DE10106935A1

DE10106935A1 - Verfahren zum Auslösen eines Rückschalt- bzw. eines Hochschaltvorganges bei einem automatischen Getriebe

Info

Publication number: DE10106935A1
Application number: DE2001106935
Authority: DE
Inventors: Rainer Kloesel; Goetz Hangen
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2001-02-15
Filing date: 2001-02-15
Publication date: 2002-08-22
Anticipated expiration: 2021-02-16
Also published as: DE10106935B4

Abstract

Es wird ein Verfahren sowohl zum Auslösen eines Hochschaltvorganges bzw. eines Rückschaltvorganges beschrieben. Beide Verfahren beruhen im Wesentlichen darauf, dass die aktuell wirkenden äußeren Fahrzustände berücksichtigt werden, in denen für den momentanen Gang bzw. für einen empfohlenen Gang eine maximal mögliche Beschleunigung ermittelt und mit einer vorgegebenen Mindestbeschleunigung verglichen wird. DOLLAR A Ein Rückschalten erfolgt, wenn im aktuellen Gang die Mindestbeschleunigung nicht mehr erreicht werden kann, ein Hochschalten erfolgt nur dann, wenn im neuen Gang die Mindestbeschleunigung erreicht werden kann.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Auslösen eines Rückschalt- bzw. eines Hochschaltvor ganges bei einem automatischen Getriebe eines Fahrzeuges.

Technologischer Hintergrund

Automatische Getriebe sind mit einem Steuerge rät versehen, das die Schaltvorgänge bei einem automati schen Getriebe auslöst. Die dabei eingesetzten Berech nungsverfahren bestehen im Wesentlichen darin, dass soge nannte Schaltkennlinien abgelegt sind, bei denen in Ab hängigkeit von Fahrzeugdaten, wie Geschwindigkeit, Motor drehzahl etc., und von dem Wunsch des Fahrers nach einer bestimmten Beschleunigung bzw. Endgeschwindigkeit, der aus der Gaspedalstellung bzw. der Geschwindigkeit, mit der das Gaspedal betätigt wird, abgeleitet wird, Schalt schwellen zum Hoch- bzw. Rückschalten abgelegt sind. Wenn eine solche Schwelle erreicht wird, wird an ein Stell glied des Getriebes ein entsprechendes Steuersignal zum Hoch- oder Rückschalten ausgegeben.

Die Bemühungen der Entwickler sind darauf ge richtet, einerseits den hierfür notwendigen Rechenaufwand zu verringern und andererseits im Hinblick auf bestimmte Anforderungen, z. B. im Hinblick auf eine Verringerung des Kraftstoffverbrauches, verbesserte Algorithmen zu imple mentieren.

Besondere Schwierigkeiten bereitet es, Situa tionen optimal zu erfassen, die nicht fahrzeugspezifisch, sondern umgebungsspezifisch sind. Dazu zählen z. B. Stei gungen und Gefälle oder andere Einflüsse, die den Fahrwi derstand erhöhen bzw. erniedrigen. Die bisherige Vorge hensweise bestand darin, aus dem Verhalten des Fahrzeuges auf einen solchen äußeren Fahrwiderstand zu schließen und - je nachdem welcher Fahrwiderstand ermittelt worden ist - eine zum aktuellen Fahrwiderstand passende Kennlinie aktiv zu schalten.

Um den Speicheraufwand gering zu halten, wur den allerdings nur eine bestimmte Anzahl von Kennlinien abgespeichert, so dass die jeweils genutzte Kennlinie nicht optimal den tatsächlichen Bedingungen entsprach.

Es sind außerdem Überprüfungsmechanismen be kannt, mit denen eine Schaltempfehlung nochmals auf Plau sibilität und Machbarkeit überprüft wird. Es traten näm lich Situationen auf, bei denen nach einem Hochschalten sofort wieder ein Rückschaltvorgang ausgelöst wurde. Die se Situation ist als Pendelschaltung bekannt. In der DE 196 00 914 A1 wird daher vorgeschlagen, vor dem tat sächlichen Hochschalten zu überprüfen, ob in dem höheren Gang aufgrund der momentan wirkenden Fahrwiderstände tat sächlich eine Mindestbeschleunigung erreicht werden kann. Wenn dies nicht der Fall ist, wird die Hochschaltung nicht ausgeführt.

Die Erfindung beruht somit auf dem Problem, so wohl ein Verfahren zum Hochschalten als auch eines zum Rückschalten zu entwickeln, bei dem mit einem geringen Aufwand plausible Schaltvorgänge unter Berücksichtigung der momentan wirkenden Fahrwiderstände ausgelöst werden und bei denen sogenannte Pendelschaltungen nicht auftre ten.

Lösung

Zum Berechnen des Rückschaltvorganges schlägt die Erfindung daher ein Verfahren zum Ansteuern des Rück schaltvorganges bei einem automatischem Getriebe eines Fahrzeuges während der Fahrt mit den folgenden Schritten vor:
Bestimmung des aktuellen Fahrwiderstandes,
Bestimmung der maximal möglichen Beschleunigung a_max,n im aktuellen Gang n bei dem aktuell vorliegenden Fahrwiderstand, bei dem ohne Auslösen einer Rück schaltung aus einem Standardschaltprogramm beschleu nigt werden kann.
Vergleich der maximal möglichen Beschleunigung a_max,n mit einer vorgegebenen Mindestbeschleunigung a_min,
Schalten in den nächstniedrigen Gang, falls die ma ximal mögliche Beschleunigung a_max,n um einen be stimmten Betrag Δa kleiner ist als die Mindestbe schleunigung a_min.

Der aktuelle Fahrwiderstand wird dabei - was weiter unten näher erläutert werden soll - durch die Be stimmung der Istbeschleunigung und durch den Vergleich mit der Sollbeschleunigung ermittelt, die sich aus den gegebenen Fahrzeug- und Motordaten für eine Fahrt unter Normalbedingungen berechnet (ebene trockene Fahrbahn, kein Wind, Fahrzeugleergewicht und Fahrer). Aufgrund dieses Vergleichs lässt sich für jeden Gang eine maximale Beschleunigung ermitteln (ohne eine Rückschaltung einzu leiten).

Wie jeder Fahrer aus eigener Anschauung weiß, kann bei hohen Gängen und großen Steigungen das Fahrzeug nicht mehr oder nur wenig beschleunigt werden. Stellt nun die Elektronik fest, dass eine Mindestbeschleunigung nicht mehr erreicht werden kann, auch wenn der Motor mit einer Drehzahl betrieben wird, in der das Drehmoment ma ximal ist, so schaltet die Steuerelektronik das Getriebe in einen tieferen Gang. Sollte auch hier die Mindestbe schleunigung nicht erreicht werden, so wird weiter zu rückgeschaltet, soweit natürlich ein nächst niedriger Gang überhaupt noch gegeben ist.

Der Differenzwert Δa kann auf den Wert 0 ein gestellt werden; um aber die oben erwähnten Pendelschal tungen zu vermeiden, kann der Schaltvorgang auch erst dann ausgelöst werden, wenn die Mindestbeschleunigung um einen bestimmten, von 0 verschiedenen Differenzwert Δa unterschritten wird. Außerdem kann der Schaltvorgang zeitlich verzögert ausgeführt werden.

Dieses Verfahren unterscheidet sich von den bisher bekannten Verfahren, bei denen sich die äußeren Fahrwiderstände, die sich z. B. durch eine Steigung erge ben, in einer neuen Kennlinie manifestieren, darin, dass für jeden Gang laufend die aktuell mögliche maximale Be schleunigung ermittelt wird. Dieses Berechnungsverfahren ist mit einem geringen Programmaufwand zur realisieren und benötigt auch keine große Speicherkapazität. Es hat sich außerdem gezeigt, dass man auf diese Weise mit einer angenehmen, ruckfreien Fahrweise rechnen kann.

Auch das im Folgenden beschriebenen Verfahren zum Hochschalten basiert auf dem Vergleich einer maximal möglichen Beschleunigung mit einer Mindestbeschleunigung. Allerdings werden diese Vergleiche erst eingeleitet, wenn von der Steuerelektronik ein Hochschalten angefordert wird. Bei diesem Hochschalten wird mit einem Standard kennfeld gearbeitet, das die Fahrt des Fahrzeuges auf e bener Strecke bei Windstille und ohne weitere äußere Fahrwiderstände repräsentiert. Wird aufgrund dieses Schaltkennfeldes ein Hochschalten angefordert, so wird zunächst die in dem höheren Gang zu erreichende maximale Beschleunigung aufgrund der momentan wirkenden Fahrwider stände ermittelt. Erst wenn dieser oberhalb einer der Mindestbeschleunigung liegt, wird der Schaltvorgang tat sächlich ausgelöst.

Demnach wird ein Verfahren zum Auslösen des Hochschaltvorganges unter Schutz gestellt, bei dem der Hochschaltvorgang von einem elektronischen Steuergerät ausgelöst wird, das in der Lage ist, aufgrund ihm über mittelter und in ihm abgelegter Daten ein entsprechendes Schaltsignal an ein Stellglied auszugeben, und wobei in dem Steuergerät ein Standardkennfeld abgelegt ist, in dem für eine Standardfahrsituation, bei der äußere, nicht vom Fahrzeug beeinflusste Fahrwiderstände unberücksichtigt sind, Schaltpunkte zum Hochschalten in Abhängigkeit von der aktuellen Geschwindigkeit und der vom Fahrer ge wünschten Beschleunigung bzw. Geschwindigkeit angegeben sind,
mit den folgenden Schritten:
wiederkehrende Bestimmungen einer Schaltempfehlung in einen höheren Gang m auf Basis des Standardkenn feldes,
Bestimmung des aktuellen Fahrwiderstandes,
Bestimmung der maximal möglichen Beschleunigung a_max,m im empfohlenen Gang m bei dem aktuell gegebenen Fahrwiderstand,
Vergleich der maximal möglichen Beschleunigung a_max,m im empfohlenen Gang m mit einer gegebenen Mindestbe schleunigung a_min,
Schalten in den empfohlenen Gang m, falls in diesem Gang m die Mindestbeschleunigung a_min erzielt werden kann.

Beiden Verfahren ist gemeinsam, dass der Fahr widerstand aus einem Vergleich der aktuellen Sollbe schleunigung mit der aktuellen Istbeschleunigung ermit telt wird. Während die Istbeschleunigung relativ einfach aus der Raddrehzahl ermittelt werden kann, die mit ent sprechenden Sensoren gemessen wird, ermittelt sich die Sollbeschleunigung aufgrund einer Berechnung, bei der die Motordrehzahl, die Fahrzeuggeschwindigkeit sowie gegebe nenfalls weitere Parameter, die das Leistungsvermögen des Motors bestimmen, wie Temperatur, Luftdruck usw., berück sichtigen, unter Annahme einer Fahrt auf ebener Strecke ermittelt wird.

Diese Verfahren zur Berechnung der Sollbe schleunigung sind aber an sich bekannt und sind nicht spezifisch Gegenstand dieser Anmeldung.

Die Mindestbeschleunigung wiederum wird situa tionsabhängig vorgegeben. Sie kann auf eine vom Fahrer vorgewählte Einstellung zurückgehen; sie kann aber auch aufgrund einer Fahrertyperkennung errechnet werden.

Im Folgenden soll die Erfindung nochmals anhand eines Flussdiagrammes, dargestellt in einer einzigen Figur, näher erläutert werden.

Der Algorithmus beginnt mit einer Abfrage 1, um festzustellen, ob nach der Auswertung einer Standardkenn linie eine neue Gangvorgabe ausgegeben worden ist. Mit dem Begriff Standardkennlinie soll zum Ausdruck gebracht werden, dass in diese Kennlinie lediglich fahrzeugspezi fische Daten einfließen, nicht aber äußere Fahrwider stände, die sich z. B. ergeben, weil das Fahrzeug auf ei ner Steigungsstrecke gefahren wird.

Falls keine neue Gangvorgabe vorliegt, zweigt das Programm in das Unterprogramm 2, in dem zunächst die erzielbare maximale Beschleunigung a_max für den aktuellen Gang in der tatsächlich vorliegenden Fahrsituation be rechnet wird, ohne eine Rückschaltung auszulösen. Dazu wird zunächst der äußere Fahrwiderstand als Korrekturwert a_diff dargestellt; dabei handelt es sich um die Differenz zwischen einer Sollbeschleunigung und einer Istbeschleu nigung, die - wie weiter oben dargelegt - ermittelt wird. Der Korrekturwert a_diff wird nun von der theoretisch zu erzielenden Beschleunigung a_theo für eine Fahrt unter Normalbedingungen subtrahiert, um die maximale Beschleu nigung a_max für den aktuellen Gang in der tatsächlich vor liegenden Fahrsituation zu ermitteln.

Mit diesem Wert wird eine Entscheidung 3 ausge führt, und zwar wird die maximale Beschleunigung a_max ver glichen mit einer minimalen Beschleunigung a_min abzüglich eines Differenzwertes Δa. Wenn die maximale Beschleu nigung a_max kleiner ist als der Vergleichswert, wird eine Rückschaltung eingeleitet (Aktion 4). Danach wird das Programm beendet und zum Start zurückgeleitet.

Für den Fall, dass sich bei der ersten Ent scheidung 1 herausstellt, dass ein Hochschalten in einen neuen Gang ausgeführt werden sollte, verzweigt das Pro gramm in ein weiteres Unterprogramm 5, bei dem zunächst die maximale Beschleunigung für den neuen Gang ermittelt wird. Auch hier wird die maximale Beschleunigung unter Berücksichtigung der aktuellen Fahrwiderstände, die sich aus der Differenz zwischen einer Ist- und einer Sollbe schleunigung ergeben, ermittelt. Mit diesem Wert wird ei ne Entscheidung 6 ausgeführt, bei der der maximale Wert mit einem minimalen Wert verglichen wird. Ist der maxi male Wert größer als dieser minimale Wert, wird die Ak tion 7 eingeleitet, nämlich der empfohlene neue Gang ge schaltet (Aktion 7). Danach ist das Programm beendet und es beginnt einer neuer Zyklus.

Sollte sich herausstellen, dass die maximale Beschleunigung für den neuen Gang kleiner ist als eine minimale Beschleunigung, so wird der ursprüngliche Gang beibehalten (Aktion 8) und das Programm beendet bzw. für einen neuen Zyklus zum Anfang zurückgeleitet.

Erklärung der Formelzeichen

a_max

Maximale Beschleunigung
a_min

Minimale Beschleunigung
a_max,n

Maximal mögliche Beschleunigung im Gang n ohne eine Rückschaltung im Standardschaltkennlinien programm auszulösen. Hierbei sind die aktuellen Fahrwiderstände bereits berücksichtigt.
a_max,m

Maximal mögliche Beschleunigung im empfohlenen Gang m.
a_theo,n

Maximal mögliche Beschleunigung im Gang n ohne eine Rückschaltung im Standardschaltkennlinien programm auszulösen. Hierbei werden Normalbe dingungen vorausgesetzt (ebene, trockene und gerade Fahrbahn, kein Wind, normales Fahrzeug gewicht).
a_diff

a_diff

= a_soll,n

- a_ist

≘ Fahrwiderstandkriterium
a_soll,n

Die Sollbeschleunigung unter Normalbedingungen bei aktuellem Gang und Motormoment.

Bezugszeichenliste

1

Abfrage

2

Unterprogramm

3

Entscheidung

4

Aktion

5

Unterprogramm

6

Entscheidung

7

Aktion

8

Aktion

Claims

1. Verfahren zum Ansteuerung des Rückschaltvorganges bei einem automatischen Getriebe eines Fahrzeuges während der Fahrt mit den folgenden Schritten:
Bestimmung des aktuellen Fahrwiderstandes,
Bestimmung der maximal möglichen Beschleunigung a_max,n im aktuellen Gang n bei dem aktuell gegebenen Fahr widerstand,
Vergleich der maximal möglichen Beschleunigung a_max,n mit einer vorgegebenen Mindestbeschleunigung a_min,
Schalten in den nächstniedrigen Gang, falls die ma ximal mögliche Beschleunigung a_max,n um einen be stimmten Betrag Δa kleiner ist als die Mindestbe schleunigung a_min.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bestimmten Betrag Δa von 0 verschieden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der Schaltvorgang zeitlich verzögert nach Feststellung der auslösenden Bedingung ausge löst wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zeitliche Verzögerung in Abhängigkeit vom aktuellen Gang und/oder des Fahrwiderstandes be stimmt ist.

5. Verfahren zum Auslösen eines Hochschaltvorganges bei einem automatischen Fahrzeuggetriebe, wobei der Hochschaltvorgang von einem elektronischen Steuergerät ausgelöst wird, das in der Lage ist, aufgrund ihm übermittelter und in ihm abgelegter Daten ein entsprechendes Schaltsignal an ein Stellglied aus zugeben, und wobei in dem Steuergerät ein Standard kennfeld abgelegt ist, in dem für eine Standardfahr situation, bei der äußere nicht vom Fahrtzeug beein flusste Fahrwiderstände unberücksichtigt sind, Schaltpunkte zum Hochschalten in Abhängigkeit von der aktuellen Geschwindigkeit und der vom Fahrer ge wünschten Beschleunigung bzw. Geschwindigkeit ange geben sind,
mit den folgenden Schritten:
wiederkehrende Bestimmungen einer Schaltempfehlung in einen höheren Gang m auf Basis des Standardkenn feldes,
Bestimmung des aktuellen Fahrwiderstandes,
Bestimmung der maximal möglichen Beschleunigung a_max,n im empfohlenen Gang m bei dem aktuell gegebenen Fahrwiderstand,
Vergleich der maximal möglichen Beschleunigung a_max,m im empfohlenen Gang m mit einer gegebenen Mindestbe schleunigung a_min,
Schalten in den empfohlenen Gang m, falls in diesem Gang m die Mindestbeschleunigung a_min erzielt werden kann.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrwiderstand aus einem Vergleich der aktuellen Sollbeschleunigung a_soll mit der aktuellen Istbeschleunigung a_ist ermittelt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mindestbeschleuni gung a_min situationsabhängig vorgegeben ist.