CN102483152A - 用于换挡点的控制的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于一个或多个换挡点的控制的系统，包括至少一个适于控制机动车辆中的变速箱的控制单元，该机动车辆包括连接至所述变速箱从而驱动所述变速箱的发动机，其中所述发动机的转速是利用连接至所述发动机和变速箱并且可以占据多个位置的加速踏板进行控制的，换档点是由所述加速踏板控制的并且表示所述变速箱在其下适于实现换低档或换高档的发动机转速，并且所述系统适于在其中所述一个或多个换挡点是基于所述加速踏板的运动进行控制的第一模式中操作，且所述系统还适于对所述一个或多个换挡点在每单位时间中的变化施加限制。本发明还涉及一种方法、一种机动车辆、一种计算机程序及其计算机程序产品。

Description

用于换挡点的控制的系统
技术领域
本发明涉及一种用于一个或多个换挡点的控制的系统。特别地，本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的系统。本发明还涉及一种系统、一种机动车辆、一种计算机程序及其计算机程序产品。
背景技术
图1示意性地显示了机动车辆1例如客车或重型车辆例如卡车或公共机动车辆的动力传动系的一部分。动力传动系包括发动机10，发动机10由轴经由离合器装置40通过机械方式连接至变速箱20的第一端。变速箱20还在其另一端由传动轴50通过机械方式连接至与后桥相连的差速齿轮30。后车轴包括驱动车辆的动力轮(未显示在图形中)的各自的左和右驱动轴60。
使用该众所周知的配置，发动机10的机械功经由各种传动设备(例如离合器装置40、变速箱20、传动轴50、差速齿轮30和驱动轴60)传递至动力轮从而移动车辆1。动力传动系中的一个重要装置是变速箱20，它具有若干前进档用于向前移动车辆1，并且通常还包括一个或多个倒车档。前进档的数目会改变但是现代类型的卡车通常设置有十二个前进档。
变速箱20可以为手动或自动类型(自动变速箱)，而且可以为电控机械式自动变速箱类型(电控机械式自动变速器，AMT)。自动变速箱和电控机械式自动变速箱是通常由控制单元110(有时也称为电子控制单元，ECU)控制的自动变速箱系统，控制单元110适于例如在档位变换期间如当在具有特定行驶阻力的特定车辆速度下选择档位时控制变速箱20。ECU可以测量发动机转速和变速箱20的状态并且利用连接至压缩空气装置的螺线管操纵阀控制变速箱。关于发动机10的信息例如其转速和扭矩也从发动机10发送至ECU，例如经由CAN(控制器局域网)总线。
在传统档位变换系统中，控制单元110使用也被称为换挡点的表列的发动机转速极限，它们表示在其上应该在变速箱20中实现换低档或换高档的发动机转速，即车辆1在其发动机10的转速经过由换档点表示的转速时变换档位。换挡点因此可以解释为不仅提供关于何时应该发生换低档或换高档的信息，而且提供关于将在每个换低档或换高档处实现的档位的数目。每个换档点通常包括一至三个档位，但是更多的档位也是可能的。
图2示意性地显示了由曲线图中的线SP1-SP6表示的各个表列换挡点的实例，其中x轴表示发动机扭矩并且y轴表示以每分钟转数(rpm)为单位的发动机10的转速。只要发动机转速在换挡线SP1与SP4之间，就不会发生档位变换，但是如果它升高到SP1-SP3中的一条换高档线之上，则启动换高档，并且类似地，如果发动机转速下降到SP4-SP6中的一条换低档线之下，则启动换低档。下面的表1显示了用于线SP1-SP6中的每一个的多个向上或向下档位。例如，如果发动机转速升高到线SP1上方则需要换高档一个档位，并且如果发动机转速下降低于线SP5则换低档两个档位。
 SP1  用于换高档1个档位的发动机转速
 SP2  用于换高档2个档位的发动机转速
 SP3  用于换高档3个档位的发动机转速
 SP4  用于换低档1个档位的发动机转速
 SP5  用于换低档2个档位的发动机转速
 SP6  用于换低档3个档位的发动机转速
表1：换低档和换高档线SP1-SP6
除了其它之外，换档点的选择影响车辆1的行驶特性、加速度、舒适性和燃料消耗，这样换挡点就必须由车辆制造商精确地校准。该校准涉及在不同的驾驶情况下在野外试验的各种换挡策略，驾驶情况例如具有施加的不同的加速量、不同的道路坡度和不同的车辆组合重量。然后对试验结果彻底地分析以确定适当的换挡点。
为使驾驶员能够影响换挡点，加速踏板2的位置通常控制换挡点发动机转速。然而，如果加速踏板2的位置由于换挡点发动机转速随着加速踏板的位置变化而上下移动而连续地改变时，依照现有技术的这种解决方案会导致档位变换比期望的要更加频繁。然后因为频繁的档位变换，就会感觉车辆1是“神经紧张的”，并且燃料消耗和驾驶舒适性也会受到影响。图3显示了车辆1中加速踏板2的实例，其中踏板可以围绕轴转动以控制施加的加速/发动机扭矩，如图中的虚线箭头所示。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种用于一个或多个换挡点的控制的可选系统。本发明的另一个目的是提出一种可以完全或部分地解决现有技术的问题的用于一个或多个换挡点的控制的系统。
依照本发明的一个方面，上述目的是由一种用于控制一个或多个换挡点的系统实现的，该系统包括至少一个适于控制机动车辆中的变速箱的控制单元，机动车辆包括连接至所述变速箱从而驱动所述变速箱的发动机，其中所述发动机的转速是利用连接至所述发动机和变速箱并且可以占据多个位置的加速踏板进行控制的，换档点由所述加速踏板进行控制并且表示所述变速箱在其上适于实现换低档或换高档的发动机转速，并且所述系统适于在其中基于所述加速踏板的运动控制所述一个或多个换挡点的第一模式中操作，并且还适于对所述一个或多个换挡点在每单位时间中的变化施加限制。
在隶属于上述系统的从属权利要求中涉及它的实施例。本发明还涉及一种包括至少一个这种系统的机动车辆。
依照本发明的另一个方面，上述目的是由一种用于控制机动车辆中的变速箱的一个或多个换挡点的方法实现的，机动车辆包括连接至所述变速箱从而驱动所述变速箱的发动机，其中所述发动机的转速是利用连接至所述发动机和变速箱并且可以占据多个位置的加速踏板进行控制的，并且所述一个或多个换档点由所述加速踏板进行控制，每个换挡点均表示所述变速箱在其上适于实现换低档或换高档的发动机转速，并且所述一个或多个换挡点在第一模式中是基于所述加速踏板的运动进行控制的，从而对所述一个或多个换挡点在每单位时间中的变化施加限制。
本发明还涉及一种包括程序代码的计算机程序，当所述程序代码在计算机内执行时，该计算机程序导致所述计算机实现上述方法。本发明还涉及隶属于所述计算机程序的计算机程序产品。
依照本发明的方法也可以依照上述系统的各个实施例进行修改。
本发明的优点是避免频繁的档位变换，实现了当车辆在运动时更平稳的驾驶并且因此也更好的驾驶舒适性。依照本发明的装置和系统的更多优点和应用将由下列详细说明表明。
附图说明
在下述本发明的详细说明中，参照附图描述了本发明的实施例，其中：
-图1示意性地显示了机动车辆的动力传动系的一部分；
-图2是换低档和换高档线的曲线图；
-图3示意性地显示了加速踏板；
-图4是本发明的实施例的状态图；
-图5显示了与发动机目标转速线相关的换低档和换高档线；并且
-图6显示了形成依照本发明的系统的一部分的控制单元。
具体实施方式
依照现有技术，换挡点是由加速踏板2的位置控制的，这会造成如上所述的某些缺点。
为了完全或部分地消除这些缺点，本发明因此涉及一种包括至少一个控制单元110的系统，其中控制单元110用于基于加速踏板2的运动控制一个或多个换挡点。由于加速踏板2可以占据第一极限位置(对应于未施加加速)与第二极限位置(对应于施加了全加速)之间的多个连续位置，所以换挡点可以由加速踏板2在这些极限位置之间的运动而控制。例如，一个或多个传感器等可以记录加速踏板2的运动并且将该信息发送至处理器单元用于控制变速箱20。
系统还适于在其中基于加速踏板2的运动控制换挡点的第一模式M1中操作，但是换挡点的变化会受到它们能够移动多远的限制。该限制指的是换挡点就每单位时间的发动机转速而言可以移动多远。除了其它之外，这种解决方案的优点是它解决了此前提到的太频繁的档位变换的问题并且因此在车辆1运动时实现了更平稳的驾驶并且因此更好的驾驶舒适性。
依照一个实施例，对换挡点的变化的限制界定为用于换档点的发动机转速可以每秒改变多少，并且优选地为1-500rpm/s的数量级。限制的量值可以是静态参数，例如它可以由车辆制造商预先确定，但是依照一个实施例，它是动态参数，它可以改变，例如由为了该目的的控制设备改变，控制设备例如为机械控制或电子控制装置。对于动态参数，对于换挡点的变化的限制可以依照个人偏好进行调节。
换挡点也可以基于加速踏板2的位置的导数Δ进行控制，该导数Δ在这种情形下意味着加速踏板2的位置变化的时间导数。例如，导数Δ可以计算为加速踏板2在每单位时间中的位置差。在其第一极限位置表示0％并且第二极限位置表示100％的加速踏板2的情况下，导数Δ可以按照每秒的百分比界定。
依照本发明的另一个实施例，换挡点的变化的限制是由低通滤波器和/或多级限制器实现的。它们之间的差异是低通滤波器即使在缓慢的加速踏板运动期间也始终受到特定时间滞后，而如果换挡点在允许的极限内移动时，多级限制器并不会相对于时间影响换挡点(时间滞后)。该限制优选地实现于控制单元110中。
依照本发明的另一个实施例，系统还适于在第二模式M2中操作。当系统在该第二模式M2中操作时，并不施加上述换挡点的变化的限制。该第二模式M2优选地在用于加速踏板2位置的导数Δ采用比第一阈值ΔT1更大的值时启动，导致当系统在第一模式M1中操作时换挡点伴随加速踏板2的运动而不对换挡点的变化施加限制。
该实施例的优点是驾驶员收到对加速踏板2的快速踩下的快速响应，其中所述第二模式M2中的换挡点然后伴随加速踏板2的运动而没有限制，例如从而实现快速换低档。为使系统从所述第二模式M2返回所述第一模式M1，用于加速踏板2的位置的导数Δ可以与第二阈值ΔT2进行比较。如果用于加速踏板2的位置的导数Δ的绝对量采用小于第二阈值ΔT2的值，则系统恢复在所述第一模式M1中操作。在上述实施例的一个版本中，第一阈值ΔT1和第二阈值ΔT2优选地为数量级为每秒100-300％的相同的值。第一阈值ΔT1和第二阈值ΔT2可以均为预定值或实时确定的值。该版本因此向驾驶员提供了对车辆1的档位变换行为的良好控制。
从所述第二模式M2向所述第一模式M1的返回也可以利用定时器实现，这样当从所述第二模式M2启动以后已经过去一个时间周期T时，系统会从所述第二模式M2自动地返回所述第一模式M1。
图4是当系统适于在所述第一模式M1或所述第二模式M2中操作时如上所述实施例的简化状态图。加速踏板2的位置的变化通常相对较小，这样系统最常在所述第一模式M1中操作。在该模式中，如果检测到导数Δ或加速踏板2的位置采用大于第一阈值ΔT1的值，则系统转换到在所述第二模式M2中操作，如箭头A1所示。当系统在所述第二模式M2中操作时，如果用于加速踏板2的位置的导数Δ采用比第二阈值ΔT2小的值，则系统返回在所述第一模式M1中操作，如图4中的箭头A2所示。当系统返回在所述第一模式M1中操作时，一旦满足了用于加速踏板2的位置的导数Δ采用比第一阈值ΔT1大的值的条件等等，所述第二模式M2就可以再次启动。
变速箱20优选为形成由控制单元110例如ECU控制的自动档位变换系统的一部分的类型。在这种系统中，档位变换由控制单元110自动地实现，但是也正常的是驾驶员能够在这种系统中执行手动档位变换，这被称为自动状态(自动模式)中的手动档位变换。变速箱20也具有多个档位，例如在现代卡车中十二个前进档和一个或多个倒车档是正常的。
依照本发明的另一个实施例，发动机目标转速ωT也由加速踏板2的运动进行控制。目标转速ωT可以理解为发动机10的期望转速并且可以基于关于发动机10的操作模式和性能的假设和知识进行确定。发动机10通常可以在特定发动机转速下比在其它发动机转速下更高效和更好地运行。高效地和更好地意味着更少的燃料消耗、更低的振动级、更安静的操作等等。对于发动机10，目标转速ωT可以在500-2500rpm的范围内，并且优选地在1000-1400rpm的范围内。
在具有发动机目标转速ωT的档位变换系统中，换低档和换高档点是相对于目标转速ωT进行控制的，这意味着换低档和换高档点是基于该转速进行确定的。在图5中，点线形式的发动机目标转速线Φ出现在换高档线SP1-SP3与换低档线SP4-SP6之间。图中的箭头显示了换高档线SP1-SP3与换低档线SP4-SP6如何与目标转速线Φ相关。这意味着如果目标转速线Φ改变(通过依照虚线箭头向上或向下平行移动)，用于换挡线SP1-SP6的发动机转速也会平行移动。换挡线SP1-SP6可能例如与目标转速线Φ成比例地相伴随，且具有分别对于换高档和换低档线不同但也可以相同的比例因子，在此情形中实现了换高档和换低档点之间的确定的相互关系。还可以对于每条换挡线SP1-SP6具有各自的比例因子，即响应目标转速线Φ中的相同变化，特定换挡线SP1-SP6比其他换挡线SP1-SP6可以或多或少地改变。
通过发动机目标转速ωT的控制而使换挡点伴随加速踏板2的运动的优点是驾驶员可以直观并且很容易地影响车辆1运行的方式。对于允许换挡点多么迅速地改变的限制解决了由于驾驶员移动加速踏板2造成的过于频繁的档位变换的问题，但是系统也可以在所述第二模式M2中操作的事实意味着快速的加速踏板运动去除了该限制(在所述第一模式M1中)，能够使驾驶员通过调节他/她多么迅速地移动加速踏板2来自己决定车辆1是否应该经常变换档位。
本发明还涉及包括至少一个如上所述的系统的机动车辆1，例如卡车或公共机动车辆。
本发明还涉及一种基于加速踏板2的运动的用于换挡点的控制的方法。依照该方法，换挡点是基于加速踏板2的运动在第一模式M1中进行控制的，在该模式中对换挡点在每单位时间中的变化施加限制。依照该方法的一个实施例，换挡点是基于加速踏板的位置的导数Δ进行控制的，并且在该实施例的一个版本中，换挡点也可以在其中不施加限制的第二模式M2中进行控制。如果用于加速踏板2的位置的导数Δ采用大于第一阈值ΔT1的值，则所述第二模式M2启动。另外，在已经在所述第二模式M2中进行控制之后，如果用于加速踏板2的位置的导数Δ的绝对量采用比第二阈值ΔT2小的值，换挡点可以再次在所述第一模式M1中进行控制。依照该实施例的方法因此会依照此前描述的图4中的状态图运行。
还应该注意到，上面的方法和该方法的实施例可以依照用于控制依照本发明的变速箱的系统的各个实施例进行修改。
专家可以理解，用于依照本发明的控制一个或多个换挡点的方法也可以在计算机程序中实现，该计算机程序在计算机内执行时导致计算机实现该方法。计算机程序包含在计算机程序产品的计算机可读取介质中，该计算机可读取介质采取适当的存储器的形式，例如ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、闪存、EEPROM(电可擦除PROM)、硬盘单元等等。
图6示意性地显示了形成依照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可以采取基本上任意适当形式的处理器或微型计算机，例如用于数字信号处理(数字信号处理器，DSP)的电路或具有预定具体功能的电路(特定用途集成电路，ASIC)。计算单元111连接至存储单元112，存储单元112包含在控制单元110中并且向计算单元111提供例如计算单元111能够执行计算所需的存储的程序代码和/或存储的数据。计算单元111还适于在存储单元112中存储计算的部分或最终结果。
控制单元110还设置有分别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信号接收装置113、116可以检测为信息并且可以转换为可以由计算单元111处理的信号的波形、脉冲或其它特征。计算单元111然后被提供这些信号。信号发送装置114、115适于转换从计算单元111接收的信号从而例如通过调制信号生成可以传递至系统的其它部分用于换低档和换高档点的确定的输出信号。本领域的普通技术人员可以理解，上述计算机可以采取计算单元111的形式并且上述存储器可以采取存储单元112的形式。
用于分别接收输入信号和发送输出信号的各个装置的每个连接可以采用下列中的一个或多个的形式：电缆、数据总线例如CAN(控制器局域网)总线、MOST(定向系统传输媒体)总线或一些其它总线配置或无线连接。图1中的连接70、80、90、100可以采用一个或多个这些电缆、总线或无线连接的形式。
最后，本发明并不限于如上所述的其实施例，而是还涉及和包括在所附独立权利要求的保护范围内的所有实施例。

Claims (17)

1.一种用于一个或多个换挡点的控制的系统，包括至少一个适于控制机动车辆(1)中的变速箱(20)的控制单元(110)，该车辆(1)包括连接至所述变速箱(20)从而驱动所述变速箱(20)的发动机(10)，其中所述发动机(10)的转速是利用连接至所述发动机(10)和变速箱(20)并且可以占据多个位置的加速踏板(2)进行控制的，并且换档点是基于所述加速踏板(2)的运动控制的并且表示所述变速箱(20)在其上适于实现换低档或换高档的发动机转速，其特征在于，所述系统适于在其中所述一个或多个换挡点是基于所述加速踏板(2)的运动进行控制的第一模式(M1)中操作，且所述系统还适于对所述一个或多个换挡点在每单位时间中的变化施加限制。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一个或多个换挡点适于基于用于所述加速踏板(2)的位置的导数Δ进行控制。
3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统还适于在其中不施加所述限制的第二模式(M2)中操作，如果用于所述加速踏板(2)的位置的导数Δ的绝对量采用比第一阈值ΔT1大的值，则该第二模式(M2)启动，其中所述第一阈值ΔT1是预定值或实时计算的值。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，该系统还适于在已经在所述第二模式(M2)中操作之后返回所述第一模式(M1)。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，如果用于所述加速踏板(2)位置的导数Δ的绝对量采用比第二阈值ΔT2小的值，则所述系统从所述第二模式(M2)返回所述第一模式(M1)，其中第二阈值ΔT2是预定值或实时计算的值。
6.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述限制是利用低通滤波器和/或多级限制器施加的。
7.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述限制是针对每秒发动机转速界定的并且为1-500rpm/s的数量级。
8.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述限制的数量级可以动态地改变。
9.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述加速踏板(2)还适于控制作为所述发动机(10)的期望转速的发动机目标转速ωT。
10.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述变速箱(20)是包括多个档位的自动变速箱或电控机械式手动变速箱，并且所述机动车辆(1)在包括卡车和公共机动车辆的范围内。
11.一种机动车辆(1)，例如卡车或公共机动车辆，包括至少一个如权利要求1-10中的任一项所述的系统。
12.一种用于机动车辆(1)中的变速箱(20)的一个或多个换挡点的控制的方法，该机动车辆(1)包括连接至所述变速箱(20)从而驱动所述变速箱(20)的发动机(10)，其中所述发动机(10)的转速是利用连接至所述发动机(10)和变速箱(20)并且可以占据多个位置的加速踏板(2)进行控制的，并且所述一个或多个换档点是基于所述加速踏板(2)的运动控制的并且每个换挡点均表示所述变速箱(20)在其上适于实现换低档或换高档的发动机转速，其特征在于，在第一模式(M1)中基于所述加速踏板(2)的运动控制所述一个或多个换挡点会受到对所述一个或多个换挡点在每单位时间中的变化的限制。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述一个或多个换挡点是基于用于所述加速踏板(2)的位置的导数Δ进行控制的。
14.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述一个或多个换挡点也能够在其中不施加所述限制的第二模式(M2)中进行控制，如果用于所述加速踏板(2)的位置的导数Δ的绝对量采用比第一阈值ΔT1大的值，则所述第二模式(M2)启动，其中所述第一阈值ΔT1是预定值或实时计算的值。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，在已经在所述第二模式(M2)中进行控制之后，如果用于所述加速踏板(2)的位置的导数Δ的绝对量采用比第二阈值ΔT2小的值，则所述一个或多个换挡点在所述第一模式(M1)中进行控制，其中所述第二阈值ΔT2是预定值或实时计算的值。
16.一种包括程序代码的计算机程序，当所述程序代码在计算机内执行时，所述计算机程序使所述计算机实现如权利要求12-15中的任一项所述的方法。
17.一种包括计算机可读取介质和如权利要求16所述的计算机程序的计算机程序产品，所述计算机程序包含在所述计算机可读取介质中，且所述计算机可读取介质在包括ROM(只读存储器)、PROM(可编程ROM)、EPROM(可擦除PROM)、闪存、EEPROM(电可擦除PROM)和硬盘单元的范围内。
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