CN101526421B - 用变速器输出轴加速度的实时变速器换档质量检测和评估 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用变速器输出轴加速度的实时变速器换档质量检测和评估。一种用于自动变速器的换档质量误差检测系统，包括车辆加速度确定模块以确定车辆加速度。接受窗模块限定了希望的车辆加速度的上限和下限。换档质量误差检测模块将确定的车辆加速度与希望的车辆加速度的上限和下限进行比较。换档质量误差检测模块基于比较选择地提供换档质量误差。检测自动变速器的换档质量误差的方法包括在变速器换档期间确定车辆加速度。方法也包括将车辆加速度与希望的车辆加速度的接受窗进行比较，且基于加速度比较输出误差信号。

Description

用变速器输出轴加速度的实时变速器换档质量检测和评估

与相关申请的交叉参考

此申请要求了2007年6月1日提交的美国临时专利申请No60/932,928的优先权。以上申请的披露在此通过参考合并。

技术领域

本披露涉及车辆变速器，且更特定地涉及变速器换档质量误差检测系统。

背景技术

内燃机将燃料和空气的混合物在气缸内燃烧从而驱动活塞以产生驱动转矩。发动机通过联接设备驱动了变速器。在自动变速器的情况中，联接设备包括转矩变换器。变速器将驱动转矩通过多个传动比中的一个传递到传动系。变速器在传动比之间基于换档方案和车辆运行状况进行换档。

变速器典型地包括多个离合器，离合器选择地接合以建立希望的传动比。当在传动比之间换档时可能发生离合器到离合器的换档。更特定地，至少一个离合器被分离(即，脱离离合器)，而另一个离合器同时接合(即，接合离合器)。离合器到离合器换档的控制基于许多换档参数，所述的换档参数包括但不限制于估计的发动机转矩、离合器填充时间、离合器压力偏置和离合器全速填充阈值压力。

电控变速器可以具有自学算法，该自学算法设计为通过改变受控参数来优化换档情况的质量，所述的受控参数例如为到离合器的一个或多个的指令的压力。自学算法可以广泛地分为多种类别，包括换档质量误差检测、待调整的参数和调整幅度的选择。可以有利的是提供改进的误差检测方法。

发明内容

用于自动变速器的换档质量误差检测系统包括车辆加速度确定模块以确定车辆的加速度。接受窗模块限定了希望的车辆加速度的上限和下限。换档质量误差检测模块将确定的车辆加速度与希望的车辆加速度的上限和下限进行比较。换档质量误差检测模块选择地基于比较提供了换档质量误差。

另外，检测自动变速器的换档指令误差的方法包括在变速器换档期间确定车辆加速度。方法也包括将车辆加速度与希望的车辆加速度的接受窗进行比较且基于加速度比较输出误差信号。

可应用性的另外的范围将从在此提供的描述中变得显见。应理解的是描述和特定的例子仅用于图示的目的且不意图于限定本披露的范围。

附图说明

本发明将从详细描述和附图中更完全地理解，其中：

图1是典型的车辆系统的功能性方框图；

图2是图示了理想的动力开启向上换档转矩阶段的曲线图；

图3是图示了软转矩阶段误差的曲线图；

图4是图示了硬转矩阶段误差的曲线图；

图5是图示了理想的动力开启向上换档转矩阶段和惯性阶段的曲线图；

图6是图示了动力开启向上换档软惯性阶段误差的曲线图；

图7是图示了硬惯性阶段误差的曲线图；

图8是图示了具有转矩阶段和惯性阶段误差死带的典型的希望的加速度的曲线图；

图9是换档质量误差检测系统的功能性方框图；和

图10是图示了由换档质量误差检测系统执行的典型步骤的流程图。

具体实施方式

如下对优选实施例的描述在本质上仅是典型的且不意图于限制此披露、其应用或使用。为清晰的目的，相同的参考数字将在附图中用于指示类似的元件。如在此所使用，术语模块指特定用途集成电路(ASIC)，电子电路，执行了一个或多个软件或固件程序的处理器(共享处理器，专用处理器或处理器组)和存储器，组合逻辑电路，和/或提供了所述的功能性的其他合适的部件。

现在参考图1，图中示意性地图示了典型的车辆系统10。车辆系统10包括发动机12，发动机12在气缸(未示出)内燃烧了空气和燃料的混合物以驱动可滑动地布置在气缸内的活塞。活塞驱动曲轴(未示出)，曲轴通过转矩变换器16驱动变速器14。空气通过节气门18抽取且抽入进气歧管20内，进气歧管20将空气分配到单独的气缸。由燃烧过程生成的排气通过排气歧管22排放到后处理系统(未示出)。

转矩变换器16是流体联接件，该流体联接件使得发动机能略微独立于变速器14旋转。虽然未图示，但转矩变换器16包括泵、涡轮和定子。泵是离心泵，它由发动机12驱动。通过泵泵送的流体驱动了涡轮，涡轮又驱动了变速器14。定子将流体再引导而在它再次冲击到泵前从涡轮返回，以增加转矩变换器16的效率。在转矩变换器停机状况中，泵转动但涡轮不转动。

控制模块24调整了车辆系统10的运行。更特定地，控制模块24基于来自操作者输入设备的信号运行了发动机12和变速器14，该操作者输入设备包括但不限制于范围选择器26和加速器踏板28。范围选择器26使得操作者能将变速器14置于多个范围的一个，多个范围包括但不限制于行驶范围(D)、后退范围(R)、空档范围(N)和停车范围(P)。控制模块24也基于可由多种传感器提供的信号调节了变速器运行，所述的传感器包括但不限制于车辆加速度传感器30。代表了车辆加速度的信号不必须由传感器30输出，而是可以基于其他车辆数据建模或估计。例如，应注意到的是三阶Kalman滤波的变速器输出轴速度信号可以用于生成车辆加速度信号。

换档质量很强地与车辆加速度相关，因为车辆加速度直接与作用在车辆内的乘员身上的力相关。作用在乘员身上的力是对于换档质量的主观评价的主要输入。本披露提供了换档质量误差检测方法，方法包括计算希望的车辆加速度和实际车辆加速度之间的差异。大于预先确定的量的差异将视作换档质量误差。

图2表示了带有接近零误差的理想的动力开启向上换档转矩阶段。在此例子中，接合的和分离的自动变速器换档离合器被正确地调整以产生大体上希望的加速度的车辆加速度。理想的动力开启向上换档的受控阶段可以分为两个阶段。以相继的次序，转矩阶段可以跟随有惯性阶段。图2表示了换档的转矩阶段部分。在转矩阶段期间，分离的离合器承载了明显的转矩。此外，接合的离合器保持了转矩但其大小不足以初始化发动机速度的改变。因此，术语“转矩阶段”意味着所传递的转矩被改变而动力总成内的主要惯性的速度无显著改变。因为接合的和分离的离合器同时承载，所以相当大的输入动力被转化为变速器内的热能，而非传递到车辆的从动轮。因此，在转矩阶段，车辆的加速度损失。此类型的变速器运行可以称为“联合”。

图2描绘了在向上换档转矩阶段期间的多个车辆特征与时间的关系。特别地，发动机速度线50被示出从而描述了在转矩阶段期间具有大体上恒定幅值的发动机速度(N_E)。希望的加速度线52描绘了希望的加速度(a_DES)，希望的加速度(a_DES)大体上是恒定的且一旦分离的离合器和接合的离合器同时被促动则降低。因为图2描绘了理想的换档，所以测得的加速度线54几乎与希望的加速度线52重叠。如前所述，测得的加速度(a_MES)可以由来自车辆加速度传感器30的信号输出、三阶Kalman滤波的输出速度信号或车辆加速估计来代表。

分离的离合器转矩线56也在图2中绘出。分离的离合器转矩(T_OFF)大体上恒定在预先确定的幅值上且在转矩阶段的结束处随后降低到零。接合的离合器转矩线58描绘了接合的离合器转矩(T_ON)，它对于转矩阶段的第一部分具有零幅值，随后增加，同时分离的离合器转矩T_OFF降低到零。

由于多种原因(包括车辆部件的可变化性)，测得的加速度a_MES不总是几乎匹配希望的加速度a_DES。图3和图4描绘了动力开启向上换档转矩阶段误差的两个形式。特别地，图3表示软转矩阶段而图4描绘了硬转矩阶段。软转矩阶段可以指示接合的离合器的故障模式。当接合的离合器产生了相对于希望的量过低的转矩时存在软转矩阶段。因此，接合的离合器不产生足够的转矩以将车辆加速度降低希望的量。结果是高于希望的车辆加速度。此状况也可以被识别为不充分的联合。图3以曲线图描绘了软转矩阶段，其中希望的加速度线52包括拐点60且希望的加速度a_DES随后开始降低。测得的加速度线54_TS不包括相应的拐点，而是维持恒定值。

图4描绘了硬转矩阶段误差。硬转矩阶段涉及由接合的离合器生成的高于希望量的转矩。如果接合的离合器转矩过高，则将存在过多的联合。作为结果，测得的加速度线54_TF从点62处的拐点以高于希望的加速度a_DES的速率而降低。

转矩阶段结束和惯性阶段开始的时间可以通过相同的计算操作，该计算确定了希望的车辆加速度。虽然计算的详细描述在本文的范围之外，但可以有利的是注意到在理想换档期间，转矩阶段在接合的离合器生成了的转矩足以维持给定的发动机速度和转矩而同时分离的离合器转矩严格地等于零的时间结束。动力开启向上换档的惯性阶段在接合的离合器转矩足够大以导致发动机速度改变时发生。特别地，术语惯性阶段涉及在换档期间接合的离合器转矩导致主要的动力总成惯性的速度明显改变的时间。典型地，发动机惯性是在向上换档期间其速度必须改变的多种部件的惯性中的决定性的值。为论述目的，将假定在发动机上具有单个的集中惯性。在动力开启向上换档期间，发动机速度N_E的受迫改变对应于反作用，该反作用发生为平衡了作用从而将发动机减速。作用是能量传递或“惯性转矩”传递到车辆。发生车辆加速度大于由发动机燃烧转矩单独所提供的加速度。车辆加速度的此增加称为“推动”。

图5描绘了误差接近零的理想的动力开启向上换档惯性阶段。惯性阶段跟随了以上所述的转矩阶段。转矩阶段在图5的左侧中示出以用于参考。在图5的理想的换档中，接合的和分离的离合器被正确地调整以产生几乎是希望的加速度a_DES的车辆加速度。

在垂直线70处转矩阶段终止且惯性阶段开始。在惯性阶段期间，发动机速度N_E降低，如通过发动机速度线50指示。希望的加速度线52包括初始相对地陡的斜坡增加部分72，然后是具有大体上恒定的幅值的部分74。在理想的动力开启向上换档期间，测得的加速度线54很类似于希望的加速度线52。图5也示出了接合的离合器线58，线58具有其增加速度略微大于在转矩阶段期间的增加速率的增加转矩部分76。大体上恒定的转矩部分78跟随了部分76。

图6和图7描绘了动力开启向上换档惯性阶段误差。更特定地，图6描绘了软惯性阶段误差，而图7描绘了硬惯性阶段误差。如果接合的离合器转矩低于希望的量则可能发生软惯性阶段误差。如果接合的离合器不导致发动机速度的明显改变，则将导致车辆加速度的较低增加或不足推动。测得的加速度线54_IS描绘了测得的加速度，a_MES显著地低于希望的加速度线52。

图7涉及典型地由高于希望的量的接合的离合器转矩导致的硬惯性阶段误差。较大量的能量从发动机惯性传递到车辆，从而导致测得的加速度a_MES大于希望的加速度a_DES。测得的加速度线54_IF代表了硬惯性阶段误差。

应理解的是控制发动机12和变速器14以严格地复现希望的加速度线52可能是不实际的。因此，通过控制模块24实施的换档质量误差检测系统建立了误差相对于希望的加速度线52的接受窗。图8图示了希望的加速度线52，该加速度线52具有平衡的误差转矩阶段死带和惯性阶段死带。转矩阶段误差上限在线80处描绘，而转矩阶段误差下限在线82处示出。类似地，惯性阶段误差上限以参考数字84标出，而惯性阶段误差下限在参考数字86处示出。希望的加速度的幅值可以在车辆运行期间基于操作者输入而变化，操作者输入例如为从加速器踏板28接收到的信号。转矩阶段误差死带和惯性阶段误差死带继续以从希望的加速度线52指出，而与要求的加速度的幅值无关。另外，应认识到的是虽然描绘了对称的误差接受上限和下限，但死带不必被平衡，且误差上限和下限可以相互不同而不偏离本披露的范围。

图9描绘了本披露的换档质量误差检测系统的功能性方框图。特别地，预期控制模块24包括换档确定模块90以确定何时发生变速器换档。换档确定模块也可以确定转矩阶段是否激活或惯性阶段是否激活。换档确定模块90与车辆加速度确定模块92通信。车辆加速度确定模块92确定了车辆加速度。如前所述，车辆加速度传感器30可以与车辆加速度确定模块92通信。替代地，车辆加速度确定模块92可以评估变速器输出轴(未示出)的速度且应用三阶Kalman滤波器到速度信号以生成车辆加速度。其他确定车辆加速度的方法被认为在本披露的范围内。

接受窗模块94与车辆加速度确定模块92通信。接受窗模块94限定了希望的车辆加速度的上限和下限。上限和下限可以或可以不相对于希望的加速度线52对称。换档质量误差检测模块96与接受窗模块94通信。换档质量误差检测模块96可运行以将确定的车辆加速度与希望的车辆加速度的上限和下限进行比较。换档质量误差可以基于确定的车辆加速度与希望的车辆加速度的上限和下限的比较而从换档质量误差检测模块96输出。

如将参考图10详细地描述，控制将测得的加速度a_MES与动力开启向上换档期间的转矩阶段和惯性阶段期间的上限和下限进行比较。如果测得的加速度在给定的接受窗内，则不发出误差信号。相反，如果测得的加速度在转矩阶段误差死带或惯性阶段误差死带的外侧，则输出代表误差的信号。控制在决定方框100处开始以确定转矩阶段是否被激活。此确定可以通过控制模块24感测向上换档已由车辆操作者或控制模块的另外的部分所要求而进行。如果转矩阶段被激活，则控制前进到步骤102，在此处获得了测得的加速度信号。控制前进到步骤104，在此处获得了用于接受加速度的上限。

决定方框106确定了测得的加速度是否大于上限。如果大于上限，则已进入软转矩阶段且将合适的误差信号在方框108处输出。控制然后结束。如果测得的加速度不大于上限，则在方框110处获得用于可接受的加速度的下限。在决定方框112处控制确定测得的加速度是否低于下限。如果测得的加速度低于下限，则已进入了硬转矩阶段。在方框114处输出硬转矩阶段误差信号。控制然后结束。

如果如在方框100处确定转矩阶段不被激活，则控制在方框116处确定惯性阶段是否被激活。如果惯性阶段不被激活，则控制结束。如果惯性阶段被激活，则在方框118处获得测得的加速度a_MES。控制继续到方框120，在此处获得用于可接受加速度的上限。在决定方框122处，确定测得的加速度a_MES是否大于上限。如果大于上限，则已进入硬惯性阶段。指示了进入硬惯性阶段的误差信号在方框124处输出。控制然后结束。如果如在方框122处确定测得的加速度a_MES不高于上限，则控制继续到方框126，在此处获得用于可接受加速度的下限。控制继续到方框128，在此处将测得的加速度a_MES与用于可接受加速度的下限进行比较。如果测得的加速度a_MES低于下限，则已进入软惯性阶段。在方框130处输出了指示进入到软惯性阶段的误差。在输出软惯性阶段信号后控制结束。如果测得的加速度a_MES不低于下限，则控制结束。

此外，前述论述仅披露和描述本披露的典型的实施例。本领域一般技术人员将从这样的论述且从附图和权利要求中容易认识到可以进行多种改变、修改和变化而不偏离在如下的权利要求中限定的本披露的精神和范围。

Claims (20)

1.一种用于自动变速器的换档质量误差检测系统，包括：

车辆加速度确定模块以基于变速器输出轴的速度的变化确定车辆加速度；

限定了希望的车辆加速度的上限和下限的接受窗模块；和

换档质量误差检测模块，该换档质量误差检测模块将确定的车辆加速度与希望的车辆加速度的上限和下限进行比较且基于比较选择地生成换档质量误差。

2.根据权利要求1所述的系统，其中接受窗模块基于希望的加速度确定了希望的车辆加速度的上限和下限。

3.根据权利要求2所述的系统，其中希望的加速度包括相继地发生的转矩阶段和惯性阶段，转矩阶段在离合器到离合器换档期间发生。

4.根据权利要求3所述的系统，进一步包括换档确定模块以确定何时发生变速器换档，其中车辆加速度确定模块与换档确定模块通信且基于换档要求确定了车辆加速度。

5.根据权利要求4所述的系统，其中换档确定模块确定了转矩阶段是否激活。

6.根据权利要求5所述的系统，其中换档确定模块确定了惯性阶段是否激活。

7.根据权利要求6所述的系统，其中换档质量误差检测模块输出了表示了软转矩阶段、硬转矩阶段、软惯性阶段和硬惯性阶段的一个的误差信号。

8.根据权利要求7所述的系统，其中在车辆发动机速度维持大体上恒定而接合的离合器增加了转矩传递且分离的离合器降低了转矩传递时转矩阶段发生。

9.根据权利要求7所述的系统，其中在车辆发动机速度维持大体上恒定而接合的离合器传递了足够的转矩以维持给定的发动机速度且分离的离合器传递零转矩时惯性阶段开始。

10.一种检测自动变速器的换档质量误差的方法，包括：

确定变速器输出轴速度的变化；

在变速器换档期间基于所述变速器输出轴速度的变化确定车辆加速度；

将车辆加速度与希望的车辆加速度的接受窗进行比较；和

基于加速度比较输出误差信号，其中该输出由计算机处理器执行。

11. 根据权利要求10所述的方法，还包括：

确定转矩阶段是否激活；和

将车辆加速度与限定了接受窗的部分的转矩阶段上限和转矩阶段下限进行比较。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括当车辆加速度大于转矩阶段上限时输出软转矩阶段误差信号。

13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括当车辆加速度小于转矩阶段下限时输出硬转矩阶段误差信号。

14.根据权利要求11所述的方法，其中转矩阶段上限和转矩阶段下限在转矩阶段期间从希望的车辆加速度相等地偏置。

15. 根据权利要求10所述的方法，进一步包括：

确定惯性阶段是否激活；和

将车辆加速度与限定了接受窗的部分的惯性阶段上限和惯性阶段下限进行比较。

16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括当车辆加速度大于惯性阶段上限时输出硬惯性阶段误差信号。

17.根据权利要求15所述的方法，进一步包括当车辆加速度小于惯性阶段下限时输出软惯性阶段误差信号。

18.根据权利要求15所述的方法，其中惯性阶段上限和惯性阶段下限在惯性阶段期间从希望的车辆加速度相等地偏置。

19.根据权利要求10所述的方法，其中确定车辆加速度包括将三阶Kalman滤波器应用于变速器输出轴速度信号。

20.根据权利要求15所述的方法，其中确定惯性阶段是否激活包括确定接合的离合器是否传递足够的转矩以维持给定的发动机速度同时由分离的离合器传递的转矩为零。