用于实施降挡过程的方法与流程

本发明涉及一种用于在汽车中实施自动地带负载换档的多级自动变速器的降挡过程的方法。

背景技术：
本发明意义中的自动地带负载换档(lastschaltend)的多级自动变速器可理解为所有这样的变速器，在其中换挡自动或自动化地并且在驱动发动机的输出轴(或变速器输入轴)和变速器输出轴之间的力矩传递不中断的情况下进行并且具有多于两个动力切换元件。尤其是具有行星齿轮组和自动化起动离合器或液力耦合器的自动变速器属于该范畴。下面将这些变速器装置归入自动变速器名称之下。在已知的自动变速器中(尤其是具有行星齿轮组的多级自动装置)换挡以所谓的重叠换挡——亦称为带负载换档——的方式进行。换挡的这种方式在下面被称为正常模式。DE102006057666A1公开了一种用于在借助至少暂时被激活的行车制动器进行车辆减速期间实施自动降挡过程的方法。根据该已知的方法，在降挡过程中通过至少暂时被激活的行车制动器产生的制动力矩减小，制动力矩的减小根据驱动单元和变速器装置之间的力矩传递期间出现的内燃机转速变化或与此相关的参数进行。由此应在减速过程期间、尤其是在发动机转速较高时实现平稳的降挡过程。

技术实现要素：
本发明所基于的任务是提供一种用于在具有自动变速器的汽车中实施自动化降挡过程的方法，其允许尤其是在多重降档时尽可能快且平稳的降挡过程。根据本发明，该任务通过本发明得以解决。按照本发明用于实施自动地带负载换档的多级自动变速器的降挡过程的方法，其中，为了挂挡通过电子控制单元同时闭合自动变速器输入轴和输出轴之间的多于一个的切换元件，相同的切换元件配置给多个挡位并且在正常模式中以重叠换挡形式进行换挡，其特征在于，在不同于正常模式的特殊模式下，在当前挡位的一个切换元件亦配置给相应下一个目标挡位和最终目标挡位的多重降挡过程中，首先由控制单元完全断开该共同的切换元件并且同时或紧接着开始进行转速预设，转速预设首先用来保持当前挡位的发动机转速并且接着用于设定理论上存在于相应下一个目标挡位中的发动机转速，在此期间通过其余相应所需的切换元件尽可能快地挂入下一个目标挡位，并且在达到配置给最终目标挡位的发动机转速之后尽可能快地闭合共同的切换元件。在根据本发明的用于实施自动变速器自动化降挡过程的方法中，为了挂挡通过电子变速器控制单元同时闭合自动变速器输入轴和输出轴之间的多于一个切换元件，相同的切换元件配置给多个挡位并且在正常模式中以重叠换挡形式进行换挡，所述方法在不同于正常模式的特殊模式下的特征在于：在当前挡位的一个切换元件亦配置给(相应下一个以及优选最终)目标挡位的多重降挡过程(下降超过一个挡位)中，首先由电子变速器控制单元完全断开该共同的切换元件并且同时或紧接着开始优选向与自动变速器共同作用的驱动发动机的电子发动机控制单元进行转速预设，转速预设首先用来保持当前挡位的发动机转速并且接着用来设定理论上存在于(相应下一或最终)目标挡位中的发动机转速，在此期间通过其余相应所需的切换元件尽可能快地挂入相应下一目标挡位。在达到(最终)目标挡位之后，可快速闭合共同的切换元件，因为通过先前的发动机力矩和/或发动机转速调整以达到相应目标挡位中预期的发动机转速值意义中的转速预设可不滑脱地关闭共同的切换元件。因此，根据本发明作为共同的切换元件总是选择这样的切换元件，其在向较低挡位的多重降挡过程中连续配置给尽可能多的挡位。根据本发明的方法用于这样的汽车中，其包括例如构造为内燃机或混合动力驱动装置(尤其是内燃机和电动发动机)的驱动单元(具有电子发动机控制单元的驱动发动机)、变速器装置(具有电子变速器控制单元的自动变速器)用于实施自动化换挡并且在自动变速器输入轴和输出轴之间设有可控的切换元件(所谓的齿轮离合器或齿轮制动器)以便在变速器装置的输入轴和输出轴之间形成分离或连接。驱动发动机(尤其是内燃机)和自动变速器之间的耦合单元例如构造为自动化的分离离合器(尤其是多片式离合器)或液力耦合器。尤其是在行驶运行期间尤其是因行车制动器的制动作用而需要多重降档时应用本发明。行车制动器的作用在此可通过驾驶员人工操作制动踏板或基于用于纵向和/或横向动力调整的驾驶员辅助系统的自动制动作用来实现。根据本发明的自动降档过程作为特殊模式与根据现有技术的正常模式相比的区别在于优选不总是被实施、而是仅在规定条件下进行，尤其是当由于正常模式中换挡时间的长度在达到目标挡位时发动机转速即将下降到空载转速以下或接近空载转速时。本发明基于下述思考、认识和想法：在行星齿轮传动装置形式的自动变速器中——与是否结合例如变扭器(Wandler)、起动离合器或混合动力模块无关，借助这种变速器类型的换挡通常以所谓的带负载换档或重叠换挡的方式进行，在换挡过程期间从断开的切换元件向待接入的切换元件(离合器或制动器)传递扭矩，并且力锁合不中断。出于舒适度原因不能任意快地换挡。这在车辆强烈制动时会引起问题，因为首先连续多个降挡所需的持续时间可导致发动机转速不希望地降低。当这引起临界的转速不足时，则必须确保发动机脱耦，这可通过断开变矩器锁止离合器、可能存在的起动或分离离合器或通过变速器挂空挡(断开所有或各个所选的切换元件)来进行。在重新向这种部分或完全脱耦的状态中加负载时，常常在反应和舒适度方面产生极为不舒适的重新起动特性，因为脱耦的元件必须在接入适合的挡位时再次闭合。当由于上述带负载换档或重叠换挡所需的换挡时间而存在转速下降到希望阈值以下的危险时，则应根据本发明所提的方法仅断开一个切换元件(在理想情况下是指在所有或大多考虑作为(中间或最终)目标挡位的挡位中嵌接的切换元件)，使得发动机(驱动发动机)与输出装置充分脱耦。在此状态下发动机应通过力矩或转速预设被调整到理论上存在于当前目标挡位中的发动机转速上。在此状态下应通过其余相应所需的切换元件尽可能快地挂入相应目标挡位(除了脱耦的切换元件外)。在理想情况下通过切换元件的切换和同步的发动机转速调整在保持断开的切换元件上不出现或仅出现短暂的小的滑脱。只要制动持续，则应保持脱耦，以便能够借助并行的发动机转速调整实现所述可明显更快进行的换挡。因此现在可在加负荷时或在达到目标挡位且无转速下降的危险时或在撤销制动时直接闭合断开的切换元件(无需消除打滑)并且因此可产生自然的重新起动特性。本发明的优点是：－可明显更快地进行换挡(脱耦和辅助的发动机转速调整)；－不会产生转速降低，因为存在脱耦且驱动发动机或多或少自由旋转地被调整到相应目标挡位的转速水平上；－在加负荷时可以比例如根据现有技术挂空挡或变矩器锁止离合器断开之后(即在没有根据本发明的在共同的切换元件断开期间预设转速的情况下)明显更快和舒适地耦合；－通过将发动机转速调整到目标挡位水平上使驾驶员拥有与正常借助存在的力锁合换挡时相同的感觉。附图说明附图中示出本发明的实施例。附图如下：图1为汽车中的用于实施根据本发明方法的元件的示意图；图2为自动变速器中的切换元件为挂入各个挡位的配置关系的表格图；图3为根据现有技术(正常模式)和根据本发明(特殊模式)降挡时产生的换挡时间的对比图；图4为借助本发明的优化舒适度的方案和最小化换挡时间的方案多重换挡时产生的换挡时间的对比图。具体实施方式在图1上方示意性示出汽车1，其包括驱动发动机2、自动变速器3和例如驱动发动机2(尤其是内燃机)和自动变速器3之间的液力耦合器作为耦合单元4。为驱动发动机2配置电子发动机控制单元5并且为自动变速器3配置电子变速器控制单元6。这两个控制单元5和6例如通过CAN数据总线彼此通信并且因此交换信息和命令。经耦合单元4与驱动发动机2共同作用的自动变速器3在其输入轴和其输出轴之间包括切换元件A、B、C、D和E用于挂入挡位G1至G8和GR(倒挡)，所述切换元件可通过电子变速器控制单元6控制。在此切换元件A和B例如是齿轮制动器并且切换元件C、D和E是齿轮离合器。电子控制单元6包括用于实施根据本发明方法的程序模块，该程序模块例如通过CAN数据总线具有用于发动机控制单元5的接口以便控制驱动发动机2的发动机转速n_M。图2示出关于一张示例性自动变速器3的表格，该表格示出哪些切换元件A、B、C、D和E在哪一个挡中闭合(＝X)。本发明利用这样的事实，即，多个挡位需要相同的切换元件。与此相关，在所示实施例中切换元件B对于前五个挡位G1至G5特别重要。根据本发明方法的下面的实施例以第五挡G5作为降挡过程之前的当前挡位为出发点。首先，借助图3上图示出关于各有关切换元件的接合力矩M_K的多重降挡G5＝>G4、G4＝>G3、G3＝>G2的标准模式。并排示出由多重换挡产生的驱动发动机2的发动机转速n_M的变化曲线。标准模式中的多重换挡导致发动机转速下降到空载转速n_LL以下并且因此可导致驱动发动机2停止或紧急脱耦(力锁合中断)以防止驱动发动机2停止。另外，用于所有需要的连续实施的降挡过程的换挡时间ts相对长。为进行比较，借助图3下图示出在根据本发明方法的特殊模式中对接合力矩M_K和发动机转速n_M的变化曲线的影响。根据本发明，在此在从挡位G5降挡时——当前挡位G5的切换元件B也配置给其它所有更低的挡位G4、G3和G2，在第一步骤中尽可能快地完全断开共同的切换元件B。同时或者至少紧接着开始由变速器控制单元6向发动机控制单元5进行转速预设并且以这样的方式进行，即，首先保持当前(之前挂入的)挡位(开始挡位)的发动机转速n_M，接着在多重降挡时(在此从第五挡G5至第二挡G2)调整出相应下一目标挡位和最终目标挡位的发动机转速n_M。相应目标挡位G4、G3和G2的发动机转速n_M应在时刻t4、t3或t2之前或至少直至时刻t4、t3或t2被达到，在所述时刻相应其它的切换元件为挂入相应目标挡位完成切换。可由目标挡位的传动比和当前车辆速度确定预设的发动机转速n_M以便进行转速预设。借助图4说明另一实施例：当需要经过多个挡位(例如从G4至G2换挡)的降挡过程时，该降挡过程可以以最小化换挡时间的方式(方案1)或优化舒适度(方案2)的方式进行。这两种方案在图4中对比示出。方案1(图4下方)实现了与根据现有技术的标准模式相比显著减少的换挡时间ts3，但驾驶员却会因此听到发动机转速n_M明显的嚎叫(参见图3中以虚线表示的n_M线)。与方案1相比，方案2(图4上方)虽然与根据现有技术的标准模式相比也实现了减少的换挡时间ts2，但其却大于ts3。通过方案2不仅减少了换挡时间，而且实现了更佳和更习惯的声学。当方案2太慢并且因此将导致目标挡位中的转速降低时，可使用方案1。根据方案1(图4下方)的第二步骤：在第二步骤中，在从第四挡G4直接下降到作为目标挡位的第二挡G2时，当前挡位G4的另一切换元件D断开并且目标挡位G2的另一切换元件A闭合(亦参见图1下方，G4至G2的换挡)。图4下方示出对于G4至G2降挡而言重要的切换元件的接合力矩M-K的变化曲线。有关切换元件亦在关于元件一览图的图1下方(G4至G2的换挡)以粗线示出。根据方案2(图4上方)的第二步骤：在第二步骤中，在从第四挡G4首先下降到作为目标挡位的第三挡G3时断开当前挡位G4的切换元件D并且闭合目标挡位G3的切换元件C。在最终从挡位G3下降到作为(最终)目标挡位的挡位G2时断开当前挡位G3的切换元件C并且闭合目标挡位G2的切换元件A。在第二步骤中，在两种方案中切换元件B断开以便中断牵引力，在此期间实施结合图3说明的转速预设。然后在第三步骤中，在达到最终目标挡位G2的发动机转速n_M时，闭合共同的切换元件B。只有当存在多于一个第五挡G5(根据图3的例子)和第四挡G4(根据图4的例子)以下的降挡命令时，特殊模式在此基于切换元件的相应布局和尤其在较低挡位中的有利效果得以实施。附加或替换地，仅在下述情况下才实施特殊模式，即当通过正常模式中换挡时间ts的长度在目标挡位中发动机转速n_M即将下降到空载转速n_LL以下或接近空载转速时。这可由电子变速器控制单元6通过其具有的信息预先算出。当在多重降挡期间(例如因较长时间操作制动踏板)由控制器预定的下一或最终目标挡位变化，以致(第一或当前的)共同的切换元件不再配置给变化的目标挡位时，则为接着的挡位确定新的共同的切换元件并且为脱耦断开该切换元件——优选在当前的共同的切换元件首次不再配置给下一挡位之后。借助下面的实施例(亦参见图2)——从G8至G2的多重降挡过程——详细说明本发明这一特别有利的方案：－首先选择切换元件D作为第一共同的切换元件，因为该切换元件从挡位G8起依次配置给大多数接着的较低挡位。切换元件D因此被断开并且保持断开直至挡位G4，如果该挡位为下一或最终目标挡位。－最后的最终目标挡位在该实施例中为G2，切换元件D并未配置给该挡位。－选择切换元件B作为下一共同的切换元件，因为该切换元件从挡位G4起依次配置给大多数接着的较低挡位。切换元件B在挡位G3中被断开，切换元件D首次不再配置给该挡位；切换元件D保持断开并且切换元件C闭合。