CN103299107A - 一种用于控制自动变速器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及控制自动变速器的方法，更具体地，涉及用于控制由内燃机驱动的机动车辆的自动变速器中的换档的方法，包括以下步骤：预测所述自动变速器从其当前档位换档为下一个高档位的情况下将产生的所述内燃机的燃料消耗，所述下一个高档位在所述自动变速器的变速器输入与变速器输出之间具有相对较低的变速比；和/或预测所述自动变速器从其当前档位换档为下一个低档位的情况下将产生的所述内燃机的燃料消耗，所述下一个低档位在所述变速器输入与所述变速器输出之间具有相对较高的变速比；以及将所述自动变速器的所述下一个高档位中的所述内燃机的预测燃料消耗和/或所述自动变速器的所述下一个低档位中的所述内燃机的预测燃料消耗与所述内燃机的当前燃料消耗进行比较；根据所述比较将所述自动变速器换档为所述下一个高档位或者所述下一个低档位，以便于实现燃料消耗的降低；本发明特征在于在换档之前对来自于换档过程本身的额外燃料消耗进行预测，并且根据所述预测出的燃料消耗来执行换档。

Description

一种用于控制自动变速器的方法

如权利要求1的前言所详述，本发明涉及一种用于控制由一个内燃机驱动的机动车辆中的自动变速器的换档的方法。

当前，自动变速器不仅仅根据驱动该变速器的内燃机的速度进行换档、或者根据该变速器的输出轴的速度（该速度与机动车辆从当前档位（也称为起始档位）到下一个更高档位或者下一个更低档位（也称为目标档位）的当前速度成比率）进行换档，而且还将传动列的数量或者周围环境参数纳入考虑范围之内，从而提高舒适度并且特别是降低该内燃机的燃料消耗，基于此决定是否需要执行换档。例如，已公布的申请DE102006009589A1（该申请应被视为最接近的现有技术）描述了通过将变速器效率特性曲线图（该变速器效率特性曲线图决定了被纳入考虑范围之内的每一个档的变速器效率）纳入考虑范围之内而从各种可能档之中选择一个最佳档位，只有选择这样一个档位，才能够提供所需的驱动功率与最低的燃料消耗的组合。

已公布的申请DE19703561A1描述一种用于评估机动车辆、机动车辆的驱动与运行参数的装置，以便于根据预定义的计算规则、特征值或者特性曲线图借助于微处理器选择和设置变速器的变速比，其中该机动车辆的加速度通过计算与行驶速度相对应的传动列的速度来确定。针对不同类型的变速器产生相同的装置，对于选择变速比和换档，该相同装置只需要对该机动车辆的几个参数进行调整。

欧洲专利说明书EP1047889B1提出了在目标档中省去传统的变速点设置，并且替换为对目标档位中待实现的后续速度的实时预测。用于加载-步骤、加速度和速度相关调速的传统变速程序中的传统数据记录被内燃机的特性曲线图代替，该特性曲线图具体为一种功率/速度图或者转矩/速度图形式的。特别是通过将特定的燃料消耗特性曲线图纳入考虑范围，进行变速能够支持节约燃料的驱动功能以及足够的驱动功率。

DE60007858T2提出了计算用于不同档位的自动变速器的换档次数，并且将其包含于具体燃料消耗的计算中。

因此，尽管已知各种变速策略用于实现机动车辆的最低可能燃料消耗，但是机动车辆的燃料消耗及其产生的CO₂（二氧化碳）排放已日益成为研发的重点，并且需要新的变速策略来进一步降低内燃机的燃料消耗。用于控制自动变速器中换档的方法应该在如果可能的话无须任何附加的组件的情况下为实现新的变速策略而设，并且特别通过使用该机动车辆中的参量而实现，这些参量（如果可能）可以任何方式来自于控制自动变速器中所述换档的变速器控制装置，或者对于该变速器控制装置来说几乎不需额外的努力就能够得到这些参量。

因此，本发明的目的是提供一种用于控制由内燃机驱动的机动车辆的自动变速器中的换档的方法，使用这种方法，该机动车辆或者驱动该机动车辆的内燃机的平均燃料消耗能够进一步被降低。所述方法应该特别地适用于只由一个内燃机驱动的机动车辆以及适用于所谓的混合机动车辆，在所述混合机动车辆中，除内燃机之外，还可使用一个或者多个电动机来驱动该机动车辆。

本发明的目的可以通过具有权利要求1的特性的方法来实现。从属权利要求提供如本发明方法所述的合适的、特别有利的实施方式。本发明还提供了一种变速器控制装置，该装置被设置成用于执行如本发明所述的方法，其中，如限定的，所述变速器控制装置包括：常见组件，诸如与该变速器中的致动器相连的连接装置，以便于启动它们；以及可编程存储组件，在所述可编程存储组件中存储有程序，所述程序根据有关于所述控制装置的输入的信号而产生用于该致动器的各种控制信号。

本发明所述的方法用于控制由内燃机驱动的机动车辆中自动变速器的换档，所述方法包括以下步骤：-预测该自动变速器从其当前档位调换到下一个高档位的情况下内燃机可能产生的燃料消耗，在所述下一个高档位中该自动变速器的变速器输入与变速器输出之间的变速比相对较低；和/或预测该自动变速器从其当前档位调换到下一个低档位的情况下内燃机可能产生的燃料消耗，在所述下一个低档位中变速器输入与变速器输出之间的变速比相对较高；以及

-将该自动变速器的所述下一个高档位中的内燃机的预测燃料消耗和/或该自动变速器中的所述下一个低档位中的内燃机的预测燃料消耗与该内燃机的当前燃料消耗进行比较；

-根据上述比较，将该自动变速器调换到所述下一个高档位或者所述下一个低档位，以便于实现燃料消耗的降低。

如本发明所述，在换档之前，预测出来自于换档过程本身的额外燃料消耗，并且根据所述预测出的额外燃料消耗来执行换档。

变速器输入与变速器输出之间的变速比能够由速度比表示，即，变速器输出的速度除以变速器输入的速度。明显大于1的变速比通常出现在低档位中，从变速器输入至变速器输出具有相应的转矩增值，而在高档位和/或最高档位中，能出现的变速器比率为1或者稍高或者稍低于1。

例如，根据换档之前预定的、当前检测的或计算的边界条件能够确定额外燃料消耗，或者可以预先确定包括每个换档的关于额外燃料消耗的估测值的数据记录，所述额外燃料消耗是由换档本身引起的。所述的数据记录例如可以存储在变速器控制装置中。如本发明所述的实施方式，在交付该机动车辆之前，通过所述机动车辆的操作或者通过该变速器的操作，能够确定该数据记录中所存储的估测值，并且该估测值能够存储在该数据记录中，和/或该估测值能够在机动车辆运行期间被获知和/或修改，因为进行相应的换档过程期间将检测到实际的额外燃料消耗。

如果从预测的燃料消耗和由换档过程本身产生的预测额外燃料消耗中计算出能量缓冲周期（energetic amortization period，高能缓冲周期），这将特别有利，在这个周期中，在该机动车辆以自动变速器的已被预测出燃料消耗的档位行驶的过程中将会省去由换档过程本身产生的预测额外燃料消耗。然后，能够根据所述计算出的能量缓冲周期进行换档，例如，只有当该能量缓冲周期位于预定极限值之下时进行换档。取决于特定当前的或换档过程之后存在的预测边界条件，能绝对地或者可变地预定该极限值。

根据本发明的实施方式，在机动车辆行驶过程中，以及在该机动车辆最近行驶过的预定距离之内、或者在该自动变速器换档到下一个高档位或者低档位之后的刚刚届满的一个预定时间间隔内（即，最近的时间间隔内），检测出该自动变速器在预定时间间隔内换档回到换档之前档位的频率。能够从中确定平均减速频率。能够储存届满时间间隔内或者最近行驶距离内的这种减速频率，并且能够根据最近时间周期或最近行驶距离中的所述平均减速频率来进行换档。具体地，所述平均减速频率将针对各种不同独立档位被确定并有利地储存，有利地针对除最高档位和/或最低档位以外的每个独立档位确定并有利地储存所述平均减速频率（在最低档位不可能再减速了，因此对于最低档位来说不存在用于减速的减速频率，而对于最高档位来说也相应地不存在用于加速的减速频率）。

可选择地，可确定平均减速周期而非平均减速频率，所述平均减速周期是指这样的时间间隔，在该时间间隔之后，自动变速器在已换档至下一个高档位或者下一个低档位后换挡回到换档之前的档位。

平均减速频率和平均减速周期两者都描述了一种概率，由于现有的不利边界条件（例如，当行驶在上升的坡度上时），在换档至据推测节省燃料的档位之后会再发生相对于起始档位的减速换档，并伴随更高的燃料消耗。这种减速换档本身会产生额外燃料消耗，所以，从经验价值观而言，在决定是否执行换档时，将减速换档的概率（也即测定的平均减速时间或者测定的平均减速频率）纳入考虑范围内是有利的。例如，可预测出用于换档减速的额外燃料消耗并可用平均减速频率或者平均减速周期对其进行加权，并且根据已加权额外燃料消耗来进行换档以用于减速。因此，该变速器控制装置当在山坡区域中时会自动地向上移动档位点，而当在平坦地形使用时也会自动地再次换档至低速。

如本发明所述方法的一种实施方式，根据下列参量中的一个或者多个进行换档，所述参量至少针对换档之后的状态而预测，并且还对当前状态（即，在换档之前）进行检测和计算，与预测参量进行比较：

-该机动车辆行驶于其上的上升坡度

-在驱动踏板的当前位置上的机动车辆加速度

-全速下的机动车辆加速度

-发动机速度

-机动车辆速度

-自动变速器中换档元件的连接速度

-设定的转速范围（occurring speed range）的时间限制

各个参量特别是在乘以针对每个参量预定的换算因数之后均能转化成额外燃料消耗，并且能够根据该额外燃料消耗进行换档。

例如，如果已经获知或者检测到机动车辆在其上行驶的上升坡度的估测值，就可以针对每个检查后的档位（特别是对于下一个高档位、下一个低档位以及当前档位）预测当前驱动踏板位置上以及在全速下的机动车辆加速度。如果为了获取额外相关燃料消耗还确定了用于加速度的换算因数的话，关于改进的加速度提高会消耗多少额外燃料消耗而言，该因数允许制定直接设置值。相似地，能够确定下一个档位中需要达到的最小加速度，以便于可以换档至该档位上。

如果本说明书中制定了针对下一个高档位或者下一个低档位的基准，则如本发明的实施方式所述，这个基准应该包括该自动变速器中待接合的物理档位，其包括与当前档位的当前变速比相比较的下一个低变速比或者下一个高变速比。如果自动变速器允许对多个档位进行重叠换档，下一个高档位或者下一个低档位也可表示所述重叠换档的目标档位。

如果该自动变速器与执行本发明所述方法的变速器控制装置相关联，则将比较有利。该变速器控制装置能够读取例如与输出速度有关的至少一个参量以及与内燃机的运行速度有关的参量；并且该变速器控制装置能够基于这些参量中的至少一个来输出变速比信号，以设置该自动变速器的变速比。取代该自动变速器的输出速度（或者除了该自动变速器的输出速度以外），该变速器的输入速度或者与所述输入速度有关的参量也能够被读取到该变速器控制装置中。

所述变速器控制装置还被供以燃料消耗的数据，特别是如优选实施方式所述的发动机转矩。例如，该变速器控制装置能够确定该机动车辆的运行期间以及在该机动车辆交付之前的运行期间内燃机的特性消耗曲线图。可选择地，本特性消耗曲线图还可以在该变速器控制装置或者任何其他控制装置（特别是内燃机的控制装置）的数据记录中被预定。根据另一个实施方式，这种特性消耗曲线图不仅能够考虑到内燃机（特别是柴油机）或者其参数，而且还考虑到电动机的参数和/或二级负荷（例如，在并联混合或者串联混合中），尤其是其效率，并且还有利于制动或者刹车操作。该变速器控制装置现在能够从特性消耗曲线图中为下一个低档位和下一个高档位确定这些档位中的燃料消耗量水平，其可指定为下一个低档位或者下一个高档位中内燃机的预测燃料消耗。因此，在下一步骤中对这三个档位中的每一个档位（即下一个低档位、当前档位与下一个档位）检查是否违反了任何边界条件。这些边界条件可能是连续的速度、内燃机的限时速度范围等。如上述所解释的，每一个不代表绝对排他运算的标准均能通过换算因数被换算成燃料消耗。这显然是为了满足该标准而需要接受的额外消耗。通过将用于换档本身的额外燃料消耗纳入考虑范围之内，该变速器控制现在能够从这些数据中针对总燃料消耗计算出最有利档位，并且任选地换档至所述档位。

现在将通过引用一个实施方式对本发明进行更为详细的说明，其中：

图1示出了根据本发明设置的传动列和变速器控制装置的示意图，所述传动列具有内燃机、自动变速器和用于该内燃机的控制装置；

图2还示出了发动机的特性曲线图的示意图。

图1示出了自动变速器1，其在输出侧上连接至内燃机3，所述自动变速器1包括变速器输入轴13和变速器输出轴6。所述内燃机3驱动变速器输入轴13，所述变速器输入轴部分地驱动该变速器输出轴6，并且该变速器输入轴13与该变速器输出轴6之间的速度比通过该自动变速器1中接合的档位确定。该内燃机3将通过发动机控制装置5被控制。该自动变速器1将通过变速器控制装置2被控制。该发动机控制装置5与该变速器控制装置2通过数据母线7相连接，以使得该变速器控制装置2能够存取该发动机的特性曲线图4以便于执行其控制任务，所述特性曲线图存储在发动机控制元件5中，所述特性曲线图例如图2中所示。所述驱动发动机3的速度（转速）输入到该图的水平轴线上，并且由该内燃机产生的转矩输入到竖直轴线上。速度与转矩的每个组合均与特定的燃料消耗有关。恒定消耗线以附图标记8表示。这种特性曲线图4也被称之为等值曲线图。

上方的粗线显示了能够以一定速度被输出的最大发动机转矩。

通过参考附图1，该变速器控制装置2包括数据记录9，该数据记录9包括由换档本身引起的每个换档的额外燃料消耗的估测值。

附图标记11涉及该变速器控制装置2的计算装置。该计算装置11能够确定是否值得执行与该内燃机3的最有利长期燃料消耗有关的换档，该换档基于该特性曲线图存储元件10中的发动机的特性曲线图4以及基于具有用于换档期间的额外燃料消耗的估测值的数据记录9而执行，该特性曲线图例如还可以在被学习后存储在所述变速器控制装置2中。根据该计算而在所述自动变速器1中执行该换档。该变速器输出速度和/或该变速器输入轴13的速度能够用作所述计算装置11或者所述变速器控制装置2的又一个输入参量。所述变速器控制装置2的用于该变速器输出速度的输入例如通过附图标记12表示。

Claims (9)

1.一种用于控制由内燃机（3）驱动的机动车辆的自动变速器（1）中的换档的方法包括以下步骤：

1.1预测所述自动变速器（1）从其当前档位换档为下一个高档位的情况下将产生的所述内燃机（3）的燃料消耗，所述下一个高档位在所述自动变速器的变速器输入（13）与变速器输出（6）之间具有相对较低的变速比；和/或预测所述自动变速器（1）从其当前档位换档为下一个低档位的情况下将产生的所述内燃机（3）的燃料消耗，所述下一个低档位在所述变速器输入（13）与所述变速器输出（6）之间具有相对较高的变速比；以及

1.2将所述自动变速器（1）的所述下一个高档位中的所述内燃机（3）的预测燃料消耗和/或所述自动变速器（1）的所述下一个低档位中的所述内燃机（3）的预测燃料消耗与所述内燃机（3）的当前燃料消耗进行比较；

1.3根据所述比较，将所述自动变速器（1）换档为所述下一个高档位或者所述下一个低档位，以便于实现燃料消耗的降低；

1.4在换档之前对来自于换档过程本身的额外燃料消耗进行预测，并且根据所述预测出的燃料消耗来执行换档。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述预测出的燃料消耗以及由换档过程本身产生的预测出的额外燃料消耗计算出能量缓冲周期，在所述周期内，在所述机动车辆以所述自动变速器（1）的已被预测出燃料消耗的档位行驶的过程中将会省去由换档过程本身产生的预测额外燃料消耗。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，仅在所述能量缓冲周期位于一预定极限值之下的情况下进行换档。

4.根据权利要求1至3中的一项所述的方法，其特征在于，在所述机动车辆的行驶过程中，在所述机动车辆最近行驶过的预定距离内，或者在所述自动变速器（1）换档至下一个高档位或下一个低档位之后的预定最近届满时间间隔内，检测出所述自动变速器在预定的时间间隔内换档回到换档之前档位的频率，能够从中确定平均减速频率，特别是用于除最高档位和/或最低档位以外的各种单独档位或者每一个单一档位，并且根据所述平均减速频率进行换档。

5.根据权利要求1至3中的一项所述的方法，其特征在于，在所述机动车辆的行驶过程中，对于所述机动车辆最近行驶过的距离或者对于所述自动变速器（1）换档至下一个高档位或下一个低档位之后又换档返回至换档之前档位的预定最近届满时间间隔，检测出平均减速周期，特别是对于单独档位，优选对于除了最高档位和/或最低档位的每一个单一档位，并且根据所述平均减速周期进行换档。

6.根据权利要求4或5中的一项所述的方法，其特征在于，所述额外燃料消耗将被预测出以用于换档减速，并用平均减速频率和/或平均减速周期对其进行加权，并且根据已加权的额外燃料消耗来进行换档以用于减速。

7.根据权利要求1至6中的一项所述的方法，其特征在于，根据下列参量中的一个或者多个进行换档，所述参量至少针对换档之后的状态进行预测，并且还特别对换档之前的当前状态进行检测或计算以进行比较：

-上升坡度，该机动车辆行驶在所述上升坡度上；

-在驱动踏板的当前位置上的机动车辆加速度；

-全速下的机动车辆加速度；

-发动机速度；

-机动车辆速度；

-自动变速器中换档元件的连接速度；

-设定的转速范围的时间限制。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述参量特别是在乘以针对每个参量预定的换算参数之后均被换算成额外燃料消耗。

9.变速器控制装置，所述变速器控制装置控制自动变速器（1）中的换档，其特征在于，所述变速器控制装置以执行根据权利要求1至8中的一项所述的方法的方式设置。

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