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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Gangwechselsteuerung für ein Getriebe
in einem Kraftfahrzeug, wobei die Gangwechsel in Abhängigkeit von
Betriebsparametern des Fahrzeugs bestimmt werden.
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Eine
bekannte Gangwechselsteuerung ist im ATZ-Artikel "Die adaptive Getriebesteuerung
für die Automatikgetriebe
der BMW-Fahrzeuge mit 12-Zylinder-Motor", 9/1992, Seite 428
ff. beschrieben. Das elektronische Steuergerät erhält zur Gangwechselsteuerung
eine Vielzahl von Betriebsparametern des Fahrzeugs als Eingangssignale,
wie den Drosselklappenwinkel, die Fahrgeschwindigkeit, die Raddrehzahlen,
das Motorantriebsmoment, die Fahrzeuglängs- sowie die Fahrzeugquerbeschleunigung, die
Motordrehzahl und die Abtriebsdrehzahl. Die adaptive Getriebesteuerung
führt eine
fahrer- und situationsangepasste Gangwechselsteuerung auch mittels
der sogenannten "Fahrertyp-Erkennung", "Umwelt-Erkennung" und "Fahrsituations-Erkennung" durch. Durch die "Fahrertyp-Erkennung" wird in Abhängigkeit
von Betriebsparametern, die den Fahrerwunsch wiedergeben, ermittelt,
ob eine eher wirtschaftliche oder eher sportliche Fahrweise gewünscht ist.
Mittels der Funktionsblöcke "Umwelt-Erkennung" und "Fahrsituations-Erkennung" werden in Abhängigkeit
von Betriebsparametern des Fahrzeugs indirekt mit hoher Wahrscheinlichkeit
vorliegende Umgebungsbedingungen, wie glatte Fahrbahn, Bergfahrt,
Kurvenfahrt oder Stopp-and-Go-Betrieb, ermittelt. Für die Gangwechselsteuerung
stehen unterschiedliche Schaltprogramme in Form von Hoch- und Rückschaltkennlinien
zur Auswahl, die z.B. in Abhängigkeit
von der "Fahrertyp-Erkennung" oder der "Umwelt-Erkennung" aktiviert werden.
Die Gangwechselsteuerung wird grundsätzlich entsprechend dem jeweils
ausgewählten
Schaltprogramm durchgeführt,
sie kann jedoch, beispielsweise in Abhängigkeit vom Ergebnis der sogenannten "Fahrsituations-Erkennung" durch weitere Funktionen,
wie z.B. eine Hochschaltunterdrückung,
eine Rückschaltunterdrückung oder
ein sofortiges Auslösen
einer Rückschaltung,
abgeändert
werden.
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Diese
bekannte Gangwechselsteuerung erreicht eine situationsangepasste
Fahrweise jedoch nur kurzzeitig für eine bereits eingetretene
Fahrsituation, die durch Betriebsparameter des Fahrzeugs jeweils
nur für
den momentan vorliegenden Zeitpunkt ermittelt wird. Durch diese
Momentanadaption ist bei sich häufig ändernden
Betriebsparametern des Fahrzeugs eine ungewollte Erhöhung der
Schalthäufigkeit und
somit eine Komfortverschlechterung möglich. Auch liegt eine indirekte
durch Betriebsparameter ermittelte Umgebungsbedingung (z.B. Stopp-and-Go-Verkehr)
nicht mit absoluter Sicherheit tatsächlich vor bzw. besteht nur
sehr kurzzeitig. Eine Gangwechselsteuerung, mit der eine Komfortoptimierung,
insbesondere durch Reduzierung der Verstellhäufigkeit, das Zuordnen von
Eingriff und tatsächlichen
Fahrsituationsbedingungen und Verringerung der notwendigen Fahrereingriffe
erreicht wird, ist in der
DE
195 36 512 A1 beschrieben. Die
DE 198 56 732 A1 beschreibt
eine Übersetzungswechselsteuerung
für ein
stufenloses Automatikgetriebe in Kraftfahrzeugen mit einem elektronischen
Steuergerät.
Gemäß diesen Übersetzungswechselsteuerungen
steuert das elektronische Steuergerät die Übersetzungswechsel auch in
Abhängigkeit
von Eingangssignalen, die von außerhalb des Fahrzeugs gebildeten
Informationen erhalten werden, die die Umgebungsbedingungen des
Fahrzeugs wiedergeben. Solche Informationen werden beispielsweise
durch Satellitennetzwerke (GPS), Radio-Daten-Systeme (RDS, Eu ropean
Radio Data System), Mobilfunkeinrichtungen, elektronische Verkehrsschilder
und/oder für
Fahrzeug-Navigationssysteme digital gespeicherte Landkarte mit Straßen- und
Ortskennzeichnungen zur Verfügung
gestellt.
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Allgemein
wird die Getriebesteuerung nach einer Schaltkennlinie ausgeführt, wobei
ein Betriebspunkt innerhalb dieser Kennlinie auch einer Fahrpedalkennlinie
bestimmt wird. Eine solche Schaltpunktsteuerung erfolgt anhand von
Kennfeldern, die aus der Geschwindigkeit und der Fahrpedalstellung
einen bestimmten Gang bestimmen. Bei den zuvor beschriebenen Algorithmen
zur adaptiven Getriebesteuerung gibt es mehrere fahrertypabhängige Kennfelder,
insbesondere XE und E für
den Normalbetrieb und S und XS für
den Sportbetrieb. Das Umschalten zwischen diesen Kennfeldern begrenzt
die Schaltablaufsteuerung. Beim "langsamen
Hochschalten", d.h.,
in einer Funktion der Schaltlinienauswertung, wobei bei Überschreiten
einer Hochsetz- bzw. Rücksetzkennlinie
ein Schaltbefehl ausgelöst
wird, werden 500 bis 700 ms pro Einzelschaltung benötigt. Es gibt
auch Algorithmen für "Kick-fast", d.h., ein schnelles
Hochschalten, z.B. mittels Doppelkupplungsgetrieben, wobei nach
Erreichen des Wendepunkts des Fahrpedalwinkels ein Fahrertyp-Counter
inkrementiert wird und damit ein Schaltlinienwechsel, z.B. XE nach
E, ausgelöst
wird, der eine Rückschaltung
auslösen
kann. Aufgrund der hierbei durchgeführten Plausibilisierung ist
die Mindestberechnungszeit für den
Rückschaltbefehl
drei Tastdurchläufe,
d.h., ca. 90 ms.
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Demgegenüber ist
es Aufgabe der Erfindung, eine Gangwechselsteuerung der eingangs
genannten Art anzugeben, mit der eine Komfortoptimierung, insbesondere
durch Reduzierung der Berechnungszeit für Schaltbefehle, erreicht wird.
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Diese
Aufgabe wird durch den Patentanspruch 1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Gangwechselsteuerung
für ein
Getriebe in einem Kraftfahrzeug, wobei die Gangwechsel in Abhängigkeit
von Betriebsparametern des Fahrzeugs bestimmt werden, zeichnet sich
dadurch aus, dass bei Über-
oder Unterschreiten des bestimmten Fahrpedalgradienten oder eines
bestimmten Bremsdrucks eine Schaltbefehlvorhersage für das Getriebe
erfolgt.
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Durch
eine solche optimierte Gangvorhersage, die auf einer verbesserten
Auswertung bestehender Algorithmen für die adaptive Getriebesteuerung basiert,
wird eine zeitlich vorgezogene Sollgang-Entscheidung, d.h., vorausgesagte
Schaltbefehlsausgabe, vorgenommen. Es ist also ein schnelles Hoch- bzw.
Runterschalten möglich,
bei dem nach dem Erkennen, dass geschaltet werden soll, keine Plausibilisierung
mehr erfolgen braucht, da der nächste
Gang aus der Bewegung des Fahrpedals oder über den Bremsdruck des Bremspedals
vorhergesagt wird.
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Die
vorausgesagte Schaltbefehlausgabe kann bei Doppelkupplungsgetrieben
für die
Festlegung des Gangs im inaktiven Teilgetriebe, d.h., zur Schaltungsvorbereitung
verwendet werden. Damit ist die Schaltzeit des Doppelkupplungsgetriebes
ausschließlich
von der Überschneidungsschaltung
zwischen aktiven zum inaktiven Getriebe bestimmt. Erfindungsgemäß ergeben
sich somit bei Doppelkupplungsgetrieben die Vorteile von konstanten
Schaltzeiten der jeweiligen Hoch- und Rückschaltungen, dass kurze Schaltzeiten
den sportlichen Charakter von Doppelkupplungsgetrieben unterstützen und
ein hoher Wirkungsgrad des Doppelkupplungsgetriebes, da Schaltungen über Zwischengänge vermieden werden
können
(z.B. eine direkte Rückschaltung
von Gang 5 nach Gang 2, falls das inaktive Teilgetriebe auf Gang
2 vorgewählt
ist).
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Bei
normalen Automatikgetrieben kann die erfindungsgemäß vorausgesagte
Schaltbefehlausgabe direkt für
den Schaltbefehl verwendet werden. Damit entfällt die Wartezeit der Plausibilisierung
bei den Algorithmen zur adaptiven Getriebesteuerung. Im hochdynamischen
Fahrbetrieb, z.B. Fahrertyp in XS, unterstützt die verkürzte Berechnungszeit
für den
Schaltbefehl die zeitgerechte Bereitstellung des geeigneten Gangs.
Die Vorteile bei allgemeinen Automatikgetrieben sind somit eine
verkürzte
Berechnungszeit der Schaltbefehlausgabe, eine Unterstützung des
sportlichen Charakters von Automatikgetrieben in hochdynamischen
Fahrsituationen und eine hohe Spontaneität bei der Ausgabe von Schaltbefehlen.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
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Erfindungsgemäß erfolgt
die Schaltbefehlvorhersage vorzugsweise über eine Änderung eines Fahrertyps. Auf
diese Weise kann erfindungsgemäß bereits
nach einem Task-Durchlauf, d.h., zur Zeit 30 ms, bei Überschreiten
eines Mindestfahrpedalgradienten eine Rückschaltbefehlvorhersage über die Fahrertyp-Inkrementierung
ausgelöst
werden.
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Erfindungsgemäß wird vorzugsweise
oberhalb des bestimmten Fahrpedalgradienten für die Schaltbefehlvorhersage
eine parallele, in einer Antriebsdrehzahl-Achse oder in einer Fahrpedalachse verschiebbare
Hochsetz-Kennlinie oder Rücksetz-Kennlinie
festgelegt. Bei einer solchen Voraussage von Hoch- bzw. Rückschaltungen
lassen sich bereits vor Erreichen der Hochsetz-Kennlinie bzw. der
Rücksetz-Kennlinie
Schaltbefehle voraussagen.
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Erfindungsgemäß wird vorzugsweise
unterhalb eines Fahrpedalgradienten, der eine Ausrollzone der Schaltlinien
definiert, eine feste Abtriebsdrehzahl, die zwischen einer Hochsetz-Kennlinie
und einer Rücksetz-Kennlinie liegt,
eingestellt, wobei bei einem Betriebspunkt auf einer Seite der festen
Abtriebsdrehzahl (z.B. rechts) ein Hochschalten und bei einem Betriebspunkt
auf der anderen Seite der festen Abtriebsdrehzahl (z.B. links) über eine
Hysterese ein Rückschalten
vorhergesagt wird.
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Erfindungsgemäß wird vorzugsweise
oberhalb des bestimmten Bremsdrucks ein Rückschalten vorhergesagt. Hierdurch
wird nach der Erfindung die Bremsrückschaltung verbessert, da
diese aufgrund der nicht mehr notwendigen Plausibilisierung schneller
erfolgen kann.
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Befindet
sich das Getriebe in der Endlage der Gangspreizung im höchsten Vorwärtsgang,
so wird erfindungsgemäß vorzugsweise
der nächstkleinere
Gang vorausgesagt. Befindet sich das Getriebe in der Endlage der
Gangspreizung im niedrigsten Vorwärtsgang, so wird erfindungsgemäß vorzugsweise
der nächstgrößere Gang
vorausgesagt.
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Bei
einer Gangbegrenzung wird in einem Betriebszustand des Getriebes
in einem höchstzulässigen Gang
erfindungsgemäß vorzugsweise
der nächstkleinere
Gang vorhergesagt. Solch eine Gangbegrenzung besteht z.B. in Berg-Anhänger-Betrieb, wobei
der höchstzulässige Gang
z.B. auf Gang 5 bis auf Gang 2 begrenzt wird.
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Bei
einer Gangbegrenzung wird in einem Betriebszustand des Getriebes
in einem kleinstzulässigen
Gang erfindungsgemäß vorzugsweise
der nächstgrößere Gang
vorhergesagt. Solch eine Gangbegrenzung besteht z.B. im Winter-Betrieb,
wobei der kleinstzulässige
Gang auf Gang 2 begrenzt wird.
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Nach
der Erfindung ist das Getriebe vorzugsweise ein Doppelkupplungsgetriebe
oder Automatikgetriebe.
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In
der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt.
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1 zeigt
ein elektronisches Steuergerät zur
Ausführung
der erfindungsgemäßen Gangwechselsteuerung.
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Ein
elektronisches Steuergerät 1 zur
Gangwechselsteuerung für
Doppelkupplungsgetriebe (oder Automatikgetriebe) in Kraftfahrzeugen
empfängt
von einem im Fahrzeug verbauten Navigationssystem 2, das
vorzugsweise auch Informationen eines Radio-Daten-Systems (RDS)
erhält,
vier Eingangssignale: die Art der Straße AS, die Verkehrssituation
AV, die Wetterlage AW und eine spezielle Ortskennzeichnung AO. Darüber hinaus
werden von weiteren Steuergeräten
und/oder Sensoren (hier nicht dargestellt) verschiedene Betriebsparameter des
Fahrzeugs als Eingangssignale an das Steuergerät 1 übermittelt,
deren Größe durch
Betätigungsaktivitäten des
Fahrers bestimmt werden und die im dargestellten Ausführungsbeispiel
als Fahrerwunschsignale W zusammengefasst sind. Weiterhin führt von
einem Abstandsmessgerät 3 ein
Abstandssignal D an einen Eingang des Steuergeräts 1. Auch wird im
dargestellten Beispiel ein Fahrtdauersignal Tf an das Steuergerät 1 übermittelt,
das beispielsweise von einem Bordcomputer oder ebenfalls vom Navigationssystem 2 in
Abhängigkeit
von dem eingegebenen Zielort gebildet wird. Darüber hinaus führen verschiedene
weitere Eingangssignale E an das Steuergerät 1, die für bekannte Übersetzungswechselsteuerungen übliche Betriebsparameter
des Fahrzeugs oder der Brennkraftmaschine wiedergeben. Derartige
Eingangssignale E können
der Drosselklappenöffnungswinkel,
die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Brennkraftmaschinendrehzahl, das
Antriebsmoment, ein Schlupfwert der Antriebsräder, die Längs- oder Querbeschleunigung
und die Antriebsdrehzahl sein.
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Das
durch das Navigationssignal 2 übermittelte Eingangssignal
AS zur Bestimmung der Art der Straße kann folgende Informationen
enthalten: Autobahn, Landstraße,
Stadt, Strecke oder Bergfahrt. Das Eingangssignal AV zur Bestimmung
der Verkehrssituation enthält
Informationen wie Stau, zähfließender Verkehr
oder Unfallgefahr. Das Eingangssignal AW zur Übermittlung der Wetterlage
informiert über
Glätte,
Nässe und
trockene Fahrbahn. Das Eingangssignal AO beinhaltet beispielsweise
die Information über
eine lärmberuhigte
Zone, eine Smogzone oder eine Geschwindigkeitsbegrenzungszone.
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Das
Abstandssignal D vom Abstandsmessgerät 3 kann beispielsweise
die Information enthalten, ob bezogen auf ein vorausfahrendes Fahrzeug ein
kritischer oder unkritischer Abstand bzw. eine hohe Differenzgeschwindigkeit
vorliegt, wenn die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit beibehalten
wird. Das Fahrtdauersignal tF kann durch das Navigationssystem 2 errechnet
werden, nachdem der gewünschte
Zielort eingegeben ist.
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Die
Eingangssignale des Steuergeräts 1, AS,
AV, AW, AO, D und W, führen
zunächst
zu einer Auswahleinheit 4. Abhängig von der Information der Eingangssignale,
die durch das Navigationssystem 2 übermittelt werden, wird in
der Auswahleinheit 4 die momentane und/oder zu erwartende
Umgebungsbedingung des Fahrzeugs ermittelt. Die jeweils ermittelte
Umgebungsbedingung wird daraufhin an eine Auswerteeinheit 5 weitergegeben.
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Die
Fahrerwunschsignale W, wie hier die Fahrpedalbetätigung, die Positionsauswahl,
die Programmauswahl (z.B. sportlich "S",
wirtschaftlich "E" oder manuell "V"), die Programmauswahl und die Bremsbetätigung,
wer den sowohl einer Fahrertyperkennungseinheit 6, wie auch
direkt an die Auswerteeinheit 5 weitergeleitet. Der erkannte
Fahrertyp wird ebenfalls als Eingangssignal an die Auswerteeinheit 5 weitergegeben.
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Ebenso
erhält
die Auswerteeinheit 5 als Eingangssignal die Information "kritischer Abstand" oder "unkritischer Abstand", die durch das Abstandssignal D
mitgeteilt wird. Auch das Fahrtdauersignal tF und alle weiteren
Eingangssignale E führen
an die Auswerteeinheit 5. Die Auswerteeinheit 5 bestimmt
in Abhängigkeit
von ihrem Eingangssignal die jeweils optimal einzulegende Übersetzung
und über
ein Übersetzungsvorhersagemodul 10 eine
Schaltbefehlvoraussage. Diese Übersetzung
und der vorausgesagte Schaltbefehl werden daraufhin mittels der
Steuersignale S an die Hydraulikeinheit des Doppelkupplungsgetriebes
eingelegt.
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In
der Auswerteeinheit 5 liegen verschiedene Übersetzungsänderungs-Programme zur Auswahl vor.
Beispielsweise können
ein sportliches Programm 7, ein wirtschaftliches Programm 8 und
ein Winterprogramm 9 zur Verfügung gestellt werden, welche
jeweils abhängig
vom Fahrertyp unterschiedliche Schaltlinien zur Verfügung stellen.
Die entsprechenden Programme können
auch durch verschiedene Logikschaltungen der Auswerteeinheit 5 beeinflusst
bzw. verändert
werden. In Abhängigkeit
von den Eingangssignalen der Auswerteeinheit 5 können beispielsweise
eine Hochstellverhinderung, eine Rückstellverhinderung, eine sofortige
Rückverstellung,
eine sofortige Hochverstellung, eine Übersetzungsbeibehaltung, eine
Veränderung
der Hoch-/Rückverstell-Hysterese,
das Einlegen der höchstmöglichen Übersetzung
oder ein Verbot einer niedrigeren Übersetzung vorgenommen werden. Nach
Auswahl des Verstellprogramms und der fahrertypabhängigen Schaltkennlinie
wird daraufhin die optimale einzulegende Übersetzung bestimmt und abhängig von
einer zusätzlichen
Auswertung der Eingangssignale der Auswerteeinheit 5 mittels
des Über setzungsvorhersagemoduls 10 wird
weiter eine Schaltbefehlvoraussage bestimmt. Diese kann im Falle
eines einfachen Automatikgetriebes die einzulegende Übersetzung
und im Falle eines Doppelkupplungsgetriebes die Vorwahl der Übersetzung, d.h.,
die Übersetzung
des inaktiven Teilgetriebes, bestimmen.
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So
wird vorteilhafterweise der Fahrpedalgradient ausgewertet, wobei
bei Überschreiten
eines Mindestfahrpedalgradienten eine Rückschaltbefehlvorhersage über die
Fahrertyp-Inkrementierung ausgelöst
wird, d.h., es wird in dem ausgewählten Programm eine sportlichere
Fahrertyp-Schaltkennlinie ausgewählt. Weiter
wird im Rahmen der Schaltlinienauswertung vorzugsweise oberhalb
eines Festfahrpedal-Wertes eine Parallel- bzw. in X-Achse (Abtriebsdrehzahl)
oder Y-Achse (Fahrpedal) verschiebbare Hochsetz- bzw. Rücksetzkennlinie
zur Voraussage von Hoch- bzw. Rückschaltungen
festgelegt. Damit lassen sich bereits vor Erreichen der Hochsetz-
bzw. Rücksetz-Kennlinie
Schaltbefehle voraussagen. Innerhalb der Schaltlinienauswertung
wird auch unterhalb des Fahrpedalwertes, der die Ausrollzone der
Schaltlinien definiert, eine feste Abtriebsdrehzahl, die zwischen
der Hochsetz- bzw. Rücksetz-Kennlinie
liegt, verwendet, wodurch sich rechts vom Abtriebsdrehzahlfestwert
ein Hochsetzen und links davon über
eine Hysterese ein Rücksetzen
voraussagen lassen.
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Im
Rahmen der Auswertung für
Bremsrückschaltungen
wird durch das Übersetzungsvorhersagemodul 10 vorzugsweise
bei einem Bremsdruck, der größer als
ein applizierbarer Schwellenwert ist, eine Rückschaltbefehlvorhersage ausgelöst.
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Bei
der Schaltungsbegrenzung wird im höchsten Vorwärtsgang der nächstkleinere
Gang vorausgesagt, im niedrigsten Vorwärtsgang der nächstgrößere Gang
vorausgesagt, und, z.B. in der Berg-Anhänger- Funktion, in der der höchst zulässige Gang
auf Gang 5 bis auf Gang 2 begrenzt ist, der nächstkleinere Gang für die Gangvoraussage
bestimmt. Ist im Winterbetrieb ein kleinstzulässiger Gang bestimmt, so wird
für die
Gangvoraussage der nächstgrößere Gang
bestimmt.