CN102483153B - 换挡点确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定机动车辆中的变速箱的一个或多个降挡点和升挡点的方法，该车辆包括连接到所述变速箱以便于驱动所述变速箱的发动机，其中降挡点表示第一发动机速度，所述变速箱适于在该第一发动机速度下实现降挡，升挡点表示第二发动机速度，所述变速箱适于在该第二发动机速度下实现升挡。所述方法包括相对于发动机目标速度ωT确定一个或多个降挡点和升挡点，所述发动机目标速度ωT是发动机的期望速度。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。

Description

换挡点确定方法
技术领域
本发明涉及一种机动车辆中的变速箱的一个或多个降挡点和升挡点的确定方法。特别地，本发明涉及一种用于确定机动车辆中的变速箱的一个或多个降挡点和升挡点的方法。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示意性示出了例如为小客车或重型车辆(例如卡车或公共汽车)的机动车辆1的动力传动系统的部件。该动力传动系统包括由轴经由离合器装置40机械地连接到变速箱20的第一端的发动机10。变速箱20在其另一端上还通过传动轴50机械地连接到与后轴连接的差动齿轮30。所述后轴包括相应的驱动车辆的动力驱动轮(图中未示出)的左右驱动轴60。
利用这种公知的布置，发动机10的机械功经由各个传动装置(例如离合器装置40、变速箱20、传动轴50、差动齿轮30和驱动轴60)传递到动力驱动轮以便于使车辆1运动。动力传动系统中重要的装置是变速箱20，其具有多个前进齿轮用于使车辆1向前运动，通常还有逆转齿轮。前进齿轮的数量多样化，但是现有种类的卡车通常设有12个前进齿轮。
变速箱20可以具有手动或自动类型(自动变速箱)，但是也具有自动化手动变速箱类型(自动化手动传动，AMT)。自动变速箱和自动化手动变速箱是自动变速箱系统，其通常由控制单元110(有时也称作电子控制单元，ECU)控制，所述控制单元110适于例如在换挡期间控制变速箱20，如当以某种运行阻力在某一车辆速度下选择挡位时那样。ECU可以测量发动机速度和变速箱20的状态并通过连接到压缩空气装置的电磁阀控制变速箱。关于发动机10的信息，例如其速度和扭矩，也从发动机10例如经由CAN(控制器区域网络)总线发送到ECU。
说明书US5479345涉及一种选择换挡点的方法和装置。在确定换挡是否被允许中要考虑道路坡度、与需要保持其当前速度的功率(以hp为单位)相关的车辆速度及其毛重、在换挡完成时期望的发动机速度和可用功率这些因素。
在传统的换挡系统中，控制单元110使用表列发动机速度极限，也称作换挡点，其表示应该在变速箱20中实现的降挡或升挡时发动机速度，即当其发动机10速度通过由换挡点表示的速度时车辆1换挡。换挡点因此可以解释为不仅提供关于何时应该降挡或升挡的信息而且提供关于在每个降挡或升挡执行的换挡步骤的数量的信息。通常每个换挡点包括一到三个换挡步骤，但是更多的步骤也是可行的。
图2示意性地示出了由图表中的线SP1-SP6表示的各个表列换挡点的示例，其中x轴表示发动机扭矩，y轴表示单位是转每分钟(rpm)的发动机10的速度。只要发动机速度在换挡线SP1与SP4之间，就没有换挡发生，但是如果其上升到升挡线SP1-SP3以上，则开始升挡，类似地如果发动机速度下降到降挡线SP4-SP6之下则开始降挡。下面的表1示出了SP1-SP6的每条线的多个升高挡位或降低挡位的步骤。例如，如果发动机速度升高到线SP1以上则一个步骤实现升挡，如果发动机速度下降到线SP5之下则两个步骤实现降挡。
SP1 1个步骤实现的升挡的发动机速度
SP2 2个步骤实现的升挡的发动机速度
SP3 3个步骤实现的升挡的发动机速度
SP4 1个步骤实现的降挡的发动机速度
SP5 2个步骤实现的降挡的发动机速度
SP6 3个步骤实现的降挡的发动机速度
表1：降挡线和升挡线SP1-SP6
换挡点选择特别影响车辆1的运行特性、加速度、舒适度和燃料消耗，因此换挡点必须由车辆制造商精确校准。这种校准包括在不同驱动情况的场合中测试的各种变速排挡策略，例如不同的所施加的加速度的大小、不同的道路坡度和不同的车辆联合重量。然后将测试结果全面分析以确定合适的换挡点。换挡点校准的这种程序既耗时又昂贵。此外，校准的结果不总是令人满意的，因为校准好的换挡点可能对于某些驱动情况适合但是对于其它情况不太适合。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种确定一个或多个降挡点和升挡点的替代方法。本发明的另一个目的是提出一种完全或部分解决现有技术的问题的方法。本发明的又一个目的是提出一种能够灵活简单地确定一个或多个降挡点和升挡点的方法。
根据本发明的一个方面，上面的目的是利用用于确定机动车辆中变速箱的一个或多个降挡点和升挡点的方法达到的，所述机动车辆包括连接到所述变速箱以便于驱动所述变速箱的发动机，其中降挡点表示第一发动机速度，所述变速箱适于在该速度下实现降挡，升挡点表示第二发动机速度，所述变速箱适于在该速度下实现升挡。所述方法包括相对于(relative to)发动机目标速度ωT确定所述一个或多个降挡点和升挡点，所述发动机目标速度ωT是所述发动机的期望速度，所述发动机目标速度ωT是可以在机动车辆的使用期间改变的动态参数。
本发明还涉及一种包括程序代码的计算机程序，当在计算机中执行所述程序代码时，所述程序代码使所述计算机实施根据以上所述的方法。本发明还涉及属于所述计算机程序的计算机程序产品。
根据本发明的另一个方面，上面的目的利用用于确定一个或多个降挡点和升挡点的系统达到，包括至少一个适于控制机动车辆变速箱的控制单元，所述机动车辆包括连接到所述变速箱以便于驱动所述变速箱的发动机，其中降挡点表示第一发动机速度，所述变速箱适于在该速度下实现降挡，升挡点表示第二发动机速度，所述变速箱适于在该速度下实现升挡。所述系统还适于相对于发动机目标速度ωT确定所述一个或多个降挡点和升挡点，所述发动机目标速度是所述发动机的期望速度。
还可以根据上述方法的各个实施方式对根据本发明的系统进行修改。本发明还涉及一种包括至少一个如上面所述的系统的机动车辆。
根据本发明的方法和系统提供了用于确定一个或多个降挡点和升挡点的灵活简单的解决方案。换挡点与期望的发动机目标速度相关的事实可以明显更容易地改变它们。这可以非常容易地调节齿轮变化配置以通过升高或降低发动机目标速度改变需求。另一个优点是换挡点的变化不必要重新校准每个换挡点。根据本发明的系统和方法总体上基本减少了校准工作。
本发明的另外的优点是换挡点改变而没有例如控制单元中的换挡逻辑，不必要冒逻辑不稳定的风险，因为换挡点是由发动机目标速度间接控制的，因此换挡点之间的关系可以以避免不稳定性的方式控制。
根据本发明的方法和系统的另外的优点和应用由下面阐述的详细描述指出。
附图说明
在下面阐述的本发明的详细描述中，本发明的实施方式参照附图来描述，其中：
-图1示意性示出了具有后轮驱动的机动车辆的动力传动系统的一部分；
-图2是降挡线和升挡线的图表；
-图3是与发动机目标速度线相关的降挡线和升挡线的图表；以及
-图4示出了构成根据本发明的系统的一部分的控制单元。
具体实施方式
本发明涉及优选地位于机动车辆1中的变速箱2的一个或多个降挡点和升挡点的确定。降挡点或升挡点表示发动机速度，在该速度下变速箱20分别适于实现降挡或升挡。升挡点的发动机速度高于降挡点的发动机速度。
变速箱20优选地具有构成由控制单元110(例如ECU)控制的自动换挡系统的一部分的类型。在这样的系统中，换挡是由控制单元110自动执行的，但是通常对于驾驶人员能够在该系统中执行手动换挡，称作自动状态(自动模式)下的手动换挡。变速箱20还具有多个齿轮，例如在现有卡车中12个前进齿轮和一个或多个逆转齿轮是很平常的。
根据本发明，降挡点和升挡点相对于发动机目标速度ωT被确定，所述发动机目标速度是车辆1的发动机10的期望速度。这意味着降挡点和升挡点总是基于发动机目标速度ωT被确定。在图3中，虚线形式的发动机目标速度ωT出现在升挡线SP1-SP3与降挡线SP4-SP6之间。图表包含了显示升挡线SP1-SP3和降挡线SP4-SP6是如何与发动机速度线Ф相关的箭头。它们表示如果发动机目标速度线Ф改变(通过根据带点箭头平行地降低或升高移动)，换挡线SP1-SP6的发动机速度也将平行地移动。换挡线SP1-SP6例如可以适当地以一比例因子伴随目标速度线Ф，所述比例因子对于升挡和降挡线可以分别不同，但是也可以是相同的，在该种情况下获得了升挡与降挡点之间建立的相互关系。对于每条换挡线SP1-SP6还可以具有单独的比例因子，即基于目标速度线Ф中相同的变化某些换挡线SP1-SP6可以比其它换挡线SP1-SP6变化的多或少。
因此本发明提出了一种更容易确定降挡点和升挡点的方法，因为它们总是与发动机目标速度ωT相关，这意味着目标速度ωT的值的改变影响换挡点的发动机速度值，因此可以避免根据上面描述的现有技术的校准程序。因此本发明可以节省时间并降低成本。
发动机目标速度ωT可以基于关于发动机10的操作模式和性能的假设和知识来确定。发动机10通常在某些速度下运行的比其它速度下更有效且更好。更有效且更好可以意味着更少的燃料消耗、更低的振动水平和更快的运行。根据一个实施方式，对于发动机10的所有的降挡点和升挡点，目标速度在500-2500rpm范围内，而根据另一个实施方式优选地在1000-1400rpm范围内。
根据本发明的方法的另一个优点是显著便利了变速箱与不同发动机10的适配，反之亦然。一旦对于特定的发动机模型或特定的自动变速系统建立了发动机目标速度ωT，则控制单元110就确定了与该目标速度ωT相关的换挡点。这可以缩短将新的发动机10和/或自动变速系统投放市场的订货至交货的时间。
根据本发明的另一个实施方式，当确定发动机目标速度ωT时还可以考虑其它参数，例如加速踏板位置、驱动模式、巡航控制设定、运行阻力(例如逆着车辆1的运行方向作用的力)、道路坡度、发动机功率和地图数据。
加速踏板位置、驱动模式(根据可以在自动变速系统中选择的各个预定运行状态，例如经济状态或动力状态)和巡航控制设定的参数包括能够直接影响发动机目标速度ωT因而间接影响降挡点和升挡点(因为它们与目标速度ωT相关)的驾驶人员。例如，该实施方式可以如此实施使得目标速度ωT由驱动模式和加速踏板位置确定。通过将加速踏板位置转换成发动机目标速度的变化的表格的使用，加速踏板的位置可以影响目标速度ωT以便于更大的加速导致更高的目标速度ωT。
其它参数，即运行阻力、道路坡度、发动机功率和地图数据也可以用来确定发动机目标速度ωT，并且这些参数可以通过传感器和智能信号以及在当今机动车辆1中存在的控制系统来提供。应该指出的是不需要考虑上面所述的所有参数，因为一个或多个的结合就可以产生良好的效果，或者控制单元110(例如ECU)可以选择性地使用它们。
发动机目标速度还可以是预设参数，其可以由发动机车间内的维修技师来调节。在本发明的这种形式的情况下，目标速度ωT是在调节之间保持静态的参数。目标速度ωT的调节可以必要地进行微调实现更好的性能和/或运行特性的单独设定以适合于消费者的喜好。
根据本发明的另一个实施方式，发动机目标速度ωT是动态参数。例如，动态参数可以由驾驶人员通过控制单元(手动控制)，例如巡航控制、加速踏板等来改变。动态参数还可以通过上面描述的传感器和信号系统以及控制系统(自动控制)来改变。还可以将手动和自动结合，在有或没有地图数据的情况下提供例如关于道路的地形信息，这可以结合GPS技术使用。还可以通过利用经由无线通讯系统向车辆1发送控制信号来控制目标速度ωT的通讯中心的无线通讯(例如人造卫星通讯系统，或例如为GSM、GPRS、EDGE或LTE的移动通讯系统)来动态控制发动机目标速度ωT。对于如上面所述的目标速度ωT是动态参数的实施方式，可以根据主要的情况连续地控制运行特性。
根据本发明的又一个实施方式，降挡点和升挡点被实时计算，除了与发动机目标速度ωT相关之外，它们还可以取决于一个或多个参数，所述参数属于包括如下参数的范畴：换挡期间发动机速度的变化，作为换挡开始时那一点与换挡结束时那一点之间的发动机速度之差来定义；换挡期间车辆1的运行速度的变化；以及所述发动机10的扭矩曲线。例如可以使用换挡期间发动机速度的变化来计算换挡之前什么发动机速度导致换挡之后的特定发动机目标速度，反之亦然。发动机10的扭矩可以用于计算换挡期间和换挡之后的车辆1的加速度，其本身影响发动机速度需要改变的多少。该实施方式的优点例如是可以立即将目标速度ωT调节到车辆1的主要运行状态。
专业人员将会意识到根据本发明的用于确定一个或多个降挡点和升挡点的方法还可以在计算机程序中执行，当其在计算机中执行时，使计算机实现该方法。该计算机程序包含在计算机程序产品的计算机可读介质中，该计算机可读介质呈合适的存储器的形式，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(可电擦除PROM)、硬盘单元等等。
本发明还涉及一种用于确定一个或多个降挡点和升挡点的系统。该系统包括至少一个适于控制机动车辆1的变速箱20的控制单元(例如变速箱20的ECU)。所述变速箱20连接到发动机10，发动机10驱动变速箱20和动力传动系统的其它部件。根据本发明的原理，该系统适于确定与发动机目标速度ωT相关的一个或多个降挡点和升挡点，所述发动机目标速度是发动机10的期望发动机速度。
图4示意性地示出了一种控制单元110。该控制单元110包括计算单元111，其可以呈基本任何合适类型的处理器或微型计算机的形式，例如用于数字信号处理的电路(数字信号处理器，DSP)或具有预定特定功能的电路(特定功能集成电路，ASIC)。所述计算单元111连接到集成在控制单元110中的存储器单元112，所述存储单元112例如为计算单元111提供计算单元111需要能够执行计算的存储程序代码和/或存储数据。所述计算单元111还适于存储存储器单元112中的部分或最终计算结果。
所述控制单元110还设有用于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波形、脉冲或者信号接收装置113、116能够检测作为信息并能够转换成可以由计算单元111处理的信号的其它属性。所述计算单元111然后可以提供这些信号。这些信号发送装置114、115适于转换从计算单元111接收到的信号以便于形成(例如通过调制这些信号)能够传输到用于确定降挡点和升挡点的系统的其它部件的输出信号。本领域技术人员将会意识到的是前面所述的计算机可以呈计算单元111的形式，前面所述的存储器可以呈存储器单元112的形式。
分别用于接收输入信号或发送输出信号的与这些装置的每种连接可以呈如下的一种或多种形式：电缆、数据总线，例如CAN(控制器区域网络)总线、MOST(面向媒体的系统传输)总线或一些其它的总线结构，或者无线连接。图1中的这些连接70、80、90、100还可以是这些电缆、总线或无线连接中的一种或多种。
专业人员将会意识到的是上面的系统可以依据根据本发明的用于确定一个或多个降挡点和升挡点的方法的各个实施方式修改。本发明还涉及一种机动车辆1，例如卡车或公共汽车，包括至少一个根据本发明的用于确定一个或多个降挡点和升挡点的系统。
最后，本发明并不局限于其上面描述的实施方式，而是涉及并包括在所附的独立权利要求的保护范围内的所有实施方式。

Claims (11)

1.一种用于确定机动车辆(1)中的变速箱(20)的一个或多个降挡点和升挡点的方法，所述机动车辆(1)包括连接到所述变速箱(20)以便于驱动所述变速箱(20)的发动机(10)，其中降挡点表示第一发动机速度，所述变速箱(20)适于在所述第一发动机速度下实现降挡，升挡点表示第二发动机速度，所述变速箱适于在所述第二发动机速度下实现升挡，其特征在于，所述一个或多个降挡点和升挡点相对于发动机目标速度ωT被确定，所述发动机目标速度ωT是所述发动机(10)的期望速度，所述发动机目标速度ωT是可以在机动车辆(1)的使用期间改变的动态参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用于确定一个或多个降挡点和升挡点的方法还包括所述发动机目标速度ωT的确定。
3.根据权利要求1-2之一所述的方法，其特征在于，所述发动机目标速度ωT是一个或多个参数的函数，所述一个或多个参数属于包括加速踏板位置、驱动模式、运行阻力、道路坡度、巡航控制设定、发动机功率和地图数据的范畴。
4.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，所述发动机目标速度ωT对于所有的所述一个或多个降挡点和升挡点来说是相同的，并且处于500-2500rpm的发动机速度范围内。
5.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，所述一个或多个降挡点和升挡点被实时计算，并且除了与发动机目标速度ωT相关之外，它们还可以取决于一个或多个参数，所述参数属于包括如下参数的范畴：换挡期间发动机速度的变化；换挡期间机动车辆(1)的运行速度的变化；以及所述发动机(10)的扭矩曲线。
6.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一发动机速度和所述第二发动机速度分别比所述发动机目标速度ωT低和高。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述升挡和降挡分别包括一个或多个降挡步骤以及一个或多个升挡步骤。
8.一种用于在机动车辆(1)中的变速箱(20)中换挡期间使用一个或多个降挡点和升挡点的方法，所述一个或多个降挡点和升挡点依据根据权利要求1-7所述的方法中的任一种被确定。
9.一种用于确定一个或多个降挡点和升挡点的系统，其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)，所述机动车辆(1)包括连接到所述变速箱(20)以便于驱动所述变速箱(20)的发动机(10)，其中降挡点表示第一发动机速度，所述变速箱(20)适于在所述第一发动机速度下实现降挡，升挡点表示第二发动机速度，所述变速箱适于在所述第二发动机速度下实现升挡，其特征在于，所述系统适于相对于发动机目标速度ωT确定所述一个或多个降挡点和升挡点，所述发动机目标速度ωT是所述发动机(10)的期望速度，所述发动机目标速度ωT是可以在机动车辆(1)的使用期间改变的动态参数。
10.一种机动车辆(1)，所述机动车辆(1)包括至少一个根据权利要求9所述的系统。
11.根据权利要求10所述的机动车辆，其特征在于，所述机动车辆(1)为卡车或公共汽车。
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