DE102008050959A1

DE102008050959A1 - Verfahren zum Betrieb eines Automatikgetriebes

Info

Publication number: DE102008050959A1
Application number: DE200810050959
Authority: DE
Inventors: Holger Dipl.-Ing.(Fh) Albrecht; Siegfried Dipl.-Ing. Langer
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2010-04-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Automatikgetriebes in einem Kraftfahrzeug, bei dem ein Wechsel zwischen mehreren Gängen des Automatikgetriebes automatisch erfolgt, wobei Schaltpunkte zwischen den Gängen durch Koordinatenwerte mindestens eines Kennfeldes bestimmt werden, in welchem ein von der Fahrgeschwindigkeit abhängiger Parameter über einem einem Motormoment (MM) eines Verbrennungsmotors zugeordneten Parameter oder umgekehrt aufgetragen ist, wobei die Schaltpunkte abhängig von einem Gefälle einer durch das Kraftfahrzeug befahrenen Gefällestrecke gegenüber einem Grundprogramm für eine Fahrt in der Ebene unter Berücksichtigung eines Schubmoments (MS_normal) des Verbreerden zusätzlich in Abhängigkeit von einem variablen Schubmoment mindestens eines weiteren, in einem Antriebsstrang zusammen mit dem Verbrennungsmotor angeordneten Aggregats verschoben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Automatikgetriebes in einem Kraftfahrzeug, bei dem ein Wechsel zwischen mehreren Gängen des Automatikgetriebes automatisch erfolgt, wobei Schaltpunkte zwischen den Gängen durch Koordinatenwerte mindestens eines Kennfeldes bestimmt sind, in welchem ein von der Fahrgeschwindigkeit abhängiger Parameter über einem einem Motormoment eines Verbrennungsmotors zugeordneten Parameter oder umgekehrt aufgetragen ist, wobei die Schaltpunkte abhängig von einem Gefälle einer durch das Kraftfahrzeug befahrenen Gefällestrecke gegenüber einem Grundprogramm für eine Fahrt in der Ebene unter Berücksichtigung eines Schubmoments des Verbrennungsmotors verschoben werden.
Bei automatischen Getrieben in Kraftfahrzeugen wird ein Gang oder eine Fahrstufe entsprechend einer Fahrgeschwindigkeit und einem Motormoment eines Verbrennungsmotors gewählt. Schaltpunkte, an denen zwischen den Gängen oder Fahrstufen gewechselt wird, sind in mindestens einem Kennfeld hinterlegt, in welchem ein von der Fahrgeschwindigkeit abhängiger Parameter über einem einem Motormoment eines Verbrennungsmotors zugeordneten Parameter oder umgekehrt aufgetragen ist. Beim Befahren von Gefällestrecken tritt ein Radmoment auf, das bei unveränderlichen Schaltpunkten bewirkt, dass das Fahrzeug immer schneller wird oder der Fahrer bremsen muss.
Aus der DE 195 11 866 A1 ist eine Anordnung zur zyklischen Anpassung einer Kennlinie für die Umschaltung zwischen benachbarten Gängen eines Automatikgetriebes bekannt, bei dem ein Grundschaltprogramm (Kennfeld) in Abhängigkeit von einem durch das Fahrzeug befahrenen Gefälle so angepasst wird, dass eine Bremswirkung eines Verbrennungsmotors (Schubmoment) ausgenutzt und die Belastung einer Fahrzeugbremse verringert wird.
Weiter ist aus der DE 44 40 706 A1 bekannt, dass mehrere Schaltpunktkennfelder hinterlegt sind. Beispielsweise ist ein Schaltpunktkennfeld für die Fahrt in der Ebene, ein weiteres für extreme Bergauffahrt und ein drittes für extreme Bergabfahrt hinterlegt. Unter Berücksichtigung einer aktuellen Steigung oder eines aktuellen Gefälles wird situationsabhängig zwischen den Schaltpunktkennfeldern interpoliert, um den jeweiligen idealen Schaltpunkt zu ermitteln.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Automatikgetriebes in einem Kraftfahrzeug anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Automatikgetriebes in einem Kraftfahrzeug erfolgt ein Wechsel zwischen mehreren Gängen des Automatikgetriebes automatisch. Schaltpunkte zwischen den Gängen werden durch Koordinatenwerte mindestens eines Kennfeldes bestimmt, in welchem ein von der Fahrgeschwindigkeit abhängiger Parameter über einem einem Motormoment eines Verbrennungsmotors zugeordneten Parameter oder umgekehrt aufgetragen ist. Die Schaltpunkte werden abhängig von einem Gefälle einer durch das Kraftfahrzeug befahrenen Gefällestrecke gegenüber einem Grundprogramm für eine Fahrt in der Ebene unter Berücksichtigung eines Schubmoments des Verbrennungsmotors verschoben, insbesondere sowohl Schaltpunkte zum Hochschalten als auch Schaltpunkte zum Zurückschalten. Das Schubmoment ist das Moment, das der Verbrennungsmotor im Schubbetrieb, also ohne Gas, einer Rotation seiner Kurbelwelle, beispielsweise durch Kompression entgegensetzt. Zusätzlich werden die Schaltpunkte in Abhängigkeit von einem variablen Schubmoment mindestens eines weiteren, in einem Antriebsstrang zusammen mit dem Verbrennungsmotor angeordneten Aggregats, beispielsweise eines Klimakompressors oder einer elektrischen Maschine, die eine Batterie lädt, verschoben. Insbesondere kann die elektrische Maschine im Schubbetrieb eine Batterie eines als Hybridfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs laden, ein Vorgang, der als Rekuperation bezeichnet wird. Die Verschiebung des Schaltpunkts erfolgt vorzugsweise so, dass bei Erkennung eines gegenüber einem normalen Schubmoment, das heißt dem Schubmoment des Verbrennungsmotors, erhöhten Summenschubmoments durch das zusätzliche variable Schubmoment des Aggregats, eine Schaltlinie weniger abgesenkt wird als dies ohne das zusätzliche variable Schubmoment der Fall wäre, so dass beispielsweise in einem höheren Gang gefahren wird als ohne die Berücksichtigung des variablen Schubmoments. Auf diese Weise wird verhindert, dass ein erhöhtes zusätzliches variables Schubmoment, wie es beispielsweise beim Laden einer leeren Batterie oder beim Betrieb einer Klimaanlage bei hohen Temperaturen auftritt, das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs wesentlich beeinflusst. Anderenfalls müsste ein Fahrer beim Befahren der gleichen Gefällestrecke bei geringer Leistungsanforderung der Aggregate beispielsweise bremsen und bei hoher Leistungsanforderung der Aggregate Gas geben. Stattdessen wird durch das reproduzierbare Fahrverhalten der Komforteindruck verbessert. Tendenziell wird das Kraftfahrzeug durch das erfindungsgemäße Verfahren häufiger in höheren Gängen betrieben als in niedrigeren. Auf diese Weise läuft beispielsweise auch die elektrische Maschine mit niedrigerer Drehzahl. Wenn die elektrische maschine als Langsamläufer ausgebildet ist, kann sie so mit einem besseren Wirkungsgrad betrieben werden.
Das reproduzierbare Fahrverhalten wird vorzugsweise erreicht, indem die Verschiebung der Schaltpunkte so durchgeführt wird, dass eine Summe aller Schubmomente des Antriebsstrangs bei einem bestimmten Gefälle und einem damit verbundenen Radmoment zumindest annähernd konstant ist. In einem optimalen Fall ist das resultierende Radmoment sowohl bei niedrigem Gesamtschubmoment in einem kleineren Gang mit kürzerer Übersetzung gleich dem Radmoment bei hohem Gesamtschubmoment in einem größeren Gang mit längerer Übersetzung.
Besonders bevorzugt wird die Verschiebung der Schaltpunkte so durchgeführt, dass ein Radmoment beim Befahren des Gefälles gleich einer Summe aller Schubmomente des Antriebsstrangs ist. Auf diese Weise muss der Fahrer weder Gas geben noch bremsen, um seine Geschwindigkeit zu halten, unabhängig davon, ob die Klimaanlage ein- oder ausgeschaltet ist oder welche Leistung sie benötigt und unabhängig davon, ob die Batterie leer ist und ein entsprechend hohes variables Rekuperations-Schubmoment von der elektrischen Maschine erzeugt wird oder ob die Batterie voll ist und die elektrische Maschine nahezu kein variables Schubmoment erzeugt.
Zur Verschiebung der Schaltpunkte kann das Kennfeld verändert werden. Ebenso kann zur Verschiebung der Schaltpunkte in Abhängigkeit vom Gefälle zwischen mehreren Kennfeldern interpoliert werden. Beispielsweise kann ein Kennfeld für die Fahrt in der Ebene, ein weiteres für extreme Bergauffahrt und ein drittes für extreme Bergabfahrt hinterlegt sein. Unter Berücksichtigung einer aktuellen Steigung oder eines aktuellen Gefälles und des variablen Schubmoments wird situationsabhängig zwischen den Kennfeldern interpoliert, um den jeweiligen idealen Schaltpunkt zu ermitteln.
Das Schubmoment des Verbrennungsmotors wird bevorzugt von einem Motorsteuergerät an einem Getriebeeingang ermittelt und beispielsweise auf einem Bussystem, insbesondere einem CAN-Bus zur Verfügung gestellt. Von dort kann ein Getriebesteuergerät das Schubmoment ebenso wie das Motormoment auslesen und das Automatikgetriebe entsprechend steuern. Das variable Schubmoment des Aggregats kann ebenfalls vom Motorsteuergerät ermittelt und summiert mit dem Schubmoment/Motormoment ausgegeben werden. Alternativ kann das variable Schubmoment des Aggregats von einem zusätzlichen Steuergerät ermittelt und ausgegeben werden, das beispielsweise dem jeweiligen Aggregat zugeordnet ist. Das Getriebesteuergerät summiert die Schubmomente in diesem Fall selbst.
Das Automatikgetriebe kann als ein Planetengetriebe oder als ein Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet sein. Auch bei einem stufenlosen Automatikgetriebe kann das variable Schubmoment der Aggregate ermittelt und das stufenlose Automatikgetriebe so eingestellt werden, dass das Fahrverhalten beim Befahren der Gefällestrecke unabhängig von den variablen Schubmomenten reproduzierbar wird. Die Reproduzierbarkeit ist gegenüber in Stufen schaltenden Automatikgetrieben sogar wesentlich besser, da eine beliebige Übersetzung gewählt werden kann.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt:
1 einen Verlauf eines Motormomentes/Schubmomentes in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl.
In 1 ist ein Diagramm gezeigt, in dem an einem Getriebeeingang eines Automatikgetriebes auftretende Momente M in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl n eines Verbrennungsmotors dargestellt sind. Unter Last, also beim Gasgeben, tritt ein Motormoment M_M (auch als Volllastmoment bezeichnet) auf. Im Schubbetrieb, also beim Fahren ohne Gas zu geben, beispielsweise auf einer Gefällestrecke, tritt hingegen ein Schubmoment auf M_S, das sich aus einem Schubmoment des Verbrennungsmotors und einem variablen Schubmoment mindestens eines vom Verbrennungsmotor angetriebenen Aggregats, beispielsweise einer elektrischen Maschine zum Laden einer Batterie in einem Hybridfahrzeug (Rekuperation) oder einem Klimakompressor, zusammensetzt. Ein so genanntes normales Schubmoment M_{S_normal} tritt auf, wenn die Aggregate keine oder nahezu keine Leistung anfordern und dementsprechend kein variables Schubmoment verursachen. Wenn die Batterie leer ist, nimmt die elektrische Maschine entsprechend mehr Leistung auf und erzeugt ein erhöhtes variables Schubmoment. Ebenso wird ein erhöhtes variables Schubmoment verursacht, wenn die Klimaanlage eingeschaltet ist. Summiert mit dem normalen Schubmoment M_{S_normal} ergibt sich dann ein erhöhtes Schubmoment M_{S_erhöht}.
Bei einem Verfahren zum Betrieb des Automatikgetriebes erfolgt ein Wechsel zwischen mehreren Gängen des Automatikgetriebes automatisch. Schaltpunkte zwischen den Gängen werden durch Koordinatenwerte mindestens eines Kennfeldes bestimmt, in welchem ein von der Fahrgeschwindigkeit abhängiger Parameter über einem dem Motormoment des Verbrennungsmotors zugeordneten Parameter oder umgekehrt aufgetragen ist. Die Schaltpunkte werden abhängig von einem Gefälle einer durch das Kraftfahrzeug befahrenen Gefällestrecke gegenüber einem Grundprogramm für eine Fahrt in der Ebene unter Berücksichtigung des normalen Schubmoments M_{S_normal} des Verbrennungsmotors verschoben, insbesondere sowohl Schaltpunkte zum Hochschalten als auch Schaltpunkte zum Zurückschalten. Zusätzlich werden die Schaltpunkte in Abhängigkeit von einem variablen Schubmoment mindestens eines weiteren, in einem Antriebsstrang zusammen mit dem Verbrennungsmotor angeordneten Aggregats, beispielsweise eines Klimakompressors oder einer elektrischen Maschine, die eine Batterie lädt, verschoben. Praktisch werden dabei die variablen Schubmomente der Aggregate und das normale Schubmoment M_{S_normal} des Verbrennungsmotors summiert und ein erhöhtes Schubmoment M_{S_erhöht} ermittelt und zur Verschiebung des Schaltpunktes berücksichtigt. Die Verschiebung des Schaltpunkts kann so erfolgen, dass bei Erkennung eines gegenüber dem normalen Schubmoment M_{s_normal} erhöhten Summenschubmoments M_{s_erhöht} eine Schaltlinie weniger abgesenkt wird als dies ohne das zusätzliche variable Schubmoment der Fall wäre.
Die Verschiebung der Schaltpunkte kann so durchgeführt werden, dass eine Summe aller Schubmomente des Antriebsstrangs, das heißt an einem Getriebeausgang, bei einem bestimmten Gefälle und einem damit verbundenen Radmoment zumindest annähernd konstant ist.
Die Verschiebung der Schaltpunkte kann so durchgeführt werden, dass ein Radmoment beim Befahren des Gefälles gleich einer Summe aller Schubmomente des Antriebsstrangs ist.
Zur Verschiebung der Schaltpunkte kann das Kennfeld verändert werden. Ebenso kann zur Verschiebung der Schaltpunkte in Abhängigkeit vom Gefälle zwischen mehreren Kennfeldern interpoliert werden. Beispielsweise kann ein Kennfeld für die Fahrt in der Ebene, ein weiteres für extreme Bergauffahrt und ein drittes für extreme Bergabfahrt hinterlegt sein. Unter Berücksichtigung einer aktuellen Steigung oder eines aktuellen Gefälles und des variablen Schubmoments wird situationsabhängig zwischen den Kennfeldern interpoliert, um den jeweiligen idealen Schaltpunkt zu ermitteln.
Das Schubmoment M_{S_normal} des Verbrennungsmotors wird bevorzugt von einem Motorsteuergerät an einem Getriebeeingang ermittelt und beispielsweise auf einem Bussystem, insbesondere einem CAN-Bus zur Verfügung gestellt. Von dort kann ein Getriebesteuergerät das Schubmoment M_S-normal ebenso wie das Motormoment auslesen und das Automatikgetriebe entsprechend steuern. Das variable Schubmoment des Aggregats kann ebenfalls vom Motorsteuergerät ermittelt und summiert mit dem Schubmoment M_{S_normal} oder dem Motormoment ausgegeben werden. Alternativ kann das variable Schubmoment des Aggregats von einem zusätzlichen Steuergerät ermittelt und ausgegeben werden, das beispielsweise dem jeweiligen Aggregat zugeordnet ist. Das Getriebesteuergerät summiert die Schubmomente in diesem Fall selbst.
Das Automatikgetriebe kann als ein Planetengetriebe oder als ein Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet sein. Auch bei einem stufenlosen Automatikgetriebe kann das variable Schubmoment der Aggregate ermittelt und das stufenlose Automatikgetriebe so eingestellt werden, dass das Fahrverhalten beim Befahren der Gefällestrecke unabhängig von den variablen Schubmomenten reproduzierbar wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19511866 A1 [0003]
- DE 4440706 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Automatikgetriebes in einem Kraftfahrzeug, bei dem ein Wechsel zwischen mehreren Gängen des Automatikgetriebes automatisch erfolgt, wobei Schaltpunkte zwischen den Gängen durch Koordinatenwerte mindestens eines Kennfeldes bestimmt werden, in welchem ein von der Fahrgeschwindigkeit abhängiger Parameter über einem einem Motormoment (M_M) eines Verbrennungsmotors zugeordneten Parameter oder umgekehrt aufgetragen ist, wobei die Schaltpunkte abhängig von einem Gefälle einer durch das Kraftfahrzeug befahrenen Gefällestrecke gegenüber einem Grundprogramm für eine Fahrt in der Ebene unter Berücksichtigung eines Schubmoments (M_{S_normal}) des Verbrennungsmotors verschoben werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltpunkte zusätzlich in Abhängigkeit von einem variablen Schubmoment mindestens eines weiteren, in einem Antriebsstrang zusammen mit dem Verbrennungsmotor angeordneten Aggregats verschoben werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das variable Schubmoment eines Klimakompressors berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das variable Schubmoment einer elektrischen Maschine berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das variable Schubmoment der elektrischen Maschine während einer Rekuperation in einem Hybridfahrzeug berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung der Schaltpunkte so durchgeführt wird, dass eine Summe aller Schubmomente eines Antriebsstrangs bei einem bestimmten Gefälle und einem damit verbundenen Radmoment zumindest annähernd konstant ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschiebung der Schaltpunkte so durchgeführt wird, dass ein Radmoment beim Befahren des Gefälles gleich einer Summe aller Schubmomente eines Antriebsstrangs ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verschiebung der Schaltpunkte das Kennfeld verändert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verschiebung der Schaltpunkte in Abhängigkeit vom Gefälle zwischen mehreren Kennfeldern interpoliert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schubmoment (M_{S_normal}) des Verbrennungsmotors von einem Motorsteuergerät ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das variable Schubmoment des Aggregats vom Motorsteuergerät ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das variable Schubmoment des Aggregats von einem zusätzlichen Steuergerät ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechsel zwischen den Gängen eines als ein Planetengetriebe oder als ein Doppelkupplungsgetriebe ausgebildeten Automatikgetriebes durchgeführt wird.