CN103003598A - 用于在一个变速器上设置传动比转换或提高电动马达扭矩的方法 - Google Patents

用于在一个变速器上设置传动比转换或提高电动马达扭矩的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种方法，用于在一辆电机驱动车辆的自动转换变速器或自动变速器上设置传动比转换点，通过激发强制换低挡功能，将传动比向更高的发动机转速调整。根据本发明所述的方法，其特点是，如果符合一个或数个下述情况，通过驾驶员激发一个开关，强制换低挡功能将启动：切换入或已经切换入高于预定挡位的某挡位；车辆从静止启动后或在行驶过程中达到某个预定速度；车辆从静止启动后行驶经过一段预定的距离；车辆从静止启动后经过一段预定的时间；车辆当前行驶的道路斜坡坡度高于一个预设道路斜坡坡度；当前车辆加速度低于一个预设车辆加速度值；当前驱动车轮的扭矩低于一个预设的驱动车轮驱动扭矩；而相反地，无论加速踏板在什么位置，尽管开关和/或者加速踏板已被激发，如果所述情况没有一个符合，强制换低挡功能也不会激发。

Description

用于在一个变速器上设置传动比转换或提高电动马达扭矩的方法
技术领域
本发明是关于一种用于在一个发动机驱动车辆上的机械转换变速器或自动变速器上设置传动比转换的方法，从而启动强制换低挡能改变传动比提高发动机旋转速度。使用自动转换变速器意味着，那些变速器中的齿轮在离合器闭合或断开时都处于啮合状态，不受驾驶员的控制，而是通过适当的促动器执行。本发明所述的这种方法可以用于只有点燃式发动机驱动的车辆上，在其它车辆上也可以，尤其是那些通过点燃式发动机和电动马达——比如混合动力汽车上也可以使用。对于后者而言，本发明进一步涉及一种方法用于提高这类能驱动混合动力汽车的电动马达扭矩。
背景技术
通过强制换低挡功能是指变速箱从高挡位调整到低挡位的传动比，以提高发动机的转速，来满足驾驶员对于汽车性能的要求，而驾驶员则通过踩下油门踏板发出指令，特别是在油门踏板满行程的区域里（全油门）和/或者额外启动一个用于激发强制换低挡功能开关时。对于混合动力汽车而言，在驾驶员发出了汽车具体性能的相应命令时，强制换挡功能可能还进一步提高了电动马达的扭矩，显然，通过这种方式可提高电动马达的扭矩或增加内部点燃式发动机的扭矩，这种方式能提高混合动力汽车驱动力，（并联式混合动力）或者提高电动马达的旋转扭矩，比如驱动汽车单一扭矩的提高（串联式混合动力）。
现代的自动变速器应该在选择排挡过程中辅助驾驶员，并尽可能根据交通状况引导驾驶员去改变挡位，而执行换挡的机构自动化程度已经很高了。所以驾驶员对变速器直接变挡控制是受限制的。尤其是在危险的情况下必须保证，根据车辆的性能或驾驶员对车辆的加速要求做出反应，正确换挡。比如，在超车的情况下，驾驶员同时要求汽车有好的性能，则必然需要牵引力的增加或车速的增加。这可以通过以下的方式实现：如果驾驶员希望车子加速，变速器控制操作如下，在超车之前啮合的齿轮将会保持啮合，变速器的高档位转换点变为更高转速（高速）方向，或者当前选择的齿轮传动比下降，使汽车车轮达到更高的扭矩，从而让汽车能迅速加速。
通过激活强制换低挡功能改变传动比，调整到更高的发动机转速，会使得燃油消耗量增加，因为需要发动机提供更大的功率。而且，至少在强制换低挡作用的过程中，强制换低挡功能会使所有采用提高燃油经济性的措施失效（大部分是通过变速器控制实现），比如对驾驶员驾驶风格的适应、经济的转换方案以及加速限制。这些燃油经济性措施的暂停首先要考虑驾驶安全性，这样能确保在危险的情况下，车辆有更大的加速能力，比如在超车过程中，驾驶员过高估计自己情况并完全踩下加速踏板时，能精确控制。因此，强制换低挡措施是不可缺少的。显然，混合动力汽车的强制换低挡功能也是同样如此，通过这种方式，也可提供电动马达额外的扭矩。
然而，根据先有的自动变速器或混合动力系统，如果所面临情况不危险或环境不恶劣，会采用强制换挡措施，比如在启动阶段。有证据表示，汽车驾驶员忙乱驾驶情况下是尤其不利的，也即，当驾驶员死死地踩下油门踏板，尤其是长时间反复依次经历低挡位，然后达到满载荷位置（全油门位置）时。
这些缺点在公共短距离交通，比如城市公共汽车上，更为严重。比如，在启动和加速过程中的反复累积，尤其是在交通高峰时间，会使驾驶员有点无心地触发强制换低挡功能，这样大部分关于行程过程的经济转换方案就失效了。除了增加的燃油消耗之外，废气排放量也会升高，这使得在市中心使用此类汽车会存在问题。
文件DE 60209622T2公开了一种用于无级调速变速器的转换控制装置，使用这种装置后，只有当加速油门踏板的位置超过一个临界位置时，强制换低挡功能才会被激发。临界位置值是会根据比如路面倾斜度和加速油门踏板的位置预先调整设定的，而只有油门踏板达到某个超过临界值的位置时，强制换低挡功能才会被激发。比如，在即将面临上坡的情况下，激发强制换低挡功能的临界值会提高，这样，与在平路情况下相比，油门加速踏板必须踩下更深距离，才能激发强制换低挡功能。系统并没有提供精确控制关闭强制换低挡功能的措施。因此，比如当油门踏板完全位于满载位置时，所述功能始终处于被激发状态。这与前文所述的缺点十分相符。
另一种可能是包括使用软件来终止强制换低挡功能的作用，比如通过修改用于激发强制换低挡功能的参数。然而，如此重设参数的方式会降低强制换低挡功能在操作过程中的可靠性，在危险情况下可能引起不激发的状况。因此，绝对断开的强制换低挡功能是人们并不希望得到的，也并不明智。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于在一辆通过马达驱动的汽车里，一个机械转换变速器或一个自动变速器上设置传动比转换点，以弥补现在这种技术的缺点。通过这种方法，在危险情况下，根据汽车的操作状况，提供强制换低挡功能，可保证车辆传动比的最佳设置，特别是在燃油经济性、避免增加废气排放量方面得到提升，同时，提高驾驶安全性。
除此以外，通过使用强制换低挡功能用于提高一个电动马达扭矩的方法，可使用在一辆混合动力汽车上，这种方法可以避免现存的不足。
本发明的目标是通过独立的权利要求1和权利要求2中声明的方法实现。从属的权利要求描述了本发明的最优实施例。
发明者已经发现了一种解决方法，比如，仅仅在某些状况下，在车辆操作过程中强制换低挡功能才被激发，其上可使用强制换低挡功能，而当所述的某些状况没有出现时，其上就不使用强制换低挡功能，比如，当所述的状况有助于车辆驾驶的安全性和提高车辆的能源经济性时，强制换低挡功能不被激发。特别地，在某些操作模式中，采用的燃油经济性措施优越于强制换低挡功能，也就意味着，当驾驶员有需要通过启动开关或踩下油门踏板，激发强制换低挡功能时，并不会被采纳，尤其是当踩下油门踏板——包括反复踩踏——至油门踏板满载荷位置底部（90%至100%的最大全油门加速踏板底部位置），以激发强制换低挡功能，而这个功能并不被激发或仍处于不作用状态。尽管启动开关和/或者踩下油门踏板，强制换低挡功能并不会起效，因此仍处于未激发状态，并且与油门踏板的位置无关。
根据本发明，在一辆电机驱动车辆上的一个自动换挡变速器或一个自动变速器上，设置传动比转换点的过程是，通过激发强制换低挡功能将传动比调换至发动机转速更高的方向，驾驶员可以通过启动一个开关和/或者踩下加速踏板来激发强制换低挡功能，尤其是加速踏板的行程要达到预先定义的行程范围，比如全油门加速踏板最大行程的至少90%、95%或者97%，才会激发强制换低挡功能，如果一个或数个下述情况发生：
切换入或已经切换入高于预定挡位的某挡位；
车辆从静止启动后或在行驶过程中达到某个预定速度；
车辆从静止启动后行驶经过一段预定的距离；
车辆从静止启动后经过一段预定的时间；
车辆当前行驶的道路斜坡坡度高于一个预设道路斜坡坡度；
当前车辆加速度低于一个预设车辆加速度值；
当前驱动车轮的驱动扭矩低于一个预设的驱动车轮驱动扭矩；
然而相反地，如果所述情况中一个都没有发生，尽管打开开关和/或者加速踏板被踩下，不论加速踏板到什么位置，强制换低挡功能不会被激发。
根据本发明的一个可选方法，通过激发一个强制换低挡功能，用于在一辆混合动力汽车上电动马达扭矩的增加，驾驶员可以通过启动一个开关和/或者踩下加速踏板来激发强制换低挡功能，尤其是加速踏板的行程要达到预先定义的行程范围，比如全油门时加速踏板最大行程的至少90%、95%或者97%，才会激发强制换低挡功能，如果一个或数个下述情况发生：
混合动力汽车传递动力的变速器切换入或已经切换入高于预定挡位的某挡位；
车辆从静止启动后或在行驶过程中达到某个预定速度；
车辆从静止启动后行驶经过一段预定的距离；
车辆从静止启动后经过一段预定的时间；
车辆当前行驶的道路斜坡坡度高于一个预设道路斜坡坡度；
当前车辆加速度低于一个预设车辆加速度值；
当前驱动车轮的驱动扭矩低于一个预设的驱动车轮驱动扭矩；
然而相反地，如果所述情况中一个都没有发生，尽管打开开关和/或者加速踏板被踩下，不论加速踏板到什么位置，强制换低挡功能不会被激发。
比如，对于一辆混合动力汽车，其包含并行的混合动力系统，也就是其受一个内在点燃式发动机和至少一个电动机并行驱动，其也可以包括一个串联混合动力系统，也即只通过电动机驱动，因此，电动机的电流特别通过一个由内在点燃式发动机驱动的发电机产生。
对于当前的道路坡度，更可取的是一个正向的道路倾斜度，也就是一座山坡高地。当在路上进行爬坡时，最好能激发强制换低挡功能，得到更好的爬坡性能。为了达到这种效果，车辆的整个重量，包括任意增加的载荷（比如一辆拖车），都会被相应的传感器探测到。对于当前车辆的加速度更可取的是一个正加速度，其引起的是车辆的向前加速，而不是负加速度，比如当制动时发生的负加速度。
变速器第二正向齿轮预先定义的传动比是尤其优越的。第二高的挡位，比如第三对齿轮也可以预先设定，当其一啮合，强制换低挡功能就被激发。强制换低挡功能的激发容易通过启动按钮和/或者踩下加速踏板，当至少一个所述情况出现，尤其是一对预先设定的齿轮正在工作时，系统会阻止齿轮向低传动比齿轮转换。特别在一个低挡位齿轮情况下，比如变速器的第二正向齿轮，可应用所述功能。在这里，转换到更低挡位的齿轮，比如转换到第一齿轮并不会有任何好处，因为所述齿轮会在很大程度上增加发动机转速的负担，而且，很快会达到这对齿轮的速度上限。
设置一个开关是特别有帮助的，这样可以与汽车上的一个加速踏板耦合作用，当驾驶员踩下加速踏板时，开关也被启动。尤其，只有当加速踏板位置达到接近最大行程位置（全油门加速踏板的90%到100%）时，开关才被开启。开关最好是作为一个单独的部分与加速踏板组合，或者设置在加速踏板的对面，这样，它可以由加速踏板激发。激发作用最好是预先设定好的，比如激发力的产生和激发距离的设定（通过加油踏板在激发前和激发后的位置不同）。两种结果也有可能不同，以至于，另一方面，激发的能量或扭矩、激发时的速度或加速度都要被探测或计算。为了实现这个功能，可提供相应的传感器。压力变换器也可事先被设定。
一旦当下测到加速度或预先设定的加速度达到时，强制换低挡功能就方便地被激发。比如，当下测得的加速度可通过合适的传感器探测计算。可以预想，其上可使用附加的传感器，用于通过一些参数探测相关的加速度：比如，车辆质量、道路坡度、变速器输出轴或车轮转动速度和转动方向，以及车轮与车轮之间的滑动量。为了实现加速度探测，也可以在变速器或传动系统上，甚至是整个车辆上都安装适合的传感器。
比如，合适的传感器也可探测到在当下啮合齿轮状态下，发动机转速或发动机扭矩。特别可方便地使用一个控制单元，根据本发明实现一种方法，而所述控制单元可连接在一个变速器控制单元上或者在其上集成。上述提及的所有或部分传感器可通过相应的连接线与控制单元连接，传递信号，比如，连在控制单元上。控制单元也可连接在其它使用的车辆辅助系统控制元件上。
用于激发强制换低挡功能相应参数的限制值（齿轮节距、运行时间、记录距离、速度、加速度等），可在车辆非运行的过程中，通过一个在控制单元上的界面手动进行设置，比如，适应车辆使用的空间或适应车辆运行的状况。可视化系统（监视器、显示器）和输入设备（软键盘、键盘）也可集成安装在车辆上，连接在控制单元的界面上，这样，驾驶员可自己初始设定调整适合的参数，储存在控制单元中，并且限定参数的界限。
在下文中，通过举例使用实施例以及标注的数字来说明本发明。
附图说明
图1是一个驱动传动系统的简单图示说明。
图2 是根据本发明，用来调整传动比转换点方法的框图。
具体实施方式
图1是一个车辆驱动传动系统基本部件的简单说明视图。其中，在这个例子中，一个自动变速器4通过一个发动机1驱动，在这个例子中，发动机是一个内部点燃式发动机。对于发动机1，它可能是一个电动马达，或一个或几个附加的电动马达，其可通过一根变速器输出轴5与车辆车轮6传动连接在变速器2上。在这个例子中，发动机1产生的驱动力通过变速器2和一根变速器输出轴5传递到车轮6上。系统上还有一个控制单元7，其通过线路15、16、17、18（虚线）连接到发动机1、变速器2、一个加速踏板3，以及连接加速踏板3的开关2上。控制单元7还包括数个传感器8-14，而传感器6探测当前啮合齿轮组，传感器9探测车辆的当前速度，传感器10探测车辆的当前加速度。在这个例子中，传感器13用于获得当前的驱动力矩，车轮的旋转速度、旋转方向以及滑动量，而另一方面，这个例子中的传感器14可探测当前道路的坡度。另外，传感器11能确定车辆从静止启动后的时间。因此在这个例子中，所述的传感器是一个计数器。通过传感器11可比较目标时间与测得的静止启动后时间，可在控制元件7中进行目标/实际时间的对比，并激发强制换低挡功能。另一个传感器15的功能相似，在这个例子中，用于记录车辆从静止启动后的行驶距离。在此，另外，根据车辆运行的实际情况，对于行驶距离的一个参考数值可储存在控制单元中，或通过所述单元确定或计算，将通过传感器12获得的数值与参考值比较，如果数值匹配，强制换低挡功能就被激发。毫无疑问，在这个例子中图示说明的参数可能通过传感器获得确定，也可能从其它参数计算获得，以达到节省个别或所有图示传感器的目的。
从发动机1连出的信号线15连接到控制单元7上，用于探测表征发动机运行状态的参数，比如当前发动机转速、发动机扭矩，以及点火时间，直到个别汽缸关闭为止，这些信息可被传递到控制元件7。因此，控制单元7可在发动机、变速器或各种控制元件，比如常用的车辆辅助系统（ASR, TCS, ESP, ABS）之间传递信息（比如通过双向CAN总线）。控制单元7也可与提及的控制元件，尤其是与变速器控制系统集成在一起。
在这个例子中，加速踏板3与开关2耦合连接或有效约束，这样开关2的位置与加速踏板位置相互成比例关系，特别是在加速踏板最大行程区域。开关2可以是一个常见的通/断开关，或可在中间位置无极调节的开关。开关2也可能是一个阀，最优选择是一个比例阀。开关2也可包括一些装置，用于搜集它以及连接它的加速踏板3的激发压力、激发加速度、激发速度或激发行驶距离等信息。显然，可以想到，附加的传感器在这里可以是压力转换器、光学、电子、电感应以及电容转换器。
图2图示表示了根据本发明，用于在一个自动换挡变速器或一个自动变速器上，进行传动比设置方法的流程图。位于开始与最后之间的方框20.1-20.5可清晰说明。方框20.1表示核对步骤的开始，以确定工况是否满足激发强制换低挡功能的条件。在这个例子中，参考值的上下限储存在控制单元7里，相关的运行工况可从控制单元7读取出来。
在接下来的方框20.2中，会判断加速踏板3或者开关2是否被激发。在这个例子中，判断过程仅仅是为了确定开关2或者加速踏板3是否激发。
紧接方框20.2的方框20.3探测到加速踏板3或开关2是否已经成功激发，加速踏板3是否在最大加速踏板行程位置（90-100%）或驾驶员将加速踏板是否保持在这个位置一段时间。在这个例子中，方框中探测到的突然或非故意的加速踏板激发动作，可通过设置一个等候时间段，在加速踏板全行程位置时的激发过程中，经控制单元过滤掉，由此来决定强制换低挡功能是否启动。同时，在此方法的这个步骤中，如图1描述所示，激发（激发动作）的强度、激发行程、激发速度和加速度可通过适合的传感器获得，并经控制单元加工。根据所述的激发参数，系统之后会确定激发动作是否成功实施，如果没有成功，系统将返回到方框20.1和20.2之间，而系统将再一次判断加速踏板3或开关2是否被激发。
如果激发动作成功实施，根据接下来的方框20.4将进行下一步步骤。在这种情况下，根据本发明的方法，系统会判断所述的情况中是否至少有一个满足。出于上述目的，图1中显示的传感器以及附加控制单元都会被询问。如果没有一个所述状态符合条件，尽管加速踏板3或开关2已被激发，强制换低挡功能也不会启动，系统将会返回到整个过程的最开始，在这个例子中，位于方框20.1与20.2之间。
如果相反地，至少有一个状态满足条件，根据接下来的方框20.5，强制换低挡功能将启动，在这个例子中，变速器的传动比将调整到更高转速的方向。在这个例子中，该方法的整个过程在这里终止。
相关标注数字列表
1       发动机
2       开关
3       加速踏板
4       变速器
5       变速器输出轴
6       车轮
7       控制单元
8       传感器
9       传感器
10     传感器
11       传感器
12     传感器
13     传感器
14     传感器
15     信号线
16     信号线
17     信号线
18     信号线
20.1-20.5  方框。

Claims (7)

1.一种用于在发动机（1）驱动车辆的一个自动换挡变速器或一个自动变速器上设置传动比转换点的方法，而通过强制换低挡功能的作用，传动比可向更高的发动机转速调整；其特征在于，
1.1如果符合一个或数个下述情况，通过驾驶员激发一个开关（2）和/或者一个加速踏板（3），启动强制换低挡功能：
切换入或已经切换入高于预定挡位的某挡位；
车辆从静止启动后或在行驶过程中达到某个预定速度；
车辆从静止启动后行驶经过一段预定的距离；
车辆从静止启动后经过一段预定的时间；
车辆当前行驶的道路斜坡坡度高于一个预设道路斜坡坡度；
当前车辆加速度低于一个预设车辆加速度值；
当前驱动车轮的扭矩低于一个预设的驱动车轮驱动扭矩；
而相反地，无论加速踏板（3）在什么位置，尽管开关（2）和/或者加速踏板（3）已被激发，如果所述情况没有一个符合，强制换低挡功能也不会激发。
2.一种增加电动马达驱动的混合动力汽车上电动马达驱动扭矩的方法，而扭矩的提高是通过激发一个强制换低挡功能实现的；其特征在于，
2.1如果符合一个或数个下述情况，通过驾驶员激发一个开关（2）和/或者一个加速踏板（3），启动强制换低挡功能：
混合动力汽车传递动力的变速器切换入或已经进入高于预定挡位的某挡位；
车辆从静止启动后或在行驶过程中达到某个预定速度；
车辆从静止启动后行驶经过一段预定的距离；
车辆从静止启动后经过一段预定的时间；
车辆当前行驶的道路斜坡坡度高于一个预设道路斜坡坡度；
当前车辆加速度低于一个预设车辆加速度值；
当前驱动车轮的扭矩低于一个预设的驱动车轮驱动扭矩；
而相反地，无论加速踏板（3）在什么位置，尽管开关（2）和/或者加速踏板（3）已被激发，如果所述情况没有一个符合，强制换低挡功能也不会激发。
3.根据权利要求1所述的一种方法，其特征在于，如果至少一个所述情况符合，尤其是在一个预先设定的齿轮组啮合状态下，通过激发开关（2）和/或者加速踏板（3），启动强制换低挡功能，防止向低挡位转换。
4.根据权利要求1至3所述的方法，其特征在于，开关是与车辆的加速踏板（3）耦合相连的，这样，在驾驶员激发加速踏板（3）的情况下，开关（2）也被激发，尤其是达到接近加速踏板最大行程范围内。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在当下加速踏板或开关位置位于它们接近全油门位置90%到100%的最大行程范围时，强制换低挡功能才被激发。
6.根据权利要求1至5所述的方法，其特征在于，一旦当下测量到的加速度，或者计算获得的加速度达到设定值，特别是，所述的数值从车辆重量、道路坡度或者当下发动机扭矩计算而得，强制换低挡功能就被激发。
7.根据权利要求4至6所述的方法，其特征在于，加速踏板（3）和/或者开关（2）的激发速度、激发加速度和/或者激发压力可被探测，当相应的参数超过预先设定的限定值时，强制换低挡功能就被激发。
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