SE534935C2 - Metod för styrning av en växellåda - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning avser en metod för styrning av en växellåda, vilken växellåda (20) ärinrättad att anordnas i ett motorfordon (1), varvid metoden åstadkommer en nedväxling hosnämnda växellåda (20) från en första växel (G1), för vilken accelerationen a hos nämndamotorfordon (1) är negativ, till en andra växel (G2), för vilken accelerationen a är positiv ellerväsentligen lika med noll, vilken nedväxling sker medelst åtminstone ett mellanväxlingsstegmellan nämnda första (G1) och andra (G2) växel, varvid varje mellanväxlingssteg varar under en längre tidsperiod än ett tröskelvärde TI. . Vidare avser uppfinningen ett system, ett motorfordon, ett datorprogram och en datorprogramprodukt. (Figur 3)

Description

534 935 motorn 10, såsom motorvartal och motormoment, från motor 10 till ECU:n via exempelvis en CAN-buss (Controller Area Network) i motorfordonet 1.

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. Det innebär att när varvtalet hos motorn 10 passerar ett motorvarvtal för en växlingspunkt växlar växlingssystemet. Växlingspunkterna 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 uppväxlíngen. Vanligt är att varje växlingspunkt anger ett till tre växlingssteg, men fler växlingssteg är möjligt.

Figur 2 visar ett exempel på ett flertal tabellerade växlingspunkter bildandes linjer SP1-SP6 i en graf där x-axeln representerar motormoment och y-axeln varvtal hos motorn 10 i enheten varv per minut (revolutions per minute, rpm). Så länge ett nuvarande motorvarvtal befinner sig mellan växlingslinjerna SP1 och SP4 sker ingen växling, men om det nuvarande motorvarvtalet passerar en uppväxlingslinje, SP1-SP3, initieras en uppväxling, och på motsvarande sätt initieras en nedväxling om det nuvarande motorvarvtalet går under en nedväxlingslinje, SP4-SP6.

Antal upp- respektive nedväxlingssteg för var och en av linjema SPI-SP6 i figur 2 anges i tabell 1 nedan. Exempelvis, om motorvarvtalet går över linje SPI sker en uppväxling med ett växlingssteg och om motorvarvtalet går under linje SPS 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: Antal växlingssteg fór ned- och uppväxlingslinjer SPI-SP6 10 15 20 25 30 534 935 Valet av växlingspunkter påverkar bl.a. köregenskaper, acceleration, komfort och bränsleförbrukning för motorfordonet 1, varför dessa noggrant måste kalibreras av motorfordonstillverkama. Kalibreringen går oftast till som så att olika växlingsstrategier testas fåltmässigt under olika körsituationer, såsom vid olika gaspådrag, väglutningar och tågvikter.

Testresultaten måste sedan noga analyseras för fastställande av lämpliga växlíngspunkter, vilket är mycket tidsödande eftersom det fmns ett närmast oändligt antal kombinationer av olika drivlinor, körsituationer och fordonsvikter.

Kortfattad beskrivning av uppfinningen Ett ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla en metod för styming av en växellåda som helt eller delvis löser problemen med känd teknik. Ett annat ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en alternativ metod för styrning av en växellåda.

Enligt en aspekt av uppfinningen uppnås ovan nämnda ändamål med en metod fór styming av en växellåda, vilken växellåda är inrättad att anordnas i ett motorfordon, varvid nämnda metod åstadkommer en nedväxling hos nämnda växellåda från en första växel, för vilken accelerationen a hos nänmda motorfordon är negativ, till en andra växel, för vilken accelerationen a är positiv eller väsentligen lika med noll, vilken nedväxling sker medelst åtminstone ett mellanväxlingssteg mellan nämnda första och andra växel, varvid varje mellanväxlingssteg varar under en längre tidsperiod än ett tröskelvärde Ti _ Olika utföringsformer av metoden ovan är definierade i de till patentkrav 1 bilagda osjälvständiga patentkraven.

Uppfinningen avser dessutom ett datorprogram innefattande programkod, vilket när nämnda programkod exekveras i en dator åstadkommer att nämnda dator utför metoden för styming av en växellåda ovan. Dessutom avser uppfinningen en till nämnda datorprogram tillhörande datorprogramprodukt.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen uppnås ovan nämnda ändamål med ett system för styming av en växellåda, vilket system innefattar minst en styrenhet inrättad för styrning av en växellåda i ett motorfordon, varvid systemet är anordnat att åstadkomma en nedväxling hos 10 15 20 25 30 534 535 nämnda växellåda från en första växel, för vilken accelerationen a hos nämnda motorfordon är negativ, till en andra växel, för vilken accelerationen a är positiv eller lika med noll, vilken nedväxling sker medelst åtminstone ett mellanväxlingssteg mellan närrmda första och andra växel, varvid varje mellanväxlingssteg varar under en längre tidsperiod än ett tröskelvärde Ti _ Systemet enligt uppfinningen kan också modifieras i enlighet med de olika utföringsformerna av metoden ovan. Vidare avser uppfinningen ett motorfordon innefattande minst ett system enligt ovan.

En fördel med uppfinningen är att tröskelvärdet T, kan användas för bestämning av antalet växlingssteg i varje mellanväxlingssteg och/eller för bestämning av antalet mellanväxlingssteg mellan den första Gl och andra G2 växeln. Därmed kan tröskelvärdet Ti användas som en designparameter vid utformande av olika nedväxlingsbeteenden hos växlingssystemet då tröskelvärdet Ti kommer att bestämma antalet mellanväxlingssteg och/eller antalet växlingssteg i varje mellanväxlingssteg. Därmed tillhandahålls en flexibel metod med vilken fackmannen kan utforma olika nedväxlingsbeteenden.

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

Kortfattad ñgurbeskrivning Föreliggande uppfinning beskrivs med hänvisning till de bifogade figurerna där: - figur 1 schematiskt visar en del av en drivlina för ett motorfordon; - figur 2 visar en graf över ned- och uppväxlingslinjer; - figur 3 visar ett flödesdiagram av en utföringsfonn av uppfinningen; - figur 4 visar ett exempel på nedväxling från en första växel G1 till en andra växel G2 enligt uppfinningen; och - figur 5 visar en styrenhet att ingå i ett system enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Konventionella växlingssystem beskrivna ovan väljer växel efter rådande körförhållanden, varvid sådana växlingssystem använder fasta växlingspunkter såsom visas i figur 2. Om 10 15 20 25 30 534 935 motorfordonet 1 exempelvis kör in i en uppförsbacke och en nuvarande växel inte är lämplig eftersom motorfordonet 1 tappar hastighet i uppförsbacken mäste växlingssystemet välja en ny växel för drivning av motorfordonet 1.

Ett problem i detta fall är att välja en växel som ger låg bränsleförbrukning och som dessutom medför att motom 10 arbetar på motorvarvtal som ger tillräcklig effekt för att motorfordonet 1 skall upplevas som kraftfullt genom hela uppförsbacken av föraren. Med kraftfiillt åsyftas här att motorvarvtalet ligger i närheten av motorns 10 maxeffektsvarvtal.

Eftersom motorfordon 1 kan ha olika fordonsspecifikationer, såsom växellådsutväxling, bakaxelutväxling och hjulradie, innebär det att samma fordonshastighet kan uppnås vid olika motorvarvtal för motorfordon 1 med olika fordonsspecifkationer. Detta betyder i sin tur att användande av fasta växlingspunkter blir problematiskt eftersom dessa kan passa vissa fordonsspecifikationer, men inte andra. Samma problematik kan även inträffa om ett motorfordon 1 exempelvis byter fi*ån en hjulradie till en annan och därmed erhåller en förändrad totalutväxling.

När ett motorfordon 1 kör upp för en backe kan därför en situation uppstå att en nedväxling sker för tidigt, alternativt för sent, p.g.a. att de fasta växlingspunktema inte är lämpade för en viss fordonsspecifikation. En för tidig nedväxling innebär att motorfordonet 1 kan upplevas som ”nervöst”, d.v.s, växlar för ofta och är instabilt, samtidigt som bränsleförbrukningen ökar. En för sen nedväxling innebär däremot att motorns 10 effekt inte utnyttjas optimalt eftersom motorfordonet 1 tappar mer hastighet än nödvändigt. Vidare måste aspekter beträffande på det sätt en nedväxling sker beaktas, exempelvis antalet växlingssteg och mellanväxlingssteg i nedväxlingen.

Föreliggande uppfinning avser en metod som realiserar en växlingsstrategi för en växellåda 20, vilken helt eller delvis undanröjer nackdelama med känd teknik. Företrädesvis är växellådan 20 av det slag som ingår i ett automatiserat växlingssystem, vilken styrs av en styrenhet 110 (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 innefattar växellådan 20 ett flertal växlar, exempelvis 12 framåtväxlar och en eller flera backväxlar. 10 15 20 25 30 534 535 Tanken med en metod enligt uppfinningen är att en nedväxlingsstrategi tillämpas där växlingssystemet växlar från en första växel Gl för vilken accelerationen a hos motorfordonet 1 är negativ (kraltunderskottsväxel), till en andra lägre växel G2 för vilken accelerationen a är positiv eller lika med noll hos motorfordonet 1, via ett eller flera mellanväxlingssteg. Enligt föreliggande uppfinning skall dessutom varje mellanväxlingssteg vara under en längre tidsperiod än ett tröskelvärde Ti.

Enligt en föredragen utföringsforrn av uppfinningen jämförs tidsperioden hur länge motorfordonet 1 kan köra på en viss mellanliggande växel företrädesvis med ett växelspecifikt kalibrerat tröskelvärde Ti. Det innebär att, enligt en utföringsform av uppfinningen, om en mellanliggande växel skall anses som en tillåten mellanliggande växel mellan den första Gl och andra växeln G2 måste motorfordonet 1 kunna köra på den mellanliggande växeln under minst en tidsperiod som är större än tröskelvärde Ti för denna specifika växel.

Anledningen till att det inte är lämpligt att motorfordonet 1 kör för kort tid på en mellanliggande växel är att motorfordonet 1 vid genomförandet av en växling tappar krafiöverföring från drivlinan och kommer således att förlora hastighet under själva växlingsförfarandet. Av denna anledning är det att föredra om en sådan situation kan undvikas eftersom motorfordonet 1 kan förlora mer hastighet om växlingssystemet väljer att växla via en mellanliggande växel än om växlingssystemet hoppar över nämnda mellanliggande växel och istället växlar ned ytterligare ett eller flera steg vid nedväxlingen.

Att genomföra en nedväxling och därefter köra på denna växel under en för kort tidsperiod innebär dessutom en kornfortstöming för förare och eventuella passagerare, och av denna anledning kan växlingssystemet använda kalibrerade växelspecifika tröskelvärden Ti såsom beskrivet ovan. Med dessa kalibrerade tröskelvärden Ti bestäms även hur sannolikt det är att växlingssystemet hoppar över en mellanliggande växel eller ej vid beräkning av en nedväxling fi^ån den första G1 till den andra G2 växeln. Ju större värde som ett växelspecifikt kalibrerat tröskelvärde Ti antar, desto mer sannolikt är det att växlingssystemet hoppar över en mellanliggande växel, och ju mindre värde som tröskelvärdet T. antar, desto mindre I 10 15 20 25 30 534 935 sannolikt att växlingssystemet hoppar över en mellanliggande växel. Med anledning av det ovanstående kan tröskelvärdet Tianvändas som en parameter för bestämning av antalet växlingssteg i varje och/eller för antalet mellanväxlingssteg bestämning av mellanväxlíngssteg mellan den första G1 och andra G2 växeln enligt olika utföringsfonner av uppfinningen.

Tidsvärden för de växelspecifika tröskelvärdena T, kan företrädesvis anta ett värde mellan 1- 15 sekunder för tunga motorfordon 1, såsom lastbilar och bussar, beroende på det beteende som önskas vid nedväxlingen som t.ex. nedväxlingshastighet och nedväxlingsrytm. Därmed kan tröskelvärdena T, användas som designparametrar vid utforrnande av olika nedväxlingsbeteenden hos växlingssysternet eftersom tröskelvärdena T. kommer att bestämma antalet mellanväxlingssteg och antalet växlingssteg i varje mellanväxlingssteg såsom beskrivits ovan.

Enligt en annan utföringsforrn av uppfinningen varar ett nuvarande mellanväxlingssteg under en lika lång tidsperiod som en tidsperiod för ett nästföljande mellanväxlingssteg, eftersom nedväxlingen då kommer att upplevas som konsekvent och positiv av de flesta förare.

Anledningen är att förare oftast inte vill att växlingssystemet gör godtyckliga växlingar ”lite då och då”, vilket kan upplevas som nervöst och godtyckligt av föraren. Med ”en lika lång tidsperiod” avses i detta sammanhang att tidsperiodema är ungefär lika långa.

Uttrycken ”negativ” respektive ”positiv eller lika med noll” skall i denna beskrivning förstås betyda väsentligen ”negativt” respektive väsentligen ”positivt eller lika med noll”.

Anledningen är att accelerationen a hos motorfordonet 1 momentant kan anta ett värde som är ”positiv eller lika med noll” för den första växeln G1, men medelvärdesbildad över en tidsperiod är accelerationen a dock negativ. På motsvarande sätt gäller detta för accelerationen a hos motorfordonet 1 när motorfordonet 1 framdrivs med den andra växeln G2 ilagd, vilket inses av fackmannen.

Med en ”kraftunderskottsväxel” förstås vidare i denna beskrivning en växel med en sådan utväxling att motorfordonet 1 inte har en drivkraft nog att hålla en konstant hastighet på denna växel. Med en ”kraftjämviktsväxel” menas den högsta växeln med vilken motorfordonet 1 kan 10 15 20 25 30 534 935 hålla en konstant hastighet, vilket innebär att motorfordonet 1 har kraftjämvikt. Det bör noteras att den negativa accelerationen a på den första växeln Gl beror på att motorn 10 inte kan leverera tillräcklig kraft på den första växeln G1 varför kraftunderskott uppstår.

Enligt en utföringsform av uppfmningen är ett högsta motorvarvtal i varje mellanväxlingssteg ett lika högt eller ett högre motorvarvtal än ett högsta motorvarvtal i ett föregående mellanväxlingssteg. Motorvarvtalet för varje mellanväxlingssteg är exempelvis inom motorvarvtalsintervallet 1000-2500 rpm för t.ex. lastbilar och bussar.

Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är ett högsta motorvarvtal i varje mellanväxlingssteg är ett lika högt, eller ett högre motorvarvtal än ett högsta motorvarvtal i ett föregående mellanväxlingssteg.

Enligt en annan utföringsforrn av uppfinningen ökar det högsta motorvarvtalet i varje mellanväxlingssteg med ett parametervärde pi. Företrädesvis ges förhållandet mellan det högsta motorvarvtalet i ett mellanväxlingssteg med det högsta motorvarvtalet i det föregående mellanväxlingssteget av: mf' =m§ + 11,-, där (of är det högsta motorvarvtal i ett mellanväxlingssteg och to; är det högsta motorvarvtal i det föregående mellanväxlingssteget.

Motorvarvtalet to; i ett mellanväxlingssteg är således ett högsta motorvarvtal som motorfordonet 1 har haft sedan accelerationen a blev negativ - dvs. det högsta motorvarvtalet som motorfordonet 1 har haft sedan motorfordonet 1 gick in i kraftunderskott. Nämnda motorvarvtal to; kan tolkas som ett målvarvtal som växlingssystemet strävar efter att nå efter varje mellanväxlingssteg i nedväxlingen enligt denna utföringsform av uppfinningen.

Vidare kan parametervärdet pi tolkas som ett toleransvärde eftersom motorvarvtalet efter varje växling kan avvika från ett simulerat motorvarvtal. Dessutom kan även storleken på toleransvärdet p, varieras för att på så sätt påverka hur snabbt nämnda motorvartal to; skall öka för exempelvis olika körmod såsom ekonomi- eller powerrnod. Noteras bör också att parametervärdet p, inte behöver vara en konstant utan kan vara en variabel och anta olika värden för olika växlar. 10 15 20 25 30 534 935 Enligt en ytterligare utföringsform av uppfinningen är accelerationen a noll eller väsentligen noll för den andra växeln G2. Accelerationen a , uttryckt i exempelvis m/sz eller rpm/s, för den andra växeln G2 kan jämföras mot ett tröskelvärde A för att kontrollera om villkoret att den är positiv eller noll är uppfyllt. Dessutom kan accelerationen a jämföras mot detta tröskelvärde A under en bestämd tidsperiod för att undvika momentana avvikelser på accelerationen a som skulle kunna leda till felaktighet vid jämförelsen. Kontrollen av värdet på accelerationen a för den andra växeln kan också ske genom att ett beräknat körmotstând jämförs med en beräknad drivkraft för därigenom avgöra om accelerationen a kommer att vara större eller lika med noll på den andra växeln G2.

Beträffande mellanväxlingsstegen i föreliggande metod så kan ett eller flera mellanväxlingssteg utföras mellan den första G1 och den andra G2 växeln enligt en utföringsform av uppfinningen. Vidare kan antalet växlingssteg mellan den första växeln G1 och ett mellanväxlingssteg, och/eller mellan två på varandra efterföljande mellanväxlingssteg, och/eller mellan ett mellanväxlingssteg och den andra växeln G2 innefatta ett eller flera växlingssteg.

Uppfinnama har också i sitt uppfinningsarbete insett att ett motorvarvtal på den första växeln G1 mm kan användas som en ingångsparameter vid bestämning av en nedväxling från en första växel G1 till en andra växel G2 enligt en föredragen utföringsforrn av uppfinningen.

Detta motorvarvtal (om är ett varvtal motom 10 har när motorfordonet 1 framdrivs med den första växeln G1 ilagd.

Nämnda motorvarvtal com är företrädesvis det motorvarvtal motorfordonet 1 har då motorfordonet 1 går in i ett tillstånd av krafiunderskott på den första växeln Gl, exempelvis vid ingången av en uppförsbacke. Det innebär att det är det högsta motorvarvtalet på den första växeln G1 som kommer att vara nämnda motorvarvtal (som och detta motorvarvtal kan tolkas som ett motorvarvtal då en aktuell drivkraft på den första växeln Gl blir mindre än ett aktuellt körrnotstånd på samma växel. Figur 4 visar ett exempel på nämnda motorvarvtal (om . 10 15 20 25 30 534 935 10 En fördel med denna utföringsform är att eftersom växlingssystemet utgår från det motorvarvtal motorfordonet 1 hade när det gick in i backen, dvs. det motorvartal motorfordonet hade när det gick in i kraftunderskofi 0361, anpassas växlingspunkterna automatiskt till att ha samma beteende för olika drivlinor. Av denna anledning relateras inte kalibrering av växlingspunkter till olika motortyper eller drivlinor enligt uppfinningen, utan endast för olika körmod, t.ex. ekonomi- eller powermod. Fördelen med detta förfarande är att tid inte behöver läggas på kalibrering med avseende på olika typer av drivlinor eller motorer 10, utan fokus kan istället läggas på kalibrering av ett generellt beteende för alla typer av motorfordon 1.

En ytterligare fördel med denna utföringsfonn är att om föraren själv växlar ner manuellt innan, eller i, backen kommer växlingssystemet att uppfatta det av föraren förhöjda motorvarvtalet på samma sätt som om växlingssystemet självt hade gjort en aggressiv nedväxling. Växlingssystemet kommer följaktligen att fortsätta att växla aggressivt upp för hela backen. Därmed kan föraren på ett enkel vis styra det sätt på vilket backtagningen skall genomföras eftersom ett högt värde på motorvarvtalet för den första växeln G1 (om leder till en mer aggressiv backtagning än för ett lägre värde på motorvarvtalet för den första växeln G1 ma.

Enlig en annan föredragen utföringsfonn av uppfinningen sker växling i ett mellanväxlingssteg vid ett högre motorvarvtal än ett motorvarvtal för växling i ett föregående mellanväxlingssteg, vilket innebär att motorvarvtalet vid växling ökar för varje mellanväxlingssteg. Med denna utföríngsforrn upplever föraren motorfordonet 1 som kraftfullt och att motorfordonet l ”tar i”, exempelvis i en uppförsbacke, eftersom motorfordonet 1 kommer att köra mer på motorns 10 maxeffekt för varje efterföljande mellanliggande växel vid nedväxlingen. Givet att ett motorvarvtal inte passerar motorns 10 maxeffektsvarvtal (ofia runt 1800 rpm för lastbilar) så kommer ett högre motorvarvtal innebära att motom 10 ger högre effekt. Därför blir och upplevs motom 10 starkare ju högre motorvartal motorfordonet 1 framdrivs på.

Figur 3 visar ett flödesdiagram av en exemplifierad utföríngsform av en metod enligt föreliggande uppfinning. Detta flöde är tänkt att utvärderas kontinuerligt av växlingssystemet 10 15 20 25 534 935 11 under hela tiden motorfordonet 1 befinner sig i kraftunderskott, vilket innebär att växlingssystemet utvärderar om en växling ska utföras eller inte med utgångspunkt från steget Fl med en på förhand bestämd frekvens.

I steget Fl kontrolleras ifall ett nuvarande motorvarvtal är ett högre motorvarvtal än ett högsta motorvarvtal som motorfordonet 1 haft sedan det har varit i krañunderskott, d.v.s. a < O . Är så fallet sparas detta nuvarande motorvarvtal till ett första högsta motorvarvtalet to; för att användas som ett referensrnotorvarvtal i växlingsförfarandet.

I steget F2 väljs ett lämpligt minimimotorvarvtal mm som inte får understigas när accelerationen a är negativ (dvs. när motorfordonet 1 är ikrafiunderskott) bl.a. beroende på hur snabbt motorfordonet l tappar i hastighet, väglutningens derivata och vilken körrnod motorfordonet 1 använder. Exempelvis kan ett lägre minimimotorvarvtal 031m." väljas i det fall väglutningens derivata är avtagande, d.v.s. då motorfordonet 1 närmar sig krönet av en backe.

Minimimotorvarvtalet mm." väljs företrädesvis också så att ett nuvarande motorvarvtal aldrig understiger motorns 10 maxmomentkurva för att motorn 10 skall leverera tillräcklig effekt genom hela nedväxlingsförfarandet samt för att undvika okomfortabla vibrationer från drivlinan.

I steget P3 väljs ett lämpligt maxírnimotorvarvtal COM” definierat som ett motorvarvtal vilket inte får överskridas under växlingsförfarandet då a < 0. Detta maximimotorvarvtal co kan Max exempelvis relateras till bränsleförbrukning och/eller önskad motoreffekt. För tunga motorfordon 1 kan detta maximimotorvarvtal OJMH t.ex. vara 1600 rpm om inte bränsleförbrukningen skall vara för hög eller 2100 rpm om det är maximal motoreffekt som prioriteras. Det inses därför att nämnda maximimotorvarvtal (om kan vara beroende av det körrnod med vilken motorfordonet 1 framförs.

I steget F4 begränsas motorvarvtaletw; så att det antar ett värde inom intervallet som defmieras av minimimotorvarvtalet (OM. och maximimotorvarvtalet wmx.

XII Såldes kan <0; 10 15 20 25 30 534 935 12 sättas till minimimotorvarvtalet wMin (mf = wMín) om to; antar ett värde under intervallet, och till maximimotorvarvtalet mm, (mf. = (omg) om (of, antar ett värde över intervallet.

I steget F5 söks den andra växeln G2 genom att beräkna vilken av möjliga tillgängliga lägre växlar som motorfordonet 1 måste växla till för att accelerationen a ska vara större än eller lika med noll på denna växel, d.v.s. a20. Den andra växeln G2 beräknas genom att växlingssystemet kontrollerar vid vilken lägre växel som motorfordonets 1 drivlqaft överstiger ett beräknat körmotstånd, d.v.s. den totala kraft som motverkar motorfordonet 1 i dess fárdriktning. Rent praktiskt kan den andra växeln G2 beräknas genom att växlingssystemet stegvis beräknar fordonets maximala drivkraft för växlar lägre än den första växeln Gl, och välj er den första lägre växel - om beräkningen sker stegvis från högre till lägre växlar - vilken har en maximal drivkraft som är lika stort eller större än det beräknade körmotståndet för motorfordonet 1.

I steget F6 beräknas därefter vid vilket motorvarvtal på den andra växeln G2 som motorfordonets 1 drivkraft överstiger eller är lika med motorfordonets 1 körrnotstånd (a 2 0) för att kunna avgöra när en nedväxling till den andra växeln G2 ska genomföras för att andra växeln G2 jämviktsmotorvarvtalet direkt efter nedväxlingen, där jämviktsmotorvarvtalet är det motorvarvtalet efter nedväxlingen till den ska vara nära motorvarvtal vid vilket motorfordonets 1 acceleration är väsentligen noll.

I steget F7 beräknas hur lång tid motorfordonet 1 kan köra på var och en av mellanliggande växlar om det finns ett flertal mellanliggande växlar mellan den första G1 och andra G2 växeln. Tiden hur länge motorfordonet 1 kan köra på varje mellanliggande växel jämförs med ett växelspecifkt kalibrerat tidsvärde, d.v.s. jämförs mot ett tröskelvärde Ti, för varje mellanliggande växel Från dessa jämförelser väljs den högsta mellanliggande växeln bland de tillåtna mellanliggande växlama, d.v.s. de växlar som har ett beräknat tidsvärde som är större än tröskelvärdet T, för respektive växel. Det bör noteras att växeln som väljs i steget F7 är den andra växeln G2 om ingen högre växel uppfyller kravet enligt ovan.

Vidare, i steget Cl kontrolleras vid växling från den första växeln G1 villkoret huruvida motom 10 har sjunkit mer i motorvarvtal än ett kalibrerat gränsvärde R från det högsta 10 15 20 25 534 935 13 motorvarvtal motorfordonet 1 hade då det gick in i kraftunderskott ma, . Gränsvärde R kan variera beroende på körmod, t.ex. ekonomi- eller powerrnod. Först när motorvarvtalet sjunkit mer än det kalibrerade gränsvärdet R (företrädesvis 1-100 rpm) tillåts en nedväxling. Detta gränsvärde R används i förfarandet för att motorfordonet 1 inte ska upplevas som nervöst eller instabilt, exempelvis vid ingångar till backar, eftersom det annars kan bli en nedväxling så fort väglutningen tilltar. Denna kontroll i steget Cl behöver inte göras från mellanliggande växlar eftersom motorfordonet 1 då redan befinner sig i en backe, vilket innebär att kontrollen i Cl endast är aktuell från den första växeln Gl.

I steget F8 genomförs ingen nedväxling om motorvarvtalet inte har sjunkit mer än gränsvärde R vid kontrollen i Cl. Detta för att undvika att växlingssystemet växlar när körrnotståndet temporärt ökar såsom exempelvis i små backar och därför gör att motorfordonet 1 upplevs som nervöst.

I steget C2 kontrolleras om det nuvarande motorvarvtalet befinner sig i närheten av minimimotorvarvtalet m Mm och är så fallet genomförs omedelbart en nedväxling i steget F9 till växeln som valts i steget F7 eftersom det då finns en risk för att motorvarvtalet kommer att sjunka under minimimotorvarvtalet m Mb, .

Annars predikteras i steget F10 vilket motorvarvtal motorfordonet 1 kommer att ha efter en genomförd nedväxling till växeln som valts i steget F7, d.v.s. mf' , om det nuvarande motorvarvtalet i steget C2 inte befinner sig under minimimotorvarvtalet m Min .

Därefter kontrollers i steget C3 huruvida det nuvarande motorvarvtalet m? predíkterad i steget F10 är mindre än m; + pi , vilket är ett högsta motorvarvtal motorn 10 har hafi sedan motorfordonet 1 gick in i kraftunderskott och ett toleransvärde p, enligt mfl = m; + p,.,í =1,2,3... , såsom beskrivits ovan. Noteras bör att enligt denna utföringsforrn av uppfinningen är det första högsta motorvarvtalet m; detsamma som det högsta motorvarvtalet på den första växeln G1, d.v.s. m; = ma, (se steget Fl). Därmed kommer det 10 15 20 25 30 534 935 14 högsta motorvarvtalet på den första växeln G1 att påverka hela nedväxlingsfórfarandet och därför fungera som en inparameter fór detsamma.

I steget F11 utförs en nedväxling till växeln som valts i steget F 7 om det nuvarande motorvarvtalet är inom intervallet I vid kontrollen i steget C3.

Annars beräknas i steget F12 den tidsperiod som växellådan 20 kan köra på växeln som valts i steget F7. I en praktisk tillämpning beräknar växlingssystemet hur lång tid motorfordonet 1 kan köra på varje mellanliggande växel från den första växeln Gl till den andra växeln G2, och väljer därefter den högsta av dessa mellanliggande växlar vilken uppfyller kravet på att dess beräknade tidsvärde är större än sitt växelspecifika kalibrerade tröskelvärde Ti.

När växlingssystemet beräknar den tidsperiod som motorfordonet 1 kan köra på en mellanliggande växel så kan systemet använda minimotorvarvtalet (om, som är ett lägsta motorvarvtal vilket motorfordonet 1 inte får underskrida, t.ex. om ett nuvarande motorvarvtal sjunker så att det hamnar under exempelvis (om, = 1100 rpm så måste växlingssystemet utföra en nedväxling. Systemet beräknar då hur lång tid motorfordonet 1 kan köra på den mellanliggande växeln från det motorvarvtal systemet hamnar på efter växling tills systemet hamnar på minimotorvarvtalet, d.v.s. 0JM,.,,= 1100 rpm. Växlingssystemet beräknar därmed hur lång tid motorfordonet 1 kommer att kunna köra på den mellanliggande växeln genom att räkna ut hur snabbt motom 10 kommer att tappa i varvtal på den mellanliggande växeln genom kärmedom om minimotorvarvtalet (om och vad motorvarvtalet efter växling kommer att hamna på.

Slutligen kontrolleras i steget C4 huruvida tidsperioden beräknad i steget F12 är en lika lång tidsperiod som tidsperioden motorfordonet 1 har kört på en nuvarande växel sedan accelerationen a blev negativ. I steget F14 sker en nedväxling till växeln som valts i steget F7 om svaret är ja vid kontrollen i steget C4. Om svaret däremot är nej i steget C4 sker i steget F13 ingen nedväxling.

Figur 4 visar ett exempel på en nedväxling av ett motorfordon 1 enligt uppfinningen, i ett diagram där x-axeln representerar tiden och y-axeln motorns 10 varvtal i rpm. Vid tidpunkten 10 15 20 25 30 534 935 15 t] när motorfordonet 1 framdrivs med den första växeln Gl ilagd går motorfordonet l in i en uppförsbacke, varför ett kraftunderskott uppstår och accelerationen a hos motorfordonet 1 bli negativ. Det är vid denna tidpunkt t] som motorvarvtalet på den första växeln G1 mm fastställs vilket kan användas som en ingångsparameter vid nedväxlingen enligt en utföringsforrn av uppfinningen.

Eftersom motorfordonet 1 är i kraftunderskott minskar motorvarvtalet och en första nedväxling sker vid tidpunkten t2 vilket resulterar i att motorvarvtalet åter går upp vid tidpunkten t3. Även på denna nästa växel (första mellanväxel) uppstår ett kraftunderskott och en ny nedväxling är nödvändig för att motorfordonet 1 skall orka köra upp för backen, vilket sker vid tidpunkten t4. På detta sätt sker nedväxlingen via ett eller flera mellanväxlingssteg tills dess att växellådan 20 når en kraftjämviktsväxel, d.v.s. den andra växeln G2, vilket sker vid tidpunkten t7 i figur 4. På denna andra växel G2 (från tidpunkten t8) är accelerationen a väsentligen noll, varför motorfordonet 1 kan bibehålla sin hastighet på denna växel.

Noteras bör vidare att det högsta motorvarvtalet för varje mellanliggande växel är ett högre eller lika högt motorvarvtal som det högsta motorvarvtal sedan motorfordonet 1 hamnade i kraftunderskott, d.v.s. då acceleration a blev negativ, vilket visas vid tidpunktema 23, t5 och t7 i figur 4. Detta åstadkommes för att motorfordonet l ska bibehålla sin hastighet genom backen så bra som möjligt genom att ligga nära motorns 10 maxeffektsvarvtal på de mellanliggande växlarna. Det innebär även att motorfordonet 1 upplevs som aggressivt och kraftfullt i exempelvis långa branta backar om det körs med hög hastighet eftersom motorvarvtalet stegras för varje nedväxlingssteg och således hamnar närmare det motorvarvtal som motorfordonet 1 maximalt orkar hålla på den andra växeln G2. Genom att bättre bibehålla hastigheten i ingången till backen kan antalet nedväxlingssteg dessutom reduceras om backen skulle ta slut innan motorfordonet 1 når den andra växeln G2.

Det bör vidare noteras att de olika beräkningsstegen i metoden enligt uppfinningen beräknas i realtid, vilket inses av fackrnannen. Vidare inser fackrnannen att en metod för styrning 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 nämnda datorläsbara 10 15 20 25 30 534 935 16 medium består av ett lämpligt minne, såsom exempelvis: ROM (Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), EPROM (Erasable PROM), F lash-minne, EEPROM (Electrically Erasable PROM), en hårddiskenhet, etc.

Vidare avser föreliggande uppfinning ett system för styrning av en växellåda. Systemet innefattar minst en styrenhet 110 inrättad fór styrning av en växellåda 20 i ett motorfordon 1 och är anordnat att åstadkomma en nedväxling från en första växel Gl, för vilken accelerationen a är negativ, till en andra växel G2, för vilken accelerationen a är positiv eller lika med noll. Nedväxlingen sker medelst åtminstone ett mellanväxlingssteg mellan den första Gl och andra G2 växel, varvid varje mellanväxlingssteg varar under en längre tidsperiod än ett tröskelvärde Ti.

Ett system beslcivet ovan kan vidare modifieras enligt de olika utföringsformerna av metoden ovan. Dessutom avser föreliggande uppfinning ett motorfordon 1, såsom en lastbil eller buss, innefattande minst ett system enligt ovan.

Figur 5 visar schernatiskt 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 styrenhcten 110 anordnad, minnesenhet 112, vilken tillhandahåller beräkningsenheten 111 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 rninnesenheten 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 vågformer, 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 10 15 534 935 17 erhållna från berälmingsenheten 111 fór skapande av utsignaler genom att t.ex. modulera signalema, vilka kan överföras till andra delar av systemet fór 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 anslutningama 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 1 kan utgöras av en eller flera av dessa kablar, bussar, eller trådlösa anslutningar.

Slutligen bör det inses att föreliggande uppfinning inte är begränsad till de ovan beskrivna utföringsfornierna av uppfinningen utan avser och innefattar alla uttöringsfonner inom de bifogade självständiga kravens skyddsomfång.

Claims (18)

10 15 20 25 30 534 935 18 Patentkrav

1. Metod för styrning av en växellåda, vilken växellåda (20) är inrättad att anordnas i ett motorfordon (1), kännetecknad av att åstadkomma en nedväxling hos nämnda växellåda (20) från en första växel (Gl ), för vilken accelerationen a hos nämnda motorfordon (1) är negativ, till en andra växel (G2), för vilken accelerationen a är positiv eller lika med noll, vilken nedväxling sker medelst åtminstone ett mellanväxlingssteg mellan nämnda första (Gl) och andra (G2) växel, varvid varje mellanväxlingssteg väljs så att det varar under en längre tidsperiod än ett tröskelvärde T, .

2. Metod enligt patentkrav 1, varvid nämnda tröskelvärde T, används som en pararneter för bestämning av antalet växlingssteg vid en växling mellan nämnda första växel (Gl) och ett mellanväxlingssteg, och/eller mellan två på varandra efterföljande mellanväxlingssteg, och/eller mellan ett mellanväxlingssteg och nämnda andra växel (G2).

3. Metod enligt patentkrav l eller 2, varvid nämnda tröskelvärde T, används som en parameter för bestämning av antalet mellanväxlingssteg mellan nämnda första (G1) och andra (G2) växel.

4. Metod enligt något av patentkrav 1-3, varvid nämnda tröskelvärde T, är specifikt för varje mellanväxlingssteg.

5. Metod enligt något av patentkrav 1-4, varvid nämnda tröskelvärde T, är inom intervallet 1-15 sekunder.

6. Metod enligt något av patentkrav 1-5, varvid ett nuvarande mellanväxlingssteg varar under en lika lång tidsperiod som en tidsperiod för ett nästfóljande mellanväxlingssteg.

7. Metod enligt något av föregående patentkrav, varvid ett motorvarvtal wc, på nämnda första växel (Gl) används som en ingångsparameter vid åstadkommandet av nämnda nedväxling. 10 15 20 25 30 534 535 19

8. Metod enligt patentkrav 7, varvid nämnda motorvarvtal ma, på nämnda första växel (Gl) är ett motorvarvtal nämnda motorfordon (1) antar när en acceleration a hos nämnda motorfordon (1) blir negativ på nämnda första växel (Gl).

9. Metod enligt patentkrav 7 eller 8, varvid nämnda motorvarvtal cum på nämnda första växel (G1) är ett högsta motorvarvtal på nämnda första växel (Gl).

10. Metod enligt något av föregående patentkrav, varvid ett högsta motorvarvtal i varje mellanväxlingssteg är ett lika högt, eller ett högre motorvarvtal än ett högsta motorvarvtal i ett föregående mellanväxlingssteg.

11. 1 l. Metod enligt patentkrav 10, varvid nämnda högsta motorvarvtal i varje mellanväxlingssteg antar ett värde som är p, högre än nämnda högsta motorvarvtal i ett föregående mellanväxlingssteg, varvid p, är ett parametervärde.

12. Metod enligt patentkrav l 1, varvid förhållandet mellan nämnda högsta motorvarvtal i varje mellanväxlingssteg och nämnda högsta motorvarvtal i ett föregående i+l mellanväxlingssteg ges av: m, = m; + p, , där wjf' är nämnda högsta motorvarvtal i varje mellanväxlingssteg och w; är närrmda högsta motorvarvtal i ett föregående mellanväxlingssteg.

13. Metod enligt något av föregående patentkrav, varvid ett motorvarvtal vid växling i ett mellanväxlingssteg är ett högre motorvarvtal än ett motorvarvtal vid växling i ett föregående mellanväxlingssteg.

14. Metod enligt något av föregående patentkrav, varvid en växling mellan nämnda första växel (Gl) och ett mellanväxlingssteg, och/eller mellan två på varandra efterföljande mellanväxlingssteg, och/eller mellan ett mellanväxlingssteg och nämnda andra växel (G2) innefattar ett eller flera växlingssteg. 10 15 534 935 20

15. Datorprogram innefattande programkod, vilket när nämnda programkod exekveras i en dator åstadkommer att nämnda dator utför någon metod enligt något av föregående patentkrav.

16. Datorprogramprodukt innefattande ett datorläsbart medium och ett datorprogram enligt patentkrav 15, varvid nämnda datorprogram är innefattat i nämnda datorläsbara medium.

17. System för styrning av en växellåda (20), vilket system innefattar minst en styrenhet (110) inrättad för styrning av en växellåda (20) i ett motorfordon (l), kännetecknat av att nämnda systern är anordnat att åstadkomma en nedväxling hos nämnda växellåda (20) fi-ån en första växel (Gl), för vilken accelerationen a hos nämnda motorfordon (l) är negativ, till en andra växel (G2), fór vilken accelerationen a är positiv eller lika med noll, vilken nedväxling sker medelst åtminstone ett mellanväxlingssteg mellan nämnda första (Gl) och andra (G2) växel, varvid varje mellanväxlingssteg väljs så att det varar under en längre tidsperiod än ett tröskelvärde T, .

18. Motorfordon (1), såsom en lastbil eller buss, innefattande minst ett system enligt patentkrav 17.