DE102009044836A1

DE102009044836A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln des Eingriffzustands von einem manuellen Getriebe

Info

Publication number: DE102009044836A1
Application number: DE102009044836A
Authority: DE
Inventors: Themi Philemon Petridis; Ian Halleron; Peter George Brittle
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2010-07-29
Anticipated expiration: 2029-12-10
Also published as: CN101749424B; CN101749424A; GB2466040B; GB2466040A; GB0822389D0; DE102009044836B4

Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zum Bestimmen eines Ungeradgang-Leerlaufgrenzwertes und eines Geradgang-Leerlaufgrenzwertes für ein Signal von einem mit einem Getriebe 3 eines Mikrohybridfahrzeugs 1 verbundenen Getriebezustandssensor 7. Der Ungeradgang-Leerlaufgrenzwert und der Geradgang-Leerlaufgrenzwert können verwendet werden, um zu bestätigen, dass das Getriebe 3 in einem sicheren Leerlaufzustand ist, bevor ein automatisches Starten eines Motors 2 zugelassen wird.

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestätigen des Eingriffzustands eines manuellen Getriebes und insbesondere die Bestimmung des Eingriffzustands eines manuellen Getriebes, welches in ein Mikrohybridfahrzeug eingebaut ist.
Es ist bekannt, dass die Anwendung der Mikrohybridtechnologie auf Fahrzeuge mit manuellem Getriebe eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs ermöglicht durch Ausführen von automatischen Motorstopps und -Starts, wenn das Fahrzeug stationär ist bzw. still steht. Es können verschiedene Strategien für ein Abschalten und Neustarten des Motors verwendet werden, wie zum Beispiel ein Stopp-in-Leerlaufstellung (SIN, SIN = Stop-in-Neutral = Stopp-in-Leerlaufstellung) und ein Stopp-in-Gangstellung (SIG, SIG = Stop-in-Gear = Stopp-in-Gangstellung). Sowohl bei der SIN- als auch bei der SIG-Konfiguration treten Umstände auf, bei denen ein verlässliches Signal benötigt wird, welches anzeigt, dass/ob das Getriebe in der Leerlaufstellung ist. Dieses Signal wird von der Stopp-Start-Logik des Motormanagementsystems bzw. der Motorsteuerung als eine Bedingung verwendet, um zu bestimmen, ob ein Motorabschalten oder ein Neustart zulässig ist. Dies ist ein sicherheitsentscheidendes Erfordernis, um unbeabsichtigte Fahrzeugbewegungen zu vermeiden, welche verursacht werden durch ein Kurbeln bzw. Anlassen des Motors, während der Antriebsstrang im Eingriff steht.
Bei dem SIN-System wird der Motor üblicherweise ausgeschaltet, wenn das Fahrzeug stationär ist, das Getriebe im Leerlauf ist und das Kupplungspedal losgelassen ist. Um den Motor im Anschluss an ein Ausschalten neu zu starten, löst der Fahrer üblicherweise einen Neustart aus durch Drücken des Kupplungspedals, wenn detektiert ist, dass das Getriebe in der Leerlaufstellung ist.
SIG-Stopps werden üblicherweise ausgeführt, wenn sowohl das Kupplungs- als auch das Bremspedal gedrückt ist, möglicherweise mit dem Getriebe in Gangstellung; und ein SIG-Neustart wird üblicherweise ausgeführt, wenn das Bremspedal losgelassen wird, während die Kupplung gedrückt bleibt.
Ferner sind, wenn das Getriebe in der Leerlaufstellung ist, systemveranlasste Neustarts ein mögliches Erfordernis für sowohl die SIN- als auch die SIG-Anwendung, um ein Stehen bleiben des Fahrers aufgrund einer niedrigen Batteriespannung zu vermeiden oder um einen gewissen Kabinenkomfort während eines ausgedehnten Stoppvorgangs sicherzustellen.
Daher ist die Getriebeleerlaufabtastung im Allgemeinen ein fundamentales Erfordernis für den Betrieb einer SIN-Strategie, und sie ist ebenfalls für SIG-Systeme erforderlich, wenn systemveranlasste Neustarts verwendet werden sollen.
Eine robuste und betriebssichere Getriebeleerlaufabtastung ist kein einfach zu implementierendes Konzept aufgrund der Toleranzanhäufung/Toleranzkette der in einem Getriebe verwendeten mechanischen Teile in Verbindung mit Sensor- und Magnet-Toleranzen und -Ungenauigkeiten sowie externen Störfaktoren. Darüber hinaus ist die Definition von neutral bzw. Leerlauf kein einfaches Konzept. Falls Leerlauf definiert wird als derjenige Rotationsbereich des Getriebeauswahldrehelements, in dem Null Drehmoment übertragen wird, so ist dieser Rotationsbereich üblicherweise zu klein, um exakt abgetastet werden zu können, angesichts der angehäuften Toleranzen, Messungenauigkeiten und Störfaktoren. Außerdem beeinflusst die Anhäufung der Toleranzen der mechanischen Teile des Getriebes die Auswahldrehelement-Rotations-Leerlauf-Ruheposition. Die Drehbewegung des Auswahlelements wird ausgehend von einer Null-Grad-Rotation gemessen, wobei Null Grad die Leerlaufruheposition in dem spezifischen Getriebe ist. Dies erschwert die Kalibrierung von festen Grenzwerten, um die Grenzen eines Leerlauffensters oder von in-Gang-Zonen zu bestimmen, welche für sämtliche Getriebe gültig wären. Obgleich es möglich ist, die von Getriebe zu Getriebe auftretenden Unterschiede in der Leerlaufruheposition in Erfahrung zu bringen durch eine Art von Getriebelinienende-Nullpunkt-Offset-Lernen oder Fahrzeuglinienende-Nullpunkt-Offset-Lernen, bringt dieser Prozess das Risiko mit sich, dass das Lernen nicht korrekt durchgeführt wird oder, wenn ein Getriebe bei einer Inspektion ausgetauscht wird, das Erlernte möglicherweise nicht aktualisiert wird und folglich ein Fehler in den erlernten Offset eingebracht wird. Dies kann zu ernsthaften Konsequenzen in der Form von unbeabsichtigten Fahrzeugbewegungen während des Stopp-Start-Betriebs führen und muss deshalb vermieden werden.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Bestätigen des Eingriffzustands eines manuellen Getriebes bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren bereitgestellt zum Anzeigen des Eingriffzustands eines manuellen Getriebes mit einem Auswahlelement, dessen Position bestimmt, ob das Getriebe in einem ungeraden Gang, einem geraden Gang oder im Leerlauf ist, wobei das Verfahren aufweist das Bereitstellen eines Sensors, um die Position des Auswahlelements zu überwachen, das Überwachen des Ausgangsignals von dem Sensor, das Ermitteln von Ungeradgang- und Geradgang-Leerlaufgrenzwerten für das Signal von dem Sensor und, wenn das Signal von dem Sensor zwischen den Ungeradgang-Leerlaufgrenzwert und den Geradgang-Leerlaufgrenzwert fällt, das Verwenden dieser Tatsache als ein Anzeichen dafür/für eine Anzeige, dass das Getriebe im Leerlauf ist.
Das Auswahlelement kann z. B. ein Auswahlzylinder sein, dessen Rotationsposition bestimmen kann, ob das Getriebe in einer ungeraden Gangstellung, einer geraden Gangstellung oder in der Leerlaufstellung ist, wobei der Sensor die Rotationsposition des Auswahlzylinders überwachen kann.
Das Ermitteln der Ungeradgang- und Geradgang-Leerlaufgrenzwerte für das Signal von dem Sensor kann ferner aufweisen das Ermitteln von mechanischen Ungeradgang- und Geradgang-Toleranzen, welche mit dem Getriebe und dem Sensor verbunden sind, das Ermitteln der minimalen Auswahlzylinderrotation bis zum Ungeradgang-Einlegen, das Ermitteln der minimalen Auswahlzylinderrotation bis zum Geradgang-Einlegen, das Ermitteln einer Ungeradgang-Einleg-Toleranz, das Ermitteln einer Geradgang-Einleg-Toleranz sowie das Verwenden der mechanischen Geradgang-Toleranz, der minimalen Auswahlzylinderrotation bis zum Ungeradgang-Einlegen und der Ungeradgang-Einleg-Toleranz, um den Ungeradgang-Leerlaufgrenzwert zu erzeugen, und das Verwenden der mechanischen Ungeradgang-Toleranz, der minimalen Auswahlzylinderrotation bis zum Geradgang-Einlegen und der Geradgang-Einleg-Toleranz, um den Geradgang-Leerlaufgrenzwert zu erzeugen.
Der Ungeradgang-Einleg-Grenzwert kann z. B. gleich der minimalen Auswahlzylinderrotation bis zum Ungeradgang- Einlegen minus der Ungeradgang-Einleg-Toleranz minus der mechanischen Geradgang-Toleranz sein.
Der Geradgang-Einleg-Grenzwert kann z. B. gleich der minimalen Auswahlzylinderrotation bis zum Geradgang-Einlegen minus der Geradgang-Einleg-Toleranz minus der mechanischen Ungeradgang-Toleranz sein.
Das Verfahren kann z. B. ferner aufweisen das Bestimmen, ob die mechanische Ungeradgang-Toleranz geringer ist als der Ungeradgang-Einleg-Grenzwert, und das Bestimmen, ob die mechanische Geradgang-Toleranz geringer ist als der Geradgang-Einleg-Grenzwert, sowie das Verwenden des Signals von dem Sensor als ein Anzeichen dafür/für eine Anzeige, dass das Getriebe im Leerlauf ist, lediglich dann, wenn die mechanische Ungeradgang-Toleranz geringer ist als der Ungeradgang-Einleg-Grenzwert und wenn die mechanische Geradgang-Toleranz geringer ist als der Geradgang-Einleg-Grenzwert.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung bereitgestellt zur Regelung/Steuerung des Betriebs eines Mikrohybridfahrzeugs, welches einen Motor aufweist, der antriebsmäßig mit einem manuellen Getriebe verbunden ist, wobei die Vorrichtung ein Auswahlelement, dessen Position bestimmt, ob das Getriebe in einem ungeraden Gang, einem geraden Gang oder im Leerlauf ist, einen Sensor, um die Position des Auswahlelements zu überwachen, und ein Gang-Außereingriff-Bestimmungsmodul aufweist, um ein Signal von dem Sensor zu empfangen und ein Ausgangssignal an einen Stopp-Start-Regler bereitzustellen, wobei das Gang-Außereingriff-Bestimmungsmodul betrieben werden kann, um das Signal von dem Sensor zu überwachen, um zu bestimmen, ob der Signalpegel zwischen einem Ungeradgang-Leerlaufgrenzwert und einem Geradgang-Leerlaufgrenzwert ist, und um ein Getriebe-im-Leerlauf-Signal an den Stopp-Start-Regler auszugeben, wenn das Signal von dem Sensor zwischen den Geradgang- und Ungeradgang-Leerlaufgrenzwerten ist.
Das Auswahlelement kann z. B. ein Auswahlzylinder sein, dessen Drehposition bestimmen kann, ob das Getriebe in einem ungeraden Gang, einem geraden Gang oder im Leerlauf ist, wobei der Sensor die Drehposition des Auswahlzylinders überwachen kann.
Es ist ein Vorteil der Erfindung, dass eine zuverlässige Anzeige des Eingriffzustands eines Getriebes ohne das Erfordernis eines Linienende-Nullpunkt-Offset-Lernens bereitgestellt ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Beispiels mit Bezugnahme auf die angehängte Zeichnung beschrieben, in der:
1 eine schematische Darstellung eines Mikrohybridkraftfahrzeugs gemäß der Erfindung ist,
2A eine Teilansicht von einem Teil eines Getriebes des Kraftfahrzeugs, welches in 1 gezeigt ist, ist, welche die Position/Anordnung eines Getriebezustandssensors und eines magnetischen Ziels zeigt,
2B eine bildhafte Ansicht ist, welche die Bewegung eines Getriebeauswahldrehzylinders zeigt, dessen Rotationsposition durch den Getriebezustandssensor abgetastet/erfasst wird,
3A eine erste bildhafte Ansicht eines Auswahldrehzylinder-Mitläufers ist,
3B eine zweite bildhafte Ansicht des Auswahldrehzylinder-Mitläufers ist, welcher in 3A gezeigt ist,
4 ein Blockdiagramm des Datenflusses zwischen dem Getriebezustandsensor und einem Mikrohybrid-Stopp-Start-Modul ist, welche in 1 gezeigt sind,
5 ein Diagramm ist, welches die Beziehung zwischen dem Ausgangssignal von dem Getriebezustandsensor und der Drehschaftzylinderrotation zeigt,
6 ein Diagramm ist, in dem verschiedene Faktoren gezeigt sind, welche die Bestimmung von Leerlaufgrenzwerten für das in 1 gezeigte Getriebe beeinflussen,
7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bestätigen des Eingriffzustands des in 1 gezeigten Getriebes ist und
die 8A und 8B ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen der Leerlaufgrenzwerte für das in 1 gezeigte Getriebe ist.
Zuerst wird auf die 1 bis 5 Bezug genommen. Dort ist ein Mikrohybridkraftfahrzeug 1 gezeigt, welches einen Motor 2 aufweist, der über eine Kupplung (nicht gezeigt) antriebsmäßig mit einem manuellen Getriebe/Schaltgetriebe 3 verbunden ist. Ein elektronischer Regler 4 bzw. eine Steuereinheit ist bereitgestellt, um den Betrieb des Motors 2 zu regeln/steuern, und umfasst einen Stopp-Start-Regler 6, um den Motor 2 automatisch zu stoppen und zu starten, sowie ein Getriebezustandsmodul 5, um den Betriebszustand des Getriebes 3 zu bestimmen.
Der elektronische Regler 4 ist angeordnet, um eine Anzahl von Eingaben oder Signalen von Sensoren 9 zu empfangen, umfassend eine oder mehrere von der Motordrehzahl von einem Motordrehzahlsensor, der Fahrzeuggeschwindigkeit von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, der Kupplungspedalposition von einem Pedalsensor, der Gaspedalposition von einem Pedalsensor, der Bremspedalposition von einem Pedalsensor. Der Regler 4 kann auch Informationen empfangen, welche andere Komponenten an dem Fahrzeug betreffen, wie zum Beispiel den Ladezustand einer Batterie (nicht gezeigt) und den Betriebszustand einer Klimaanlageneinheit (nicht gezeigt).
Manche oder alle der Eingaben von den Sensoren 9 können von dem Stopp-Start-Regler 6 verwendet werden, um zu bestimmen, wann es sicher ist, den Motor 2 zu stoppen und zu starten. Es ist verständlich, dass der Stopp-Start-Regler 6 und das Getriebezustandsmodul 5 separate Einheiten sein können oder wie gezeigt als Teil eines einzigen elektronischen Reglers 4 geformt sein können.
Das Getriebezustandsmodul 5 ist angeordnet, um ein Signal von einem Getriebezustandssensor 7 zu empfangen, welcher an einem Gehäuse 3B des Getriebes 3 angebracht ist. Der Getriebezustandssensor 7 ist ein PWM-Magnetsensor und stellt ein Signal bereit basierend auf Variationen des Flusses zwischen dem Getriebezustandssensor 7 und einem magnetischen Ziel bzw. Zielobjekt 8, welches mit einem Auswahldrehzylinder 3A verbunden ist.
2A zeigt die typische Konfiguration eines H-Schaltungsgetriebes mit einem Schaltauswahldrehzylinder 3A, welcher im Inneren des Hauptgetriebegehäuses 3B angeordnet ist. Der Schaltauswahldrehzylinder 3A wird drehbewegt, wenn ein Schalthebel (nicht gezeigt) nach vorne und hinten bewegt wird, um ungerade bzw. gerade Gänge auszuwählen, und wird axial bewegt, wenn der Schalthebel nach links und rechts bewegt wird, um die Ebene zu ändern/wechseln, in welcher der Schalthebel bewegt wird. Der Rückwärtsgang kann je nach Konfiguration des Getriebes 3 als ein ungerader Gang oder ein gerader Gang konfiguriert sein.
Das Magnetziel 8 ist an dem Schaltauswahldrehzylinder 3A angebracht, und in dem gezeigten Beispiel ist der Getriebezustandssensor 7 an der Außenseite des Getriebegehäuses 3B angeordnet und detektiert die Drehbewegung des Magnetziels 8. Jedoch sollte es verständlich sein, dass der Getriebezustandssensors 7 auch im Inneren des Getriebegehäuses 3B montiert sein könnte.
2B zeigt die Bewegung des Magnetzielobjekts 8, wenn verschiedene Gänge ausgewählt werden. Obgleich in diesem Fall das Magnetzielobjekt 8 an dem Auswahlzylinder 3A fixiert ist, sodass es mit dem Auswahlzylinder 3A bewegt wird, muss dies nicht der Fall sein; in manchen Anwendungen ist es möglich, das Magnetzielobjekt 8 derart anzubringen, dass es lediglich drehbewegt wird und sich nicht axial bewegt.
Zudem kann in Anwendungen, bei denen die Bewegung des Gangauswahlelements zwischen den im-Gang-Positionen und der Leerlaufposition linear ist, anstelle einer Rotationsbewegung eine lineare Bewegung abgetastet/detektiert werden.
Die 3A und 3B zeigen ein Folgeelement bzw. einen Mitläufer 3C, welcher durch die Rotation des Auswahlzylinders 3A drehbewegt wird, wobei der Mitläufer 3C drei Arretierungen bzw. Rastierungen 3E aufweist, mit einer zentralen Arretierung entsprechend einer neutralen Gangposition bzw. Leerlaufposition, einer Ungeradgang-Arretierung auf einer Seite der Leerlaufarretierung und einer Geradgang-Arretierung auf der anderen Seite der Leerlaufarretierung. Eine mit einer Feder belastete Kugel 3D steht im Eingriff mit einer der Arretierungen 3E, wobei die Kugel 3D von dem Getriebegehäuse 3B entweder direkt oder über eine Stütze/Klammer gleitend abgestützt ist. Es ist verständlich, dass die Kugel 3D durch einen federvorgespannten Stift ersetzt werden könnte, welcher ein halbkugelförmiges Ende aufweist. Die Arretierungen 3E definieren die Leerlaufposition und die im-Gang-Positionen für das Getriebe 3, und insbesondere bestimmen die Peaks bzw. Gipfelpunkte, welche zwischen der Leerlaufarretierung und den im-Gang-Arretierungen angeordnet sind, ob nach dem Loslassen des Schalthebels das Getriebe 3 in einen Gang (”pull-in” = Einlegen) oder in die Leerlaufstellung (”no pull-in” = kein (Gang-) Einlegen) bewegt wird, wie es im Detail weiter unten beschrieben ist.
4 zeigt im Detail die Beziehung zwischen dem Getriebe 3, dem Magnetziel 8, dem Getriebezustandssensor 7, dem Getriebezustandsmodul 5 und dem Stopp-Start-Modul 6 und insbesondere den Datenfluss zwischen ihnen.
Beginnend mit dem Getriebe 3 ist eine körperliche Verbindung zu dem magnetischen Ziel 8 – in der Form der mechanischen Verbindung des magnetischen Ziels 8 und dem Auswahlzylinder 3A – sowie eine körperliche Verbindung zu dem Getriebezustandssensor 7 – in der Form der mechanischen Verbindung des Getriebezustandssensors 7 und dem Getriebegehäuse 3B – ersichtlich.
Zwischen dem Getriebezustandssensor 7 und dem Magnetziel 8 liegt eine Flussverbindung vor, so dass Variationen in dem Fluss von dem Getriebezustandssensor 7 abgetastet werden können, um ein Signal bereitzustellen, welches die Rotationsposition des Auswahlzylinders 3A anzeigen kann und folglich, ob das Getriebe 3 in einer ungeraden Gangstellung, einer geraden Gangstellung oder in einer Leerlaufstellung ist. Es wird angemerkt, dass der Getriebezustandssensor 7 lediglich dazu im Stande ist, zu unterscheiden, ob das Getriebe in einer ungeraden Gangstellung (zum Beispiel 1, 3, 5), einer geraden Gangstellung (wie zum Beispiel 2, 4, 6) oder einer Leerlaufstellung ist; er ist nicht dazu im Stande, den exakten Gang zu bestimmen, in dem sich das Getriebe 3 befindet.
Der Getriebezustandssensor 7 gibt ein Signal, welches anzeigt, dass/ob das Getriebe in einem ungeraden Gang oder einem geraden Gang oder im Leerlauf ist, und ein Qualitätssignal aus, welches von dem Getriebezustandssensor 7 selbst erzeugt wird und anzeigt, ob irgendwelche Fehler oder Störungen des Getriebezustandssensors 7 vorliegen. Das heißt, der Getriebezustandssensor 7 ist ein intelligenter Sensor und hat eine Selbstdiagnosefunktion.
In 4 wurden diese Signale in vier Eingaben/Eingänge aufgeteilt; tatsächlich gibt es jedoch lediglich zwei Eingaben an das Getriebezustandsmodul 5: ein abgetastetes Positionssignal und ein Qualitätssignal. Um noch genauer zu sein, gibt der Getriebezustandssensor 7 ein PWM-Signal aus, welches entweder in dem Bereich (zwischen 10% und 90%) oder außerhalb des Bereichs (> 90% oder < 10%) ist. Der Getriebezustandssensor 7 erzeugt das außerhalb des Bereichs liegende Signal, wenn ein Fehler vorliegt, und folglich gibt es tatsächlich lediglich eine physikalische Ausgabe von dem Getriebezustandssensor 7. Eine Eingangstreibersoftware in dem Getriebezustandsmodul 5 interpretiert das PWM, und wenn das PWM außerhalb des Bereichs (> 90% oder < 10%) ist, setzt die Eingangstreibersoftware ein Qualitätssignal auf FEHLER. Wenn das PWM Signal in dem Bereich (zwischen 10% und 90%) ist, setzt die Eingangstreibersoftware das Qualitätssignal auf OK. Das Getriebezustandsmodul 5 vergleicht dann das PWM-Signal mit Grenzwerten, um Flags zu setzen, welche anzeigen, ob Leerlauf ausgewählt ist oder nicht, ein ungerader Gang ausgewählt ist oder nicht, ein gerader Gang ausgewählt ist oder nicht.
Das Getriebezustandsmodul 5 gibt an das Stopp-Start-Modul ein Signal, welches den Eingriffszustand des Getriebes 3 anzeigt, zusammen mit einem Signal aus, welches die Qualität dieser Ausgabe anzeigt. Es sei bemerkt, dass das Getriebezustandsmodul 5 in der Praxis das PWM-Signal mit Grenzwerten vergleicht, um Flags zu setzen, welche anzeigen, ob Leerlauf ausgewählt ist oder nicht, ein ungerader Gang ausgewählt ist oder nicht, ein gerader Gang ausgewählt ist oder nicht.
5 zeigt ein typisches Sensorsignal, welches über der Winkelrotation des Schaltauswahldrehzylinders (x-Achse) aufgetragen ist. In diesem Fall ist das PWM-Sensorsignal derart gezeigt, dass es in einem Bereich zwischen 10 und 90% PWM-Tastgrad ist. Das Getriebe 3 ruht in der Leerlaufstellung, wenn die Rotation Null Grad ist, und das entsprechende nominale Sensorsignal ist dann 50%. Wenn der Schalthebel nach vorne in einen der ungeraden Gänge bewegt wird, nimmt das Sensorsignal auf weniger als 50% ab, und umgekehrt, wenn einer der geraden Gänge ausgewählt wird, steigt das Sensorsignal auf über 50% an.
Sensorsignale, welche außerhalb des 10–90%-Bereichs liegen, werden verwendet für außerhalb-des-Bereichs-Fehlermodi des Getriebezustandssensors 7, um Diagnosen des Motormanagementsystems zu unterstützen. Zum Beispiel würde ein Signalpegel von 5% einen Fehler des Getriebezustandssensors 7 anzeigen.
Es ist verständlich, dass der Getriebezustandssensor 7 auch derart angeordnet sein könnte, dass, wenn das Getriebe 3 im Leerlauf ist, das entsprechende nominelle Sensorsignal 50% ist, wenn der Schalthebel nach vorne in einen der ungeraden Gänge bewegt wird, das Sensorsignal auf über 50% ansteigt, und, wenn einer der geraden Gänge ausgewählt wird, das Sensorsignal auf unter 50% abnimmt.
Im Folgenden wird auf 7 Bezug genommen, in der ein erfindungsgemäßes Verfahren 50 zum Bereitstellen einer Anzeige des Eingriffzustands des Getriebes 3 gezeigt ist.
Nach dem Starten wird das Verfahren mit dem Schritt 100 fortgesetzt, in dem der Ungeradgang- und der Geradgang-Leerlaufgrenzwert für das Getriebe 3 bestimmt werden. Der Ungeradgang-Leerlaufgrenzwert ist der maximale sichere Signalpegel in der Ungeradgangrichtung, bei dem garantiert werden kann, dass Leerlauf vorliegt, und der Geradgang-Leerlaufgrenzwert ist der maximale sichere Signalpegel in der Geradgangrichtung, bei dem garantiert werden kann, dass Leerlauf vorliegt. Das Verfahren, das verwendet wird, um diese Grenzwerte zu ermitteln, ist unten im Detail unter Bezugnahme auf die 8A und 8B beschrieben.
Nach dem Schritt 100 folgt der Schritt 110, in dem das Getriebezustandsmodul 5 die Ausgabe von dem Getriebezustandssensor 7 überwacht. D. h., das Signal von dem Getriebezustandssensor 7 wird an das Getriebezustandsmodul 5 übermittelt.
Der Ungeradgang- und der Geradgang-Leerlaufgrenzwert werden in dem Getriebezustandsmodul 5 gespeichert, und das von dem Getriebezustandssensor 7 empfangene Signal wird wiederholt gegen diese Grenzwerte geprüft, um zu bestimmen, ob es zwischen diese Grenzwert-Grenzen fällt. Wenn das Signal von dem Getriebezustandssensor 7 zwischen dem Ungeradgang- und dem Geradgang-Leerlaufgrenzwert ist, zeigt dies an, dass das Getriebe 3 im Leerlauf ist, oder um genauer zu sein, dass das Getriebe nicht in der Lage ist, ein ausreichendes Drehmoment zu übertragen, um eine gefährliche Bewegung des Fahrzeugs 1 zu verursachen, wenn der Motor 2 neu gestartet werden würde, und das Verfahren schreitet zu dem Schritt 114 voran.
In dem Schritt 114 wird an den Stopp-Start-Regler 6 ein Getriebe-im-Leerlauf-Signal gesendet, wodurch ein Stattfinden von automatischen Stopps und Starts des Fahrzeugs 1 zugelassen wird, vorausgesetzt, dass alle anderen Bedingungen zum Stoppen oder Starten des Motors 2 erfüllt sind.
Andererseits, wenn das Signal von dem Getriebezustandssensor 7 nicht zwischen dem Ungeradgang- und dem Geradgang-Leerlaufgrenzwert ist, zeigt dies an, dass das Getriebe 3 in einer Gangstellung ist, oder um genauer zu sein, dass das Getriebe ein ausreichendes Drehmoment übertragen kann, um eine gefährliche Bewegung des Fahrzeugs 1 zu verursachen, wenn der Motor 2 neu gestartet werden würde, und das Verfahren schreitet zu dem Schritt 113 voran.
In dem Schritt 113 wird an den Stopp-Start-Regler 6 ein Getriebe-im-Gang-Signal gesendet, wodurch in dem Fall eines SIN-Mikrohybrids ein Stattfinden von automatischen Starts des Fahrzeugs 1 unterbunden wird oder in dem Fall eines SIG-Mikrohybrids ein Starten des Motors 2 solange unterbunden wird, bis andere Bedingungen zum Starten des Motors 2 erfüllt sind, wie z. B. dass die Kupplung ausgekuppelt ist.
Im Folgenden wird auf die 8A und 8B Bezug genommen, welche ein Verfahren 100 zur Bestimmung der ungeraden Leerlaufgrenze und der geraden Leerlaufgrenze zeigen.
Nach dem Starten schreitet das Verfahren zu dem Schritt 101 voran, in dem die zu dem Getriebe 3 gehörenden mechanischen Toleranzen berechnet werden, welche die Signalausgabe beeinflussen können. Die mechanische Toleranz T_mech ist die mechanische Getriebetoleranz, bestehend aus Störungen, welche über die Zeit gesehen konstant sind, welche das Sensorsignal beeinflussen, wenn das Getriebe 3 in seiner neutralen bzw. Leerlaufruheposition ist, und welche nicht mit der Rotation des Auswahlzylinders variieren. Die mechanische Toleranz T_mech ist daher hergeleitet von akkumulierten mechanischen Getriebetoleranzen und einer Analyse der Störfaktoren/Rauschfaktoren, welche zusammen die Getriebeleerlaufruheposition beeinflussen. Dies sind Störungen, welche in Erfahrung gebracht werden könnten durch ein Lernen der Nullpunktverschiebung bzw. des Nullpunkt-Offsets, falls dies als notwendig erachtet wird. T_mech ist in 6 dargestellt und gibt den möglichen Bereich der Leerlaufruheposition des Getriebes 3 wieder.
Das Verfahren schreitet dann zu dem Schritt 102 voran, wo eine nominelle Leerlauffensterbegrenzung definiert wird. Die normale Definition von Leerlauf, welche erfordert, dass Null Drehmoment übertragen wird, wird in diesem Verfahren nicht verwendet, sondern es wird ein Begrenzungskriterium des Getriebe-Gangeinlegens (”transmission 'pull-in'” = Getriebe-Gangeinlegen) verwendet, um Leerlauf zu definieren.
Die Einleg-Grenzen sind diejenigen Positionen, wo, wenn der Motor 2 angelassen wird, wobei das Kupplungspedal losgelassen ist und der Getriebeauswahlzylinder 3A in einer verstellten Position ist, welche geringer ist als die Einleg-Grenze, das Getriebe 3 zu der Leerlaufposition zurückgezwungen wird; wo jedoch, wenn der Getriebeauswahlzylinder 3A in einer Position ist, welche jenseits der Einleg-Grenze ist, bei dem Getriebe 3 der Gang „eingelegt” wird und das Fahrzeug 1 einen Ruck macht oder sich bewegt.
Die Einleg-Grenzen werden daher als sichere Grenzwerte zur Verwendung als die nominelle Leerlauffensterbegrenzung angesehen. Fachleute werden verstehen, dass es möglich ist, ein Drehmoment zu übertragen, wenn sich das Getriebe 3 in einer Position vor dem Einlegen befindet, jedoch lediglich unter den folgenden Bedingungen: Motor läuft, Kupplung ist nicht gedrückt, der Fahrer bringt dann eine beträchtliche Kraft auf den Schalthebel auf. Unter diesen Umständen ist das Fahrzeug 1 geneigt zu kriechen. Jedoch ist es im Rahmen des Stopp-Start-Betriebs nicht leicht, während eines Anlassereignisses diese Bedingungen zu erfüllen, da, wenn der Motor 2 stationär ist, es keiner großen Kraft auf den Schalthebel bedarf, um einen Gang auszuwählen, ohne das Kupplungspedal zu verwenden. Das bedeutet, dass das Getriebe 3 sehr leicht über die Einleg-Grenze hinweg bewegt wird und der Getriebezustandssensor 7 dies delektieren würde. Daher müsste der Fahrer unmittelbar nach dem Beginn des Motoranlassens eine hohe Kraft auf den Schalthebel aufbringen, ohne das Kupplungspedal zu verwenden, um die kleinste Möglichkeit einer Fahrzeugbewegung zu realisieren. Darüber hinaus ist es zur Einhaltung der gegenwärtigen Sicherheitsstandards akzeptabel, wenn sich das Fahrzeug 1 mit einer Beschleunigung vorwärts bewegt, welche geringer ist als 0,25 m/s², das heißt, wenn sich das Fahrzeug 1 um weniger als 0,5 m in zwei Sekunden bewegt, da diese Bewegung als ausreichend langsam empfunden wird, so dass der Fahrer ohne Beeinträchtigung der Sicherheit reagieren kann.
Bezug nehmend auf 6 und unter der Annahme des ungünstigsten Getriebes geben Δ_min PI_gerade und Δ_min PI_ungerade die minimale Schaftrotation von der Leerlaufruheposition bis zu dem frühest möglichen Einlegen in der geraden Gangrichtung bzw. der ungeraden Gangrichtung wieder.
Wieder auf 8A Bezug nehmend werden in dem nächsten Schritt die Einleg-Messtoleranzen in der geraden und ungeraden Gangrichtung PI_{TOL gerade} und PI_TOL
ungerade berechnet.
PI_{TOL gerade} und PI_{TOL ungerade} sind Toleranzen, welche aus Störungen bestehen, welche das Sensorsignal beeinflussen und welche mit der Rotation des Auswahlzylinders 3A variieren. Diese Toleranzen können Störungen umfassen, welche den Signalgradienten beeinflussen und über die Zeit gesehen konstant sind, und auch solche, welche über die Zeit gesehen variieren. Diese Störungen können nicht durch ein Lernen des Nullpunkt-Offsets in Erfahrung gebracht werden.
PI_{TOL gerade} und PI_{TOL ungerade} sind die notwendigen Puffer zwischen dem frühest möglichen Einlegen und wie genau dies unter Berücksichtigung aller Störfaktoren durch den Getriebezustandsensor 7 gemessen werden kann.
Das Verfahren schreitet dann zu dem Schritt 104 voran, welcher eine Kontrolle darstellt, um zu bestimmen, ob ein Lernen des Linienende-Nullpunkt-Offsets erforderlich ist oder ob das Signal von dem Getriebezustandssensor 7 ohne ein Nullpunkt-Offset-Lernen verwendet werden kann.
Wenn Tmech < (Δmin PIgerade – PITOL gerade)/2und Tmech < (Δmin PIungerade – PITOL ungerade)/2,dann kann das Signal von dem Getriebezustandssensor 7 ohne ein Nullpunkt-Offset-Lernen verwendet werden und das Verfahren schreitet zu dem Schritt 106 voran.
Wenn jedoch einer der Tests in dem Schritt 104 nicht erfüllt werden kann, so schreitet das Verfahren zu dem Schritt 105 voran, wo die Toleranzen, Spezifikationen und Störfaktoren des Getriebes 3, des magnetischen Ziels 8 und des Getriebezustandssensors 7 reduziert werden müssen, bevor das Signal von dem Getriebezustandsensor 7 ohne ein Linienende-Nullpunkt-Offset-Lernen verwendet werden kann. Die Reduktion der Toleranzanhäufung kann umfassen ein Festziehen/Straffen von Komponenten oder Montagespezifikationen oder eine Reduktion oder Eliminierung von externen Störfaktoren wie zum Beispiel der Temperatur. Nach dem Schritt 105 kehrt das Verfahren zu dem Schritt 101 zurück, und dann werden die Schritte 101 bis 103 wiederholt, bevor der Schritt 104 erneut ausgeführt wird.
Wenn die zwei Bedingungen aus dem Schritt 104 erneut nicht erfüllt werden, was eine Anzeichen dafür ist, dass es nicht möglich ist, Komponenten oder Montagespezifikationen ausreichend anzuziehen/zu straffen oder externe Störfaktoren wie zum Beispiel die Temperatur zu reduzieren oder zu eliminieren, so schreitet das Verfahren zu dem Schritt 107 voran. In dem Schritt 107 endet das Verfahren, und ein Linienende-Offset-Lernen wird erforderlich. Wenn die Bedingungen des Schritts 104 jedoch erfüllt sind, so schreitet das Verfahren zu dem Schritt 106 voran.
Es ist zu beachten, dass der Schritt 104 tatsächlich Ungleichungs-Bedingungen enthält, anhand welcher im Wesentlichen überprüft wird, ob die Leerlauffenster-Kalibrierungsgrenzen PI_{gerader Grenzwert} und PI_{ungerader
Grenzwert} außerhalb des Bereichs liegen, welcher durch die mechanischen Ungeradgang- und Geradgang-Toleranzen T_{mech gerade} und T_{mech ungerade} (welche in 6 lediglich als T_mech gezeigt sind) begrenzt wird; falls nicht, so kann die Leerlaufposition nicht auf exakte Weise direkt von dem Getriebezustandssensorsignal bestimmt werden.
In Schritt 106 werden die Leerlauffenstergrenzen PI_{gerader Grenzwert} und PI_{ungerader
Grenzwert} unter Verwendung der folgenden Gleichungen berechnet: PIgerader Grenzwert = Δmin PIgerade – PITOL gerade – Tmech ungerade PIungerader Grenzwert = Δmin PIungerade – PITOL ungerade – Tmech gerade PI_{gerader
Grenzwert} und PI_{ungerader Grenzwert} sind die resultierenden sicheren Leerlauffenstergrenzen, welche in dem Getriebezustandsmodul 5 gespeichert werden und welche verwendet werden bei dem Vergleich mit dem Signal von dem Getriebezustandssensor 7, um zu bestimmen, ob das Getriebe 3 in der Leerlaufstellung ist.
D. h., wenn: PIungerader Grenzwert < Position von Getriebezustandssensorsignal < PIgerader Grenzwert,dann wird ein gegenwärtiges Leerlaufsignal von dem Getriebezustandsmodul 5 an den Stopp-Start-Regler 6 übermittelt. Ansonsten wird ein Getriebe-nicht-im-Leerlauf-Signal an den Stopp-Start-Regler 6 übermittelt.
Zusammenfassend stellt die Erfindung daher ein Verfahren bereit zum Kalibrieren eines Getriebezustandssensorsignals und zum Ausgeben eines Signals, welches anzeigt, ob das Getriebe im Leerlauf ist oder nicht, und zwar ohne das Erfordernis eines Linienende-Nullpunkt-Offset-Lernens.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein Verfahren bereitgestellt zum Anzeigen des Eingriffzustands eines manuellen Getriebes wie es im Wesentlichen hierin mit Bezugnahme auf die angehängte Zeichnung beschrieben ist.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist eine Vorrichtung bereitgestellt zur Regelung des Betriebs eines Mikrohybridfahrzeugs wie sie im Wesentlichen hierin mit Bezugnahme auf die angehängte Zeichnung beschrieben ist.
Obgleich die Erfindung bezüglich der Verwendung eines PWM-Magnetsensor-PLCD (Permanentmagnet-linear-kontaktlos-Verstellung)-Sensors beschrieben wurde, welcher einen Magneten verwendet und eine PWM-Ausgabe für den Getriebezustandssensor 7 (manchmal auch als LVDT-Sensor bezeichnet) erzeugt, ist es verständlich, dass andere Arten von Verstellsensoren verwendet werden können, wie zum Beispiel ein Hall-Effekt-Sensor, welcher einen Magneten verwendet und eine PWM-Ausgabe erzeugt. Außerdem ist die Erfindung nicht auf die Verwendung von Sensoren beschränkt, welche eine PWM-Ausgabe erzeugen, und sie ist ebenso anwendbar für Verwendungen mit einem Verstellsensor, welcher eine variable Spannungsausgabe anstelle eines PWM-Ausgabesignals erzeugt.
Es ist verständlich, dass die Erfindung, obgleich sie beispielhaft mit Bezugnahme auf eine oder mehrere Ausführungsformen beschrieben wurde, nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, und dass eine oder mehrere Modifikationen an den offenbarten Ausführungsformen oder alternativen Ausführungsformen vorgenommen werden können ohne von dem Umfang der Erfindung wie er in den angehängten Ansprüchen definiert ist abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Anzeigen des Eingriffzustands eines manuellen Getriebes mit einem Auswahlelement, dessen Position bestimmt, ob das Getriebe in einem ungeraden Gang, einem geraden Gang oder im Leerlauf ist, wobei das Verfahren aufweist: das Bereitstellen eines Sensors, um die Position des Auswahlelements zu überwachen, das Überwachen des Ausgangsignals von dem Sensor, das Ermitteln eines Ungeradgang-Leerlaufgrenzwertes und eines Geradgang-Leerlaufgrenzwertes für das Signal von dem Sensor und, wenn das Signal von dem Sensor zwischen den Ungeradgang-Leerlaufgrenzwert und den Geradgang-Leerlaufgrenzwert fällt, das Verwenden dieser Tatsache als ein Anzeichen dafür, dass das Getriebe im Leerlauf ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Auswahlelement ein Auswahlzylinder ist, wobei die Rotationsposition des Auswahlzylinders bestimmt, ob das Getriebe in einem ungeraden Gang, einem geraden Gang oder im Leerlauf ist, und wobei der Sensor die Rotationsposition des Auswahlzylinders überwacht.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Ermitteln des Ungeradgang- und des Geradgang-Leerlaufgrenzwerts für das Signal von dem Sensor aufweist: das Ermitteln von mechanischen Ungeradgang- und Geradgang-Toleranzen, welche mit dem Getriebe und dem Sensor verbunden sind, das Ermitteln der minimalen Auswahlzylinderrotation bis zum Ungeradgang-Einlegen, das Ermitteln der minimalen Auswahlzylinderrotation bis zum Geradgang-Einlegen, das Ermitteln einer Ungeradgang-Einleg-Toleranz, das Ermitteln einer Geradgang-Einleg-Toleranz sowie das Verwenden der mechanischen Geradgang-Toleranz, der minimalen Auswahlzylinderrotation bis zum Ungeradgang-Einlegen und der Ungeradgang-Einleg-Toleranz, um den Ungeradgang-Leerlaufgrenzwert zu erzeugen, und das Verwenden der mechanischen Ungeradgang-Toleranz, der minimalen Auswahlzylinderrotation bis zum Geradgang-Einlegen und der Geradgang-Einleg-Toleranz, um den Geradgang-Leerlaufgrenzwert zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Ungeradgang-Einleg-Grenzwert gleich der minimalen Auswahlzylinderrotation bis zum Ungeradgang-Einlegen minus der Ungeradgang-Einleg-Toleranz minus der mechanischen Geradgang-Toleranz ist.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Geradgang-Einleg-Grenzwert gleich der minimalen Auswahlzylinderrotation bis zum Geradgang-Einlegen minus der Geradgang-Einleg-Toleranz minus der mechanischen Ungeradgang-Toleranz ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Verfahren ferner aufweist: das Bestimmen, ob die mechanische Ungeradgang-Toleranz geringer ist als der Ungeradgang-Einleg-Grenzwert, und das Bestimmen, ob die mechanische Geradgang-Toleranz geringer ist als der Geradgang-Einleg-Grenzwert, wobei das Signal von dem Sensor lediglich dann als ein Anzeichen dafür verwendet wird, dass das Getriebe in der Leerlaufstellung ist, wenn die mechanische Ungeradgang-Toleranz geringer ist als der Ungeradgang-Einleg-Grenzwert und wenn die mechanische Geradgang-Toleranz geringer ist als der Geradgang-Einleg-Grenzwert.
Vorrichtung zur Regelung des Betriebs eines Mikrohybridfahrzeugs, welches einen Motor aufweist, der antriebsmäßig mit einem manuellen Getriebe verbunden ist, aufweisend ein Auswahlelement, dessen Position bestimmt, ob das Getriebe in einem ungeraden Gang, einem geraden Gang oder im Leerlauf ist, einen Sensor, um die Position des Auswahlelements zu überwachen, ein Gang-Außereingriff-Bestimmungsmodul, um ein Signal von dem Sensor zu empfangen und ein Ausgangssignal an einen Stopp-Start-Regler bereitzustellen, wobei das Gang-Außereingriff-Bestimmungsmodul betreibbar ist, um das Signal von dem Sensor zu überwachen, zu bestimmen, ob der Signalpegel zwischen einem Ungeradgang-Leerlaufgrenzwert und einem Geradgang-Leerlaufgrenzwert ist, und ein Getriebe-im-Leerlauf-Signal an den Stopp-Start-Regler auszugeben, wenn das Signal von dem Sensor zwischen den Geradgang- und Ungeradgang-Leerlaufgrenzwerten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Auswahlelement ein Auswahlzylinder ist, wobei die Drehposition des Auswahlzylinders bestimmt, ob das Getriebe in einem ungeraden Gang, einem geraden Gang oder im Leerlauf ist, und wobei der Sensor die Drehposition des Auswahlzylinders überwacht.