DE102009000248B4

DE102009000248B4 - Getriebesteuerungseinrichtung

Info

Publication number: DE102009000248B4
Application number: DE102009000248.0A
Authority: DE
Inventors: Klaus Steinhauser
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2021-09-23
Anticipated expiration: 2029-01-16
Also published as: DE102009000248A1

Abstract

Getriebesteuerungseinrichtung zur Steuerung des Betriebs eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs, wobei die Getriebesteuerungseinrichtung eine modulare Funktionsarchitektur mit einer Vielzahl von hintereinander geschalteten Steuerungsmodulen aufweist, wobei ein Steuerungsmodul, insbesondere ein Fahrstrategiesteuerungsmodul, als Eingangsgröße für ein nachgeschaltetes Steuerungsmodul, insbesondere ein Getriebefunktionssteuerungsmodul, einen Sollgang ausgibt, auf Basis dessen und auf Basis von Ausgangsgrößen eines Signalaufbereitungsmoduls (11) das nachgeschaltete Steuerungsmodul einen Zielgang für das Getriebe bestimmt, den das Getriebe nach Plausibilisierung einlegt, wobei eine Überwachungseinrichtung (12), die eine sich bei Ausführung der Schaltung tatsächlich einstellende Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl laufend überwacht, wobei dieselbe dann, wenn die sich tatsächlich einstellende Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl kleiner als ein Drehzahlgrenzwert ist, die Ausführung der Schaltung zulässt und dann, wenn die sich tatsächlich einstellende Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl größer als der Drehzahlgrenzwert ist, eine Ersatzreaktion einleitet, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn eine Motorsteuerungsseinrichtung und/oder eine Fahrstabilisierungseinrichtung eine Reduzierung des Drehzahlgrenzwerts vorgibt, die Überwachungseinrichtung (12) dann, wenn die Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl größer als der reduzierte Drehzahlgrenzwert ist, die Reduzierung des Drehzahlgrenzwerts um eine definierte Verzögerungszeitspanne verzögert, wobei die Überwachungseinrichtung (12) dann, wenn die Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl kleiner als der reduzierte Drehzahlgrenzwert ist, die Reduzierung des Drehzahlgrenzwerts ausführt.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Getriebesteuerungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine elektronische Getriebesteuerungseinrichtung dient der Steuerung bzw. der Regelung von Funktionen eines Getriebes. Um sicherheitskritische Situationen für ein Kraftfahrzeug zu vermeiden, werden bei elektronischen Getriebesteuerungseinrichtungen hohe Ansprüche an die Absicherung gestellt. Hierzu führt eine Getriebesteuerungseinrichtung eine Vielzahl von Überwachungen der durch dieselben gesteuerten bzw. geregelten Abläufe aus. Bei der Ausführung von Schaltungen muss z. B. sichergestellt werden, dass Drehzahlgrenzwerte nicht überschritten werden, da das Überschreiten von Drehzahlgrenzwerten insbesondere bei der Ausführung von Rückschaltungen zum Überdrehen des Motors und damit zu einem sicherheitskritischen Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs durch schlagartiges Verzögerungsmoment führen kann.
Aus der Praxis bekannte elektronische Getriebesteuerungseinrichtungen verfügen über eine modulare Funktionsarchitektur mit einer Vielzahl von hintereinander geschalteten Steuerungsmodulen, wobei in aus der Praxis bekannten Getriebesteuerungseinrichtungen jedem Steuerungsmodul ein separates Überwachungsmodul zugeordnet ist, welches die Funktion des jeweiligen Steuerungsmoduls absichert. Dies resultiert letztendlich in einem hohen Speicherplatzbedarf sowie einem hohen Rechenleistungsbedarf von Überwachungsfunktionen bzw. Absicherungsfunktionen einer Getriebesteuerungseinrichtung. Eine gattungsgemäße Getriebesteuerungsvorrichtung ist aus der DE 44 20 930 A1 bekannt.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, eine neuartige elektronische Getriebesteuerungseinrichtung zu schaffen, die mit geringerem Speicherplatz und geringerer Rechenleistung eine sicherheitsrelevante Plausibilisierung bzw. Überwachung von auszuführenden Schaltungen erlaubt.
Dieses Problem wird durch eine elektronische Getriebesteuerungseinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Getriebesteuerungseinrichtung umfasst eine Überwachungseinrichtung, die eine sich bei Ausführung einer Schaltung tatsächlich einstellende Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl laufend überwacht, wobei dieselbe dann, wenn die sich einstellende Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl kleiner als ein Drehzahlgrenzwert ist, die Ausführung der Schaltung zulässt, und die dann, wenn die sich einstellende Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl größer als ein Drehzahlgrenzwert ist, eine Ersatzreaktion einleitet.
Denn, wenn eine Motorsteuerungsseinrichtung und/oder eine Fahrstabilisierungseinrichtung eine Reduzierung des Drehzahlgrenzwerts vorgibt, verzögert die Überwachungseinrichtung dann, wenn die Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl größer als der reduzierte Drehzahlgrenzwert ist, die Reduzierung des Drehzahlgrenzwerts um eine definierte Verzögerungszeitspanne. Hingegen dann, wenn die Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl kleiner als der reduzierte Drehzahlgrenzwert ist, führt die Überwachungsfunktion die Reduzierung des Drehzahlgrenzwerts aus.
Die erfindungsgemäße Getriebesteuerungseinrichtung erlaubt die Überwachung bzw. Plausibilisierung und damit Absicherung von auszuführenden Schaltungen, insbesondere von auszuführenden Rückschaltungen, mit geringem Speicherplatz und geringer Rechenleistung.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 ein Antriebsstrangschema;
2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen elektronischen Getriebesteuerungseinrichtung; und
3 und 4 Diagramme zur Verdeutlichung der Funktion der erfindungsgemäßen elektronischen Getriebesteuerungseinrichtung.

1 zeigt stark schematisiert ein Antriebsstrangschema eines Kraftfahrzeugs, welches ein Antriebsaggregat 1, ein Getriebe 2 und einen Abtrieb 3 umfasst. Das Getriebe 2 wandelt Drehzahlen und Drehmomente und stellt so das Zugkraftangebot des Antriebsaggregats 1 am Abtrieb 3 bereit.
Beim Antriebsaggregat 1 kann es sich um einen Verbrennungsmotor oder um einen Hybridantrieb handeln. Beim Getriebe 2 handelt es sich vorzugsweise um ein automatisches Schaltgetriebe, in welchem Schaltungen bzw. Gangwechsel automatisch bzw. automatisiert ausgeführt werden.
Dem Antriebsaggregat 1 ist eine Motorsteuerungseinrichtung 4 und dem Getriebe 2 eine Getriebesteuerungseinrichtung 5 zugeordnet. Die Motorsteuerungseinrichtung 4 steuert bzw. regelt den Betrieb des Antriebsaggregats 1. Die Getriebesteuerungseinrichtung 5 steuert bzw. regelt den Betrieb des Getriebes 2. Weiterhin ist in 1 eine Fahrstabilisierungseinrichtung 6 gezeigt, die mit der Motorsteuerungseinrichtung 4 und/oder Getriebesteuerungseinrichtung 5 Daten austauscht, um z. B. Parameter für den Betrieb des Antriebsaggregats 1 und/oder des Getriebes 2 in der Motorsteuerungseinrichtung 4 und/oder in der Getriebesteuerungseinrichtung 5 zu beeinflussen.
2 zeigt schematisiert die Struktur einer erfindungsgemäßen Getriebesteuerungseinrichtung 5, wobei die Getriebesteuerungseinrichtung 5 eine modulare Funktionsarchitektur mit einer Vielzahl von hintereinander geschalteten Steuerungsmodulen 7, 8, 9 und 10 aufweist. So handelt es sich beim Steuerungsmodul 7 um ein Bedienkonzeptsteuerungsmodul, welches auf Basis von Ausgangsgrößen eines Signalaufarbeitungsmoduls 11 als Eingangsgröße für das als Fahrstrategiesteuerungsmodul ausgebildete Steuerungsmodul 8 eine Sollgetriebeposition ausgibt, wobei es sich bei der Sollgetriebeposition um eine der Getriebepositionen P oder N oder R oder D handelt. Das Fahrstrategiesteuerungsmodul 8 gibt auf Basis der Sollgetriebeposition und Ausgangsgrößen des Signalaufbereitungsmoduls 11 als Eingangsgröße für das als Getriebefunktionssteuerungsmodul ausgebildete Steuerungsmodul 9 einen Sollgang aus, wobei das dem Fahrstrategiesteuerungsmodul 8 nachgeordnete Getriebefunktionssteuerungsmodul 9 auf Grundlage dieses Sollgangs und Ausgangsgrößen des Signalaufbereitungsmoduls 11 einen Zielgang für das Getriebe bestimmt und als Eingangsgröße für das als Aktuatoriksteuerungsmodul ausgebildete Steuerungsmodul 10 ausgibt.
Im hier vorliegenden Fall, bei welchem Schaltungen dahingehend überwacht bzw. plausibilisiert und damit abgesichert werden sollen, dass dieselben innerhalb von zulässigen Drehzahlgrenzen ablaufen, ermittelt das Aktuatoriksteuerungsmodul 10 auf Grundlage des Zielgangs als Ausgangsgröße zur Ansteuerung des anzusteuernden Getriebes Ansteuersignale für die Kupplungen und/oder Bremsen ausgebildete Schaltelemente des Getriebes, wodurch sich eine Motordrehzahl und damit Getriebeeingangsdrehzahl sich bei Ausführung eines Gangwechsels bzw. einer Schaltung im Getriebe 2 am Antriebsaggregat 1 tatsächlich einstellt.
Die erfindungsgemäße Getriebesteuerungseinrichtung 5 umfasst eine Überwachungseinrichtung 12, die eine sich bei Ausführung einer Schaltung tatsächlich einstellende Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl laufend überwacht, wobei die Überwachungseinrichtung 12 dann, wenn die sich tatsächlich einstellende Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl kleiner als ein Drehzahlgrenzwert ist, die Ausführung der Schaltung zulässt und dann, wenn die tatsächlich einstellende Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl größer als der Drehzahlgrenzwert ist, eine Ersatzreaktion einleitet.
Bei dieser Ersatzreaktion kann es sich z. B. um eine Rückgängigmachung der aktuell ausgeführten Schaltung oder um einen Notbetrieb des Getriebes handeln.
Die erfindungsgemäße Getriebesteuerungseinrichtung 5 ermöglicht es demnach, eine Schaltung dadurch zu überwachen, dass eine sich bei der Schaltung einstellende Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl mit einem Drehzahlgrenzwert verglichen wird. Die sich tatsächlich einstellende Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl wird mit Hilfe eines nicht gezeigten Sensors messtechnisch erfasst und der Überwachungseinrichtung 12 über die digitale Motorelektronik bzw. das Signalauswahlmodul 16 bereitgestellt.
Vorzugsweise plausibilisiert die Überwachungseinrichtung 12 eine auszuführende Schaltung zusätzlich derart, dass auf Grundlage des Zielgangs, den das Getriebefunktionssteuerungsmodul 9 als Ausgangsgröße bereitstellt, auf Grundlage eines Übersetzungsverhältnisses des Zielgangs und auf Grundlage einer aktuellen Getriebeausgangsdrehzahl oder Abtriebsdrehzahl eine sich bei Ausführung der Schaltung zu erwartende Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl ermittelt wird, wobei die Überwachungseinrichtung 12 dann, wenn die zu erwartende Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl kleiner als der Grenzwert ist, die Ausführung der Schaltung zulässt, und dann, wenn die zu erwartende Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl größer als der Drehzahlgrenzwert ist, eine Ersatzreaktion einleitet. Bei der Ersatzreaktion kann es sich wiederum um einen Notbetrieb des Getriebes handeln.
Die aktuelle Getriebeausgangsdrehzahl oder die aktuelle Abtriebsdrehzahl, die zu dieser zusätzlichen Plausibilisierung einer auszuführenden Schaltung auf Grundlage des Zielgangs sowie des Übersetzungsverhältnisses des Zielgangs benötigt wird, wird als abgesichertes Messsignal der Überwachungseinrichtung 12 von einem nicht gezeigten Sensor bereitgestellt.
Bei dem Drehzahlgrenzwert, der zur Überwachung bzw. Plausibilisierung einer auszuführenden Schaltung, insbesondere einer auszuführenden Rückschaltung, verwendet wird, kann es sich um einen variablen Drehzahlgrenzwert handeln, der z. B. über die Fahrstabilisierungseinrichtung 6 oder die Motorsteuerungseinrichtung 4 bzw. die digitale Motorelektronik reduziert werden kann, um sicherheitskritische Fahrsituationen eines Kraftfahrzeugs zu vermeiden.
Die Funktion der erfindungsgemäßen elektronischen Getriebesteuerungseinrichtung 5 bei einer Reduzierung des Drehzahlgrenzwerts wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben.
In 3 und 4 sind jeweils über der Zeit unterschiedliche Signalverläufe gezeigt, nämlich jeweils ein sich bei Ausführung einer Schaltung tatsächlich einstellender Motordrehzahlverlauf 13, ein vorgegebener Drehzahlgrenzwertverlauf 14 und ein sich abhängig von der ausgeführten Schaltung tatsächlich einstellender Drehzahlgrenzwertverlauf 15. Zu einem Zeitpunkt to wird jeweils eine Reduzierung des Drehzahlgrenzwerts 14 von einem ersten Niveau auf ein zweites, niedrigeres Niveau vorgegeben, wobei die Überwachungseinrichtung 12 dann, wenn zum Zeitpunkt to die Motordrehzahl 13 größer als der reduzierte Drehzahlgrenzwert ist, die Reduzierung des Drehzahlgrenzwerts um eine definierte Zeitspanne Δt verzögert.
Dies ist sowohl in 3 als auch in 4 der Fall. So kann 3 und 4 jeweils entnommen werden, dass zum Zeitpunkt to, in welchem eine Reduzierung des Drehzahlgrenzwerts vorgegeben wird, die Motordrehzahl 13 und damit die Getriebeeingangsdrehzahl jeweils größer ist als der gemäß dem Signalverlauf 14 geforderte, reduzierte Drehzahlgrenzwert. Daher verbleibt für die Zeitspanne Δt gemäß den Signalverläufen 15 der Drehzahlgrenzwert auf dem höheren Niveau.
3 und 4 unterscheiden sich darin, dass in 4 während der Zeitspanne Δt das Getriebe eine Rückschaltung ausführt, deren für die Überwachungseinrichtung unvorhersehbare Drehzahlerhöhung über die Zeitspanne Δt angefangen werden kann.
Für den Fall, in welchem zum Zeitpunkt to die Motordrehzahl 13 oder die Getriebeeingangsdrehzahl kleiner als der reduzierte Drehzahlgrenzwert 14 sein sollte, führt die Überwachungseinrichtung 12 die Reduzierung des Drehzahlgrenzwerts zum Zeitpunkt to sofort ohne Verzögerung aus, nämlich im Sinne einer diskreten bzw. unstetigen bzw. stufenförmigen Reduzierung des Drehzahlgrenzwerts.
Nach Ablauf der Verzögerungszeitspanne Δt überprüft die Überwachungseinrichtung 12 erneut, ob die Motordrehzahl 13 und damit Getriebeeingangsdrehzahl größer oder kleiner als der gemäß dem Signalverlauf 14 geforderte, reduzierte Drehzahlgrenzwert ist.
Dann, wenn die Überwachungseinrichtung 12 hierbei feststellt, dass die Motordrehzahl 13 bzw. die Getriebeeingangsdrehzahl noch immer größer als der reduzierte Drehzahlgrenzwert ist, reduziert die Überwachungseinrichtung 12 zunächst den Drehzahlgrenzwert gemäß den Signalverläufen 15 mit Ablauf der Verzögerungszeitspanne Δt zum Zeitpunkt t₁ zunächst nur teilweise, und zwar unter Einhaltung eines Drehzahloffsets Δn zur Motordrehzahl 13 bzw. Getriebeeingangsdrehzahl, wobei anschließend die Überwachungseinrichtung 12 unter Einhaltung dieses Drehzahloffsets Δn den sich tatsächlich einstellenden Drehzahlgrenzwert 15 nachführt, und zwar solange, bis der tatsächliche Drehzahlgrenzwert dem geforderten Drehzahlgrenzwert entspricht. Dann, wenn die Überwachungseinrichtung 12 nach Ablauf der Verzögerungszeitspanne Δt feststellt, dass zum Zeitpunkt t₁ die Motordrehzahl 13 und damit die Getriebeeingangsdrehzahl kleiner als der reduzierte Drehzahlgrenzwert ist, führt die Überwachungseinrichtung 12 die Reduzierung des Drehzahlgrenzwerts auf das reduzierte Niveau ohne die obige Offsetnachführung in einem Schritt bzw. in einer Stufe aus.
Die hier vorliegende Erfindung erlaubt demnach eine einfache Plausibilisierung bzw. Überwachung und damit Absicherung auszuführender Schaltungen im Hinblick auf einzuhaltende Drehzahlgrenzen, wobei die Überwachung einerseits auf Grundlage der sich tatsächlich einstellenden Motordrehzahl bzw. Getriebeeingangsdrehzahl und vorzugsweise auf Grundlage des steuerungsseitig vorgegebenen Zielgangs durchgeführt wird. Dabei können sich gegebenenfalls ändernden Drehzahlgrenzwerten, wie im Zusammenhang mit 3 und 4 beschrieben, durch eine Verzögerungszeit sowie Offsetnachführung Rechnung getragen werden.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsaggregat
2: Getriebe
3: Abtrieb
4: Motorsteuerungseinrichtung
5: Getriebesteuerungseinrichtung
6: Fahrstabilisierungseinrichtung
7: Bedienkonzeptsteuerungsmodul
8: Fahrstrategiesteuerungsmodul
9: Getriebefunktionssteuerungsmodul
10: Aktuatoriksteuerungsmodul
11: Signalaufbereitungsmodul
12: Überwachungseinrichtung
13: Motordrehzahlverlauf
14: geforderter Drehzahlgrenzwertverlauf
15: tatsächlicher Drehzahlgrenzwertverlauf
16: Signalauswahlmodul

Claims

Getriebesteuerungseinrichtung zur Steuerung des Betriebs eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs, wobei die Getriebesteuerungseinrichtung eine modulare Funktionsarchitektur mit einer Vielzahl von hintereinander geschalteten Steuerungsmodulen aufweist, wobei ein Steuerungsmodul, insbesondere ein Fahrstrategiesteuerungsmodul, als Eingangsgröße für ein nachgeschaltetes Steuerungsmodul, insbesondere ein Getriebefunktionssteuerungsmodul, einen Sollgang ausgibt, auf Basis dessen und auf Basis von Ausgangsgrößen eines Signalaufbereitungsmoduls (11) das nachgeschaltete Steuerungsmodul einen Zielgang für das Getriebe bestimmt, den das Getriebe nach Plausibilisierung einlegt, wobei eine Überwachungseinrichtung (12), die eine sich bei Ausführung der Schaltung tatsächlich einstellende Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl laufend überwacht, wobei dieselbe dann, wenn die sich tatsächlich einstellende Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl kleiner als ein Drehzahlgrenzwert ist, die Ausführung der Schaltung zulässt und dann, wenn die sich tatsächlich einstellende Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl größer als der Drehzahlgrenzwert ist, eine Ersatzreaktion einleitet, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn eine Motorsteuerungsseinrichtung und/oder eine Fahrstabilisierungseinrichtung eine Reduzierung des Drehzahlgrenzwerts vorgibt, die Überwachungseinrichtung (12) dann, wenn die Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl größer als der reduzierte Drehzahlgrenzwert ist, die Reduzierung des Drehzahlgrenzwerts um eine definierte Verzögerungszeitspanne verzögert, wobei die Überwachungseinrichtung (12) dann, wenn die Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl kleiner als der reduzierte Drehzahlgrenzwert ist, die Reduzierung des Drehzahlgrenzwerts ausführt.
Getriebesteuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (12) weiterhin eine auf Grundlage des Zielgangs auszuführende Schaltung derart plausibilisiert, dass dieselbe auf Basis einer aktuellen Getriebeausgangsdrehzahl oder einer aktuellen Abtriebsdrehzahl und des Übersetzungsverhältnisses des Zielgangs eine sich bei Ausführung der Schaltung zu erwartende Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl ermittelt, und dass dieselbe dann, wenn die zu erwartende Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl kleiner als ein Drehzahlgrenzwert ist, die Ausführung der Schaltung zulässt und dann, wenn die zu erwartende Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl größer als der Drehzahlgrenzwert ist, eine Ersatzreaktion einleitet.
Getriebesteuerungseinrichtung Anspruch 2, dadurch nach gekennzeichnet, dass ein Sensor die aktuelle Getriebeausgangsdrehzahl oder die aktuelle Abtriebsdrehzahl der Überwachungseinrichtung (12) als abgesichertes Messsignal bereitstellt.
Getriebesteuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor die sich bei Ausführung der Schaltung tatsächlich einstellende Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl der Überwachungseinrichtung (12) als abgesichertes Messsignal bereitstellt.
Getriebesteuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachungseinrichtung (12) dann, wenn nach abgelaufener Verzögerungszeitspanne die Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl noch immer größer als der reduzierte Drehzahlgrenzwert ist, den Drehzahlgrenzwert zunächst teilweise unter Einhaltung eines Offsets zur Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl reduziert und anschließend unter Beibehaltung des Offsets auf den reduzierten Drehzahlgrenzwert führt, wobei die Überwachungseinrichtung (12) dann, wenn nach abgelaufener Verzögerungszeitspanne die Getriebeeingangsdrehzahl oder Motordrehzahl kleiner als der reduzierte Drehzahlgrenzwert ist, die Reduzierung des Drehzahlgrenzwerts ausführt.