SE0950659A1 - System och metod för styrning av en växellåda - Google Patents

Description

motorrnoment, från motor 10 till ECU:n via exempelvis en CAN-buss (Controller Area Network) .

I konventionella växlingssystem använder styrenheten 110 tabellerade motorvarvtalsgränser, även benämnda växlingspunkter, vilka anger det motorvarvtal då en ned- eller uppväxling skall åstadkommas i växellådan 20, d.v.s. när varvtalet för motom 10 passerar ett motorvarvtal för en växlingspunkt växlar motorfordonet 1. Växlingspunktema kan därför förstås som att de innefattar information dels om när en ned- eller uppväxling skall ske och dels om antal växlingssteg som skall utföras vid nämnda ned- eller uppväxlingen. Vanligt är att varje växlingspunkt anger ett till tre växlingssteg, men fler växlingssteg är möjligt.

Figur 2 visar principiellt ett exempel på ett flertal tabellerade växlingspunkter bildandes linjer SP1-SP6 i en graf där x-axeln representerar motorrnoment och y-axeln varvtalet för motom 10 i enheten varv per minut (revolutions per minute, rpm). Så länge motorvarvtalet är mellan växlingslinj erna SP1 och SP4 sker ingen växling, men om motorvarvtalet går över en uppväxlingslinj e, SP1-SPS, initieras en uppväxling, och på motsvarande sätt initieras en nedväxling om motorvarvtalet går under en nedväxlingslinj e, SP4-SP6. Antal upp- respektive nedväxlingssteg för var och en av linjema SP1-SP6 anges i tabell 1 nedan. Exempelvis, om motorvarvtalet går över linje SP1 sker en uppväxling med ett växlingssteg och om motorvarvtalet går under linje SP5 sker en nedväxling med två växlingssteg.

SP1 Uppväxlingsvarvtal för 1 steg upp SP2 Uppväxlingsvarvtal för 2 steg upp SP3 Uppväxlingsvarvtal för 3 steg upp SP4 Nedväxlingsvarvtal för 1 steg ned SP5 Nedväxlingsvarvtal för 2 steg ned SP6 Nedväxlingsvarvtal för 3 steg ned Tabell 1: Ned- och uppväxlingslinjer SP1-SP6 Valet av växlingspunkter påverkar bla. köregenskaper, acceleration, komfort och bränsleförbrukning för motorfordonet 1, varför dessa noggrant måste kalibreras av motorfordonstillverkama. Kalibreringen går till som så att olika växlingsstrategier testas 10 15 20 25 30 fältmässigt under olika körsituationer, såsom vid olika gaspådrag, väglutningar och tågvikter.

Testresultaten måste sedan noga analyseras för fastsällande av lämpliga växlingspunkter.

Automatiserade växlingssystem innefattar vanligtvis en s.k. kickdoWn-funktion, vilken innebär att en nedväxling forceras om en sådan fiinktion aktiveras. Syftet är att snabbt öka motorvarvtalet pä motorn 10 så att högre effekt erhålles från motorn 10. Dock kan en sådan nedväxling innebära att motorvarvtalet efter nedväxlingen visar sig bli för högt, varför en uppväxling blir nödvändig. Detta innebär att antalet oönskade växlingar ökar, varfor bl.a. åkkomfort, bränsleförbrukning, och acceleration påverkas.

Figur 3 visar ett exempel på en gaspedal 2 i ett motorfordon 1, vilken gaspedal kan vridas kring en axel för styrning av gaspådraget/motormomentet, vilket illustreras av de streckade pilama i figuren. Vidare innefattar gaspedalen en kickdoWn-fianktion, vilken i detta exempel initieras om gaspedalen 2 trycks ned i sitt bottenläge så att en tryckknapp eller en sensor 3 aktiveras, varvid växlingssystemet ges en indikation på att kickdoWn-fiinktionen skall initieras, exempelvis genom att en elektrisk signal skickas till en styrenhet 110.

Kortfattad beskrivning av uppfinningen Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett alternativt system för styrning av en växellåda. Ett annat ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla ett system för styming av en växellåda som helt eller delvis löser problemen med känd teknik. Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla en kickdoWn-funktion vilken minskat antalet oönskade växlingar.

Enligt en aspekt av uppfinningen uppnås ovan nämnda ändamål med ett system för styrning av en växellåda, innefattande åtminstone en styrenhet inrättad för styming av nämnda växellåda anordnad i ett motorfordon, vilket motorfordon innefattar en motor förbunden med nämnda växellåda för drivning av densamma, varvid nämnda system är anordnat att vid mottagande av en indikation välja en växel för växling av nämnda växellåda, varvid nämnda växel tillhör en mängd möjliga växlar för nämnda växellåda, och nämnda växel medför att nämnda motor erhåller ett önskat motorvarvtal (om, på kortare tid än med någon annan växel tillhörande nämnda mängd möjliga växlar. 10 15 20 25 30 Utföringsforrner av systemet ovan återfinns i de osjälvständiga patentkraven till ovan system.

Vidare avser uppfinningen ett motorfordon innefattande åtrninstone ett system enligt ovan.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen uppnås ovan nämnda ändamål med en metod for växling av en växellåda anordnad i ett motorfordon, vilket motorfordon innefattar en motor förbunden med nämnda växellåda for drivning av densamma, varvid närrmda metod vid mottagande av en indikation välja en växel for växling av nämnda växellåda, varvid nämnda växel tillhör en mängd möjliga växlar för nämnda växellåda och nämnda växel medför att nämnda motor erhåller ett önskat motorvarvtal coKD på kortare tid än med någon annan växel tillhörande nämnda mängd möjliga växlar.

Uppfinningen avser vidare ett datorprogram innefattande programkod, vilket när nämnda programkod exekveras i en dator åstadkommer att nämnda dator utför metoden ovan. Vidare avser uppfinningen en till nämnda datorprogram tillhörande datorprogramprodukt.

Metoden enligt uppfinningen kan också modifieras enligt de olika utföiingsforrnema av systemet ovan.

En fördel med uppfinning är att vid aktivering av kickdoWn-líinktion får man tillgång till motoms maxeffekt på kortast möjliga tid. En annan fördel är att oönskade växlingar minskas i samband med användning av kickdown- funktionen.

Ytterligare fördelar och tillämpningar med en anordning och ett system enligt uppfinningen kommer att framgå av den efterföljande detaljerade beskrivningen.

Kortfattad flgurbeskrivning I efterföljande detaljerade beskrivning av föreliggande uppfinning kommer utföringsforrner av uppfinningen att beskrivas med hänvisning till de bifogade figurerna där: - figur l schematiskt visar en del av en drivlina för ett motorfordon; - figur 2 visar en graf över ned- och uppväxlingslinj er; - figur 3 schematiskt visar en gaspedal innefattande en kickdoWn-fiinktion; 10 15 20 25 30 - figur 4 Visar ett flödesdiagram över en utföringsforrn av uppfinningen; - figur 5 visar en styrenhet att ingå i ett system enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av uppflnningen Föreliggande uppfinning avser ett system för styrning av en växellåda 20 anordnat i ett motorfordon l, såsom en lastbil eller buss. Företrädelsevis är växellådan 20 av det slag som ingår i ett automatiserat växlingssystem, vilken styrs av en styrenhet 110, såsom en ECU. I ett sådant system utförs växlingar automatiskt av styrenheten 110, men det är också vanligt att föraren kan utföra manuell växling i ett sådant automatiserat växlingssystem, s.k. manuell växling i automatläge (automatmod). Vidare har växellådan 20 ett flertal växlar, t.ex. 12 framåtväxlar och en eller flera backväxlar, något som är vanligt i modema lastbilar.

För att helt eller delvis undanröja nackdelama med kickdown-fianktioner enligt känd teknik tillhandahålls ett system, innefattande en styrenhet 110, för styrning av en växellåda 20 där en växel väljs för växellåda 20 bland en mängd möjliga växlar när en kickdown-funktion initieras. Kriteriet för val av växel är att den växel väljs för växellådan 20 med vilken motom 10 når ett önskat motorvarvtal (om på kortare tid än med någon annan växel som tillhör mängden av möjliga växlar.

Mängden möjliga växlar är enligt en utföringsform av uppfinningen: den nuvarande växel i vilken växellådan verkar i, eller en lägre växel. Anledningen är att man alltid vill ha ökat eller samma motorvarvtal vid aktivering av en kickdoWn-fiinktionen. Exempelvis, anta att ett motorfordon 1 har 12 framåtväxlar och att motorfordonet för närvarande kör på växel 8. Detta innebär att mängden möjliga växlar i detta fall är växlama 1-8 enligt denna utföringsforrn, varfor antalet växlingssteg kan variera mellan 0-7 nedväxlingssteg, vilket innebär att även 0- växlingen är ett altemativ (d.v.s. man ligger kvar på samma växel).

Beträffande det önskade motorvarvtalet (om avser det ett önskat motorvarvtal för motom 10.

I detta sammanhang skall det förstås som att det önskade motorvarvtalet (om ligger inom ett motorvarvtalsintervall, vilket innefattar motoms 10 maxeffektsvarvtal, d.v.s. det motorvarvtal då motoms 10 effekt är som störst. Anledningen är att man med aktivering av en kickdown- fiinktion vill få så mycket effekt som möjligt på kort tid. Därför ligger det önskade 10 15 20 25 30 motorvarvtalet (om , enligt en utföringsforrn av uppfinningen, inom ett motorvarvsintervall definierats som motorns 10 maxeffektsvarvtal +/- Aco , där A(o är ett motorvarvtal angivit i rpm. Storleksordningen på A(o är företrädelsevis 100-300 rpm. Dock är det inte nödvändigt att intervallet definierat såsom maxeffektsvarvtal +/- Aco ligger symmetriskt kring motoms 10 maxeffektsvarvtal, utan vanligtvis önskar man ett motorvarvtal på (om som ligger strax under maxeffektsvarvtalet för motorn 10.

Med hänvisning till flödesdiagrammet i figur 4, vid block Fl beräknas hur lång tid det tar att accelerera till maxeffektvarvtalet (om utan nedväxling, d.v.s. z' = 0 där z' anger antal nedväxlingssteg från nuvarande växel när kickdoWn-funktionen initieras. Därefter beräknas hur lång tid det tar att komma till maxeffektvarvtalet (om med ett nedväxlingssteg, z' = 1, vilket sker vid block F2. Dessa två tider jämförs sedan. Om tiden att komma till maxeffektvarvtalet (om är kortare för z' = 0 än för z' = 1 välj er växlingssystemet att inte utföra någon växling. Annars beräknas tiden det tar att komma till maxeffektvarvtalet (om för z' nedväxlingssteg och jämförs med tiden det tar att komma till maxeffektvarvtalet (om for i - 1 nedväxlingssteg, vilket sker vid block FS. Detta förfarande repeteras tills det att man hittat nedväxlingssteg i som tar längre tid än det föregående, d.v.s. í-l. Om så är fallet utförs í-1 nedväxlingssteg vid block F4.

Enligt en utföringsform av uppfinningen beräknas tiden det tar att komma till maxeffektvarvtalet (om med hjälp av funktionen: Tmax power I Tsmfi "l" Taccezemfzon > där HW, är den tid det tar för växlingssystemet att växla från nuvarande växel till en av kandidatema för den växel som på kortast tid leder till att motom når maxeffektsvarvtalet (o m , d.v.s. en växel som tillhör mängden möjliga växlar. Denna parameter är känd av växlingssystemet eftersom den är systembestämd. Om man beräknar tiden för en nollväxling (d.v.s. ingen växling alls) är denna term självklart 0. T acCdmU-Ûn är den tid det tar att accelerera upp motorfordonet 1 till maxeffektvarvtalet (om efter växling. T accegemfl-Ûn vilken kan härledas enligt följande.

Utifrån antagande av relationerna i ekvationer (1)-(3) nedan: 10 15 20 25 M=J0ö (1), F MWg-rf” <2), l-2 j=m+lgí där M är accelererande moment, J är fordonets tröghet, o) är motorns rotationshastighet (motorvarvtal), M e är momentet för motoms svänghjul, F, ES är körrnotstånd, r är hjulradien, z' är totalutväxling, m är massan för motorfordonet, och I e är motoms tröghetsmoment; varvid relationema ges enligt ekvation (4), EES dm _ M MfT _=ffl=-=í.2 (4); dt J z m+leï I” vilket slutligen ger Taccelerafian enligt ekvation (5), F r (DZMe _Ä _ l Tacceleratíon _ m1 m + [e T I” Det inses att valet av växel sker i realtid medelst ovan ekvationer, d.v.s. varje gång kickdown- funktionen initieras. Beräkningarna sker företrädelsevis i styrenheten när denne mottager en kickdown-indikation såsom beskrivits ovan.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen innefattar systemet också ett styrorgan 2 anordnat att tillhandahålla en indikering om att kickdoWn-funktionen skall initieras.

Företrädelsevis är styrorganet 2 en gaspedal 2 innefattande en kickdown-funktion. Såsom visas i figur 3 kan gaspedalen 2 anta ett flertal kontinuerliga lägen mellan ett första ändläge (motsvarande inget gaspådrag) och ett andra ändläge (motsvarande fullt gaspådrag). Genom att trycka ned gaspedalen i sitt andra ändläge aktiveras exempelvis en tryckknapp eller en sensor 3, vilket leder till att systemets kickdoWn-fiinktion initieras. Exempelvis kan en elektrisk signal skickas från knappen eller sensom 3 till en styrenhet 110 för att användas för styrning av växellådan 20. 10 15 20 25 30 Vidare avser uppfinningen ett motorfordon 1, såsom en lastbil eller buss, innefattande åtminstone ett system enligt ovan.

Uppfinningen avser också en metod för växling av en växellåda anordnad i ett motorfordon 1.

Metoden innebär att vid mottagande av en indikation välja en växel bland mängden möjliga växlar vilket medför att motom 10 erhåller ett önskat motorvarvtal (om på kortare tid än med någon annan växel tillhörande mängden möjliga växlar. Metoden fungerar i all väsentlighet enligt flödesdiagrammet i figur 4.

Det inses också att metoden och utföringsforiner av metoden ovan kan modifieras enligt de olika utföringsforrnema av ett system för styming av en växellåda enligt uppfinningen.

Fackmannen inser vidare att en metod för växling av en växellåda enligt föreliggande uppfinning dessutom kan implementeras i ett datorprogram, vilket när det exekveras i en dator åstadkommer att datom utför metoden. Datorprogrammet är innefattat i en datorprogramprodukts datorläsbara medium, varvid nänmda datorläsbara medium består av ett lämpligt minne, såsom exempelvis: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), Flash-minne, EEPROM (Electrically Erasable PROM), en hårddiskenhet, etc.

Figur 5 visar schematiskt en styrenhet 110 att ingå i ett system enligt uppfinningen.

Styrenheten 110 innefattar en beräkningsenhet 111, vilken kan utgöras av väsentligen någon lämplig typ av processor eller mikrodator, t.ex. en krets för digital Signalbehandling (Digital Signal Processor, DSP), eller en krets med en förutbestämd specifik funktion (Application Specific Integrated Circuit, ASIC). Beräkningsenheten 111 är förbunden med en, i styrenheten 110 anordnad, minnesenhet 112, vilken tillhandahåller beräkningsenheten l 11 t.ex. den lagrade programkoden och/eller den lagrade data beräkningsenheten 111 behöver för att kunna utföra beräkningar. Beräkningsenheten 111 är även anordnad att lagra del- eller slutresultat av beräkningar i minnesenheten 112.

Vidare är styrenheten 110 försedd med anordningar 113, 114, 115, 116 för mottagande respektive sändande av in- respektive utsignaler. Dessa in- respektive utsignaler kan innehålla 10 15 vågforrner, pulser, eller andra attribut, vilka av anordningama 113, 116 för mottagande av insignaler kan detekteras som information och kan omvandlas till signaler, vilka kan behandlas av beräkningsenheten 111. Dessa signaler tillhandahålls sedan beräkningsenheten 111. Anordningama 114, 115 för sändande av utsignaler är anordnade att omvandla signaler erhållna från beräkningsenheten l11 för skapande av utsignaler genom att t.ex. modulera signalema, vilka kan överföras till andra delar av systemet för bestämning av ned- och uppväxlingspunkter. En fackman inser att den ovan nämnda datorn kan utgöras av beräkningsenheten 111 och att det ovan nämnda minnet kan utgöras av minnesenheten 112.

Var och en av anslutningarna till anordningama för mottagande respektive sändande av in- respektive utsignaler kan utgöras av en eller flera av en kabel; en databuss, såsom en CAN- buss (Controller Area Network bus), en MOST-buss (Media Orientated Systems Transport), eller någon annan busskonfiguration; eller av en trådlös anslutning. Även anslutningama 70, 80, 90, 100 i figur l kan utgöras av en eller flera av dessa kablar, bussar, eller trådlösa anslutningar.

Slutligen, föreliggande uppfinning är inte begränsad till de ovan beskrivna utföringsforrnema av uppfinningen utan avser och innefattar alla utföringsforrner inom de bifogade sj älvständiga kravens skyddsomfång.

Claims (16)

10 15 20 25 30 10 Patentkrav

1. System för styrning av en växellåda (20), innefattande åtminstone en styrenhet (110) inrättad för styming av nämnda växellåda (20) anordnad i ett motorfordon (1), vilket motorfordon (1) innefattar en motor (10) förbunden med nämnda växellåda (20) för drivning av densamma, kännetecknat av att nänmda system är anordnat att vid mottagande av en indikation välj a en växel för växling av nämnda växellåda (20), varvid nämnda växel tillhör en mängd möjliga växlar för nämnda växellåda (20), och nämnda växel medför att nämnda motor (10) erhåller ett önskat motorvarvtal OJKD på kortare tid än med någon annan växel tillhörande nämnda mängd möjliga växlar.

2. System enligt patentkrav 1, vidare innefattande ett styrorgan (2) kopplat till nämnda system, varvid nämnda styrorgan (2) är anordnat att tillhandahålla nämnda indikation.

3. System enligt patentkrav 2, varvid nänmda styrorgan (2) är en gaspedal innefattande en kickdown-funktion, vilket ger upphov till nämnda indikation.

4. System enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda önskade motorvarvtal coKD ligger inom ett motorvarvtalsintervall innefattande nämnda motors (10) maxeffektsvarvtal.

5. System enligt patentkrav 4, varvid nämnda motorvarvtalsintervall definieras såsom nämnda motors (10) maxeffektsvarvtal +/- Ao) , där Ao) är ett motorvarvtalsvärde i rpm och är av storleksordningen 100-300 rpm.

6. System enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda växel är den nuvarande växeln eller en lägre växel.

7. System enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda växel väljs utifrån beräkningar i realtid. 10 15 20 25 ll

8. System enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda växel minimerar tidsfunktionen: T m eewe, = Ähefi + T eeeeeeeeeee , där T Self, är tiden för genomförande av en växling och T Acceleration är tiden det tar att accelerera upp nämnda motorfordon (1) till maxeffektvarvtalet efter växling; bland alla växlar tillhörande nämnda mängd möjliga växlar.

9. System enligt patentkrav 8, varvid T Aeeeleeeeeee bestäms av: F r wzM. - T eeeeleeeeeee = l 2 du) , där Me är ett moment för nämnda motors (10) svänghjul; Ie är °°1 m + I e T r nämnda motors (10) tröghetsmoment; och där Fe r , z' respektive m är ett körrnotstånd, en 2:9 hjulradie, en totalutväxling respektive en massa för nämnda motorfordon (1).

10. System enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda indikation är en elektrisk styrsignal.

11. System enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda växellåda (20) är en automatväxellåda eller en automatiserad manuell växellåda innefattande ett flertal växlar, och nänmda motorfordon (1) är något tillhörande gruppen: lastbil och buss.

12. System enligt något av föregående patentkrav, varvid nämnda mängd möjliga växlar är den nuvarande växeln och övriga lägre växlar för nämnda växellåda (20).

13. Motorfordon (1), såsom en lastbil eller buss, innefattande åtminstone ett system enligt något av patentkrav 1-12.

14. Metod för växling av en växellåda (20) anordnad i ett motorfordon (1), vilket motorfordon innefattar en motor (10) förbunden med nämnda växellåda (20) för drivning av densamma, varvid nämnda metod är kännetecknad av att vid mottagande av en indikation välja en växel för växling av nämnda växellåda (20), varvid nämnda växel tillhör en mängd möjliga växlar för nämnda växellåda (20) och nämnda växel medför att nämnda motor (10) 10 15 12 erhåller ett önskat motorvarvtal coKD pä kortare tid än med någon annan växel tillhörande nämnda mängd möjliga växlar.

15. Datorprogram innefattande programkod, vilket när nämnda programkod exekveras i en dator åstadkommer att nämnda dator utför metoden enligt patentkrav 13.

16. Datorprogramprodukt innefattande ett datorläsbart medium och ett datorprogram enligt patentkrav 14, varvid nänmda datorprogram är innefattat i nämnda datorläsbara medium tillhörande nägot ur gruppen innefattande: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), Flash-minne, EEPROM (Electrically EPROM) och härddiskenhet.