DE4422554C1 - Rev synchronisation device for automobile with hybrid drive - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Drehzahl synchronisation für ein Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for speed synchronization for a motor vehicle with hybrid drive according to the preamble of claim 1.
Aus der DE 42 02 083 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb bekannt, bei dem ein Verbrennungsmotor über eine Kupplung und ein Elektromotor direkt mit einer Getriebeeingangswelle ver bunden sind. Der Elektromotor wird zusätzlich als Synchroni sationshilfe verwendet, indem während eines Schaltvorgangs die Getriebeeingangswelle auf eine vorgegebene Solldrehzahl gebracht wird. Die Solldrehzahl wird ermittelt mit Hilfe von Gangwahl sensoren, die die Bewegung des Ganghebels in der gewünschten Schaltgasse erfassen.DE 42 02 083 A1 describes a motor vehicle with a hybrid drive known in which an internal combustion engine via a clutch and ver an electric motor directly with a transmission input shaft are bound. The electric motor is also used as a synchronizer sationshilfe used by the during a switching operation Gearbox input shaft brought to a predetermined target speed becomes. The target speed is determined with the help of gear selection sensors that detect the movement of the gear lever in the desired Detect shift gate.
Außerdem ist aus der AT-PS 310 572 ein Schaltgetriebe für Kraft fahrzeuge bekannt, bei dem mit Hilfe eines zusätzlichen Elektro motors die Drehzahlen der Getriebeeingangs und Getriebeaus gangswellen in Abhängigkeit vom gewünschten Gang synchronisiert werden.In addition, AT-PS 310 572 is a manual transmission for power vehicles known, with the help of an additional electric motors the speeds of the transmission input and transmission out gear shafts synchronized depending on the desired gear become.
Weitere Synchronisationshilfen sind aus der DE 40 12 595 A1, bei der vor dem Wiedereinkuppeln nach einem Gangwechsel die Drehzahl automatisch angepaßt wird, und aus der US 4 991 454, bei der eine Vorrichtung zur Gangwahl während eines Verzögerungszeit raumes bei einer halbautomatischen Schaltung vorgesehen ist, bekannt. Further synchronization aids are from DE 40 12 595 A1, at the speed before engaging again after changing gear is automatically adjusted, and from US 4 991 454, in the a device for gear selection during a delay time space is provided in a semi-automatic circuit, known.
Diese Synchronisationshilfen weisen den Nachteil auf, daß sie zu langsam sind, da sie den gewünschten Gang erst dann erkennen, wenn der Handschalthebel in die entsprechende Schaltgasse einge führt wird. Dies kann sich störend bemerkbar machen, wenn der Fahrer den Handschalthebel in die Schaltstellung zwingen will, bevor die Synchronisation beendet ist. In diesem Fall wird die Beendigung des Schaltvorgangs kurzzeitig verweigert beziehungs weise mit Hakeln quittiert.These synchronization aids have the disadvantage that they are too are slow because they only recognize the desired gear when the manual shift lever is inserted into the corresponding shift gate leads. This can be disruptive if the Driver wants to force the manual shift lever into the switch position, before the synchronization is finished. In this case the Termination of the switching process temporarily refused or acknowledged wisely with hooks.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine solche Vorrichtung derart zu verbessern, daß die Drehzahlsynchronisation in kürzerer Zeit bewerkstelligt werden kann. The object of the invention is such a device to improve such that the speed synchronization in shorter Time can be accomplished.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.The object is achieved by the characterizing Features of claim 1 solved.
Durch das Aufteilen der Drehzahlsynchronisation in zumindest einen vorläufigen und einen nachgeschalteten Synchronisations vorgang ist es möglich, die Solldrehzahl an der Getriebe eingangswelle schneller einzustellen. Bei der vorläufigen Synchronisation wird durch eine Vorsteuerlogik zum frühest möglichen Zeitpunkt ermittelt, ob es sich bei dem eingeleiteten Schaltvorgang um einen Schaltvorgang in einen höheren oder einen niedrigeren Gang handelt. Entsprechend wird dann die ermittelte Solldrehzahl eingestellt. Werden im Verlauf des Schaltvorgangs weitere Informationen zugänglich, an Hand derer eine genauere Identifikation des gewünschten Ganges möglich wird, so wird eine weitere vorläufige Drehzahlsynchronisation durchgeführt. Wird der Handschalthebel schließlich in eine Schaltgasse eingeführt und damit der gewünschte Gang exakt identifiziert, so wird auf dieser Grundlage eine Solldrehzahl ermittelt, mit der letzten vorläufigen Solldrehzahl verglichen und gegebenenfalls angepaßt.By dividing the speed synchronization into at least a preliminary and a subsequent synchronization operation it is possible to set the target speed on the gearbox adjust input shaft faster. In the preliminary Pre-control logic makes synchronization the earliest possible time determines whether it is the initiated Switching process by a switching process in a higher or a lower gear. The determined is then correspondingly Target speed set. Are in the course of the switching process further information accessible, based on which a more precise Identification of the desired gear becomes possible, then a further preliminary speed synchronization carried out. Becomes the manual shift lever is finally inserted into a shift gate and so that the desired gear is identified exactly, so on on this basis, a target speed is determined with the last one provisional target speed compared and adjusted if necessary.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen gehen aus den Unteran sprüchen und der Beschreibung hervor. Die Erfindung ist nach stehend anhand einer Zeichnung näher beschrieben, wobeiFurther advantages and configurations can be found in the lower sub sayings and the description. The invention is after standing described with reference to a drawing, wherein
Fig. 1 eine schematische Prinzipdarstellung eines Kraftfahrzeugs mit Hybridantrieb, Fig. 1 is a schematic principle illustration of a motor vehicle with hybrid drive,
Fig. 2 die Schaltkulisse eines Kraftfahrzeugs mit Fünfgang getriebe, Fig. 2 shows the switching gate of a motor vehicle with five-speed gearbox,
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Fünfganggetriebes mit Dreistangenschaltung, Fig. 3 is a schematic representation of a five speed transmission with three-pole circuit,
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Schwenkbereichs des Schalthebels für den dritten und vierten Gang aus Fig. 3, Fig. 4 is a schematic representation of the pivoting range of the shift lever for the third and fourth gear of FIG. 3,
Fig. 5 einen Ablaufplan einer Drehzahlsynchronisation Fig. 5 is a flow chart of speed synchronization
Fig. 6 eine Aufteilung der Schaltkulissenbereiche in ent sprechende Wertebereiche der Potentiometer P1-4 und Fig. 6 shows a division of the shift gate areas in ent speaking value ranges of the potentiometers P 1-4 and
Fig. 7-12 Zugehörigkeitsfunktionen der Eingangs- und Ausgangs größen für die Implementierung eines Fuzzy-Reglers zeigen. Fig. 7-12 membership functions of the input and output variables for the implementation of a fuzzy controller show.
Der Hybridantrieb des nicht näher gezeigten Kraftfahrzeugs in Fig. 1 besteht aus einem Verbrennungsmotor 1, einem Elektromotor 2 und einem Schaltgetriebe 3. Der Verbrennungsmotor 1 und der Elektromotor 2 sind auf einer Getriebeeingangswelle 4 des Schaltgetriebes 3 angeordnet, wobei zwischen dem Verbrennungs motor 1 und dem Elektromotor 2 eine Trennkupplung 5 vorgesehen ist. Die Getriebeausgangswelle 7 des Schaltgetriebes 3 ist mit einer Antriebswelle 8 des Kraftfahrzeugs verbunden; gegebenen falls kann der Elektromotor 2 über eine weitere Kupplung 6 von der Getriebeeingangswelle 4 abgekoppelt werden.The hybrid drive system of the motor vehicle not shown in detail in Fig. 1 comprises a combustion engine 1, an electric motor 2 and a manual transmission. 3 The internal combustion engine 1 and the electric motor 2 are arranged on a transmission input shaft 4 of the manual transmission 3 , a separating clutch 5 being provided between the internal combustion engine 1 and the electric motor 2 . The transmission output shaft 7 of the manual transmission 3 is connected to a drive shaft 8 of the motor vehicle; if necessary, the electric motor 2 can be decoupled from the transmission input shaft 4 via a further clutch 6 .
Das Kraftfahrzeug kann wahlweise durch den Verbrennungsmotor 1 allein, durch den Elektromotor 2 allein oder gleichzeitig durch Verbrennungsmotor 1 und Elektromotor 2 angetrieben werden. Beim Antrieb mit Hilfe des Verbrennungsmotors 1 ist die Trennkupplung 5 geschlossen, wobei der Elektromotor 2 in diesem Fall als Generator zum Aufladen einer Batterie 9 betrieben werden kann. Zwischen dem Elektromotor 2 und der Batterie 9 ist ein Wechsel richter 55 vorgesehen. Im Mischbetrieb bleibt die Trennkupplung 5 weiterhin geschlossen, wobei der Elektromotor 2 als zusätz licher Fahrzeugantrieb verwendet wird. In diesem Betriebszustand kann der Fahrzeugantrieb die maximale Leistung bringen, da sich die vom Verbrennungsmotor 1 und vom Elektromotor 2 abgegebenen Drehmomente an der Getriebeeingangswelle 4 addieren. Beim aus schließlichen Betrieb mit Hilfe des Elektromotors 2 wird die Trennkupplung 5 geöffnet. Durch das Öffnen der zweiten Trenn kupplung 6 kann zusätzlich auch der Elektromotor 2 vom Antriebs strang 8 des Fahrzeugs abgekoppelt werden. Dies ist nur dann erforderlich, wenn das Trägheitsmoment des Elektromotors 2 zu so langwierigen Synchronisationen führt, daß der Schaltvorgang dadurch behindert würde.The motor vehicle can be driven either by the internal combustion engine 1 alone, by the electric motor 2 alone or simultaneously by the internal combustion engine 1 and electric motor 2 . When driving with the aid of the internal combustion engine 1 , the disconnect clutch 5 is closed, and in this case the electric motor 2 can be operated as a generator for charging a battery 9 . Between the electric motor 2 and the battery 9 , a changer 55 is provided. In mixed operation, the clutch 5 remains closed, the electric motor 2 being used as an additional vehicle drive. In this operating state, the vehicle drive can bring the maximum power, since the torques emitted by the internal combustion engine 1 and by the electric motor 2 add up at the transmission input shaft 4 . In the eventual operation with the help of the electric motor 2 , the clutch 5 is opened. By opening the second separating clutch 6 , the electric motor 2 can also be uncoupled from the drive train 8 of the vehicle. This is only necessary if the moment of inertia of the electric motor 2 leads to such lengthy synchronizations that the switching process would be hindered.
Das Schaltgetriebe 3 wird mit Hilfe eines Handschalthebels 10 betätigt. Am Schaltgetriebe 3 sind Gangerkennungs- und Gangwahl sensoren 11 angeordnet, mit deren Hilfe der eingelegte Gang i beziehungsweise die momentane Position des Handschalthebels 10 während eines Schaltvorgangs detektiert werden kann. Am Hand schalthebel 10 sind außerdem Sensoren 12 zur Erfassung der Quer bewegung des Handschalthebels 10 vorgesehen. Die Signale dieser Sensoren 11, 12 werden in einem Steuergerät 13, in dem das weiter unten beschriebene Verfahren zur Drehzahlsynchronisation abläuft, ausgewertet und verarbeitet. Zusätzlich wird mit Hilfe von Drehzahlsensoren 28, 29 die Drehzahlen nein, naus der Getriebeeingangs- und -ausgangswelle 4, 7 als Eingangswert für das Steuergerät 13 ermittelt. Das Steuergerät 13 schickt außer dem die für die Drehzahlsynchronisation notwendigen Steuer befehle an den Wechselrichter 55 des Elektromotors 2 und gegebenenfalls an weitere Fahrzeugaggregate. Das erfindungs gemäße Verfahren kann aber nicht nur auf die hier beschriebene Anordnung, sondern auch auf beliebige andere Hybridantriebe, beispielsweise auch solche ohne Trennkupplung 6 zwischen Elektromotor 2 und Schaltgetriebe 3, angewendet werden. Ferner kann bei einem automatisierten Schaltungsablauf auch der Ver brennungsmotor 1 zur Synchronisierung mit angesteuert werden. Im Ausführungsbeispiel wird ein herkömmliches Schaltgetriebe 3 mit mechanischer Synchronisierung verwendet. Während des Schalt vorgangs soll die mechanische Synchronisiereinrichtung durch aktive Mithilfe des Elektromotors 2 entlastet werden.The manual transmission 3 is operated with the aid of a manual shift lever 10 . On the manual transmission 3 , gear detection and gear selection sensors 11 are arranged, with the aid of which the engaged gear i or the current position of the manual shift lever 10 can be detected during a gear shift. On the hand lever 10 sensors 12 are also for detecting the transverse movement of the manual shift lever 10 is provided. The signals from these sensors 11 , 12 are evaluated and processed in a control unit 13 , in which the method for speed synchronization described below runs. In addition, by means of speed sensors 28, 29, the rotational speeds n, n from the transmission input and output shafts 4, 7 determined as an input value for the control device. 13 The control unit 13 also sends the control commands necessary for the speed synchronization to the inverter 55 of the electric motor 2 and, if appropriate, to further vehicle units. However, the method according to the invention can be applied not only to the arrangement described here, but also to any other hybrid drives, for example also those without a clutch 6 between the electric motor 2 and the manual transmission 3 . Furthermore, the internal combustion engine 1 can also be controlled for synchronization in an automated circuit sequence. In the exemplary embodiment, a conventional manual transmission 3 with mechanical synchronization is used. During the switching process, the mechanical synchronizing device is to be relieved by the active help of the electric motor 2 .
Die Schaltung wird nun anhand der Fig. 2-4 näher beschrieben. Der Handschalthebel 10 ist in einer Schaltkulisse 14 geführt. The circuit will now be described with reference to FIGS. 2-4. The manual shift lever 10 is guided in a shift link 14 .
Bei der in diesem Ausführungsbeispiel beschriebenen Fünfgang- Schaltung weist die Schaltkulisse 14 insgesamt sechs Schalt gassen 15-20 auf. Senkrecht zu einer neutralen Gasse 21 erstrecken sich die Schaltgassen 15-18 für den 1. beziehungs weise 3. und den 2. beziehungsweise 4. Vorwärtsgang jeweils in entgegengesetzter Richtung. Zusätzlich ist seitlich von der Schaltgasse 17 für den dritten Gang eine weitere Schaltgasse 20 für den 5. Gang vorgesehen. Auf der in Richtung der neutralen Gasse 21 gegenüberliegenden Seite der Schaltkulisse 14 ist außerdem parallel zum 2. Gang noch eine weitere Schaltgasse 20 für den Rückwärtsgang angeordnet.In the five-speed circuit described in this embodiment, the shift gate 14 has a total of six shift lanes 15-20 . Perpendicular to a neutral alley 21 , the shift alleys 15-18 for the 1st or 3rd and the 2nd or 4th forward gear each extend in the opposite direction. In addition, a further shift gate 20 for the 5th gear is provided on the side of the shift gate 17 for the third gear. On the opposite side of the shift gate 14 in the direction of the neutral alley 21 , a further shift gate 20 for the reverse gear is also arranged parallel to the second gear.
Mit den Gangerkennungs- und Gangwahlsensoren 11 und dem Sensor 12 wird laufend die Position des Handschalthebeis 10 in der Schaltkulisse 14 überwacht. Die Art und die genaue Anordnung der Sensoren 11, 12 ist nicht Gegenstand der Erfindung und wird deshalb auch nicht näher beschrieben. Lediglich die Punkte innerhalb der Schaltkulisse 14, die für die Vorsteuerlogik beziehungsweise die endgültige Drehzahlsynchronisation wichtig sind, sind in Fig. 2 schematisch eingezeichnet. Mit Ai sind die Positionen gekennzeichnet, an denen die Gangwahlsensoren 11 ein Einspuren des Handschalthebels 10 in die entsprechende Schalt gasse 15-19 erkennen. Die Gangerkennungssensoren 11 erkennen an den Punkten Bi, ob der entsprechende Gang i eingelegt, beziehungsweise momentan ausgespurt wird. An den Punkten Ci-j wird schließlich erkannt, ob der Handschalthebel 10 entlang der neutralen Gasse 21 zwischen zwei Schaltgassen 15-20 bewegt wird. Zur Sensierung können Potentiometer oder Schleifkontakte, die am Handschalthebel 10 oder an den Schalthebeln 25-27 am Schalt getriebe 3 vorgesehen sind, verwendet werden.With the gear detection and gear selection sensors 11 and the sensor 12 , the position of the manual shift lever 10 in the shifting gate 14 is continuously monitored. The type and the exact arrangement of the sensors 11 , 12 is not the subject of the invention and is therefore not described in more detail. Only the points within the shift gate 14 that are important for the pilot control logic or the final speed synchronization are shown schematically in FIG. 2. With A i the positions are marked at which the gear selection sensors 11 detect an engagement of the manual shift lever 10 in the corresponding shift gate 15-19 . The gear recognition sensors 11 recognize at points B i whether the corresponding gear i is engaged or is currently being disengaged. At points C ij it is finally recognized whether the manual shift lever 10 is moved along the neutral alley 21 between two shift alleys 15-20 . For sensing, potentiometers or sliding contacts, which are provided on the manual shift lever 10 or on the shift levers 25-27 on the manual transmission 3 , can be used.
Die Bewegung des Handschalthebels 10 innerhalb der Schaltkulisse 14 wird mit Hilfe eines Schaltgestänges 22-24 auf Schalthebel 25-27 am Schaltgetriebe 3 übertragen. Wird der Handschalthebel 10 innerhalb der neutralen Gasse 21 bewegt, so befinden sich alle Schalthebel 25-27 ebenfalls in Neutralstellung, so daß keine Kraftübertragung von der Eingangswelle 4 auf die Ausgangs welle 7 des Schaltgetriebes 3 erfolgt. Wird nun der Handschalt hebel 10 in eine der Schaltgassen 15-20 eingespurt, so wird über die entsprechende Stange 22-24 der zugehörige Schalthebel 25-27 verschwenkt und damit ein vorgegebenes Übersetzungsverhältnis fi am Schaltgetriebe 3 eingestellt. Zu beachten ist, daß der Rück wärtsgang und der 5. Gang über eine gemeinsame Stange 22 auf das Schaltgetriebe 3 übertragen wird.The movement of the manual shift lever 10 within the shifting link 14 is transmitted with the aid of a shift linkage 22-24 to shift lever 25-27 on the manual transmission 3 . If the manual shift lever 10 is moved within the neutral alley 21 , then all the shift levers 25-27 are also in the neutral position, so that no power transmission from the input shaft 4 to the output shaft 7 of the manual transmission 3 takes place. If the manual shift lever 10 is now engaged in one of the shift gates 15-20 , the associated shift lever 25-27 is pivoted via the corresponding rod 22-24 and thus a predetermined transmission ratio f i is set on the manual transmission 3 . It should be noted that the reverse gear and 5th gear is transmitted to the manual transmission 3 via a common rod 22 .
Der Ablauf der Drehzahlsynchronisation wird nun anhand von Fig. 5 näher erläutert. Die folgenden Ausführungen beziehen sich ausschließlich auf Schaltvorgänge zwischen Vor wärtsgängen, also in diesem Ausführungsbeispiel des 1. bis 5. Ganges. Auf die Problematik, die bei Schaltvorgängen in und aus dem Rückwärtsgang auftreten, wird weiter unten eingegangen. Die Vorsteuerlogik wird in Block 30 immer dann aktiviert, wenn von einem der Gangerkennungssensoren 11 beim Ausspuren des Hand schalthebels 10 aus seiner Rastposition im i. Gang der Beginn eines Schaltvorgangs erkannt wird. In der ersten Stufe des Verfahrens wird anschließend in den Blöcken 31 beziehungsweise 32 überprüft, ob der niedrigste beziehungsweise höchste Gang i eingelegt war. Wird dabei in Block 31 erkannt, daß der Hand schalthebel 10 aus dem ersten Gang ausgespurt wurde, so wird zum Block 32 gesprungen, wo der Erwartungswert auf z=2 gesetzt wird. Als Erwartungswert z wird hierbei der von der Vorsteuerlogik erkannte Gangwunsch bezeichnet. War nicht der erste Gang ein gelegt, so wird von Block 31 zum Block 33 verzweigt und an schließend überprüft, ob der fünfte Gang eingelegt war. Ist dies der Fall, so wird zum Block 34 verzweigt und der Erwartungswert auf z=4 gesetzt. Im anderen Fall, das heißt wenn i≠5 war, wird das Verfahren im Block 35 fortgesetzt. Dieser erste Teil der Vorsteuerlogik beruht auf der Erkenntnis, daß aus dem nied rigsten Gang, wiederum ohne Berücksichtigung des Rückwärts ganges, nur in einen höheren Gang, beziehungsweise aus dem höchsten Gang nur in einen niedrigeren Gang geschaltet werden kann. Somit kann in diesen beiden Fällen bereits zu diesem sehr frühen Zeitpunkt eine vorläufige Drehzahlsynchronisation durch geführt werden. Sollte sich später herausstellen, daß beim aktuellen Schaltvorgang der nächst höhere beziehungsweise niedrigere Gang übersprungen wird, so muß spätestens beim Einspuren in die gewünschte Schaltgasse 15-19 eine weitere Drehzahlsynchronisation auf die dann gültige Solldrehzahl nsoll(z) durchgeführt werden. Die dabei zu überwindende Dreh zahldifferenz wird aber durch die vorläufige Drehzahlkorrektur reduziert und somit die Dauer des Synchronisationsvorgangs verkürzt.The sequence of speed synchronization is now explained in more detail with reference to FIG. 5. The following statements relate exclusively to switching operations between forward gears, that is, in this embodiment of the 1st to 5th gear. The problems that occur during switching operations in and out of reverse gear are dealt with below. The pilot control logic is activated in block 30 whenever one of the gear detection sensors 11 when the hand shift lever 10 is disengaged from its rest position in i. Gear the beginning of a switching process is recognized. In the first stage of the method, blocks 31 and 32 are then used to check whether the lowest or highest gear i was engaged. If it is recognized in block 31 that the manual shift lever 10 has been disengaged from the first gear, the process jumps to block 32 , where the expected value is set to z = 2. In this case, the gear request recognized by the pilot control logic is designated as the expected value z. If the first gear was not engaged, the system branches from block 31 to block 33 and then checks whether the fifth gear was engaged. If this is the case, the process branches to block 34 and the expected value is set to z = 4. In the other case, that is if i i 5, the method continues in block 35 . This first part of the pilot control logic is based on the knowledge that the lowest gear, again without taking into account the reverse gear, can only be shifted into a higher gear, or from the highest gear only into a lower gear. In these two cases, a preliminary speed synchronization can be carried out at this very early stage. If it later turns out that the next higher or lower gear is skipped during the current shifting process, then at the latest when meshing into the desired shift gate 15-19, a further speed synchronization to the then valid target speed n should be carried out (z). The speed difference to be overcome is reduced by the preliminary speed correction and thus the duration of the synchronization process is shortened.
Wurde im ersten Teil der Vorsteuerlogik kein Erwartungswert z festgelegt, so wird direkt im Anschluß in Block 35 der zweite Teil der Vorsteuerlogik gestartet. Der zweite Teil betrifft alle Gänge, aus denen sowohl ein Hoch- als auch ein Herunterschalten möglich ist. In diesem Ausführungsbeispiel betrifft dies also die Gänge zwei bis vier. Hierbei wird in Block 35 beziehungs weise 37 ausgehend von der momentanen Drehzahl naus der Getriebeausgangswelle 7 anhand des entsprechenden Übersetzungs verhältnisses fi+1, fi-1 eine Solldrehzahl nsoll(i+1) für den nächst höheren Gang i+1, beziehungsweise eine Solldrehzahl nsoll(i-1) für den nächst niedrigeren Gang i-1 ermittelt. In Block 35 wird dann überprüft, ob die Solldrehzahl nsoll(i+1) eine für den i+1. Gang vorgegebene Mindestdrehzahl nmin(i+1) unterschreitet. Ist dies der Fall, so wird in Block 36 der Erwartungswert auf z=i-1 gesetzt. Im anderen Fall wird in Block 37 überprüft, ob die Solldrehzahl nsoll(i-1) eine für den i-1. Gang vorgegebene Höchstdrehzahl nmax(i-1) übersteigt und gegebenenfalls in Block 38 der Erwartungswert auf z=i+1 gesetzt.If no expected value z has been defined in the first part of the pilot control logic, the second part of the pilot control logic is started immediately in block 35 . The second part concerns all gears from which both upshifting and downshifting are possible. In this exemplary embodiment, this relates to gears two to four. Here, in block 35 relationship example 37, starting from the current rotational speed n of the gearbox output shaft 7 on the basis of the corresponding translation ratio f i + 1, f i-1 to n, a target rotational speed (i + 1) for the next higher gear ratio i + 1, to n or a target rotational speed (i-1) for the next lower gear i-1 determined. In block 35 it is then checked whether the target speed n should (i + 1) one for i + 1. Gear falls below the specified minimum speed n min (i + 1). If this is the case, the expected value is set to z = i-1 in block 36 . In the other case, it is checked in block 37 whether the target speed n should (i-1) one for the i-1. Gear exceeds the maximum speed n max (i-1) and, if necessary, the expected value is set to z = i + 1 in block 38 .
Im zweiten Teil der Vorsteuerlogik wird also die aktuelle Dreh zahlinformation dazu verwendet, einen Wert für den Erwartungs wert z zu ermitteln. Auch dieser zweite Teil kann unmittelbar nach dem Ausspuren des Handschalthebels 10 aus der jeweiligen Rastposition Bi durchgeführt werden. Er beruht auf der Erkennt nis, daß dann, wenn vor dem Schaltvorgang der Antrieb bereits mit einer niedrigen Drehzahl arbeitete, ein Schaltvorgang in einen höheren Gang unwahrscheinlich ist. Entsprechend kann aus einer hohen Momentandrehzahl geschlossen werden, daß ein Schalt vorgang in einen niedrigeren Gang unwahrscheinlich ist. In diesen Fällen wird dann der nächst niedrigere beziehungsweise höhere Gang als Erwartungswert z vorgegeben.In the second part of the pilot control logic, the current speed information is used to determine a value for the expected value z. This second part can also be carried out immediately after the manual control lever 10 has been removed from the respective latching position B i . It is based on the knowledge that if the drive was already operating at a low speed before the shift, a shift to a higher gear is unlikely. Accordingly, it can be concluded from a high instantaneous speed that a shifting process to a lower gear is unlikely. In these cases, the next lower or higher gear is specified as the expected value z.
Wurde keine der Bedingungen in den Blöcken 31, 33, 35 und 37 erfüllt, so kann zu diesem frühen Zeitpunkt noch keine Aussage über den Erwartungswert z gemacht werden. Als Erwartungswert z wird in diesem Fall in Block 39 der momentan eingelegte Gang i vorgegeben. Das Verfahren wird anschließend in Block 49 fortge setzt wo aus dem momentan gültigen Erwartungswert z und der momentanen Ausgangsdrehzahl naus des Schaltgetriebes 3 die Synchrondrehzahl nsoll(z) berechnet und laufend eingestellt wird. Die genaue Vorgehensweise bei der Drehzahlsynchronisation wird weiter unten beschrieben.If none of the conditions in blocks 31 , 33 , 35 and 37 were met, no statement about the expected value z can be made at this early point in time. In this case, the currently selected gear i is specified in block 39 as the expected value z. The method is then continued in block 49 where from the currently valid expected value z and the instantaneous output speed n from the gearbox 3, the synchronous speed n should (z) is calculated and continuously adjusted. The exact procedure for speed synchronization is described below.
Fortgesetzt wird die Synchronisation anschließend im dritten Teil der Vorsteuerlogik, der die Blöcke 40-48 umfaßt. Hierbei wird in den Blöcken 40 und 44 überprüft, ob der Handschalthebel 10 entlang der neutralen Gasse 21 von einer Schaltgasse 15-20 in eine in Richtung der neutralen Gasse 21 benachbarte Schaltgasse 15-20 bewegt wird. Die Überwachung der Querbewegung erfolgt mit Hilfe der Sensoren 12, die gegebenenfalls die Signale C4-5, C2-3 be ziehungsweise CR-1 erzeugen. Wird nun in Block 40 erkannt, daß vom Sensor 12 ein Signal C4-5 erzeugt wurde, so wird zum Block 41 verzweigt. Dort wird überprüft, welcher Gang i bisher einge legt war. War bisher der 5. Gang eingelegt, so wird zum Block 42 gesprungen, wo der nächst niedrigere Gang als Erwartungswert z=4 vorgegeben wird. War bisher nicht der fünfte Gang eingelegt, so wird vom Block 41 zum Block 43 gesprungen, wo als Erwartungswert z=5 dann der fünfte Gang vorgegeben wird.The synchronization is then continued in the third part of the pilot control logic, which comprises blocks 40-48 . It is checked in blocks 40 and 44 whether the manual shift lever 10 is moved along the neutral alley 21 from a shift gate 15-20 into a shift gate 15-20 adjacent in the direction of the neutral alley 21 . The transverse movement is monitored with the aid of the sensors 12 , which optionally generate the signals C 4-5 , C 2-3 or C R-1 . If it is now recognized in block 40 that a signal C 4-5 has been generated by sensor 12, a branch is made to block 41 . There it is checked which gear i was previously engaged. If 5th gear was previously engaged, the system jumps to block 42 , where the next lower gear is specified as the expected value z = 4. If fifth gear was not previously engaged, the process jumps from block 41 to block 43 , where the fifth gear is then specified as the expected value z = 5.
Entsprechend ist die Vorgehensweise, wenn in Block 44 ein Signal C2-3 erkannt wird. In diesem Fall wird in Block 45 überprüft, auf welcher Seite des Sensors 12 sich der Handschalthebel 10 zuvor befunden hat. Wird dabei erkannt, daß der bisherige Gang größer als 2 ist, so wird in Block 46 der nächst niedrigere Gang, also z=2, als neuer Erwartungswert vorgegeben. Wird dagegen erkannt, daß der bisherige Gang kleiner oder gleich zwei war, so wird zum Block 47 verzweigt, wo der nächst höhere Gang, also z=3, als neuer Erwartungswert vorgegeben wird. Aus den Blöcken 42, 43, 46 beziehungsweise 47 wird nach dem Erkennen einer Querbewegung des Handschalthebels 10 jeweils zum Block 48 gesprungen, wo als aktueller Gang i der Erwartungswert z vorgegeben wird, obwohl sich der Handschalthebel 10 zu diesem Zeitpunkt noch in der neutralen Gasse 21 befindet. Anschließend wird dann in Block 49 auf der Basis des aktuellen Erwartungs wertes z wiederum die Synchrondrehzahl nsoll(z) ermittelt.The procedure is similar if a signal C 2-3 is detected in block 44 . In this case, it is checked in block 45 on which side of the sensor 12 the manual shift lever 10 was previously. If it is recognized that the previous gear is greater than 2, the next lower gear, ie z = 2, is specified in block 46 as the new expected value. If, on the other hand, it is recognized that the previous gear was less than or equal to two, the process branches to block 47 , where the next higher gear, ie z = 3, is specified as the new expected value. From the blocks 42 , 43 , 46 and 47, after recognizing a transverse movement of the manual shift lever 10 , a jump is made to block 48 , where the expected value z is specified as the current gear i, although the manual shift lever 10 is still in the neutral alley 21 at this time located. Then to turn, n is the synchronous speed in block 49 value on the basis of the current expectation z (z) is then determined.
Dieser dritte Teil der Vorsteuerlogik, der dem ersten und zweiten Teil nachgelagert ist, wird ebenfalls noch zu einem Zeitpunkt, an dem der Handschalthebel 10 noch nicht in die gewünschte Schaltgasse 15-20 eingespurt ist, durchgeführt. Auch hier kann der gewünschte Gang im allgemeinen noch nicht endgül tig vorhergesagt werden. Die Drehzahlsynchronisation weist jedoch auch hier tendenziell in die richtige Richtung, so daß die bei der endgültigen Drehzahlsynchronisation zu überwindende Drehzahldifferenz zumindest reduziert wird.This third part of the pilot control logic, which is located downstream of the first and second parts, is also carried out at a point in time at which the manual shift lever 10 has not yet been engaged in the desired shift gate 15-20 . Again, the desired gear can generally not be finally predicted. However, the speed synchronization also tends to point in the right direction here, so that the speed difference to be overcome in the final speed synchronization is at least reduced.
Der vierte Teil der Drehzahlsynchronisation, der die Blöcke 50-51 umfaßt, wird durch das Einspuren des Handschalthebels 10 in eine Schaltgasse 15-20 aktiviert. Dieser Vorgang wird von einem der Gangwahlsensoren 11 erkannt, welcher dann ein ent sprechendes Signal Aj erzeugt. Für den Rückwärtsgang ist es auch möglich, das Einspuren des Handschalthebels 10 in die Schalt gasse 20 bereits durch den Sensor CR-1 zu erkennen, wobei dann auf den Sensor AR verzichtet werden kann. Wird nun in Block 50 ein solches Signal Aj registriert, so wird zum Block 51 ver zweigt, wo der Erwartungswert z und anschließend in Block 48 auch der aktuelle Gang i auf diesen Wert j festgelegt wird. Das Verfahren wird dann in Block 49 fortgesetzt, wo die Synchron drehzahl nsoll(z) auf der Basis des alten oder gegebenenfalls auf der Basis des neuen Erwartungswertes z ermittelt wird. The fourth part of the speed synchronization, which comprises the blocks 50-51 , is activated by engaging the manual shift lever 10 in a shift gate 15-20 . This process is recognized by one of the gear selection sensors 11 , which then generates a corresponding signal A j . For the reverse gear, it is also possible to detect the engagement of the manual shift lever 10 in the shift gate 20 by the sensor C R-1 , in which case the sensor A R can be dispensed with. If such a signal A j is now registered in block 50, a branch is made to block 51 , where the expected value z and then in block 48 also the current gear i is set to this value j. The method then continues in block 49 , where the synchronous speed n should (z) is determined on the basis of the old or possibly on the basis of the new expected value z.
Der vierte Teil dient also dazu, eine auf Basis des Erwartungs wertes z zuvor durchgeführte vorläufige Drehzahlsynchronisation beim Einspuren in eine Schaltgasse 15-20 gegebenenfalls zu korrigieren. Die vorläufige Drehzahlsynchronisation dient dazu, auf der Basis des Erwartungswertes z die zu überwindende Drehzahldifferenz und somit die für die Drehzahlsynchronisation benötigte Zeitspanne zu verringern. Im Zweifelsfalle hat die endgültige Drehzahlsynchronisation jedoch absoluten Vorrang.The fourth part therefore serves to correct, if necessary, a preliminary speed synchronization, previously carried out on the basis of the expected value z, when engaging in a shift gate 15-20 . The provisional speed synchronization serves to reduce the speed difference to be overcome and thus the time required for speed synchronization on the basis of the expected value z. In case of doubt, however, the final speed synchronization has absolute priority.
Wurde in den Blöcken 40, 44 und 50 kein Signal eines Gangwahl sensors 11 registriert, so wird in Block 52 überprüft, ob der Handschalthebel 10 seine Rastposition Bi erreicht hat. Solange diese Rastposition Bi nicht erreicht ist wird zum Block 49 zurückgesprungen, wo jeweils die Synchrondrehzahl nsoll(z) aktualisiert wird. Beim Erreichen der Rastposition Bi wird vom Block 53 zum Block 54 verzweigt, wo das Verfahren beendet wird.If no signal from a gear selection sensor 11 was registered in blocks 40 , 44 and 50 , then a check is made in block 52 as to whether the manual shift lever 10 has reached its detent position B i . As long as this detent position B i is not reached, the process jumps back to block 49 , where the synchronous speed n should (z) is updated in each case. When the rest position B i is reached, a branch is made from block 53 to block 54 , where the method is ended.
Die vorläufige und die endgültige Drehzahlsynchronisation laufen folgendermaßen ab: ausgehend von der Ausgangsdrehzahl naus des Schaltgetriebes 3 und von dem angestrebten Gang z wird anhand des jeweiligen Übersetzungsverhältnisses fz die Synchrondrehzahl nsoll(z) berechnet, bei der die in Eingriff zu bringenden Zahnräder des Schaltgetriebes 3 mit gleicher Drehzahl umlaufen. Da sich die Drehzahl naus der Getriebeausgangswelle 7 während des Schaltvorgangs ändern kann, muß die Berechnung der Synchron drehzahl nsoll(z) laufend erfolgen. Mit Hilfe des Elektromotors 2 wird dann die Getriebeeingangswelle 4 auf diese Synchrondreh zahl nsoll(z) beschleunigt beziehungsweise verzögert. Dies gilt ebenso bei einer Veränderung der Getriebeeingangsdrehzahl nein aufgrund von Reibung.The preliminary and the final speed synchronization run as follows: starting from the output speed n from the gearbox 3 and the desired gear z, the synchronous speed n Soll (z) is calculated on the basis of the respective transmission ratio f z (z) at which the gears to be brought into engagement Rotate gearbox 3 at the same speed. Since the speed n out of the transmission output shaft 7 can change during the switching process, the calculation of the synchronous speed n should (z) be carried out continuously. The transmission input shaft 4 is then to number n at this synchronous speed (z) is accelerated or retarded by means of the electric motor. 2 This also applies to a change in the transmission input speed no due to friction.
Die vorläufige Drehzahlsynchronisation wird aber nur dann durch geführt, wenn die Solldrehzahl nsoll(z) eine vorgegebene Höchst drehzahl nmax(z) beziehungsweise Mindestdrehzahl nmin(z) nicht übersteigt beziehungsweise unterschreitet. In diesem Fall wird die Drehzahlsynchronisation erst dann durchgeführt, wenn der Handschalthebel 10 in eine Schaltgasse 15-20 eingespurt wird. The preliminary speed synchronization is only carried out if the target speed n should (z) does not exceed or fall below a predetermined maximum speed n max (z) or minimum speed n min (z). In this case, the speed synchronization is only performed when the manual shift lever is meshed into a shift gate 15-20 10th
Zusätzlich kann auch noch für die endgültige Drehzahlsynchroni sation eine kritische Drehzahl nkrit(i) vorgegeben werden, ober halb der auch die endgültige Drehzahlsynchronisation unterdrückt wird.In addition, a critical speed n crit (i) can also be specified for the final speed synchronization, above which the final speed synchronization is also suppressed.
Für einen ordnungsgemäßen Schaltvorgang reicht es aber nicht aus, daß sich die in Eingriff zu bringenden Zahnräder mit gleicher Drehzahl bewegen. Solange nämlich durch den Elektro motor 2 ein Drehmoment auf die Getriebeeingangswelle 4 über tragen wird, befindet sich ein nicht dargestellter Synchronring des Schaltgetriebes 3 in Sperrlage. Um dem Synchronring den nötigen Freigang zu verschaffen, muß der Elektromotor 2 dreh momentfrei geschaltet werden. Um zu gewährleisten, daß die Drehzahl nein immer wieder auf die Synchrondrehzahl nsoll(z) nachkorrigiert werden kann, wird vorgeschlagen, daß der Elektro motor 2 nach dem erstmaligen Erreichen der Synchrondrehzahl nsoll(z) nur intermittierend drehmomentfrei geschaltet wird.For a correct shifting process, however, it is not sufficient that the gears to be engaged move at the same speed. As long as a torque is transmitted to the transmission input shaft 4 by the electric motor 2 , there is a synchronizer ring (not shown) of the manual transmission 3 in the locked position. In order to provide the synchronizer ring with the necessary clearance, the electric motor 2 must be switched torque-free. In order can be corrected to ensure that the speed is no over again n the synchronous speed (z), it is proposed that the electric motor 2 to n after first reaching the synchronous speed (z) is switched only intermittently torque.
Ein weiteres Problem bei der Drehzahlsynchronisation besteht darin, daß es aufgrund von endlichen Meßintervallen, Rechen zeiten, Triebstrangschwingungen, usw. nicht möglich ist, die Synchrondrehzahl nsoll(z) exakt einzustellen. Ein Durchlaufen der Synchrondrehzahl nsoll(z) soll aber vermieden werden, da sonst der Synchronring die Sperrlage von einem zum gegen über liegenden Anschlag wechseln würde. In dieser Zeit würde der Synchronring den Weg zum Durchrasten der Schaltklauen freigeben. Dadurch könnten die Schaltklauen beschädigt werden. Aus diesem Grund wird vom Steuergerät 13 vorzugsweise nicht die exakte Synchrondrehzahl nrech als Drehzahlsollwert nsoll(z) vorgegeben, sondern ein Drehzahlsicherheitsabstand ±Δη, der geringfügig größer als die Drehzahl-Toleranzabweichung ist, belassen. Bei der Drehzahlsynchronisation wird demnach die Synchrondrehzahl nsoll(z) bis auf einen Abstand ±Δη durch den Elektromotor 2 angefahren und anschließend drehmomentfrei geschaltet. Die verbleibende Drehzahlanpassung erfolgt dann durch den Synchron ring selbst. Bei einer Anordnung, bei der zwischen Elektromotor 2 und Schaltgetriebe 3 eine Trennkupplung 6 vorgesehen ist, kann auf den Drehzahlsicherheitsabstand ±Δη verzichtet werden. Das Vorzeichen des Drehzahlsicherheitsabstandes ±Δη berücksichtigt lediglich, daß es sich um ein Hochschalten oder Herunterschalten handeln kann. Dies bedeutet aber keinesfalls, daß die exakte Synchrondrehzahl nrech - aus höherer oder tieferer Ausgangsdreh zahl kommend - überfahren werden darf. Viele Schaltgetriebe 3 werden eine Vernachlässigung dieses Aspekts in der Praxis schadenfrei überstehen, sofern die Trennkupplung 5 nicht zu früh geschlossen wird.Another problem with speed synchronization is that due to finite measuring intervals, computing times, drive train vibrations, etc., it is not possible to set the synchronous speed n should (z) exactly. Running through the synchronous speed n should (z) be avoided, however, since otherwise the synchronizing ring would change the locking position from one stop to the opposite. During this time, the synchronizer ring would open the way for the shifting claws to snap into place. This could damage the shift claws. For this reason, the control unit 13 preferably does not specify the exact synchronous speed n ar as the speed setpoint n should (z), but rather leaves a speed safety margin ± Δη that is slightly larger than the speed tolerance deviation. In the speed synchronization is to a distance ± Δη approached by the electric motor 2 and then switched torque-free therefore to n the synchronous speed (z). The remaining speed adjustment then takes place through the synchronizer ring itself. In an arrangement in which a separating clutch 6 is provided between the electric motor 2 and the manual transmission 3 , the speed safety distance ± Δη can be dispensed with. The sign of the speed safety margin ± Δη only takes into account that it can be an upshift or downshift. However, this in no way means that the exact synchronous speed n rech - coming from higher or lower output speed - may be overrun. Many manual transmissions 3 will survive a neglect of this aspect in practice without damage, provided that the disconnect clutch 5 is not closed too early.
Für den Rückwärtsgang können zusätzlich noch Sensoren 11, 12, vorgesehen werden, die die Bewegung des Handschalthebels 10 durch die Punkte Ar, Br und CR-1 erkennen. Da der Rückwärtsgang jedoch nur bei Rangiergeschwindigkeit eingelegt werden kann, sind spezielle technische Maßnahmen für diesen Fall im allge meinen nicht notwendig. Denn selbst wenn beim Auskuppeln im ersten Gang sofort die Drehzahl nsoll(2) des zweiten Gangs vor synchronisiert wird, beeinträchtigt dies nicht die Schaltbarkeit des Rückwärtsgangs, weil das Steuergerät die Synchrondrehzahl nsoll(z) laufend an die aktuelle Fahrgeschwindigkeit anpaßt. Da sich das Fahrzeug beim Einlegen des Rückwärtsgangs aber zumindest annähernd im Stillstand befindet bedeutet dies, daß auch die Synchrondrehzahl nsoll(2) des zweiten Ganges annähernd bei Null liegt. Somit ist der Schaltvorgang problemlos möglich. Um zu verhindern, daß im Stillstand des Fahrzeugs beim Einlegen eines Gangs nicht zufällig Zahn auf Zahn steht, wird die Getriebeeingangswelle 4 durch den Elektromotor 2 langsam mit schwachen Pulsstößen in Bewegung versetzt. Die drehmomentfreien Phasen zwischen den einzelnen Pulsstößen sind notwendig, um den Synchronringen Gelegenheit zu geben, die Schaltklauen des Schaltgetriebes 3 in die richtige Lage zu rücken. Bei einem kontinuierlichen Weiterdrehen des Elektromotors 2 wäre dies nicht möglich. Nach dem Überschreiten der Signalpunktes Ai werden die Pulsstöße abgeschaltet.Sensors 11 , 12 can also be provided for the reverse gear, which detect the movement of the manual shift lever 10 through the points A r , B r and C R-1 . However, since reverse gear can only be engaged at maneuvering speed, special technical measures are generally not necessary for this case. Because even to when the speed n when disengaging the clutch in first gear immediately (2) of the second speed is synchronized before, this shall not affect (z) continuously adapts the switching capability of reverse gear because the ECU is to n the synchronous speed to the current driving speed. However, since the vehicle is at least approximately at a standstill when reverse gear is engaged, this means that the synchronous speed n should (2) of the second gear is also approximately zero. Thus, the switching process is possible without any problems. In order to prevent that, when the vehicle is at a standstill, tooth by tooth does not accidentally stand on gear, the transmission input shaft 4 is slowly set in motion by the electric motor 2 with weak pulse pulses. The torque-free phases between the individual pulse pulses are necessary to give the synchronizer rings the opportunity to move the shifting claws of the manual transmission 3 into the correct position. This would not be possible if the electric motor 2 were to continue rotating. After the signal point A i has been exceeded, the pulse pulses are switched off.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Position des Handschalthebels 10 mit Hilfe von vier Potentiometern P1-4 bestimmt. Drei dieser Potentiometer P1-3 sind zur Erkennung der Stellung der Schalthebel 25-27 direkt am Schaltgetriebe 3 angeordnet. Das vierte Potentiometer P₄ zur Erkennung der Quer bewegung befindet sich am Handschalthebel 10. Somit erfassen die Potentiometer P1-4 jeweils die Bewegung des Handschalthebels 10 in den Schaltgassen 15-16, 17-18, 19-20 beziehungsweise in der neutralen Gasse 21. Der mögliche Wertebereich der Potentiometer P₁-P₄ ist jeweils in fünf unterschiedlich große Bereiche gg1, n₁ aufgeteilt, die den in Fig. 6 gezeigten Positionen Gg1, N₁ innerhalb der Schaltkulisse 14 entsprechen. Hierbei bezeichnet der Index g den jeweiligen Gang und 1 die Lage in der jeweiligen Schaltgasse 15-20.In a further exemplary embodiment, the position of the manual shift lever 10 is determined with the aid of four potentiometers P 1-4 . Three of these potentiometers P 1-3 are arranged directly on the manual transmission 3 to detect the position of the shift levers 25-27 . The fourth potentiometer P₄ for detecting the transverse movement is located on the manual shift lever 10 . Thus, the potentiometers P 1-4 each record the movement of the manual shift lever 10 in the shift lanes 15-16 , 17-18 , 19-20 or in the neutral lane 21 . The possible range of values of the potentiometers P₁-P₄ is each divided into five different areas g g1 , n₁, which correspond to the positions G g1 , N₁ shown in FIG. 6 within the switching link 14 . Here, the index g denotes the respective gear and 1 the position in the respective shift gate 15-20 .
Die Bereiche gg1, n₁ der einzelnen Potentiometer P1-4 stehen aufgrund des mechanischen Aufbaus der Schaltkulisse 14 in Korrelation zueinander. Deshalb hat die Stellung eines der Potentiometer P1-4 innerhalb einer Schaltgasse 15-21 bei korrekter Funktion der Potentiometer P1-4 automatisch einen Bereich gg1, n₁, in dem sich die anderen Potentiometer befinden, zur Folge. Die möglichen Kombinationen dieser Potentiometer bereiche gg1, n₁ können in einer Tabelle abgelegt werden, wobei in jeder Zeile dieser Tabelle die zugehörige Position Gg1, N₁ des Handschalthebels 10 abgelegt ist. Zusätzlich wird in jeder Zeile die Information abgelegt, ob im jeweiligen Bereich Gg1, N₁ die Drehzahlsynchronisation aktiviert wird. In Fig. 6 sind die Bereiche, in denen die aktive Synchronisation durchgeführt wird, schraffiert dargestellt. Wird eine ungültige Kombination detektiert, so kann auf einen Potentiometer-Defekt oder auf einen Fehler in der Mechanik geschlossen werden. In diesem Fall wird der Elektromotor 2 stromlos geschaltet.The ranges g g1 , n₁ of the individual potentiometers P 1-4 are correlated to one another due to the mechanical structure of the switching link 14 . Therefore, the position of one of the potentiometers P 1-4 within a switching gate 15-21 with correct functioning of the potentiometers P 1-4 automatically results in a range g g1 , n 1 in which the other potentiometers are located. The possible combinations of these potentiometer ranges g g1 , n 1 can be stored in a table, the associated position G g1 , N 1 of the manual shift lever 10 being stored in each line of this table. In addition, the information is stored in each line as to whether the speed synchronization is activated in the respective area G g1 , N 1. The areas in which the active synchronization is carried out are hatched in FIG. 6. If an invalid combination is detected, a defect in the potentiometer or an error in the mechanics can be concluded. In this case, the electric motor 2 is switched off.
Durch die Verwendung der Potentiometer P1-4 ist es außerdem jederzeit möglich, die Richtung der Schalthebelbewegung zu bestimmen. Hierzu wird lediglich der jeweils aktuelle Potentio meterwert mit dem jeweils letzten Wert verglichen, wobei beide Potentiometerwerte auch im selben Potentiometerbereich gg1, n₁ liegen können. Bei einer Umkehr der Richtung der Schalthebel bewegung kann somit schneller ein neuer Erwartungswert z vor gegeben werden. Außerdem kann mit den Potentiometern P1-4 ein sogenanntes Toggelfilter realisiert werden. Als Toggeln bezeich net man das mehrfache Hin- und Herbewegen des Handschalthebels 10 in den Bereichen N12, Nm, N34 innerhalb der neutralen Gasse 21, ohne daß hierbei ein Gang eingelegt wird. In diesem Fall wird die aktive Synchronisation abgeschaltet, um unnötige Geräusche und Energieverbrauch durch den Elektromotor 2 zu verhindern.By using the potentiometers P 1-4 , it is also possible to determine the direction of the shift lever movement at any time. For this purpose, only the respective current potentiometer value is compared with the last value, both potentiometer values can also be in the same potentiometer range g g1 , n 1. If the direction of the shift lever movement is reversed, a new expected value z can thus be given more quickly. A so-called toggle filter can also be implemented with the potentiometers P 1-4 . Toggling is a term used to refer to the multiple back and forth movement of the manual control lever 10 in the areas N12, Nm, N34 within the neutral alley 21 without a gear being engaged. In this case, the active synchronization is switched off in order to prevent unnecessary noise and energy consumption by the electric motor 2 .
Analog zum ersten Ausführungsbeispiel kann auch bei dieser An ordnung die Drehzahlinformation naus durch Vergleich mit vorge gebenen Mindestdrehzahlen nmin(i+1) beziehungsweise Höchstdreh zahlen nmax(i-1) zur Ermittlung des Erwartungswertes z verwendet werden. Die eigentliche Berechnung der Solldrehzahl nsoll(z) erfolgt dann nach der FormelAnalogously to the first embodiment, also in this an arrangement, the rotational speed information n by comparison with pre-given minimum speed n min (i + 1) and pay maximum speed n max (i-1) are used to determine the expected value z. N to the actual calculation of the target rotational speed (z) is then carried out according to the formula
nsoll(z) = {naus * fz + korr[beschl] [z]} * σ (x)n should (z) = {n from * f z + corr [determined] [z]} * σ (x)
wobei korr[beschl] [z] ein zweidimensionales Array mit Korrek turfaktoren, mit deren Hilfe ein Drehzahlsicherheitsabstand ±Δη vorgegeben werden kann, und σ(x) den Einheitssprung darstellt. Die Variable [beschl] hat den Wert eins beziehungsweise null, falls die Synchrondrehzahl nsoll(z) motorisch beziehungsweise generatorisch angefahren wird. Der Einheitssprung σ(x) hat den Wert eins, falls x im Synchronisationsbereich liegt und ansonsten null.where corr [beschl] [z] is a two-dimensional array with correction factors that can be used to specify a speed safety margin ± Δη, and σ (x) represents the unit jump. The variable [acceler] has the value one or zero if the synchronous speed n should (z) be started by a motor or a generator. The unit jump σ (x) has the value one if x is in the synchronization range and otherwise zero.
Alternativ zum Einheitssprung können beispielsweise auch Rampen oder andere Funktionen innerhalb eines Fuzzy-Reglers implemen tiert werden. Fuzzy-Regler weisen den Vorteil auf, daß es für die Schaltkulissen-Bewegung keine harten Entscheidungsschwellen gibt. Dies hat zur Folge, daß die empfindliche Sensorik der Schaltkulisse und die dazugehörigen Parameter weniger schnell zu einem Fehlverhalten der aktiven Synchronisation führen. Kleinere Drifts in der Sensorik können hierbei sogar vernachlässigt werden und das Verhalten des Reglers insgesamt wird stabiler. Vorteilhaft ist auch die Tatsache, daß die Regeln verbal beschrieben sind. Der Regler ist dadurch leichter modifizierbar und kann gegebenenfalls sogar an das Verhalten des jeweiligen Fahrers angepaßt werden. Da die Synchrondrehzahl für den jeweils gewünschten Gang z keine Sprünge aufweist, sondern stetig ange fahren wird, wird außerdem das Über- beziehungsweise Unter schwing-Verhalten bei Drehzahländerungen des Elektromotors ge dämpft. Schließlich kann anhand des Verlaufs der Synchrondreh zahl auch eine implizite Tendenz-Analyse für die Schalthebel bewegung vorgenommen werden. Somit kann indirekt eine statische oder auch dynamische Analyse des Schaltvorgangs ermittelt wer den. Die stetigen Änderungen der Synchrondrehzahl bewirken zudem eine Geräuschreduzierung, da der Elektromotor nicht mehr sprung haft seine neu einzustellende Drehzahl anfährt.As an alternative to the standard jump, ramps can also be used or implement other functions within a fuzzy controller be animals. Fuzzy controllers have the advantage that they are suitable for the shift gate movement no hard decision thresholds gives. This has the consequence that the sensitive sensors of the Shifting gate and the associated parameters less quickly cause the active synchronization to malfunction. Smaller ones Drifts in sensor technology can even be neglected and the behavior of the controller as a whole becomes more stable. Another advantage is the fact that the rules are verbal are described. This makes the controller easier to modify and may even change the behavior of each Be adjusted driver. Because the synchronous speed for each Desired gear z has no jumps, but is constantly on will drive, will also be the over or under vibration behavior when the speed of the electric motor changes dampens. Finally, based on the course of the synchronous rotation also an implicit trend analysis for the shift levers movement. Thus, a static can indirectly or dynamic analysis of the switching process who determined the. The constant changes in synchronous speed also have an effect a noise reduction since the electric motor no longer jumps approaching its newly set speed.
Bei Fuzzy-Reglern werden den Eingangs- und Ausgangsgrößen je weils eine Zugehörigkeitsfunktion zugeordnet. In Fig. 7 sind Zugehörigkeitsfunktionen für die Bewegung der Schalthebel 25-27 gezeigt. Die Zugehörigkeitsfunktionen beschreiben jeweils die Wahrscheinlichkeit, mit der eine vorgegebene Aussage in Ab hängigkeit von einem Meßwert zutrifft. Als Meßwert wird in Fig. 7 der relative Weg des Handschalthebels 10 in der jeweiligen Schaltgasse 15-20 verwendet. Der relative Weg wird für alle Schaltgassen durch eine lineare Normierung der Potentiometer spannungen auf eine vorgegebene Bandbreite von 0-100% angepaßt. Die Zugehörigkeitsfunktionen Xe, Ye entsprechen dabei der Aus sage "Gang X, Y ist eingelegt". Entsprechend wird Xa, Ya der Aussage "Gang X, Y ist fast eingelegt" zugeordnet. Fast einge legt bedeutet in diesem Zusammenhang, daß der Handschalthebel sich in der entsprechenden Schaltgasse 15-20 befindet, jedoch nicht eingespurt ist. Die Zugehörigkeitsfunktion Nxy entspricht schließlich der Aussage "Schalthebel XY in neutraler Position". Die Variable X kann hierbei die Werte 1, 3 oder 5 annehmen, Y die Werte 2, 4 oder R für Rückwärtsgang.With fuzzy controllers, a membership function is assigned to the input and output variables. In Fig. 7 membership functions for the movement of the shift lever 25-27 are shown. The membership functions each describe the probability with which a given statement applies depending on a measured value. The relative path of the manual shift lever 10 in the respective shift gate 15-20 is used as the measured value in FIG. 7. The relative path is adjusted for all switching gates by a linear normalization of the potentiometer voltages to a predetermined bandwidth of 0-100%. The membership functions X e , Y e correspond to the statement "Gear X, Y is engaged". Accordingly, X a , Y a is assigned to the statement "gear X, Y is almost engaged". In this context, almost inserted means that the manual shift lever is in the corresponding shift gate 15-20 , but is not engaged. The membership function N xy finally corresponds to the statement "shift lever XY in neutral position". The variable X can assume the values 1, 3 or 5, Y the values 2, 4 or R for reverse gear.
Die Fig. 8-10 zeigen entsprechende Zugehörigkeitsfunktionen für die Schalthebelbewegung in der neutralen Gasse 21, für die Dreh zahl nmot des Elektromotors 2 und für den zuletzt eingelegten FIGS. 8-10 show corresponding membership functions for the shift lever movement into the neutral Gasse 21, number n for the rotational mot of the electric motor 2 and the inserted for the last
Gang ialt. Die Zugehörigkeitsfunktionen für die Ausgangsgrößen sind schließlich in den Fig. 11-12 dargestellt. Die Ausgangs größen umfassen den Erwartungswert z, auf den synchronisiert werden soll und die Aussage, ob ein Gang eingelegt ist. Der Wert für den zuletzt eingelegten Gang ialt wird über eine Verknüpfung der beiden Ausgangsgrößen ermittelt. Sobald der Ausgangswert "Gang" eingelegt" die Größe "ja" anliegen hat, kann über den Ausgangswert Erwartungswert z ermittelt werden, welcher Gang i eingelegt worden ist. Eine Aktualisierung erfolgt in Abhängig keit zur Zugehörigkeitsfunktion "Ja" der Ausgangsgröße "Gang eingelegt". Die Drehzahl nmot des Elektromotors 2 errechnet sich aus dem zuletzt eingelegten Gang ialt und der Ausgangsdrehzahl naus des Schaltgetriebes 3. Der Wert wird kontinuierlich durch die Ausgangsdrehzahl naus aktualisiert.Gear i old . The membership functions for the output variables are finally shown in FIGS. 11-12. The output variables include the expected value z to which synchronization is to take place and the statement as to whether a gear is engaged. The value for the last gear i alt is determined by linking the two output variables. As soon as the output value "gear" engaged "has the size" yes ", the output value expected value z can be used to determine which gear i has been engaged. An update takes place depending on the membership function" yes "of the output variable" gear engaged ". The speed n mot of the electric motor 2 is calculated from the gear i alt last engaged and the output speed n from the gearbox 3. The value is continuously updated by the output speed n out .
Als Ergebnis liefert der Fuzzy-Regler einen Wert für die Soll drehzahl nsoll(z). Diese Solldrehzahl nsoll(z) wird auf der Basis der Zugehörigkeitsfunktionen und einer Entscheidungs tabelle, wie sie auszugsweise in Tab. 1 gezeigt ist, anhand einer der bekannten Fuzzy-Regelalgorithmen ermittelt.As a result, to the fuzzy controller provides a value for the target speed n (z). N is to this target rotational speed (z) is table on the basis of membership functions and a decision, as it is in part shown in Tab. 1, based on determined one of the known fuzzy control algorithms.
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