DE19963749A1

DE19963749A1 - Verfahren zur Ermittlung einer Übersetzung für ein im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnetes automatisiertes Getriebe

Info

Publication number: DE19963749A1
Application number: DE19963749A
Authority: DE
Inventors: Rasmus Frei; Marko Poljansek
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-12-30
Filing date: 1999-12-30
Publication date: 2001-07-12
Also published as: US6640177B2; US20010007964A1; FR2803359A1; FR2803359B1; ITMI20002770A1; JP2001208180A; IT1319604B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Übersetzung für ein im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnetes automatisiertes Getriebe, wobei in einem Steuergerät Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs, insbesondere der im Antriebsstrang angeordneten Aggregate, zur Ermittlung der Übersetzung bereitgestellt werden. DOLLAR A Es ist vorgesehen, dass die Übersetzung (i) des Getriebes in Abhängigkeit von einer momentanen Fahrzeuglast festgelegt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Übersetzung für ein im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnetes automatisiertes Getriebe mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen.

Stand der Technik

Mit fortschreitender Automatisierung der im Antriebs strang von Kraftfahrzeugen angeordneten Aggregate be steht eine erhöhte Notwendigkeit, eine koordinierte Steuerung derselben bereitzustellen. Dazu werden üb licherweise Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs, insbesondere der im Antriebsstrang angeordneten Ag gregate, in ein Steuergerät eingelesen, bewertet und entsprechende Sollgrößen für die Aggregate zur Verfü gung gestellt. Als automatisierte Aggregate kommen beispielsweise in Frage ein Fahrzeugmotor, eine Kupp lung oder auch ein Automatikgetriebe. Im letzteren Fall hat es sich als besonders schwierig erwiesen, ein an den Fahrzeugrädern anliegendes Radmoment den tatsächlichen Notwendigkeiten anzupassen, da eine mo mentane Fahrzeuglast nach den herkömmlichen Verfahren nur unzureichend oder gar nicht berücksichtigt wird. Die mangelnde Berücksichtigung basiert dabei im We sentlichen auf der Schwierigkeit, die momentane Fahr zeuglast hinreichend genau bestimmen zu können.

Vorteile der Erfindung

Durch das Verfahren zur Ermittlung der Übersetzung für das im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs angeord nete automatisierte Getriebe mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen lässt sich ein Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs während des Übersetzungswechsels sehr viel komfortabler gestalten. Indem die Übersetzung des Getriebes in Abhängigkeit von der momentanen Fahrzeuglast festgelegt wird, kann beispielsweise ein Momentenabfall mit beginnender Bergauffahrt oder bei hoher Zuladung vermieden werden.

Es hat sich als besonders bevorzugt erwiesen, die mo mentane Fahrzeuglast in eine Kennlinie für eine Dros selklappenstellung mit einfließen zu lassen. Aus der Kennlinie wird dann die erforderliche Übersetzung ausgelesen. Die derart ermittelte Kennlinie kann in bevorzugter Weise noch mit Hilfe geeigneter Faktoren korrigiert werden. Auf diese Weise kann dem Fahrzeug führer in jeder Situation beim Durchtreten des Gas pedals eine maximale Beschleunigung gewährleistet werden. Zur Ermittlung der momentanen Fahrzeuglast müssen ein Bergauf- und Bergabfahren, die Zuladung und ein Fahrwiderstand bestimmt werden, um hieraus die zu wählende Übersetzung zu bestimmen. Mit Hilfe der genannten Größen ist ferner eine Beschleunigung des Fahrzeugs bestimmbar, die ein Maß für die momen tane Fahrzeuglast ist. Die Kennlinien für die Über setzung können daher in Abhängigkeit von der Be schleunigung festgelegt werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens fließt die Beschleunigung in Form einer Differenz beschleunigung zur Festlegung der Kennlinien ein. Die Differenzbeschleunigung ergibt sich aus einer erwar teten und einer tatsächlichen Beschleunigung. Vor teilhafterweise wird die erwartete Beschleunigung zu nächst gemittelt und anschließend genormt.

Eine besonders exakte Prädiktion der zu erwartenden Beschleunigung kann mit Hilfe von Betriebsparametern erfolgen, wie einem dynamischen Radradius, einer Querbeschleunigung, einem resultierenden Radmoment und einem Fahrwiderstandsmoment. Das Fahrwiderstands moment kann in Abhängigkeit von einer Fahrzeug geschwindigkeit aus einer Kennlinie, die bei unbela denem Fahrzeug in einer Ebene aufgenommen wurde, be stimmt werden, während das resultierende Radmoment vorteilhafterweise in Abhängigkeit von einem Ab triebsmoment einer Getriebeausgangswelle, einer Hin terachsenübersetzung und einem Radrotationsmoment er mittelt wird. Vorgenannte Größen lassen sich bevor zugt aus einem Gradienten einer Raddrehzahl, einer Massenträgheit der Räder, einer Anzahl der Räder, ei ner Wandlerverstärkung und einem Motorrotationsmoment bestimmen. Obengenannte Vorgehensweisen liefern einen besonders realitätsnahen Wert für die momentane Fahr zeuglast.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung er geben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs beispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher er läutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung von im Antriebs strang eines Kraftfahrzeugs angeordneten Aggregaten;

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm zur Ermittlung einer Übersetzung und

Fig. 3 einen Verlauf einer korrigierten Kennlinie für eine Drosselklappenstellung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Fig. 1 zeigt in einer Prinzipdarstellung die im Wesentlichen zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs notwen digen Aggregate 10. Diese umfassen einen Fahrzeugmo tor 12, einen Drehmomentenwandler oder eine Kupplung im Weiteren als Turbine 14 bezeichnet, ein Getriebe 16 sowie eine Hinterachse 18 mit Differential und Rä dern. Vom Fahrzeugmotor 12 wird ein Motormoment M_mot über eine Abtriebswelle 20 auf die Turbine 14 über tragen. In der Turbine 14 wird das Motormoment M_mot in ein Turbinenmoment M_tur gewandelt und an eine Ge triebeeingangswelle 22 weitergegeben. Entsprechend einer Übersetzung i innerhalb des Getriebes 16 er folgt eine Übertragung eines Abtriebsmoments M_ab auf eine Getriebeausgangswelle 24, die in Wirkeingriff mit dem Differential der Hinterachse 18 steht. Damit steht ein zum Antrieb des Kraftfahrzeugs notwendiges Radmoment M_rad an den Fahrzeugrädern an.

Das Getriebe 16 ist ein Automatikgetriebe, ein auto matisiertes Schaltgetriebe (ASG) oder ein kontinuier lich schaltbares Getriebe (CVT), dessen einzustellen de Übersetzung i gemäß dem nachfolgenden Verfahren ermittelt wird. Dazu ist den einzelnen Komponenten der im Antriebsstrang angeordneten Aggregate 10 ein Steuergerät 26 zugeordnet. Mittels des Steuergerätes 26 lassen sich in bekannter Weise Betriebsparameter der Aggregate 10 und des Kraftfahrzeugs bestimmen und auswerten. Nachfolgend werden den Aggregaten 10 ent sprechende Sollgrößen für die Betriebsparameter vor gegeben. Art und Weise der Regelung einzelner Aggre gate 10 mittels geeigneter Treiber sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und sollen daher an dieser Stelle nicht näher erläutert werden.

Zur Übermittlung der Übersetzung i des Getriebes 16 muss zunächst eine momentane Fahrzeuglast bestimmt werden (siehe Ablaufdiagramm der Fig. 2). Es hat sich gezeigt, dass eine Beschleunigung a des Fahr zeugs ein Maß für die momentane Fahrzeuglast ist. Die Beschleunigung a ist wiederum abhängig von einer er warteten Beschleunigung a_erw. Die erwartete Beschleu nigung a_erw kann mittels eines vereinfachten Fahr zeugmodells bestimmt werden, bei dem mechanische und thermische Verluste sowie die Rotationsmomente der Antriebswellen und des Getriebes 16 vernachlässigbar sind. Des weiteren wird ein Leistungsbedarf von Ne benaggregaten, wie Lichtmaschine oder Klimaanlage, zur Last gezählt. Die erwartete Beschleunigung a_erw wird mit den im Steuergerät 26 zur Verfügung stehen den Eingangsgrößen Motordrehzahl nmot und Motormoment M_mot, Turbinendrehzahl n_tur, Abtriebsdrehzahl n_ab und Raddrehzahl n_rad nach folgendem Verfahren ermittelt:
Zunächst wird ein Motorrotationsmoment M_mot,rot gemäß der Rechenvorschrift

bestimmt, wobei dn_mot/dt ein Gradient der Motordreh zahl n_mot sowie J_mot und J_tur die Massenträgheiten des Fahrzeugmotors 12 und der Turbine 14 sind. Wei terhin muss eine Wandlerverstärkung WV nach dem Zu sammenhang

bestimmt werden. Dabei ist n_tur eine Drehzahl der Turbine 14. Mit Hilfe der Gleichungen (I) und (II) lässt sich ein Turbinenmoment M_tur über den Zusammen hang

M_tur = WV.(M_mot - M_mot,rot) (III)

berechnen. Bei einem Schaltvorgang vereinfacht sich die Gleichung (III), da dann M_tur = M_mot entspricht. Nachfolgend kann hieraus ein Abtriebsmoment M_ab in Abhängigkeit von einer aktuellen Übersetzung i des Getriebes 16 über den Zusammenhang

M_ab = M_tur.i (IV)

festgelegt werden. Des weiteren ist es notwendig, ein Radrotationsmoment M_rad,rot aus einem Gradienten der Raddrehzahl n_rad, einer Massenträgheit J_rad der Räder multipliziert mit deren Anzahl r gemäß dem Zusammen hang

zu bestimmen. Aus den Gleichungen (IV) und (V) kann unter Berücksichtigung einer Hinterachsübersetzung i_hi das resultierende Radmoment M_rad gemäß der Re chenvorschrift

M_rad = M_ab.i_hi - M_rad,rot (VI)

ermittelt werden. Der Einfluss eines Fahrwiderstandes auf die momentane Fahrzeuglast lässt sich mit Hilfe einer Kennlinie KL_fw, die bei unbeladenem Fahrzeug in der Ebene aufgenommen wurde und einen Luft- und Roll widerstand darstellt, in Form eines Fahrwiderstands momentes M_fw bestimmen. Die Kennlinie KL_fw wird dabei in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit v_fzg festgelegt. Aus dem resultierenden Radmoment M_rad und dem Fahrwiderstandsmoment M_fw ergibt sich ein zur Verfügung stehendes Reservemoment M_res nach der Rechenvorschrift:

M_res = M_rad - M_fw. (VII)

Bei bekannter Fahrzeugmasse m_fzg in unbeladenem Zu stand und bekanntem dynamischen Radradius r_dyn ergibt sich hieraus die erwartete Beschleunigung a_erw, wie sie sich in der Ebene einstellen würde:

Beim Durchfahren einer Kurve wird das Fahrzeug zu sätzlich abgebremst, so dass sich die erwartete Längsbeschleunigung a_erw verringert. Ein Maß für die Verringerung stellt eine Querbeschleunigung a_quer dar, die direkt gemessen oder indirekt über die Rad drehzahlen n_rad berechnet werden kann. Letztendlich lässt sich auf diese Weise eine korrigierte zu erwar tende Längsbeschleunigung a_erw,k über den Zusammen hang

a_erw,k = a_erw - a_quer (IX)

bestimmen.

Die derart ermittelte Längsbeschleunigung a_erw,k wird anschließend mit einer tatsächlichen Beschleunigung a_ist verglichen und liefert eine Differenzbeschleuni gung a_diff:

a_diff = a_erw,k - a_ist. (X)

Die tatsächliche Beschleunigung a_ist wird durch Dif ferenzieren der Fahrzeuggeschwindigkeit v_fzg bezie hungsweise aus dem bereits berechneten Raddrehzahl gradienten und dem dynamischen Radradius r_dyn gewon nen.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, zunächst die Differenzbeschleunigung a_diff mittels eines Mittel wertfilters über ein vorgegebenes Zeitintervall, bei spielsweise 1 Sekunde, zu mitteln. Die auf diese Weise gewonnene mittlere Beschleunigung a_mittel wird anschließend in eine einheitenlose normierte Be schleunigung a_norm überführt, indem durch eine eine Maximallast repräsentierende Differenzbeschleunigung a_max dividiert wird:

Die in vorgezeigter Weise ermittelte normierte Be schleunigung a_norm dient zur Verschiebung einer Kenn linie KL_DKI für eine Drosselklappenstellung DKI. Aus der Kennlinie KL_DKI lässt sich die einzustellende Übersetzung i auslesen.

In der Praxis hat es sich dabei als vorteilhaft er wiesen, die Kennlinie KL_DKI mittels drosselklappenab hängiger Faktoren, wie eine Spreizung S und einen Restfaktor R, über den Zusammenhang

festzulegen, wobei DKI_max ein Maximalwert der Dros selklappenstellung DKI ist (siehe Fig. 3). Auf diese Weise kann vermieden werden, dass die Kennlinien KL_DKI im Bereich kleiner Drosselklappenwerte DKI schwächer verschoben werden als im Bereich großer Drosselklappenwerte DKI, so dass insgesamt dem Fahr zeugführer beim Durchtreten eines Gaspedals eine ma ximale Beschleunigung gewährleistet werden kann.

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung einer Übersetzung für ein im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnetes automatisiertes Getriebe, wobei in einem Steuergerät Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs, insbesondere der im Antriebsstrang angeordneten Aggregate, zur Er mittlung der Übersetzung bereitgestellt werden, da durch gekennzeichnet, dass die Übersetzung (i) des Getriebes in Abhängigkeit von einer momentanen Fahr zeuglast festgelegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die momentane Fahrzeuglast in eine Kennlinie (KL_DKI) für eine Drosselklappenstellung (DKI) mit einfließt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Übersetzung (i) eine korri gierte Kennlinie (KL_DKI,k) bestimmt wird, die gemäß der Rechenvorschrift
ermittelt wird, wobei (S) eine Spreizung, (R) ein Restfaktor und DKI_max eine maximale Drosselklappen stellung ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, da durch gekennzeichnet, dass die Kennlinien (KL_DKI, KL_DKI,k) in Abhängigkeit von einer Beschleunigung (a) des Fahrzeugs festgelegt werden, die ein Maß für die momentane Fahrzeuglast ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigung (a) in Form einer Differenz beschleunigung (a_diff) einfließt, die gemäß der Re chenvorschrift
a_diff = a_erw,k - a_ist
berechnet wird, wobei (a_erw) eine erwartete Beschleu nigung und (a_ist) eine tatsächliche Beschleunigung ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erwartete Beschleunigung (a_erw) in Form ei ner normierten Beschleunigung (a_norm) einfließt, die gemäß der Rechenvorschrift
berechnet wird, wobei (a_mittel) ein Mittelwert für die erwartete Beschleunigung (a_erw) und (a_max) die Differenzbeschleunigung (a_diff) unter Maximallast ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, da durch gekennzeichnet, dass die erwartete Beschleuni gung (a_erw) sich gemäß der Rechenvorschrift
ergibt, wobei (M_res) ein Reservemoment, (m_fzg) eine Fahrzeugmasse, (r_dyn) ein dynamischer Radradius und (a_quer) eine Querbeschleunigung ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Reservemoment (M_res) über den Zusammenhang
M_res = M_rad - M_fw
ermittelt wird, wobei (M_rad) ein resultierendes Rad moment und (M_fw) ein Fahrwiderstandsmoment ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrwiderstandsmoment (M_fw) in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit (v_fzg) aus einer Kennlinie KL_fw, die bei unbeladenem Fahrzeug in einer Ebene aufgenommen wurde, bestimmt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, da durch gekennzeichnet, dass das resultierende Radmo ment (M_rad) über den Zusammenhang
M_rad = M_ab.i_hi - M_rad,rot
ermittelt wird, wobei (M_ab) ein Abtriebsmoment, (i_hi) eine Hinterachsenübersetzung und (M_rad,rot) ein Rad rotationsmoment ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich net, dass das Radrotationsmoment (M_rad,rot) über den Zusammenhang
ermittelt wird, wobei (dn_rad/dt) ein Gradient einer Raddrehzahl (n_rad), (J_rad) eine Massenträgheit der Räder und (r) eine Anzahl der Räder ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebsmoment (M_ab) über den Zusammenhang
M_ab = M_tur.i
ermittelt wird, wobei (M_tur) ein Turbinenmoment und (i_ist) eine aktuelle Übersetzung ist.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, dass das Turbinenmoment (M_tur) über den Zusam menhang
M_tur = WV.(M_mot - M_mot,rot)
ermittelt wird, wobei (WV) eine Wandlerverstärkung, (M_mot) ein Motormoment und (M_mot,rot) ein Motorrota tionsmoment ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, dass die Wandlerverstärkung (WV) über den Zusam menhang
ermittelt wird, wobei (n_mot) eine Motordrehzahl und (n_tur) eine Turbinendrehzahl ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorrotationsmoment (M_mot,rot) über den Zusammenhang
ermittelt wird, wobei (dn_mot/dt) ein Gradient der Mo tordrehzahl, (J_mot) eine Massenträgheit des Motors und (J_tur) eine Massenträgheit der Turbine ist.