DE102022211333A1

DE102022211333A1 - Verfahren zur Gangauswahl

Info

Publication number: DE102022211333A1
Application number: DE102022211333.0A
Authority: DE
Inventors: Marco Sahm; Tobias Trappen; Martin GENTILE; Michael Doberenz
Original assignee: Stellantis Auto SAS
Current assignee: Stellantis Auto Sas Fr
Priority date: 2022-10-26
Filing date: 2022-10-26
Publication date: 2024-05-02

Abstract

Ein Verfahren zum Wählen eines Gangs für ein von einem Motor (4) angetriebenes Schaltgetriebe (5) hat die Schrittea) Erfassen einer Auslenkung (θ) eines Eingabeelements (3);b) Festlegen einer Drehmomentanforderung (τ*) in Abhängigkeit wenigstens von der erfassten Auslenkung (θ) und vom Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Drehmomentbegrenzung;c) Ansteuern des Motors anhand der Drehmomentanforderung;d) Wählen eines in dem Schaltgetriebe einzulegenden Gangs anhand eines aktuell eingelegten Gangs, einer aktuellen Drehzahl des Getriebes und der erfassten Auslenkung bei Nichtvorliegen der Drehmomentbegrenzung, gekennzeichnet durch den Schritte) Wählen eines in dem Schaltgetriebe einzulegenden Gangs anhand eines aktuell eingelegten Gangs, einer aktuellen Drehzahl des Getriebes und einer fiktiven Auslenkung, die niedriger als die erfasste Auslenkung ist, bei Vorliegen der Drehmomentbegrenzung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wählen eines Gangs für ein von einem Motor angetriebenes Schaltgetriebe, insbesondere für ein Automatik-Schaltgetriebe in einem Kraftfahrzeug.
Moderne Kraftfahrzeuge nutzen üblicherweise ein elektronisches Motorsteuergerät, um das vom Motor erzeugte Drehmoment auf einen Sollwert zu steuern, der im Wesentlichen durch die Stellung eines Fahrpedals bestimmt ist, aber auch von diversen anderen Einflüssen abhängen kann. Insbesondere technische Störungen am Fahrzeug können dazu führen, dass für den Sollwert ein Grenzwert eingeführt werden muss, der über längere Zeit nicht überschritten werden darf. So kann eine Überhitzung von Teilen des Motors eine solche Begrenzung erforderlich machen, die aufrechterhalten wird, bis die Temperatur wieder im normalen Bereich liegt; andere Störungen können zu ihrer Behebung einen Werkstattbesuch erfordern; in einem solchen Fall bleibt die Begrenzung solange bestehen, bis sie nach Behebung der Störung vom Werkstattpersonal aufgehoben wird. Wenn eine solche Begrenzung vom Fahrer als verändertes Beschleunigungsverhalten des Fahrzeugs wahrgenommen wird - was je nach Fahrsituation nach einigen Sekunden oder sogar nur Bruchteilen einer Sekunde der Fall sein kann - und der Fahrer daraufhin das Fahrpedal weiter betätigt, um eine erwartete, aber nicht realisierte Beschleunigung doch noch zu erreichen, kann dies zu Irritationen führen; insbesondere kann der Fall auftreten, dass ein tiefes Treten des Fahrpedals das Getriebesteuergerät veranlasst, in einen niedrigeren Gang zu wechseln, dass aber in diesem niedrigeren Gang infolge der Drehmomentbegrenzung des Motors weniger Drehmoment am Rad zur Verfügung steht als im ursprünglichen Gang, und so das weitere Treten des Fahrpedals sogar zu einer Verminderung der Beschleunigung führt.
Es besteht daher die Notwendigkeit, ein solches unerwartetes Verhalten eines Antriebsstrangs mit einem Motor und einem Schaltgetriebe im Falle einer Drehmomentbegrenzung zu verhindern.
Wünschenswert ist ferner, dieses Ziel mit möglichst geringen Änderungen in der Struktur eines existierenden Antriebsstrangs zu erreichen.
Diese Aufgabe wird einem Aspekt der Erfindung zufolge gelöst durch ein Verfahren zum Wählen eines Gangs für ein von einem Motor angetriebenes Schaltgetriebe mit den Schritten

a) Erfassen einer Auslenkung eines Eingabeelements, wobei es sich bei dem Eingabeelement bei Anwendung der Erfindung auf den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs typischerweise um ein Fahrpedal handelt;
b) Festlegen einer Drehmomentanforderung in Abhängigkeit wenigstens von der erfassten Auslenkung und vom Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Drehmomentbegrenzung;
c) Ansteuern des Motors anhand der Drehmomentanforderung;
d) Wählen eines in dem Schaltgetriebe einzulegenden Gangs anhand eines aktuell eingelegten Gangs, einer aktuellen Drehzahl des Getriebes und der erfassten Auslenkung bei Nichtvorliegen der Drehmomentbegrenzung, gekennzeichnet durch den Schritt
e) Wählen eines in dem Schaltgetriebe einzulegenden Gangs anhand eines aktuell eingelegten Gangs, einer aktuellen Drehzahl des Getriebes und einer fiktiven Auslenkung, die niedriger als die erfasste Auslenkung ist, bei Vorliegen der Drehmomentbegrenzung.

Die aktuelle Drehzahl kann aus einem Messsignal, typischerweise eines Drehzahlsensors am Eingang des Getriebes, abgeleitet werden, dessen Wert in einem eindeutigen Verhältnis zur Drehzahl des Motors steht; sie kann aber offensichtlich auch aus anderen Messgrößen umgerechnet werden, z.B., jeweils in Kenntnis des aktuell eingelegten Gangs, von der Getriebeausgangsdrehzahl oder der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Unter verschiedenen Ursachen, die eine Drehmomentbegrenzung des Motors auslösen können, sind als Anwendungsgebiet der Erfindung insbesondere diejenigen bevorzugt, die zu einer über wenigstens mehrere Sekunden anhaltenden Drehmomentbegrenzung führen, insbesondere Überhitzung, ein Defekt des Motors oder Getriebes oder schlechte Kraftstoffqualität. Eine Überhitzung, z.B. nach Berganfahrt bei niedriger Geschwindigkeit, kann durch Änderung der Fahrsituation sich ohne weiteres Zutun wieder normalisieren; dementsprechend kann auch die Drehmomentbegrenzung wieder aufgehoben werden, sobald sich die Temperatur des überhitzten Teils des Antriebsstrangs wieder normalisiert hat. Schlechte Kraftstoffqualität kann von einem Motorsteuergerät insbesondere an einer erhöhten Klopfneigung des Motors erkannt werden; diese wird im Allgemeinen solange bestehen bleiben, bis das Fahrzeug mit einem höherwertigen Kraftstoff neu betankt worden ist. Sobald in diesem Fall die Klopfneigung wieder unter ein kritisches Maß abgenommen hat, kann die Drehmomentbegrenzung ohne Zutun des Fahrers oder von Werkstattpersonal wieder aufgehoben werden. Wenn die Drehmomentbegrenzung durch ein Ereignis ausgelöst worden ist, das Symptom eines reparaturbedürftigen Defekts des Antriebsstrangs sein kann, dann sollte die Drehmomentbegrenzung erst wieder aufgehoben werden, nachdem der Defekt entweder behoben worden ist oder, z.B. durch die Diagnosefunktion des Motorsteuergeräts, überprüft worden ist, dass der Defekt nicht vorliegt.
Das Festlegen der Drehmomentanforderung umfasst vorzugsweise das Festlegen einer ersten Drehmomentanforderung anhand der erfassten Auslenkung und, bei Nichtvorliegen der Drehmomentbegrenzung, das Ausgeben der ersten Drehmomentanforderung als die festgelegte Drehmomentanforderung, sowie bei Vorliegen der Drehmomentbegrenzung, das Ausgeben des jeweils kleineren Werts unter der ersten Drehmomentanforderung und einem Grenzwert als die festgelegte Drehmomentanforderung, wobei optional der Grenzwert eine Funktion der aktuellen Drehzahl ist. So kann die ausgegebene Drehmomentanforderung, solange sie den durch die Drehmomentbegrenzung festgelegten Grenzwert nicht übersteigt, vom Vorliegen der Drehmomentbegrenzung unabhängig gehalten werden, und das Fahrverhalten des Fahrzeug ist durch die Drehmomentbegrenzung unbeeinflusst. Erst wenn die Drehmomentanforderung den Grenzwert überschreitet, macht sich das Vorliegen der Begrenzung im Fahrverhalten bemerkbar.
Die erste Drehmomentanforderung kann als Funktion der erfassten Auslenkung und eventuell anderer Größen vorgegeben sein, und die Drehmomentbegrenzung kann eine obere Grenze der Drehmomentanforderung festlegen, mit der der Motor angesteuert werden darf. Solange keine Drehmomentbegrenzung aktiv ist, kann die Drehmomentanforderung mit der erfassten Auslenkung kontinuierlich zunehmen. Wenn eine Drehmomentbegrenzung aktiv ist, kann die fiktive Auslenkung solange gleich der erfassten Auslenkung sein - und das Beschleunigungsverhalten des Fahrzeugs somit das gleiche sein wie im Betrieb ohne Drehmomentbegrenzung - solange die erfasste Auslenkung kleiner als die Auslenkungsobergrenze ist. Wenn die Auslenkungsobergrenze erreicht ist, entspricht die Drehmomentanforderung der oberen Grenze, und wenn die Drehmomentbegrenzung aktiv ist, verbleibt die Drehmomentanforderung auf dieser oberen Grenze, wenn das Eingabeelement über die Auslenkungsobergrenze hinaus ausgelenkt wird. So werden Unstetigkeiten im Zusammenhang zwischen Auslenkung und Motordrehmoment auch im Fall der Drehmomentbegrenzung vermieden.
Um Unstetigkeiten im Beschleunigungsverhalten auch dann zu vermeiden, wenn zwischen einem Betriebszustand mit Drehmomentbegrenzung und einem Normalbetriebszustand, ohne Drehmomentbegrenzung, umgeschaltet wird, kann der Grenzwert bei Eintritt und/oder Aufhebung der Drehmomentbegrenzung graduell von der ersten Drehmomentanforderung auf einen stationären Wert bzw. von dem stationären Wert auf die erste Drehmomentanforderung übergehen.
Es ist an sich bekannt, für den aktuellen Gang und einen nächsthöheren Gang des Schaltgetriebes eine Schaltkennlinie vorzugeben, die eine Schaltauslenkung des Bedienelements als Funktion der aktuellen Drehzahl spezifiziert, und in Schritt e) als einzulegenden Gang den aktuellen Gang zu wählen, wenn die erfasste Auslenkung höher ist als die der aktuellen Drehzahl auf der Schaltkennlinie entsprechende Auslenkung, und den nächsthöheren Gang zu wählen, wenn die erfasste Auslenkung niedriger ist als die der aktuellen Drehzahl auf der Schaltkennlinie entsprechende Auslenkung. Ein solcher Gangwechsel würde bei Vorliegen einer Drehmomentbegrenzung zu Sprüngen des Abtriebsdrehmoments des Antriebsstrangs führen; um dies zu vermeiden, kann bei Vorliegen einer Drehmomentbegrenzung anstelle der erfassten Auslenkung die fiktive Auslenkung der Schaltentscheidung zugrunde gelegt werden.
Entsprechendes gilt für das Herunterschalten: Auch hier kann eine Schaltkennlinie, die für den aktuellen und einen nächstniedrigeren Gang eine Schaltauslenkung des Bedienelements als Funktion der aktuellen Drehzahl spezifiziert, vorgegeben sein, und anstatt in üblicher Weise herunterzuschalten, wenn die erfasste Auslenkung höher ist als die der aktuellen Drehzahl auf der Schaltkennlinie entsprechende Auslenkung, kann das Herunterschalten auf den Fall beschränkt werden, dass die fiktive Auslenkung höher ist als die der aktuellen Drehzahl auf der Schaltkennlinie entsprechende Auslenkung.
Das - herkömmlicherweise von einer Getriebesteuereinheit anhand der Auslenkung gesteuerte - Schaltverhalten kann somit beeinflusst werden, indem der Getriebesteuereinheit im Fall der Drehmomentbeschränkung anstelle der erfassten die fiktive Auslenkung zugeführt wird. Eine herkömmliche Getriebesteuereinheit muss daher nicht verändert werden, um die Erfindung zu realisieren, es genügt, die ihr zugeführten Eingangsdaten - vorzugsweise in der Motorsteuereinheit - geeignet zu manipulieren. Um die Erfindung auszuführen, kann es daher genügen, nur die Motorsteuereinheit anzupassen. Insbesondere kann das Motorsteuergerät ausgelegt sein, die oben definierten Schritte a) bis c) auszuführen, während die Schritte d) und e) von einem Getriebesteuergerät basierend auf einer von dem Motorsteuergerät bereitgestellten erfassten oder fiktiven Auslenkung durchgeführt werden.
Herkömmliche Motorsteuerungen umfassen - insbesondere bei höheren Gängen - oft im oberen Geschwindigkeitsbereich einen so genannten Overscaling-Bereich, in dem der von dem Motorsteuergerät als Funktion der erfassten Auslenkung festgelegte Sollwert des Drehmoments höher ist als das Drehmoment, dass der Motor maximal erzeugen kann. In diesem Overscaling-Bereich läuft der Motor daher unter Vollast, und eine Veränderung der Auslenkung innerhalb des Overscaling-Bereichs kann allenfalls einen Gangwechsel bewirken, wenn eine der oben erwähnten Schaltkennlinien überschritten wird. Um die Möglichkeit, durch Modulieren der Auslenkung einen Schaltvorgang zu provozieren, auch im Betrieb unter Drehmomentbegrenzung zu bewahren, kann der Overscaling-Bereich bei Vorliegen der Drehmomentbegrenzung zu kleineren Auslenkungen hin verschoben sein.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Computerprogramm, das, wenn es von einem Bordcomputersystem eines Kraftfahrzeugs ausgeführt wird, dieses veranlasst, das oben beschriebene Verfahren auszuführen.
Wenn das Bordcomputersystem ein Motorsteuergerät und ein Getriebesteuergerät umfasst, kann es insbesondere das Motorsteuergerät veranlassen, die Schritte a) bis c) auszuführen und je nach Vorliegen oder Nichtvorliegen der Drehmomentbegrenzung die erfasste oder die fiktive Auslenkung an ein Getriebesteuergerät auszugeben, um letzterem die Ausführung der Schritte d) und e) zu ermöglichen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:

1 ein Blockdiagramm eines Bordcomputersystems eines Kraftfahrzeugs;
2a, b Beispiele von Schaltkennlinien;
3 eine exemplarische Tabelle, die die Drehmomentanforderung als Funktion der Drehzahl und der Fahrpedalauslenkung beschreibt;
4 ein Diagramm, das den Verlauf einer Schaltkennlinie im Overscaling-Bereich im Normalbetrieb und einen im Betrieb unter Drehmomentbegrenzung verschobenen Overscaling-Bereich zeigt; und
5 ein Diagramm, das für verschiedene Gänge eines Getriebes die unter Volllast erreichbare Beschleunigung als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit zeigt.

1 zeigt ein Blockdiagramm eines Bordcomputersystems eines Kraftfahrzeugs. Ein Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs umfasst einen Verbrennungsmotor 4 und ein vorzugsweise automatisches oder automatisiertes Schaltgetriebe 5. Die im Rahmen der Erfindung wichtigen Komponenten des Bordcomputersystems sind ein Motorsteuergerät 1 und ein Getriebesteuergerät 2. Das Motorsteuergerät 1 ist mit einem Fahrpedal 3 als Eingabeelement verbunden und empfängt von diesem einen Messwert, der die erfasste Auslenkung des Fahrpedals 3 als Prozentsatz seiner Bewegungsfreiheit angibt. Anhand dieser erfassten Auslenkung und einer aktuellen Drehzahl des Verbrennungsmotors 4 bestimmt eine Drehmomentsteuereinheit 6 des Motorsteuergeräts 1 eine Drehmomentanforderung an den Motor 4. Ein Beispiel für eine von der Drehmomentsteuereinheit 6 zu diesem Zweck verwendete Nachschlagetabelle ist in 3 gezeigt und wird später noch genauer diskutiert. Die Tabelle ist jeweils für einen der mehreren Gänge des Getriebes spezifisch. Da für jeden Gang das Abtriebsmoment des Motors 4 und das daraus abgeleitete Abtriebsmoment des Getriebes 5 in einem festen Verhältnis stehen, ist es nicht von Bedeutung, ob die in der Tabelle angegebenen Abtriebsmomente solche des Motors 4 oder des Getriebes 5 sind. Der Einfachheit halber wird im Folgenden davon ausgegangen, dass die angegebenen Drehmomente solche des Motors 4 sind.
Die Abtriebsmomente der Tabellen können noch von anderen Parametern als der Auslenkung und der Drehzahl abhängen, etwa von Umgebungstemperatur oder Luftdruck. Diese Abhängigkeit ist im Rahmen der Erfindung nicht von Bedeutung und wird nicht weiter diskutiert, bzw. es wird angenommen, dass sich diese anderen Parameter im betrachteten Zeitraum nicht ändern und deshalb immer dieselbe Nachschlagetabelle zugrunde gelegt werden kann.
Die Drehmomentsteuereinheit 6 ist ferner mit diversen Sensoren 7 an Motor 4 und Getriebe 5 verbunden, um die ordnungsgemäße Funktion des Antriebsstrangs zu überwachen. Bei ordnungsgemäßem Funktionieren liefert der Motor 4 unter Volllast ein nominelles Abtriebsmoment τ_nom, das auch dann nicht überschritten werden kann, wenn die von der Drehmomentsteuereinheit 6 an den Motor 4 ausgegebene Drehmomentanforderung τ* höher liegt. In einem mittleren Drehzahlbereich des Motors kann dieses nominelle Abtriebsmoment τ_nom z.B.einen Wert von 300 Nm haben, bei sehr hohen oder niedrigen Drehzahlen liegt es im Allgemeinen tiefer. Bei nicht ordnungsgemäßem Funktionieren legt die Drehmomentsteuereinheit 6 eine obere Grenze τ*_max für die Drehmomentanforderung τ* des Motors auf einen Wert τ_lim unterhalb des nominellem Abtriebsmoments τ_nom. Wie hoch τ_lim im Einzelfall ist, kann von der Art der festgestellten Funktionsstörung abhängen.
Unter diesen Sensoren 7 können sich z.B. Temperatursensoren befinden, die es der Drehmomentsteuereinheit 6 ermöglichen, eine überhöhte Temperatur im Motor 4 oder Getriebe 5 zu erkennen. Wenn die Drehmomentsteuereinheit 6 erkennt, dass ein Grenzwert der Temperatur überschritten ist, kann sie durch Begrenzen des Drehmoments auf τ_lim dem Motor oder Getriebe Gelegenheit zum Abkühlen geben und die Drehmomentbegrenzung wieder aufheben, wenn die Temperatur wieder unter den Grenzwert gefallen ist. Es kann auch einen zweiten, höheren Temperaturgrenzwert geben, dessen Überschreitung auf das Vorliegen eines technischen Defekts hindeutet; die bei Überschreitung dieses Grenzwerts eingeführte Drehmomentbeschränkung sollte erst wieder aufgehoben werden, wenn das Fahrzeug fachkundig untersucht und der Defekt behoben oder als nicht vorhanden erkannt worden ist. Als Sensor 7 kommt ferner z.B. ein Klopfsensor in Betracht. Wenn dieser eine erhöhte Klopfneigung über eine Vielzahl von Verbrennungszyklen, im Laufe z.B. von mehreren Sekunden oder Minuten, erfasst, weist dies auf eine schlechte Kraftstoffqualität hin, und es kann geboten sein, in einem solchen Fall eine Drehmomentbeschränkung einzuführen und solange aufrecht zu erhalten, bis eine verbesserte Klopfneigung darauf schließen lässt, dass Kraftstoff von besserer Qualität nachtgetankt worden ist. Die Drehmomentlimitierung kann auch durch eine Vielzahl anderer Betriebs- und Fehlerzustände hervorgerufen werden.
Solange die Drehmomentsteuereinheit 6 feststellt, dass der Antriebsstrang ordnungsgemäß funktioniert, gibt das Motorsteuergerät 1 die erfasste Auslenkung des Fahrpedals 3 unverändert an das Getriebesteuergerät 2 weiter. Die Arbeitsweise des Getriebesteuergeräts 2 ist in 2a, b exemplarisch anhand der Gänge 1 und 2 veranschaulicht: 2a betrifft das Hochschalten vom ersten in den zweiten Gang und zeigt eine Schaltkurve 1->2, die jeweils Schwelle der Pedalauslenkung als Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit darstellt. Liegt die Auslenkung über der Schwelle, bleibt das Getriebe 5 im ersten Gang; nimmt die Auslenkung ab oder die Geschwindigkeit zu, so dass der Arbeitspunkt des Getriebes 5 die Schaltkurve erreicht, schaltet das Getriebesteuergerät 2 das Getriebe 5 in den zweiten Gang. Entsprechend zeigt 2b eine Schaltkurve, unterhalb derer das Getriebe im zweiten Gang gehalten wird; verlagert sich der Arbeitspunkt zu kleineren Geschwindigkeiten oder einer höheren Auslenkung und erreicht dabei die Schaltkurve 2->1, findet eine Umschaltung in den ersten Gang statt. Eine Auslenkung von 100% entspricht der maximalen Motorleistung; ein Bereich der Auslenkung zwischen 100 und 120% bezeichnet einen sog. Kickdown-Bereich, in dem in an sich bekannter Weise ein Durchtreten des Fahrpedals die Motorleistung nicht mehr über den Wert bei 100% Auslenkung hinaus steigert, aber ein Herunterschalten bei umso höheren Geschwindigkeiten erzwingen kann, je stärker das Fahrpedal 3 durchgetreten wird.
Das Motorsteuergerät 1 verwendet die Tabelle der 3 nicht nur, um im Normalbetrieb der erfassten Auslenkung des Fahrpedals 3 die Drehmomentanforderung τ* zuzuordnen, sondern auch, um - in 1 durch einen Block 8 symbolisiert, eine Auslenkung θ_nom zu berechnen, die bei der aktuellen Drehzahl des Motors 4 dazu führen würde, dass die Drehmomentanforderung τ* gleich dem nominellen Abtriebsmoment τ_nom wird. Diese Auslenkung θ_nom ist in vielen Fällen, insbesondere bei hohen Gängen, kleiner als 100%. Im in 3 gezeigten Fall zeigen schraffierte Felder der Tabelle Werte der Drehmomentanforderung, die höher als das nominelle Drehmoment liegen (und deswegen von Motor auch nicht erreicht werden können; wenn der Motor 4 etwa bei einer Drehzahl von 3000 min^-1 und einer Pedalauslenkung von 90% eine Drehmomentanforderung von 453 Nm empfängt, beträgt das resultierende Abtriebsmoment dennoch nur τ_nom= 300 Nm. Wie man anhand der in 3 tabellierten Drehmomentwerte durch Interpolieren leicht erkenn, liegt im mittleren Drehzahlbereich um 3000 min^-1 die Auslenkung θ_nom knapp 60%; bei hohen und niedrigen Drehzahlen ist sie noch etwas kleiner; der Overscaling-Bereich erstreckt sich somit über etwa 40% der Bewegungsfreiheit des Fahrpedals. Eine Differenzschaltung 10 ist vorgesehen, um diese Breite zu berechnen und auszugeben.
4 zeigt den Verlauf einer Schaltkurve 6<->7 für das Umschalten zwischen dem 6. und dem 7. Gang in einem Teillastbetriebsbereich T mit τ>τ_nom, einem durch Schraffur hervorgehobenen Overscaling-Bereich O mit τ_nom< τ<100% und dem Kickdown-Bereich K mit τ>100%. (Vereinfachend ist hier angenommen, dass ein Unterschied im Verlauf der Schaltkurven für das Hochschalten vom 6. in den 7.Gang und das Herunterschalten vom 7. in den 6. Gang vernachlässigbar ist.) Man erkennt hier, dass es im Overscaling-Bereich O ein Geschwindigkeitsintervall, hier zwischen ca. 135 und 215 km/h gibt, in dem der Fahrer durch Verändern der Auslenkung des Fahrpedals ein Umschalten zwischen 6. und 7. Gang provozieren kann. Eine solche Umschaltmöglichkeit sollte beim Betrieb unter Drehmomentbegrenzung nicht verloren gehen, doch würde diese Möglichkeit effektiv entfallen, wenn aufgrund der Drehmomentbegrenzung die Umschaltgeschwindigkeit nicht mehr erreicht werden kann; außerdem ist infolge der Drehmomentbegrenzung damit zu rechnen, dass beim Umschalten in einen niedrigeren Gang nicht wie von Fahrer erwartet mehr, sondern weniger Drehmoment am Rad zur Verfügung steht und eine erwartete Beschleunigung des Fahrzeugs ausbleibt.
Symbolisiert durch einen Block 9, nutzt das Motorsteuergerät 1 die Tabelle der 3 ein weiteres Mal, um im Betrieb unter Drehmomentbegrenzung eine dem Drehmoment τ_lim entsprechende Auslenkung θ_lim zu ermitteln. Wenn man z.B. für τ_lim einen Wert von 200 Nm annimmt, so erkennt man leicht, dass das die entsprechende Auslenkung θ_lim ca. 42% betragen muss.
Um sicherzustellen, dass das der Motor das Drehmoment τ_lim nicht überschreitet, und gleichzeitig ein im Drehmomentbereich unterhalb τ_lim unverändertes Schaltverhalten zu gewährleisten, würde es demnach genügen, die Drehmomentanforderung auf τ_lim und den von dem Motorsteuergerät 1 an das Getriebesteuergerät 2 weitergegebenen Wert der Auslenkung auf θ_lim zu beschränken. Dies würde es dem Fahrer jedoch unmöglich machen, im Betrieb mit Drehmomentbegrenzung durch Betätigen des Fahrpedals über θ_lim hinaus ein Herunterschalten zu provozieren. Um diesem Nachteil abzuhelfen, ist ein Addierer 11 vorgesehen, der jeweils die Auslenkung θ_lim und die von der Differenzschaltung 10 berechnete Breite des Overscaling-Bereich empfängt und die Summe, im hier betrachteten Fall ca. 82%, ausgibt. Ein Auswahlglied 12 leitet dieses Ergebnis an seinen Ausgang weiter, wenn ein Steuersignal von der Drehmomentsteuereinheit 6 anliegt, das den Betrieb mit Drehmomentbegrenzung anzeigt; im Normalbetrieb ist der Ausgang fest auf 120% gehalten. Eine Minimumauswahlschaltung 13 gibt den jeweils kleineren Wert unter der vom Fahrpedal 3 erfassten Auslenkung und dem Ausgangssignal des Auswahlglieds an das Getriebesteuergerät 2 weiter.
Effektiv wird auf diese Weise ein bei gleichbleibenden Abmessungen zu niedrigeren Auslenkungen hin verschobener Overscaling-Bereich O` geschaffen, in 4 durch eine gestrichelte Umrahmung dargestellt. Wie beim herkömmlichen Overscaling-Bereich O nimmt mit zunehmender Auslenkung des Fahrpedals das Motordrehmoment nicht mehr zu, sobald die Grenze des Overscaling-Bereichs von unten her überschritten wird. Die Geschwindigkeiten, bei denen nun ein Umschalten stattfindet, sind niedriger als im Overscaling-Bereich O des Normalbetriebs und daher auch unter Drehmomentbegrenzung erreichbar.
Beim Übergang vom Normalbetrieb in den Betrieb mit Drehmomentbegrenzung kann nicht nur die Lage des Overscaling-Bereichs wie oben diskutiert von O nach O' verschoben werden, auch der Verlauf der Schaltkurve 6<->7 kann angepasst werden, um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass die Fahrgeschwindigkeiten, bei denen sich die Beschleunigungskennlinien verschiedener Gänge des Antriebsstrangs kreuzen, unter Volllast andere sind als unter Drehmomentbegrenzung. 5 zeigt zwei solche Kennlinien V4, V5 für den 4. und 5. Gang des Getriebes 5 unter Volllast, mit Drehmoment τ_nom , sowie Kennlinien T4, T5 für dieselben Gänge bei auf τ_lim begrenztem Drehmoment. Die Kurven V3, V4 kreuzen einander bei einer Fahrzeuggeschwindigketi von 120 km/h; bei dieser Geschwindigkeit ist demnach ein Umschalten möglich, ohne dass es zu einer abrupten Änderung des Drehmoments am Rad kommt. Die Kurven T3, T4 liegen bei derselben Geschwindigkeit im Bereich negativer Beschleunigungen; die Geschwindigkeit ist also allenfalls noch bei Bergabfahrt erreichbar, und wenn es tatsächlich zu einem Umschalten in den 3. Gang käme, würde dies keine zusätzliche Beschleunigung des Fahrzeugs ermöglichen, sondern dieses noch stärker verzögern. Die Geschwindigkeit bei der unter der Drehmomentbegrenzung ein Umschalten bei gleichbleibendem Drehmoment möglich ist, liegt bei etwa 50 km/h. Indem im Fall der Drehmomentbegrenzung die Schaltkurve 6<->7 durch eine angepasste Kurve 6<->7' ersetzt wird, kann sichergestellt werden, dass auch im verschobenen Overscaling-Bereich O` für den Fahrer die Möglichkeit besteht, Gangwechsel durch Modulieren der Fahrpedalauslenkung zu provozieren, ohne dass diese zu abrupten Änderungen der Fahrzeugbeschleunigung führen.
Um Drehmomentstöße im Moment des Übergangs zwischen Normalbetrieb und Betrieb mit Drehmomentbegrenzung zu vermeiden, kann vorgesehen werden, dass sich die Ausgabe der Minimumauswahlschaltung in einem solchen Fall nicht abrupt ändert, sondern innerhalb einer vorgegebenen Zeit oder mit einer vorgegeben Rate kontinuierlich zwischen der erfassten Auslenkung und der Ausgabe der Schaltung 12 übergeht.
Bezugszeichen

1: Motorsteuergerät
2: Getriebesteuergerät
3: Fahrpedal
4: Motor
5: Getriebe
6: Drehmomentsteuereinheit
7: Messinstrument
8: Tabelle
9: Tabelle
10: Differenzschaltung
11: Addierer
12: Auswahlschaltung
13: Minimumauswahlschaltung

Claims

Verfahren zum Wählen eines Gangs für ein von einem Motor (4) angetriebenes Schaltgetriebe (5) mit den Schritten a) Erfassen einer Auslenkung (θ) eines Eingabeelements (3); b) Festlegen einer Drehmomentanforderung (τ*) in Abhängigkeit wenigstens von der erfassten Auslenkung (θ) und vom Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Drehmomentbegrenzung; c) Ansteuern des Motors anhand der Drehmomentanforderung; d) Wählen eines in dem Schaltgetriebe einzulegenden Gangs anhand eines aktuell eingelegten Gangs, einer aktuellen Drehzahl des Getriebes und der erfassten Auslenkung bei Nichtvorliegen der Drehmomentbegrenzung, gekennzeichnet durch den Schritt e) Wählen eines in dem Schaltgetriebe einzulegenden Gangs anhand eines aktuell eingelegten Gangs, einer aktuellen Drehzahl des Getriebes und einer fiktiven Auslenkung, die niedriger als die erfasste Auslenkung ist, bei Vorliegen der Drehmomentbegrenzung.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Drehmomentbegrenzung eingeführt wird bei Überhitzung, einem Defekt des Motors oder Getriebes oder schlechter Kraftstoffqualität.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Festlegen der Drehmomentanforderung das Festlegen einer ersten Drehmomentanforderung (τ*) anhand der erfassten Auslenkung (θ) und, bei Nichtvorliegen der Drehmomentbegrenzung, das Ausgeben der ersten Drehmomentanforderung (τ*) als die festgelegte Drehmomentanforderung (τ*), sowie bei Vorliegen der Drehmomentbegrenzung, das Ausgeben des jeweils kleineren Werts unter der ersten Drehmomentanforderung (τ*)und einem Grenzwert (τ_lim) als die festgelegte Drehmomentanforderung umfasst, wobei optional der Grenzwert (τ_lim) eine Funktion der aktuellen Drehzahl ist.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die erste Drehmomentanforderung (τ*) eine vorgegebene Funktion der erfassten Auslenkung (θ) ist, die Drehmomentbegrenzung eine obere Grenze (τ_lim) der Drehmomentanforderung festlegt, mit der der Motor (4) angesteuert werden darf, und der Wert der vorgegebenen Funktion für eine Auslenkungsobergrenze (θ_lim) gleich der oberen Grenze (τ_lim) der Drehmomentanforderung ist, und die fiktive Auslenkung gleich der erfassten Auslenkung (θ) ist, solange die erfasste Auslenkung (θ) kleiner als die Auslenkungsobergrenze (θ_lim) ist, und gleich der Auslenkungsobergrenze (θ_lim) ist, wenn die erfasste Auslenkung (θ) größer als die Auslenkungsobergrenze (θ_lim) ist.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem der Grenzwert bei Eintritt und/oder Aufhebung der Drehmomentbegrenzung graduell von der ersten Drehmomentanforderung auf einen stationären Wert bzw. von dem stationären Wert auf die erste Drehmomentanforderung übergeht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem für den aktuellen Gang und einen nächsthöheren Gang eine Schaltkennlinie (1->2, 6<->7) vorgegeben ist, die eine Schaltauslenkung des Bedienelements (3) als Funktion der aktuellen Drehzahl spezifiziert, und bei dem in Schritt e) als einzulegender Gang der aktuelle Gang gewählt wird, wenn die erfasste Auslenkung (θ) höher ist als die der aktuellen Drehzahl auf der Schaltkennlinie (1->2, 6<->7) entsprechende Auslenkung, und der nächsthöhere Gang gewählt wird, wenn die erfasste Auslenkung (θ) niedriger ist als die der aktuellen Drehzahl auf der Schaltkennlinie (1->2, 6<->7) entsprechende Auslenkung, und/oder bei dem bei dem für den aktuellen Gang und einen nächstniedrigeren Gang eine Schaltkennlinie (2->1, 6<->7) vorgegeben ist, die eine Schaltauslenkung des Bedienelements als Funktion der aktuellen Drehzahl spezifiziert, und bei dem in Schritt e) als einzulegender Gang der aktuelle Gang gewählt wird, wenn die erfasste Auslenkung (θ) niedriger ist als die der aktuellen Drehzahl auf der Schaltkennlinie (2->1, 6<->7) entsprechende Auslenkung, und der nächstniedrigere Gang gewählt wird, wenn die erfasste Auslenkung (θ) höher ist als die der aktuellen Drehzahl auf der Schaltkennlinie (2->1, 6<->7) entsprechende Auslenkung.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Overscaling-Bereich (O) von Auslenkungen des Bedienelements, in dem das Drehmoment des Motors unabhängig von der erfassten Auslenkung des Bedienelements auf einem Maximum gehalten wird, bei Vorliegen der Drehmomentbegrenzung zu kleineren Auslenkungen (O`) hin verschoben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schritte a)-c) von einem Motorsteuergerät (1) und die Schritte d) und e) von einem Getriebesteuergerät (2) basierend auf einer von dem Motorsteuergerät (1) bereitgestellten erfassten oder fiktiven Auslenkung (θ) durchgeführt werden.
Computerprogramm, das, wenn es von einem Bordcomputersystem eines Kraftfahrzeugs ausgeführt wird, dieses veranlasst, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
Computerprogramm, das, wenn es vom Motorsteuergerät (1) eines Kraftfahrzeugs ausgeführt wird, dieses veranlasst, die Schritte a)-c) des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-7 auszuführen und je nach Vorliegen oder Nichtvorliegen der Drehmomentbegrenzung die erfasste oder die fiktive Auslenkung (θ) an ein Getriebesteuergerät (2) auszugeben.