专利名称：用于控制自动多级变速器的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制自动多级变速器的方法，该多级变速器在汽车传动系的内部在输入侧与具有内燃机和电动机的混合驱动装置保持连接，并且在输出侧通过车桥驱动装置与驱动桥的可被驱动的车轮保持连接，其中，在车辆停止、内燃机和/或者电动机运转并且传动系断开的情况下，利用多级变速器的切换来防止或者至少限制汽车发生溜车。
背景技术：
前述类型的自动多级变速器是指自动变速器、自动双离合器变速器或者行星齿轮自动变速器。自动多级变速器这一概念也应包括如下的自动变速器，该自动变速器的速比本身可以被无级地改变，但其中，换向传动机构⑴mschaltgetriebe)可以使变速器输出轴的转动方向逆反，并且借助对传动改变机构的适当控制，也可以在编程技术上固定地预先规定的传动级之间切换。以中间轴结构形式实施的自动变速器通常以其输入轴，通过唯一可控制的、也就是可以自动接合和分离的摩擦离合器，例如被动地闭合的单片或者多片干式离合器或者主动闭合的盘式离合器而与驱动马达保持连接，其中，摩擦离合器既满足起动元件的功能，也满足换档离合器的功能。在由各具有一个输入轴的分变速器组成的自动双离合器变速器中，两个输入轴可以通过各一个可控制的摩擦离合器与驱动马达连接。与之相对照地，行星齿轮自动变速器则通常以其输入轴通过形成起动元件的液力变矩器与驱动马达保持连接。 但同样可行的是多级变速器与起动元件的其他组合，例如自动变速器与接在前面的液力变矩器的组合或者行星齿轮自动变速器与接在其前面的摩擦离合器的组合。在其传动系包括多级变速器与起动元件的这种类型的组合的汽车中，在驱动马达运转并且传动系断开的情况下，也就是在多级变速器处于其空档位置和/或者起动元件断开的情况下，一般存在的危险是，汽车以驾驶员不希望的方式与所挂入的档位相应或者与存在的路面斜度相应地发生溜车，这样无论是对乘客还是对其他交通参与者均会造成危险的状况。于是，可行的是，例如装备自动多级变速器和可被动闭合的摩擦离合器的汽车在驱动马达运转、摩擦离合器断开和档位挂入的情况下，在离合器控制件处由于故障造成闭合摩擦离合器而出现故障时会自行地起动。为避免这一点，例如DE 199 26 697 Al提出一种装置和一种方法，按照所述的装置和方法，在汽车停驶、驱动马达运转、摩擦离合器断开并且挂入档位的情况下，多级变速器切换到其空档位置，也就是说，如果识别出汽车的超出预先确定的时段的非准备行驶状态的话，则摘出所挂入的档位。在按照DE 102 58 834 Al所述的一种类似方法中，在具有原则上相同地构成的传动系中，在汽车停驶、驱动马达运转、摩擦离合器断开和档位挂入的情况下，如果识别出车门的打开状态超出预先确定的时段，则多级变速器切换到空档位置。由此可以相应避免汽车由于离合器控制件处的故障或者由于无意地操作行驶操纵元件，特别是操作行驶踏板使摩擦离合器闭合而造成意外的起动。
但汽车由于存在的路面斜度或路面坡度而发生的意外溜车并不能由此而得到阻止。因此，在传动系断开的情况下，为使可靠地驻停汽车，需要通过驾驶员接合或足够地拉紧驻车制动器。但如果没有接合或者没有足够地拉紧驻车制动器的话，例如因为驾驶员低估了存在的路面斜度并因此疏忽了接合或者足够地固定拉紧驻车制动器，或者因为驾驶员或者其他乘客无意地松开了驻车制动器的话，那么汽车会失控地沿下坡发生溜车。如果驾驶员在这种情况下处于驾驶席上并发现溜车，那么他虽然可以通过操作行车制动器或者通过操作换档操纵元件来挂入档位以及在需要时通过操作行驶踏板阻止失控溜车，但这一点需要驾驶员处于驾驶席上以及驾驶员的高度反应能力，这一点并非始终得以确保。
发明内容
在这种背景下，本发明的任务在于，提供一种用于控制开头所述类型的自动多级变速器的方法，采用该方法可以在上述条件下按照简单方式，特别是在无需附加的装备开支的情况下，防止或者至少部分限制汽车发生失控的溜车，以提高交通安全性。在输入侧通过至少一个可控制的摩擦离合器与具有内燃机和驱动马达的混合驱动装置连接的多级变速器的情况下，在与权利要求1的前序部分相结合下，该任务的解决方案在于，即，在多级变速器切换到其空档位置时激活安全功能，在安全功能中，换档操纵元件、行驶踏板和制动踏板的操作以及当前的溜车速度由传感器检测，并且其中，在不操作行驶操纵元件(换档操纵元件、行驶踏板、制动踏板)时，在超过预先规定的临界速度情况下，根据需要断开摩擦离合器、挂入起动档以及闭合摩擦离合器。对于在输入侧与具有内燃机和电动机的混合驱动装置直接连接的多级变速器的情况，在结合权利要求2前序部分的特征的情况下，该任务的解决方案在于，在多级变速器切换到其空档位置时，激活安全功能，在安全功能中，换档操纵元件、行驶踏板和制动踏板的操作以及当前的溜车速度由传感器检测，以及其中，在不操作行驶操纵元件(换档操纵元件，行驶踏板，制动踏板)时，在超过预先规定的临界速度情况下，挂入起动档。依据本发明的方法具有优点和适当的构造方案以及改进方案是从属权利要求的主题，其中，应基于在起动元件的结构类型方面两项不同的主权利要求来加以参引。据此，本发明由一种具有自动多级变速器的汽车出发，该多级变速器在汽车传动系的内部在输入侧通过至少一个可控制的摩擦离合器或者直接与具有内燃机和电动机的混合驱动装置连接，以及在输出侧通过车桥驱动装置与驱动桥的可被驱动的车轮相连接。 依据本发明，在车辆停止、内燃机和/或者电动机运转以及至少通过将多级变速器切换到其空档位置而使传动系断开的情况下，通过自动的、也就是无需驾驶员的动作地根据需要断开起动元件、挂入起动档以及根据需要闭合起动元件来防止或者至少部分限制汽车溜车，由此，达到明显提高汽车的交通安全性的目的。在此，如果起动元件作为混合驱动装置的电动机构成的话，则取消对起动元件的断开和闭合。通过挂入起动档和需要时闭合起动元件来闭合传动系，并因此通过内燃机和/或者电动机而防止汽车失控地溜车。依据本发明的方法可以在本来就具有相应传感器的现代化汽车上按照简单方式并且无需附加的装备开支地实现。这样除了用于对换档操纵元件， 如换档控制器(Fahrschalter)或者选档杆、行驶踏板和制动踏板的操作加以检测的传感器外，为实施该方法仅需现代化汽车上本来就存在的车轮转速传感器或者多级变速器的输
5出轴上用于检测当前的溜车速度的转速传感器。作为所要挂入的起动档，可以不依赖于溜车方向地挂入与临界速度配合的用于前进行驶的起动档。如果汽车向前溜车，那么内燃机和/或者电动机通过挂入前进档进入惯性行驶(Schubbetrieb)，也就是说，汽车的溜车通过内燃机和/或者电动机的倒拖力矩被制动。汽车此后是减速还是继续加速依赖于倒拖力矩与下坡力的关系。与之相对照地，如果汽车向后溜车，那么内燃机和/或者电动机的力矩在下坡力足够小的情况下会使汽车的溜车方向逆反。只要这一点不通过适当的措施阻止，与之相对照地，较高的下坡力就会导致混合驱动装置的内燃机熄火，由此，汽车然后通过停转的内燃机阻止继续溜车。但作为对此的选择，也可以附加地由传感器检测当前的溜车方向，并挂入在溜车方向的方向上起作用的而且与临界速度配合的起动档。在这种情况下，一方面避免内燃机负载技术上一般不利的熄火并使需要时朝溜车方向的起动变得容易，这种起动例如可以通过由驾驶员相应操作换档控制器或选档杆和/或者行驶踏板来触发。如果起动元件作为摩擦离合器构成的话，适当地在汽车在传动系闭合之后减速， 也就是使溜车速度下降的情况下，摩擦离合器优选在低于预先规定的最低速度或者内燃机和/或者电动机预先规定的最低转速的情况下，重新断开。由此避免内燃机熄火，从而保持获得混合驱动装置和依赖于该混合驱动装置以及部分对于安全重要的附加功能的运行准备就绪状态。如果驾驶员不及时干预，通过挂入起动档的溜车和制动会多次反复，从而溜车速度产生一种锯齿变化曲线，这种锯齿变化曲线引起到目前未采取行动的乘客的注意并使这样的乘客最终进行干预。在摩擦离合器断开的状态下，可以至少保持起动档的挂入。但在摩擦离合器断开之后，为了产生传动系在功能上断开的运行准备就绪状态以及特别是在被动闭合的摩擦离合器中为了避免故障造成的溜车，具有优点的是，起动档最迟随着达到车辆停止状态而摘
出ο如果起动元件与之相对照地构成为混合驱动装置的电动机，那么适当地当汽车在传动系闭合之后减速时，在低于预先规定的最低速度或内燃机和/或者电动机预先规定的最低转速情况下，仅摘出所挂入的起动档。在使汽车在传动系闭合之后加速时，也就是在溜车速度继续增加时，为避免内燃机和/或者电动机超速运转，在达到或者超过预先规定的最高速度或者内燃机和/或者电动机预先规定的最高转速情况下，可换高一个档位。由此，然后虽然降低了内燃机和/或者电动机作用于驱动桥车轮上的制动力，但避免内燃机和/或者电动机受损或者毁坏。在本发明的认识中不言而喻的是，换高档过程根据多级变速器的结构和起动元件的结构来进行，也就是说，在自动变速器中，摩擦离合器在换档之前断开并在换档之后闭合，而在自动双离合器变速器中，则首先挂入在另一分变速器内挂入较高档，然后时间上重叠地断开分配给所挂入的起动档的分变速器的摩擦离合器并闭合分配给较高档的分变速器的摩擦离合器并且最后摘出起动档。但为避免换高档，在汽车在传动系闭合之后继续加速时，也可以在达到或者超过预先规定的最高速度或者内燃机和/或者电动机预先规定的最高转速情况下，对汽车制动器，如行车制动器或者驻车制动器进行自动操作。但为自动操作汽车制动器，需要附加的外力机构，如制动压力泵、制动压力控制阀或者制动伺服电动机。
汽车制动器的制动力矩可被这样调节，S卩，汽车的溜车速度保持恒定或者使汽车的溜车速度下降直至达到车辆停止状态。如果在安全功能激活期间操作至少一个行驶操纵元件，如选档杆、换档控制器、行驶踏板、制动踏板的话，那么安全功能被结束，并且切换到正常的起动模式或者行驶模式。在起动元件作为摩擦离合器构成时，附加地可以在结束安全功能前，至少在操作换档操纵元件和/或者制动踏板时，断开摩擦离合器。因为对换档元件(如换档控制器或者选档杆和制动踏板)的操作使得期待接下来在起动模式或者行驶模式内发生换档，所以这种换档可以通过提前断开摩擦离合器而加速地发生。与之相对照地，在操作行驶踏板时， 原则上能够以所挂入的档位接下来继续行驶，从而摩擦离合器在这种情况下适当地首先保持闭合。
为了阐释本发明，为说明书附以附图。其中图1示出用于具有自动变速器和构成为摩擦离合器的起动元件的传动系依据本发明的方法的优选方案的分三部分的流程图；以及图2示出用于具有行星齿轮自动变速器和构成为混合驱动装置电动机的起动元件的传动系的依据本发明的方法的优选方案的分三部分的流程图。
具体实施例方式依据适用于具有构成为自动变速器的多级变速器和构成为被动闭合摩擦离合器的起动元件的传动系的按图1分三部分的流程图，依据图1A，在正常起动模式或者行驶模式内，在步骤Sf-S3*中检查是否存在车辆停止，也就是例如通过车轮转速传感器或者设置在多级变速器输出轴上的转速传感器所检测的溜车速度νκ。η小于规定的最低速度Vmin， 内燃机和/或者电动机是否运转，也就是说，通过发动机控制装置提供的或者通过内燃机和/或者电动机设置在曲轴上的转速传感器检测的发动机转速ηΜ大于规定的最低转速 nfflin,以及在多级变速器内是否未挂入档位，也就是当前所挂入的档位Gi相应于空档或变速器的空档位置N。如果三个条件的一个没有得到满足，则正在运行的起动模式或者行驶模式不变地继续进行。但如果所有三个条件均得到满足，也就是在车辆停止和内燃机和/或者电动机运转的情况下，传动系通过转换到其空档位置的多级变速器而被断开，那么依据本发明启动安全功能，用于避免或者限制汽车不希望的溜车。在依照图IA流程图的延续中，在图IB内在安全功能内在步骤Sl中检查行驶踏板是否被操作，也就是从其静止位置Xfp = 0中偏出。如果传感器感测到对行驶踏板的操作，则直接结束安全功能，并且返回到正常的起动模式或者行驶模式。否则，在后面的步骤S2中检查换档操作元件是否被操作，例如像换档控制器或者选档杆，也就是说，从其空档位置Xsbe = 0偏出。如果传感器感测到对换档操作元件的操作的话，那么在需要时，也就是如果在步骤S4内检查挂入档位的话，在步骤S5内分离摩擦离合器，并然后结束安全功能，并且返回到正常的起动模式或者行驶模式(参见图1C)。否则，在步骤S2后面的步骤S3中检查制动踏板是否被操作，也就是从其静止位置= 0偏出。如果传感器感测到对制动踏板的操作，那么安全功能如以前那样，在需要时在摩擦离合器断开后结束，并且返回到正常的起动模式或者行驶模式。由此，对换档操作元件、行驶踏板或者制动踏板的操作被这样诠释，S卩，驾驶员处于驾驶席上而且汽车处于驾驶员的控制下，从而汽车不会进行未被驾驶员发现的而且是不希望的溜车，或者通过驾驶员适当的反应可以阻止未被驾驶员发现的而且是不希望的溜车。但如果不存在对上述行驶操纵元件之一的操作，那么在步骤S6内检查汽车是否自行地溜车，也就是存在超过规定临界速度Vto的溜车速度νκ。η。如果不是这种情况，也就是溜车速度Vltoll仍等于或者接近零，那么分叉返回步骤Sl之前(参见图1Α)。否则，首先在步骤S7内，检查多级变速器是否还处于其空档位置(Gi = N)内，这在第一次经历功能回路时无疑是这种情况，但在重复经历功能回路时由于需要时挂入的档位而不一定非得满足。在图IB流程图的延续中，图IC内在多级变速器处于其空档位置(Gi = N)的情况下，在后面的步骤S8至SlO内，将摩擦离合器分离( = 0)，挂入与临界速度V&及需要时也与溜车方向相配合的起动档Gtof (Gi = GAnf)，并重新接合摩擦离合器( = 1)，与之相对照地，在挂入档位(Gi兴N)的情况下，仅利用步骤S10，将在这种状态下强行断开的摩擦离合器接合。在挂入起动档的情况下，通过接合摩擦离合器，发生溜车的汽车在内燃机和/或者电动机倒拖力矩的作用下被制动，并因此明显减少由失控的溜车引发的危险。随后在步骤Sll内检查是否存在内燃机熄火的危险。这种情形在以下情况下出现，即所挂入的起动档在溜车方向上起作用，并且内燃机和/或者电动机作用于驱动桥车轮的倒拖力矩大于下坡力，从而汽车如所想要的那样被制动。但这种情形也可以在以下情况下出现，即所挂入的起动档与溜车方向相反地作用，并且下坡力大于内燃机和/或者电动机作用于驱动桥车轮的牵引力，从而溜车虽然能被制动，但溜车方向不能逆反。在两种情况下存在的危险是，内燃机在负载技术上不利地熄火。为避免这一点，在这种情况下在步骤 S12内，将摩擦离合器分离，并且然后分叉返回步骤Sl之前(参见图1A)。否则，在步骤S13内检查内燃机和/或者电动机是否存在超速的危险，其中，内燃机和/或者电动机的发动机转速nM大于或者等于规定的最大转速nmax。这种情形在以下情况下出现，即所挂入的起动档在溜车方向上起作用，并且内燃机和/或者电动机传递到驱动桥车轮上的倒拖力矩小于下坡力，从而汽车尽管被制动，但仍继续加速下坡。为在这种情况下防止内燃机和/或者电动机超速以及由此带来的受损或者毁坏，在步骤S14至S16 内将摩擦离合器分离，换高一个档位，并在分叉返回步骤Sl之前，重新接合摩擦离合器。否则，直接分叉返回步骤Sl (参见图1A)。只要不存在或传感器未感测到对换档操作元件，如换档控制器或者选档杆，行驶踏板或者制动踏板的操作，就重复经历步骤Sl至S16，其中，在依赖于溜车速度和前面的控制过程的情况下，可以存在多级变速器的“挂入空档位置”(G1 = N)状态或者“挂入档位” (G1 Φ N)状态和摩擦离合器的“分离” (xK = 0)状态或者“接合” (xK = 1)状态。依据适用于具有构成为行星齿轮自动变速器成的多级变速器和构成为混合驱动装置电动机的起动元件的传动系的按图2分成三部分的方法方案，仅基于构造类型而与此前所介绍的方法方案相区别。这样由于电动机而在图2Β中的取消了处于离开安全功能前面的步骤S4和在图2C中取消了处于离开安全功能前面的步骤S5，以及在图2C中取消处于步骤S9挂入起动档前面和后面的步骤S8和S10。取代分离摩擦离合器地，在步骤S12内基于结构类型而摘出起动档，并取消处于步骤S15换高档前面和后面的步骤S14和S16。
通过依据本发明的安全功能，虽然由于存在路面坡度而发生溜车的汽车没有被固定保持在其停放位置上，但溜车被以如下程度延迟，即驾驶员即使暂时离开其驾驶席的情况下，也能及时做出反应。由溜车引发的危险因此与失控的溜车相比明显减少。此外，该方法不需要附加的装备开支，而是使用本来就存在的部件，如转速传感器、档位和离合器调整器。
附图标记
^Anf起动档
Gi挂入的档位
Gi+!下一个较高档位
N空档、变速器的空档位
nM发动机转速
-^max最高转速
^min最低转速
S1-S16方法步骤
Sl*-S3*方法步骤
VGr临界速度
Vmax最大速度
Vmin最小速度
VROII溜车速度
XBP制动踏板的偏出量
XFP行驶踏板偏出量
^K摩擦离合器的分离率
XSBE换档操纵元件的偏出量
权利要求
1.用于控制自动多级变速器的方法，所述多级变速器在汽车传动系的内部在输入侧通过至少一个能被控制的摩擦离合器与具有内燃机和电动机的混合驱动装置连接，以及在输出侧通过车桥驱动装置与驱动桥的能被驱动的车轮连接，其中，在车辆停止、内燃机和/或者电动机运转以及传动系断开的情况下，利用所述多级变速器的切换来防止或者至少限制汽车溜车，其特征在于，在所述多级变速器切换到其空档位置(Gi = N)时，激活安全功能， 在所述安全功能中，对换档操纵元件、行驶踏板和制动踏板的操作以及当前的溜车速度由传感器检测，且在所述安全功能中，在行驶操纵元件未被操作(换档操纵元件= 0，行驶踏板xFP = 0，制动踏板^^ = 0)时，在超过预先规定的临界速度(Vmi > vGr)的情况下，将所述摩擦离合器( = 0)根据需要来断开、挂入起动档(Gi = GAnf)以及闭合所述摩擦离合器(xK = 1) ο
2.用于控制自动多级变速器的方法，所述多级变速器在汽车传动系的内部在输入侧与具有内燃机和电动机的混合驱动装置连接，以及在输出侧通过车桥驱动装置与驱动桥的能被驱动的车轮连接，其中，在车辆停止、内燃机和/或者电动机运转以及传动系断开的情况下，利用所述多级变速器的切换来防止或者至少限制汽车溜车，其特征在于，在所述多级变速器切换到其空档位置(Gi = N)时，激活安全功能，在所述安全功能中，对换档操纵元件、 行驶踏板和制动踏板的操作以及当前的溜车速度由传感器检测，且在所述安全功能中，在行驶操纵元件未被操作(换档操纵元件= 0,行驶踏板xFP = 0，制动踏板= 0)时， 在超过预先规定的临界速度(vK。n > vGr)的情况下，挂入起动档(Gi = Gtof)。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，不依赖于溜车方向地挂入与所述临界速度配合的用于前进行驶的起动档(GAnf)。
4.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，附加地由传感器检测当前的溜车方向， 并挂入在所述溜车方向的方向上起作用的而且与所述临界速度配合的起动档(Gtof)。
5.按权利要求1、3或4中的至少之一所述的方法，其特征在于，在汽车接下来减速时， 随着低于预先规定的最低速度(VK。n<Vmin)或者内燃机和/或者电动机的预先规定的最低转速(nM < nmin)，重新断开所述摩擦离合器( = 0)。
6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，在断开所述摩擦离合器后，最迟随着达到车辆停止状态而摘出所挂入的起动档(GAnf)。
7.按权利要求2、3或4中的至少之一所述的方法，其特征在于，在汽车接下来减速时， 随着低于预先规定的最低速度(VK。n<Vmin)或者内燃机和/或者电动机的预先规定的最低转速(nM < nmin)，摘出所挂入的起动档(Gi = N)。
8.按权利要求1至7中的至少之一所述的方法，其特征在于，在汽车接下来继续加速时，在达到或者超过预先规定的最高速度(vK。n ^ Vfflax)或者内燃机和/或者电动机的预先规定的最高转速(ηΜ彡nmax)的情况下，则换高一个档位(Gi = Gi+1)。
9.按权利要求1至7中的至少之一所述的方法，其特征在于，在汽车接下来继续加速时，在达到或者超过预先规定的最高速度(vK。n ^ Vfflax)或者内燃机和/或者电动机的预先规定的最高转速(nM>nmax)的情况下，进行汽车制动器的自动操作。
10.按权利要求9所述的方法，其特征在于，所述汽车制动器的制动力矩被这样调节， 即，使汽车的溜车速度保持恒定。
11.按权利要求9所述的方法，其特征在于，所述汽车制动器的制动力矩被这样调节，即，使汽车的溜车速度下降直至达到车辆停止状态。
12.按权利要求1至11中的至少之一所述的方法，其特征在于，在至少一个行驶操纵元件被操作(换档操纵元件xSBE > 0，行驶踏板> 0，制动踏板> 0)后，结束所述安全功能并且转换到正常的起动模式或者行驶模式。
13.按权利要求1和12中的至少之一所述的方法，其特征在于，在结束所述安全功能前，至少在换档操纵元件被操作Usbe > 0)和/或者制动踏板被操作(Xbp > 0)时，断开所述摩擦离合器( = 0)。
全文摘要
本发明涉及一种用于控制自动多级变速器的方法，该多级变速器在汽车传动系的内部在输入侧与具有内燃机和电动机的混合驱动装置连接，以及在输出侧通过车桥驱动装置与驱动桥的可被驱动的车轮连接，其中，在车辆停止、内燃机和/或者电动机运转以及传动系断开的情况下，利用多级变速器的切换来防止或者至少限制汽车溜车。为避免汽车失控地溜车，在多级变速器切换到空档(Gi＝N)时，激活安全功能，在所述安全功能中，对换档操纵元件、行驶踏板和制动踏板的操作以及当前的溜车速度由传感器检测，以及其中，在行驶操纵元件未被操作(换档操纵元件xSBE＝0，行驶踏板xFP＝0，制动踏板xBP＝0)时，在超过预先规定的临界速度(vRoll＞vGr)的情况下，挂入起动档。
文档编号B60W10/10GK102209657SQ200980144475
公开日2011年10月5日 申请日期2009年11月5日 优先权日2008年11月7日
发明者雷纳·佩措尔德 申请人:Zf腓德烈斯哈芬股份公司