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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Automatikgetriebes eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Die
DE 197 22 954 C1 beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung zum Steuern eines Automatikgetriebes eines Kraftfahrzeugs. Ein Sollgang des Automatikgetriebes ändert sich, wenn die Stellung des Fahrpedals eine so genannte Schaltlinie eines Schaltkennfeldes, welche in einer Steuerungseinrichtung des Automatikgetriebes abgelegt sind, überschreitet. Eine Hochschaltung kann beispielsweise eingeleitet werden, wenn der Fahrzeugführer die Stellung des Fahrpedals so weit verringert, dass eine Hochschaltlinie überschritten wird. Die drauf hin eingeleitete Hochschaltung des Automatikgetriebes wird abgebrochen, wenn ein Abbruchkriterium erkannt wird. Das Abbruchkriterium wird erkannt, wenn der Fahrzeugführer die Stellung des Fahrpedals nach dem Auslösen der Hochschaltung wieder so weit erhöht, dass eine Rückschaltlinie überschritten wird. Dieser Fall kann beispielsweise dann auftreten, wenn der Fahrzeugführer während eines Überholvorgangs erkennt, dass er den Gegenverkehr passieren lassen muss. Der Fahrzeugführer muss den Überholvorgang abbrechen und vom Gas gehen, wodurch eine Hochschaltung ausgelöst wird. Während der Hochschaltung erkennt der Fahrzeugführer, dass die Gegenfahrbahn nunmehr frei ist und er geht wieder aufs Gas. Dadurch wird wieder eine Rückschaltung angefordert und damit das Abbruchkriterium für die Hochschaltung erkannt. Die Hochschaltung wird daher abgebrochen und der ursprüngliche Gang bleibt eingelegt.
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Die
DE 198 49 059 A1 zeigt ein Verfahren zum Steuern eines Automatikgetriebes eines Kraftfahrzeugs, wobei eine Hochschaltverhinderung in Abhängigkeit eines Fahrpedalgradienten erfolgt.
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Die gattungsgemäße
DE 198 44 375 A1 zeigt ein Verfahren zur Steuerung eines Automatikgetriebes eines Kraftfahrzeugs, bei welchem ein Sollgang in Abhängigkeit einer Stellung eines von einem Fahrzeugführer betätigbaren Fahrpedals bestimmt wird und eine auf Grund einer Änderung des Sollgangs ausgelöste Schaltung abgebrochen und damit die Änderung des Sollgang rückgängig gemacht wird, wenn ein Abbruchkriterium erkannt wird, wobei das Abbruchkriterium in Abhängigkeit eines Fahrpedalgradienten erkannt wird.
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Aufgabenstellung
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Demgegenüber ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines Automatikgetriebes eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, welches es ermöglicht, spontan auf Anforderungsänderungen des Fahrzeugführers zu reagieren. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Darstellung der Erfindung
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Es wird ausgegangen von einem Verfahren, bei dem das Abbruchkriterium in Abhängigkeit eines Fahrpedalgradienten erkannt wird. Der Fahrpedalgradient wird gebildet aus der Ableitung der Fahrpedalstellung nach der Zeit, er ist also gleichbedeutend mit der Fahrpedalgeschwindigkeit. Das Vorzeichen des Fahrpedalgradienten kennzeichnet die Betätigungsrichtung. Der Fahrpedalgradient hat ein positives Vorzeichen, der Fahrzeugführer mehr Gas gibt, also wenn die Stellung des Fahrpedals größer wird und ein negatives Vorzeichen, wenn der Fahrzeugführer vom Gas geht, also die Stellung des Fahrpedals kleiner wird.
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Durch die Auswertung des Fahrpedalgradienten kann sehr früh auf eine Änderung der Anforderung durch den Fahrzeugführer reagiert werden. Es muss nicht abgewartet werden, bis eine Schaltlinie überschritten wird. Die Schaltung kann vielmehr schon dann abgebrochen werden, wenn der Fahrpedalgradient einen Verlauf aufweist, der ein weiteres Überschreiten einer Schaltlinie, was die ablaufende Schaltung rückgängig machen würde, wahrscheinlich erscheinen lässt.
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Das Automatikgetriebe ist insbesondere als ein lastschaltbares Getriebe, beispielsweise als ein Getriebe mit mehreren gekoppelten Planetensätzen oder als ein Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt. Es ist aber auch möglich, dass das Automatikgetriebe als ein automatisiertes Zahnräderwechselgetriebe oder ein stufenloses Getriebe mit konstanten Übersetzungen als Gangstufen ausgeführt ist. Der Sollgang kann auch in Abhängigkeit von Größen, welche von der Stellung des Fahrpedals abhängig sind, festgelegt werden. Dies können beispielsweise eine Drosselklappenstellung, eine Einspritzmenge oder ein Soll-Drehmoment der Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs sein.
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Das Verfahren kann zum Abbruch von Hoch- oder Rückschaltungen eingesetzt werden, wobei der Einsatz beim Abbruch von Hochschaltungen für den Fahrzeugführer stärker bemerkbar ist, da er bei der Anforderung von Rückschaltungen eine besonders spontane Reaktion des Automatikgetriebes erwartet. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann durch den Abbruch einer Hochschaltung auch verhindert werden, dass der Fahrzeugführer, während er auf eine Reaktion auf seine Fahrpedalbetätigung wartet, das Fahrpedal noch weiter durchdrückt. Dies würde dann dazu führen, dass er nach der erfolgten Rückschaltung eine viel höhere Beschleunigung des Kraftfahrzeugs erhält als er eigentlich erreichen wollte.
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Erfindungsgemäß wird das Abbruchkriterium erkannt, wenn das Vorzeichen des Fahrpedalgradienten nach der Änderung des Sollgangs wechselt. Falls bei der Änderung des Sollgangs, also beim Überschreiten der Schaltlinie die Fahrpedalstellung einen positiven Gradienten aufweist, wird das Abbruchkriterium erkannt, wenn das Vorzeichen des Gradienten von positiv nach negativ wechselt. Dies kann beispielsweise bei einer Rückschaltung auftreten, da eine Rückschaltung bei steigender Fahrpedalstellung ausgelöst wird. Falls bei der Änderung des Sollgangs die Fahrpedalstellung einen negativen Gradienten aufweist, wird das Abbruchkriterium erkannt, wenn das Vorzeichen des Gradienten von negativ nach positiv wechselt. Dies kann beispielsweise bei einer Hochschaltung auftreten, da eine Hochschaltung bei sinkender Fahrpedalstellung ausgelöst wird. Damit das Abbruchkriterium sicher erkannt werden kann, ist es vorteilhaft, wenn die Fahrpedalstellung vor der Gradientenbildung und/oder der Fahrpedalgradient tiefpassgefiltert werden.
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Der Zeitpunkt der Änderung der Betätigungsrichtung des Fahrpedals, also der Zeitpunkt des Wechsels des Vorzeichens des Fahrpedalgradienten ist der frühestmögliche Zeitpunkt, an dem eine Änderung der Anforderung des Fahrzeugführers an das Kraftfahrzeug erkannt werden kann. Sobald der Fahrzeugführer während einer laufenden Schaltung die Betätigungsrichtung ändert, ist es sehr wahrscheinlich, dass die Stellung des Fahrpedals eine weitere Schaltlinie überschreiten wird, was die laufende Schaltung rückgängig machen würde. Durch den sofortigen Abbruch der Schaltung bekommt der Fahrzeugführer eine besonders spontane Reaktion auf seine Fahrpedalbetätigung.
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In Ausgestaltung der Erfindung wird das Abbruchkriterium erkannt, wenn der Betrag des Fahrpedalgradienten nach dem Wechsel des Vorzeichens größer als ein Schwellwert ist. Damit kann verhindert werden, dass durch kleine und unter Umständen unbewusste Änderungen der Fahrpedalbetätigung durch den Fahrzeugführer eine laufende Schaltung abgebrochen wird. Die Reaktionen des Automatikgetriebes sind damit für den Fahrzeugführer nachvollziehbar.
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In Ausgestaltung der Erfindung wird das Abbruchkriterium erkannt, wenn in einer festlegbaren Zeitspanne nach dem Wechsel des Vorzeichens kein weiterer Wechsel des Vorzeichens stattgefunden hat. Damit kann ebenfalls bzw. sicherer verhindert werden, dass durch kleine und unter Umständen unbewusste Änderungen der Fahrpedalbetätigung durch den Fahrzeugführer eine laufende Schaltung abgebrochen wird.
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In Ausgestaltung der Erfindung wird das Abbruchkriterium nur erkannt, wenn der Betrag des Fahrpedalgradienten bei der Änderung des Sollgangs, also beim Überschreiten der Schaltlinie, was zum Auslösen der laufenden Schaltung geführt hat, größer als ein Grenzbetrag ist. Schaltlinien werden üblicherweise in Abhängigkeit von der Fahrpedalstellung und der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt. Damit kann eine Schaltlinie auch bei konstanter oder betragsmäßig nur sehr kleinem Fahrpedalgradienten durch eine Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit überschritten werden. Beispielsweise kann eine Hochschaltlinie bei steigender und eine Rückschaltlinie bei sinkender Geschwindigkeit überschritten werden. Wird nach einem derartigen Überschreiten einer Schaltlinie ein Abbruchkriterium erkannt, sobald sich das Vorzeichen des Fahrpedalgradienten ändert, kann dies zu einem unerwünschten Abbruch der Schaltung führen. Durch die Prüfung, ob der Fahrpedalgradient zum Zeitpunkt des Überschreitens der Schaltlinie größer als ein Grenzbetrag ist, wird sichergestellt, dass die Schaltung durch eine Änderung der Fahrpedalstellung ausgelöst wurde und so ein Abbruch auf Grund des Fahrpedalgradienten gerechtfertigt ist.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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In der Zeichnung zeigen:
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1 ein Prinzipbild eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs,
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2 zwei Schaltlinien zur Bestimmung eines Sollgangs des Automatikgetriebes,
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3a, b, c, d zeitliche Verläufe von Betriebsgrößen des Antriebsstrangs bei einer Änderung der Fahrpedalbetätigung.
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Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
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Gemäß 1 verfügt ein Antriebsstrang 10 eines Kraftfahrzeugs über eine Antriebsmaschine 11 in Form einer Brennkraftmaschine. Die Antriebsmaschine 11 wird von einer Steuerungseinrichtung 29 angesteuert, welche mit nicht dargestellten Sensoren und Stellgliedern in Signalverbindung steht. Die Steuerungseinrichtung 29 kann beispielsweise eine Drehzahl der Antriebsmaschine 11 erfassen und ein abgegebenes Drehmoment der Antriebsmaschine 11 einstellen. Die Steuerungseinrichtung 29 steht mit einem Fahrpedal 30 in Signalverbindung. Mittels des Fahrpedals 30 kann ein Fahrzeugführer ein Fahrervorgabemoment einstellen, welches von der Steuerungseinrichtung 29 eingestellt wird. Die Steuerungseinrichtung 29 erfasst dazu die Stellung des Fahrpedals 30.
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Die Antriebsmaschine 11 ist mittels einer Anfahrkupplung 12 mit einer Getriebeeingangswelle 13 eines Automatikgetriebes 14 verbunden. Die Anfahrkupplung 12 und das Automatikgetriebe 14 werden von einer Steuerungseinrichtung 27 angesteuert, welche mit nicht dargestellten Sensoren und Stellgliedern in Signalverbindung steht.
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Das Automatikgetriebe 14 ist als ein Planetenräder-Wechselgetriebe ausgeführt und verfügt über 5 Vorwärtsgänge. Die Steuerungseinrichtung 27 kann mittels nicht dargestellter Stellglieder Schaltungen im Automatikgetriebe 14 durchführen.
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Von einer Getriebeausgangswelle 18 des Automatikgetriebes 14 wird eine Drehzahl und ein Drehmoment mittels einer Antriebswelle 23 an ein Achsgetriebe 24 übertragen, welches in an sich bekannter Weise das Drehmoment über zwei Abtriebswellen 25 an Antriebsräder 26 überträgt.
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Das Automatikgetriebe kann als Anfahrelement auch einen hydrodynamischen Drehmomentwandler aufweisen.
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Die Steuerungseinrichtung 27 steht mit einem Wählhebel 28 in Signalverbindung, mittels welchem ein Fahrzeugführer eine Neutralstellung und eine Fahrstellung des Getriebes 14 einstellen und Schaltungen im Automatikgetriebe 14 anfordern kann.
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Die Steuerungseinrichtung 27 steht außerdem mit der Steuerungseinrichtung 29 der Antriebsmaschine 11 in Signalverbindung. Die Steuerungseinrichtung 27 erhält damit die Informationen über die Stellung des Fahrpedals 30. Die Steuerungseinrichtung 27 bestimmt aus der Stellung des Fahrpedals 30 durch die Ableitung nach der Zeit und anschließender Tiefpassfilterung einen Fahrpedalgradienten.
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In einem Automatikmodus werden Schaltungen im Automatikgetriebe 14 von der Steuerungseinrichtung 27 ausgelöst und durchgeführt. Die Steuerungseinrichtung 27 bestimmt dazu in Abhängigkeit von der Stellung des Fahrpedals 30 und der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs einen Sollgang. Weicht dieser vom aktuell eingelegten Gang ab, so wird eine Schaltung in den Sollgang ausgelöst. Die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kann aus Drehzahlen der Räder des Kraftfahrzeugs oder aus der Drehzahl der Getriebeausgangswelle 18 bestimmt bzw. abgeleitet werden.
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In 2 sind zwei Schaltlinien zur Bestimmung des Sollgangs dargestellt, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit v in [km/h] über dem Fahrpedalwert pw in [%] aufgetragen ist. Es sind dargestellt eine Rückschaltlinie 31, eine Hochschaltlinie 32 und ein aus dem aktuellen Fahrpedalwert pw0 und der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit v0 gebildeter aktueller Betriebspunkt 33. Für die folgenden Betrachtungen wird angenommen, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit konstant bleibt. Zum aktuellen Zeitpunkt sei der 4. Gang im Automatikgetriebe eingelegt. Geht der Fahrzeugführer vom Gas, so wird die Fahrpedalstellung kleiner und der Betriebspunkt wandert auf der gepunkteten Linie 34 in Richtung kleinerer Fahrpedalwerte. Beim Fahrpedalwert pw_h würde der Betriebspunkt die Hochschaltlinie 32 überschreiten und eine Hochschaltung im Automatikgetriebe würde eingeleitet werden. Drückt der Fahrzeugführer das Fahrpedal dagegen weiter durch, so wandert der Betriebspunkt auf der gepunkteten Linie 34 in Richtung größerer Fahrpedalwerte. Beim Fahrpedalwert pw_r würde der Betriebspunkt die Rückschaltlinie 31 überschreiten und eine Rückschaltung im Automatikgetriebe würde eingeleitet werden. Das vom Gasgehen und anschließende Gasgeben kann direkt hintereinander erfolgen, wenn der Fahrzeugführer beispielsweise zum Überholen ansetzt, kurz abwarten muss und anschließend den Überholvorgang fortsetzt. In dieser Situation kann es ohne spezielle Gegenmaßnahmen vorkommen, dass die Hochschaltung erst abgeschlossen werden muss, bevor die Rückschaltung ausgeführt werden kann. Dies kann zu einem stark verzögerten Ansprechen des Kraftfahrzeugs führen.
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In den 3a, b, c und d sind die Verläufe von Betriebsgrößen des Antriebsstrangs über der Zeit aufgetragen. In den 3c und 3d sind zusätzlich gestrichelt Verläufe der entsprechenden Größen ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.
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In 3a ist die vom Fahrzeugführer eingestellte Stellung des Fahrpedals pw in [%] und in 3b der daraus bestimmte Fahrpedalgradient pwp in [%/s] dargestellt. Zum Zeitpunkt t0 hat die Fahrpedalstellung den Wert pw0, die Geschwindigkeit den Wert v0 (nicht dargestellt) und es ist der 4. Gang eingelegt. Der Fahrzeugführer geht anschließend vom Gas, so dass die Fahrpedalstellung sinkt, der Fahrpedalgradient negativ wird und zum Zeitpunkt t1 der Fahrpedalwert kleiner als pw_h wird, also der Betriebspunkt die Hochschaltlinie 32 überschreitet. Als Folge davon wird der in 3c dargestellte Sollgang auf den 5. Gang erhöht und eine Hochschaltung wird eingeleitet. Eine in 3d dargestellte Drehzahl der Antriebsmaschine zeigt nicht sofort nach dem Zeitpunkt t1 eine Reaktion. Dies liegt daran, dass zur Durchführung der Schaltung zuerst die hydraulischen Schaltelemente im Automatikgetriebe betätigt werden müssen.
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Nachdem der Fahrzeugführer vom Gas gegangen ist, gibt er kurz darauf wieder Gas, so dass die Fahrpedalstellung ab einem Zeitpunkt t2 beginnt wieder anzusteigen. Demzufolge steigt der Fahrpedalgradient ebenfalls an und wird zum Zeitpunkt t2 0 und anschließend positiv. Zum Zeitpunkt t2 wechselt also das Vorzeichen des Fahrpedalgradienten von negativ nach positiv. Die Steuerungseinrichtung des Automatikgetriebes erkennt dies und prüft anschließend, ob der Fahrpedalgradient weiter ansteigt. Dazu prüft sie, ob der Betrag des Fahrpedalgradienten größer als ein Schwellwert ist. Diese zusätzliche Bedingung ist zum Zeitpunkt t3 erfüllt, so dass der Sollgang wieder auf den 4. Gang zurückgesetzt und die Hochschaltung abgebrochen wird. Damit kann die Drehzahl der Antriebsmaschine ab dem Zeitpunkt t3 ohne vorher abzusinken ansteigen. Der Fahrzeugführer erhält also eine sofortige Rückmeldung auf das Gasgeben.
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In den 3c und 3d sind gestrichelt die Verläufe des Sollgangs und der Drehzahl der Antriebsmaschine ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. In diesem Fall bleibt der Sollgang auch nach dem Zeitpunkt t3 unverändert auf dem 5. Gang. Erst zum Zeitpunkt t4, bei dem der Fahrpedalwert den Wert pw_r erreicht, also der Betriebspunkt die Rückschaltlinie 31 überschreitet, wird der Sollgang wieder auf den 4. Gang zurückgesetzt. In Folge dessen wird die Schaltung vom 4. in den 5. Gang durchgeführt und anschließend sofort wieder eine Schaltung vom 5. in den 4. Gang angeschlossen. Die Drehzahl der Antriebsmaschine sinkt deshalb zuerst ab, um dann mit einiger Verzögerung ebenfalls anzusteigen.
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Um unerwünschte Schaltungsabbrüche zu vermeiden kann als zusätzliche Bedingung für den Abbruch geprüft werden, ob innerhalb einer festlegbaren Zeitspanne nachdem das Vorzeichen des Fahrpedalgradienten gewechselt hat, kein weiterer Wechsel des Vorzeichens stattfindet. Diese Prüfung kann zusätzlich oder alternativ zur beschriebenen Prüfung der Höhe des Betrags des Fahrpedalgradienten durchgeführt werden.
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Außerdem kann noch geprüft werden, ob zum Zeitpunkt der Änderung des Sollgangs, also hier zum Zeitpunkt t1, der Betrag des Fahrpedalgradienten größer als ein Grenzbetrag ist.
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Die Schaltung wird dann nur abgebrochen, wenn die zusätzlichen Bedingungen ebenfalls erfüllt sind.
