DE102012211500A1

DE102012211500A1 - System und Verfahren für verbesserte Schaltvorgänge mit doppeltem Übergang für Automatikgetriebe

Info

Publication number: DE102012211500A1
Application number: DE102012211500A
Authority: DE
Inventors: Nathaniel E. Wilke; John E. Marano; Andrew W. Phillips
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2012-07-03
Publication date: 2013-03-07
Anticipated expiration: 2032-07-04
Also published as: CN102865357A; DE102012211500B4; US8862352B2; CN102865357B; US20130008754A1

Abstract

Ein Steuersystem für ein Automatikgetriebe umfasst ein Doppelübergangsschaltungs-Detektionsmodul und ein erstes und zweites Kupplungssteuermodul. Das Doppelübergangsschaltungs-Detektionsmodul detektiert, ob ein Schaltvorgang mit doppeltem Übergang angefordert wird. Das erste Kupplungssteuermodul steuert zwei von vier einen Übergang ausführenden Kupplungen des Getriebes während einer Trägheitsphase des Schaltvorgangs mit doppeltem Übergang. Das zweite Kupplungssteuermodul steuert jede der vier einen Übergang ausführenden Kupplungen des Getriebes während einer Drehmomentphase des Schaltvorgangs mit doppeltem Übergang.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/505,296, die am 7. Juli 2011 eingereicht wurde. Der Offenbarungsgehalt der obigen Anmeldung ist hierin durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit aufgenommen.
GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft Getriebesteuersysteme und insbesondere ein System und ein Verfahren für verbesserte Schaltvorgänge mit doppeltem Übergang für Automatikgetriebe.
HINTERGRUND
Der hierin angegebene Hintergrundabschnitt dient zu dem Zweck, den Kontext der Offenbarung allgemein darzulegen. Die Arbeit der vorliegend genannten Erfinder bis zu dem Ausmaß, zu dem sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die sich zum Zeitpunkt der Einreichung nicht auf andere Weise als Stand der Technik qualifizieren, sind weder explizit noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende Offenbarung zulässig.
Brennkraftmaschinen verbrennen ein Luft/Kraftstoff-(L/K)-Gemisch innerhalb von Zylindern, um Kolben anzutreiben, die eine Kurbelwelle rotieren und Antriebsdrehmoment erzeugen. Das Antriebsdrehmoment wird von der Kurbelwelle über ein Getriebe auf einen Endantrieb eines Fahrzeugs übertragen. Das Getriebe kann mit der Kurbelwelle über eine Fluidkopplungseinrichtung, wie etwa einen Drehmomentwandler, gekoppelt sein. Das Getriebe kann ein Automatikgetriebe sein, das das Antriebsdrehmoment an der Kurbelwelle in ein Soll-Antriebsdrehmoment an dem Endantrieb des Fahrzeugs übersetzt. Genauer kann das Getriebe mehrere Zahnräder umfassen, die selektiv in Eingriff oder außer Eingriff gebracht werden, um das Soll-Übersetzungsverhältnis vorzusehen, wodurch das Soll-Antriebsdrehmoment an dem Endantrieb bereitgestellt wird. Das Getriebe kann außerdem mehrere Kupplungen umfassen, die die Zahnräder selektiv in oder außer Eingriff bringen.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Steuersystem für ein Automatikgetriebe umfasst ein Doppelübergangsschaltungs-Detektionsmodul und ein erstes und zweites Kupplungssteuermodul. Das Doppelübergangsschaltungs-Detektionsmodul detektiert, ob ein Schaltvorgang mit doppeltem Übergang angefordert wird. Das erste Kupplungssteuermodul steuert zwei von vier einen Übergang ausführenden Kupplungen des Getriebes während einer Trägheitsphase des Schaltvorgangs mit doppeltem Übergang. Das zweite Kupplungssteuermodul steuert jede der vier einen Übergang ausführenden Kupplungen des Getriebes während einer Drehmomentphase des Schaltvorgangs mit doppeltem Übergang.
Ein Verfahren zum Steuern eines Automatikgetriebes umfasst, dass erkannt wird, ob ein Schaltvorgang mit doppeltem Übergang angefordert wird, zwei von vier einen Übergang ausführenden Kupplungen des Getriebes während einer Trägheitsphase des Schaltvorgangs mit doppeltem Übergang gesteuert werden, und jede der vier einen Übergang ausführenden Kupplungen des Getriebes während einer Drehmomentphase des Schaltvorgangs mit doppeltem Übergang gesteuert wird.
Weitere Anwendbarkeitsbereiche der vorliegenden Offenbarung werden aus der hier nachstehend angegebenen ausführlichen Beschreibung deutlich werden. Es ist zu verstehen, dass die ausführliche Beschreibung sowie besondere Beispiele lediglich zu Veranschaulichungszwecken dienen und den Umfang der Offenbarung nicht einschränken sollen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird aus der ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen umfassender verstanden werden, wobei:
1 ein funktionales Blockdiagramm eines Beispielmaschinensystems ist;
2 ein Kraftflussdiagramm eines Beispielautomatikgetriebes ist;
3 ein funktionales Blockdiagramm eines Beispielsteuermoduls ist;
4A eine graphische Darstellung ist, die simulierte Ergebnisse eines Beispielherunterschaltvorgangs mit doppeltem Übergang veranschaulicht;
4B eine graphische Darstellung ist, die simulierte Ergebnisse eines Hochschaltvorgangs mit doppeltem Übergang veranschaulicht;
5A ein Flussdiagramm eines Beispielverfahrens für verbesserte Herunterschaltvorgänge mit doppeltem Übergang ist; und
5B ein Flussdiagramm eines Beispielverfahrens für verbesserte Hochschaltvorgänge mit doppeltem Übergang ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die Offenbarung, ihre Anwendung oder Nutzungen in keiner Weise einschränken. Der Klarheit wegen werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet, um ähnliche Elemente zu kennzeichnen. Wie es hierin verwendet wird, soll der Ausdruck zumindest eines von A, B und C so aufgefasst werden, dass er ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht ausschließlichen logischen Oders bedeutet. Es ist zu verstehen, dass Schritte in einem Verfahren in unterschiedlicher Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
Wie er hierin verwendet wird, kann sich der Begriff Modul beziehen auf, Teil sein von oder umfassen einen anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC); einen elektronischen Schaltkreis, einen kombinatorischen logischen Schaltkreis; ein feldprogrammierbares Gate Array (FPGA); einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder eine Gruppe), der Code ausführt; andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen; oder eine Kombination von einigen oder allen der Obigen, wie etwa in einem System-on-Chip. Der Begriff Modul kann Speicher (gemeinsam genutzt, dediziert oder eine Gruppe) umfassen, der Code speichert, der von dem Prozessor ausgeführt wird.
Der Begriff Code, wie er oben verwendet wird, kann Software, Firmware und/oder Microcode umfassen und kann sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen und/oder Objekte beziehen. Der Begriff gemeinsam genutzt, wie er oben verwendet wird, bedeutet, dass etwas oder der gesamte Code von mehreren Modulen unter Verwendung eines einzigen (gemeinsam genutzten) Prozessors ausgeführt werden kann. Zusätzlich kann etwas oder der gesamte Code von mehreren Modulen von einem einzigen (gemeinsam genutzten) Speicher gespeichert werden. Der Begriff Gruppe, wie er oben verwendet wird, bedeutet, dass mancher oder der gesamte Code von einem einzigen Modul unter Verwendung einer Gruppe von Prozessoren oder einer Gruppe von Ausführungs-Engines ausgeführt werden kann. Zum Beispiel können mehrere Kerne und/oder mehrere Threads eines Prozessors als Ausführungs-Engines angesehen werden. Bei verschiedenen Implementierungen können Ausführungs-Engines über einen Prozessor, über mehrere Prozessoren und über Prozessoren an mehreren Stellen, wie etwa mehrere Server, in einer parallelen Verarbeitungsanordnung, gruppiert sein. Zusätzlich kann etwas oder der gesamte Code von einem einzigen Modul unter Verwendung einer Gruppe von Speichern gespeichert werden.
Die hierin beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können durch ein oder mehrere Computerprogramme, die von einem oder mehreren Prozessoren ausgeführt werden, implementiert sein. Die Computerprogramme umfassen von einem Prozessor ausführbare Anweisungen, die auf einem unvergänglichen, greifbaren, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten umfassen. Nicht einschränkende Beispiele des unvergänglichen, greifbaren, computerlesbaren Mediums sind nichtflüchtiger Speicher, magnetische Ablage und optische Ablage.
Ein Schaltvorgang in einem Getriebe umfasst einen Übergang von einem gegenwärtigen Gang (einem weggehenden Gang) in einen Soll-Gang (einem herankommenden Gang). Das Getriebeschalten kann durchgeführt werden, indem eine herankommende Kupplung, die dem herankommenden Gang zugeordnet ist, eingerückt wird und eine weggehende Kupplung, die dem weggehenden Gang zugeordnet ist, ausgerückt wird. Das Getriebeschalten kann in zwei Phasen unterteilt werden: eine Drehmomentphase und eine Trägheitsphase. Ein Hochschalten bezieht sich auf einen Schaltvorgang in einen höheren Gang (oder ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis), während dem die Drehmomentphase der Trägheitsphase vorhergeht. Ein Herunterschalten auf der anderen Seite bezieht sich auf einen Schaltvorgang in einen niedrigeren Gang (oder ein höheres Übersetzungsverhältnis), während dem die Trägheitsphase der Drehmomentphase vorhergeht.
Genauer wird während der Trägheitsphase eine Kupplung gesteuert, um die Maschinendrehzahl auf eine Soll-Maschinendrehzahl für den herankommenden Gang einzustellen. Während der Drehmomentphase wird die Kapazität der herankommenden Kupplung erhöht, wodurch die herankommende Kupplung eingerückt wird, während eine Drehmomentkapazität der weggehenden Kupplung verringert wird. Darüber hinaus kann während des Getriebeschaltens eine haltende Kupplung angewendet werden, um über das Getriebe mit weniger als oder gleich einem vorbestimmten Schwellenwert zu schlupfen. Ein Schalten mit doppeltem Übergang bezieht sich auf einen bestimmten Schaltvorgang mit zwei Paaren von Kupplungsübergängen.
Mit andere Worten bringt ein Schalten mit doppeltem Übergang mehr als zwei Kupplungsübergänge mit sich. Zum Beispiel kann ein Schalten mit doppeltem Übergang zwei herankommende Kupplungen und zwei weggehende Kupplungen mit sich bringen. Ob ein besonderer Schaltvorgang ein Schalten mit doppeltem Übergang ist oder nicht, hängt von dem Getriebeleistungsfluss ab. Der Getriebeleistungsfluss variiert abhängig von der Auslegung des Getriebes. Daher braucht ein Schalten mit Springen oder Auslassen (ein Schalten von mehr als einem Gang, wie etwa 6. nach 4.) nicht notwendigerweise ein Schalten mit doppeltem Übergang sein, sondern ein Schalten mit einem Schritt (ein Schalten von einem Gang, wie etwa 4. nach 5.) kann ein Schalten mit doppeltem Übergang sein.
Schaltungen mit doppeltem Übergang in typischen Getrieben, die zwei eingerückte Kupplungen für jedes Übersetzungsverhältnis erfordern, weisen keine gemeinsame haltende Kupplung auf. Daher führen typische Getriebesteuersysteme Schaltungen mit doppeltem Übergang in zwei Stufen oder Zeiträumen durch. Der erste Zeitraum umfasst das Einrücken einer ersten herankommenden Kupplung und das Ausrücken einer ersten weggehenden Kupplung, während Schlupf über die erste weggehende Kupplung und eine erste haltende Kupplung gesteuert wird. Der zweite Zeitraum umfasst das Einrücken einer zweiten herankommenden Kupplung und das Ausrücken einer zweiten weggehenden Kupplung, während Schlupf über die zweite weggehende Kupplung eine zweite haltende Kupplung gesteuert wird. Das Durchführen von Schaltungen mit doppeltem Übergang in aufeinanderfolgenden Stufen (oder Zeiträumen) verlängert die Schaltzeit.
Dementsprechend werden ein System und Verfahren für verbesserte Schaltvorgänge mit doppeltem Übergang vorgestellt. Das System und Verfahren sind darauf gerichtet, Schaltvorgänge mit doppeltem Übergang in parallelen Stufen im Gegensatz zu aufeinanderfolgenden Stufen durchzuführen, wodurch die Schaltzeit verkürzt wird. Genauer können das System und das Verfahren vier Kupplungen (zwei herankommende Kupplungen und zwei weggehende Kupplungen) während der Drehmomentphase und zwei der vier Kupplungen während der Trägheitsphase steuern. Das System und das Verfahren können auch Drehmomentkapazitätsbefehle für die einen Übergang ausführenden Kupplungen mathematisch ableiten. Zum Beispiel können die Drehmomentkapazitätsbefehle unter Verwendung von Kupplungsschlupf-Drehzahlzielen für zwei der vier einen Übergang ausführenden Kupplungen zusätzlich zu einem Getriebeeingangswellenschlupf-Drehzahlziel abgeleitet werden. Das Getriebeeingangswellenschlupf-Drehzahlziel wird verwendet, um ein Soll-Ausgangswellendrehmoment zu ermitteln, das bei der Ermittlung der Drehmomentkapazitätsbefehle verwendet wird.
Nun unter Bezugnahme auf 1 umfasst ein Beispielmaschinensystem 20 eine Maschine 22. Die Maschine 22 kann eine Fremdzündungs-(SI-)-Maschine, eine Dieselmaschine, eine Maschine mit homogener Kompressionszündung (HCCI) oder ein anderer geeigneter Typ von Maschine sein. Das Maschinensystem 20 kann auch ein Hybridsystem sein und kann daher zusätzliche Komponenten umfassen, wie etwa einen Elektromotor und ein Batteriesystem.
Die Maschine 22 saugt Luft in einen Einlasskrümmer 24 durch ein Ansaugsystem 26 ein, das durch eine Drosselklappe 28 geregelt sein kann. Zum Beispiel kann die Drosselklappe 28 über eine elektronische Drosselsteuereinrichtung (ETC) elektrisch gesteuert sein. Ein Drosselklappen-Stellungssensor (TPS) 19 misst eine Stellung der Drosselklappe 28. Ein Luftmassendurchsatz-(MAF-)Sensor 30 misst den MAF durch die Drosselklappe 28. Zum Beispiel kann der gemessene MAF eine Last an der Maschine 22 angeben. Die Luft in dem Einlasskrümmer 24 wird auf mehrere Zylinder 32 verteilt und mit Kraftstoff kombiniert, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch (L/K-Gemisch) zu erzeugen. Obgleich sechs Zylinder gezeigt sind, kann die Maschine 22 andere Zylinderzahlen haben.
Kraftstoffeinspritzventile 34 können Kraftstoff einspritzen, um das L/K-Gemisch zu erzeugen. Zum Beispiel können die Kraftstoffeinspritzventile 34 den Kraftstoff in jeweilige Einlassschlitze der Zylinder 32 oder jeweils direkt in die Zylinder 32 einspritzen. Das L/K-Gemisch wird durch Kolben (nicht gezeigt) in den Zylindern 32 komprimiert. Abhängig von dem Typ von Maschine 22 können Zündkerzen 36 das komprimierte L/K-Gemisch zünden. Alternativ kann das L/K-Gemisch komprimiert werden, bis Selbstzündung auftritt. Die Verbrennung des L/K-Gemisches in den Zylindern treibt die Kolben (nicht gezeigt) an, die eine Kurbelwelle 38 drehen und Antriebsdrehmoment erzeugen. Ein Maschinendrehzahlsensor 40 misst eine Drehzahl der Kurbelwelle 38 (z. B. in Umdrehungen pro Minute oder U/min).
Das Antriebsdrehmoment an der Kurbelwelle 38 wird auf einen Endantrieb 42 eines Fahrzeugs über ein Getriebe 46 übertragen. Zum Beispiel kann das Getriebe 46 mit der Kurbelwelle 38 über eine Fluidkopplungseinrichtung, wie etwa einen Drehmomentwandler (DW) 44, gekoppelt sein. Das Getriebe 46 umfasst mehrere Übersetzungsverhältnisse zum Übersetzen des Antriebsdrehmoments an dem Ausgang des Drehmomentwandlers 44 (d. h. einer Eingangswelle des Getriebes 46) in ein Soll-Antriebsdrehmoment an dem Endantrieb 42 (d. h. an einer Ausgangswelle des Getriebes 46). Ein Getriebeeingangswellendrehzahl-(TISS-)Sensor 48 misst eine Drehzahl einer Eingangswelle des Getriebes 46 (d. h. die Drehzahl am Ausgang des Drehmomentwandlers 44). Die TISS kann auch eine Drehzahl eines Turbinenrads 43 in dem Drehmomentwandler 44 angeben. Ein Getriebeausgangswellendrehzahl-(TOSS-)Sensor 50 misst eine Drehzahl einer Ausgangswelle des Getriebes 46 (d. h. die Drehzahl des Fahrzeugendantriebs 42). Zum Beispiel kann die gemessene TOSS verwendet werden, um eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu ermitteln.
Abgas, das aus Verbrennung resultiert, wird aus den Zylindern 32 in einen Auspuffkrümmer 52 ausgestoßen. Das Abgas in dem Auspuffkrümmer 52 kann von einem Abgasnachbehandlungssystem 54 behandelt werden, bevor es in die Atmosphäre freigegeben wird. Zum Beispiel kann das Abgasnachbehandlungssystem 54 zumindest eines umfassen von einem Oxidationskatalysator (OC), Stickoxid-(NOx)Adsorbern/Absorbern, einer Mager-NOx-Falle, einem System zur selektiven katalytischen Reduktion (SCR), einem Feinstofffilter (PM-Filter) und einem Dreiwege-Katalysator. Ein Fahrereingabemodul 56 übersetzt eine Eingabe von dem Fahrer des Fahrzeugs (z. B. über ein Gaspedal) für ein Steuermodul 50.
Das Steuermodul 50 steuert den Betrieb des Maschinensystems 20. Das Steuermodul 50 kann Signale von der Drosselklappe 28, dem MAF-Sensor 30, den Kraftstoffeinspritzventilen 34, den Zündkerzen 36, dem Maschinendrehzahlsensor 40, dem Drehmomentwandler 44, dem Getriebe 46, dem TISS-Sensor 48, dem TOSS-Sensor 50, dem Abgasnachbehandlungssystem 54 und/oder dem Fahrereingabemodul 56 empfangen. Das Steuermodul 50 kann die Drosselklappe 28, die Kraftstoffeinspritzventile 34, die Zündkerzen 36, den Drehmomentwandler 44, das Getriebe 46 und/oder das Abgasnachbehandlungssystem 54 steuern. Das Steuermodul 50 kann auch das System oder Verfahren der vorliegenden Offenbarung einsetzen.
Nun unter Bezugnahme auf 2 ist ein Kraftflussdiagramm eines Beispiels des Getriebes 46 gezeigt. Genauer veranschaulicht 2 ein Sechsgang-Automatikgetriebe. Wie es zuvor beschrieben wurde, überträgt das Getriebe 46 Antriebsdrehmoment von dem Drehmomentwandler 44 auf den Endantrieb 42. Das Getriebe 46 umfasst drei Zahnräder 70, 71 bzw. 72 und sechs Kupplungen 74, 75, 76, 77, 78 und 79. Lediglich beispielhaft kann Gangstufe 70 ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis als Gangstufen 71 und 72 aufweisen, und Gangstufe 71 kann ein niedrigeres Übersetzungsverhältnis als Gangstufe 72 aufweisen. Das Getriebe 46 kann auch andere Komponenten umfassen, wie etwa, lediglich beispielhaft, Hohlräder, Sonnenräder, Trägerräder, Servos usw. Das Steuermodul 60 rückt eine oder mehrere der Kupplungen 74–79 selektiv ein oder aus, um eine oder mehrere der Gangstufen 70–72 einzurücken/auszurücken, wodurch ein Soll-Übersetzungsverhältnis zum Übersetzen von Eingangsdrehmoment (von Drehmomentwandler 44) in Ausgangsdrehmoment (zu Endantrieb 42) erreicht wird.
Kupplung 74 kann auch als Kupplung F12 oder eine Freilaufkupplung bezeichnet werden. Die Freilaufkupplung 70 lässt zu, dass das Getriebe 46 ein erstes Übersetzungsverhältnis (d. h. Gangstufe 70) erreicht, indem Kupplung 75 eingerückt wird. Kupplung 75 kann auch als Kupplung CB1234 bezeichnet werden, weil Kupplung 75 eingerückt wird, um jedes der Übersetzungsverhältnisse, die den Gängen 1, 2, 3 und 4 entsprechen, zu erreichen. Zusätzlich ist Kupplung 75 auch eine Bremskupplung, wie es durch das B in CB1234 angegeben ist. Kupplung 76 kann auch als Kupplung CBLR bezeichnet werden, weil Kupplung 76 eingerückt wird, um ein Übersetzungsverhältnis, das einem Rückwärtsgang (R) entspricht, zu erreichen. Kupplung 77 kann auch als Kupplung CB26 bezeichnet werden, weil Kupplung 77 eingerückt wird, um jedes der Übersetzungsverhältnisse, die den Gängen 2 und 6 entsprechen, zu erreichen. Kupplung 78 kann auch als Kupplung C35R bezeichnet werden, weil Kupplung 78 eingerückt wird, um jedes der Übersetzungsverhältnisse, die den Gängen 3, 5 und R entsprechen, zu erreichen. Schließlich kann Kupplung 79 auch als Kupplung C456 bezeichnet werden, weil Kupplung 79 eingerückt wird, um jedes der Übersetzungsverhältnisse, die den Gängen 4, 5 und 6 entsprechen, zu erreichen.
Nun unter Bezugnahme auf 3 ist ein Beispiel des Steuermoduls 60 gezeigt. Das Steuermodul 60 kann ein Doppelübergangsschaltungs-Detektionsmodul 80, ein erstes Kupplungssteuermodul 84 und ein zweites Kupplungssteuermodul 88 umfassen. Das erste Kupplungssteuermodul 84 steuert zwei der vier einen Übergang ausführenden Kupplungen während einer Trägheitsphase des Schaltvorgangs mit doppeltem Übergang, wohingegen das zweite Kupplungssteuermodul 88 die vier einen Übergang ausführenden Kupplungen während des Schaltvorgangs mit doppeltem Übergang steuert. Wie es zuvor erwähnt wurde, kann eine Reihenfolge der Trägheits- und Drehmomentphasen abhängig davon variieren, ob der Schaltvorgang mit doppeltem Übergang ein Herunterschalten oder ein Hochschalten ist. Daher ist festzustellen, dass das erste und zweite Steuermodul 84 und 88 keine Reihenfolge implizieren.
Das Doppelübergangsschaltungs-Detektionsmodul 80 detektiert, ob ein Schalten mit doppeltem Übergang angefordert wird. Genauer detektiert das Doppelübergangsschaltungs-Detektionsmodul 80 zunächst, ob ein Getriebeschalten angefordert wird, und ermittelt dann, ob das angeforderte Getriebeschalten ein Schalten mit doppeltem Übergang ist. Das Doppelübergangsschaltungs-Detektionsmodul 80 kann zunächst auf der Basis von verschiedenen Betriebsparametern detektieren, ob ein Getriebeschalten angefordert wird. Zum Beispiel kann das Doppelübergangsschaltungs-Detektionsmodul 80 auf der Basis der Drosselklappenstellung, der Maschinenlast, der Maschinendrehzahl, TISS, TOSS und/oder Fahrereingabe 56 detektieren, ob ein Getriebeschalten angefordert wird.
Wenn ein Getriebeschalten detektiert wird, kann dann das Doppelübergangsschaltungs-Detektionsmodul 80 ermitteln, ob das angeforderte Getriebeschalten ein Schalten mit doppeltem Übergang ist. Wie es zuvor beschrieben wurde, kann das Schalten mit doppeltem Übergang entweder ein Hochschalten oder ein Herunterschalten sein. Diese Ermittlung beruht auf einer Ausgestaltung des Getriebes 46. Genauer können Schaltungen mit doppeltem Übergang von Getriebe zu Getriebe variieren. Daher können Schaltungen mit doppeltem Übergang für das Getriebe 46 vorbestimmt werden. Zum Beispiel können Schaltungen mit doppeltem Übergang für das Getriebe 46 in einer Nachschlagetabelle gespeichert sein. Das Doppelübergangsschaltungs-Detektionsmodul 80 kann dann den angeforderten Schaltvorgang mit den vorbestimmten Schaltungen mit doppeltem Übergang vergleichen, um zu ermitteln, ob der angeforderte Schaltvorgang ein Schalten mit doppeltem Übergang ist.
Das erste Kupplungssteuermodul 84 kann ein Signal von dem Doppelübergangsschaltungs-Detektionsmodul 80 empfangen, das angibt, dass ein Schalten mit doppeltem Übergang angefordert wird. Wenn ein Schalten mit doppeltem Übergang angefordert wird, ermittelt das erste Kupplungssteuermodul 84 Drehmomentkapazitätsbefehle für jede von vier Kupplungen (zwei herankommende Kupplungen und zwei weggehende Kupplungen), die während des Schattens mit doppeltem Übergang einen Übergang ausführen. Genauer kann das erste Kupplungssteuermodul 84 vier Kupplungen während der Drehmomentphase des Schattens mit doppeltem Übergang und zwei der vier Kupplungen während der Trägheitsphase des Schattens mit doppeltem Übergang steuern. Wie es zuvor erwähnt wurde, geht für ein Hochschalten die Drehmomentphase der Trägheitsphase vorher, wohingegen für ein Herunterschalten die Trägheitsphase der Drehmomentphase vorhergeht.
Lediglich beispielhaft werden nun sowohl ein Herunterschaltvorgang mit Leistung vom sechsten Gang in den dritten Gang (6-3) als auch ein Hochschalten vom dritten Gang in den sechsten Gang (3-6) beschrieben. Jede dieser Schaltungen umfasst, dass zwei der folgenden vier Kupplungen während der Trägheitsphase gesteuert werden: Kupplung 75 (CB1234), Kupplung 78 (C35R), Kupplung 77 (CB26), und Kupplung 79 (C456). Zusätzlich umfasst jede dieser Schaltungen alle der vier zuvor aufgelisteten Kupplungen während der Drehmomentphase. Es ist anzumerken, dass keine Kupplung während einem oder beiden der Schaltvorgänge mit doppeltem Übergang eine Null-Schlupfdrehzahl (haltend) aufrechterhält.
Das Getriebe 46 kann charakterisiert werden, indem ein Gleichungssystem eines Freischnittbildes (FBD) verwendet wird, das die Bewegung von Teilen innerhalb des Getriebe 46 beschreibt, wie es in dem übertragenen U.S. Pat. Nr. 7,056,263 beschrieben ist, das hierin durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit mit aufgenommen ist. Genauer kann das Gleichungssystem Drehmomente, Momente, Kräfte und dergleichen umfassen. Lediglich beispielhaft kann das Gleichungssystem wie folgt definiert sein:
wobei ω ._i die Beschleunigung darstellt, T Drehmoment (Hebel, intern oder extern) darstellt, I_n×n eine Diagonalmatrix von Trägheitswerten für n Trägheiten ist, und Φ m×n eine Matrix von konstanten Koeffizienten für die m Randbedingung ist, die mit den n unbekannten Beschleunigungen (rR'(r_R + r_S)/2, ...) in Beziehung stehen.
Als nächstes können externe Drehmomente, von denen bekannt ist, dass sie Null sind, eliminiert werden. Die Beschleunigungen ω ._i können dann in Hinblick auf externe Drehmomente berechnet werden. Zum Beispiel kann eine Kupplungsschlupfbeschleunigung in Hinblick auf ein externes Drehmoment an einer anderen Kupplung berechnet werden. Die resultierenden Gleichungen können verwendet werden, um allgemein Drehmomentkapazitäten für verschiedene Kupplungen für sowohl (i) die Drehmomentphase als auch (ii) einen Start der Trägheitsphase für eine Soll-Turbinenradbeschleunigung α_turbine zu beschreiben: T_OFF = aT_OUT + bT_IN + cω ._TURBINE T_ON = dT_OUT + eT_IN + fω ._TURBINE (2), wobei T_off und T_on jeweils herankommende bzw. weggehende Drehmomentkapazitäten darstellen, T_in das Eingangswellendrehmoment darstellt, T_out das Ausgangswellendrehmoment darstellt, α_turbine die Turbinenradbeschleunigung darstellt und a, b, c, d, e und f (a–f) Werte sind, die theoretische Konstanten für verschiedene Schalttypen darstellen. Die spezifischen Drehmomentbefehle können jedoch von jenen, die oben in Gleichung (2) beschrieben wurden, abweichen.
Vielmehr kann das erste Kupplungssteuermodul 84 durch Anwenden der oben beschriebenen Prinzipien die Drehmomentkapazitäten zum Steuern der Kupplungen während der Trägheitsphase des Schaltvorgangs mit doppeltem Übergang ermitteln. Das erste Kupplungssteuermodul 84 kann dann das Getriebe 46 auf der Basis dieser Drehmomentkapazitäten steuern. Genauer können in dem Fall des Beispiel-6-3-PD-Betriebes die Drehmomentkapazitäten für die weggehenden Kupplungen C456 und CB26 wie folgt ermittelt werden: T_C456 = a₁T_IN + b₁T_OUT + c₁ω ._CA + d₁ω ._CB T_CB26 = a₂T_IN + b₂T_OUT + c₂T_C456 + d₂ω ._CA + e₂ω ._CB (3), wobei ω ._CA eine Soll-Kupplungsschlupfbeschleunigung für eine erste ausgewählte der vier Kupplungen CB1234, C35R, CB26 und C456 (als CA bezeichnet) darstellt, c eine Soll-Kupplungsschlupfbeschleunigung für eine zweite ausgewählte der vier oben aufgelisteten Kupplungen (als CB bezeichnet) darstellt, T_IN das Eingangswellendrehmoment darstellt, T_OUT das Soll-Ausgangswellendrehmoment darstellt, T_C456 eine Drehmomentkapazität der Kupplung C456 darstellt und a₁, a₂, b₁, b₂, c₁, c₂, d₁, d₂ und e₂ Werte sind, die theoretische Konstanten für verschiedene Schalttypen des Getriebes 46 darstellen.
Lediglich beispielhaft kann CA C35R sein, und CB kann CB1234 sein. Wie es oben festgestellt wurde, können jedoch CA und CB irgendwelche zwei der vier Kupplungen CB1234, C35R, CB26 und C456 sein. Mit anderen Worten können ω ._CA und ω ._CB zwei von vier möglichen Soll-Kupplungsschlupfbeschleunigungen sein. Zusätzlich kann das Soll-Ausgangswellendrehmoment T_OUT als eine Funktion der Eingangswellenbeschleunigung (ω ._IN) variieren. Das Soll-Ausgangswellendrehmoment T_OUT kann ferner auf der Basis der ausgewählten Soll-Kupplungsschlupfbeschleunigungen variieren. Zum Beispiel kann das Soll-Ausgangswellendrehmoment T_OUT wie folgt ermittelt werden: T_OUT = a₆T_IN + b₆ω ._IN + c6ω ._CA + d₆ω ._CB (4), wobei a₆, b₆, c₆ und d₆ Werte sind, die theoretische Konstanten für verschiedene Schalttypen des Getriebes 46 darstellen. In der Summe können drei Soll-Schlupfbeschleunigungsprofile/-ziele erforderlich sein, um die Drehmomentbefehle zu ermitteln: die Eingangswellenbeschleunigung ω ._IN und zwei Kupplungsschlupfbeschleunigungen (ω ._CA und ω ._CB), die zwei der vier einen Übergang ausführenden Kupplungen entsprechen.
Das zweite Kupplungssteuermodul 88 kann andererseits Drehmomentkapazitäten zum Steuern einer jeden der vier Kupplungen während der Drehmomentphase des Schaltvorgangs mit doppeltem Übergang ermitteln. Das zweite Kupplungssteuermodul 88 kann dann das Getriebe 46 auf der Basis dieser ermittelten Drehmomentkapazitäten steuern. Genauer können in dem Fall des Beispiel-6-3-PD-Betriebes, die Drehmomentkapazitäten für jede der weggehenden Kupplungen C456 und CB26 und der herankommenden Kupplungen CB1234 und C35R wie folgt ermittelt werden: T_CB1234 = a₃T_IN + b₃T_OUT + c₃ω ._CA + d₃ω ._CB T_C35R = a₄T_IN + b₄T_OUT + c₄T_CB1234 + d₄ω ._CA + e₄ω ._CB T_C456 = a₁T_IN + b₁T_OUT + c₁ω ._CA + d₁ω ._CB T_CB26 = a₂T_IN + b₂T_OUT + c₂T_C456 + d₂ω ._CA + e₂ω ._CB (5), wobei a₃, b₃, c₃, d₃, a₄, b₄, c₄, d₄ und e₄ ebenfalls Werte sind, die theoretische Konstanten für verschiedene Schalttypen des Getriebes 46 darstellen. Wie es zuvor beschrieben wurde können CA und CB zwei von CB1234, CB26, C35R und C456 sein. Lediglich beispielhaft kann CA C35R sein, und CB kann CB1234 sein. Zusätzlich kann T_OUT wie zuvor beschrieben ermittelt werden.
Nun unter Bezugnahme auf 4A sind simulierte Ergebnisse des Beispiel-6-3-PD-Betriebes gezeigt. In Gegensatz zu einem herkömmlichen Schaltvorgang mit doppeltem Übergang und sequenziellen Stufen wird der veranschaulichte Herunterschaltvorgang mit doppeltem Übergang in einer Stufe durchgeführt (eine Trägheitsphase, der eine Drehmomentphase folgt). Eine horizontale Achse 90 stellt die Zeit dar, und eine vertikale Achse 92 stellt das Kupplungsdrehmoment dar. Der Schaltvorgang umfasst eine Trägheitsphase vor Punkt 94 und eine Drehmomentphase zwischen Punkten 94 und 96. Während der Trägheitsphase werden die weggehenden Kupplungen 98 und 100 auf der Basis ihrer ermittelten Drehmomentkapazitäten gesteuert, wodurch hervorgerufen wird, dass die Maschinendrehzahl 106 auf ein Soll-Niveau zunimmt.
Während der Drehmomentphase werden die weggehenden Kupplungen 98 und 100 und herankommenden Kupplungen 102 und 104 auf der Basis ihrer ermittelten Drehmomentkapazitäten gesteuert, wodurch die weggehenden Kupplungen 98 und 100 absteigen gelassen werden und herankommende Kupplungen 102 und 104 zur Einrückung mit einem herankommenden Gang vorbereitet werden. Mit anderen Worten werden während der Drehmomentphase alle vier einen Übergang ausführenden Kupplungen (weggehende Kupplungen 98 und 100 und herankommende Kupplungen 102 und 104) gesteuert. Lediglich beispielhaft können die weggehenden Kupplungen 98 und 100 auf eine Kapazität von annähernd Null absteigen gelassen werden.
4B andererseits veranschaulicht simulierte Ergebnisse des Beispiel-3-6-Hochschaltvorgangs. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Schaltvorgang mit doppeltem Übergang und sequenziellen Stufen wird der veranschaulichte Hochschaltvorgang mit doppeltem Übergang wieder in einer Stufe durchgeführt (eine Drehmomentphase, der eine Trägheitsphase folgt). Es ist anzumerken, dass die Bezugszeichen von 4B gleich sind wie die von 4A und daher den gleichen Elementen oder Systemkomponenten entsprechen. Während Punkte 94 und 96 die Endpunkte der Drehmomentphase in 4A definieren, tritt jedoch in 4B die Trägheitsphase nach Punkt 96 auf.
Nun unter Bezugnahme auf 5A beginnt ein Beispielverfahren zum Durchführen schnellerer Herunterschaltvorgänge mit doppeltem Übergang bei 150. Bei 150 ermittelt das Steuermodul 60, ob ein Herunterschaltvorgang mit doppeltem Übergang angefordert wird. Wenn dies wahr ist, kann die Steuerung zu 154 fortschreiten. Wenn dies falsch ist, kann die Steuerung zu 150 zurückkehren. Bei 154 ermittelt das Steuermodul 60 Kupplungsdrehmomente für die zwei weggehenden Kupplungen der vier einen Übergang ausführenden Kupplungen. Bei 158 startet das Steuermodul 60 den Schaltvorgang, indem die zwei weggehenden Kupplungen während der Trägheitsphase des Schaltvorgangs auf der Basis der ermittelten Kupplungsdrehmomente gesteuert werden, wodurch die Maschinendrehzahl auf ein Soll-Niveau erhöht wird. Bei 162 ermittelt das Steuermodul 60 Kupplungsdrehmomente für jede der vier einen Übergang ausführenden Kupplungen (die zwei weggehenden Kupplungen und die zwei herankommenden Kupplungen). Bei 166 schließt das Steuermodul 60 den Schaltvorgang ab, indem die vier einen Übergang ausführenden Kupplungen während der Drehmomentphase des Schaltvorgangs auf der Basis der ermittelten Kupplungsdrehmomente gesteuert werden. Die Steuerung kann dann zu 150 zurückkehren.
Nun unter Bezugnahme auf 5B beginnt ein Beispielverfahren zum Durchführen schnellerer Hochschaltvorgänge mit doppeltem Übergang bei 200. Bei 200 ermittelt das Steuermodul 60, ob ein Hochschaltvorgang mit doppeltem Übergang angefordert wird. Wenn dies wahr ist, kann die Steuerung zu 204 fortschreiten. Wenn dies falsch ist, kann die Steuerung zu 200 zurückkehren. Bei 204 ermittelt das Steuermodul 60 Kupplungsdrehmomente für jede der vier einen Übergang ausführenden Kupplungen (die zwei herankommenden Kupplungen und die zwei weggehenden Kupplungen). Bei 208 startet das Steuermodul 60 den Schaltvorgang, indem die vier einen Übergang ausführenden Kupplungen während einer Drehmomentphase des Schaltvorgangs auf der Basis der ermittelten Kupplungsdrehmomente gesteuert werden. Bei 212 ermittelt das Steuermodul 60 Kupplungsdrehmomente für die zwei herankommenden Kupplungen der vier Kupplungen. Bei 216 schließt das Steuermodul 60 den Schaltvorgang ab, indem die herankommenden Kupplungen während einer Trägheitsphase des Hochschaltvorgangs gesteuert werden, wodurch die Maschinendrehzahl auf ein Soll-Niveau verringert wird. Die Steuerung kann dann zu 200 zurückkehren.
Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in vielerlei Formen implementiert werden. Obgleich diese Offenbarung besondere Beispiele umfasst, sollte daher der wahre Umfang der Offenbarung nicht darauf beschränkt werden, da dem Fachmann beim Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche andere Abwandlungen in den Sinn kommen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7056263 [0038]

Claims

Verfahren zum Steuern eines Automatikgetriebes, wobei das Verfahren umfasst, dass: detektiert wird, ob ein Schaltvorgang mit doppeltem Übergang angefordert wird; zwei von vier einen Übergang ausführenden Kupplungen des Getriebes während einer Trägheitsphase des Schaltvorgangs mit doppeltem Übergang gesteuert werden; und jede der vier einen Übergang ausführenden Kupplungen des Getriebes während einer Drehmomentphase des Schaltvorgangs mit doppeltem Übergang gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass Drehmomentkapazitäten für jede der vier einen Übergang ausführenden Kupplungen auf der Basis von (i) Soll-Kupplungsschlupfdrehzahlen für zwei der vier einen Übergang ausführenden Kupplungen und (ii) eine Soll-Eingangswellen-Schlupfdrehzahl ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass ein Soll-Ausgangswellendrehmoment auf der Basis der Soll-Eingangswellen-Schlupfdrehzahl ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, das ferner umfasst, dass die Drehmomentkapazitäten für jede der vier einen Übergang ausführenden Kupplungen auf der Basis von (i) den Soll-Kupplungsschlupfdrehzahlen für zwei der vier einen Übergang ausführenden Kupplungen und (ii) dem Soll-Ausgangswellendrehmoment ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die vier Kupplungen eine erste und zweite herankommende Kupplung und eine erste und zweite weggehende Kupplung umfassen.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner umfasst, dass die erste und zweite weggehende Kupplung während der Trägheitsphase gesteuert werden, wenn der Schaltvorgang mit doppeltem Übergang ein Herunterschalten ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Trägheitsphase während des Herunterschaltens der Drehmomentphase vorhergeht, und wobei Drehmomentkapazitäten für die erste und zweite weggehende Kupplung während der Drehmomentphase jeweils annähernd Null betragen.
Verfahren nach Anspruch 5, das ferner umfasst, dass die erste und zweite herankommende Kupplung während der Trägheitsphase gesteuert werden, wenn der Schaltvorgang mit doppeltem Übergang ein Hochschalten ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Drehmomentphase während des Hochschaltens der Trägheitsphase vorhergeht, und wobei Drehmomentkapazitäten für die erste und zweite weggehende Kupplung während der Drehmomentphase jeweils annähernd Null betragen.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass das Schalten mit doppeltem Übergang auf der Basis davon, (i) ob ein Getriebeschalten angefordert wird und (ii) ob das angeforderte Getriebeschalten eine von mehreren vorbestimmten Schaltungen mit doppeltem Übergang ist, detektiert wird.