DE102009019795A1

DE102009019795A1 - Verfahren zur kombinierten Steuerung einer Leistungsabgabe einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges und eines mit der Brennkraftmaschine verbundenen Automatikgetriebes und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102009019795A1
Application number: DE102009019795A
Authority: DE
Inventors: Klaus Pochner; Götz Hangen
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-05-02
Filing date: 2009-05-02
Publication date: 2010-11-04

Abstract

Eine kombinierte Steuerung einer Leistungsabgabe einer Brennkraftmaschine (1) und eines Automatikgetriebes (2) weist eine Gangauswahleinheit (10) auf, in welcher in Abhängigkeit von Werten einer Fahrgeschwindigkeitsregelung (6) ein einzustellendes Übersetzungsverhältnis berechnet wird. Die Berechnung des Übersetzungsverhältnisses erfolgt anhand eines relativen unlimitierten Motormoments, welches durch Division eines vorgegebenen Wunschdrehmoments und eines maximal verfügbaren Motordrehmoments ermittelt wird. Anhand dieses relativen unlimitierten Motormoments wird ein Vorgabewert zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses des Automatikgetriebes (2) erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kombinierten Steuerung einer Leistungsabgabe einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges und eines mit der Brennkraftmaschine verbundenen Automatikgetriebes, bei dem ein Motorsteuergerät in Abhängigkeit von einer von einem Fahrer ausgewählten Sollgeschwindigkeit und einer Istgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges ein die Leistung der Brennkraftmaschine beeinflussendes Stellorgan ansteuert, und ein Getriebesteuergerät das Übersetzungsverhältnis des Automatikgetriebes einstellt. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorherigen Ansprüchen zur kombinierten Steuerung einer Leistungsabgabe einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges und eines mit der Brennkraftmaschine verbundenen Automatikgetriebes, mit einem in Abhängigkeit von einer von einem Fahrer ausgewählten Sollgeschwindigkeit und einer Istgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges ein die Leistung der Brennkraftmaschine beeinflussendes Stellorgan ansteuernden Motorsteuergerät und mit einem das Übersetzungsverhältnis des Automatikgetriebes einstellenden Getriebesteuergerät.
Zur kombinierten Steuerung der Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine und des Automatikgetriebes beeinflusst das Motorsteuergerät die Motorlast zwischen 0% im Schubbetrieb und 100% bei Volllast. Stellt sich die notwendige Fahrzeugbeschleunigung trotz Motorvolllast nicht ein, muss das Getriebesteuergerät die Getriebeübersetzung ändern.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung der oben beschriebenen Art ist beispielsweise aus der DE 28 52 195 C2 bekannt. Hierbei wird ein der Sollbeschleunigung proportionales Signal in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Kraftfahrzeuges berechnet und in Abhängigkeit der Betriebsparameter und einem Vergleich der Istbeschleunigung mit einer Sollbeschleunigung aus einer Vielzahl von Schaltpunkten ein Schaltpunkt ausgewählt. Dieses Verfahren erzeugt durch die starren Vorgaben von Schaltpunkten festgelegte Schaltkennlinien, welche nur durch aufwändige Kompromisse festlegbar sind. Weiterhin erzeugt das bekannte Verfahren häufig Pendelschaltungen, so dass in kurzen Zeitabständen ständig hoch und herunter geschaltet wird.
Aus der DE 101 28 878 A1 ist ein Verfahren zum Verhindern von Pendelschaltungen bekannt geworden, bei dem zunächst aus der Differenz zwischen einer Istbeschleunigung des Kraftfahrzeuges und einer theoretisch möglichen Fahrzeugbeschleunigung eine Differenzbeschleunigung ermittelt wird. Das Motormoment der Brennkraftmaschine wird beispielsweise heruntergeregelt, wenn die Differenzbeschleunigung größer ist als ein vorgesehener Grenzwert. Damit wird verhindert, dass das Automatikgetriebe hochschaltet und damit das Übersetzungsverhältnis verlängert. Eine direkte Kommunikation zwischen dem Motorsteuergerät und dem Getriebesteuergerät findet bei diesem Verfahren nicht statt.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass starre Kennlinien bei der Auswahl des Übersetzungsverhältnis ses vermieden werden. Weiterhin soll eine möglichst einfache Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen werden.
Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein relatives unlimitiertes Wunschdrehmoment durch Division eines vorgegebenen Wunschdrehmomentes und einem maximal verfügbaren Motordrehmoment ermittelt wird und dass in Abhängigkeit von dem relativen unlimitierten Wunschdrehmoment ein Vorgabewert zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses des Automatikgetriebes erzeugt wird.
Durch diese Gestaltung ist die Auswahl des einzustellenden Übersetzungsverhältnisses abhängig von dem momentanen Lastzustand der Brennkraftmaschine bei der momentanen Drehzahl und dem vom Fahrer mittelbar oder unmittelbar vorgegebenen Wunschdrehmomentes. Mit dem relativen unlimitierten Wunschdrehmoment steht der Steuerung des Automatikgetriebes ein Wert zur Verfügung, anhand dessen die Schaltpunkte abhängig sind von den Werten, mittels derer das Motorsteuergerät auch die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine regelt sowie von leistungsspezifischen Werten der Brennkraftmaschine. Damit ist das Getriebesteuergerät nicht mehr wie bei dem Stand der Technik an starre Kennlinien gebunden. Das vorgegebene Wunschdrehmoment wird zudem von dem Motorsteuergerät durch Ausgabe geeigneter Parameter an die Brennkraftmaschine umgesetzt, wie beispielsweise die Drosselklappenstellung einem Ladedruck, einer Einspritzdauer oder einem Zündwinkelvorsteuerwert. Mathematisch wird das relative unlimitierte Wunschdrehmoment nach der Gleichung M_relU = M_MotorSoll/M_MotorMAX berechnet, wobei M_MotorSoll das vorgegebene Wunschdrehmoment kennzeichnet.
Die Ermittlung des vorgegebenen Wunschdrehmomentes erfordert gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einen geringen Aufwand, wenn das vorgegebene Wunschdrehmoment durch ein, den aktuellen Fahrwiderstand entsprechenden Drehmomentanteil korrigiert wird. Der dem aktuellen Fahrwider stand entsprechende Drehmomentanteil lässt sich im einfachsten Fall aus den allgemein bekannten Methoden der Fahrwiderstandsermittlung berechnen. Hierbei wird mit der Information des aktuellen Motormoments eine erwartete Fahrzeugbeschleunigung unter Normalbedingungen errechnet und mit der tatsächlich gemessenen Beschleunigung verglichen. Als Fahrzeugbeschleunigung unter Normalbedingung lässt sich eine Beschleunigung des Fahrzeugs auf ebener Straße, bei Leergewicht mit einem Fahrer und Windstille sowie weiteren entsprechenden Einflussgrößen festlegen. Das Ergebnis dieser Berechnung gibt Aufschluss über zusätzliche positive, beispielsweise Bergauffahrt, oder negative, beispielsweise Bergabfahrt, Fahrwiderstände. Hieraus lasen sich dann die Korrekturen für das Wunschdrehmoment ableiten. Mathematisch wird das vorgegebene Wunschdrehmoment beispielsweise im einfachsten Fall durch die Gleichung M_MotorSoll = (a_vorgabe + a_Differenz/(i_Getriebe·i_{Achsübersetzung}·η_{Antriebsstrang})·(rdyn_Rad·m_Fahrzeug) berechnet, wobei a_vorgabe die vom Fahrer vorgegebene Beschleunigung, a_Differenz die Differenz zwischen der vom Motorsteuergerät erwarteten Sollbeschleunigung und der aktuellen Istbeschleunigung und (i_Getriebe·i_{Achsübersetzung}·η_{Antriebsstrang})·(rdyn_Rad·m_Fahrzeug) der Fahrwiderstand des Fahrzeuges ist. Die erwartete Sollbeschleunigung ist begrenzt auf die dem maximalen Motormoment entsprechende Beschleunigung.
Die vorgegebene Sollgeschwindigkeit zur Festlegung des Wunschdrehmomentes lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach ermitteln, wenn die Sollgeschwindigkeit abhängig von den eingestellten Werten einer Fahrgeschwindigkeitsregelung und/oder einer Fahrpedalstellung ist. Fahrgeschwindigkeitsregelungen werden in der Praxis häufig als Tempomatfunktion oder cruise control bezeichnet und verwenden beschleunigungsorientierte Modelle, um auftretende Geschwindigkeitsabweichungen auszugleichen. Bekannte Fahrgeschwindigkeitsregelungen unterscheiden sich grundsätzlich in folgende Fahrsituationsfälle:

1. Eine aktuelle Istgeschwindigkeit wird durch Betätigen einer ”SET-TASTE” als vorgegebene Sollgeschwindigkeit abgespeichert und ein in dem Motorsteuergerät abgelegter Algorithmus hat die Aufgabe, die Geschwindigkeit zu halten.
2. Eine vorher schon einmal gesetzte Sollgeschwindigkeit wird durch Betätigen einer ”RESUME-TASTE” wieder eingestellt. Hierbei können teilweise sehr große Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen der aktuellen Istgeschwindigkeit und der vorgegebenen Sollgeschwindigkeit auftreten.
3. Während die aktuelle Istgeschwindigkeit von dem Motorsteuergerät gerade geregelt wird, kann durch Betätigen der ”SET-TASTE” in einzelnen Schritten die vorgegebene Sollgeschwindigkeit erhöht werden oder durch dauerhaftes Drücken einer Taste ”ACCELERATION-MODE” aktiviert werden. Durch Betätigen der ”RESUME-TASTE” kann in einzelnen Schritten die vorgegebene Sollgeschwindigkeit reduziert werden oder durch dauerhaftes Drücken einer Taste ”VERZÖGERUNGS-MODE” aktiviert werden.

Beim Hochschalten des Automatikgetriebes lässt sich ein Vorgabewert aus dem relativen unlimitierten Motordrehmoment für den Schaltpunkt gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach festlegen, wenn zumindest eine Kennlinie für Steigerungen des Übersetzungsverhältnisses des Automatikgetriebes erzeugt wird, welche eine Grenzgeschwindigkeit als Funktion des relativen unlimitierten Motordrehmoments aufweist. Damit lässt sich bei Überschreitung der Grenzgeschwindigkeit ein länger übersetzter Zielgang anfordern. Jeweils eine derartige Hochschaltkennlinie soll dabei mindestens für jede mögliche Kombination aus dem aktuellen Gang und dem nächst längeren Zielgang definiert werden. Zusätzlich können derartige Hochschaltkennlinien auch für Überspringen von einem oder mehreren Gängen definiert werden.
Das Zusammenwirken des Motorsteuergerätes mit dem Getriebesteuergerät gestaltet sich konstruktiv besonders einfach, wenn im Motorsteuergerät aus dem Wunschdrehmoment und/oder der vorgegebenen Wunschbeschleunigung der Fahrgeschwindigkeitsregelung das relative unlimitierte Wunschdrehmoment berechnet und an das Getriebesteuergerät übermittelt wird und wenn das Getriebesteuergerät aus den übermittelten Werten den Vorgabewert für das Übersetzungsverhältnis ermittelt.
Die Einstellung des Übersetzungsverhältnis nach der Ermittlung des relatives unlimitiertes Wunschdrehmomentes erfordert gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einen besonders geringen baulichen Aufwand, wenn die Erzeugung des Vorgabewertes zur Einstellung des Übersetzungs verhältnisses des Automatikgetriebes im Motorsteuergerät erfolgt und wenn der Vorgabewert an das Getriebesteuergerät übermittelt wird und wenn das Getriebesteuergerät den Vorgabewert mit den Kennlinien vergleicht.
Vorhandene Getriebe- und Motorsteuergeräte lassen sich mit entsprechender Hardware mit besonders geringem Aufwand für das erfindungsgemäße Verfahren umprogrammieren, wenn der Rechenalgorithmus zur Bestimmung des Fahrwiderstandes des Kraftfahrzeuges und der Vergleich des Vorgabewertes mit den Kennlinien im Motorsteuergerät erfolgt und ein im Automatikgetriebe einzustellendes Übersetzungsverhältnis an das Getriebesteuergerät übermittelt wird.
Die Brennkraftmaschine und das Automatikgetriebe lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung im Wesentlichen autonom voneinander steuern, wenn die Fahrgeschwindigkeitsregelung dem Getriebesteuergerät das Wunschdrehmoment und/oder die vorgegebene Wunschbeschleunigung übermittelt und wenn das Getriebesteuergerät aus den übermittelten Werten das relative unlimitierte Wunschdrehmo ment und den Vorgabewert für das Übersetzungsverhältnis ermittelt. Das Getriebesteuergerät erhält hierdurch die berechneten Fahrwiderstandswerte und die Schaltkennlinien.
Zur Verminderung von Pendelschaltungen zwischen einem hohen und einem niedrigen Gang trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn für eine vorgesehene Verlängerung des Übersetzungsverhältnisses eine negative Hysterese festgelegt wird, um wie viel die Motorvolllast bei längerem einzustellenden Übersetzungsverhältnis unterschritten wird. Mathematisch wird die negative Hysterese bei der Ermittlung des einzustellenden Übersetzungsverhältnisses berücksichtigt, indem ein der negativen Hysterese entsprechender Prozentwert von dem relativen unlimitierten Wunschdrehmoment abgezogen wird. Durch die Wahl einer großen Hysterese wird erreicht, dass das Fahrzeug auch nach der Schaltung des Automatikgetriebes mit längerem Übersetzungsverhältnis noch über eine als ausreichend empfundene Beschleunigungsreserve verfügt. Hierdurch gestaltet sich die Steuerung des Automatikgetriebes besonders komfortabel.
Zur weiteren Verminderung von Pendelschaltungen trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn für eine vorgesehene Verkürzung des Übersetzungsverhältnisses eine positive Hysterese festgelegt wird, um wie viel die Motorvolllast bei kürzerem einzustellenden Übersetzungsverhältnis überschritten wird. Mathematisch wird die positive Hysterese als Prozentwert dargestellt, welcher auf das relative unlimitierte Wunschdrehmoment hinzu addiert wird.
Die Summe der negativen und der positiven Hysterese ist ein Maß für die Schalthäufigkeit des Getriebes und kann gemäß der Erfindung an das Fahrzeug angepasst werden. Je größer die Summe der Hysteresen, desto geringer die Schalthäufigkeit des Automatikgetriebes. Dabei wird durch eine stärkere Gewichtung der positiven Hysterese ein komfortables Fahren oder durch stärkere Gewichtung der negativen Hysterese eher ein sportliches Fahren bewirkt.
Zur Erhöhung des Komforts bei der Steuerung des Automatikgetriebes trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn die positive und/oder die negative Hysterese abhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges sind/ist.
Das zweitgenannte Problem, nämlich die Schaffung einer möglichst einfachen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Motorsteuergerät eine Gangvorgabeschnittstelle hat und dass die Gangvorgabeschnittstelle mit dem Getriebesteuergerät zur Übermittlung von Signalen eine Wunschübersetzung aufweist.
Durch diese Gestaltung kann das Motorsteuergerät den Vorgabewert für die Gangauswahl nach Vorgaben des Fahrers über ein Fahrpedal oder eine Fahrgeschwindigkeitsregelung auswerten und anschließend die Leistung der Brennkraftmaschine regeln. Gleichzeitig lassen sich die für die Gangauswahl notwendigen Signale oder ein bereits berechneter Vorgabewert für die Gangauswahl an das Getriebesteuergerät übermitteln. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht daher durch Einsatz des entsprechenden Regelalgorithmus vorgesehene Schalt- und Leistungssteuerungen und ist besonders einfach aufgebaut.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestaltet sich konstruktiv besonders einfach, wenn das Motorsteuergerät eine Gangauswahleinheit zur Berechnung der Wunschübersetzung und Erzeugung der Signale der Wunschübersetzung aufweist.
Die Gangauswahl lässt sich vollständig anhand von Vorgaben des Fahrers des Kraftfahrzeuges im Getriebesteuergerät berechnen, wenn das Getriebesteuergerät eine Gangauswahl einheit aufweist und wenn die Gangvorgabeschnittstelle zur Weiterleitung von Signalen eines Fahrpedals und/oder einer Fahrgeschwindigkeitsregelung an das Getriebesteuergerät ausgebildet ist. Hierbei muss das Getriebesteuergerät auch eine Abschätzung von Motorfunktionen vornehmen.
Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind mehrere davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Die Zeichnung zeigt in
1 einen Schaltplan eines Kraftfahrzeuges zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 zwei Kennlinien zur Ansteuerung eines Automatikgetriebes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
3 ein Flussdiagramm zur Durchführung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
4 ein Flussdiagramm zur Durchführung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
5 eine weitere Ausführungsform eines Schaltplans zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt schematisch einen Schaltplan zur Ansteuerung einer Brennkraftmaschine 1 und eines Automatikgetriebes 2 eines Kraftfahrzeuges. Die Brennkraftmaschine 1 ist mit einem Motorsteuergerät 3 verbunden, welches beispielsweise über ein Stellorgan 11, wie die Drosselklappe, eine Einspritz anlage, eine Ladeluft oder dergleichen die Leistung der Brennkraftmaschine 1 regelt. Hierfür ist das Motorsteuergerät 3 mit einem Fahrpedal 4 und mit einer Schalteinrichtung 5 für eine Fahrgeschwindigkeitsregelung 6 verbunden. Das Automatikgetriebe 2 und eine zwischen der Brennkraftmaschine 1 und dem Automatikgetriebe 2 angeordnete Kupplung 7 ist mit einem Getriebesteuergerät 8 verbunden. Durch die Ansteuerung mittels des Getriebesteuergerätes 8 lässt sich das Übersetzungsverhältnis des Automatikgetriebes 2 durch Wahl eines höheren Ganges verlängern oder durch Wahl eines niedrigeren Ganges verkürzen und während des Gangwechsels die Kupplung 7 betätigen. Weiterhin sind das Motorsteuergerät 3 und das Getriebesteuergerät 8 untereinander verbunden. Weiterhin hat das Motorsteuergerät 3 eine Gangvorgabeschnittstelle 9 und eine Gangauswahleinheit 10 mit einem Rechenalgorithmus, mittels derer ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis berechnet und an das Getriebesteuergerät 8 übermittelt wird.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann auch die Gangauswahleinheit 10 mit dem Rechenalgorithmus in dem Getriebesteuergerät 8 angeordnet sein und Signale des Fahrpedals 4 und der Schalteinrichtung 5 für eine Fahrgeschwindigkeitsregelung unmittelbar auswerten.
In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform kann auch ein gemeinsames Steuergerät die Funktionen des in 1 dargestellten Motorsteuergerätes 3 und des Getriebesteuergerätes 8 übernehmen.
Die zur Signalübermittlung vorgesehenen Verbindungen der einzelnen Bauteile des Schaltplans sind in der Zeichnung gestrichelt dargestellt.
2 zeigt ein Diagramm mit einer ersten Kennlinie H zum Hochschalten und einer zweiten Kennlinie R zum Herunterschalten des in 1 dargestellten Automatikgetriebes 2 in Abhängigkeit von einem relativen unlimitierten Wunschdrehmoment von einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges.
Die Hochschaltung und damit die Wahl eines längeren Übersetzungsverhältnisses wird ausgelöst, wenn bei konstanter Last eine vorgesehene Grenzgeschwindigkeit überschritten wird, wie es beispielhaft im Punkt H1 dargestellt ist. Weiterhin erfolgt die Hochschaltung, wenn bei konstanter Geschwindigkeit eine Lastrücknahme erfolgt, wie es beispielhaft am Punkt H2 dargestellt ist. Weiterhin soll an einem Punkt H3 hochgeschaltet werden, wenn die Last erhöht wird, wobei die dieser Last entsprechende Beschleunigung noch ein negatives Vorzeichen hat.
Die Herabschaltung erfolgt bei konstanter Last und Unterschreitung der Grenzgeschwindigkeit, die entweder von der Grenze im langen Gang R1 oder der maximal zulässigen Drehzahl in einem kurzen Gang R2 entspricht. Bei konstanter Geschwindigkeit und Unterschreitung der Grenzlast, beispielsweise der Volllast, gegebenenfalls unter Berücksichtigung einer Hysterese, entspricht dem Punkt R3. Weiterhin kann zur Erhöhung der Motorbremswirkung, wenn die Last bei einer konstanten Drehzahl zurückgenommen wird der Punkt R4 oder wenn bei konstanter Last die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs absinkt, der Punkt R5, das Automatikgetriebe einen Gang zurückgeschaltet werden.
Die Berechnung des relativen unlimitierten Wunschdrehmomentes erfolgt nach der Gleichung M_relU = M_MotorSoll/M_MotorMAX. Hierbei wird das vorgegebene Wunschdrehmoment im einfachsten Fall durch die Gleichung M_MotorSoll = (a_vorgabe + a_Differenz/(i_Getriebe·i_{Achsübersetzung}·η_{Antriebsstrang})·(rdyn_Rad·m_Fahrzeug) berechnet, wobei a_vorgabe die vom Fahrer vorgegebene Beschleunigung, a_Differenz die Differenz zwischen der vom Motorsteuergerät erwarteten Sollbeschleunigung und der aktuellen Istbeschleunigung und (i_Getriebe·i_{Achsübersetzung}·η_{Antriebsstrang})·(rdyn_Rad·m_Fahrzeug) der Fahrwiderstand des Fahrzeuges ist. Weiterhin kann das relative unlimitierte Wunschdrehmoment mit einem eine Hysterese kennzeichnenden Prozentwert korrigiert werden und damit die in 2 berechnteten Punkte der Kennlinien R eine positive Hysterese festlegen, um wie viel die Motorvolllast bei kürzerem einzustellenden Übersetzungsverhältnis überschritten wird. Umgekehrt wird für die Kennlinie H eine negative Hysterese festgelegt. Mathematisch wird die positive Hysterese als Prozentwert dargestellt, welcher auf das relative unlimitierte Wunschdrehmoment hinzu addiert wird.
Da die Fahrzeugparameter (Luftwiderstandsbeiwert und -fläche cw·A, Rollwiderstand F_roll, Wirkungsgrad im Antriebsstrang m_Vehicle, usw.) bekannt sind, kann das Motorsteuergerät auf folgende Weise den Fahrwiderstand ermitteln:
Im Motorsteuergerät muss eine Kennlinie hinterlegt sein, die in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit den Fahrwiderstand F_Normal
Load [N] = f(v, cw·A, F_roll) des Fahrzeugs unter Normalbedingungen beschreibt. Diese Normalbedingungen sind:

– ebene Fahrbahn
– kein Wind
– Fahrzeuggewicht = Leergewicht + 90% Betankung + Fahrer (80 kg)

Somit ist es möglich, unter diesen Normalbedingungen mit der aktuellen Motormomenteninformation T_Enginge [Nm] des Motorsteuergeräts eine Sollbeschleunigung a_soll [m/s²] des Fahrzeugs zu berechnen. FEngine = FInertia of Mass + FNormal Load + FInertia of rotating Parts (1) FEngine = (TEngine·¡Final drive·ηDrive Train)rdynWheel (2) FInertia of Mass = mVehicle·asoll (3)
Wenn nun die Summanden aus Gleichung (1) mit den Gleichungen aus (2), (3), (4) ersetzt werden, ist es möglich, eine Soll-Beschleunigung a_soll zu errechnen.
Mit der vorhandenen Raddrehzahlgeschwindigkeitsinformation n_Wheel ist es wiederum möglich, die vorhandene Ist-Beschleunigung a_ist zu ermitteln:
Der Vergleich aus a_soll und a_ist gibt eindeutig diese Aussage über den aktuellen Fahrwiderstand. aDifferenz = asoll – aist (6)
Sind beide gleich, bewegt man sich unter Normalbedingungen. Ist a_ist größer als a_soll (a_Differenz ist positiv), sind Fahrwiderstände vorhanden (z. B. Bergauffahrt, Hängerbetrieb, starker Gegenwind usw.)
Diese Information ist wichtig, um mit Hilfe der Beschleunigungsvorgabe aus dem Tempomatbetrieb die richtige Gangauswahl zu treffen.
Wenn nun, als Beispiel, das Motorsteuergerät durch dauerhaftes Drücken der ”SET-TASTE” in den ACCELERATION-MODE geht und eine entsprechende Fahrzeugbeschleunigungsvorgabe vorliegt, so muss das Motorsteuergerät errechnen, ob unter den vorhandenen Fahrwiderstandsbedingungen diese Fahrzeugbeschleunigung im aktuellen Gang erreichbar ist. Der Motor kennt das maximale Motormoment M_MotorMAX im aktuellen Betriebspunkt, die aktuelle Getriebeübersetzung und den Fahrwiderstand. aMax = (MMotorMAX·¡Getriebe·¡Achsübersetzung·ηAntriebsstrang)/(rdynRad·mFahrzeug) – aDifferenz (7)
Mit dem Wissen der maximal möglichen Beschleunigung kann der Vergleich mit der Fahrzeugbeschleunigungsvorgabe vorgenommen werden. Ist hierbei aMax ≥ aTempomatvorgabe (8)braucht keine Rückschaltung angefordert zu werden. Es kann vielmehr errechnet werden, ob nicht auch im nächst höheren Gang diese Beschleunigungsvorgabe erfüllt ist. Wäre dies der Fall, soll diese Gangvorgabe der Getriebesteuerung übermittelt werden, die nach den üblichen Bauteilschutz- und Sicherheitsüberprüfungen den Gangvorschlag umsetzt.
Ist das Ergebnis der Prüfung aMax < aTempomatvorgabe (9)muss der Gang errechnet werden, indem die maximale Fahrzeugbeschleunigungsvorgabe a_{Tempomatvorgabe} erfüllt ist. Diese Gangvorgabe wird dann der Getriebesteuerung übermittelt, die nach den üblichen Bauteilschutz- und Sicherheitsüberprüfungen den Gangvorschlag umsetzt.
3 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zur Ansteuerung des Automatikgetriebes aus 1. In einem ersten Schritt M1 wird von dem Motorsteuergerät der Beschleunigungswunsch ermittelt und in einem zweiten Schritt M2 der Fahrwiderstand berechnet. In einem dritten Schritt M3 wird die mögliche Beschleunigung ermittelt. Nach einem Vergleich des Beschleunigungswunsches mit der möglichen Beschleunigung wird im Falle einer erforderlichen Rückschaltung in einem Schritt M4 ein Gangwechsel angefordert. Das Getriebesteuergerät kann nun in einem Schritt G1 den Gangwechsel umsetzen.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Flussdiagramms, bei der vom Motorsteuergerät in einem ersten Schritt M1' ein Beschleunigungswunsch ermittelt und in einem zweiten Schritt M2' der Fahrwiderstand berechnet wird. Daraus lässt sich in einem dritten Schritt M3' ein erforderliches Motormoment berechnen, welches in einem Schritt M4' mit dem verfügbaren Motormoment verglichen wird. Das Motorsteuergerät übermittelt in einem Schritt M5' ein relatives unlimitiertes Motormoment an das Getriebesteuergerät. Das Getriebesteuergerät vergleicht in einem Schritt G1' das relative unlimitierte Motormoment mit abgespeicherten Schaltkennlinien. Wenn in einem Schritt G2' festgestellt wird, dass der Zielgang ungleich dem Istgang ist, wird in einem Schritt G3' der Gangwechsel umgesetzt.
5 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform des Schaltplans zur Ansteuerung der Brennkraftmaschine 1 und des Automatikgetriebes 2 des Kraftfahrzeuges. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der aus 1 nur dadurch, dass eine Gangauswahleinheit 13 im Getriebesteuergerät 8 angeordnet ist. Das Motorsteuergerät 3 hat eine relative Drehmomentschnittstelle 12 zur Ansteuerung des Getriebesteuergerätes 8 mit der Gangauswahleinheit 13. Ansonsten ist der Schaltplan aus 5 wie der aus 1 aufgebaut.

1: Brennkraftmaschine
2: Automatikgetriebe
3: Motorsteuergerät
4: Fahrpedal
5: Schalteinrichtung
6: Fahrgeschwindigkeitsregelung
7: Kupplung
8: Getriebesteuergerät
9: Gangvorgabeschnittstelle
10: Gangauswahleinheit
11: Stellorgan
12: Drehmomentschnittstelle
13: Gangauswahleinheit
H: Kennlinie Hochschaltung
R: Kennlinie Herunterschaltung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 2852195 C2 [0003]
- DE 10128878 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur kombinierten Steuerung einer Leistungsabgabe einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges und eines mit der Brennkraftmaschine verbundenen Automatikgetriebes, bei dem ein Motorsteuergerät in Abhängigkeit von einer von einem Fahrer ausgewählten Sollgeschwindigkeit und einer Istgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges ein die Leistung der Brennkraftmaschine beeinflussendes Stellorgan ansteuert und ein Getriebesteuergerät das Übersetzungsverhältnis des Automatikgetriebes einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass ein relatives unlimitiertes Wunschdrehmoment durch Division eines vorgegebenen Wunschdrehmomentes und einem maximal verfügbaren Motordrehmoment ermittelt wird und dass in Abhängigkeit von dem relativen unlimitierten Wunschdrehmoment ein Vorgabewert zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses des Automatikgetriebes erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgegebene Wunschdrehmoment durch ein, dem aktuellen Fahrwiderstand entsprechenden Drehmomentanteil korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Sollgeschwindigkeit abhängig von den eingestellten Werten einer Fahrgeschwindigkeitsregelung und/oder einer Fahrpedalstellung ist.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Kennlinie für Steigerungen des Übersetzungsverhältnisses des Automatikgetriebes erzeugt wird, welche eine Grenzgeschwindigkeit als Funktion des relativen unlimitierten Motordrehmoments aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Motorsteuergerät aus dem Wunschdrehmoment und/oder der vorgegebenen Wunschbeschleunigung der Fahrgeschwindigkeitsregelung das relative unlimitierte Wunschdrehmoment berechnet und an das Getriebesteuergerät übermittelt wird und dass das Getriebesteuergerät aus den übermittelten Werten den Vorgabewert für das Übersetzungsverhältnis ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung des Vorgabewertes zur Einstellung des Übersetzungsverhältnisses des Automatikgetriebes im Motorsteuergerät erfolgt und dass der Vorgabewert an das Getriebesteuergerät übermittelt wird und dass das Getriebesteuergerät den Vorgabewert mit den Kennlinien vergleicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechenalgorithmus zur Bestimmung des Fahrwiderstandes des Kraftfahrzeuges und der Vergleich des Vorgabewertes mit den Kennlinien im Motorsteuergerät erfolgt und ein im Automatikgetriebe einzustellendes Übersetzungsverhältnis an das Getriebesteuergerät übermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrgeschwindigkeitsregelung dem Getriebesteuergerät das Wunschdrehmoment und/oder die vorgegebene Wunschbeschleunigung übermittelt und dass das Getriebesteuergerät aus den übermittelten Werten das relative unlimitierte Wunschdrehmoment und den Vorgabewert für das Übersetzungsverhältnis ermittelt.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine vorgesehe ne Verlängerung des Übersetzungsverhältnisses eine negative Hysterese festgelegt wird, um wie viel die Motorvolllast bei längerem einzustellenden Übersetzungsverhältnis unterschritten wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine vorgesehene Verkürzung des Übersetzungsverhältnisses eine positive Hysterese festgelegt wird, um wie viel die Motorvolllast bei kürzerem einzustellenden Übersetzungsverhältnis überschritten wird.
Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die positive und/oder die negative Hysterese abhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges sind/ist.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den vorherigen Ansprüchen zur kombinierten Steuerung einer Leistungsabgabe einer Brennkraftmaschine (1) eines Kraftfahrzeuges und eines mit der Brennkraftmaschine (1) verbundenen Automatikgetriebes (2), mit einem in Abhängigkeit von einer von einem Fahrer ausgewählten Sollgeschwindigkeit und einer Istgeschwindigkeit des Kraftfahrzeuges ein die Leistung der Brennkraftmaschine (1) beeinflussendes Stellorgan (11) ansteuernden Motorsteuergerät (3) und mit einem das Übersetzungsverhältnis des Automatikgetriebes (2) einstellenden Getriebesteuergerät (8), dadurch gekennzeichnet, dass das Motorsteuergerät (3) eine Gangvorgabeschnittstelle (9) hat und dass die Gangvorgabeschnittstelle (9) mit dem Getriebesteuergerät (8) zur Übermittlung von Signalen eine Wunschübersetzung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorsteuergerät (3) eine Gangauswahleinheit (10) zur Berechnung der Wunschübersetzung und Erzeugung der Signale der Wunschübersetzung aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebesteuergerät (8) eine Gangauswahleinheit (10) aufweist und dass die Gangvorgabeschnittstelle (9) zur Weiterleitung von Signalen eines Fahrpedals (4) und/oder einer Fahrgeschwindigkeitsregelung (6) an das Getriebesteuergerät (8) ausgebildet ist.