DE102015220935A1

DE102015220935A1 - Verfahren und Gangwechselsteuerungsvorrichtung zur Schaltpunktsteuerung bei Automatikgetrieben

Info

Publication number: DE102015220935A1
Application number: DE102015220935.0A
Authority: DE
Inventors: Kilian Kranz; Andreas SEGERER
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2017-04-27

Abstract

Bei bereits bekannten Schaltpunktsteuerungen für elektronisch gesteuerte Automatikgetrieben in Kraftfahrzeugen werden mittels eines elektronischen Steuergeräts grundsätzlich über darin abgespeicherte Schaltkennlinien abhängig von einem Leistungsanforderungswert und von der Fahrzeuggeschwindigkeit Hoch- und Rückschaltungen ausgelöst. Erfindungsgemäß wird im vorzugsweise unbefeuerten Schubbetrieb eines im Kraftfahrzeug als Antriebsmotor vorhandenen Verbrennungsmotors mittels des elektronischen Steuergeräts eine unverzügliche Rückschaltung unabhängig von den abgespeicherten Schaltkennlinien abhängig von einer Wiedereinsetzungsdrehzahl und/oder von einer bestimmten Schaltverzugszeit ausgelöst.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Gangwechselsteuerungsvorrichtung zur Schaltpunktsteuerung bei Automatikgetrieben.
Verfahren und Gangwechselsteuerungsvorrichtungen zur Schaltpunktsteuerung bei Automatikgetrieben sind grundsätzlich bereits vielfach bekannt. Aus den Druckschriften DE 10 2005 057 805 A1 , DE 10 2008 023 805 A1 und DE 10 2007 060 161 A1 sind auch schon grundsätzlich Schaltpunktsteuerungen bekannt, die Kennlinien mit unterschiedlichen Hoch- und Rückschalt-Hysteresen aufweisen, um ein schnelles Hin- und Herwechseln zwischen zwei Gängen weitgehend zu vermeiden, und die bedarfsweise von den Kennlinien abweichende Schaltungen ausführen.
Normalerweise wird für viele Betriebssituationen abhängig von der Vorgabe des Fahrers oder von der Erkennung einer bestimmten Fahrsituation ein eigenes Schaltkennfeld mit Schaltkennlinien zur Gangwechselsteuerung abgelegt. Im Allgemeinen wird üblicherweise abhängig von einer benötigten Hochschaltung beim Beschleunigen mit einer gewissen Hysterese die Rückschaltung festgelegt. Wird aber anschließend verzögert, so kann der Schaltpunkt so tief liegen, dass unter Umständen eine mögliche Kraftstoffsparende Schubabschaltung des Antriebsmotors (insbesondere einer Brennkraftmaschine) deaktiviert wird. Gemäß den oben als Stand der Technik genannten Verfahren werden bereits Maßnahmen ergriffen, um den daraus folgenden in einigen Betriebssituationen auftretenden unnötigen Kraftstoffverbrauch zu verhindern.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren eingangs genannter Art im Hinblick auf eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen enthalten.
Bei bereits bekannten Schaltpunktsteuerungen für elektronisch gesteuerte Automatikgetrieben in Kraftfahrzeugen werden mittels eines elektronischen Steuergeräts grundsätzlich über darin abgespeicherte Schaltkennlinien abhängig von einem Leistungsanforderungswert und von der Fahrzeuggeschwindigkeit Hoch- und Rückschaltungen ausgelöst.
Erfindungsgemäß wird nun im vorzugsweise unbefeuerten Schubbetrieb eines im Kraftfahrzeug als Antriebsmotor vorhandenen Verbrennungsmotors mittels des elektronischen Steuergeräts eine unverzügliche Rückschaltung unabhängig von den abgespeicherten Schaltkennlinien abhängig von einer Wiedereinsetzungsdrehzahl und/oder von einer bestimmten Schaltverzugszeit ausgelöst.
Dabei ist die Wiedereinsetzungsdrehzahl eine jeweils erforderliche minimale Drehzahl des Verbrennungsmotors, um in der Schubabschaltung bleiben zu können (z. B. ca. 850 U/min) bzw. um aus dem unbefeuerten in den befeuerten Schubbetrieb umschalten zu können. Die Wiedereinsetzungsdrehzahl wird von der Motorsteuerung an das elektronische Steuergerät übermittelt und kann abhängig von verschiedenen Betriebsparametern, beispielsweise vom Drehzahlgradienten, vom Motorbremsmoment, vom Klimaanlagenbetrieb, von der Anzahl der eingeschalteten Bordnetz-Verbraucher und/oder vom Lenkwinkel, variabel sein.
Die hier vorgesehene bestimmte Schaltverzugszeit ist die Verzugszeit bei einem Gangwechsel beginnend mit einem Gangwechselbefehl bis zur Drehzahlumkehr aufgrund der Kraftschlussunterbrechung einer für den aktuellen Gang zuständigen Kupplung. Die Schaltverzugszeiten werden empirisch ermittelt und entweder im elektronischen Steuergerät selbst oder in einer mit ihr verbundenen weiteren Einheit zur Schaltablaufsteuerung abgespeichert.
Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde:
Zur Optimierung der Verbrauchswerte müssen die Hochschaltpunkte im verbrauchsoptimalen unteren Lastbereich sehr tief gewählt werden. Entsprechend niedrig hegt der Basis-Ausrollschaltpunkt unter Berücksichtigung einer Hysterese zur Vermeidung von Pendelschaltungen.
Aus Verbrauchssicht ist es zielführend beim Verzögern des Fahrzeuges den Verbrennungsmotor in der Schubabschaltung zu halten.
Aktuell werden die Schaltpunkte unter erheblichem Aufwand empirisch ermittelt und abgesichert, und sind dennoch nicht unter allen Fahrsituationen und für alle verfügbaren Motorstände (z. B. marktspezifische Motor-Applikation Japan) passend.
Erfindungsgemäß wurde eine Funktion entwickelt, um die Ausroll-Rückschaltpunkte unter Berücksichtigung des Verzögerungsgradienten, der Schaltverzugszeit und Wiedereinsetzdrehzahl dynamisch zu errechnen. Die prognostizierten Schaltverzugszeiten werden aus der Schaltablaufsteuerung für die Getriebeaktuatoren übermittelt. Aus der Motorsteuerung kommt die variable prognostizierte Wiedereinsetzdrehzahl für den aktuellen Gang X und den Gang X – 1. Der Wert kann in Abhängigkeit von diversen Parametern (z. B. Leerlauf-Drehzahl, Verzögerungsgradient, Klimaanlage, Verbraucher, Lenkwinkel, etc.) variieren. Zudem können sich einzelne Ländervarianten wegen der länderspezifischen Emissionsanforderungen (z. B. Japanvariante) in der Basisapplikation unterscheiden.
Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:

• Mehr Robustheit bei gleichzeitig reduziertem Applikations- und Absicherungsaufwand.
• Kostenreduzierung durch die Möglichkeit diverse Märkte und Fahrzeugderivate mit einer Einheitsapplikation zu bedienen.
• Optimierung der Verbrauchswerte.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Sie zeigt die erforderlichen funktionellen Komponenten zur Auslösung einer verfrühten Rückschaltung abweichend von vorgegebenen Schaltkennlinien.
Üblicherweise erhält ein an sich bekanntes (und daher hier nicht eigens dargestelltes) elektronisches Steuergerät (Getriebesteuergerät) insbesondere die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl N und einen Leistungsanforderungswert, beispielsweise die vom Fahrer vorgegebene Fahrpedalstellung, als Eingangssignale. Das elektronische Steuergerät weist ein Funktionsmodul insbesondere in Form eines Software-Programmmodules zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf. Das elektronische Steuergerät gibt Befehle zur Ansteuerung von Aktuatoren eines Automatikgetriebes zur Durchführung von Gangwechselvorgängen aus. Durch das in Form von Hardware und Software vorliegende Funktionsmodul zur Schaltpunksteuerung löst das Steuergerät grundsätzlich über abgespeicherte Schaltkennlinien abhängig vom Leistungsanforderungswert und von der Fahrzeuggeschwindigkeit Hoch- und Rückschaltungen aus.
Erfindungsgemäß wird mittels des Funktionsmoduls im elektronischen Steuergerät im vorzugsweise unbefeuerten Schubbetrieb des Verbrennungsmotors eine unverzügliche Rückschaltung RS von einem aktuellen Gang X in den Gang X – 1 unabhängig von einer aktuell relevanten Schaltkennlinie abhängig von einer Wiedereinsetzungsdrehzahl N_WE und/oder von einer Schaltverzugszeit t_SV_DU vorgenommen. Die Wiedereinsetzungsdrehzahl N_WE ist eine jeweils erforderliche Drehzahl des Verbrennungsmotors für die Umschaltung aus dem unbefeuerten in den befeuerten Schubbetrieb. Die Schaltverzugszeit t_SV_DU ist die Verzugszeit bei einem Gangwechsel beginnend mit einem Gangwechselbefehl bis zur Drehzahlumkehr aufgrund der Kraftschlussunterbrechung einer für den aktuellen Gang X zuständigen Kupplung.
Vorzugsweise wird die unverzügliche Rückschaltung RS ausgelöst, wenn eine virtuell ermittelte Motordrehzahl N_v (Gang X) eine vorgegebene minimal zulässige Zielumkehrdrehzahl N_ZU erreicht, wobei die Zielumkehrdrehzahl N_ZU eine Soll-Drehzahl in einem definierten Sicherheitsabstand dN_T zu der von der Motorsteuerung des Verbrennungsmotors übermittelten Wiedereinsetzungsdrehzahl N_WE ist. Das elektronische Steuergerät erhält zur Motordrehzahl N (Gang X) des Verbrennungsmotors für den aktuellen Gang X hinzu auch die empirisch ermittelte abgespeicherte Schaltverzugszeit t_SV_DU als Information. Die virtuelle Motordrehzahl N_v (Gang X) wird abhängig von der Schaltverzugszeit t_SV_DU ermittelt, indem vorzugsweise von der aktuellen Motordrehzahl N (Gang X) ein Drehzahl-Offset dN_Offset abgezogen wird, der durch die Multiplikation des Gradienten –dN/dt der aktuellen Motordrehzahl N (Gang X) mit der Schaltverzugszeit t_SV_DU berechnet wird.
Der Vollständigkeit halber ist in der Zeichnung noch die Gesamt-Schaltverzugszeit t_SV_SE für den vollständigen Gangwechselvorgang beginnend mit dem Gangwechselbefehl bis zum Schaltungsende dargestellt. Ergänzend ist auch der Drehzahlverlauf N (Gang X – 1) des neuen Ganges skizziert. Der Drehzahlabfall –dN_SV entsteht durch die Schaltverzugszeit t_SV_DU.
Abschließend wird auf die Besonderheit bei Doppel- bzw. Mehrfachrückschaltungen hingewiesen: Die Schaltverzugszeiten von 1-fach Komfort-Rückschaltungen sind mit großen Verzögerungsgradienten zu lange, um auch für mehrere aufeinanderfolgende Schaltungen die minimale Zielumkehrdrehzahl zu gewährleisten. Entsprechend werden gegebenenfalls Mehrfach-Rückschaltungen mit schnellerer Schaltgeschwindigkeit umgesetzt.
Nach einer durch die Erfindung ausgeführten unverzüglichen Rückschaltung wird vorzugsweise eine Hochschaltunterdrückung für eine vorgegebene Zeit aktiviert, um Pendelschaltungen zu verhindern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005057805 A1 [0002]
DE 102008023805 A1 [0002]
DE 102007060161 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Schaltpunktsteuerung bei Automatikgetrieben in Kraftfahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor, bei dem mittels eines elektronischen Steuergeräts grundsätzlich über darin abgespeicherte Schaltkennlinien Hoch- und Rückschaltungen ausgelöst werden, dadurch gekennzeichnet, dass im Schubbetrieb des Verbrennungsmotors mittels des elektronischen Steuergeräts eine unverzügliche Rückschaltung (RS) unabhängig von einer aktuell relevanten Schaltkennlinie abhängig von einer Wiedereinsetzungsdrehzahl (N_WE) und/oder von einer Schaltverzugszeit (t_SV_DU) ausgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiedereinsetzungsdrehzahl (N_WE) eine jeweils erforderliche Drehzahl des Verbrennungsmotors für die Umschaltung aus dem unbefeuerten in den befeuerten Schubbetrieb oder für die Beibehaltung der Schubabschaltung ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltverzugszeit (t_SV_DU) die jeweils empirisch ermittelte und abgespeicherte Verzugszeit bei einem Gangwechsel beginnend mit einem Schaltablauf bis zur Drehzahlumkehr aufgrund der Kraftschlussunterbrechung einer für den aktuellen Gang (Gang X) zuständigen Kupplung ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die unverzügliche Rückschaltung (RS) ausgelöst wird, wenn eine virtuell ermittelte Motordrehzahl (N_v (Gang X)) eine vorgegebene minimal zulässige Zielumkehrdrehzahl (N_ZU) erreicht, wobei die Zielumkehrdrehzahl (N_ZU) eine Soll-Drehzahl in einem definierten Sicherheitsabstand zu der von der Motorsteuerung des Verbrennungsmotors übermittelten Wiedereinsetzungsdrehzahl (N_WE) ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Steuergerät zur Motordrehzahl (N (Gang X)) des Verbrennungsmotors für den aktuellen Gang (Gang X) hinzu auch die empirisch ermittelte abgespeicherte Schaltverzugszeit (t_SV_DU) als Information erhält und dass die virtuelle Motordrehzahl (N_v (Gang X)) abhängig von der Schaltverzugszeit (t_SV_DU) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die virtuelle Motordrehzahl (N_v (Gang X)) berechnet wird, indem von der aktuellen Motordrehzahl (N (Gang X)) ein Drehzahl-Offset (dN_Offset) abgezogen wird, der abhängig vom Gradienten (-dN/dt) der aktuellen Motordrehzahl (N (Gang X)) und der Schaltverzugszeit (t_SV_DU) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Wiedereinsetzungsdrehzahl (N_WE) abhängig von verschiedenen Betriebsparametern variabel ist.
Gangwechselsteuerungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Patentansprüche mit einem elektronischen Steuergerät, das ein entsprechend programmiertes Funktionsmodul aufweist.