专利名称：用于自动的多挡变速器的换挡控制的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于汽车的自动的多挡变速器的换挡控制的方法， 其中持续获取汽车的运行参数，并且分析所述运行参数相应用于触发和 执行从实际挡位到目标挡位的换挡，其中在换挡之前相应确定用于触发 换挡的换挡转速和目标挡位。
背景技术：
为了触发和执行变速器换挡，首先必须确定驱动发动机的称为换挡 转速的转速和目标挡位，在该转速时应该开始换挡，通过换挡应该从已 挂入的实际挡位换入到该目标挡位上。为此通常或者直接通过相应传感
运行参数的测量值计算汽车的运行参数，如当前的车速、汽车当前的加 速度或减速度、驱动发动机当前的转速(发动机转速)、驱动发动机的 负荷状况或转矩、加速踏板位置、加速踏板位置的变化或变化速度、降 挡开关的操作、必要时也可以是汽车制动器的操作、当前的行驶阻力、 尤其在商用车中也可以是汽车的负载状况或质量和路面坡度。
在确定换挡转速和目标挡位时 一般区分成"面向换挡转速的换挡" 和"面向目标转速的换挡"。
在"面向换挡转速的换挡"中根据相关的运行参数首先确定换挡转 速，也就是那个应该进行或触发换挡的发动机转速。然后确定与瞬时的 行驶情况、尤其与瞬时的汽车加速度适配的挡位差并且从而以当前已挂 入的实际挡位为出发点确定应该通过换挡换入的目标挡位。
"面向换挡转速的换挡"的优点在于自动的多挡变速器能相对自动
地对改变的运行条件和驾驶员输入的命令作出反应。因此在从平地驶上 带有相应上升的行驶阻力和必要时汽车减速的上坡路时相对快地触发退挡。同样在通过加速踏板用于触发降挡功能的操作降挡开关时，如驾驶 员希望的那样，直接进行退挡，因为在所述情况中当前发动机转速被看 作为换挡转速。在多挡变速器具有多个换挡程序例如经济模式和运动模 式的汽车中，换挡转速和目标挡位也受到瞬时起作用的换挡程序的影响。 因此换挡转速在激活的为了达到低油耗的经济模式中 一般低于在以达到 高的行驶动力性为目标的运动模式中的换挡转速。
相反在"面向目标转速的换挡"首先确定目标转速，也就是那个在 换挡后应该建立的发动机转速。以此为出发点根据当前的运行参数尤其 是汽车的加速度确定从当前已挂入的实际挡位开始的合适的挡位差并且 从而确定目标挡位以及换挡转速。"面向目标转速的换挡"的优点在于 下述可能性，能在所有运行条件下使驱动发动机在最佳的尤其有利于油 耗的转速范围内运行。
在DE 196 38 064 C2中描述一种用于"面向目标转速的换挡"的方 法。在那儿对于到高一级挡位的进挡而规定，为了达到相同的目标转速， 在用小负载和高加速度行驶时在较低的换挡转速时触发换挡，而在用大 负载和低加速度行驶时在较高的换挡转速时触发换挡。
在两个换挡类型中必须遵守相应的转速界限；在"面向换挡转速的 换挡"中是目标转速界限，并且在"面向目标转速的换挡"中是换挡转 速界限，以便发动机转速并且从而驱动发动机的希望的运行特性保持在 希望的范围内，例如带有驱动发动机的低油耗和/或高牵引力。所述转速 界限在极端情况下可以等同于发动机转速界限，也就是驱动发动机的允 许的最小转速或允许的最大转速；但是它们大多数在所述发动机转速界 限之内。
发明内容
因为在已知的用于自动的多挡变速器的换挡控制的方法中相应只设 有一种换挡类型，只能不充分地利用用于适配于相应存在的行驶或运行 情况的可能性。因此本发明目的是，给出一种上述类型的方法，用该方和运行情况。
因此按主权利要求的特征，本发明涉及一种用于汽车的自动的多挡 变速器的换挡控制的方法，其中持续获取汽车的运行参数，并且分析所 述运行参数相应用于触发以及执行从实际挡位到目标挡位的换挡，其中 在换挡之前相应确定用于触发换挡的换挡转速和目标挡位。
此外在所述方法中规定，设定换挡类型"面向换挡转速的换挡"和 "面向目标转速的换挡"，并且直接在换挡之前根据至少一个运行参数 决定按两个换挡类型中的哪 一 个执行换挡。
由于两个换挡类型的可用性，相应换挡可以更好地适配于存在的运 行条件、尤其适配于当前的行驶阻力、驱动发动机当前的负荷状况和驾 驶员当前的功率要求。因此根据行驶情况和驾驶员的功率要求可以例如 获得最佳的行驶动力学或小的汽车油耗。
按本发明的方法的有利的实施方式和进一步拓展在权利要求2至13 中给出。
为了获取当前的行驶情况和换挡的最佳匹配适当地规定，在行驶过 程中持续确定汽车的行驶阻力，并且在存在低行驶阻力时作为"面向目 标转速的换挡"执行换挡，并且在存在高行驶阻力时作为"面向换挡转 速的换挡"执行换挡。因此考虑下述情况，在存在高的行驶阻力时以行 驶动力学也就是对改变的运行条件的快速反应为中心，这通过"面向换 挡转速的换挡"满足。因此在所述情况下例如在从平地行驶到上坡路上 时以面向换挡转速的退挡的形式实现对上升的行驶阻力的快速反应，并 且从而避免不希望的汽车减速。
与此相反在存在低的行驶阻力时有足够的用于追求更高行驶策略的 范围可供使用，这最好可以通过"面向目标转速的换挡"实现。通过换 挡的相应控制例如可以使驱动发动机尽可能保持在带有低的比油耗的转 速范围内，并且从而实现汽车的特别经济的运行。
因为汽车尤其是商用车的行驶阻力决定性地受到沿着行驶方向的路 面坡度和负栽状况或汽车质量的影响，适当地规定，在行驶过程中持续 确定路面坡度，并且在行驶在平地上或在下坡道路上时作为"面向目标转速的换挡"执行换挡，并且在行驶在上坡道路上时作为"面向换挡转 速的换挡"执行换挡。
此外有利的是，在行驶过程中持续确定汽车的负载状况或汽车质量， 并且在存在小负载或小的汽车质量时作为"面向目标转速的换挡，，执行 换挡，并且在大负载或大的汽车质量时作为"面向换挡转速的换挡"执 行换挡。
同样驱动发动机的当前负荷状况影响汽车的行驶动力学和油耗。因 此也适当地规定，在行驶过程中持续确定驱动发动机的负荷状况，并且 在驱动发动机的当前的部分负荷运行时作为"面向目标转速的换挡"执 行换挡，并且在驱动发动机的当前的全负荷运行时作为"面向换挡转速 的换挡"执行换挡。
最后变速器控制的可用的范围也受到相应的驾驶员的功率要求的影 响。因此有利地规定，在行驶过程中也持续确定驾驶员的功率要求，并 且在存在小的驾驶员功率要求时作为"面向目标转速的换挡"执行换挡， 并且在存在高的驾驶员功率要求时作为"面向换挡转速的换挡"执行换 挡。在此可以特别地规定，通过操作降挡开关触发的退挡作为"面向换 挡转速的换挡"被执行，以便所述退挡如驾驶员希望的那样自发地实现。
有利地在两个换挡类型的至少一种中，优选在两个换挡类型中，设 定换挡模式"遵守挡位差规定"和换挡模式"充分利用可用的转速范围"， 其中直接在换挡之前根据至少一个运行参数决定用哪个换挡模式执行换 挡。
在此换挡模式"遵守挡位差规定"意味着，尽可能地遵守对于一定 行驶情况预先确定的挡位差。例如对于装备带有狭窄的挡位分级的多挡 变速器的商用车，对于带有小的负载行驶在平地上的情况，可以预先确
定包括第三挡G3、第六挡G6等的挡位差规定G3-G6-G8-Gll-G12，因为低于此的挡位G1和G2只需用于起步，并且在此之间的挡位 G4、 G5、 G7、 G9、 G10只在行驶在上坡路或下坡路上时或在带有高负 栽行驶时使用。
在此适当地在执行换挡前在换挡模式"遵守挡位差规定"中检验是否超过配属的转速界限，也就是在"面向换挡转速的换挡"中的目标转 速界限和在"面向目标转速的换挡"中的换挡转速界限。此时在超过转 速界限时有级地降低规定的挡位差，直到遵守涉及的转速界限。由于挡 位差规定，换挡的挡位差也可小于受转速界限限定的最大可能的挡位差。 相反在换挡模式"充分利用可用的转速范围"中始终用受转速界限 限定的最大可能的挡位差执行相应的换挡。
换挡模式。为此适当地规定，在行驶过程中持续确定驱动发动机的负荷 状况和发动机转速，并且在存在驱动发动机全负荷运行和低的发动机转 速时或者在存在驱动发动机的高的发动机转速时在换挡模式"充分利用 可用的转速范围"中执行换挡，并且在存在中等发动机转速时在换挡模 式"遵守挡位差规定"中进行换挡。
因此确保，用最大可能的转速间隔通过相应最大可能的挡位差离开 驱动发动机的不利的运行状况，如在极低发动机转速时存在全负荷或存 在极高的发动机转速。另一方面也因此实现，在存在中等发动机转速时 遵守由挡位差规定隐含地预先确定的行驶策略，该行驶策略例如可以针 对小的油耗。
在简单的自动变速器中换挡必然与牵引力中断相关，在换挡过程中 在输出端的传动路线上出现转速变化，该转速变化在正的制动汽车的行 驶阻力是为负，并且在负的驱动汽车的驱动阻力时为正。在削弱的情况 中一种这样的根据换挡的转速变化也在自动的负荷控制变速器如双离合 变速器和行星齿轮自动变速器中出现，因为在这些多挡变速器中由于在 换挡过程中在变速器内的张力和摩擦损失一般引起输出端转矩的突降。
为了考虑这种效应，在确定目标挡位和换挡转速时适当地规定，在 换挡之前确定在换挡过程中起作用的行驶阻力，并且计算由此引起的输 出端的转速变化，并且用所述转速变化在"面向换挡转速的换挡"中修 正目标转速，并且在"面向目标转速的换挡"中修正换挡转速。
因此在"面向换挡转速的换挡"中在高行驶阻力如行驶在上坡路上 时降低目标转速，而在低行驶阻力如行驶在下坡路上时提高目标转速。与此相比，在"面向目标转速的换挡"中在高行驶阻力时相应提高 换挡转速，并且在低行驶阻力时降低换挡转速。
在此当超过相关的转速界限，即在"面向换挡转速的换挡"中的目 标转速界限或在"面向目标转速的换挡"中的换挡转速界限时，则规定 的挡位差必须降低至少 一个挡位，也就是在进挡时换入到 一个较低的挡 位并且在退挡时换入到一个较高的挡位。
为了解释本发明参考对附图的描述。其中
图1 用于示出按本发明的方法的自由度的概略图，
图2 以退挡为例用于说明换挡相关的转速的转速图表，
图3 以进挡为例用于示出两个换挡类型的转速图表，
图4 以退挡为例用于说明两个换挡类型的转速图表。
具体实施例方式
如图1可见，在按本发明的方法中，两个换挡类型和相应两个换挡 模式可供使用，由此通过相应确定的通过换挡换入的目标挡位的换挡转 速(也就是触发换挡的发动机转速)和目标转速(也就是换挡终了时达 到的发动机转速)的换挡能比到目前为止的换挡控制方法更好地适配于 当前的行驶和运行条件。
在"面向换挡转速的换挡"中，首先确定换挡转速i^schalt。然后 以换挡转速n—schalt为出发点确定挡位差并且从而计算目标挡位和目标 转速n—ziel。在此换挡转速n—schalt和目标转速n—ziel必须在转速范围 内，该转速范围通过换挡转速界限n_schalt_grenz和目标转速界限 n—ziel_grenz限定。所述的转速范围通过多挡变速器的控制程序预先确定 为驱动发动机的允许的运行范围。在此在极端情况下可以涉及驱动发动 机的允许的最小转速与允许的最大转速之间的转速范围。但是所述转速 范围大多数理解为更窄的，并且例如可以相当于带有驱动发动机的小的 比油耗的转速范围或者带有驱动发动机的高转矩的转速范围。在"面向换挡转速的换挡"中，换挡转速n—schalt大多数情况下等 同于换挡转速界限n一schalLgrenz，但是也可以与此不同。由于挡位之间 的不连续的传动比级差，关于确定的目标挡位一般不是达到目标转速界 限n—ziel_grenz,而是目标转速n—ziel大多数在进挡时高于目标转速界限 n_ziel—grenz， 而在退挡时j氐于目才示转速界P艮n—ziel—grenz。
在图2中以退挡为例说明"面向换挡转速的换挡"。其中示出对于 从第八挡G8退到第六挡G6的退挡，发动机转速n相对于时间t的曲线。 随着达到换挡转速n—schalt触发换挡，其中换挡转速n—schalt可以相当 于对于所述一个换挡或对于多个类似的换挡有效的换挡转速界限 n—schalt一grenz。由于G8与G6之间的不连续的传动比级差不是达到目 标转速界限n—ziel，而是在第六挡G6上建立的目标转速n—ziel低于目标 转速界P艮n—ziel_grenz。
相反在"面向目标转速的换挡"中，首先确定目标转速，并且以此 为出发点相应确定挡位差并且从而确定目标挡位和换挡转速n一schalt， 其中同样必须遵守也就是不允许超过相应的换挡转速界限 n—schalt_grenz和目标转速界限n_ziel_grenz。
在"面向目标转速的换挡"中，目标转速n一ziel大多数情况下等同 于目标转速界限n—ziel_grenz，但是也可以与此不同。由于挡位分级，通 过以换挡转速界限n—schalt一grenz为出发点确定的目标挡位不是达到目 标转速n_ziel,而是换挡转速n一schalt必须朝着目标转速界限 n_ziel—grenz的方向改变，以便在换挡终了时达到目标转速n—ziel。
此外在两个换挡类型中相应换挡模式"遵守挡位差规定"和"充分 利用可用的转速范围"可供使用(也见图1)。在换挡模式"遵守挡位 差规定"中遵守对于确定的行驶状态确定的挡位差规定，只要遵守相应 转速界限，也就是在"面向换挡转速的换挡"中的目标转速界限 n—ziel—grenz和在"面向目标转速的换挡"中的换挡转速界限 n—schalt—grenz。在超过有关转速界限时有级地降低规定的挡位差，直到 遵守转速界限。相反在换挡模式"充分利用可用的转速范围"中利用由 转速界限确定的最大可能的挡位差执行换挡。因为在执行换挡前根据当前的运行参数不仅选择换挡类型而且选择 换挡模式，所以换挡最佳地适配于当前行驶情况。
在用于进挡的图3和用于退挡的图4中相应对于"面向目标转速的 换挡"和"面向换挡转速的换挡"示例说明有关路面化变的影响。
在按图3的面向目标转速的进挡中，换挡转速n—schalt一grenz由于 可用的不连续的传动比级而差低于换挡转速界限n_schalt—grenz，以便在 目标挡位上在不受地形影响的情况下满足目标转速界限n_zid—grenz。因 为汽车在换挡的无牵引力阶段但在上坡时被制动，并且在下坡时被加速， 并且可以在多挡变速器的输出轴上引起相应的转速变化，为了平衡也就 是尽管如此为了用相同换挡满足目标转速界限n—zid一grenz，在上坡时提 高换挡转速n—schalt，并且在下坡时降低换挡转速n一schalt。为此在极端 情况下在上坡时上述的退挡可能是必需的，并且在下坡时上述的进挡可 能是必需的。
按意义相同的关系在图4中对于面向目标转速的退挡示出。 在按图3的面向换挡转速的进挡中，目标转速n一ziel由于可用的不 连续的传动比级差而高于目标转速界限n—ziel—grenz，由此在不受行驶道 路的地形影响的情况下不能实现目标转速界限n—ziel一grenz。在上坡时由 于汽车在换挡期间的减速而降低目标转速n—ziel。在下坡时由于汽车在换 挡期间的加速而提高目标转速！^ziel。在此在上大坡时倒挡首先可能是必 需的，以便在目标挡位上避免低于目标转速界限n一ziel一grenz。同样在下 大坡时首先进挡可能是必需的，以便防止在目标挡位上的过高转速。 按意义相同的关系在图4中对于面向换挡转速的倒挡示出。标记歹'J表
Gl第一挡
G2第二挡
G3第三挡
G4第四挡
G5第五挡
G6第六挡
G7第七挡
G8第八挡
G9第九挡
G10第十挡
Gll第十一挡
G12第十二挡
n转速，发动机转速
n—schalt换挡转速
n—schalt—grenz换挡转速界限
n—ziel目标转速
n一ziel目标转速界限
t时间
权利要求
1. 用于汽车的自动的多挡变速器的换挡控制的方法，其中持续获取汽车的运行参数，并且分析所述运行参数相应用于触发和执行从实际挡位到目标挡位的换挡，在换挡之前相应确定用于触发换挡的换挡转速n_schalt和目标挡位，其特征在于设定换挡类型“面向换挡转速的换挡”和“面向目标转速的换挡”，并且直接在换挡之前根据至少一个运行参数决定按两个换挡类型中的哪一个执行换挡。
2. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于在行驶过程中持续确 定汽车的行驶阻力，并且在存在低行驶阻力时作为"面向目标转速的换 挡"执行换挡，而在存在高行驶阻力时作为"面向换挡转速的换挡"执 行换挡。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于在行驶过程中持 续确定路面坡度，并且在行驶在平地上或在下坡道路上时作为"面向目 标转速的换挡"执行换挡，而在行驶在上坡道路上时作为"面向换挡转 速的换挡"执行换挡。
4. 根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于在行驶过程中持 续确定汽车的负载状况或汽车质量，并且在存在小的负载或小的汽车质 量时作为"面向目标转速的换挡"执行换挡，而在大的负栽或大的汽车 质量时作为"面向换挡转速的换挡"执行换挡。
5. 根据权利要求1至4中至少一项所述的方法，其特征在于在行 驶过程中持续确定驱动发动机的负荷状况，并且在驱动发动机的当前的 部分负荷运行时作为"面向目标转速的换挡"执行换挡，而在驱动发动 机的当前的全负荷运行时作为"面向换挡转速的换挡"执行换挡。
6. 根据权利要求l至5中至少一项所述的方法，其特征在于在行 驶过程中持续确定驾驶员的功率要求，并且在存在驾驶员的小的功率要 求时作为"面向目标转速的换挡"执行换挡，而在存在驾驶员的高的功 率要求时作为"面向换挡转速的换挡"执行换挡。
7. 根据权利要求1至6中至少一项所述的方法，其特征在于在行驶过程中持续获取降挡开关的操作，并且由于操作降挡开关而触发的退 挡作为"面向换挡转速的换挡"执行。
8. 根据权利要求l至7中至少一项所述的方法，其特征在于在两 个换挡类型的至少一种中设定换挡模式"遵守挡位差规定"或换挡模式"充分利用可用的转速范围"，并且直接在换挡之前根据至少一个运行 参数决定按哪个换挡模式执行换挡。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于在执行换挡前在换挡 模式"遵守挡位差规定，，中检验是否超过配属的转速界限，并且在超过 转速界限时有级地降低规定的挡位差，直到遵守转速界限。
10. 根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于在行驶过程中持 续确定驱动发动机的负荷状况和发动机转速，并且在存在驱动发动机全 负荷运行和低的发动机转速时或者在存在高的发动机转速时在换挡模式"充分利用可用的转速范围"中执行换挡，而在存在中等发动机转速时 在换挡模式"遵守挡位差规定，，中进行换挡。
11. 根据权利要求1至10中至少一项所述的方法，其特征在于在 换挡之前确定在换挡过程中起作用的行驶阻力，并且计算由此引起的输 出端的转速变化，并且利用输出端的转速变化在"面向换挡转速的换挡" 中修正目标转速n一ziel，并且在"面向目标转速的换挡，，中修正换挡转速 n—schalt。
12. 根据权利要求ll所述的方法，其特征在于在"面向换挡转速 的换挡"中在高行驶阻力时降低目标转速n_schalt,而在低行驶阻力时 提高目标转速n—schalt。
13. 根据权利要求U所述的方法，其特征在于在"面向目标转速 的换挡"中在高行驶阻力时提高换挡转速n_schalt，而在低行驶阻力时 降低换挡转速n schalt。
全文摘要
本发明涉及一种用于汽车的自动的多挡变速器的换挡控制的方法，其中持续获取汽车的运行参数，并且分析所述运行参数相应用于触发和执行从实际挡位到目标挡位的换挡，其中在换挡之前相应确定用于触发换挡的换挡转速和目标挡位。为了尤其在确定换挡转速和目标挡位时换挡更好地适配于汽车当前的行驶和运行条件，设定换挡类型“面向换挡转速的换挡”和“面向目标转速的换挡”，并且直接在换挡之前根据至少一个运行参数决定按两个换挡类型中的哪一个执行换挡。
文档编号F16H61/02GK101421546SQ200780013448
公开日2009年4月29日 申请日期2007年4月2日 优先权日2006年4月15日
发明者I·绍特, M·维特纳, W·沃尔夫冈 申请人:腓特烈斯港齿轮工厂股份公司