DE10135747B4 - Verfahren und Vorrichtung zur elektronischen Steuerung eines automatischen Lastschaltgetriebes - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur elektronischen Steuerung eines automatischen Lastschaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs bei einem Gangwechsel, wobei für die Gangwechsel geeignete Zustandsdaten (Ist-Daten) des Antriebsaggregates und des Fahrzeugs erfasst und aus diesen Ist-Daten Sollgrößen für Regler und Stellgrößen für Aktuatoren gebildet werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – aus den Ist-Daten werden Sollwerte für einen optimalen Gangwechsel errechnet; – diese optimalen Sollwerte werden dahingehend überprüft, ob sie bei den vorhandenen Ist-Daten realisierbar sind; wenn diese errechneten optimalen Sollwert realisierbar sind, werden sie an Vorsteuerung und Regler weitergeleitet; – wenn diese errechneten optimalen Sollwerte bei den vorhandenen Ist-Daten nicht realisierbar sind, werden realisierbare Ersatz-Sollwerte gewählt, die den errechneten Sollwerten nahegelegen sind, so dass ein Gangwechsel nahe dem optimalen Gangwechsel möglich ist, wonach diese Ersatz-Sollwerte an Vorsteuerung und Regler weitergeleitet werden.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektronischen Steuerung eines automatischen Lastschaltgetriebes gemäß den jeweiligen Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
  • Automatische Lastschaltgetriebe werden in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Last- und Personenkraftwagen eingesetzt, wobei ein Gangwechsel durch eine elektronische Steuerung automatisch erfolgt. Der elektronischen Steuerung werden hierzu mehrere Parameter, z. B. Zustandsdaten des Antriebsaggregates und andere Fahrdaten, wie z. B. Drosselklappen- d. h. Gas- bzw. Fahrpedalstellung, Programmdaten oder die Drehzahlen am Eingang und Ausgang des Getriebes übermittelt. Aufgrund dieser Daten aktiviert dann die elektronische Steuerung beispielsweise über Regler die einzelnen Aktuatoren z. B. an den Kupplungen des Getriebes, die für den Gangwechsel notwendig sind.
  • Aus der DE-A1 44 42 991 ist ein Verfahren zur Steuerung und Regelung eines von einem Antriebsaggregat, z. B. einer Brennkraftmaschine angetriebenen automatischen Getriebes mit einem elektronischen Steuergerät bekannt, bei dem aufgrund von Eingangsgrößen bei einem Gangwechsel, d. h. allgemein einem Wechsel des Übersetzungsverhältnisses, über elektromagnetische Stellglieder Kupplungen oder Bremsen des automatischen Getriebes gesteuert werden. Hierbei werden zwei Kupplungen verwendet, wobei ein fehlerhaftes Ineingrifftreten der zweiten Kupplung erkannt wird, wenn die Getriebeeingangsdrehzahl während einer Lastübernahmephase einen Schwellwert überschreitet. In einem solchen Fall wird die Ablaufsteuerung abgebrochen und eine Regelphase der ersten abschaltenden Kupplung begonnen.
  • Aus der DE-A1 198 56 326 ist ebenfalls ein Verfahren zum Steuern eines von einer Kraftmaschine angetriebenen automatischen Getriebes beschrieben, wobei wiederum zwei Kupplungen verwendet werden und die elektronische Steuerung über elektromagnetische Ventile den Druckverlauf der ersten und der zweiten Kupplung während des Schaltvorgangs steuert. Innerhalb der einzelnen Schaltungsphasen, insbesondere der Lastübernahme-, der Gradienteinstell-, der Gleit-, der Gradientabbau- und der Schließphase findet ein Motoreingriff statt, wobei ein Motormomentsignal und/oder eine dieses bestimmende Kenngröße von dem Steuergerät an ein Motorsteuergerät der Kraftmaschine übertragen wird.
  • Beim Stand der Technik erfolgt somit ein Gangwechsel durch eine elektronische Steuerung, die die verschiedenen Aktuatoren für die Einstellung einzelner Größen im wesentlichen ohne Kausalkopplung ansteuert. Dies betrifft z. B. den Motorregler, den Wandlerkupplungsregler und die Schaltablaufsteuerung etc.. Die elektronische Steuerung umfasst hierbei mehrere Regler, die somit ohne direkte Kopplung arbeiten. Für manche Betriebspunkte kann es vorkommen, dass die Regler mit sich widersprechenden Zielvorgaben arbeiten, was die Schaltqualität natürlich negativ beeinflussen kann.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, während eines Gangwechsels die Zustandsdaten des Triebstrangs koordiniert einzustellen und hierbei auch den Fahrerwunsch optimal umzusetzen.
  • Diese Aufgabe ist für ein Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, für eine Vorrichtung durch die Merkmale des Patentanspruchs 9 gelöst.
  • Demgemäß werden aus den momentanen Zustands- und Fahrdaten, d. h. den Ist-Daten, Sollwerte für diese Daten errechnet, bei denen der Gangwechsel erfolgen soll. Diese Sollwerte werden dann dahingehend überprüft, ob sie für einen Gangwechsel realisiert werden können. Falls diese sozusagen optimalen Sollwerte realisierbar sind, werden diese an die Vorsteuerung und die Regler weitergeleitet. Falls die Sollwerte jedoch so nicht realisierbar oder nur mit minderer Schaltqualität realisierbar sind, werden die diesen Sollwerten nächstgelegenen und realisierbaren Ersatz-Sollwerte an die Regler weitergeleitet.
  • Vorzugsweise werden als Zustandsdaten des Triebstrangs die Ist-Drehzahl des Motors, die Ist-Drehzahl am Getriebeeingang und die Ist-Drehzahl am Getriebeausgang, ferner ein Signal für den Ist-Gang und den Ziel-Gang und als Ausdruck des Fahrerwunsches die Stellung des Fahrpedals eingegeben. Aus diesen Daten werden dann in einem Sollwert-Generator die entsprechenden Sollwerte für die Drehzahl des Antriebsaggregates, für die Drehzahl am Eingang und die am Ausgang des Getriebes berechnet, mit denen ein optimaler Gangwechsel möglich ist.
  • Diese Sollwerte werden einem Sollwert-Prüfer zugeleitet, der überprüft, ob sich diese Sollwerte mittels der Aktuatoren für einen Motoreingriff und eine Betätigung der Wandler- und Schaltkupplungen realisieren lassen. Sind diese Sollwerte realisierbar, werden sie unmittelbar an die Vorsteuerung und die Regler weitergeleitet. Sind diese Sollwerte jedoch nicht realisierbar, so ermittelt der Sollwert-Prüfer ersatzweise realisierbare Sollwerte.
  • Die ersatzweise realisierbaren Ersatz-Sollwerte können z. B. im Sinne der quadratischen Abweichung der Differenz des jeweiligen geprüften Sollwerts und des ungeprüften Sollwerts optimal zu den ursprünglichen Sollwerten berechnet werden.
  • Die gesamte Steuerung berechnet aus den geprüften realisierbaren Sollwerten einen koordinierten Stelleingriff für die einzelnen Aktuatoren, insbesondere für einen Motoreingriff und für eine Beeinflussung der Kupplungen. Die Regler, die den gesteuerten Stelleingriff ergänzen, arbeiten hier in einer Weise, bei der einzelne Regeldifferenzen z. B. beim Motoreingriff zur Beeinflussung von dessen Drehzahl und der Drehzahl der Wandlerkupplung und der Abtriebsdrehzahl durch Eingriff über alle Stellgrößen ausgeregelt werden, ohne dass dabei die anderen Regeldifferenzen wesentlich beeinflusst werden.
  • Eine solche Steuerung und Regelung basiert vorzugsweise auf einem kinetischen Modell des Getriebes.
  • Eine besondere Rolle kommt bei einer Lösung gemäß der Erfindung dem Motoreingriff zu. Die Getriebesteuerung kann beim Motor sowohl eine Momentenreduzierung als auch eine Momentensteigerung abrufen, um die jeweilige Schaltqualität zu optimieren.
  • Mit einer derartigen Gesamtsteuerung wird die Schaltqualität allgemein verbessert. Ebenso wird die Schaltqualität bisher oft mangelhafter Schaltungen, z. B. Ausrollrückschaltungen, verbessert. Ferner wird die Umsetzung des Fahrerwunsches in die Fahrzeugbewegung optimiert. Die Abstimmung des Getriebes wird hierbei deutlich vereinfacht, da die Regler durch die Berechnung konsistenter Sollwerte nicht mehr gegeneinander arbeiten.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der einzigen Figur näher erläutert, in der ein Blockschaltdiagramm für eine Vorrichtung zum elektronischen Steuern eines automatischen Lastschaltgetriebes gemäß der Erfindung dargestellt ist.
  • Eine elektronische Steuerung 1 für ein automatisches Lastschaltgetriebe weist in Folge einen Sollwert-Generator 2, einen Sollwert-Prüfer 3 und eine Vorsteuerung 4 auf, die einen Motorregler 5, einen Wandlerkupplungsregler 6 und einen Schaltablaufsteuerungsregler 7 ansteuert.
  • Dem Sollwert-Generator 2 werden Zustandsdaten eingegeben, nämlich die Ist-Drehzahl des Motors n ist / mot die Ist-Drehzahl am Eingang des Getriebes n ist / t die Ist-Drehzahl am Getriebeausgang n ist / ab , ferner der Ist-Gang iistgang, der Zielgang iZielgang und ein Signal DKI für die Fahrpedalstellung. Das Signal DKI entspricht dem Fahrerwunsch und zeigt an, ob dieser beschleunigen, die Geschwindigkeit halten bzw. abbremsen will.
  • Aus diesen Eingangsdaten für den Sollwert-Generator werden in diesem noch ungeprüfte Sollwerte für die Motordrehzahl n soll_ungepr / mot für die Drehzahl am Eingang des Getriebes n soll_ungepr / t und für die Drehzahl am Ausgang des Getriebes M soll_ungepr / ab errechnet, mit denen ein optimaler Gangwechsel mit optimaler Schaltqualität bestimmt wird.
  • Diese ungeprüften, an sich optimalen Sollwerte werden dem Sollwert-Prüfer 3 zugeführt, der prüft, ob sich diese Sollwerte mittels der Aktuatoren für den Motor, für die Wandler- und Schaltkupplungen realisieren lassen. Ist dieses der Fall, dann werden diese geprüften Sollwerte n soll_gepr / mot , n soll_gepr / t und M soll_gepr / ab an die Vorsteuerung 4 weitergeleitet.
  • Sollten die ungeprüften Sollwerte für einen optimalen Gangwechsel nicht realisierbar sein, so ermittelt der Sollwert-Prüfer ersatzweise realisierbare Ersatz-Sollwerte, die nahe den ursprünglichen Sollwerten und optimal zu diesen liegen. Dies erfolgt z. B. im Rahmen einer Berechnung der quadratischen Abweichung Σl(Sollwertgepruft – Sollwertungeprüft)2 für jeden Sollwert.
  • In der Vorsteuerung 4 wird aus den geprüften, realisierbaren Sollwerten ein koordinierter Stelleingriff für den Motor und die Wandler- und Schaltkupplungen berechnet. Die Vorsteuerung 4 gibt einen geprüften Sollwert n soll_gepr / mot für den Motorregler, einen geprüften Sollwert n soll_gepr / t für den Wandlerkupplungsregler 6 und einen geprüften Sollwert M soll_gepr / ab für den Schaltablaufsteuerungsregler 7 weiter. Die Regler 5, 6 und 7, die den gesteuerten Stelleingriff ergänzen, arbeiten in einer Weise, bei der einzelne Regeldifferenzen bei der Motordrehzahl, der Drehzahl am Eingang bzw. am Ausgang des Getriebes durch Eingriff über alle Stellgrößen ausgeregelt werden, ohne dass dabei die anderen Regeldifferenzen wesentlich beeinflusst werden.
  • Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die einzelnen Regler nur in gleicher Richtung wirken, d. h. im Sinne, dass der Schaltvorgang optimiert wird; es ist nicht möglich, dass einzelne Regler einander entgegenarbeiten.
  • Bei dem geschilderten Ausführungsbeispiel werden nur die genannten Ist- und Sollwerte verwendet; es ist natürlich möglich, auch andere bzw. noch zusätzliche Werte zu verwenden. Entscheidend ist die Sollwertüberprüfung in dem Sollwert-Prüfer 3 dahingehend, ob die Sollwerte realisierbar sind oder ob neue realisierbare Ersatz-Sollwerte errechnet werden müssen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Elektronische Steuerung
    2
    Sollwert-Generator
    3
    Sollwert-Prüfer
    4
    Vorsteuerung
    5
    Motorregler
    6
    Wandlerkupplungsregler
    7
    Schaltablaufsteuerungs-Regler
    n ist / mot
    Ist-Drehdrehzahl des Motors
    n ist / t
    Ist-Drehzahl am Eingang des Getriebes
    n ist / ab
    Ist-Drehzahl am Ausgang des Getriebes
    iistgang
    Signal für den Ist-Gang
    iZielgang
    Signal für den Ziel-Gang
    DKI
    Signal für die Gaspedal- bzw. Drosselklappenstellung
    n soll_ungepr / mot
    Solldrehzahl des Motors für optimalen Gangwechsel
    n soll_ungepr / t
    Solldrehzahl am Eingang des Getriebes für optimalen Gangwechsel
    M soll_ungepr / ab
    Solldrehzahl am Ausgang des Getriebes für optimalen Gangwechsel
    n soll_gepr / mot
    Solldrehzahl des Motors für realisierbaren Gangwechsel
    n soll_gepr / t
    Solldrehzahl am Eingang des Getriebes für realisierbaren Gangwechsel
    M soll_gepr / ab
    Solldrehzähl am Ausgang des Getriebes für realisierbaren Gangwechsel

Claims (10)

  1. Verfahren zur elektronischen Steuerung eines automatischen Lastschaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs bei einem Gangwechsel, wobei für die Gangwechsel geeignete Zustandsdaten (Ist-Daten) des Antriebsaggregates und des Fahrzeugs erfasst und aus diesen Ist-Daten Sollgrößen für Regler und Stellgrößen für Aktuatoren gebildet werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – aus den Ist-Daten werden Sollwerte für einen optimalen Gangwechsel errechnet; – diese optimalen Sollwerte werden dahingehend überprüft, ob sie bei den vorhandenen Ist-Daten realisierbar sind; wenn diese errechneten optimalen Sollwert realisierbar sind, werden sie an Vorsteuerung und Regler weitergeleitet; – wenn diese errechneten optimalen Sollwerte bei den vorhandenen Ist-Daten nicht realisierbar sind, werden realisierbare Ersatz-Sollwerte gewählt, die den errechneten Sollwerten nahegelegen sind, so dass ein Gangwechsel nahe dem optimalen Gangwechsel möglich ist, wonach diese Ersatz-Sollwerte an Vorsteuerung und Regler weitergeleitet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Ersatz-Sollwerte Werte gewählt werden, die zwischen den Ist-Daten und den überprüften optimalen Sollwerten gelegen sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ersatz-Sollwerte durch eine Näherungsberechnung, vorzugsweise im Sinne einer quadratischen Abweichung zwischen den Ist-Daten und den überprüften optimalen Sollwerten berechnet werden.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Regeldifferenzen einzelner Regelgrößen über alle Stellgrößen ausgeregelt werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeldifferenzen so ausgeregelt werden, dass Regeldifferenzen für andere Sollwerte nicht wesentlich beeinflusst werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Ist-Daten die Ist-Drehzahl des Antriebsaggregates, die Ist-Drehzahl am Eingang des Getriebes, die Ist-Drehzahl am Ausgang des Getriebes und die Gaspedal- bzw. Drosselklappenstellung gewählt werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Sollwerte die Solldrehzahl des Antriebsaggregates, die Solldrehzahl am Eingang des Getriebes und die Solldrehzahl am Ausgang des Getriebes gewählt werden.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die realisierbaren Sollwerte zur Regelung des Antriebsaggregates, zur Regelung Kupplungen und zur Schaltablaufsteuerung verwendet werden.
  9. Vorrichtung zur elektronischen Steuerung eines durch ein Antriebsaggregat angetriebenen automatischen Lastschaltgetriebes eines Kraftfahrzeugs bei einem Gangwechsel, wobei für den Gangwechsel geeignete Zustandsdaten (Ist-Daten) des Antriebsaggregates und des Fahrzeugs erfasst und aus diesen Daten Stellgrößen für Regler und Aktuatoren gebildet werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: – einen Sollwert-Generator (2), der aus den Ist-Daten optimale Sollwerte ( n soll_ungepr / mot , n soll_ungepr / t , M soll_ungepr / ab ) errechnet; – einen Sollwert-Prüfer (3), in dem die vom Sollwert-Generator (1) errechneten optimalen Sollwerte dahingehend überprüft werden, ob sie bei den vorliegenden Ist-Daten realisierbar sind, bzw. im Falle, dass die errechneten optimalen Sollwerte nicht realisierbar sind, Ersatz-Sollwerte bestimmt, die den errechneten optimalen Sollwerten nahegelegen sind, und diese realisierbaren Sollwerte weiterleitet und – eine Vorsteuerung (4), die gesteuerte Stelleingriffe berechnet.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerung (4) Stelleingriffe gemäß einem kinetischen Modell des Getriebes berechnet.
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