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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, European 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 fahrertyp-abhängige 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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DE 199 37 716 C1 offenbart ein Doppelkupplungs-Mehrganggetriebe und eine Steuereinrichtung hierfür. Die Steuereinrichtung ist als Gangprognostizier- und Gangvorwahleinrichtung ausgebildet, durch welche anhand von aktuellen Betriebsdaten bereits vor der Anforderung eines Gangwechsels prognostizierbar ist, ob in Zukunft ein Gangwechsel wahrscheinlich gefordert wird und welches der zukünftige Gang wahrscheinlich sein wird, und durch welche, wenn ein solcher zukünftiger Gangwechsel wahrscheinlich erscheint, der zukünftige Gang durch dessen Schaltelement ein gelegt wird, jedoch so lange der Gangwechsel in der Doppelkupplung nicht vollzogen wird, bis an der Steuereinrichtung ein Gangwechsel gefordert wird, entweder bei einem teilautomatisierten Getriebe durch eine Gangwahl an einem Gangwahlelement durch einen Fahrer oder bei einem vollautomatischen Getriebe anhand von Betriebsdaten, die einen Gangwechsel fordern.
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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. Oberhalb des bestimmten Fahrpedalgradienten für die Schaltbefehlvorhersage wird 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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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 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.
- 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 Geschwind igkeitsbegrenzu ngszone.
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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, werden 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 Übersetzungsvorhersagemoduls 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.