WO2011154082A1 - Verfahren zur einstellung von schaltpunkten in einem getriebe oder zur erhöhung des drehmoments einer elektrischen antriebsmaschine - Google Patents

Verfahren zur einstellung von schaltpunkten in einem getriebe oder zur erhöhung des drehmoments einer elektrischen antriebsmaschine Download PDF

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Bernd Dietzel
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Voith Patent Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for setting switching points in an automated manual transmission or an automatic transmission of a vehicle driven by a motor, wherein the switching points are displaceable by activating a kick-down function to higher engine speeds.
  • Automated manual transmissions mean those transmissions in which the engagement of a gear as well as the opening and closing of the clutch are not performed by the driver, but by suitable actuators.
  • the inventive method can be used in only driven by an internal combustion engine vehicles but also in other vehicles, especially in vehicles that are powered by internal combustion engines but also electric motors - for example in hybrid vehicles.
  • the invention also relates to a method for increasing the speed of the vehicle.
  • the kick-down function may cause the torque of the electric drive machine to increase upon a corresponding demand of the driver, particularly by adding additional torque or torque to the torque of an internal combustion engine by means of the electric drive machine Hybrid vehicle is powered, provided (Parallelhybrid) or by the torque of the electric drive machine is the only vehicle driving torque is increased (serial hybrid).
  • the transmission control acting on request of increased vehicle acceleration by the driver such that the gear engaged before the overtaking operation is either extended further, the shift points of the transmission are shifted to higher speeds (high speed) or the currently engaged gear is reduced, to achieve a higher torque on the vehicle wheels and thus a greater vehicle acceleration.
  • Fuel economy measures are primarily used in favor of driving safety to ensure greater acceleration of the vehicle in the event of danger, for example when the driver is in the process of overtaking has overestimated and pressed the accelerator pedal to full load. For this reason, the kick-down function is indispensable. The same applies to the kick-down function of hybrid vehicles, by means of which additional torque of the electric drive machine is provided.
  • a shift control device for a continuously variable transmission in which the kick-down function is always activated when the accelerator Pedstellstellu . ng exceeds a threshold.
  • the threshold value is given dynamically as a function of, for example, the roadway inclination and the accelerator pedal position, the kick-down function being activated only from a specific accelerator pedal position which exceeds the threshold value. For example, in the event of an upcoming climb, the threshold value for activating the kick-down function is increased, so that the accelerator pedal is "further". must be pushed through, as this is the case on level track, to activate the kickdown function. A knitted shutdown of the kick-down function is not provided. For example, this becomes complete
  • Another possibility is to switch off the kick-down function by software, for example by changing the parameters for activating the kick-down function.
  • reparameterization degrades the reliability of the kick-down function during operation, which can lead to deactivation in a dangerous situation.
  • a strict shutdown of the kick-down function is therefore neither advisable nor desirable.
  • the invention has for its object to provide a method for setting switching points in an automated manual transmission or a
  • a method for increasing the torque of an electric drive machine by means of a kick-down function is to be specified for a hybrid vehicle, which avoids the disadvantages mentioned.
  • the object of the invention is achieved by a method according to independent claim 1 and a method according to independent claim 2.
  • the dependent claims represent preferred embodiments of the invention.
  • the inventors have come to a solution in which the kick-down function in the operation of the vehicle only available under certain conditions, that is activated and not available outside the presence of these conditions, that is deactivated, these conditions equally for the safety of the driver and contribute to the energy saving of the vehicle.
  • Accelerator pedal especially when pressing the accelerator pedal - also repeatedly - to the end of the accelerator pedal position (90 percent to 100 percent of
  • End range for example, of at least 90, 95 or 97 percent of the maximum possible accelerator pedal position at full load, if one or more of the following conditions exist: it is / is currently engaged a gear above a predetermined gear; the vehicle has reached a predetermined speed after starting from standstill or during operation;
  • the current torque of the drive wheels is below a predetermined drive torque of the drive wheels; whereas the kick-down function is not activated despite actuation of the switch and / or the accelerator pedal, regardless of the position of the accelerator pedal, if at least one of the aforementioned conditions is not present.
  • the kick-down function is activated by the driver by pressing a switch and / or an accelerator pedal, the latter in particular in a predetermined end region, for example at least 90, 95 or 97 percent of the maximum possible accelerator pedal position at full load when one or more of the following conditions exist:
  • the vehicle has reached a predetermined speed after starting from standstill or during operation; the vehicle has traveled a predetermined distance after starting from standstill;
  • the current vehicle acceleration is below a predetermined acceleration value of the vehicle; the current torque of the drive wheels is below a predetermined drive torque of the drive wheels; whereas the kick-down function is not activated despite actuation of the switch and / or the accelerator pedal, regardless of the position of the accelerator pedal, if at least one of the aforementioned conditions is not present.
  • Parallel hybrid that is, which is driven in parallel by an internal combustion engine and at least one electric drive machine, as well as a hybrid vehicle, which has a serial hybrid, that is, which is driven exclusively by the electric drive machine, the power for the electric drive machine in particular by means of a powered by an internal combustion engine electric generator is provided.
  • the current road inclination is preferably a positive road gradient and thus an incline.
  • the kick-down function is activated for improved management of the slope when driving up a mountain.
  • the entire mass of the vehicle and an optional payload (for example, trailer) can be detected via corresponding sensors.
  • the current vehicle acceleration is preferably a positive acceleration, which causes a forward movement of the vehicle, and not a negative acceleration, such as occurs during braking.
  • Particularly advantageous is the predetermined gear of the second forward gear of the transmission.
  • the kick-down function is activated by operating the switch and the presence of at least one of said conditions, in particular the presence of a certain gear, and prevents a downshift to a lower gear. this will
  • the switch is coupled to an accelerator pedal of the vehicle such that upon actuation of the accelerator pedal by the driver and the switch is actuated.
  • the switch is only in an end range of the maximum possible accelerator pedal position (90 percent to 100 percent of
  • the switch is made in one piece with the accelerator pedal or the accelerator pedal faced in such a way that it is actuated by the accelerator pedal.
  • the actuating work which is determined from the product of the actuating force and the actuating travel (difference of the accelerator pedal position before and after the operation). Also, a differentiation of the two products is possible, so that on the one hand
  • Actuating power or the pulse the speed or acceleration of the operation is detected or calculated.
  • corresponding sensors can be provided.
  • pressure transducers are conceivable.
  • the kick-down function is activated after reaching a currently measured or a determined acceleration. The currently measured
  • Acceleration can be detected for example by appropriate sensors.
  • sensors are conceivable that record a target acceleration, based on the parameters vehicle mass, road gradient, speed and direction of rotation of a transmission output shaft or the wheels and the slip between the wheels.
  • suitable sensors may also be mounted on or in the transmission or in the drive train and in the entire vehicle.
  • suitable sensors may also be the engine speed
  • a control unit may be provided, which carries out a method according to the invention, wherein said control unit may be connected to a transmission control unit via at least one line or may be integrated therein. All or any of the above-mentioned sensors can communicate with the device via corresponding lines
  • Control unit are, so be assigned to this.
  • the control unit may also be in connection with other control units of conventional vehicle assistance systems.
  • the limits of the respective magnitudes of the conditions for activating the kick-down function can be manually configured via an interface in the control unit outside the operation of the vehicle and to, for example be adapted to the location or operating conditions of the vehicle.
  • visualization monitoring, displays
  • input options control buttons, keyboards
  • the invention will be explained below by way of example with reference to embodiments and the accompanying figures. Show it:
  • Figure 1 is a simplified schematic representation of a drive train.
  • Figure 2 is a block diagram of a method according to the invention for
  • FIG. 1 shows, schematically simplified, the basic components of a
  • a transmission 4 in this case a
  • a motor 1 in this case designed as an internal combustion engine, driven.
  • the engine 1 may also be a motor
  • Electric motor act or can one or more additional electric motors in drive connection with the transmission 2 via a
  • Control unit 7 is provided, which is connected via lines 15, 16, 17, 18, (dashed lines) in connection with the engine 1, the transmission 2, an accelerator pedal 3 and the accelerator pedal 3 associated switch 2 in connection.
  • Control unit 7 further comprises a plurality of sensors 8-14, wherein sensor 8, the currently engaged gear, sensor 9, the current speed of
  • Vehicle and sensor 10 receives the current acceleration of the vehicle.
  • sensor 13 detects the current drive torque, the rotational speed,
  • the time after starting the vehicle can be determined from standstill via a sensor 11. This is in this case thus a counter. By comparing a target time with the detected time after starting from standstill by the sensor 11 may in the
  • Control device 7 a target-actual comparison are performed and the kick-down function can be activated.
  • a sensor 15 in this case also works for the registration of the distance covered by the vehicle after starting from standstill.
  • a signal line 15 from the engine 1 to the control unit 7 is representative of the detection of the engine characteristic operating conditions, such as the current engine speed, the engine torque and ignition timing to the shutdown of individual cylinders, this information can be transmitted to the control unit 7.
  • the control unit 7 can thus in
  • Communication link (for example via CAN bus, bidirectional) with the engine, transmission or other controls, for example, more common
  • Control unit 7 may be integral with said control devices and in particular with the transmission control.
  • the accelerator pedal 3 is coupled to the switch 2 or is in operative connection with it, so that the position of the switch 2 is proportional to the accelerator pedal position, especially in the end region.
  • the switch 2 may be a normal on / off switch or an infinite number Have intermediate positions.
  • the switch 2 may be a valve, preferably a proportional valve.
  • the switch 2 may further comprise means for detecting the actuation pressure, the actuation acceleration, the
  • Actuating speed or the actuating travel of the switch 2 and coupled to this accelerator pedal 3 include. Conceivable here are more
  • Sensors such as pressure transducers, optical, electronic, inductive and capacitive transducers.
  • FIG. 2 illustrates a flowchart for an inventive method for setting shift points in an automated manual transmission or an automatic transmission. You can see that between the start and the end
  • Block 20.1 designates the start phase of checking whether the conditions for the kick-down function exist.
  • the limit values for the conditions stored in the control unit 7 can already be read out of the control unit 7.
  • block 20.2 block 20.3 checks whether the operation of the accelerator pedal 3 and the switch 2 was successful, whether the
  • Accelerator pedal 3 was thus in the end of the maximum accelerator pedal position (90 - 100 percent) was pressed or was held for a certain time by the driver in this area. In the present case can thus be filtered over the duration of the operation of the accelerator pedal in the full throttle by means of a grace period accidental or accidental actuation of the accelerator pedal to the stop by the control unit 7 and thus the kick-down function will be made available accordingly or not. Also, in this case
  • Control unit is detected and processed. According to this just
  • the next method steps are carried out in accordance with the subsequent block 20.4.
  • the sensors and additional control devices as set out in FIG. 1, are queried. If at least one of the stated conditions is not fulfilled despite actuation of the accelerator pedal 3 or of the switch 2, then the kick-down function is not activated, there is a return to the start of the sequence and, in the present case, between the blocks 20.1 and 20.2.
  • the kick-down function is activated in accordance with the subsequent block 20.5 and, in the present case, the shift points of the transmission are shifted toward higher rotational speeds. In the present case, the procedure is ended hereafter.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung von Schaltpunkten in einem automatisierten Schaltgetriebe oder einem Automatikgetriebe eines durch einen Motor angetriebenen Fahrzeugs, wobei die Schaltpunkte durch Aktivieren einer Kick-down-Funktion zu höheren Motordrehzahlen hin verschiebbar sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kick-down-Funktion vom Fahrer durch Betätigen eines Schalters aktiviert wird, wenn eine oder mehrere der folgenden Bedingungen vorliegen: - es ist/wird aktuell ein Gang oberhalb eines vorbestimmten Ganges eingelegt; - das Fahrzeug hat nach dem Anfahren aus dem Stillstand oder im Betrieb eine vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht; - das Fahrzeug hat nach dem Anfahren aus dem Stillstand eine vorbestimmte Strecke zurückgelegt; - es ist eine vorbestimmte Zeit nach Anfahren des Fahrzeugs aus dem Stillstand verstrichen; - die aktuelle Fahrbahnneigung liegt oberhalb einer vorgegebenen Fahrbahnneigung; - die aktuelle Fahrzeugbeschleunigung liegt oberhalb eines vorbestimmten Beschleunigungswertes des Fahrzeugs; - das aktuelle Drehmoment der Antriebsräder liegt unterhalb eines vorbestimmten Antriebsdrehmomentes der Antriebsräder; wohingegen die Kick-down-Funktion trotz Betätigen des Schalters und/oder trotz Betätigen des Fahrpedals unabhängig von der Stellung des Fahrpedals nicht aktiviert wird, wenn nicht mindestens eine der genannten Bedingungen vorliegt.

Description

Verfahren zur Einstellung von Schaltpunkten in einem Getriebe oder zur Erhöhung des Drehmoments einer elektrischen Antriebsmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung von Schaltpunkten in einem automatisierten Schaltgetriebe oder einem Automatikgetriebe eines durch einen Motor angetriebenen Fahrzeugs, wobei die Schaltpunkte durch Aktivieren einer Kick-down-Funktion zu höheren Motordrehzahlen hin verschiebbar sind. Unter automatisierten Schaltgetrieben werden diejenigen Getriebe verstanden, bei welchen das Einlegen eines Ganges sowie das Öffnen und Schließen der Kupplung nicht durch den Fahrer, sondern durch geeignete Aktoren erfolgt. Das
erfindungsgemäße Verfahren kann in nur durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen Fahrzeugen aber auch in anderen Fahrzeugen, insbesondere in Fahrzeugen, die durch Verbrennungsmotoren aber auch Elektromotoren - beispielsweise in Hybridfahrzeugen - angetrieben werden, eingesetzt werden. Bei letzteren betrifft die Erfindung zudem ein Verfahren zur Erhöhung des
Drehmomentes eines solchen Elektromotors zum Antrieb des Hybridfahrzeugs.
Vorliegend ist unter Kick-down-Funktion die Verschiebung von Hochschalt- sowie Rückschaltpunkten zu höheren Motordrehzahlen nach Anforderung eines
Leistungswunsches des Fahrers durch Betätigen eines Fahrpedals, insbesondere im Bereich der Volllaststellung des Fahrpedals (Vollgas) und/oder einer
zusätzlichen Betätigung eines Schalters zur Aktivierung der Kick-down-Funktion, gemeint. Bei einem Hybridfahrzeug kann ferner die Kick-down-Funktion die Erhöhung des Drehmomentes der elektrischen Antriebsmaschine nach einer entsprechenden Anforderung eines Leistungswunsches des Fahrers bewirken, insbesondere indem mittels der elektrischen Antriebsmaschine ein zusätzliches Drehmoment oder erhöhtes zusätzliches Drehmoment zu dem Drehmoment eines Verbrennungsmotors, mittels welchem das Hybridfahrzeug angetrieben wird, zur Verfügung gestellt wird (Parallelhybrid) oder indem das Drehmoment der elektrischen Antriebsmaschine als einziges das Fahrzeug antreibende Drehmoment erhöht wird (serieller Hybrid).
Moderne Automatikgetriebe sollen den Fahrer bei der Wahl der Gänge
unterstützen und seine Aufmerksamkeit soweit wie möglich weg vom ablenkenden manuellen Einlegen eines Ganges hin auf das Verkehrsgeschehen lenken, indem der Gangwechsel weitestgehend automatisch erfolgt. Der Fahrer hat hierdurch jedoch nur einen geringen Einfluss auf den direkt zu schaltenden Gang. Besonders in Gefahrensituationen muss jedoch sichergestellt werden, dass der aktuelle Gang auch der aktuell vom Fahrer angeforderten Fahrzeugleistung beziehungsweise - beschleunigung entspricht. Beispielsweise bei Überholvorgängen muss die vom Fahrer angeforderte Leistung in Form einer Erhöhung der Zugkraft
beziehungsweise der Fahrzeugbeschleunigung erfolgen. Dies wird dadurch erreicht, dass bei Anforderung erhöhter Fahrzeugbeschleunigung durch den Fahrer die Getriebesteuerung derart agiert, dass der vor dem Überholvorgang eingelegte Gang entweder länger ausgefahren wird, die Hochschaltpunkte des Getriebes zu höheren Drehzahlen (hochtourig) verschoben werden oder der aktuell eingelegte Gang vermindert wird, um ein höheres Drehmoment an den Fahrzeugrädern und somit eine größere Fahrzeugbeschleunigung zu erreichen.
Die Verschiebung der Schaltpunkte durch Aktiveren der Kick-down-Funktion zu höheren Motordrehzahlen bringt einen erhöhten Kraftstoffverbrauch mit sich, da mehr Leistung vom Motor angefordert wird. Weiterhin setzt die Kick-down- Funktion jegliche - meist von der Getriebesteuerung - angewendeten
Kraftstoffsparmaßnahmen wie beispielsweise eine Fahrstilanpassung des
Fahrzeugführers, Sparschaltprogramme und Beschleunigungsgrenzen mindestens für die Dauer der Kick-down-Funktion aus. Das Aussetzen dieser
Kraftstoffsparmaßnahmen wird in erster Linie zugunsten der Fahrsicherheit angewendet, um bei Gefahr eine höhere Beschleunigung des Fahrzeugs zu gewährleisten, beispielsweise dann, wenn sich der Fahrer beim Überholvorgang überschätzt hat und das Fahrpedal auf Volllast betätigt. Aus diesem Grund ist die Kick-down-Funktion unentbehrlich. Entsprechendes gilt auch für die Kick-down- Funktion von Hybridfahrzeugen, mittels welcher zusätzliches Drehmoment der elektrischen Antriebsmaschine zur Verfügung gestellt wird.
Jedoch wird die Kick-down-Funktion entsprechend den bisherigen
Automatikgetrieben beziehungsweise Hybridantrieben auch dann bereitgestellt, wenn keine oder weniger gefährliche Situationen vorliegen, also beispielsweise bei Anfahrvorgängen. Besonders nachteilig wirkt sich dies bei einer hektischen
Fahrweise des Fahrzeuglenkers aus, nämlich wenn dieser ständig und besonders in niedrigen Gängen das Fahrpedal vermehrt in Folge und dann vollständig bis zur Volllaststellung (Vollgas) durchdrückt.
Besonders gravierend wirken sich diese Nachteile auf Fahrzeuge des öffentlichen Nahverkehrs, wie beispielsweise Linienbusse aus. Beispielsweise führen häufige Anfahr- und Beschleunigungsvorgänge, insbesondere im Berufsverkehr zu einer teils ungewollten Aktivierung der Kick-down-Funktion durch den Fahrer, so dass meist streckenprofilabhängige Sparschaltprogramme deaktiviert werden. Neben dem erhöhten Kraftstoffverbrauch steigen auch die Abgasemissionen
dementsprechend hoch an, was besonders beim Einsatz derartiger Fahrzeuge in Innenstädten problematisch ist.
Aus der DE 602 09 622 T2 ist eine Schaltsteuervorrichtung für ein stufenloses Getriebe bekannt, bei der die Kick-down-Funktion immer dann aktiviert wird, wenn die Fahrpedalstellu.ng einen Schwellenwert überschreitet. Der Schwellenwert wird dabei dynamisch in Abhängigkeit beispielsweise der Fahrbahnneigung und der Fahrpedalstellung vorgegeben, wobei die Kick-down-Funktion erst ab einer bestimmten Fahrpedalstellung, die den Schwellenwert überschreitet, aktiviert wird. So wird beispielsweise bei einer bevorstehenden Steigung der Schwellenwert zur Aktivierung der Kick-down-Funktion vergrößert, sodass das Fahrpedal„weiter" durchgedrückt werden muss, als dies der Fall auf ebener Strecke ist, um die Kick- down-Funktion zu aktivieren. Eine strickte Abschaltung der Kick-down-Funktion ist jedoch nicht vorgesehen. So wird diese beispielsweise bei vollständigem
Durchdrücken des Fahrpedals in die Volllaststellung immer aktiviert. Dies geht wiederum mit den vorangehend beschriebenen Nachteilen einher.
Eine weitere Möglichkeit ist, die Kick-down-Funktion softwaremäßig abzuschalten, beispielsweise durch die Veränderung der Parameter für eine Aktivierung der Kick- down-Funktion. Eine solche Umparametrisierung setzt jedoch die Zuverlässigkeit der Kick-down-Funktion im Betrieb herab, was zu einer Deaktivierung in einer Gefahrensituation führen kann. Eine strikte Abschaltung der Kick-down-Funktion ist deshalb weder ratsam noch erwünscht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Einstellung von Schaltpunkten in einem automatisierten Schaltgetriebe oder einem
Automatikgetriebe eines durch einen Motor angetriebenen Fahrzeugs anzugeben, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Insbesondere soll mit dem Verfahren eine Einsparung von Kraftstoff, die Vermeidung von erhöhten Abgasemissionen bei gleichzeitiger Erhöhung der Fahrsicherheit durch
Gewährleistung der Bereitstellung der Kick-down-Funktion in Gefahrensituationen in Abhängigkeit des Betriebszustands des Fahrzeugs sowie eine optimale
Einstellung der Schaltpunkte gewährleistet werden.
Ferner soll für ein Hybridfahrzeug ein Verfahren zur Erhöhung des Drehmomentes einer elektrischen Antriebsmaschine mittels einer Kick-down-Funktion angegeben werden, welches die genannten Nachteile vermeidet.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren nach dem unabhängigen Anspruch 1 und ein Verfahren nach dem unabhängigen Anspruch 2 gelöst. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar. Die Erfinder sind zu einer Lösung gelangt, bei der die Kick-down-Funktion im Betrieb des Fahrzeugs lediglich bei bestimmten Bedingungen verfügbar, also aktiviert ist und außerhalb des Vorliegens dieser Bedingungen nicht verfügbar, also deaktiviert ist, wobei diese Bedingungen gleichermaßen zur Sicherheit des Fahrzeugführers sowie zur Energieeinsparung des Fahrzeugs beitragen.
Insbesondere wird in bestimmten Betriebszuständen den angewendeten
Kraftstoffsparmaßnahmen gegenüber der Kick-down-Funktion der Vorzug gegeben, das bedeutet, dass der Anforderungswunsch des Fahrers zum
Einschalten der Kick-down-Funktion durch Betätigen eines Schalters oder des
Fahrpedals, insbesondere beim Betätigen des Fahrpedals - auch wiederholt - bis in den Endbereich der Fahrpedalstellung (90 Prozent bis 100 Prozent des
Endbereichs der maximal möglichen Fahrpedalstellung bei Volllast), um die Kick- down-Funktion einzuschalten, unberücksichtigt bleibt und die Kick-down-Funktion nicht aktiviert wird beziehungsweise deaktiviert bleibt. Demnach ist die Kick-down- Funktion trotz Betätigendes Schalters und/oder des Fahrpedals und unabhängig von der Fahrpedalstellung nicht verfügbar und bleibt damit deaktiviert.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Einstellung von Schaltpunkten in einem automatisierten Schaltgetriebe oder einem Automatikgetriebe eines durch einen Motor angetriebenen Fahrzeugs, wobei die Schaltpunkte durch Aktivieren einer Kick-down-Funktion zu höheren Motordrehzahlen hin verschiebbar sind, wird die Kick-down-Funktion vom Fahrer durch Betätigen eines Schalters und/oder eines Fahrpedals aktiviert, letzteres insbesondere in einem vorgegebenen
Endbereich beispielsweise von wenigstens 90, 95 oder 97 Prozent der maximal möglichen Fahrpedalstellung bei Volllast, wenn eine oder mehrere der folgenden Bedingungen vorliegen: es ist/wird aktuell ein Gang oberhalb eines vorbestimmten Ganges eingelegt; das Fahrzeug hat nach dem Anfahren aus dem Stillstand oder im Betrieb eine vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht;
das Fahrzeug hat nach dem Anfahren aus dem Stillstand eine vorbestimmte Strecke zurückgelegt;
es ist eine vorbestimmte Zeit nach Anfahren des Fahrzeugs aus dem Stillstand verstrichen;
die aktuelle Fahrbahnneigung liegt oberhalb einer vorgegebenen Fahrbahnneigung;
die aktuelle Fahrzeugbeschleunigung liegt unterhalb eines
vorbestimmten Beschleunigungswertes des Fahrzeugs; das aktuelle Drehmoment der Antriebsräder liegt unterhalb eines vorbestimmten Antriebsdrehmomentes der Antriebsräder; wohingegen die Kick-down-Funktion trotz Betätigen des Schalters und/oder des Fahrpedals unabhängig von der Stellung des Fahrpedals nicht aktiviert wird, wenn nicht mindestens eine der genannten Bedingungen vorliegt.
Gemäß einem alternativen erfindungsgemäßen Verfahren zur Erhöhung des Drehmomentes einer elektrischen Antriebsmaschine in einem Hybridfahrzeug durch Aktivieren der Kick-down-Funktion wird die Kick-down-Funktion vom Fahrer durch Betätigen eines Schalters und/oder eines Fahrpedals aktiviert, letzteres insbesondere in einem vorgegebenen Endbereich beispielsweise von wenigstens 90, 95 oder 97 Prozent der maximal möglichen Fahrpedalstellung bei Volllast, wenn eine oder mehrere der folgenden Bedingungen vorliegen:
es ist/wird aktuell ein Gang oberhalb eines vorbestimmten Ganges in einem Antriebsleistung übertragenden Getriebe des Hybridfahrzeugs eingelegt;
das Fahrzeug hat nach dem Anfahren aus dem Stillstand oder im Betrieb eine vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht; das Fahrzeug hat nach dem Anfahren aus dem Stillstand eine vorbestimmte Strecke zurückgelegt;
es ist eine vorbestimmte Zeit nach Anfahren des Fahrzeugs aus dem Stillstand verstrichen;
die aktuelle Fahrbahnneigung liegt oberhalb einer vorgegebenen Fahrbahnneigung;
die aktuelle Fahrzeugbeschleunigung liegt unterhalb eines vorbestimmten Beschleunigungswertes des Fahrzeugs; das aktuelle Drehmoment der Antriebsräder liegt unterhalb eines vorbestimmten Antriebsdrehmomentes der Antriebsräder; wohingegen die Kick-down-Funktion trotz Betätigen des Schalters und/oder des Fahrpedals unabhängig von der Stellung des Fahrpedals nicht aktiviert wird, wenn nicht mindestens eine der genannten Bedingungen vorliegt.
Dabei kann es sich sowohl um ein Hybridfahrzeug handeln, das einen
Parallelhybrid aufweist, das heißt welches parallel durch einen Verbrennungsmotor und wenigstens eine elektrische Antriebsmaschine angetrieben wird, als auch um ein Hybridfahrzeug, welches einen seriellen Hybrid aufweist, das heißt welches ausschließlich durch die elektrische Antriebsmaschine angetrieben wird, wobei der Strom für die elektrische Antriebsmaschine insbesondere mittels eines durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen elektrischen Generator zur Verfügung gestellt wird.
Bei der aktuellen Fahrbahnneigung handelt es sich vorzugsweise um eine positive Fahrbahnneigung und somit um eine Steigung. Vorzugsweise wird die Kick-down- Funktion zur verbesserten Bewältigung der Steigung beim Herauffahren eines Berges aktiviert. Hierzu kann die gesamte Masse des Fahrzeugs sowie die einer optionalen Zuladung (zum Beispiel Anhänger) über entsprechende Sensoren erfasst werden. Bei der aktuellen Fahrzeugbeschleunigung handelt es sich vorzugsweise um eine positive Beschleunigung, welche eine Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs bewirkt, und nicht um eine negative Beschleunigung, wie sie zum Beispiel beim Bremsen auftritt. Besonders vorteilhaft ist der vorbestimmte Gang der zweite Vorwärtsgang des Getriebes. Auch wäre jedoch der nächst höhere, also der dritte Gang denkbar, ab dem die Kick-down-Funktion aktiviert wird. Mit Vorteil wird die Kick-down-Funktion durch Betätigen des Schalters und Vorliegen wenigstens einer der genannten Bedingungen, insbesondere dem Vorliegen eines bestimmten Ganges, aktiviert und eine Rückschaltung in einen niedrigeren Gang verhindert. Dies wird
insbesondere bei einem niedrigen Gang, beispielsweise dem zweiten Vorwärtsgang des Getriebes angewendet. Hier würde eine Rückschaltung in den nächst niedrigen, also in den ersten Gang keinen Vorteil bringen, da dieser zum einen den Motor drehzahlmäßig stark belastet und andererseits die
Grenzgeschwindigkeit für diesen Gang schnell erreicht ist.
Besonders vorteilhaft ist der Schalter mit einem Fahrpedal des Fahrzeugs derart gekoppelt, dass bei Betätigung des Fahrpedals durch den Fahrer auch der Schalter betätigt wird. Insbesondere wird der Schalter erst in einem Endbereich der maximal möglichen Fahrpedalstellung (90 Prozent bis 100 Prozent der
Vollgasstellung des Fahrpedals) betätigt. Vorteilhaft ist der Schalter einteilig mit dem Fahrpedal ausgeführt oder dem Fahrpedal derart gegenübergestellt, dass er durch das Fahrpedal betätigt wird. Bevorzugt wird die Betätigungsarbeit, welche sich aus dem Produkt der Betätigungskraft und des Betätigungsweges (Differenz der Fahrpedalstellung vor und nach der Betätigung) ermittelt. Auch ist eine Differenzierung der beiden Produkte möglich, so dass zum einen die
Betätigungsleistung beziehungsweise der Impuls, die Geschwindigkeit oder Beschleunigung der Betätigung erfasst oder berechnet wird. Dazu können entsprechende Sensoren vorgesehen sein. Auch Druckaufnehmer sind denkbar. Mit Vorteil wird die Kick-down-Funktion nach Erreichen einer aktuell gemessenen oder einer ermittelten Beschleunigung aktiviert. Die aktuell gemessene
Beschleunigung kann beispielsweise durch entsprechende Sensoren erfasst werden. Weiterhin sind weitere Sensoren denkbar, die eine Soll-Beschleunigung, ausgehend von den Parametern Fahrzeugmasse, Fahrbahnneigung, Drehzahl und Drehrichtung einer Getriebeabtriebswelle beziehungsweise der Räder sowie des Schlupfes zwischen den Rädern aufnehmen. Hierzu können ebenfalls geeignete Sensoren am oder im Getriebe beziehungsweise im Antriebsstrang sowie im gesamten Fahrzeug angebracht sein.
Beispielsweise können geeignete Sensoren auch die Motordrehzahl
beziehungsweise das Motormoment sowie den aktuell eingelegten Gang erfassen. Besonders vorteilhaft kann eine Steuereinheit vorgesehen sein, welche ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt, wobei diese über wenigstens eine Leitung in Verbindung mit einer Getriebesteuereinheit stehen kann beziehungsweise in diese integriert sein kann. Alle oder einzelne oben genannte Sensoren können über entsprechende Leitungen in Kommunikationsverbindung mit der
Steuereinheit stehen, also dieser zugeordnet sein. Auch kann die Steuereinheit mit anderen Steuergeräten üblicher Fahrzeugassistenzsysteme in Verbindung stehen.
Mit Vorteil können die Grenzwerte der entsprechenden Größen der Bedingungen zum Aktiveren der Kick-down-Funktion (Ganghöhe, verstrichene Zeit, erfasste Strecke, Geschwindigkeit, Beschleunigung, etc.) manuell über eine Schnittstelle in der Steuereinheit außerhalb des Betriebes des Fahrzeugs konfiguriert und an beispielsweise den Einsatzort oder die Betriebsbedingungen des Fahrzeugs angepasst werden. Weiterhin können Visualisierungs- (Monitore, Displays) und Eingabemöglichkeiten (Bedienungstasten, Tastaturen) im Fahrzeug integriert sein, welche an die Schnittstelle der Steuereinheit angeschlossen sind, so dass der Fahrer selber entsprechende Anpassungen an den in der Steuereinheit abgelegten Parametern sowie den Grenzwerten vornehmen kann. Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten Figuren exemplarisch erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 eine schematisch vereinfachte Darstellung eines Antriebsstranges.
Figur 2 eine Blockdarstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Einstellung von Schaltpunkten.
Figur 1 zeigt schematisch vereinfacht die Grundkomponenten eines
Fahrzeugantriebsstranges. Dabei wird ein Getriebe 4, vorliegend ein
Automatikgetriebe, von einem Motor 1, vorliegend als Verbrennungsmotor ausgeführt, angetrieben. Bei dem Motor 1 kann es sich auch um einen
Elektromotor handeln beziehungsweise können einer oder mehrere zusätzliche Elektromotoren in Triebverbindung mit dem Getriebe 2 über eine
Getriebeabtriebswelle 5 mit Rädern 6 des Fahrzeugs stehen. Vorliegend wird die vom Motor 1 erzeugte Antriebsleistung über das Getriebe 2 und eine
Getriebeabtriebswelle 5 auf die Räder 6 übertragen. Weiterhin ist eine
Steuereinheit 7 vorgesehen, welche über Leitungen 15, 16, 17, 18, (gestrichelte Linien) in Verbindung mit dem Motor 1, dem Getriebe 2, einem Fahrpedal 3 sowie einem dem Fahrpedal 3 zugeordneten Schalter 2 in Verbindung steht. Die
Steuereinheit 7 umfasst weiterhin eine Vielzahl von Sensoren 8 - 14, wobei Sensor 8 den aktuell eingelegten Gang, Sensor 9 die aktuelle Geschwindigkeit des
Fahrzeugs und Sensor 10 die aktuelle Beschleunigung des Fahrzeugs aufnimmt. Sensor 13 erfasst vorliegend das aktuelle Antriebsmoment, die Drehzahl,
Drehrichtung sowie den Schlupf der Räder, wohingegen Sensor 14 vorliegend die aktuelle Fahrbahnneigung aufnimmt. Weiterhin kann über einen Sensor 11 die Zeit nach dem Anfahren des Fahrzeugs aus dem Stillstand bestimmt werden. Dieser ist vorliegend somit ein Zähler. Durch den Vergleich einer Sollzeit mit der erfassten Zeit nach Anfahren aus dem Stillstand durch den Sensor 11 kann in der
Steuereinrichtung 7 ein Soll-Ist-Vergleich durchgeführt werden und die Kick-down- Funktion aktiviert werden. Ebenso funktioniert auch ein Sensor 15, vorliegend zur Registrierung der vom Fahrzeug zurückgelegten Strecke nach dem Anfahren aus dem Stillstand. Auch hier kann in der Steuereinheit ein Sollwert für eine
zurückzulegende Strecke hinterlegt sein oder von dieser in Abhängigkeit der aktuellen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs ermittelt beziehungsweise berechnet werden, mit dem der vom Sensor 12 erfasste Wert verglichen wird, wobei bei Übereinstimmung die Kick-down-Funktion aktiviert wird.
Selbstverständlich ist es möglich, die vorliegend als durch Sensoren erfasst dargestellten Größen alternativ durch Berechnung aus anderen erfassten oder ebenfalls berechneten Größen zu ermitteln, um einzelne oder auch alle
dargestellten Sensoren einzusparen.
Eine Signalleitung 15 vom Motor 1 zur Steuereinheit 7 steht stellvertretend für die Erfassung von den motorkennzeichnenden Betriebszuständen, wie beispielsweise der aktuellen Motordrehzahl, des Motordrehmoments sowie von Zündzeitpunkten bis hin zur Abschaltung einzelner Zylinder können diese Informationen an die Steuereinheit 7 übermittelt werden. Die Steuereinheit 7 kann somit in
Kommunikationsverbindung (zum Beispiel über CAN-Bus, bidirektional) mit dem Motor-, Getriebe- oder sonstigen Steuerungen, beispielsweise üblicher
Fahrzeugassistenzsysteme (ASR, TCS, ESP, ABS) stehen. Auch kann die
Steuereinheit 7 integral mit den genannten Steuergeräten und insbesondere mit der Getriebesteuerung ausgeführt sein.
Vorliegend ist das Fahrpedal 3 mit dem Schalter 2 gekoppelt beziehungsweise steht mit diesem in Wirkverbindung, so dass die Stellung des Schalters 2 proportional ist zur Fahrpedalstellung, besonders im Endbereich. Der Schalter 2 kann ein normaler Ein-/Aus-Schalter sein beziehungsweise unendlich viele Zwischenstellungen aufweisen. Auch kann der Schalter 2 ein Ventil, vorzugsweise ein Proportionalventil sein. Der Schalter 2 kann weiterhin Einrichtungen zur Erfassung des Betätigungsdruckes, der Betätigungsbeschleunigung, der
Betätigungsgeschwindigkeit oder des Betätigungsweges des Schalters 2 sowie des mit diesem gekoppelten Fahrpedals 3 umfassen. Denkbar sind hier weitere
Sensoren, wie Druckaufnehmer, optische, elektronische, induktive sowie kapazitive Aufnehmer.
Die Figur 2 veranschaulicht einen Ablaufplan für ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Einstellung von Schaltpunkten in einem automatisierten Schaltgetriebe oder einem Automatikgetriebe. Ersichtlich sind die zwischen Start und Ende
angeordneten Blöcke 20.1 - 20.5. Der Block 20.1 bezeichnet die Startphase der Überprüfung, ob die Bedingungen für die Kick-down-Funktion vorliegen.
Vorliegend können bereits die in der Steuereinheit 7 hinterlegten Grenzwerte für die Bedingungen aus der Steuereinheit 7 herausgelesen werden.
Nachfolgend wird im Block 20.2 die Betätigung des Fahrpedals 3 beziehungsweise des Schalters 2 abgefragt. Vorliegend wird zunächst nur geprüft, ob der Schalter 2 beziehungsweise das Fahrpedal 3 betätigt wurde.
Der sich an den Block 20.2 anschließende Block 20.3 überprüft, ob die Betätigung des Fahrpedals 3 beziehungsweise des Schalters 2 erfolgreich war, ob das
Fahrpedal 3 somit im Endbereich der maximalen Fahrpedalstellung (90 - 100 Prozent) betätigt wurde beziehungsweise wenigstens eine gewisse Zeit lang vom Fahrer in diesem Bereich gehalten wurde. Vorliegend kann somit über die Dauer der Betätigung des Fahrpedals in der Vollgasstellung mittels einer Karenzzeit versehentliches oder ungewolltes Betätigen des Fahrpedals bis zum Anschlag durch die Steuereinheit 7 gefiltert und somit die Kick-down-Funktion entsprechend zur Verfügung gestellt werden oder nicht. Auch kann in diesem
Verfahrensabschnitt die Stärke der Betätigung (Betätigungsarbeit), der Betätigungsweg sowie die Geschwindigkeit und Beschleunigung der Betätigung von geeigneten Sensoren, wie sie in Figur 1 beschrieben sind, von der
Steuereinheit erfasst und verarbeitet werden. Entsprechend dieser eben
genannten Betätigungsparameter wird im Anschluss entschieden, ob die
Betätigung erfolgreich war, wenn nicht, so wird zwischen den Block 20.1 und 20.2 zurückgesprungen, wobei dann wieder erfasst wird, ob das Fahrpedal 3
beziehungsweise der Schalter 2 betätigt wurde.
War die Betätigung erfolgreich, so werden die nächsten Verfahrensschritte entsprechend dem sich anschließenden Block 20.4 ausgeführt. Hierbei wird geprüft, ob mindestens eine der Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorliegt. Hierzu werden die Sensoren sowie zusätzlichen Steuergeräte, wie in Figur 1 dargelegt, abgefragt. Ist nicht mindestens eine der genannten Bedingungen trotz Betätigen des Fahrpedals 3 beziehungsweise des Schalters 2 erfüllt, so wird die Kick-down-Funktion nicht aktiviert, es erfolgt ein Rücksprung an den Start des Ablaufs und vorliegend zwischen den Block 20.1 und 20.2.
Ist hingegen mindestens eine der Bedingungen erfüllt, so wird gemäß dem sich anschließenden Block 20.5 die Kick-down-Funktion aktiviert und vorliegend die Schaltpunkte des Getriebes zu höheren Drehzahlen hin verschoben. Vorliegend wird der Verfahrensablauf hiernach beendet.
Bezugszeichenliste
Motor
Schalter
Fahrpedal
Getriebe
Getriebeabtriebswelle
Räder
Steuereinheit
Sensor
Sensor
Sensor
Sensor
Sensor
Sensor
Sensor
Leitung
Leitung
Leitung
Leitung
Block

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Einstellung von Schaltpunkten in einem automatisierten Schaltgetriebe oder einem Automatikgetriebe eines durch einen Motor (1) angetriebenen Fahrzeugs, wobei die Schaltpunkte durch Aktivieren einer Kick-down-Funktion zu höheren Motordrehzahlen hin verschiebbar sind; dadurch gekennzeichnet, dass
die Kick-down-Funktion vom Fahrer durch Betätigen eines Schalters (2) und/oder eines Fahrpedals (3) aktiviert wird, wenn eine oder mehrere der folgenden Bedingungen vorliegen:
es ist/wird aktuell ein Gang oberhalb eines vorbestimmten Ganges eingelegt;
das Fahrzeug hat nach dem Anfahren aus dem Stillstand oder im Betrieb eine vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht;
das Fahrzeug hat nach dem Anfahren aus dem Stillstand eine vorbestimmte Strecke zurückgelegt;
es ist eine vorbestimmte Zeit nach Anfahren des Fahrzeugs aus dem Stillstand verstrichen;
die aktuelle Fahrbahnneigung liegt oberhalb einer vorgegebenen Fahrbahnneigung;
die aktuelle Fahrzeugbeschleunigung liegt unterhalb eines vorbestimmten Beschleunigungswertes des Fahrzeugs;
das aktuelle Drehmoment der Antriebsräder liegt unterhalb eines vorbestimmten Antriebsdrehmomentes der Antriebsräder;
wohingegen die Kick-down-Funktion trotz Betätigen des Schalters (2) und/oder trotz Betätigen des Fahrpedals (3) unabhängig von der Stellung des Fahrpedals (3) nicht aktiviert wird, wenn nicht mindestens eine der genannten Bedingungen vorliegt
2. Verfahren zum Erhöhen des Antriebsmomentes einer elektrischen Maschine eines durch diese angetriebenen Hybridfahrzeugs, wobei die
Drehmomenterhöhung durch Aktivieren einer Kick-down-Funktion erfolgt; dadurch gekennzeichnet, dass
2.1 die Kick-down-Funktion vom Fahrer durch Betätigen eines Schalters (2) und/oder eines Fahrpedals (3) aktiviert wird, wenn eine oder mehrere der folgenden Bedingungen vorliegen:
es ist/wird aktuell ein Gang oberhalb eines vorbestimmten Ganges in einem Antriebsleistung übertragenden Getriebe des Hybridfahrzeugs eingelegt;
das Fahrzeug hat nach dem Anfahren aus dem Stillstand oder im Betrieb eine vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht;
das Fahrzeug hat nach dem Anfahren aus dem Stillstand eine vorbestimmte Strecke zurückgelegt;
es ist eine vorbestimmte Zeit nach Anfahren des Fahrzeugs aus dem Stillstand verstrichen;
die aktuelle Fahrbahnneigung liegt oberhalb einer vorgegebenen Fahrbahnneigung;
die aktuelle Fahrzeugbeschleunigung liegt unterhalb eines vorbestimmten Beschleunigungswertes des Fahrzeugs; das aktuelle Drehmoment der Antriebsräder liegt unterhalb eines vorbestimmten Antriebsdrehmomentes der Antriebsräder; wohingegen die Kick-down-Funktion trotz Betätigen des Schalters (2) und/oder trotz Betätigen des Fahrpedals (3) unabhängig von der Stellung des Fahrpedals (3) nicht aktiviert wird, wenn nicht mindestens eine der genannten Bedingungen vorliegt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kick-down- Funktion durch Betätigen des Schalters (2) und/oder des Fahrpedals (3) und Vorliegen wenigstens einer der genannten Bedingungen, insbesondere dem Vorliegen eines vorbestimmten Ganges, aktiviert wird und eine
Rückschaltung in einen niedrigeren Gang verhindert wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Schalter mit dem Fahrpedal (3) des Fahrzeugs derart gekoppelt ist, dass bei Betätigung des Fahrpedals (3) durch den Fahrer, insbesondere in einem Endbereich der maximal möglichen Fahrpedalstellung auch der Schalter (2) betätigt wird.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kick-down- Funktion bei Vorliegen der aktuellen Fahrpedalstellung oder Schalterstellung im Bereich von 90 Prozent bis 100 Prozent des Endbereichs der maximal möglichen Fahrpedalstellung oder Schalterstellung bei Volllast aktiviert wird.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kick-down-Funktion nach Erreichen einer aktuell gemessenen oder einer ermittelten Beschleunigung, wobei diese insbesondere aus der
Fahrzeugmasse, Fahrbahnneigung sowie dem aktuellen Motordrehmoment berechnet wird, aktiviert wird.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsgeschwindigkeit, Betätigungsbeschleunigung und/oder der Betätigungsdruck des Fahrpedals (3) und/oder des Schalters (2) erfasst wird und die Kick-down-Funktion oberhalb eines bestimmten Grenzwertes der entsprechenden Größe aktiviert wird.
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