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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch
1 und eine Steuerung nach dem Oberbegriff von Anspruch 8. Das Verfahren dient
zum Steuern eines automatischen Getriebes in einem Antriebsstrang
eines Kraftfahrzeugs, dessen Getriebesteuerung eine Gangauswahl
und einen Gangwechsel durchführt,
wobei bei der Gangauswahl anhand von einem Kennfeld ein neuer Gang
ermittelt wird, und durch dessen Getriebesteuerung ein voraussichtlich
demnächst
einzulegender neuer Gang ermittelt wird, wobei, wenn der neue Gang
von dem aktuell eingelegten Gang abweicht, eine Anfangsphase des
Gangwechsels durchgeführt
wird, und sobald der Schaltbefehl erzeugt worden ist, ein Gangwechsel
vervollständigt
wird.
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Aus
der Druckschrift
DE
199 37 716 C1 ist ein solches Verfahren bekannt. Wann und
durch welches Ereignis die Anfangsphase des Gangwechsels ausgelöst wird,
ist in der Druckschrift nicht ausgeführt.
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Ein
Verfahren zum Steuern eines automatischen Getriebes in einem Antriebsstrang
eines Kraftfahrzeugs, dessen Getriebesteuerung eine Gangauswahl
und einen Gangwechsel durchführt,
wobei bei der Gangauswahl anhand von in einem Kennfeld abgelegten
Schaltkennlinien ein neuer Gang ermittelt wird und, sobald ein Arbeitspunkt
des Antriebsstrangs eine Schaltkennlinie überschreitet, ein Schaltbefehl
erzeugt wird, durch den ein Gangwechsel ausgelöst wird, ist aus der Druckschrift
DE 198 19 463 A1 bekannt.
Gelingt es, die für
einen Schaltvorgang benötigte
Schaltzeit zu verkürzen,
so wird einerseits der Schaltkomfort für den Fahrer erhöht und kann
andererseits das sportliche Verhalten des Kraftfahrzeugs verbessert
werden.
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Aus
der Druckschrift
DE
195 33 305 A1 (D2) ist ein Automatikgetriebe bekannt, dem
die Aufgabe zugrunde liegt, dem Fahrer einen interaktiven Eingriff zu
ermöglichen,
durch den an das Steuergerät
des Getriebes die Information übermittelt
wird, dass der Fahrer mit dem Getriebeverhalten momentan unzufrieden
ist. Die Gangwechseltendenz oder das dynamische Verhalten eines
Betriebspunktes bezogen auf die Schaltpunktkennlinien eines Kennfeldes
werden verwendet, um einen vorgezogenen Gangwechsel durchzuführen. Der
Gangwechsel wird nicht in kürzerer
Zeit durchgeführt,
sondern er wird – auf
Wunsch des Fahrers – vorgezogen.
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Aus
der Druckschrift
DE
196 26 193 A1 (D3) ist eine Vorrichtung zur Steuerung von
programmierten automatischen Schaltgetrieben für Kraftfahrzeuge bekannt, die
aus einer elektronischen programmierten Schaltung und einer Vielzahl
von mit ihr verbundenen Sensoren besteht, die der Schaltung eine Vielzahl
von Signalen zuführt,
welche die Auswahl der Fahrstufen des automatischen Getriebes beeinflussen.
Die Signale stammen vom Fahrgestell und vom Motor, und zusätzliche
Signale sind manuell vom Fahrer erzeugt. Weitere vom Fahrer nicht
zu beeinflussende Signale erfassen körperliche Zustände des
Fahrers. Als Beispiele für
solche Zustände
werden der Transpirationsgrad, die Sitzhaltung und der Pulsschlag
aufgezählt,
also körperliche
Funktionen, die sich in einer Stress- und Gefahrensituation verändern können.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern
eines automatischen Getriebes und eine für ein solches Verfahren geeignete Steuerung
zu schaffen, die die für
einen Schaltvorgang benötigte
Schaltzeit verkürzen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren nach dem Anspruch 1 und durch eine Steuerung nach dem
Anspruch 9 gelöst.
Durch die Getriebesteuerung wird der neue Gang ermittelt und die
Anfangsphase des Schaltvorgangs durchgeführt, sobald der Arbeitspunkt
einen vorgegebenen Abstand von einer in dem Kennfeld abgelegten
Schaltkennlinie unterschreitet, und, sobald der Arbeitspunkt des
Antriebsstrangs die entsprechende Schaltkennlinie überschreitet,
wird der Schaltbefehl zum Auslösen
des Gangwechsels erzeugt.
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Zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
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Die
Vorteile der Erfindung liegen unter anderem darin, dass die Anfangsphase
des Schaltvorgangs für
den Fahrer vollständig
unbemerkt bleibt. Wird ein vorbestimmter Gang, der von der Getriebesteuerung
als voraussichtlich demnächst
einzulegender Gang ermittelt worden ist, dann aus irgend einem Grund
nicht eingelegt, so hat dies keinerlei Beeinträchtigung des Schaltkomforts
zur Folge.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 einen Kraftfahrzeugantrieb
mit einer erfindungsgemäßen Steuerung
für ein
automatisiertes Handschaltgetriebe;
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2 eine schematische Darstellung
der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zwischen der Getriebesteuerung und dem Getriebe ausgetauschten Signale;
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3 ein bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
verwendetes Schaltkennfeld;
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4 eine Diagrammdarstellung
des zeitlichen Verlaufs mehrerer Befehlsignale bei dem erfindungsgemäßen Verfahren;
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5 das Blockschaltbild einer
Schaltsteuereinheit einer erfindungsgemäßen Getriebesteuerung;
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6 eine Diagrammdarstellung
des zeitlichen Verlaufs mehrerer Befehlsignale bei einem anderen
Beispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
und
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7-8 ein Ablaufdiagramm eines bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
abgearbeiteten Programms
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Ein
Kraftfahrzeugantrieb 1 (1)
weist – soweit
er für
die vorliegende Erfindung von Bedeutung ist – folgende Bestandteile auf:
einen Motor 2, eine Kupplung 3, einen Kupplungsaktuator
(im folgenden auch als Stellglied oder Stellantrieb für die Kupplung
bezeichnet) 4, ein automatisches Getriebe 5, einen
Getriebeaktuator 6, eine elektronische Getriebesteuerung 8 für das Stellglied 4 und
den Getriebeaktuator 6 sowie eine Motorsteuerung 9.
Die Getriebesteuerung 8 ist mit dem Stellglied 4 durch
Steuer- und Signalleitungen 10 und mit dem Getriebeaktuator 6 durch
Steuer- und Signalleitungen 11 verbunden.
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Das
Stellglied 4 kann als elektromotorisch angetriebener oder
als hydraulisch angetriebener Aktuator ausgebildet sein. Im hier
beschriebenen Ausführungsbeispiel
wird ein hydraulisches Stellglied 4 verwendet, das mit
der Kupplung 3 durch eine Kraftübertragungsanordnung 12 verbunden
ist, die zum Beispiel als Druckleitung ausgebildet ist. Die Getriebesteuerung 8 enthält unter
anderem einen Kennfeldspeicher 13, auf den noch einzugehen
sein wird. Sie ist durch eine Mehrfachdatenleitung oder einen Datenbus 14 mit
der Motorsteuerung 9 und durch Datenleitungen oder einen
Datenbus 16 mit mehreren Sensoren verbunden, die in bekannter
Weise an verschiedenen Stellen (Motor, Getriebe, Bremsen usw.) in
dem Kraftfahrzeug angeordnet und hier durch einen Block 17 angedeutet
sind.
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Bei
dem Kraftfahrzeugantrieb 1 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
das Getriebe 5 als automatisches Getriebe ausgebildet.
Es kann aber auch als automatisiertes Handschaltgetriebe (ASG) ausgebildet
sein, das konstruktiv einem herkömmlichen
handgeschalteten Getriebe entspricht, bei dem aber die Gänge automatisch
gewechselt und die Kupplung automatisch betätigt wird.
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Ein
Schaltvorgang bei einem Automatikgetriebe wird in der Regel durch
eine elektronische Getriebesteuerung, die in 2 als Block 20 dargestellt ist,
ausgelöst
und gesteuert. Dieser Vorgang kann strukturell unterteilt werden
in die Auswahl des passenden Ganges, die in einer Gangauswahl(-Einheit) 21 erfolgt,
und in die Steuerung des Getriebes 22, insbesondere während eines
Gangwechsels, die in einer Getriebesteuereinheit 24 durchgeführt wird.
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Ein
Gangwechsel wird etwa dadurch verwirklicht, dass von der Gangauswahl 21 ein
neuer nächster
Gang gp_nxt_cmd ermittelt wird. Weicht dieser vom derzeitig eingelegten
Gang gp ab, so wird dies von der Getriebesteuereinheit 24 als
Schaltbefehl interpretiert und in dem Getriebe 22 ein Wechsel
zum nächsten
Gang durchgeführt.
Der Schaltvorgang wird dadurch ausgelöst, dass entweder in einem
automatischen Fahrmodus eine Schaltkennlinie überschritten wird, oder in
einem manuellen Fahrmodus von dem Fahrer ein entsprechender Befehl über einen
Schalter oder Wählhebel
gegeben wird.
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Der
Gangwechsel wird in verschiedene Phasen unterteilt, deren Gestaltung
im einzelnen von der jeweiligen Ausführung des Automatikgetriebes
abhängt.
In einer Anfangsphase werden bereits im Getriebe Aktionen zur Vorbereitung
der Schaltung durchgeführt,
das Übersetzungsverhältnis und
das Drehmoment an den Rädern
bleiben jedoch noch unverändert.
Diese Anfangsphase bleibt für
den Fahrer unbemerkt. Im Anschluss an diese Anfangsphase beginnt
die eigentliche Schaltung, das heißt der Gangwechsel, bei dem
sich das Übersetzungsverhältnis und
das Drehmoment an den Rädern ändern.
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Wesentlich
ist dabei, vor dem eigentlichen Schaltkommando, das heißt einer Änderung
des Befehls gp_nxt_cmd, denjenigen Gang gp_ pctl_cmd zu bestimmen,
der voraussichtlich im naher Zukunft eingelegt werden wird. Weicht
nun dieser vorbestimmte Gang von dem derzeit eingelegten Gang gp
ab, so wird bereits mit der Anfangsphase einer Schaltung begonnen.
Die so begonnene Schaltung wird dann fortgesetzt und vervollständigt, wenn
das eigentliche Schaltkommando – das
heißt
der Befehl gp_nxt_cmd – auftritt.
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Durch
die Unterteilung in zwei Schaltphasen und die Vorbereitung des nächsten Ganges
lässt sich die
benötigte
Schaltzeit erheblich verkürzen
und so der Komfort für
den Fahrer oder die Sportlichkeit des Fahrzeugs erhöhen. Stimmt
der vorbestimmte Gang nicht mit dem eigentlichen Schaltkommando überein, so
wird die bereits eingeleitete Anfangsphase – vom Fahrer unbemerkt – abgebrochen
und, sobald sie aktuell wird, die tatsächlich angeforderte Schaltung durchgeführt.
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Die
eigentlichen Schaltbefehle werden vorteilhafterweise von einer von
der Anmelderin entwickelten intelligenten adaptiven Getriebesteuerung (siehe
zum Beispiel die
DE
196 37 210 A1 ) erzeugt, die auch unter dem Namen SAT-Getriebesteuerung bekannt
geworden ist. Die vorliegende Getriebesteuerung und das zugehörige Steuerverfahren
lassen sich sehr gut in die Schaltungs- und Programmstruktur einer
SAT-Getriebesteuerung eingliedern.
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Das
erfindungsgemäße zweiphasige
Steuerverfahren mit Vorbestimmung des neuen Ganges wird im folgenden
abgekürzt
auch als „Gangvorauswahl" bezeichnet. Es wird
dabei unterschieden zwischen einer Gangvorauswahl im Automatikmodus, einer
Gangvorauswahl im Automatikmodus mit dynamischer Korrektur und einer
Gangvorauswahl im manuellen Mode, das heißt bei von dem Fahrer eingegebenen
Wunschgang.
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Die
Gangvorauswahl im automatischen Fahrmodus wird an Hand eines aus 3 ersichtlichen (Schalt-)
Kennfeldes erläutert,
in dem der Arbeitspunkt AP des Kraftfahrzeugantriebs – charakterisiert
durch die aktuelle Fahrpedalstellung FP, das Motormoment Mmot, das
Radmoment Mrad oder das verbleibende Radmoment Mresrad – als Funktion
der Fahrzeuggeschwindigkeit v oder einer dazu proportionalen Größe dargestellt
ist. Eingezeichnet in das Kennfeld sind der besseren Übersichtlichkeit
halber nur zwei Kennlinien: eine Rückschaltkennlinie 26 und eine
Hochschaltkennlinie 27. Überschreitet der Arbeitspunkt
AP die Hochschaltkennlinie 27, so wird in bekannter Weise
eine Hochschaltung ausgelöst;
unterschreitet er die Rückschaltkennlinie,
so wird eine Rückschaltung
ausgelöst.
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Das
Kennfeld enthält
hier außerdem
sogenannte Vorauswahlkennlinien, die in einem vorgegebenen Abstand
von der jeweiligen Kennlinie verlaufen und von denen zur Erläuterung
auch nur zwei (gestrichelt eingezeichnete) dargestellt sind: eine
Vorauswahl-Rückschaltkennlinie 28 und
eine Vorauswahl-Hochschaltkennlinie 29.
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Die
Vorauswahl- oder "Preselection"-Funktion des Getriebesteuerung
besteht nun darin, dass schon bevor der Arbeitspunkt AP eine Hoch-
oder Rückschaltkennlinie überschreitet,
der nächste
Gang signalisiert und das Getriebe auf die nahende Schaltung vorbereitet
wird.
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Maßgebend
für die
Vorhersage des nächsten
Ganges sind Abstände 30 und 31 des
Arbeitspunktes AP von den Kennlinien 26 beziehungsweise 27.
Unterschreitet einer dieser Abstände
ein kritisches Maß,
der als Vorauswahlabstand 30 beziehungsweise 31 bezeichnet
wird, so wird eine Vorauswahl des nächsten oder neuen Ganges getroffen.
Die Vorauswahlkennlinien 28 und 29 verlaufen im
Abstand 30 und 31 von der jeweiligen Kennlinie 26 beziehungsweise 27.
Die Abstände 30 und 31 hängen von
der Fahrgeschwindigkeit und von dem Fahrzeugtyp ab. Für jeden
Punkt des zugehörigen
Schaltkennfelds sind sie vorgegeben. In einem Ausführungsbeispiel
entspricht der Abstand bei mittlerer Fahrgeschwindigkeit einer Geschwindigkeitsänderung
von Δν = 5 km/h.
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Wird
der Abstand 31 des Arbeitspunkts AP von der Hochschaltkennlinie 27 unterschritten,
so wird das Getriebe auf eine nahende Hochschaltung vorbereitet,
bei Unterschreiten des Abstands 30 von der Rückschaltkennlinie 26 wird
eine Rückschaltung vorbereitet.
Um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten,
und um die Vorhersage an die verschiedenen Getriebetypen (Doppelkupplungsgetriebe,
Planetengetriebe, automatisierte Handschaltgetriebe) anzupassen,
wird der Abstand laufend im Echtzeitbetrieb berechnet.
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Die
Gangvorauswahl im automatischen Fahrmodus mit dynamischer Korrektur
wird nun an Hand von aus 4 ersichtlichen
Befehlsignalverläufen
erläutert.
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Bei
der erwähnten
SAT-Getriebesteuerung wird bei besonderen Fahrzuständen ein
Gangwechsel von einem aktuellen Gang n zu einem neuen Gang n+1,
der bei Überschreiten
einer Schaltkennlinie zu einem Zeitpunkt t1 durch
das Signal gp_new statisch ausgelöst werden sollte, eine gewisse
Zeit lang unterbunden. Dies stellt eine dynamische Korrektur dar,
die durch das Auftreten eines Signals st_cor_dyn bewirkt wird. Dadurch
bleibt der dynamisch korrigierte Gang gp_dyn = n eingelegt. Erst wenn
dieses Signal zu einer Zeit t3 wieder entfällt, das
heißt
wieder den Status „0" einnimmt, erfolgt
der Wechsel zu dem Gang n+1. Als „statisch" wird hier ein Gang bezeichnet, der
von der Getriebesteuerung 8, insbesondere von einer SAT-Getriebesteuerung herkömmlich berechnet
wird, das heißt
ohne das erfindungsgemäße Verfahren
anzuwenden.
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In
diesem Fall wird der unterdrückte
neue Gang direkt als Gangvorauswahl verwendet. In der entsprechenden
Anfangsphase zwischen den Zeitpunkten t1 und
t2 wird eine zweite Welle in dem Getriebe
synchronisiert, das heißt
von der dem Gang n entsprechenden Drehzahl auf die Drehzahl von
n+1 beschleunigt. Nach dem Aufheben der dynamischen Korrektur wird
der unterdrückte
Gang weitergegeben und das Schaltkommando gp_nxt_cmd wird wirksam.
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Die
Gangvorauswahl im manuellen Fahrmodus wird nun an Hand einer aus 5 ersichtlichen Schaltsteuereinheit 32 erläutert. Diese
enthält
eine Auswertelogik 33, eine Rechen- und Verknüpfungseinheit 34,
einen Speicher 35, eine Plausibilitätsschaltung 36, eine
Gangauswahlschaltung 38 und eine Gangvorauswahlschaltung 39,
die durch die aus der Zeichnung ersichtlichen Daten- und Signalleitungen
miteinander verbunden sind. In der Gangauswahlschaltung 38 wird
der normale neue Gang wie – in
der SAT-Getriebesteuerung festgelegt – berechnet und als Schaltbefehl
gp_nxt_cmd ausgegeben. Dieser wird hier wie erwähnt als stationärer Schaltbefehl bezeichnet.
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Bei
der Gangvorauswahl im manuellen Fahrmodus ist es schwieriger, einen
vom Fahrer zu erwartenden Schaltbefehl vorherzusagen. Eine Möglichkeit
besteht darin, das typische Verhalten des Fahrers zu analysieren,
um so in ähnlichen
Situationen eine sinnvolle Vorhersage treffen zu können. Eine
andere Möglichkeit
besteht darin, von Sensoren im oder am Fahrzeug gelieferte Informationen,
die einen Schaltwunsch erkennen lassen, auszuwerten.
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Dazu
werden alle von dem Fahrer ausgelösten Schaltungen und die zugehörigen Fahrzustände von
einer Auswertelogik 33 analysiert und eine daraus abgeleitete
Fahrercharakterisierung in einem Speicher 35 abgelegt.
Die Auswertelogik 33 beobachtet permanent das Schaltverhalten
des Fahrers und speichert alle zur Analyse notwendigen Daten vor
und nach dem eigentlichen Fahrereingriff ab: Daten über die
Fahrstrecke, aus einem Fahrerinformationssystem, über die
Motordrehzahl, den Gangwunsch, die Fahrpedalstellung, die Fahrzeuggeschwindigkeit,
die Fahrbahnsteigung, den Fahrstil (wird bei der SAT-Getriebesteuerung
durch eine Fuzzy-Logik ermittelt) und die Wählhebelposition.
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Diese
Daten gelangen zu der Auswertelogik 33 über Signaleingänge 40.
Sie werden zum Teil von den Sensoren 17 und zum Teil von
der Getriebesteuerung 8 geliefert. Ein von dem Fahrer über einen Schalthebel,
Wählhebel,
Schaltwippe oder dergleichen eingegebene Gangwunsch gelangt über eine Eingangsleitung 41 zu
der Recheneinheit 34. Dabei werden zum Beispiel folgende
Gesichtspunkte untersucht:
- – Wie häufig wurde jeder Gang (manuell
oder automatisch) eingelegt?
- – Wie
lange wurde jeder Gang durchschnittlich gehalten?
- – Bei
welchen Drehzahlen und bei welcher Geschwindigkeit wurde der entsprechende
Gang eingelegt?
- – Welche
zusätzlichen
Betriebsgrößen (Bremsbetätigung,
Fahrpedalgradient, Last- oder Fahrerwert usw.) sind charakteristisch
für den
Fahrstil?
- – Wie
häufig
war die Voraussage des nächsten Ganges
richtig oder falsch?
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Aus
der Vorgeschichte vor einem Schaltvorgang und der Beobachtung der
Situation nach dem Schalten kann die Ursache der Schaltung bestimmt werden.
Die Verknüpfung
der Daten wird in der Rechen- und Verknüpfungseinheit 34 durchgeführt. Sind
nun alle durchgeführten
Schaltungen nach den beobachteten Situationen klassifiziert worden,
so kann ein empirisches Fahrerprofil in dem Speicher 35 abgelegt
werden.
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Aus
den in dem Speicher 35 abgelegten Fahrerprofil und den
Daten in der Auswertelogik 33 lassen sich Rückschlüsse auf
den neuen Gang ziehen, den der Fahrer voraussichtlich einlegen wird.
Die Berechnung wird in dem Block oder Modul Gangvorauswahlschaltung 39 durchgeführt und
ein entsprechender, den voraussichtlich nächsten Gang signalisierender
Befehl gp_pctl_cmd ausgegeben
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Schalteingriffe
des Fahrers, die sich keiner bekannten Fahrsituation zuordnen lassen,
werden durch die Plausibilitätsschaltung 36 herausgefiltert und
nicht mit abgespeichert. Das ermittelte Fahrerprofil kann in einem
persönlichen
Speicher für
jeden einzelnen Fahrer abgelegt werden, und es kann nach einem erneuten
Fahrzeugstart als initialer Datensatz verwendet werden.
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Zusätzlich bietet
die Auswertung von Sensorsignalen und Informationen von anderen
elektronischen Systemen, insbesondere von Navigationssystemen, die
Möglichkeit,
Schaltwünsche
des Fahrers vorauszusehen oder die aus der oben beschriebenen Fahrercharakterisierung
gewonnen Informationen zu unterstützen. Beispiele solche Möglichkeiten sind:
- – Durch
Bewegungs- oder Näherungssensoren lässt sich
die Bewegung der Hand des Fahrers zum Schalthebel oder sonstigen
Bedienelementen zum Schalten schon frühzeitig erkennen. Ebenso können Gewichtssensoren
im Fahrersitz einen Hinweis auf eine Bewegung hin zum Schalthebel
geben.
- – Üblicherweise
wird das Signal eines Schalthebels zunächst entprellt, das heißt mehrfach
ausgelesen, bevor es von der elektronischen Getriebesteuerung als
gesicherter Schaltbefehl interpretiert wird. Zur Voraussage eines
zu erwartenden neuen Gangs kann jedoch bereits das erste Auftreten
des Signals herangezogen werden.
- – Farb-
und Abstandssensoren liefern über
die Möglichkeit,
Bremslichter oder Zustände
von Ampeln zu erkennen, Informationen zur derzeitigen Verkehrssituation.
Mit Kenntnis der Verkehrssituation ist es möglich, wahrscheinliche Hoch-
und Rückschaltungen
vorauszusagen.
- – Informationen über Verkehrssituation
und Geländeform
können über GPS-Navigationssysteme erhalten
werden. Daraus können
ebenfalls voraussichtlich notwendig werdende Hoch- und Rückschaltungen
ermittelt werden.
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Entscheidend
ist es, bereits vor dem Auslösen
eines eigentlichen Schaltkommandos an das Automatikgetriebe 5 den
vermutlichen zukünftigen Gang
zu bestimmen, so dass bereits mit der Anfangsphase eines Gangwechsels
begonnen werden und dadurch die Schaltzeit wesentlich verkürzt werden
kann.
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Um
dies zu erreichen, wird im Automatikfahrmodus der Abstand des aktuellen
Arbeitspunktes zu einer Schaltkennlinie ermittelt und dazu benutzt,
den zukünftigen
Gang vorzubestimmen und den geeignetsten Zeitpunkt zu dessen Ausgabe
zu ermit teln. Beim Vorliegen einer dynamischen Korrektur kann direkt
aus ihr der vorbestimmte Gang übernommen werden.
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Im
manuellen Fahrmodus kann der zukünftige
Gang und der Zeitpunkt des eigentlichen Schaltkommandos über eine
Analyse des Verhaltens des Fahrers abhängig von der aktuellen Fahrsituation
ermittelt werden. Der Einsatz von Sensoren oder Navigationssystemen
ermöglicht
ebenfalls eine Bestimmung des zukünftigen Ganges und darüber hinaus eine
Plausibilitätsprüfung der
Daten aus der Fahreranalyse.
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Nachfolgend
werden Beispiele der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei verschiedenen
Arten von Getrieben an Hand von 6 beschrieben.
Dargestellt ist im oberen Teil des Diagramms der zeitliche Verlauf
des Vorauswahl-Befehls gp_pctl_cmd, der den Wechsel von einem Gang n
zu dem nächsten
Gang n+1 vorbereitet, und des Schaltbefehls gp_nxt_cmd, der den
Gangwechsel auslöst.
- – Bei
Doppelkupplungsgetrieben, wie sie etwa aus der ATZ Automobiltechnische
Zeitschrift 101(1999)5, Seiten 350-357 bekannt sind, ist es sinnvoll,
auf der zweiten Getriebewelle so lange wie möglich die Leerlauf- oder Neutralstellung
eingelegt zu lassen, um die Verluste im Getriebe gering zu halten.
Das Vorbereiten der zweiten Getriebewelle auf den Gangwechsel kann
durch die Vorhersage des neuen Ganges so kurz wie möglich gehalten
werden.
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Zweckmäßigerweise
wird die Vorbereitung so kurz vor dem eigentlichen Gangwechsel gestartet, dass
beim Erreichen der Hoch- oder der Rückschaltkennlinie der Gang
auf der zweiten Getriebewelle (Welle 2 im unteren Teil von 6) gerade eingelegt ist.
Hierfür
wird die Extrapolation des aktuellen Arbeitspunktes so weit in die
Zukunft verschoben, dass noch genügend Zeit bleibt, die zweite
Welle auf den neuen Gang vorzubereiten. Dies beginnt zum Zeitpunkt
t1.
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Die
Gangvorauswahl muss um eine Zeitspanne Δt vor der eigentlichen Gangentscheidung über die
Schaltkennlinien getroffen werden. Diese Zeitspanne setzt sich aus
einer Synchronisationszeit ST = t2-t1 für
den Gangwechsel und einer Überschneidungszeit
UT = t3-t2 zusammen.
Sie hängt auch
von der Dynamik des Arbeitspunktes ab.
Δt = f(Gangwechselzeit, Überschneidungszeit,
Dynamik des Arbeitspunktes)
- – Bei Planetengetrieben
besteht die Anfangsphase eines Schaltvorgangs darin, den Druck an
der sich öffnenden
Kupplung oder Bremse zu erniedrigen, ohne dass bereits ein Schlupf
auftritt, und den Druck an der zu schließenden Kupplung oder Bremse
so zu steigern, dass der Berührpunkt
fast erreicht wird. Das letztere wird meist durch einen Schnellfüllvorgang
erreicht.
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Bei
Planetengetrieben ist aber die Dauer dieser Anfangsphase so lang,
dass eine deutliche Verzögerung
zwischen manueller Auslösung
einer Schaltung und der für
den Fahrer bemerkbaren Änderung
des Übersetzungsverhältnisses
auftritt. Wird das erfindungsgemäße Verfahren
bei einem Planetengetriebe eingesetzt und die oben beschriebene Anfangsphase
der Schaltung bereits vor dem eigentlichen Schaltkommando ausgeführt, so
kann die Schaltzeit und insbesondere die Verzögerung nach dem manuellen Schaltkommando
deutlich gesenkt werden. Das Fahrzeug wirkt wesentlich sportlicher.
- – Bei
automatisierten Handschaltgetrieben kann die Vorausbestimmung eines
neuen Gangs dazu benutzt werden, die Anpresskraft zwischen den Kupplungsscheiben
bereits kurz vor der eigentlichen Schaltung so zu senken, dass gerade
noch kein Schlupf entsteht. Das heißt, dass die Kupplungskapazität an das
zu übertragende
Drehmoment angepasst wird. Durch diese Maßnahme lassen sich auch bei
sportlich ausgelegten Fahrzeu gen mit ausgesprochen kurzen Schaltzeiten die
Schaltzeiten weiter senken.
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Im
Gegensatz dazu ist die herkömmliche Vorgehensweise,
die Kupplungskapazität
zu jedem Zeitpunkt an das zu übertragende
Drehmoment anzupassen, abhängig
von der Bauart der Kupplung und mit einem erhöhten Energieaufwand verbunden. Bei
den üblichen
Ausführungen
der Kupplung für
automatisierte Handschaltgetriebe muss nämlich Energie aufgewandt werden,
um die Kupplung zu öffnen.
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Ein
aus den 7 und 8 ersichtliches Programm,
das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren abgearbeitet
wird, schließt
folgende (jeweils mit S bezeichnete) Schritte ein:
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Start
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- S1: In der Getriebesteuerung (des SAT-Typs) werden ein Lastfaktor
ld_f und ein Sportlichkeitsfaktor dr_f des Kraftfahrzeugs berechnet.
- S2: Der neue statische Gang gp_new wird berechnet.
- S3: Dabei kann eine manuell durch den Fahrer eingegebene Gangentscheidung
berücksichtigt
werden.
- S4: Es wird der Vorauswahlabstand für eine Rückschaltung berechnet.
- S5: Es wird der Vorauswahlabstand für eine Hochschaltung berechnet.
- S6: Es wird eine dynamische Korrektur berechnet.
- S7: Es wird abgefragt, ob die dynamische Korrektur aktiv ist.
Falls ja,
- S8: wird der vorausgewählte
Gang gleich dem neuen (statischen) Gang gp_new gesetzt.
- S9: Es wird der Zielgang gp_nxt_cmd gleich dem aktuellen Gang
gesetzt.
- S10: Der Gangwechsel wird gestartet.
Falls die Antwort
auf die Abfrage S7 nein ist,
- S11: wird abgefragt, ob der Arbeitspunkt die Rückschaltkennlinie
unterschritten hat. Falls ja,
- S12: wird der vorausgewählte
Gang gleich dem aktuellen Gang minus 1 gesetzt.
- S13: Es wird der Zielgang gp_nxt_cmd gleich dem neuen (statischen)
Gang gp_new gesetzt.
- S14: Der Gangwechsel wird gestartet.
Falls die Antwort
auf die Abfrage S11 nein ist,
- S15: wird abgefragt, ob der Arbeitspunkt die Hochschaltkennlinie überschritten
hat. Falls ja,
- S16: wird der vorausgewählte
Gang gleich dem aktuellen Gang plus 1 gesetzt.
- S17: Es wird der Zielgang gp_nxt_cmd gleich dem neuen (statischen)
Gang gp_new gesetzt.
- S18: Der Gangwechsel wird gestartet.
Falls die Antwort
auf die Abfrage S15 nein ist,
- S19: wird der vorausgewählte
Gang gleich dem aktuellen Gang oder dem Leerlauf gesetzt.
- S20: Es wird der Zielgang gp_nxt_cmd gleich dem neuen (statischen)
Gang gp_new gesetzt.
- S21: Der Gangwechsel wird gestartet.
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Nach
den Schritten S10, S14, S18 oder S21 ist jeweils ein Gangwechsel
beendet. Das Programm wird für
einen nachfolgenden Gangwechsel erneut durchlaufen.