DE19703561A1

DE19703561A1 - Einrichtung zum Auswerten von Fahrzeug-, Antriebs- und Betriebsparametern

Info

Publication number: DE19703561A1
Application number: DE19703561A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dobler; Karl Mayer; Udo Wolz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 1998-08-06
Also published as: EP0956468A1; EP0956468B1; DE59804192D1; WO1998034054A1; JP2001509870A; US6246942B1; JP4194663B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Auswerten von Fahrzeug-, Antriebs- und Betriebsparametern mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Der Wunsch nach größerer Wirtschaftlichkeit bei sehr guter Fahrbarkeit verlangt, bei Kraftfahrzeugen die Fahr zeugbetriebsbedingungen besser den günstigsten Betriebsbe reichen eines Antriebsmotors in seinem Kennfeld zuzuordnen. Dies wird durch vielstufige oder stufenlose Getriebe mit einem großen Übersetzungsbereich erreicht. Um die Vorteile ausnutzen zu können, muß das Getriebe optimal geschaltet bzw. verstellt werden, was hohe Anforderungen an den Fahrer stellt. Betrachtet man das stufenlose Getriebe als ein Ge triebe mit unendlich vielen Stufen, können in der Regel die für Stufengetriebe geltenden Überlegungen auch auf stufen lose Getriebe analog übertragen werden. Aus Gründen der Einfachheit wird daher in den folgenden Ausführungen vor nehmlich auf Stufengetriebe Bezug genommen und die hierzu passende Terminologie verwendet.

Um den Fahrer zu entlasten und den Fahrkomfort zu er höhen, werden immer mehr Fahrzeuge angeboten, die einen vollautomatisierten Antriebsstrang haben, bestehend aus einem Motor, einem Anfahrelement, z. B. einer Kupplung und/oder einem Wandler, einem Getriebe mit verschiedenen Übersetzungen und einer Antriebsachse mit Rädern.

Ein Teil der Automatisierung besteht darin, für den jeweiligen Betriebszustand des Fahrzeugs eine günstige Übersetzung auszuwählen und den richtigen Schaltzeitpunkt zu bestimmen. Gleichzeitig soll berücksichtigt werden, daß die Wirtschaftlichkeit und der Fahrkomfort nicht durch zu häufiges Schalten beeinträchtigt werden.

Bekannte, selbsttätig schaltende Stufenwechselgetriebe für Kraftfahrzeuge werden vorrangig in Abhängigkeit von Drehzahlen, die der Fahrgeschwindigkeit proportional sind, und von Lastzuständen, z. B. der Stellung eines Fahrpedals oder Gaspedals bei Leerlauf, Teillast, Vollast oder Kick down, selbsttätig im Bereich der zur Verfügung stehenden Gänge geschaltet. Um die Anzahl der Schaltungen zu reduzie ren, kann der Fahrer über einen Wählschalter Gänge im obe ren oder unteren Bereich von der Schaltfolge ausschließen, z. B. bei Bergfahrt oder im Winterbetrieb.

Es ist bekannt, DE 32 47 658 A, die Anzahl der Gänge nicht nur im oberen Bereich, sondern auch gleichzeitig im unteren Bereich durch einen weiteren Wählhebel vom automa tischen Schalten auszuschließen. Dies ist besonders günstig bei Leerfahrten oder Fahrten mit Teilbeladung. Allerdings führt die reduzierte Anzahl automatisch schaltbarer Gänge zu einer schlechteren Anpassung an den wirtschaftlichen Bereich des Motors.

Es ist ferner bekannt, ATZ 85 (1983) 6, S. 393 ff, daß eine Mikroprozessorelektronik nach einem vorgegebenen Re chenprogramm den zu schaltenden Gang bestimmt. Wird in ei nem Schaltkennfeld eine Hoch- oder Rückschaltkennlinie er reicht, löst die Elektronik einen entsprechenden Schaltvor gang aus. Während des Schaltvorgangs wird das Drehmoment des Motors reduziert, um die Reibelemente geringer zu bela sten und den Schaltkomfort zu verbessern. Für verschiedene Fahrsituationen sind mehrere Programme vorgesehen, die ver schiedene Schaltkennfelder haben. Dabei kann zwischen den einzelnen Schaltkennfeldern automatisch gewechselt werden. Ferner ist es möglich, die Schaltkennlinien in Abhängigkeit von Betriebsparametern zu adaptieren.

Für Nutzkraftfahrzeuge werden häufig vielstufige Schaltgetriebe verwendet, die mit einer Zugkraftunterbre chung geschaltet werden. Es ist eine Steuereinrichtung zum selbsttätigen Schalten von vielgängigen Stufenwechselge trieben bekannt, EP 0 255 519 B1, bei der Schaltpunkte in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Momentan forderung (Gashebelstellung) und der aus den Drehzahlen der Getriebeabtriebswelle ermittelten Beschleunigung festgelegt werden. Die Beschleunigung ist in sechs Bereiche einge teilt, und zwar in eine starke Verzögerung, eine geringe Verzögerung, eine konstante Fahrt, eine geringe Beschleuni gung, eine mittlere Beschleunigung und eine große Beschleu nigung. Rechnerisch wird die Verzögerung als negative Be schleunigung betrachtet.

Ferner ist die Gaspedalstellung in drei Bereiche ein geteilt, und zwar in einen Leergasbereich, eine Mittelstel lung und einen Vollgasbereich. Zu jedem Bereich der Gaspe dalstellung ist ein Beschleunigungsbereich zugeordnet, so daß sich unter diesen Voraussetzungen achtzehn Schaltpunkte ergeben. Die Schaltbedingungen für die Schaltpunkte werden in Tabellen festgehalten, wobei die Werte empirisch oder rechnerisch ermittelt werden. Je nach der Anzahl der ver wendeten Fahrprogramme sind mehrere Tabellen erforderlich. Die für die Getriebeschaltung erforderlichen Kennfelder und Tabellen müssen an jeden Fahrzeugtyp und Antriebsstrang angepaßt werden. Dies ist mit einem erheblichen Aufwand verbunden, da nicht selten mehr als 3000 Daten abgeglichen werden müssen. Ferner sind die Übergänge zwischen den vie len unstetig gestuften Schaltbedingungen kritisch, da leicht Interaktionen entstehen können, was sich sehr ungün stig auf die Fahrbarkeit des Fahrzeugs auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ein richtung für die Auswahl der Getriebeübersetzungen zu schaffen, die für verschiedene, automatisch verstellbare Getriebe einheitlich anwendbar ist und weniger Abstimmungs parameter verlangt. Sie wird mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst.

Die Erfindung ist für alle Fahrzeuge mit einem voll- oder teilautomatisierten Antriebsstrang, bestehend aus ei nem Motor mit oder ohne Anfahrelement, z. B. eine Kupplung und/oder einen Wandler, aus einem Getriebe mit verschiede nen Übersetzungen und einer Antriebsachse mit Fahrzeugrä dern geeignet. Dabei kann das Getriebe sowohl ein stufenlo ses Getriebe, als auch ein gestuftes Getriebe sein, das mit Zugkraftunterbrechung oder unter Last geschaltet wird.

Für jede Übersetzung bzw. für jeden Übersetzungsbe reich ist eine Mindestverweilzeit vorgegeben, während der die Übersetzung nicht verstellt wird, es sei denn, die Fahrzeugbeschleunigung ist so groß, daß während dieser Zeit eine obere oder untere Schaltgrenzdrehzahl erreicht wird.

Ferner ist eine adaptiv anpaßbare Verstellzeit, Schaltzeit, vorgegeben, die durchschnittlich erforderlich ist, um das Getriebe von einer Übersetzung zu einer anderen Übersetzung zu verstellen. Unter Berücksichtigung der Fahr zeugbeschleunigung wird aus der Mindestverweilzeit und der Verstellzeit eine zugehörige Drehzahländerung des Motors errechnet, aus der eine Solldrehzahländerung bestimmt wird. Schließlich wird eine Schaltdrehzahl als Funktion der Solldrehzahländerung, einer minimalen bzw. maximalen und einer ökonomisch optimalen Betriebsdrehzahl eines Motors berechnet. Die Schaltdrehzahl liegt im Motorkennfeld zwi schen einem ökonomischen Betriebsbereich und einer unteren bzw. oberen Drehzahlgrenze des Motors. Das Verhältnis der optimalen Betriebsdrehzahl zur Schaltdrehzahl ist gleich dem Verhältnis der Sollübersetzung zur Istübersetzung. Der Übersetzungssprung bzw. die neue Übersetzung wird geschal tet, um den Betriebspunkt des Motors bei möglichst gleicher Leistung in den ökonomischen Bereich zurückzuführen, und zwar sobald die Istdrehzahl die Schaltdrehzahl erreicht oder überschreitet.

Da die wesentlichen Einflußparameter durch Rechenre geln miteinander verknüpft sind, ergeben sich lückenlose, eindeutige Auswerteergebnisse, wobei sich die Anzahl der abzustimmenden Parameter etwa um den Faktor 10 verringert. Es ist zweckmäßig, die Mindestverweilzeit entsprechend un terschiedlicher Fahrzustände mit vorgegebenen Faktoren zu multiplizieren. Z. B. kann die Mindestverweilzeit bei einer Kick-down-Rückschaltung mit dem Faktor 1,4 und bei einer Schubrückschaltung mit dem Faktor 0,2 multipliziert werden. Diese Faktoren gelten nicht allgemein, sondern müssen auf den jeweiligen Fahrzeugtyp empirisch abgestimmt werden oder adaptiv nach einem Optimierungskriterium.

Ist der Übersetzungssprung bestimmt, wird geschaltet, sobald die Istdrehzahl die ermittelte Schaltdrehzahl er reicht oder überschreitet, und zwar nach unten bezüglich einer Rückschaltung und nach oben, wenn hochgeschaltet wer den soll. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die minimale und maximale Betriebsdrehzahl des Motors noch nicht er reicht ist und der Motor im neuen Betriebspunkt eine für die Beschleunigung des Fahrzeugs ausreichende Überschuß kraft hat. Ist die Beschleunigung so groß, daß eine maxima le oder minimale Betriebsdrehzahl erreicht wird, wird so fort hoch- bzw. zurückgeschaltet. Aus Sicherheitsgründen ist es zweckmäßig, einen Sicherheitsabstand von den maxima len bzw. minimalen Betriebsdrehzahlen einzuhalten.

Nähere Einzelheiten und Vorteile werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben.

In der Beschreibung und in den Ansprüchen sind zahl reiche Merkmale im Zusammenhang dargestellt und beschrie ben. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenfassen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin dung dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema einer Antriebsstrangregelung,

Fig. 2 ein Motorkennfeld,

Fig. 3 ein Schaubild über Mindestverweilzeiten und Drehzahländerungen in verschiedenen Überset zungsstufen,

Fig. 4 ein Schaubild über Schaltzeiten,

Fig. 5 ein Motorkennfeld mit einer Zughochschaltung und

Fig. 6 ein Motorkennfeld mit einer Zugrückschal tung.

Ein Antriebsstrang 1 weist einen Motor 2, ein Anfahr element, z. B. eine Kupplung bzw. einen Wandler 3 und ein Getriebe 4 auf. Das Getriebe 4 kann ein stufenloses oder ein gestuftes sein, das mit Zugkraftunterbrechung und/oder unter Last geschaltet wird. Ein Mikroprozessor 8 regelt die Antriebseinheiten 2, 3 und 4 des Antriebsstrangs 1 abhängig von Betriebsparametern 5, Antriebsparametern 6 und Fahr zeugparametern 7 und erzeugt nach vorgegebenen Rechenre geln, Kenngrößen und Kennfeldern Ausgangssignale für Stell glieder 9 des Motors 2, für Stellglieder 10 der Kupplung 3 und Stellglieder 11 des Getriebes 4. Zu den Betriebsparame tern 5 gehören z. B. die Position eines Fahrpedals, in der Regel eines Gaspedals, deren Veränderung während einer Zeitspanne sowie die Beschleunigung der Fahrpedalbetätigung und Brems- und Lenksignale. Zu den Antriebsparametern 6 gehören die Position eines Kraftstoffzumeßorgans oder ein Lastsignal, eine Motordrehzahl, eine Zündwinkeleinstellung, eine Temperatur, z. B. Kühlmitteltemperatur, Aggregattempe ratur, usw. Zu den Fahrzeug- und Getriebeparametern 7 gehö ren eine Position des Wählhebels bzw. einer Verstell- oder Schalteinrichtung des Getriebes 4, eine Fahrgeschwindigkeit oder eine mit dieser zusammenhängende Drehzahl im Antriebs strang, Längs- und Querbeschleunigungen, Beladungszustände, Fahrwiderstände und Temperaturen.

In Fig. 2 ist ein Kennfeld eines Motors 2 dargestellt, und zwar eines Dieselmotors. Über der Motordrehzahl n ist die Motorleistung P in kW aufgetragen. Selbstverständlich können auch Motoren mit anderen Brennverfahren und Kennfel dern verwendet werden.

Ein Betriebsbereich 12 des Motors 2 ist nach rechts begrenzt durch eine Linie 13 der maximalen Betriebsdreh zahl, nach oben durch eine Linie 14 der maximalen Leistung, nach links durch eine Linie 15 der minimalen Betriebsdreh zahl, die z. B. der Leerlaufdrehzahl oder einer unteren Rundlaufdrehzahl des Motors 2 entspricht, und nach unten durch eine Schubleistungslinie 16. Ferner sind in das Schaubild Linien 21 eingetragen, die Punkte mit einem glei chen spezifischen Kraftstoffverbrauch verbinden. Die Zahlen an den Linien 21 geben den Kraftstoffverbrauch in g/kWh an.

Punktierte Linien 22 kennzeichnen Punkte gleicher Fahrpedalstellung oder einer Stellung eines Kraftstoffzu meßorgans, das mit dem Fahrpedal verbunden ist. Die Zahlen an der Kurvenschar 22 geben den Prozentsatz bezogen auf die maximale Stellung des Fahrpedals an. Die Linien 13 bis 22 werden aus Meßwerten des Motorenherstellers berechnet und sind in einem Speicher des Mikroprozessor 8 gespeichert. In dem Speicher sind ferner Fahrzeugdaten, z. B. das Gewicht (Masse m), die Getriebeübersetzungen i_g, Getriebewirkungs grade, Mindestverweilzeiten Δt_F und Schaltzeiten Δt_z ge speichert.

In das Kennfeld ist ferner ein ökonomischer Fahrbe reich 18 mit einer Fahrlinie 17, einer unteren Begren zung 19 und einer oberen Begrenzung 20 eingezeichnet. Die Fahrlinie 17 verbindet Betriebspunkte mit minimalem spezi fischen Kraftstoffverbrauch. Im allgemeinen ist man be strebt, den Motor bei den unterschiedlichen Fahrbedingungen in der Nähe der Fahrlinie 17 innerhalb des Fahrbereichs 18 zu betreiben. In vielen Situationen ist jedoch der Ver brauch gegenüber der Fahrbarkeit von untergeordneter Bedeu tung, z. B. im Kick-down- oder Bremsbetrieb. Hier steht eine maximale Antriebs- bzw. Bremsleistung im Vordergrund. Besonders wenn primäre Bremsen eingesetzt werden, ist die Motordrehzahl n für die Bremsleistung von entscheidender Bedeutung. Im übrigen wird folgende Fahrstrategie angewen det:
Zunächst werden für jede Übersetzung i_g Mindestver weilzeiten Δt_F festgelegt. Fig. 3 zeigt beispielhaft Min destverweilzeiten Δt_F für ein 16-Ganggetriebe in Sekunden. Die angestrebten Mindestverweilzeiten Δt_z nehmen vom klein sten Gang 1 mit der größten Übersetzung i_g bis zum höchsten Gang 16 mit der kleinsten Übersetzung i_g zu. In das Dia gramm nach Fig. 3 ist eine willkürliche Beschleunigungsli nie 24 des Fahrzeugs eingetragen. Wird das Fahrzeug mit dieser Beschleunigung betrieben, wird während der zugeord neten Mindestverweilzeit Δt_F eine bestimmte Drehzahldiffe renz Δn_b des Motors 2 erreicht.

Wird das Getriebe 4 von einer Übersetzung i_g in eine andere geschaltet, wird hierfür eine Schaltzeit Δt_z benö tigt. Die Schaltzeit Δt_z hängt bis zu einem gewissen Maß von dem Übersetzungssprung Δi ab, der geschaltet werden soll.

Fig. 4 enthält Schaltzeiten Δt_z für Übersetzungssprün ge bis zu vier Gänge bei einem 16-Gangschaltgetriebe 4. Für größere Übersetzungssprünge Δi, die relativ selten vorkom men, nimmt die Schaltzeit Δt_z nicht mehr zu. Ferner unter scheiden sich die Schaltzeiten Δt_z für das Hochschalten, die durch die Linie 26 gekennzeichnet sind, von den Schalt zeiten Δt_z für das Zurückschalten nach der Linie 25 gekenn zeichnet sind.

Um die Beschleunigung des Fahrzeugs zu erfassen wird die Geschwindigkeitsänderung oder eine mit dieser zusammen hängende Drehzahländerung im Antriebsstrang gemessen und aus zwei aufeinanderfolgenden Messungen die Beschleunigung a errechnet. Um sicher zu sein, daß eine positive oder eine negative Beschleunigung a vorliegt, werden eventuell kleine Beschleunigungswerte um Null als Null definiert, d. h. das Fahrzeug bewegt sich in diesem Bereich mit annähernd kon stanter Geschwindigkeit. Liegt in einem solchen Fall der Betriebspunkt des Motors 2 im ökonomischen Bereich 18 des Kennfelds, wird nicht geschaltet. Stellt der Mikroprozes sor 8 jedoch eine deutlich von Null abweichende Beschleuni gung a fest, berechnet er daraus mit der jeweiligen Min destverweilzeit Δt_F eine Drehzahldifferenz

Δn_b = i_g/r_dyn.Δt_F.a.60/2π,

wobei i_g die Gesamtübersetzung in dem jeweiligen Gang und r_dyn der dynamische Halbmesser eines angetriebenen Fahr zeugrads ist. Da das Fahrzeug auch während der Schaltung seine Geschwindigkeit verändert und damit die Motordrehzahl für den neu zu schaltenden Gang entsprechend angepaßt wer den muß, errechnet der Mikroprozessor 8 aus der Schaltzeit Δt_z und der während dieser Zeit wirksamen Beschleunigung a eine zusätzliche Drehzahldifferenz Δn_z.

Bei Getrieben 4, die mit Zugkraftunterbrechung geschaltet werden, wirkt während dieser Zeit der Fahrwiderstand auf das Fahrzeug. Die Drehzahldifferenz Δn_z ist

Δn_z = F_W/m.i_g/r_dyn.Δt_z.60/(2.π).

In Abhängigkeit von den Betriebs-, Antriebs- und Fahr parametern 5, 6, 7 ermittelt der Mikroprozessor 8 peri odisch den Istbetriebszustand und die Lage des Betrieb spunktes im Motorkennfeld. Liegt der Betriebspunkt bei Nor malfahrt innerhalb des ökonomischen Fahrbereichs 18, ist keine Schaltung erforderlich. Liegt der gegenwärtige Be triebspunkt außerhalb dieses Fahrbereiches 18, ermittelt der Mikroprozessor eine Schaltdrehzahl n_sch. Bei dieser wird das Getriebe 4 hoch- oder zurückgeschaltet je nach dem, ob der Schaltpunkt auf einer Linie konstanter Leistung rechts oder links von der Fahrlinie 17 liegt.

Fig. 5 zeigt eine Hochschaltung, wenn das Fahrzeug in der Ebene beschleunigt. Zum Zeitpunkt t₁ liegt der Betrieb spunkt des Fahrzeugs bei einer Gaspedalstellung von 80% auf der Fahrlinie 17. In der Folge der Beschleunigung a findet sich zum Zeitpunkt t₂ der Betriebspunkt bei einer höheren Motordrehzahl, die sich zum Zeitpunkt t₃ weiter erhöht hat, wobei die Linie der Gaspedalstellung von 80% die obere Begrenzung 20 des ökonomischen Fahrbereichs 18 schneidet.

Ausgehend von der Drehzahl n_F auf der Fahrlinie 17 wird die Schaltdrehzahl n_sch ermittelt, indem zur Drehzahl n_F auf der Fahrlinie 17 die Differenz der Drehzahldifferen zen Δn_b und Δn_z hinzugezählt wird

n_sch = n_F+(Δn_b-Δn_z)

Da sich bei einer Zugkraftunterbrechung die Fahrgeschwin digkeit und damit die Motordrehzahl n um die Drehzahldiffe renz Δn_z ändert, soll bei der Schaltung nur die Drehzahl differenz Δn_b ausgeglichen werden.

Daraus ergibt sich eine Sollübersetzung zu

i_soll = i_ist.n_F/(n_sch+Δn_z)

Zu der errechneten Sollübersetzung i_soll wird eine passende Übersetzung i_g gewählt, die geschaltet wird, sobald die Istdrehzahl n_ist größer oder gleich wie die zuvor ermittelte Schaltdrehzahl n_sch ist.

Anschließend wird der Motor 2 entsprechend seiner Kennfeldcharakteristik auf den neuen Lastbetriebspunkt ein gestellt, wobei die neue Motorlaststellung ungefähr gleich der bisherigen, multipliziert mit dem Verhältnis der bishe rigen Übersetzung i_ist zur Sollübersetzung i_soll ist, sofern eine elektronische Motorlastregelung vorhanden ist.

Fig. 6 zeigt eine Zugrückschaltung. Sie findet statt, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit im Zugbetrieb des Motors 2 verkleinert, z. B. wenn das Fahrzeug bergauf fährt. In diesem Fall wird die Beschleunigung a negativ, so daß die daraus resultierende Drehzahldifferenz Δn_b des Mo tors 2 ebenfalls negativ wird und damit sowohl Δn_b als auch Δn_z negativ sind. Die Differenz der beiden Werte wird also, da negativ, von n_F abgezogen und ergibt n_sch. Daraus folgt, daß der zu schaltende Übersetzungssprung Δn_b entsprechen muß. Es muß nun um entsprechende Gangstufen rückgeschaltet werden. Geschaltet wird allerdings erst, wenn die Istdreh zahl n_ist die Schaltdrehzahl n_sch erreicht, unterschreitet oder eine Grenzbedingung erreicht wird.

Im Schubbetrieb, wenn das Antriebsmoment des Motors 2 negativ ist, also bremst, wird bei steigender Geschwindig keit wie im Normalbetrieb hochgeschaltet. Ist jedoch ein Bremssignal aktiv, wird erst geschaltet, wenn die Istdreh zahl n_ist größer oder gleich wie die maximale Motordrehzahl n_max ist, und zwar wird nur um eine Gangstufe hochgeschal tet. Aus Sicherheitsgründen wird zweckmäßigerweise ein Si cherheitsabstand von der maximalen Motordrehzahl n_max einge halten.

Sind bei steigender Geschwindigkeit zwei Bremssignale aktiv, z. B. das Signal einer Betriebsbremse und einer Mo torbremse und/oder eines Retarders, wird nicht hochgeschal tet. Diese Situation entspricht einer Notsituation, d. h. trotz mehrerer, aktiver Bremsen wird das Fahrzeug schnel ler. Daher wird nicht hochgeschaltet, selbst wenn der Mo tor 2 beschädigt wird.

Im Schubbetrieb wird bei Verzögerung im allgemeinen wie im Normalbetrieb zurückgeschaltet. Sind ein oder mehre re Bremssignale aktiv, wird wie im Kick-down-Fahrzustand zurückgeschaltet, um eine möglichst gute Bremsleistung durch eine hohe Motordrehzahl zu erhalten. Wenn das Fahr zeug eine Mindestgeschwindigkeit unterschreitet, wird das Anfahrelement aktiviert.

Wenn der Fahrer einen Kick-down-Schalter am Gaspedal betätigt, oder wenn das Lastsignal einen Grenzwert über schreitet, beginnt der Kick-down-Fahrzustand. Der Fahrer wünscht dann die größtmögliche Fahrleistung ab sofort, d. h. große Beschleunigung, höchste Fahrgeschwindigkeit, Schalten über mehrere Gänge, nicht zu häufige Schaltunter brechungen. Der Motor 2 wird dabei auf der Vollastlinie 14 in der Nähe der Nenndrehzahl n_Ne betrieben, ja bis in den Abregelbereich n_max, wenn keine Anschlußübersetzung mit ei nem ausreichenden Zugkraftüberschuß gefunden wird. Die Schaltstrategie im Kick-down-Fahrbereich ist ähnlich wie bei normaler Fahrt, jedoch wird anstelle einer Schaltdreh zahl n_sch eine Solldrehzahldifferenz Δn_soll bestimmt, die bei einer Zugrückschaltung und Vorliegen eines neuen Kick-down-Signals durch Zurückschalten erreicht werden soll, um nahe an die Nenndrehzahl n_Ne des Motors zu kommen.

Δn_soll = n_ist-n_Ne+Δn_z

Als Bezugsbasis dient hier also die Nenndrehzahl n_Ne, die um die Drehzahldifferenz Δn_z korrigiert wird.

Aus der Gleichung

n_ist (1-i_soll/i_g) ≧ Δn_soll

kann durch ein iteratives Rechenverfahren die neue Überset zung i_soll ermittelt werden.

Befindet sich das Fahrzeug bereits im Kick-down-Fahrzustand und wird beschleunigt, wird als Beschleunigung a die Beschleunigung bei Nenndrehzahl a_Ne gewählt und mit dieser Beschleunigung die Drehzahldifferenz Δn_b (siehe oben) berechnet. Ferner wird als Fahrwiderstand der Fahrwi derstand beim Erreichen der Nenndrehzahl ermittelt, so daß sich als Drehzahldifferenz Δn_z ergibt

Δn_z = F_WNe.1/m.i_g/r_dyn.Δt_z.60/(2.π).

Die Schaltdrehzahl n_sch wird ausgehend von der Nenndrehzahl n_Ne berechnet:

n_sch = n_Ne-Δn_z ≦ n_max.

Hochgeschaltet wird, wenn sich für den neuen Gang im Vergleich zur Situation bei Nenndrehzahl n_Ne eine Über schußkraft ergibt. Diese ist gleich der Differenz zwischen der Antriebskraft F_An minus dem Fahrwiderstand F_W.

Im Kick-down-Fahrbetrieb wird unter Zug zurückgeschal tet, wenn das Fahrzeug verzögert, z. B. bergauf fährt. Hierbei ergibt sich als Solldrehzahldifferenz

Δn_soll = Δn_b+Δn_z.

Die neue Übersetzung i_soll wird wieder aus der Glei chung

n_ist.(1-i_soll/i_g) ≧ Δn_soll.

ermittelt. Der Schaltbereich ist erreicht, wenn n_ist ≦ n_sch ist. Die Schaltdrehzahl n_sch wird ausgehend von der Nenn drehzahl n_Ne unter Berücksichtigung der Drehzahldifferenzen Δn_b und Δn_z ermittelt,

n_sch = n_Ne-Δn_z+Δn_b.

Bezugszeichenliste

1

Antriebsstrang

2

Motor

3

Kupplung/Wandler

4

Getriebe

5

Betriebsparameter

6

Antriebsparameter

7

Fahrzeugparameter

8

Mikroprozessor

9

Stellglieder für den Motor

10

Stellglieder für die Kupplung

11

Stellglieder für das Getriebe

12

Betriebsbereich des Motors

13

Linie der maximalen Motordrehzahl

14

Linie der maximalen Leistung

15

Linie der minimalen Motordrehzahl

16

Schubleistungslinie

17

Fahrlinie

18

ökonomischer Fahrbereich

19

untere Begrenzung des ökonomischen Fahrbereichs

20

obere Begrenzung des ökonomischen Fahrbereichs

21

Linie gleichen spezifischen Kraftstoffverbrauchs

22

Linie gleicher Fahrpedalstellung

23

Drehzahl bei Nennleistung

24

Beschleunigungslinie

25

Schaltzeitlinie für Rückschalten

26

Schaltzeitlinie für Hochschalten
a Beschleunigung des Fahrzeugs
F_an

Antriebskraft
F_W

Fahrwiderstand
F_WNe

Fahrwiderstand bei Nenndrehzahl
i_g

Gesamtübersetzung im jeweiligen Gang
i_ist

geschaltete Übersetzung (gesamt)
i_soll

zu schaltende Übersetzung (gesamt)
m Fahrzeugmasse
n Motordrehzahl
n_ist

momentane Drehzahl
n_max

maximale Drehzahl
n_min

minimale Drehzahl
n_Ne

Nenndrehzahl
n_sch

Schaltdrehzahl zu Beginn einer Schaltung
Δn_b

Drehzahländerung während der Verweilzeit
Δn_z

während der Schaltzeit
Δn_soll

Solldrehzahldifferenz
t₁

, t₂

, t₃

Zeitpunkt
t_sch

Schaltzeitpunkt
Δt_F

Verweilzeit
Δt_z

Schaltzeit

Claims

1. Einrichtung zum Auswerten von Fahrzeug-, Antriebs- und Betriebsparametern (5, 6, 7) eines Fahrzeugs, um eine Übersetzung eines Getriebes (4) nach vorgegebenen Rechenre geln, Kenngrößen oder Kennfeldern mittels eines Mikropro zessors (8) auszuwählen und einzustellen, wobei aus der Änderung einer der Fahrgeschwindigkeit entsprechenden Dreh zahl eines Antriebsstrangs (1) mit einem Motor (2) und dem Getriebe (4) eine Beschleunigung (a) des Fahrzeugs rechne risch ermittelt wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- jeder Übersetzung (i_G) ist eine Mindestverweil zeit (Δt_F) zugeordnet, während der die Überset zung (i_G) nicht verstellt wird,
- jedem Übersetzungssprung (Δi_G) ist eine Verstell zeit (Δt_z) zugeordnet, die durchschnittlich erforder lich ist, um das Getriebe um einen Übersetzungs sprung (Δi_G) zu verstellen,
- aus der Verweilzeit (Δt_F) und der Verstellzeit (Δt_z) werden unter Berücksichtigung der Fahrzeugbeschleuni gung (a) Drehzahländerungen (Δn_b, Δn_z) des Motors (2) während dieser Zeiten errechnet,
- mit den Drehzahländerungen (Δn_b, Δn_z) wird ausgehend von einer Drehzahl (n_F) auf einer Fahrlinie (17) bei gleicher Leistung (P) und optimalem spezifischem Kraftstoffverbrauch eine Schaltdrehzahl (n_sch) be stimmt, die zwischen einem ökonomischen Fahrbe reich (18) und den maximal bzw. minimal zulässigen Drehzahlen liegt, und
- eine Sollübersetzung (i_soll) wird aus einer Istüberset zung (i_ist) multipliziert mit dem Verhältnis der Dreh zahl (n_F) auf der Fahrlinie (17) zur Schaltdreh zahl (n_sch) berechnet und ein möglicher Übersetzungs sprung (Δi_g) ausgewählt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verweilzeit (Δt_F) ent sprechend unterschiedlicher Fahrzustände mit vorgegebenen oder adaptiven Faktoren multipliziert wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Fahrzustände Kick-down-Hochschalten, Kick-down-Rückschalten, Last-Hochschalten, Last-Rückschalten, Schub-Hochschalten, Schub-Rückschalten und Schalten mit Bremsbetätigung sind.

4. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der ausge wählte Übersetzungssprung (Δi_G) geschaltet wird, wenn die Istdrehzahl (n_ist) die ermittelte Schaltdrehzahl (n_sch) über schreitet oder die minimale oder maximale Betriebsdrehzahl erreicht.

5. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl der Sollübersetzung (i_soll) erst gestartet wird, wenn der Motorbetriebspunkt nicht mehr innerhalb des ökonomischen Fahrbereichs (18) liegt.

6. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Schubbe trieb nicht hochgeschaltet wird, wenn mehrere Bremssignale aktiv sind.

7. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Schubbe trieb zurückgeschaltet wird, wenn mehrere Bremssignale ak tiv sind und die Drehzahl des Motors (2) kleiner der Nenn drehzahl (n_Ne) des Motors ist, es sei denn, der Motor läßt eine überhöhte Schubdrehzahl zu.

8. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Solld rehzahldifferenz (Δn_soll) aus der Istdrehzahl (n_ist) und der Nenndrehzahl (n_Ne) unter Berücksichtigung der Drehzahlände rung (Δn_z) während der Schaltzeit (Δt_z) gebildet und die neue Übersetzung (i_soll) aus der Beziehung
n_ist.(1-i_soll/i_g) ≧ Δn_soll berechnet wird, sobald ein Kick downschalter zu Beginn eines Kick-down-Fahrzustands betä tigt wird oder ein entsprechendes Lastsignal ansteht und die Istdrehzahl (n_ist) kleiner als die Nenndrehzahl (n_Ne) ist.

9. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Beschleunigung (a) größer als Null und einer Istdreh zahl (n_ist) größer oder gleich wie die Nenndrehzahl (n_Ne) als Beschleunigungswert die Beschleunigung bei der Nenn drehzahl (n_Ne) gespeichert und die Schaltdrehzahl (n_sch) auf die Nenndrehzahl (n_Ne) bezogen wird.