DE10106935B4

DE10106935B4 - Verfahren zum Auslösen eines Rückschalt- bzw. eines Hochschaltvorganges bei einem automatischen Getriebe

Info

Publication number: DE10106935B4
Application number: DE2001106935
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Rainer (TH) Klösel; Dipl.-Ing. Götz (FH) Hangen
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2001-02-15
Filing date: 2001-02-15
Publication date: 2012-05-24
Anticipated expiration: 2021-02-16
Also published as: DE10106935A1

Abstract

Es wird ein Verfahren sowohl zum Auslösen eines Hochschaltvorganges bzw. eines Rückschaltvorganges beschrieben. Beide Verfahren beruhen im Wesentlichen darauf, dass die aktuell wirkenden äußeren Fahrzustände berücksichtigt werden, in denen für den momentanen Gang bzw. für einen empfohlenen Gang eine maximal mögliche Beschleunigung ermittelt und mit einer vorgegebenen Mindestbeschleunigung verglichen wird. Ein Rückschalten erfolgt, wenn im aktuellen Gang die Mindestbeschleunigung nicht mehr erreicht werden kann, ein Hochschalten erfolgt nur dann, wenn im neuen Gang die Mindestbeschleunigung erreicht werden kann.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ansteuerung des Rückschaltvorganges bei einem automatischen Getriebe eines Fahrzeuges nach Patentanspruch 1 und auf ein Verfahren zum Auslösen eines Hochschaltvorganges bei einem automatischen Fahrzeuggetriebe nach Patentanspruch 5.
Technologischer Hintergrund:
Automatische Getriebe sind mit einem Steuergerät versehen, das die Schaltvorgänge bei einem automatischen Getriebe auslöst. Die dabei eingesetzten Berechnungsverfahren bestehen im Wesentlichen darin, dass sogenannte Schaltkennlinien abgelegt sind, bei denen in Abhängigkeit von Fahrzeugdaten, wie Geschwindigkeit, Motordrehzahl etc., und von dem Wunsch des Fahrers nach einer bestimmten Beschleunigung bzw. Endgeschwindigkeit, der aus der Gaspedalstellung bzw. der Geschwindigkeit, mit der das Gaspedal betätigt wird, abgeleitet wird, Schaltschwellen zum Hoch- bzw. Rückschalten abgelegt sind. Wenn eine solche Schwelle erreicht wird, wird an ein Stellglied des Getriebes ein entsprechendes Steuersignal zum Hoch- oder Rückschalten ausgegeben.
Die Bemühungen der Entwickler sind darauf gerichtet, einerseits den hierfür notwendigen Rechenaufwand zu verringern und andererseits im Hinblick auf bestimmte Anforderungen, z. B. im Hinblick auf eine Verringerung des Kraftstoffverbrauches, verbesserte Algorithmen zu implementieren.
Besondere Schwierigkeiten bereitet es, Situationen optimal zu erfassen, die nicht fahrzeugspezifisch, sondern umgebungsspezifisch sind. Dazu zählen z. B. Steigungen und Gefälle oder andere Einflüsse, die den Fahrwiderstand erhöhen bzw. erniedrigen. Die bisherige Vorgehensweise bestand darin, aus dem Verhalten des Fahrzeuges auf einen solchen äußeren Fahrwiderstand zu schließen und – je nachdem welcher Fahrwiderstand ermittelt worden ist – eine zum aktuellen Fahrwiderstand passende Kennlinie aktiv zu schalten.
Um den Speicheraufwand gering zu halten, wurden allerdings nur eine bestimmte Anzahl von Kennlinien abgespeichert, so dass die jeweils genutzte Kennlinie nicht optimal den tatsächlichen Bedingungen entsprach.
Es sind außerdem Überprüfungsmechanismen bekannt, mit denen eine Schaltempfehlung nochmals auf Plausibilität und Machbarkeit überprüft wird. Es traten nämlich Situationen auf, bei denen nach einem Hochschalten sofort wieder ein Rückschaltvorgang ausgelöst wurde. Diese Situation ist als Pendelschaltung bekannt. In der DE 196 00 914 A1 wird daher vorgeschlagen, vor dem tatsächlichen Hochschalten zu überprüfen, ob in dem höheren Gang aufgrund der momentan wirkenden Fahrwiderstände tatsächlich eine Mindestbeschleunigung erreicht werden kann, Wenn dies nicht der Fall ist, wird die Hochschaltung nicht ausgeführt.
Die Erfindung beruht somit auf dem Problem, sowohl ein verfahren zum Hochschalten als auch eines zum Rückschalten zu entwickeln, bei dem mit einem geringen Aufwand plausible Schaltvorgänge unter Berücksichtigung der momentan wirkenden Fahrwiderstände ausgelöst werden und bei denen sogenannte Pendelschaltungen nicht auftreten.
Lösung:
Zum Berechnen des Rückschaltvorganges schlägt die Erfindung daher ein Verfahren zum Ansteuern des Rückschaltvorganges bei einem automatischem Getriebe eines Fahrzeuges während der Fahrt mit den folgenden Schritten vor:
Bestimmung des aktuellen Fahrwiderstandes,
Bestimmung der maximal möglichen Beschleunigung a_max,n im aktuellen Gang n bei dem aktuell vorliegenden Fahrwiderstand, bei dem ohne Auslösen einer Rückschaltung aus einem Standardschaltprogramm beschleunigt werden kann.
Vergleich der maximal möglichen Beschleunigung a_max,n mit einer vorgegebenen Mindestbeschleunigung a_min,
Schalten in den nächstniedrigen Gang, falls die maximal mögliche Beschleunigung a_max,n um einen bestimmten Betrag Δa kleiner ist als die Mindestbeschleunigung a_min.
Der aktuelle Fahrwiderstand wird dabei – was weiter unten näher erläutert werden soll – durch die Bestimmung der Istbeschleunigung und durch den Vergleich mit der Sollbeschleunigung ermittelt, die sich aus den gegebenen Fahrzeug- und Motordaten für eine Fahrt unter Normalbedingungen berechnet (ebene trockene Fahrbahn, kein Wind, Fahrzeugleergewicht und Fahrer). Aufgrund dieses Vergleichs lässt sich für jeden Gang eine maximale Beschleunigung ermitteln (ohne eine Rückschaltung einzuleiten).
Wie jeder Fahrer aus eigener Anschauung weiß, kann bei hohen Gängen und großen Steigungen das Fahrzeug nicht mehr oder nur wenig beschleunigt werden. Stellt nun die Elektronik fest, dass eine Mindestbeschleunigung nicht mehr erreicht werden kann, auch wenn der Motor mit einer Drehzahl betrieben wird, in der das Drehmoment maximal ist, so schaltet die Steuerelektronik das Getriebe in einen tieferen Gang. Sollte auch hier die Mindestbeschleunigung nicht erreicht werden, so wird weiter zurückgeschaltet, soweit natürlich ein nächst niedriger Gang überhaupt noch gegeben ist.
Der Differenzwert Δa kann auf den Wert 0 eingestellt werden; um aber die oben erwähnten Pendelschaltungen zu vermeiden, kann der Schaltvorgang auch erst dann ausgelöst werden, wenn die Mindestbeschleunigung um einen bestimmten, von 0 verschiedenen Differenzwert Δa unterschritten wird. Außerdem kann der Schaltvorgang zeitlich verzögert ausgeführt werden.
Dieses Verfahren unterscheidet sich von den bisher bekannten Verfahren, bei denen sich die äußeren Fahrwiderstände, die sich z. B. durch eine Steigung ergeben, in einer neuen Kennlinie manifestieren, darin, dass für jeden Gang laufend die aktuell mögliche maximale Beschleunigung ermittelt wird. Dieses Berechnungsverfahren ist mit einem geringen Programmaufwand zur realisieren und benötigt auch keine große Speicherkapazität. Es hat sich außerdem gezeigt, dass man auf diese Weise mit einer angenehmen, ruckfreien Fahrweise rechnen kann.
Auch das im Folgenden beschriebenen Verfahren zum Hochschalten basiert auf dem Vergleich einer maximal möglichen Beschleunigung mit einer Mindestbeschleunigung. Allerdings werden diese Vergleiche erst eingeleitet, wenn von der Steuerelektronik ein Hochschalten angefordert wird. Bei diesem Hochschalten wird mit einem Standardkennfeld gearbeitet, das die Fahrt des Fahrzeuges auf ebener Strecke bei Windstille und ohne weitere äußere Fahrwiderstände repräsentiert. Wird aufgrund dieses Schaltkennfeldes ein Hochschalten angefordert, so wird zunächst die in dem höheren Gang zu erreichende maximale Beschleunigung aufgrund der momentan wirkenden Fahrwiderstände ermittelt. Erst wenn dieser oberhalb einer der Mindestbeschleunigung liegt, wird der Schaltvorgang tatsächlich ausgelöst.
Demnach wird ein Verfahren zum Auslösen des Hochschaltvorganges unter Schutz gestellt, bei dem der Hochschaltvorgang von einem elektronischen Steuergerät ausgelöst wird, das in der Lage ist, aufgrund ihm übermittelter und in ihm abgelegter Daten ein entsprechendes Schaltsignal an ein Stellglied auszugeben, und wobei in dem Steuergerät ein Standardkennfeld abgelegt ist, in dem für eine Standardfahrsituation, bei der äußere, nicht vom Fahrzeug beeinflusste Fahrwiderstände unberücksichtigt sind, Schaltpunkte zum Hochschalten in Abhängigkeit von der aktuellen Geschwindigkeit und der vom Fahrer gewünschten Beschleunigung bzw. Geschwindigkeit angegeben sind,
mit den folgenden Schritten:
wiederkehrende Bestimmungen einer Schaltempfehlung in einen höheren Gang m auf Basis des Standardkennfeldes,
Bestimmung des aktuellen Fahrwiderstandes,
Bestimmung der maximal möglichen Beschleunigung a_max,m im empfohlenen Gang m bei dem aktuell gegebenen Fahrwiderstand,
Vergleich der maximal möglichen Beschleunigung am im empfohlenen Gang m mit einer gegebenen Mindestbeschleunigung a_min,
Schalten in den empfohlenen Gang m, falls in diesem Gang m die Mindestbeschleunigung a_min erzielt werden kann.
Beiden Verfahren ist gemeinsam, dass der Fahrwiderstand aus einem Vergleich der aktuellen Sollbeschleunigung mit der aktuellen Istbeschleunigung ermittelt wird. Während die Istbeschleunigung relativ einfach aus der Raddrehzahl ermittelt werden kann, die mit entsprechenden Sensoren gemessen wird, ermittelt sich die Sollbeschleunigung aufgrund einer Berechnung, bei der die Motordrehzahl, die Fahrzeuggeschwindigkeit sowie gegebenenfalls weitere Parameter, die das Leistungsvermögen des Motors bestimmen, wie Temperatur, Luftdruck usw., berücksichtigen, unter Annahme einer Fahrt auf ebener Strecke ermittelt wird.
Diese Verfahren zur Berechnung der Sollbeschleunigung sind aber an sich bekannt und sind nicht spezifisch Gegenstand dieser Anmeldung.
Die Mindestbeschleunigung wiederum wird situationsabhängig vorgegeben. Sie kann auf eine vom Fahrer vorgewählte Einstellung zurückgehen; sie kann aber auch aufgrund einer Fahrertyperkennung errechnet werden.
Im Folgenden soll die Erfindung nochmals anhand eines Flussdiagrammes, dargestellt in einer einzigen Figur, näher erläutert werden.
Der Algorithmus beginnt mit einer Abfrage 1, um festzustellen, ob nach der Auswertung einer Standardkennlinie eine neue Gangvorgabe ausgegeben worden ist. Mit dem Begriff Standardkennlinie soll zum Ausdruck gebracht werden, dass in diese Kennlinie lediglich fahrzeugspezifische Daten einfließen, nicht aber äußere Fahrwiderstände, die sich z. B. ergeben, weil das Fahrzeug auf einer Steigungsstrecke gefahren wird.
Falls keine neue Gangvorgabe vorliegt, zweigt das Programm in das Unterprogramm 2, in dem zunächst die erzielbare maximale Beschleunigung a_max den aktuellen Gang in der tatsächlich vorliegenden Fahrsituation berechnet wird, ohne eine Rückschaltung auszulösen. Dazu wird zunächst der äußere Fahrwiderstand als Korrekturwert a_diff dargestellt; dabei handelt es sich um die Differenz zwischen einer Sollbeschleunigung und einer Istbeschleunigung, die – wie weiter oben dargelegt – ermittelt wird. Der Korrekturwert a_diff wird nun von der theoretisch zu erzielenden Beschleunigung a_theo für eine Fahrt unter Normalbedingungen subtrahiert, um die maximale Beschleunigung a_max für den aktuellen Gang in der tatsächlich vorliegenden Fahrsituation zu ermitteln.
Mit diesem Wert wird eine Entscheidung 3 ausgeführt, und zwar wird die maximale Beschleunigung a_max verglichen mit einer minimalen Beschleunigung a_min abzüglich eines Differenzwertes Δa. Wenn die maximale Beschleunigung a_max ist als der Vergleichswert, wird eine Rückschaltung eingeleitet (Aktion 4). Danach wird das Programm beendet und zum Start zurückgeleitet.
Für den Fall, dass sich bei der ersten Entscheidung 1 herausstellt, dass ein Hochschalten in einen neuen Gang ausgeführt werden sollte, verzweigt das Programm in ein weiteres Unterprogramm 5, bei dem zunächst die maximale Beschleunigung für den neuen Gang ermittelt wird. Auch hier wird die maximale Beschleunigung unter Berücksichtigung der aktuellen Fahrwiderstände, die sich aus der Differenz zwischen einer Ist- und einer Sollbeschleunigung ergeben, ermittelt. Mit diesem Wert wird eine Entscheidung 6 ausgeführt, bei der der maximale Wert mit einem minimalen Wert verglichen wird. Ist der maximale Wert größer als dieser minimale Wert, wird die Aktion 7 eingeleitet, nämlich der empfohlene neue Gang geschaltet (Aktion 7). Danach ist das Pragramm beendet und es beginnt einer neuer Zyklus.
Sollte sich herausstellen, dass die maximale Beschleunigung für den neuen Gang kleiner ist als eine minimale Beschleunigung, so wird der ursprüngliche Gang beibehalten (Aktion 8) und das Programm beendet bzw. für einen neuen Zyklus zum Anfang zurückgeleitet.
Erklärung der Formelzeichen

a_max

Maximale Beschleunigung

a_min

Minimale Beschleunigung

a_max,n

Maximal mögliche Beschleunigung im Gang n ohne eine Rückschaltung im Standardschaltkennlinienprogramm auszulösen. Hierbei sind die aktuellen Fahrwiderstände bereits berücksichtigt.

a_max,m

Maximal mögliche Beschleunigung im empfohlenen Gang m.

a_theo,n

Maximal mögliche Beschleunigung im Gang n ohne eine Rückschaltung im Standardschaltkennlinienprogramm auszulösen. Hierbei werden Normalbedingungen vorausgesetzt (ebene, trockene und gerade Fahrbahn, kein Wind, normales Fahrzeuggewicht).

a_diff

a_diff = a_soll,n – a_ist ≙ Fahrwiderstandkriterium

a_soll,n

Die Sollbeschleunigung unter Normalbedingungen bei aktuellem Gang und Motormoment.

Bezugszeichenliste

1: Abfrage
2: Unterprogramm
3: Entscheidung
4: Aktion
5: Unterprogramm
6: Entscheidung
7: Aktion
8: Aktion

Claims

Verfahren zur Ansteuerung des Rückschaltvorganges bei einem automatischen Getriebe eines Fahrzeuges während der Fahrt mit den folgenden Schritten: Berechnung einer aktuellen Sollbeschleunigung des Fahrzeugs anhand wenigstens der Motordrehzahl und der Fahrzeuggeschwindigkeit unter Annahme einer Fahrt auf ebener Strecke; Ermitteln einer aktuellen Istbeschleunigung; Bestimmung des aktuellen Fahrwiderstandes aus einem Vergleich der aktuellen Sollbeschleunigung mit der aktuellen Istbeschleunigung, Bestimmung der maximal möglichen Beschleunigung a_max,n im aktuellen Gang n bei dem aktuell gegebenen Fahrwiderstand, Vergleich der maximal möglichen Beschleunigung a_max,n mit einer vorgegebenen Mindestbeschleunigung a_min, Schalten in den nächstniedrigen Gang, falls die maximal mögliche Beschleunigung a_max,n um einen bestimmten Betrag Δa kleiner ist als die Mindestbeschleunigung a_min.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bestimmte Betrag Δa von 0 verschieden ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltvorgang zeitlich verzögert nach Feststellung der auslösenden Bedingung ausgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Verzögerung in Abhängigkeit vom aktuellen Gang und/oder des Fahrwiderstandes bestimmt ist.
Verfahren zum Auslösen eines Hochschaltvorganges bei einem automatischen Fahrzeuggetriebe, wobei der Hochschaltvorgang von einem elektronischen Steuergerät ausgelöst wird, das in der Lage ist, aufgrund ihm übermittelter und in ihm abgelegter Daten ein entsprechendes Schaltsignal an ein Stellglied auszugeben, und wobei in dem Steuergerät ein Standardkennfeld abgelegt ist, in dem für eine Standardfahrsituation, bei der äußere nicht vom Fahrtzeug beeinflusste Fahrwiderstände unberücksichtigt sind, Schaltpunkte zum Hochschalten in Abhängigkeit von der aktuellen Geschwindigkeit und der vom Fahrer gewünschten Beschleunigung bzw. Geschwindigkeit angegeben sind, mit den folgenden Schritten: wiederkehrende Bestimmungen einer Schaltempfehlung in einen höheren Gang m auf Basis des Standardkennfeldes, Berechnung einer aktuellen Sollbeschleunigung des Fahrzeugs anhand wenigstens der Motordrehzahl und der Fahrzeuggeschwindigkeit unter Annahme einer Fahrt auf ebener Strecke; Ermitteln einer aktuellen Istbeschleunigung; Bestimmung des aktuellen Fahrwiderstandes aus einem Vergleich der aktuellen Sollbeschleunigung mit der aktuellen Istbeschleunigung, Bestimmung der maximal möglichen Beschleunigung a_max,n im empfohlenen Gang m bei dem aktuell gegebenen Fahrwiderstand, Vergleich der maximal möglichen Beschleunigung a_max,n im empfohlenen Gang m mit einer gegebenen Mindestbeschleunigung a_min, Schalten in den empfohlenen Gang m, falls in diesem Gang m die Mindestbeschleunigung a_min werden kann.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrwiderstand aus einem Vergleich der aktuellen Sollbeschleunigung a_soll mit der aktuellen Istbeschleunigung a_ist ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mindestbeschleunigung a_min situationsabhängig vorgegeben ist.