DE112017005851T5

DE112017005851T5 - System und Verfahren zur Gangwahl für Bergauffahrten

Info

Publication number: DE112017005851T5
Application number: DE112017005851.1T
Authority: DE
Inventors: Stephen T. West; John A. Byerly; Jared S. Shattuck
Original assignee: Allison Transmission Inc
Current assignee: Allison Transmission Inc
Priority date: 2016-11-18
Filing date: 2017-07-20
Publication date: 2019-08-08
Also published as: GB2570594A; CN109923337B; US10040456B2; CN109923337A; GB201905147D0; US20180141554A1; WO2018093424A1; GB2570594B

Abstract

Ein Mehrgang-Automatikgetriebe (104) mit einer Steuerschaltung (200), um einen Bergauffahrvorgang (518) zu steuern, wird bereitgestellt. Die Steuerschaltung (200) kann den Bergauffahrvorgang (518) feststellen, indem zum Beispiel identifiziert wird, wenn ein Hochschalten von einem Bergauffahrgang (250) zu einem darüber liegenden Gang (250) zu einer Geschwindigkeitsabnahme auf einem Berg führen würde. Die Steuerschaltung (200) kann auch auf den Bergauffahrvorgang (518) abhängig von erwünschten Leistungseigenschaften reagieren, welche eine Kraftstoffwirtschaftlichkeit, eine Geschwindigkeit oder Drehzahl, eine Beschleunigung und andere Leistungsmerkmale umfassen. Bei einer Ausführungsform reagiert die Steuerschaltung (200) auf den Bergauffahrvorgang (518), indem das Mehrgang-Automatikgetriebe (104) zwischen dem Bergauffahrgang (250) und dem darüber liegenden Gang (250) hin und her geschaltet wird.

Description

Bereich der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Mehrgang-Automatikgetriebe und insbesondere auf ein Mehrgang-Automatikgetriebe mit einer Steuerschaltung zur Steuerung eines Bergauffahrvorgangs.
Hintergrund der Offenbarung
Fahrzeugsysteme mit Antriebsmaschinen, die mit Mehrgang-Automatikgetrieben gekoppelt sind, sind bekannt. In bestimmten Situationen, wie beispielsweise beim Bergauffahren eines steilen und/oder langen Bergs, kann es dem Fahrzeugsystem an Leistung mangeln, um alle Vorwärtsgänge des Mehrgang-Automatikgetriebes zu nutzen. Wenn das Mehrgang-Automatikgetriebe weiterhin in seinem aktuellen Übersetzungsverhältnis arbeitet, kann die Antriebsmaschine mit maximaler Drehzahl laufen, was einen höheren Kraftstoffverbrauch zur Folge hat. Andererseits, wenn das Mehrgang-Automatikgetriebe in einen höheren Gang schaltet, kann es der Antriebsmaschine an Leistung mangeln, um die Steigung angemessen zu fahren, was zu Verzögerungen und einer Nervosität des Fahrers führen kann.
Zusammenfassung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Mehrgang-Automatikgetriebe und insbesondere auf ein Mehrgang-Automatikgetriebe mit einer Steuerschaltung zur Steuerung eines Bergauffahrvorgangs. Die Steuerschaltung kann das Bergauffahren bzw. den Bergauffahrvorgang erkennen, z.B. indem sie erkennt, wann ein Hochschalten von einem Bergauffahrgang in einen darüber liegenden Gang eine Verzögerung auf einem Berg verursachen würde. Die Steuerschaltung kann auch auf den Bergauffahrvorgang basierend auf erwünschten Fahrzeugleistungseigenschaften, einschließlich Kraftstoffverbrauch, Geschwindigkeit oder Drehzahl, Beschleunigung und anderen Leistungsmerkmalen, reagieren. In einer Ausführungsform reagiert die Steuerschaltung auf den Bergauffahrvorgang, indem sie das Mehrgang-Automatikgetriebe zwischen dem Bergauffahrgang und dem darüber liegenden Gang hin und her schaltet.
In einigen Fällen wird in dieser Offenbarung und in den Ansprüchen numerische Terminologie, wie erste(r/s), zweite(r/s), dritte(r/s) und vierte(r/s), in Bezug auf verschiedene Komponenten, Drehzahlverhältnisse und andere Elemente verwendet. Eine solche Verwendung ist nicht als eine Reihenfolge der Komponenten zu verstehen. Vielmehr wird die numerische Terminologie verwendet, um den Leser bei der Identifizierung der zu referenzierenden Komponente zu unterstützen, und sollte nicht eng als eine bestimmte Reihenfolge von Komponenten interpretiert werden.
In einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Fahrzeugsystem bereitgestellt, das zum Bergauffahren bei einem Berg konfiguriert ist. Das System beinhaltet ein Mehrgang-Automatikgetriebe mit einem Eingangselement und einem mit dem Eingangselement funktionsfähig gekoppelten Ausgangselement, wobei das Mehrgang-Automatikgetriebe in einer Vielzahl von Vorwärtsdrehzahlverhältnissen zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement konfigurierbar ist, wobei die Vielzahl von Vorwärtsdrehzahlverhältnissen mindestens ein erstes Vorwärtsdrehzahlverhältnis und ein zweites Vorwärtsdrehzahlverhältnis beinhaltet, und eine Steuerschaltung, die funktionsfähig mit dem Mehrgang-Automatikgetriebe gekoppelt ist, wobei die Steuerschaltung das Mehrgang-Automatikgetriebe konfiguriert, um jede der Vielzahl von Vorwärtsdrehzahlverhältnissen festzulegen, und wobei die Steuerschaltung einen Bergauffahrvorgang identifiziert, wenn ein Hochschalten von dem ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis zu dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis das Fahrzeugsystem auf dem Berg verlangsamen würde.
In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Fahrzeugsystem bereitgestellt, das zum Bergauffahren bei einem Berg konfiguriert ist. Das System beinhaltet ein Mehrgang-Automatikgetriebe mit einem Eingangselement und einem mit dem Eingangselement funktionsfähig gekoppelten Ausgangselement, wobei das Mehrgang-Automatikgetriebe in einer Vielzahl von Vorwärtsdrehzahlverhältnissen zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement konfigurierbar ist, wobei die Vielzahl von Vorwärtsdrehzahlverhältnissen mindestens ein erstes Vorwärtsdrehzahlverhältnis und ein zweites Vorwärtsdrehzahlverhältnis beinhaltet, wobei das System aufweist einen ersten Betriebsbereich, in dem das System eine nicht-negative Beschleunigung den Berg hinauf im ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis erreicht, und einen zweiten Betriebsbereich, in dem das System eine nicht-negative Beschleunigung den Berg hinauf im zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis erreicht, und eine Steuerschaltung, die funktionsfähig mit dem Mehrgang-Automatikgetriebe gekoppelt ist, wobei die Steuerschaltung das Mehrgang-Automatikgetriebe konfiguriert, um jedes der Vielzahl von Vorwärtsdrehzahlverhältnissen festzulegen, und die Steuerschaltung einen Bergauffahrvorgang identifiziert, wenn der erste Betriebsbereich und der zweite Betriebsbereich einander ausschließen.
In noch einer weiteren exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Mehrgang-Automatikgetriebe bereitgestellt, das in einem ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis und einem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis betrieben werden kann. Das Verfahren beinhaltet die Schritte: Bestimmen einer maximalen Geschwindigkeit, bei der eine nicht-negative Beschleunigung auf einem Berg im ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis erreicht werden kann, wobei die maximale Geschwindigkeit eine maximale Motordrehzahl oder eine maximale Getriebeausgangsdrehzahl ist; Bestimmen einer minimalen Geschwindigkeit, bei der eine nicht-negative Beschleunigung auf dem Berg im zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis erreicht werden kann, wobei die minimale Geschwindigkeit entsprechend eine minimale Motordrehzahl oder eine minimale Getriebeausgangsdrehzahl ist; und Identifizieren eines Bergauffahrvorgangs, wenn die maximale Geschwindigkeit kleiner als die minimale Geschwindigkeit ist.
Figurenliste
Die oben genannten und andere Merkmale und Vorteile dieser Offenbarung sowie die Art und Weise, wie sie erreicht wird, werden deutlicher werden und besser verstanden werden, wenn man sich auf die folgende Beschreibung der exemplarischen Ausführungsformen in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung bezieht, wobei:

1 stellt ein Blockdiagramm und eine schematische Darstellung einer exemplarischen Ausführungsform eines angetriebenen Fahrzeugsystems mit einem Mehrgang-Automatikgetriebe dar;
2 stellt eine repräsentative Ansicht einer Vielzahl von Vorwärtsdrehzahlverhältnissen des Mehrgang-Automatikgetriebes von 1 dar;
3A stellt eine repräsentative Ansicht eines exemplarischen Planetengetriebes des angetriebenen Fahrzeugsystems von 1 mit einer Vielzahl von Planetenradsätzen und einer Vielzahl von selektiven Kopplern dar;
3B stellt eine repräsentative Ansicht einer Vielzahl von Vorwärtsdrehzahlverhältnissen des Planetengetriebes von 3A und der entsprechenden Konfigurationen selektiver Koppler, die in einer Schaltlogik einer Getriebesteuerschaltung des angetriebenen Fahrzeugsystems von 1 vorgesehen sind, dar;
4A stellt einen ersten exemplarischen Getriebeschaltungswahlschalter des angetriebenen Fahrzeugsystems von 1 dar;
4B stellt einen zweiten exemplarischen Getriebeschaltungswahlschalter des angetriebenen Fahrzeugsystems von 1 dar;
5 stellt eine exemplarische Verarbeitungssequenz für die Getriebesteuerschaltung des angetriebenen Fahrzeugsystems von 1 zum Erkennen und Reagieren auf einen Bergauffahrvorgang dar;
6 stellt ein erstes exemplarisches Diagramm der Motorleistung im Verhältnis zur Motordrehzahl, einschließlich einer Motorleistungskurve für einen Bergauffahrgang und einer erforderlichen Motorleistung, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit bei einem relativ sanften Berg aufrechtzuerhalten, dar;
7 stellt ein zweites exemplarisches Diagramm ähnlich dem ersten Diagramm von 6 dar, mit der Ausnahme, dass die Motorleistung gegenüber der Getriebeausgangsdrehzahl dargestellt wird und auch eine Motorleistungskurve für einen hochgeschalteten Gang enthalten ist;
8 stellt ein drittes exemplarisches Diagramm ähnlich dem zweiten Diagramm von 7 dar, mit dem Unterschied, dass die erforderliche Motorleistung für einen relativ steilen Berg dargestellt wird;
9 stellt eine exemplarische Verarbeitungssequenz für die Getriebesteuerschaltung des angetriebenen Fahrzeugsystems dar, um das Mehrgang-Automatikgetriebe von 1 abhängig von einem Bergauffahrvorgang zu schalten; und
10 stellt eine exemplarische Grafik dar, die verschiedene Fahrzeugparameter über der Zeit bei der Schaltfolge von 9 darstellt.

Entsprechende Bezugszeichen kennzeichnen entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten. Die hierin dargestellte Veranschaulichung veranschaulicht eine exemplarische Ausführungsform der Erfindung, und eine solche Veranschaulichung ist nicht so auszulegen, dass sie den Umfang der Erfindung in irgendeiner Weise einschränkt.
Detaillierte Beschreibung
Um das Verständnis der Grundsätze der vorliegenden Offenbarung zu fördern, wird nun auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen verwiesen, die im Folgenden beschrieben werden. Die nachstehend offenbarten Ausführungsformen sind nicht vollständig oder beschränken die vorliegende Offenbarung nicht auf die in der folgenden ausführlichen Beschreibung offenbarte Form. Vielmehr werden die Ausführungsformen so gewählt und beschrieben, dass der Fachmann ihre Lehren nutzen kann. Daher ist keine Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Offenbarung beabsichtigt. Entsprechende Bezugszeichen kennzeichnen entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten.
Unter Bezugnahme auf 1 ist nun eine exemplarische schematische Darstellung eines Fahrzeugsystems 100 dargestellt. Das Fahrzeugsystem 100 beinhaltet eine Antriebsmaschine 102, die funktionsfähig mit einem Mehrgang-Automatikgetriebe 104 gekoppelt ist. Beispielhafte Antriebsmaschinen sind Verbrennungsmotoren, Elektromotoren, Hybridantriebe und andere geeignete Antriebssysteme.
Wie hierin verwendet, ist der Begriff Mehrgang-Automatikgetriebe definiert als ein Getriebe, das in einer Vielzahl von Vorwärtsübersetzungen bzw. Vorwärtsdrehzahlverhältnissen der Ausgangswelle zur Eingangswelle konfigurierbar ist, wobei die Konfiguration des Getriebes durch eine Getriebesteuerschaltung 200 gesteuert wird. Wie hierin erläutert ist, beinhaltet die Getriebesteuerschaltung 200 eine Schaltlogik 400, die Konfigurationseinstellungen 252₁-252_L (siehe 2) beinhaltet, worin L eine positive ganze Zahl gleich 2 oder größer ist, um die Komponenten des Mehrgang-Automatikgetriebes 104 in den jeweiligen Vorwärtsdrehzahlverhältnissen 250₁-250_L zu konfigurieren. Mehrgang-Automatikgetriebe können auch ein oder mehrere Rückwärtsgänge beinhalten. Exemplarische Mehrgang-Automatikgetriebe sind Automatikgetriebe und automatisierte Schaltgetriebe.
Ein exemplarisches Automatikgetriebe beinhaltet eine Vielzahl von Planetenradsätzen mit einer Vielzahl von selektiven Kopplern, die von der Getriebesteuerschaltung 200 gesteuert werden, um das Getriebe in den verschiedenen Vorwärtsdrehzahlverhältnissen zu konfigurieren. Ein exemplarisches automatisiertes Schaltgetriebe beinhaltet mindestens ein von der Eingangswelle getragenes Zahnrad, mindestens ein von mindestens einer Vorgelegewelle getragenes Zahnrad, mindestens ein von der Ausgangswelle getragenes Zahnrad und eine Vielzahl von Synchronisierern oder Kopplern, die verschiedene Anordnungen der Zahnräder und/oder Wellen miteinander verbinden, um die Vielzahl der Vorwärtsdrehzahlverhältnisse der Ausgangswelle zur Eingangswelle zu erreichen. Exemplarische automatisierte Schaltgetriebe beinhalten sowohl Schieberadgetriebe als auch Klauengetriebe. Exemplarische Mehrgang-Automatikgetriebe beinhalten sowohl Getriebe, die beim Schalten kontinuierlich Energie von der Eingangswelle zur Ausgangswelle liefern, als auch Getriebe, bei denen die Energie von der Eingangswelle zur Ausgangswelle beim Schalten unterbrochen wird.
Die Antriebsmaschine 102 beinhaltet eine Ausgangswelle 106, die funktionsfähig mit einer Eingangswelle 108 des Mehrgang-Automatikgetriebes 104 gekoppelt ist. In einer Ausführungsform ist die Ausgangswelle 106 der Antriebsmaschine 102 über eine Kupplung (nicht dargestellt) mit der Eingangswelle 108 des Mehrgang-Automatikgetriebes 104 gekoppelt. In der veranschaulichten Ausführungsform dreht die Antriebsmaschine 102 indirekt die Eingangswelle 108 des Mehrgang-Automatikgetriebes 104 über einen Drehmomentwandler 110. Die Ausgangswelle 106 der Antriebsmaschine 102 treibt eine Eingangswelle 112 des Drehmomentwandlers 110 drehend an. Die Eingangswelle 112 ist fest mit einem Laufrad oder einer Pumpe 114 gekoppelt. Der Drehmomentwandler 110 beinhaltet ferner eine Turbine 116, die mit einer Turbinenwelle 118 gekoppelt ist. Eine Koppelflüssigkeit ist im Drehmomentwandler 110 so vorgesehen, dass eine Drehung der Pumpe 114 durch das Fluid eine entsprechende Drehung der Turbine 116 und der Turbinenwelle 118 bewirkt. Die Turbinenwelle 118 ist mit der Eingangswelle 108 des Mehrgangs-Automatikgetriebes 104 gekoppelt.
In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet der Drehmomentwandler 110 eine Überbrückungskupplung 130. Die Überbrückungskupplung 130 ist zwischen eine Pumpe 114 und die Turbine 116 des Drehmomentwandlers 110 geschaltet. Die Überbrückungskupplung 130 stellt beim im Eingriff befindlichen Zustand eine feste Kopplung zwischen der Pumpe 114 und der Turbine 116 bereit und ermöglicht beim außer Eingriff befindlichen Zustand die Drehung der Turbine 116 relativ zu der Pumpe 114. Im Allgemeinen ist die Überbrückungskupplung 130 bei bestimmten Betriebsbedingungen, wie z. B. Fahrzeugstart, niedriger Geschwindigkeit und bestimmten Schaltbedingungen, ausgekuppelt. Die Überbrückungskupplung 130 wird im Allgemeinen bei höheren Geschwindigkeiten oder für bestimmte Gänge des Mehrgang-Automatikgetriebes 104 aktiviert. Beim im Eingriff befindlichen Zustand koppelt die Überbrückungskupplung 130 die Turbinenwelle 118 fest mit der Ausgangswelle 106 der Antriebsmaschine 102.
Das Mehrgang-Automatikgetriebe 104 beinhaltet in der dargestellten Ausführungsform eine interne Pumpe 120 zum Aufbau von Druck in verschiedenen Fluidströmungskreisen (z.B. Hauptkreislauf, Schmierstoffkreislauf usw.) des Mehrgang-Automatikgetriebes 104. Die interne Pumpe 120 kann von einer Welle 122 angetrieben werden, die mit der Ausgangswelle 106 der Antriebsmaschine 102 gekoppelt ist. Somit kann die Antriebsmaschine 102 die Welle 122 drehen, um die interne Pumpe 120 anzutreiben und Druck in den verschiedenen Fluidströmungskreisen des Mehrgang-Automatikgetriebes 104 aufzubauen. Die interne Pumpe 120 kann auch den Fluiddruck im Drehmomentwandler 110 regeln.
In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet das Mehrgang-Automatikgetriebe 104 ein Mehrgang-Planetengetriebe 150. Unter Bezugnahme auf 3A beinhaltet das Mehrgang-Planetengetriebe 150 eine Vielzahl von Planetenradsätzen 152 und eine Vielzahl von selektiven Kopplern 154, die funktionsfähig mit der Vielzahl von Planetenradsätzen 152 gekoppelt sind. Jeder Planetenradsatz beinhaltet mindestens vier Komponenten: ein Sonnenrad, ein Hohlrad, eine Vielzahl von Planetenrädern und einen Träger, der drehbar mit den Planetenrädern gekoppelt ist und diese trägt. Bei einem einfachen Planetenradsatz befinden sich die Zähne des Sonnenrades mit den Zähnen der Planetenräder in Eingriff, die sich wiederum mit den Zähnen des Hohlrades in Eingriff befinden. Jede dieser Komponenten kann auch als Getriebesatzkomponente bezeichnet werden. Jedes aus dem Sonnenrad, dem Planetenträger und dem Hohlrad eines jeweiligen Planetenradsatzes aus der Vielzahl der Planetenradsätze 152 kann fest mit einem oder mehreren gekoppelt sein aus der Eingangswelle 108; einer Ausgangswelle 156 eines Mehrgang-Planetengetriebes 150; einem oder mehreren weiteren aus dem Sonnenrad, dem Planetenträger und dem Hohlrad von einem oder mehreren der Vielzahl der Planetenradsätze; einem oder mehreren der selektiven Kopplern; einem stationären Element des Getriebes, wie beispielsweise einem Gehäuse; und Kombinationen derselben.
Es ist dem Fachmann klar, dass einige Planetenradsätze weitere Komponenten beinhalten können, als die explizit identifizierten. So kann beispielsweise ein oder können mehrere Planetenradsätze zwei Sätze Planetenräder beinhalten. Ein erster Satz Planetenräder kann sich mit dem Sonnenrad in Eingriff befinden, während sich der zweite Satz Planetenräder mit dem ersten Satz Planetenräder und dem Hohlrad in Eingriff befindet. Beide Planetenradsätze werden vom Planetenträger getragen. Obwohl das Mehrgang-Automatikgetriebe 104 in 3A als Mehrgang-Planetengetriebe 150 dargestellt ist, kann das Mehrgang-Automatikgetriebe 104 alternativ in einer anderen Anordnung strukturiert sein, um eine Vielzahl von Vorwärtsdrehzahlverhältnissen oder Vorwärtsgängen bereitzustellen.
Wie hierin verwendet, ist ein selektiver Koppler 154 eine Vorrichtung, die betätigt werden kann, um zwei oder mehr Komponenten fest miteinander zu koppeln. Ein selektiver Koppler 154 koppelt zwei oder mehr Komponenten fest miteinander, um sich als eine Einheit zu drehen, wenn sich der selektive Koppler in einer in Eingriff befindlichen bzw. eingekuppelten Konfiguration befindet. Weiterhin können die zwei oder mehr Komponenten relativ zueinander drehbar sein, wenn sich der selektive Koppler in einer außer Eingriff befindlichen bzw. ausgekuppelten Konfiguration befindet. Die Begriffe „koppeln“, „gekoppelt“, „Koppler“ und Variationen davon werden verwendet, um sowohl Anordnungen, bei denen die beiden oder mehreren Komponenten in direktem physischen Kontakt stehen, als auch Anordnungen einzubeziehen, bei denen sich die beiden oder mehr Komponenten nicht in direktem Kontakt miteinander befinden (z.B. die Komponenten werden über mindestens eine dritte Komponente „gekoppelt“), aber dennoch zusammenarbeiten oder miteinander interagieren.
Ein erster exemplarischer selektiver Koppler ist eine Kupplung 166. Eine Kupplung 166 koppelt zwei oder mehr rotierende Komponenten miteinander, so dass sich die zwei oder mehr rotierenden Komponenten als Einheit in einer in Eingriff befindlichen Konfiguration zusammendrehen und eine relative Drehung zwischen den zwei oder mehr rotierenden Komponenten in der außer Eingriff befindlichen Position ermöglichen. Beispielhafte Kupplungen können kraftschlüssige Lamellenkupplungen, schaltbare formschlüssige Klauen- oder Kegelkupplungen, Nasskupplungen oder jede andere bekannte Form einer Kupplung sein.
Ein zweiter exemplarischer selektiver Koppler ist eine Bremse 168. Eine Bremse 168 koppelt eine oder mehrere drehbare Komponenten mit einer stationären Komponente, um die eine oder mehreren drehbaren Komponenten stationär gegenüber der stationären Komponente in der in Eingriff befindlichen Konfiguration zu halten, und ermöglicht die Drehung der einen oder mehreren Komponenten gegenüber der stationären Komponente in der außer Eingriff befindlichen Konfiguration. Exemplarische Bremsen können als schaltbare, reibungsverriegelte Scheibenbremsen, als schaltbare, reibungsverriegelte Bandbremsen, als schaltbare, formschlüssige Klauen- oder Kegelbremsen oder als jede andere bekannte Form einer Bremse konfiguriert sein.
Selektive Koppler 154 können aktiv gesteuerte Vorrichtungen oder passive Vorrichtungen sein. Exemplarische aktiv gesteuerte Vorrichtungen sind hydraulisch betätigte Kupplungs- oder Bremselemente und elektrisch betätigte Kupplungs- oder Bremselemente. Zurück zu 1, beinhaltet das Mehrgang-Automatikgetriebe 104 ferner ein elektrohydraulisches System 138, das über eine Anzahl, N, von Fluidpfaden 140₁ -140_N , wobei N eine beliebige positive ganze Zahl sein kann, mit dem Mehrgang-Planetengetriebe 150 strömungstechnisch gekoppelt ist. Abhängig von den Steuersignalen 206₁-206_N von einer Getriebesteuerschaltung 200 bewirkt das elektrohydraulische System 138 selektiv, dass das Fluid durch einen oder mehrere der Fluidpfade 140₁-140_N strömt, um dadurch das in Eingriff und außer Eingriff Bringen von selektiven Kopplern 154 des Mehrgang-Planetengetriebes 150 zu steuern.
Zusätzlich zur Kopplung über selektive Koppler 154 können verschiedene der Sonnenräder, der Planetenträger und der Hohlräder der Planetenradsätze 152 während des Betriebs der offenbarten Getriebe fest miteinander gekoppelt sein. Die Komponenten können entweder dauerhaft oder lösbar fest miteinander gekoppelt sein. Die Komponenten können durch Keilwellenverbindungen, Presspassung, Verbindungselemente, Schweißen, bearbeitete oder geformte Funktionsteile eines Einzelstücks oder andere geeignete Verfahren zur Verbindung von Komponenten fest miteinander verbunden sein.
Eine oder mehrere rotierende Komponenten, wie Wellen, Trommeln und andere Komponenten, können kollektiv als Verbindungselement bezeichnet werden, wenn die eine oder die mehreren Komponenten fest miteinander gekoppelt sind. Verbindungselemente können weiterhin fest mit einer oder mehreren Getriebekomponenten von Planetenradsätzen 152 und/oder einer oder mehreren selektiven Kopplern 154 gekoppelt sein.
Das Mehrgang-Planetengetriebe 150 überträgt das Drehmoment von der Eingangswelle 108 auf die Ausgangswelle 156. Darüber hinaus ist das Mehrgang-Planetengetriebe 150 durch selektives in Eingriff Bringen verschiedener Kombinationen von selektiven Kopplern 154 in der Lage, ein Drehzahlverhältnis der Ausgangswelle 156 relativ zur Eingangswelle 108 für eine Vielzahl von Vorwärts-Gängen oder -Drehzahlverhältnissen (Eingangswelle 108 und Ausgangswelle 156, die beide in die gleiche Richtung drehen) und mindestens einen Rückwärtsgang oder ein Rückwärts-Drehzahlverhältnis (Eingangswelle 108 und Ausgangswelle 156, die in entgegengesetzte Richtungen drehen) zu variieren. Das Umschalten oder Schalten zwischen den verschiedenen Gängen des Mehrgang-Planetengetriebes 150 erfolgt durch selektives Steuern des jeweiligen in Eingriff Bringen und außer Eingriff Bringen der selektiven Koppler 154 durch Steuern des Fluiddrucks innerhalb der Anzahl der Fluidpfade 140₁-140_N .
Die Ausgangswelle 156 des Mehrgang-Automatikgetriebes 104 ist mit einer Antriebswelle 160 gekoppelt oder mit dieser integriert. Die Ausgangswelle 156 treibt eine Drehung der Antriebswelle 160 an. Die Antriebswelle 160 ist mit einer hinteren Antriebseinheit 162, wie beispielsweise einem Differential, gekoppelt. Die hintere Antriebseinheit 162 ist gekoppelt mit den Achsen 162A und 162B, die wiederum die Räder 164A und 164B antreiben.
Zurück zu 1, beinhaltet das Fahrzeugsystem 100 darüber hinaus eine Getriebesteuerschaltung 200. In der dargestellten Ausführungsform ist die Getriebesteuerschaltung 200 mikroprozessorgesteuert und beinhaltet ein nichtflüchtiges, computerlesbares Medium 202, das darin gespeicherte Verarbeitungsanweisungen beinhaltet, die vom Mikroprozessor der Getriebesteuerschaltung 200 zum Steuern des Betriebs des Drehmomentwandlers 110 und des Mehrgang-Automatikgetriebes 104 ausführbar sind. Ein nichtflüchtiges computerlesbares Medium 202 oder Speicher kann einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (z.B. EPROM, EEPROM oder Flash-Speicher) oder jedes andere greifbare Medium beinhalten, das Informationen speichern kann.
Beispielsweise kann die Getriebesteuerschaltung 200 eine Schaltkriterienlogik 400 ausführen, die Steuersignale an das elektrohydraulische System 138 über die Steuerleitungen 206₁-206_N bereitstellt, um verschiedene Konfigurationen des Mehrgang-Automatikgetriebes 104 zu erreichen, was zu einem jeweiligen Vorwärtsdrehzahlverhältnis oder Übersetzungsverhältnis führt. Im Falle des Mehrgang-Planetengetriebes 150 kann die Schaltlogik 400 verschiedene der selektiven Koppler 154 selektiv in Eingriff oder außer Eingriff bringen, was zu einem Schalten des Mehrgang-Planetengetriebes 150 zwischen verschiedenen Gängen oder Übersetzungsverhältnissen der Planetenradsätze 152 führt. Der hierin verwendete Begriff „Logik“ umfasst Software und/oder Firmware, die auf einem oder mehreren programmierbaren Prozessoren, anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen, feldprogrammierbaren Gate-Arrays, digitalen Signalprozessoren, fest verdrahteter Logik oder Kombinationen davon ausgeführt wird. Daher kann in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen verschiedene Logik in jeder geeigneten Weise implementiert werden und würde in Übereinstimmung mit den hierin offenbarten Ausführungsformen bleiben. Ein nichtflüchtiges, maschinenlesbares Medium, das Logik umfasst, kann zusätzlich als in jeder greifbaren Form eines computerlesbaren Trägers verkörpert betrachtet werden, wie beispielsweise einem Festkörperspeicher, einer Magnetplatte und einer optischen Platte, die einen geeigneten Satz von Computeranweisungen und Datenstrukturen enthalten, die einen Prozessor veranlassen würden, die hierin beschriebenen Verfahren auszuführen. Diese Offenbarung umfasst andere Ausführungsformen, bei denen die Getriebesteuerschaltung 200 nicht mikroprozessorgesteuert ist, sondern konfiguriert ist, um den Betrieb des Drehmomentwandlers 110 und/oder des Mehrgang-Automatikgetriebes 104 basierend auf einem oder mehreren Sätzen fest verdrahteter Anweisungen und/oder Softwareanweisungen, die in dem nicht flüchtigen, computerlesbaren Medium 202 oder Speicher gespeichert sind, zu steuern. Darüber hinaus kann die Übertragungssteuerschaltung 200 in einer einzelnen Vorrichtung enthalten sein oder kann eine Vielzahl von Vorrichtungen sein, die miteinander vernetzt sind, um die hierin beschriebene Funktionalität bereitzustellen.
Die Getriebesteuerschaltung 200 empfängt mehrere Eingaben, die durch die Logik 400 der Schaltkriterien verwendet werden können, um zu bestimmen, ob zwischen verschiedenen Gängen des Mehrgang-Automatikgetriebes 104 geschaltet werden soll, wie beispielsweise verschiedenen Zahnrädern von Planetenradsätzen 152 des Mehrgang-Planetengetriebes 150 in der dargestellten Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet das Fahrzeugsystem 100 eine Reihe von Sensoren, die dem Mehrgang-Automatikgetriebe 104 oder dem Drehmomentwandler 110 zugeordnet sind und konfiguriert sind, um Anzeigen eines oder mehrerer Betriebszustände des Mehrgang-Automatikgetriebes 104 bzw. des Drehmomentwandlers 110 zu erzeugen. Die Sensoren können entweder aktiv eine Anzeige durch Senden eines Sensorsignals oder passiv eine Anzeige durch Bereitstellen einer überwachten Kennlinie, wie beispielsweise einer Spannung, einer Temperatur, eines Drucks oder anderer geeigneter Merkmale, bereitstellen. Sensoren sind eine Art von Überwachungsvorrichtungen für Betriebseigenschaften.
So beinhaltet beispielsweise der Drehmomentwandler 110 exemplarisch einen konventionellen Drehzahlsensor 142, der so angeordnet ist, dass er eine Anzeige der Drehzahl der Eingangswelle 112 liefert, die auch der Drehzahl der Ausgangswelle 106 der Antriebsmaschine 102 entspricht. Der Drehzahlsensor 142 ist über einen Signalweg 144 elektrisch mit einem Pumpendrehzahleingang PS der Getriebesteuerschaltung 200 verbunden. Die Getriebesteuerschaltung 200 verarbeitet die Anzeige der Drehzahl der Eingangswelle 112 auf herkömmliche Weise, um die Drehzahl der Eingangswelle 112 des Drehmomentwandlers 110 und damit der Ausgangswelle 106 des Antriebsmotors 102 zu bestimmen.
In ähnlicher Weise beinhaltet das Mehrgang-Automatikgetriebe 104 einen ersten konventionellen Drehzahlsensor 146, der so positioniert ist, dass er eine Anzeige der Drehzahl der Eingangswelle 108 liefert, die mit einer Drehzahl der Turbinenwelle 118 des Drehmomentwandlers 110 übereinstimmt, und einen zweiten konventionellen Drehzahlsensor 170, der so angeordnet ist, dass er eine Anzeige der Drehzahl der Ausgangswelle 156 liefert. Der Drehzahlsensor 146 ist über einen Signalweg 148 elektrisch mit einem Getriebeeingangsdrehzahleingang, TIS, der Getriebesteuerschaltung 200 verbunden. Die Getriebesteuerschaltung 200 verarbeitet die Anzeige der Drehzahl der Eingangswelle 108 in konventioneller Weise, um die Drehzahl der Eingangswelle 108 oder der Turbinenwelle 118 zu bestimmen. Der Drehzahlsensor 170 ist über einen Signalweg 172 elektrisch mit einem Getriebeausgangsdrehzahleingang, TOS, der Getriebesteuerschaltung 200 verbunden. Die Getriebesteuerschaltung 200 verarbeitet die Anzeige der Drehzahl der Ausgangswelle 156 auf herkömmliche Weise, um die Drehzahl der Ausgangswelle 156 zu bestimmen.
In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet das Fahrzeugsystem 100 ferner eine Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174 mit einem Ein-/Ausgangsanschluss (I/O), der über eine Anzahl von Signalpfaden 176, von denen einer dargestellt ist, elektrisch mit der Antriebsmaschine 102 gekoppelt ist. Die Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174 kann konventionell sein und ist betreibbar, um den Gesamtbetrieb der Antriebsmaschine 102 zu steuern und zu verwalten. Die Antriebsmaschine 102 kann eine Geschwindigkeitsverzögerungsvorrichtung beinhalten, die die Drehzahl der Antriebsmaschine 102 reduziert. Exemplarische Geschwindigkeitsverzögerungsvorrichtungen sind eine Motorbremse (EB) 178, eine Auspuffbremse oder andere geeignete Geschwindigkeitsverzögerungsvorrichtungen. Die Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174 kann elektrisch und funktionsfähig mit der Geschwindigkeitsverzögerungsvorrichtung (EB) 178 über Signalpfade 176 gekoppelt sein, um die Drehzahl der Antriebsmaschine 102 zu steuern.
Die Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174 beinhaltet auch einen Kommunikationsanschluss COM, der über einen oder mehrere Signalpfade 180 elektrisch mit einem ähnlichen Kommunikationsanschluss COM der Getriebesteuerschaltung 200 verbunden ist. Der eine oder die mehreren Signalpfade 180 werden typischerweise gemeinsam als Datenverbindung bezeichnet. Die Getriebesteuerschaltung 200 und die Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174 sind betreibbar, um Informationen über den einen oder die mehreren Signalpfade 180 auf herkömmliche Weise auszutauschen. In einer Ausführungsform sind beispielsweise die Getriebesteuerschaltung 200 und die Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174 betreibbar, um Informationen über den einen oder die mehreren Signalpfade 180 in Form einer oder mehrerer Nachrichten gemäß dem Kommunikationsprotokoll der Society of Automotive Engineers (SAE) J-1939 auszutauschen, obwohl diese Offenbarung andere Ausführungsformen vorsieht, in denen die Getriebesteuerschaltung 200 und die Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174 betreibbar sind, um Informationen über den einen oder die mehreren Signalpfade 180 gemäß einem oder mehreren anderen herkömmlichen Kommunikationsprotokollen auszutauschen.
Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet das Fahrzeugsystem 100 auch einen Neigungssensor. Ein exemplarischer Neigungssensor ist ein Beschleunigungssensor 204, der im Fahrzeugsystem 100 verbaut ist. Wie in 1 dargestellt ist, ist der Beschleunigungssensor 204 durch das elektrohydraulische System 138 des Mehrgang-Automatikgetriebes 104 unterstützt. Alternativ kann der Beschleunigungssensor 204 intern innerhalb der Getriebesteuerschaltung 200, intern innerhalb der Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174, unterstützt durch das Mehrgang-Automatikgetriebe 104, unterstützt durch die Antriebsmaschine 102 oder eine andere Komponente des Fahrzeugsystems 100 angeordnet sein. In jedem Fall kann der Beschleunigungssensor 204 kontinuierlich die Straßenneigung messen und die Messung an die Getriebesteuerschaltung 200 übermitteln. Weitere Einzelheiten zur Messung der Steigung der Straße sind in der am 18. Juni 2013 eingereichten US-Patentanmeldung Nr. 2014/0336890 mit dem Titel SYSTEM AND METHOD FOR OPTIMIZING DOWNSHIFTING OF A TRANSMISSION DURING VEHICLE DECELERATION enthalten, deren gesamte Offenbarung ausdrücklich durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Das dargestellte Fahrzeugsystem 100 von 1 beinhaltet auch einen Positionsbestimmer 210, der eine aktuelle Position des Fahrzeugsystems 100, wie beispielsweise Längs- und Breitenkoordinaten, bereitstellt. Exemplarische Positionsbestimmer beinhalten GPS-Empfänger, die basierend auf Signalen mit umlaufenden Satelliten eine Position des Fahrzeugsystems 100 bestimmen, und andere geeignete Vorrichtungen zum Bestimmen einer Position des Fahrzeugsystems 100. Die Getriebesteuerschaltung 200 hat entweder eine Karte mit Straßensteigungswerten für verschiedene Orte gespeichert oder beinhaltet eine Kommunikationsvorrichtung, wie beispielsweise einen Mobilfunk-Transceiver, der Straßensteigungsinformationen von einer entfernten Computervorrichtung abruft. In einem Beispiel stellt der Positionsbestimmer 210 eine Anzeige der aktuellen Position des Fahrzeugsystems 100 der Getriebesteuerschaltung 200 über die Signalleitung 212 bereit. In einem weiteren Beispiel stellt der Positionsbestimmer 210 eine Anzeige der aktuellen Position des Fahrzeugsystems 100 über eine drahtlose Verbindung der Getriebesteuerschaltung 200 bereit. In einem weiteren Beispiel stellt der Positionsbestimmer 210 eine Anzeige der aktuellen Position des Fahrzeugsystems 100 der Getriebesteuerschaltung 200 von der Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174 über die Signalpfade 180 bereit.
Das dargestellte Fahrzeugsystem 100 von 1 beinhaltet auch einen Objektdetektor 220. Exemplarische Objektdetektoren sind Radargeräte, Ultraschall-Transceiver, Kameras und andere geeignete Vorrichtungen zur Überwachung des Raumes neben dem Fahrzeugsystem 100. In einem Beispiel stellt der Objektdetektor 220 eine Anzeige über eine Erkennung eines Objekts innerhalb einer bestimmten Hüllkurve des Fahrzeugsystems 100 oder einen Entfernungswert zu einem erfassten Objekt über die Signalleitung 222 zur Getriebesteuerschaltung 200 bereit. In einem weiteren Beispiel stellt der Objektdetektor 220 eine Anzeige über eine Erkennung eines Objekts innerhalb einer bestimmten Hüllkurve des Fahrzeugsystems 100 oder einen Entfernungswert zu einem erfassten Objekt über eine drahtlose Verbindung der Getriebesteuerschaltung 200 bereit. In einem weiteren Beispiel stellt der Objektdetektor 220 eine Anzeige über eine Erkennung eines Objekts innerhalb einer bestimmten Hüllkurve des Fahrzeugsystems 100 oder einen Entfernungswert zu einem erfassten Objekt der Getriebesteuerschaltung 200 von der Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174 über die Signalpfade 180 bereit.
Das dargestellte Fahrzeugsystem 100 von 1 beinhaltet auch einen Lastsensor 230. In einer Ausführungsform ist der Lastsensor 230 im Fahrzeugsystem 100 verbaut, um eine Masse oder ein Gewicht von Teilen des Fahrzeugsystems 100 zu messen, wie beispielsweise von ladungsführenden Teilen. Der Lastsensor 230 kann mit der Getriebesteuerschaltung 200 über die Signalleitung 232 und mit der Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174 über die Signalpfade 180 kommunizieren.
Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet das Fahrzeugsystem 100 weiterhin eine Bedienungsschnittstelle 300, die in einem Bedienraum des Fahrzeugs angeordnet ist (z.B. in einer Fahrerkabine). Wie hierin näher erläutert ist, beinhaltet die Bedienungsschnittstelle 300 eine Vielzahl von Bedienereingängen, die von einem Bediener des Fahrzeugs betätigt oder anderweitig aktiviert werden können. Die Bedienereingänge sind eine exemplarische Art von Überwachungseinrichtungen für Betriebseigenschaften. Jeder der Bedienereingänge der Bedienungsschnittstelle 300 stellt eine Eingangscharakteristik der Bedienungsschnittstelle für die Getriebesteuerschaltung 200 und die Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174 bereit.
Die Bedienungsschnittstelle 300 beinhaltet einen Drosselsteuereingang 302 und einen entsprechenden Drosselsteuersensor (TCS) 182, der in elektrischer Verbindung mit dem Drosselsteuereingang 302 steht. Der Drosselsteuereingang 302 kann ein Fahrpedal sein, das durch einen Fuß des Bedieners betätigt werden kann, und der Drosselsteuersensor 182 überwacht eine Position des Fahrpedals. Der Drosselsteuereingang 302 kann eine andere Art von betätigbaren Vorrichtungen sein, einschließlich Fingeransteuerungen, Drosselhebeln und anderen geeigneten Vorrichtungen, die betätigt werden können. Wenn der Drosselsteuereingang 302 betätigt oder ausgelöst wird, kann die Position des Drosselsteuereingangs 302 an den Drosselsteuersensor 182 übermittelt oder durch diesen gemessen werden. Der Drosselsteuersensor 182 wiederum kann ein entsprechendes Signal entlang eines Signalpfades 184 über die Signalpfade 180 an einen oder beide der Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174 und Getriebesteuerschaltung 200 senden. In einem Beispiel überwacht die Getriebesteuerschaltung 200, ob der Drosselsteuereingang 302 betätigt ist oder nicht. In einer weiteren Ausführungsform überwacht die Getriebesteuerschaltung 200 einen prozentuale Umfang, mit dem der Drosselsteuereingang 302 betätigt wurde. Wie bekannt ist, führt das Drücken des Fußpedals bei einem Verbrennungsmotor dazu, dass die Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174 mehr Kraftstoff zu dem Motor liefert.
Die Bedienungsschnittstelle 300 kann weitere Bedienereingänge beinhalten. So beinhaltet beispielsweise die Bedienungsschnittstelle 300 einen Betriebsbremseneingang 304. Das Fahrzeugsystem 100 beinhaltet eine Betriebsbremse 186, die funktionsfähig mit den Achsen 162A und 162B gekoppelt ist, um die Drehzahl der Räder 164A bzw. 164B zu steuern. Der exemplarische Betriebsbremseneingang 304 beinhaltet ein Bremspedal, einen Bremshebel oder einen anderen Mechanismus, der dem Bediener zugänglich ist, um die Funktion der Betriebsbremse 186 zu steuern. Ein Bediener kann die Betriebsbremse 186 durch Betätigen des Eingangs 304 der Betriebsbremse betätigen oder anderweitig in Eingriff bringen. In der dargestellten Ausführungsform wird die Betriebsbremse 186 von einer Bremssteuerung (BC) 188 gesteuert, die eine Eingabe von einem Betriebsbremseneingang 304 empfängt und den Betrieb der Betriebsbremse 186 über die Steuerleitung 190 steuert. In einem Beispiel ist die Steuerleitung 190 eine Hydraulikleitung und die Bremssteuerung 188 liefert genügend Hydraulikdruck, um die Betriebsbremse 186 zu betätigen, um die Räder 164A und 164B zu verlangsamen. Darüber hinaus ist dargestellt, dass die Bremssteuerung 188 über die Signalpfade 191 und 180 mit der Getriebesteuerschaltung 200 und/oder der Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174 in Verbindung steht. In einem Beispiel überwacht die Bremssteuerung 188, ob das Fußpedal betätigt wird oder nicht. In einem weiteren Beispiel überwacht die Bremssteuerung 188 einen Prozentsatz, mit dem das Fußpedal gedrückt ist. Wie bekannt ist, führt ein Niederdrücken des Betriebsbremseneingangs 304 dazu, dass die Bremssteuerung 188 die Betriebsbremse 186 betätigt, um das Fahrzeugsystem 100 zu verlangsamen.
Die Bedienungsschnittstelle 300 beinhaltet darüber hinaus einen Motor-Drehzahlverzögerungseingang, veranschaulicht durch einen Motorbremseneingang 306. Der Motorbremseneingang 306 ist funktionsfähig mit der Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174 über die Signalpfade 192 gekoppelt. Exemplarische Motorbremseingänge beinhalten Schalter, Tasten, Drehregler und andere geeignete Eingabeelemente, die an einem Armaturenbrett des Fahrzeugsystems 100 vorgesehen sind. Ein Bediener des Fahrzeugsystems 100 kann die Taste oder den Schalter betätigen, um die Motorbremsung anzufordern. Die Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174 überwacht den Zustand des Motorbremseneingangs 306 (betätigt oder nicht) oder empfängt anderweitig eine Anzeige über den Zustand des Motorbremseneingangs 306 und stellt eine Konfiguration der Motorbremse oder eines anderen geeigneten Motorretarders 178 entsprechend ein. In einem Beispiel wird die Anforderung zum Bremsen des Motors abgelehnt, es sei denn, der Drosselsteuereingang 302 ist größer als Null.
Die Bedienungsschnittstelle 300 beinhaltet weiterhin einen Tempomat-Eingang 308. Der Tempomat-Eingang 308 ist funktionsfähig mit der Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174 über die Signalpfade 194 gekoppelt. Exemplarische Tempomat-Eingänge beinhalten Schalter, Tasten, Drehregler und andere geeignete Eingabeelemente, die an einem Armaturenbrett des Fahrzeugsystems 100 oder einem Lenkrad des Fahrzeugsystems 100 vorgesehen sind. Ein Bediener des Fahrzeugsystems 100 kann die Taste oder den Schalter betätigen, um anzufordern, dass die Antriebsmaschine 174 und die Getriebesteuerung 200 eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugsystems 100 beibehalten, ohne beispielsweise den Drosselsteuereingang 302 konstant zu drücken. Die Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174 überwacht den Zustand des Tempomat-Eingangs 308 (betätigt oder nicht) oder empfängt anderweitig eine Anzeige des Zustands des Tempomat-Eingangs 308 und stellt eine Konfiguration der Antriebsmaschine 102 entsprechend ein. In einer Ausführungsform konfiguriert die Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174 die Antriebsmaschine 102, um eine im Allgemeinen konstante Fahrgeschwindigkeit aufrechtzuerhalten.
Die Bedienungsschnittstelle 300 beinhaltet darüber hinaus einen Getriebeschaltwahlschalter 310. Der Getriebeschaltwahlschalter 310 ist funktionsfähig mit der Getriebesteuerschaltung 200 über einen oder mehrere Signalpfade 196 gekoppelt. Der Getriebeschaltwahlschalter 310 stellt dem Bediener eine Vielzahl von Eingängen zur Verfügung, über die der Bediener eine gewünschte Gangeinstellung an die Getriebesteuerschaltung 200 übermitteln kann. So kann beispielsweise ein Bediener verlangen, dass das Mehrgang-Automatikgetriebe 104 in einen Vorwärtsgang, einen Rückwärtsgang oder eine neutrale Konfiguration eingestellt wird. Darüber hinaus kann der Getriebeschaltwahlschalter 310 dem Bediener Eingänge zur Verfügung stellen, um einen gewünschten Vorwärtsgang oder ein gewünschtes Drehzahlverhältnis auszuwählen. Die Getriebesteuerschaltung 200 überwacht den Zustand des Getriebeschaltwahlschalters 310 oder empfängt anderweitig eine Anzeige des Zustands des Getriebeschaltwahlschalters 310 und stellt eine Konfiguration des Mehrgang-Automatikgetriebes 104 entsprechend ein.
Unter Bezugnahme auf 4A ist eine erste Getriebebedienschnittstelle 330 dargestellt. Die Getriebebedienschnittstelle 330 beinhaltet ein Gehäuse 332, an dem eine Vielzahl von vom Bediener wählbaren Eingangselementen 334 montiert sind. Veranschaulichend weisen die vom Bediener wählbaren Eingangselemente 334 eine Vielzahl von berührungsempfindlichen Tasten oder Knöpfen auf, die jeweils in einer separaten Vertiefung angeordnet sind, die am Gehäuse 332 montiert oder mit diesem integriert ist. Alternativ können die vom Bediener wählbaren Eingangselemente 334 auch erhabene oder bündig angebrachte Tasten oder Knöpfe umfassen, die an der Getriebebedienschnittstelle 330 montiert oder in dieser integriert sind. Die Getriebebedienschnittstelle 330 beinhaltet darüber hinaus eine Anzeige 348, die dem Bediener des Fahrzeugsystems 100 eine visuelle Rückmeldung über den Zustand des Fahrzeugsystems 100 und/oder des Mehrgang-Automatikgetriebes 104 bereitstellt. Zu den exemplarischen Anzeigen 348 gehören eine LED-Anzeige, eine LCD-Anzeige, eine Vielzahl von Kontrollleuchten oder andere geeignete optische Anzeigen. In einem Beispiel liefert die Anzeige 348 eine visuelle Anzeige der Fahrzeugrichtung des Fahrzeugsystems 100, eines aktuell gewählten Drehzahlverhältnisses des Mehrgang-Planetengetriebes 150 und gegebenenfalls einen oder mehrere Fehlercodes.
Vom Bediener wählbare Eingangselemente 334 beinhalten einen Rückwärts-(R)-Tasten- oder Knopf-Eingang 336, einen Neutral- (N)-Tasten- oder Knopf-Eingang 338, einen Vorwärts-(D)-Tasten- oder Knopf-Eingang 340, einen Modus-(MODE)-Tasten- oder Knopf-Eingang 342, einen Tasten- oder Knopf-Eingang 344 zum manuellen Hochschalten (f) und einen Tasten- oder Knopf-Eingang 346 zum manuellen Herunterschalten (j). Die Getriebesteuerschaltung 200 reagiert auf die Benutzerauswahl des (R)-Tasten-Eingangs 336, um das Mehrgang-Automatikgetriebe 104 so zu konfigurieren, dass es in einem Rückwärtsgang arbeitet. Die Getriebesteuerschaltung 200 reagiert auf die Benutzerauswahl des (N)-Tasten-Eingangs 338, um das Mehrgang-Automatikgetriebe 104 so zu konfigurieren, dass es in einem neutralen Zustand arbeitet, in dem weder ein Vorwärts- noch ein Rückwärtsgang eingelegt ist. Die Getriebesteuerschaltung 200 reagiert auf die Benutzerauswahl des (D)-Tasten-Eingangs 340, um das Mehrgang-Automatikgetriebe 104 so zu konfigurieren, dass es in einem Vorwärtsgang betrieben wird.
Unter Bezugnahme auf 3B kann die Schaltkriterienlogik 400 Planetenradsätze 152 des Mehrgang-Planetengetriebes 150 in einer Anzahl (W) von Vorwärts-Gängen oder -Drehzahlverhältnissen 350₁-350_W konfigurieren, wobei W eine positive ganze Zahl mit einem Wert von mindestens zwei ist. In einer Ausführungsform ist W gleich oder größer als sechs. In einer weiteren Ausführungsform ist W gleich oder größer als neun. Jeder der Vorwärtsgänge 350₁-350_W wird basierend auf den jeweiligen Eingriffskonfigurationen 352₁-352_W der selektiven Koppler 154 des Mehrgang-Planetengetriebes 150 festgelegt. Exemplarische Architekturen für das Mehrgang-Planetengetriebe 150 sind in der offengelegten US-Patentanmeldung Nr. 2016/0116025 , eingereicht am 21. Oktober 2015 unter dem Titel MULTI-SPEED TRANSMISSION; in der offengelegten US-Patentanmeldung Nr. 2016/0116026 , eingereicht am 22. Oktober 2015 unter dem Titel MULTI-SPEED TRANSMISSION; in der offengelegten US-Patentanmeldung Nr. 2016/0116027 , eingereicht am 22. Oktober 2015 mit dem Titel MULTI-SPEED TRANSMISSION; in der offengelegten US-Patentanmeldung Nr. 2016/0116028 , eingereicht am 22. Oktober 2015 mit dem Titel MULTI-SPEED TRANSMISSION; in der offengelegten US-Patentanmeldung Nr. 2016/0116029 , eingereicht am 22. Oktober 2015 mit dem Titel MULTI-SPEED TRANSMISSION; in der offengelegten US-Patentanmeldung Nr. 2016/0138680 , eingereicht am 21. Januar 2016 mit dem Titel MULTI-SPEED TRANSMISSION; in der offengelegten US-Patentanmeldung Nr. 2016/0138681 , eingereicht am 21. Januar 2016 mit dem Titel MULTI-SPEED TRANSMISSION; in der offengelegten US-Patentanmeldung Nr. 2016/0138682 , eingereicht am 21. Januar 2016 mit dem Titel MULTI-SPEED TRANSMISSION; in der offengelegten US-Patentanmeldung Nr. 2016/0040754 , eingereicht am 7. August 2014, mit dem Titel MULTI-SPEED TRANSMISSION; und in der offengelegten US-Patentanmeldung Nr. 2016/0047440 , eingereicht am 12. August 2014, mit dem Titel MULTI-SPEED TRANSMISSION offenbart, deren gesamten Offenbarungen ausdrücklich durch Bezugnahme hierin aufgenommen werden.
Die Schaltkriterienlogik 400 der Getriebesteuerschaltung 200 wählt basierend auf verschiedenen Eingaben und dem gewünschten Betrieb des Fahrzeugsystems 100 aus, welcher der Vorwärtsgänge 250₁-250_L (350₁-350_W für das Mehrgang-Planetengetriebe 150) eingerichtet werden soll und wann zwischen den Vorwärtsgängen 250₁-250_L (350₁-350_W für das Mehrgang-Planetengetriebe 150) umzuschalten ist. So kann beispielsweise die Schaltkriterienlogik 400 eine Steuerlogik beinhalten, die basierend auf den gewünschten Leistungseigenschaften für das Fahrzeugsystem 100 bestimmt, zwischen den verschiedenen Vorwärtsgängen 250₁-250_L (350₁-350_W für das Mehrgang-Planetengetriebe 150) zu wechseln. Zu den beispielhaften Leistungseigenschaften gehören die Steigerung einer Wirtschaftlichkeit bezüglich Kraftstoffverbrauch, der geringere Verschleiß von Bremskomponenten und andere Leistungsmerkmale. Exemplarische Steuerlogiken sind in dem am 1. Juni 2009 eingereichten US-Patent Nr. 8.332.108 mit dem Titel SYSTEM FOR DETERMINING A VEHICLE MASS-BASED BREAKPOINT FOR SELECTING BETWEEN TWO DIFFERENT TRANSMISSION SHIFT SCHEDULES; in dem US-Patent Nr. 8.935.068 , eingereicht am 18. Juni 2013, mit dem Titel SYSTEM AND METHOD FOR OPTIMIZING DOWNSHIFTING OF A TRANSMISSION DURING VEHICLE DECELERATION; in dem US-Patent Nr. 9.365.201 , eingereicht am 15. März 2013, mit dem Titel DEVICE, SYSTEM, AND METHOD FOR CONTROLLING TRANSMISSION TORQUE TO PROVIDE HILL ASCENT AND/OR DESCENT ASSISTANCE USING ROAD GRADE; in der offengelegten US-Patentanmeldung Nr. 2015/0292615 , eingereicht am 11. April 2014, mit dem Titel SYSTEM AND METHOD FOR AUTOMATIC NEUTRAL AND AUTOMATIC RETURN-TO-RANGE FOR USE WITH AN AUTOMATIC TRANSMISSION; und in der US-Patentanmeldung Nr. 2016/0025213 , eingereicht am 6. Oktober 2015, mit dem Titel METHOD OF SETTING TRANSMISSION SHIFT POINTS IN REAL-TIME BASED UPON AN ENGINE PERFORMANCE CURVE offenbart, deren gesamten Offenbarungen ausdrücklich durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
Zurück zur 4A, reagiert die Getriebesteuerschaltung 200 auf die Benutzerauswahl des MODE-Tasteneingangs 342, um das Mehrgang-Planetengetriebe 150 zu konfigurieren, um bestimmte Betriebsarten des Mehrgang-Automatikgetriebes 104 auszuwählen. Beispielsweise kann das Mehrgang-Automatikgetriebe 104 eine sekundäre Ausgangswelle aufweisen, die für den Betrieb eines Nebenabtriebs („PTO“) verwendet wird. Der Bediener kann wählen, ob er die sekundäre Abtriebswelle durch einen MODE-Taster-Eingang 342 aktivieren möchte. Der MODE-Taster-Eingang 342 kann auch für andere Funktionen verwendet werden, wie z.B. das Löschen von Fehlercodes.
Wie hierin erwähnt ist, wählt die Schaltkriterienlogik 400 basierend auf verschiedenen Eingaben und weiterhin basierend auf verschiedenen Leistungsmerkmalen des Fahrzeugsystems 100 automatisch zwischen den Vorwärtsgängen 250₁-250_L (350₁-350w für das Mehrgang-Planetengetriebe 150). Es gibt Fälle, in denen ein Bediener des Fahrzeugsystems 100 einen anderen Vorwärtsgang 250₁-250_L (350₁-350_W für ein mehrgängiges Planetengetriebe 150) wählen möchte als den aktuellen Vorwärtsgang 250₁-250_L (350₁-350_W für ein Mehrgang-Planetengetriebe 150), der nach der Logik 400 der Schaltkriterien ausgewählt ist. Wie in 4A dargestellt und hierin erwähnt ist, beinhaltet die Getriebebedienungsschnittstelle 330 den Eingang 344 für das manuelle Hochschalten (↑) und den Eingang 346 für das manuelle Herunterschalten (↓). Die Getriebesteuerschaltung 200 reagiert auf die benutzerseitige Auswahl des Eingangs 344 für das manuelle Hochschalten (1), um das Mehrgang-Automatikgetriebe 104, veranschaulichend das Mehrgang-Planetengetriebe 150, zu konfigurieren, um den nächsthöheren Vorwärtsgang des Mehrgang-Automatikgetriebes 104 als den aktuell eingestellten auszuwählen. Wenn beispielsweise das Mehrgang-Automatikgetriebe 104 im dritten Gang betrieben wird, würde die Auswahl des Eingangs 344 für das manuelle Hochschalten (↑) bewirken, dass die Schaltkriterienlogik 400 der Getriebesteuerschaltung 200 das Mehrgang-Automatikgetriebe 104 für den Betrieb im vierten Gang konfiguriert, und die selektiven Koppler 154 für das dargestellte Mehrgang-Planetengetriebe 150 entsprechend konfiguriert. In ähnlicher Weise reagiert die Getriebesteuerschaltung 200 auf die Benutzerauswahl des Eingangs 346 für das manuelle Herunterschalten (↓), um das Mehrgang-Automatikgetriebe 104 so zu konfigurieren, dass es den nächst niedrigeren Vorwärtsgang des Mehrgang-Automatikgetriebes 104 als den aktuell eingestellten wählt. Wenn beispielsweise das Mehrgang-Automatikgetriebe 104 im dritten Gang betrieben wird, würde die Auswahl des Eingang 346 für das manuelle Herunterschalten (↓) bewirken, dass die Schaltkriterienlogik 400 der Getriebesteuerschaltung 200 das Mehrgang-Automatikgetriebe 104 für den Betrieb im zweiten Gang konfiguriert und die selektiven Koppler 154 für das dargestellte Mehrgang-Planetengetriebe 150 entsprechend konfiguriert. Wie hierin erläutert ist, beinhaltet die Schaltkriterienlogik 400 eine zusätzliche Logik, die bestimmt, wann das Schalten von Gängen als Reaktion auf eine Auswahl von entweder dem Eingang 344 für das manuelle Hochschalten (↑) oder dem Eingang 346 für das manuelle Herunterschalten (j) basierend auf zusätzlichen Eigenschaften des Fahrzeugsystems 100 erlaubt ist.
Unter Bezugnahme auf 4B ist eine zweite exemplarische Getriebebedienschnittstelle 360 dargestellt. Die Getriebebedienschnittstelle 360 beinhaltet ein Gehäuse 362, an dem eine Vielzahl von vom Bediener wählbaren Eingangselementen 364 montiert sind. Illustrativ beinhalten die vom Bediener wählbaren Eingangselemente 364 einen berührungsempfindlichen Modus-(MODE)-Tasten- oder Knopf-Eingang 366, wie die Modus-(MODE)-Tasten- oder den Knopf-Eingang 342 der Getriebebedienschnittstelle 330, und einen Schalthebel 368. Die Getriebebedienschnittstelle 360 beinhaltet ferner eine Anzeige 370, wie die Anzeige 348 der Getriebebedienschnittstelle 330, die dem Bediener des Fahrzeugsystems 100 eine visuelle Rückmeldung über den Status des Fahrzeugsystems 100 und/oder des Mehrgang-Automatikgetriebes 104 liefert.
Der Schalthebel 368 ist manuell in eine Vielzahl von verschiedenen Positionen betätigbar. Jede der Vielzahl von verschiedenen Positionen entspricht einem unterschiedlichen Eingangssignal, das der Getriebesteuerschaltung 200 zugeführt wird. In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet das Gehäuse 362 visuelle Eingabehinweise, die an die Vielzahl der verschiedenen Positionen des Schalthebels 368 angrenzen, um dem Bediener eine visuelle Rückmeldung einer aktuellen Position des Schalthebels 368 zu geben. In der in 4B dargestellten Ausführungsform ist der Schalthebel 368 in Bezug auf das Gehäuse 362 in eine der Positionen R, N, D, 5, 4, 3, 2 und 1 bewegbar. Die Platzierung des Schalthebels 368 in der Position, die R entspricht, führt zu einer Getriebesteuerschaltung 200, die das Mehrgang-Automatikgetriebe 104 für den Betrieb in einem Rückwärtsgang konfiguriert. Wenn der Schalthebel 368 in die Position gebracht wird, die N entspricht, führt dies dazu, dass die Getriebesteuerschaltung 200 das Mehrgang-Automatikgetriebe 104 so konfiguriert, dass es in einen neutralen Zustand versetzt ist, in dem weder ein Vorwärtsnoch ein Rückwärtsgang eingelegt ist. Wenn der Schalthebel 368 in die Position gebracht wird, die D entspricht, führt dies zu einer Getriebesteuerschaltung 200, die das Mehrgang-Automatikgetriebe 104 für den Betrieb in einem Vorwärtsgang konfiguriert. Das Platzieren des Schalthebels 368 in einer der Positionen, die den Nummern 1-5 entsprechen, führt dazu, dass die Getriebesteuerschaltung 200 das Mehrgang-Automatikgetriebe 104 für den Betrieb im entsprechenden Vorwärtsgang konfiguriert. So führt beispielsweise in der dargestellten Ausführungsform das Platzieren des Schalthebels 368 in der Position entsprechend „1“ dazu, dass die Getriebesteuerschaltung 200 die selektiven Koppler 154 des Mehrgang-Planetengetriebes 150 konfiguriert, um das Mehrgang-Planetengetriebe 150 im ersten Gang anzuordnen.
Zurück zu 1 kann die Getriebesteuerschaltung 200 mit einem oder mehreren Betriebseigenschafts-Monitoren oder -Sensoren kommunizieren, um eine oder mehrere Betriebseigenschaften des Fahrzeugsystems 100 zu bestimmen. Durch Überwachung kann der Betriebseigenschafts-Monitor einen Wert erfassen, der einen Parameter anzeigt, oder einen Parameter basierend auf einem oder mehreren erfassten Werten und/oder bestimmten Werten bestimmen. Zu den exemplarischen Monitoren oder Sensoren, die in der dargestellten Ausführungsform von 1 offenbart sind, gehören beispielsweise die Drehzahlsensoren 142, 146, 170, der Drosselsteuersensor 182, die Bremssteuerung 188, der Neigungssensor 204, der Positionsbestimmer 210, der Objektdetektor 220 und der Lastsensor 230.
In einer Ausführungsform wird eine fahrzeugbezogene Geschwindigkeit unter Verwendung eines oder mehrerer der Drehzahlsensoren 142, 146, 170 bestimmt. In einer weiteren Ausführungsform wird die fahrzeugbezogene Geschwindigkeit durch Überwachen einer Drehzahl einer Vorgelegewelle des Mehrgang-Automatikgetriebes 104 oder einer anderen Komponente bestimmt, deren Drehzahl proportional zu einer Geschwindigkeit des Fahrzeugsystems 100 ist. In noch einer weiteren Ausführungsform wird die fahrzeugbezogene Geschwindigkeit basierend auf voneinander beabstandeten Messungen des Positionsbestimmers 210 im Laufe der Zeit bestimmt. Zusätzlich zur Fahrzeuggeschwindigkeit kann die fahrzeugbezogene Beschleunigung oder Verzögerung durch Überwachung der Veränderungen der fahrzeugbezogenen Geschwindigkeit im Laufe der Zeit bestimmt werden.
In einer Ausführungsform wird eine Motorlast unter Verwendung eines oder mehrerer der Drehzahlsensoren 142, 146, 170 bestimmt oder über die Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174 übertragen. In einer Ausführungsform ist die Motorlast ein Maß für das Drehmoment der Antriebsmaschine 102. In einer weiteren Ausführungsform ist die Motorlast ein Maß für die Leistung der Antriebsmaschine 102. Die Motorlast gibt einen Hinweis auf die Anforderung an die Antriebsmaschine 102. In einer Ausführungsform wird die Motorlast basierend auf einer Rate geschätzt, mit der der Antriebsmaschine 102 im Falle eines Verbrennungsmotors Kraftstoff zugeführt wird. Eine höhere Kraftstoffrate kann die Beschleunigung des Fahrzeugsystems 100 oder den Betrieb des Fahrzeugsystems 100 bei höheren Drehzahlen pro Minute anzeigen, während eine niedrigere Kraftstoffrate die Verzögerung des Fahrzeugsystems 100 oder den Betrieb des Fahrzeugsystems 100 bei niedrigeren Drehzahlen pro Minute anzeigen kann. Die Überwachung der Motorlast kann für Situationen von Vorteil sein, in denen der Drosselsteuereingang 302 nicht betätigt werden darf, aber sich die Antriebsmaschine 102 nicht im Leerlauf befindet. Wenn beispielsweise der Tempomat-Eingang 308 betätigt wird, wird der Drosselsteuereingang 302 nicht betätigt und die Antriebsmaschine 102 läuft höher als im Leerlauf, um das Fahrzeugsystem 100 anzutreiben.
In einer Ausführungsform ist eine Fahrzeuglasteigenschaft die Fahrzeugmasse, die mit dem Lastsensor 230 bestimmt wird. In einer weiteren Ausführungsform wird die Fahrzeugmasse zumindest auf der Grundlage des Motordrehmoments und der Fahrzeuggeschwindigkeit geschätzt, wie es in dem am 9. April 2007 eingereichten US-Patent Nr. 7.499.784 mit dem Titel METHODE OF SELECTING A TRANSMISSION SHIFT SHEDULE und dem US-Patent Nr. 8.332.108 , eingereicht am 1. Juni 2009, mit dem Titel SYSTEM FOR DETERMINING A VEHICLE MASS-BASED BREAKPOINT FOR SELECTING BETWEEN TWO DIFFERENT TRANSMISSION SHIFT SCHEDULES OFFENBART IST, deren gesamten Offenbarungen ausdrücklich durch Bezugnahme hierin aufgenommen sind. In einer weiteren Ausführungsform ist die Fahrzeuglasteigenschaft die Fahrzeuglänge. So kann beispielsweise die Getriebesteuerschaltung 200 eine erwartete Ausgangsmasse für das Fahrzeugsystem 100 speichern. Wenn die bestimmte Fahrzeugmasse über dem Ausgangswert liegt, kann die Getriebesteuerschaltung 200 daraus schließen, dass ein Anhänger am Fahrzeugsystem 100 befestigt ist. In einer alternativen Ausführungsform beinhaltet das Fahrzeugsystem 100 einen Sensor, der die Kopplung eines Anhängers mit dem Fahrzeugsystem 100 erkennt. Das Vorhandensein oder Fehlen eines Anhängers liefert einen Hinweis auf die Länge des Fahrzeugsystems 100.
Unter Bezugnahme auf 1 wird in Verbindung mit der Getriebesteuerschaltung 200 eine elektronische Fahrzeugprogrammierstation („VEPS“) 460 dargestellt. Die Getriebesteuerschaltung 200 kann einen oder mehrere Schwellenparameter von der VEPS 460 erfassen. Auf diese Weise kann ein Flottenbesitzer bestimmte Schwellenparameter eingeben, um den Betrieb des Fahrzeugsystems 100 zu steuern. Die VEPS 460 kann auch zusätzliche Informationen für die Getriebesteuerschaltung 200 bereitstellen, wie beispielsweise Schaltpläne und andere Parameter. Weitere Einzelheiten zu VEPS 460 sind in dem am 18. Juni 2013 eingereichten US-Patent Nr. 8.935.068 mit dem Titel SYSTEM AND METHOD FOR OPTIMIZING DOWNSHIFTING OF A TRANSMISSION DURING VEHICLE DECELERATION enthalten, dessen gesamte Offenbarung ausdrücklich durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.
In bestimmten Situationen, wie beispielsweise beim Bergauffahren eines steilen und/oder langen Berges, kann es dem Fahrzeugsystem 100 an Leistung mangeln, um alle Vorwärtsgänge 250₁-250_L (350₁-350_W für das Mehrgang-Planetengetriebe 150) zu nutzen. Wenn das Mehrgang-Automatikgetriebe 104 in seinem aktuellen Gang weiterläuft (z.B. dem 2. Gang 350₂ aus 3B), kann die Antriebsmaschine 102 mit maximaler Drehzahl laufen, was zu einem höheren Kraftstoffverbrauch führt. Andererseits kann es, wenn das Mehrgang-Automatikgetriebe 104 in einen höheren Gang schaltet (z.B. den 3. Gang 350₃ aus 3B), der Antriebsmaschine 102 an Leistung mangeln, um die Steigung angemessen zu bewältigen, was zur Verlangsamung und einer Nervosität des Fahrers führt.
Die Getriebesteuerschaltung 200 kann konfiguriert sein, um einen Bergauffahrvorgang basierend auf den gewünschten Leistungseigenschaften für das Fahrzeugsystem 100 zu erkennen und darauf zu reagieren. Beispielhafte Leistungseigenschaften sind Kraftstoffverbrauch, Geschwindigkeit oder Drehzahl, Beschleunigung und andere Leistungsmerkmale. Wie im Folgenden in exemplarischen Ausführungsformen weiter unten beschrieben ist, tritt ein Bergauffahrvorgang auf, wenn das Fahrzeugsystem 100 die Geschwindigkeit in einem Bergauffahrgang beschleunigen oder aufrechterhalten würde (z.B. im 2. Gang 350₂ aus 3B), aber im nächsten darüber liegenden Gang (z.B. im 3. Gang 350₃ aus 3B) Geschwindigkeit verliert.
5 stellt eine exemplarische Verarbeitungssequenz 500 für die Getriebesteuerschaltung 200 zum Erkennen und Reagieren auf den Bergauffahrvorgang dar. Die Sequenz 500 kann wiederholt werden, um auf sich ändernde Straßensteigungsbedingungen zu reagieren. In einer Ausführungsform kann die Sequenz 500 während des Betriebs des Fahrzeugsystems 100 kontinuierlich ausgeführt werden. In einer anderen Ausführungsform kann die Sequenz 500 ausgeführt werden, wenn eine Straßensteigungsmessung mit dem Beschleunigungssensor 204 einen bestimmten Straßensteigungs-Schwellenwert überschreitet.
Bei Block 502 stellt die Getriebesteuerschaltung 200 den Bergauffahrgang ein (z.B. den zweiten Gang 350₂ aus 3B). Der Bergauffahrgang sollte ausreichen, um die Fahrzeuggeschwindigkeit den Berg hinauf zu beschleunigen oder zumindest aufrechtzuerhalten. In der Praxis identifiziert die Getriebesteuerschaltung 200 in der Regel den aktuellen Gang als den Bergauffahrgang. Wenn dem aktuellen Gang jedoch keine ausreichende Beschleunigungsfähigkeit und/oder Motordrehzahl zur Verfügung steht, kann die Getriebesteuerschaltung 200 den nächsten darunter liegenden Gang als Bergauffahrgang identifizieren.
Sobald der Bergauffahrgang bei Block 502 festgelegt ist, fährt die Sequenz 500 mit Block 503 fort, wobei die Getriebesteuerschaltung 200 den nächsthöheren Gang als den hochgeschalteten Gang identifiziert (z.B. den 3. Gang 350₃ aus 3B).
Bei Block 504 bestimmt die Getriebesteuerschaltung 200 als eine Funktion der Motordrehzahl die Motorlastleistung, die benötigt wird, um die Fahrzeuggeschwindigkeit den Berg hinauf mit einer Beschleunigung von Null aufrechtzuerhalten. Die erforderliche Motorlastleistung kann auch in Abhängigkeit von der Getriebeausgangsdrehzahl ausgedrückt werden, da die Getriebeausgangsdrehzahl der Motordrehzahl dividiert durch das Übersetzungsverhältnis entspricht. Die erforderliche Motorlastleistung wäre ausreichend, um allen konkurrierenden Leistungsverlusten aus dem Fahrzeugsystem 100 entgegenzuwirken. So kann die erforderliche Motorlastleistung bestimmt werden, indem alle Leistungsverluste der Antriebsmaschine 102 auf die Räder 164A und 164B addiert werden, einschließlich der Leistungsverluste von Zubehörteilen, die an der Antriebsmaschine 102 montiert sind (z.B. Lüfter, Luftkompressor, Lichtmaschine, Servolenkungspumpe), Leistungsverlusten im Mehrgang-Automatikgetriebe 104, Leistungsverlusten bei den Achsen 162A und 162B sowie Leistungsverlusten an den Rädern 164A und 164B, die beispielsweise durch Luftwiderstand, Reifenrollwiderstand und Steigung entstehen. In einer Ausführungsform können bestimmte Leistungsverluste berechnet werden, indem die vom Drehzahlsensor 142 gemessene Motordrehzahl mit der vom Drehzahlsensor 170 gemessenen Getriebeausgangsdrehzahl verglichen wird. Außerdem können bestimmte Leistungsverluste im nichtflüchtigen, computerlesbaren Medium 202 oder im Speicher der Getriebesteuerschaltung 200 oder in einem ähnlichen Speicher der Antriebsmaschine 174 gespeichert sein.
Bei Block 506 bestimmt die Getriebesteuerschaltung 200 als Funktion von der Motordrehzahl die maximale Motorleistung im Bergauffahrgang. Wie bereits erwähnt ist, kann die maximale Motorleistung im Bergauffahrgang auch als Funktion von der Getriebeausgangsdrehzahl ausgedrückt werden. In einer Ausführungsform kann die maximale Motorleistung vom Lieferanten der Antriebsmaschine 102 veröffentlicht und in dem nichtflüchtigen, computerlesbaren Medium 202 oder Speicher der Getriebesteuerschaltung 200 oder in einem ähnlichen Speicher der Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174 gespeichert sein. In anderen Ausführungsformen kann die maximale Motorleistung durch die Antriebsmaschinen-Steuerschaltung 174 basierend auf der Fahrzeugbeschleunigung oder anderen geeigneten Parametern berechnet werden.
Bei Block 508 identifiziert die Getriebesteuerschaltung 200 die maximale Motordrehzahl oder Getriebeausgangsdrehzahl, wobei die maximale Motorleistung in dem Bergauffahrgang (vom Block 506) gleich der erforderlichen Motorlastleistung (vom Block 504) ist. Mit anderen Worten identifiziert die Getriebesteuerschaltung 200 die maximale Motordrehzahl oder Getriebeausgangsdrehzahl (im Allgemeinen die „Maximaldrehzahl“) im Bergauffahrgang, die eine Fahrzeuggeschwindigkeit ohne Beschleunigung den Berg hinauf beibehalten würde.
Ein Beispiel für dieses Verfahren ist in 6 grafisch dargestellt, die die erforderliche Motorlastleistung (vom Block 504) und die maximale Motorleistung im Bergauffahrgang (vom Block 506) gegenüber der Motordrehzahl darstellt. In diesem Beispiel hat der Bergauffahrgang ein Übersetzungsverhältnis von 1, und die Parameter schneiden sich an einem Minimumpunkt A und einem Maximumpunkt B. Der Minimumpunkt A entspricht der minimalen Motordrehzahl im Bergauffahrgang, in diesem Fall etwa 1.400 U/min, welche eine Fahrzeuggeschwindigkeit den Berg hinauf ohne Beschleunigung beibehalten würde. Die entsprechende minimale Getriebeausgangsdrehzahl beträgt etwa 1.400 U/min geteilt durch 1, oder etwa 1.400 U/min. Der Maximumpunkt B entspricht der maximalen Motordrehzahl im Bergauffahrgang, in diesem Fall etwa 2.600 U/min, welche die Fahrzeuggeschwindigkeit den Berg hinauf ohne Beschleunigung beibehalten würde. Die entsprechende maximale Getriebeausgangsdrehzahl beträgt etwa 2.600 U/min geteilt durch 1, oder etwa 2.600 U/min. Somit entspricht der Maximumpunkt B der Ausgabe „maximale Drehzahl“ aus Block 508. Bei Motordrehzahlen unterhalb des Minimumpunktes A würde das Fahrzeugsystem 100 den Berg hinauf langsamer werden, da die maximale Motorleistung geringer als die erforderliche Motorleistung ist. Bei Motordrehzahlen zwischen dem Minimumpunkt A und dem Maximumpunkt B würde das Fahrzeugsystem 100 den Berg hinauf beschleunigen, da die maximale Motorleistung größer als die erforderliche Motorleistung ist. Somit kann der Betriebsbereich von dem Minimumpunkt A bis zu dem Maximumpunkt B hierin als ein Bereich mit nicht-negativer Beschleunigung bezeichnet werden. Bei Motordrehzahlen über dem Maximumpunkt B würde das Fahrzeugsystem 100 den Berg hinauf langsamer werden, da die maximale Motorleistung geringer als die erforderliche Motorleistung ist.
Zurück zu 5, bestimmt die Getriebesteuerschaltung 200 bei Block 510 die maximale Motorleistung im darüber liegenden Gang als Funktion von der Motordrehzahl. Wie vorstehend erwähnt ist, kann die maximale Motorleistung im darüber liegenden bzw. hochgeschalteten Gang auch als Funktion von der Getriebeausgangsdrehzahl ausgedrückt werden. Block 510 kann ähnlich wie Block 506 sein, mit der Ausnahme, dass Block 510 mit dem darüber liegenden Gang korrespondiert, während Block 506 miz dem Bergauffahrgang korrespondiert.
Bei Block 512 identifiziert die Getriebesteuerschaltung 200 die minimale Motordrehzahl oder Getriebeausgangsdrehzahl, wobei die maximale Motorleistung im darüber liegenden Gang (vom Block 510) gleich der erforderlichen Motorlastleistung (vom Block 504) ist. Mit anderen Worten identifiziert die Getriebesteuerschaltung 200 die minimale Motordrehzahl oder Getriebeausgangsdrehzahl (im Allgemeinen die „minimale Drehzahl“) im darüber liegenden Gang, die eine Fahrzeuggeschwindigkeit ohne Beschleunigung den Berg hinauf beibehalten würde.
Ein Beispiel für dieses Verfahren ist in 7 grafisch dargestellt, die die erforderliche Motorlastleistung (vom Block 504) und die maximale Motorleistung im darüber liegenden Gang (vom Block 510) gegenüber der Getriebeausgangsdrehzahl darstellt. In diesem Beispiel hat der darüber liegende Gang ein Übersetzungsverhältnis von 0,75, und die Parameter schneiden sich an einem Minimumpunkt C und einem Maximumpunkt D. Der Minimumpunkt C entspricht der minimalen Getriebeausgangsdrehzahl im darüber liegenden Gang, in diesem Fall etwa 2.200 U/min, was eine Fahrzeuggeschwindigkeit den Berg hinauf bei einer Beschleunigung von Null halten würde. Die entsprechende minimale Motordrehzahl wäre 0,75 multipliziert mit etwa 2.200 U/min oder etwa 1.650 U/min. Somit entspricht der Minimumpunkt C der Ausgabe „minimale Geschwindigkeit“ aus Block 512. Der Maximumpunkt D entspricht der maximalen Getriebeausgangsdrehzahl im darüber liegenden Gang, in diesem Fall etwa 3.400 U/min, welcher die Fahrzeuggeschwindigkeit den Berg hinauf bei einer Beschleunigung von Null halten würde. Die entsprechende maximale Motordrehzahl würde 0,75 multipliziert mit etwa 3.400 U/min oder etwa 2.550 U/min betragen. Bei Getriebeausgangsdrehzahlen unterhalb des Minimumpunktes C würde das Fahrzeugsystem 100 den Berg hinauf langsamer werden, da die maximale Motorleistung geringer als die erforderliche Motorleistung ist. Bei Getriebeausgangsdrehzahlen zwischen dem Minimumpunkt C und dem Maximumpunkt D würde das Fahrzeugsystem 100 den Berg hinauf beschleunigen, da die maximale Motorleistung größer als die erforderliche Motorleistung ist. Somit kann der Betriebsbereich vom Minimumpunkt C bis zum Maximumpunkt D hierin als der Bereich nicht-negativer Beschleunigung bezeichnet werden. Bei Getriebeausgangsdrehzahlen über dem Maximumpunkt D würde das Fahrzeugsystem 100 den Berg hinauf langsamer werden, da die maximale Motorleistung geringer als die erforderliche Motorleistung ist.
Zurück zu 5, bei Block 514 bestimmt die Getriebesteuerschaltung 200, ob ein Bergauffahrvorgang vorliegt, indem die maximale Motordrehzahl (die als maximale Getriebeausgangsdrehzahl ausgedrückt werden kann), bei welcher eine Fahrzeuggeschwindigkeit im Bergauffahrgang (vom Block 508) beibehalten würde, mit der minimalen Motordrehzahl (die als minimale Getriebeausgangsdrehzahl ausgedrückt werden kann) verglichen wird, bei welcher eine Fahrzeuggeschwindigkeit im darüber liegenden Gang (vom Block 512) beibehalten würde.
Wenn die maximale Motordrehzahl (die als maximale Getriebeausgangsdrehzahl ausgedrückt werden kann) im Bergauffahrgang größer oder gleich der minimalen Motordrehzahl (die als minimale Getriebeausgangsdrehzahl ausgedrückt werden kann) im darüber liegenden Gang ist, antwortet die Getriebesteuerschaltung 200 bei Block 514 mit „Nein“ und identifiziert keinen Bergauffahrvorgang bei Block 516. Ab Block 516 kann die Getriebesteuerschaltung 200 alle laufenden Bergauffahrreaktionen bei Block 517 beenden, so dass die Getriebesteuerschaltung 200 in einem Normalzustand arbeitet. So kann beispielsweise die Schaltlogik 400 der Getriebesteuerschaltung 200 das Hochschalten vom Bergauffahrgang zum darüber liegenden Gang erlauben. Vom Block 517 kann die Getriebesteuerschaltung 200 zu Block 502 zurückkehren, um das Verfahren zu wiederholen und die Überwachung bezüglich eines Bergauffahrvorgangs fortzusetzen. Im grafischen Beispiel von 7 ist die maximale Getriebeausgangsdrehzahl im Bergauffahrgang entsprechend Punkt B größer als die minimale Getriebeausgangsdrehzahl im darüber liegenden Gang entsprechend Punkt C, so dass die Getriebesteuerschaltung 200 den Bergauffahrvorgang nicht identifizieren würde. Anders ausgedrückt, überlappt der Bereich der nicht-negativen Beschleunigung des darüber liegenden Ganges zwischen den Punkten C und D den Bereich der nicht-negativen Beschleunigung des Bergauffahrgangs zwischen den Punkten A und B. In der Praxis kann das Fahrzeugsystem 100 den Berg hochfahren, indem es vom Punkt B im Bergauffahrgang zum Punkt C im darüber liegenden Gang wechselt, ohne langsamer zu werden. Dieses Szenario kann auftreten, wenn die Steigung des Berges relativ gering ist.
Wenn dagegen die maximale Motordrehzahl (die als maximale Getriebeausgangsdrehzahl ausgedrückt werden kann) im Bergauffahrgang kleiner als die minimale Motordrehzahl (die als minimale Getriebeausgangsdrehzahl ausgedrückt werden kann) im darüber liegenden Gang ist, antwortet die Getriebesteuerschaltung 200 bei Block 514 mit „Ja“ und identifiziert den Bergauffahrvorgang bei Block 518. Im grafischen Beispiel von 8 ist die maximale Getriebeausgangsdrehzahl im Bergauffahrgang entsprechend Punkt B kleiner als die minimale Getriebeausgangsdrehzahl im darüber liegenden Gang entsprechend Punkt C, so dass die Getriebesteuerschaltung 200 den Bergauffahrvorgang identifizieren würde. In diesem Szenario schließen sich der Bereich der nicht-negativen Beschleunigung des darüber liegenden Ganges zwischen den Punkten C und D und der Bereich der nicht-negativen Beschleunigung des Bergauffahrganges zwischen den Punkten A und B gegenseitig aus. Anders ausgedrückt weist der Bereich der nicht-negativen Beschleunigung des darüber liegenden Ganges zwischen den Punkten C und D keinerlei Überlappung mit dem Bereich der nicht-negativen Beschleunigung des Bergauffahrganges zwischen den Punkten A und B auf. In der Praxis kann das Fahrzeugsystem 100 nicht von Punkt B im Bergauffahrgang zu Punkt C im darüber liegenden Gang wechseln, ohne langsamer zu werden. Dieses Szenario kann auftreten, wenn die Steigung des Berges relativ groß ist.
Ab Block 518 fährt das Verfahren mit Block 520 fort, wo die Getriebesteuerschaltung 200 auf den Bergauffahrvorgang reagiert. Im Folgenden werden verschiedene Reaktionen beschrieben, die einzeln oder in Kombination durchgeführt werden können. Die bei Block 520 gewählte Reaktion kann in der Getriebesteuerschaltung 200 programmiert sein oder von einem Benutzer (z.B. unter Verwendung der VEPS 460 von 1) basierend auf den gewünschten Leistungseigenschaften für das Fahrzeugsystem 100, wie Kraftstoffverbrauch, Geschwindigkeit oder Drehzahl, Beschleunigung und andere Leistungsmerkmale, ausgewählt werden. Ab Block 520 kann die Getriebesteuerschaltung 200 zu Block 502 zurückkehren, um das Verfahren zu wiederholen. Wie vorstehend erwähnt ist, kann die Reaktion bei Block 520 fortgesetzt werden, bis die Getriebesteuerschaltung 200 bei Block 516 keinen Bergauffahrvorgang mehr identifiziert und die Reaktion bei Block 517 beendet.
In einer ersten Ausführungsform der Reaktion bei Block 520 verhindert die Getriebesteuerschaltung 200 ein Hochschalten vom Bergauffahrgang zum darüber liegenden Gang. Somit würde das Mehrgang-Planetengetriebe 150 im Bergauffahrgang weiterarbeiten. Im grafischen Beispiel von 8 kann die Antriebsmaschine 102 mit Motordrehzahlen zwischen dem Minimumpunkt A und dem Maximumpunkt B im Bergauffahrgang arbeiten, ohne langsamer zu werden. Der Betrieb der Antriebsmaschine 102 am Maximumpunkt B würde die Wirtschaftlichkeit bezüglich des Kraftstoffverbrauchs für eine Beschleunigung den Berg hinauf beeinträchtigen. Wie vorstehend erwähnt ist, kann das Mehrgang-Planetengetriebe 150 den Normalbetrieb wieder aufnehmen, wenn die Getriebesteuerschaltung 200 bei Block 516 keinen Bergauffahrvorgang mehr identifiziert und die Reaktion bei Block 517 beendet.
In einer zweiten Ausführungsform der Reaktion bei Block 520 kommuniziert die Getriebesteuerschaltung 200 mit der Antriebsmaschine 174 und begrenzt das Motordrehmoment, um die Motordrehzahl zu begrenzen. Der Betrieb der Antriebsmaschine 102 bei der niedrigeren Drehzahl würde Abstriche bei der Drehzahl den Berg hinauf für eine Wirtschaftlichkeit hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs vornehmen. Der Betrieb der Antriebsmaschine 102 bei der niedrigeren Drehzahl würde auch den Geräuschpegel reduzieren. Wie vorstehend erwähnt ist, kann die Antriebsmaschine 102 den Normalbetrieb wieder aufnehmen, wenn die Getriebesteuerschaltung 200 bei Block 516 keinen Bergauffahrvorgang mehr identifiziert und die Reaktion bei Block 517 beendet.
In einer dritten Ausführungsform der Reaktion bei Block 520 schaltet die Getriebesteuerschaltung 200 das Mehrgang-Planetengetriebe 150 zwischen dem Bergauffahrgang und dem darüber liegenden Gang in einer gesteuerten Weise hin und her. Obwohl das Hochschalten vom Bergauffahrgang in den darüber liegenden Gang dazu führt, dass sich das Fahrzeugsystem 100 verlangsamt, kann die Verringerung der Geschwindigkeit akzeptabel sein und würde durch eine Erhöhung der Einsparung des Kraftstoffs ausgeglichen werden.
Eine exemplarische Verarbeitungssequenz 600 für dieses kontrollierte hin und her Schalten bzw. periodische Durchlaufen ist in 9 dargestellt. Wie vorstehend erwähnt ist, kann die Sequenz 600 des Blocks 520 enden, wenn die Getriebesteuerschaltung 200 bei Block 516 keinen Bergauffahrvorgang mehr identifiziert und die Reaktion bei Block 517 beendet (5).
Ein Beispiel für die Sequenz 600 ist in 10 grafisch dargestellt, die eine Vielzahl von Fahrzeugparametern zeigt, die entlang der y-Achse übereinander angeordnet sind, während die Zeit entlang der x-Achse verläuft. Die in 10 dargestellten Fahrzeugparameter beinhalten das Gangschaltsteuersignal (z.B. Steuersignale 206₁-206_N von 1), den Gang oder das Drehzahlverhältnis (z.B. die Gänge oder Drehzahl-Verhältnisse 350₁-350_W von 3B), die Fahrzeuggeschwindigkeit und die entsprechende Getriebeausgangsdrehzahl (z.B. vom Drehzahlsensor 170 von 1), die Motordrehzahl (z.B. vom Drehzahlsensor 142 von 1) und die Stra-ßensteigung (z.B. vom Beschleunigungssensor 204 von 1). Die auf der y-Achse angezeigten Zahlenwerte dienen nur zu Referenzzwecken.
Bei Block 602 identifiziert die Getriebesteuerschaltung 200 eine maximale Motordrehzahl für den Bergauffahrgang. Im grafischen Beispiel von 10 ist die maximale Motordrehzahl durch eine horizontale Linie nahe y=5,8 dargestellt. Die maximale Motordrehzahl kann in der Getriebesteuerschaltung 200 programmiert sein oder von einem Benutzer (z.B. unter Verwendung von VEPS 460 aus 1) basierend auf den gewünschten Leistungseigenschaften für das Fahrzeugsystem 100 ausgewählt werden.
Bei Block 604 identifiziert die Getriebesteuerschaltung 200 eine Soll-Getriebeausgangsdrehzahl (TOS) für den Bergauffahrgang entsprechend der maximalen Motordrehzahl für den Bergauffahrgang (vom Block 602). Im grafischen Beispiel von 10 ist die Soll-Getriebeausgangsgeschwindigkeit durch eine horizontale Linie in der Nähe von y=4,1 dargestellt.
Bei Block 606 identifiziert die Getriebesteuerschaltung 200 eine minimale Motordrehzahl und/oder eine minimale Getriebeausgangsdrehzahl für den darüber liegenden Gang. Im grafischen Beispiel von 10 ist die minimale Motor-/Getriebeausgangs-Drehzahl durch eine horizontale Linie nahe y=3,9 dargestellt. Die minimale Motor-/Getriebeausgangs-Drehzahl kann in der Getriebesteuerschaltung 200 programmiert sein oder von einem Benutzer (z.B. unter Verwendung von VEPS 460 aus 1) basierend auf den gewünschten Leistungseigenschaften für das Fahrzeugsystem 100 ausgewählt werden.
Bei Block 608 bestimmt die Getriebesteuerschaltung 200 eine maximale Fahrzeugbeschleunigung im Bergauffahrgang bei der Soll-Getriebeausgangsdrehzahl (vom Block 604). Dieser Parameter kann nach der folgenden Formel berechnet werden: $\begin{array}{r} Max . Beschleunigung @ TOS = aktuelle Beschleunigung + \\ \frac{M a x . R a d l e i s t u n g @ T O S - a k t u e l l e R a d l e i s t u n g}{F a h r z e u g g e s c h w i n d i g k e i t * F a h r z e u g m a s s e} \end{array}$
In der obigen Formel können die Radleistungsvariablen ausgehend von der entsprechenden Motorleistung bei der Antriebsmaschine 102 berechnet werden, wobei alle Leistungsverluste von der Antriebsmaschine 102 zu den Rädern 164A und 164B beim entsprechenden Gang subtrahiert werden, was Leistungsverluste von Zubehörteilen, die an der Antriebsmaschine 102 angebracht sind, (z.B. Lüfter, Luftkompressor, Lichtmaschine, Servolenkungspumpe), Leistungsverluste im Mehrgang-Automatikgetriebe 104, Leistungsverluste in den Achsen 162A und 162B und Leistungsverluste an den Rädern 164A und 164B aufgrund von aerodynamischem Widerstand, Reifenrollwiderstand und Steigung zum Beispiel einschließt. Für die Variable maximale Radleistung wäre der Ausgangspunkt die maximale Motordrehzahl bei der Soll-Getriebeausgangsdrehzahl. Für die Variable aktuelle Radleistung wäre der Ausgangspunkt die aktuelle Motordrehzahl. Die in dieser Berechnung verwendeten Verlustleistungsparameter sind ähnlich wie die oben beschriebenen in Bezug auf Block 504 von 5.
Andere Variablen in der obigen Formel, einschließlich Fahrzeuggeschwindigkeit, aktuelle Beschleunigung und Fahrzeugmasse, können unter Verwendung eines oder mehrerer der Drehzahlsensoren 142, 146, 170, Drosselsensor 182 und Lastsensor 230, wie vorstehend beschrieben, mit Bezug auf 1 bestimmt werden.
Bei Block 610 bestimmt die Getriebesteuerschaltung 200 eine maximale Fahrzeugbeschleunigung bei dem darüber liegenden Gang bei der Soll-Getriebeausgangsdrehzahl (vom Block 604). Dieser Parameter kann nach der gleichen Formel wie bei Block 606 berechnet werden, mit der Ausnahme, dass Block 610 mit dem darüber liegenden Gang korrespondiert, während Block 608 mit dem Bergauffahrgang korrespondiert.
Bei Block 612 bestimmt die Getriebesteuerschaltung 200 ein Einsparverhältnis, das die Zeit im darüber liegenden Gang über die gesamte Zykluszeit darstellt. Je höher das Einsparverhältnis, desto mehr Zeit wurde in dem darüber liegenden Gang verbracht und desto höher ist die Kraftstoffeinsparung.
Die Sparquote kann nach folgender Formel berechnet werden: $Einsparverhältnis = \frac{Z e i t i m d a r ü b e r l i e g e n d e n G a n g}{G e s a m t z y k l u s z e i t} = \frac{M a x (0, (E - M a x (0, F)))}{M a x (0,01, E - F)}$
wobei:

E = die maximale Fahrzeugbeschleunigung im Bergauffahrgang bei der Soll-Getriebeausgangsdrehzahl (vom Block 608).
F = die maximale Fahrzeugbeschleunigung im darüber liegenden Gang bei der Soll-Getriebeausgangsdrehzahl (vom Block 610).

In den meisten Situationen ist die maximale Fahrzeugbeschleunigung im Bergauffahrgang (E) nicht negativ (d.h. Null oder größer), während die maximale Fahrzeugbeschleunigung im darüber liegenden Gang (F) negativ ist. Dieses Ergebnis würde mit der zuvor in Block 514 von 5 durchgeführten Berechnung übereinstimmen. In dieser Situation kann die Formel wie folgt ausgedrückt werden: $Einsparverhältnis = \frac{E}{E - F}$
In einem Beispiel beträgt die maximale Fahrzeugbeschleunigung im Bergauffahrgang (E) etwa 20 m/s² und die maximale Fahrzeugbeschleunigung im darüber liegenden Gang (F) etwa -12 m/s². Somit würde das Einsparverhältnis etwa 20/(20-(-12)) oder 20/32 betragen.
Mit zunehmender Bedeutung der Verzögerung (d.h. der negativen Beschleunigung) im darüber liegenden Gang würde sich der Nenner des Einsparverhältnisses (d.h. der Gesamtzykluszeit) erhöhen, ohne den Zähler des Einsparverhältnisses (d.h. die Zeit im darüber liegenden Gang) zu beeinflussen. Somit würde das Einsparverhältnis eine längere Zykluszeit und einen höheren Anteil der Zeit im Bergauffahrgang und nicht im darüber liegenden Gang widerspiegeln. Bei Bedarf kann der Nenner des Einsparverhältnisses (d.h. die Gesamtzykluszeit) über einen vorgegebenen Mindestwert (z.B. ca. 20 Sekunden) erhöht werden, um schnelle Zyklen zu vermeiden.
Bei Block 614 vergleicht die Getriebesteuerschaltung 200 das berechnete Einsparverhältnis von Block 612 mit einem Einsparverhältnis-Schwellenwert von Block 616. Der Einsparverhältnis-Schwellenwert kann in die Getriebesteuerschaltung 200 programmiert sein oder von einem Benutzer basierend auf den gewünschten Leistungseigenschaften für das Fahrzeugsystem 100 ausgewählt werden. Wenn das berechnete Einsparverhältnis größer als der Einsparverhältnis-Schwellenwert ist, antwortet die Getriebesteuerschaltung 200 bei Block 614 mit „Ja“ und fährt mit Block 618 fort. Andernfalls antwortet die Getriebesteuerschaltung 200 bei Block 614 mit „Nein“, verlässt die Sequenz 600 und kehrt zur Sequenz 500 zurück (5).
Die Getriebesteuerschaltung 200 kann bei Block 614 andere Vergleiche durchführen, bevor sie zu Block 618 übergeht. In einer Ausführungsform kann die Getriebesteuerschaltung 200 eine berechnete Kraftstoffeinsparung mit einem Kraftstoffeinsparungs-Schwellenwert vergleichen. In einer weiteren Ausführungsform kann die Getriebesteuerschaltung 200 eine berechnete Energieeinsparung mit einem Energieeinsparungs-Schwellenwert vergleichen. In noch einer weiteren Ausführungsform kann die Getriebesteuerschaltung 200 eine berechnete Zykluszeit mit einem Zykluszeit-Schwellenwert vergleichen. Wenn einer oder mehrere der berechneten Parameter kleiner als der entsprechende Schwellenwert ist, kann die Getriebesteuerschaltung 200 die Sequenz 600 verlassen und zur Sequenz 500 zurückkehren (5). Solche Vergleiche können sicherstellen, dass die Zykluszeit, Kraftstoffeinsparung, Geschwindigkeitsabfall und andere Leistungseigenschaften akzeptabel sind.
Bei Block 618 schaltet die Getriebesteuerschaltung 200 das Mehrgang-Planetengetriebe 150 zwischen dem Bergauffahrgang und dem darüber liegenden Gang hin und her. Dieser Zyklus bzw. dieses Hin- und Her-Schalten kann insbesondere durch die Schaltkriterienlogik 400 der Getriebesteuerschaltung 200 durchgeführt werden (3B).
In einer Ausführungsform schaltet die Getriebesteuerschaltung 200 das Mehrgang-Planetengetriebe 150 basierend auf der Motordrehzahl, z.B. durch Überwachung des Drehzahlsensors 142 (1), hin und her. Wenn die Motordrehzahl die maximale Motordrehzahl erreicht (vom Block 602), schaltet die Getriebesteuerschaltung 200 das Mehrgang-Planetengetriebe 150 vom Bergauffahrgang in den darüber liegenden Gang hoch. Wenn die Motordrehzahl die minimale Motordrehzahl (vom Block 606) erreicht, schaltet die Getriebesteuerschaltung 200 das Mehrgang-Planetengetriebe 150 vom darüber liegenden Gang in den Bergauffahrgang herunter. Diese Ausführungsform steht im Einklang mit dem grafischen Beispiel von 10, wo ein Hochschalten bei der maximalen Motordrehzahl und ein Herunterschalten bei der minimalen Motordrehzahl auftreten.
In einer weiteren Ausführungsform schaltet die Getriebesteuerschaltung 200 das Mehrgang-Planetengetriebe 150 basierend auf dem berechneten Einsparungsverhältnis (vom Block 612) hin und her. Wenn die Motordrehzahl die maximale Motordrehzahl (vom Block 602) erreicht, schaltet die Getriebesteuerschaltung 200 das Mehrgang-Planetengetriebe 150 vom Bergauffahrgang in den darüber liegenden Gang hoch. Dieses Hochschalten kann einen Zykluszeitgeber starten. Wenn die Zeit im darüber liegenden Gang (d.h. der Zähler des Einsparverhältnisses) abläuft, schaltet die Getriebesteuerschaltung 200 das Mehrgang-Planetengetriebe 150 für den Rest der gesamten Zykluszeit vom darüber liegenden Gang in den Bergauffahrgang herunter. Wenn das berechnete Einsparverhältnis beispielsweise 20/32 beträgt, würde die Getriebesteuerschaltung 200 das Mehrgang-Planetengetriebe 150 für 20 Sekunden im darüber liegenden Gang und die restlichen 12 Sekunden der gesamten Zykluszeit von 32 Sekunden im Bergauffahrgang betreiben.
Die Gangschaltvorgänge, die bei Block 618 auftreten, können alle von dem Bediener am Getriebeschaltwahlschalter 310 angeforderten Gangschaltvorgänge übersteuern (1). Auf diese Weise kann verhindert werden, dass der Fahrer im Bergauffahrgang bleibt, wenn das Schalten in den darüber liegenden Gang zu einer minimalen Verzögerung führt, während gleichzeitig eine wünschenswerte Kraftstoffeinsparung erzielt wird.
Obwohl diese Erfindung mit exemplarischen Entwürfen beschrieben wurde, kann die vorliegende Erfindung im Sinn und Umfang dieser Offenbarung weiter modifiziert werden. Diese Anmeldung soll daher alle Änderungen, Verwendungen oder Anpassungen der Erfindung nach ihren allgemeinen Grundsätzen abdecken. Darüber hinaus soll diese Anmeldung auch solche Abweichungen von der vorliegenden Offenbarung abdecken, die im Rahmen der bekannten oder üblichen Praxis der Technik, auf die sich diese Erfindung bezieht, liegen und die von den beigefügten Ansprüchen abgedeckt sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2014/0336890 [0034]
US 2016/0116025 [0046]
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US 2016/0025213 [0047]
US 7499784 [0055]

Claims

Fahrzeugsystem (100), welches ausgestaltet ist, um einen Berg hinauf zu fahren, wobei das System umfasst: ein Mehrgang-Automatikgetriebe (104), welches ein Eingangsteil (108) und ein Ausgangsteil (156), welches betriebsbereit mit dem Eingangsteil gekoppelt ist, aufweist, wobei das Mehrgang-Automatikgetriebe (104) in eine Mehrzahl von Vorwärtsdrehzahlverhältnissen (250₁-250_L) zwischen dem Eingangsteil (108) und dem Ausgangsteil (156) konfigurierbar ist, wobei die Mehrzahl der Vorwärtsdrehzahlverhältnisse (250) zumindest ein erstes Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₁) und ein zweites Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₂) einschließt; und eine Steuerschaltung (200), welche betriebsbereit mit dem Mehrgang-Automatikgetriebe (104) gekoppelt ist, wobei die Steuerschaltung das Mehrgang-Automatikgetriebe (104) konfiguriert, um ein jeweiliges der Vielzahl der Vorwärtsdrehzahlverhältnisse (250₁-250_L) einzustellen, und wobei die Steuerschaltung (200) einen Bergauffahrvorgang (518) identifiziert, wenn ein Hochschalten von dem ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₁) zu dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₂) das Fahrzeugsystem (100) auf dem Berg verlangsamen würde.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung (200) eine erforderliche Motorlastleistung (504) bestimmt, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit bei dem Bergauffahrvorgang zu halten.
System nach Anspruch 2, wobei die Steuerschaltung (200) bestimmt: eine maximale Motorleistung (506) bei dem ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₁), korrespondierend mit der erforderlichen Motorlastleistung (504) und einer maximalen Motordrehzahl (508); und eine minimale Motorleistung bei dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₂), korrespondierend mit der erforderlichen Motorlastleistung (504) und einer minimalen Motordrehzahl (512).
System nach Anspruch 3, wobei die Steuerschaltung (200) den Bergauffahrvorgang (518) identifiziert, wenn die maximale Motordrehzahl (508) bei dem ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₁) kleiner als die minimale Motordrehzahl (512) bei dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₂) ist.
System nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Steuerschaltung (200) das Hochschalten des Mehrgang-Automatikgetriebes (104) von dem ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₁) zu dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₂) abhängig von dem Bergauffahrvorgang (518) verhindert.
System nach einem der Ansprüche 1-5, wobei die Steuerschaltung (200) eine Motordrehzahl abhängig von dem Bergauffahrvorgang (518) begrenzt.
System nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Steuerschaltung (200) das Mehrgang-Automatikgetriebe (104) zwischen dem ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₁) und dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₂) abhängig von dem Bergauffahrvorgang (518) hin und her schaltet.
System nach einem der Ansprüche 1-7, wobei die Steuerschaltung (200) bestimmt: eine maximale Fahrzeugbeschleunigung bei dem ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis bei einer Sollausgangsdrehzahl (608); und eine maximale Fahrzeugbeschleunigung bei dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis bei der Sollausgangsdrehzahl (610).
System nach Anspruch 8, wobei: die maximale Fahrzeugbeschleunigung bei dem ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis bei der Sollausgangsdrehzahl (608) nicht negativ ist; und die maximale Fahrzeugbeschleunigung bei dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis bei der Sollausgangsdrehzahl (610) negativ ist.
System nach einem der Ansprüche 8 und 9, wobei die Steuerschaltung (200) eine Zeitspanne, welche mit dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₂) verbracht wird, über eine Gesamtzykluszeit gemäß der folgenden Formel berechnet: $\frac{E}{E - F}$
wobei: E = die maximale Fahrzeugbeschleunigung bei dem ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis bei der Sollausgangsdrehzahl (608) ist; und F = die maximale Fahrzeugbeschleunigung bei dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis bei der Sollausgangsdrehzahl (610) ist.
Fahrzeugsystem (100), welches ausgestaltet ist, um einen Berg hinauf zu fahren, wobei das System umfasst: ein Mehrgang-Automatikgetriebe (104), welches ein Eingangsteil (108) und ein Ausgangsteil (156), welches betriebsbereit mit dem Eingangsteil (108) gekoppelt ist, aufweist, wobei das Mehrgang-Automatikgetriebe (104) in eine Mehrzahl von Vorwärtsdrehzahlverhältnissen (250₁-250_L) zwischen dem Eingangsteil (108) und dem Ausgangsteil (156) konfigurierbar ist, wobei die Mehrzahl der Vorwärtsdrehzahlverhältnisse (250₁-250_L) zumindest ein erstes Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₁) und ein zweites Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₂) einschließen, wobei das System aufweist einen ersten Betriebsbereich, in welchem das System eine nicht negative Beschleunigung beim Hinauffahren des Berges bei dem ersten Vorwärtsdrehzahlverhält (250₁) erzielt, und einen zweiten Betriebsbereich, bei welchem das System eine nicht negative Beschleunigung beim Hinauffahren des Berges bei dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₂) erzielt; und eine Steuerschaltung (200), welche betriebsbereit mit dem Mehrgang-Automatikgetriebe (104) gekoppelt ist, wobei die Steuerschaltung (200) das Mehrgang-Automatikgetriebe (104) konfiguriert, um jedes der Mehrzahl der Vorwärtsdrehzahlverhältnisse (250₁-250_L) einzustellen, und wobei die Steuerschaltung (200) einen Bergauffahrvorgang (518) identifiziert, wenn sich der erste Betriebsbereich und der zweite Betriebsbereich wechselseitig ausschließen.
System nach Anspruch 11, wobei: der erste Betriebsbereich eine maximale Motorleistung (506) aufweist, bei welcher das System eine nicht negative Beschleunigung beim Hinauffahren des Berges mit dem ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₁) erzielt; und der zweite Betriebsbereich eine minimale Motorleistung aufweist, bei welcher das System eine nicht negative Beschleunigung bei dem Hinauffahren des Berges mit dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₂) erzielt.
System nach einem der Ansprüche 11 und 12, wobei die maximale Motorleistung (506) bei dem ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₁) kleiner als die minimale Motorleistung bei dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₂) während des Bergauffahrvorgangs (518) ist.
System nach einem der Ansprüche 11 und 12, wobei vor dem Schalten von dem ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₁) zu dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₂) die Steuerschaltung (200) zumindest einen Fahrzeugzustand auswertet, welcher ausgewählt ist aus der Gruppe, welche besteht aus: einer Geschwindigkeitsabnahme bei dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₂), einer Geschwindigkeit oder Drehzahl bei dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₂), einer Kraftstoffeinsparung bei dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₂) und einer Leistungseinsparung bei dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₂).
Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einem Mehrgang-Automatikgetriebe (104), welches in einem ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₁) und einem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₂) betreibbar ist, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bestimmen einer maximalen Drehzahl, bei welcher eine nicht negative Beschleunigung auf einem Berg bei dem ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₁) möglich ist, wobei die maximale Drehzahl eine maximale Motordrehzahl (508) oder eine maximale Getriebeausgangsdrehzahl (508) ist; Bestimmen einer minimalen Drehzahl, bei welcher eine nicht negative Beschleunigung auf dem Berg bei dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₂) möglich ist, wobei die minimale Drehzahl eine minimale Motordrehzahl (512) oder eine minimale Getriebeausgangsdrehzahl (512) ist; und Identifizieren eines Bergauffahrvorgangs, wenn die maximale Drehzahl geringer als die minimale Drehzahl ist.
Verfahren nach Anspruch 15, darüber hinaus umfassend ein Verhindern eines Hochschaltens des Mehrgang-Automatikgetriebes (104) von dem ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₁) zu dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₂) abhängig von dem Bergauffahrvorgang (518).
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 und 16, darüber hinaus umfassend ein Begrenzen einer Motordrehzahl abhängig von dem Bergauffahrvorgang (518).
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 und 17, darüber hinaus umfassend ein hin und her Schalten des Mehrgang-Automatikgetriebes (104) zwischen dem ersten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₁) und dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₂) abhängig von dem Bergauffahrvorgang (518).
Verfahren nach einem der Ansprüche 15, 17 und 18, wobei eine Zeitspanne, welche in dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₂) verbracht wird, vergrößert wird, wenn sich eine geschätzte Geschwindigkeitsabnahme in dem zweiten Vorwärtsdrehzahlverhältnis (250₂) verringert.
Verfahren nach Anspruch 15, darüber hinaus die Schritte umfassend: automatisches Ausführen einer Antwortsequenz während des Bergauffahrvorgangs (518); und Beenden der Antwortsequenz nach dem Bergauffahrvorgang (518).