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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft Fahrzeuge und insbesondere ein Verfahren und System zur Gangwahl in einem Fahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Fahrzeug sowie ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt, die das Verfahren gemäß der Erfindung implementieren.
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Hintergrund der Erfindung
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Es gibt verschiedene Arten von Fahrzeugantrieben. Beispielsweise kann ein Fahrzeuggetriebe automatisch sein, bei dem die Schaltvorgänge vollständig von einer Fahrzeugsteuerung gesteuert werden. Die in diesen Systemen verwendeten Getriebe können beispielsweise herkömmliche Automatikgetriebe umfassend Drehmomentwandler sein, können aber ebenfalls automatisierte Handschaltgetriebe umfassen, bei denen die Fahrzeugsteuerung automatisch das Schalten in Handschaltgetrieben steuert.
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Eine automatische Schaltung in (schweren) Nutzfahrzeugen, insbesondere Fernverkehrsfahrzeugen, umfasst häufig ein von einer Steuerung gesteuertes Schalten von Handschaltgetrieben, das heißt eine automatische Steuerung von Getrieben umfassend eine bestimmte Zahl von festen Gangübersetzungen (das heißt Gängen). Im Betrieb von Fahrzeugen dieser Art wird das Getriebe häufig von der Fahrzeugsteuerung so gesteuert, dass die Gangübersetzung entsprechend den aktuellen Fahrbedingungen gewählt wird.
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Im Allgemeinen ist es häufig wünschenswert, das Fahrzeug mit einem möglichst hohen Gang vorwärts zu bewegen (das heißt in der niedrigstmöglichen Gangübersetzung entsprechend den Bedingungen), um die Drehzahl der Kraftquelle, häufig ein Verbrennungsmotor, zu verringern und somit den Kraftstoffverbrauch zu senken. Somit ist bei der Wahl der Gangübersetzung der Kraftstoffverbrauch häufig relevant; gleichzeitig soll das Fahrzeug im Allgemeinen in einer Gangübersetzung fahren, die das Fahrzeug auf eine gewünschte Weise vorwärts bewegen kann.
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Beispielsweise ist es bei einer Bergauffahrt, insbesondere wenn das Fahrzeug schwer beladen ist, häufig erforderlich, dass das Getriebe des Fahrzeugs in eine Gangübersetzung gebracht wird, die ausreichende Leistung liefern kann, um das Fahrzeug ohne eine unerwünschte Verzögerung vorwärts bewegen zu können.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen eines Verfahrens und Systems, das die Steuerung einer Wahl der Gangübersetzung beim Wechsel von einer niedrigeren Gangübersetzung in eine höhere Gangübersetzung in Situationen verbessert, in denen das Fahrzeug verzögert, das heißt einer Beschleunigung in einer Richtung entgegengesetzt zu einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausgesetzt ist. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 erfüllt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Wahl einer Gangübersetzung in einem Getriebe eines Fahrzeugs bereitgestellt, wobei das Getriebe zum Übertragen von Kraft von einer Kraftquelle auf wenigstens ein Antriebsrad des Fahrzeugs ausgebildet ist, wobei das Getriebe eine Vielzahl von wählbaren Gangübersetzungen umfasst, ein Wechsel der Gangübersetzung von einer Fahrzeugsteuerung gesteuert wird und der Gangwechsel von einer Drehzahl der Kraftquelle abhängt. Das Verfahren umfasst beim Wechseln von einer ersten Gangübersetzung zu einer zweiten Gangübersetzung, wobei die zweite Gangübersetzung höher ist als die erste Gangübersetzung:
- – das Ermitteln einer Verzögerung des Fahrzeugs, und
- – das Steuern der Abhängigkeit der Drehzahl der Kraftquelle bei Wahl der Gangübersetzung wenigstens teilweise auf der Basis der ermittelten Verzögerung.
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Bei Fahrzeugen im Allgemeinen werden Getriebe der Art, wie sie historisch in Fahrzeugen mit einem Handschaltgetriebe verwendet wurde, aber ein Gangwechsel automatisch durch die Fahrzeugsteuerung erfolgt, momentan häufig verwendet. Dies gilt beispielsweise für Schwerlastfahrzeuge und Personenkraftwagen. Solche Getriebe sind üblicherweise zum Umfassen einer bestimmten Zahl von verschiedenen Gangübersetzungen (Gängen) ausgebildet, wobei die Gangübersetzungen von Getrieben von Schwerlastfahrzeugen häufig so verteilt sind, dass eine oder mehrere der niedrigsten Gangübersetzungen (höchsten Gänge) das Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit vorwärts bewegen können, wenn das Fahrzeug auf einem im Wesentlichen ebenen Untergrund fährt.
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Wenn Fahrzeuge dieser Art, wenigstens im schwer beladenen Zustand, bergauf fahren, ist häufig ein Gangwechsel in eine höhere Gangübersetzung (einen niedrigeren Gang) erforderlich, um ausreichend Leistung zum problemlosen Bewältigen des Bergaufabschnitts der Straße auf eine gewünschte Weise zu liefern. Insbesondere besteht bei einer Bergauffahrt häufig eine Mindestgangübersetzung, unterhalb der das Fahrzeug aufgrund der fehlenden Leistung zum Vorwärtsbewegen des Fahrzeugs Geschwindigkeit verliert.
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Wenn ein Gangwechsel nicht wenigstens zum höchsten Gang (zur niedrigsten Gangübersetzung) erfolgt, in dem dieses Kriterium erfüllt ist, verzögert das Fahrzeug weiter aufgrund der Tatsache, dass die Kraft zum Vorwärtsbewegen kleiner ist als der Fahrwiderstand. Der höchste Gang, in dem ausreichend Leistung erzielt wird, kann beispielsweise als Gang mit Leistung zum Beschleunigen („Gear with Power to Accelerate”) beschrieben werden, nachfolgend als GWPA bezeichnet.
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Aus diesem Grund erfolgt meist ein Wechsel der Gangübersetzung zu einer Gangübersetzung gleich dem oder größer als die GWPA-Gangübersetzung, um den Bergaufabschnitt der Straße bewältigen zu können, ohne Fahrzeuggeschwindigkeit über das hinaus zu verlieren, was zum Erfüllen der Kriterien zum Einlegen des GWPA erforderlich ist. Aus diesem Grund wird, wenn ein Schwerlastfahrzeug einen Bergaufabschnitt einer Straße befährt, häufig zugelassen, dass das Fahrzeug verzögert, sobald ein Gangwechsel zum GWPA erfolgt, beispielsweise durch Zwischengangwechsel zu Zwischengangübersetzungen.
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Ein Gangwechsel erfolgt häufig, wenn ein oder mehrere Kriterien erfüllt sind. Beispielsweise kann ein Gangwechsel zu einem niedrigeren Gang (einer höheren Gangübersetzung) ausgebildet sein, ausgeführt zu werden, wenn ermittelt wird, dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors nach dem Gangwechsel nicht eine vorgegebene kalibrierte, nicht zu überschreitende Drehzahlgrenze überschreitet, gegebenenfalls mit dem weiteren Kriterium, dass das Fahrzeug voraussichtlich im neuen Gang wenigstens einen Mindestzeitraum vorwärts bewegt wird, bevor die Drehzahl des Verbrennungsmotors eine Drehzahl erreicht, die wiederum einen Gangwechsel in einen niedrigeren Gang erfordert. Die kalibrierte Kraftquellen-Drehzahl kann beispielsweise für verschiedene Gänge und/oder Fahrzeuggeschwindigkeiten unterschiedlich sein.
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Diese Strategie für den Gangwechsel kann jedoch zu Gangwechseln in niedrigere Gänge in Situationen führen, in denen der Gangwechsel eigentlich unbegründet ist. Beispielsweise kann die Verzögerung des Fahrzeugs in einem aktuellen Gang relativ niedrig sein, das heißt das Fahrzeug verliert gegebenenfalls nur langsam Geschwindigkeit. Wenn ein Gangwechsel in solch einer Situation erfolgt, kann dies dem Fahrer unnötig und störend erscheinen, und der Gangwechsel kann in Bezug auf den Kraftstoffverbrauch auch unvorteilhaft sein.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung können solche Situationen vermieden oder deren Auftreten wenigstens teilweise verringert werden. Dies wird mit einem Verfahren erzielt, bei dem eine Verzögerung des Fahrzeugs ermittelt wird und bei dem die Abhängigkeit der Drehzahl der Kraftquelle beim Gangwechsel wenigstens teilweise auf der Basis der Verzögerung gesteuert wird. Beispielsweise kann die höchstzulässige Drehzahl der Kraftquelle nach dem Gangwechsel ausgebildet abhängig von der ermittelten Verzögerung gesteuert werden.
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Somit wird die Gangwahl abhängig von der Verzögerung des Fahrzeugs gestaltet. Wenn das Fahrzeug einen Bergaufabschnitt einer Straße befährt, führen verschiedene Straßenanstiege zu verschiedenen Verzögerungen, wobei bei einem ähnlich beladenen Fahrzeug geringere Anstiege zu einer niedrigeren Verzögerung als stärkere Anstiege führen und umgekehrt. Gemäß dem vorliegenden Verfahren kann das Fahrzeug beispielsweise ausgebildet sein, in einem aktuellen Gang für einen längeren Zeitraum weiter zu fahren, wodurch ein Vorwärtsbewegen bei niedrigeren Kraftquellen-Drehzahlen ermöglicht wird, wenn die Fahrzeugverzögerung unter beispielsweise einer vorgegebenen Verzögerung liegt.
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Das heißt, dass die Gangwahl und somit der Gangwechsel für eine gleiche Fahrzeuggeschwindigkeit in verschiedenen Situationen unterschiedlich sein kann, in denen das Fahrzeug aufgrund unzureichender Leistung zum Überwinden des aktuellen Fahrwiderstands verzögert. Beispielsweise kann das Fahrzeug ausgebildet sein, länger in einem aktuellen Gang für geringere Bergaufsteigungen als für stärkere Steigungen vorwärts bewegt zu werden. Somit können beispielsweise Gangwechsel, die normalerweise erfolgen, wenn das Fahrzeug nur langsam Geschwindigkeit verliert, vermieden oder wenigstens verzögert werden.
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Es kann ebenfalls die höchstzulässige Drehzahl auf der Basis der Verzögerung erhöht werden. Beispielsweise kann die höchstzulässige Drehzahl der Kraftquelle auf einen Wert erhöht werden, der die kalibrierte höchstzulässige Drehzahl überschreitet, wenn die Verzögerung einen vorgegebenen Wert überschreitet, die der vorgegebenen Verzögerung wie zuvor genannt ähneln oder eine höhere Verzögerung sein kann, wobei die Erhöhung von der Stärke der Verzögerung abhängen kann.
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Somit kann das Fahrzeug ausgebildet sein, sich automatisch an die aktuellen Fahrbedingungen auf eine Weise anzupassen, die einem Fahrer des Fahrzeugs als logisch erscheinen kann. Wenn die Verzögerung höher ist, kann die Gangwahl so erfolgen, dass ein Gangwechsel früher erfolgt, während, wenn die Verzögerung niedriger ist, der Betrieb in einem aktuellen Gang fortgesetzt werden kann. Die Fahrzeugbeladung kann ebenfalls berücksichtigt werden, da verschiedene Fahrzeugbeladungen zu verschiedenen Verzögerungen führen.
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Beispielsweise kann die höchstzulässige Drehzahl der Kraftquelle nach dem Gangwechsel ausgebildet sein, mehr für langsamere Verzögerungen als für vergleichsweise höhere Verzögerungen verringert zu werden. Je niedriger die Verzögerung, desto länger kann somit zugelassen werden, dass das Fahrzeug in einem aktuellen Gang weiterfährt, bevor ein Gangwechsel erfolgt.
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Gemäß einer Ausführungsform wird das Fahrzeug zusätzlich oder alternativ gezwungen, sich in einem aktuellen Gang vorwärts zu bewegen, solange die Drehzahl der Kraftquelle nicht unter eine untere Drehzahlgrenze abgefallen ist. Beispielsweise kann der Wechsel der Gangübersetzung von der ersten Gangübersetzung zur zweiten Gangübersetzung unterbunden werden, solange die Drehzahl der Kraftquelle, während die erste Gangübersetzung eingerückt ist, oberhalb der Drehzahlgrenze liegt.
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Diese untere Drehzahlgrenze kann ebenfalls ausgebildet sein, von der ermittelten Verzögerung abhängig zu sein, wobei niedrigere Grenzen der Drehzahl für vergleichsweise niedrigere Verzögerungen angewendet werden können. Im Wesentlichen hat dies die gleiche Wirkung wie die zuvor erläuterte Ausführungsform, da der Unterschied in der Drehzahl der Kraftquelle vor und nach einem Gangwechsel durch den Unterschied in der Gangübersetzung zwischen den Gängen verknüpft ist.
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Weitere Merkmale von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und Vorteile von dieser sind in der ausführlichen Beschreibung von nachfolgend aufgeführten beispielhaften Ausführungsformen und den beigefügten Zeichnungen enthalten.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1A zeigt einen Antriebsstrang eines beispielhaften Fahrzeugs.
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1B zeigt ein Beispiel einer Steuereinheit in einer Fahrzeugsteuerung.
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2 zeigt ein beispielhaftes Verfahren nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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3 zeigt ein Gangwechselszenario nach dem Stand der Technik.
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4 zeigt ein Gangwechselszenario nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
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1A zeigt schematisch einen Antriebsstrang eines beispielhaften Fahrzeugs 100. Der Antriebsstrang umfasst eine Kraftquelle, im vorliegenden Beispiel einen Verbrennungsmotor 101, der auf herkömmliche Weise über eine Abtriebswelle des Verbrennungsmotors 101, normalerweise über ein Schwungrad 102, über eine Kupplung 106 mit einem Getriebe 103 verbunden ist. Eine Abtriebswelle 107 vom Getriebe 103 treibt Antriebsräder 113, 114 über einen Achsantrieb 108 wie ein normales Differential und mit dem Achsantrieb 108 verbundenen Antriebsachsen 104, 105 an.
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Der Verbrennungsmotor 101 wird von der Fahrzeugsteuerung über eine Steuereinheit 115 gesteuert. Die Kupplung 106 und das Getriebe 103 werden ebenfalls von der Fahrzeugsteuerung durch eine Steuereinheit 116 gesteuert.
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Das Getriebe 103 kann in eine Vielzahl von verschiedenen (bestimmten) Gangübersetzungen gebracht werden, wobei eine geeignete Gangübersetzung für jede Fahrsituation mit der Fahrzeugsteuerung gewählt wird. Wie zuvor erwähnt gibt es Situationen, in denen die Wahl einer bestimmten Gangübersetzung durch die Steuerung gegebenenfalls vom Fahrzeugfahrer als unbegründet betrachtet wird. Ausführungsformen der Erfindung stellen ein Verfahren für das Wechseln der Gangübersetzung in einem verzögernden Fahrzeug bereit, das aus einer Fahrersperspektive für geeigneter zu betrachten ist.
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Ein beispielhaftes Verfahren 200 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist in 2 dargestellt, wobei das Verfahren wenigstens teilweise beispielsweise in der Steuereinheit 116 zum Steuern der Kupplung 106 und des Getriebes 103 ausgeführt sein kann. Wie zuvor erwähnt werden die Funktionen eines Fahrzeugs im Allgemeinen von einer Anzahl von Steuereinheiten gesteuert und Steuerungen in Fahrzeugen der offenbarten Art umfassen im Allgemeinen ein Kommunikationsbussystem umfassend einen oder mehrere Kommunikationsbusse zum Verbinden einer Anzahl von elektronischen Steuereinheiten oder Steuergeräten mit verschiedenen Komponenten an Bord des Fahrzeugs. Solch eine Steuerung kann eine große Zahl von Steuereinheiten umfassen und die Steuerung einer bestimmten Funktion kann auf zwei oder mehrere von diesen aufgeteilt sein.
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Zur Vereinfachung stellt 1A lediglich die Steuereinheiten 115 und 116 dar; Fahrzeuge 100 der dargestellten Art sind aber häufig mit wesentlich mehr Steuereinheiten ausgestattet, was einem Fachmann klar ist. Die Steuereinheiten 115 und 116 sind zum Kommunizieren miteinander und mit verschiedenen Komponenten über das Kommunikationsbussystem und andere Kabel, die teilweise durch Verbindungslinien in 1A dargestellt sind, ausgebildet.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in einer beliebigen geeigneten Steuereinheit im Fahrzeug 100, nicht notwendigerweise in der Steuereinheit 115, ausgeführt sein. Die Steuerung des Getriebes 103 gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hängt üblicherweise von Signalen ab, die von anderen Steuereinheiten und/oder Fahrzeugkomponenten empfangen werden, und im Allgemeinen sind Steuereinheiten der offenbarten Art normalerweise zum Empfangen von Sensorsignalen von verschiedenen Teilen des Fahrzeugs 100 ausgebildet. Die Steuereinheit 116 empfängt beispielsweise Signale von der Motorsteuereinheit 115. Steuereinheiten der dargestellten Art sind üblicherweise ebenfalls ausgebildet, Steuersignale an verschiedene Teile und Komponenten des Fahrzeugs zu liefern, beispielsweise um die Kupplung 106 und das Getriebe 103 zu steuern.
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Eine Steuerung dieser Art erfolgt häufig durch programmierte Anweisungen. Die programmierten Anweisungen umfassen typischerweise ein Computerprogramm, das bei Ausführen auf einem Computer oder in einer Steuereinheit den Computer/die Steuereinheit zum Ausführen der gewünschten Steuerung wie Verfahrensschritte gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranlasst. Das Computerprogramm stellt üblicherweise einen Teil eines Computerprogrammprodukts dar, wobei das Computerprogrammprodukt ein entsprechendes Speichermedium 121 (siehe 1B) umfasst und das Computerprogramm 126 auf dem Speichermedium 121 gespeichert ist. Das Computerprogramm kann nichtflüchtig auf dem Speichermedium gespeichert sein. Das digitale Speichermedium 121 kann beispielsweise ein Element umfassen aus der Gruppe umfassend: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flash-Speicher, EEPROM (Electrically Erasable PROM), Festplatteneinheit usw., und kann in der Steuereinheit oder in Kombination mit dieser ausgebildet sein, wobei das Computerprogramm von der Steuereinheit ausgeführt wird. Das Verhalten des Fahrzeugs in einer bestimmten Situation kann somit durch Ändern der Anweisungen des Computerprogramms angepasst werden.
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Eine beispielhafte Steuereinheit (Steuereinheit 116) ist schematisch in 1B dargestellt, wobei die Steuereinheit eine Verarbeitungseinheit 120 umfassen kann, die beispielsweise aus einem geeigneten Typ von Prozessor oder Mikrocomputer, beispielsweise einem Kreis zur digitalen Signalverarbeitung (Digital Signal Processor, DSP) oder einem Kreis mit einer vorgegebenen spezifischen Funktion (Application Specific Integrated Circuit, ASIC) bestehen kann. Die Verarbeitungseinheit 120 ist mit einer Speichereinheit 121 verbunden, welche die Verarbeitungseinheit 120 beispielsweise mit dem gespeicherten Programmcode 126 und/oder den gespeicherten Daten versorgt, welche die Verarbeitungseinheit 120 zum Durchführen von Berechnungen benötigt. Die Verarbeitungseinheit 120 ist ebenfalls zum Speichern von Teil- oder Endergebnissen von Berechnungen in der Speichereinheit 121 ausgebildet.
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Ferner ist die Steuereinheit 112 mit Vorrichtungen 122, 123, 124, 125 jeweils zum Empfangen und Senden von Ein- und Ausgangssignalen ausgestattet. Diese Ein- und Ausgangssignale können Wellenformen, Impulse oder andere Attribute umfassen, welche die Vorrichtungen 122, 125 zum Empfangen von Eingangssignalen als Information für die Verarbeitung durch die Verarbeitungseinheit 120 erkennen können. Die Vorrichtungen 123, 124 zum Senden von Ausgangssignalen sind zum Umwandeln der Berechnungsergebnisse von der Verarbeitungseinheit 120 in Ausgangssignale zur Übertragung an andere Teile der Fahrzeugsteuerung und/oder die Komponente(n), für welche die Signale bestimmt sind, ausgebildet. Jede einzelne der Verbindungen mit den Vorrichtungen zum Empfangen und Senden von Ein- und Ausgangssignalen kann aus einem oder mehreren Elementen der folgenden Gruppe bestehen: ein Kabel, ein Datenbus wie ein CAN-(Controller-Area-Network-)Bus, ein MOST-(Media Orientated-Systems-Transport-)Bus oder eine andere Buskonfiguration oder eine drahtlose Verbindung.
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Beim in 2 dargestellten beispielhaften Verfahren 200 beginnt das Verfahren im Schritt 201, in dem ermittelt wird, ob eine von der Steuerung ausgegebene Anforderung eines Gangwechsels vorliegt. Dies kann beispielsweise durch Bestimmen ermittelt werden, ob eine entsprechende Funktion in der Fahrzeugsteuerung ermittelt, dass der aktuelle Fahrzustand eine Situation erreicht, in der ein Gangwechselvorgang erfolgen sollte. Dies kann beispielsweise gemäß einer entsprechenden Funktion zum Bestimmen, ob ein Gangwechsel erfolgen soll, ermittelt werden. Ausführungsformen der Erfindung betreffen Gangwechsel in höhere Gangübersetzungen (niedrigere Gänge) und somit kann gemäß einer Ausführungsform in Schritt 201 ermittelt werden, ob die Anforderung eines Gangwechsels eine Anforderung eines Gangwechsels in einen niedrigeren Gang (eine höhere Gangübersetzung) darstellt. Gemäß einer Ausführungsform wird ebenfalls ermittelt, ob eine laufende Verzögerung vorliegt, die auf den Fahrwiderstand des Fahrzeugs zurückzuführen ist.
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Wenn ermittelt wird, dass ein Gangwechsel erfolgen soll, fährt das Verfahren mit Schritt 202 fort, in dem eine aktuelle Verzögerung dec des Fahrzeugs 100 ermittelt wird. Die Fahrzeugverzögerung dec kann mit einem entsprechenden Mittel nach dem Stand der Technik ermittelt werden, beispielsweise mit einem Beschleunigungsmesser oder durch Ermitteln einer Verringerung der Geschwindigkeit zwischen zwei Zeitpunkten in Folge. In Schritt 203 wird ermittelt, ob die Fahrzeugverzögerung dec unter einer Verzögerungsgrenze declim liegt. Wenn dies nicht der Fall liegt, das heißt wenn die Fahrzeugverzögerung dec über der Verzögerungsgrenze de declim liegt, fährt das Verfahren mit Schritt 204 fort, in dem beispielsweise ein normaler Gangwechselvorgang ausgelöst wird. Dieser Gangwechsel kann ausgebildet sein, gemäß den Kriterien ausgeführt zu werden, die normalerweise beim Vorwärtsbewegen des Fahrzeugs 100 angewendet werden, beispielsweise in Bezug auf Beschränkungen in der Verbrennungsmotordrehzahl vor/nach einem Gangwechsel usw.
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Wenn aber in Schritt 203 ermittelt wird, dass die Fahrzeugverzögerung dec unter der Verzögerungsgrenze declim liegt, fährt das Verfahren mit Schritt 205 fort. In Schritt 205 werden die Gangwechselkriterien in Bezug auf die Verbrennungsmotor-Drehzahl n angepasst, so dass der Gangwechsel verzögert wird, das heißt das Fahrzeug 100 wird gezwungen, sich weiter im aktuellen Gang für einen längeren Zeitraum, als dies normalerweise der Fall ist, vorwärts zu bewegen. Dies kann beispielsweise durch Verringern der höchstzulässigen Drehzahl nlim des Verbrennungsmotors 101 nach dem Gangwechsel erzielt werden. Somit sind die Kriterien für das Durchführen des Gangwechselvorgangs nicht erfüllt, bis das Fahrzeug 100 weiter verzögert hat, und das Fahrzeug 100 wird dadurch für einen längeren Zeitraum im aktuellen Gang vorwärts bewegt. Die Wirkung von Ausführungsformen der Erfindung ist weiter in Bezug auf 3 und 4 erläutert.
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3 zeigt ein normales Szenario während eines Gangwechselvorgangs. 3 zeigt die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 101 als eine Funktion der Zeit t. Die Figur offenbart ferner die Änderung der Verbrennungsmotor-Drehzahl n für zwei verschiedene Szenarien, wobei die strichpunktierte Linie 301 die Änderung der Verbrennungsmotordrehzahl n in einer Situation darstellt, in der das Fahrzeug 100 Fahrzeuggeschwindigkeit, und somit Verbrennungsmotor-Drehzahl n, relativ schnell verliert. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn das Fahrzeug 100 einen steilen Bergaufabschnitt einer Straße befährt, insbesondere wenn es stark beladen ist.
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Die durchgezogene Linie 302 stellt die Änderung der Verbrennungsmotor-Drehzahl n für eine Situation dar, in der das Fahrzeug 100 einen relativ gesehen weniger steilen Bergaufabschnitt einer Straße befährt und/oder weniger beladen ist. Die gestrichelte Linie 303 stellt die Verbrennungsmotor-Drehzahlgrenze nlim dar, die nach einem Gangwechsel in einen niedrigeren Gang (das heißt einem Wechsel der Gangübersetzung in eine höhere Gangübersetzung) nicht überschritten werden darf.
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Beginnend mit dem Zeitpunkt t0, in der Situation, die durch die strichpunktierte Linie 301 dargestellt ist, verliert das Fahrzeug 100 kontinuierlich Geschwindigkeit (verzögert) und somit nimmt die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 101 ebenfalls kontinuierlich ab.
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Zum Zeitpunkt t1 erreicht die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 101 eine Drehzahl nchange die einen Zeitpunkt/eine Drehzahl darstellt, bei dem/der die Bedingungen für einen Gangwechsel in einen niedrigeren Gang (eine höhere Gangübersetzung) erfüllt sind. Wie zuvor erwähnt besteht eine Bedingung zum Durchführen eines Gangwechsels häufig darin, dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors nach einem abgeschlossenen Gangwechsel eine bestimmte Drehzahlgrenze nlim nicht überschreiten darf, die häufig eine nicht zu überschreitende kalibrierte Höchstmotordrehzahl darstellt. Diese kalibrierte Höchstmotordrehzahl nlim kann beispielsweise für verschiedene Gänge und/oder Fahrzeuggeschwindigkeiten unterschiedlich sein. Somit wird ein Gangwechsel in einen niedrigeren Gang im Allgemeinen durchgeführt, wenn ermittelt wird, dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors im neuen Gang die Drehzahlgrenze nlim nicht überschreitet. Dies bewirkt, dass nach dem Gangwechsel die Drehzahl des Fahrzeug-Verbrennungsmotors bis zu einer Drehzahlgrenze kleiner gleich nlim zum Zeitpunkt t2 zunimmt.
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Häufig wird bei Gangwechseln ebenfalls eine weitere Bedingung in Bezug auf den Gangwechsel angewendet. Dies ist ebenfalls in 3 dargestellt, in der eine weitere Ermittlung vor dem tatsächlichen Gangwechsel erfolgt. Insbesondere wird ermittelt, ob das Fahrzeug 100 voraussichtlich im neuen (niedrigeren) Gang wenigstens für eine Zeit tx gefahren wird, bevor ein weiterer Gangwechsel ausgelöst wird. Das heißt, es wird ermittelt, ob das Fahrzeug voraussichtlich im neuen Gang wenigstens für die Zeit tx gefahren wird, bis die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 101 wieder beispielsweise die Drehzahl nchange erreicht, bei der ein Gangwechsel in einen niedrigeren Gang erneut ausgelöst wird. Wenn dies der Fall ist, erfolgt ein Gangwechsel in den beabsichtigten Gang, während andernfalls stattdessen ein Gangwechsel in einen noch niedrigeren Gang erwogen werden kann.
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Nach dem Stand der Technik erfolgt dieser Gangwechsel unabhängig von den meist erheblichen Unterschieden in den Fahrbedingungen, die in der Realität vorherrschen, wenn ein Gangwechsel durchzuführen ist. Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs relativ schnell abfällt, wie dies beispielsweise in der durch die gestrichelte Linie 301 dargestellten Situation der Fall ist, ist ein Gangwechsel gemäß 3 meist sehr erwünscht, um die Verzögerung zu verringern. Der Gangwechsel liefert eine höhere Antriebsradkraft, so dass das Fahrzeug langsamer Geschwindigkeit verliert oder sogar beschleunigen kann.
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Es kann aber auch eine andere Situation vorliegen, wie durch die durchgezogene Linie 302 dargestellt. In der durch die durchgezogene Linie 302 dargestellten Situation verzögert das Fahrzeug 100 langsamer, das heißt es verliert langsamer Geschwindigkeit als in der durch die gestrichelte Linie 301 dargestellten Situation. Das Fahrzeug 100 unterliegt den gleichen Kriterien für die Drehzahl des Verbrennungsmotors 101 in Bezug auf den Gangwechsel. Somit wird zum Zeitpunkt t1 ermittelt, dass ein Gangwechsel in dieser Situation ebenfalls zu erfolgen hat. Ein Gangwechsel in solch einer Situation kann aber wenigstens aus einer Fahrerperspektive als äußerst unzweckmäßig betrachtet werden.
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Gemäß Ausführungsformen der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, dass zwischen Situationen dieser Art durch die Verwendung des Ermittelns einer Verzögerung wie zuvor beschrieben unterscheidet. Dies ist in 4 dargestellt, die eine ähnliche Situation wie in 3 darstellt, wobei die strichpunktierte Linie 401 der gestrichelten Linie 301 in 3 ähnelt. In Bezug auf die durch die strichpunktierte Linie 401 dargestellte Situation wird in Schritt 203 ermittelt, dass die in Schritt 202 ermittelte Verzögerung dec des Fahrzeugs 100 oberhalb der Grenze declim liegt. Daher wird in diesem Fall ähnlich wie zuvor beschrieben ebenfalls ein Gangwechsel zum Zeitpunkt t2 durchgeführt.
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In Bezug auf das durch die durchgezogene Linie 402 in 4 dargestellte Szenario stellt sich jedoch die Situation anders dar. In diesem Fall wird in Schritt 203 ermittelt, dass die Verzögerung dec des Fahrzeugs unterhalb der Grenze declim liegt. Daher wird, obwohl die Anforderungen für einen Gangwechsel zum Zeitpunkt t1 im Prinzip erfüllt sind, der Gangwechsel nicht durchgeführt, sondern verzögert. Dies erfolgt durch das Absenken der höchstzulässigen Verbrennungsmotordrehzahl nlim nach einem Gangwechsel auf eine zweite Drehzahlgrenze nlim_dec, Schritt 205. Die Drehzahlgrenze nlim_dec kann beispielsweise entsprechend der aktuellen Verzögerung des Fahrzeugs 100 ermittelt werden. Das heißt der Unterschied Δn zwischen der Drehzahlgrenze nlim und der neuen Grenze nlim_dec kann ausgebildet sein, bei verschiedenen Verzögerungen unterschiedlich zu sein. Somit erfolgt in der Situation gemäß der durchgezogenen Linie 402, wenn das Fahrzeug 100 den Zeitpunkt t2 erreicht, kein Gangwechsel, da die neuen Gangwechselkriterien nicht erfüllt sind. Stattdessen wird zugelassen, dass das Fahrzeug 100 im aktuellen Gang weiterfährt, während die Fahrzeuggeschwindigkeit und damit die Verbrennungsmotordrehzahl n weiter abnehmen. Zum Zeitpunkt t3 wird ermittelt, dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors 101 nach einem Gangwechsel in einen niedrigeren Gang unterhalb der zweiten Drehzahlgrenze nlim_dec liegt. Anschließend erfolgt ein Gangwechsel zum Zeitpunkt t4. In Schritt 206 wird ermittelt, ob die neuen Kriterien für einen Gangwechsel erfüllt sind, und das Verfahren kann ausgebildet sein, in Schritt 206 zu verharren, solange dies nicht der Fall ist oder bis das Verfahren von 2 abgebrochen wird, beispielsweise aufgrund dessen, dass ein Gangwechsel nicht mehr erforderlich ist, und von einer anderen Fahrzeugfunktion gesteuert wird. Andernfalls erfolgt ein Gangwechsel in Schritt 207 und das Verfahren kann zu Schritt 201 zurückkehren sowie auf eine neue Anforderung eines Gangwechsels warten.
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Somit kann gemäß Ausführungsformen der Erfindung das Fahrzeug 100 in einem aktuellen Gang für einen längeren Zeitraum, als andernfalls zulässig wäre, weiterfahren. Das heißt, das Fahrzeug 100 kann sich wenigstens in einigen Situationen mehr angepasst an die Erwartungen des Fahrers verhalten und führt keine Gangwechsel beispielsweise in Situationen durch, in denen dies gegebenenfalls nicht erforderlich ist.
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Beispielsweise verliert das Fahrzeug 100 gegebenenfalls nur sehr langsam Geschwindigkeit. Nach dem Stand der Technik erfolgt noch ein Gangwechsel, wenn die vorgegebenen Kriterien erfüllt sind. Solch ein Fahrzeugverhalten ist gegebenenfalls nur schwer wahrnehmbar, insbesondere wenn die Fahrzeugverzögerung so langsam ist, dass es den Anschein hat, als würde das Fahrzeug 100 mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit fahren. Die Straße kann beispielsweise ebenfalls flacher werden. Ein Gangwechsel in einen niedrigeren Gang in einer solchen Situation erscheint gegebenenfalls sogar einem erwarteten Gangwechsel zu widersprechen, da ein Gangwechsel in einen höheren Gang gegebenenfalls zweckmäßiger erscheint, wenn die Straße flacher wird.
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Ferner kann statt des Absenkens der höchstzulässigen Verbrennungsmotor-Drehzahl nach dem Gangwechsel oder zusätzlich zu diesem ein weiteres/anderes Kriterium festgelegt werden. Beispielsweise kann stattdessen das Kriterium so festgelegt werden, dass das Fahrzeug gezwungen wird, in einem aktuellen Gang weiterzufahren, bis die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 101 auf eine Drehzahl nchange_dec (siehe 4) abgesunken ist, die niedriger ist als die Verbrennungsmotor-Drehzahl nchange, bei der ein Gangwechsel normalerweise erfolgt.
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Gemäß Ausführungsformen der Erfindung kann somit das Auftreten unerwünschter Gangwechsel verringert werden. Ausführungsformen der Erfindung bieten ferner den Vorteil, dass das Fahrzeug gegebenenfalls als leistungsfähiger wahrgenommen wird, da das Fahrzeug durchschnittlich bei niedrigeren Verbrennungsmotor-Drehzahlen gefahren wird. Das Senken der durchschnittlichen Verbrennungsmotor-Drehzahl verringert ebenfalls den Kraftstoffverbrauch.
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Es gibt jedoch gegebenenfalls Situationen, in denen ein Ausführen von diesem Aspekt der Erfindung nicht wünschenswert ist. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird daher ein weiteres Kriterium angewendet, um das Senken der höchstzulässigen Motordrehzahl des Verbrennungsmotors zu ermöglichen. Das heißt die höchstzulässige Verbrennungsmotor-Drehzahl wird nur gesenkt, wenn dieses weitere Kriterium erfüllt ist.
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Dieses weitere Kriterium kann beispielsweise eine Anforderung umfassen, dass die Gesamtverringerung der Drehzahl des Fahrzeugs 100 seit Beginn der Verringerung der Drehzahl einen bestimmten Drehzahlunterschied nicht überschreiten darf. Wenn ein stark beladenes Fahrzeug beispielsweise einen steilen Berg und/oder einen Bergaufabschnitt einer Straße mit einer bestimmten Länge befährt, ist ein Gangwechsel mit der damit verbundenen erforderlichen Verringerung der Geschwindigkeit häufig nicht zu vermeiden. Diese Verringerung der Geschwindigkeit kann für ein stark beladenes Fahrzeug wesentlich sein, wenigstens bei längeren Bergaufabschnitten einer Straße. Daher ist es manchmal wünschenswert aus der Fahrerperspektive, dass das Fahrzeug mit der maximal lieferbaren Leistung vom Verbrennungsmotor vorwärts bewegt wird, um den Verlust an Fahrzeuggeschwindigkeit so weit wie möglich zu verringern.
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Ausführungsformen der Erfindung bewirken, dass das Fahrzeug durchschnittlich mit niedrigeren Verbrennungsmotor-Drehzahlen und somit mit einer niedrigeren durchschnittlichen Verbrennungsmotorleistung vorwärts bewegt wird. Ausführungsformen der Erfindung können daher bewirken, dass das Fahrzeug eine zusätzliche Verringerung der Geschwindigkeit zeigt, die nicht erwünscht ist.
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Somit kann es Situationen geben, in denen eine Verzögerung eines Gangwechsels in einen niedrigeren Gang durch ein Fortsetzen des Vorwärtsbewegens des Fahrzeugs in einem aktuellen Gang wie zuvor beschrieben nicht erwünscht ist, da dies eine bereits wesentliche Verringerung der Geschwindigkeit beim Bewältigen des Bergaufabschnitts einer Straße weiter verstärkt.
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Um das Eintreten solcher Situationen zu vermeiden, erfolgt daher gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Ermitteln des Gesamtverlusts an Geschwindigkeit, den das Fahrzeug seit Beginn des Geschwindigkeitsverlusts erlitten hat. Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Funktion in der Fahrzeugsteuerung ermittelt werden. Beispielsweise wird die Fahrzeuggeschwindigkeit wenigstens bei Schwerlastfahrzeugen während der gesamten Fahrt protokolliert und es stehen somit aktuelle und vorhergehende Werte im Fahrzeug-Kommunikationsbussystem zur Verfügung.
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Es kann ebenfalls eine spezielle Funktion verwendet werden, welche die Fahrzeuggeschwindigkeit überwacht und ein Signal erzeugt, beispielsweise wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit beginnt, sich zu verringern, und/oder wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit in einem entsprechenden Ausmaß verringert hat, in dem der verzögerte Gangwechsel nicht mehr zu verwenden ist.
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Gemäß einer Ausführungsform wird ebenfalls ermittelt, ob die Verringerung der Geschwindigkeit einer entsprechenden Zunahme des Fahrwiderstands entspricht und nicht auf die Verwendung einer Fahrzeug-Bremsanlage zurückzuführen ist. Dies kann ebenfalls auf eine beliebige geeignete Weise nach dem Stand der Technik ermittelt werden und wird ebenfalls bereits zur Verwendung in verschiedenen anderen bestehenden Fahrzeugfunktionen ermittelt.
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Es kann ermittelt werden, ob sich die Fahrzeuggeschwindigkeit um einen entsprechenden Geschwindigkeitsunterschied wie etwa um einen Prozentsatz der Fahrzeuggeschwindigkeit bei Beginn der Geschwindigkeitsverringerung oder um eine entsprechende km/h-Zahl verringert hat. Es können ebenfalls andere Kriterien verwendet werden. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit um ein solches Maß abgenommen hat, dass eine weitere Verringerung der Geschwindigkeit nicht erwünscht ist, kann die Verwendung des verzögerten Gangwechsels wie zuvor beschrieben unterbunden werden.
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Zuvor wurden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, bei denen die Verzögerung zum Senken beispielsweise der höchstzulässigen Drehzahl einer Kraftquelle nach einem Gangwechsel verwendet wird. Gemäß Ausführungsformen der Erfindung kann beispielsweise die höchstzulässige Drehzahl ebenfalls auf der Basis der Verzögerung erhöht werden. Beispielsweise kann dementsprechend die kalibrierte höchstzulässige Drehzahl der Kraftquelle erhöht werden, wenn die Verzögerung einen vorgegebenen Wert überschreitet, der größer oder gleich der Verzögerung sein kann, bei der die höchstzulässige Drehzahl abgesenkt wird. Ebenfalls die Erhöhung kann von der Größe der Verzögerung abhängen. Somit kann eine höchstzulässige Drehzahl, die bereits abgesenkt wurde, erhöht werden, wenn die Verzögerung zunimmt und umgekehrt.
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Ferner können Ausführungsformen der Erfindung in Kombination mit der in der parallelen schwedischen Patentmeldung mit dem gleichen Tag der Anmeldung wie die vorliegende Anmeldung vom gleichen Erfinder mit dem Titel „VERFAHREN UND SYSTEM ZUM STEUERN DER WAHL EINER GANGÜBERSETZUNG IN EINEM FAHRZEUG” beschriebenen Lösung verwendet werden.
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Diese parallele Anmeldung betrifft ein Verfahren und System, bei denen unerwünschte Verluste der Fahrzeuggeschwindigkeit aufgrund des Überschreitens der verfügbaren Vortriebskraft durch den Fahrwiderstand verringert werden können. Dies wird mit einem Verfahren erzielt, bei dem, wenn ermittelt wird, dass das Fahrzeug beispielsweise Geschwindigkeit in einem gewissen Umfang verloren hat, was dadurch verursacht wird, dass der Fahrwiderstand die Vortriebskraft überschreitet, die Abhängigkeit der Drehzahl der Fahrzeug-Kraftquelle bei der Gangwahl auf der Basis des Geschwindigkeitsverlusts des Fahrzeugs gesteuert wird.
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Beispielsweise können die Drehzahl der Kraftquelle, bei der ein Gangwechsel erfolgt, und/oder die resultierende Drehzahl der Kraftquelle nach dem Gangwechsel unabhängig davon, ob die Verzögerung niedrig ist, erhöht werden. Dies ermöglicht ein Vorwärtsbewegen des Fahrzeugs mit höheren Drehzahlen der Kraftquelle und somit einer höheren Leistung, um die Verzögerung und den weiteren Verlust von Fahrzeuggeschwindigkeit zu verringern. Das Erhöhen der zugelassenen Drehzahl der Kraftquelle kann ausgebildet sein, von der Verringerung der Geschwindigkeit, die das Fahrzeug erlitten hat, und ebenfalls von der Verzögerung des Fahrzeugs abzuhängen. Somit können umso höhere Drehzahlen der Kraftquelle zugelassen werden, je höher der Geschwindigkeitsverlust ist.
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Ausführungsformen der Erfindung können in Kombination mit der in der parallelen Anmeldung beschriebenen Lösung verwendet werden, so dass die zugelassenen Kraftquellen-Drehzahlen beim Gangwechsel an aktuelle Bedingungen angepasst werden können. Beispielsweise kann die Steuerung gemäß der vorliegenden Anmeldung erfolgen, solange der Verlust an Fahrzeuggeschwindigkeit nicht einen entsprechenden Geschwindigkeitsunterschied überschreitet. Wenn das Fahrzeug zu viel Geschwindigkeit verloren hat, kann das Fahrzeug stattdessen gemäß der in der parallelen Anmeldung beschriebenen Lösung gesteuert werden, um die negativen Auswirkungen des Geschwindigkeitsverlusts zu verringern.
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Gemäß der kombinierten Lösung kann das Fahrzeug mit niedrigeren Verbrennungsmotor-Drehzahlen und somit bei einer niedrigeren durchschnittlichen Verbrennungsmotorleistung wenn möglich vorwärts bewegt werden, wobei aber sichergestellt werden kann, dass das Fahrzeug nicht zu viel Geschwindigkeit verliert. Ferner kann gemäß der kombinierten Lösung beispielsweise die höchstzulässige Drehzahl ausgebildet sein, gemäß den aktuellen Fahrbedingungen anzusteigen und abzusinken, so dass das Fahrzeugverhalten an die vorherrschenden Bedingungen angepasst werden kann.
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Schließlich wurden Ausführungsformen der Erfindung für ein bestimmtes Beispiel eines Fahrzeugs erläutert; die Erfindung ist aber auf ein beliebiges Fahrzeug anwendbar, bei dem die Fahrzeugsteuerung den Gangwechsel steuert. Die Erfindung umfasst ebenfalls ein Fahrzeug umfassend ein System zum Ausführen der Erfindung.