CN100504119C - 估算传动换档期间车辆减速度的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于估算轮式车辆(10)在传动换档期间的减速度的方法。使用发动机转矩的第一输入信号指示和输入轴旋转速度的第二信号指示来预测从传动齿轮比变动至目标齿轮比期间的预期车辆减速度。向换档决定控制单元(38)输出预期车辆减速度值以便实现传动换档。

Description

估算传动换档期间车辆减速度的方法
技术领域
本发明涉及一种用于估算传动换档期间的轮式车辆减速度的方法。
背景技术
轮式车辆如汽车和卡车具有传动装置，使传动装置适应发动机的动力以便满足不同的路面与负载条件。这种传动装置可能具有连接于发动机上的输入轴和适于驱动车辆主动轮的输出轴。在传动换档期间，由输出轴提供于车辆主动轮上的转矩中断。因此，在换档期间车辆的速度可能减少。
如美国专利No.5,272,939中公开的变速控制系统使用发动机转矩值和车辆加速度值在换档开始之前来预测变速是否合理。这些输入必须经过大量地过滤或阻尼以便减少由于车辆传动系统动态特性所致的噪声，如扭转振动。这种过滤作用使得被过滤的信号比真实时间信号滞后并可能导致传动换档延迟。另外，车辆加速度值通过对轴旋转速度信号求微分而得出。对旋转速度信号求微分就使信号噪声量值显著增加，并且可能导致变速决定未达到最佳程度，这就减少燃料经济性并降低传动性能。
发明内容
根据本发明提供了一种用于估算在传动换档期间车辆减速度的方法。这种方法包括以下步骤：确定在传动齿轮比变动至随第一信号和第二信号而变化的目标齿轮比期间的预期车辆减速度，然后向换档决定控制单元输出预期车辆减速度值以便实现传动换档。第一信号显示发动机转矩，第二信号显示输入轴旋转速度。第一信号可以在传动输出轴处进行测量或者可以由发动机控制模块来提供。第二信号也可以在传动输出轴处进行测量。
在传动换档期间的预期车辆减速度可以使用由于车辆阻力而施加于传动装置上的转矩、车辆总重量以及常数来计算。该常数可以是车辆的驱动轴减速比和安置于车辆上的轮胎半径的函数。
根据本发明的另一个方面，这种方法可以包括以下步骤：提供一组当前时段的初始值，确定一组用于未来时段的估算值，向换档决定控制单元提供估算车辆减速度值，计算一组误差值，计算一组修正值以及使用这组修正值来调节那组估算值。
这组初始值可以包括发动机转矩值、输入轴旋转速度值以及作用于车辆的阻力所致的转矩值。这组用于未来时段的估算值可以包括估算发动机转矩值、估算输入轴旋转速度转动值以及估算由作用于车辆的阻力所致的预期转矩值。在使用这组修正值来调节那组估算值之后，可以进行向换档决定控制单元提供发动机车辆减速度值的步骤。
这组误差值可以取决于第一信号、第二信号和这组估算值的子集。这组估算值的子集可以包括估算发动机转矩值和估算输入轴旋转速度值。这组估算值可以在未来时段中用作一组初始值。使用一组误差值和一组预定系数可以来计算这组修正值。
附图说明
图1为车辆和作用于车辆上的阻力的示意图。
图2为车辆传动系统的示意图。
图3为用于确定传动换档期间车辆减速度的方法的一个实施例的流程图。
图4为用于确定传动换档期间车辆减速度的方法的另一个实施例的流程图。
具体实施方式
图1示出了在缓坡上行进的车辆10。所示的三种阻力作用于车辆10上。第一力12表示作用于车辆10上的气动阻力。第二力14表示由于道路表面和摩擦效应所致的滚动阻力。第三力16表示坡度阻力，其为由于道路的斜度而引起的作用于车辆10上的重力所产生。在传动换档期间，这些力产生作用使车辆10减速。
图2示出了车辆10的传动系统20。传动系统20包括通过输入轴26连接于传动装置24上的发动机22。传动装置24包括多个齿轮比28和适于驱动车辆主动轮的输出轴30。具体而言，输出轴30连接于差动装置32上，差动装置32连接于一对轴34上，这对轴34各自连接于车辆车轮36上。当齿轮比接合时，输入轴26处的发动机转矩就通过传动装置24被传送至输出轴30、差动装置32和轴34处以便转动车辆车轮36。
传动系统20包括换档决定控制单元38，换档决定控制单元38对输入情况进行处理以便决定是否应当执行换档。这些输入情况包括旋转速度信号和发动机转矩信号。旋转速度信号可以由输入轴速度传感器40或输出轴速度传感器42来提供。发动机转矩值可以由一个或多个转矩传感器如输入轴转矩传感器44或输出轴转矩传感器46来提供，或者通过监控发动机性能的发动机控制模块48来提供。在本发明中，旋转速度信号和发动机转矩信号在提供给换档决定控制单元38之前不需要进行过滤。
换档决定控制单元38连接于致动器(未示出)上，该致动器将传动装置24从当前齿轮比变动至所需目标齿轮比。当决定变动传动装置时，输入轴26暂时脱离输出轴30。因此，图1中所示的阻力12、14、16就会使车辆10的速度减少，进而使输出轴30的旋转速度减少。通过预测由于这些车辆阻力所引起的车辆减速度，就可以更准确地做出车辆变速决定。
参看图3，其示出了本发明一个实施例的流程图。在60处，提供一组用于当前时段(n)的初始值。初始值组包括当前发动机转矩(Enginetorquen)、当前输入轴旋转速度(Speedn)和由作用于车辆上的阻力所致的当前转矩(Dragtorquen)。每个初始值都可以被任意选择或者可以基于车辆与传动系统性能的试验数据或其它定量评价。
接下来，在62处，计算一组用于未来时段(n+1)的估算值。估算值组包括估算由作用于车辆的阻力所致的预期转矩(Dragtorquen+1)、估算发动机转矩值(Enginetorquen+1)以及估算输入轴旋转速度值(Speedn+1)。Dragtorquen+1和Enginetorquen+1设定成分别等于其初始值Dragtorquen和Enginetorquen。估算输入轴旋转速度值(Speedn+1)由以下关系确定：
Speedn+1＝Speedn+(Enginetorquen-Dragtorquen)/W*Ct
其中：
W＝车辆总重；
t＝当前时段(n)与未来时段(n+1)之间的时间；以及
C＝常数。
常数C根据车辆驱动轴减速比和轮胎半径来确定。常数C的值取决于所使用的测量单位。例如，如果使用U.S.惯用重量与测量装置，(例如，距离按照英尺来测量并且力按照磅来测量)，常数C就由以下表达式来确定：
307*(ratioaxle 2/radiustire 2)
其中：
ratioaxle为车辆的驱动轴减速比；以及
radiustire为安放于车辆上的轮胎的半径。
在下一个方块64中，根据估算值与实际测量值之间的差来确定一组误差值。具体而言，Errorenginetorque为所测发动机转矩(Enginetorqueactual)与估算发动机转矩(Enginetorquen+1)之间的差，其由以下公式确定：
Errorenginetorque＝Enginetorqueactual-Enginetorquen+1
同样，Errorspeed为所测输入轴旋转速度(Speedactua1)与估算输入轴旋转速度(Speedn+1)之间的差，其由以下公式确定：
Errorspeed＝Speedactual-Speedn+1
接下来，在66处，使用这组误差值与修正系数来确定一组修正值。修正系数为常数并且用B0、B1、B2、B3、B4和B5标识。它们的值可以任意确立或者可以定制为通过试验与性能评价所确定的车辆的特定动力系特性。在本实施例中，确定了三个修正值。第一修正值(Correctiondragtorque)由以下表达式确定：
Correctiondragtorque＝Errorenginetorque x B0+Errorspeed x B1
用于发动机转矩的第二修正值(Correctionenginetorque)由以下表达式确定：
Correctionenginetorque＝Errorenginetorque x B2+Errorspeed x B3
用于旋转速度的第三修正值(Correctionspeed)由以下表达式确定：
Correctionspeed＝Errorenginetorque x B4+Errorspeed x B5
在68处，将这组修正值用于确定下一次重复所用的一组新初始值。具体而言，使用以下表达式。
Dragtorquen＝Dragtorquen+1+Correctiondragtorque
Enginetorquen＝Enginetorquen+1+Correctionenginetorque
Speedn＝Speedn+1+Correctionspeed
最后，在70处，Dragtorquen的值被输出至换档决定控制单元38。随后，换档决定控制单元38使用这个值作为变速控制算法中的输入以便决定是否应当实现车辆从当前的传动齿轮比变动至目标传动齿轮比。然后，过程返回至方块62并且过程在下一个周期重复。
参看图4，示出了本发明的替代实施例的流程图。个别步骤80、82、84、86、88和90与图3中的步骤一致。然而，这些步骤的顺序可更改以便使得向换档决定控制单元38输出Dragtorquen的值的步骤在过程中较早发生。具体而言，在82处确定这组初始值之后，但在86处计算误差值之前，在步骤84中输出Dragtorquen。
尽管已经示出并描述了用于本发明的实施例，但是这些实施例并非示出与描述了本发明的所有可能形式。相反地，说明书中所使用的词语是用于描述而非用于限制，应当理解，在不背离本发明精神与范围的情况下可以对本发明做出各种变化。

Claims (19)

1.一种用于估算轮式车辆(10)在传动换档期间的减速度的方法，车辆具有传动系统(20)，其包括发动机(22)、具有多个齿轮比(28)的传动装置(24)、由发动机驱动的输入轴(26)、适于驱动车辆车轮(36)的输出轴(30)、发动机转矩的第一信号指示以及输入轴旋转速度的第二信号指示，这种方法包括以下步骤：
根据发动机转矩的第一信号指示和输入轴旋转速度的第二信号指示来确定在传动齿轮比变动至目标齿轮比期间的估算由作用于车辆的阻力所致的预期转矩值(Dragtorquen+1)；以及
向换档决定控制单元(38)输出预期车辆减速度值以便实现传动换档。
2.根据权利要求1所述的方法，其中发动机转矩的第一信号指示是在传动装置(24)的输出轴(30)处进行测量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中发动机转矩的第一信号指示是由发动机控制模块(48)来提供。
4.根据权利要求1所述的方法，其中输入轴旋转速度的第二信号指示是在传动装置(24)的输出轴(30)处进行测量。
5.根据权利要求1所述的方法，其中在传动换档期间的预期车辆减速度根据以下表达式来确定
Dragtorquen*C/W
其中：
Dragtorquen为在时间n处作用于车辆的阻力(12、14、16)所致的转矩，
W为车辆总重，以及
C为常数。
6.根据权利要求5所述的方法，其中常数C的值为以下表达式的函数
307*(Ratioaxle 2/Radiustire 2)
其中：
上述表达式用美国惯用重量和测量单位表示，
Ratioaxle为车辆的驱动轴减速比；以及
Radiustire为安放于车辆上的轮胎的半径。
7.一种用于估算轮式车辆(10)在传动换档期间的减速度的方法，车辆具有传动系统(20)，其包括发动机(22)、具有多个齿轮比(28)的传动装置(24)、由发动机驱动的输入轴(26)、适于驱动车辆车轮(36)的输出轴(30)、发动机转矩的第一信号指示以及输入轴旋转速度的第二信号指示，这种方法包括以下步骤：
提供一组用于当前时段(n)的初始值，这组初始值包括发动机转矩值(Enginetorquen)、输入轴旋转速度值(Speedn)和作用于车辆的阻力所致的转矩(Dragtorquen)；
确定一组用于未来时段(n+1)的估算值，其包括估算发动机转矩值(Enginetorquen+1)、估算输入轴旋转速度值(Speedn+1)和估算由作用于车辆的阻力所致的预期转矩值(Dragtorquen+1)；
向换档决定控制单元(38)提供估算由作用于车辆的阻力所致的预期转矩值(Dragtorquen+1)以便实现传动换档；
根据第一信号、第二信号和这组估算值的子集来确定一组误差值(Errorenginetorque、Errorspeed)；
根据这组误差值来确定一组修正值(Correctiondragtorque、Correctionspeed、Correctionenginetorque)，其包括发动机转矩修正值、输入轴旋转速度修正值和车辆减速度修正值；
使用这组修正值来调整这组估算值；以及
在未来时段中将这组估算值用作一组初始值。
8.根据权利要求7所述的方法，其中这组估算值的子集包括估算发动机转矩值(Enginetorquen+1)和估算输入轴旋转速度值(Speedn+1)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中这组误差值通过从第一信号减去估算发动机转矩值和从第二信号减去估算输入轴旋转速度值来确定。
10.根据权利要求7所述的方法，其中这组修正值(Correctiondragtorque、Correctionspeed、Correctionenginetorque)是用这组误差值(Errorenginetorque、Errorspeed)和一组预定系数(B0、B1、B2、B3、B4、B5)来计算。
11.根据权利要求7所述的方法，其中发动机转矩的第一信号指示是在传动装置的输出轴处进行测量。
12.根据权利要求7所述的方法，其中发动机转矩的第一信号指示是由发动机控制模块(48)来提供。
13.根据权利要求7所述的方法，其中输入轴旋转速度的第二信号指示是在传动装置的输出轴处进行测量。
14.一种用于估算轮式车辆(10)在传动换档期间的减速度的方法，车辆具有传动系统(20)，其包括发动机(22)、具有多个齿轮比(28)的传动装置(24)、由发动机驱动的输入轴(26)、适于驱动车辆车轮(36)的输出轴(30)、发动机转矩的第一信号指示以及输入轴旋转速度的第二信号指示，这种方法包括以下步骤：
提供一组用于当前时段(n)的初始值，这组初始值包括发动机转矩值(Enginetorquen)、输入轴旋转速度值(Speedn)和作用于车辆的阻力所致的转矩值(Dragtorquen)；
确定一组用于未来时段(n+1)的估算值，其包括估算发动机转矩值(Enginetorquen+1)、估算输入轴旋转速度值(Speedn+1)和估算由作用于车辆的阻力所致的预期转矩值(Dragtorquen+1)；
根据第一信号、第二信号和这组估算值的子集来确定一组误差值(Errorenginetorque、Errorspeed)；
根据这组误差值来确定一组修正值(Correctiondragtorque、Correctionspeed、Correctionenginetorque)，其包括发动机转矩修正值、输入轴旋转速度修正值和车辆减速度修正值；
使用这组修正值来调整这组估算值；
向换档决定控制单元(38)提供估算车辆减速度值以便实现传动换档；以及
在未来时段中将这组估算值用作一组初始值。
15.根据权利要求14所述的方法，其中发动机转矩的第一信号指示是在车辆传动装置的输出轴处进行测量。
16.根据权利要求14所述的方法，其中发动机转矩的第一信号指示是由发动机控制模块(48)来提供。
17.根据权利要求14所述的方法，其中输入轴旋转速度的第二信号指示是在传动装置的输出轴处进行测量。
18.根据权利要求14所述的方法，其中这组估算值的子集包括估算发动机转矩值和估算输入轴旋转速度值。
19.根据权利要求18所述的方法，其中这组误差值通过从第一信号减去估算发动机转矩值和从第二信号减去估算输入轴旋转速度值来确定。
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