CN102460375B - 用于确定基于车辆质量的断点以在两种不同的变速器换挡规律之间进行选择的系统 - Google Patents

用于确定基于车辆质量的断点以在两种不同的变速器换挡规律之间进行选择的系统 Download PDF

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Abstract

本文提供了一种针对机动车的变速器用于在经济模式换档规律和性能模式换档规律之间进行选择的方法。指定期望的车辆加速度分布图，通过该期望的车辆加速度分布图来确定车辆的累积净牵引力。此外，还在期望的车辆加速度分布图上确定车速的改变。根据期望的车辆加速度分布图上的车辆的累积净牵引力和车速的改变，来计算基于车辆质量的换档规律断点。将该基于车辆质量的换档规律断点与当前车辆质量指示进行比较，并基于该比较，为变速器的操作选择经济模式换档规律和性能模式换档规律中的一个。使用经济模式换档规律和性能模式换档规律中的所选模式，控制变速器的档位之间的切换。

Description

用于确定基于车辆质量的断点以在两种不同的变速器换挡规律之间进行选择的系统
相关申请的交叉引用
本申请要求享受2009年6月1日递交的美国专利申请No.12/455,369的优先权，故以引用方式将该申请的全部内容并入本文。
技术领域
概括地说，本发明涉及具有多个自动可选择齿轮的机动车变速器，具体地说，本发明涉及用于确定基于车辆质量的断点的系统，该系统可以用于根据当前整车质量指示来在两种不同的变速器换档规律之间进行选择。
背景技术
通常，具有多个自动可选择齿轮的变速器由控制电路根据一个或多个预编程的换档规律进行控制，其中这些预编程的换档规律根据发动机转速来规定各个齿轮之间的变速换档点。在一些实施例中，控制电路可以存取两种或更多不同的换档规律，每一种换档规律根据不同的标准来规定变速器换档点。例如，相对于所谓的性能模式换档规律，所谓的经济模式换档点规律在较低的发动机转速处规定变速换档点，使得使用经济模式规律实现相对较高的燃油经济性，使用性能模式规律实现相对较高的发动机性能。
一种用于在两种不同的换档规律之间进行选择的示例标准是车辆质量，使得在相对较低的车辆质量状况下，期望经济模式换档规律，而在相对较高车辆质量状况下，期望性能模式换档规律。期望自动地确定基于车辆质量的断点，以便在基于期望的性能和当前车辆配置来在两种不同的换档点规律之间选择时使用，并当这些初始状况中的任何一个或多个发生改变时，自动地重新确定基于车辆质量的断点。
发明内容
本发明包括所附权利要求书里陈述的特征中的一个或多个和/或下面特征中的一个或多个及其组合。一种针对机动车的变速在经济模式换档规律和性能模式换档规律之间进行选择的方法可以包括：指定期望的车辆加速度分布图，在所述期望的车辆加速度分布图上确定所述车辆的累积净牵引力，在所述期望的车辆加速度分布图上确定车速的改变，根据所述期望的车辆加速度分布图上的所述车辆的累积净牵引力和车速的改变，来计算基于车辆质量的换档规律断点，将所述基于车辆质量的换档规律断点与当前车辆质量指示进行比较，基于比较结果，为所述变速器的操作选择所述经济模式换档规律和所述性能模式换档规律中的一个，根据所述经济模式换档规律和所述性能模式换档规律中的所选定模式，控制所述变速器的档位之间的切换。
指定期望的车辆加速度分布图可以包括指定期望的最小车辆加速度分布图，其中，所述期望的最小车辆加速度分布图与车辆使用所述经济模式换档规律所呈现的最小加速度相对应，所述基于车辆质量的换档规律断点与使用所述经济模式换档规律实现所述期望的最小车辆加速度分布图时的最大车辆重量相对应。或者，指定期望的车辆加速度分布图可以包括指定期望的最大车辆加速度分布图，其中，所述期望的最大车辆加速度分布图与车辆使用所述性能模式换档规律所呈现的最大加速度相对应，所述基于车辆质量的换档规律断点与使用所述性能模式换档规律实现所述期望的最大车辆加速度分布图时的最小车辆重量相对应。
确定累积净牵引力可以包括：确定与操作性耦合到变速器的发动机的全加速器踏板发动机扭矩曲线相对应的发动机扭矩曲线，确定所述经济模式换档规律和所述性能模式换档规律中与所述期望的车辆加速度分布图相对应的一个换档规律的换档点，确定变速器的所有档位(gearrange)的齿轮比，确定携带所述变速器的车辆的后轴比，确定携带所述变速器的车辆的气动阻力函数，确定携带所述变速器的车辆的滚动阻力，根据所述期望的车辆加速度分布图、所述期望的车辆加速度分布图上的所述经济模式换档规律和所述性能模式换档规律中的一个的换档点、所述发动机扭矩曲线、所述变速器的齿轮比、所述后轴比、所述气动阻力以及所述滚动阻力，来计算所述车辆的累积净牵引力。在一个实施例中，确定发动机扭矩曲线可以包括：从被配置为控制所述发动机的操作的发动机控制电路接收所述全加速器踏板扭矩曲线。或者，确定发动机扭矩曲线可以包括：从被配置为控制所述发动机的操作的发动机控制电路接收发动机峰值输出扭矩值，处理所述发动机峰值输出扭矩，以从其推断所述全加速器踏板发动机扭矩曲线。或者，确定发动机扭矩曲线可以包括：将所述全加速器踏板扭矩曲线编程到存储器单元中。
此外，该方法还可以包括：如果所述期望的车辆加速度分布图、所述发动机扭矩曲线、所述经济模式换档规律和所述性能模式换档规律中的一个的换档点、所述齿轮比、所述后轴比、所述气动阻力函数和所述滚动阻力中的任何一个或多个的值发生改变，则在所述期望的车辆加速度分布图上重新确定所述车辆的累积净牵引力，重新计算所述基于车辆质量的换档规律断点。
该方法可以以指令的形式存储在存储器单元中，所述指令可由被配置为控制所述变速器的操作的变速控制电路执行。
基于所述比较结果来为变速器的操作选择所述经济模式换档规律和所述性能模式换档规律中的一个可以包括：如果与所述当前车辆质量指示相比，所述基于车辆质量的换档规律断点更大，则选择所述经济模式换档规律，否则选择所述性能模式换档规律。所述基于车辆质量的换档规律断点可以表示为车辆总重量断点，所述当前车辆质量指示可以表示为当前车辆重量指示。
一种用于在经济模式变速换档规律和性能模式变速换档规律之间进行选择的系统可以包括：具有多个自动可选择档位的变速器；变速器控制电路，其配置为控制所述变速器的操作；发动机控制电路，其配置为对操作性耦合到所述变速器的内燃机的操作进行控制；在所述发动机控制电路和所述变速器控制电路之间建立的数据链路。所述变速器控制电路可以包括：使所述经济模式换档规律和所述性能模式换档规律存储在其中的存储器。此外，所述变速器控制电路的存储器还具有在其中存储的可由所述变速器控制电路执行以实现下面操作的指令：确定期望的车辆加速度分布图；在所述期望的车辆加速度分布图上确定所述车辆的累积净牵引力；在所述期望的车辆加速度分布图上确定车速的改变；根据所述期望的车辆加速度分布图上的所述车辆的累积净牵引力和车速的改变，来计算基于车辆质量的换档规律断点；将所述基于车辆质量的换档规律断点与当前车辆质量指示进行比较；基于所述比较结果，为所述变速器的操作选择所述经济模式换档规律和所述性能模式换档规律中的一个；根据所述经济模式换档规律和所述性能模式换档规律中的所选模式，控制所述变速器的档位之间的变换。
所述变速器控制电路的存储器中存储的指令包括可由所述变速器控制电路执行以实现下面操作的指令：通过以下操作来在所述期望的车辆加速度分布图上确定所述车辆的累积净牵引力：确定与所述发动机的全加速器踏板发动机扭矩曲线相对应的发动机扭矩曲线，确定所述经济模式换档规律和所述性能模式换档规律中与所述期望的车辆加速度分布图相对应的一个换档规律的换档点，确定所述变速器的所有档位的齿轮比，确定携带所述变速器的车辆的后轴比，确定携带所述变速器的车辆的气动阻力函数，确定携带所述变速器的车辆的滚动阻力，根据所述期望的车辆加速度分布图、所述期望的车辆加速度分布图上的所述经济模式换档规律和所述性能模式换档规律中的一个的换档点、所述发动机扭矩曲线、所述变速器的齿轮比、所述后轴比、所述气动阻力以及所述滚动阻力，来计算所述车辆的累积净牵引力。
在一个实施例中，所述变速器控制电路可以用于：通过所述数据链路从所述发动机控制电路接收所述全加速器踏板发动机扭矩曲线，来确定所述发动机扭矩曲线。或者，所述变速器控制电路可以用于：通过所述数据链路从所述发动机控制电路接收发动机峰值扭矩值，根据所述发动机峰值扭矩值，推断所述全加速器踏板发动机扭矩曲线，来确定所述发动机扭矩曲线。或者，所述全加速器踏板发动机扭矩曲线可以存储在所述变速器控制电路的存储器中，所述变速器控制电路可以用于：通过从所述变速器控制电路的存储器中获得所述全加速器踏板发动机扭矩曲线，来确定所述发动机扭矩曲线。
此外，所述变速器控制电路的存储器中存储的指令还包括可由所述变速器控制电路执行以实现下面操作的指令：如果所述期望的车辆加速度分布图、所述发动机扭矩曲线、所述经济模式换档规律和所述性能模式换档规律中的一个的换档点、所述齿轮比、所述后轴比、所述气动阻力函数和所述滚动阻力中的任何一个或多个的值发生改变，则在所述期望的加速度分布图上重新确定所述车辆的累积净牵引力，重新计算所述基于车辆质量的换档规律断点。
所述变速器控制电路的存储器中存储的指令包括可由所述变速器控制电路执行以实现下面操作的指令：通过如果与所述当前车辆质量指示相比，所述基于车辆质量的换档规律断点更大，则选择所述经济模式换档规律，否则选择所述性能模式换档规律，来基于所述比较结果为所述变速器的操作选择所述经济模式换档规律和所述性能模式换档规律中的一个。
附图说明
图1是用于确定基于车辆质量的断点，以便在两种不同的变速器换档点规律之间进行选择的系统的一个示例性实施例的框图和示意性视图。
图2是用于在确定基于车辆质量的断点之前，收集初始发动机、变速器、车辆和期望的性能状况的过程的一个示例性实施例的流程图。
图3是发动机输出扭矩对比发动机转速的图，其描绘了发动机扭矩曲线的一个示例性实施例。
图4A是车速对比时间的图，其描绘了用于示例性经济模式换档规律的多个可选择的最小车辆加速度分布图。
图4B是车辆加速度对比车速的图，其以不同的格式描绘了图4A中所示的相同分布图。
图5是基于根据图2的过程所收集的初始状况，来确定基于车辆质量的断点的过程的一个示例性实施例的流程图。
图6是档位对比车速的图，其描绘了用于将所选的最小车辆加速度分布图映射到档位的图的一个示例。
图7是基于当前车辆质量指示与根据图5的过程所确定的基于车辆质量的断点的对比，来在经济换档规律和性能换档规律之间进行选择的过程的一个示例性实施例的流程图。
具体实施方式
为了促进对于本发明的原理的理解，现参照附图中示出的多个示例性实施例，其中具体的语言用于描述相同的元素。
现参见图1，该图示出了用于确定基于车辆质量的断点，以便在两种不同的变速器换档点规律之间进行选择的系统10的一个示例性实施例的框图和示意性视图。在所示的实施例中，系统10包括内燃机12，后者被配置为旋转地驱动输出轴14，其中输出轴14耦接到常规变矩器20的输入或者泵轴16。输入或者泵轴16连接到叶轮或者泵18，后者由发动机12的输出轴14进行旋转驱动。变矩器20还包括涡轮机22，后者连接到涡轮轴24，其中涡轮轴24耦接到变速器28的可旋转输入轴26，或者与变速器28的可旋转输入轴26整合在一起。变速器28是常规的，例如，其包括具有多个自动选择的齿轮的行星齿轮系统30。变速器的输出轴32耦接到传动轴34，或者与其整合在一起，并对传动轴34进行旋转驱动，其中传动轴34耦接到常规的万向接头36。万向接头36耦接到车轴38，并对其进行旋转驱动，其中车轴38具有在其各终端处安装的车轮40A和40B。变速器28的输出轴32通过传动轴34、万向接头36和车轴38，以常规方式对车轮40A和40B进行驱动。
在变矩器20的泵18和涡轮机22之间连接常规的锁止离合器42。变矩器20的操作是常规的，即在某些运行状态(例如，车辆发动、低速和某些变速换档状态)期间，变矩器20可用于以所谓的“变矩器”模式操作。在变矩器模式下，锁止离合器42是脱离啮合的，泵18以发动机输出轴14的旋转速度进行旋转，同时泵18通过在泵18和涡轮机22之间放入的流体(没有示出)对涡轮机22进行旋转驱动。在该工作模式下，通过流体耦合发生扭矩倍增，使得与发动机12所提供的相比，涡轮轴24承受更多的驱动扭矩，如本领域所已知的。或者，在其它运行状态(例如，当变速器28的行星齿轮系统30的某些齿轮参与时)期间，变矩器20以所谓的“锁止”模式操作。在锁止模式中，锁止离合器42参与其中，从而直接对于涡轮机22来说，泵18是安全的，使得发动机输出轴14直接耦接到变速器28的输入轴26，如本领域所已知的。
此外，变速器28还包括电动液压系统44，后者通过多个(J个)流体路径(461-46J)与行星齿轮系统30进行流体耦合，其中J可以是任意正整数。电动液压系统44对于控制信号进行响应，以便选择性地使流体流过这些流体路径(461-46J)中的一个或多个，从而控制行星齿轮系统30中的多个相应摩擦装置的操作(即，啮合和脱离)。所述多个摩擦装置可以包括，但不限于：一个或多个常规的制动装置、一个或多个扭矩传送装置等等。通常，通过选择性地控制所述多个摩擦装置中的每一个装置所施加的摩擦力(例如，通过控制对于每一个摩擦装置的流体压力)，来控制所述多个摩擦装置的操作(即，啮合和脱离)。在一个示例性实施例(不应以任何方式将其视作为限制性的)中，所述多个摩擦装置包括具有常规离合器形式的多个制动装置和扭矩传送装置，所述摩擦装置中的每一个通过由电动液压系统36所提供的流体压力进行可控地啮合和脱离。在任何情况下，通过所述多个流体路径(461-46J)中的流体压力的控制，对所述多个摩擦装置进行选择性地控制，来以常规方式实现变速器28的各个齿轮之间的改变或切换。
此外，系统10还包括具有存储器单元55的变速器控制电路50。变速器控制电路50是示例性地基于微处理器的，存储器单元55通常包括在其中存储的指令，这些指令可由变速器控制电路50执行，以控制变矩器20的操作和变速器28的操作，即，在行星齿轮系统30的各个齿轮之间进行切换。但是，应当理解的是，本发明预期其它实施例，其中在这些其它实施例中，变速器控制电路50不是基于微处理器的，而是被配置为基于在存储器单元55中存储的硬件线指令和/或软件指令的一个或多个集，来控制变矩器20和/或变速器28的操作。
在图1所描绘的系统10中，变矩器20和变速器28包括被配置为产生传感器信号的多个传感器，其中这些传感器信号指示变矩器20和变速器28各自的一个或多个操作状态。例如，变矩器20示例性地包括常规速度传感器60，后者被设置并配置为产生与泵轴16的旋转速度相对应的速度信号，其中泵轴16的旋转速度与发动机12的输出轴14的旋转速度相同。速度传感器60通过信号路径62，电连接到变速器控制电路50的泵速度输入(PS)，变速器控制电路50可用于以常规方式来处理速度传感器60所产生的速度信号，以确定涡轮轴16/发动机输出轴14的旋转速度。
变速器28示例性地包括另一个常规速度传感器64，后者被设置并配置为产生与变速器输入轴26的旋转速度相对应的速度信号，其中变速器输入轴26的该旋转速度与涡轮轴24的旋转速度相同。变速器28的输入轴26直接耦接到涡轮轴24，或者与涡轮轴24整合在一起，速度传感器64可以被替代地设置并配置为产生与涡轮轴24的旋转速度相对应的速度信号。在任何情况下，速度传感器64都通过信号路径66，电连接到变速器控制电路50的变速器输入轴速度输入(TIS)，变速器控制电路50可用于以常规方式来处理速度传感器64所产生的速度信号，以确定涡轮轴24/变速器输入轴26的旋转速度。
此外，变速器28还包括另一个速度传感器68，后者被设置并配置为产生与变速器28的输出轴32的旋转速度相对应的速度信号。速度传感器68可以是常规的，其通过信号路径70，电连接到变速器控制电路50的变速器输出轴速度输入(TOS)。变速器控制电路50被配置为以常规方式来处理速度传感器60所产生的速度信号，以确定变速器输出轴32的旋转速度。
在所描绘的实施例中，变速器28还包括一个或多个传动装置，后者被配置为控制变速器28中的各种操作。例如，本申请描述的电动液压系统44示例性地包括多个传动装置(例如，常规的螺线管或者其它常规的传动装置)，它们通过相应数量的信号路径(721-72J)，电连接到变速器控制电路50的多个(J个)控制输出(CP1-CPJ)，其中J可以是如上面所描述的任何正整数。电动液压系统44中的各个传动装置可以对由变速器控制电路50在相应信号路径721-72J中的一个路径上所产生的控制信号CP1-CPJ中的相应控制信号进行响应，以便基于各个速度传感器60、64和/或68所提供的信息，通过控制一个或多个相应的流体通道461-46J之中的流体的压力，来控制所述多个摩擦装置中的每一个所施加的摩擦力，并因此控制一个或多个相对应摩擦装置的操作(即，啮合和脱离)。行星齿轮系统30的摩擦装置示例性地由液压流体进行控制，其中液压流体由电动液压系统以常规方式进行分配。例如，电动液压系统44示例性地包括常规的液压正排量泵(没有示出)，后者通过电动液压系统44中的一个或多个传动装置的控制，来向一个或多个摩擦装置分配流体。在该实施例中，控制信号CP1-CPJ是所述一个或多个传动装置进行响应以控制对于一个或多个摩擦装置的液压的示例性类似摩擦装置压力命令。但是，应当理解的是，所述多个摩擦装置中的每一个所施加的摩擦力可以替代性地根据其它常规摩擦装置控制结构和技术进行控制，这种其它常规摩擦装置控制结构和技术是本发明可预期的。但是，无论如何，控制电路50都是根据存储器单元55中存储的指令来控制每一个摩擦装置的类似操作。
在所描绘的实施例中，系统10还包括具有输入/输出端口(I/O)的发动机控制电路80，其中所述I/O通过多个(K个)信号路径82电耦接到发动机12，其中K可以是任何正整数。发动机控制电路80可以是常规的，其可用于控制和管理发动机12的整体操作。此外，发动机控制电路80还包括通信端口(COM)，后者通过多个(L个)信号路径84，电连接到变速器控制电路50的类似通信端口(COM)，其中L可以是任何正整数。一般情况下，将所述一个或多个信号路径84统称为数据链路。通常，发动机控制电路80和变速器控制电路50可用于以常规方式，通过所述一个或多个信号路径84来共享信息。例如，在一个实施例中，发动机控制电路80和变速器控制电路50可用于根据汽车工程师协会(SAE)J-1939通信协议，通过所述一个或多个信号路径84，以一个或多个消息的形式共享信息，但本发明也可预期其它实施例，其中在这些其它实施例中，发动机控制电路80和变速器控制电路50可用于根据一个或多个其它常规的通信协议，通过所述一个或多个信号路径84来共享信息。
现参见图2，该图示出了用于在确定基于车辆质量的断点之前，收集初始发动机、变速器、车辆和期望的性能状况的过程100的一个示例性实施例的流程图。过程100示例性地以可由变速器控制电路50执行以收集初始的配置信息的指令的形式，存储在变速器控制电路50的存储器55中。过程100开始于步骤102，其中在步骤102，变速器控制电路50判断在发动机控制电路80和变速器控制电路50之间是否进行了新的电连接。通常，对变速器控制电路50和发动机控制电路80进行编程，以便在连接的第一时间(例如，在车辆启动过程期间)，以及此外当将置换变速器控制电路50和/或发动机控制电路80安装在系统中时，交换某些信息。当在任何情况下发生这种信息交换，或者当检测到控制电路50和80之间的新连接的某个其它常规指示符时，过程102转到步骤104，其中在步骤104，变速器控制电路50可用于确定发动机扭矩曲线。
参见图3，该图示出了发动机输出扭矩对比发动机转速的图130，其描绘了发动机扭矩曲线的一个示例性示例。通常，将发动机扭矩曲线130理解为包括边界132以及包含在该边界132之中的发动机输出扭矩对比发动机转速图。但是，为了说明本发明，术语发动机扭矩曲线仅仅指代边界132，后者对应于处于100％或者最大加速器踏板位置的发动机输出扭矩对比发动机转速，即，当完全地踩下车辆的加速器踏板(没有示出)时，或者已知为全加速器踏板发动机扭矩曲线。虽然一般情况下，将发动机扭矩曲线132理解为包括图3中的虚线所描绘的边界134，但通常为了喷射目的，在低发动机转速处建立限制性边界136，应当将本申请其后指代的全加速器踏板发动机扭矩曲线理解为包括边界132和136。
再次返回到图2的步骤104，本发明可以预期多种用于确定发动机扭矩曲线的不同技术。例如，在一个实施例中，变速器控制电路50可用于通过从发动机控制电路80请求发动机扭矩曲线，来确定发动机扭矩曲线。随后，发动机控制电路80可用于从发动机控制电路80的存储器获得发动机扭矩曲线，并随后通过数据链路84向变速器控制电路50发送该发动机扭矩曲线。
在一些替代的实施例中，发动机控制电路80可以被配置为在请求时不向变速器控制电路50提供完整的发动机扭矩曲线，或者可以被配置为只提供发动机峰值输出扭矩信息。在这些实施例中，变速器控制电路50可用于在步骤104，通过从发动机控制电路80请求发动机峰值输出扭矩信息来确定发动机扭矩曲线，发动机控制电路80可用于从存储器获得该发动机峰值输出扭矩信息，并通过数据链路84向变速器控制电路50发送该发动机峰值输出扭矩信息。随后，变速器控制电路50可用于基于从发动机控制电路80获得的发动机峰值输出扭矩信息以及另外可用于变速器控制电路50的信息或者位于变速器控制电路50之内的信息，以常规方式来构造发动机扭矩曲线。
在其它实施例中，发动机控制电路80可以被配置为在请求或者其它情况时，不向变速器控制电路50提供任何的发动机输出扭矩信息。在这些实施例中，将发动机扭矩曲线整体地或者部分地编程或者预先编程到变速器控制电路50的存储器55中，在该实施例中，变速器控制电路50可用于在步骤104，通过从存储器55获得该发动机扭矩曲线和/或基于可用于变速器控制电路50的信息或者位于变速器控制电路50之内的信息来构造发动机扭矩曲线的任何非编程的部分，来确定发动机扭矩曲线。
在步骤104之后，图2的过程100转到步骤106，其中在步骤106，变速器控制电路50可用于确定期望的车辆加速度分布图。在一个实施例中，多个预先存在或者预先编程的车辆加速度分布图是可用的，例如，通过常规的服务工具或者存储在变速器控制电路50的存储器55之中，可以从所述多个预先存在或者预先编程的车辆加速度分布图中选择期望的一个。参见图4A，该图示出了车速对比时间的图，其描绘了可选择的多个车辆加速度分布图140A、140B、140C的一个示例，其中的每一个表示使用经济模式换档规律的车辆的最小(例如，最差)加速度。在所描绘的实施例中，以多个(N个)连续的车速值(例如，间隔40毫秒的1000个值)的形式提供车辆加速度分布图140A、140B、140C。参见图4B，该图示出了车辆加速度对比车速的图，其以不同的格式描绘图4A中所示出的相同信息。因此，各个车辆加速度分布图150A、150B和150C分别直接对应于车辆加速度分布图140A、140B、140C中的相对应一个。在任何情况下，通过从多个预先存在或者预先编程的车辆加速度分布图中选择期望的车辆加速度分布图，来在该实施例中执行步骤106。在没有可用的预先存在或者预先编程的车辆加速度分布图的其它实施例中，在步骤106，将适当的车辆加速度分布图编程到变速器控制电路50的存储器55中。
过程100从步骤106转到步骤108，其中在步骤108，变速器控制电路50可用于确定变速器28的行星齿轮系统30中的每一个可选择的档位的齿轮比(GR)，确定变矩器模型，其中当操作在如上所述的变矩器模式时，该模型对变矩器20的操作进行建模。例如，N速变速器28具有N个可选择的档位，其中每一个档位规定一个不同的齿轮比。变矩器模型在变速器28的数字较低档位中的一个或多个中(例如，在第一和第二档位中)，示例性地影响发动机12的输出轴14和变速器28的输出轴32之间的扭矩比，但通常不影响变速器的较高档位中的扭矩比。在任何情况下，通常将齿轮系统30的齿轮比和变矩器模型预先编程到变速器控制电路50的存储器55中，因此在该实施例中，变速器控制电路50可用于通过从存储器55获得信息，来确定齿轮比和变矩器模型信息。在没有将该信息预先编程到变速器控制电路50的存储器55或者可用于变速器控制电路50的其它存储器中的其它实施例中，在步骤108，将齿轮比和变矩器模型信息编程到存储器55中。
在步骤108之后，过程100转到步骤110，其中在步骤110，变速器控制电路50可用于确定期望的换档规律。通常，变速器控制电路50的存储器55具有在其中存储的至少两个换档规律：如本申请上面所描述的常规经济模式换档规律和常规性能模式换档规律。如本领域所公知的，这两种换档规律通常在发动机转速或者速度范围中不同，其中在这些发动机转速或者速度范围处，实现变速器28的各种档位之间的切换(升档和降档)。如下文所详细描述的，根据基于车辆质量的换档规律断点确定例程的目标，以及所选的车辆加速度分布图，在步骤110，选择经济模式换档规律或者性能模式换档规律。例如，如果所选的车辆加速度分布图表示处于经济模式换档规律中的车辆的最小或者最差加速度(例如，如图4A和4B所示)，那么在步骤110，选择经济模式换档规律。相比而言，如果所选的车辆加速度分布图表示处于性能模式换档规律中的车辆的最大加速度，那么在步骤110，选择性能模式换档规律。在任一情况下，从变速器控制电路50的存储器55获得在步骤110选择的换档规律的换档点(即，规定在变速器28的各种档位之间进行切换的发动机转速或者发动机转速范围)。
在步骤110之后，过程100转到步骤112，其中在步骤112，变速器控制电路50可用于确定携带发动机12和变速器28的车辆的后轴比(RAR)和轮胎尺寸(TS)。后轴比示例性地是使轴38完成一个完整的旋转而需要传动轴34旋转的数量的比率，轮胎尺寸是轮胎40A和40B的直径。在一些实施例中，将后轴比(RAR)和轮胎尺寸(TS)预先编程到变速器控制电路50的存储器55中，在该实施例中，在步骤112，变速器控制电路50只简单地从存储器55中获得这些参数。在其它实施例中，在步骤112，将RAR和TS编程到存储器55中。
在步骤112之后，过程100转到步骤114，其中在步骤114，变速器控制电路50可用于确定气动阻力函数(FAERO)和滚动阻力函数(RR)。气动阻力函数示例性地规定了携带发动机12和变速器28的车辆在运行期间经历的气动阻力，其通常取决于携带发动机12和变速器28的车辆的车速和配置。滚动阻力函数示例性地规定了轮胎40A和40B相对于该车辆在运行期间的行进表面的阻力。滚动阻力通常取决于轮胎尺寸，但可以将其建模为常量。在一个实施例中，气动阻力函数(FAERO)可以从存储器55、发动机控制电路80的存储器或者常规的服务工具中存储的多个这种函数中选择。在这些实施例中，在步骤114，选择多个气动阻力函数中的适当一个，并将其存储在存储器55中。在其它实施例中，在步骤114，将气动阻力函数编程到存储器55中。滚动阻力可以同样地从存储器55、发动机控制电路80的存储器或者常规的服务工具中所存储的多个滚动阻力函数或值中选择。在这些实施例中，在步骤114，选择多个滚动阻力函数或者值中的适当一个，并将其存储在存储器55中。在其它实施例中，在步骤114，将滚动阻力函数或者值编程到存储器55中。
如果在步骤102，变速器控制电路50确定在发动机控制电路80和变速器控制电路50之间没有进行新连接，则过程100转到步骤118，其中在步骤118，变速器控制电路50可用于判断先前在步骤104-114收集的初始参数中的任何一个或多个是否发生改变。如果发生改变，则变速器控制电路50可用于在步骤120确定一个或多个改变的参数的值。在步骤114和120中的任意一个之后，过程100转到步骤116，其中在步骤116，变速器控制电路50可用于基于过程100在步骤104-114收集的初始参数信息和/或在步骤120处更新的信息，来执行基于车辆质量的换档规律断点确定例程。在步骤116之后，从步骤118的“否”分支开始，过程100循环返回到步骤118的开始。
现参见图5，该图示出了过程200的一个示例性实施例的流程图，其中过程200规定了图2的过程100的步骤116的基于车辆质量的换档规律断点确定例程。过程200示例性地以指令的形式存储在变速器控制电路50的存储器55中，其中这些指令可由变速器控制电路50执行，以确定基于车辆质量的换档规律断点。
在过程100的实施例中，在步骤106选择的期望的车辆加速度分布图表示车辆使用经济模式换档规律所呈现的最小或者最差加速度，在过程100的步骤108处选择的期望的换档规律是经济模式换档规律，过程200示例性地被配置为确定具有最大车辆总重量形式的基于车辆质量的换档规律断点，其使用所选的经济模式换档规律来实现所选的最小车辆加速度分布图。因此，使用所选的经济模式换档规律来实现所选的最小车辆加速度分布图的该最大车辆总重量表示车辆总重量断点，其中高于此车辆总重量断点则应当使用性能模式换档规律，低于(且包括)此车辆总重量断点则应当使用经济模式换档规律。相反，在过程100的实施例中，在步骤106处选择的期望的车辆加速度分布图表示车辆使用性能模式换档规律所呈现的最大或者最佳加速度，在过程100的步骤108处选择的期望的换档规律是性能模式换档规律，过程200示例性地被配置为确定具有最小车辆总重量形式的基于车辆质量的换档规律断点，其使用所选的性能模式换档规律来实现所选的最大车辆加速度分布图。因此，使用所选的性能模式换档规律来实现所选的最大车辆加速度分布图的该最小车辆总重量同样地表示车辆总重量断点，其中高于此车辆总重量断点则应当使用性能模式换档规律，低于(且包括)此车辆总重量断点则应当使用经济模式换档规律。
过程200开始于步骤202，其中在步骤202，变速器控制电路50可用于规定档位与所选车辆加速度分布图函数(GRVAP)的对比。示例性地，GRVAP是由变速器控制电路50基于在过程100的步骤106处选择的车辆加速度分布图以及还基于在过程100的步骤110处所选择的换档点规律的换档点所构造的图或表，该图或表将每一个离散的车辆加速度分布图值映射到变速器档位中的相对应一个。现参见图6，该图示出了档位对比车速的图250，其描绘了GRVAP函数的一个示例性实施例，其中在该GRVAP函数中，以车速对比时间的形式(例如，如图4A中的示例所示)提供所选的车辆加速度分布图。在图6所描绘的实施例中，通过使用在过程100的步骤110处选择的换档规律的换档点、在过程100的步骤108处确定的齿轮比信息和变矩器模型以及在过程100的步骤112处确定的后轴比(RAR)，将N个车速值中的各个映射到M个不同的档位中的相对应一个，来构造GRVAP图或函数。例如，变速器28的第一档位的最大发动机转速(MES1)由所选的换档规律的相应换档点信息进行规定。可以通过将该最大发动机转速(MES1)乘以变矩器模型针对第一档位规定的扭矩比(TR1)，乘以第一档位的齿轮比(GR1)，并乘以后轴比(RAR)，来将MES1转换为第一档位的最大车速(MVS1)，或者MVS1＝MES1*TR1*GR1*RAR。因此，将来自所选的车辆加速度分布图的介于零和MVS1之间的所有车速值映射到如图6中所描绘的第一档位。同样，将来自所选的车辆加速度分布图的介于MVS1和MVS2之间的所有车速值映射到第二档位(其中MVS2＝MES2*TR2*GR2*RAR)等等，直到MVSM-1为止，并将所有剩余的车速值映射到第M个档位，如图6中所示。应当理解的是，由变矩器模型所规定的扭矩比通常是高于某个档位(例如，第三档位)的单位，或者变矩器模型扭矩比通常是车速的常规函数或者预定的扭矩比值。本领域普通技术人员应当认识到用于将所选的车辆加速度分布图值映射到相应的档位的其它技术，本发明也可预期这些其它技术。
再次参见图5，过程200从步骤202转到步骤204，其中在步骤204，变速器控制电路50可用于根据在图2的过程100的步骤112处所确定的轮胎尺寸(TS)，并示例性地使用在图2的过程100的步骤114处确定的滚动阻力函数，来确定滚动阻力。在过程100的实施例中，在步骤114处确定滚动阻力值(RR)以替代滚动阻力函数，可以忽略过程200的步骤204。在任一情况下，过程200转到步骤206，其中在步骤206，变速器控制电路50可用于将累积的净牵引力累加值(∑NTF)设置为等于零，将计数器i设置为等于1。在步骤206之后，变速器控制电路50可用于使用在过程200的步骤202处规定的档位与所选车辆加速度分布图函数(GRVAP)的对比，将所选的车辆加速度分布图的N个值中的第i个值映射到相对应的档位R(i)。保持以N个连续的车速值(VS)的形式提供所选的车辆加速度分布图的上面示例，变速器控制电路50示例性地可在步骤208处操作，以根据如关于图6的示例所描绘的关系R(i)＝GRVAP(VS(i))，来计算取决于VS(i)和GRVAP的R(i)。此外，变速器控制电路50还可在步骤208处操作，以使用在图2的过程100的步骤108处确定的齿轮比信息，根据R(i)来确定计算得到的档位R(i)的齿轮比GR(i)，例如，GR(i)＝f(R(i))。其后在步骤210，变速器控制电路50可用于根据在步骤208处确定的齿轮比GR(i)以及还根据变矩器模型，来计算变速器扭矩比TQR(i)。如上所述，变矩器模型示例性地产生变矩器扭矩比TR，后者与齿轮比GR(i)进行示例性相乘，以产生变速器扭矩比TQR(i)，或者TQR(i)＝GR(i)*TR。高于指定的档位(例如，第三档位及以上)，TR是示例性单位，或者其通常是车速的常规函数或者预定的扭矩比值。在一些实施例中，TQR(i)还可以包括低效因子，后者对通过齿轮系统30和变矩器20损失的效率进行建模。在这些实施例中，可以根据档位和发动机转速来对这种齿轮系统/变矩器低效进行建模，以生成低效因子Fe(i)＝f(R(i)，ES(i))，其中可以将该因子加到扭矩比TQR(i)、从TQR(i)中减去或者与TQR(i)相乘，使得整体的扭矩比(TQR(i))通常减少该低效因子。替代地或另外地，可以用扭矩减少因子的形式来产生齿轮系统/变矩器低效，其中在下面阐述的累积净牵引力方程中将扭矩减少因子从牵引力中减去。
在任何情况下，在步骤210之后，变速器控制电路50可用于在步骤212，将发动机转速ES(i)作为车速VS(i)和在步骤212计算的变速器扭矩比TQR(i)的常规函数进行计算。其后在步骤214，变速器控制电路50可用于使用在图2的过程100的步骤104处确定的发动机扭矩曲线，根据发动机转速ES(i)来确定最大发动机扭矩值MET(i)。其后在步骤216，变速器控制电路50可用于使用在图2的过程100的步骤114处确定的气动函数，根据车速VS(i)来计算气动阻力(FAERO)。
在步骤216之后，变速器控制电路50可用于在步骤218，示例性地根据关系式NTF(i)＝(MET(i)*TRQ(i)*RAR)-FAERO(i)-RR，来计算净牵引力(NTF(i))。其后在步骤218，变速器控制电路50可用于根据公式∑NTF＝∑NTF+NTF(i)，来更新累积的净牵引力累加值∑NTF。其后在步骤220，变速器控制电路50可用于判断计数器值i是否等于所选的车辆加速度分布图值的总数N。如果不等于，则过程200转到步骤224，其中在步骤224，将计数器i加1，之后过程200循环返回到步骤208的开始处。
如果在步骤222处变速器控制电路50确定已处理完所有N个所选车辆加速度分布图值，则过程200转到步骤226，其中在步骤226，确定累积的车辆加速度AVA。再次使用上面示例，其中在该示例中，以N个车速值对比时间的形式(以VS(1)＝0开始)来提供所选的车辆加速度分布图，累积的车辆加速度值(AVA)等于在所选的车辆加速度分布图中实现的最大车速。在以车辆加速度数据的形式来提供所选的车辆加速度分布图的实施例中，通常将累积的车辆加速度值(AVA)规定为由根据所选的车辆加速度分布图的车辆加速度所导致的车速的改变。在任何情况下，过程200都从步骤226转到步骤228，其中在步骤228，变速器控制电路50可用于将车辆总重量换档规律断点(GVWB)计算成∑NTF和AVA的常规函数，例如，GVWB＝∑NTF/AVA。
现参见图7，该图示出了用于根据基于车辆质量的断点，在经济模式换档规律和性能模式换档规律之间进行选择的过程300的一个示例性实施例的流程图。过程300示例性地以指令的形式存储在变速器控制电路的存储器55中，其中这些指令可由变速器控制电路50执行，以便根据基于车辆质量的断点，在经济模式换档规律和性能模式换档规律之间进行选择。过程300开始于步骤302，其中在步骤302，变速器控制电路50可用于确定与携带发动机12和变速器28的车辆的当前总质量或重量相关的当前车辆质量或重量指示(CVW)。通常，如本申请所使用的术语“车辆”包括通过发动机12的操作来传输的所有组件，其可以但不需要包括一个或多个牵引组件(例如，拖车等)。在一个实施例中，当前车辆重量指示是实际的车辆重量，变速器控制电器50的存储器55具有在其中存储的指令，这些指令可以由变速器控制电路50执行以便以常规方式来估计当前车辆重量，在该实施例中，变速器控制电路50可用于通过确定车辆的重量的当前估计值，来执行过程300的步骤302。在其它实施例中，发动机控制电器80的存储器具有在其中存储的指令，这些指令可以由发动机控制电路80执行以便以常规方式来估计当前车辆重量，在该实施例中，变速器控制电路50可用于通过(例如，经由数据链路48)从发动机控制电路80接收当前车辆重量估计值，来执行步骤302。在其它实施例中，可以对车辆进行称重，和/或可以另外地确定当前车辆重量，并(例如，通过常规的服务工具或者通过有线或无线通信系统)将所确定的当前车辆重量编程到变速器控制电路的存储器55中。在其它实施例中，当前车辆重量指示(CVW)不是实际的车辆重量，而是与当前车辆重量或质量有关。例如，CVW可以示例性地是伪车辆重量或质量，其包括由道路等级确定所贡献的类车辆质量。这种伪车辆重量或者质量在2008年10月9日提交的同时待审的美国专利申请No.2008/0249693中进行了描述，其中该申请的公开内容以引用方式并入本文。应当理解的是，通常，CVW可以是实际或者估计的当前车辆质量或重量，或者替代的，其可以是考虑了道路等级、牵引力、阻力等等中的任何一个或多个的车辆质量或重量的指示。
在任何情况下，过程300都从步骤302转到步骤304，其中在步骤304，变速器控制电路50可用于将当前车辆重量指示(CVW)与车辆总重量断点(GVWB)进行比较。如果CVW≤GVWB，则过程300转到步骤306，其中在步骤306，变速器控制电路50选择经济模式换档规律。否则，过程300转到步骤308，其中在步骤308，变速器控制电路50选择性能模式换档规律。从步骤306和308中的任意一个，过程300转到步骤310，其中在步骤310，变速器控制电路50可用于根据所选的换档规律，来控制变速器28的各个档位之间的切换。
虽然在前述的附图和描述中详细地描绘和描述了本发明，但就特性而言，其应视作为示例性而非限制性的，应当理解的是，只是示出和描述了其示例性实施例，并且落入本发明的精神之内的所有改变和修改是期望受到保护的。例如，本发明可以预期一些实施例，其中在这些实施例中，在图2的过程100中指定期望的车辆质量以代替期望的换档规律。随后，可以对过程200进行修改，以基于期望的车辆质量和累积的车辆加速度来确定累积净牵引力，并随后例如使用图5的过程200的过程步骤的相反顺序来分解该累积净牵引力，以确定期望的换档规律的全加速器踏板换档点。如果所选的车辆加速度分布图与车辆的最小加速度相对应，所指示的车辆质量是最大车辆质量，则在该实施例中确定的全加速器踏板换档点与经济模式换档规律的全加速器踏板换档点相对应。相反，如果所选的车辆加速度分布图与车辆的最大加速度相对应，所指示的车辆质量与最小车辆质量相对应，则在该实施例中确定的全加速器踏板换档点与性能模式换档规律的全加速器踏板换档点相对应。对于熟练技术人员来说，用于实现这些替代实施例的对于过程100和200的修改可以是机械步骤。

Claims (16)

1.一种用于针对机动车的变速器在经济模式换档规律和性能模式换档规律之间进行选择的方法，所述方法包括：
指定期望的车辆加速度分布图，
确定所述车辆的累积净牵引力，其中确定所述车辆的累积净牵引力包括(i)确定与操作性耦合到所述变速器的发动机的全加速器踏板发动机扭矩曲线相对应的发动机扭矩曲线，(ii)确定所述经济模式换档规律和所述性能模式换档规律中与所述期望的车辆加速度分布图相对应的一个换档规律的换档点，(iii)确定所述变速器的所有档位的齿轮比，(iv)确定携带所述变速器的所述车辆的后轴比，(v)确定携带所述变速器的所述车辆的气动阻力函数，(vi)确定携带所述变速器的所述车辆的滚动阻力，以及(vii)根据所述期望的车辆加速度分布图、在所述期望的车辆加速度分布图上的所述经济模式换档规律和所述性能模式换档规律中的一个的换档点、所述发动机扭矩曲线、所述变速器的齿轮比、所述后轴比、所述气动阻力以及所述滚动阻力来计算所述车辆的累积净牵引力，
在所述期望的车辆加速度分布图上确定车速的改变，
根据所述期望的车辆加速度分布图上的(a)所述车辆的累积净牵引力和(b)所述车速的改变，来计算基于车辆质量的换档规律断点，
将所述基于车辆质量的换档规律断点与当前车辆质量指示进行比较，
基于所述比较，为所述变速器的操作选择所述经济模式换档规律和所述性能模式换档规律中的一个，
根据所述经济模式换档规律和所述性能模式换档规律中所选的一个，控制所述变速器的档位之间的切换。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，指定期望的车辆加速度分布图包括指定期望的最小车辆加速度分布图，所述期望的最小车辆加速度分布图与所述车辆使用所述经济模式换档规律所呈现的最小加速度相对应，
其中，所述基于车辆质量的换档规律断点与使用所述经济模式换档规律来实现所述期望的最小车辆加速度分布图的最大车辆重量相对应。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，指定期望的车辆加速度分布图包括指定期望的最大车辆加速度分布图，所述期望的最大车辆加速度分布图与所述车辆使用所述性能模式换档规律所呈现的最大加速度相对应，
其中，所述基于车辆质量的换档规律断点与使用所述性能模式换档规律来实现所述期望的最大车辆加速度分布图的最小车辆重量相对应。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，确定发动机扭矩曲线包括：从被配置为控制所述发动机的操作的发动机控制电路接收所述全加速器踏板发动机扭矩曲线。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，确定发动机扭矩曲线包括：
从被配置为控制所述发动机的操作的发动机控制电路接收发动机峰值输出扭矩值，
处理所述发动机峰值输出扭矩，以从其推断所述全加速器踏板发动机扭矩曲线。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定发动机扭矩曲线包括：将所述全加速器踏板发动机扭矩曲线编程到存储器单元中。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：
如果所述期望的车辆加速度分布图、所述发动机扭矩曲线、所述经济模式换档规律和所述性能模式换档规律中的一个的换档点、所述齿轮比、所述后轴比、所述气动阻力函数和所述滚动阻力中的任何一个或多个的值发生改变，则重新确定所述车辆的累积净牵引力，并且重新计算所述基于车辆质量的换档规律断点。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法以指令的形式存储在存储器单元中，所述指令可由被配置为控制所述变速器的操作的变速器控制电路执行。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述比较来为所述变速器的操作选择所述经济模式换档规律和所述性能模式换档规律中的一个包括：如果与所述当前车辆质量指示相比，所述基于车辆质量的换档规律断点更大，则选择所述经济模式换档规律，否则选择所述性能模式换档规律。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述基于车辆质量的换档规律断点表示为车辆总重量断点，所述当前车辆质量指示表示为当前车辆重量指示。
11.一种用于在经济模式变速器换档规律和性能模式变速器换档规律之间进行选择的系统，包括：
具有多个自动可选择的档位的变速器，
变速器控制电路，其配置为控制所述变速器的操作，
发动机控制电路，其配置为对操作性耦合到所述变速器的内燃机的操作进行控制，以及
在所述发动机控制电路和所述变速器控制电路之间建立的数据链路，
其中，(i)所述变速器控制电路包括使所述经济模式变速器换档规律和所述性能模式变速器换档规律存储在其中的存储器，所述变速器控制电路的存储器被配置为使所述变速器控制电路能够实现下面的操作：确定期望的车辆加速度分布图；确定所述车辆的累积净牵引力；在所述期望的车辆加速度分布图上确定车速的改变；根据所述期望的车辆加速度分布图上的(a)所述车辆的累积净牵引力和(b)车速的改变，来计算基于车辆质量的换档规律断点；将所述基于车辆质量的换档规律断点与当前车辆质量指示进行比较；基于所述比较，为所述变速器的操作选择所述经济模式变速器换档规律和所述性能模式变速器换档规律中的一个；根据所述经济模式变速器换档规律和所述性能模式变速器换档规律中所选的一个，控制所述变速器的档位之间的切换，并且
(ii)所述变速器控制电路的所述存储器还被配置为使所述变速器控制电路能够通过以下操作来确定所述车辆的累积净牵引力：确定与所述发动机的全加速器踏板发动机扭矩曲线相对应的发动机扭矩曲线，确定所述经济模式变速器换档规律和所述性能模式变速器换档规律中与所述期望的车辆加速度分布图相对应的一个换档规律的换档点，确定所述变速器的所有档位的齿轮比，确定携带所述变速器的所述车辆的后轴比，确定携带所述变速器的所述车辆的气动阻力函数，确定携带所述变速器的所述车辆的滚动阻力，根据所述期望的车辆加速度分布图、在所述期望的车辆加速度分布图上的所述经济模式变速器换档规律和所述性能模式变速器换档规律中的一个的换档点、所述发动机扭矩曲线、所述变速器的齿轮比、所述后轴比、所述气动阻力以及所述滚动阻力，来计算所述车辆的累积净牵引力。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述变速器控制电路可操作用于：通过经由所述数据链路从所述发动机控制电路接收所述全加速器踏板发动机扭矩曲线，来确定所述发动机扭矩曲线。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述变速器控制电路可操作用于：通过经由所述数据链路从所述发动机控制电路接收发动机峰值扭矩值，以及根据所述发动机峰值扭矩值，推断所述全加速器踏板发动机扭矩曲线，来确定所述发动机扭矩曲线。
14.根据权利要求11所述的系统，其中，所述全加速器踏板发动机扭矩曲线存储在所述变速器控制电路的存储器中，以及其中，所述变速器控制电路可操作用于：通过从所述变速器控制电路的存储器中获得所述全加速器踏板发动机扭矩曲线，来确定所述发动机扭矩曲线。
15.根据权利要求11所述的系统，其中，所述变速器控制电路的所述存储器还被配置为使所述变速器控制电路能够实现下面的操作：
如果所述期望的车辆加速度分布图、所述发动机扭矩曲线、所述经济模式变速器换档规律和所述性能模式变速器换档规律中的一个的换档点、所述齿轮比、所述后轴比、所述气动阻力函数和所述滚动阻力中的任何一个或多个的值发生改变，则重新确定所述车辆的累积净牵引力，并且重新计算所述基于车辆质量的换档规律断点。
16.根据权利要求11所述的系统，其中，所述变速器控制电路的所述存储器还被配置为使所述变速器控制电路能够实现下面的操作：
如果与所述当前车辆质量指示相比，所述基于车辆质量的换档规律断点更大，则选择所述经济模式变速器换档规律，否则选择所述性能模式变速器换档规律。
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