WO2013045003A1 - Verfahren zum steuern eines automatgetriebes - Google Patents

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WO2013045003A1
WO2013045003A1 PCT/EP2012/002504 EP2012002504W WO2013045003A1 WO 2013045003 A1 WO2013045003 A1 WO 2013045003A1 EP 2012002504 W EP2012002504 W EP 2012002504W WO 2013045003 A1 WO2013045003 A1 WO 2013045003A1
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automatic transmission
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internal combustion
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Bernd Dietzel
Rolf Hoffmann
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Voith Patent GmbH
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    • F16H2061/022—Calculation or estimation of optimal gear ratio, e.g. best ratio for economy drive or performance according driver preference, or to optimise exhaust emissions

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling the gear change in an automatic transmission of a motor vehicle driven by an internal combustion engine, in particular according to the preamble of claim 1.
  • Fuel economy is able to deliver, taking into account one
  • Transmission efficiency map that determines the transmission efficiencies for each of the gears in question.
  • Powertrain acceleration of the vehicle is determined by calculation. For different transmission types, a uniform device is created, the for the selection of a translation and the circuit only a few, on the
  • the European patent EP 1 047 889 Bl proposes to dispense with the conventional switching point determination and replace it with a real-time forecast of the target connection speeds to be achieved in the target gear.
  • Acceleration and speed-dependent switching speeds are replaced by the map of the internal combustion engine, in particular in the form of a power / speed diagram or a torque / speed diagram.
  • the circuit is made to allow a fuel-efficient driving behavior with sufficient driving performance, in particular taking into account the characteristic map of the specific fuel consumption.
  • DE 600 07 858 T2 proposes to calculate the gear change times of an automatic transmission for different gears and to include them in the calculation of the specific fuel consumption.
  • the present invention is therefore based on the object, a method for controlling the gear change in an automatic transmission one with a
  • Internal combustion engine that drives the motor vehicle can be further lowered.
  • the method should in particular be applicable both to vehicles that are driven exclusively with an internal combustion engine, as well as in so-called hybrid vehicles, in which in addition to an internal combustion engine and one or more electric motors for driving the vehicle can be used.
  • a transmission control unit which is adapted to carry out a method according to the invention, wherein the transmission control unit by definition includes conventional components, such as connections to actuators in the transmission to operate them, and programmable memory modules, in which a program is deposited, depending of signals to ECU inputs which generates various control signals for the actuators.
  • Motor vehicle comprises the following steps:
  • Transmission output of the automatic transmission would be switched, and / or predicting the fuel consumption of the internal combustion engine, which would result if the automatic transmission from its current gear to a next lower gear with comparatively larger
  • an additional fuel consumption is now predicted by the shifting process itself before shifting, and shifting takes place as a function of this predicted additional fuel consumption.
  • the ratio between the transmission input and the transmission output can be represented by the ratio of the speeds, that is, the speed of the transmission output divided by the speed of the transmission input.
  • a ratio of significantly greater than 1 will be present, with a corresponding torque increase of
  • the additional fuel consumption can be determined, for example, on the basis of predefined currently detected or calculated boundary conditions before the shift, or a data record is provided which, for each shift, comprises an estimated value for the additional fuel consumption caused by the shift itself.
  • a data record can be stored, for example, in the transmission control unit.
  • the stored estimates in the data set may be determined according to an embodiment of the invention prior to delivery of the vehicle by operation thereof or by operation of the transmission and stored in the record, and / or the estimates may be learned and / or adapted during operation of the vehicle. by detecting the actual additional fuel consumption in a corresponding switching operation.
  • an energy payback period is calculated from the predicted fuel consumption and the predicted additional fuel consumption by the switching process itself, within which the vehicle driver predicts the fuel consumption in the course of the vehicle in the gear of the automatic transmission
  • Amortization time is below a predetermined limit.
  • the limit value can be specified absolutely or variably as a function of certain actual or predicted boundary conditions existing after the switching process. According to one embodiment of the invention, during operation of the motor vehicle, it is detected how often within a predetermined travel distance traveled last with the motor vehicle or within a predetermined straight line
  • average time is determined, that is, the period after which the automatic transmission was switched back to the gear before the circuit after a shift to a next higher gear or to a next lower gear.
  • Both the average retrace frequency and the average retrace time describe a likelihood, with which after a shift into a supposedly fuel-saving gear due to existing unfavorable boundary conditions, for example, when driving up a slope, is switched back to the output gear with higher fuel consumption. Such a downshift again generates one
  • Fallback frequency when deciding whether to perform a circuit should be is cheap.
  • the fuel consumption for the downshift can be predicted and weighted with the average downshift frequency or the average downshift time, and the shift can be made as a function of the weighted additional fuel consumption for the downshift.
  • the transmission control unit would push the switching points in hilly terrain by itself upwards, while it also shifts itself when used in the low country by itself to lower speeds out.
  • the switching is also carried out as a function of one or more of the following variables, which are forecast at least for the state after the circuit and in particular for the current state, that is before the circuit, recorded for comparison with the predicted sizes or calculated: slope on which the motor vehicle is moving
  • the individual quantities can be converted into additional fuel consumption, in particular by multiplying by one for each size
  • the circuit can then take place as a function of this additional fuel consumption.
  • the vehicle acceleration at the current accelerator pedal position as well as at full throttle can be predicted. If one also sets a conversion factor for the acceleration in order to arrive at an associated additional fuel consumption, then one can set directly with this factor how much more fuel consumption is worth a better acceleration. Likewise, a minimum acceleration can be set, which must be reached in the next gear, so that may be switched to this gear.
  • next higher gear or next lower gear includes according to an embodiment of the present invention, the physical insertable in the automatic transmission gear, which has the next smaller translation or the next larger translation compared to the current translation of the current gear.
  • the next higher gear or the next lower gear may also mean a target gear of such a jump circuit.
  • the automatic transmission is assigned a transmission control unit which carries out a method according to the invention.
  • the transmission control unit may, for example, read in at least one quantity correlating with the output speed and a quantity correlating with an operating state of the internal combustion engine, and on the basis of at least these variables
  • Output automatic gearbox instead of or in addition to the output speed of the automatic transmission and the input speed of the transmission or a correlating with this size can be read into the transmission control unit.
  • the transmission control unit over the course of Operating time of the motor vehicle or even determine a consumption map of the internal combustion engine during operation before delivery.
  • this consumption map could also be included in a record of
  • Transmission control unit or another control device in particular the
  • Consumption map can according to a further embodiment, not only the internal combustion engine, in particular diesel engine, or its
  • the transmission control unit can now determine for the next lower gear and the next higher gear, how large the fuel consumption in these gears, which is referred to herein as forecast fuel consumption of the engine in the next lower gear or the next higher gear.
  • forecast fuel consumption of the engine in the next lower gear or the next higher gear is referred to herein as forecast fuel consumption of the engine in the next lower gear or the next higher gear.
  • a next step for each of the three gears, namely the next lower gear, the current gear and the next higher gear, it can be checked whether any boundary conditions are violated.
  • These may be, for example, connection speeds, time-limited speed ranges of the internal combustion engine and others. Any criterion which does not constitute an absolute exclusion may, as stated, be determined by means of a
  • Conversion factor can be converted into a fuel consumption. This is clearly the additional consumption that one has to accept in order to fulfill the criterion.
  • the transmission control can now calculate from these data the most favorable in the total fuel consumption gear and possibly, taking into account the additional fuel consumption for the circuit itself, switch there.
  • Figure 1 is a schematic representation of a drive train with a
  • Figure 2 is a likewise schematic representation of a motor map.
  • FIG. 1 shows an output side of an internal combustion engine 3
  • Transmission input shaft 13 and a transmission output shaft 6 has.
  • the internal combustion engine 3 drives the transmission input shaft 13, which in turn drives the transmission output shaft 6, with a speed ratio between the transmission input shaft 13 and the transmission output shaft 6, which is determined by the gear engaged in the automatic transmission 1.
  • Internal combustion engine 3 is controlled by means of the engine control unit 5.
  • the automatic transmission 1 is controlled by means of the transmission control unit 2.
  • Engine control unit 5 and transmission control unit 2 are connected via a data bus 7, so that the transmission control unit 2 for performing its
  • Engine control 5 stored motor map 4 can access, which is shown by way of example in Figure 2.
  • the speed of the drive motor 3 is plotted and on the vertical axis, the torque generated by the engine. Every combination of speed and torque is a specific one
  • the transmission control unit 2 comprises a
  • Denoted by 11 is a calculation device of the transmission control unit 2.
  • the calculation device 11 can now use the engine map 4 in
  • Engine map memory 10 which could be stored as an alternative in the transmission control unit 2, for example, after it has been learned, and the
  • Transmission control unit 2 for the transmission output speed is exemplified by 12.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Automatgetriebes Verfahren zum Steuern des Gangwechsels in einem Automatgetriebe eines mit einem Verbrennungsmotor angetrieben Kraftfahrzeugs mit den folgenden Schritten: Prognostizieren des Kraftstoffverbrauchs des Verbrennungsmotors, der sich ergäbe, wenn das Automatgetriebe aus seinem aktuellen Gang in einen nächst höheren Gang mit vergleichsweise kleinerer Übersetzung zwischen einem Getriebeeingang und einem Getriebeausgang des Automatgetriebes geschaltet würde, und/oder Prognostizieren des Kraftstoffverbrauchs des Verbrennungsmotors, der sich ergäbe, wenn das Automatgetriebe aus seinem aktuellen Gang in einen nächst niedrigeren Gang mit vergleichsweise größerer Übersetzung zwischen dem Getriebeeingang und dem Getriebeausgang geschaltet würde; und Vergleichen des prognostizierten Kraftstoffverbrauchs des Verbrennungsmotors in dem nächst höheren Gang des Automatgetriebes und/oder des prognostizierten Kraftstoffverbrauchs des Verbrennungsmotors in dem nächst niedrigeren Gang des Automatgetriebes mit dem aktuellen Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors; Schalten des Automatikgetriebes in den nächst höheren Gang oder in den nächst niedrigeren Gang in Abhängigkeit des Vergleichs, um eine Verbrauchseinsparung zu erzielen. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Schalten ein Kraftstoffmehrverbrauch durch den Schaltvorgang selbst prognostiziert wird und ein Schalten in Abhängigkeit des prognostizierten Kraftstoffmehrverbrauchs erfolgt.

Description

Verfahren zum Steuern eines Automatgetriebes
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Gangwechsels in einem Automatgetriebe eines mit einem Verbrennungsmotor angetriebenen Kraftfahrzeugs, im Einzelnen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Automatgetriebe schalten heutzutage nicht nur in Abhängigkeit der Drehzahl des sie antreibenden Verbrennungsmotors beziehungsweise in Abhängigkeit der Drehzahl der Getriebeabtriebswelle, proportional zu der aktuellen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs von einem aktuellen Gang, auch Ausgangsgang genannt, in einen nächst höheren Gang oder nächst niedrigeren Gang, auch Zielgang genannt, sondern es werden zur Steigerung des Komforts und besonders zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs des Verbrennungsmotors weitere Größen des
Antriebsstrangs oder Umgebungsparameter berücksichtigt, in Abhängigkeit von welchen entschieden wird, ob eine Schaltung durchzuführen ist oder nicht.
Beispielsweise beschreibt die Offenlegungsschrift DE 10 2006 009 589 AI, die als nächstliegender Stand der Technik anzusehen ist, eine Auswahl des günstigsten Ganges aus verschiedenen möglichen Gängen, wobei nur derjenige Gang ausgewählt wird, welcher die gewünschte Fahrleistung mit dem geringsten
Kraftstoffverbrauch zu liefern in der Lage ist, unter Berücksichtigung eines
Getriebe-Wirkungsgrad-Kennfeldes, das die Getriebewirkungsgrade für jeden der in Frage kommenden Gänge ermittelt.
Die Offenlegungsschrift DE 197 03 561 AI beschreibt eine Einrichtung zum
Auswerten von Fahrzeug-, Antriebs- und Betriebsparametern eines Fahrzeugs, um eine Übersetzung eines Getriebes nach vorgegebenen Rechenregeln, Kenngrößen oder Kennfeldern mittels eines Mikroprozessors auszuwählen und einzustellen, wobei aus einer der Fahrgeschwindigkeit entsprechenden Drehzahl eines
Antriebsstrangs eine Beschleunigung des Fahrzeugs rechnerisch ermittelt wird. Für unterschiedliche Getriebetypen wird eine einheitliche Einrichtung geschaffen, die für die Auswahl einer Übersetzung und die Schaltung nur wenige, auf das
Fahrzeug abzustimmende Parameter benötigt.
Die europäische Patentschrift EP 1 047 889 Bl schlägt vor, auf die konventionelle Schaltpunktbestimmung zu verzichten und durch eine Echtzeitprognose der zu erzielenden Anschlussdrehzahlen im Zielgang zu ersetzen. Die herkömmlichen Datensätze bei konventionellen Schaltprogrammen für Laststufen-,
Beschleunigungs- und drehzahlabhängigen Schaltdrehzahlen werden durch das Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine ersetzt, insbesondere in Form eines Leistungs-/Drehzahl-Diagramms oder eines Drehmoment-/Drehzahl-Diagramms. Die Schaltung erfolgt zur Ermöglichung eines kraftstoffsparenden Fahrverhaltens bei ausreichender Fahrleistung insbesondere unter Berücksichtigung des Kennfelds des spezifischen Kraftstoffverbrauches.
DE 600 07 858 T2 schlägt vor, die Gang Wechselzeiten eines automatischen Getriebes für verschiedene Gänge zu berechnen und in die Berechung des spezifischen Kraftstoffverbrauchs einzubeziehen.
Obwohl somit verschiedene Schaltstrategien zur Erzielung eines möglichst geringen Kraftstoffverbrauchs eines Kraftfahrzeugs bekannt sind, steht der Kraftstoffverbrauch von Fahrzeugen und der damit verbundene CO2-Ausstoß immer mehr im Fokus der Entwicklung und es gibt einen Bedarf für neue
Schaltstrategien, die eine noch weitere Absenkung des Kraftstoffverbrauchs des Verbrennungsmotors ermöglichen. Dabei sollen Verfahren zum Steuern des Gangwechsels in einem Automatgetriebe zur Verwirklichung neuer
Schaltstrategien möglichst ohne zusätzliche Bauteile und insbesondere mit einem Rückgriff auf Größen im Kraftfahrzeug erfolgen, die, wenn möglich, ohnehin einem Getriebesteuergerät, welches einen solchen Gangwechsel in einem
Automatgetriebe steuert, zur Verfügung stehen oder dem Getriebesteuergerät mit geringem zusätzlichen Aufwand zur Verfügung gestellt werden können. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern des Gangwechsels in einem Automatgetriebe eines mit einem
Verbrennungsmotor angetriebenen Kraftfahrzeugs anzugeben, mit welchem der durchschnittliche Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs beziehungsweise des
Verbrennungsmotors, der das Kraftfahrzeug antreibt, weiter gesenkt werden kann. Das Verfahren soll insbesondere sowohl bei Fahrzeugen anwendbar sein, die ausschließlich mit einem Verbrennungsmotor angetrieben werden, als auch bei sogenannten Hybridfahrzeugen, bei welchen neben einem Verbrennungsmotor auch ein oder mehrere Elektromotoren zum Antrieb des Fahrzeugs zum Einsatz kommen können.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind zweckmäßige und besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben. Ferner wird ein Getriebesteuergerät angegeben, das eingerichtet ist, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wobei das Getriebesteuergerät definitionsgemäß übliche Komponenten, wie Verbindungen zu Aktuatoren im Getriebe, um diese zu betätigen, sowie programmierbare Speicherbausteine umfasst, in welchen ein Programm hinterlegt ist, das in Abhängigkeit von Signalen an Steuergerätseingängen die verschiedenen Steuersignale für die Aktuatoren erzeugt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Steuern des Gangswechsels in einem
Automatgetriebe eines mit einem Verbrennungsmotor angetriebenen
Kraftfahrzeugs umfasst die folgenden Schritte:
Prognostizieren des Kraftstoffverbrauchs des Verbrennungsmotors, der sich ergäbe, wenn das Automatgetriebe aus seinem aktuellen Gang in einen nächst höheren Gang mit vergleichsweise kleinerer Übersetzung zwischen einem Getriebeeingang und einem
Getriebeausgang des Automatgetriebes geschaltet würde, und/oder Prognostizieren des Kraftstoffverbrauchs des Verbrennungsmotors, der sich ergäbe, wenn das Automatgetriebe aus seinem aktuellen Gang in einen nächst niedrigeren Gang mit vergleichsweise größerer
Übersetzung zwischen dem Getriebeeingang und dem
Getriebeausgang geschaltet würde; und
Vergleichen des prognostizierten Kraftstoffverbrauchs des Verbrennungsmotors in dem nächst höheren Gang des Automatgetriebes und/oder des prognostizierten Kraftstoffverbrauchs des Verbrennungsmotors in dem nächst niedrigeren Gang des Automatgetriebes mit dem aktuellen Kraftstoffverbrauch des
Verbrennungsmotors;
Schalten des Automatikgetriebes in den nächst höheren Gang oder in den nächst niedrigeren Gang in Abhängigkeit des Vergleichs, um eine
Verbrauchseinsparung zu erzielen.
Erfindungsgemäß wird nun vor dem Schalten ein Kraftstoffmehrverbrauch durch den Schaltvorgang selbst prognostiziert und ein Schalten erfolgt in Abhängigkeit dieses prognostizierten Kraftstoffmehrverbrauchs.
Die Übersetzung zwischen dem Getriebeeingang und dem Getriebeausgang kann durch das Verhältnis der Drehzahlen dargestellt werden, das heißt die Drehzahl des Getriebeausgangs geteilt durch die Drehzahl des Getriebeeingangs. In der Regel wird in den niedrigeren Gängen eine Übersetzung von deutlich größer als 1 vorliegen, mit einer entsprechenden Drehmomentüberhöhung vom
Getriebeeingang zum Getriebeausgang, und in den höheren und/oder im höchsten Gang kann eine Übersetzung von 1 beziehungsweise etwas größer oder etwas kleiner als 1 vorliegen. Der Kraftstoffmehrverbrauch kann beispielsweise anhand vorgegebener aktuell erfasster oder berechneter Randbedingungen vor der Schaltung ermittelt werden oder es wird ein Datensatz vorgegeben, der für jede Schaltung einen Schätzwert für den Kraftstoffmehrverbrauch umfasst, der durch die Schaltung selbst verursacht wird. Ein solcher Datensatz kann beispielsweise im Getriebesteuergerät gespeichert sein. Die gespeicherten Schätzwerte in dem Datensatz können gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform vor der Auslieferung des Fahrzeugs durch Betrieb desselben oder durch Betrieb des Getriebes ermittelt und in dem Datensatz hinterlegt werden, und/oder die Schätzwerte können während des Betriebs des Fahrzeugs erlernt und/oder adaptiert werden, indem der tatsächliche Kraftstoffmehrverbrauch bei einem entsprechenden Schaltvorgang erfasst wird.
Besonders günstig ist es, wenn aus dem prognostizierten Kraftstoffverbrauch und dem prognostizierten Kraftstoffmehrverbrauch durch den Schaltvorgang selbst eine energetische Amortisationszeit berechnet wird, innerhalb von welcher bei Fahrt mit dem Fahrzeug in dem Gang des Automatgetriebes, für welchen der Kraftstoffverbrauch prognostiziert wurde, der prognostizierte
Kraftstoffmehrverbrauch durch den Schaltvorgang selbst wieder eingespart würde. Das Schalten kann dann in Abhängigkeit dieser berechneten energetischen
Amortisationszeit erfolgen, beispielsweise nur dann, wenn die energetische
Amortisationszeit unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt. Der Grenzwert kann absolut vorgegeben werden oder variabel in Abhängigkeit bestimmter aktuell oder prognostizierter nach dem Schaltvorgang vorliegender Randbedingungen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird im Betrieb des Kraftfahrzeugs erfasst, wie oft innerhalb einer vorgegebenen mit dem Kraftfahrzeug zuletzt zurückgelegten Wegstrecke oder innerhalb einer vorgegebenen gerade
abgelaufenen Zeitspanne (das heißt der unmittelbar zurückliegenden Zeitspanne) nach einer Schaltung des Automatgetriebes in einen nächst höheren Gang oder nächst niedrigeren Gang das Automatgetriebe innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls wieder in den Gang vor der Schaltung zurückgeschaltet wurde, und hieraus kann eine durchschnittliche Rückschalthäufigkeit ermittelt werden. Eine solche Rückschalthäufigkeit innerhalb der abgelaufenen Zeitspanne
beziehungsweise der zuletzt zurückgelegten Wegstrecke kann gespeichert werden und das Schalten in Abhängigkeit dieser durchschnittlichen Rückschalthäufigkeit der letzten Zeit beziehungsweise der zuletzt zurückgelegten Wegstrecke erfolgen. Insbesondere wird für verschiedene einzelne Gänge, vorteilhaft für jeden einzelnen Gang mit Ausnahme des höchsten Ganges und/oder des niedrigsten Ganges (beim niedrigsten Gang kann nicht mehr runtergeschaltet werden, so dass es hierfür keine Rückschalthäufigkeit für das Runterschalten gibt, und beim höchsten Gang liegt entsprechend keine Rückschalthäufigkeit für ein Hochschalten vor), eine solche durchschnittliche Rückschalthäufigkeit ermittelt und vorteilhaft gespeichert. Alternativ kann anstelle der durchschnittlichen Rückschalthäufigkeit die
durchschnittliche Rückschaltzeit ermittelt werden, das heißt die Zeitspanne, nach welcher das Automatgetriebe nach einer Schaltung in einen nächst höheren Gang oder in einen nächst niedrigeren Gang wieder in den Gang vor der Schaltung zurückgeschaltet wurde.
Sowohl die durchschnittliche Rückschalthäufigkeit als auch die durchschnittliche Rückschaltzeit beschreiben eine Wahrscheinlichkeit, mit welcher nach einer Schaltung in einen vermeintlich kraftstoffsparenderen Gang aufgrund vorliegender ungünstiger Randbedingungen, beispielsweise bei Fahrten eine Steigung hinauf, wieder in den Ausgangsgang mit höherem Kraftstoffverbrauch zurückgeschaltet wird. Eine solche Rückschaltung erzeugt selbst erneut einen
Kraftstoffmehrverbrauch, sodass die Berücksichtigung der Wahrscheinlichkeit der Rückschaltung aus Erfahrungswerten, nämlich der ermittelten durchschnittlichen Rückschaltzeit beziehungsweise der ermittelten durchschnittlichen
Rückschalthäufigkeit bei der Entscheidung, ob eine Schaltung durchgeführt werden sollte, günstig ist. Beispielsweise kann der Kraftstoffmehrverbrauch für die Rückschaltung prognostiziert und mit der durchschnittlichen Rückschalthäufigkeit oder der durchschnittlichen Rückschaltzeit gewichtet werden und das Schalten in Abhängigkeit des gewichteten Kraftstoffmehrverbrauchs für die Rückschaltung erfolgen. Auf diese Weise würde das Getriebesteuergerät in hügeligem Gelände die Schaltpunkte von selbst nach oben schieben, während es sie bei einem Einsatz im Flachland ebenso von selbst wieder zu tieferen Drehzahlen hin verschiebt.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Schalten zudem in Abhängigkeit einer oder mehrerer der nachfolgenden Größen, die zumindest für den Zustand nach der Schaltung prognostiziert werden und insbesondere auch für den aktuellen Zustand, das heißt vor der Schaltung, zum Vergleich mit den prognostizierten Größen erfasst oder berechnet werden: - Steigung, auf welcher sich das Kraftfahrzeug bewegt
Fahrzeugbeschleunigung bei aktueller Fahrpedalstellung
Fahrzeugbeschleunigung bei Vollgas
Motordrehzahl
Fahrzeuggeschwindigkeit
- Anschlussdrehzahlen von Schaltelementen im Automatgetriebe
zeitliche Beschränkung sich einstellender Drehzahlbereiche.
Die einzelnen Größen können in einen Kraftstoffmehrverbrauch umgerechnet werden, insbesondere durch Multiplikation mit einem für jede Größe
vorgegebenen Umrechnungsfaktor, und die Schaltung kann dann in Abhängigkeit dieses Kraftstoffmehrverbrauchs erfolgen.
Wenn beispielsweise ein Schätzwert für die Steigung, auf welcher das Fahrzeug fährt, bekannt ist oder erfasst wird, dann kann für jeden der untersuchten Gänge, insbesondere für den nächst höheren Gang, den nächst niedrigeren Gang und den aktuellen Gang die Fahrzeugbeschleunigung bei der derzeitigen Fahrpedalstellung wie auch bei Vollgas prognostiziert werden. Legt man auch für die Beschleunigung einen Umrechnungsfaktor fest, um zu einem zugehörigen Kraftstoffmehrverbrauch zu gelangen, dann kann mit diesem Faktor direkt eingestellt werden, wie viel Kraftstoffmehrverbrauch eine bessere Beschleunigung wert ist. Ebenso kann eine Mindestbeschleunigung festgelegt werden, die im nächsten Gang noch erreicht werden muss, damit in diesen Gang geschaltet werden darf.
Wenn vorliegend vom nächst höheren Gang oder nächst niedrigeren Gang die Rede ist, so umfasst dies gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform den physikalischen in dem Automatgetriebe einlegbaren Gang, der die nächst kleinere Übersetzung beziehungsweise die nächst größere Übersetzung im Vergleich zur aktuellen Übersetzung des aktuellen Gangs aufweist. Wenn das Automatgetriebe jedoch auch Sprungschaltungen über mehrere Gänge hinweg zulässt, so kann mit dem nächst höheren Gang oder dem nächst niedrigeren Gang auch ein Zielgang einer solchen Sprungschaltung gemeint sein.
Günstig ist es, wenn dem Automatgetriebe ein Getriebesteuergerät zugeordnet ist, das ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt. Das Getriebesteuergerät kann beispielsweise zumindest eine mit der Abtriebsdrehzahl korrelierende Größe und eine mit einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors korrelierende Größe einlesen und auf Grundlage zumindest dieser Größen ein
Übersetzungsverhältnissignal zur Einstellung eines Übersetzungsverhältnisses des
Automatgetriebes ausgeben. Anstelle oder zusätzlich zu der Abtriebsdrehzahl des Automatgetriebes kann auch die Eingangsdrehzahl des Getriebes beziehungsweise eine mit dieser korrelierende Größe in das Getriebesteuergerät eingelesen werden.
Das Getriebesteuergerät erhält gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform zusätzlich Daten des Kraftstoffverbrauchs und insbesondere des
Motordrehmoments. Beispielsweise kann das Getriebesteuergerät im Laufe der Betriebszeit des Kraftfahrzeugs beziehungsweise auch bei einem Betrieb vor Auslieferung ein Verbrauchskennfeld des Verbrennungsmotors ermitteln. Alternativ könnte dieses Verbrauchskennfeld auch in einem Datensatz des
Getriebesteuergeräts oder eines anderen Steuergeräts, insbesondere des
Verbrennungsmotorsteuergeräts, vorgegeben sein. Ein solches
Verbrauchskennfeld kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung nicht nur den Verbrennungsmotor, insbesondere Dieselmotor, beziehungsweise dessen
Parameter berücksichtigen, sondern, zum Beispiel bei einem Parallelhybrid oder seriellen Hybrid, auch Parameter der elektrischen Maschine und/oder von
Nebenverbrauchern, insbesondere mit ihren Wirkungsgraden, vorteilhaft auch im Schlepp- beziehungsweise Bremsbetrieb. Aus dem Verbrauchskennfeld kann das Getriebesteuergerät nun für den nächst niedrigeren Gang und den nächst höheren Gang ermitteln, wie groß der Kraftstoffverbrauch in diesen Gängen ist, was vorliegend als prognostizierter Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors in den nächst niedrigeren Gang beziehungsweise den nächst höheren Gang bezeichnet wird. Damit kann in einem nächsten Schritt für jeden der drei Gänge, nämlich den nächst niedrigeren Gang, den aktuellen Gang und den nächst höheren Gang geprüft werden, ob irgendwelche Grenzbedingungen verletzt werden. Diese können beispielsweise Anschlussdrehzahlen, zeitlich beschränkte Drehzahlbereiche des Verbrennungsmotors und Weiteres sein. Jedes Kriterium, das nicht einen absoluten Ausschluss darstellt, kann, wie dargelegt, mittels eines
Umrechnungsfaktors in einen Kraftstoffverbrauch umgerechnet werden. Dies ist anschaulich dann der Mehrverbrauch, den man in Kauf nehmen muss, um das Kriterium zu erfüllen. Die Getriebesteuerung kann nun aus diesen Daten den im Gesamtkraftstoffverbrauch günstigsten Gang berechnen und gegebenenfalls, unter Berücksichtigung des Kraftstoffmehrverbrauchs für die Schaltung selbst, dorthin schalten.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels weiter erläutert werden. Es zeigen:
Figur 1 eine schematisierte Darstellung eines Antriebsstranges mit einem
Verbrennungsmotor und einem Automatgetriebe sowie mit einem Verbrennungsmotorsteuergerät und einem erfindungsgemäß eingerichteten Getriebesteuergerät;
Figur 2 eine ebenfalls schematisierte Darstellung eines Motorkennfeldes.
In der Figur 1 ist ein ausgangsseitig an einem Verbrennungsmotor 3
angeschlossenes Automatgetriebe 1 dargestellt, welches eine
Getriebeeingangswelle 13 sowie eine Getriebeausgangswelle 6 aufweist. Der Verbrennungsmotor 3 treibt die Getriebeeingangswelle 13 an, welche wiederum die Getriebeausgangswelle 6 antreibt, und zwar mit einem Drehzahlverhältnis zwischen der Getriebeeingangswelle 13 und der Getriebeausgangswelle 6, das durch den im Automatgetriebe 1 eingelegten Gang bestimmt wird. Der
Verbrennungsmotor 3 wird mittels des Motorsteuergeräts 5 gesteuert. Das Automatgetriebe 1 wird mittels des Getriebesteuergeräts 2 gesteuert.
Motorsteuergerät 5 und Getriebesteuergerät 2 sind über einen Datenbus 7 verbunden, sodass das Getriebesteuergerät 2 zur Durchführung seiner
Steuerungsaufgaben auf ein in einem Motorkennfeldspeicher 10 in der
Motorsteuerung 5 hinterlegtes Motorkennfeld 4 zugreifen kann, welches exemplarisch in der Figur 2 dargestellt ist. Auf der horizontalen Achse des Diagramms ist die Drehzahl des Antriebsmotors 3 aufgetragen und auf der vertikalen Achse das vom Verbrennungsmotor erzeugte Drehmoment. Jeder Kombination aus Drehzahl und Drehmoment ist ein spezifischer
Kraftstoffverbrauch zugeordnet. Linien konstanten Verbrauchs sind mit 8 bezeichnet. Ein solches Motorkennfeld 4 wird auch als Muscheldiagramm bezeichnet. Die obere dick ausgezogene Linie zeigt das maximale bei einer Drehzahl abgebbare Motordrehmoment. Zurückkommend auf die Figur 1 umfasst das Getriebesteuergerät 2 einen
Datensatz 9, der für jede Schaltung einen Schätzwert für den
Kraftstoffmehrverbrauch enthält, der durch die Schaltung selbst verursacht wird.
Mit 11 ist eine Berechnungseinrichtung des Getriebesteuergeräts 2 bezeichnet. Die Berechnungseinrichtung 11 kann nun anhand des Motorkennfelds 4 im
Motorkennfeldspeicher 10, das als alternativ auch im Getriebesteuergerät 2 abgelegt sein könnte, beispielsweise nachdem es erlernt wurde, und dem
Datensatz 9 mit den Schätzwerten für den Kraftstoffmehrverbrauch bei einer Schaltung ermitteln, ob sich eine Schaltung hinsichtlich des langfristig günstigsten Kraftstoffverbrauchs des Verbrennungsmotors 3 lohnt oder nicht. In Abhängigkeit dieser Berechnung wird die Schaltung im Automatgetriebe 1 durchgeführt.
Als weitere Eingangsgröße für die Berechnungseinrichtung 11 beziehungsweise das Getriebesteuergerät 2 kann die Getriebeabtriebsdrehzahl und/oder die
Drehzahl der Getriebeeingangsweile 13 dienen. Der Eingang des
Getriebesteuergeräts 2 für die Getriebeabtriebsdrehzahl ist beispielhaft mit 12 bezeichnet.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Steuern des Gangwechsels in einem Automatgetriebe (1) eines mit einem Verbrennungsmotor (3) angetrieben Kraftfahrzeugs mit den folgenden Schritten:
Prognostizieren des Kraftstoffverbrauchs des Verbrennungsmotors (3), der sich ergäbe, wenn das Automatgetriebe (1) aus seinem aktuellen Gang in einen nächst höheren Gang mit vergleichsweise kleinerer Übersetzung zwischen einem Getriebeeingang (13) und einem Getriebeausgang (6) des Automatgetriebes (1) geschaltet würde, und/oder Prognostizieren des Kraftstoffverbrauchs des Verbrennungsmotors (3), der sich ergäbe, wenn das Automatgetriebe (1) aus seinem aktuellen Gang in einen nächst niedrigeren Gang mit vergleichsweise größerer Übersetzung zwischen dem Getriebeeingang (13) und dem Getriebeausgang (6) geschaltet würde; und Vergleichen des prognostizierten Kraftstoffverbrauchs des
Verbrennungsmotors (3) in dem nächst höheren Gang des
Automatgetriebes (1) und/oder des prognostizierten Kraftstoffverbrauchs des Verbrennungsmotors (3) in dem nächst niedrigeren Gang des
Automatgetriebes (1) mit dem aktuellen Kraftstoffverbrauch des
Verbrennungsmotors (3);
Schalten des Automatikgetriebes (1) in den nächst höheren Gang oder in den nächst niedrigeren Gang in Abhängigkeit des Vergleichs, um eine Verbrauchseinsparung zu erzielen;
dadurch gekennzeichnet, dass
vor dem Schalten ein Kraftstoffmehrverbrauch durch den Schaltvorgang selbst prognostiziert wird und ein Schalten in Abhängigkeit des
prognostizierten Kraftstoffmehrverbrauchs erfolgt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem
prognostizierten Kraftstoffverbrauch und dem prognostizierten Kraftstoffmehrverbrauch durch den Schaltvorgang selbst eine energetische Amortisationszeit berechnet wird, innerhalb von welcher bei Fahrt mit dem Fahrzeug in dem Gang des Automatgetriebes (1), für welchen der
Kraftstoffverbrauch prognostiziert wurde, der prognostizierte
Kraftstoffmehrverbrauch durch den Schaltvorgang selbst wieder eingespart würde, und das Schalten in Abhängigkeit der energetischen
Amortisationszeit erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalten nur dann erfolgt, wenn die energetische Amortisationszeit unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb des Kraftfahrzeugs erfasst wird, wie oft innerhalb einer vorgegebenen mit dem Kraftfahrzeug zuletzt zurückgelegten Wegstrecke oder innerhalb einer vorgegebenen gerade abgelaufenen Zeitspanne nach einer Schaltung des Automatgetriebes (1) in einen nächst höheren Gang oder nächst niedrigeren Gang das Automatgetriebe (1) innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls wieder in den Gang vor der Schaltung zurückgeschaltet wurde, das hieraus eine durchschnittliche
Rückschalthäufigkeit ermittelt wird, insbesondere für verschiedene einzelne Gänge oder für jeden einzelnen Gang, mit Ausnahme des höchsten Ganges und/oder des niedrigsten Ganges, und das Schalten in Abhängigkeit der durchschnittlichen Rückschalthäufigkeit erfolgt.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb des Kraftfahrzeugs für eine mit dem Kraftfahrzeug zuletzt zurückgelegte Wegstrecke oder für eine vorgegebene gerade abgelaufene Zeitspanne die durchschnittliche Rückschaltzeit erfasst wird, nach welcher das Automatgetriebe (1) nach einer Schaltung in einen nächst höheren Gang oder nächst niedrigeren Gang wieder in den Gang vor der Schaltung zurückgeschaltet wurde, insbesondere für einzelne Gänge, vorteilhaft für jeden einzelnen Gang mit Ausnahme des höchsten und/oder niedrigsten Ganges, und dass das Schalten in Abhängigkeit der durchschnittlichen Rückschaltzeit erfolgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprühe 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffmehrverbrauch für die Rückschaltung prognostiziert und mit der durchschnittlichen Rückschalthäufigkeit oder der durchschnittlichen Rückschaltzeit gewichtet wird, und das Schalten in Abhängigkeit des gewichteten Kraftstoffmehrverbrauchs für die Rückschaltung erfolgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalten in Abhängigkeit einer oder mehrerer der nachfolgenden Größen, die zumindest für den Zustand nach der Schaltung prognostiziert und insbesondere für den aktuellen Zustand vor der Schaltung zum
Vergleich erfasst oder berechnet werden:
Steigung, auf welcher sich das Kraftfahrzeug bewegt
Fahrzeugbeschleunigung bei aktueller Fahrpedalstellung
Fahrzeugbeschleunigung bei Vollgas
Motordrehzahl
Fahrzeuggeschwindigkeit
Anschlussdrehzahlen von Schaltelementen im Automatgetriebe zeitliche Beschränkung sich einstellender Drehzahlbereiche.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Größen in einen Kraftstoffmehrverbrauch umgerechnet werden, insbesondere durch Multiplikation mit einem für jede Größe vorgegebenen Umrechnungsfaktor. Getriebesteuergerät, welches Gangwechsel in einem Automatgetriebe (1) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass dieses derart eingerichtet ist, dass es ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.
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