CN102483147A - 用于控制变速箱的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制变速箱的系统，包括适于控制所述变速箱的至少一个控制单元，其中，所述变速箱安装在机动车中，所述机动车包括为了驱动而连接所述变速箱的发动机，所述系统适于：如果所述机动车的加速度a大于所述第二档的零点并且当前发动机速度在第一发动机速度范围内，引起从第一档到第二档的第一升档；以及如果当前发动机速度在第二发动机速度范围内，所述发动机的第一速度范围是比所述第二速度范围低的速度范围，引起动第二档到第三档的第二升档。本发明还涉及一种方法、机动车、计算机程序及其计算机程序产品。

Description

用于控制变速箱的系统
技术领域
本发明涉及一种用于控制安装在机动车中的变速箱的系统。特别地，本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的系统。本发明还涉及一种方法、机动车、计算机程序及其计算机程序产品。
背景技术
图1示意性地描绘了机动车1的部分动力系，机动车1例如是客车或载重汽车，如卡车或公共汽车。动力系包括发动机10，发动机10由轴经由离合装置40以机械方式连接到变速箱20的第一端部。变速箱20在另一端部由传动轴50也以机械方式连接与后轴相关联的差速齿轮。所述后轴包括各自的左和右驱动轴60，它们驱动机动车的动力轮(在视图中没有描绘)。
利用这种已知的布置，发动机10的机械功经由各种传递装置(如，离合装置40、变速箱20、传动轴50、差速齿轮30和驱动轴60)传递到动力轮以移动机动车1。动力系中的一个重要装置是变速箱20，变速箱20具有多个使机动车1向前移动的前进档，通常还具有一个或多个倒档。前进档的数量是变化的，但现代类型的卡车例如一般设有十二个前进档。
变速箱20可以是手动或自动类型的(自动变速箱)，也可以是自动手动变速箱类型(自动手动变速器，AMT)。自动变速箱和自动手动变速箱是自动变速箱系统，通常由控制单元110(有时也称为电子控制单元，ECU)控制，例如在换档过程中，当在具有一定行驶阻力的某车速选择档位时，控制单元110适于控制变速箱20。所述ECU可以测量发动机速度和变速箱20的状态并且利用连接到压缩空气装置的电磁阀控制所述变速箱。关于发动机10的信息，例如它的速度和扭矩，也从发动机10发送到ECU，例如经由CAN(控制器局域网络)总线。
在常规换档系统中，控制单元10使用表列发动机速度限制，也称为变速点，它们代表应当在变速箱20中引起降档或升档的发动机速度，即当机动车1的发动机10的速度超过变速点所代表的速度时，机动车1换档。所述变速点因此解释为不仅提供关于应当降档或升档的信息，而且提供关于在每次降档或升档时关于引起的档级数量的信息。对每个变速点通常包括一个或多个换档步骤，虽然多个步骤是可能的。
图2示意性地描绘了在曲线图中由线SP1-SP6所代表的各表列变速点的实例，其中，x轴表示发动机扭矩，y轴表示发动机10的速度，单位为转每分(rpm)。只要发动机速度在换档线SP1和SP4之间，不进行换档，但如果它上升到高于升档线SP1-SP3，启动升档，相反地，如果发动机速度下降到低于降档线SP4-SP6，启动降档。下面表1示出了对于线SP1-SP6中的每一个的向上或向下档级的数量。例如，如果发动机升高到高于线SP1，向上升档一个档级，并且在发动机速度降低到低于线SP5，向下降档两个档级。
表1：升档和降档线SP1-SP6
  SP1  升档1个档级的发动机速度
  SP2  升档2个档级的发动机速度
  SP3  升档3个档级的发动机速度
  SP4  降档1个档级的发动机速度
  SP5  降档2个档级的发动机速度
  SP6  降档3个档级的发动机速度
变速点的选择尤其影响机动车1的运行特性、加速度、舒适度和燃料消耗，因此变速点必需由机动车制造商精确地校准。这种校准涉及在场地中在不同驱动状况下进行测试的各种变速策略，不同驱动状况例如是施加不同量的加速度，不同道路梯度和不同机动车组合重量。然后必需透彻分析所述测试结果以确定合适的变速点。这个变速点的校准程序不仅费时间，而且费用高昂。
此外，校准的结果常常不令人满意，这是因为所述校准的变速点可能有利于某驱动状况，但可能较少利于其他驱动状况。
说明书EP1070879提及一种在升档过程中控制自动机械变速器的方法和系统。根据该说明书，考虑加速器踏板引起升档的方式。
发明内容
本发明的目的在于提出一种控制变速箱的替代系统。本发明的另一目的在于提出一种控制变速箱的系统，它完全或部分地解决了现有技术的问题。本发明的又一目的在于提出控制变速箱的系统，它完全利用发动机的输出功率。
根据本发明的一个方面，上述目的利用一种控制变速箱的系统实现，所述系统包括至少一个适于控制所述变速箱的控制单元，所述变速箱安装在机动车中，所述机动车包括为驱动而连接到所述变速箱的发动机，所述系统适于：
-如果机动车的加速度α大于第二档的零点并且当前发动机速度在第一发动机速度范围内，引起从第一档到第二档的第一升档，以及
-如果当前发动机速度在第二发动机速度范围内，所述发动机的第一速度范围是比所述第二速度范围更低的速度范围，引起从所述第一档到第三档的第二升档。
在从属权利要求2-11中引用上述系统的实施例。本发明还涉及一种包括至少一个上述系统的机动车。
根据本发明的另一方面，上述目的利用一种在安装在机动车的变速箱中换档的方法，所述机动车包括为驱动而连接到所述变速箱的发动机，所述方法包括如下步骤：
-如果机动车的加速度α大于第二档的零点并且当前发动机速度在第一发动机速度范围内，引起从第一档到第二档的第一升档，以及
-如果当前发动机速度在第二发动机速度范围内，所述第一速度范围是比所述发动机的第二速度范围更低的速度范围，引起从所述第一档到的三档的第二升档。
本发明还涉及一种计算机程序，其包括程序代码，当所述程序代码在计算机中被执行时，所述计算机程序使所述计算机引起上述方法。本发明还涉及一种属于所述计算机程序的计算机程序产品。
根据本发明的方法还可以根据上述系统的各实施例进行修改。
根据本发明的系统和方法当发动机允许时强迫升档，提供改良的操纵灵活性感觉。所述发动机的全功率输出也以比现有技术中更好的方式得到应用，使其能够例如得到更高的车速。
根据本发明的系统和方法的其他优点和应用在下面阐明的详细描述中显示。
附图说明
在下面阐明的本发明的详细描述中，本发明的实施例参照附图进行描述，在附图中：
图1示意性地描绘机动车的动力系的一部分；
图2是降档和升档线的曲线；
图3是作为发动机速度的函数的发动机扭矩的曲线；
图4是描绘形成根据本发明的系统的一部分的控制单元；以及
图5是本发明的实施例的流程图。
具体实施方式
如上所述，常规系统使用表列变速点。尽管这些变速点被机动车制造商细心地校准，但驱动状况可能变化，这些校准的变速点在操纵灵活性方面不令人满意。发动机10的全功率输出也不应用这些校准的变速点。
例如，当机动车1上坡时，状态可能上升，引起升档的变速点，例如单级加速，所述升档的变速点在机动车1不能加速到那个发动机速度的高发动机速度。这个状况意味着尽管机动车1在下一更高档中能够加速并因此能够在那个更高的档中达到更高的行驶速度，升档不能进行。为了防止这种状况发生，校准常常包括维持升档点在低发动机转速以能够升档。然而，这种校准的结果是在比通常希望的发动机速度更低的发动机速度进行升档，机动车1好像是“疲倦的”。
因此，本发明涉及一种用于控制变速箱20的系统。变速箱20优选是形成由控制单元110(例如ECU)控制的自动换挡系统的一部分的类型。在这种换挡系统中，换挡由控制单元110自动引起，但还常用于驾驶员能够在自动换挡系统中执行手动换挡，也就是公知的在自动状态(自动模式)中手动换挡。变速箱20也具有多个档，例如在现代卡车中常常是12个前进档和一个或多个倒档。
所述系统包括适于控制所述变速箱20的至少一个控制单元110。根据发动机10所处的发动机速度范围和是否满足特定的其他条件，所述系统还适于强迫一个或多个升档档级。如果发动机10在第一档G1的第一速度范围I1中且机动车1的加速度α大于第二档G2的零点，引起(强迫)从第一档G1到第二档G2的升档；和如果发动机处于第二速度范围I2且这个第二速度范围I2是比第一速度范围I1更高的速度范围，引起(强迫)从第一档G1到第三档G3的升档。
这种控制变速箱20的系统的优点是当机动车1可能引起升档时，即当在更高档上可获得更高功率时，机动车1将不总是引起升档。更高的车速因此可能达到并且通过在更低发动机速度时在下一档上行驶而节省燃料。另外，在机动车1看起来不疲倦的情况下可能出现升档，因为如果发动机10不在下一档上输送更高的功率，在机动车1加速的同时不可能强加升档。
决定机动车1的加速度α是否满足大于第二档G2的零点的条件包括计算在扭矩曲线上多大发动机速度将在第二档G2上提供足够的功率以克服行驶阻力，即在运动方向上反作用于机动车1的力。根据本发明的实施例，所述换挡系统可以使用与第二档G2的加速度α相比的阈值。如果发现加速度α大于这个阈值，认为满足上述条件，并且强迫从第一档G1向第二档G2升档。所述阈值可以是例如大于或等于5rpm/s。专家应当理解的是，这个值是可以调整的，例如通过校准，因而，如所期望的，相对于其他系统参数发生升档。
图3是作为发动机速度函数的发动机扭矩的曲线图。P1是在扭矩曲线上对于机动车1的加速度α的可能最低发动机速度的点，P2表示升档的最低可能发动机速度，其导致发动机速度在换挡后变得等于或大于在P1处的发动机速度。点P3可以解释为发动机10输出的功率在升档前和后相等时的发动机速度。点P4表示发动机10的最大速度。根据本发明，速度P2和P3限定第一发动机速度范围I1，速度P3和P4相应地限定第二发动机速度范围I2。
如图3所描绘的，第一和第二速度范围I1和I2相互邻接并且由点(发动机速度)P3划界。第一速度范围I1包括能够在第二档G2中加速时的发动机速度，第二速度范围I2包括发动机10的输出功率在第三档G3中比在第一档G1中大时的发动机速度。
根据本发明的实施例，所述第二档G2和第三档G3是同一档，并且所述升档优选是单档级换挡，虽然如专家所理解的，两级或更多级也是可能的。
根据本发明的另一实施例，所述第二档G2和第三档G3是不同的档，这意味着所述第一升档和第二升档的档级的数量是不同的，例如，所述第一升档可能涉及单级，第二升档涉及两级，虽然相反情况也是可能的。
所述第一和第二升档可以被向下移动以在这种运动后对应更低的发动机速度的升挡点引起。它的优点在于没有换挡点高得以至于发动机10的最大输出功率没有得到应用。发动机10因而更有效率地被使用。
在实践中，强迫升档可以仅由单级升档(即由单档级升档)的换挡点实现，其中，该换挡点被降低到低于发动机10的当前速度。多级升档的换挡点不被引起。也就是说，这个强迫升档的方法在引起两级换挡的情况下不对所述换挡系统产生影响。
图5显示本发明的示例性实施例的流程图。在第一步骤(F1)中，计算换挡点是否应被降低或不包括计算点P1的发动机速度，还与图3相比较。这通过如下方式完成，即使用发动机10的扭矩曲线计算发动机10向机动车1输送能够在下一档中加速或维持相同车速的足够扭矩。当已经计算P1时，在图中F2，判断发动机10在扭矩曲线上是否高于或不高于点P2。这通过模拟换挡并且在换挡过程中使用发动机速度差(即从开始换挡到完成换挡时发动机速度的模拟损失)以确定发动机10在换挡后是否高于P1。在C1，如果发动机速度在换挡后在点P1上方，这意味着当前发动机速度高于点P2。如果发动机速度不在点P2上方，不强迫升档(F3)。
下一步骤，在C2，确定发动机10是否在点P3上方或在点P3下方。确定它包括计算下一档中的输出功率。这能够基于知道换挡后的发动机速度和扭矩来完成。换挡后的发动机速度在F2已经计算，并且在该发动机速度的扭矩从发动机10的扭矩曲线得到。因为通过扭矩与发动机速度相乘得到输出功率，能够与换挡前的发动机速度和扭矩相比较。如果换挡后的输出功率大于换挡前的输出功率，强迫换挡(在F5)。在C3，如果不是这种情况，只有在机动车1的加速度(F6)明显是零或小于零才强迫换挡。为了确定机动车1的加速度是否明显是零或小于零，可以引入发动机速度的加速度的阈值，例如5rpm/s，这意味着发动机速度的加速度必须在这个阈值以下一定时间，例如2秒，以满足明显是零或小于零的条件。
本发明还涉及一种机动车1，例如卡车或公共汽车，包括根据本发明的用来确定一个或多个降档和升档点的至少一个系统。
本发明还涉及一种用于在安装于机动车1的变速箱20中换挡的方法。所述方法对应上述系统，包括下述步骤：如果所述机动车1的加速度α大于在所述第二档G2中的零点并且当前发动机速度在第一速度范围I1内，引起从第一档G1到第二档G2的第一升档；以及如果当前发动机速度在第二速度范围I2内，所述发动机10的第一速度范围I1是比所述第二速度范围I2低的速度范围，进一步引起从所述第一档G1到第三档G3的第二升档。
还应当指出的是，根据本发明的控制变速箱的系统的不同实施例，上述方法可以进行修改。
专家们还应当理解，根据本发明的在变速箱20中换挡的方法还可以在计算机程序中实施，当所述计算机程序在计算机中运行时，该计算机程序使计算机引起所述方法。所述计算机程序容纳在计算机程序产品的计算机可读介质中，计算机可读介质是采用如下形式的合适存储器，例如ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、闪存、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、硬盘单元等。
图4示意性地描绘了形成根据本发明的系统的一部分的控制单元110。控制单元110包括计算单元111，计算单元111它可以采用基本上是任意类型的处理器或微型计算机的形式，例如数字信号处理芯片(数字信号处理器，DSP)或者具有预先确定的特定功能的芯片(专用集成电路，ASIC)。计算单元111连接到存储单元112，存储单元112集成到控制单元110中并且向计算单元111提供例如计算单元111能够进行计算所需要的存储的程序代码和/或存储的数据。计算单元111还适于将部分或最终计算结果存储到存储单元112中。
控制单元110还提供分别用于接收输入信号和发送输出信号的装置113、114、115、116。这些输入和输出信号可以包括波形、脉冲或其他特性，它们是信号接收装置113、116能够探测信息并且转换成计算单元111可处理的信号。计算单元111可被提供这些信号。信号发送装置114、115适于将从计算单元111接收的信号转换，以便例如通过调制信号得到能够传递到确定降档点和升档点的系统的其他部件的输出信号。本领域技术人员将理解上述计算机可以采用计算单元111的形式，上述存储器可以采用存储单元112的形式。
分别用于接收输入信号和发送输出信号的每一个装置的连接可以采用下述方式的一种或多种：线缆、数据总线，例如CAN(控制器局域网络)总线、MOST(面型媒体的系统传输)总线或一些其他总线结构，或无线连接。图1中的连接70、80、90、100还可以采用这些线缆、总线或无线连接中的一种或多种。最后，本发明不限于上述实施例，而是涉及和包括落入所附独立权利要求的保护范围中的所有实施例。

Claims (15)

1.一种用于控制变速箱(20)的系统，包括适于控制所述变速箱(20)的至少一个控制单元(110)，其中，所述变速箱(20)安装在机动车(1)中，所述机动车(1)包括为驱动而连接到所述变速箱(20)的发动机(10)，其特征在于，所述系统适于：
-如果所述机动车(1)的加速度α大于第二档(G2)的零点，并且当前发动机速度在第一发动机速度范围(I1)内，引起从第一档(G1)到所述第二档(G2)的第一升档；以及
-如果当前发动机速度在第二发动机速度范围(I2)内，所述发动机(10)的第一速度范围(I1)是比所述第二速度范围(I2)低的速度范围，引起从所述第一档(G1)到第三档(G3)的第二升档。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，
所述发动机(10)的输出功率在所述第二升档之后大于在所述第二升档之前。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，
所述第一和第二升档是由换挡点的向下运动引起的。
4.根据前述权利要求中的任意一项所述的系统，其特征在于，
所述第一发动机速度范围(I1)和第二发送机速度范围(I2)相互邻接并且由所述发动机(10)的输出功率在升档之前和之后相同时的发动机速度划界。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，
所述第一发动机速度范围(I1)的下限是在所述第一升档之后可能加速时的速度，所述第二发动机速度范围(I2)的上限是所述发动机(10)的最大发动机速度。
6.根据前述权利要求中的任意一项所述的系统，其特征在于，
所述第一和第二升档包括一个或多个档级。
7.根据前述权利要求中的任意一项所述的系统，其特征在于，
所述加速度α是计算的或实时测量的。
8.根据权利要求1-7中的任意一项所述的系统，其特征在于，
所述第二档(G2)和第三档(G3)是同一档。
9.根据权利要求1-7中的任意一项所述的系统，其特征在于，
所述第二档(G2)和第三档(G3)是不同的档。
10.根据前述权利要求中的任意一项所述的系统，其特征在于，
所述机动车(1)的加速度α大致是所述第一档(G1)的零点或低于所述第一档(G1)的零点。
11.根据前述权利要求中的任意一项所述的系统，其特征在于，
所述变速箱(20)是包括多个档的自动手动变速箱或自动变速箱，并且所述机动车(1)在包括卡车和公共汽车的种类中。
12.一种机动车(1)，例如卡车或公共汽车，包括根据权利要求1-11中的任意一项所述的至少一个系统。
13.一种用于在安装于机动车(1)内的变速箱(20)中换档的方法，所述机动车(1)包括为驱动而连接到所述变速箱(20)的发动机(10)，其特征在于，
所述方法包括下述步骤：
-如果所述机动车(1)的加速度α大于第二档(G2)的零点，并且当前发动机速度在第一发动机速度范围(I1)内，引起从第一档(G1)到所述第二档(G2)的第一升档；以及
-如果当前发动机速度在第二发动机速度范围(I2)内，所述发动机(10)的第一速度范围(I1)是比所述第二速度范围(I2)低的速度范围，引起从所述第一档(G1)到第三档(G3)的第二升档。
14.一种计算机程序，其包括程序代码，当所述程序代码在计算机中执行时，所述程序使所述计算机引起根据权利要求13的方法。
15.一种计算机程序产品，包括计算机可读介质和根据权利要求14所述的计算机程序，所述计算机程序能够容纳在所述计算机可读介质中，所述计算机可读介质在包括ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除可编程只读存储器)、闪存、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)以及硬盘单元的种类内。
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