DE4441896A1

DE4441896A1 - Steuerung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE4441896A1
Application number: DE4441896A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Heinrich; Michael Dr Ulm
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 1994-11-24
Filing date: 1994-11-24
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2014-11-25
Also published as: US5676620A; FR2727488B1; DE4441896B4; FR2727488A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Solche Steuerungen in einem Kraftfahrzeug mit automatischem Getriebe schließen eine Motorsteuerung und eine Getriebesteuerung ein. Es gibt sie in unterschiedlichen Aus führungen.

Bei einer bekannten integrierten Steuerung für das automati sche Getriebe und den Motor eines Kraftfahrzeugs wird das Ge triebe durch ein eigenständiges, von der Motorsteuerung ge trenntes Steuergerät gesteuert (US-A 4 945 481).

Eine Getriebesteuerung hat im wesentlichen folgende Funktio nen auszuführen:

- eine Schaltübergangssteuerung, die für ein weiches und ver schleißfreies Einlegen der einzelnen Gänge sorgt;
- eine Steuerung der Wandlerüberbrückungskupplung;
- eine Schaltlogik, die den jeweils einzulegenden Gang fest legt;
- eine Eigendiagnose, und
- Basisfunktionen, wie z. B. Ein- und Ausgabefunktionen.

Da die Schaltübergangssteuerung getriebespezifisch ausgelegt werden muß, die Auslegung der Schaltlogik aber unter anderem von Daten des Motors und des Chassis des Kraftfahrzeugs ab hängt, ergibt sich eine große Anzahl unterschiedlicher Vari anten der Steuerung für die verschiedenen Kraftfahrzeugtypen. Außerdem ist der Aufwand für den Kabelbaum zwischen der Ge triebesteuerung und den verschiedenen Ventilen und Sensoren im Getriebe recht hoch. Mit dem Gegenstand einer älteren An meldung (EP 93113672.5, unser Zeichen: 93 P 1558 E) ist es gelungen, die Anzahl der erforderlichen Varianten der Steue rung zu verringern, indem Funktionseinheiten einer Überset zungssteuerung, die von Daten des Motors und des Chassis des Kraftfahrzeugs abhängig sind, in die Motorsteuerung inte griert werden, indem Funktionseinheiten, die von Daten des Getriebes abhängig sind, in einer Übersetzungswechseleinrich tung des Getriebes untergebracht werden, und indem die zum Steuern des Getriebes erforderlichen Daten zwischen der Mo torsteuerung und der Übersetzungswechseleinrichtung über den Kommunikationskanal ausgetauscht werden.

Probleme könnten bei einer derartigen Steuerung in den selte nen Fällen auftreten, in denen der Kommunikationskanal aus irgend einem Grund gestört wäre, z. B. durch einen elektri schen oder mechanischen Fehler. Es könnte dann unter anderem keine Information über die Sollübersetzung zu der Überset zungswechseleinrichtung gelangen, was im schlimmsten Fall zu einem Liegenbleiben des Kraftfahrzeugs führen würde, und das obwohl das Getriebe voll funktionsfähig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Notbetrieb der Steuerung zu gewährleisten, d. h. dafür zu sorgen, daß bei einem Ausfall oder Fehler des Kommunikationskanals, ein mit einer solchen Steuerung versehenes Kraftfahrzeug funktions- und fahrfähig bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Steuerung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbil dungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niederge legt.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere in der erhöh ten Zuverlässigkeit und Verkehrssicherheit des mit ihr ausge rüsteten Kraftfahrzeugs deutlich verringert wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläu tert. Es zeigen:

Fig. 1 die wesentlichen Bestandteile eines Kraftfahrzeugan triebs, der mit einer erfindungsgemäßen Steuerung versehen ist, und

Fig. 2 die Steuerung des Antriebs nach Fig. 1, als Block diagramm dargestellt.

Ein Motor 1 wird von einer Motorsteuerung 2 und ein Getriebe 3 von einer als Übersetzungswechseleinrichtung 4 ausgebilde ten Getriebesteuerung 4a gesteuert (Fig. 1). Die Motorsteue rung 2 und die Übersetzungswechseleinrichtung 4 sind durch einen Kommunikationskanal 6 verbunden, der z. B. als CAN-Bus realisiert ist. Dieser Bus ist hier nur schematisch darge stellt, er ist allgemein bekannt und in vielen Veröffentli chungen beschrieben.

Zwischen der Motorsteuerung 2 und der Übersetzungswechselein richtung 4 werden zum einen Daten ausgetauscht, die zur Gang wahl dienen und durch einen Pfeil 7 angedeutet sind, und zum anderen Konfigurationsparameter, die der Anpassung an das je weilige Kraftfahrzeug dienen und die durch einen Pfeil 8 an gedeutet sind. Beispiele der über den Kommunikationskanal 6 übertragenen Daten werden weiter hinten aufgeführt.

Der bidirektionale Anschluß der Motorsteuerung 2 an den Kom munikationskanal 6 ist durch eine Leitung 9 schematisch ange deutet, der ebenfalls bidirektionale Anschluß der Überset zungswechseleinrichtung 4 an den Kommunikationskanal 6 durch eine Leitung 10.

Durch Signalleitungen 12, 13 und 14 sind ein Wählhebel 16, ein Kickdown-Schalter 17 und ein Fahrprogramm-Wählschalter 18 an die Übersetzungswechseleinrichtung 4 angeschlossen. Über diese Bedienungselemente gibt der Fahrer in bekannter Weise seine Befehle oder Wünsche in die Übersetzungswechseleinrich tung 4 ein: die Fahrstufen P, R, N, S, 1 und 2 über den Wähl hebel 16, die Anforderung einer starken Beschleunigung über den Kickdown-Schalter 17 und die Auswahl zwischen einem "Economy"- und einem "Sport"-Fahrprogramm über den Fahrpro gramm-Auswahlschalter 18.

Der Motor 1 ist durch Steuer- und Signalleitungen 15 mit der Motorsteuerung 2 verbunden. Über diese Signalleitungen werden Sensorsignale über die Motordrehzahl, die Motortemperatur und andere bekannte Betriebsparameter von dem Motor 1 an die Mo torsteuerung 2 übertragen, und von dieser werden Befehle zum Steuern der Zündung, der Kraftstoff-Einspritzmenge, des Zünd zeitpunktes und ggfs. anderer bekannter Motorparameter an den Motor 1 übermittelt.

Der Motor 1 und das Getriebe 3 sind hier der besseren Über sichtlichkeit wegen getrennt dargestellt, es ist aber allge mein bekannt, daß die Abtriebswelle des Motors 1 direkt an den Drehmomentwandler 20 des Getriebes 3 angeschlossen ist. Entsprechend ist auch die Ausgangswelle 21 an den Abtriebs strang des Kraftfahrzeugs angeschlossen. Das Chassis, die Radaufhängungen, die Räder und weitere Bestandteile des Kraftfahrzeugs sind hier nicht dargestellt, da sie von der Erfindung nicht betroffen und allgemein bekannt sind.

In die Motorsteuerung 2 (Fig. 2) sind - unter dem Bezugszei chen 5 zusammengefaßt - einige der Funktionseinheiten einer Getriebesteuerung, die chassis- oder motorspezifisch sind, d. h. von Daten des Motors und des Chassis des Kraftfahrzeugs abhängen, in die Motorsteuerung integriert: eine Schaltlogik oder Schaltpunktwahl-Steuerung 22, eine Fahrer- oder Fahrver halten-Klassifikation 24, eine Diagnoseschaltung 25 und Ba sismodule 26, die z. B. Daten ein- und -Ausgabeprozeduren durchführen. Die Schaltlogik 22 kann als Fuzzy-Steuerung aus gebildet sein und in diesem Fall auch die Funktionen Fahrer- oder Fahrverhalten-Klassifikation, Fahrstreckenbewertung und dynamische Schaltpunktkorrektur enthalten (vgl. unsere ältere Patentanmeldung EP 93106831.6; uns. Aktenzeichen 93P1237E).

Die rechnergesteuerte Übersetzungswechseleinrichtung 4 - auch als SRCU (Smart Ratio Change Unit) bezeichnet - enthält im wesentlichen nur Funktionseinheiten, die von Daten des Ge triebes abhängig sind. Es sind dies eine Schaltablaufsteue rung 28 eine Diagnoseschaltung 29 für die Aktoren, eine Steuerung 30 der Wandlerüberbrückungskupplung oder TCC (Torque Converter Clutch) und Basismodule 32, die z. B. die Signale von bekannten getriebenahen Sensoren verarbeiten, z. B. von Drehzahlsensoren im Getriebe, von Temperatur- und von Hydraulikdruck-Sensoren im Getriebe usw.

Die Übersetzungswechseleinrichtung 4 enthält außerdem eine Notfalleinrichtung 34, die bei einem Ausfall oder einer Stö rung des Kommunikationskanals 6 den Notfall erkennt und dann eine Umschaltung durchführt, die bewirkt, daß die Überset zungswechseleinrichtung Steuerinformationen von einer Ein richtung erhält, die mit ihr nicht über den Kommunikationska nal 6 verbunden ist. Welche Einrichtungen dafür geeignet sind, wird weiter hinten erläutert.

Die Übersetzungswechseleinrichtung 4 stellt nach einem der folgenden Verfahren fest, daß der Kommunikationskanal 6 ge stört ist. Sie kann dabei auch mehrere dieser Verfahren ne beneinander anwenden.

- Während einer vorgegebenen Zeitspanne t₁ nach dem Ein schalten der Zündung empfängt die Übersetzungswechselein richtung 4 von der Motorsteuerung 2 kein o.k.-Signal, wo bei dieses Signal aus einem der weiter hinten erwähnten Motor-, Getriebe- oder Kraftfahrzeugparameter bestehen kann.
- Es werden durch die Übersetzungswechseleinrichtung Werte der Turbinendrehzahl des Drehmomentwandlers 20 festge stellt, die unter einem unteren Grenzwert n_{T, min} oder über einem oberen Grenzwert n_{T, max} gemäß den Ungleichheiten n_T < n_{T, min} und/oder
n_T < n_{T, max}liegen. In diesem Fall empfängt die Übersetzungswechse leinrichtung 4 keine Übersetzungssollwerte von der Motor steuerung und behält deshalb eine konstante Übersetzung entsprechend dem zuletzt gültigen Sollwert fest, obwohl der Fahrer z. B. besonders langsam oder besonders schnell fahren möchte. Im ersteren Fall besteht bei geschlossener Wandlerkupplung die Gefahr, den Motor abzuwürgen, im letzteren Fall die Gefahr, den Motor zu überdrehen. Die unteren und oberen Grenzwerte n_{T, min} und n_{T, max} sind für den einzelnen Kraftfahrzeugtyp jeweils festgelegte Grenzwer te, die nach dem einschalten der Zündung von der Motor steuerung 2 an die Übersetzungswechseleinrichtung 4 ge sendet werden.
- Die Übersetzungswechseleinrichtung 4 wendet eines der be kannten Verfahren an, die bei Datennetzen im Kraftfahr zeug zum Erkennen von Fehlern benutzt werden, z. B. das unter der Bezeichnung "Time-stamping" bekannte Verfahren.

Nachdem durch die Notfalleinrichtung 34 festgestellt worden ist, daß der Kommunikationskanal 6 gestört ist, schaltet sie die Übersetzungswechseleinrichtung 4 auf den ungestörten Emp fang von einem der folgenden Steuersignale um, wobei auch mehrere dieser Möglichkeiten nebeneinander angewendet werden können.

(a) Die Übersetzungswechseleinrichtung 4 steuert die Überset zung des Getriebes 3 derart, daß die genannten Turbinen drehzahlgrenzwerte n_{T, min} und n_{T, max} - oder auch daraus ab geleitete Werte - nicht unterschritten bzw. nicht über schritten werden. Wenn das Getriebe 3 als Stufengetriebe ausgebildet ist, führt die Übersetzungswechseleinrichtung eine Rückschaltung in den nächst niedrigen Gang durch, wenn die Turbinendrehzahl den genannten unteren Grenzwert oder einen daraus abgeleiteten Wert unterschreitet.
(b) Die bei einem Stufengetriebe vorhandenen Signale des Wählhebels 16 (z. B. bei einem Fünfganggetriebe: P, R, N, D, 4, 3, 2 und 1) werden der Übersetzungswechseleinrich tung, in diesem Fall besser als Gangwechseleinrichtung bezeichnet, zugeführt. Damit hat der Fahrer des Kraft fahrzeugs die Möglichkeit, die Übersetzung durch Betäti gen des Wählhebels zu steuern, so daß er das Kraftfahr zeug weiterhin fahren kann.

Bei unter der Bezeichnung "Tiptronic" bekannten Stufengetrie ben, bei denen es sich um automatische Getriebe handelt, die aber zusätzlich mit zwei Tipptasten von Hand hoch- und rück geschaltet werden können, werden die elektrischen Signale der Tipptasten der Übersetzungswechseleinrichtung zugeführt, so daß das Getriebe ebenfalls steuerbar bleibt.

Ist das Getriebe entsprechend einem bekannten Vorschlag (Automobil Revue Nr. 32, 1. August 1991, Seiten 29 und 31) als stufenloses Getriebe ausgeführt, das ebenfalls durch Tipptasten gesteuert werden kann, so werden auch hier die Si gnale dieser Tipptasten im Notfall als Steuersignale für die Übersetzungswechseleinrichtung verwendet.

Zweckmäßigerweise ist in dem Kraftfahrzeug eine besondere Si gnallampe vorhanden, die von der Notfalleinrichtung gesteuert wird und die bei einem Ausfall des Kommunikationskanals 6 dem Fahrer diesem Ausfall signalisiert. Der Fahrer kann dann wie beschrieben die Steuerung von Hand übernehmen. Zur Notfallsi gnalisierung kann z. B. auch eine Lampe verwendet werden, die bei Kraftfahrzeugen mit zusätzlicher Tipptastensteuerung in der Regel ohnehin vorhanden ist, um den Tipptastenbetrieb zu signalisieren.

Die Übersetzungswechseleinrichtung 4 ist so ausgeführt, daß nur eine minimale chassis- und motorabhängige Parametrierung ihrer Funktionen notwendig ist, d. h. daß sie nur sehr wenige Daten des Chassis und des Motors des jeweiligen Kraftfahr zeugs enthalten muß. Durch diese Aufteilung der Funktionen zwischen der Motorsteuerung 2 und der Übersetzungswechselein richtung 4 wird der Aufwand für die Verkabelung zwischen der Motorsteuerung, der Übersetzungswechseleinrichtung sowie den Sensoren und Aktoren - die hier nicht dargestellt sind, da sie allgemein bekannt sind und durch die Erfindung nicht ver ändert werden - sehr verringert.

Die Übersetzungswechseleinrichtung 4 ist direkt an dem Gehäu se des Getriebes 3 befestigt oder in diesem Gehäuse unterge bracht. Sie kann deshalb von dem Getriebehersteller zusammen mit dem Getriebe als komplette Einheit geliefert.

Zwischen der Motorsteuerung (MS) 2 und der Übersetzungswech seleinrichtung (SGCU) 4 werden über den Kommunikationskanal Zustandsgrößen Z und Steuergrößen S ausgetauscht. Zustands größen Z sind zum Beispiel das Motor-Istmoment M_{mot, Ist}, das die Motorsteuerung an die Übersetzungswechseleinrichtung 4 übermittelt, und die Ist-Übersetzung Ü_ist, die von der Über setzungswechseleinrichtung an die Motorsteuerung gemeldet wird. Eine Steuergröße ist z. B. der von der Motorsteuerung an die Übersetzungswechseleinrichtung übermittelte Wert der Soll-Übersetzung Ü_soll. Weitere derartige Größen sind in der eingangs genannten älteren Anmeldung aufgeführt.

Zusätzlich zu einem derartigen Datenaustausch können auch Pa rameter, die zum Steuern des Gangwechselprozesses erforder lich sind, zwischen der Motorsteuerung 2 und der Überset zungswechseleinrichtung 4 über den Kommunikationskanal 6 aus getauscht werden. Diese Parameter werden zweckmäßigerweise als physikalische Einheiten übertragen. Beispiele für zu übertragende Parameter sind die Wagenmasse und die Radgröße (von der Übersetzungswechseleinrichtung an die Motorsteuerung gesendet) sowie die Ganganzahl (bei Stufengetrieben) und die Schaltungsarten (von der Übersetzungswechseleinrichtung an die Motorsteuerung gesendet) . Als "Schaltungsarten" werden hier die - von dem jeweiligen Getriebe abhängigen - zulässi gen Gangwechsel bezeichnet. So ist zum Beispiel eine Rück schaltung von dem fünften in den ersten oder zweiten, teil weise auch in den dritten, Gang bei vielen Getrieben nicht zugelassen.

Von Vorteil ist, daß die Übersetzungswechseleinrichtung 4 nur ein Minimum an motor- und chassisspezifischen Daten und die Motorsteuerung 2 nur ein Minimum an getriebespezifischen Da ten benötigen. Daraus folgt, daß die Übersetzungswechselein richtung bei der Herstellung nicht an unterschiedliche Motor- und Chassisvarianten angepaßt werden muß. Der in der Überset zungswechseleinrichtung enthaltene Mikroprozessor oder Rech ner - hier nicht dargestellt, da allgemein bekannt - sorgt dafür, daß eine Anpassung anhand von übertragenen Motor- und Chassis-Parametern durchgeführt wird. Eine andere Möglichkeit ist es, Datensätze für die verschiedenen Fahrzeugvarianten in der Übersetzungswechseleinrichtung 4 zu speichern und jeweils den Datensatz einer dieser Varianten durch ein Codewort zu aktivieren, das über den Kommunikationskanal 6 an die Über setzungswechseleinrichtung 4 übertragen wird.

Neben der Übermittlung von physikalischen Parametern, Zu stands- und Steuergrößen können auch Identifikationsinforma tionen zwischen der Motorsteuerung und der Übersetzungswech seleinrichtung ausgetauscht werden. Damit wird folgendes er reicht:
Werden z. B. im Rahmen von Reparaturen Komponenten ausge tauscht, so ist vorgesehen, daß die Komponenten über den Kom munikationskanal 6 Identifikationsdaten austauschen, die va riantenspezifisch sind, d. h. den Kraftfahrzeugtyp identifi zieren, für den die jeweilige Komponente geeignet ist. Damit sind die anderen Komponenten oder Steuergeräte in der Lage festzustellen, ob sie miteinander funktionsfähig sind. Auf diese Art wird erkannt, ob z. B. versehentlich ein für das Kraftfahrzeug ungeeignetes Getriebe eingebaut worden ist.

Durch diesen Austausch von steuergerätespezifischen Identifi kationsdaten läßt sich außerdem ein nicht autorisierter Aus tausch von Komponenten oder Geräten unterbinden. Dadurch kann z. B. die Reparatur durch nichtautorisierte Werkstätten und insbesondere der Einbau von gestohlenen Geräten in ein Kraft fahrzeug oder von Austauschkomponenten in ein gestohlenes Kraftfahrzeug wirksam unterbunden werden. Damit wird auch ein verbesserter Diebstahlschutz erreicht.

Claims

1. Steuerung für ein Kraftfahrzeug mit einem automatischen Getriebe (3), die eine Übersetzungssteuerung und eine Motor steuerung (2) einschließt, welche durch einen Kommunikations kanal (6) miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,

- daß Funktionseinheiten der Übersetzungssteuerung, die von Daten des Motors (1) und des Chassis des Kraftfahrzeugs abhängig sind, in die Motorsteuerung (2) integriert sind,
- daß Funktionseinheiten, die von Daten des Getriebes (3) abhängig sind, in einer Übersetzungswechseleinrichtung (4) des Getriebes enthalten sind,
- daß die zum Steuern des Getriebes (3) erforderlichen Daten zwischen der Motorsteuerung (2) und der Übersetzungswechse leinrichtung (4) über den Kommunikationskanal (6) ausge tauscht werden, und
- daß sie eine Notfalleinrichtung (34) aufweist, durch die bei einer Störung des Kommunikationskanals (6) die Überset zungswechseleinrichtung (4) auf den Empfang von Steuersi gnalen von einer Einrichtung, die mit ihr nicht über den Kommunikationskanal (6) verbunden ist, umgeschaltet wird.

2. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Störung des Kommunikationskanals (6) die Übersetzungs wechseleinrichtung (4) mit einer die Turbinendrehzahl eines Drehmomentwandlers (20) meldenden Einrichtung verbunden wird, und daß die Übersetzung des Getriebes (3) durch die Überset zungswechseleinrichtung (4) derart gesteuert wird, daß die Turbinendrehzahl (n_T) innerhalb eines zulässigen Drehzahlbe reichs (n_{T, min} < n_T < n_{T, max}) gehalten wird.

3. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (3) als Stufengetriebe mit einem Wählhebel (16) zur Fahrstufenauswahl ausgebildet ist, daß bei einer Störung des Kommunikationskanals (6) die Übersetzungswechseleinrichtung (4) mit diesem Wählhebel (16) verbunden wird, und daß die von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs bewirkten Signale des Wählhe bels (16) in der Übersetzungswechseleinrichtung (4) als Schaltbefehle für das Getriebe (3) ausgewertet werden.

4. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (3) mit einer Tipptastensteuerung versehen ist, daß bei einer Störung des Kommunikationskanals (6) die Überset zungswechseleinrichtung (4) mit dieser Tipptastensteuerung verbunden wird, und daß die von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs bewirkten Tipptastensignale in der Übersetzungswechselein richtung (4) als Befehle zum Schalten oder zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes (3) ausgewertet werden.

5. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Notfalleinrichtung (34) eine Anzeige aktiviert wird, die dem Fahrer des Kraftfahrzeugs den Übergang zur manuellen Steuerung des Übersetzungsverhältnisses signali siert.

6. Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einschalten der Zündung zwischen der Motorsteuerung (2) und der Übersetzungswechseleinrichtung (4) Parameter des Kraftfahrzeugs und des Getriebes (3) über den Kommunikations kanal (6) ausgetauscht werden, und daß durch die Notfallein richtung (34) eine Störung des Kommunikationskanals (6) er kannt wird, wenn in einer vorgegebene Zeitspanne nach dem Einschalten der Zündung kein Signal von der Motorsteuerung an die Übersetzungswechseleinrichtung (4) gelangt.