DE10312400A1

DE10312400A1 - Getriebeaktor und Verfahren zum Durchführen einer Synchronisierung bei einem Getriebe

Info

Publication number: DE10312400A1
Application number: DE10312400A
Authority: DE
Inventors: Boris Serebrennikov
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Buehl Verwaltungs GmbH; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Priority date: 2002-03-21
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2003-10-02
Also published as: WO2003081091A3; DE10391765D2; WO2003081091A2; FR2837555B1; FR2837555A1; AU2003223883A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Durchführen einer Synchronisierung bei einem Getriebe, insbesondere bei einem automatisierten Schaltgetriebe, bei dem der Elektromotor eines Getriebeaktors angesteuert wird, um die Synchronkraft aufzubringen, vorgeschlagen, wobei an den Elektromotor zumindest eine an die Synchronkraft angepasste Synchronspannung angelegt wird. Ferner wird ein Getriebeaktor zum Durchführen einer Synchronisierung bei einem Getriebe, insbesondere bei einem automatisierten Schaltgetriebe, mit zumindest einem Elektromotor, insbesondere zum Durchführen des vorgeschlagenen Verfahrens, angegeben, bei dem der Elektromotor zumindest mit einer an die Synchronkraft angepassten Synchronspannung ansteuerbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Getriebeaktor und ein Verfahren zum Durchführen einer Synchronisierung bei einem Getriebe, insbesondere bei einem automatisierten Schaltgetriebe, bei dem der Elektromotor eines Getriebeaktors angesteuert wird, um die Synchronkraft aufzubringen.
Aus der Fahrzeugtechnik sind Verfahren zum Durchführen einer Synchronisierung bzw. Synchronstrategien und Getriebeaktoren zum Durchführen einer Synchronisierung bei einem Getriebe, insbesondere bei einem automatisierten Schaltgetriebe, bekannt.
Bei einer möglichen Synchronstrategie wird vorgesehen, dass die kinetische Energie des Elektromotors des Schaltaktors beim Synchronkraftaufbau in potenzielle Energie der gespannten Feder umgewandelt wird, wobei die Schaltelastizität und Grundsteifigkelt der mechanischen Teile zwischen dem Elektromotor bzw. dem E-Motor und der Schiebemuffe betrachtet werden. Somit entspricht jede Soll-Synchronkraft einer bestimmten potenziellen Energie. Die gleiche kinetische Energie sollte der E-Motor beim Anfahren der Synchronposition haben. Um diese bestimmte kinetische Energie vor dem Anfahren der Synchronposition einzuspeichern, kann die Anfahrgeschwindigkeit entsprechend eingestellt werden.
Bei der vorgenannten Synchronstrategie sind folgende Phasen zwingend notwendig. Zunächst wird die Anfahrgeschwindigkeit im Modus Geschwindigkeitsregelung eingestellt. Dann wird die Synchronposition angefahren. Dies erfolgt im Modus Geschwindigkeitsregelung mit Kraftbegrenzung. Das Ziel dieser Phase ist die Reibkompensation. Dabei wird die Kraftbegrenzung derart definiert, dass die Anfahrgeschwindigkeit nur gegen eine Kraft gehalten werden kann, die nicht größer als die Reibung ist. Wenn die Aktorgeschwindigkeit beim Kraftaufbau unter die Anschlaggeschwindigkeit sinkt, beginnt eine weitere Phase mit konstanter Spannung, welche der Synchronkraft bei der Geschwindigkeit mit dem Wert 0 entspricht.
Die Basis dieser bekannten Strategie ist die Geschwindigkeitsbeobachtung; wenn die Geschwindigkeit, die bei der Ansteuerung vorgesehen ist, während des Kraftaufbaues absinkt, kann die Spannung gemäß der Reibkompensation verringert werden. Der Übergang zur letzten Phase wird auch auf Grund der gemessenen Geschwindigkeiten durchgeführt. Dabei hat sich gezeigt, dass je genauer die Geschwindigkeit gemessen wird, desto höher die Steuerungsqualität der Synchronstrategie ist. Ferner hat sich gezeigt, dass je schneller der Aktor beim Kraftaufbau abgebremst wird, desto größer ist die Abweichung der gemessenen Geschwindigkeit von dem physikalischen Wert. Diese Abweichung bestimmt eine Zusatzenergie, welche ins System einfließt, weil die Spannung auf Grund der gemessenen Geschwindigkeit immer höher ist, als die Spannung bei idealer Reibkompensation. Folglich kann daraus geschlossen werden, dass je stärker der Aktor beim Kraftaufbau abgebremst wird, desto größer die unterbrechungsbedingte Streuung der Synchronkraft ist. Die Ursache dafür kann die erhebliche unterbrechungsbedingte Streuung der Zusatzenergie beim Abbremsen bei der Synchronschwelle sein.
Insbesondere bei sehr leichten E-Motoren liegt eine z. B. 5 mal kleinere Trägheit im Vergleich zu anderen schwereren Motoren vor. Somit ist bei gleicher Gesamtübersetzung eine 5 mal kleinere äquivalente Masse vorgesehen. Um die gleiche kinetische Energie vor dem Anfahren der Synchronposition zu haben, kann die Geschwindigkeit vorzugsweise √5 mal größer sein. Wenn beispielsweise eine Masse gegen eine Feder ausgelenkt wird, ist die Zeit bis zum Aufbau der maximalen Federkraft gleich einer viertel Periode der Eigenschwingungen. Deswegen ist die Dauer des Kraftaufbaus insbesondere bei kleinen Motoren √5 mal kürzer. Demzufolge hat ein kleinerer Motor eine 5 mal größere Beschleunigung als übliche schwerere Motoren. Demnach ist die zu erwartende Kraftstreuung bei kleineren, leichteren Motoren größer als bei den sonst üblichen schwereren Motoren.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Getriebeaktor und ein Verfahren zum Durchführen einer Synchronisierung bei einem Getriebe vorzuschlagen, um eine möglichst einfache und optimale Synchronisierung insbesondere mit leichteren Elektromotoren zu realisieren. Ferner soll die Synchronisierung unabhängig von möglichen Fehlern bei der Geschwindigkeitsbeobachtung sein.

Diese Aufgabe kann verfahrensmäßig durch ein Verfahren zum Durchführen einer Synchronisierung bei einem Getriebe, insbesondere bei einem automatisierten Schaltgetriebe, bei dem der Elektromotor eines Getriebeaktors angesteuert wird, um die Synchronkraft aufzubringen, gelöst werden, bei dem an den Elektromotor eine an die Synchronkraft angepasste Synchronspannung angelegt wird.

Das vorgeschlagene Verfahren bzw. die Synchronstrategie kann bevorzugt bei einem Getriebeaktor mit einem leichten Elektromotor bzw. E-Motor insbesondere eines automatisierten Schaltgetriebes (ASG) verwendet werden. Es ist jedoch möglich, dass diese Synchronstrategie auch bei anderen Getrieben mit anderen Aktormotoren eingesetzt wird.

Besonders vorteilhaft ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, dass zur Synchronisierung bevorzugt nur eine Phase vorgesehen wird, bei der der Elektromotor des Getriebeaktors zur Synchronisierung mit einer angepassten Synchronspannung angesteuert bzw. beaufschlagt wird. Als Synchronspannung kann vorzugsweise ein Wert verwendet werden, welcher unterhalb der Spannung liegt, die erforderlich ist, um die Synchronkraft aufzubringen. Es sind jedoch auch andere Werte denkbar.

Im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Synchronspannung zu einem vorbestimmten Zeitpunkt vor und/oder nach Erreichen des Synchronpunktes angelegt wird. Möglicherweise können auch andere Zeitpunkte verwendet werden. Die Synchronspannung kann derart angepasst werden, dass beim Anfahren der Synchronposition mit einer der Spannung entsprechenden stationären Geschwindigkeit des Getriebeaktors die erforderliche Synchronkraft genau erreicht wird. Gemäß einer Weiterbildung kann z. B. am Ende der Synchronisation die Synchronspannung für ein vorbestimmtes Zeitintervall gehalten werden, sodass eine Entsperrerkennung beispielsweise durch die Getriebesteuerung zugelassen wird.

Um den Getriebeaktor nach der Synchronisierung in die Endlage zu bringen, kann gemäß einer nächsten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen sein, dass die an dem E-Motor angelegte Spannung etwa auf einem Wert von 12 V gehalten wird, bis die Endlage erreicht ist.

Ferner kann die erfindungsgemäße Synchronstrategie auch geeignet modifiziert werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass bei der Synchronstrategie zuerst innerhalb einer vorbestimmten Interruptzeit eine speziell berechnete Zwischenspannung und dann erst die Synchronspannung angelegt wird. Das Ziel des Anlegens der Zwischenspannung ist es, vor dem letzten Zeitabschnitt, also währenddessen die Synchronspannung angelegt wird, immer auf die gleiche Phasenkurve zu gelangen. Es sind auch andere Modifikationen oder beliebige Kombinationen der genannten Maßnahmen möglich.

Im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Zwischenspannung durch folgende Gleichung berechnet wird:

Diese Berechnung kann besonders einfach in die Getriebesteuerung implementiert werden, weil es sich dabei um eine einfache lineare Funktion mit konstanten Koeffizienten handelt.

Ferner kann die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe vorrichtungsmäßig durch einen Getriebeaktor zum Durchführen einer Synchronisierung bei einem Getriebe, insbesondere bei einem automatisierten Schaltgetriebe, mit zumindest einem Elektromotor, insbesondere zum Durchführen des vorgeschlagenen Verfahrens gelöst werden, bei dem der Elektromotor mit einer an die Synchronkraft angepasste Synchronspannung ansteuerbar ist.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren, eine Vorrichtung und deren Verwendung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, insbesondere zur Ansteuerung eines automatisierten Schaltgetriebes.

Gemäß Fig. 1a weist ein Fahrzeug 1 eine Antriebseinheit 2, wie einen Motor oder eine Brennkraftmaschine, auf. Weiterhin sind im Antriebsstrang des Fahrzeuges 1 ein Drehmomentübertragungssystem 3 und ein Getriebe 4 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Drehmomentübertragungssystem 3 im Kraftfluss zwischen Motor und Getriebe angeordnet, wobei ein Antriebsmoment des Motors über das Drehmomentübertragungssystem 3 an das Getriebe 4 und von dem Getriebe 4 abtriebsseitig an eine Abtriebswelle 5 und an eine nachgeordnete Achse 6 sowie an die Räder 6a übertragen wird.
Das Drehmomentübertragungssystem 3 ist als Kupplung, wie z. B. als Reibungskupplung, Lamellenkupplung, Magnetpulverkupplung oder Wandlerüberbrückungskupplung, ausgestaltet, wobei die Kupplung eine selbsteinstellende oder eine verschleißausgleichende Kupplung sein kann. Das Getriebe 4 ist ein unterbrechungsfreies Schaltgetriebe (USG). Entsprechend dem erfindungsgemäßen Gedanken kann das Getriebe auch ein automatisiertes Schaltgetriebe (ASG) sein, welches mittels zumindest eines Aktors automatisiert geschaltet werden kann. Als automatisiertes Schaltgetriebe ist im weiteren ein automatisiertes Getriebe zu verstehen, welches mit einer Zugkraftunterbrechung geschaltet wird und bei dem der Schaltvorgang der Getriebeübersetzung mittels zumindest eines Aktors angesteuert durchgeführt wird.
Weiterhin kann als USG auch ein Automatgetriebe Verwendung finden, wobei ein Automatgetriebe ein Getriebe im wesentlichen ohne Zugkraftunterbrechung bei den Schaltvorgängen ist und das in der Regel durch Planetengetriebestufen aufgebaut ist.
Weiterhin kann ein stufenlos einstellbares Getriebe, wie beispielsweise Kegelscheibenumschlingungsgetriebe eingesetzt werden. Das Automatgetriebe kann auch mit einem abtriebsseitig angeordneten Drehmomentübertragungssystem 3, wie eine Kupplung oder eine Reibungskupplung, ausgestaltet sein. Das Drehmomentübertragungssystem 3 kann weiterhin als Anfahrkupplung und/oder Wendesatzkupplung zur Drehrichtungsumkehr und/oder Sicherheitskupplung mit einem gezielt ansteuerbaren übertragbaren Drehmoment ausgestaltet sein. Das Drehmomentübertragungssystem 3 kann eine Trockenreibungskupplung oder eine nass laufende Reibungskupplung sein, die beispielsweise in einem Fluid läuft. Ebenso kann es ein Drehmomentwandler sein.
Das Drehmomentübertragungssystem 3 weist eine Antriebsseite 7 und eine Abtriebsseite 8 auf, wobei ein Drehmoment von der Antriebsseite 7 auf die Abtriebsseite 8 übertragen wird, indem z. B. die Kupplungsscheibe 3a mittels der Druckplatte 3b, der Tellerfeder 3c und dem Ausrücklager 3e sowie dem Schwungrad 3d kraftbeaufschlagt wird. Zu dieser Beaufschlagung wird der Ausrückhebel 20 mittels einer Betätigungseinrichtung, z. B. einem Aktor, betätigt.
Die Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystems 3 erfolgt mittels einer Steuereinheit 13, wie z. B. einem Steuergerät, welches die Steuerelektronik 13a und den Aktor 13b umfassen kann. In einer anderen vorteilhaften Ausführung können der Aktor 13b und die Steuerelektronik 13a auch in zwei unterschiedlichen Baueinheiten, wie z. B. Gehäusen, angeordnet sein.
Die Steuereinheit 13 kann die Steuer- und Leistungselektronik zur Ansteuerung des Antriebsmotors 12 des Aktors 13b enthalten. Dadurch kann beispielsweise vorteilhaft erreicht werden, dass das System als einzigen Bauraum den Bauraum für den Aktor 13b mit Elektronik benötigt. Der Aktor 13b besteht aus dem Antriebsmotor 12, wie z. B. einem Elektromotor, wobei der Elektromotor 12 über ein Getriebe, wie z. B. ein Schneckengetriebe, ein Stirnradgetriebe, ein Kurbelgetriebe oder ein Gewindespindelgetriebe, auf einen Geberzylinder 11 wirkt. Diese Wirkung auf den Geberzylinder 11 kann direkt oder über ein Gestänge erfolgen.
Die Bewegung des Ausgangsteiles des Aktors 13b, wie z. B. des Geberzylinderkolbens 11a, wird mit einem Kupplungswegsensor 14 detektiert; welcher die Position oder Stellung oder die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung einer Größe detektiert, welche proportional zur Position bzw. Einrückposition respektive der Geschwindigkeit oder Beschleunigung der Kupplung ist. Der Geberzylinder 11 ist über eine Druckmittelleitung 9, wie z. B. eine Hydraulikleitung, mit dem Nehmerzylinder 10 verbunden. Das Ausgangselement 10a des Nehmerzylinders ist mit dem Ausrückmittel 20, z. B. einem Ausrückhebel, wirkverbunden, so dass eine Bewegung des Ausgangsteiles 10a des Nehmerzylinders 10 bewirkt, dass das Ausrückmittel 20 ebenfalls bewegt oder verkippt wird, um das von der Kupplung 3 übertragbare Drehmoment anzusteuern.
Der Aktor 13b zur Ansteuerung des übertragbaren Drehmoments des Drehmomentübertragungssystems 3 kann druckmittelbetätigbar sein, d. h., er kann einen Druckmittelgeber- und Nehmerzylinder aufweisen. Das Druckmittel kann beispielsweise ein Hydraulikfluid oder ein Pneumatikmedium sein. Die Betätigung des Druckmittelgeberzylinders kann elektromotorisch erfolgen, wobei der als Antriebselement 12 vorgesehene Elektromotor elektronisch angesteuert werden kann. Das Antriebselement 12 des Aktors 13b kann neben einem elektromotorischen Antriebselement auch ein anderes, beispielsweise druckmittelbetätigtes Antriebselement sein. Weiterhin können Magnetaktoren verwendet werden, um eine Position eines Elementes einzustellen.
Bei einer Reibungskupplung erfolgt die Ansteuerung des übertragbaren Drehmomentes dadurch, dass die Anpressung der Reibbeläge der Kupplungsscheibe zwischen dem Schwungrad 3d und der Druckplatte 3b gezielt erfolgt. Über die Stellung des Ausrückmittels 20, wie z. B. einer Ausrückgabel oder eines Zentralausrückers, kann die Kraftbeaufschlagung der Druckplatte 3b respektive der Reibbeläge gezielt angesteuert werden, wobei die Druckplatte 3b dabei zwischen zwei Endpositionen bewegt und beliebig eingestellt und fixiert werden kann. Die eine Endposition entspricht einer völlig eingerückten Kupplungsposition und die andere Endposition einer völlig ausgerückten Kupplungsposition. Zur Ansteuerung eines übertragbaren Drehmomentes, welches beispielsweise geringer ist als das momentan anliegende Motormoment, kann beispielsweise eine Position der Druckplatte 3b angesteuert werden, die in einem Zwischenbereich zwischen den beiden Endpositionen liegt. Die Kupplung kann mittels der gezielten Ansteuerung des Ausrückmittels 20 in dieser Position fixiert werden. Es können aber auch übertragbare Kupplungsmomente angesteuert werden, die definiert über den momentan anstehenden Motormomenten liegen. In einem solchen Fall können die aktuell anstehenden Motormomente übertragen werden, wobei die Drehmoment-Ungleichförmigkeiten im Antriebsstrang in Form von beispielsweise Drehmomentspitzen gedämpft und/oder isoliert werden.
Zur Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystems 3 werden weiterhin Sensoren verwendet, die zumindest zeitweise die relevanten Größen des gesamten Systems überwachen und die zur Steuerung notwendigen Zustandsgrößen, Signale und Messwerte liefern, die von der Steuereinheit verarbeitet werden, wobei eine Signalverbindung zu anderen Elektronikeinheiten, wie beispielsweise zu einer Motorelektronik oder einer Elektronik eines Antiblockiersystems (ABS) oder einer Antischlupfregelung (ASR) vorgesehen sein kann und bestehen kann. Die Sensoren detektieren beispielsweise Drehzahlen, wie Raddrehzahlen, Motordrehzahlen, die Position des Lasthebels, die Drosselklappenstellung, die Gangposition des Getriebes, eine Schaltabsicht und weitere fahrzeugspezifische Kenngrößen.
Die Fig. 1a zeigt, dass ein Drosselklappensensor 15, ein Motordrehzahlsensor 16 sowie ein Tachosensor 17 Verwendung finden können und Messwerte bzw. Informationen an das Steuergerät 13 weiterleiten. Die Elektronikeinheit, wie z. B. eine Computereinheit, der Steuerelektronik 13a verarbeitet die Systemeingangsgrößen und gibt Steuersignale an den Aktor 13b weiter.
Das Getriebe ist als z. B. Stufenwechselgetriebe ausgestaltet, wobei die Übersetzungsstufen mittels eines Schalthebels 18 gewechselt werden oder das Getriebe mittels dieses Schalthebels 18 betätigt oder bedient wird. Weiterhin ist an dem Schalthebel 18 des Handschaltgetriebes zumindest ein Sensor 19b angeordnet, welcher die Schaltabsicht und/oder die Gangposition detektiert und an das Steuergerät 13 weiterleitet. Der Sensor 19a ist am Getriebe angelenkt und detektiert die aktuelle Gangposition und/oder eine Schaltabsicht. Die Schaltabsichtserkennung unter Verwendung von zumindest einem der beiden Sensoren 19a, 19b kann dadurch erfolgen, dass der Sensor ein Kraftsensor ist, welcher die auf den Schalthebel 18 wirkende Kraft detektiert. Weiterhin kann der Sensor aber auch als Weg- oder Positionssensor ausgestaltet sein, wobei die Steuereinheit aus der zeitlichen Veränderung des Positionssignals eine Schaltabsicht erkennt.
Das Steuergerät 13 steht mit allen Sensoren zumindest zeitweise in Signalverbindung und bewertet die Sensorsignale und Systemeingangsgrößen in der Art und Weise, dass in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebspunkt die Steuereinheit Steuer- oder Regelungsbefehle an den zumindest einen Aktor 13b ausgibt. Der Antriebsmotor 12 des Aktors 13b, z. B. ein Elektromotor, erhält von der Steuereinheit, welche die Kupplungsbetätigung ansteuert, eine Stellgröße in Abhängigkeit von Messwerten und/oder Systemeingangsgrößen und/oder Signalen der angeschlossenen Sensorik. Hierzu ist in dem Steuergerät 13 ein Steuerprogramm als Hard- und/oder als Software implementiert, das die eingehenden Signale bewertet und anhand von Vergleichen und/oder Funktionen und/oder Kennfeldem die Ausgangsgrößen berechnet oder bestimmt.
Das Steuergerät 13 hat in vorteilhafter Weise eine Drehmomentbestimmungseinheit, eine Gangpositionsbestimmungseinheit, eine Schlupfbestimmungseinheit und/oder eine Betriebszustandsbestimmungseinheit implementiert oder es steht mit zumindest einer dieser Einheiten in Signalverbindung. Diese Einheiten können durch Steuerprogramme als Hardware und/oder als Software implementiert sein, so dass mittels der eingehenden Sensorsignale das Drehmoment der Antriebseinheit 2 des Fahrzeuges 1, die Gangposition des Getriebes 4 sowie der Schlupf, welcher im Bereich des Drehmomentübertragungssystems 3 herrscht und der aktuelle Betriebszustand des Fahrzeuges 1 bestimmt werden können. Die Gangpositionsbestimmungseinheit ermittelt anhand der Signale der Sensoren 19a und 19b den aktuell eingelegten Gang. Dabei sind die Sensoren 19a, 19b am Schalthebel und/oder an getriebeinternen Stellmitteln, wie beispielsweise einer zentralen Schaltwelle oder Schaltstange, angelenkt und diese detektieren, beispielsweise die Lage und/oder die Geschwindigkeit dieser Bauteile. Weiterhin kann ein Lasthebelsensor 31 am Lasthebel 30, wie z. B. an einem Gaspedal, angeordnet sein, welcher die Lasthebelposition detektiert. Ein weiterer Sensor 32 kann als Leerlaufschalter fungieren, d. h. bei betätigtem Lasthebel 30 bzw. Gaspedal ist dieser Leerlaufschalter 32 eingeschaltet und bei nicht betätigtem Lasthebel 30 ist er ausgeschaltet, so dass durch diese digitale Information erkannt werden kann, ob der Lasthebel 30 betätigt wird. Der Lasthebelsensor 31 detektiert den Grad der Betätigung des Lasthebels 30.
Die Fig. 1a zeigt neben dem Lasthebel 30 und den damit in Verbindung stehenden Sensoren ein Bremsenbetätigungselement 40 zur Betätigung der Betriebsbremse oder der Feststellbremse, wie z. B. ein Bremspedal, einen Handbremshebel oder ein hand- oder fußbetätigtes Betätigungselement der Feststellbremse. Zumindest ein Sensor 41 ist an dem Betätigungselement 40 angeordnet und überwacht dessen Betätigung. Der Sensor 41 ist beispielsweise als digitaler Sensor, wie z. B. als Schalter, ausgestaltet, wobei dieser detektiert, dass das Bremsenbetätigungselement 40 betätigt oder nicht betätigt ist. Mit dem Sensor 41 kann eine Signaleinrichtung, wie z. B. eine Bremsleuchte, in Signalverbindung stehen, welche signalisiert, dass die Bremse betätigt ist. Dies kann sowohl für die Betriebsbremse als auch für die Feststellbremse erfolgen. Der Sensor 41 kann jedoch auch als analoger Sensor ausgestaltet sein, wobei ein solcher Sensor, wie beispielsweise ein Potentiometer, den Grad der Betätigung des Bremsenbetätigungselementes 41 ermittelt. Auch dieser Sensor kann mit einer Signaleinrichtung in Signalverbindung stehen.
Nachfolgend wird eine mögliche Ausgestaltung der hier vorgestellten Erfindung beschrieben, bei der vorgesehen wird, dass vorbestimmte Gänge bei einem Getriebe als nicht auswählbar markiert bzw. gekennzeichnet werden. Diese Strategie kann vorzugsweise bei manuellen, teilautomatischen oder sequenziellen Getrieben vorgesehen werden. Es ist auch möglich, dass diese Strategie bei jedem anderen Getriebe verwendet wird, welches eine automatische Gangauswahl aufweist.
Es hat sich gezeigt, dass es von Vorteil ist, wenn ein als ungünstig markierter bzw. gekennzeichneter Gang nicht verwendet wird und ein anderer günstigerer Gang gewählt wird, um einen Getriebeschaden zu vermeiden sowie die Zeit zur Auswahl der nächsten Gangübersetzung zu minimieren.
Es ist möglich, dass vorbestimmte Gänge markiert werden, welche schwierig oder unmöglich zu schalten sind. Dies kann vorzugsweise für eine festgelegte Zeitspanne, für einen gegenwärtigen Fahrzustand und/oder bis zur Instandsetzung durch eine Werkstatt vorgesehen sein. Um Perioden zu vermeiden, in denen keine Momentenübertragung stattfindet, können beispielsweise andere geeignete Übersetzungen ausgewählt werden, ohne dass versucht wird die problematische Übersetzung zu wählen.
Um einen weiteren möglichen Schaden bei dem Getriebe zu vermeiden, kann vorzugsweise abgewartet werden, bis der Fehler behoben worden ist.
Wenn ein Gang, aus welchem Grund auch immer, nicht angewählt werden kann, z. B. durch fehlerhafte Positionseinstellungen oder durch einen Getriebeschaden, können mehrere Versuche unternommen werden, um die Gangübersetzung zu wählen. Vorzugsweise nach einer Vielzahl von fehlerhaften Versuchen kann vorgesehen sein, dass dann die nächst bessere Gangübersetzung ausgewählt wird.
Bei jedem Versuch der Auswahl einer problematischen Übersetzung kann entsprechende Zeit verloren gehen und ferner besteht die Gefahr der Beschädigung des Getriebes. Um die Zeit einzusparen, in der keine Momentenübertragung erfolgt und ferner mögliche Beschädigung bei jeder Übersetzungsanwahl zu vermeiden, kann bei der erfindungsgemäßen Strategie vorgesehen sein, dass die Gangübersetzung entsprechend markiert bzw. gekennzeichnet wird, welche nach einer vorbestimmten Anzahl von Fehlversuchen als nicht anwählbar erkannt wird.
Auf diese Weise kann vermieden werden, dass die problematische Gangübersetzung nochmals angewählt wird. Bevorzugt wird statt dessen unter Berücksichtigung der Fahrzeug- und Fahrerinformationen versucht, eine nächstbeste Gangübersetzung anzuwählen.
Vorzugsweise kann bei dem Getriebe jede problematische Gangübersetzung in einem Fehlerspeicher aufgenommen werden, um somit bei einer Inspektion die Suche nach der fehlerhaften Komponente anzuzeigen und zu vereinfachen. Der Fehlerspeicher kann beispielsweise nach einer vorbestimmten Anzahl von Fahrzuständen ohne das Wiederauftreten des Fehlers gelöscht werden, insbesondere wenn die fehlerhafte Gangübersetzung bei einem nächsten Fahrzustand wieder schaltbar ist.
Der fehlerhafte bzw. problematische Gang kann vorzugsweise für eine vorbestimmte Zeitdauer markiert werden, um insbesondere den mechanischen Komponenten es zu ermöglichen sich zu regenerieren, beispielsweise durch Abkühlung. Ferner ist es möglich, dass der Gang für den Rest des gegenwärtigen Fahrzustandes markiert wird. Somit steht für die mechanischen Komponenten zur Wiederherstellung eine längere Zeit zur Verfügung und ferner sind auch externe Eingriffe möglich, wie z. B. das Nachfüllen des Getriebeöls oder dergleichen. Es ist auch denkbar, dass der problematische Gang solange markiert wird, bis das Fahrzeug wieder zur Inspektion in eine Werkstatt gebracht wird. Auf diese Weise kann der Fahrer dazu gebracht werden, das Fahrzeug möglichst schnell zu einer Werkstatt zu bringen, bevor weiterer Schaden an dem Getriebe entstehen kann. Möglich sind auch andere Bedingungen für die Zeit des Sperrens der problematischen Gangübersetzung.
Nachfolgend wird eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der eine vorbestimmte Gangauswahlstrategie vorgeschlagen wird.
Beispielsweise kann bei einer Gangauswahl-Software insbesondere für ein automatisiertes Schaltgetriebe (ASG) ein Wechsel des Wählhebels z. B. von der Position N in die Position D oder R oder dgl. nur bei betätigter Fußbremse zum Einlegen eines Ganges zugelassen werden. Beispielsweise können als Ausnahmen bevorzugt folgende Bedingungen vorgesehen werden:
ein Wechsel von der Position R über N zu D bzw. von der Position D über N zu R kann innerhalb einer applizierbaren Zeitspanne erfolgen. Die Applikation kann derart erfolgen, dass z. B. kein Bremseingriff erforderlich ist. Es ist auch möglich, dass die Applikation für den Rückwärts- und Vorwärtsgang (R - und D - Stellung) getrennt erfolgen kann.
der Wechsel von der Position N zu D kann vorzugsweise oberhalb einer applizierbaren Grenzgeschwindigkeit erfolgen. Es kann vorgesehen sein, dass darüber hinaus noch andere Bedingungen erfüllt werden müssen.
Die oben genannten Bedingungen können z. B. durch zumindest eine weitere Bedingung erweitert werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Wechsel des Wählhebels von der Position N zu D oder von der Position N zu R akzeptiert werden kann, wenn innerhalb einer applizierbaren Zeit auf eine der folgenden Möglichkeiten der Fahrerwunsch nach Einlegen eines Ganges bestätigt wird.
Beispielsweise können folgende Möglichkeiten vorgesehen sein:
Die Fußbremse wird innerhalb einer applizierbaren Zeit betätigt.
Das Gaspedal wird innerhalb einer applizierbaren Zeit betätigt. Beispielsweise kann der Pedalwert > x % sein.
Der Fahrer bewegt innerhalb einer applizierbaren Zeitspanne den Wählhebel von der Position D/M Stellung in die Tipp + bzw. Tipp - Stellung.
Es ist auch möglich, dass noch andere Bedingungen bzw. Möglichkeiten den Fahrerwunsch mit einzubeziehen, bei der erfindungsgemäßen Gangauswahlstrategie berücksichtigt werden. Insbesondere können auch vorbestimmte Signalkombinationen als Fahrerwunsch in die erfindungsgemäße Gangauswahlstrategie integriert werden.
Beispielsweise können zumindest folgende Größen geeignet appliziert werden:
die Zeitspanne, in der die Fahrererkennung akzeptiert wird,
der Pedalwert, bei dem der Fahrer erkannt wird
bei jedem einzelnen Aktivieren jeder der genannten Fahrererkennungsmerkmale, insbesondere durch Trennung zwischen dem Vorwärts- und dem Rückwärtsgang, vorzugsweise nicht bei der Tipp + bzw. Tipp - Stellung.
Nachfolgend wird eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der eine Synchronstrategie für einen Aktor insbesondere eines automatisierten Schaltgetriebes (ASG) vorgeschlagen wird.
Bei einer möglichen Synchronstrategie wird vorgesehen, dass die kinetische Energie des Elektromotors des Schaltaktors beim Synchronkraftaufbau in potenzielle Energie der gespannten Feder umgewandelt wird, wobei die Schaltelastizität und Grundsteifigkeit der mechanischen Teile zwischen dem E- Motor und der Schiebemuffe betrachtet werden. Somit entspricht jede Soll- Synchronkraft einer bestimmten potenziellen Energie. Die gleiche kinetische Energie sollte der E-Motor beim Anfahren der Synchronposition haben. Um diese bestimmte kinetische Energie vor dem Anfahren der Synchronposition einzuspeichern, kann die Anfahrgeschwindigkeit entsprechend eingestellt werden. Die Ansteuerung der vorgenannten Synchronstrategie kann z. B. in folgende Phasen unterteilt werden:
Anfahrgeschwindigkeit einstellen; Modus: Geschwindigkeitsregelung Synchronposition anfahren; Modus: Geschwindigkeitsregelung mit Kraftbegrenzung.
Das Ziel dieser Phase ist die Reibkompensation, dabei kann die Kraftbegrenzung derart definiert werden, dass die Anfahrgeschwindigkeit nur gegen eine Kraft gehalten werden kann, die nicht größer als die Reibung ist.
Wenn die Aktorgeschwindigkeit beim Kraftaufbau unter die Anschlaggeschwindigkeit sinkt, kann eine weitere Phase mit konstanter Spannung beginnen, welche der Synchronkraft Fsoll bei der Geschwindigkeit mit dem Wert 0 entspricht.
Die Basis dieser Strategie ist die Geschwindigkeitsbeobachtung; wenn die Geschwindigkeit, die bei der Ansteuerung vorgesehen ist, während des Kraftaufbaues absinkt, kann die Spannung gemäß der Reibkompensation verringert werden. Der Übergang zur letzten Phase wird auch auf Grund der gemessenen Geschwindigkeiten durchgeführt. Dabei hat sich gezeigt, dass je genauer die Geschwindigkeit gemessen wird, desto höher ist die Steuerungsqualität der Synchronstrategie. Ferner hat sich gezeigt, dass je schneller der Aktor beim Kraftaufbau abgebremst wird, desto größer ist die Abweichung der gemessenen Geschwindigkeit von dem physikalischen Wert. Diese Abweichung bestimmt eine Zusatzenergie, welche ins System einfließt, weil die Spannung auf Grund der gemessenen Geschwindigkeit immer höher ist, als die Spannung bei idealer Reibkompensation. Folglich kann daraus geschlossen werden, dass je stärker der Aktor beim Kraftaufbau abgebremst wird, desto größer die unterbrechungsbedingte Streuung der Synchronkraft ist. Die Ursache dafür kann die erhebliche unterbrechungsbedingte Streuung der Zusatzenergie beim Abbremsen bei der Synchronschwelle sein.
Bei vorbestimmten Motoren, insbesondere bei sehr leichten E-Motoren, liegt eine z. B. 5 mal kleinere Trägheit im Vergleich zu anderen schwereren Motoren vor. Somit ist bei gleicher Gesamtübersetzung eine 5 mal kleinere äquivalente Masse vorgesehen. Um die gleiche kinetische Energie vor dem Anfahren der Synchronposition zu haben, kann die Geschwindigkeit vorzugsweise √5 mal größer sein. Wenn beispielsweise eine Masse gegen eine Feder ausgelenkt wird, ist die Zeit bis zum Aufbau der maximalen Federkraft gleich einer viertel Periode der Eigenschwingungen. Die Periode ist durch die Masse und Steifigkeit durch folgende Gleichung

2√m/c/π

definiert. Deswegen ist die Dauer des Kraftaufbaus insbesondere bei kleinen Motoren √5 mal kürzer. Demzufolge hat ein kleinerer Motor eine 5 mal größere Beschleunigung als übliche schwerere Motoren. Demnach ist die zu erwartende Kraftstreuung bei kleineren, leichteren Motoren größer als bei den sonst üblichen schwereren Motoren.
Demnach wird nach einer Synchronstrategie gesucht, die vom Fehler der Geschwindigkeitsbeobachtung unabhängig ist. Für die erfindungsgemäße Synchronstrategie wird ein einfaches Modell des Aktors betrachtet, um mögliche Synchronstrategien zu simulieren. Dieses Modell ist in Fig. 2a dargestellt. Nachdem Erreichen der Synchronposition können für das Modell folgende Gleichungen angegeben werden:
Damit ergibt sich für den leichteren Motor die Motorträgheit von 0,52e-5 kgm2. Dies entspricht 1/5 der Trägheit von sonst üblichen schwereren Motoren. Bei der Gesamtübersetzung von 2500 rad/m beträgt die äquivalente Aktormasse 32,5 kg. Durch KReib = 0,4 wird die kraftabhängige Reibung des Schneckengetriebes berücksichtigt. Für die kraftunabhängige Reibung FReib wird 120 N vorgegeben.
In Fig. 3a ist eine Simulation für eine Sollsynchronkraft Fsync von 800 N bei einer Schaltung 1-2 dargestellt. Die zu synchronisierende Drehzahldifferenz wird mit 2,5 Fsync Umdrehungen pro Minute vorgegeben, wobei die zu synchronisierende Drehzahldifferenz auch bei anderen Simulationen verwendet wird, um die Schaltzeiten für verschiedene Elastizitätskennlinien vergleichen zu können.
In Fig. 3a sind zwei Diagramme dargestellt, wobei in dem oberen Diagramm die Verläufe des Aktorweges, der Aktorgeschwindigkeit und der Synchronkraft über die Zeit dargestellt sind. In dem unteren Diagramm ist die Spannung über die Zeit dargestellt. Die Zeitachse ist bei beiden Diagrammen in die Phasen "zur Synchronposition fahren", "Synchronkraft einstellen" und "auf das Entsperren warten" sowie in die Phasen "zur Endlage fahren" und "Bremsen" aufgeteilt.
Aus Fig. 3a ist ersichtlich, dass die Spannung Usync (= 7,35 V) derart angepasst ist, dass beim Anfahren der Synchronposition mit der stationären Geschwindigkeit von v0, welche dieser Spannung entspricht, die Synchronkraft genau getroffen wird. Bei der in Fig. 3a abgebildeten Simulation ist v0 etwa gleich 135 mm/s. Bei stationärer Geschwindigkeit gilt

F E-Motor = F Reib

und folglich

v0 = (U Sync - F ReibRa/kΦ/iges)/kΦ/iges
Die Position, bei der der Sprung von 12 V zu USync vorgesehen ist, ist derart angepasst, dass beim S. P.-Fehler von -0,5 mm, also wenn die Synchronposition um 0,5 mm näher zur Neutralstellung liegt, die Synchronkraftüberhöhung von 10% der Synchronkraft zulässig ist. Demnach liegt die Kraft bei der dargestellten Simulation etwas höher als die Zielkraft. Bei der vorliegenden Simulation wird die Bewegung nach dem Entsperren vereinfacht simuliert, so dass die Schaltzeit für verschiedene Elastizitäten vergleichbar ist.
In Fig. 4a wird ebenfalls eine Simulation dargestellt, jedoch für einen schwereren Motor. Auch in Fig. 4a sind zwei Diagramme wie in Fig. 3a dargestellt. Bei dieser Simulation ist die Spannung USync = 5,84 V und dies entspricht einer stationären Geschwindigkeit v0 = 104 mm/s. Es ist aus Fig. 4a ersichtlich, dass diese einfache Synchronstrategie für den schwereren Motor nicht so gut anwendbar ist, wie bei dem leichteren Motor gemäß Fig. 3a. Dies deshalb, weil der Übergang zur Spannung USync viel früher erfolgen muss, welches zu einem früheren Abbremsen führt.
Daraus ergibt sich, dass je leichter der Motor ist, desto weiter kann mit voller Spannung weiter gefahren werden. Die Spannung USync strebt dabei den Wert UStat an, welcher die Spannung angibt, die bei statischer Sollsynchronkraft vorliegt. Bei dem dargestellten Modell lässt sich UStat wie folgt berechnen:

UStat = (FSync (1+KReib) + FReib)Ra/kΦ/iges
Für die Kraft von 800 N ist UStat etwa gleich 7,59 V. Um welchen Wert USync tiefer als UStat liegt, hängt überwiegend von der äquivalenten Masse des verwendeten E-Motors ab. Dabei ist der Einfluss der Schaltelastizität relativ gering.
Die optimale Synchronstrategie für einen Motor mit einer Trägheit gleich 0 ist der Spannungssprung von 12 V zur Spannung UStat bei Erreichen der Sollsynchronkraft. Daraus folgt, dass für die kleine äquivalente Masse des leichteren Motors die erfindungsgemäß vorgestellte Strategie sehr nahe bei dem theoretisch erreichbaren Optimum liegt.
Im folgenden wird die unterbrechungsbedingte Streuung der Synchronkraft und das Ende der Synchronzeit betrachtet. Innerhalb einer z. B. 5ms-Unterbrechung kann sich der Schaltaktor mit einer maximalen Geschwindigkeit Vmax = 230 mm/s um einen Weg von 1,15 mm bewegen. Der Übergang zu der Spannung USync kann daher innerhalb eines 1,15 mm langen Bereiches vorgesehen sein. Die Streuungsgrenzen der Schaltkraft und der Zeit bis zum Ende des Synchronisierens wird mit einer Simulation für die steifste Strecke ohne Synchronisierungsstrategie und zwar für die Grundsteifigkeit von etwa 1000 N/mm bestimmt. Der von Neutral weiteste Übergangspunkt wird derart gewählt, dass die Kraftübertragung etwa 15 bis 20 N beträgt, wodurch der näheste Übergangspunkt sich um 1,15 mm näher zu Neutral befindet. Das Ergebnis dieser Simulation ist in den Fig. 5a und 6 dargestellt.
In Fig. 5a ist die unterbrechungsbedingte Streuung der Synchronkraft bei der einfachen erfindungsgemäßen Strategie dargestellt, wobei die Ist-Kraft über die Soll-Kraft dargestellt ist. In Fig. 6 ist die unterbrechungsbedingte Streuung bezüglich der Zeit bis zum Synchronende bei der erfindungsgemäßen Strategie dargestellt, wobei die Zeit bis zum Synchronende über die Soll-Kraft dargestellt ist.
Es hat sich gezeigt, dass die Zeit bis zum Ende des Synchronisierens bezüglich kleiner Synchronkräfte einer bedeutende Streuung aufweist. Für einen früheren Übergang zur Spannung USync ist die Zeiterhöhung erkennbar.
Eine Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann eine Verfeinerung der vorgeschlagenen Strategie vorsehen, die gegen diese vorgenannte Zeiterhöhung wirkt. In Fig. 7 ist die Aktorbewegung bis zum Stehen an der Synchronposition für die Synchronkraft von etwa 400 N im Phasenraum dargestellt. Die Position, bei der der Spannungssprung erfolgt, ist in Fig. 7 mit S gekennzeichnet und derart angepasst, dass die Kraftübertragung bei einem S. P.-Fehler von -0,5 mm etwa 10% von der Synchronkraft beträgt.
Demnach wird bei der verfeinerten Synchronstrategie vorgeschlagen, dass bei der in Fig. 7 mit x_Beginn_Zwischenspannung gekennzeichneten Position innerhalb einer weiteren Unterbrechungszeit eine bestimmte Spannung vorgegeben wird. Dies deshalb, da bis zur nächsten Unterbrechung, also in 5 ms, die Phasenkurve erreicht werden soll und danach die Spannung USync geeignet eingestellt wird.
Dadurch kann in vorteilhafter Weise die unterbrechungsbedingte Streuung der Synchronkraft gleich 0 sein und die Zeitstreuung wesentlich verringert werden. Wenn der Aktor sich in dem in Fig. 7 mit A gekennzeichneten Punkt befindet, kann die Zwischenspannung höher als die Spannung USync sein, wobei für den Punkt B die Zwischenspannung kleiner als die Spannung USync sein kann. Beispielsweise kann die Zwischenspannung mit der Tangente berechnet werden, welche an der Phasenkurve oder an der Linie v = v0 vorgesehen ist.
Wenn die Spannung der Spannung USync entspricht, strebt die Geschwindigkeit gegen v0. Daraus ergibt sich die Bewegungsgleichung des Aktors wie folgt:

m ≙ = k(vO - ≙) wo K = (kΦi_ges)²/R_a
Im Punkt S gemäß Fig. 7 gilt
Folglich ist die Ableitung im Punkt S gleich:
Wenn die Gleichung der Tangente g0 + g1x = v ist, dann folgt
Die Vorgabe einer konstanten Spannung ist in der folgenden Gleichung einer konstanten Kraft F äquivalent:

m ≙ = F - k ≙ oder ≙ = ƒ - α ≙ wo ƒ = F/m und α = k/m
Jetzt sollte ein geeignetes f gefunden werden, sodass der Phasenpunkt (z. B. Punkt A) in t = 5 ms an der Tangente (oder an der Linie v = v0) liegt.
Die Lösung dieser Gleichung für die Anfangsbedingungen x(0) = 0; ≙(0) = ν_max ist
In 5 ms sind der Weg und die Geschwindigkeit:
Der Phasenpunkt x = xA + x(0.005); ≙ = ≙(0,005) soll auf die Tangente kommen, welches die folgende Gleichung ergibt:

g0 + g1(xA + a + bf) = c + df

Aus dieser linearen Gleichung kann man die gesuchte f finden.
Wenn dann ≙ = c + df tiefer als v0 ist, sollte der endgültige Wert aus der Gleichung v0 = = c + df definiert werden. Bei dem letzten Fall kommt der Phasenpunkt auf die Linie v = v0.
Die Zwischenspannung wird dann folgendermaßen berechnet:
Diese Berechnung kann man einfach implementieren, weil es sich dabei um eine einfache lineare Funktion von v0 (oder USync) und xA mit Koeffizienten handelt.
Die Zwischenspannung wird in Fig. 8 über den Weg dargestellt. In Fig. 8 sind mehrere Zwischenspannungsverläufe mit unterschiedlichen Sollsynchronkräften (200 N, 400 N, 800 N und 1200 N) dargestellt, wobei ein Aktor ohne Elastizität (nur Grundsteifigkeit von 1000 N/mm) vorgesehen ist. Der Weg ist von der Endlage in die Richtung Synchronposition gezählt. Der Weg bis zur Synchronposition von etwa 12 mm wird betrachtet.
Wenn z. B. bei der Sollkraft von 200 N der Weg zum ersten Mal größer als 9,7 mm geworden ist (z. B. 10,2 mm), wird innerhalb der nächsten 5 ms die Zwischenspannung von 6 V angelegt und danach wird USync = 2,2 V eingestellt.
In Fig. 9 ist die Zeitstreuung mit einem Vergleich der einfachen Strategie und der Strategie mit Zwischenspannung dargestellt. Insbesondere wird die Streuung der Zeit bis zum Ende des Synchronisierens für die verfeinerte Strategie mit Zwischenspannung angegeben.
Die Kraftstreuung bei der Strategie mit Zwischenspannung ist ca. 2-fach kleiner als bei Verwendung der einfachen Strategie, welches nicht dargestellt ist.
Im folgenden wird die Simulation zur Wahl der Schaltelastizität für den Aktor mit einem leichten Motor betrachtet. Mit einer weiteren Simulation werden die Schaltzeiten bei der Synchronkraft von 200, 400, 800, 1200 N für die verschiedenen Elastizitäten abgeschätzt. Die Randbedingungen für diese Simulation sind bevorzugt folgende:
Der Weg von der Endlage des alten Ganges bis zur Synchronposition des Zielganges entspricht 13 mm.
Der Weg von der Endlage des alten Ganges bis zur Endlage des Zielganges entspricht 20 mm.
Die zu synchronisierende Drehzahldifferenz entspricht 2,5 Fziel [rpm.] Die Vorspannkraft beim Herausnehmen des alten Ganges entspricht Fziel/4. Diese Kraft wird mitberücksichtigt, weil die Distanz bis zur Synchronposition wegen des Vorspannwegs kleiner wird.
Die Spannung USync wird derart angepasst, dass beim Anfahren der Synchronposition mit stationärer Geschwindigkeit, welcher dieser Spannung entspricht, die Zielsynchronkraft genau getroffen wird.
Der Übergang von der Spannung von 12 V zur USync erfolgt auf einem derartigen Abstand vor der Synchronposition, bei dem die Abweichung der Synchronposition von 0,5 mm in Richtung Neutral zu der Kraftüberhöhung von 10% der Zielkraft führt.
Nach dem Ende des Synchronisierens wird die Spannung USync weitere 5 ms gehalten, um die Zeit für die Entsperrerkennung zu lassen.
Dann wird die Spannung 12 V derart lange gehalten, dass der Aktor weiter spannungsfrei auf der Endlage zum Stehen kommt.
Der Zielgang wird bei der Position von 18 mm erkannt.
Die Zeit zum Erreichen des Wegs von 18 mm wird als Abschätzung der Schaltzeit betrachtet.
Die Auswirkung der Interruptenfolge wird nicht berücksichtigt.
Ein Beispiel einer derartigen Simulation ist in Fig. 3 dargestellt.
Es wurden die verschiedenen Elastizitäten ausgehend von der Basiselastizität (Ansprechschwelle = 100 N; Weg = 1,1 mm; Anschlagkraft 300 N) betrachtet, deren Kennlinien durch die Änderung von einem Parameter entstehen und sind in Fig. 10 darstellt.
In Fig. 10 ist die Kennlinie der Basiselastizität (dicke Linie) und deren Variationen (1-6) bei der Grundsteifigkeit von 1000 N/mm dargestellt.
Die Linien 1 und 2 entstehen durch die variierte Steifigkeit. Die Linien 3 und 4 durch die variierte Ansprechschwelle und die Linien 5 und 6 durch den variierten Weg. Die simulierte Synchronkraft unterscheidet sich nur geringfügig und wird hier nicht gezeigt. Die berechneten Schaltzeiten sind in den Fig. 11 bis 14 dargestellt.
In Fig. 11 ist die Schaltzeit für verschiedene Synchronstrategien dargestellt, wobei mit einer Rautenlinie die Basissynchronstrategie, mit einer Vierecklinie eine Synchronstrategie mit einer Steifigkeit c = 100 N/1,1 mm und mit einer Dreiecklinie eine Synchronstrategie mit einer Steifrdkeit c = 300 N/1,1 mm angedeutet sind.
In Fig. 12 sind die Schaltzeiten für verschiedene Synchronstrategien über die Sollkraft dargestellt, wobei die Rautenlinie die Basissynchronstrategie, die Vierecklinie eine Synchronstrategie mit F = 0 und die Dreiecklinie eine Synchronstrategie mit der Kraft F = 200 zeigt.
In Fig. 13 sind ebenfalls die Schaltzeiten für verschiedene Synchronstrategien über die Sollkraft gezeigt, wobei die Rautenlinie wieder die Basissynchronstrategie, die Rechtecklinie eine Synchronstrategie mit Weg = 0,5 mm und die Dreiecklinle eine Synchronstrategie mit Weg = 1,7 mm angibt.
In Fig. 14 sind die Schaltzeiten für verschiedene Synchronstrategien über die Sollkraft dargestellt, wobei die Rautenlinie wieder die Basissynchronstrategie, die Rechtecklinie eine für schwere Motoren geeignete Synchronstrategie und die Dreiecklinle eine Synchronstrategie mit 1000 N/mm angibt.
Die Zeit- und Kraftabweichung auf Grund der Streuung der Grundsteifigkeit wird nachfolgend betrachtet. Die Fig. 15 zeigt die resultierenden Kennlinien, wenn die Grundsteifigkeit bei der Basissynchronstrategie (100 bis 300 N über 1,1 mm) 500, 100 und etwa 1500 N/mm beträgt, wobei die Rautenlinie die Synchronstrategie mit einer Grundsteifigkeit von 1000 N/mm, die Rechtecklinie die Synchronstrategie mit der Grundsteifigkeit von 500 N/mm und die Dreiecklinie die Synchronstrategie mit der Grundsteifigkeit von 1500 N/mm angibt.
In Fig. 16 sind die Schaltzeiten für diese in Fig. 15 dargestellten Grundsteifigkeiten angedeutet, wobei die Schaltzeit über die Sollkraft dargestellt ist. In Fig. 16 werden die Verläufe ebenso wie in Fig. 15 bezeichnet.
Dabei werden die Spannung USync und der Abstand der Umschaltung von 12 V auf die Spannung USync für die Grundsteifigkeit von etwa 1000 N/mm abgepasst. Deshalb weicht die Synchronkraft bei den anderen Steifigkeiten wesentlich von der Zielkraft ab, welches in Fig. 17 angedeutet ist. Dort ist die Istkraft- Abweichung auf Grund der Streuung der Grundsteifigkeit angedeutet. In Fig. 17 ist die Ist-Kraft über die Sollkraft dargestellt, wobei die Rautenlinie die Grundsteifigkeit von 1000 N/mm, die Rechtecklinie die Grundsteifigkeit von 500 N/mm und die Dreiecklinie die Grundsteifigkeit vorn 1500 N/mm angibt.
In den weiteren Fig. 18 und 19 sind die Zeit- und Kraftabweichungen auf Grund der Streuung der Grundsteifigkeit für den Aktor ohne Schaltelastizität dargestellt. Auch bei diesen Figuren sind die gleichen Bezeichnungen gewählt worden.
In Fig. 18 sind die Schaltzeiten ohne Synchronstrategie bei verschiedenen Grundsteifigkeiten, nämlich 1000 N/mm, 500 N/mm und 1500 N/mm dargestellt.
In Fig. 19 ist die Ist-Kraft-Abweichung auf Grund der Streuung der Grundsteifigkeit dargestellt. Wie zu erkennen ist, ist der Einfluss der Grundsteifigkeit relativ gering. Daraus lässt sich schließen, dass der Zeitgewinn durch die Anpassung der Elastizitätskennlinie für den Aktor mit einem leichten Motor im Vergleich zu der Variante ohne Schaltelastizität, wie in Fig. 14 mit der Dreiecklinie gekennzeichnet, relativ klein ist. Für die hohen Synchronkräfte kann sich die Schaltelastizität zeitbezüglich wenig verändern, wobei für die kleine Kraft von 200 N die etwas längere Zeit nicht von Bedeutung ist.
Damit besteht die Möglichkeit, die vereinfachte Synchronstrategie insbesondere für leichte Motoren anzuwenden, wobei der Schaltzeitgewinn durch die Anwendung einer Schaltelastizität für leichte Motoren, wie in Fig. 14 gezeigt, abgeschätzt wird. Bei hohen Sollsynchronkräften hat die Kennlinie der Schaltelastizität kaum einen Einfluss auf die Schaltzeit, wobei bei kleinen Kräften die Vorspannung einen erheblichen Einfluss hat. Unterhalb der Vorspannung kann sich die Schaltzeit verlängern.
Insgesamt wird eine erfindungsgemäße Basissynchronstrategie vorgeschlagen, welche statt der bekannten drei Phasen nur eine Phase mit einer angepassten Spannung USync aufweist, welche etwas unter der Spannung liegt, die der stationären Sollsynchronkraft entspricht. Die Spannung kann ab einer geeigneten Position vor oder nach der Synchronposition, insbesondere für große Kräfte, angelegt werden.
Ferner kann diese verbesserte Synchronstrategie auch geeignet modifiziert werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass bei der Synchronstrategie zuerst innerhalb einer vorbestimmten Interruptzeit eine speziell berechnete Spannung und dann erst die Spannung USync angelegt wird. Das Ziel dieser berechneten Spannung ist es, welche auch als Zwischenspannung bezeichnet worden ist, vor dem letzten Zeitabschnitt, also währenddessen die Spannung USync angelegt wird, immer auf die gleiche Phasenkurve zu gelangen. Es sind auch andere Modifikationen oder beliebige Kombinationen der genannten Strategien möglich.
Die erfindungsgemäßen Synchronstrategien können vorzugsweise für automatisierte Schaftgetriebe (ASG) mit leichtem E-Motoren eingesetzt werden. Selbstverständlich können diese Synchronstrategien auch bei anderen Getrieben mit anderen Aktormotoren verwendet werden.
Nachfolgend wird eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der eine unmittelbare Beeinflussung z. B. von Kennfeldem, insbesondere bei manuell angeforderten Schaltungen eines automatisch schaltenden Getriebes, vorgesehen ist.
Es hat sich gezeigt, dass bei unterschiedlichen Fahrsituationen auch bei vergleichbaren Randbedingungen von dem Fahrer härtere oder auch komfortablere Schaltungen gewünscht werden. Dies kommt vor allem bei manuellen Schaltungen und bei bestimmten Fahrsituationen, wie z. B. einem Kickdown, zum Tragen, da in diesen Fällen der Fahrerwunsch durch eine aktive Handlung des Fahrers ausgedrückt wird.
Demnach kann eine Beeinflussung von Kennfeldern bei manuell angeforderten Schaltungen eines automatisch schaltenden Getriebes vorzugsweise über die Sensorik eines Betätigungselements vorgesehen werden. Vorzugsweise kann die Bewegung beim aktiven Einleiten einer Schaltung genutzt werden, um z. B. die Dynamik der Schaltung direkt zu beeinflussen.
Beispielsweise bei Wählhebeln, Tasten oder Schaltwippen, sogenannten Paddels, kann z. B. das Kennfeld direkt durch die Geschwindigkeit der Wählhebelbewegung oder durch den Impuls bzw. die Kraft beim Auftreffen auf die Endlage bestimmt werden. Beispielsweise bei einem Kickdown kann die Geschwindigkeit des Gaspedals nicht nur zur Erkennung der Situation an sich genutzt werden, sondern es besteht auch die Möglichkeit die Dynamik der Schaltung direkt zu beeinflussen.
Es sind auch noch andere Möglichkeiten denkbar, durch die das Kennfeld oder dgl. beeinflusst wird, um die Dynamik oder dgl. der Schaltung zu beeinflussen.
Das vorgestellte erfindungsgemäße Verfahren kann bei jedem automatischen Getriebe, insbesondere bei einem automatisierten Schaltgetriebe (ASG) eingesetzt werden. Es ist auch denkbar, dass das Verfahren bei anderen Getrieben verwendet wird.
Nachfolgend wird eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der eine Absicherung des Drehzahleingriffs durch eine geeignete Begrenzung, insbesondere durch die Begrenzung des Motormomentes vorgeschlagen wird.
Es hat sich gezeigt, dass bei Gangwechseln die Drehzahldifferenzen zwischen der Kurbelwelle des Motors und der Eingangswelle des Getriebes ausgeglichen werden müssen. Beispielsweise kann das Getriebesteuergerät eine entsprechende Drehzahlanhebung/-anpassung theoretisch durch eine Momenten- und/oder Drehzahlvorgabe von dem Motorsteuergerät anfordern. Vorzugsweise können eine Momentenschnittstelle und/oder eine Drehzahlschnittstelle dafür eingesetzt werden.
Vorteilhaft bei der Momentenschnittstelle ist die hohe Sicherheit gegenüber ungewollten Fahrzeugbeschleunigungen, da die Momentenanforderungen gegenüber dem Fahrerwunschmoment abgeglichen werden und/oder zeitliche Begrenzungen der Eingriffsdauer wirksam werden. Bei der Momentenschnittstelle ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Drehzahlsteuerung von dem Getriebesteuergerät indirekt über die Momentenvorgabe durchgeführt wird. Dadurch können Totzeiten bei der Signalübertragung auftreten. Ferner sind Ungenauigkeiten im Motormodell des Getriebesteuergerätes möglich, welche sich auf das Reglungsergebnis auswirken können.
Bei der Verwendung einer Drehzahlschnittstelle ist es besonders vorteilhaft, dass regelnde Eingriffe bei dem Motor (Momentenvorgaben) direkt von dem Motorsteuergerät durchgeführt werden, welches genauere Modelle für das Motorverhalten aufweist. Somit wird eine höhere Regelgüte erreicht. Bei der Verwendung von einer Drehzahlschnittstelle ist jedoch zu beachten, dass das vom Motor an der Kurbelwelle zur Verfügung gestellte Motormoment, insbesondere bei großen Drehzahlsprüngen, Regelfehler sprungförmig auftreten können und somit über das Fahrerwunschmoment hinauswachsen können. Dadurch ist es möglich, dass ungewollte Fahrzeugbeschleunigungen auftreten können, wenn die Kupplung geschlossen ist oder geschlossen wird und ein Gang eingelegt ist.
Zur Vermeidung von sicherheitskritischen Situationen kann vorgesehen sein, dass von der Motorsteuerung die Drehzahlschnittstelle nur akzeptiert wird, wenn neben dem Neutralzustand auch noch eine geöffnete Kupplung von dem Getriebesteuergerät erkannt wird und entsprechend an die Motorsteuerung weitergeleitet wird. Der Drehzahleingriff kann damit auf die Neutralphase des Gangwechsels beschränkt werden. Somit wird nicht in allen Fällen die Zieldrehzahl erreicht.
Demnach kann im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Einsatzbereich, insbesondere der Drehzahlschnittstelle, vorteilhafterweise erweitert wird, so dass ein noch höherer Schaltkomfort ermöglicht wird. Die Erweiterung des Einsatzbereiches des Drehzahleingriffes kann z. B. durch ergänzende Bedingungen zur Drehzahleingriffsabsicherung ermöglicht werden.
Vorzugsweise kann für die Fälle, dass entweder nur noch die Kupplung als geöffnet erkannt oder der Neutralzustand erkannt wird, der Motordrehzahleingriff weiter zugelassen werden, wobei der Motor z. B. intern hinsichtlich seines zur Drehzahlanhebung angeforderten Moments begrenzt wird. Es ist möglich, dass das zur Drehzahlanhebung angeforderte Moment auf das aktuelle Fahrerwunschmoment und/oder im Schubzustand auf ein Motormoment mit dem Wert = 0 begrenzt wird. Es ist auch denkbar, dass andere Begrenzungen bei dem Motor vorgesehen werden.
Durch diese Maßnahmen kann in vorteilhafter Weise verhindert werden, dass das Fahrzeug durch bestimmte Einzelfehler, wie z. B. fehlerhafte Systeminformationen vom Getriebesteuergerät oder durch ein fehlerhaftes Motorsteuergerät im Bereich der Drehzahlregelung, ungewollt stärker beschleunigt wird, als es von dem Fahrer gewünscht wird.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Absicherung des Drehzahleingriffs können vorzugsweise bei sämtlichen Fahrzeugen mit einem CAN (Control Area Network), insbesondere bei einem automatisierten Schaltgetriebe (ASG), verwendet werden.
Nachfolgend wird eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der ein Verfahren zur Verstellung des sogenannten Komfort- Index mittels vorhandener Bedienelemente bei einem automatischen Getriebe vorgeschlagen wird.
Insbesondere bei einem automatisierten Schaltgetriebe-System (ASG-System) sollten bei der Abstimmung des Schaltkomforts unterschiedliche Interessen berücksichtigt werden. Sofern keine Verstell-/Wahlmöglichkeiten des Schaltkomforts möglich sind, wird die letztendliche Abstimmung einen Kompromiss verschiedener Interessen darstellen. Beispielsweise kann bei Fahrzeugen mit einer stärkeren Motorisierung der Wunsch nach einer einerseits sportlichen und anderseits komfortablen Fahrweise gewünscht werden.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass zum einen der Schaltkomfort in Abhängigkeit einer oder mehrerer Komfort bestimmender Größen verändert werden kann und die Variation dieser Komfortgrößen kann beispielsweise mittels bestimmter Bedienelemente erfolgen.
Demnach wird erfindungsgemäß ein Verfahren beschrieben, wie z. B. mit einem verwendeten Wählhebel der Komfort-Index individuell von dem Fahrer ausgewählt werden kann. Auf Grund gleicher Wählhebel Ausgestaltungen kann dieses Vorgehen auch auf andere Getriebe übertragen werden.
Nachfolgend wird ein Verfahren beschrieben, mit dem ein Komfort-Index (Sport- Index) mit den beispielsweise bei einem automatisierten Schaltgetriebe (ASG) vorhandenen Bedien-(Wählhebel) und Anzeigeelementen (Display) ausgewählt werden kann. In Abhängigkeit von diesem Komfort-Index kann dann der Schaltkomfort und/oder die Lage der Schaltpunkte beeinflusst werden, sodass jeder Fahrer seinen individuellen Komfort in vorteilhafter Weise wählen kann.
Bei dem beschriebenen Verfahren wird beispielhaft ein in Fig. 20 dargestelltes Layout eines Wählhebels zu Grunde gelegt. Es ist jedoch möglich, dieses sinngemäß auch auf andere Layouts anderer Wählhebel zu übertragen. Bei dem in Fig. 20 dargestellten Layout des Wählhebels ist jedoch von Vorteil, dass die Tipp-Funktion direkt aus der normalen Fahrposition in Automatik Stellung angewählt werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann zur Wahl des individuellen Komfort-Index vorzugsweise in folgende Teilschritte gegliedert werden:
Aktivieren des Verstellmodus
Verstellen des Komfort-Index bei aktivem Verstellmodus
Verlassen des Verstellmodus (gegebenenfalls mit Speicherung des Wertes)
Initialisieren des Verstellmodus
Displayanzeige
Gangvorgabe (Automat-/Manueller-Modus)
Es ist möglich, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einer der genannten Modi weggelassen wird oder auch mit andere mögliche Modi beliebig miteinander kombiniert werden.
Bei dem Aktivieren des Verstellmodus kann vorgesehen sein, dass dieser aktiviert wird, indem der Wählhebel in der Position A/M für bestimmte Mindestzeitspannen gehalten wird. Beispielsweise kann diese Zeitschwelle im Bereich von 0,4 bis 2 s liegen. Es sind jedoch auch andere Werte für die Zeitschwelle denkbar.
Bei dem Verstellen des Komfort-Index bei aktivem Verstellmodus kann vorgesehen sein, dass dies nach der Aktivierung des Verstellmodus über die Tipp + bzw. Tipp - Stellung des Wählhebels erfolgen kann. Über eine kurze Tipp- Betätigung kann der Komfort-Index um jeweils den Wert 1 inkrementiert bzw. dekrementiert werden. Bei einem längern Halten des Wählhebels, z. B. von 0,4 bis 2,0 s, kann der Komfort-Index bei Betätigung Tipp + auf einen maximal zulässigen Wert und bei Betätigung Tipp - auf einen minimal zulässigen Wert eingestellt werden, um den Verstellvorgang zu beschleunigen. Es sind auch andere Verstellmöglichkeiten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren denkbar.
Bei dem Verlassen des Verstellmodus, gegebenenfalls mit Speicherung des Wertes, kann vorgesehen sein, dass dies erfolgt, wenn der Wählhebel in die Stellung A/M bzw. N oder R bewegt wird, wobei die Stellung A/M den Automat/Manuell Modus, N den Neutralzustand und R den Rückwärtsgang bezeichnet. Außerdem kann der Verstellmodus automatisch beendet werden, wenn innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne, z. B. von 10 bis etwa 20 s nach der Aktivierung des Verstellmodus keine weitere Wählhebelbetätigung erfolgt. Es sind auch andere Zeitspannen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren denkbar.
Der während der aktiven Verstellmodus-Phase gewählte Wert des Komfort-Index kann jedoch nur dann übernommen werden, wenn der Verstellmodus über die Wählhebelstellung A/M beendet wird. Normalerweise bleibt dieser Wert während der weiteren Fahrt solange aktiviert, bis dieser entweder erneut geändert wird oder die Fahrt durch "Zündung aus" beendet wird.
Ein Verlassen des Verstellmodus über die Wählhebelstellung N bzw. R sowie die automatische Beendigung nach einer bestimmten Zeitspanne kann als "Abbruch" gewertet werden. Dies bedeutet, dass der während der aktiven Verstellmodus- Phase gewählte Wert des Komfort-Index verworfen wird. Es besteht jedoch die Möglichkeit, den Wert dauerhaft in einem EEPROM oder dgl. zu speichern, um bei der nächsten Fahrt sofort mit der aktuell gewählten Stufe zu starten. Hierbei sollte der Verstellmodus über die Wählhebelposition A/M verlassen werden und/oder dabei die Wählhebelposition A/M für eine bestimmte Zeit, wie z. B. etwa 0,4 bis 2,0 s, gehalten werden.
Die langfristige Speicherung des Verstellmodus kann dann vorzugsweise über ein Quittierungssignal, z. B. ein kurzer Piepston oder dgl., bestätigt werden. Diese Bedienabfolge zur Speicherung eines Wertes kann beispielsweise auch bei Radiogeräten zur Senderspeicherung eingesetzt werden.
Vorzugsweise können somit zum Beenden des Verstellmodus zumindest folgende Möglichkeiten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein:
Wählhebel wird in die Stellung A/M gebracht (tA/M < Tsafe), dann Return, d. h. Übemahme des Wertes
Wählhebel in die Stellung A/M (tA/M ≥ Tsafe), dann "Safe", d. h. Speicherung im EEPROM Wählhebel in die Stellung R bzw. N, dann "ESC" d. h. Abbruch der Verstellphase Wählhebel unbetätigt für t > T0, dann "ESC", d. h. Abbruch der Verstellphase.
Dabei ist tA/M die Zeit in der sich der Wählhebel in der Stellung A/M befindet, Tsafe ist eine vorbestimmte Zeitspanne und T0 ist die Zeit, in der keine Wählhebelbetätigung erfolgt. Es ist möglich, dass die vorgenannten Beendigungsmöglichkeiten auch auf andere Weise bei dem erfindungsgemäßen Verfahren interpretiert werden können.
Bei dem Initialisieren des Verstellmodus kann vorgesehen sein, dass beim Hochlaufen des Steuergerätes, soweit keine weiteren Möglichkeiten vorhanden sind, um den Fahrer zu identifizieren, der Komfort-Index entweder immer mit einer neutralen Vorbelegung oder mit dem des letzten Fahrvorgangs im EEPROM- Speicher gespeicherten Wert initialisiert wird. Sind weitere Möglichkeiten vorhanden, die eine Fahreridentifikation zulassen, wie z. B. personalisierte Schlüssel, Sitzverstellungen oder dgl., kann die Initialisierung auch fahrerbezogen erfolgen. Es sind auch noch andere Initialisierungsmöglichkeiten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren denkbar.
Die Display Anzeige in einem Fahrzeug ist unter Umständen in ihrem Anzeigeumfang beschränkt. Beispielsweise kann nur ein Zeichen, wie z. B. 1, 2, 3, 4, 5, 6, A, N bzw. R, mit zwei Zusatzsymbolen, wie z. B. Winter, Zahnkranz oder dgl. angezeigt werden. Zusätzlich kann noch ein Blinkmodus in der Anzeige aktiviert werden. Wenn der Verstellmodus aktiviert wird, kann in der Anzeige der aktuelle Komfort-Index z. B. in Form einer Ziffernanzeige 1-6 oder dgl. dargestellt werden. Außerdem kann zur Kennzeichnung der Verstellmodus-Anzeige dar Getriebe-Zahnkranz und/oder der Blinkmodus aktiviert werden.
Bei anderen Anzeigemöglichkeiten, wie z. B. einem 2-stelligen Display, kann die Anzeige des Komfort-Index gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens darauf geeignet abgestimmt werden. Z. B. kann dann ein erstes Zeichen angezeigt werden, welches eindeutig die Sport-/Komfort-Index-Verstellung kennzeichnet, wie z. B. S oder C. Während die zweite Stelle der Anzeige den tatsächlichen Wert anzeigt. Es sind auch andere Anzeigemöglichkeiten für den Komfort-Index bei dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, um diese Anzeigemöglichkeiten an ein im Fahrzeug vorhandenes Display anzupassen.
Bei der Gangvorgabe, insbesondere bei dem Automatik/Manuell = Modus, kann der Verstellmodus sowohl aus dem Manuellen-Modus als auch aus dem Automatik- Modus heraus aktiviert werden. Um während der Verstellphase, insbesondere bei aktivem Manuell-Modus, keine Einschränkungen bei der Gangvorgabe vorzusehen, kann beispielsweise automatisch während des aktiven Verstellmodus in den Automatik-Modus verzweigt werden. Vorzugsweise nach Beendigung des Verstellmodus kann dann wahlweise der Automatik-Modus beibehalten werden oder wieder der ursprüngliche Modus aktiviert werden. Auch hier sind geeignete Modifikationen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren denkbar, um dieses weiter zu verbessern.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bevorzugt für ASG, USG, PSG, ESG- Systeme verwendet werden, bei denen bei der Abstimmung des Schaltkomforts ein Kompromiss zwischen Komfort und Sportlichkeit eingegangen wird und die eingangs beschriebenen Voraussetzungen hinsichtlich des Bedienelements, z. B. Wählhebel und Layout, gegeben sind. Es ist auch möglich, eine entsprechende Modifikation des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, um dieses an abweichende Bedienelemente anderer Getriebe geeignet anzupassen.
Nachfolgend wird eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der vorzugsweise eine Umschaltung des Fahrmodus über Gangwahlschalter, z. B. an der Lenkung, vorgeschlagen wird.
Für den Gangwechsel hat der Fahrer die Möglichkeit, neben dem Wählhebel auch geeignete Bedieneinrichtungen an der Lenkung zu verwenden. Beispielsweise können entsprechende Tasten am Lenkrad oder auch ein Lenkstockschalter oder dgl. vorgesehen sein. Bei deren Betätigung wird ein Gangwechsel eingeleitet. Wenn der Fahrer im Automatik-Betrieb sein Fahrzeug fortbewegt, wird durch die Betätigung der Fahrmodus in den Manuellen-Modus umgeschaltet. Um danach wieder in den Automatik-Modus zu gelangen, kann der Fahrer z. B. den Wählhebel betätigen. Jedoch muss er dazu dann zumindest eine Hand vom Lenkrad nehmen.
Wenn das in dem Fahrzeug vorgesehene System für die Tasten Tipp + und Tipp - jeweils eine eigene Bedieneinrichtung besitzt, kann in vorteilhafter Weise durch das Wechseln von dem Manuellen- in den Automatik-Fahrmodus und auch umgekehrt durch das gleichzeitige Betätigen beider Bedienelemente für Tipp + und Tipp - am Lenkrad erfolgen. Es ist möglich, dass die Umschaltung erst beim Loslassen, z. B. der abfallenden Flanke der Schalter, vorgesehen wird. Auf diese Weise kann der Fahrer eine Umschaltung des Fahrmodus ermöglichen, ohne dass der Fahrer die Hände von dem Lenkrad nehmen muss. Dies ist insbesondere hinsichtlich der Fahrsicherheit besonders vorteilhaft.
Es ist auch denkbar, das andere Umschaltungen mit den an der Lenkung vorgesehenen Bedieneinrichtungen ermöglicht wird. Beispielsweise kann auch durch gleichzeitige Betätigung der Tipp + und der Tipp - Tasten ein Neutralzustand oder dgl. hergestellt werden.
Die erfindungsgemäße Umschaltung des Fahrmodus kann bei sämtlichen Automatik-Getrieben mit Bedientasten an der Lenkung eingesetzt werden, insbesondere bei einem automatisierten Schaltgetriebe (ASG).
Nachfolgend wird eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beschrieben, welche eine Validierung der Neutralgassenlänge vorzugsweise durch Adaptivwerte beim Abgleich der Getriebegeometrie insbesondere bei einem automatisierten Schaltgetriebe vorsieht.
Es hat sich gezeigt, dass bei der Erprobung insbesondere der ASG- Getriebeaktorik bei Prüfgetrieben vorgekommen ist, dass nach einer Neutralreferenzfahrt keine Schaltungen mehr möglich sind, weil die neue gelernte Getriebegeometrie nicht mit der tatsächlichen Geometrie übereinstimmt. Die Auswertung der Messdaten ergibt, dass bei der Referenzierung die Länge der Neutralgasse auf Grund einer mechanischen Schwergängigkeit (Rastierung) als zu kurz erfasst wird, welches auch in Fig. 21 dargestellt ist. In Fig. 21 ist eine Messung eines ASG-Aktors bei einem Prüfgetriebe dargestellt. Dieser falsche Wert wird übernommen, da er im theoretischen Toleranzbereich liegt, der in der ASG-Software als Referenzbereich hinterlegt ist.
Daraus ergibt sich die Aufgabe, dass bei falsch gelernter Länge der Neutralgasse der bisherige, getriebespezifische Wert für die Länge der Neutralgasse als Ersatzwert beibehalten wird. Ferner kann ein ermittelter Wert für die Länge der Neutralgasse als plausibel bzw. unplausibel erkannt werden.
Aus Fig. 21 ist insbesondere ersichtlich, dass nach dem Tasten nach dem Schalten von dem Gang 1 in den Neutralzustand ein falscher Wert nicht akzeptiert wird und eine Neutralreferenzfahrt angestoßen wird. Der ermittelte falsche Wert nach der Neutralreferenzfahrt wird dann jedoch übernommen. Dies sollte verhindert werden.
Ein H-Schaltbild eines 5-Gang-Getriebes ist in Fig. 22 dargestellt. Dabei wird die detektierte Länge der Neutralgasse mit L_Neutral* und die tatsächliche Länge der Neutralgasse L_Neutral angegeben. Derzeit wird die bei einer Referenzierung ermittelte Länge der Neutralgasse lediglich mit einem feststehenden, hinterlegten Wertebereich verglichen. Dieser Bereich kann unter theoretischer Betrachtung aller möglichen mechanischen Toleranzen des Getriebeaktors und des Getriebes selbst ermittelt werden und stellt daher keine spezifisch auf den jeweiligen Anwendungsfall bezogene Größe dar.
Bei der Referenzierung kann die Neutralgassenlänge z. B. durch eine mechanische Blockade oder Schwergängigkeit, wie in Fig. 22 gezeigt, falsch ermittelt werden. Wenn sich die ermittelte Länge der Neutralgasse innerhalb des hinterlegten, theoretischen Toleranzbereiches befindet, kann der falsche Wert akzeptiert und abgelegt werden. Dies hat zur Folge, dass die im Speicher hinterlegte Gassenlänge nicht mehr mit der tatsächlichen Länge der Neutralgasse übereinstimmt und somit die Gangposition nicht mehr gefunden werden kann.
Demzufolge kann erfindungsgemäß vorgesehen werden, dass ein bei einer Referenzierung ermittelter Wert mit einem zuvor tatsächlich im Getriebe ermittelten Wert verglichen wird. Dies kann zusätzlich zu der zuvor genannten Maßnahme vorgesehen sein, bei der der bei einer Referenzierung ermittelter Wert mit einem theoretischen feststehenden Toleranzbereich validiert wird.
Der tatsächlich im Getriebe ermittelte Wert kann z. B. die bei der Erstinbetriebnahme ermittelte Gassenlänge sein, wobei allerdings davon ausgegangen wird, dass die Erstinbetriebnahme im Hinblick auf das Lernen der Getriebegeometrie fehlerfrei durchgeführt worden ist. Dieser Wert kann insbesondere bei der ASG-Seriensoftware eingesetzt werden.
Ferner ist es möglich, dass als tatsächlich im Getriebe ermittelter Wert die Gassenlänge verwendet wird, die bei der letzten Referenzierung hinterlegt worden ist.
Darüber hinaus ist es denkbar, dass als tatsächlich im Getriebe ermittelter Wert ein aus n zuvor ermittelten Gassenlängen errechneter Wert, also ein Adaptivwert, verwendet wird. Es ist auch möglich, dass die vorgenannten Möglichkeiten für die Ermittlung des Wertes geeignet miteinander kombiniert werden. Es ist auch denkbar, dass andere Werte verwendet werden.
Wenn der aktuell ermittelte Wert und der Vergleichswert zu stark voneinander abweichen, kann der ermittelte Wert nicht akzeptiert werden. Als Folge daraus kann beispielsweise der alte Wert im Speicher gehalten werden, bis wieder ein plausibler Wert ermittelt worden ist.
Bei dieser Vorgehensweise wird eine spezifisch jeweils getriebebezogene Möglichkeit vorgeschlagen, um einen aktuell ermittelten Wert zu vergleichen, um sich nicht wie bisher auf einen theoretischen Wert aus der allgemeinen Toleranzbetrachtung zu verlassen. Ferner ist es bei der vorgeschlagenen Lösung vorteilhaft, das potenzielle Fehler durch mechanischen Verschleiß bzw. mechanische Deformation langfristig adaptiert werden können. Ferner wird sichergestellt, dass die Ganglagen jederzeit gefunden werden, d. h. ein Verlust der Orientierung der Getriebeaktorik wird somit in vorteilhafter Weise vermieden.
Ein mögliches Ablaufdiagramm der vorgeschlagenen Lösung ist in Fig. 23 gezeigt, wobei dort eine Validierung der Neutralgassenlänge durch geeignete Adaptivwerte angedeutet wird. Diese Lösung ist insbesondere bei sämtlichen Getriebevarianten, wie z. B. ASG, USG oder dgl., bevorzugt anwendbar.
Nachfolgend wird eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der ein geeignetes Überwachungskonzept gegen ungeeignete Zielgänge vorgeschlagen wird.
Es hat sich als vorteilhaft gezeigt, dass für das Steuergeräts insbesondere eines automatisierten Schaltgetriebes (ASG) eine geeignete Überwachung vorgesehen wird. Die Überwachung kann darin bestehen, dass sicherheitskritische Situationen auf Grund von Fehlern des im Getriebesteuergeräts enthaltenen Prozessors vermieden werden.
Besonders sicherheitskritische Situationen können sich z. B. ergeben, falls auf Grund von Prozessorfehlern ungeeignete Zielgänge ermittelt werden. Unter derartigen Bedingungen kann unter Umständen ein Fahrzeug entgegen der Wunschrichtung des Fahrers anfahren. Ferner kann es vorkommen, dass das Fahrzeug bei hoher Geschwindigkeit auf Grund eines zu kleinen Ganges eine heftige Verzögerung erfährt, durch die das Fahrzeug ins Schleudern kommen kann.
Auf Grund dieser vorgenannten Gefahren wird vorgeschlagen, insbesondere in die Prozessorüberwachung eine geeignete Überwachungseinrichtung vorzugsweise für die Zielgangbestimmung insbesondere bei ASG-Systemen zu integrieren.
Demnach kann vorgesehen sein, dass in die Prozessorüberwachung eine geeignete Kontrolleinrichtung implementiert wird, die zunächst die Richtung des Zielganges und bevorzugt anschließend, beispielsweise im Fall einer Vorwärtsfahrt, die Größe des Zielganges überprüft. Dabei kann untersucht werden, ob eine zur vorliegenden Fahrzeuggeschwindigkeit passende Gangstufe angefordert worden ist. Es sind auch andere Maßnahmen möglich, die in die Kontrolleinrichtung einfließen können.
In Fig. 24 ist ein Flussdiagramm einer möglichen Überwachungsstruktur einer Kontrolleinrichtung beispielhaft dargestellt. Dabei handelt es sich jedoch nur um eine Grobstruktur einer Zielgangüberwachung.
Durch die Überprüfung der Zielgangrichtung kann ausgeschlossen werden, dass während der hinreichend schnellen Fahrt ein Gang entgegen der aktuellen Fahrtrichtung eingelegt wird. Ferner kann verhindert werden, dass im Stillstand ein Gang entgegen der vom Fahrer gewünschten Richtung eingelegt wird.
Die beiden genannten Situationen bedingen grundsätzlich unterschiedliche Abhängigkeiten. Im Fall "während der Fahrt" hängt die erlaubte Gangrichtung von der Fahrgeschwindigkeit und der aktuellen Fahrtrichtung, gegebenenfalls aus dem eingelegten Gang ableitbar, nicht jedoch von der vom Fahrer eingestellten Position des Getriebebedienelements, z. B. dem Wählhebel, ab.
Während des Stillstandes soll gerade ein Anfahren entgegen der vom Fahrer gewünschten Richtung verhindert werden. Demnach ist diese Situation gerade umgekehrt. In diesem Fall ist neben der Fahrgeschwindigkeit zur Erkennung der Anfahrsituation das Getriebebedienelement ausschlaggebend.
In Fig. 25 ist ein Flussdiagramm dargestellt, welches eine Überwachungsstruktur der Zielgangrichtung andeutet. Dabei wird eine Überprüfung der Zielgangrichtung realisiert. Die Reihenfolge der dargestellten Verzweigungen kann beliebig variiert werden. Wenn der angeforderte Zielgang der zulässigen Gangrichtung wiederspricht, kann die erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung eine geeignete Fehlerreaktion auslösen, um insbesondere ein Einlegen des unzulässigen Ganges zu vermeiden. Diese Fehlerreaktion kann beispielsweise sofort oder nach hinreichend langem Vorliegen des Fehlers in einem Abschalten der Leistungselektronik der Getriebeaktorik und/oder im Abschalten und Neustarten des Getriebesteuergerätes liegen. Es sind auch andere Reaktionen nach der Erkennung des Fehlers, also der Erkennung einer falschen Gangrichtung, bei dem erfindungsgemäße Verfahren möglich.
Die Überwachungseinrichtung kann einen zweiten Überwachungsteil aufweisen, der das Einlegen eines zu kleinen Ganges verhindert, wodurch in vorteilhafte Weise ein Schleudem des Fahrzeuges oder ein Überdrehen des Fahrzeugmotors vermieden werden kann. Eine mögliche Struktur dieses Überwachungsteils der Überwachungseinrichtung ist beispielhaft in Fig. 26 dargestellt. Dort wird ein Flussdiagramm gezeigt, welches einen Überwachungsteil zur Absicherung gegen einen zu kleinen Gang darstellt.
Zunächst können für die einzelnen Gangstufen zulässige Maximalgeschwindigkeiten festgelegt werden. Dies kann erforderlich sein, da sich die zulässigen Geschwindigkeiten unterscheiden, je nach dem ob der Motor läuft oder steht. In dem Fall des stehenden Motors kann ein Anschleppen des Fahrzeuges zum Starten des Motors vorkommen, bei dem aus Sicherheitsgründen bereits bei niedrigeren Geschwindigkeiten ein höherer Gang gewählt werden sollte.
Ein weiterer Schritt in diesem Überwachungsteil der Überwachungseinrichtung kann vorsehen, dass mit Hilfe der aktuellen Fahrgeschwindigkeit und der gangindividuellen Maximalgeschwindigkeit der minimal erforderliche Zielgang bestimmt wird. Dies kann beispielsweise mittels einer sogenannten If-Kaskade realisiert werden. Es sind auch andere programmtechnische Möglichkeiten denkbar, die diesen vorgeschlagenen Schritt ermöglichen.
Schließlich kann überprüft werden, ob der angeforderte Zielgang kleiner als der kleinste erlaubte Gang ist. Falls ja, kann die gleiche oder eine ähnliche Fehlerreaktion wie oben ausgelöst werden.
Eine mögliche Abwandlung des hier beschriebenen Überwachungskonzeptes kann darin bestehen, dass die Fehlerreaktion bevorzugt nur dann erfolgt, wenn der gewünschte Zielgang zu klein ist und sich gleichzeitig vom derzeit eingelegten Gang unterscheidet. Durch diese Erweiterung der zulässigen Zielgangbereiche kann in vorteilhafter Weise verhindert werden, dass ein Fahrzeug mit einem ASG- Getriebe mit nachlassenden Bremsen bei einer Bergabfahrt aus dem aktuellen Gang gezwungen wird und dadurch auch noch die Bremswirkung des Motors verloren geht. Es sind auch noch andere Abwandlungen bei dem Überwachungskonzept möglich, um die Überwachung insbesondere gegen ungeeignete Zielgänge weiter zu verbessern.
Dieses Verfahren zur Überwachung kann bevorzugt bei einem Fahrzeug mit ASG-Steuersoftware verwendet werden. Es ist auch möglich, dass das Überwachungsverfahren nicht nur bei allen ASG-Steuergeräten, sondern auch gegebenenfalls durch entsprechende Anpassung bei anderen Getriebesystemen verwendet wird.
Nachfolgend wird eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der eine Vorgehensweise vorgeschlagen wird, um geeignet zu reagieren, wenn manuell ausgelöste Schaltungen mit automatisch ausgelösten Schaltungen zusammentreffen.
Es hat sich gezeigt, dass wenn zeitgleich mit einer automatischen Hochschaltung eine durch einen Tipp-Schalter ausgelöste Hochschaltung das Getriebe um zwei Gänge hoch geschaltet wird. Das gleiche kann vorkommen, wenn eine Rückschaltung vorliegt bzw. wenn entsprechend kombinierte Schaltvorgänge vorliegen.
Demnach kann erfindungsgemäß vorgeschlagen werden, dass, wenn in einer vorbestimmten Phase nach der Anforderung eines automatischen Gangwechsels beispielsweise im Automatik-Modus, im Bergauf- bzw. Bergab-Programmen sowie in Winterprogrammen und auch manuell über die Tipp-Funktion eine Schaltung angefordert wird, der automatisch initiierte Zielgangwechsel verworfen und der manuelle Schaltwunsch auf der Basis des ursprünglichen Ganges übernommen wird, sofern dies bezüglich der Drehzahlbedingungen möglich ist. Dies bedeutet, dass bei einer automatischen Hochschaltung in Verbindung mit einem zeitgleich ausgelöstem Tipp + eine Hochhochschaltung um einen Gang ermöglicht wird. Wenn jedoch eine automatische Hochschaltung mit einem Tipp -, d. h. mit einer manuellen Rückschaltung, zusammentrifft, kann z. B. eine Rückschaltung um einen Gang erfolgen. Dabei ist die Reaktion sinngemäß auch auf automatisch ausgelöste Rückschaltungen und zeitgleich ausgelöste manuelle Schaltanforderungen zu übertragen. Durch den Tipp + bzw. Tipp - Befehl kann außerdem in das manuelle Programm verzweigt werden.
Es ist auch möglich, dass nicht der automatische Schaltbefehl ignoriert wird, sondern der manuelle Schaltbefehl, z. B. durch die Tipp-Schalter, ignoriert werden kann.
Die Situation, in der manuelle und automatische Schaltungen zusammentreffen und das Verwerfen der manuellen oder automatischen Anforderung gewünscht wird, kann vorzugsweise durch ein entsprechendes Zeitkriterium bzw. einer Zeitspanne identifiziert werden. Im folgenden wird das Zeitkriterium bzw. die Zeitspanne nach einer automatischen Gangwechselanforderung näher erläutert. Bei dieser Zeitspanne kann es sich um eine zustandsabhängige Zeitspanne oder auch um ein durch die Gangwechselanforderung getriggerte feste Zeitspanne handeln.
Bei einer zustandsabhängigen Zeitspanne ist diejenige Zeit zu verstehen, in der der Zielgang (RGA_DEST) und der Ist-Gang (RGA_GUR) nicht übereinstimmen. Mit der Schaltanforderung ändert sich der Zielgang, jedoch der Ist-Gang bleibt solange auf dem alten Wert, bis der Gangwechsel im Getriebe abgeschlossen ist. Wenn in dieser Phase eine manuelle Schaltung angefordert wird, kann dabei der manuelle Schaltwunsch auf den Ist-Gang bezogen werden.
Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung kann bei der zustandsabhängigen Zeitspanne auch noch der Einkuppelvorgang mit abgedeckt werden. Insofern soll auch noch eine bestimmte Zeit nach Abschluss des Gangwechsels (Triggerung über die Bedingung, dass der Zielgang dem Ist-Gang entspricht) eine manuelle Schaltanforderung auf den alten Ist-Gang bezogen werden.
Bei einer festen Zeitspanne nach der Gangwechselanforderung kann vorgesehen sein, dass mit dem Beginn der automatischen Gangwechselanforderung der Trigger für eine feste Zeitspanne ausgelöst wird, in der eine manuelle Schaltanforderung auf den alten Ist-Gang zu beziehen ist.
Es hat sich gezeigt, dass die erweiterte zustandsabhängige Zeitspanne eine bevorzugte Lösung darstellt. Jedoch ist es auch denkbar, dass eine Kombination der vorgenannten Zeitspannen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen wird.
Insbesondere ist es von Vorteil, dass bei dieser Vorgehensweise keine Erweiterung der bestehenden Schnittstellen erforderlich ist. Es kann erforderlich sein, dass die Sperrzeit bzw. die vorgesehene Zeitspanne, in der der automatische Schaltbefehl ignoriert wird, appliziert ausgeführt wird.
Nachfolgend wird eine weitere Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beschrieben, bei der eine verbesserte Motorsteuerung insbesondere bei ASG- Systemen vorgeschlagen wird. Es hat sich gezeigt, das eine ASG-Schnittstelle zur Motorsteuerung mit einer sogenannten Schaltungsankündigung und einer Zugankündigung vorteilhaft ist. Demnach wird eine Spezifikation des Momenteneingriffs insbesondere für ASG-Systeme unter Komfort- und Leistungsaspekten vorgeschlagen, da vorhandene Schnittstellen der Motorsteuerung bei der Einhaltung zeitlicher Vorgaben unter Umständen Probleme bereiten können. Insbesondere bei Schubrückschaltungen befindet sich der Motor beim Ausrollen in der sogenannten Schubabschaltung, d. h. es wird kein weiterer Kraftstoff in den Motor eingespritzt. Wenn in diesem Zustand die Kupplung zum Gangwechsel geöffnet wird, fällt die Motordrehzahl während des Gangwechsels stark ab, da bis zur Wiederaufnahnne der Verbrennung eine vorbestimmte Zeit vergeht. Das Wiedereinkuppeln ist dabei durch den Drehzahlabfall zwangsläufig mit einer unangenehmen Bremswirkung verbunden.
Erfindungsgemäß kann zum Vermeiden dieses Effekts vorgesehen werden, dass die Motorsteuerung bei einem gewünschten Gangwechsel, also zeitgleich mit dem Beginn des Auskuppelvorganges, eine Information, beispielsweise eine Schaltungsankündigung; sendet. Dies führt zum Verlassen der Schubabschaltung. Durch die motorsteuerungsseitige frühere Aufnahme der Verbrennung wird dem Motordrehzahlabfall während dem Gangwechsel entgegengewirkt. Auf diese Weise kann die unerwünschte Bremswirkung reduziert bzw. vermieden werden.
Insbesondere nach Zugschaltungen wird bei einem automatisierten Schaltgetriebe in der Regel ein Wiederaufbau des Motormomentes gefordert. Dazu kann die Motorsteuerung sowohl die Drosselklappe öffnen, welches über 150 ms dauert. Ferner kann auch ein Verlegen des Zündwinkels vorgesehen werden, welches weniger als 50 ms dauert. Die Geschwindigkeit des Wiederaufbaus wird durch die Drosselklappe begrenzt.
Erfindungsgemäß kann zum Vermeiden des negativen Effekts vorgesehen sein, dass die Motorsteuerung bereits vor Beginn des Wiederaufbaues, z. B. kurz vor dem Einlegen des neuen Ganges, eine Information, beispielsweise eine Zug- Ankündigung, sendet. Dies führt zum Öffnen der Drosselklappe mit gleichzeitiger Zündwinkelverlegung, sodass das Motormoment roch nicht steigt. Bei tatsächlichen Vorlegen der Wiederaufbauanforderung kann z. B. durch die schnelle Zündwinkelverlegung eine raschere Reaktion des Motormomentes erreicht werden. Damit wird in vorteilhafter Weise der Momenteneingriff optimiert.
Diese vorgenannten Maßnahmen können insbesondere auch zur Ankündigung einer Lastaufschaltung im Leerlauf bei einem elektronischen Kupplungsmanagement verwendet werden. Insbesondere ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens bei automatisierten Schaltgetrieben vorzugsweise bei Parallelschaltanordnungen möglich.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen Ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgend beschriebenen Zeichnungen.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Diagramm mit verschiedenen Verläufen einer Simulation für eine Soll-Synchronkraft von 800 N bei einer Schaltung vom 1. in den zweiten Gang;
Fig. 2 ein Diagramm mit dem Verlauf der Aktorbewegung bis dieser an der Synchronposition für die Synchronkraft von etwa 400 N im Phasenraum vorgesehen ist;
Fig. 3 ein Diagramm mit verschiedenen Verläufen der Zwischenspannung bei unterschiedlichen Synchronkräften;
Fig. 4 einen Vergleich der einfachen Strategie und der Strategie mit der Verwendung der Zwischenspannung; und
Fig. 5 ein schematische Ansicht eines Modells des Getriebeaktors.
In Fig. 1 ist eine Simulation für eine Soll-Synchronkraft F_sync von 800 N bei einer Schaltung 1-2 dargestellt. Fig. 1 zeigt zwei Diagramme übereinander, wobei in dem oberen Diagramm die Verläufe des Aktorweges, der Aktorgeschwindigkeit und der Synchronkraft über die Zeit dargestellt sind. In dem unteren Diagramm ist die Spannung über die Zeit dargestellt. Die Zeitachse ist bei beiden Diagrammen in die Phasen "zur Synchronposition fahren", "Synchronkraft einstellen" und "auf das Entsperren warten" sowie in die Phasen "zur Endlage fahren" und "Bremsen" aufgeteilt. Die zu synchronisierende Drehzahldifferenz wird mit 2,5 Fsync Umdrehungen pro Minute vorgegeben.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass die Synchronspannung U_sync derart angepasst wird, dass beim Anfahren der Synchronposition mit der stationären Geschwindigkeit von v₀, welche dieser Spannung entspricht, die Synchronkraft genau erreicht wird. In diesem Beispiel beträgt die Synchronspannung etwa 7,35 V. Bei der in Fig. 1 abgebildeten Simulation ist v₀ etwa gleich 135 mm/s. Bei stationärer Geschwindigkeit entspricht die vom Elektromotor aufgebrachte Kraft etwa der Reibungskraft bei der Synchronisation.
Die Position bzw. der Zeitpunkt bei der bzw. bei dem der Spannungssprung von 12 V auf die Synchronspannung U_Sync vorgesehen ist, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren derart gewählt, dass beim S. P.-Fehler von -0,5 mm, also wenn die Synchronposition um 0,5 mm näher zur Neutralstellung liegt, die Synchronkraftüberhöhung von 10% der Synchronkraft zulässig ist. Demnach liegt die Kraft bei der dargestellten Simulation etwas höher als die Zielkraft. Bei der vorliegenden Simulation wird die Bewegung nach dem Entsperren vereinfacht simuliert, so dass die Schaltzeit für verschiedene Schaltelastizitäten vergleichbar ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei verschiedenen Schaltelastizitäten für den Aktor mit einem leichten Motor verwendet werden. Ferner können auch die Schaltzeiten bei der Synchronkraft von 200, 400, 800, 1200 N oder dergleichen für verschiedene Elastizitäten abgeschätzt werden. Als mögliche Randbedingungen können bevorzugt folgende verwendet werden:
Als Weg von der Endlage des alten Ganges bis zur Synchronposition des Zielganges können z. B. 13 mm und als Weg von der Endlage des alten Ganges bis zur Endlage des Zielganges können 20 mm gewählt werden.
Die zu synchronisierende Drehzahldifferenz kann beispielsweise auf etwa 2,5- fache der Zielkraft F_ziel [rpm.] festgelegt werden. Die Vorspannkraft beim Herausnehmen des alten Ganges kann z. B. ¹/₄ der Zielkraft F_ziel entsprechen. Diese Kraft wird mitberücksichtigt, weil die Distanz bis zur Synchronposition wegen des Vorspannwegs kleiner wird.
Erfindungsgemäß wird die Synchronspannung U_sync derart angepasst, dass das Anfahren der Synchronposition mit stationärer Geschwindigkeit erreicht wird.
Nach dem Ende des Synchronisierens wird die Synchronspannung U_Sync z. B. weitere 5 ms gehalten, um Zeit für die Entsperrerkennung zu lassen. Dann wird die Spannung 12 V derart lange gehalten, dass der Aktor weiter spannungsfrei an der Endlage zum Stehen kommt. Der Zielgang kann beispielsweise bei der Position von 18 mm erkannt werden. Die Zeit zum Erreichen des Wegs von 18 mm wird als Abschätzung der Schaltzeit betrachtet. Eine derartige Synchronstrategie ist in Fig. 1 schematisch gezeigt.
Eine Variante der vorliegenden Erfindung kann eine Verfeinerung der vorgeschlagenen Strategie vorsehen, die eine Synchronisierung noch schneller realisiert. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass eine berechnete Zwischenspannung U_Zw verwendet wird.
In Fig. 2 ist diese Variante grafisch dargestellt. Dort ist die Aktorbewegung bis zum Stehen an der Synchronposition für die Synchronkraft von etwa 400 N im Phasenraum gezeigt. Die Position, bei der der Spannungssprung erfolgt, ist in Fig. 2 mit S gekennzeichnet und derart angepasst, dass die Kraftübertragung bei einem S. P.-Fehler von -0,5 mm etwa 10% von der Synchronkraft beträgt.
Demnach wird bei der verfeinerten Synchronstrategie vorgeschlagen, dass bei der in Fig. 2 mit x_Beginn_Zwischenspannung gekennzeichneten Position innerhalb einer weiteren Unterbrechungszeit eine bestimmte Spannung, nämlich die Zwischenspannung, vorgegeben wird. Dies deshalb, da bis zur nächsten Unterbrechung (Interrupt), also in 5 ms, die Phasenkurve erreicht werden soll und danach die Synchronspannung U_Sync entsprechend eingestellt wird.
Dadurch kann in vorteilhafter Weise die unterbrechungsbedingte Streuung der Synchronkraft dem Wert 0 entsprechen und die Zeitstreuung wesentlich verringert werden. Wenn der Aktor sich in dem in Fig. 2 mit A gekennzeichneten Punkt befindet, kann die Zwischenspannung U_zw höher als die Synchronspannung U_Sync sein, wobei für den Punkt B die Zwischenspannung U_zw kleiner als die Synchronspannung U_Sync sein kann. Beispielsweise kann die Zwischenspannung U_zw mit der Tangente berechnet werden, welche an der Phasenkurve oder an der Linie v = v₀ vorgesehen ist.
Wenn die Spannung der Synchronspannung U_Sync entspricht, strebt die Geschwindigkeit gegen v₀. Daraus ergibt sich die Bewegungsgleichung des Aktors wie folgt:

m ≙ = k(vO - ≙) wo K = (kΦi_ges)²/R_a
Im Punkt S gemäß Fig. 2 gilt
Folglich ist die Ableitung im Punkt S gleich:
Wenn die Gleichung der Tangente g0 + g1x = v ist, dann folgt
Die Vorgabe einer konstanten Spannung ist in der folgenden Gleichung einer konstanten Kraft F äquivalent:

m ≙ = F - k ≙ oder ≙ = ƒ - α ≙ wo ƒ = F/m und α = k/m
Jetzt sollte ein geeignetes f gefunden werden, sodass der Phasenpunkt (z. B. Punkt A) in t = Sms an der Tangente (oder an der Linie v = v₀) liegt.
Die Lösung dieser Gleichung für die Anfangsbedingungen x(0) = 0; ≙(0) = ν_max ist
In 5 ms sind der Weg und die Geschwindigkeit:
Der Phasenpunkt x = xA + x(0.005); ≙ = ≙(0,005) soll auf die Tangente kommen, welches die folgende Gleichung ergibt:

g0 + g1(xA + a + bf) = c + df
Aus dieser linearen Gleichung kann man die gesuchte f finden.
Wenn dann ≙ = c + df tiefer als v₀ ist, sollte der endgültige Wert aus der Gleichung v₀ = = c + df definiert werden. Bei dem letzten Fall kommt der Phasenpunkt auf die Linie v = v₀.
Die Zwischenspannung kann dann folgendermaßen berechnet:
Diese Berechnung kann man einfach implementieren, weil es sich dabei um eine einfache lineare Funktion von v₀ (oder von U_sync) und um Koeffizienten handelt.
Die Zwischenspannung wird in Fig. 3 über den Weg dargestellt, wobei mehrere Zwischenspannungsverläufe mit unterschiedlichen Sollsynchronkräften (200 N, 400 N, 800 N und 1200 N) gezeigt sind. Dabei wird ein Getriebeaktor ohne Elastizität (nur Grundsteifigkeit von 1000 N/mm) verwendet. Der Weg wird von der Endlage in die Richtung Synchronposition gezählt. Der Weg bis zur Synchronposition von etwa 12 mm wird betrachtet.
Wenn z. B. bei der Sollkraft von 200 N der Weg zum ersten Mal größer als 9,7 mm geworden ist (z. B. 10,2 mm), wird innerhalb der nächsten 5 ms die Zwischenspannung von 6 V angelegt und danach wird Synchronspannung U_Sync von etwa 2,2 V eingestellt.
In Fig. 4 ist die Zeitstreuung hinsichtlich eines Vergleichs der einfachen Strategie und der Strategie mit Zwischenspannung dargestellt. Insbesondere wird die Streuung der Zeit bis zum Ende des Synchronisierens für die verfeinerte Strategie mit Zwischenspannung angegeben. Die Kraftstreuung bei der Strategie mit der Zwischenspannung ist ca. 2-fach kleiner als bei Verwendung der einfachen Strategie.
Für die erfindungsgemäße Synchronstrategie wird ein einfaches Modell des Aktors betrachtet, um mögliche Synchronstrategien zu simulieren. Dieses Modell ist in Fig. 5 schematisch dargestellt. Nachdem Erreichen der Synchronposition können für das Modell folgende Gleichungen angegeben werden:
Damit ergibt sich für den leichteren Motor die Motorträgheit von 0,52e-5 kgm2. Dies entspricht 115 der Trägheit von sonst üblichen schwereren Motoren. Bei der Gesamtübersetzung von 2500 rad/m beträgt die äquivalente Aktormasse 32,5 kg. Durch K_Reib = 0,4 wird die kraftabhängige Reibung des Schneckengetriebes berücksichtigt. Für die kraftunabhängige Reibung F_Reib wird 120 N vorgegeben.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombinationen zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

1. Verfahren zum Durchführen einer Synchronisierung bei einem Getriebe, insbesondere bei einem automatisierten Schaltgetriebe, bei dem der Elektromotor eines Getriebeaktors angesteuert wird, um die Synchronkraft aufzubringen, dadurch gekennzeichnet, dass an den Elektromotor zumindest eine an die Synchronkraft angepasste Synchronspannung (U_Sync) angelegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Synchronspannung (U_Sync) ein Wert verwendet wird, welcher unterhalb der Spannung liegt, die erforderlich ist, um die Synchronkraft aufzubringen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronspannung (U_Sync) zu einem vorbestimmten Zeitpunkt vor oder nach Erreichen des Synchronpunktes angelegt wird.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronspannung (U_Sync) derart angepasst wird, dass beim Anfahren der Synchronposition mit einer der Synchronspannung (U_Sync) entsprechenden stationären Geschwindigkeit des Getriebeaktors die erforderliche Synchronkraft genau erreicht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ende der Synchronisation die Synchronspannung (U_Sync) für ein vorbestimmtes Zeitintervall gehalten wird, um eine Entsperrerkennung zuzulassen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass danach die angelegte Spannung (U) etwa auf einem Wert von 12 V derart lange gehalten wird, bis der Getriebeaktor spannungsfrei an der Endlage zum Stehen kommt.

7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Anlegen der Synchronspannung (U_Sync) eine berechnete Zwischenspannung (U_Zw) angelegt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenspannung (U_Zw) innerhalb einer vorbestimmten Interruptzeit berechnet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenspannung (U_Zw) durch folgende Gleichung berechnet wird:

10. Getriebeaktor zum Durchführen einer Synchronisierung bei einem Getriebe, insbesondere bei einem automatisierten Schaltgetriebe, mit zumindest einem Elektromotor, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor zumindest mit einer an die Synchronkraft (F_soll) angepasste Synchronspannung (U_Sync) ansteuerbar ist.