Verfahren zur Steuerung eines Automatikgetriebes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Automatikgetriebes, insbesondere eines Doppelkupplungsgetriebes, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.

In Automatikgetrieben werden Schaltungen üblicherweise anhand von festen Schaltpunkten in Abhängigkeit von der aktuellen Motordrehzahl und/oder der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit, dem aktuellen Fahrpedalwert sowie vom gewählten Schaltprogramm (ECO-Modus, Sportmodus etc.) durchgeführt.

Aus der DE 10 2010 041 322 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung von Schaltungen eines als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildeten Getriebes bzw. eines Teilgetriebes bekannt. Um kurze Schaltzeiten zu ermöglichen und einen komfortablen und zuverlässigen Fahrbetrieb zu gewährleisten wird die Doppelkupplung als eine Getriebebremse und/oder Motorbremse für eine Drehzahlanpassung der zu schaltenden Komponenten angesteuert.

Aus der EP 1 449 708 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung eines Doppelkupplungsgetriebes bekannt, in dem anhand der Fahrpedalstellung, dem aktuell eingelegten Gang und der Kupplungsgeschwindigkeit eine Soll-Motorwellendrehzahl bestimmt wird und die über die Kupplung übertragene Drehzahl derart kontinuierlich geändert wird, dass die Motorwellendrehzahl auf die Soll-Motorwellendrehzahl angehoben wird.

Aus der US 6,909,955 B2 ist ein Verfahren zur zeitlichen Steuerung der Schaltvorgänge eines Doppelkupplungsgetriebes bekannt, wobei die aktuelle Getriebeausgangsdrehzahl gemessen und die für jeden möglichen Schaltvorgang erforderliche Zeit sowie für jeden möglichen Schaltvorgang ein Ausgangsdrehzahl-Modifikationswert bestimmt wird.

Aus der EP 1 439 087 A2 ist ein Verfahren zur Steuerung und Regelung des Kupplungs- und Motordrehmomentes während eines Schaltvorgangs eines automatisierten Schaltgetriebes oder eines Doppelkupplungsgetriebes bekannt. Aus der DE 10 2008 020 956 A1 ist eine Fahrzeuggetriebesteuervorrichtung bekannt, welche ein Getriebe-Kickdown-Verhalten bereitstellt, bei dem der Fahrzeuglenker in allen Gangwechseln keinen Antriebskraftverlust bemerkt.

Die im Stand der Technik bekannten Verfahren zur Steuerung von Automatikgetrieben sind jedoch noch nicht optimal ausgebildet. So ziehen manche der aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Steuerung von Automatikgetrieben Schaltungen in Betracht, welche unter Umständen, zum Beispiel aufgrund von situationsbedingt langen Schaltzeiten, nicht unbedingt sinnvoll sind und sich negativ auf den Beschleunigungsverlauf, beispielsweise in Form von Beschleunigungsverzögerungen und/oder Beschleunigungseinbrüchen auswirken können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, das eingangs genannte Verfahren, derart auszugestalten und weiterzubilden, dass der dadurch erzielte Beschleunigungsverlauf verbessert wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird nun zunächst durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Dabei werden in dem Verfahren bei einem Beschleunigungsvorgang des Fahrzeugs insbesondere mindestens eine oder mehrere Rückschaltungen durchgeführt und ausgehend von einem Quellgang ein Zielgang eingelegt.

In dem Verfahren wird insbesondere für eine Rückschaltung in einen ersten Sollzielgang und für mindestens eine Rückschaltung in mindestens einen zweiten höheren, insbesondere nächsthöheren, Sollzielgang über einen zu erwartenden, bestimmten Beschleunigungszeitraum und unter Berücksichtigung von in dem zu erwartenden, bestimmten Beschleunigungszeitraum zu erwartenden Schaltvorgängen die jeweilige Fahrzeugbeschleunigung berechnet und als Zielgang derjenige Sollzielgang ausgewählt, welcher über den zu erwartenden, bestimmten Beschleunigungszeitraum die höchste Fahrzeugbeschleunigung ermöglicht und/oder die wenigsten Schaltvorgänge erfordert.

Zum Beispiel kann sich der Beschleunigungsverlauf bei einer Rückschaltung von einem sechsten Gang in einen zweiten Gang deutlich von dem Beschleunigungsverlauf bei einer Rückschaltung vom sechsten Gang in einen dritten Gang unterscheiden. Der Unterschied im Beschleunigungsverlauf liegt dabei nicht nur in der unterschiedlichen, durch die unterschiedlichen Zielgänge erzielbaren Beschleunigung, sondern wird wesentlich durch die Schaltzeiten der Gangwechsel bestimmt. Zum einen können Schaltungen von einem bestimmten Quellgang in unterschiedliche Zielgänge jeweils unterschiedlich lange Einzelschaltzeiten aufweisen und unterschiedlich lange dauern. Zum Beispiel kann eine 3-2-Rückschaltung viel schneller abwickelbar sein als eine 6-2- Rückschaltung.

Zum Anderen kann von einem bestimmten Quellgang in manche Zielgänge direkt gewechselt werden, wohingegen vom gleichen bestimmten Quellgang andere Zielgänge nur über einen oder mehrere zusätzliche Schaltvorgänge über weitere Gänge /„Zwischengänge" erreichbar sind. Dies kann die für die Quellgang-Zielgang-Schaltung insgesamt erforderliche Schaltzeit, beispielsweise die Gesamtschaltzeit, noch deutlich stärker beeinflussen als unterschiedliche Einzelschaltzeiten.

Dieser oben beschriebene Effekt kann insbesondere bei Doppelkupplungsgetrieben auftreten, bei denen ein Teil der Gänge, beispielsweise die geraden Gänge, zum Beispiel der zweite Gang und der vierte Gang und gegebenenfalls der sechste Gang (et cetera) einer Getriebeeingangswelle und ein anderer Teil der Gänge, beispielsweise die ungeraden Gänge, zum Beispiel der erste Gang und der dritte Gang und - gegebenenfalls der fünfte Gang und gegebenenfalls der siebte Gang (et cetera) der anderen Getriebeeingangswelle zugeordnet sind. Hierbei kann üblicherweise von einem, einer Getriebeeingangswelle zugeordneten Gang, beispielsweise vom sechsten Gang, direkt in einen, der anderen Getriebeeingangswelle zugeordneten Gang, beispielsweise in den dritten Gang, beispielsweise in Form einer 6-3- Rückschaltung, geschaltet werden, wohingegen für eine Schaltung in einen, der gleichen Getriebeeingangswelle zugeordneten Gang, beispielsweise in den zweiten Gang, eine Zwischenschaltung über einen, der anderen Getriebeeingangswelle zugeordneten Gang, zum Beispiel den fünften Gang, beispielsweise in Form einer 6-5-2-Rückschaltung, erforderlich ist.

Eine Reduzierung von Schaltvorgängen und beispielsweise von Schaltzeiten kann sich vorteilhaft auf die Fahrzeugbeschleunigung auswirken. Dabei kann beispielsweise durch Auswahl eines Zielganges, welcher zwar als solcher ein geringeres Beschleunigungsvermögen aufweist, durch eine Reduzierung von Schaltvorgängen und/oder von beispielsweise Schaltzeiten insgesamt eine höhere Fahrzeugbeschleunigung erzielt werden, als durch einen Gang mit einer stärkeren Beschleunigung, dessen Einlegen jedoch mit zusätzlichen und/oder längeren Schaltvorgängen und/oder Schaltzeiten verbunden ist. So kann der Beschleunigungsverlauf insbesondere insgesamt verbessert werden und beispielsweise ein „harmonischerer Beschleunigungsverlauf des Fahrzeuges / Kraftfahrzeuges erzielt werden.

Im Rahmen einer Ausgestaltung wird für die Rückschaltung in den ersten Sollzielgang die Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet, welche nach Durchlaufen des zu erwartenden, bestimmten Beschleunigungszeitraums unter Berücksichtigung von in dem zu erwartenden, bestimmten Beschleunigungszeitraum folgenden Schaltvorgängen erreichbar ist. Dann wird der Zeitraum berechnet, über welchen diese Fahrzeuggeschwindigkeit durch die mindestens eine Rückschaltung in den mindestens einen zweiten, höheren Sollzielgang erreichbar ist. Als Zielgang wird dann derjenige Sollzielgang ausgewählt, durch welchen diese Fahrzeuggeschwindigkeit in einem geringeren Zeitraum erreichbar ist. So kann das Verfahren auf einfache Weise umgesetzt werden.

Im Rahmen einer weiteren, zusätzlichen oder alternativen Ausgestaltung wird sowohl für die Rückschaltung in den ersten Sollzielgang als auch für die mindestens eine Rückschaltung in den mindestens einen zweiten, höheren Sollzielgang für alle in dem zu erwartenden, bestimmten Beschleunigungszeitraum zu erwartenden Schaltungen jeweils die Einzelschaltzeit und aus der Summe der Einzelschaltzeiten der zu erwartenden Schaltungen eine Gesamtschaltzeit berechnet. Als Zielgang wird dann derjenige Sollzielgang ausgewählt, welcher über den zu erwartenden, bestimmten Beschleunigungszeitraum die geringere Gesamtschaltzeit aufweist. So kann das Verfahren ebenfalls auf einfache Weise umgesetzt werden.

Im Rahmen einer weiteren, zusätzlichen oder alternativen Ausgestaltung setzt sich die Einzelschaltzeit einer Schaltung aus einer Gangeinlege- beziehungsweise -auslegezeit, einer Kupplungsbefüllungszeit, einer Schaltabwicklungszeit, einer Kupplungsüberschneidungszeit und einer Drehzahlüberführungszeit zusammen.

Im Rahmen einer weiteren, zusätzlichen oder alternativen Ausführungsform erfolgt die Berechnung der Fahrzeugbeschleunigung und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit unter Berücksichtigung der Topographie, insbesondere der Steigung, des in dem zu erwartenden, bestimmten Beschleunigungszeitraum von dem Fahrzeug zu erwartenden, durchfahrenen Geländes. So kann bei der Berechnung eine weitere Einflussgröße berücksichtigt werden. Zum Beispiel kann an einer positiven Steigung eine Rückschaltung zu niedrigeren Gängen sinnvoller sein als an einer negativen Steigung, also einem Gefälle, wo ein größerer erreichbare Beschleunigungswert die Zeitdauer, in welcher der niedrige Gang genutzt werden kann, stark vermindert.

Im Rahmen einer weiteren, zusätzlichen oder alternativen Ausgestaltung erfolgt die Berechnung der Fahrzeugbeschleunigung und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit unter Berücksichtigung der aktuellen Beladung des Fahrzeugs. So kann bei der Berechnung eine weitere Einflussgröße berücksichtigt werden. Im Rahmen einer weiteren, zusätzlichen oder alternativen Ausgestaltung erfolgt die Berechnung der Fahrzeugbeschleunigung und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit temperaturabhängig, insbesondere unter Berücksichtigung der temperaturabhängigen Viskosität von Hydraulikmitteln des Getriebes. So kann bei der Berechnung eine weitere Einflussgröße berücksichtigt werden.

Im Rahmen einer weiteren, zusätzlichen oder alternativen Ausgestaltung wird bei der Auswahl des Zielgangs ein Gewichtungsfaktor zur Gewichtung zugunsten eines niedrigeren oder höheren Zielgangs verwendet. Um ein spektakuläres Fahrerlebnis zu erzielen, beispielsweise für einen sogenannten Sport-Modus, kann durch den Gewichtungsfaktor zum Beispiel zugunsten des niedrigeren Zielgangs gewichtet werden. Um Verbrauch und/oder Abnutzung zu reduzieren, zum Beispiel für einen so genannten Efficiency-Modus / Eco-Modus, kann durch den Gewichtungsfaktor zum Beispiel zugunsten des höheren Zielgangs gewichtet werden.

Im Rahmen einer weiteren, zusätzlichen oder alternativen Ausgestaltung erstreckt sich der zu erwartende, bestimmte Beschleunigungszeitraum zumindest bis zum Abschluss einer auf die Rückschaltung folgende Hochschaltung.

Der erste Sollzielgang kann beispielsweise anhand der aktuellen Motordrehzahl und/oder der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und des aktuellen Fahrpedalwertes sowie gegebenenfalls eines aktuell gewählten Schaltprogramms, beispielsweise eines Sport-Modus oder eines Efficiency-Modus / Eco-Modus, und/oder mittels Leistungsbedarfsrechnung, insbesondere Radmomentenbedarfsrechnung, errechnet werden.

Die eingangs genannten Nachteile sind daher vermieden und entsprechende Vorteile sind erzielt.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden werden einige bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 a, 1 b einen Graphen zur Veranschaulichung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung eines Automatikgetriebes anhand eines Doppelkupplungsgetriebes, bei dem ungerade Gänge, insbesondere ein erster, dritter und fünfter Gang einer ersten Getriebeeingangswelle und gerade Gänge, insbesondere ein zweiter, vierter und sechster Gang einer zweiten Getriebeeingangswelle zugeordnet sind. In den in Fig. 1 b und 1 b gezeigten Graphen ist die Fahrzeuggeschwindigkeit v in km/h beziehungsweise der Fahrpedalwert FP in % gegen die Zeit t in Sekunden (s) aufgetragen. Zudem ist in den in Fig. 1 a und 1 b gezeigten Graphen die Fahrzeugbeschleunigung b, die Motorwellendrehzahl M sowie die Drehzahl einer ersten Getriebeeingangswelle G1 und einer zweiten Getriebeeingangswelle G2 eines nicht näher dargestellten Doppelkupplungsgetriebes eines Kraftfahrzeuges gegen die Zeit aufgetragen.

Fig. 1 a zeigt das Ergebnis einer Berechnung der Fahrzeugbeschleunigung b über einen zu erwartenden, bestimmten Beschleunigungszeitraum At _B und unter Berücksichtigung von in dem zu erwartenden, bestimmten Beschleunigungszeitraum At _B zu erwartenden Schaltvorgängen, beispielsweise mittels der Fahrwiderstandsgleichung und/oder unter Berücksichtigung der Topographie und/oder Fahrzeugbeladung und/oder Temperatur, für eine Rückschaltung vom sechsten Gang als Quellgang in den zweiten Gang als ersten Sollzielgang Z. Der zu erwartende, bestimmte Beschleunigungszeitraum At _B kann sich beispielsweise zumindest bis zum Abschluss einer auf die Rückschaltung folgenden Hochschaltung erstrecken und zum Beispiel anhand von Daten von Getriebefunktionen, beispielsweise Gangsteller und/oder Kupplungsbefüllung, ermittelt werden. Durch die Verwendung des zu erwartenden, bestimmten Beschleunigungszeitraums At _B bei der Berechnung kann der Schaltablauf auch über die eigentliche Rückschaltung hinaus bis zur nächsten Hochschaltung durchgespielt werden und auf diese Weise eine Voraussage getroffen werden, welche Vorgehensweise unter den bestehenden Umständen bezüglich einer bestmöglichen Gesamtbeschleunigung„die Bessere" ist.

Fig. 1 a veranschaulicht, dass der sechste und zweite Gang der gleichen Getriebeeingangswelle G2, nämlich der zweiten Getriebeeingangswelle G2, zugeordnet sind, eine Mehrfach- Rückschaltung in Form einer 6-5-2-Rückschaltung erfolgt, nämlich zunächst eine erste Rückschaltung I vom sechsten Gang in den fünften Gang und dann eine zweite Rückschaltung II vom fünften Gang in den zweiten Gang erforderlich ist. Fig. 1 a veranschaulicht zudem, dass in dem zu erwartenden, bestimmten Beschleunigungszeitraum At _B zudem anschließend eine Hochschaltung III vom zweiten Gang in den dritten Gang erforderlich ist.

Fig. 1 a zeigt, dass in dem zu erwartenden, bestimmten Beschleunigungszeitraum At _B , zum Beispiel von 3,84 s, welcher sich bis zum Erreichen einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit vi , zum Beispiel von 100 km/h, erstrecken kann, im Fall einer Rückschaltung in den zweiten Gang als ersten Sollzielgang Z folglich drei Schaltungen I, II, III erforderlich wären. Fig. 1 a zeigt zudem, dass der resultierende Beschleunigungsverlauf insbesondere im Bereich der zweiten Rückschaltung II und der Hochschaltung III Beschleunigungsverzögerungen und sogar deutliche Beschleunigungseinbrüche, sogenannte Beschleunigungsdellen, aufweist und somit insgesamt „unharmonisch" ist. Dadurch, dass auf die Mehrfach-Rückschaltungen I, II unmittelbar die Hochschaltung III erfolgt, wird durch die natürlicherweise verminderte Beschleunigung innerhalb der Schaltungen I, II, III zudem der Beschleunigungsgewinn aufgrund der durch die Rückschaltungen erreichten höheren Drehzahl und damit erhöhten Motorleistung aufgezehrt.

Fig. 1 b zeigt das Ergebnis einer Berechnung der Fahrzeugbeschleunigung b über den zu erwartenden, bestimmten Beschleunigungszeitraum At _B und unter Berücksichtigung von in dem zu erwartenden, bestimmten Beschleunigungszeitraum At _B zu erwartenden Schaltvorgängen für eine andere Rückschaltung, nämlich vom sechsten Gang als Quellgang in den dritten Gang als zweiten, höheren, insbesondere nächst höheren, Sollzielgang Z+1 unter den ansonsten gleichen Bedingungen wie bei der in Zusammenhang mit Fig. 1 a erfolgten Berechnung.

Fig. 1 b veranschaulicht, dass der sechste und dritte Gang unterschiedlichen Getriebeeingangswellen G2,G1 , nämlich der zweiten Getriebeeingangswelle G2 beziehungsweise der ersten Getriebeeingangswelle G1 , zugeordnet sind, und eine direkte Einfach-Rückschaltung in Form einer 6-3-Rückschaltung nämlich in Form einer direkt Rückschaltung I vom sechsten Gang in den dritten Gang möglich ist. Fig. 1 b veranschaulicht zudem, dass in dem zu erwartenden, bestimmten Beschleunigungszeitraum At _B zudem anschließend keine weitere Hochschaltung mehr erforderlich ist.

Fig. 1 b zeigt, dass in dem zu erwartenden, bestimmten Beschleunigungszeitraum At _B im Fall einer Rückschaltung in den dritten Gang als zweiten, höheren Sollzielgang Z+1 folglich lediglich eine Schaltung I erforderlich wäre.

Fig. 1 b zeigt zudem, dass die nach Durchlaufen des zu erwartenden, bestimmten Beschleunigungszeitraums At _B durch die in Fig. 1 a erläuterte Rückschaltung in den zweiten Gang als ersten Sollzielgang Z erreichbare Fahrzeuggeschwindigkeit vi , zum Beispiel von 100 km/h, durch die in Fig. 1 b gezeigte Rückschaltung in den dritten Gang als zweiten, höheren Sollzielgang Z+1 in einem geringeren Zeitraum At, zum Beispiel von 3 s, erreichbar ist.

Zudem zeigt Fig. 1 b, dass der resultierende Beschleunigungsverlauf im Bereich der Rückschaltung I lediglich eine geringe Beschleunigungsverzögerung und keinen Beschleunigungseinbruch aufweist und somit insgesamt „harmonischer" als der in Fig. 1 a gezeigte Beschleunigungsverlauf ist. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird als Zielgang derjenige Sollzielgang ausgewählt, welcher über den zu erwartenden, bestimmten Beschleunigungszeitraum At _B die höchste Fahrzeugbeschleunigung ermöglicht und/oder die wenigsten Schaltvorgänge erfordert. Aus einem Vergleich von Fig. 1 a und 1 b ist ersichtlich, dass in dem erfindungsgemäßen Verfahren demnach der zweite, höhere Sollzielgang, nämlich der dritte Gang, als Zielgang ausgewählt wird. Die Auswahl des Zielgangs kann beispielsweise durch eine Fahrstrategie erfolgen. Der ausgewählte Zielgang kann dann von der Fahrstrategie an eine Getriebesteuerung übergeben werden. Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere mit Hilfe eines Steuergerätes und/oder entsprechender Mikroprozessoren realisiert.

Bezugszeichenliste

FP Fahrpedalwert

v Fahrzeuggeschwindigkeit

b Fahrzeugbeschleunigung

t Zeit

M Motorwellendrehzahl

G1 Drehzahl erste Getriebeeingangswelle

G2 Drehzahl zweite Getriebeeingangswelle

Z erster Sollzielgang

Z+1 mindestens ein zweiter, höherer Sollzielgang

At _B zu erwartender, bestimmter Beschleunigungszeitraum

vi Fahrzeuggeschwindigkeit für eine Rückschaltung in den ersten Sollzielgang

At Zeitraum, über welchen die Fahrzeuggeschwindigkeit für eine Rückschaltung in den ersten Sollzielgang vi durch mindestens eine Rückschaltung in den mindestens einen zweiten, höheren Sollzielgang Z+1 erreichbar ist