DE102013213920A1

DE102013213920A1 - Drehmomentphasensteuerung auf PID-Basis bei einem Herunterschalten unter Last

Info

Publication number: DE102013213920A1
Application number: DE102013213920.9A
Authority: DE
Inventors: Dara Monajemi; Mark David Kieliszewski; Todd J. Thor
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2013-07-16
Publication date: 2014-01-23
Anticipated expiration: 2033-07-17
Also published as: DE102013213920B4; CN103574006A; US8510005B1; CN103574006B

Abstract

Ein Verfahren zum Steuern der Drehmomentphase eines Herunterschaltens unter Last von Kupplung zu Kupplung in einem Fahrzeug umfasst das Bestimmen einer Synchronisationsdrehzahl während eines Verstärkungszustandes nahe der Synchronisation (NSB-Zustandes) des Herunterschaltens unter Last. Das Verfahren umfasst das Abschätzen eines Mitkopplungskupplungsdrucks, der eine Drehzahl des Turbinenrades auf der Synchrondrehzahl hält, über einen Controller und dann das Erhöhen eines Kupplungsdruckbefehls an die ankommende Kupplung auf den berechneten Mitkopplungskupplungsdruck. Eine Proportional-Integral-Differential-Regelung (PID-Regelung) wird über den Kupplungsdruckbefehl während der NSB-Phase in Ansprechen auf ein vorbestimmtes PID-Aktivierungsereignis eingeleitet. Ein Fahrzeug umfasst eine Kraftmaschine, ein Getriebe, einen Drehmomentwandler und einen Controller. Der Controller weist einen Prozessor und einen Speicher, in dem Befehle, die das obige Verfahren verkörpern, aufgezeichnet sind, auf. Die Ausführung der Befehle durch den Prozessor bewirkt, dass der Controller das Verfahren ausführt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf die Steuerung der Drehmomentphase eines Herunterschaltens unter Last in einem Automatikgetriebe unter Verwendung einer Proportional-Integral-Differential-Regelung (PID-Regelung).
HINTERGRUND
Ein Automatikgetriebe umfasst Zahnradelemente und Kupplungen, die verwendet werden können, um ein Ereignis eines Herunterschaltens unter Last auszuführen. Während eines Herunterschaltens überträgt ein Getriebecontroller ein Drehmoment von einer abgehenden Kupplung zu einer ankommenden Kupplung, um dadurch das Getriebe in einen niedrigeren Gang zu schalten. Der Controller stellt sicher, dass sich eine Kupplung, die dem aktuellen Drehzahlverhältnis zugeordnet ist, bei einem Herunterschalten von Kupplung zu Kupplung, d. h. mit der abgehenden Kupplung, löst, während eine Kupplung, die einem gewünschten neuen Drehzahlverhältnis zugeordnet ist, d. h. mit der ankommenden Kupplung, sanft einrückt. Die Turbinenraddrehzahl steigt an, bis die Kupplungsdrehzahlen synchronisiert sind, ein Wert, der als Synchrondrehzahl bezeichnet wird. Während der Trägheitsphase des Herunterschaltens schleifen die Kupplungen und das Drehzahlverhältnis ändert sich. Das Drehzahlverhältnis ändert sich nicht in der darauffolgenden Drehmomentphase. Das Getriebeausgangsdrehmoment nimmt zu, wenn das Getriebe in den niedrigeren Gang schaltet.
ZUSAMMENFASSUNG
Hier wird ein Verfahren zum Steuern der Drehmomentphase eines Herunterschaltens unter Last unter Verwendung einer Regelung auf Proportional-Integral-Differential-Basis (PID-Basis) offenbart. Der vorliegende Lösungsweg verbessert die Qualität eines Herunterschaltens unter Last, während sie die Kalibrierungskomplexität verringert. Eine PID-Regelung wird selektiv verwendet, um eine Rückkopplungsregelung über das Schaltereignis in Verbindung mit einer Mitkopplungskupplungsdrucksteuerung herzustellen. Dies geschieht nur während eines spezifischen Zustandes der Drehmomentphase des Herunterschaltens, d. h. des Verstärkungszustandes nahe der Synchronisation (NSB-Zustandes), wie hier im Einzelnen beschrieben. Die Verwendung der Regelung auf PID-Basis während des NSB-Zustandes schafft eine selbstkorrigierende Regelungsmethode zum Erreichen und Aufrechterhalten der Synchronisationsdrehzahl (Synchrondrehzahl) der Kupplungen, die für das Ausführen des Herunterschaltens unter Last von Kupplung zu Kupplung verwendet werden.
Insbesondere wird hier ein Verfahren zum Steuern der Drehmomentphase eines Herunterschaltens unter Last von Kupplung zu Kupplung in einem Fahrzeug mit einem Getriebe mit einem Paar von Kupplungen offenbart, die verwendet werden, um den Schaltvorgang von Kupplung zu Kupplung auszuführen. Das Verfahren umfasst das Bestimmen der Synchrondrehzahl während des NSB-Zustandes des Herunterschaltens unter Last. Der NSB-Zustand ist ein Abschnitt der Drehmomentphase, bevor die Kupplungen die Synchrondrehzahl erreichen. Außerdem umfasst das Verfahren das Abschätzen eines Mitkopplungs-Kupplungsdrucks, der eine Drehzahl des Turbinenrades auf der Synchrondrehzahl hält, über einen Controller. Danach umfasst das Verfahren das Erhöhen eines Kupplungsdruckbefehls an die ankommende Kupplung auf den berechneten Mitkopplungskupplungsdruck. Die PID-Regelung wird dann selektiv über den Kupplungsdruckbefehl während des NSB-Zustandes in Ansprechen auf ein vorbestimmtes PID-Aktivierungsereignis hergestellt.
Außerdem wird hier ein Fahrzeug offenbart. Das Fahrzeug umfasst eine Kraftmaschine, ein Automatikgetriebe, das durch die Kraftmaschine angetrieben wird, und eine ankommende und eine abgehende Kupplung aufweist, die zum Ausführen des Herunterschaltens unter Last von Kupplung zu Kupplung verwendet werden, und einen Controller. Der Controller, der mit dem Getriebe in Kommunikation steht, führt das vorstehend angegebene Verfahren aus.
Außerdem wird ein System für ein Fahrzeug offenbart. Das System umfasst ein Getriebe und einen Controller. Das Getriebe umfasst eine erste und eine zweite Kupplung und auch eine Eingangswelle, die mit einer Antriebswelle einer Kraftmaschine des Fahrzeugs verbindbar ist. Der Controller umfasst einen Prozessor und eine konkrete, nichtflüchtige Speichervorrichtung, in der Befehle zum Ausführen eines Verfahrens zum Steuern der Drehmomentphase eines Herunterschaltens unter Last des Getriebes von Kupplung zu Kupplung unter Verwendung des vorstehend dargelegten Verfahrens aufgezeichnet sind.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Beispielfahrzeugs mit einem Automatikgetriebe und einem Controller, der eine Regelungslogik auf Proportional-Integral-Differential-Basis (PID-Basis) zum Steuern einer Drehmomentphase eines Herunterschaltens unter Last verwendet.
2 ist ein Zeitdiagramm von Getriebesteuerwerten für das Fahrzeug von 1, wobei die Amplitude der Werte auf der vertikalen Achse dargestellt ist und die Zeit auf der horizontalen Achse dargestellt ist.
3 ist ein Zeitdiagramm der Turbinenraddrehzahl, das eine optionale Methode darstellt, die vorübergehend einen Druckbefehl einfriert, der zu einer ankommenden Kupplung bei einem Herunterschalten unter Last übertragen wird.
4 ist ein Ablaufplan, der ein Beispielverfahren zum Steuern der Drehmomentphase eines Herunterschaltens unter Last im Fahrzeug von 1 beschreibt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In den Zeichnungen ist in 1 ein Beispielfahrzeug 10 gezeigt, das ein Automatikgetriebe 14 und einen Getriebecontroller 26 umfasst. Der Controller 26 ist dazu konfiguriert, Befehle auszuführen, die das vorliegende Verfahren 100 verkörpern, von dem ein Beispiel in 4 gezeigt ist und nachstehend erläutert wird. Die Ausführung des Verfahrens 100 ermöglicht, dass der Controller 26 ein Herunterschalten unter Last des Getriebes 14 von Kupplung zu Kupplung steuert. Der Controller 26 verwendet selektiv eine Proportional-Integral-Differential-Regelungslogik (PID-Regelungslogik) 25 zusätzlich zu einer Mitkopplungskupplungsdrucksteuerung, um eine Drehzahlsynchronisation eines Satzes von Kupplungen 17, die während des speziellen hier offenbarten Herunterschaltereignisses verwendet werden, zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Die vorliegende Methode soll die Kalibrierungskomplexität verringern, die normalerweise mit einer Kalibrierung eines Herunterschaltens von Kupplung zu Kupplung auf Nachschlagetabellenbasis verbunden ist, während auch ein verbessertes Schaltgefühl geschaffen wird.
Das Fahrzeug 10 kann eine Brennkraftmaschine 12 umfassen. Eine Kraftmaschinenantriebswelle 13 dreht sich mit einer Kraftmaschinendrehzahl (N_E) und liefert ein Kraftmaschinendrehmoment (T_E) zu einem hydrodynamischen Drehmomentwandler 16. Der Drehmomentwandler umfasst ein Turbinenrad 34, das mit einer Getriebeeingangswelle 15 verbunden ist, und das bewirkt, dass sich die Eingangswelle 15 mit einer Turbinenraddrehzahl (Pfeil N_T) dreht. Ein Stator 30 ist zwischen einem Pumpenrad 32 und dem Turbinenrad 34 angeordnet. Eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 31 kann verwendet werden, um selektiv über einer Schwellenverriegelungsdrehzahl das Pumpenrad 32 mit dem Turbinenrad 34 zu verriegeln, wie für den Fachmann auf dem Gebiet verständlich ist. Folglich wird das Eingangsdrehmoment (T_I) über den Drehmomentwandler 16 zum Getriebe 14 über die Eingangswelle 15 geliefert. Eine Ausgangswelle 18 des Getriebes 14 dreht sich mit einer Ausgangsdrehzahl (N_O) und befördert schließlich das Getriebeausgangsdrehmoment (T_O) von den verschiedenen Kupplungen 17 und zugehörigen Zahnradsätzen des Getriebes 14 zu einem Satz von Antriebsrädern 24.
Das Getriebe 14 von 1 kann als beliebiges Mehrganggetriebe wie z. B. ein 6-Gang- oder ein 8-Gang-Getriebe konfiguriert sein. Folglich können die Kupplungen 17, die mindestens eine abgehende und eine ankommende Kupplung für das ausgeführte spezielle Herunterschaltmanöver umfassen, wie vorstehend angegeben, unter Verwendung von elektrohydraulischen Steuerungen (nicht dargestellt) selektiv nach Bedarf eingerückt und ausgerückt werden. Fluid 37, das durch eine Fluidpumpe 33 aus einem Sumpf 35 gesaugt wird, kann verwendet werden, um den erforderlichen Leitungsdruck innerhalb des Getriebes 14 bereitzustellen. Ein Temperatursensor 38 kann verwendet werden, um die Temperatur des Fluids 37 zu messen und die gemessene Temperatur (Pfeil 39) zum Controller 26 zu übertragen. Wie nachstehend mit Bezug auf 4 angegeben, kann die gemessene Temperatur (Pfeil 39) vom Controller 26 für verschiedene Steuerzwecke verwendet werden, einschließlich der Berechnung der erforderlichen Verstärkungen für die PID-Regelungslogik 25.
Der in 1 gezeigte Controller 26 führt selektiv das vorliegende Verfahren 100 beispielsweise durch Ausführen eines Computercodes oder von Befehlen, die in einem konkreten, nichtflüchtigen Speicher 20 aufgezeichnet sind, während eines Herunterschaltmanövers unter Last aus. Der Controller 26 kann Elemente wie z. B. einen Prozessor 19 umfassen. Der Speicher 20 kann einen Festwertspeicher (ROM), einen elektrisch programmierbaren Festwertspeicher (EPROM), einen Flash-Speicher usw. umfassen. Der Controller 26 kann auch einen ausreichenden flüchtigen Speicher, z. B. Direktzugriffsspeicher (RAM), umfassen.
Der Speicher 20 kann die vorstehend angegebene PID-Regelungslogik 25, einen oder mehrere Hochgeschwindigkeitstakte, Zeitgeber, eine Analog-Digital-Schaltungsanordnung (A/D-Schaltungsanordnung), eine Digital-Analog-Schaltungsanordnung (D/A-Schaltungsanordnung), einen Digitalsignalprozessor und die erforderlichen Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen (I/O-Vorrichtungen) und eine andere Signalaufbereitungs- und/oder Pufferschaltungsanordnung umfassen. Der Controller 26 verwendet spezifisch die PID-Regelungslogik 25, um das Herunterschalten unter Last zu optimieren, wie nachstehend erläutert.
Wie auf dem Fachgebiet gut verständlich ist, bezieht sich die PID-Regelung auf eine spezifische Rückkopplungsregelungsmethode und eine zugehörige Logik unter Verwendung von drei Steuertermen: einem Proportionalterm (P-Term), einem Integralterm (I-Term) und einem Differentialterm (D-Term). Jeder Term stellt den jeweiligen Korrekturfaktor auf der Basis von Fehlerwerten der geregelten speziellen Variable dar. Verstärkungswerte werden somit jedem Term zugeordnet.
Eine typische Regelungsmethode auf PID-Basis erzeugt einen Mitkopplungssteuerterm (U) in einer gesteuerten Anlage oder einem gesteuerten System, z. B. dem Getriebe 14 von 1. Der U-Term kann unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet werden: U = Kp·e + K_I·∫e·dt + K_D de / dt wobei K_P, K_I und K_D die jeweiligen kalibrierten Proportional-, Integral- und Differentialverstärkungen darstellen und wobei e der berechnete Fehlerrückkopplungsregelungsterm ist.
Immer noch mit Bezug auf das Beispielfahrzeug 10 von 1 kann das Fahrzeug 10 eine Kraftmaschinensteuereinheit (ECU) 29 entweder als separate Vorrichtung, wie gezeigt, oder teilweise vollständig integriert mit dem Controller 26 umfassen. In irgendeiner Ausführungsform steht der Controller 26 mit der ECU 29 über einen Kommunikationskanal 21 in Kommunikation, wobei die ECU 29 Kraftmaschinensteuerwerte (Pfeil 11) zur Kraftmaschine 12 nach Bedarf liefert. Der Controller 26 kann beispielsweise ein spezifisches Niveau an Kraftmaschinendrehmoment von der ECU 29 während eines gegebenen Schaltmanövers anfordern, wobei die ECU 29 über irgendein geeignetes Mittel durch Erhöhen oder Verringern des Kraftmaschinendrehmoments (T_E) nach Bedarf anspricht.
Mit Bezug auf 2 ist ein Satz von Steuerwerten 40 als Funktion der Zeit (t) aufgetragen, wobei die Zeit (t) auf der horizontalen Achse dargestellt ist und die Amplitude der verschiedenen Werte 40 auf der vertikalen Achse dargestellt ist. Die Steuerwerte 40 umfassen die Turbinenraddrehzahl (N_T), d. h. die Drehzahl des in 1 gezeigten Turbinenrades 34, sowie den Druck (P_X) der abgehenden Kupplung, den Leitungsdruck (P_L) und den Druck (P_O) der ankommenden Kupplung.
Die abgehenden und ankommenden Druckbefehle sind als Kurven 60 bzw. 70 dargestellt, während die Turbinenraddrehzahl (N_T) als Kurve 42 dargestellt ist. Der Leitungsdruck (P_L) ist durch die Linie 50 angegeben. Der NSB-Zustand tritt innerhalb des Bereichs (T) auf.
In Bezug auf die Turbinenraddrehzahl (Kurve 42) befiehlt irgendwann vor t₀ der Controller 26 von 1 die Ausführung eines Herunterschaltens unter Last in Ansprechen auf die Handlung eines Fahrers. Nach einer kurzen Verzögerung steigt die Turbinenraddrehzahl (Kurve 42) von einem ersten Drehzahlpunkt 44, der einem höheren Gang zugeordnet ist, auf einen zweiten Drehzahlpunkt 48, der einem niedrigeren Gang zugeordnet ist, an. Am zweiten Drehzahlpunkt 48 ebnet sich die Turbinenraddrehzahl (Kurve 42) ein oder fällt allmählich mit einer kalibrierten Rate ab.
In 2 tritt die Trägheitsphase des Herunterschaltens unter Last zwischen t₀ und t₁ auf. Bei etwa t₁ und mit Fortsetzung bis etwa t₂ tritt das Getriebe 14 in die Drehmomentphase ein. Genauer tritt das Getriebe 14 in eine frühe Stufe der Drehmomentphase in einem Zustand ein, der nachstehend als Verstärkung nahe der Synchronisation (NSB) bezeichnet wird. Wie der Name besagt, wird der NSB-Zustand während der Drehmomentphase bei Drehzahlen nahe der Synchrondrehzahl verwendet, um den normalen Schaltverlauf zu ”verstärken” oder zu unterstützen. Der Rest der Drehmomentphase des Schaltvorgangs beginnt bei etwa t₂, nachdem der NSB-Zustand vollendet ist.
Eine korrekte Drehzahlsynchronisation der Kupplungen 17 von 1, d. h. der abgehenden und der ankommenden Kupplung, die verwendet werden, um ein Herunterschalten von Kupplung zu Kupplung auszuführen, ist für einen sanften Eintritt in die Drehmomentphase erforderlich. Während der Ausführung des Verfahrens 100 aktiviert der Controller 26 folglich selektiv die PID-Logik 25 von 1, um dadurch die Synchrondrehzahl während des NSB-Zustandes zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Wenn eine Synchronisation an etwa dem zweiten Drehzahlpunkt 48 von 2 auftritt, kann die Regelung auf PID-Basis bei oder nach etwa t₁ verordnet werden.
Sobald die Synchrondrehzahl für ein kalibriertes Intervall, wie durch das Intervall (t₁, t₂) in 2 dargestellt, für einen ”normalen” Schaltvorgang aufrechterhalten wurde, wie nachstehend mit Bezug auf 3 beschrieben, ermöglicht der Controller 26 den Übergang in die Drehmomentphase. In dem Beispiel von 2 ist das Herunterschalten bei etwa t₄ vollendet, woraufhin der Controller 26 den Druck der abgehenden Kupplung (Kurve 60) auf einen kalibrierten Rückstellfederdruck für diese Kupplung absenkt. Der Druck der ankommenden Kupplung (Kurve 70) steigt schnell an, nachdem die Synchronisation erreicht wurde, oder direkt nach t₂ in dem in 2 gezeigten Beispiel.
Mit Bezug auf 3 kann in einer optionalen Methode der Controller 26 selektiv den Druckbefehl an die ankommende Kupplung einfrieren, um eine unerwünschte Störung durch diese Kupplung während des NSB-Zustandes im Betrieb der PID-Regelung zu verhindern. Beispielsteuerwerte 140 stellen jeweils Turbinenraddrehzahlen, die drei möglichen Schaltergebnissen zugeordnet sind, dar: einem normalen Schaltvorgang, einem langen Schaltvorgang und einem kurzen Schaltvorgang. Die Begriffe normal, lang und kurz, wie hier verwendet, sind relativ. Das heißt, der Begriff ”normal”, wie hier verwendet, beschreibt ein Herunterschalten mit einer erwarteten Vollendungszeit, während ”lang” und ”kurz” jeweils Schaltvorgänge beschreiben, die länger und kürzer als erwartet bis zur Vollendung dauern, wobei beliebige erwartete Werte für das verwendete spezielle Getriebe kalibriert sind.
In 3 stellt die Linie 43 einen Zielwert für die Turbinenraddrehzahl (N_T), d. h. die Kurve 42, dar. Ein normaler Schaltvorgang kann erleben, dass die Turbinenraddrehzahl (Kurve 42) auf den Zielwert (Linie 43) bis zu einem erwarteten Zeitpunkt, z. B. t₂, ansteigt. Ein kurzer Schaltvorgang kann früher als erwartete enden, d. h. vor t₂, und erzeugt folglich eine Turbinenraddrehzahlkurve 49, während ein langer Schaltvorgang später enden kann, d. h. näher an t₃, und folglich eine Turbinenraddrehzahlkurve 47 erzeugt. Die Zeitpunkte t₁, t₂ und t₃ sind innerhalb des Beispiels von 3 erläuternd und sollen nicht dieselben in 2 dargestellten Zeitschritte darstellen.
Unter Verwendung der in 3 gezeigten optionalen Methode kann der Controller 26 von 1 einen hohen Schwellenwert 45 und einen niedrigen Schwellenwert 41 für die Turbinenraddrehzahl (N_T) festlegen. Als mögliche Steuerhandlung kann der Controller 26 vorübergehend den ankommenden Druck (P_O von 2) einfrieren, wenn die Turbinenraddrehzahl (N_T) den hohen Schwellenwert 45 überschreitet, eine Bedingung, die durch die Kurve 47 angegeben ist. Ebenso kann der Controller 26 den Druck der ankommenden Kupplung einfrieren, wenn die Turbinenraddrehzahl (N_T) nicht zumindest den niedrigen Schwellenwert 41 überschreitet. Als Teil der Steuerhandlung kann der Controller 26 vorübergehend verhindern, dass der ankommende Druck (P_O), z. B. Kurve 70 von 3, während des NSB-Zustandes (T) und der anschließenden Drehmomentphase ansteigt, wobei somit verhindert wird, dass dieser Befehl die PID-Regelung während der NSB-Phase (T) stört, wie in 2 gezeigt.
Mit erneutem Bezug auf 2 stellen die Kurven 55 und 57 zwei Beispiel-Turbinenraddrehzahlprofile dar. Als Teil des nachstehend erörterten Verfahrens 100 kann der Controller 26 digitale oder analoge Zeitgeber verwenden, um festzustellen, ob die Turbinenraddrehzahl (N_T) ausreichend stabil ist und dies über eine kalibrierte Dauer bleibt. Der Controller 26 kann sicherstellen, dass das Getriebe 14 von 1 in die Drehmomentphase des Herunterschaltens erst eintritt, nachdem die kalibrierte Dauer abgelaufen ist. Das heißt, die abgelaufene Zeit gibt an, dass die Drehzahlen der ankommenden und der abgehenden Kupplung (Kupplungen 17 von 1) für eine ausreichende Menge an Zeit synchronisiert bleiben, wobei somit die Möglichkeit beseitigt wird, dass der Controller 26 vielmehr auf ein vorübergehendes Ereignis als auf eine echte Synchronisation reagiert. Die Kurve 55 kann beispielsweise ein entsprechendes kalibriertes Stabilitätsintervall von (t₃, t₄) aufweisen, während die Kurve 57 ein Intervall von (t₅, t₆) aufweisen kann. Diese Intervalle können gleich sein, z. B. 100 ms.
Mit Bezug auf 4 in Verbindung mit den Strukturelementen des in 1 gezeigten Fahrzeugs 10 beginnt ein Beispielverfahren 100 zum Steuern eines Herunterschaltens unter Last im Fahrzeug 10 in Schritt 102, in dem der Controller 26 einen Satz von Eintrittskriterien verarbeitet. Schritt 102 beinhaltet das Feststellen, ob die aktive Schlupfsteuerung der Kupplungen 17 während des Herunterschaltens unter Last beendet werden soll oder nicht. Der Controller 26 kann beispielsweise die Beschleunigungsrate des Turbinenrades 34 berücksichtigen und/oder kann überprüfen, dass ein kalibrierter Zeitgeber nicht abgelaufen ist. Das Endergebnis von Schritt 102 ist eine Bestimmung durch den Controller 26, dass die Drehzahlen der ankommenden und der abgehenden Kupplung sich der Synchrondrehzahl, z. B. dem zweiten Drehzahlpunkt 48 von 2, genähert haben, aber noch nicht an diesem Punkt angekommen sind. Das Verfahren 100 geht zu Schritt 104 weiter, wenn diese Eintrittskriterien nicht erfüllt wurden. Wenn die Eintrittskriterien erfüllt wurden, geht das Verfahren 100 stattdessen zu Schritt 106 weiter.
In Schritt 104 führt der Controller 26 weiterhin die Schlupfsteuerung während der Trägheitsphase des Herunterschaltens aus und wiederholt Schritt 102, bis die Schlupfsteuerung nicht mehr erforderlich ist. Obwohl in 4 für die Darstellungsklarheit nicht gezeigt, kann, wenn ein Fahrer des Fahrzeugs 10 an irgendeinem Punkt ein zusätzliches Kraftmaschinenausgangsdrehmoment anfordert, der Controller 26 die Ausführung des Verfahrens 100 einstellen und mit dem angeforderten Hochschaltvorgang fortfahren.
In Schritt 106 tritt der Controller 26 in den Bereich des NSB-Zustandes (T) ein, der in 2 gezeigt ist. Schritt 106 beinhaltet das Berechnen des ungefähren Mitkopplungskupplungsdrucks zum Halten der Turbinenraddrehzahl auf der Synchrondrehzahl über den Prozessor 20. Das Verfahren 100 geht zu Schritt 108 weiter, sobald der Controller 26 den zum Erreichen der Synchrondrehzahl erforderlichen Kupplungsdruck bestimmt hat.
In Schritt 108 bestimmt der Controller 26, ob die Synchrondrehzahl für eine kalibriere Dauer aufrechterhalten wurde oder alternativ ob die Synchronisation die Zeit überschritten hat. Das letztere kann ebenso auf einem Zeitgeber basieren, wie z. B. Feststellen, ob die Synchronisation innerhalb einer erwarteten Dauer erreicht wurde. Der Controller 26 führt Schritt 111 aus, wenn eine Bedingung wahr ist. Ansonsten stellt der Controller 26 fest, dass der NSB-Zustand aktiv bleibt, und geht stattdessen zu Schritt 110 weiter.
In Schritt 110 berechnet der Controller 26 als nächstes den erforderlichen Mitkopplungskupplungsdruck und beginnt das Erhöhen des Drucks der ankommenden Kupplung, um diesen Druck zu erreichen. Das Verfahren 100 geht dann zu Schritt 112 weiter.
In Schritt 112 stellt der Controller 26 fest, ob ein vorgebestimmtes PID-Aktivierungsereignis eingetreten ist. Die Ausführung von Schritt 112 dient zum selektiven Einleiten der PID-Regelung, d. h. der Rückkopplungsregelung in Verbindung mit der Mitkopplungssteuerung innerhalb des NSB-Zustandes nur in Ansprechen auf bestimmte Kriterien. In Schritt 112 berücksichtigte Beispielkriterien können das Starten eines weiteren Zeitgebers umfassen, um festzustellen, ob die Synchronisation nicht in einer kalibrierten Zeit erreicht wurde. Alternativ kann der Controller 26 feststellen, ob die tatsächliche Schaltzeit eine gewünschte Schaltzeit überschritten hat oder ob die Kupplungen 17 ansonsten nicht synchronisiert haben, was durch Messen der Turbinenraddrehzahl und Vergleichen der gemessenen Drehzahl mit einer vorhergesagten Turbinenraddrehzahl für die Synchronisation bestimmt werden kann. Das Verfahren 100 geht zu Schritt 114 weiter, wenn irgendeines dieser PID-Aktivierungsereignisse eingetreten ist. Ansonsten kann der Controller 26 Schritt 108 wiederholen.
In Schritt 114 wendet der Controller 26 die PID-Regelung über den ankommenden Druckbefehl unter Verwendung der PID-Logik 25 von 1 an. Als Teil von Schritt 114 kann der Controller 26 die P-, I- und D-Verstärkungen, d. h. die anderswo vorstehend angegebenen Werte K_P, K_I und K_D, als Funktion der gemessenen Temperatur (Pfeil 39) des Fluids 37 einstellen. Die Verstärkungseinstellung kann in Echtzeit während des Schaltvorgangs stattfinden oder sie kann zwischen Schaltvorgängen durchgeführt werden. Der Controller 26 wiederholt dann Schritt 108.
Unter Verwendung des Verfahrens 100, wie vorstehend dargelegt, wird die Kupplungssynchronisation während eines Herunterschaltens unter Last in einem einzigen Zustand, d. h. Verstärkungszustand nahe der Synchronisation oder NSB-Zustand, unter Verwendung einer Mischung von Rückkopplungsregelungen und Rückkopplungssteuerungen gesteuert. Eine solche Methode kann die Schaltqualität verbessern, während die Menge an iterativer Kalibrierung, die für die herkömmlichen Mitkopplungssteuerungen mit mehreren Zuständen erforderlich ist, verringert wird.
Obwohl die besten Arten zur Ausführung der Erfindung im Einzelnen beschrieben wurden, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche.

Claims

Verfahren zum Steuern der Drehmomentphase eines Herunterschaltens unter Last von Kupplung zu Kupplung in einem Fahrzeug mit einem Getriebe und einem Drehmomentwandler, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen einer Synchronisationsdrehzahl einer abgehenden Kupplung und einer ankommenden Kupplung des Getriebes während eines Verstärkungszustandes nahe der Synchronisation (NSB) des Herunterschaltens unter Last, wobei der NSB-Zustand ein Abschnitt der Drehmomentphase ist, der stattfindet, bevor die abgehende und die ankommende Kupplung die Synchrondrehzahl (Synchronisationsdrehzahl) erreichen; Abschätzen eines Mitkopplungskupplungsdrucks, der eine Turbinenraddrehzahl des Drehmomentwandlers auf der Synchrondrehzahl hält, über einen Controller; Erhöhen eines Kupplungsdruckbefehls an die ankommende Kupplung auf den abgeschätzten Mitkopplungskupplungsdruck; und Einleiten einer Proportional-Integral-Differential-Regelung (PID-Regelung) über den Kupplungsdruckbefehl während des NSB-Zustandes in Ansprechen auf ein vorbestimmtes PID-Aktivierungsereignis.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Verlassen des NSB-Zustandes erst dann, wenn die Synchrondrehzahl für eine kalibrierte Zeit aufrechterhalten wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Verlassen des NSB-Zustandes, wenn der Druck der ankommenden Kupplung den berechneten Mitkopplungsdruck innerhalb einer kalibrierten Dauer nicht erreicht hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das PID-Aktivierungsereignis eine Feststellung durch den Controller umfasst, dass eine tatsächliche Schaltzeit eine gewünschte Schaltzeit überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das PID-Aktivierungsereignis eine Feststellung durch den Controller umfasst, dass eine abgelaufene Zeit seit dem Beginn des NSB-Zustandes einen Schwellenwert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Verlassen der PID-Regelung, wenn die Kupplungsdrehzahlen für eine kalibrierte Dauer synchronisiert sind.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Vergleichen der Turbinenraddrehzahl mit einem kalibrierten oberen und unteren Schwellenwert; und vorübergehendes Einfrieren eines Druckbefehls an eine ankommende Kupplung während des Schaltvorgangs von Kupplung zu Kupplung, wenn die Turbinenraddrehzahl außerhalb eines durch den oberen und den unteren Schwellenwert definierten Bereichs fällt.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Messen der Temperatur eines Fluids, das zum Betätigen der Kupplungen verwendet wird; und Verwenden des Controllers, um die Proportional-, Integral- und Differentialverstärkungen der PID-Regelungslogik als Funktion der gemessenen Temperatur einzustellen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Einstellung der Verstärkungen in Echtzeit während der Ausführung des Herunterschaltens stattfindet.