichtung 1. Anhand der dargestellten Kettenstruktur wird zunächst der geregelte Anteil der Übersetzung i_v_r des stufenlosen Elementes be stimmt. Für die Berechnung des geregelten Anteils der Über setzung i_v_r des Variators bilden ein Soll-Wert n_mot_soll der Motordrehzahl und ein Ist-Wert n_mot ist der Motordreh zahl die Eingangsgrößen eines zweiten Funktionsblockes 7, in welchem eine Abweichung zwischen diesen Eingangsgrößen bestimmt wird.

Die Abweichung des Ist-Wertes n_mot_ist vom Soll- Wert n_mot_soll der Motordrehzahl und eine ermittelte aktu elle Fahrzeuggeschwindigkeit v_F stellen die Eingangsgrößen eines weiteren Funktionsblockes 8 dar, die zur Bestimmung des geregelten Anteils der Übersetzung i_v_r des Variators herangezogen werden, wobei der Ausgabewert dieses Funkti onsblockes 8, d. h. der geregelte Anteil der Überset zung i_v_r des Variators, mittels der beiden Eingangsgrößen anhand einer weiteren in der elektronischen Steuereinheit abgelegten Kennlinie bestimmt wird.

Der hierdurch bestimmte geregelte Anteil der Überset zung i_v_r des Variators wird mit dem Kennwert fr zur Be rücksichtigung der aktuellen Fahrrichtung bzw. der ge wünschten Fahrrichtung des Kraftfahrzeugs multipliziert, womit der endgültige geregelte Anteil der Übersetzung i_v_r als Ausgabewert der Regelung der Regeleinrichtung 1 fest steht. Der geregelte Anteil der Übersetzung i_v_r des Va riators wird mit dem gesteuerten Anteil der Überset zung i_v_s des Variators addiert, und die Summe stellt den Sollwert i_v_soll der Variatorübersetzung dar.

Eine detaillierte Darstellung eines zweiten Teils des ersten Übertragungsblockes 2 ist in Fig. 5 dargestellt, wobei ein Durchlauf der Kettenstruktur zur Bestimmung des gesteuerten Anteiles der Übersetzung i_v_s führt. Eingangs größen dieses zweiten Teils des ersten Übertragungsbloc kes 2 sind ein nach oben begrenztes maximales Abtriebsmo ment T_ab_max, das gemäß Fig. 3 ermittelte Soll- Abtriebsmoment T_ab_soll sowie die Abtriebsdrehzahl n_ab bzw. die Winkelgeschwindigkeit ω_ab der Getriebeausgangs welle.

Zunächst wird die Winkelgeschwindigkeit ω_ab des Ab triebs in zwei hier parallel geschalteten Funktionsblöc ken 9 und 10 in Abhängigkeit der aktuellen bzw. der ge wünschten Fahrrichtung des Kraftfahrzeugs bezüglich vorge gebener Grenzwerte begrenzt. Damit sollen insbesondere zu hohe Werte der Winkelgeschwindigkeit ω_ab ausgeschlossen werden, die bei unbegrenzter Berücksichtigung unerwünscht große Übersetzungsänderungen zur Folge hätten.

Die Winkelgeschwindigkeit ω_ab bzw. ein Grenzwert der Winkelgeschwindigkeit ω_ab wird zusammen mit dem Ist- Wert n_mot_ ist der Motordrehzahl bzw. einer in der Fig. 5 ersichtlichen Winkelgeschwindigkeit ω_an einer Getriebeein gangswelle zur Bestimmung einer Getriebegesamtüberset zung i_g verwendet. Anhand der Getriebegesamtüberset zung i_g wird über eine weitere in der elektronischen Steu ereinheit abgelegte Kennlinie eine aktuelle Überset zung i_v_akt des stufenlosen Elementes ermittelt.

Während der Ermittlung der aktuellen Überset zung i_v_akt wird aus dem Quotienten des maximalen Ab triebsmomentes T_ab_max und des Soll-Abtriebs moment T_ab_soll ein belastungsabhängiger Anteil der Über setzung delta_i_v des stufenlosen Elementes ermittelt, der auf die aktuelle Übersetzung i_v_akt des stufenlosen Ele mentes addiert wird, wobei ein maximaler Wert des lastab hängigen Anteils delta_i_v für ein maximal gefordertes Ab triebsmoment T_ab_max berechnet und vorgegeben ist. Diese Summe wird wiederum mit dem Kennwert fr zur Bewertung der aktuellen oder gewünschten Fahrtrichtung multipliziert und stellt den gesteuerten Anteil der Übersetzung i_v_s des Variators dar, welcher gleichzeitig einer der Ausgabewerte des ersten Übertragungsblock 2 ist.

Über den geregelten Anteil der Übersetzung i_v_r des Variators wird ein Ist-Wert n_mot _ist der Motordrehzahl möglichst genau dem geforderten Soll-Wert n_mot_soll ange nähert. Dies wird durch einen in dem Funktionsblock 8 ange ordneten Proportionalregler 11 realisiert, welcher in Fig. 4 dargestellt ist. Eine Verstärkung des Proportional reglers 11 ist von einer in der elektronischen Steuerein heit abgelegten Kennlinie abhängig, die eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit v_F darstellt.

Zu Beginn der Regelung der Übersetzung des Variators, d. h. beim Anfahren des Kraftfahrzeugs, ist für die Durch führung einer Anfahrphase eine kleine Verstärkung des Pro portionalreglers 11 Voraussetzung, da durch den großen Übersetzungsgradienten bereits kleine Übersetzungsänderun gen im Variator verhältnismäßig starke Änderungen der Ge triebegesamtübersetzung i_g bewirken und sehr große Momente am Abtrieb und im Variator auftreten. Mit größerem Abstand zum Geared-Neutral-Punkt, wie beispielsweise beim Übergang von einer Anfahrphase in eine kontinuierliche Fahrbetriebs phase, verkleinert sich der Übersetzungsgradient des Ge triebes. In diesem Betriebszustand des Automatgetriebes reagiert das gesamte System nicht mehr so empfindlich, wes halb eine größere Verstärkung des Proportionalreglers 11 als während der Anfahrphase erforderlich ist, um eine Zu nahme einer Regelabweichung zu vermeiden.

Bei einer Regelung der Übersetzung i_v des Variators mit konstantem Arbeitspunkt des Automatgetriebes bzw. des Variators tritt eine verhältnismäßig große Regelabweichung auf, weshalb eine Verschiebung des Arbeitspunktes über eine Bestimmung eines gesteuerten Anteils der Übersetzung i_v_s des Variators vorgenommen wird. Der Arbeitspunkt des Auto matgetriebes wird in Abhängigkeit der Getriebegesamtüber setzung i_g verschoben, welche über die aktuellen Ein- und Ausgangsdrehzahlen des Getriebes berechnet wird.

Zusammenfassend weist die beschriebene erfindungsgemä ße Regeleinrichtung 1 einen Regelkreis mit einer Soll-Wert- Vorgabe und eine Steuerung für die Betriebszustände "Anfah ren" und "Fahren" auf. Durch die Steuerung der Regelein richtung ist mit dem Automatgetriebe ein "Hill-Holder"- Verhalten realisierbar, welches einem Fahrer des Kraftfahr zeuges zusätzlichen Fahrkomfort zur Verfügung stellt. Wei ter kann über die Stellgröße am Variator auf einfache Art und Weise das Abtriebsmoment eingestellt werden, weshalb ein bei einem Ausrollen des Kraftfahrzeuges in den Still stand eventuell auftretendes erhöhtes Schubmoment durch eine automatische Erhöhung der Laststellung verhindert wird.

Bezugszeichen

1

Regelungseinrichtung

2

erster Übertragungsblock

3

zweiter Übertragungsblock

4

dritter Übertragungsblock

5

Funktionsblock

6

Filter

7

Funktionsblock

8

Funktionsblock

9

Funktionsblock

10

Funktionsblock

11

Proportionalregler
fr Kennwert der Fahrtrichtungserkennung
i_g Getriebegesamtübersetzung
i_v Übersetzung des Variators
i_v_akt aktuelle Übersetzung des Variators
i_v_r geregelter Anteil der Übersetzung des Variators
i_v_soll Sollwert der Variatorübersetzung
delta_i_v belastungsabhängiger Anteil der Variatorübersetzung
n_ab Abtriebsdrehzahl
n_mot Motordrehzahl
n_mot_soll Soll-Wert der Motordrehzahl
P_mot_max maximale Motorleistung
P_mot_soll Motor-Soll-Leistung
T_ab Abtriebsmoment
T_ab_max maximales Abtriebsmoment
T_ab_soll Sollabtriebsmoment
v_F Fahrzeuggeschwindigkeit
α_soll Lastvorgabe an Motor
ω_ab Winkelgeschwindigkeit der Getriebeausgangswelle
ω_an Winkelgeschwindigkeit der Getriebeeingangswelle

Claims

1. Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Automat getriebes, insbesondere eines Geared-Neutral-Getriebes, eines Kraftfahrzeugs mit einem als Differential ausgebilde ten Umlaufgetriebe und einer elektrischen Steuereinheit, wobei zu einer Einstellung einer Ausgangsdrehzahl des Dif ferentials ein stufenloses Element vorgesehen ist, welches dem Differential in einer Leistungsverzweigung eines An triebsstranges vorgeschaltet ist, dadurch gekenn zeichnet, daß eine Übersetzung (i_v) des stufen losen Elementes während einer Anfahrphase, bei einem Über gang von der Anfahrphase in eine Fahrbetriebsphase und wäh rend einer konstanten Fahrbetriebsphase über eine gemeinsa me Regeleinrichtung geregelt und gesteuert verstellt wird, wobei die Verstellung der Übersetzung (i_v) des stufenlosen Elements und eine Lastvorgabe (α_soll) an einen Motor des Kraftfahrzeugs über die Regeleinrichtung aufeinander abge stimmt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Verstellung der Überset zung (i_v) des stufenlosen Elementes und die Lastvorga be (α_soll) an einen Motor des Kraftfahrzeugs anhand einer stationären Fahrlinie eines Motorkennfeldes in Abhängigkeit einer Motor-Soll-Leistung (P_mot_soll) ermittelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß über eine Steuerung der Regeleinrichtung ein gesteuerter Anteil der Überset zung (i_ v_ s) des stufenlosen Elementes vorgegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß bei der Ermittlung des gesteuerten Anteils der Übersetzung (i_v_s) des stufenlosen Elementes eine Abtriebsdrehzahl (n_ab) für Rückwärtsfahrt oder Vor wärtsfahrt hinsichtlich zulässiger Grenzwerte begrenzt wird, wobei bei Vorliegen eines unzulässigen Wertes der Abtriebsdrehzahl (n_ab) ein vorgebbarer Grenzwert der Ab triebsdrehzahl vorgegeben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß aus einem Quotienten der Antriebs drehzahl (n_ab) oder des Grenzwerts der Abtriebsdrehzahl und einem Istwert (n_mot_ist) der Motordrehzahl eine aktu elle Getriebegesamtübersetzung (i_g) bestimmt wird, mit der eine aktuelle Übersetzung (i_v_akt) des stufenlosen Elemen tes über eine in der elektronischen Steuereinheit abgelegte Kennlinie ermittelt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge kennzeichnet, daß in Abhängigkeit eines vor gegebenen Abtriebsmomentes (m_ab_soll) ein belastungsabhän giger Anteil der Übersetzung (delta_i_v) des stufenlosen Elements ermittelt wird, wobei ein maximaler Wert des lastabhängigen Anteils der Übersetzung für ein maximal ge fordertes Antriebsmoment (T_ab_max) berechnet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der gesteuerte Anteil der Überset zung (i_v_s) des stufenlosen Elementes eine Summe der aktu ellen Übersetzung (i_v_akt) und des belastungsabhängigen Anteils (delta_i_v) des stufenlosen Elementes darstellt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Regelung der Regeleinrichtung ein geregelter Anteil der Überset zung (i_v_r) des stufenlosen Elementes in Abhängigkeit ei ner Abweichung eines ermittelten Ist-Wertes (n_mot_ist) der Motordrehzahl von einem Sollwert (n_mot_soll) der Mo tordrehzahl und einer Geschwindigkeit (v_F) des Kraftfahr zeuges ermittelt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß der geregelte Anteil der Überset zung (i_v_r) über einen Proportionalregler (11) bestimmt wird, wobei eine Verstärkung des Proportionalreglers (11) über eine in der elektronischen Steuereinheit abgelegte Kennlinie von der Geschwindigkeit (v_F) des Kraftfahrzeugs abhängig ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge kennzeichnet, daß ein Sollwert (i_v_soll) der Übersetzung des stufenlosen Elementes aus der Summe der über die Steuerung und die Regelung der Regeleinrichtung ermittelten Werte der Übersetzung (i_v_s, i_v_r) gebildet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß die Motor-Soll- Leistung (P_mot_soll) über ein weiteres Kennfeld bestimmt wird und eine Funktion der Abtriebsdrehzahl (n_ab) und ei nes Soll-Abtriebsmoments (m_ab_soll) darstellt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, daß das Soll-Abtriebs moment (T_ab_soll) und eine Soll-Abtriebsleistung entspre chend einer Wunschvorgabe eines Fahrers über das weitere Kennfeld ermittelt werden.