DE102006009589A1

DE102006009589A1 - Verfahren zur Steuerung eines Automatgetriebes und Getriebesteuereinrichtung mit Verbrauchskennfeld-Ermittlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102006009589A1
Application number: DE102006009589A
Authority: DE
Inventors: Karl-Fritz Heinzelmann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2007-09-06
Also published as: WO2007099033A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Automatgetriebes (1), welches den Wirkungsgrad des Automatgetriebes (1) bei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen, Getriebedrehzahlen und zu übertragenden Leistungen bei der Auswahl des einzustellenden Übersetzungsverhältnisses berücksichtigt, sowie eine erfindungsgemäße Getriebesteuereinrichtung (2). Durch die Berücksichtigung des Wirkungsgrades des Automatgetriebes (1) lässt sich die Auswahl des einzustellenden Übersetzungsverhältnisses im Hinblick auf ein gewünschtes Schaltverhalten, insbesondere in Hinblick auf einen möglichst verbrauchsgünstigen Betrieb des Fahrzeugs optimieren. Hierfür ist vorgesehen, dass die Getriebesteuereinrichtung (2) Daten eines Motorkennfeldes (4) des Antriebsmotors (3) und eines Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeldes des Automatgetriebes (1) und/oder eines Getriebeübersetzungs-Gesamtkennfeldes für die Bildung eines Übersetzungsverhältnis-Signals für die Ansteuerung von Getriebeaktuatoren berücksichtigt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Automatgetriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Getriebesteuereinrichtung mit Verbrauchskennfeld-Ermittlungsvorrichtung für ein Automatgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.

Automatische und automatisiertes Getriebe werden seit geraumer Zeit in unterschiedlichen Bauformen und Funktionsweisen insbesondere in Kraftfahrzeugen genutzt. Automatische Getriebe weisen dabei zumeist eine stufenlos einstellbare Übersetzung auf. Daneben können Getriebe nach Art herkömmlicher, manuell zu schaltender Schaltgetriebe, insbesondere mit diskreten Übersetzungsstufen, aufgebaut sein, wobei die Ansteuerung der manuellen Gangwechselelemente automatisiert und hilfskraftgesteuert erfolgt. Zur sprachlichen Vereinfachung sollen im Folgenden unter einem Automatgetriebe sowohl automatische als auch automatisierte Getriebe mit einstellbarem Übersetzungsverhältnis verstanden werden, und zwar sowohl mit einer stufenlos einstellbaren Übersetzung, als auch mit diskret schaltbaren Übersetzungsverhältnissen. Soweit nicht ausdrücklich anders angegeben, wird unter einem Getriebe im nachfolgend stets ein Automatgetriebe verstanden.

Bekannte Getriebesteuereinrichtungen für Automatgetriebe weisen funktionell stets eine Steuereinheit auf, welche in der Regel in Form einer elektronischen Schaltung ausgeführt ist, grundsätzlich jedoch auch hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch diskret ausgeführt sein kann. Diese Getriebesteuereinheit erhält im einfachsten Fall eine durch einen Geschwindigkeitssensor ermittelte Information über die Fahrgeschwindigkeit oder einen hierzu in einem bekannten Verhältnis stehenden Wert, insbesondere einer Getriebe- Abtriebsdrehzahl. Mit dieser Information kann die Getriebeteuerung z.B. bei einem Getriebe mit diskreten Übersetzungsstufen und in einer Look-Up-Tabelle gespeicherten Referenzliste von oberen und unteren Geschwindigkeitsgrenzen für jede Geschwindigkeit einen passenden Gang wählen, und bei Erreichen einer Grenzgeschwindigkeit ein Signal für die Betätigung eines Schaltaktuators für einen Gangwechsel ausgeben. Bei einem Getriebe mit stufenlos einstellbarer Übersetzung kann die jeweilige Übersetzung mittels einer mathematischen Gleichung bestimmt werden.

Zusätzlich kann eine Information über die Motordrehzahl die vorgenannte Steuerung mit Hilfe der Fahrgeschwindigkeit ergänzen, indem z.B. bei Erreichen einer oberen Motordrehzahlgrenze in einen höheren und bei Unterschreitung einer unteren Motordrehzahlgrenze in einen niedrigeren Gang geschaltet wird.

Neben diesen rudimentären Schaltfunktionen verfügt die Getriebesteuereinrichtung zumeist über zumindest einen weiteren Eingang zur Erfassung eines Motorbetriebspunktes oder eines damit korrelierenden Wertes. So kann beispielsweise die Stellung das Fahrpedals oder einer Drosselklappe ausgewertet werden, um etwa bei Überschreitung eines diesbezüglichen Schwellwertes eine niedrigere Getriebeübersetzung bzw. einen kleineren Gang zu wählen. Diese Funktion ist als Kickdown-Funktion bekannt.

Weiter ist es bekannt und üblich, ein Motorkennfeld des Antriebsmotors für die Auswahl der Übersetzung des Getriebes heranzuziehen. Insbesondere wird hierfür ein Kennfeld verwendet, das den Zusammenhang zwischen Drehmoment, Drehzahl und Verbrauch darstellt und im Folgenden als Verbrauchskennfeld bezeichnet wird. Dieses Kennfeld kann z.B. in Form einer Look-Up-Tabelle oder in Form von mathematischen Gleichungen vorliegen und gegebenenfalls auch weitere Parameter, wie z.B. besondere Betriebszustände für einen Motorkaltstart, einen Betrieb unter besonderen Umgebungsbedingungen, wie z.B. geringem Luftdruck in großer Höhe, unterschiedliche Kraftstoffqualitä ten oder besondere Anforderungen in Zusammenhang mit dem Betrieb eines Katalysators berücksichtigen.

Die Nutzung des Verbrauchskennfeldes ermöglicht eine verbrauchsoptimale Wahl des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes, indem derjenige Gang bzw. diejenige Übersetzung gewählt wird, die zu einem Motorbetriebspunkt mit möglichst günstigem Wirkungsgrad des Antriebsmotors und damit zu minimalem Kraftstoffverbrauch führt. Alternativ dazu kann auch ein Gang bzw. eine Übersetzung gewählt werden, welche ein starkes Anwachsen des Drehmomentes des Antriebsmotors bei gegebener Anfangsdrehzahl ermöglicht und so einen besonders sportlichen Fahrstil ermöglicht. Selbstverständlich sind auch beliebige Zwischenstufen zwischen diesen Schaltstrategien möglich.

Um eine gewünschte Schaltstrategie umsetzen zu können, benötigt die Getriebesteuereinrichtung jedoch stets Daten über das Motorkennfeld, insbesondere das Verbrauchskennfeld.

Da es üblich ist, ein gegebenes Getriebe mit unterschiedlichen Antriebsmotoren zu kombinieren, muss daher entweder die Getriebesteuereinrichtung mit jeweils unterschiedlichen Kennfeldern programmiert oder mit einem wechselbaren Baustein zur Speicherung des jeweiligen Motorkennfeldes versehen werden. Alternativ dazu können sämtliche in Frage kommenden Antriebsmotor- bzw. Kennfeldvarianten abgespeichert werden, von denen jeweils nur eine benötigt und daher aktiviert wird. Weiter alternativ dazu kann das Kennfeld jeweils direkt aus der Motorsteuerung ausgelesen werden, welches potenziell mit Zugriffsproblemen verbunden sein kann, jedoch den Vorteil einer relativ einfachen Berücksichtigung der vorstehend genannten besonderen Betriebsbedingungen ermöglicht.

Durch letztgenannte Variante wäre es bei entsprechender Auslegung der Motorsteuerung theoretisch möglich, ein sich im Laufe des Antriebsmotorle bens, z.B. durch Alterung; Abnutzung und gegebenenfalls hinzukommende oder wegfallende Aggregate, veränderndes Motorkennfeld zu bestimmen. Ob ein derartiges dynamisches Motorkennfeld zur Verfügung steht, hängt jedoch in diesem Fall einzig von der Auslegung der Motorsteuerung ab.

In jedem Fall ist jedoch eine derartige Getriebesteuereinrichtung zur Ermittlung einer nach vorgegebenen Soll-Parametern – etwa einem möglichst verbrauchsgünstigen Betrieb des Fahrzeugs – darauf beschränkt, einen Gang bzw. eine Übersetzung des Getriebes zu wählen, welche den Betrieb des Antriebsmotors in einem gemäß den Soll-Parametern möglichst vorteilhaften Betriebspunkt ermöglicht. Dabei können unterschiedliche Wirkungsgrade des Getriebes selbst bei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen nicht berücksichtigt werden. Auf diese Weise wird daher stets nur ein Teilsystem optimiert. Eine Gesamtoptimierung z.B. des Kraftstoffverbrauches des Fahrzeugs ist so nicht möglich.

Zur Veranschaulichung sei angenommen, dass ein Getriebe für eine Fahrtgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von 50 km/h im zweiten, dritten oder vierten Gang betrieben werden kann, welches zu entsprechend unterschiedlichen Motorbetriebspunkten führt. Eine herkömmliche Getriebesteuereinrichtung würde nun z.B. ermitteln, dass der Antriebsmotor bei der momentan abgeforderten Leistung im vierten Gang am verbrauchsgünstigsten betrieben werden kann und entsprechend diesen Gang wählen. Wenn nun beispielsweise die durch Reibung bedingten Verluste innerhalb des Getriebes im vierten Gang deutlich höher sind als im dritten Gang, so ist es möglich, dass bei Betrachtung des Gesamtsystems der dritte Gang den verbrauchsgünstigsten Betrieb des Fahrzeugs ermöglicht.

In der Praxis sind die Verluste innerhalb eines Getriebes zwischen den einzelnen Gängen oder Übersetzungsverhältnissen zwar nicht besonders groß, dennoch können durch Vernachlässigung dieser Randbedingung bei Getriebe steuereinrichtungen die entsprechenden Grenzwerte nicht optimal gewählt werden.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines automatischen oder automatisierten Getriebes gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorzustellen, bei welchem der Wirkungsgrad des Getriebes bei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen bei der Auswahl des einzustellenden Übersetzungsverhältnisses berücksichtigt wird. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine diesbezügliche Getriebesteuereinrichtung mit Verbrauchskennfeld-Ermittlungsvorrichtung für ein automatisches oder automatisiertes Getriebe zu beschreiben.

Die Lösung dieser Aufgaben ergibt sich für das Verfahren aus den Merkmalen des Hauptanspruchs und für die Vorrichtung aus den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweils zugeordneten Unteransprüchen entnehmbar.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich durch eine Berücksichtigung des Wirkungsgrades des Getriebes bei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen die Auswahl des einzustellenden Übersetzungsverhältnisses in Hinblick auf ein gewünschtes Schaltverhalten, insbesondere in Hinblick auf einen möglichst verbrauchsgünstigen Betrieb des Fahrzeugs, optimieren lässt.

Demnach geht die Erfindung von einem Verfahren zur Steuerung eines Automatgetriebes aus, wobei dem Automatgetriebe eine Getriebesteuereinrichtung zugeordnet ist, die zumindest eine mit der Abtriebsdrehzahl korrelierende Größe, wie etwa der Getriebeabgangswellen-Drehzahl oder einer Raddrehzahl eines über das Automatgetriebe angetriebenen Rades, und eine mit einem Betriebszustand des Antriebsmotors korrelierende Größe, wie etwa einem Motorbetriebspunkt oder einer Fahrpedalstellung, einliest und auf Grundlage zumindest dieser Größen ein Übersetzungsverhältnis-Signal zur Einstellung eines Übersetzungsverhältnisses des Automatgetriebes ausgibt. In soweit entspricht dies einer herkömmlichen Getriebesteuereinrichtung für Automatgetriebe. Selbstverständlich können übliche weitere Einflussfaktoren, wie etwa die Stellung eines zwischen Antriebsmotor und Getriebeeingangswelle angeordneten Anfahrelements bzw. einer Kupplung oder die Stellung eines Wahlschalters, für ein besonders Kraftstoff sparendes Fahren oder besonders sportliches Fahren mit in die Bestimmung des zu wählenden Übersetzungsverhältnisses eingehen.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist vorgesehen, dass die Getriebesteuereinrichtung zusätzlich Daten eines Motorkennfeldes des Antriebsmotors und eines Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeldes des Automatgetriebes und/oder eines Getriebeübersetzungs-Gesamtkennfeldes für die Bildung des Übersetzungsverhältnis-Signals berücksichtigt.

Unter einem Motorkennfeld wird hier eine charakteristische Kombination aus zumindest zwei und bevorzugt wenigstens drei unterschiedlichen Größen, wie etwa einer Motordrehzahl, einer Fahrpedalstellung, einem Öffnungswinkel einer Drosselklappe, einer Motortemperatur, einem Zündzeitpunkt oder einer Kraftstoff-Einspritzmenge und dem resultierenden Drehmoment verstanden. Derartige Motorbetriebspunkte sind aus Motorsteuerungen für Verbrennungskraftmaschinen hinlänglich bekannt und bedürfen hier keiner weiteren Erläuterung.

Ein Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeld kann im einfachsten Fall aus einer Tabelle bestehen, in welcher den einzelnen Übersetzungsverhältnissen des Getriebes jeweils Wirkungsgrade bzw. Verlustwirkungsgrade zugewiesen werden, die den Leistungsverlust zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle des Getriebes angeben. Auch hier werden jedoch mehrdimensionale Kennfelder bevorzugt, die beispielsweise die Abhängigkeit des Wirkungsgrades von der Temperatur und/oder der zu übertragenden Leistung mit berücksichtigen.

Durch die Berücksichtigung eines Motorkennfeldes und eines Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeldes wird es erstmals möglich, das einzustellende Übersetzungsverhältnis des Automatgetriebes unter Berücksichtigung der spezifischen Parameter beider Komponenten zu wählen.

Insbesondere kann das Übersetzungsverhältnis so gewählt werden, dass bei Beachtung relevanter Randbedingungen – wie etwa einer vorgegebenen Mindest-Beschleunigungsfähigkeit des Fahrzeugs ohne Wechsel des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes – das einzustellende Übersetzungsverhältnis nicht nur in Bezug auf einen minimalen Kraftstoffverbrauch des Antriebsmotors gemäß einem Motorkennfeld gewählt wird, sondern gleichzeitig auch die spezifischen Unterschiede des Wirkungsgrades des Getriebes bei den alternativ möglichen Übersetzungen mit berücksichtigt werden.

Diese Berücksichtigung kann im einfachsten Fall durch eine Ermittlung der alternativ möglichen Übersetzungsverhältnisse bzw. Gangstufen für die momentane Fahrgeschwindigkeit erfolgen. Aufgrund der Fahrgeschwindigkeit ergibt sich für ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis eine weitgehend feste Getriebeausgangsdrehzahl, aus welcher sich für die verschiedenen, bekannten Übersetzungsverhältnisse des Getriebes leicht die entsprechenden Getriebeeingangsdrehzahlen ermitteln lassen, welche mit der jeweiligen Ausgangsdrehzahl des Antriebsmotors weitgehend identisch sind oder zumindest in einem bekannten Verhältnis stehen.

Für diese alternativen Ausgangsdrehzahlen des Antriebsmotors lassen sich zusammen mit z. B. einer Information über eine vom Fahrer gewünschte Antriebsleistung – etwa einer Fahrpedalstellung oder einer Drosselklappenstellung – mit Hilfe des Motorkennfeldes die jeweiligen Kraftstoffverbräuche für die unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse ermitteln. Da weiter aus dem Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeld der für die jeweilige Getriebeübersetzung, Fahrgeschwindigkeit sowie gegebenenfalls zu übertragende Antriebsleistung und Getriebetemperatur sich einstellende Wirkungsgrad des Getriebes bekannt ist, kann diese Information verwendet werden, um z.B. das vom Antriebsmotor zur Erreichung der gewünschten Fahrleistung tatsächlich aufzubringende Drehmoment neu zu ermitteln und somit auch den prognostizierten Kraftstoffverbrauch für eine gegebene Übersetzung neu und genauer zu ermitteln. Neben dieser einfachen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens können selbstverständlich auch weitere oder andere Daten der Kennfelder herangezogen und auf vielfältige Art kombiniert werden. Aufgrund der Vielfältigen Möglichkeiten, Kennfelder zu gestalten und bestimmte Größen mit Hilfe anderer Größen exakt oder annähernd nachzubilden, ist es hier nicht möglich, die relevanten Parameter und deren Kombinationen und Verknüpfungen umfassend darzustellen. Es werden daher sämtliche Lösungen als äquivalent angesehen, die Daten aus Kennfeldern für den Antriebsmotor und das Automatgetriebe mit dem Ziel kombinieren, bei gegebenen Randbedingungen einen Kraftstoffverbrauch unter Einbeziehung der sich ergebenden Leistungsverluste im Getriebe zu ermitteln.

Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die Getriebesteuereinrichtung die Daten des Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeldes und des Motorkennfeldes und/oder des Getriebeübersetzungs-Gesamtkennfeldes dazu verwendet, um unter Beachtung von Randbedingungen eine verbrauchsoptimale Getriebeübersetzung zu ermitteln und so einen minimalen Kraftstoffverbrauch zu erreichen.

Der vorstehend benannte minimale Kraftstoffverbrauch ist dabei nicht zwingend der technisch geringstmögliche Kraftstoffverbrauch. Zum einen ist der technisch geringstmögliche Kraftstoffverbrauch zumeist mit einem Fahrverhal ten verbunden, das aufgrund geringer Beschleunigungsfähigkeit und starker Motorvibrationen von den meisten Fahrern nicht akzeptiert würde. Zum anderen können bestimmte externe Einflüsse, wie etwa der Beladungszustand eines Katalysators, unterschiedliche Verschleißwerte in verschiedenen Motorbetriebspunkten oder auch eine gewünschte sportliche Auslegung des Fahrzeugs einen Betrieb des Motors in einem Betriebspunkt notwendig machen, der einen höheren als den technisch geringstmöglichen Kraftstoffverbrauch zur Folge hat. Unter dem minimalen Kraftstoffverbrauch wird daher der technisch unter Einbeziehung dieser und anderer relevanter Randbedingungen geringstmögliche Kraftstoffverbrauch verstanden.

Neben der vorstehend beschriebenen Kombination eines Motorkennfeldes des Antriebsmotors und eines Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeldes des Automatgetriebes ist es auch möglich und in vielen Fällen besonders wünschenswert, die relevanten Daten beider vorgenannter Kennfelder in einem Getriebeübersetzungs-Gesamtkennfeld zusammenzufassen. Durch geschickte Auswahl der Parameter und eventuell das Einführen von Korrekturgrößen ist es beispielsweise möglich, das zuvor beschriebene, iterative Vorgehen durch ein unmittelbares Ablesen des einzustellenden Übersetzungsverhältnisses zu ersetzen und den Rechenaufwand so insgesamt stark zu verringern. Schließlich lässt sich die Auswahl des einzustellenden Übersetzungsverhältnisses durch die Einführung abgeleiteter Größen, die keine direkte physikalische Entsprechung mehr aufweisen müssen, weiter vereinfachen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eines der Kennfelder Motorkennfeld, Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeld und Getriebeübersetzungs-Gesamtkennfeld ein Verbrauchskennfeld ist. Unter einem Verbrauchskennfeld wird ein Kennfeld mit einer Struktur verstanden, die ein direktes Auslesen eines Kraftstoff Verbrauchswertes ermöglicht. So kann beispielsweise bei einem Motorkennfeld auf einer horizontalen Achse die Motordrehzahl und auf einer vertikalen Achse das Drehmoment aufgetragen sein. Für jeden Punkt dieses Feldes lässt sich nun ein für bestimmte Randparameter gültiger Kraftstoffverbrauchswert pro Zeiteinheit auf einer Hochachse auftragen. Es ergibt sich so anschaulich ein dreidimensionales „Gebirge", wobei die Linien gleicher Höhe Motorbetriebspunkten gleichen Kraftstoffverbrauchs entsprechen. Derartige Kennfelder sind besonders geeignet, um das erfindungsgemäße Verfahren mit geringem Rechenaufwand durchführen zu können.

Grundsätzlich ist es zunächst unerheblich, an welchem Ort und in welcher Form die verwendeten Kennfelder abgelegt sind. So wird z.B. ein Motorkennfeld ohnehin für die Steuerung des Antriebsmotors benötigt. In diesem Fall kann es sinnvoll sein, wenn die Getriebesteuereinrichtung z.B. über einen Datenbus Zugriff auf das Motorkennfeld hat. Da jedoch für den hier verfolgten Zweck häufig eine vereinfachte Form des Motorkennfeldes ausreichend genaue Ergebnisse liefert, und da Motorkennfelder zum Teil nicht in Form einfacher Tabellen gespeichert sind, sondern mit Hilfe von teilweise recht aufwendigen Rechenverfahren die jeweils benötigten Werte neu ermitteln, kann es vorteilhaft sein, wenn die Getriebesteuereinrichtung die Daten zumindest eines der Kennfelder Motorkennfeld, Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeld und Getriebeübersetzungs-Gesamtkennfeld aus einem statischen Speicher einliest, der bevorzugt innerhalb der Getriebesteuereinrichtung angeordnet sein kann. Zur einfachen Anpassung ansonsten baugleicher Getriebesteuereinrichtungen an unterschiedliche Motoren kann der statische Speicher bevorzugt wechselbar sein, z.B. in Form eines wechselbaren EPROMs.

Allerdings ist es auf diese Weise nur schwer möglich, das oder die Kennfelder an sich z.B. durch fortschreitenden Verschleiß verändernde, tatsächliche Kennfeldwerte anzupassen. Bei einer baulichen Veränderung z.B. des Motors durch beispielsweise eine nachgerüstete Klimaanlage kann ein Wechsel eines statischen Speicherchips eventuell noch als realitätsnah angesehen werden, zumal derartige EPROM-Speicherbausteine mit geringem Aufwand herstellbar sind. Einer langsamen, z.B. durch Abnutzung bedingten Veränderung der tatsächlichen Werte kann jedoch mit vertretbarem Aufwand allenfalls bei ohnehin fälligen Inspektionen durch einen jeweils zur Laufleistung passenden, neuen Speicherchip entsprochen werden.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird daher vorgeschlagen, dass die Getriebesteuereinrichtung die Daten zumindest eines der Kennfelder Motorkennfeld, Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeld und Getriebeübersetzungs-Gesamtkennfeld aus einem dynamischen Speicher einliest und zusätzlich eine Kennfeld-Aktualisierungseinrichtung umfasst, welche die Daten zumindest eines der Kennfelder Motorkennfeld, Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeld und Getriebeübersetzungs-Gesamtkennfeld auf Grundlage von Daten über den momentanen Fahrzustand des Fahrzeugs und dem momentan vorhandenen Kraftstoffverbrauch ermittelt und/oder aktualisiert. Auf diese Weise können real eintretende Änderungen der Kennfeldwerte mit geringem Aufwand nachgebildet und unter Umständen sogar auf die anfängliche Programmierung ab Werk verzichtet werden, da die Getriebesteuereinrichtung innerhalb einer kurzen Zeit die benötigten Kennfelder selbst erzeugt.

Nachfolgend wird eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens genauer beschrieben:
Hierfür ist eine Getriebesteuereinrichtung zur Steuerung eines Automatgetriebes vorgesehen, welche eine von einem Antriebsmotor bereitstellbare Eingangsdrehzahl und ein zugehöriges Eingangsdrehmoment in eine an einer Abtriebswelle des Automatgetriebes sich einstellende Abtriebsdrehzahl und ein zugehöriges Abtriebsmoment übersetzen kann.
Die Getriebesteuereinrichtung weist zumindest eine Schnittstelle zum Einlesen einer mit der Abtriebsdrehzahl des Getriebes korrelierenden Größe und einer mit einem Betriebszustand des Antriebsmotors korrelierenden Größe auf, und umfasst daneben eine Übersetzungsverhältnis-Vorgabeeinrichtung zur Festlegung des Übersetzungsverhältnisses des Automatgetriebes.
Insoweit handelt es sich um eine bekannte Getriebesteuereinrichtung. Selbstverständlich ist es dabei möglich, dass die mit der Abtriebsdrehzahl korrelierenden Größen sowie die mit einem Betriebszustand des Antriebsmotors korrelierenden Größen z.B. in einem Speicher innerhalb der Getriebesteuereinrichtung zwischengespeichert werden, und die genannten Schnittstellen daher keine externen Schnittstellen der Getriebesteuereinrichtung darstellen, sondern vielmehr Schnittstellen zwischen einer internen Berechnungseinheit und an beliebigen Stellen platzierten Speichern für die Werte der genannten Größen.
Die erfindungsgemäße Getriebesteuereinrichtung zeichnet sich nun dadurch aus, dass die Getriebesteuereinrichtung zusätzlich zur Bestimmung des einzustellenden Übersetzungsverhältnisses des Automatgetriebes auf Daten eines Motorkennfeldes des Antriebsmotors und eines Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeldes des Automatgetriebes und/oder eines Getriebeübersetzungs-Gesamtkennfeldes zugreifen kann. Dabei ist es wiederum nicht entscheidend, wo diese Speicherung örtlich stattfindet. In jedem Fall wird durch diesen Zugriff auf entweder das Motorkennfeld und das Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeld oder das Getriebeübersetzungs-Gesamtkennfeld eine Berücksichtigung des Getriebewirkungsgrades in bisher nicht gekannter Genauigkeit ermöglicht.
Wenn zusätzlich zumindest eines der Motorkennfelder des Antriebsmotors oder des Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeldes oder des Getriebeübersetzungs-Gesamtkennfeldes ein Verbrauchskennfeld ist, kann darüber hinaus der notwendige Rechenaufwand besonders gering gehalten werden.
Eine zusätzliche Kennfeld-Aktualisierungseinrichtung, welche Daten über den momentanen Fahrzustand des Fahrzeugs und über den momentanen Kraftstoffverbrauch einlesen sowie auswerten kann, und welche zumindest eines der Kennfelder Motorkennfeld und/oder Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeld und/oder Getriebeübersetzungs-Gesamtkennfeld auf Grundlage dieser eingelesenen Daten erstellen und/oder aktualisieren kann, ermöglicht eine sich selbständig an veränderte Betriebsbedingungen und zunehmenden Verschleiß anpassende Ausführung der Getriebesteuerungseinrichtung. Diese Getriebesteuerungseinrichtung liefert somit stets besonders genaue Daten, die zu einem unter Beachtung sonstiger Randbedingungen besonders Kraftstoff sparenden Schaltverhalten führen.
Die Erfindung lässt sich anhand eines Ausführungsbeispiels weiter erläutern. Dazu ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. Diese zeigt in
1 eine stark schematisierte Darstellung eines Antriebsstranges mit Motor und Automatgetriebe sowie mit einer Motorsteuerung und einer erfindungsgemäßen Getriebesteuereinrichtung, und
2 eine ebenfalls stark schematisierte Darstellung eines Motorkennfeldes.
1 zeigt eine stark schematisierte Darstellung eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges mit einem als Brennkraftmaschine ausgebildeten Antriebsmotor 3, der über ein hier nicht dargestelltes Anfahrelement, wie beispielsweise eine schaltbare Reibkupplung, mit der Eingangswelle eines Automatgetriebes 1 antriebswirksam verbunden ist.
Dieser Antriebsstrang wird gesteuert mittels einer Motorsteuerung 5 und einer Getriebesteuereinrichtung 2, wozu die Getriebesteuereinrichtung 2 und die Motorsteuerung 5 über einen durch einen Doppelpfeil 7 angedeuteten Datenbus miteinander in Verbindung stehen. Die Getriebesteuereinrichtung 2 kann zur Durchführung ihrer Steuerungsaufgaben auf ein in einem Motorkennfeld-Speicher 10 der Motorsteuerung 5 hinterlegtes Motorkennfeld 4 zugreifen. Die Getriebesteuereinrichtung 2 besitzt ihrerseits eine Getriebe-Kennfeld- Speichereinrichtung 9, in dem ein Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeld hinterlegt ist. Weiter verfügt die Getriebesteuereinrichtung 2 über eine Berechnungsvorrichtung 11 sowie einen Dateneingang 12 für ein Geschwindigkeitssignal bzw. Drehzahlsignal eines Sensors an der Getriebeabtriebswelle 6. In der Berechnungsvorrichtung 11 wird unter anderem das jeweilige Übersetzungsverhältnisses des Automatgetriebes 1 festgelegt.
Im Betrieb liest die Getriebesteuereinrichtung nun die Drehzahl der Getriebeabtriebswelle 6 ein, die fest mit der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs korreliert. Weiter erhält sie über den Datenbus 7 von der Motorsteuerung 5 ein Signal, aus dem z.B. die vom Fahrer durch Auslenken des Fahrpedals gewünschte Beschleunigung hervorgeht, die einer bestimmten geforderten Leistung an den angetriebenen Rädern des nicht näher gezeigten Fahrzeugs entspricht.
Es sei angenommen, das Fahrzeug fährt mit 50 km/h und der Fahrer wünscht eine moderate Beschleunigung. In diesem Fall ermittelt die Getriebesteuereinrichtung 2, dass grundsätzlich der zweite, der dritte und der vierte Gang in Frage kommen. Der erste Gang scheidet aus, da die Getriebeeingangsdrehzahl bzw. die Abtriebsdrehzahl des Antriebsmotors 5 oberhalb einer gespeicherten Drehzahlgrenze liegen würden. Der fünfte Gang scheidet aus, weil der Antriebsmotor 5 bei der sich dort einstellenden Drehzahl nicht in der Lage wäre, das geforderte Drehmoment zu liefern. Diese Information entnimmt die Getriebesteuereinrichtung 2 beispielsweise direkt dem Motorbetriebskennfeld oder auch einem eigenen Grenzwertspeicher.
Unter den drei verbleibenden, möglichen Gängen wählt die Berechungsvorrichtung 11 der Getriebesteuereinrichtung 2 nun denjenigen Gang aus, welcher die gewünschte Fahrleistung mit dem geringsten Kraftstoffverbrauch zu liefern in der Lage ist. Hierfür ermittelt sie zunächst auf Grundlage der bekannten Drehzahl der Getriebeabtriebswelle und der bekannten Übersetzungsverhältnisse der einzelnen Gänge die sich ergebenden Getriebeeingangsdrehzahlen, die gleichzeitig den Drehzahlen der Abtriebswelle des Antriebsmotors 3 entsprechen.
Da die gewünschte Leistung an der Getriebeabtriebswelle 6 über die Stellung des Fahrpedals ebenfalls bekannt ist, kann die Getriebesteuereinrichtung nun den günstigsten Gang ermitteln, indem sie zunächst mit Hilfe des in der Getriebe-Kennfeld-Speichereinrichtung 9 gespeicherten Getriebe- Wirkungsgrad-Kennfeldes die sich z.B. unter Berücksichtigung der jeweiligen Gänge, Drehzahlen, zu übertragenden Leistungen und der Getriebetemperatur ergebenden Getriebewirkungsgrade bzw. die sich ergebenden Verlustleistungen des Getriebes 1 für jeden der drei in Frage kommenden Gänge ermittelt. In einem zweiten Schritt addiert die Berechnungseinrichtung 11 der Getriebesteuereinrichtung 2 die jeweilige Verlustleistung mit der geforderten Ausgangsleistung an der Getriebeabtriebswelle 6.
Auf diese Weise ergeben sich für den zweiten, dritten und vierten Gang jeweils unterschiedliche, an der Getriebeeingangswelle vom Antriebsmotor 3 bereitzustellende Leistungen bei bekannten Drehzahlen der Abtriebswelle des Antriebsmotors 3. Mit Hilfe der bekannten Leistungen und Drehzahlen können sehr einfach die geforderten Drehmomente berechnet und mit Hilfe des Motorkennfeldes 4 der jeweilige spezifische Kraftstoffverbrauch ermittelt werden. Dieser berücksichtigt erfindungsgemäß neben den aus dem Motorkennfeld 4 bekannten Daten auch die unterschiedlichen Getriebewirkungsgrade unter Berücksichtigung der gegebenen Fahrgeschwindigkeit, der zu übertragenden Leistung und der herrschenden Getriebetemperatur. Auf dieser Basis wählt die Getriebesteuereinrichtung 2 den unter Berücksichtigung der jeweiligen Getriebewirkungsgrade verbrauchsgünstigsten Gang aus.
2 zeigt eine stark schematisierte Darstellung eines Motorkennfeldes 4. Auf der horizontalen Achse des Diagramms ist die Drehzahl des Antriebsmotors 3 aufgetragen, während dessen Drehmoment an der vertikalen Achse aufgetragen ist. Jedem Punkt in diesem Feld, welcher eine vom Antriebsmotor 3 erfüllbare Kombination aus Drehzahl und Drehmoment zugeordnet ist, kann ein spezifischer Kraftstoffverbrauch zugeordnet werden. Dieser kann beispielsweise in Form einer Tabelle abgespeichert oder in Form einer dreidimensionalen Grafik direkt dargestellt werden. In der vorliegenden 2 sind Linien konstanten Verbrauchs 8 eingetragen. Die verwendeten Kennfelder können sowohl weitere Parameter wie etwa die Motortemperatur, die Kraftstoffqualität und Weiteres berücksichtigen, als auch andere Parameter zueinander in Beziehung setzen, solange sich aus ihnen zumindest mittelbar eine Aussage über den spezifischen Kraftstoffverbrauch bei gegebenen Motor-Betriebsbedingungen ermitteln lässt.

1: Automatgetriebe
2: Getriebesteuereinrichtung
3: Antriebsmotor
4: Motorkennfeld
5: Motorsteuerung
6: Getriebeabtriebswelle
7: Datenbus
8: Linien konstanten Kraftstoffverbrauchs
9: Getriebe-Kennfeld-Speichereinrichtung
10: Motorkennfeld-Speicher
11: Berechnungsvorrichtung
12: Dateneingang, Getriebeabtriebsdrehzahl

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Automatgetriebes (1), wobei dem Automatgetriebe (1) eine Getriebesteuereinrichtung (2) zugeordnet ist, die zumindest eine mit der Abtriebsdrehzahl korrelierende Größe und eine mit einem Betriebszustand des Antriebsmotors (3) korrelierende Größe einliest und auf Grundlage zumindest dieser Größen ein Übersetzungsverhältnis-Signal zur Einstellung eines Übersetzungsverhältnisses des Automatgetriebes (1) ausgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebesteuereinrichtung (2) zusätzlich Daten eines Motorkennfeldes (4) des Antriebsmotors (3) und eines Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeldes des Automatgetriebes (1) und/oder eines Getriebeübersetzungs-Gesamtkennfeldes für die Bildung des Übersetzungsverhältnis-Signals berücksichtigt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebesteuereinrichtung (2) die Daten des Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeldes und des Motorkennfeldes (4) und/oder des Getriebeübersetzungs-Gesamtkennfeldes dazu verwendet, um unter Beachtung von Randbedingungen eine verbrauchsoptimale Getriebeübersetzung zu ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Kennfelder Motorkennfeld (4), Getriebe- Wirkungsgrad-Kennfeld und Getriebeübersetzungs-Gesamtkennfeld ein Verbrauchskennfeld ist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebesteuereinrichtung (2) die Daten zumindest eines der Kennfelder Motorkennfeld (4), Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeld und Getriebeübersetzungs-Gesamtkennfeld aus einem statischen elektronischen Speicher einliest.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebesteuereinrichtung (2) die Daten zumindest eines der Kennfelder Motorkennfeld (4), Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeld und Getriebeübersetzungs-Gesamtkennfeld aus einem dynamischen elektronischen Speicher einliest und zusätzlich eine Kennfeld-Aktualisierungseinrichtung umfasst, welche die Daten zumindest eines der Kennfelder Motorkennfeld (4), Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeld und Getriebeübersetzungs-Gesamtkennfeld auf der Grundlage von Daten über den momentanen Fahrzeugzustand und den momentanen Kraftstoffverbrauch ermittelt und/oder aktualisiert.
Getriebesteuereinrichtung (2) zur Steuerung eines Automatgetriebes (1), welches eine von einem Antriebsmotor (3) bereitstellbare Eingangsdrehzahl und ein zugehöriges Eingangsdrehmoment in eine an einer Abtriebswelle des Automatgetriebes (1) sich einstellende Abtriebsdrehzahl und ein zugehöriges Abtriebsmoment übersetzen kann, welches eine Schnittstelle zum Einlesen einer mit der Abtriebsdrehzahl des Automatgetriebes (1) oder der Fahrgeschwindigkeit korrelierenden Größe und einer mit einem Betriebszustand des Antriebsmotors (5) korrelierenden Größe aufweist, und eine Vorrichtung zur Festlegung des Übersetzungsverhältnisses des Automatgetriebes (1) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebesteuereinrichtung (2) zusätzlich zur Bestimmung des einzustellenden Übersetzungsverhältnisses des Automatgetriebes (1) auf Daten eines Motorkennfeldes (4) des Antriebsmotors (5) und eines Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeldes des Automatgetriebes (1) und/oder eines Getriebeübersetzungs-Gesamtkennfeldes zugreifen kann.
Getriebesteuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Motorkennfelder (4) des Antriebsmotors (5) oder des Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeldes oder des Getriebeübersetzungs-Gesamtkennfeldes ein Verbrauchskennfeld ist.
Getriebesteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebesteuereinrichtung (2) zusätzlich eine Kennfeld-Aktualisierungseinrichtung umfasst, welche Daten über den momentanen Fahrzustand und über den momentanen Kraftstoffverbrauch einlesen sowie auswerten kann, und welche zumindest eines der Kennfelder Motorkennfeld (4) und/oder Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeld und/oder Getriebeübersetzungs-Gesamtkennfeld auf Grundlage dieser eingelesenen Daten erstellen und/oder aktualisieren kann.