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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr.
10-2021-0047306 , die am 12. April 2021 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt durch diese Bezugnahme für sämtliche Zwecke hier aufgenommen ist.
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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Steuerungsverfahren und -system zum Schutz von Kupplungsreibelementen eines Automatikgetriebes und insbesondere ein Steuerungsverfahren und -system, das die Überhitzung von Schaltkupplungen, die ein Automatikgetriebe bilden, vorhersagen und die Schaltkupplungen durch eine vorbestimmte Steuerung vor Überhitzung und daraus resultierender Beschädigung oder Bruch schützen, sowie ein Fahrzeug mit einem Automatikgetriebe, das das System umfasst.
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HINTERGRUND
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Im Allgemeinen ist ein Automatikgetriebe eine mechanische Vorrichtung, die automatisch einen optimalen Gangwechsel in Reaktion auf die Fahrgeschwindigkeit und der Belastung eines Fahrzeugs erzielt. Ein derartiges Automatikgetriebe ist so ausgelegt, dass es die Schaltstufe durch Betätigung eines Schaltsolenoiden und einer Schaltkupplung (nachfolgend „Kupplung“ genannt) unter der Steuerung einer Getriebesteuereinheit (TCU) wechselt, die einen Schaltsteuerbefehl entsprechend der Anforderung des Fahrers oder dem Fahrzustand eines Fahrzeugs ausgibt.
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Eine Getriebesteuereinheit zur Steuerung eines Automatikgetriebes verwendet ein Schaltkennfeld (Schaltmuster), das aus der Beziehung zwischen dem Pedalbetätigungsbetrag eines Gaspedals und der Fahrzeuggeschwindigkeit erstellt wird, um eine optimale Schaltstufe zu finden, die dem Pedalbetätigungsbetrag und der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht. Dann wird die Schaltstufe als Zielschaltstufe festgelegt und ein Sollöldruck (Solenoidbetriebswert) für das Schalten in die Zielschaltstufe bestimmt, und auf dieser Grundlage wird ein Schaltmagnet gesteuert.
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Wenn der Kupplung, die an der Zielschaltstufe beteiligt ist, entsprechend der Betätigung des Schaltsolenoiden Öl zugeführt wird, wird die Kupplung auf die eingerückte Seite geschaltet, so dass die Zielschaltung realisiert wird. In Situationen, in denen die der Kupplung zugeführte Ölmenge unter dem erforderlichen Niveau liegt oder die Drehmomentschwankung groß ist, z.B. bei einem starken Kick-down-Schaltvorgang, kommt es zu übermäßigem Schlupf zwischen den Kupplungsreibelementen (Scheibe und Platte), wodurch die Kupplung überhitzt oder schwer beschädigt wird.
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Da der Stand der Technik jedoch keine Technologie zur Verhinderung der Überhitzung und der daraus resultierenden Beschädigung der Kupplungsreibelemente (Scheibe und Platte) kennt, die aufgrund des übermäßigen Schlupfes zwischen den Kupplungsreibelementen in Situationen auftritt, in denen die der Kupplung zugeführte Ölmenge unter dem erforderlichen Niveau liegt oder die Drehmomentschwankung groß ist, z.B. bei einen starken Kick-down-Schaltvorgang, besteht so die Notwendigkeit, sich damit zu befassen.
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Die vorstehenden Ausführungen sollen lediglich zum Verständnis des Hintergrunds der vorliegenden Offenbarung beitragen und sind nicht so auszulegen, dass die vorliegende Offenbarung in den Bereich des Stands der Technik fällt, der dem Fachmann bereits bekannt ist.
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KURZFASSUNG
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In einem Aspekt werden ein Steuerungsverfahren und -system zum Schutz von Kupplungsreibelementen eines Automatikgetriebes bereitgestellt, wobei eine Überhitzung von Schaltkupplungen in Echtzeit auf der Grundlage verschiedener Informationen vorhergesagt wird, die von verschiedenen Teilen eines Fahrzeugs erfasst werden, und wenn die Überhitzung einer bestimmten Schaltkupplung vorhergesagt wird, eine vorbestimmte Steuerung (Schaltvermeidung, Motordrehmomentbegrenzung usw.) durchgeführt wird, um die Schaltkupplung vor Überhitzung und daraus resultierenden Schäden zu schützen, und ein Fahrzeug mit Automatikgetriebe bereitgestellt, das das Steuerungssystem enthält.
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In einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zur Steuerung von Kupplungsreibelementen eines Automatikgetriebes bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
- (a) Abrufen von Informationen über Schaltkupplungen aus einer Datenspeichereinheit und Erfassen von Informationen, die für die Vorhersage einer Temperatur eines Reibelements für jede Schaltkupplung erforderlich sind;
- (b) Ableiten eines vorhergesagten Temperaturwerts eines Reibelements für jede Schaltkupplung unter Verwendung der Informationen über die Schaltkupplungen und der für die Vorhersage der Temperatur des Reibelements erforderlichen Informationen;
- (c) Vorhersage für jede Schaltkupplung, ob eine Überhitzung auftritt oder nicht, indem der abgeleitete vorhergesagte Temperaturwert des Reibelements für jede Schaltkupplung mit einer für jede Schaltkupplung festgelegten zulässigen Temperatur verglichen wird; und
- (d) Bestimmen einer Zielschaltstufe unter Vermeidung der überhitzenden Kupplung mit einem vorhergesagten Temperaturwert, der die zulässige Temperatur überschreitet, durch Umschalten in einen Vermeidungsschaltmodus.
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In bestimmten bevorzugten Aspekten können die Informationen, die für die Vorhersage der Reibelementtemperatur für jede Schaltkupplung erforderlich sind, die Drehgeschwindigkeit einer Ölpumpe oder einer Drehmomentwandlerturbine und/oder eine Öltemperatur und/oder eine gegenwärtige Schaltstufe und/oder einen Ölzufuhrdurchsatz für jede Schaltkupplung und/oder die Drehgeschwindigkeiten einer Kupplungsnabe und einer Kupplungstrommel für jede Schaltkupplung entsprechend der Drehgeschwindigkeit der Turbine und/oder einen Zielhydraulikdruck für jede Schaltkupplung umfassen.
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Vorzugsweise kann in Schritt (b) der vorhergesagte Temperaturwert des Reibelements für jede Schaltkupplung abgeleitet werden durch das Bestimmen der Drehgeschwindigkeit und der relativen Geschwindigkeit der Kupplungsnabe und der Kupplungstrommel für jede Schaltkupplung entsprechend der gegenwärtigen Turbinendrehgeschwindigkeit aus dem Kupplungsgeschwindigkeitskennfeld, das durch die Beziehung zwischen der Drehgeschwindigkeit der Turbine und der Kupplungsnabe und der Kupplungstrommel für jede Schaltkupplung festgelegt wird, das Bestimmen der gegenwärtigen Drehgeschwindigkeit der Ölpumpe oder der Turbinendrehgeschwindigkeit und der Öltemperatur und des Ölzufuhrdurchsatzes für jede Schaltkupplung entsprechend der gegenwärtigen Schaltstufe unter Verwendung eines Öldurchsatzkennfeldes, das Bestimmen eines geschätzten Übertragungsdrehmoments für jede Schaltkupplung unter Verwendung eines Kupplungsdrehmomentkennfeldes, das den aus dem Zielhydraulikdruck für jede Schaltkupplung abgeleiteten Kolbenwirkungsdruck und die Drehträgheit des Reibelements als Faktoren verwendet, und Ableiten eines Heizwerts des Reibelements für jede Schaltkupplung unter Verwendung eines Heizwertkennfeldes, das durch die Beziehung zwischen dem geschätzten Übertragungsdrehmoment für jede Schaltkupplung und der relativen Geschwindigkeit zwischen einer Kupplungsnabe und der Kupplungstrommel festgelegt ist, und schließlich das Bestimmen des vorhergesagten Temperaturwerts des Reibelements für jede Schaltkupplung entsprechend dem Ölzufuhrdurchsatz für jede Schaltkupplung und des Heizwerts des Reibelements für jede Schaltkupplung unter Verwendung eines Reibelementtemperaturkennfeldes, das durch die Beziehung zwischen dem Heizwert des Reibelements für jede Schaltkupplung und dem Ölzufuhrdurchsatz für jede Schaltkupplung festgelegt ist.
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In bestimmten bevorzugten Aspekten kann beim Umschalten des Modus in den Vermeidungsschaltmodus bei Eingabe eines Schaltbefehls die Zielschaltstufe unter Vermeidung der als überhitzende Kupplung erkannten Schaltkupplung bestimmt werden.
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Das Steuerungsverfahren kann auch Folgendes umfassen:
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- (e) Bestimmen, ob zusätzliche Schutzmaßnahmen zu ergreifen sind, indem der vorhergesagte Temperaturwert des Reibelements mit einer Referenztemperatur verglichen wird, die durch Addieren eines spezifischen Werts zu der gegenwärtigen Öltemperatur in einem Zustand, in dem der Vermeidungsschaltmodus geschaltet ist, erhalten wird; und
- (f) Bestimmen eines endgültigen Zielhydraulikdrucks für die Zielschaltstufe.
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Wenn als Ergebnis des Vergleichs mit Schritt (e) der vorhergesagte Temperaturwert des Reibelements gleich oder größer als die Referenztemperatur ist, kann vorzugsweise in Schritt (f) der endgültige Zielhydraulikdruck für die Zielschaltstufe abgeleitet werden, nachdem die Schutzmaßnahme zur zusätzlichen Begrenzung eines Motordrehmoments zum Schutz des Reibelements ergriffen wurde. Wenn der vorhergesagte Temperaturwert des Reibelements kleiner als die Referenztemperatur ist, wird außerdem in Schritt (f) der endgültige Zielhydraulikdruck für die Zielschaltstufe direkt abgeleitet, ohne dass die Schutzmaßnahme zur zusätzlichen Begrenzung eines Motordrehmoments zum Schutz des Reibelements ergriffen wird.
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In bestimmten Aspekten kann die zusätzliche Motordrehmomentbegrenzung zum Schutz des Reibelementes durch den Prozess realisiert werden, bei dem das begrenzte Drehmoment entsprechend dem vorhergesagten Temperaturwert des Reibelementes für jede Schaltkupplung und der gegenwärtigen Öltemperatur unter Verwendung eines Drehmomentbegrenzungskennfeldes ermittelt wird, in dem unterschiedliche Drehmomentbegrenzungswerte entsprechend dem vorhergesagten Temperaturwert des Reibelementes und der Öltemperatur gespeichert sind, und die Motorleistung so gesteuert werden, dass das ermittelte begrenzte Drehmoment nicht überschritten wird.
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Zusätzlich kann der endgültige Zielhydraulikdruck abgeleitet werden, indem ein Hydraulikdruckkompensationswert, der in einem Hydraulikkompensationskennfeld mit einer Öltemperatur, einer Drosselklappenöffnungsrate (%), einer Kühlmitteltemperatur und einer Last als Faktoren bestimmt wird, zu einem Basishydraulikdruckwert addiert wird, der entsprechend dem Motordrehmoment bestimmt wird.
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In einem weiteren Aspekt wird ein System zur Steuerung von Kupplungsreibelementen eines Automatikgetriebes bereitgestellt, wobei das System Folgendes umfasst:
- eine Datenspeichereinheit, die zum Speichern von Informationen über Schaltkupplungen ausgelegt ist;
- eine Datenerfassungseinheit, die zur Erfassung von Informationen ausgelegt ist, die für die Vorhersage einer Temperatur eines Reibelements für jede Schaltkupplung erforderlich sind; und
- eine Getriebesteuereinheit (TCU), die so ausgelegt ist, dass sie die Getriebesteuerung unter Verwendung der Informationen über die Schaltkupplungen und der für die Vorhersage der Reibelementtemperatur erforderlichen Informationen durchführt, wobei die TCU Folgendes umfasst:
- mehrere Prozessoren, die so programmiert sind, dass sie eine Überhitzung des Reibelements für jede Schaltkupplung durch die Vorhersage der Temperatur des Reibelements für jede Schaltkupplung unter Verwendung der Informationen über die Schaltkupplungen und der für die Vorhersage der Temperatur des Reibelements erforderlichen Informationen vorhersagen und das Schalten unter Vermeidung der Schaltkupplung, für die eine Überhitzung vorhergesagt wird, steuern.
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Vorzugsweise können die mehreren Prozessoren Folgendes umfassen: einen Teil zum Ableiten der vorhergesagten Temperatur, der so ausgelegt ist, dass er einen vorhergesagten Temperaturwert eines Reibelements für jede Schaltkupplung ableitet, indem die Informationen über die Schaltkupplungen und die für die Vorhersage der Temperatur des Reibelements erforderlichen Informationen verwendet werden; einen Überhitzungsbestimmungsteil, der so ausgelegt ist, dass er für jede Schaltkupplung vorhersagt, ob eine Überhitzung auftritt oder nicht, indem der abgeleitete vorhergesagte Temperaturwert des Reibelements für jede Schaltkupplung mit einer für jede Schaltkupplung festgelegten zulässigen Temperatur verglichen wird; einen Schutzlogikbetriebsteil mit einer Vermeidungsschaltlogik, der so ausgelegt ist, dass er die Schaltkupplung, für die eine Überhitzung vorhergesagt wird, als überhitzende Kupplung erkennt und eine Schaltstufe unter Vermeidung der als überhitzende Kupplung erkannten Schaltkupplung bestimmt; und einen Hydraulikdrucksteuerteil, der so ausgelegt ist, dass er einen endgültigen Zielhydraulikdruck zum Schalten in eine Zielschaltstufe ableitet und eine Getriebesteuerung auf der Grundlage des abgeleiteten endgültigen Zielhydraulikdrucks durchführt.
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In bestimmten Aspekten kann der Teil zum Ableiten der vorhergesagten Temperatur den vorhergesagten Temperaturwert des Reibelements für jede Schaltkupplung ableiten durch das Bestimmen der Drehgeschwindigkeit und der relativen Geschwindigkeit der Kupplungsnabe und der Kupplungstrommel für jede Schaltkupplung entsprechend der gegenwärtigen Turbinendrehgeschwindigkeit aus dem Kupplungsgeschwindigkeitskennfeld, das durch die Beziehung zwischen der Drehgeschwindigkeit der Turbine und der Kupplungsnabe und der Kupplungstrommel für jede Schaltkupplung festgelegt ist, das Bestimmen der gegenwärtigen Drehgeschwindigkeit der Ölpumpe oder der Turbinendrehgeschwindigkeit und der Öltemperatur und des Ölzufuhrdurchsatzes für jede Schaltkupplung entsprechend der gegenwärtigen Schaltstufe unter Verwendung eines Öldurchsatzkennfeldes, das Bestimmen eines geschätzten Übertragungsdrehmoments für jede Schaltkupplung unter Verwendung eines Kupplungsdrehmomentkennfeldes, das den aus dem Zielhydraulikdruck für jede Schaltkupplung abgeleiteten Kolbenwirkungsdruck und die Drehträgheit des Reibelements als Faktoren verwendet, und das Ableiten eines Heizwerts des Reibelements für jede Schaltkupplung unter Verwendung eines Heizwertkennfeldes, das durch die Beziehung zwischen dem geschätzten Übertragungsdrehmoment für jede Schaltkupplung und der relativen Geschwindigkeit zwischen einer Kupplungsnabe und der Kupplungstrommel festgelegt ist, und schließlich das Bestimmen des vorhergesagten Temperaturwerts des Reibelements für jede Schaltkupplung entsprechend dem Ölzufuhrdurchsatz für jede Schaltkupplung und des Heizwerts des Reibelements für jede Schaltkupplung unter Verwendung eines Reibelementtemperaturkennfeldes, das durch die Beziehung zwischen dem Heizwert des Reibelements für jede Schaltkupplung und dem Ölzufuhrdurchsatz für jede Schaltkupplung festgelegt ist.
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Darüber hinaus kann der Schutzlogikbetriebsteil ferner eine Drehmomentbegrenzungslogik umfassen, die so ausgelegt ist, dass sie den vorhergesagten Temperaturwert des Reibelements mit einer Referenztemperatur vergleicht, die durch Addieren eines spezifischen Werts zur gegenwärtigen Öltemperatur erhalten wird, und wenn der vorhergesagte Temperaturwert des Reibelements gleich oder größer als die Referenztemperatur ist, ein Motordrehmoment zum Schutz des Reibelements zusätzlich begrenzt.
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Einer oder mehrere der oben genannten Schritte und Ausgestaltungen können unter Verwendung eines Prozessors oder einer Steuereinheit durchgeführt werden.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Fahrzeug mit Automatikgetriebe bereitgestellt, das das Steuerungssystem zum Schutz eines Kupplungsreibelements eines Automatikgetriebes gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst.
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In bestimmten zusätzlichen Aspekten wird die Überhitzung der Schaltkupplungen, genauer gesagt die Überhitzung der Kupplungsreibelemente in Echtzeit auf der Grundlage verschiedener Informationen vorhergesagt, die von jedem Teil eines Fahrzeugs erfasst werden. Wenn dann die Überhitzung im Reibelement einer bestimmten Schaltkupplung vorhergesagt wird, können die Überhitzung und die daraus resultierenden Schäden an der bestimmten Schaltkupplung zuverlässig verhindert werden, indem eine vorbestimmte Steuerung (Vermeiden von Schaltvorgängen, Begrenzung des Motordrehmoments usw.) durchgeführt wird.
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Weitere Aspekte werden nachfolgend offenbart.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Systemkonfiguration eines Steuerungssystems zum Schutz eines Kupplungsreibelements eines Automatikgetriebes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung schematisch darstellt;
- 2 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerungsprozess zum Schutz eines Kupplungsreibelements eines Automatikgetriebes schematisch darstellt; und
- 3 ist ein Steuerungsflussdiagramm, das speziell einen Steuerungsprozess zum Schutz eines Kupplungsreibelements eines Automatikgetriebes darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
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Die hier verwendeten Begriffe dienen lediglich der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und sollen die vorliegende Offenbarung nicht einschränken. Wie hier verwendet, schließt ein im Singular ausgedrücktes Element mehrere Elemente ein, sofern aus dem Kontext nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht.
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Ferner versteht sich, dass der Begriff „umfassend“ oder „einschließlich“ das Vorhandensein eines genannten Merkmals, einer genannten Zahl, eines genannten Schritts, einer genannten Operation, eines genannten Elements, eines genannten Teils oder einer Kombination davon angibt, das Vorhandensein oder die Hinzufügung eines oder mehrerer weiterer Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Teile oder Kombinationen davon jedoch nicht ausschließt.
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Auch können Begriffe wie „erste(r, s)“, „zweite(r, s)“ usw. zur Beschreibung verschiedener Elemente verwendet werden, die Elemente sollten jedoch nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden. Die oben genannten Begriffe werden nur zur Unterscheidung der einzelnen Bestandteile verwendet.
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Darüber hinaus bezeichnen Begriffe wie „...Teil", „...Einheit", „...Modul" usw., die in der Beschreibung beschrieben sind, eine Einheit, die mindestens eine Funktion oder Operation ausführt, die durch Hardware oder Software oder eine Kombination aus Hardware und Software implementiert werden kann.
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Ferner kann die Steuerlogik der vorliegenden Offenbarung als nichtflüchtiges computerlesbares Medium auf einem computerlesbaren Medium realisiert sein, das ausführbare Programmanweisungen enthält, die von einem Prozessor, einem Controller oder dergleichen ausgeführt werden. Beispiele für computerlesbare Medien sind unter anderem ROM, RAM, Compact Disc (CD)-ROMs, Magnetbänder, Disketten, Flash-Laufwerke, Smart Cards und optische Datenspeichergeräte. Das computerlesbare Medium kann auch in netzgekoppelten Computersystemen verteilt sein, so dass das computerlesbare Medium in einer verteilten Weise gespeichert und ausgeführt wird, z.B. durch einen Telematik-Server oder ein Controller Area Network (CAN).
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Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-“ oder ein ähnlicher Begriff, wie hier verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen umfasst, wie etwa Personenkraftwagen einschließlich Geländewagen (SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen, und auch Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativem Kraftstoff (z. B. Kraftstoffe, die aus anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden). Wie hier genannt, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug mit zwei oder mehr Antriebsquellen, z.B. ein benzinbetriebenes und elektrisch betriebenes Fahrzeug.
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In der Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ist anzumerken, dass identische Elemente in den Zeichnungen mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind und eine wiederholte Beschreibung für die gleiche Ausgestaltung ausgelassen wird. Ferner wird auf die ausführliche Beschreibung bekannter Funktionen und Konfigurationen verzichtet, die den Kern der vorliegenden Offenbarung unverständlich machen könnten.
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Die vorliegende Offenbarung dient der Vorhersage der Überhitzung von Schaltkupplungen in Echtzeit auf der Grundlage verschiedener Informationen, die von jedem Bauteil eines Fahrzeugs erfasst werden, und dem Schutz vor Überhitzung und den daraus resultierenden Schäden an der bestimmten Schaltkupplung, wenn die Überhitzung in einer bestimmten Schaltkupplung vorhergesagt wird, durch die Durchführung einer vorbestimmten Steuerung (Vermeidung von Schaltvorgängen, Begrenzung des Motordrehmoments usw.). Die Ausgestaltung eines Steuerungssystems zum Schutz eines Kupplungsreibelements eines Automatikgetriebes wird anhand von 1 beschrieben.
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1 ist ein Blockdiagramm, das schematisch eine Systemkonfiguration eines Steuerungssystems zum Schutz eines Kupplungsreibelements eines Automatikgetriebes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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Mit Bezug auf 1 umfasst ein Steuerungssystem 1 zum Schutz eines Kupplungsreibelements gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Datenspeichereinheit 10, die so ausgelegt ist, dass sie Informationen über mehrere Schaltkupplungen speichert, die ein Automatikgetriebe bilden, eine Datenerfassungseinheit 20, die so ausgelegt ist, dass sie Informationen erfasst, die für die Vorhersage einer Temperatur eines Reibelements für jede Schaltkupplung erforderlich sind, und eine Getriebesteuereinheit (TCU) 30, die so ausgelegt ist, dass sie das Getriebe unter Verwendung der Informationen über die Schaltkupplungen und der Informationen, die für die Vorhersage der Temperatur des Reibelements erforderlich sind, steuert.
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Dabei können die in der Datenspeichereinheit 10 gespeicherten Informationen über die Schaltkupplungen Informationen über die Gesamtspezifikation der Kupplung sein, wie etwa die Anzahl der Kupplungsreibelemente (die Anzahl der Kupplungsscheiben und Kupplungsplatten) und der Durchmesser der Reibelemente jeder Schaltkupplung, und über eine Überlappungsfläche benachbarter Reibelemente (der Kupplungsscheibe und Kupplungsplatte), d.h. eine tatsächliche Reibungsfläche zwischen benachbarten Reibelementen.
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Darüber hinaus können die von der Datenerfassungseinheit 20 erfassten Informationen für die Vorhersage der Reibelementtemperatur für jede Schaltkupplung die Drehgeschwindigkeit einer Ölpumpe oder einer Drehmomentwandlerturbine und/oder eine Öltemperatur und/oder eine gegenwärtige Schaltstufe und/oder einen Ölzufuhrdurchsatz für jede Schaltkupplung und/oder die Drehgeschwindigkeiten einer Kupplungsnabe und einer Kupplungstrommel für jede Schaltkupplung entsprechend der Drehgeschwindigkeit der Turbine und/oder einen Zielhydraulikdruck für jede Schaltkupplung umfassen.
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Die Getriebesteuereinheit 30 ist so ausgelegt, dass sie eine Überhitzung des Reibelements für jede Schaltkupplung durch die Vorhersage der Temperatur des Reibelements für jede Schaltkupplung vorhersagt, indem sie die Informationen über die Schaltkupplungen und die für die Vorhersage der Temperatur des Reibelements erforderlichen Informationen verwendet, die von der Datenspeichereinheit 10 bzw. der Datenerfassungseinheit 20 bereitgestellt werden. Die Getriebesteuereinheit umfasst mehrere Prozessoren, die so programmiert sind, dass sie sequentiell eine Reihe von Prozessen zur Schaltsteuerung unter Vermeidung der Schaltkupplung, für die eine Überhitzung vorhergesagt wird, durchführen.
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Die mehreren Prozessoren, die die TCU 30 des Steuerungssystems bilden, umfassen vorzugsweise einen Teil 32 zum Ableiten der vorhergesagten Temperatur, der so ausgelegt ist, dass er einen vorhergesagten Temperaturwert eines Reibelements für jede Schaltkupplung ableitet, und einen Überhitzungsbestimmungsteil 34, der so ausgelegt ist, dass er für jede Schaltkupplung vorhersagt, ob eine Überhitzung auftritt oder nicht, indem der vorhergesagte Temperaturwert des Reibelements für jede Schaltkupplung mit einer für jede Schaltkupplung festgelegten zulässigen Temperatur verglichen wird.
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Darüber hinaus umfassen die Prozessoren einen Schutzlogikbetriebsteil 36 mit einer Vermeidungsschaltlogik, der so ausgelegt ist, dass er die Schaltkupplung, für die eine Überhitzung vorhergesagt wird, als überhitzende Kupplung erkennt und eine Schaltstufe unter Vermeidung der als überhitzende Kupplung erkannten Schaltkupplung bestimmt, und einen Hydraulikdrucksteuerteil 38, der so ausgelegt ist, dass er einen endgültigen Zielhydraulikdruck zum Schalten in eine Zielschaltstufe ableitet und eine Getriebesteuerung auf der Grundlage des abgeleiteten endgültigen Zielhydraulikdrucks durchführt.
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Der Teil 32 zum Ableiten der vorhergesagten Temperatur leitet den vorhergesagten Temperaturwert des Reibelements für jede Schaltkupplung unter Verwendung der Informationen über die Schaltkupplungen und der Informationen ab, die für die Vorhersage der Temperatur des Reibelements erforderlich sind. In dem Teil 32 zum Ableiten der vorhergesagten Temperatur wird der Prozess zum Ableiten des vorhergesagten Temperaturwerts des Reibelements für jede Schaltkupplung unter Verwendung der Informationen über die Schaltkupplungen und der Informationen, die für die Vorhersage der Temperatur des Reibelements erforderlich sind, wie folgt durchgeführt.
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PROZESS ZUM ABLEITEN DER VORHERGESAGTEN REIBELEMENTTEMPERATUR FÜR JEDE SCHALTKUPPLUNG
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- 1. Bestimmen der Drehgeschwindigkeit und der relativen Geschwindigkeit der Kupplungsnabe und der Kupplungstrommel für jede Schaltkupplung entsprechend der gegenwärtigen Turbinendrehgeschwindigkeit aus dem Kupplungsgeschwindigkeitskennfeld, das durch die Beziehung zwischen der Drehgeschwindigkeit der Turbine und der Kupplungsnabe und der Kupplungstrommel für jede Schaltkupplung festgelegt ist;
- 2. Bestimmen der gegenwärtigen Drehgeschwindigkeit der Ölpumpe oder der Turbinendrehgeschwindigkeit und der Öltemperatur und des Ölzufuhrdurchsatzes für jede Schaltkupplung entsprechend der gegenwärtigen Schaltstufe unter Verwendung eines Öldurchsatzkennfeldes;
- 3. Bestimmen eines geschätzten Übertragungsdrehmoments für jede Schaltkupplung unter Verwendung eines Kupplungsdrehmomentkennfeldes, das den aus dem Zielhydraulikdruck für jede Schaltkupplung abgeleiteten Kolbenwirkungsdruck und die Drehträgheit des Reibelements als Faktoren verwendet, und Ableiten eines Heizwerts des Reibelements für jede Schaltkupplung unter Verwendung eines Heizwertkennfeldes, das durch die Beziehung zwischen dem geschätzten Übertragungsdrehmoment für jede Schaltkupplung und der relativen Geschwindigkeit zwischen einer Kupplungsnabe und der Kupplungstrommel festgelegt ist; und
- 4. Abschließendes Bestimmen des vorhergesagten Temperaturwerts des Reibelements für jede Schaltkupplung entsprechend dem Ölzufuhrdurchsatz für jede Schaltkupplung und des Heizwerts des Reibelements für jede Schaltkupplung unter Verwendung eines Reibelementtemperaturkennfeldes, das durch die Beziehung zwischen dem Heizwert des Reibelements für jede Schaltkupplung und dem Ölzufuhrdurchsatz für jede Schaltkupplung festgelegt ist.
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Die Informationen über den vorhergesagten Temperaturwert des Reibelements für jede Schaltkupplung, die von dem Teil 32 zum Ableiten der vorhergesagten Temperatur durch die obige Reihe von Prozessen abgeleitet werden, werden zur Überhitzungsbestimmungseinheit 34 geleitet, die bestimmt, ob die Überhitzung auftritt oder nicht, indem der vorhergesagte Temperaturwert des Reibelements für jede Schaltkupplung, der von dem Teil 32 zum Ableiten der vorhergesagten Temperatur bereitgestellt wird, mit der zulässigen Temperatur verglichen wird, die für jede Schaltkupplung eingestellt ist (Referenzwert zur Bestimmung der Überhitzung des Reibelements für jede Schaltkupplung).
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Wenn der vorhergesagte Temperaturwert des Reibelements für jede Schaltkupplung die entsprechend eingestellte zulässige Temperatur (den Referenzwert zur Bestimmung der Überhitzung des Reibelements für jede Schaltkupplung) überschreitet, wird insbesondere von dem Überhitzungsbestimmungsteil 34 festgestellt (vorhergesagt), dass die Schaltkupplung, die den vorhergesagten Temperaturwert hat, überhitzt worden ist. Genauer gesagt, wenn der vorhergesagte Temperaturwert des Reibelements die zulässige Temperatur übersteigt, wird vorhergesagt, dass in der entsprechenden Schaltkupplung beim Schalten ein übermäßiger Schlupf auftritt, was zu einer Überhitzung führt.
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Die Bestimmungsinformationen des Überhitzungsbestimmungsteils 34 werden an den Schutzlogikbetriebsteil 36 weitergeleitet. Anhand der von dem Überhitzungsbestimmungsteil 34 bereitgestellten Bestimmungsinformationen erkennt der Schutzlogikbetriebsteil 36 die Schaltkupplung, für die aufgrund von übermäßigem Schlupf beim Schalten eine Überhitzung vorhergesagt wird, als überhitzende Kupplung. Ferner bestimmt der Schutzlogikbetriebsteil bei Empfang einer Schaltanforderung eine Zielschaltstufe unter Vermeidung der als überhitzende Kupplung erkannten Schaltkupplung, wodurch eine Überhitzung der Kupplung verhindert wird.
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Wenn z.B. in einer Situation, in der eine Kick-down-Schaltung aufgrund einer plötzlichen Betätigung eines Gaspedals während des Fahrens in der 8. Stufe erforderlich ist und die Zielschaltstufe, die auf einem speziellen Schaltkennfeld aus dem gegenwärtigen Gaspedalbetätigungsbetrag und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird, die 5. Stufe ist (8. Stufe → 5. Stufe), die Temperatur der Schaltkupplung, die beim Wechsel der Schaltstufe auf die 5. Stufe angewendet wird, die zulässige Temperatur überschreitet, wird die Zielschaltstufe auf die 6. Stufe anstelle von der 5. Stufe geändert, um ein Überhitzen der entsprechenden Schaltkupplung zu vermeiden.
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Der Schutzlogikbetriebsteil 36 umfasst auch eine Drehmomentbegrenzungslogik zur zusätzlichen Begrenzung eines Motordrehmoments zum Schutz eines Reibelements. Hier kann die Drehmomentbegrenzungslogik so programmiert sein, dass sie den vorhergesagten Temperaturwert des Reibelements für jede Schaltkupplung mit einer Referenztemperatur (z. B. Öltemperatur + 5 °C) vergleicht, die durch Addieren eines bestimmten Werts zur gegenwärtigen Öltemperatur erhalten wird, und das Motordrehmoment auf den eingestellten Bereich begrenzt, wenn der vorhergesagte Temperaturwert des Reibelements gleich oder größer als die Referenztemperatur ist.
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Wenn andererseits die Zielschaltstufe schließlich durch das dazu vorgesehene Schaltkennfeld bestimmt wird, das durch die Beziehung zwischen dem Pedalbetätigungsbetrag des Gaspedals und der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt ist, oder das Endziel, das durch den Schutzlogikbetriebsteil 36 vermieden werden soll, bestimmt wird, leitet der Hydraulikdrucksteuerteil 38 den endgültigen Zielhydraulikdruck zum Schalten in die Zielschaltstufe ab und steuert das Schaltsolenoid auf der Grundlage des abgeleiteten endgültigen Zielhydraulikdrucks, um das Schalten durchzuführen.
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Hier kann der endgültige Zielhydraulikdruck abgeleitet werden, indem ein Hydraulikdruckkompensationswert, der in einem Hydraulikkompensationskennfeld mit einer Öltemperatur, einer Drosselklappenöffnungsrate (%), einer Kühlmitteltemperatur und einer Last als Faktoren bestimmt wird, zu einem Basishydraulikdruckwert addiert wird, der entsprechend dem Motordrehmoment bestimmt wird. D.h. der endgültige Zielhydraulikdruck zum Schalten in die Zielschaltstufe kann als Wert bestimmt werden, der durch Addition des Hydraulikdruckkompensationswertes zum Basishydraulikdruckwert erhalten wird.
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Ein sequentieller Steuerungsprozess zum Schutz eines Kupplungsreibelements unter Verwendung des Steuerungssystems zum Schutz eines Kupplungsreibelements eines Automatikgetriebes gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird mit Bezug auf das Steuerflussdiagramm von 2 beschrieben. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird die in 1 dargestellte Konfiguration anhand der entsprechenden Bezugszeichen beschrieben.
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2 ist ein Flussdiagramm, das schematisch einen Steuerungsprozess zum Schutz eines Kupplungsreibelements eines Automatikgetriebes darstellt, und 3 ist ein Steuerflussdiagramm, das speziell einen Steuerungsprozess zum Schutz eines Kupplungsreibelements eines Automatikgetriebes darstellt.
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Mit Bezug auf 2 und 3 umfasst das Steuerungsverfahren zum Schutz des Kupplungsreibelements des Automatikgetriebes gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung hauptsächlich den Schritt S100 zur Informationserfassung, den Schritt S200 zum Ableiten der vorhergesagten Temperatur, den Schritt S300 zur Überhitzungsvorhersage und den Schritt S400 zur Ansteuerung der Schutzlogik. Darüber hinaus kann das Steuerungsverfahren auch einen zusätzlichen Schritt S500 zur Bestimmung einer Schutzlogikansteuerung, einen zusätzlichen Schritt S600 zur Schutzlogikansteuerung und einen Schritt S700 zur Bestimmung des endgültigen Zielhydraulikdrucks umfassen.
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Im Informationserfassungsschritt S100 werden Informationen über die Schaltkupplungen aus der Datenspeichereinheit 10 abgerufen und Informationen, die für die Vorhersage der Temperatur des Reibelements für jede Schaltkupplung erforderlich sind, erfasst.
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Dabei kann es sich bei den Informationen über die Schaltkupplungen um Informationen über die Gesamtspezifikation der Kupplung handeln, wie etwa die Anzahl der Kupplungsreibelemente (die Anzahl der Kupplungsscheiben und Kupplungsplatten) und der Durchmesser der Reibelemente jeder Schaltkupplung, und über eine Überlappungsfläche benachbarter Reibelemente (der Kupplungsscheibe und Kupplungsplatte), d.h. eine tatsächliche Reibungsfläche zwischen benachbarten Reibelementen.
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Darüber hinaus können die Informationen, die für die Vorhersage der Reibelementtemperatur für jede Schaltkupplung erforderlich sind, die Drehgeschwindigkeit einer Ölpumpe oder einer Drehmomentwandlerturbine und/oder eine Öltemperatur und/oder eine gegenwärtige Schaltstufe und/oder einen Ölzufuhrdurchsatz für jede Schaltkupplung und/oder die Drehgeschwindigkeiten einer Kupplungsnabe und einer Kupplungstrommel für jede Schaltkupplung entsprechend der Drehgeschwindigkeit der Turbine und/oder einen Zielhydraulikdruck für jede Schaltkupplung umfassen.
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Im Schritt S200 zum Ableiten der vorhergesagten Temperatur wird der vorhergesagte Temperaturwert des Reibelements für jede Schaltkupplung unter Verwendung der Informationen über die Schaltkupplungen und der Informationen, die für die Vorhersage der Temperatur des Reibelements erforderlich sind, abgeleitet, die im Informationserfassungsschritt S100 erhalten werden. Da der detaillierte Prozess zum Ableiten des vorhergesagten Temperaturwerts des Reibelements für jede Schaltkupplung im Schritt S200 zum Ableiten der vorhergesagten Temperatur bereits oben beschrieben wurde, wird im Folgenden auf eine redundante Beschreibung verzichtet.
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Im Überhitzungsvorhersageschritt S300 wird für jede Schaltkupplung vorhergesagt, ob die Überhitzung auftritt oder nicht, indem der vorhergesagte Temperaturwert des Reibelements für jede Schaltkupplung, der durch den Schritt S200 zum Ableiten der vorhergesagten Temperatur abgeleitet wurde, mit der zulässigen Temperatur (dem Referenzwert zur Bestimmung der Überhitzung des Reibelements für jede Schaltkupplung) verglichen wird, die für jede Schaltkupplung festgelegt wurde. Im Überhitzungsvorhersageschritt S300 wird, wenn der vorhergesagte Temperaturwert die zulässige Temperatur überschreitet, vorhergesagt, dass die entsprechende Schaltkupplung beim Schaltvorgang überhitzt wird.
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Wenn im Überhitzungsvorhersageschritt S300 für keine der Schaltkupplungen eine Überhitzung vorhergesagt wird, d.h. wenn der vorhergesagte Temperaturwert unter der zulässigen Temperatur liegt, wird der Schaltvorgang durch Ausführen einer Hydraulikdrucksteuerung in Abhängigkeit von der Zielschaltstufe durchgeführt, die auf dem Schaltkennfeld entsprechend dem Pedalbetätigungsbetrag des Gaspedals und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird, ohne dass ein zusätzlicher Vorgang ausgeführt wird, und wenn für eine bestimmte Schaltkupplung eine Überhitzung vorhergesagt wird, geht ein Prozess zum Schutzlogikansteuerungsschritt S400 über.
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Im Schutzlogikansteuerungsschritt S400 schaltet der Betriebsmodus auf einen Vermeidungsschaltmodus um, in dem eine überhitzende Kupplung, bei der der vorhergesagte Temperaturwert die zulässige Temperatur überschreitet, vermieden wird. Insbesondere wird beim Umschalten in den Vermeidungsschaltmodus, wenn ein Schaltbefehl eingegeben wird, die Zielschaltstufe bestimmt, indem die als überhitzende Kupplung erkannte Schaltkupplung vermieden wird, wodurch ein Überhitzen der entsprechenden Kupplung (der als überhitzende Kupplung erkannten Kupplung) im Voraus verhindert wird.
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Wenn z.B. in einer Situation, in der eine Kick-down-Schaltung aufgrund einer plötzlichen Betätigung eines Gaspedals während des Fahrens in der 8. Stufe erforderlich ist und die Zielschaltstufe, die auf einem speziellen Schaltkennfeld aus dem gegenwärtigen Gaspedalbetätigungsbetrag und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird, die 5. Stufe ist (8. Stufe → 5. Stufe), die Temperatur der Schaltkupplung, die beim Wechsel der Schaltstufe auf die 5. Stufe angewendet wird, die zulässige Temperatur überschreitet, wird die Zielschaltstufe auf die 6. Stufe anstelle von der 5. Stufe geändert, um ein Überhitzen der entsprechenden Schaltkupplung zu vermeiden.
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Im zusätzlichen Schritt S500 zur Bestimmung eines Schutzlogikbetriebs wird bestimmt, ob zusätzliche Schutzmaßnahmen zu ergreifen sind, indem der vorhergesagte Temperaturwert des Reibelements mit der Referenztemperatur verglichen wird, die durch Addieren eines bestimmten Werts zur gegenwärtigen Öltemperatur in dem Zustand erhalten wird, in dem im vorherigen Schritt S400 der Modus in den Vermeidungsschaltmodus wechselt. Dabei kann es sich bei den zusätzlichen Schutzmaßnahmen um Maßnahmen zum Schutz eines am Schalten der geänderten Zielschaltstufe beteiligten Reibelementes der Schaltkupplung durch Motormomentbegrenzung handeln.
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Als Ergebnis des Vergleichs durch den zusätzlichen Schritt S500 zur Bestimmung einer Schutzlogikansteuerung, wenn der vorhergesagte Temperaturwert des Reibelements gleich oder größer als die Referenztemperatur ist, nachdem Schutzmaßnahmen ergriffen wurden, um das Motordrehmoment zum Schutz des Reibelements zusätzlich zu begrenzen (zusätzlicher Schutzlogikansteuerungsschritt S600), geht ein Prozess zum Schritt S700 zur Bestimmung des endgültigen Zielhydraulikdrucks über, in dem der endgültige Zielhydraulikdruck für die Zielschaltstufe abgeleitet wird.
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Zu diesem Zeitpunkt wird bei der zusätzlichen Begrenzung des Motordrehmoments zum Schutz des Reibelements im zusätzlichen Schutzlogikansteuerungsschritt S600 das Grenzdrehmoment entsprechend dem vorhergesagten Temperaturwert des Reibelements für jede Schaltkupplung und der gegenwärtigen Öltemperatur unter Verwendung einer Drehmomentgrenzwertkennfeld, in dem verschiedene Drehmomentgrenzwerte entsprechend dem vorhergesagten Temperaturwert des Reibelements und der Öltemperatur gespeichert sind, und die Motorleistung in Zusammenwirkung mit einer ECU so gesteuert, dass das bestimmte Grenzdrehmoment nicht überschritten wird.
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Wenn im Gegensatz dazu als Ergebnis des Vergleichs durch den zusätzlichen Schritt S500 für den Schutzlogikbetrieb der vorhergesagte Temperaturwert des Reibelements kleiner als die Referenztemperatur ist, wird der endgültige Zielhydraulikdruck zum Schalten in die Zielschaltstufe direkt, ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen zur Begrenzung des Motordrehmoments zum Schutz des Reibelements abgeleitet. D.h. Schritt S600 wird ausgelassen, und der Prozess geht von Schritt S500 direkt zu Schritt S700 über.
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Dabei wird im Schritt S600 zur Bestimmung des endgültigen Zielhydraulikdrucks, wenn die Zielschaltstufe schließlich durch das dedizierte Schaltkennfeld bestimmt ist oder die endgültige Zielschaltstufe, die durch den oben beschriebenen Schutzlogikbetriebsteil 36 vermieden werden soll, bestimmt ist, der endgültige Zielhydraulikdruck für das Schalten in die Zielschaltstufe abgeleitet.
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Hier kann der endgültige Zielhydraulikdruck abgeleitet werden, indem ein Hydraulikdruckkompensationswert, der in einem Hydraulikkompensationskennfeld mit einer Öltemperatur, einer Drosselklappenöffnungsrate (%), einer Kühlmitteltemperatur und einer Last als Faktoren bestimmt wird, zu einem Basishydraulikdruckwert addiert wird, der entsprechend dem Motordrehmoment bestimmt wird. D.h., der endgültige Zielhydraulikdruck zum Schalten in die Zielschaltstufe kann als Wert bestimmt werden, der durch Addieren des Hydraulikdruckkompensationswertes zum Basishydraulikdruckwert erhalten wird.
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Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird die Überhitzung der Schaltkupplungen, genauer gesagt die Überhitzung der Kupplungsreibelemente in Echtzeit auf der Grundlage verschiedener Informationen vorhergesagt, die von jedem Teil eines Fahrzeugs erfasst werden. Wenn dann die Überhitzung im Reibelement einer bestimmten Schaltkupplung vorhergesagt wird, kann die Überhitzung und die daraus resultierende Beschädigung der bestimmten Schaltkupplung zuverlässig verhindert werden, indem eine vorbestimmte Steuerung (Vermeiden von Schaltvorgängen, Begrenzung des Motordrehmoments usw.) durchgeführt wird.
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In der obigen ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Offenbarung sind nur bestimmte Ausführungsformen beschrieben worden. Es ist jedoch zu verstehen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die in der ausführlichen Beschreibung genannten besondere Form beschränkt ist, sondern vielmehr alle Modifikationen, Äquivalente und Ersetzungen umfasst, die zum Gedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung gehören, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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