DE112007001751T5

DE112007001751T5 - Schaltpunkt-Steuersystem für Automatikgetriebe und Verfahren für seine Verwendung

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Publication number: DE112007001751T5
Application number: DE112007001751T
Authority: DE
Inventors: Bai Ann Arbor Shushan; Hebbale V. Troy Kumaraswamy; Lee J. Troy Chunhao
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-07-25
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2027-06-26
Also published as: DE112007001751B4; CN101517561B; US7653469B2; WO2008014073A2; US20080027613A1; CN101517561A; WO2008014073A3

Abstract

Verfahren zum Steuern eines Automatikgetriebes in einem Kraftfahrzeug, das umfasst:
Vorsehen eines Automatikgetriebes, das durch eine Getriebesteuereinheit gesteuert wird, wobei der Getriebesteuereinheit eine adaptive Schaltlogik zugeordnet ist; und
Verwenden der zugeordneten adaptiven Schaltlogik, um den Schaltvorgang in dem Getriebe in Übereinstimmung mit adaptiven Schaltpunkten zu steuern, die Veränderungen von Fahrzeugzuständen oder Fahrbahnzuständen kompensieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Schaltzeitplanung von Automatikgetrieben. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Steuerung der Schaltvorgänge in Automatikgetrieben auf der Grundlage erzeugter adaptiver Schaltpunkte, die unterschiedliche Fahrzeug- und Fahrbahnzustände kompensieren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine herkömmliche Schaltzeit- oder Schaltablaufplanung für Automatikgetriebe ist in Form von Schaltkennfeldern implementiert. Ein Schaltkennfeld ist eine Gruppe von Tabellennachschlagfunktionen, die Schaltpunkte anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Drosselklappenöffnung definieren. Folglich ist jeder Schaltpunkt, der unter Verwendung einer herkömmlichen Schaltzeitplanung definiert ist, eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Drosselklappenöffnung und kompensiert unterschiedliche Fahrzeugzustände wie etwa unterschiedliche Fahrzeugbeladungen und einen zugeordneten Anhängerbetrieb oder Fahrbahnzustände wie etwa eine Steigung und Krümmung der Fahrbahn nicht. Es ist jedoch wünschenswert, Schaltpunkte, die eine Kombination aus Eingängen verwenden, die unterschiedliche Fahrzeug- und Fahrbahnzustände kompensieren, dynamisch zu erzeugen, um eine optimale Kraftstoffwirtschaftlichkeit, ein optimales Leistungsverhalten und ein optimales Antriebsverhalten zu erzielen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es wird allgemein ein Automatikgetriebe-Steuersystem geschaffen, um das Schalten in einem Automatikgetriebe in einem Kraftfahrzeug zu steuern, das umfasst: ein Automatikgetriebe in einem Kraftfahrzeug, das mit einer Getriebesteuereinheit in einer funktionalen Verbindung steht; und eine Getriebesteuereinheit, der eine adaptive Schaltlogik zugeordnet ist, die arbeitet, um Veränderungen der Fahrzeugzustände und der Fahrbahnzustände zu kompensieren, wobei die Getriebesteuereinheit wenigstens einen Ausgangsbefehl an das Automatikgetriebe ausgibt, um das Schalten von Gängen im Automatikgetriebe in Übereinstimmung mit der adaptiven Schaltlogik zu steuern.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern eines Automatikgetriebes das Vorsehen eines Automatikgetriebes, das durch eine Getriebesteuereinheit gesteuert wird, wobei der Getriebesteuereinheit eine adaptive Schaltlogik zugeordnet ist; und das Verwenden der zugeordneten adaptiven Schaltlogik, um das Schalten in dem Getriebe in Übereinstimmung mit erzeugten adaptiven Schaltpunkten zu steuern, die Veränderungen der Fahrzeugzustände und der Fahrbahnzustände kompensieren.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich mit Bezug auf die folgende Beschreibung und die folgenden Zeichnungen, in denen:
1 ein Systemdiagramm eines adaptiven Schaltzeitplanungssystems ist, das eine adaptive Schaltlogik gemäß einer Ausführungsform der Erfindung besitzt;
2 eine vergrößerte Ansicht der in 1 gezeigten adaptiven Schaltlogik gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
3 ein Ablaufplan ist, der ein Verfahren des Verwendens des in 1 gezeigten adaptiven Schaltzeitplanungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
4 ein Ablaufplan ist, der Unterschritte veranschaulicht, die der Bestimmung eines adaptiven Schaltpunkts wie in 3 gezeigt gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zugeordnet sind;
5 ein Beispiel eines wirtschaftlichen Schaltkennfeldes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
6 ein leistungsbetontes Schaltkennfeld gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
7 eine Einschaltmodifizierer-Nachschlagtabelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
8 eine Ausschaltmodifizierer-Nachschlagtabelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
9 ein Ablaufplan ist, der die Schritte des Bestimmens eines adaptiven Schaltpunktmodifizierers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht; und
10 ein adaptives Schaltkennfeld ist, das unter Verwendung des adaptiven Schaltzeitplanungssystems und des Steuerverfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erzeugt wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Im Allgemeinen schaffen ein System und ein Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung eine adaptive Schaltzeitplanung für Automatikgetriebe. Das adaptive Schaltzeitplanungssystem und das Steuerverfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung basieren auf optimalen Schaltpunkten, die unterschiedliche Fahrzeug- und Fahrbahnzustände kompensieren, um eine optimale Kraftstoffwirtschaftlichkeit, ein optimales Leistungsverhalten und ein optimales Antriebsverhalten zu erzielen.
Ein Steuerverfahren zum Verwenden des adaptiven Schaltzeitplanungssystems berücksichtigt Fahrzeugzustände wie etwa eine Beladung und einen Anhängerbetrieb sowie Fahrbahnzustände wie etwa eine Steigung und eine Krümmung, um entsprechende optimale Schaltpunkte zu erzeugen. Somit erzeugen das System und das Verfahren der vorliegenden Erfindung dynamisch Schaltpunkte, um das Schalten der Gänge im Getriebe entsprechend der aktuellen Fahrzeug- und Fahrbahnzustände zu kompensieren und anzupassen.
Insbesondere schafft die Erfindung ein adaptives Schaltzeitplanungssystem für Automatikgetriebe in Kraftfahrzeugen und ein zugehöriges Steuer verfahren, um eine adaptive Schaltzeitplanung zu erzeugen. Aktuelle Fahrzeugbeschleunigungsänderungen sind zu Änderungen der Fahrzeug- und Fahrbahnzustände proportional. Somit kann eine Abweichung der Fahrzeugbeschleunigung verwendet werden, um Schaltpunkte zu modifizieren, wenn sich Fahrzeug- und Fahrbahnzustände andern. Weiterhin können andere Signale, die in das System der vorliegenden Erfindung eingegeben werden, etwa ein Bremsen, eine Drosselklappenöffnungsrate und dergleichen, verwendet werden, um den Schaltzeitplanung an verschiedene Änderungen der Fahrzeug- und Fahrbahnzustände anzupassen.
1 veranschaulicht ein Automatikgetriebe-Steuersystem 20 zum Steuern des Schaltens in einem Automatikgetriebe in einem Kraftfahrzeug 22 auf der Grundlage adaptiver Schaltpunkte. Das System 20 befindet sich in einem Kraftfahrzeug 22, das wenigstens zwei Vorderräder 28 und wenigstens zwei Hinterräder 30 besitzt und einen Motor 24, der mit einem Getriebe 26 gekoppelt ist, das in einer funktionalen Verbindung mit einer Getriebesteuereinheit 34 steht, enthält, wobei die Getriebesteuereinheit 34 mehrere Eingangssignale empfängt und die Eingangssignale in wenigstens ein oder in mehrere Schaltbefehl-Ausgangssignale 68 transformiert, um adaptive Schaltdaten, die durch die adaptive Schaltsteuerlogik erzeugt werden, an das Getriebe 26 zu übermitteln.
Die Getriebesteuereinheit 34 steht mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 32 und mit anderen Komponenten sowie mit Systemen, die ein Drosselklappensteuersystem (das Drosselklappensteuersystem ist nicht gezeigt) und ein Bremssystem (das Bremssystem ist nicht gezeigt) umfassen, in einer funktionalen Verbindung und empfangt hiervon Signale.
Im Betrieb tauscht der Motor 24 ein oder mehrere Motorsignale 64 einschließlich wenigstens eines Motordrehmomentsignals und wenigstens eines Motordrehzahlsignals als Ausgänge von dem Motor mit der Getriebesteuereinheit 34 als Eingänge in die Getriebesteuereinheit 34 aus. Außerdem tauscht das Getriebe 26 ein oder mehrere Getriebesignale 62 einschließlich wenigstens eines Getriebeeingangsdrehzahlsignals und wenigstens eines Getriebeausgangsdrehzahlsignals als Ausgänge von dem Getriebe mit der Getriebesteuereinheit 34 als Eingänge in diese aus. Weiterhin wird wenigstens ein Drosselklappenstellungssignal 65 von dem Drosselklappensteuersystem in die Drosselklappensteuereinheit 34 eingegeben. Wenigstens ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 60 wird als ein Ausgang von einem oder mehreren Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren 32 an die Getriebesteuereinheit 34 als ein Eingang übermittelt. Andere dynamische Signale 66, etwa ein Bremssignal von einem Bremssystem, ohne jedoch darauf eingeschränkt zu sein, werden ebenfalls von entsprechenden anderen Systemen als Eingänge an die Getriebesteuereinheit 34 übermittelt.
Sobald die Eingangssignale, die Signale 60, 62, 64, 65 und 66 umfassen, an die Getriebesteuereinheit 34 übermittelt worden sind, werden sie als Eingänge an die adaptive Schaltlogik 36, die in der Getriebesteuereinheit 34 vorgesehen ist, übermittelt. Die adaptive Schaltlogik 36 verwendet die Eingänge, um auf der Grundlage eines adaptiven Schaltkennfeldes 98 (in 10 gezeigt) einen Schaltbefehl 68 zu erzeugen, der von der Getriebesteuereinheit 34 an das Getriebe 26 übermittelt wird. Die adaptive Schaltlogik 36 arbeitet, um einen Schaltvorgang im Getriebe in Übereinstimmung mit einem adaptiven Schaltkennfeld zu steuern, das Änderungen der Fahrzeugzustände und der Fahrbahnzustände kompensiert.
Ein nicht beschränkendes Beispiel eines optimalen Schaltkennfeldes für einen bestimmten Fahrzeugzustand ist in 10 gezeigt, die ein optimales Schaltpunkt-Schaltkennfeld 98 veranschaulicht, in dem Herunterschalt- und Hochschaltkurven aufgetragen sind, die einen Prozentsatz der Drosselklappenöffnung auf einer Y-Achse gegenüber der Fahrzeuggeschwindigkeit in Meilen pro Stunde auf der X-Achse repräsentieren.
2 zeigt eine genauere Ansicht der in 1 gezeigten adaptiven Schaltlogik 36. Insbesondere zeigt 2 einen Systemablaufplan einer Beschleunigungsberechnungs-Logikeinheit 40, eines Controllers 38, der mit der Beschleunigungsberechnungs-Logikeinheit 40 in einer funktionalen elektrischen Verbindung steht, und einer adaptiven Schaltkennfeldbestimmungs-Logikeinheit 42.
Insbesondere besitzt der Controller 38 wenigstens ein Kalman-Filter, das verwendet wird, um auf die Beschleunigung bezogene Eingangssignale zu verarbeiten, um einen zugeordneten aktuellen Fahrzeugbeschleunigungswert zu bestimmen. Der Controller 38 arbeitet mit der Beschleunigungsberechnungs-Logikeinheit 40 zusammen, um eine aktuelle Fahrzeugbeschleunigung unter Verwendung eines rekursiven Satzes von Gleichungen zu berechnen, um aktuelle Fahrzeugbeschleunigungswerte, die zu im Voraus definierten Zeitpunkten abgetastet werden, zu berechnen.
Die Schaltkennfeld-Bestimmungslogik 42 stellt ein wirtschaftliches Schaltkennfeld 48, ein leistungsbetontes Schaltkennfeld 50, eine adaptive Schaltpunktmodifizierer-Bestimmungslogik 52, eine Schaltpunktbestimmungslogik 58 und eine Fahrzeugbeschleunigungsabweichungs-Logik 46 bereit.
5 zeigt eine genauere Ansicht eines Beispiels des wirtschaftlichen Schaltkennfeldes 48, das in 2 gezeigt ist. 6 zeigt eine genauere Ansicht eines Beispiels eines leistungsbetonten Schaltkennfeldes 50, das in 2 gezeigt ist.
Jedes der Schaltkennfelder 48, 50 sieht eine Y-Achse, die einen Prozentsatz einer Drosselklappenöffnung darstellt, und eine X-Achse, die eine Fahrzeuggeschwindigkeit darstellt, vor. Die gestrichelten Linien stellen Schaltpunktkurven dar, die einem Herunterschalten entsprechen, während die durchgezogenen Linien Schaltpunktkurven darstellen, die einem Hochschalten entsprechen, wie von dem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet anerkannt wird.
Das wirtschaftliche Schaltkennfeld 48 und das leistungsbetonte Schaltkennfeld 50 zeigen herkömmliche Schaltkennfelder, die jeweils in der Weise wirken, dass eine einer entsprechenden Fahrzeuggeschwindigkeit zugeordnete Drosselklappenöffnung auf Schaltpunkte abgebildet wird, um Hochschalt- und Herunterschaltvorgänge zu bestimmen, die jeder Schaltposition im Getriebe 26 zugeordnet sind.
Das wirtschaftliche Schaltkennfeld 48 basiert auf Schaltablaufplänen, die einem sparsamen Kraftstoffverbrauch entsprechen, wobei der optimale sparsame Kraftstoffverbrauch durch spezifizierte wirtschaftliche Schaltpunkte sp_e erzielt wird. Das wirtschaftliche Schaltkennfeld definiert mehrere wirtschaftliche Schaltpunkte, an denen der Motor am effizientesten ist, um die optimale Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu erzielen.
Das leistungsbetonte Schaltkennfeld 50 basiert auf Bedingungen einer maximalen Leistung, die einem entsprechenden Drosselklappen- und Drehzahlzustand zugeordnet sind. Das leistungsbetonte Schaltkennfeld definiert mehrere Schaltpunkte sp_p, die jeweils das beste Leistungsverhalten in einem Zustand maximaler Leistung schaffen.
Die adaptive Schaltpunktmodifizierer-Bestimmungslogik 52 wird verwendet, um auf der Grundlage einer Fahrzeugbeschleunigungsabweichung und einer Position der Drosselklappe einen Schaltpunktmodifizierer β zu bestimmen. Die Schaltpunktmodifizierer-Bestimmungslogik 52 sieht eine oder mehrere Modifizierer-Nachschlagtabellen 54, 56 vor. Die Schaltpunktmodifizierer-Bestimmungslogik 52 bestimmt den Wert des Modifizierers β, der im Bereich von 0 bis 1 liegt.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird β aus einer Nachschlagtabelle gewählt, etwa aus einer der in den 7–8 gezeigten Einschalt- oder Ausschalt-Nachschlagtabellen. In 7 ist ein Beispiel der Einschaltmodifizierer-Nachschlagtabelle gezeigt. In 8 ist ein Beispiel der Ausschaltmodifizierer-Nachschlagtabelle gezeigt.
In einer in 7 gezeigten Ausführungsform ist eine Einschaltmodifizierer-Nachschlagtabelle 54 vorgesehen, wobei die Einschaltmodifizierer-Nachschlagtabelle Schaltpunktmodifiziererwerte enthält, die jeweils einem zugeordneten Wert der Fahrzeugbeschleunigungsabweichung entsprechen.
In einer in 8 gezeigten Ausführungsform ist eine Ausschaltmodifizierer-Nachschlagtabelle 56 vorgesehen, wobei die Ausschaltmodifizierer-Nachschlagtabelle Schaltpunktmodifiziererwerte enthält, die jeweils einem zugeordneten Beschleunigungsabweichungswert entsprechen.
Ein Verfahren zum Verwenden der adaptiven Schaltlogik 36 ist dazu vorgesehen, das adaptive Schaltkennfeld 98 aus einer Kombination aus wenigstens einem wirtschaftlichen Schaltkennfeld 48 und wenigstens einem leistungsbetonten Schaltkennfeld 50 zu erzeugen, wobei das adaptive Schaltkennfeld 98 eine adaptive Schaltzeitplanung definiert. Das adaptive Schaltkennfeld 98 ist durch mehrere optimale oder adaptive Schaltpunkte definiert, die adaptive Schaltkurven bilden, wobei jeder der mehreren adaptiven Schaltpunkte aus einem entsprechenden wirtschaftlichen Schaltpunkt und aus einem entsprechenden leistungsbetonten Schaltpunkt berechnet wird. Der entsprechende wirtschaftliche Schaltpunkt wird aus einem wirtschaftlichen Schaltkennfeld gewählt, während der entsprechende leistungsbetonte Schaltpunkt aus einem leistungsbetonten Schaltkennfeld gewählt wird. Die Eingänge in jedes der Schaltkennfelder 48 bzw. 50 umfassen Drosselklappensignale, die Drosselklappenstellungen als einen Prozentsatz der Drosselklappenöffnung angeben, Fahrzeuggeschwindigkeiten und Gangschaltdaten und werden dann verwendet, um mehrere adaptive Schaltpunkte in einem adaptiven Schaltpunktkennfeld zu erzeugen.
Im Allgemeinen umfasst ein Verfahren zum Steuern eines Automatikgetriebes in einem Kraftfahrzeug: Vorsehen eines Automatikgetriebes, das durch eine Getriebesteuereinheit gesteuert wird, wobei der Getriebesteuereinheit eine adaptive Schaltlogik zugeordnet ist; und Verwenden der zugeordneten adaptiven Schaltlogik, um einen Schaltvorgang im Getriebe in Übereinstimmung mit einem adaptiven Schaltkennfeld zu steuern, das Veränderungen von Fahrzeug- und Fahrbahnzuständen kompensiert.
Ein adaptives Schaltkennfeld für einen besonderen Fahrzeug- oder Fahrbahnzustand wird aus einer Kombination aus wenigstens einem wirtschaftlichen Schaltkennfeld und wenigstens einem leistungsbetonten Schaltkennfeld erzeugt, wobei das adaptive Schaltkennfeld eine adaptive Schaltzeitplanung definiert.
Adaptive Schaltpunkte, die das Schaltkennfeld definieren, werden jeweils aus einem entsprechenden wirtschaftlichen Schaltpunkt und aus einem entsprechenden leistungsbetonten Schaltpunkt berechnet, um einen dem adaptiven Schaltkennfeld zugeordneten adaptiven Schaltpunkt zu definieren. Der wirtschaftliche Schaltpunkt wird aus einem wirtschaftlichen Schaltkennfeld gewählt, während der leistungsbetonte Schaltpunkt aus einem leistungsbetonten Schaltkennfeld gewählt wird. Die Werte des wirtschaftlichen Schaltpunkts und des leistungsbetonten Schaltpunkts werden anschließend durch einen Modifizierer in Übereinstimmung mit einer adaptiven Schaltpunktbestimmungsrechnung modifiziert, um den adaptiven Schaltpunkt zu bestimmen.
Zunächst wird eine Fahrzeugbeschleunigungsabweichung anhand einer Differenz zwischen einer geschätzten Nenn-Fahrzeugbeschleunigung und einer tatsächlichen Fahrzeugbeschleunigung berechnet. Die geschätzte Nenn-Fahrzeugbeschleunigung basiert auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit und auf im Voraus definierten Nenn-Fahrzeugzuständen und Nenn-Fahrbahnzuständen, etwa einem einzigen Insassen (d. h. nur einem Fahrer) in einem Fahrzeug und einer ebenen Fahrbahn. Die aktuelle Fahrzeugbeschleunigung wird unter Verwendung des Controllers berechnet. Der Controller kann irgendein geeignetes Filterungsverfahren verwenden, um die aktuelle Fahrzeugbeschleunigung zu bestimmen. Vorzugsweise kann in einer Ausführungsform der Erfindung ein Kalman-Filter verwendet werden, um die aktuelle Fahrzeugbeschleunigung zu bestimmen.
Sobald die Werte der geschätzten Nenn-Fahrzeugbeschleunigung und der aktuellen Fahrzeugbeschleunigung bestimmt sind, wird die Beschleunigungsabweichung gleich einer Differenz zwischen der geschätzten Nenn-Fahrzeugbeschleunigung und der aktuellen Fahrzeugbeschleunigung gesetzt. Die berechnete Fahrzeugbeschleunigungsabweichung wird dann verwendet, um einen Schaltpunktmodifiziererwert zu bestimmen. Der Wert des Modifizierers kann unter Verwendung von Nachschlagtabellen oder unter Verwendung einer unscharfen Logik (Fuzzy-Logik) bestimmt werden.
Der Schaltmodifiziererwert liegt im Bereich von Werten von 0 bis 1 einschließlich der Grenzen und bewirkt, sowohl den wirtschaftlichen Schaltpunkt als auch den leistungsbetonten Schaltpunkt in Übereinstimmung mit einer Schaltpunkt-Bestimmungsberechnung zu modifizieren. Wenn der Modifiziererwert gleich Null ist, ist der berechnete Schaltpunkt gleich dem Wert des entsprechenden wirtschaftlichen Schaltpunkts, und wenn der Modifiziererwert gleich Eins ist, ist der berechnete Schaltpunkt gleich dem Wert des entsprechenden leistungsbetonten Schaltpunkts.
Sobald die Schaltpunktbestimmungsberechnung ausgeführt worden ist, wird ein optimaler oder adaptiver Schaltpunkt bestimmt und verwendet, um ein adaptives Schaltkennfeld zu erzeugen. Das adaptive Schaltkennfeld kann in Übereinstimmung mit Schwankungen der Fahrzeugbeschleunigungsabweichung dynamisch erzeugt werden.
Nun wird allgemein auf 3 Bezug genommen, die ein Verfahren 70 zum Verwenden der in 1 gezeigten adaptiven Schaltlogik 36 vorsieht. 3 zeigt einen Blockschaltplan eines Ablaufplans, der die Operation der Schaltpunktlogik 36 repräsentiert.
Zunächst werden auf die Beschleunigung bezogene Eingänge einschließlich eines Motordrehmoments, einer Motordrehzahl, einer Getriebeeingangsdrehzahl, Informationen über den momentanen Gang und einer Getriebeausgangsdrehzahl in den Controller 38 eingegeben, um die Beschleunigungseingänge zu verarbeiten. Die Beschleunigungseingänge werden dann an die Beschleunigungsberechnungs-Logikeinheit 40 übermittelt, um einen Nenn-Fahrzeugbeschleunigungsschätzwert α_e und einen aktuellen Fahrzeugbeschleunigungswert α_c zu berechnen. Die Werte α_e und α_c werden anschließend als Eingänge an die Schaltkennfeld-Bestimmungslogik 42 übermittelt.
Im Betrieb werden die Werte α_e und α_c an die Fahrzeugbeschleunigungsabweichungs-Logikeinheit 46 übermittelt und wird eine Berechnung der Fahrzeugbeschleunigungsabweichung ausgeführt.
Das Verfahren 70 zum Verwenden der Schaltpunktlogik 36 umfasst das Berechnen einer Nenn-Fahrzeugbeschleunigungsschätzung (72) und das Berechnen eines aktuellen Fahrzeugbeschleunigungswerts (74), um α_e bzw. α_c zu berechnen.
Wie in den 2–3 gezeigt ist, berechnet die Beschleunigungsberechnungslogik 40 einen Nenn-Fahrzeugbeschleunigungs-Schätzwert α_d (72) durch Schätzen der Nenn-Fahrzeugbeschleunigung anhand von im Voraus definierten Nennzuständen einschließlich des aktuellen Motordrehmoments und einer spezifizierten Beladung im Fahrzeug und im Voraus definierter Fahrbahnzustände einschließlich einer ebenen Fahrbahn.
Eine Ausführungsform der Nenn-Fahrzeugbeschleunigungs-Schätzberechnung ist in Gleichung 1 gezeigt: αe = (Te·Kt·GR·FR/Rw – F0·Mν·g – F1·ν – F2·ν2)/Mν (1)
Hierbei sind α_e die geschätzte Nenn-Fahrzeugbeschleunigung, T_e das aktuelle Motordrehmoment, K_t das aktuelle Drehmomentverhältnis des Drehmomentwandlers, GR das aktuelle Übersetzungsverhältnis, FR das Endantriebsverhältnis, R_w der Radradius, ν die Fahrzeuggeschwindigkeit, g die Erdbeschleunigung, M die Nenn-Fahrzeugmasse unter der Annahme, dass sich keine zusätzliche Beladung oder zusätzliche Insassen im Fahrzeug befinden, und F₀, F₁ und F₂ Fahrzeugwiderstandskoeffizienten nullter, erster bzw. zweiter Ordnung.
Die Berechnungslogik 40 für die aktuelle Fahrzeugbeschleunigung berechnet die aktuelle Fahrzeugbeschleunigung (74) durch Eingeben von Signaleingängen der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit in die Logikeinheit 40. Eine Ausführungsform einer Berechnung der aktuellen Fahrzeugbeschleunigung, die unter Verwendung eines Kalman-Filters ausgeführt wird, ist auf dem Gebiet der Steuerungstechniken wohl bekannt.
In einer Ausführungsform der Erfindung filtert das Kalman-Filter Signaleingänge der aktuellen Fahrzeugbeschleunigung in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen 2–5: speed(k + 1) = speed(k) + T·αc(k) + Kgain1·residue (2) αc(k + 1) = αc(k) + T·jerk(k) + Kgain2·residue (3) jerk(k + 1) = jerk(k) + Kgain3·residue (4) residue = gemessene speed(k + 1) – speed(k) – T·αc(k) (5)
Hierbei sind Kgain1, Kgain2, Kgain3 Kalman-Filter-Verstärkungsfaktoren, wobei die Kalman-Filter-Verstärkungsfaktoren aus einem diskreten Kalman-Filter-Entwurf unter der Annahme von Rauschcharakteristiken für den Messprozess und den Sensor bestimmt werden, sind speed(k + 1), acc(k + 1), jerk(k + 1) Schätzungen der Geschwindigkeit, der Beschleuni gung und des Ruckens zur Zeit k + 1, wobei das Rucken gleich einer Änderungsrate der Beschleunigung α_c ist und wobei T das Abtastintervall ist.
Zunächst wird die Variable k bei Null initialisiert, um einen Anfangswert für α_c zu bestimmen, wobei α_c(1) gleich Kgain2·residue bei k = 0 für eine konstante Abtastzeit T ist. Die Geschwindigkeit und die Beschleunigung bei k = 0 werden ebenfalls auf Null initialisiert. Die in den Gleichungen 2–5 offenbarten Berechnungen werden auf rekursive Weise gelöst, wobei ein letzter berechneter Wert α_c(k) verwendet wird, um einen jüngsten Wert α_c bei k + 1 zu erzeugen.
Der Wert für die Fahrzeugbeschleunigungsabweichung, Δα, wird dann in die Schaltpunktmodifizierer-Bestimmungslogik 52 eingegeben, um einen Schaltpunktmodifiziererwert unter Verwendung der Fahrzeugbeschleunigungsabweichung zu bestimmen.
4 veranschaulicht eine adaptive Schaltpunktbestimmung 76 von 3 genauer. Das Schaltpunkt-Bestimmungsverfahren 70 bestimmt einen adaptiven Schaltpunkt durch Eingeben von α_e und α_c in eine Fahrzeugbeschleunigungsabweichungs-Logikeinheit, um eine Fahrzeugbeschleunigungsabweichung Δα (78) zu berechnen.
Wie in den 2 und 4 gezeigt ist, berechnet die Fahrzeugbeschleunigungsberechnungslogik 40 die Abweichung Δα der aktuellen Fahrzeugbeschleunigung α_c aus der geschätzten Nenn-Fahrzeugbeschleunigung α_e, wobei Δα gleich einer Differenz von α_e und α_c ist: Δα = α_e – α_c.
Weiterhin wird, wie in 4 bei 82 gezeigt ist, eine adaptive Schaltpunktmodifizierer-Bestimmung anhand von Δα und anderen Eingangssignalen ausgeführt.
Eine Ausführungsform der Schaltpunktmodifizierer-Bestimmungslogik 52 von 2 verwendet eine Nachschlagtabelle, um den Wert β als Funktion der Beschleunigungsabweichung Δα und der Motordrosselklappenöffnung oder -stellung th zu spezifizieren, wie in Gleichung 6 angegeben ist: β = f(Δα, th) (6)
9 zeigt einen Ablaufplan 88, der ein Verfahren zum Bestimmen eines adaptiven Schaltpunktmodifizierers β 82 von 4 repräsentiert. 9 zeigt genauer die Verwendung der Schaltpunktmodifizierer-Bestimmungslogik für die Bestimmung von β, wie bei 84 in 3 gezeigt ist. Der Ablaufplan 88 sieht eine anfängliche Zustandsbestimmung 90 vor, die einen Zustand einer Drosselklappenstellung (TPS) bestimmt. Der Modifizierer β verändert sich in Übereinstimmung mit der TPS.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird β aus einer Nachschlagtabelle gewählt, etwa einer der in den 7–8 gezeigten Einschalt- oder Ausschalt-Nachschlagtabellen.
Falls die Drosselklappenstellung größer als Null ist, wird β aus einer Einschalt-Nachschlagtabelle 94 gewählt. Falls die Drosselklappenstellung gleich Null ist, wird β aus einer Ausschalt-Nachschlagtabelle gewählt (92). Die Zustandsbestimmung 90 wird dann jedesmal wiederholt, wenn eine Drosselklappenstellung eine Schwellenstellung ändert.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann β unter Verwendung einer unscharfen Logik in der Schaltpunktmodifizierer-Bestimmung (82) bestimmt werden. Die unscharfe Logik kann als eine fortschrittliche Steuerstrategie als Verfahren zum Programmieren von Steuersystemen unter Verwendung eines menschenähnlichen Folgerns verwendet werden, um β dynamisch zu bestimmen.
Die unscharfe Logik ist ein Weg, um eine eingegebene Beschleunigungsabweichung Δα auf einen ausgegebenen Schaltpunktmodifizierer β abzubilden.
Die unscharfe Logik ist gegenüber ungenauen Daten und Nichtlinearitäten tolerant. Mitgliedschaftsfunktionen, die sich zwischen 0 und 1 verändern, können verwendet werden, um zu definieren, wie jeder Eingang auf Mitgliedschaftswerte abgebildet werden kann. Die Mitgliedschaftsfunktion kann eine beliebige Kurve sein, deren Form definiert, wie jeder Punkt im Eingangsraum auf einen Mitgliedschaftswert oder einen Mitgliedschaftsgrad zwischen 0 und 1 abgebildet wird. Die Abbildung schafft dann eine Basis, auf der Entscheidungen getroffen werden können. Da Entscheidungen auf dem Testen von Regeln basieren, müssen die Regeln auf irgendeine Weise kombiniert werden, um zu einem Ausgang zu gelangen, wobei Verfahren hierfür auf dem Gebiet bekannt sind.
Falls erforderlich, können auch andere Eingänge wie etwa ein Bremssignal, eine Drosselklappenrate und dergleichen unter Verwendung von Mitgliedschaftsfunktionen auf ähnliche Weise abgebildet werden.
Wie in den 2 und 4 gezeigt ist, kann, sobald die Eingänge in die Schaltpunktbestimmungslogik 58 eingegeben worden sind, ein optimaler oder adaptiver Schaltpunkt bestimmt werden (86). Ein wirtschaftlicher Schaltpunkt sp_e wird aus dem wirtschaftlichen Schaltkennfeld 48 gewählt (80), ein leistungsbetonter Schaltpunkt sp_p wird aus einem leistungsbetonten Schaltkennfeld 50 gewählt (84) und ein Schaltpunktmodifizierer β wird unter Verwendung der Schaltpunktmodifizierer-Bestimmung (82) gewählt.
Die Werte sp_e, sp_p und β werden dann in die Schaltpunktbestimmungslogik 58 eingegeben, um einen adaptiven Schaltpunkt sp zu bestimmen, wobei sp unter Verwendung der Gleichung 7 berechnet wird (86): sp = spe·(1 – β) + spp·β (7)
Wenn hierbei β = 0, dann ist sp = sp_e, wenn β = 1, dann ist sp = sp_p und wenn β einen Wert zwischen 0 und 1 annimmt, hat sp einen Wert zwischen sp_e und sp_p einschließlich der Grenzen. Die Berechnung wird sowohl für Hochschalt- als auch für Herunterschalt-Schaltpunkte aus einer aktuellen Schaltstufe ausgeführt. In der beispielhaften Bestimmung wird der Wert für β zwischen 0 und 1 durch eine lineare Interpolation bestimmt; es können jedoch andere Techniken verwendet werden, um den endgültigen Wert für β zu schaffen. Sobald eine Schaltpunktbestimmung (76) wie in den 3–4 gezeigt abgeschlossen ist, kann ein adaptives Schaltkennfeld unter Verwendung der adaptiven Schaltkennfeldlogik 52 erzeugt werden (102). Das adaptive Schaltkennfeld wird anhand mehrerer optimaler Schaltpunkte, die bestimmten Fahrzeug- und Fahrbahnzuständen entsprechen, erzeugt oder bestimmt (102). Jeder der adaptiven Schaltpunkte und das zugeordnete Schaltkennfeld werden während jeder Abtastzeit T erzeugt.
Das adaptive Schaltkennfeld wird in Übereinstimmung mit dem in den 3–4 gezeigten Verfahren bestimmt und verwendet, um den Ablauf von Schaltvorgängen im Getriebe 26 in Übereinstimmung mit optimalen adaptiven Schaltpunkten optimal zu planen.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, könnten selbstverständlich zahlreiche Änderungen innerhalb des Erfindungsgedankens und des Umfangs der beschriebenen erfinderischen Konzepte vorgenommen werden. Daher ist beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern den vollen Umfang hat, der durch die Sprache der folgenden Ansprüche zugelassen ist.
Zusammenfassung
Ein Automatikgetriebe-Steuersystem zum Steuern des Schaltens von Gängen in einem Automatikgetriebe in einem Kraftfahrzeug, das ein Automatikgetriebe in einem Kraftfahrzeug enthält, das mit einer Getriebesteuereinheit in einer funktionalen Verbindung steht, wobei die Getriebesteuereinheit eine adaptive Schaltlogik besitzt, die arbeitet, um Veränderungen von Fahrzeugzuständen und von Fahrbahnzuständen zu kompensieren, wobei die Getriebesteuereinheit wenigstens einen Schaltbefehl an das Getriebe ausgibt, um das Schalten von Gängen in Übereinstimmung mit der adaptiven Schaltlogik zu steuern. Ein Steuerverfahren verwendet die adaptive Schaltlogik, um das Schalten im Getriebe in Übereinstimmung mit adaptiven Schaltpunkten, die Veränderungen von Fahrzeugzuständen und von Fahrbahnzuständen kompensieren, zu steuern.

Claims

Verfahren zum Steuern eines Automatikgetriebes in einem Kraftfahrzeug, das umfasst: Vorsehen eines Automatikgetriebes, das durch eine Getriebesteuereinheit gesteuert wird, wobei der Getriebesteuereinheit eine adaptive Schaltlogik zugeordnet ist; und Verwenden der zugeordneten adaptiven Schaltlogik, um den Schaltvorgang in dem Getriebe in Übereinstimmung mit adaptiven Schaltpunkten zu steuern, die Veränderungen von Fahrzeugzuständen oder Fahrbahnzuständen kompensieren.
Verfahren nach Anspruch 1, das umfasst: Erzeugen eines adaptiven Schaltkennfeldes anhand adaptiver Schaltpunkte, wobei das adaptive Schaltkennfeld eine adaptive Schaltzeitplanung definiert.
Verfahren nach Anspruch 2, das umfasst: Berechnen jedes von mehreren adaptiven Schaltpunkten aus einem entsprechenden wirtschaftlichen Schaltpunkt und aus einem entsprechenden leistungsbetonten Schaltpunkt.
Verfahren nach Anspruch 3, das umfasst: Wählen des entsprechenden wirtschaftlichen Schaltpunkts aus einem wirtschaftlichen Schaltkennfeld.
Verfahren nach Anspruch 3, das umfasst: Wählen des entsprechenden leistungsbetonten Schaltpunkts aus einem leistungsbetonten Schaltkennfeld.
Verfahren nach Anspruch 1, das umfasst: Berechnen einer Fahrzeugbeschleunigungsabweichung Δα anhand einer Differenz zwischen einer geschätzten Nenn-Fahrzeugbeschleunigung α_e und einer aktuellen Fahrzeugbeschleunigung α_c.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst: Bestimmen einer geschätzten Nenn-Fahrzeugbeschleunigung α_e anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit und anhand von im Voraus definierten Nenn-Fahrzeugzuständen und Nenn-Fahrbahnzuständen; und Bestimmen einer aktuellen Fahrzeugbeschleunigung α_c unter Verwendung eines Controllers.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst: Definieren einer ebenen Fahrbahn als einen Nenn-Fahrbahnzustand.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst: Verwenden eines Kaiman-Filters, um die aktuelle Fahrzeugbeschleunigung zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst: Verwenden der berechneten Fahrzeugbeschleunigungsabweichung, um einen Schaltpunktmodifiziererwert zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner umfasst: Bestimmen eines Schaltpunktmodifiziererwertes β, um einen adaptiven Schaltpunkt anhand eines wirtschaftlichen Schaltpunkts und eines leistungsbetonten Schaltpunkts zu erzeugen, wobei der Schaltpunktmodifiziererwert im Bereich von Werten von 0 bis 1 einschließlich der Grenzen liegt.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst: Wählen des Schaltpunktmodifizierers entweder aus einer Einschalt-Nachschlagtabelle oder aus einer Ausschalt-Nachschlagtabelle, wobei jede der Nachschlagtabellen als Funktion der Beschleunigungsabweichung und der Drosselklappenstellung erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schaltpunktmodifizierer unter Verwendung einer unscharfen Logik bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das umfasst: Vorsehen einer Schaltpunktbestimmungslogik, um jeden der mehreren adaptiven Schaltpunkte in einem adaptiven Schaltkennfeld zu berechnen.
Verfahren nach Anspruch 14, das umfasst: Eingeben eines Schaltpunktmodifizierers (β) eines wirtschaftlichen Schaltpunkts (sp_e) und eines leistungsbetonten Schaltpunkts (sp_p) in die Schaltpunktbestimmungslogik, um einen zugeordneten angepassten Schaltpunkt (sp) zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 14, das umfasst: Berechnen eines adaptiven Schaltpunkts in Übereinstimmung mit der folgenden Formel: sp = sp_e·(1 – β) + sp_p·β.
Verfahren zum Steuern eines Automatikgetriebes, das umfasst: Vorsehen eines Automatikgetriebes, das eine Getriebesteuereinheit besitzt, wobei der Getriebesteuereinheit eine adaptive Schaltlogik zugeordnet ist; Verwenden der adaptiven Schaltlogik, um ein adaptives Schaltkennfeld zu erzeugen, das einen adaptiven Schaltzeitplanung definiert; und Erzeugen von Schaltbefehlen, um das Schalten von Gängen im Automatikgetriebe in Übereinstimmung mit der adaptiven Schaltzeitplanung zu steuern.
Verfahren nach Anspruch 17, das ferner umfasst: dynamisches Erzeugen des adaptiven Schaltkennfeldes, um veränderliche Fahrzeug- und Fahrbahnzustände zu kompensieren.
Automatikgetriebe-Steuersystem zum Steuern des Schaltens in einem Automatikgetriebe in einem Kraftfahrzeug, das umfasst: ein Automatikgetriebe in einem Kraftfahrzeug, das mit einer Getriebesteuereinheit in einer funktionalen Verbindung steht; und eine Getriebesteuereinheit, der eine adaptive Schaltlogik zugeordnet ist, die arbeitet, um Veränderungen von Fahrzeugzuständen und von Fahrbahnzuständen zu kompensieren, wobei die Getriebesteuereinheit wenigstens einen Schaltbefehl an das Automatikgetriebe ausgibt, um den Ablauf des Schaltens von Gängen im Auto matikgetriebe in Übereinstimmung mit der adaptiven Schaltlogik zu planen.