DE102018101122B4

DE102018101122B4 - Antriebssystem für ein fahrzeug zur steuerung der übersetzung in einem stufenlosen getriebe

Info

Publication number: DE102018101122B4
Application number: DE102018101122.9A
Authority: DE
Inventors: James M. Gessner; Christopher J. Weingartz; John E. Marano; Cole Reinhold
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2017-01-19
Filing date: 2018-01-18
Publication date: 2023-10-05
Anticipated expiration: 2038-01-19
Also published as: US10024427B1; CN108331914B; CN108331914A; US20180202549A1; DE102018101122A1

Abstract

Antriebssystem für ein Fahrzeug, umfassend:
eine Antriebsmaschine mit einem sich drehenden Element;
einen Drehelement-Sensor, der ein Drehzahlsignal eines Drehelements ausgibt;
ein angetriebenes Element;
einen Fahrereingabesensor, der ein Fahrereingabesignal ausgibt;
ein stufenloses Getriebe, das die Antriebsmaschine mit dem angetriebenen Element verbindet, und
einen Prozessor, der programmiert ist, um:
ein aktuelles Verhältnis des stufenlosen Getriebes zu bestimmen;
ein projiziertes Verhältnis aus einem ersten Verhältnispfad einer vorbestimmten Verhältniskarte zu bestimmen;
einen Gradienten zwischen dem aktuellen Verhältnis und dem projizierten Verhältnis zu berechnen;
zu bestimmen, ob der berechnete Gradient eine Gradientenbeschränkung erfüllt;
ein Steuerungsverhältnis auf das projizierte Verhältnis einzustellen, wenn der berechnete Gradient die Gradientenbeschränkung erfüllt;
ein Steuerungsverhältnis auf ein modifiziertes Verhältnis einzustellen, wenn der berechnete Gradient die Gradientenbeschränkung nicht erfüllt, wobei das modifizierte Verhältnis auf einem Verhältnis basiert, das die Gradientenbeschränkung erfüllt; und
das Verhältnis des stufenlosen Getriebes zum Steuerungsverhältnis zu steuern.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Antriebssystem für ein Fahrzeug zur Steuerung des Übersetzungsverhältnisses in einem stufenlosen Automatikgetriebe.
Zur Hintergrundinformation sei an dieser Stelle vorab auf die Druckschriften US 2006 / 0 035 749 A1 und US 2012 / 0 083 976 A1 verwiesen.
EINLEITUNG
Herkömmliche Fahrzeuggetriebe, einschließlich Schalt- und Automatikgetriebe, verfügen über eine Vielzahl von diskreten Übersetzungsverhältnissen. Diese Getriebe können aufgrund verschiedener Bedingungen, wie beispielsweise Pedalstellung, Fahrzeuggeschwindigkeit und dergleichen, zwischen den einzelnen Übersetzungsverhältnissen (Gangwechsel) umschalten. Diese Getriebe sind jedoch darauf beschränkt, zu einem bestimmten Zeitpunkt nur eine bestimmte Anzahl an diskreten Übersetzungsverhältnissen bereitzustellen. Fahrer und Passagiere in Fahrzeugen mit einem derartigen Getriebe haben aufgrund ihrer Erfahrungen mit dem Betrieb dieser Fahrzeugtypen bestimmte Erwartungen entwickelt. Wenn sich beispielsweise die Geschwindigkeit eines derartigen Fahrzeugs erhöht und dabei eine dieser diskreten Übersetzungsverhältnisse beibehalten wird, erhöht sich die Motordrehzahl in direktem Verhältnis zur Fahrzeuggeschwindigkeit.
Eine andere Art von Fahrzeuggetrieben ist als stufenloses Automatikgetriebe (CVT) bekannt. Ein CVT verfügt über die Fähigkeit, die Übersetzung stufenlos über eine unendliche Anzahl an Übersetzungsverhältnissen zu variieren. Auf diese Weise ist ein CVT nicht auf eine beliebige Anzahl an Übersetzungen beschränkt und kann durch die Optimierung der Übersetzungsverhältnisse über eine unendliche Anzahl an Übersetzungsverhältnissen den Wirkungsgrad und die Leistung erheblich steigern. Im Gegensatz zu einem Schalt- oder Automatikgetriebe mit diskretem Übersetzungsverhältnis kann ein CVT zur Optimierung der Leistung und/oder des Wirkungsgrades durch Steuerung des Übersetzungsverhältnisses betrieben werden.
Die Steuerung der CVTs erfolgt im Allgemeinen gemäß einer vorbestimmten Verhältniskarte, die ein Übersetzungsverhältnis für das CVT basierend auf unterschiedlichen Bedingungen festlegt. Eine derartige Verhältniskarte wird typischerweise während eines Kalibrierungsprozesses definiert. So kann beispielsweise die vorbestimmte Verhältniskarte so gestaltet werden, dass die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs, welches das CVT integriert, basierend auf verschiedenen Eingaben, wie beispielsweise der Gaspedalstellung durch den Fahrer, der Fahrzeuggeschwindigkeit oder dergleichen, optimiert wird. Eine exemplarisch vorbestimmte Verhältniskarte 100 ist in 1 veranschaulicht. Die vorbestimmte Verhältniskarte 100 veranschaulicht mehrere exemplarische Übersetzungspfade 102, mit denen ein CVT je nach Fahrzeuggeschwindigkeit und Beschleunigungsanforderung des Fahrers gesteuert werden kann (wie zum Beispiel die Pedalstellung durch den Fahrer). In diesem Diagramm entsprechen die horizontale Achse einer Fahrzeuggeschwindigkeit und die vertikale Achse der Getriebeeingangsdrehzahl. Die Übersetzungspfade können jeweils durch Kalibrierung bestimmt worden sein, um einen optimalen und/oder verbesserten Kraftstoffverbrauch zu erreichen. Jeder Übersetzungspfad unterscheidet sich je nach Eingangssignal, das von der Gaspedalstellung des Fahrers empfangen wird. Wenn sich die Gaspedalstellung ändert, kann ein anderer Übersetzungspfad gewählt werden. Wie deutlich zu erkennen ist, kann die Getriebeeingangsdrehzahl im Gegensatz zu einem Schalt- und/oder Automatikgetriebe auch bei steigender Fahrzeuggeschwindigkeit abnehmen und/oder flach bleiben. Ein Fahrer oder Beifahrer, der an ein Fahrzeug mit einer begrenzten Anzahl an diskreten Übersetzungsverhältnissen gewöhnt ist, kann erwarten, dass die Motordrehzahl in einem direkten Verhältnis zur Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt. Wenn das mit einem CVT ausgestattete Fahrzeug nicht auf diese Weise reagiert, können Fahrer und/oder Beifahrer fälschlicherweise den Eindruck bekommen, dass mit dem Fahrzeuggetriebe etwas nicht stimmt.
Um diesen falschen Eindruck zu vermeiden, haben die Fahrzeughersteller vorbestimmte Verhältniskarten zur Verfügung gestellt, die sicherstellen, dass die Fahrer-/Besitzerfahrung ihren Erwartungen und/oder Vorstellungen entspricht. Erwartungen und Vorstellungen, die möglicherweise durch den Betrieb von Fahrzeugen mit nur diskreten Übersetzungsverhältnissen entstanden sind. 2 veranschaulicht eine vorbestimmte Verhältniskarte 200, in der die Steigung für jeden Verhältnispfad 202, der einer Gaspedalstellung entspricht, begrenzt ist, um zu verhindern, dass eine negative Steigung entsteht, sodass die Motordrehzahl immer mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt. Diese vordefinierte Übersetzungskarte bietet nicht nur keinen optimalen Kraftstoffverbrauch, sondern kann auch zu einem weiteren Problem führen, wenn ein Fahrzeuginsasse den Eindruck gewinnt, dass er an einigen Zwischenpositionen des Fahrpedals, wie beispielsweise an den Abschnitten der Verhältnispfade 202 innerhalb des Kreises 204, ein Rutschgefühl verspürt. Selbst wenn ein Fahrer beispielsweise die Pedalstellung konstant hält, während sich die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht, kann der Gradient variieren. Auch hier ist es möglich, dass der Fahrer und/oder Beifahrer, der unerfahren oder nicht mit der Bedienung eines CVT vertraut ist, den falschen Eindruck bekommt, dass etwas nicht stimmt.
Zusätzlich zu den vorgenannten Problemen sind herkömmliche Systeme, die nur in der Lage sind, vordefinierte Übersetzungskarten zu befolgen, in großen Kompromissen zwischen der Befolgung einer vordefinierten Übersetzungskarte, die den idealisierten Erwartungen eines Insassen entspricht, der an ein Getriebe mit einer begrenzten Anzahl an diskreten Übersetzungsverhältnissen gewöhnt ist, und den vordefinierten Übersetzungskarten, die andernfalls eine optimierte Leistung und/oder einen geringeren Kraftstoffverbrauch ermöglichen könnten.
ZUSAMMENFASSUNG
In einem exemplarischen Aspekt beinhaltet ein Antriebssystem für ein Fahrzeug einen Antriebsmotor mit einem sich drehenden Element, einen Drehelement-Sensor, der ein Drehzahlsignal ausgibt, ein angetriebenes Element, einen Fahrereingabesensor, der ein Fahrereingabesignal ausgibt, ein stufenloses Getriebe, das den Antriebsmotor mit dem angetriebenen Element koppelt, und einen Prozessor, der programmiert ist, um ein aktuelles Verhältnis des stufenlosen Getriebes zu bestimmen, ein projiziertes Verhältnis aus einem ersten Übersetzungspfad einer vorbestimmten Verhältniskarte zu bestimmen, einen Gradienten zwischen dem aktuellen Verhältnis und dem projizierten Verhältnis zu berechnen, festzustellen, ob der berechnete Gradient einer Gradientenbeschränkung entspricht, um ein Steuerungsverhältnis auf das projizierte Verhältnis einzustellen, wenn der berechnete Gradient die Gradientenbeschränkung erfüllt, um ein Steuerungsverhältnis auf ein modifiziertes Verhältnis einzustellen, wenn der berechnete Gradient die Gradientenbeschränkung nicht erfüllt, wobei das modifizierte Verhältnis auf einem Verhältnis basiert, das die Gradientenbeschränkung erfüllt, und um das Verhältnis des stufenlosen Getriebes zum Steuerungsverhältnis zu steuern.
In einem weiteren exemplarischen Aspekt ist der Prozessor ferner programmiert, um vor dem Steuern des Verhältnisses des stufenlosen Automatikgetriebes festzustellen, ob eine Übergangsbedingung erfüllt ist, und das Steuerungsverhältnis auf ein Verhältnis auf einem zweiten Übersetzungspfad auf der vorbestimmten Verhältniskarte einzustellen.
In einem weiteren exemplarischen Aspekt beinhaltet die Übergangsbedingung eine Änderung des Fahrereingabesignals.
In einem weiteren exemplarischen Aspekt beinhaltet die Übergangsbedingung eine Zeitspanne, die verstreicht, während ein Fahrereingabesignal im Wesentlichen konstant bleibt.
In einem weiteren exemplarischen Aspekt beinhaltet die Übergangsbedingung eine Änderungsrate des Fahrereingabesignals, die einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
In einem weiteren exemplarischen Aspekt beinhaltet die Übergangsbedingung eine Fahrzeuggeschwindigkeit, die einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
In einem weiteren exemplarischen Aspekt entspricht die vorbestimmte Verhältniskarte einer optimierten Kraftstoffeinsparungskennlinie.
In einem weiteren exemplarischen Aspekt beinhaltet die Gradientenbeschränkung eine Reihe von Verhältnispfadneigungen.
In einem weiteren exemplarischen Aspekt beinhaltet die Gradientenbeschränkung eine positive Verhältnispfadneigung.
In einem weiteren exemplarischen Aspekt, beinhaltet der Fahrereingabesensor einen Fahrpedalpositionssensor und das Fahrereingabesignal beinhaltet ein Fahrpedalpositionssignal.
In einem weiteren exemplarischen Aspekt beinhaltet In einem weiteren exemplarischen Aspekt beinhaltet ein Verfahren zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses eines stufenlosen Getriebes, bei dem ein Antriebsmotor mit einem angetriebenen Element in einem Fahrzeug gekoppelt wird, das Ermitteln eines aktuellen Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Getriebes, das Ermitteln eines projizierten Verhältnisses aus einem ersten Übersetzungspfad einer vorbestimmten Verhältniskarte, das Berechnen eines Gradienten zwischen dem aktuellen Verhältnis und dem projizierten Verhältnis, das Ermitteln, ob der berechnete Gradient eine Gradientenbeschränkung erfüllt, das Einstellen eines Steuerungsverhältnisses auf das projizierte Verhältnis, wenn der berechnete Gradient die Gradientenbeschränkung nicht erfüllt, und das Einstellen eines Steuerungsverhältnisses auf ein Verhältnis, das die Gradientenbeschränkung erfüllt, wobei das modifizierte Verhältnis auf einem Verhältnis basiert, das den Gradientenbeschränkungen entspricht, und Steuern des Verhältnisses des stufenlosen Getriebes zum Steuerungsverhältnis.
Auf diese Weise ist die vorliegende Erfindung in der Lage, die Erwartungen der Fahrzeuginsassen zu erfüllen, indem sie den Gradienten des Übersetzungsverhältnisses in Echtzeit begrenzt und gleichzeitig das Umschalten zwischen optimaleren Verhältniskartenpfaden ermöglicht. Dies betrifft nicht nur die Vorstellungen von Fahrer und Beifahrer, sondern verbessert auch die Leistung des Antriebssystems erheblich, wie beispielsweise den Kraftstoffverbrauch in Situationen, in denen die Vorstellungen der Insassen dies zulassen.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen bestimmt eine exemplarische Ausführungsform der Verfahren und Systeme der vorliegenden Erfindung das aktuelle Übersetzungsverhältnis, ermittelt ein projektiertes Übersetzungsverhältnis aus einer vorbestimmten Verhältniskarte, berechnet einen Gradienten zwischen dem aktuellen Übersetzungsverhältnis und dem projizierten Übersetzungsverhältnis, bestimmt, ob der berechnete Gradient eine Gradientenbeschränkung erfüllt und steuert das Verhältnis des stufenlosen Getriebes zum projizierten Übersetzungsverhältnis, wenn der berechnete Gradient die Gradientenbeschränkung erfüllt oder wenn der berechnete Gradient die Gradientenbeschränkung nicht erfüllt, berechnen eines modifizierten Übersetzungsverhältnisses, das die Gradientenbeschränkung erfüllt und das Verhältnis des stufenlosen Getriebes zum modifizierten Übersetzungsverhältnis steuert.
Weitere Anwendungsbereiche der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung. Es ist zu beachten, dass die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen.
Die oben genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einschließlich der Ansprüche und der Ausführungsformen leicht ersichtlich, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen genommen werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird verständlicher unter Zuhilfenahme der ausführlichen Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen, wobei gilt:

1 ist ein Beispiel für eine verbrauchsoptimierte, vorbestimmte Verhältniskarte für ein stufenlos verstellbares Getriebe mit einer Eingangsdrehzahl/Fahrzeugdrehzahl-Gradientenbeschränkung;
2 ist eine weitere vorbestimmte Verhältniskarte für ein stufenloses Getriebe;
3 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugantriebsystems gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 veranschaulicht ein Flussdiagramm für ein exemplarisches Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 ist ein Diagramm, das die Funktionsweise eines exemplarischen Verfahrens und Systems gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
6 ist ein Diagramm, das einen tatsächlichen Verhältnispfad veranschaulicht, der durch eine weitere exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird; und
7 ist ein Diagramm, das einen weiteren tatsächlichen Verhältnispfad veranschaulicht, der durch ein exemplarisches Verfahren und System gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
3 ist eine schematische Darstellung eines exemplarischen Antriebssystems 300 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Antriebssystem 300 beinhaltet einen Antriebsmotor 302, wie zum Beispiel einen Verbrennungsmotor, einen Motor oder dergleichen. Der Antriebsmotor 302 stellt eine Drehmomentquelle für eine Kupplungsvorrichtung 304 bereit, wie zum Beispiel eine Kupplung, einen Drehmomentwandler oder dergleichen. Die Kupplungsvorrichtung 304 stellt selektiv das Drehmoment einer Eingangswelle 306 eines stufenlosen Getriebes 308 zur Verfügung. Das stufenlose Getriebe 308 beinhaltet eine Primärscheibe 310, die über einen Riemen 314 mit einer Sekundärscheibe 312 gekoppelt ist. Die Sekundärscheibe 312 liefert Drehmoment an eine Abtriebswelle 316, die mit einem Antriebselement 318 gekoppelt ist. Das Antriebselement 318 empfängt das Drehmoment und stellt eine Antriebskraft, zum Beispiel für Antriebsräder eines Fahrzeugs, zur Verfügung.
Eine exemplarische Ausführungsform des Verhältnissteuerungssystems und -verfahrens für das stufenlose Getriebe bestimmt in Echtzeit, ob der Gradient zwischen einem aktuellen Verhältnis und einem projizierten Verhältnis aus einem Verhältnispfad auf einer vorbestimmten Verhältniskarte eine Gradientenbeschränkung erfüllt und, wenn ja, steuern des Verhältnisses des stufenlosen Getriebes zu dem projizierten Verhältnis, und wenn nicht, berechnen eines modifizierten Verhältnisses, das die Gradientenbeschränkung erfüllt und das Verhältnis des stufenlosen Getriebes zum modifizierten Verhältnis steuert. Dies steht im krassen Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren und Systemen, die das Verhältnis eines stufenlosen Getriebes so steuern, dass es den durch eine vorbestimmte Verhältniskarte definierten Verhältnispfaden folgt und das Verhältnis nicht in Echtzeit bedingt verändert, wenn die Verhältnisse der vorbestimmten Verhältniskarte nicht der Gradientenbeschränkung entsprechen.
Obwohl sich die vorliegende Erfindung im Allgemeinen auf eine vorbestimmte Verhältniskarte bezieht, die während eines Kalibrierungsprozesses zur Optimierung der Kraftstoffeffizienz definiert sein könnte, verstehen Fachleute, dass jede Verhältniskarte vordefiniert und für andere Zwecke optimiert werden kann, wie zum Beispiel für die Fahrbarkeit, einen Sport- oder Leistungsmodus, steile Anstiege, große Höhen oder dergleichen, ohne Einschränkung und im Rahmen der vorliegenden Erfindung.
Um den vorgefassten Erwartungen eines Fahrers gerecht zu werden, kann eine Gradientenbeschränkung definiert werden, zum Beispiel um sicherzustellen, dass die Motordrehzahl nicht abnimmt oder allmählich ansteigt, während die Fahrzeuggeschwindigkeit steigt. Fachleute auf dem Gebiet werden verstehen, dass die Gradientenbeschränkung in jeder beliebigen Weise, ohne Einschränkung, definiert werden kann und dennoch Teil der vorliegenden Erfindung ist.
4 veranschaulicht ein Flussdiagramm 400 eines Verfahrens zum Steuern eines Übersetzungsverhältnisses eines stufenlosen Getriebes gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren beginnt bei Schritt 402 und setzt sich bei Schritt 404 fort, wobei das Verfahren das aktuelle Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes bestimmt und mit Schritt 406 fortfährt. In Schritt 406 bezieht sich das Verfahren auf eine vorbestimmte Verhältniskarte zum Ermitteln eines projizierten Verhältnisses und fährt mit Schritt 408 fort. In Schritt 408 berechnet das Verfahren den Gradienten zwischen dem aktuellen Verhältnis und dem projizierten Verhältnis und fährt mit Schritt 410 fort. In Schritt 410 bestimmt das Verfahren, ob der berechnete Gradient einer Gradientenbeschränkung entspricht. Wenn das Verfahren in Schritt 410 bestimmt, dass der berechnete Gradient die Gradientenbeschränkung erfüllt, dann fährt das Verfahren mit Schritt 412 fort, wobei das Verfahren ein Steuerungsverhältnis als projiziertes Verhältnis bestimmt und mit Schritt 418 fortfährt.
Alternativ dazu, wenn das Verfahren in Schritt 410 bestimmt, dass der berechnete Gradient die Gradientenbeschränkung nicht erfüllt, fährt das Verfahren mit Schritt 414 fort. In Schritt 414 berechnet das Verfahren ein modifiziertes Verhältnis, das die Gradientenbeschränkung erfüllt, und fährt mit Schritt 416 fort. In Schritt 417 setzt das Verfahren das Steuerungsverhältnis auf das modifizierte Verhältnis und fährt mit Schritt 418 fort, sodass der Prozess wiederholt wird. Auf diese Weise ermöglicht die vorliegende Erfindung es dem tatsächlichen Verhältnispfad des stufenlosen Getriebes in Echtzeit, den durch eine vorbestimmte Verhältniskarte definierten Verhältnispfaden zu folgen, die möglicherweise für den Kraftstoffverbrauch oder dergleichen optimiert wurden, solange die Gradientenbeschränkung erfüllt wird, stellt aber auch sicher, dass der tatsächliche Verhältnispfad des stufenlosen Getriebes immer eine Gradientenbeschränkung erfüllt, wenn der Verhältnispfad aus der vorbestimmten Verhältniskarte die Gradientenbeschränkung nicht erfüllen würde. Das Verfahren und System kann einen Prozessor beinhalten, der sicherstellt, dass die Gradientenbeschränkung in Echtzeit in jeder Verarbeitungsschleife erfüllt wird. Anstatt nur einer vorbestimmten Verhältniskarte zu folgen.
In Schritt 418 bestimmt das Verfahren, ob eine Übergangsbedingung erfüllt ist. Wie im Folgenden näher erläutert, kann beispielsweise eine Übergangscharakteristik als eine Drosselklappenstellung definiert werden, die über einen vorgegebenen Zeitraum konstant gehalten wird. Wenn das Verfahren in Schritt 418 bestimmt, dass eine Übergangsbedingung erfüllt ist, fährt das Verfahren mit Schritt 420 fort. In Schritt 420 setzt das Verfahren das Steuerungsverhältnis auf ein Verhältnis auf einem Verhältnispfad einer vorbestimmten Verhältniskarte und fährt mit Schritt 422 fort. In Schritt 422 steuert das Verfahren das tatsächliche Verhältnis des stufenlosen Getriebes zum Steuerungsverhältnis und fährt mit Schritt 424 fort, wobei der Prozess zu Schritt 402 zurückkehrt, um den Prozess zu wiederholen. Wenn das Verfahren jedoch in Schritt 418 bestimmt, dass eine Übergangsbedingung nicht erfüllt ist, springt das Verfahren zu Schritt 422 über.
5 ist ein Diagramm, das die Funktionsweise eines exemplarischen Verfahrens und Systems gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die horizontale Achse 500 entspricht der Fahrzeuggeschwindigkeit und die vertikale Achse 502 entspricht der Motor-(Antriebsmaschinen)-Drehzahl. Ein einzelner Verhältnispfad 504 entspricht einer Drosselklappenstellung aus einer vorbestimmten Verhältniskarte. Wie vorstehend erläutert, kann das vorgegebene Verhältnis von der Kalibrierung zum Erreichen einer optimalen Leistung abgeleitet worden sein, wie beispielsweise bester Kraftstoffverbrauch, Beschleunigung, Ansprechverhalten oder dergleichen. Eine Steuerung für ein stufenloses Getriebe, die das Verfahren der vorliegenden Erfindung durchführt, kann einen modifizierten Verhältnispfad 506 ausgeben, der sicherstellt, dass der tatsächliche Verhältnispfad, dem das stufenlose Getriebe folgt, dem vorbestimmten Verhältnispfad 504 folgt, solange der vorbestimmte Verhältnispfad eine Gradientenbeschränkung erfüllt, und darüber hinaus sicherstellt, dass der tatsächliche Verhältnispfad die Gradientenbeschränkung erfüllt, wenn der vorbestimmte Verhältnispfad 504 dem nicht entspricht.
So veranschaulicht zum Beispiel 5, dass der tatsächliche Verhältnispfad 506 dem vorgegebenen Verhältnispfad 504 folgt, solange der Gradient einen bestimmten Wert (oder eine bestimmte Steigung) nicht unterschreitet. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den Wert bei Punkt 508 erreicht, bestimmt das Verfahren und System, dass das entlang des vorbestimmten Verhältnispfades 504 projizierte Verhältnis den Gradienten nicht erfüllen würde, und anschließend ändert das Verfahren und System das Verhältnis so, dass der tatsächliche Verhältnispfad immer der Gradientenbeschränkung entspricht. Dies wird so lange fortgeführt, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit den Wert bei Punkt 510 erreicht, wobei der vorgegebene Verhältnispfad 504 die Gradientenbeschränkung erfüllt und das exemplarische Verfahren und System es dann dem tatsächlichen Verhältnispfad 506 ermöglicht, dem vorgegebenen Verhältnispfad 504 zu folgen. Auf diese Weise passt die vorliegende Erfindung den tatsächlichen Verhältnispfad in Echtzeit so an, dass er den Verhältnispfaden folgt, die eine optimale Leistung bei gleichzeitiger Einhaltung einer Gradientenbeschränkung erbringen können.
6 ist ein Diagramm, das einen tatsächlichen Verhältnispfad 600 veranschaulicht, der durch eine weitere exemplarische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, welche die Merkmale der zuvor beschriebenen Ausführungsform einschließt und zudem eine Reaktion auf eine Änderung der Gaspedalstellung veranschaulicht. Das Diagramm beinhaltet einen ersten Verhältnispfad 602 aus einer vorbestimmten Verhältniskarte, die einer ersten Gaspedalposition entspricht, und einen zweiten Verhältnispfad 604 aus der vorbestimmten Verhältniskarte, die einer zweiten Gaspedalposition entspricht. Dieses Diagramm kann einem Zustand entsprechen, wobei ein Fahrer eine höhere Gaspedalstellung vorgibt, um auf eine gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit zu beschleunigen, und dann die Gaspedalstellung nach Erreichen der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit zurückstellt oder vermindert. Wie 6 veranschaulicht, stellt das exemplarische Verfahren und System sicher, dass der tatsächliche Verhältnispfad 600 dem ersten Verhältnispfad 602 folgt, welcher der höheren Gaspedalstellung aus der vorbestimmten Verhältniskarte entspricht, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit 608 erreicht ist, wobei der tatsächliche erste Verhältnispfad 602 die Gradientenbeschränkung nicht mehr erfüllt (wie zuvor in Bezug auf 5 beschrieben). Das exemplarische Verfahren und System reagiert jedoch auf das Absenken der Gaspedalstellung, um den tatsächlichen Verhältnispfad in den zweiten Verhältnispfad 604 zu überführen, solange es die Gradientenbeschränkung erfüllt. Auf diese Weise nutzt das exemplarische Verfahren und System die Möglichkeit, das Verhältnis so anzupassen, dass es einem neuen, für eine bessere Leistung optimierten Verhältnispfad folgt. Der Gradient des tatsächlichen Verhältnispfads 600, der von Punkt 606 zum neuen zweiten Verhältnispfad 604 folgt, kann vorbestimmt oder berechnet werden, um einen angemessenen Übergang zu erreichen.
Obwohl die vorliegende Erfindung einen Übergang von einer höheren Beschleunigungsposition zu einer niedrigeren Beschleunigungsposition beschrieben hat, wird auch die umgekehrte Situation auf eine ähnliche Weise ermöglicht. Sollte sich die Beschleunigungsposition erhöhen, wird durch die vorliegende Erfindung auch ein Übergang zu einem neuen Verhältnispfad aus einer vorbestimmten Verhältniskarte ermöglicht, selbst wenn diese Situation nicht veranschaulicht ist. Gewöhnliche Fachleute auf dem Gebiet verstehen, dass die Gaspedalstellung während des Fahrens relativ vorübergehend sein kann, da sich der Fuß des Fahrers möglicherweise etwas bewegt. Die Übergangsbedingung kann entsprechend definiert werden, so dass eine signifikante Beschleunigungsänderung als Übergangsbedingung eingestuft werden kann, während kleinere Änderungen dies nicht zulassen.
7 veranschaulicht einen tatsächlichen Verhältnispfad 700, der durch ein exemplarisches Verfahren und System gemäß der vorliegenden Erfindung in Reaktion darauf bereitgestellt wird, dass die Beschleunigungsposition für einen vorbestimmten Zeitraum im Wesentlichen konstant gehalten wird. Dies ist eine Bedingung, die als „erweiterter stationärer Zustand“ bezeichnet wird. Obwohl die Insassen von Fahrzeugen mit Getrieben mit einer begrenzten Anzahl an diskreten Übersetzungen mit den stufenweisen und manchmal permanent variierenden Übersetzungen, die durch einen stufenlos veränderlichen Zustand bereitgestellt werden, nicht zufrieden sein können, sind die Insassen daran gewöhnt, dass diese herkömmlichen Fahrzeuge zwischen den Übersetzungen umschalten, auch wenn sich die Gaspedalstellung bei zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit nicht verändert hat. Ein exemplarisches Verfahren und System gemäß der vorliegenden Erfindung nutzt eine derartige Gelegenheit, um eine diskrete Verhältnisübertragung zu simulieren, indem der tatsächliche Verhältnispfad geändert wird, um zu einem Verhältnispfad auf einer vorbestimmten Verhältniskarte zurückzukehren, nachdem eine vorher festgelegte Zeitspanne verstrichen ist, während die Beschleunigungsposition im Wesentlichen konstant gehalten wurde und wenn der tatsächliche Verhältnispfad derzeit nicht einem Verhältnispfad auf der vorbestimmten Verhältniskarte folgt.
7 veranschaulicht diese Situation. Der tatsächliche Verhältnispfad 700 folgt zunächst dem Verhältnispfad 702 einer vorbestimmten Verhältniskarte, bis eine Fahrzeuggeschwindigkeit 704 erreicht ist und der Verhältnispfad 702 nicht mehr einer Gradientenbeschränkung entspricht. Der tatsächliche Verhältnispfad 700 weicht daraufhin vom Verhältnispfad 702 in ähnlicher Weise ab, wie zuvor in Verbindung mit 5 beschrieben wurde. Bei Punkt 706 bestimmt das exemplarische Verfahren und System, dass eine vorgegebene Zeitspanne verstrichen ist, während die Beschleunigungsposition im Wesentlichen konstant geblieben ist und der tatsächliche Verhältnispfad 700 anschließend in ein Verhältnis auf dem Verhältnispfad 702 bei Punkt 708 überführt wird. Auf diese Weise wird das tatsächliche Verhältnis angepasst, um den Verhältnispfad 702 genauer auszurichten oder zu befolgen, wobei immer die Gradientenbeschränkung berücksichtigt wird. In diesem Fall weicht der tatsächliche Verhältnispfad 700 erneut vom Verhältnispfad 702 ab, um die Einhaltung der Gradientenbeschränkung zu gewährleisten, und kehrt wieder zurück, um dem Verhältnispfad 702 zu folgen, wenn der tatsächliche Verhältnispfad erneut dem Verhältnispfad 702 bei Punkt 710 entspricht (in ähnlicher Weise wie in Verbindung mit 5 beschrieben).
Obwohl in diesem Fall die Bedingung, die zu einer Rückkehr zum Verhältnispfad 702 geführt hat, eine erweiterte stationäre Bedingung für die Gaspedalstellung gewesen sein kann, können auch andere Bedingungen die Möglichkeit zum Anpassen des tatsächlichen Verhältnispfades zur Rückkehr zu einem Verhältnispfad auf einer vorbestimmten Verhältniskarte darstellen und dennoch den Erwartungen der Fahrzeuginsassen entsprechen oder in Situationen, in denen der Fahrer oder andere Insassen nicht überrascht oder sogar bemerken könnten, dass der tatsächliche Verhältnispfad geändert wird. So ist beispielsweise zusätzlich zu der erweiterten stationären Gaspedalstellung eine Zunahme der Kabinengeräusche aufgrund einer hohen Radiolautstärke oder eines offenen Fensters oder dergleichen ohne Einschränkung möglich. Alle Faktoren oder jede Bedingung, die einen tatsächlichen Verhältnispfad in eine Position auf einem Verhältnispfad von einer vorbestimmten Verhältniskarte überführen können, die die Fahrer-/Passagiererfahrung nicht beeinträchtigen oder anderweitig nicht ihren Erwartungen entsprechen, können in Betracht gezogen werden und unterliegen dennoch dem Geltungsbereich dieser Erfindung.

Claims

Antriebssystem für ein Fahrzeug, umfassend: eine Antriebsmaschine mit einem sich drehenden Element; einen Drehelement-Sensor, der ein Drehzahlsignal eines Drehelements ausgibt; ein angetriebenes Element; einen Fahrereingabesensor, der ein Fahrereingabesignal ausgibt; ein stufenloses Getriebe, das die Antriebsmaschine mit dem angetriebenen Element verbindet, und einen Prozessor, der programmiert ist, um: ein aktuelles Verhältnis des stufenlosen Getriebes zu bestimmen; ein projiziertes Verhältnis aus einem ersten Verhältnispfad einer vorbestimmten Verhältniskarte zu bestimmen; einen Gradienten zwischen dem aktuellen Verhältnis und dem projizierten Verhältnis zu berechnen; zu bestimmen, ob der berechnete Gradient eine Gradientenbeschränkung erfüllt; ein Steuerungsverhältnis auf das projizierte Verhältnis einzustellen, wenn der berechnete Gradient die Gradientenbeschränkung erfüllt; ein Steuerungsverhältnis auf ein modifiziertes Verhältnis einzustellen, wenn der berechnete Gradient die Gradientenbeschränkung nicht erfüllt, wobei das modifizierte Verhältnis auf einem Verhältnis basiert, das die Gradientenbeschränkung erfüllt; und das Verhältnis des stufenlosen Getriebes zum Steuerungsverhältnis zu steuern.
Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei der Prozessor ferner programmiert ist, um, bevor das Verhältnis des stufenlosen Getriebes gesteuert wird, Folgendes auszuführen: das Ermitteln, ob eine Übergangsbedingung erfüllt ist; und das Einstellen des Steuerungsverhältnisses zu einem Verhältnis auf einem zweiten Verhältnispfad auf der vorbestimmten Verhältniskarte.
Antriebssystem nach Anspruch 2, wobei die Übergangsbedingung ein Ändern des Fahrer-Eingangssignals umfasst.
Antriebssystem nach Anspruch 2, wobei die Übergangsbedingung eine Zeitdauer umfasst, die verstreicht, während ein Fahrer-Eingangssignal im Wesentlichen konstant bleibt.
Antriebssystem nach Anspruch 2, wobei die Übergangsbedingung eine Änderungsrate des Fahrer-Eingangssignals umfasst, die einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Antriebssystem nach Anspruch 2, wobei die Übergangsbedingung eine Fahrzeuggeschwindigkeit umfasst, die einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei die vorbestimmte Verhältniskarte einer optimierten Kraftstoffverbrauchsverhältniskarte entspricht.
Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei die Gradientenbeschränkung eine Reihe von Verhältnispfadsteigungen umfasst.
Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei die Gradientenbeschränkung eine positive Verhältnispfadsteigung umfasst.
Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei der Fahrereingabesensor einen Fahrpedalpositionssensor umfasst und das Fahrereingabesignal ein Fahrpedalpositionssignal umfasst.