CN102858573A - 用于车辆的变矩器控制 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制变速器总成的方法包括：提供具有第一动力源和与第一动力源并联配置的第二动力源的车辆。第一动力源包括原动机和变速器总成。变速器总成包括联接到原动机的变矩器。变速器总成还包括使变矩器与变速器总成的变速器选择性地接合的离合器。第二动力源包括泵-马达单元、储液器和蓄能单元。将第二动力源的扭矩值与扭矩阈值进行比较。当第二动力源的扭矩值大于或等于扭矩阈值时，使变速器总成的离合器分离，以使得变速器总成的变矩器与变速器总成的变速器分离。

Description

用于车辆的变矩器控制
本申请于2011年2月23日作为PCT国际专利申请提交，该国际专利申请在除美国外的所有指定国的申请人为伊顿公司（一个美国跨国公司），仅在美国指定美国公民Michael Anthony Stoner和美国公民Vincent J.Duray为申请人，并要求2010年2月23日提交的序号为61/307,118的美国专利申请的优先权。
背景技术
公路和野外混合动力车辆是包括多个动力源的车辆。在一个示例中，混合动力车辆可在一种运行模式中使用常规燃气驱动式发动机来推进车辆，而在另一种运行模式中使用电动机来推进车辆。在另一个示例中，混合动力车辆可在一种运行模式中使用常规燃气驱动式发动机来推进车辆，而在另一种运行模式中使用液压马达来推进车辆。由于多个动力源，混合动力车辆提供了成本经济的运行。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种用于控制车辆的变速器总成的方法。该方法包括提供具有第一动力源的车辆。第一动力源包括原动机和变速器总成。变速器总成包括联接到原动机的变矩器。变速器总成还包括使变矩器与变速器总成的变速器选择性地接合的离合器。当车辆的原动机空转时，使变速器总成的离合器分离，以使得变速器总成的变矩器与变速器总成的变速器分离。当车辆的原动机处于非空转状态时，使离合器接合。
本发明的另一个方面涉及一种用于控制车辆的变速器总成的方法。该方法包括提供具有第一动力源的车辆。第一动力源包括原动机和变速器总成。变速器总成包括具有联接到原动机的输入部和联接到变速器的输出部的变矩器。变速器总成还包括使变矩器的输出部与变速器选择性地接合的离合器。将加速器踏板位置与位置阈值进行比较。将车速与速度阈值进行比较。当加速器踏板位置小于或等于位置阈值并且车速小于或等于速度阈值时，使变速器总成的离合器分离，以使得变速器总成的变矩器与变速器总成的变速器分离。
本发明的另一个方面涉及一种用于控制车辆的变速器总成的方法。该方法包括提供具有第一动力源和与第一动力源并联配置的第二动力源的车辆。第一动力源包括原动机和变速器总成。变速器总成包括联接到原动机的变矩器。变速器总成还包括使变矩器与变速器总成的变速器选择性地接合的离合器。第二动力源包括泵-马达单元、储液器和蓄能单元。将第二动力源的扭矩值与扭矩阈值进行比较。当第二动力源的扭矩值大于或等于扭矩阈值时，变速器总成的离合器分离，以使得变速器总成的变矩器与变速器总成的变速器分离。
将在下文的描述中阐述各种其他方面。这些方面会涉及单独的特征和特征的组合。应理解，前文的总体描述和下文的详细描述只是示范性和说明性的，且并非对文中公开的实施例所基于的宽泛概念加以限制。
附图说明
图1是具有根据本发明原理的示例性特征的车辆的驱动系统的示意图。
图2是图1的驱动系统的变速器总成的示意图。
图3是适合供图1的驱动系统使用的第二动力源的示意图。
图4是用于控制车辆的变速器总成的方法的流程图。
图5是示出变速器总成的离合器接合和车速的曲线图。
图6是用于控制车辆的变速器总成的替代方法的流程图。
图7是示出变速器总成的离合器接合和车速的曲线图。
图8是示出变速器总成的离合器接合和车速的曲线图。
图9是用于计算燃料节省的方法的流程图。
具体实施方式
现将对附图中示出的本发明的示例性方面进行详细说明。在可能的情况下，附图中将始终使用相同的附图标记来表示相同或相似的结构。
现在参见图1，示出了车辆11的驱动系统10的示意图。在本发明的一个方面，驱动系统10适合用于例如卡车、垃圾车、巴士或汽车的公路车辆或例如施工车辆和农用车辆的野外车辆。
在图1所示的示例中，驱动系统10包括混合动力驱动总成12和控制系统14。混合动力驱动总成12适于选择性地推进车辆11，而控制系统14适于控制混合动力驱动总成12。
驱动系统10还包括一个或多个前轮16和一个或多个后轮18。制动器20可操作地与驱动系统10的前轮16和后轮18中的每一者相关。制动器20适于选择性地减小车辆11的动能。在本发明的一个方面，制动器20为摩擦制动器。适合用于驱动系统10中的摩擦制动器的非限制性的示例包括盘式制动器、鼓式制动器、机械致动式制动器、液压致动式制动器、气动致动式制动器、电子致动式制动器或其组合。
驱动系统10的混合动力驱动总成12包括适于推进车辆11的第一动力源22和适于推进车辆11的第二动力源24。在图1所示的示例中，第二动力源24与第一动力源22并联配置。然而，在其他示例中，第二动力源24可与第一动力源22串联配置。
混合动力驱动总成12的第一动力源22包括常规原动机26，例如内燃发动机。通常，原动机26响应于燃料的燃烧而产生动力。在本发明的一个方面，第一动力源22还包括变速器总成28。当第二动力源24与第一动力源22并联连接时，变速器总成28将动力从原动机26经传动系30引导到车轮16、18中的至少一者。
现在参见图2，示出了变速器总成28的示意图。变速器总成28联接到原动机26。
变速器总成28包括变矩器32和变速器34。变矩器32为常规变矩器并且包括壳体36和涡轮38。在所示实施例中，变矩器32的壳体36联接到原动机26的飞轮40。变矩器32的涡轮38联接到变速器34。
变速器总成28的变速器34将变矩器32联接到传动系30。在所示实施例中，变速器34包括离合器41。离合器41适于使变速器34与原动机26接合和分离。
现在参见图1和2，所示实施例的传动系30包括前传动轴42、后传动轴44、左右车轴46、48和差速器50。差速器50配置在左右车轴46、48之间。在所示示例中，左右车轴46、48将后轮18连接到差速器50。在其他实施例中，传动系30可包括将前轮16连接到一差速器的车轴。
现在参见图1和3，第二动力源24为液压动力源。在所示实施例中，第二动力源24包括泵-马达组件52、储液器54和蓄能单元56。第二动力源24还包括系统过滤器58。泵-马达组件52包括泵/马达单元60和端盖组件62。泵-马达组件52布置成与储液器54和蓄能单元56选择性地流体连通。
泵/马达单元60属于可变排量的类型。在所示实施例中，泵/马达单元60属于轴向活塞的类型（例如可变排量轴向活塞的类型）。在所示实施例中，泵/马达单元60包括可变倾角旋转斜盘64。旋转斜盘64适于在用于泵送的全冲程与用于马达驱动的全冲程之间移动。在所示实施例中，泵/马达单元60被偏压至中间位置。在中间位置，旋转斜盘64设置在用于泵送的全冲程位置与用于马达驱动的全冲程位置之间。
泵/马达单元60还包括旋转斜盘位置传感器66。旋转斜盘位置传感器66适于向控制系统14提供与旋转斜盘64的角位置对应的信号。在所示实施例中，泵/马达单元60包括两个旋转斜盘位置传感器66。
中性压力传感器67与泵/马达单元60的流体端口流体连通。中性压力传感器67在泵/马达单元60处于泵送模式时监控从泵/马达单元60至蓄能单元56的流体压力，而在泵/马达单元60处于马达驱动模式时监控从蓄能单元56至泵/马达单元60的流体压力。
泵/马达单元60与蓄能单元56之间配置有模式阀组件68。在一个实施例中，模式阀组件68配置在端盖组件62中。
在所示实施例中，模式阀组件68包括多个阀，这些阀可被致动以允许在泵送模式下流体从泵/马达单元60流向蓄能单元56以及允许在马达驱动模式下流体从蓄能单元56流向泵/马达单元60。另外，模式阀组件68可被致动以允许流体从泵/马达单元60或蓄能单元56流向储液器54。
在所示实施例中，蓄能单元56为蓄能器（例如充气式蓄能器等）。蓄能单元56包括可在打开位置与关闭位置之间移动的脚踏阀69。在一个实施例中，脚踏阀69的移动基于蓄能单元56中的流体压力。在另一个实施例中，脚踏阀69是电子致动的。
蓄能单元56还包括接近传感器70和高压传感器72。接近传感器70监控脚踏阀69的位置。高压传感器72监控蓄能单元56中的流体压力。
第二动力源24还包括接合组件74。在所示实施例中，接合组件74配置在前后传动轴32、34之间。接合组件74适于使泵/马达单元60与传动系30选择性地接合。在本发明的一个方面，接合组件74包括构造成使泵/马达单元60与传动系30选择性地接合的离合器。例如，离合器可包括离合器阀76。在本发明的另一个方面，接合组件74包括分动箱（参见图3）。
在本发明的一个方面，接合组件74适于在车辆11减速时使泵/马达单元60与传动系30接合（例如经由离合器）。在减速期间，泵/马达单元60与传动系30接合并起到泵的作用。泵/马达单元60将流体从储液器54传递（例如泵送）到蓄能单元56。随着流体传递到蓄能单元56，蓄能单元56中的流体压力提高。
在本发明的另一个方面，接合组件74适于在车辆11加速时（例如经由离合器）使泵/马达单元60与传动系30接合。在加速期间，泵/马达单元60与传动系30接合并起到马达的作用。泵/马达单元60接收来自蓄能单元56的加压流体，这导致泵/马达单元60向传动系30传输扭矩。从泵/马达单元60产生并传输到传动系30的该扭矩被用于推进车辆11。
在其他方面，第二动力源24与第一动力源22串联连接，并且原动机26联接到泵/马达单元60。泵/马达单元60与联接到左右车轴36、38的马达组件（未示出）流体连通。
控制系统14包括第一动力源控制系统78和第二动力源控制系统80。第一动力源控制系统78适于控制第一动力源22。第二动力源控制系统80适于控制第二动力源24。
第一动力源控制系统78包括变速器控制单元82。变速器控制单元82适于控制变速器总成28的运行。在所示实施例中，变速器控制单元82适于控制变速器总成28的离合器41（在图2中示出）的接合/分离。
在所示实施例中，变速器控制单元82包括微处理器84和非易失性存储构件86（例如EPROM、EEPROM、闪存等）。变速器控制单元82的微处理器84适于接收来自多个变速器传感器的电子数据信号输入。在本发明的一个方面，变速器传感器可包括输入速度传感器、输出速度传感器、车轮速度传感器、节气门位置传感器、变速器流体温度传感器等中的任意一者或多者。在本发明的另一个方面，变速器控制单元82可适于从用于判断加速器是否已下压超过节气门全开位置的自动跳合开关、牵引力控制系统、巡航控制模块等中的任意一者或多者接收电子数据信号输入。
第二动力源控制系统80适于控制第二动力源24的运行。在本发明的一个方面，第二动力源控制系统80包括微处理器和非易失性存储构件（例如EPROM、EEPROM、闪存等）。微处理器90适于从多个传感器接收电子数据信号输入。在本发明的一个方面，多个传感器可包括蓄能器压力传感器、泵/马达速度传感器、储液器流体温度传感器、储液器流体液位传感器、旋转斜盘角度传感器等中的任意一者或多者。
第二动力源控制系统80的微处理器适于根据存储在第二动力源控制系统80的非易失性存储构件中的控制算法来计算用于第二动力源24的控制参数。利用从多个传感器94接收的电子数据信号来计算控制参数。
在图示的实施例中，变速器控制单元82和第二动力源控制系统80经由通信网络96（在图1中作为线条示出）与相关的传感器通信并彼此通信。在本发明的一个方面，通信网络96为控制器局域网（CAN或CAN-Bus）。在本发明的另一个方面，通信网络96采用J1939协议。
现在参见图1、2、4和5，将描述用于控制变速器总成28的方法200。如前文所述，变速器总成28包括变矩器32和变速器34，变速器34具有适于使变速器34与原动机26接合/分离的离合器41。在常规变速器总成中，变速器总成的离合器在车辆加速、减速和空转时接合。在离合器接合、同时车辆空转的情况下，变矩器的输入部旋转得比变矩器的输出部快。变矩器的输入部和输出部之间的这种速度差导致对发动机加载，这引起能量损失。这些能量损失称为风阻损失。
通过在车辆11运行期间的选择时段使变速器34的离合器41分离，方法200适于使与车辆11变速器总成28的变矩器32相关的风阻损失最小化。虽然将参考车辆11描述方法200，但应理解，方法200可供具有仅一个动力源（例如第一动力源22）的车辆使用。
在步骤202中，变速器控制单元82接收车辆11的加速器踏板的位置。在一个实施例中，将踏板未被压下（即被释放）时加速器踏板的位置设定为零，而当踏板被压下时设定为大于零的值。
在步骤204中，变速器控制单元82从通信网络84接收车辆11的速度。在一个实施例中，可从监控传动系30速度的速度传感器获得车辆11的速度。
在步骤206中，将踏板位置与位置阈值进行比较。在所示实施例中，位置阈值等于零。如果踏板位置大于零（即踏板被压下），则在步骤208中使变速器总成28的离合器41接合，以使得变矩器32联接到变速器34。
如果踏板位置等于零（即踏板被释放），则在步骤210中将车速与一速度阈值进行比较。在所示实施例中，速度阈值等于零。如果车速大于零，则在步骤212中使变速器总成28的离合器41接合，以使得变矩器32联接到变速器34。然而，如果车速等于零并且踏板位置等于零，则在步骤214中使变速器总成28的离合器41分离，以使得变矩器32不联接到变速器34。图5用曲线图示出了离合器41的接合/分离与车速之间的关系。
通过使离合器41分离，变矩器32的输入部和输出部之间不存在速度差。结果，减小了与变矩器32相关的风阻损失。通过降低使原动机26空转所需的扭矩，在原动机26空转时变矩器32与变速器34的分离减少了燃料消耗。
现在参见图1、2和6，将描述用于控制具有第一动力源22和第二动力源24的车辆11的变速器总成28的替代方法300。在步骤302中，变速器控制单元82接收车辆11的加速器踏板的位置。在一个实施例中，将踏板未被压下（即被释放）时加速器踏板的位置设定为零值，而当踏板被压下时设定为大于零的值。
在步骤304中，变速器控制单元82从通信网络84接收车辆11的速度。在一个实施例中，可从监控传动系30速度的速度传感器获得车辆11的速度。
在步骤306中，变速器控制单元82从第二动力源24的第二动力源控制系统80接收扭矩值。当第二动力源24的泵/马达单元60处于马达驱动模式时（例如，当第二动力源24加速或向车辆11提供动力时），从第二动力源24接收的扭矩值等于能由第二动力源24向传动系30施加的扭矩。在一个实施例中，该扭矩值等于蓄能单元56中的流体压力乘以泵/马达单元的排量除以两倍圆周率。
当第二动力源24的泵/马达单元60处于泵送模式时（例如当车辆11减速时），从动力源24接收的扭矩值等于使泵/马达单元60旋转以便向蓄能单元56供给流体所需的扭矩。在一个实施例中，使泵/马达单元60旋转所需的扭矩值等于蓄能单元56中的流体压力乘以泵/马达单元的排量除以两倍圆周率。
在步骤308中，变速器控制单元82接收扭矩阈值。当第二动力源24处于马达驱动模式时，扭矩阈值等于驾驶者请求的扭矩值。发动机控制单元可经通信网络84使变速器控制单元82获得驾驶者请求的扭矩值。当第二动力源24处于泵送模式时，扭矩阈值的预定阈值选择成使得离合器41的接合/分离之间的过渡是平稳的。
在步骤310中，评估第二动力源24，以判断是否已发生故障事件（例如错误、故障等）。如果第二动力源24中的任何构件存在错误、故障等，则会发生故障事件。如果已发生故障事件，则在步骤311中使离合器41接合。
如果尚未发生故障事件，则在步骤312中将踏板位置与一位置阈值进行比较。在所示实施例中，位置阈值等于零。
如果踏板位置等于零，则在步骤314中将车速与一速度阈值进行比较。在所示实施例中，速度阈值等于零。
在步骤316中，当不存在故障事件、踏板位置等于零并且车速等于零时，使变速器总成28的离合器41分离。然而，如果踏板位置大于位置阈值或车速大于速度阈值，则在步骤318中将第二动力源24的扭矩值与扭矩阈值进行比较。如果扭矩值大于扭矩阈值，则使离合器41分离。如果扭矩值小于扭矩阈值，则在步骤320中使离合器41接合。
现在参见图7，提供了示出在原动机26空转期间和加速期间采用的方法300的曲线图。在该曲线图中，变速器总成28的离合器41至少在车辆11加速期间的一段时间内分离，因为第二动力源24将在该时间段内向传动系30提供动力。离合器41在原动机26空转时也是分离的。
现在参见图8，提供的曲线图示出了在原动机26空转期间、在车辆加速期间和车辆减速期间采用方法300。
现在参见图9，将描述用于估算由于变矩器32与变速器34分离所获得的燃料节省的方法400。在步骤402中，计算在车辆的停止/起动循环期间离合器41被分离的平均时间。在步骤404中，确定车辆每天的停止/起动循环的总数。在步骤406中，计算变矩器32每天与变速器分离的时间。在所示实施例中，通过将离合器41在停止/起动循环期间被分离的平均时间乘以每天的停止/起动循环数量来计算变矩器32每天与变速器分离的时间。在一个实施例中，可能需要应用一转换系数。
在步骤408中，通过将每天空转的时间乘以使变矩器空转所需的动力来计算每天的变矩器能量节约。在步骤410中，通过将每天的变矩器能量节约除以燃料转换效率来计算每天节省的燃料能量。在步骤412中，通过将每天节省的燃料能量除以燃料中的能量含量来计算每天节省的燃料加仑数。
在一个实施例中，在远离车辆11的地点执行方法400。在该实施例中，远程地点从车辆11接收信息以作出上述计算。然后可以预定周期（例如每天、每周、每月、每年等）向客户提供输出。
在另一个实施例中，控制系统14执行方法400。可经车辆接口系统（例如LCD显示器等）向车辆11的操作员提供燃料节省（信息）。
本发明的各种改型和变型对本领域的技术人员来说将变得明显而不脱离本发明的范围和精神，并且应当理解，本发明的范围不会不适当地局限于本文阐述的说明性的实施例。

Claims (19)

1.一种用于控制车辆的变速器总成的方法，所述方法包括：
提供具有第一动力源的车辆，所述第一动力源包括原动机和变速器总成，所述变速器总成包括联接到所述原动机的变矩器，所述变速器总成还包括使所述变矩器与所述变速器总成的变速器选择性地接合的离合器；
当所述车辆的原动机空转时，使所述变速器总成的离合器分离，以使得所述变速器总成的变矩器与所述变速器总成的变速器分离；以及
当所述车辆的原动机处于非空转状态时，使所述离合器接合。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述车辆包括适于推进所述车辆的第二动力源。
3.根据权利要求2的方法，还包括在通过所述第二动力源使所述车辆加速的期间使所述变速器总成的离合器分离。
4.根据权利要求3的方法，还包括在车辆减速期间使所述变速器总成的离合器分离。
5.根据权利要求2的方法，其中，所述第二动力源是包括泵-马达组件、储液器和蓄能单元的液压动力源。
6.一种用于控制车辆的变速器总成的方法，所述方法包括：
提供具有第一动力源的车辆，所述第一动力源包括原动机和变速器总成，所述变速器总成包括变矩器，所述变矩器具有联接到所述原动机的输入部和联接到变速器的输出部，所述变速器总成还包括使所述变矩器的输出部与所述变速器选择性地接合的离合器；
将加速器踏板位置与位置阈值进行比较；
将车速与速度阈值进行比较；
当加速器踏板位置小于或等于所述位置阈值、并且车速小于或等于所述速度阈值时，使所述变速器总成的离合器分离，以使得所述变速器总成的变矩器与所述变速器总成的变速器分离。
7.根据权利要求6的方法，其中，所述车辆包括适于推进所述车辆的第二动力源。
8.根据权利要求7的方法，其中，所述第二动力源是包括泵-马达单元、储液器和蓄能单元的液压动力源。
9.根据权利要求8的方法，还包括在通过所述第二动力源使所述车辆加速的期间使所述变速器总成的所述离合器分离。
10.根据权利要求7的方法，还包括：如果在所述第二动力源中识别到故障事件，则使所述离合器接合。
11.一种用于控制车辆的变速器总成的方法，所述方法包括：
提供具有第一动力源和与所述第一动力源并联的第二动力源的车辆，所述第一动力源包括原动机和变速器总成，所述变速器总成包括联接到所述原动机的变矩器，所述变速器总成还包括使所述变矩器与所述变速器总成的变速器选择性地接合的离合器，所述第二动力源包括泵-马达单元、储液器和蓄能单元；
将所述第二动力源的扭矩值与扭矩阈值进行比较；
当所述第二动力源的扭矩值大于或等于所述扭矩阈值时，使所述变速器总成的离合器分离，以使得所述变速器总成的变矩器与所述变速器总成的变速器分离。
12.根据权利要求11的方法，其中，所述扭矩阈值等于驾驶者请求的扭矩。
13.根据权利要求12的方法，其中，所述驾驶者请求的扭矩由发动机控制单元经由通信网络提供。
14.根据权利要求12的方法，其中，当所述泵-马达单元处于马达驱动模式时，所述第二动力源的扭矩值等于能由所述第二动力源的泵-马达单元施加的扭矩。
15.根据权利要求11的方法，其中，所述第二动力源的扭矩值等于使所述泵-马达单元旋转以便向所述蓄能单元供给流体所需的扭矩。
16.根据权利要求11的方法，还包括将加速器踏板位置与位置阈值进行比较。
17.根据权利要求16的方法，还包括将车速与速度阈值进行比较。
18.根据权利要求17的方法，还包括：当加速器踏板位置小于或等于所述位置阈值、并且车速小于或等于所述速度阈值时，使所述变速器总成的离合器分离，以使得所述变速器总成的变矩器与所述变速器总成的变速器分离。
19.根据权利要求11的方法，还包括：如果在所述第二动力源中识别到故障事件，则使所述离合器接合。
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