DE4329908A1

DE4329908A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Betätigung eines selbständig schaltenden Getriebes eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE4329908A1
Application number: DE4329908A
Authority: DE
Inventors: Martin Dr Streib; Hong Dr Zhang
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-09-04
Filing date: 1993-09-04
Publication date: 1995-03-09
Anticipated expiration: 2013-09-05
Also published as: JP3648273B2; US5474507A; JPH07149163A; DE4329908B4

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht von einem Verfahren bzw. einer Vorrichtung zur Betätigung eines selbständig schaltenden Getriebes eines Kraftfahr zeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 10 aus.

Ein Schaltvorgang eines automatischen Kraftfahrzeuggetriebes mit elektronischer Steuerung wird in der Regel dadurch ausgelöst, daß bei einer gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit ein vom Fahrer mittels eines Fahrpedals geforderter Lastwunsch einen Schwellwert über- oder unterschreitet.

Wie in "Bosch Technische Berichte, Band 7 (1983) Heft 4, Seite 160 bis 166" beschrieben wird, kommt als Lastwunsch beispielsweise die Motorlast in Frage. Die Motorlast kann dabei aus der Drosselklappen öffnung bestimmt werden, wobei diese Drosselklappenöffnung bei die sen Systemen durch ein vom Fahrer betätigbares Fahrpedal vorgegeben wird. Als Fahrzeuggeschwindigkeit wird in der Regel die Abtriebs drehzahl des Getriebes (Getriebeausgangsdrehzahl) herangezogen.

Weiterhin kommt, wie in der DE-OS 40 37 237 beschrieben wird, als Lastwunsch ein aus der Stellung des Fahrpedals abgeleiteter Motor moment- oder Abtriebsmoment-Sollwert in Frage.

Betrachtet man beispielsweise bei Getriebesteuerungssystemen eine Schaltung zwischen dem dritten und vierten Gang, so erfolgt eine Rückschaltung vom vierten in den dritten Gang, wenn der vom Fahrer geäußerte Lastwunsch größer als ein oberer Schwellwert ist. Eine Hochschaltung vom dritten in den vierten Gang erfolgt dagegen, wenn der Lastwunsch des Fahrers kleiner als ein unterer Schwellwert ist. Diese Schwellwerte hängen von der Fahrzeuggeschwindigkeit ab. Für eine feste Geschwindigkeit gilt immer, daß die Schwelle zur Bestim mung einer Hochschaltung kleiner ist als die Schwelle zur Bestimmung einer Rückschaltung. Die Differenzen dieser beiden Schwellen für ei nen Schaltvorgang (in diesem Beispiel zwischen dem dritten und vier ten Gang) bildet die sogenannte Schalthysterese.

Bei den meisten Betriebsbedingungen gibt es einen eindeutig bestimm baren verbrauchsoptimalen Gang. Eine Hysterese in den Schaltkenn linien bedeutet jedoch, daß dieser verbrauchsoptimale Gang nicht immer ausgewählt wird. Aus diesem Grund wäre eine möglichst kleine Hysterese anzustreben. Dies hätte jedoch zur Folge, daß bereits sehr kleine Hin- und Herbewegungen des Fahrpedals sogenannte Pendel schaltungen hervorrufen können. Erfolgen diese Pendelschaltungen innerhalb kurzer Zeitabstände, so ist dies besonders störend und wirkt sich negativ auf den Verschleiß des Getriebes (Reibelemente als Kupplung) und auf den Fahrkomfort aus.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Getriebesteuerung zu entwerfen, durch die die Auswahl des für die jeweilige Betriebsbe dingung optimalen Gangs ermöglicht wird, ohne die obengenannten Pen delschaltungen aufzuweisen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einem selbständig schaltenden Getriebe, bei dem wenigstens abhängig von einem die Getriebeausgangsdrehzahl und/oder die Motordrehzahl und/oder die Getriebeeingangsdrehzahl repräsentierenden ersten Signals und eines den Fahrerwunsch repräsentierenden zweiten Signals zur Einstellung von Getriebeüber setzungen Hoch- und Rückschaltvorgänge ausgelöst werden. Diese Hoch- und Rückschaltvorgänge geschehen mit einer für den jeweiligen Hoch- und Rückschaltvorgang typischen Hysterese.

Erfindungsgemäß weist diese Hysterese einen zeitabhängigen Anteil auf. Es wird also zusätzlich zu einer oben beschriebenen (Basis-)Hysterese zwischen Hoch- und Rückschaltung eine zeitabhän gige Hysterese definiert. Die zeitunabhängige Basishysterese kann dann zur Einstellung des für die jeweilige Betriebsbedingung optima len Gangs sehr klein gewählt werden. Dies hat den Vorteil, daß bei spielsweise nach einer Hochschaltung die Lastschwelle für eine (Pen del-)Rückschaltung in den alten Gang kurzfristig erhöht wird bzw. nach einer Rückschaltung die Lastschwelle für eine (Pendel-)Hoch schaltung in den alten Gang kurzfristig erniedrigt wird.

Der zeitabhängige Anteil vergrößert dabei vorteilhafterweise die Hysterese gegenüber der Basishysterese während eines vorgebbaren Zeitintervalls beginnend mit einem Schaltvorgang verkleinert. Die Vergrößerung der Hysterese nimmt dabei innerhalb des Zeitintervalls vorteilhafterweise ab.

Dies läßt sich dadurch erreichen, daß die Schalthysterese neben dem zeitabhängigen Anteil einen stationären, zeitunabhängigen Anteil aufweist.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zur Bildung der Hysterese der zeitabhängige Anteil dem stationären Anteil additiv überlagert wird. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, daß zur Bil dung der Hysterese der zeitabhängige Anteil dem stationären Anteil multiplikativ überlagert wird. In beiden Fällen weist der zeitabhän gige Anteil einen innerhalb des Zeitintervalls zeitlich abnehmenden Betrag auf, wobei das Zeitintervall, wie oben erwähnt, in etwa mit einem Schaltvorgang beginnt. Nach dem Ablauf des Zeitintervalls geht der zeitabhängige Anteil vorteilhafterweise auf den Betragswert Null zurück, so daß nach Ablauf dieser Zeit lediglich der stationäre, kleine Hysterese-Anteil verbleibt.

Als Lastwunsch des Fahrers kann dabei, wie schon oben erwähnt, die Fahrpedalstellung und/oder der Drosselklappenöffnungswinkel und/oder ein vom Fahrer gewünschtes Abtriebsmoment an dem Getriebe oder ein vom Fahrer gewünschtes am Fahrzeug angreifendes Vortriebsmoment her angezogen werden.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Durchfüh rung der obenbeschriebenen Verfahren.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteran sprüchen bzw. dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel zu entnehmen.

Zeichnung

Anhand der Fig. 1 bis 6 wird die vorliegende Erfindung anhand ei nes Ausführungsbeispiels beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt dabei ein Blockschaltbild des Gesamtsystems.

Anhand der Fig. 2 wird eine Schalthysterese erklärt.

Die Fig. 3 bis 5 zeigen den zeitlichen Verlauf der erfindungsge mäßen Hysterese.

Ein Ablaufdiagramm des Ausführungsbeispiels ist der Fig. 6 zu ent nehmen.

Ausführungsbeispiel

An dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel soll die Er findung näher erklärt werden.

Das Blockschaltbild der Fig. 1 zeigt eine Gesamtübersicht über eine elektrische Getriebesteuerung. Die Brennkraftmaschine 10 liefert ei ne Motordrehzahl Nmot bzw. ein Maschinenmoment Mmot an den Wandler 11. Turbinenseitig des Wandlers 11 liegt an dem Getriebe 12 eine Ge triebeeingangsdrehzahl NE bzw. ein Getreibeeingangsmoment ME an. Ab hängig von dem durch das Fahrpedal 15 vom Fahrer vorgegebenen Last wunsch Ms steuert die Getriebesteuerung 14 Hoch- bzw. Rückschaltvorgänge des Getriebes 12. Ausgangsseitig des Getriebes 12 liegt die Getriebeabtriebsdrehzahl Nab bzw. das Getriebeabtriebsmoment Mab an, das den angetriebenen Rädern 13 des Kraftfahrzeugs zugeführt wird.

In der Fig. 2 ist der Fahrerwunsch M über der Fahrzeuggeschwindig keit V aufgetragen. Jeder Punkt dieser Ebene repräsentiert eine be stimmte Fahrbedingung. Zur Erkennung von Hoch- bzw. Rückschaltvor gängen wird bei einer vorliegenden Fahrzeuggeschwindigkeit V der durch den Fahrer vorgegebene Lastwunsch Ms mit den Schwellwerten Sd und Su verglichen. Ein Hochschaltvorgang erfolgt dann, wenn der vom Fahrer geäußerte Lastwunsch Ns kleiner ist als der untere Schwell wert Su. Eine Rückschaltung erfolgt dann, wenn der vom Fahrer ge äußerte Lastwunsch Ms größer ist als der obere Schwellwert Sd. Die in der Fig. 2 gezeigten Schwellen gelten natürlich nur für Umschaltungen zwischen zwei Gangstufen. Jeder möglichen Umschaltung zwischen den einzelnen Gangstufen des Automatikgetriebes ist ein solches Schwellwertpaar zugeordnet.

Für eine feste Fahrzeuggeschwindigkeit gilt immer, daß die Schwelle Su kleiner ist als die Schwelle Sd. Die Differenz

Sd-Su = Sh

bildet die sogenannte Schalthysterese Sh.

Diese Schalthysterese Sh nimmt bei Getriebesteuerungen nach dem Stand der Technik für jeden Gangwechsel einen festen stationären Wert an. Eine solche stationäre Schalthysterese nach dem Stand der Technik muß hinreichend groß gewählt werden, damit sogenannte Pen delschaltungen bei bereits sehr kleinen Hin- und Herbewegungen des Fahrpedals unterbunden werden. Dies hat aber, wie schon erwähnt, den Nachteil, daß der für eine bestimmte Betriebsbedingung eindeutig be stimmbare verbrauchsoptimale Gang nicht immer ausgewählt werden kann.

Erfindungsgemäß wird nun zusätzlich zur der zeitunabhängigen, stationären Basishysterese Sh zwischen Hoch- und Rückschaltung eine zeitabhängige Hysterese Sz(t) definiert. Diese zeitabhängige Hysterese hat die Aufgabe, nach einer Hochschaltung die Lastschwelle für eine (Pendel-)Rückschaltung in den alten Gang kurzfristig zu er höhen, bzw. nach einer Rückschaltung die Lastschwelle für eine (Pen del-)Hochschaltung in den alten Gang kurzfristig zu erniedrigen.

Der zeitabhängige Hystereseanteil Sz(t) ist in der Fig. 3 schema tisch zu sehen. Nach einem erfolgten Hochschaltvorgang nimmt zur Zeit t = 0 der Wert Sz seinen maximal positiven Wert an. Nach einem erfolgten Rückschaltvorgang nimmt der Wert Sz seinen maximal negativen Wert an. Innerhalb einer bestimmten Hysteresezeit th ver mindert sich der zeitabhängige Hystereseanteil Sz bis auf den Wert Null. Nach Ablauf der Hysteresezeit th bleibt also als Hysterese die Basishysterese Sh übrig.

Die Fig. 4 zeigt die Rückschaltschwelle Sd für eine feste Fahrzeug geschwindigkeit als Funktion der Zeit nach einer erfolgten Hoch schaltung. Gestrichelt ist der Verlauf ohne, durchgezogen der mit der Zusatzhysterese zu sehen. Man erkennt deutlich, daß durch die zeitabhängige Zusatzhysterese innerhalb der Hysteresezeit th eine zeitweise Erhöhung der Rückschaltschwelle Sd auf die neue Rück schaltschwelle Sd′ erfolgt.

Diese zeitlich begrenzte Zusatzhysterese wird beispielsweise in fol gender Situation wirksam:

Der Fahrer beschleunigt mit leicht durchgetretenem Fahrpedal aus ei ner relativ niedrigen Geschwindigkeit, wobei sich das Getriebe im dritten Gang befinden soll. Wenn das Fahrzeug nun eine gewissere höhere Geschwindigkeit erreicht hat, schaltet das Getriebe in den vierten Gang. Unmittelbar nach der erfolgten 3-4-Hochschaltung tritt der Fahrer das Fahrpedal ein wenig mehr durch als zuvor. Dieser Vor gang ist in Fig. 5 als Anstieg der Momentanforderung Ms durch die Fahrpedalstellung wiederzufinden. Man erkennt in der Fig. 5, daß die Momentanforderungen Ms zunächst so hoch ist, daß sie über der stationären Momentschwelle Sd für eine Rückschaltung liegt. Ohne die erfindungsgemäße Zusatzmaßnahme wurde also unmittelbar nach der Hochschaltung eine entgegengesetzte Rückschaltung ausgelöst, was in der Regel für den Fahrer unerwünscht ist. Aufgrund der dynamischen Zusatzhysterese Sz(t) liegt jedoch die Rückschaltschwelle Sd′ so hoch, daß keine Rückschaltung erfolgt. Innerhalb eines Zeitraums th von beispielsweise 10 Sekunden klingt die Zusatzhysterese zwar auf Null ab, dies führt jedoch dann trotzdem zu keiner Rückschaltung, da das Fahrzeug innerhalb dieser 10 Sekunden weiterbeschleunigt wird. Mit zunehmender Geschwindigkeit V steigt jedoch gemäß der üblichen Charakteristik von Schaltkennlinien auch die stationäre Momentschwelle Sd für Rückschaltungen an, so daß zu dem Zeitpunkt (t<th) zu dem die Zusatzhysterese auf Null zurückgeht, die Rück schaltschwelle Sd bzw. Sd′ aufgrund der gestiegenen Fahrzeugge schwindigkeit V über der Momentanforderungen Ms des Fahrers liegt. Außerdem werden die Fahrpedal-Kennlinien üblicherweise so appli ziert, daß die Drehmomentanforderung bei gegebener Pedalstellung mit wachsender Geschwindigkeit oder Drehzahl fällt.

Anhand der Fig. 6 wird im folgenden die Erfindung anhand eines bei spielhaften Ablaufdiagramms dargestellt. Nach einem erfolgten Schaltvorgang wird nach dem Start 601 des Programms im Schritt 602 der Zeitzähler t auf Null gesetzt. Im Schritt 603 wird abgefragt, ob es sich bei dem Schaltvorgang um einen Hoch- oder um einen Rück schaltvorgang gehandelt hat. In beiden Fällen wird in dem Schritt 604 der momentane Fahrerwunsch Ms, die momentane Fahrzeuggeschwin digkeit V und die für den erfolgten Gangwechsel abgespeicherte stationäre Hysterese Sd (falls es sich um ein Hochschaltvorgang ge handelt hat) bzw. Su (falls es sich um einen Rückschaltvorgang ge handelt hat) eingelesen. Im Schritt 606 wird der zeitabhängige Hystereseanteil Sz aus einer Kennlinie gemäß der Fig. 3 für den Zeitpunkt t = 0 abgelesen. Wie schon anhand der Fig. 3 erklärt, nimmt der zeitabhängige Anteil Sz nach einem Hochschaltvorgang einen positiven und nach einem Rückschaltvorgang einen negativen Wert an. Der Vergleich des Fahrerwunsches Ns erfolgt nun mit modifizierten Schwellwerten. Nach einer Hochschaltung (Schritt 607) erfolgt eine Rückschaltung (Schritt 609) nur dann, wenn

Ms<Sd+Sz

ist. Dazu muß der Fahrer das Fahrpedal aber relativ weit niedertre ten. Wenn er dies tut, dann ist anzunehmen, daß er auch wirklich ei ne hohe Beschleunigung will und die Rückschaltung demnach auch ge rechtfertigt ist. Tritt der Fahrer dagegen das Fahrpedal nur ein we nig weiter durch, so ist die durch die ausbleibende Rückschaltung etwas geringere Beschleunigung in der Regel weniger störend als eine Pendelrückschaltung.

Entsprechend erfolgt nach einer Rückschaltung eine erneute Hoch schaltung (Schritt 610) nur dann, wenn

Ms<Su+Sz

erfüllt ist. Sz ist in diesem Fall negativ. Sind die obengenannten Bedingungen (Schritt 607 und 608) nicht erfüllt, so wird der Zeit zähler t um eine Zeitstufe dt heraufgesetzt (Schritt 605), um nach erneuter Auslese des momentanen Fahrerwunsches Ms, der Fahrzeugge schwindigkeit V, und der Schwellen Fd bzw. Su (Schritt 604) aus der in der Fig. 3 dargestellten Kennlinie den zeitabhängigen Anteil Sz erneut zu bestimmen. Der Betrag des zeitabhängigen Hystereseanteils Sz ist dabei erfindungsgemäß, wie in der Fig. 3 zu sehen ist, be tragsmäßig geringer als zum Zeitpunkt t = 0.

Alternativ läßt sich das anhand der Fig. 6 beschriebene Verfahren auch mit einem multiplikativen Faktor Sz′ realisieren. Dieser ist dann wie folgt definiert:

Sz′ hat zur Zeit t = 0 nach einem Hochschaltvorgang einen Wert größer als 1 und geht für große Zeiten gegen den Wert 1.

Nach Rückschaltungen hat der zeitabhängige Anteil Sz′ bei t = 0 einen Wert kleiner als 1 und geht für große Zeiten ebenfalls gegen 1. Die in den Schritten 607 und 608 aufge zeigten Bedingungen lauten dann:

Ms<Sd×Sz′

Ms<Su×Sz′.

Ist eine größere Zeit nach einem Schaltvorgang verstrichen, so ist die zusätzliche Kurzzeithysterese (Sz bzw. Sz′) abgeklungen und es wirkt nur noch die (sehr klein wählbare) stationäre Hysterese Sh. Wegen der sehr kleinen stationären Hysterese Sh kann fast immer der verbrauchsoptimale Gang ausgewählt werden.

Ändert der Fahrer dagegen kurz nach einem erfolgten Schaltvorgang die Fahrpedalstellung derart, daß ohne diese Maßnahme ein entgegen gesetzter Schaltvorgang ausgelöst werden würde, so wird dieser in den meisten Fällen durch die Zusatzhysterese unterdrückt. Damit las sen sich häufige Pendelschaltungen, wie sie bei kleiner Hysterese vor allem im Stadtverkehr auftreten können, wirksam unterdrücken.

Claims

1. Verfahren zur Betätigung eines selbständig schaltenden Getriebes eines Kraftfahrzeugs, bei dem wenigstens abhängig von einem die Ge triebeausgangsdrehzahl und/oder die Motordrehzahl und/oder die Ge triebeeingangsdrehzahl repräsentierenden ersten Signals (Nab, V, Nmot und/oder NE) und eines den Fahrerwunsch repräsentierenden zwei ten Signals (Ms) zur Einstellung von Getriebeübersetzungen Hoch- und Rückschaltvorgänge ausgelöst werden, wobei diese Hoch- und Rück schaltvorgänge mit einer für den jeweiligen Hoch- und Rückschaltvor gang typischen Hysterese (Sh) ausgeführt werden, dadurch gekenn zeichnet, daß die Hysterese (Sh) einen zeitabhängigen Anteil [Sz(t)] aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zeit abhängige Anteil [Sz(t)] die Hysterese (Sh) während eines vorgebba ren Zeitintervalls (th) beginnend mit einem Schaltvorgang oder kurz vor oder kurz nach einem Schaltvorgang vergrößert.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ver größerung der Hysterese (Sh) innerhalb des Zeitintervalls (th) ab nimmt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hysterese neben dem zeitabhängigen Anteil [Sz(t)] einen stationären Anteil (Su, Sd) aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bil dung der Hysterese (Sh) der zeitabhängige Anteil [Sz(t)] dem statio nären Anteil (Su, Sd) additiv überlagert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bil dung der Hysterese (Sh) der zeitabhängige Anteil [Sz(t)] dem statio nären Anteil (Su, Sd) multiplikativ überlagert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitabhängige Anteil [Sz(t)] einen innerhalb eines Zeitinter valls (th) zeitlich abnehmenden Betrag aufweist, wobei das Zeitin tervall (th) mit einem Schaltvorgang oder kurz vor oder kurz nach einem Schaltvorgang beginnt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zeit abhängige Anteil [Sz(t)] nach Ablauf des Zeitintervalls (th) den Be tragswert Null annimmt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Signal (Ms)

- eine Stellung eines vom Fahrer betätigbaren Fahrpedals und/oder
- einen Drosselklappenöffnungswinkel einer zu dem Kraftfahrzeug ge hörenden Brennkraftmaschine und/oder
- ein vom Fahrer gewünschtes Moment einer zu dem Kraftfahrzeug ge hörenden Brennkraftmaschine und/oder
- ein vom Fahrer gewünschtes Abtriebsmoment an dem Getriebe bzw. ein vom Fahrer gewünschtes am Fahrzeug angreifendes Vortriebsmo ment wiedergibt.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem selbständig schaltenden Getriebe eines Kraftfahrzeugs, wobei Mittel vorgesehen sind, mittels der wenigstens abhängig von einem die Getriebeausgangsdrehzahl und/oder die Motordrehzahl und/oder die Getriebeeingangsdrehzahl repräsentierenden ersten Signals (Nab, V, Nmot und/oder NE) und eines den Fahrerwunsch repräsentierenden zwei ten Signals (Ms) zur Einstellung von Getriebeübersetzungen Hoch- und Rückschaltvorgänge ausgelöst werden, wobei diese Hoch- und Rückschaltvorgänge mit einer für den jeweiligen Hoch- und Rückschaltvorgang typischen Hysterese (Sh) ausgeführt werden, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mittel derart ausgelegt sind, daß die Hysterese (Sh) einen zeitabhängigen Anteil [Sz(t)] aufweist.