DE102011087126A1

DE102011087126A1 - Steuerungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102011087126A1
Application number: DE102011087126A
Authority: DE
Inventors: Ruben Cüppers
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2013-05-29
Also published as: US8930102B2; US20130138308A1; CN103133680B; CN103133680A

Abstract

Steuerungseinrichtung (5) eines Kraftfahrzeugs, die zur Steuerung oder Regelung eines Gangwechsels in einem Getriebe (3) des Kraftfahrzeugs Ansteuersignale für an der Ausführung des Gangwechsels beteiligte Schaltelemente des Getriebes (3) erzeugt, wobei dann, wenn ein Gangsprung des im Getriebe (3) auszuführenden Gangwechsels größer als zwei ist und/oder wenn fahrerseitig ein Sportschaltprogramm aktiviert ist und/oder wenn eine Fahrertyperkennungseinrichtung (8) einen sportlichen Fahrertyp erkennt und/oder wenn eine fahrerseitige Kickdownbetätigung eines Fahrpedals (6) vorliegt und/oder eine fahrerseitige Betätigung des Fahrpedals (6) mit einem zeitlichen Gradienten größer als ein definierter Grenzwert vorliegt, die Steuerungseinrichtung (5) Ansteuersignale für die am Gangwechsel beteiligten Schaltelemente des Getriebes (3) zur Ausführung des Gangwechsels mit Zugkraftunterbrechung erzeugt, und wobei die Steuerungseinrichtung (5) anderenfalls Ansteuersignale für die am Gangwechsel beteiligten Schaltelemente des Getriebes (3) zur Ausführung des Gangwechsels mit Aufrechterhaltung der Zugkraft erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Getriebesteuerungseinrichtung, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Ausführung eines Gangwechsels in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 4.
Die Hauptkomponenten eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sind ein Antriebsaggregat und ein Getriebe, wobei das Getriebe zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb des Kraftfahrzeugs geschaltet ist und das Zugkraftangebot des Antriebsaggregats am Abtrieb bereitstellt. Der Betrieb des Antriebsaggregats wird von einer ersten Steuerungseinrichtung, nämlich einer Motorsteuerungseinrichtung, gesteuert bzw. geregelt. Der Betrieb des Getriebes wird von einer zweiten Steuerungseinrichtung, nämlich einer Getriebesteuerungseinrichtung gesteuert bzw. geregelt. Hierzu tauscht die Motorsteuerungseinrichtung mit dem Antriebsaggregat und die Getriebesteuerungseinrichtung mit dem Getriebe Daten aus. Weiterhin tauschen die Motorsteuerungseinrichtung und die Getriebesteuerungseinrichtung untereinander Daten aus.
Aus der Praxis bekannte Getriebesteuerungseinrichtungen erzeugen zur Steuerung oder Regelung eines Gangwechsels in dem Getriebe des Kraftfahrzeugs Ansteuersignale für an der Ausführung des Gangwechsels beteiligte Schaltelemente des Getriebes. Bei den Schaltelementen des Getriebes kann es sich um formschlüssige Schaltelemente und/oder um reibschlüssige Schaltelemente in Form von Kupplungen und/oder Bremsen und/oder Klauen handeln.
Aus der Praxis bekannte Getriebesteuerungseinrichtungen erzeugen zur Steuerung oder Regelung eines Gangwechsels in einem Getriebe Ansteuersignale für die an der Ausführung des Gangwechsels beteiligten Schaltelemente derart, dass die Gangwechsel unter Berücksichtigung topologischer Zwangskopplungen des Antriebsstrangs unter Aufrechterhaltung der Zugkraft am Abtrieb durchgeführt werden. Hierdurch werden relativ lange Schaltzeiten verursacht.
Mit zunehmender Anforderung an die Schaltdynamik und demnach zunehmend gewünschter Verkürzung von Gangwechseln muss bei der Ausführung eines Gangwechsels im Getriebe eine Zugkraftunterbrechung am Abtrieb in Kauf genommen werden. Dann, wenn eine Steuerungseinrichtung, insbesondere eine Getriebesteuerungseinrichtung, einerseits Gangwechsel unter Aufrechterhaltung der Zugkraft am Abtrieb und andererseits unter Unterbrechung der Zugkraft am Abtrieb steuern bzw. regeln kann, fehlt es bislang an einem für den Fahrer nachvollziehbaren Verhalten des Antriebsstrangs. Für einen Fahrer ist demnach nicht nachvollziehbar, unter welchen Bedingungen bzw. in welcher Fahrsituation in einem Getriebe ein Gangwechsel mit Aufrechterhaltung der Zugkraft oder mit Unterbrechung der Zugkraft durchgeführt wird.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Steuerungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs und ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Ausführung eines Gangwechsels in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, die für einen Fahrer ein nachvollziehbares Kraftfahrzeugverhalten bei der Ausführung von Gangwechseln gewährleisten.
Diese Aufgabe wird durch eine Steuerungseinrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß erzeugt die Steuerungseinrichtung dann, wenn ein Gangsprung des im Getriebe auszuführenden Gangwechsels größer als zwei ist und/oder wenn fahrerseitig ein Sportschaltprogramm aktiviert ist und/oder wenn eine Fahrertyperkennungseinrichtung einen sportlichen Fahrertyp erkennt und/oder wenn eine fahrerseitige Kickdownbetätigung eines Fahrpedals vorliegt und/oder wenn eine fahrerseitige Betätigung des Fahrpedals mit einem zeitlichen Gradienten größer als ein definierter Grenzwert vorliegt, Ansteuersignale für die am Gangwechsel beteiligten Schaltelemente des Getriebes zur Ausführung des Gangwechsels mit Zugkraftunterbrechung, wobei die Steuerungseinrichtung anderenfalls Ansteuersignale für die am Gangwechsel beteiligten Schaltelemente des Getriebes zur Ausführung des Gangwechsels mit Aufrechterhaltung der Zugkraft erzeugt.
Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung ermöglicht erstmals eine klare Trennung zwischen Gangwechseln mit Zugkraftunterbrechung am Abtrieb und Gangwechseln unter Aufrechterhaltung der Zugkraft am Abtrieb, um so für einen Fahrer ein stets nachvollziehbares Verhalten des Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung erzeugt die Steuerungseinrichtung dann, wenn fahrerseitig das Sportschaltprogramm aktiviert ist oder wenn die Fahrertyperkennungseinrichtung einen sportlichen Fahrertyp erkennt, und dann, wenn weiterhin eine fahrerseitige Kickdownbetätigung des Fahrpedals vorliegt und/oder eine fahrerseitige Betätigung des Fahrpedals mit einem zeitlichen Gradienten größer als ein definierter Grenzwert vorliegt, Ansteuersignale für die am Gangwechsel beteiligten Schaltelemente des Getriebes zur Ausführung des Gangwechsels mit Zugkraftunterbrechung am Abtrieb. Vorzugsweise erzeugt die Steuerungseinrichtung die Ansteuersignale für die am Gangwechsel beteiligten Schaltelemente des Getriebes zur Ausführung des Gangwechsels mit Zugkraftunterbrechung am Abtrieb in diesem Fall nur dann, wenn weiterhin der Gangsprung des auszuführenden Gangwechsels größer als zwei ist. Diese Vorgehensweise zur Steuerung und/oder Regelung von Schaltungen mit Zugkraftunterbrechung am Abtrieb ist besonders bevorzugt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Ausführung eines Gangwechsels in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs ist in Patentanspruch 4 definiert.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 ein Schema eines Antriebsstrangs mit einer erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung;
2 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung, insbesondere eine Getriebesteuerungseinrichtung, eines Kraftfahrzeugs und ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Ausführung eines Gangwechsels in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs.
1 zeigt stark schematisiert einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsaggregat 1 und einen zwischen das Antriebsaggregat 1 und einen Abtrieb 2 geschalteten Getriebe 3. Das Getriebe 3 wandelt Drehzahlen und Drehmoment und stellt das Zugkraftangebot des Antriebsaggregats 1 am Abtrieb 2 bereit.
Dem Antriebsaggregat 1 ist eine Motorsteuerungseinrichtung 4 zugeordnet, um den Betrieb des Antriebsaggregats 1 zu steuern und/oder zu regeln. Hierzu tauscht die Motorsteuerungseinrichtung 4 im Sinne der in 1 gezeigten, gestrichelten Pfeile mit dem Antriebsaggregat 1 Daten aus.
Der Betrieb des Getriebes 3 wird von einer dem Getriebe 3 zugeordneten Getriebesteuerungseinrichtung 5 gesteuert und/oder geregelt, wobei gemäß 1 die Getriebesteuerungseinrichtung 5 einerseits mit dem Getriebe 3 und andererseits mit der Motorsteuerungseinrichtung 4 im Sinne der gezeigten, gestrichelten Pfeile Daten austauscht.
Das Getriebe 3 umfasst im Detail nicht-gezeigte Schaltelemente, so zum Beispiel reibschlüssige Schaltelemente und/oder formschlüssige Schaltelemente, wobei reibschlüssige Schaltelemente typischerweise als Bremsen oder Kupplungen und formschlüssige Schaltelemente typischerweise als Klauen ausgeführt sind. Zur Steuerung oder Regelung eines Gangwechsels im Getriebe 3 erzeugt die Getriebesteuerungseinrichtung 5 Ansteuersignale für an der Ausführung des Gangwechsels beteiligte Schaltelemente des Getriebes 3.
Die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung 5, die vorzugsweise als Getriebesteuerungseinrichtung ausgeführt ist, erzeugt dann Steuersignale für die am Gangwechsel beteiligten Schaltelemente des Getriebes 3 zur Ausführung eines Gangwechsels mit Zugkraftunterbrechung am Abtrieb 2, wenn ein Gangsprung des im Getriebe 3 auszuführenden Gangwechsels größer als zwei ist und/oder wenn fahrerseitig ein Sportschaltprogramm aktiviert ist und/oder wenn auf einen sportlichen Fahrertyp erkannt wird und/oder wenn eine fahrerseitige Kickdownbetätigung eines Fahrpedals 6 vorliegt und/oder wenn eine fahrerseitige Betätigung des Fahrpedals 6 mit einem zeitlichen Gradienten größer als ein definierter Grenzwert vorliegt.
Dann, wenn zumindest eine dieser Bedingungen alleine oder alternativ in Kombination mit einer anderen dieser Bedingungen erfüllt ist, erzeugt die Getriebesteuerungseinrichtung 5 automatisch Ansteuersignale für die am Gangwechsel beteiligten Schaltelemente des Getriebes 3 zur Ausführung des Gangwechsels mit Zugkraftunterbrechung am Abtrieb 2. In allen anderen Fällen hingegen erzeugt die Steuerungseinrichtung 5 Ansteuersignale für die am Gangwechsel beteiligten Schaltelemente des Getriebes 3 zur Ausführung des Gangwechsels mit Aufrechterhaltung der Zugkraft am Abtrieb 2.
Eine fahrerseitige Aktivierung eines Sportschaltprogramms kann zum Beispiel über ein separates Betätigungselement 7, das zum Beispiel im Cockpit eines Kraftfahrzeugs verbaut ist, erfolgen.
Die Erkennung eines sportlichen Fahrertyps erfolgt vorzugsweise über eine Fahrertyperkennungseinrichtung 8, die insbesondere Bestandteil der Steuerungseinrichtung 5 ist.
Nach einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung 5 erzeugt dieselbe dann Ansteuersignale für die am Gangwechsel beteiligten Schaltelemente des Getriebes 3 zur Ausführung des Gangwechsels mit Zugkraftunterbrechung am Abtrieb 2, wenn fahrerseitig das Sportschaltprogramm aktiviert ist oder wenn die Fahrertyperkennungseinrichtung 8 einen sportlichen Fahrertyp erkennt, und wenn weiterhin eine fahrerseitige Kickdownbetätigung des Fahrpedals 6 vorliegt und/oder wenn eine fahrerseitige Betätigung des Fahrpedals 6 mit einem zeitlichen Gradienten erfolgt, der größer als ein definierter Grenzwert ist.
Besonders bevorzugt ist eine Variante einer erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung 5, in welcher in diesem Fall nur dann ein Gangwechsel mit Zugkraftunterbrechung am Abtrieb 2 gesteuert oder geregelt wird, wenn weiterhin der Gangsprung des auszuführenden Gangwechsels größer als zwei ist, wenn also zwischen einem Ist-Gang und einem Ziel-Gang der auszuführenden Schaltung bzw. des auszuführenden Gangwechsels mehr als zwei Gangstufen liegen.
Weitere Details der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung 5 bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus 2, wobei in 2 über der Zeit t unterschiedliche zeitliche Kurvenverläufe gezeigt sind. So visualisiert ein zeitlicher Kurvenverlauf 9 eine Gangsprunganforderung eines auszuführenden Gangwechsels. Zum Zeitpunkt t1 wird in 2 für eine Rückschaltung ein Gangsprung um zwei Gangstufen und zu den Zeitpunkten t2 und t3 jeweils ein Gangsprung um eine weitere Gangstufe angefordert, so zum Beispiel zum Zeitpunkt t1 ein Gangwechsel vom Gang 9 in den Gang 7, zum Zeitpunkt t2 ein Gangwechsel vom Gang 7 in den Gang 6 und zum Zeitpunkt t3 ein Gangwechsel vom Gang 6 in den Gang 5, sodass insgesamt ein Gangwechsel von Gang 9 in Gang 5 auszuführen ist.
In 2 sind mit Bezugsziffern 10a mehrere Ansteuersignale für insgesamt vier an der Ausführung dieses Gangwechsels beteiligte Schaltelemente des Getriebes 3 gezeigt, wobei die Ansteuersignale 10a von der Getriebesteuerungseinrichtung 5 derart erzeugt werden, dass dieselben der Ausführung eines Gangwechsels mit Aufrechterhaltung der Zugkraft am Abtrieb 2 dienen. So erfolgt zwischen den Zeitpunkten t1 und t4 ein Gangwechsel vom Gang 9 in den Gang 7, zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 ein Gangwechsel von Gang 7 in den Gang 6 und zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 ein Gangwechsel vom Gang 6 in den Gang 5, sodass die Zeitspanne, die zur Ausführung des Gangwechsels von Gang 9 in den Gang 5 bei Ausführung einer Schaltung bzw. eines Gangwechsels mit Aufrechterhaltung der Zugkraft am Abtrieb 2 benötigt wird, durch die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten t1 und t6 bestimmt wird. Ein sich hierbei ausbildender, zeitlicher Verlauf der Antriebsaggregatdrehzahl ist in 2 durch den zeitlichen Kurvenverlauf 11a visualisiert.
Dann, wenn die erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung, wie oben beschrieben, abhängig von den oben beschriebenen, definierten Kriterien Ansteuersignale zur Ausführung eines Gangwechsels mit Zugkraftunterbrechung am Abtrieb 2 generiert, kann die zur Ausführung des Gangwechsels benötigte Zeit verkürzt werden, wobei 2 als Kurvenverläufe 10b Ansteuersignale für Schaltelemente des Getriebes 3 zeigt, die bei Ausführung des Gangwechsels vom Gang 9 in den Gang 5 mit Unterbrechung der Zugkraft am Abtrieb 2 beteiligt sind.
2 zeigt, dass die Schaltung mit Unterbrechung der Zugkraft am Abtrieb 2 zum Zeitpunkt t8 abgeschlossen ist, sodass sich gegenüber der Schaltung mit Aufrechterhaltung der Zugkraft am Abtrieb 2 die zur Schaltungsausführung benötigte Zeit deutlich reduziert. Ein sich hierbei ausbildender Drehzahlverlauf der Antriebsaggregatdrehzahl ist in 2 durch den Kurvenverlauf 11b gezeigt. Eine Zugkraftunterbrechung am Abtrieb 2 bildet sich zwischen den Zeitpunkten t7 und t8 aus.
Es liegt demnach im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, dass eine Steuerungseinrichtung, insbesondere eine Getriebesteuerungseinrichtung 5, abhängig von definierten Betriebsbedingungen des Antriebsstrangs entweder einen Gangwechsel mit Zugkraftunterbrechung oder unter Aufrechterhaltung der Zugkraft am Abtrieb 2 automatisch initiiert, nämlich durch Bereitstellung entsprechender Ansteuersignale für die an der Ausführung des Gangwechsels beteiligten Schaltelemente des Getriebes 3. Hierdurch wird eine klare steuerungsseitige Trennung zwischen einer Auslösung bzw. Steuerung oder Regelung eines Gangwechsels mit Zugkraftunterbrechung oder unter Aufrechterhaltung der Zugkraft am Abtrieb 2 gewährleistet, wobei die Details der Erfindung vorzugsweise für Rückschaltungen zum Einsatz kommen. Alternativ ist es möglich, die Details der Erfindung auch für Hochschaltungen zu verwenden.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsaggregat
2: Abtrieb
3: Getriebe
4: Motorsteuerungseinrichtung
5: Getriebesteuerungseinrichtung
6: Fahrpedal
7: Betätigungseinrichtung
8: Fahrertyperkennungseinrichtung
9: Kurvenverlauf Gangsprunganforderung
10a: Kurvenverlauf Schaltelementansteuerung
10b: Kurvenverlauf Schaltelementansteuerung
11a: Kurvenverlauf Motordrehzahl
11b: Kurvenverlauf Motordrehzahl

Claims

Steuerungseinrichtung (5) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Getriebesteuerungseinrichtung, die zur Steuerung oder Regelung eines Gangwechsels in einem Getriebe (3) des Kraftfahrzeugs Ansteuersignale für an der Ausführung des Gangwechsels beteiligte Schaltelemente des Getriebes (3) erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn ein Gangsprung des im Getriebe (3) auszuführenden Gangwechsels größer als zwei ist und/oder wenn fahrerseitig ein Sportschaltprogramm aktiviert ist und/oder wenn eine Fahrertyperkennungseinrichtung (8) einen sportlichen Fahrertyp erkennt und/oder wenn eine fahrerseitige Kickdownbetätigung eines Fahrpedals (6) vorliegt und/oder eine fahrerseitige Betätigung des Fahrpedals (6) mit einem zeitlichen Gradienten größer als ein definierter Grenzwert vorliegt, die Steuerungseinrichtung (5) Ansteuersignale für die am Gangwechsel beteiligten Schaltelemente des Getriebes (3) zur Ausführung des Gangwechsels mit Zugkraftunterbrechung erzeugt, und dass die Steuerungseinrichtung (5) anderenfalls Ansteuersignale für die am Gangwechsel beteiligten Schaltelemente des Getriebes (3) zur Ausführung des Gangwechsels mit Aufrechterhaltung der Zugkraft erzeugt.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn fahrerseitig das Sportschaltprogramm aktiviert ist oder wenn die Fahrertyperkennungseinrichtung (8) einen sportlichen Fahrertyp erkennt, und dann, wenn weiterhin eine fahrerseitige Kickdownbetätigung des Fahrpedals (6) vorliegt und/oder eine fahrerseitige Betätigung des Fahrpedals (6) mit einem zeitlichen Gradienten größer als ein definierter Grenzwert vorliegt, die Steuerungseinrichtung (5) Ansteuersignale für die am Gangwechsel beteiligten Schaltelemente des Getriebes (3) zur Ausführung des Gangwechsels mit Zugkraftunterbrechung an einem Abtrieb (2) des Kraftfahrzeugs erzeugt.
Steuerungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (5) Ansteuersignale für die am Gangwechsel beteiligten Schaltelemente des Getriebes (3) zur Ausführung des Gangwechsels mit Zugkraftunterbrechung in diesem Fall nur dann erzeugt, wenn weiterhin der Gangsprung des auszuführenden Gangwechsels größer als zwei ist.
Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Ausführung eines Gangwechsels in einem Getriebe eines Kraftfahrzeugs, wobei zur Steuerung oder Regelung des Gangwechsels Ansteuersignale für an der Ausführung des Gangwechsels beteiligte Schaltelemente des Getriebes erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn ein Gangsprung des auszuführenden Gangwechsels größer als zwei ist und/oder wenn fahrerseitig ein Sportschaltprogramm aktiviert ist und/oder wenn auf einen sportlichen Fahrertyp erkannt wird und/oder wenn eine fahrerseitige Kickdownbetätigung eines Fahrpedals vorliegt und/oder wenn eine fahrerseitige Betätigung des Fahrpedals mit einem zeitlichen Gradienten größer als ein definierter Grenzwert vorliegt, Ansteuersignale für die am Gangwechsel beteiligten Schaltelemente des Getriebes zur Ausführung des Gangwechsels mit Zugkraftunterbrechung erzeugt werden, und dass anderenfalls Ansteuersignale für die am Gangwechsel beteiligten Schaltelemente des Getriebes zur Ausführung des Gangwechsels mit Aufrechterhaltung der Zugkraft erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn fahrerseitig das Sportschaltprogramm aktiviert ist oder wenn ein sportlicher Fahrertyp erkannt wird, und dann, wenn weiterhin eine fahrerseitige Kickdownbetätigung des Fahrpedal vorliegt und/oder eine fahrerseitige Betätigung des Fahrpedals mit einem zeitlichen Gradienten größer als ein definierter Grenzwert vorliegt, Ansteuersignale für die am Gangwechsel beteiligten Schaltelemente des Getriebes zur Ausführung des Gangwechsels mit Zugkraftunterbrechung an einem Abtrieb erzeugt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Ansteuersignale für die am Gangwechsel beteiligten Schaltelemente des Getriebes zur Ausführung des Gangwechsels mit Zugkraftunterbrechung in diesem Fall nur dann erzeugt werden, wenn weiterhin der Gangsprung des auszuführenden Gangwechsels größer als zwei ist.