CN101628579B - 具有最大化可用性的电子变速器换挡体系架构 - Google Patents

具有最大化可用性的电子变速器换挡体系架构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及具有最大化可用性的电子变速器换挡体系架构。一种系统，包括换挡器模块、发动机控制模块和变速器控制模块。换挡器模块基于驾驶员输入的位置生成位置信号。发动机控制模块控制发动机，基于位置信号到多个变速器传动范围的映射选择所述多个变速器传动范围中的一个，以及基于所选择的变速器传动范围来生成范围请求信号。变速器控制模块基于范围请求信号来控制变速器。

Description

具有最大化可用性的电子变速器换挡体系架构
对相关申请的交叉引用
本申请要求在2008年6月3日提交的美国临时申请No.61/058315的优先权。该临时申请的内容通过引用结合于此。
技术领域
本发明涉及电子变速器控制，以及更具体地涉及范围选择(rangeselection)。
背景技术
这里提供的背景技术描述旨在大体介绍本发明的背景。在本背景技术部分中描述的当前指定的发明人的工作以及在提交申请时不得视为现有技术的该描述的各个方面既不明确地也不隐含地认为是抵触本发明的现有技术。
现在参考图1，示出电子变速器范围选择的功能框图。范围选择是在车辆100中选择传动范围(gear range)的动作，所述传动范围诸如停车挡、倒车挡、空挡、行车挡、低速挡或超速挡(overdrive)。车辆100包括换挡器(shifter)模块112。驾驶员使用换挡器模块112来选择范围。
换挡器模块112可以通过使用传感器来确定驾驶员输入的位置。驾驶员输入可以包括例如杆、按钮或踏板。来自所述传感器的读数(reading)可以被传送到换挡器解释模块(shifter interpretationmodule，SIM)110。SIM 110然后可以解释传感器读数，确定驾驶员选择了哪个范围，并传送范围请求到发动机控制模块(ECM)104和变速器控制模块(TCM)106。
发动机控制模块104控制发动机102。发动机控制模块104可以使用来自发动机102的数据控制车辆100的部件。TCM 106可以采用不同方式接收该范围请求。例如，TCM 106可以通过直接连接或经由网络来接收该范围请求。TCM 106使用该范围请求来控制变速器108。
发明内容
一种系统包括换挡器模块、发动机控制模块以及变速器控制模块。换挡器模块基于驾驶员输入的位置来生成位置信号。发动机控制模块控制发动机，基于位置信号到多个变速器传动范围的映射选择该多个变速器传动范围中的一个，以及基于所选择的变速器传动范围来生成范围请求信号。变速器控制模块基于所述范围请求信号来控制变速器。
在进一步的特征中，驾驶员输入包括杆，并且位置信号基于所述杆的位置。在更进一步的特征中，所述杆的位置基于所述杆的角度。在其他特征中，换挡器模块包括驾驶员输入、传感器、编码模块以及传输(transmitting)模块。传感器基于驾驶员输入的位置生成第一信号。编码模块对第一信号编码以生成位置信号。传输模块将位置信号传送到发动机控制模块。
在其他特征中，发动机控制模块包括接收模块、解码模块和解释模块。接收模块接收位置信号。解码模块对所接收的位置信号进行解码。解释模块选择所选择的变速器传动范围并生成范围请求信号。在其他特征中，当变速器控制模块失灵(malfunction)时，发动机控制模块控制变速器。
在其他特征中，该系统还包括备用变速器控制模块，当变速器控制模块失灵时，所述备用变速器控制模块控制变速器。在其他特征中，发动机控制模块基于范围请求信号和变速器控制模块的状态来生成状态信号。在其他特征中，该系统还包括驾驶员信息中心，所述驾驶员信息中心基于所述状态信号选择性地产生视觉指示器和听觉指示器中的至少一个。
一种方法包括：基于驾驶员输入的位置使用换挡器模块来生成位置信号；使用发动机控制模块来控制发动机；基于所述位置信号到多个变速器传动范围的映射使用发动机控制模块来选择该多个变速器传动范围中的一个；基于所选择的变速器传动范围使用发动机控制模块生成范围请求信号；以及基于所述范围请求信号来控制变速器。
在进一步的特征中，驾驶员输入包括杆，并且所述位置信号基于该杆的位置。在又进一步的特征中，该杆的位置基于该杆的角度。在其他特征中，所述方法进一步包括：基于驾驶员输入的位置使用换挡器模块生成第一信号；使用换挡器模块对第一信号进行编码；基于所述编码使用换挡器模块生成位置信号；以及将所述位置信号传送到发动机控制模块。
在其他特征中，所述方法还包括：使用发动机控制模块接收位置信号；使用发动机控制模块对所接收的位置信号进行解码；以及基于所述解码使用发动机控制模块选择所选择的变速器传动范围。在其他特征中，所述方法还包括基于变速器控制模块的状态使用发动机控制模块来控制变速器。在其他特征中，所述方法还包括：当变速器控制模块失灵时，使用发动机控制模块来控制变速器。
在其他特征中，所述方法还包括基于变速器控制模块的状态使用备用变速器控制模块来控制变速器。在进一步的特征中，所述方法还包括：当变速器控制模块失灵时，使用备用变速器控制模块来控制变速器。在其他的特征中，所述方法还包括：基于范围请求信号和变速器控制模块的状态使用发动机控制模块来生成状态信号。在进一步的特征中，所述方法还包括：基于所述状态信号使用驾驶员信息中心来选择性地产生视觉指示器和听觉指示器中的至少一个。
本发明的其他可应用领域从下文提供的详细描述将变得显而易见。应该理解，详细的描述和具体示例仅仅为了说明的目的，而不打算限制本发明的范围。
附图说明
根据详细的描述和附图将更彻底地理解本发明，其中：
图1是根据现有技术的电子变速器范围选择系统的功能框图；
图2是根据本发明原理的示例性电子变速器范围选择系统的功能框图；以及
图3是流程图，示出根据本发明原理的基于将换挡器模块连接到ECM的范围选择中执行的示例性步骤。
具体实施方式
下面的描述本质上仅仅是示例性的，而不打算以任何方式限制本发明及其应用或用途。为了清楚的目的，在附图中将使用相同的参考数字来表示类似的元件。如这里所用的，短语“A、B和C中的至少一个”应该解释为意指使用非排他性逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应该理解，在不改变本发明的原理的前提下方法中的步骤可以以不同顺序执行。
如这里使用的，术语“模块”指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或群组)和存储器、组合逻辑电路和/或提供期望功能性的其他合适部件。
在车辆中使用电子变速器范围选择以使得车辆的用户能够选择传动范围，诸如停车挡、空挡、倒车挡、行车挡、低速挡和超速挡。换挡器模块检测驾驶员输入的致动(actuation)。发动机控制模块将该致动转换为范围请求。例如，可以通过换挡器模块来检测杆的致动。杆的位置被发送到发动机控制模块，其中所述杆的位置被转换为范围请求。发动机控制模块将该范围请求传送到变速器控制模块，所述变速器控制模块基于该范围请求控制变速器。先前，换挡器解释模块将驾驶员输入的致动转换为范围请求。换挡器解释模块也将该范围请求传送到变速器。
在本发明中，已经从系统中消除了换挡器解释模块且其功能被合并到发动机控制模块中。通过这么做，系统可变得更可靠，因为减少了系统中可能发生故障的部件的数量。并且，因为不使用换挡器解释模块，所以可以降低车辆成本。
现在参考图2，示出根据本发明的原理的示例性电子变速器范围选择系统的功能框图。电子变速器范围选择可以通过将换挡器模块202直接连接到发动机控制模块(ECM)204来执行，如图2所示。在多种实施方式中，换挡器模块202可以诸如经由网络、电缆连接或无线地被直接连接到ECM 204。仅仅作为示例，可以利用诸如控制器区域网络(CAN)或本地互连网络(LIN)来实现该连接。
换挡器模块202包括驾驶员输入206，所述驾驶员输入206可以包括杆、按钮或踏板。驾驶员可以使用所述驾驶员输入206来选择传动范围，所述传动范围诸如停车挡、倒车挡、空挡、行车挡、低速挡或超速挡。换挡器模块202还可以包括传感器208、编码模块210以及传输模块209。
可以使用传感器208来检测驾驶员输入206的使用。例如，驾驶员输入206可以包括杆，以及传感器208可以测量该杆的角度。来自传感器208的输出可以被传送到编码模块210，所述编码模块210可以位于所述换挡器模块202内。
编码模块210可以对来自传感器208的输出进行编码。编码模块210然后可以将编码信号传送到传输模块209。传输模块209接收来自编码模块210的信号，并将所述信号中继(relay)到ECM 204，或者更具体地将所述信号中继到可位于ECM 204内的接收模块211。通过接收模块211来接收所述信号。然后，接收模块211可以将该信号传送到解码模块212，在所述解码模块212处对该信号进行解码。然后，将解码后的信号传送到解释模块214。解释模块214可以读取、诊断(diagnose)以及解释解码后的信号，从而确定范围请求。
存在多种方法来编码、解码以及解释信号，诸如利用软件或硬件。例如，可以使用单缘半字节传输(single edge nibble transmission，SENT)来对传感器信号编码。SENT是一种使用模数转换器和脉宽调制技术来代替数字总线的方法。然后，可以在ECM 204中对编码信号进行诊断和解释。解释模块214将范围请求传送到变速器控制模块(TCM)216、监控模块217和备用TCM模块222。
TCM 216基于该范围请求来控制变速器219。TCM 216和监控模块217都可以将范围请求传送到车身控制模块(BCM)218，以在驾驶员信息中心(DI C)220中显示。在部件可能无法正常运行的情况下，这由作为备用的监控模块217来完成。例如，如果TCM 216运行不正常，则因为监控模块217仍然知道所请求的范围，所以系统可以继续操作。
监控模块217监控所述范围请求以及来自车辆部件的状态信号。例如，发动机213可以包括发动机传感器，诸如每分钟转速(RPM)传感器215，监控模块217监控所述发动机传感器。还可以监控TCM 216。如果TCM 216处于正常运转状态，则监控模块217可以传送范围请求到车身控制模块218。如果TCM 216运行不正常，则ECM 204可以进入跛行回家(limp home)模式。
在跛行回家模式中，可以驱动(drive)车辆直到发动机关闭。仅举例来说，在TCM 216发生故障的情况下，可以由另一控制器(诸如ECM204或备用TCM模块222)使用该范围请求来控制变速器。例如，备用TCM模块222可以控制车辆中的其他功能，以及当TCM 216发生故障时，备用TCM模块222可以接收范围请求并控制变速器219。在多种实施方式中，备用TCM模块222的功能可以被合并在ECM 204中。
当车辆处于跛行回家模式中时，监控模块217可以将消息信号传送到车身控制模块218以在DIC 220中显示。DIC 220可以通知驾驶员车辆处于跛行回家模式。在关闭发动机之后，直到TCM 216正常运转或被更换才可以驱动车辆。
如果ECM 204不运转，该系统依然可以是安全的。例如，如果驾驶员尝试在ECM 204运转不正常的时候发动汽车，则发动机可能无法启动。变速器219可以依赖于液压来换挡，并且因为发动机不在运行所以可能无法从停车挡换出。如果当ECM 204发生故障时发动机正在运行，则发动机可以立即关掉(shut down)，导致变速器219回到(revert to)停车挡。
现在参考图3，流程图示出基于将换挡器模块连接到ECM的范围选择中执行的示例性步骤。控制始于步骤300，其中，确定驾驶员输入的位置。仅举例来说，所述位置可以是杆的位置或按钮或踏板的致动。控制然后转到步骤302，在步骤302将当前位置与先前位置进行比较。如果其不同，则控制转到步骤304；否则，控制返回步骤300。
在步骤304，对新位置进行编码以传输到发动机控制模块。控制然后转到步骤306，在步骤306将新位置传送到发动机控制模块。下一个步骤是308，在步骤308确定发动机控制模块的功能性。如果ECM在运转，则控制转到步骤310；否则，控制转到步骤328。在步骤328，关闭发动机。在步骤328后，控制转到步骤330，在步骤330变速器回到停车挡。
在步骤310，对新位置进行解码。然后在步骤312，将解码后的信号转换为范围请求。然后，控制转到步骤314，在步骤314接收TCM的状态。控制然后转到步骤316，在步骤316检查TCM来确定TCM是否正常运转。如果TCM正常运转，控制转到步骤318；否则，控制转到步骤317。在步骤318，TCM根据范围请求来调节变速器。控制然后转回到步骤300。
如果在步骤316TCM运转不正常，控制转到步骤317，在步骤317，诸如ECM的备用控制器接管变速器的控制。控制然后转到步骤320，在步骤320将TCM的状态和/或出错传输到BCM。下一个步骤是322，在步骤322DI C指示所述状态和/或出错。控制然后转到步骤324，在步骤324进行检查以确定发动机是否在运行。如果发动机在运行，则下一个步骤是326，在步骤326控制等待驾驶员选择停车挡；否则，控制转到步骤330且变速器回到停车挡。在步骤326之后，在步骤328关闭发动机。在步骤328之后，控制继续进行到步骤330且变速器回到停车挡。
本领域技术人员现在根据前面描述可以理解，能够以多种形式来实现本公开的广泛指导。因此，虽然本公开包括特定示例，本公开的真实范围不应该被如此限制，因为对于本领域技术人员来说在研究附图、说明书和下面的权利要求书之后其他修改将变得显而易见。

Claims (18)

1.一种电子变速器控制系统，包括：
换挡器模块，其基于驾驶员输入的位置生成位置信号；
发动机控制模块，所述发动机控制模块控制发动机，基于所述位置信号到多个变速器传动范围的映射来选择所述多个变速器传动范围中的一个，以及基于所述选择的变速器传动范围来生成范围请求信号；以及
变速器控制模块，其基于所述范围请求信号来控制变速器，
其中当所述变速器控制模块失灵时，所述发动机控制模块控制所述变速器。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述驾驶员输入包括杆，以及其中所述位置信号基于所述杆的位置。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述杆的所述位置基于所述杆的角度。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述换挡器模块包括：
所述驾驶员输入；
传感器，其基于所述驾驶员输入的所述位置来生成第一信号；
编码模块，其编码所述第一信号以生成所述位置信号；以及
传输模块，其将所述位置信号传送到所述发动机控制模块。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述发动机控制模块包括：
接收模块，用于接收所述位置信号；
解码模块，用于解码所述接收的位置信号；以及
解释模块，用于选择所述选择的变速器传动范围以及生成所述范围请求信号。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，当所述变速器控制模块失灵时，一旦所述选择的变速器传动范围是停车挡，所述发动机控制模块就关闭所述发动机。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，当所述发动机控制模块失灵时，所述发动机关闭且变速器回到停车挡。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述发动机控制模块基于所述范围请求信号以及所述变速器控制模块的状态来生成状态信号。 
9.根据权利要求8所述的系统，还包括驾驶员信息中心，所述驾驶员信息中心基于所述状态信号选择性地生成视觉指示器和听觉指示器中的至少一个。
10.一种电子变速器控制方法，包括：
基于驾驶员输入的位置使用换挡器模块生成位置信号；
使用发动机控制模块来控制发动机；
基于所述位置信号到多个变速器传动范围的映射，使用所述发动机控制模块选择所述多个变速器传动范围中的一个；
基于所述选择的变速器传动范围使用所述发动机控制模块生成范围请求信号；
基于所述范围请求信号在变速器控制模块中选择性地控制变速器；以及
当所述变速器控制模块失灵时，在所述发动机控制模块中选择性地控制所述变速器。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述驾驶员输入包括杆，以及其中所述位置信号基于所述杆的位置。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述杆的所述位置基于所述杆的角度。
13.根据权利要求10所述的方法，还包括：
基于所述驾驶员输入的所述位置在所述换挡器模块中生成第一信号；
在所述换挡器模块中编码所述第一信号；
基于所述编码在所述换挡器模块中生成所述位置信号；以及
将所述位置信号传送到所述发动机控制模块。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
在所述发动机控制模块中接收所述位置信号；
在所述发动机控制模块中解码所述接收的位置信号；以及
基于所述解码在所述发动机控制模块中选择所述选择的变速器传动范围。
15.根据权利要求10所述的方法，还包括：当所述变速器控制模块失灵时，一旦所述选择的变速器传动范围是停车挡，就关闭所述发动机。 
16.根据权利要求10所述的方法，当所述发动机控制模块失灵时，关闭所述发动机且控制变速器回到停车挡。
17.根据权利要求10所述的方法，还包括：基于所述范围请求信号和变速器控制模块的状态，在所述发动机控制模块中生成状态信号。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括：基于所述状态信号使用驾驶员信息中心选择性地产生视觉指示器和听觉指示器中的至少一个。 
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