CN104100713A - 检测变速器游隙及基于其控制发动机或马达的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及检测变速器游隙及基于其控制发动机或马达的系统和方法。用于车辆的变速器的控制系统包括第一角旋转模块、第二角旋转模块和游隙模块。所述第一角旋转模块基于由第一轴传感器产生的第一信号来确定在第一预定时段期间第一轴的第一角旋转。所述第二角旋转模块基于由第二轴传感器产生的第二信号来确定在所述第一预定时段期间第二轴的第二角旋转。所述游隙模块基于所述第一角旋转和所述第二角旋转来选择性地检测所述变速器的齿轮之间的游隙。

Description

检测变速器游隙及基于其控制发动机或马达的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年4月11日提交的美国临时申请序列号61/810,967的权益。上述申请的公开内容被全部并入本文以供参考。

本公开涉及于2013年7月3日提交的美国专利申请序列号13/934,299。上述申请的全部公开内容被并入本文以供参考。

技术领域

本公开涉及用于检测变速器的游隙以及基于游隙检测来控制发动机和/或马达的系统和方法。

背景技术

这里提供的背景描述是用于大体呈现本公开背景的目的。当前署名的发明人在这个背景技术部分中所描述的工作以及在申请时没有作为现有技术被描述的各方面既不明确地也不暗示地被认为是抵触本公开内容的现有技术。

内燃发动机燃烧空气/燃料混合物以产生驱动扭矩。一个或多个电动马达可附加地或替代性地产生驱动扭矩。驱动扭矩被提供给变速器，变速器将扭矩传递到一个或多个车轮以推进车辆。

双离合器变速器（DCT）包括两个离合器。每个离合器与一个独立输入轴相关联。奇数齿轮组联接到两个输入轴中的一个，偶数齿轮组联接到这两个输入轴中的另一个。通常两个离合器中的一个接合，而该两个离合器中的另一个不接合。以这种方式，驱动扭矩被传递到两个输入轴和齿轮组中的一个。

齿轮同步器沿DCT的输出轴运动，以将齿轮组机械地联接到输出轴。当扭矩正在被传递到两个输入轴和齿轮组中的一个的时候，联接到两个输入轴中的另一个的另一齿轮组可机械地联接到输出轴，以预期换档至该齿轮组。至该齿轮组的换档因此可通过断开一个离合器并接合另一离合器来快速地完成。

发明内容

用于车辆的变速器的控制系统包括第一角旋转模块、第二角旋转模块和游隙模块。所述第一角旋转模块基于由第一轴传感器产生的第一信号来确定在第一预定时段期间第一轴的第一角旋转。所述第二角旋转模块基于由第二轴传感器产生的第二信号来确定在所述第一预定时段期间第二轴的第二角旋转。所述游隙模块基于所述第一角旋转和所述第二角旋转来选择性地检测所述变速器的齿轮之间的游隙。

本发明还提供了以下技术方案。

方案1. 一种用于车辆的变速器的控制系统，所述控制系统包括：

第一角旋转模块，所述第一角旋转模块基于由第一轴传感器产生的第一信号来确定在第一预定时段期间第一轴的第一角旋转；

第二角旋转模块，所述第二角旋转模块基于由第二轴传感器产生的第二信号来确定在所述第一预定时段期间第二轴的第二角旋转；以及

游隙模块，所述游隙模块基于所述第一角旋转和所述第二角旋转来选择性地检测所述变速器的齿轮之间的游隙。

方案2. 根据方案1所述的控制系统，其中，所述第一轴是变速器输入轴（TIS），所述第一轴传感器是TIS传感器，所述第二轴是变速器输出轴（TOS），所述第二轴传感器是TOS传感器。

方案3. 根据方案2所述的控制系统，还包括：

差模块，所述差模块基于所述第一角旋转、所述第二角旋转以及所述变速器的传动比来确定在所述第一预定时段期间所述TIS和TOS的旋转之差；

其中，所述游隙模块基于所述差选择性地检测所述变速器的齿轮之间的游隙。

方案4. 根据方案3所述的控制系统，其中，所述差模块基于所述第一角旋转减去等于所述第二角旋转与所述传动比之积的值来设置所述差。

方案5. 根据方案3所述的控制系统，还包括：

变化模块，所述变化模块基于所述差以及所述差的先前值来确定所述差的变化；

其中，所述游隙模块基于所述变化选择性地检测所述变速器的齿轮之间的游隙。

方案6. 根据方案5所述的控制系统，其中：

所述游隙模块基于在确定所述变化之前的第二预定时段内所述变化的平均值来确定第一值；以及

当所述变化大于或者小于所述第一值时，所述游隙模块选择性地检测所述变速器的齿轮之间的游隙。

方案7. 根据方案5所述的控制系统，其中，当所述变化的导数的绝对值大于预定值时，所述游隙模块选择性地检测所述变速器的齿轮之间的游隙。

方案8. 根据方案2所述的控制系统，还包括：

第三角旋转模块，所述第三角旋转模块基于由第二TIS传感器产生的第三信号来确定在所述第一预定时段期间第二TIS的第三角旋转；

其中，所述滑移模块基于所述第二角旋转以及所述第一角旋转和所述第三角旋转中的选定一个来选择性地检测所述变速器的齿轮之间的游隙。

方案9. 根据方案8所述的控制系统，还包括选择模块，所述选择模块基于所述离合器是联接到所述TIS还是联接到所述第二TIS来选择所述第一角旋转和所述第三角旋转中的一个。

方案10. 根据方案2所述的控制系统，还包括发动机控制模块，所述发动机控制模块：

在游隙事件期间在检测到所述变速器的齿轮之间的游隙之前将期望变速器输入扭矩调节到第一扭矩水平，其中，所述第一扭矩水平被选择成当出现游隙时防止传动系抖动；

当检测到所述变速器的齿轮之间的游隙时将所述期望变速器扭矩保持在所述第一扭矩水平；以及

当不再检测到所述变速器的齿轮之间的游隙时将所述期望变速器输入扭矩调节到第二扭矩水平。

方案11. 一种用于控制车辆的变速器的方法，所述方法包括：

基于由第一轴传感器产生的第一信号来确定在第一预定时段期间第一轴的第一角旋转；

基于由第二轴传感器产生的第二信号来确定在所述第一预定时段期间第二轴的第二角旋转；以及

基于所述第一角旋转和所述第二角旋转来选择性地检测所述变速器的齿轮之间的游隙。

方案12. 根据方案11所述的方法，其中，所述第一轴是变速器输入轴（TIS），所述第一轴传感器是TIS传感器，所述第二轴是变速器输出轴（TOS），所述第二轴传感器是TOS传感器。

方案13. 根据方案12所述的方法，还包括：

基于所述第一角旋转、所述第二角旋转以及所述变速器的传动比来确定在所述第一预定时段期间所述TIS和TOS的旋转之差；以及

基于所述差选择性地检测所述变速器的齿轮之间的游隙。

方案14. 根据方案13所述的方法，还包括：基于所述第一角旋转减去等于所述第二角旋转与所述传动比之积的值来设置所述差。

方案15. 根据方案13所述的方法，还包括：

基于所述差以及所述差的先前值来确定所述差的变化；以及

基于所述变化选择性地检测所述变速器的齿轮之间的游隙。

方案16. 根据方案15所述的方法，还包括：

基于在确定所述变化之前的第二预定时段内所述变化的平均值来确定第一值；以及

当所述变化大于或者小于所述第一值时选择性地检测所述变速器的齿轮之间的游隙。

方案17. 根据方案15所述的方法，还包括：当所述变化的导数的绝对值大于预定值时选择性地检测所述变速器的齿轮之间的游隙。

方案18. 根据方案12所述的方法，还包括：

基于由第二TIS传感器产生的第三信号来确定在所述第一预定时段期间第二TIS的第三角旋转；以及

基于所述第二角旋转以及所述第一角旋转和所述第三角旋转中的选定一个来选择性地检测所述变速器的齿轮之间的游隙。

方案19. 根据方案18所述的方法，还包括：基于所述离合器是联接到所述TIS还是联接到所述第二TIS来选择所述第一角旋转和所述第三角旋转中的一个。

方案20. 根据方案12所述的方法，还包括：

在游隙事件期间在检测到所述变速器的齿轮之间的游隙之前将期望变速器输入扭矩调节到第一扭矩水平，其中，所述第一扭矩水平被选择成当出现游隙时防止传动系抖动；

当检测到所述变速器的齿轮之间的游隙时将所述期望变速器扭矩保持在所述第一扭矩水平；以及

当不再检测到所述变速器的齿轮之间的游隙时将所述期望变速器输入扭矩调节到第二扭矩水平。

从详细说明、权利要求书和附图将显而易见到本公开的其他应用领域。详细说明和具体示例仅旨在用于描述目的并且不试图限制本公开的范围。

附图说明

从详细说明和附图将更完整地理解本公开，在附图中：

图1是根据本公开的车辆的示例性动力系系统的功能框图；

图2是根据本公开的示例性双离合器变速器（DCT）系统的视图；

图3是根据本公开的示例性控制系统的功能框图；

图4是根据本公开的在踩下（tip-in）加速器踏板期间的节气门位置、变速器输入和输出轴之间的旋转差的变化、发动机输出扭矩、以及期望发动机扭矩的示例性曲线图；

图5是根据本公开的在松开（tip-out）加速器踏板期间的节气门位置、变速器输入和输出轴之间的旋转差的变化、发动机输出扭矩、以及期望发动机扭矩的示例性曲线图；以及

图6是示出了根据本公开的检测变速器的游隙以及基于游隙检测来控制发动机和/或马达的示例性方法的流程图。

在附图中，附图标记可被重复使用以标识相似和/或相同的元件。

具体实施方式

当离合器接合时，变速器输入轴（TIS）接收驱动扭矩。扭矩从TIS经由选定齿轮组被传递到变速器输出轴（TOS）。TOS将扭矩传递到差动装置，并且该差动装置将扭矩传递到车轮。TIS传感器基于TIS的旋转来产生第一输出信号。TOS传感器基于TOS的旋转来产生第二输出信号。

变速器游隙模块基于在预定时段期间的第一输出信号来确定在该预定时段内发生的TIS的第一旋转量。变速器游隙模块基于在预定时段期间的第二输出信号来确定在该预定时段期间发生的TOS的第二旋转量。变速器游隙模块基于TIS的第一旋转量与TOS的第二旋转量之差（针对选定齿轮组的传动比被调节）来检测变速器的游隙。

游隙可以指代变速器的匹配齿轮之间的间隙。替代性地，游隙可以指代由在游隙时段期间齿轮之间的间隙或松弛引起的空动量，所述游隙时段处于齿轮的相对运动被反转的第一时刻与重新建立齿轮之间的接触的第二时刻之间。此外，游隙可以指代在游隙时段期间齿轮的运动。游隙可在换档期间出现、或当驾驶员踩下或松开加速器踏板时出现、或当混合动力车辆例如通过从使用发动机来产生驱动扭矩切换至使用一个或多个马达来产生驱动扭矩而切换模式时出现。

当不发生换档时，TIS的第一旋转量与TOS的第二旋转量之差（针对选定齿轮组的传动比被调节）应当保持相对恒定。根据本公开的变速器游隙模块基于该差的变化来检测变速器的游隙。例如，变速器游隙模块当所述差的变化处于预定范围之外时可确定出现游隙，当所述差的变化处于所述预定范围之内时可确定不出现游隙。

现参考图1，示出了车辆的示例性动力系系统的功能框图。车辆包括产生驱动扭矩的发动机102。一个或多个电动马达（或马达-发电机）103可附加地或替代性地产生驱动扭矩。虽然发动机102被讨论为汽油类型的内燃发动机（ICE），但是发动机102可包括其他合适类型的发动机，例如柴油类型的ICE、电气类型的发动机或混合动力类型的发动机。

空气通过进气歧管104被吸入发动机102中。吸入到发动机102中的空气的体积可使用节气门106来改变。节气门106的位置可使用一个或多个节气门位置传感器107来测量。一个或多个燃料喷射器108将燃料与空气混合以形成可燃烧空气/燃料混合物。空气/燃料混合物在发动机102的一个或多个汽缸（例如，汽缸110）内燃烧。虽然发动机102被描述为包括一个汽缸，但是发动机102可包括更多数量的汽缸。

汽缸110包括活塞（未示出），所述活塞被机械地联接到曲轴112。汽缸110内的一个燃烧事件可以四个阶段来描述：进气阶段、压缩阶段、燃烧（或膨胀）阶段以及排气阶段。在进气阶段期间，活塞朝向汽缸110内的最底部位置移动。在压缩阶段期间，活塞朝向最顶部位置移动，并且压缩汽缸110的内容物。

燃烧阶段例如在来自火花塞114的火花点火空气/燃料混合物时开始。空气/燃料混合物的燃烧驱动活塞，并且该活塞驱动曲轴112的旋转。源自燃烧的排气在排气阶段期间从汽缸110被驱出。发动机控制模块（ECM）116基于一个或多个驾驶员输入和/或一个或多个其他参数来控制发动机102和/或电动马达103的扭矩输出。

发动机102将扭矩经由曲轴112传递至变速器120。变速器120经由一个或多个离合器来接收由发动机102输出的扭矩，所述离合器例如是扭矩变换器离合器（TCC）或各种类型的变速器中的多种离合器。输入至变速器120的扭矩基于在变速器120内接合的传动比被选择性地传递到变速器输出轴122。变速器输出轴122将扭矩传递到差动装置124，该差动装置将扭矩传递到车辆的一个或多个车轮（未示出）。在各个实施方式中，一个或多个其他部件可被实施成将扭矩传递到车辆的其他车轮。电动马达103可如所示地定位在变速器120中，或者电动马达103可设置在其他位置处，例如在车辆的车轮处。

变速器控制模块（TCM）130控制变速器120的传动比。TCM 130可基于各个换档图（shift map）、测量参数（例如，节气门开度和车辆速度）和/或来自驾驶员的输入（例如，升档和降档）来控制传动比。ECM 116和TCM 130可经由汽车局域网络（CAN）彼此通信，以例如协调变速器120内的换档以及共享参数。传动比（或速比）可被限定为用于在变速器输入轴和变速器输出轴之间传递扭矩的齿轮组的传动比。

现参考图2，示出了双离合器变速器（DCT）系统的示例性视图。虽然本公开在变速器120是DCT的背景下被讨论，但是变速器120可以是包括被自动地控制（例如，由TCM 130控制）的一个或多个离合器的其他类型的变速器，例如，包括TCC的自动变速器、自动-手动变速器（AMT）、离合器-离合器变速器、无级变速器（CVT）（例如，带式、链式、牵引驱动式等）、混合变速器以及其他类型的变速器。

变速器120可包括离合器组201，该离合器组包括两个离合器：第一离合器202和第二离合器204。第一离合器202联接到第一输入轴206，第二离合器204联接到第二输入轴208。第一和第二输入轴206和208可按照嵌套的取向来实施。更具体地，第一和第二输入轴206和208中的一个可定位在第一和第二输入轴206和208中的另一个之内。仅作为示例，第一输入轴206可定位在第二输入轴208内，如图2所示的。

通常，第一和第二离合器202和204中的一个在给定时刻接合以在发动机102和变速器120之间传递扭矩。第一和第二复位弹簧（未示出）分别将第一和第二离合器202和204朝向脱离来偏压。当第一离合器202接合时，扭矩经由第一输入轴206传递到奇数齿轮组210。当第二离合器204接合时，扭矩经由第二输入轴208传递到偶数齿轮组212。

离合器致动器模块213可基于来自TCM 130的信号来控制第一和第二离合器202和204。仅作为示例，离合器致动器模块213可控制施加到第一和第二离合器202和204的流体的压力，以控制第一和第二离合器202和204的接合、脱离和滑移。

奇数齿轮组210联接到第一输入轴206并随该第一输入轴旋转。偶数齿轮组212联接到第二输入轴208并随该第二输入轴旋转。奇数齿轮组210包括成对的输入齿轮和输出齿轮（每对被称为齿轮组），其提供奇数编号的传动比。

仅作为示例，当变速器120能够提供六个传动比（即，六速变速器）时，奇数齿轮组210可包括齿轮组214、216和218。齿轮组214、216和218分别对应于第一传动比、第三传动比和第五传动比。随着其提供的传动比增加，属于给定传动比（例如，第一-第六）的数字标记（numerical label）可增大。虽然提供了六速的示例，但是变速器120可包括更多或更少数量的传动比。

偶数齿轮组212包括成对的输入齿轮和输出齿轮（同样地，每对被称为齿轮组），其提供偶数编号的传动比。仅作为示例，当变速器120能够提供六个传动比时，偶数齿轮组212可包括齿轮组220、222和224。齿轮组220、222和224分别对应于第二传动比、第四传动比和第六传动比。倒档齿轮组226也可设置有偶数齿轮组212。

如上所述，齿轮组214-226均包括输入齿轮和输出齿轮。齿轮组214-218的输入齿轮联接到第一输入轴206并随该第一输入轴旋转。齿轮组220-226的输入齿轮联接到第二输入轴208并随该第二输入轴旋转。齿轮组214-226的输入和输出齿轮啮合，并且齿轮组的输入齿轮的旋转导致齿轮组的输出齿轮的旋转。

第一和第二离合器202和204分别控制扭矩是被传递至奇数齿轮组210还是传递至偶数齿轮组212。同步器240、242、244和246沿变速器输出轴122滑动，并且将齿轮组214-224的输出齿轮联接到变速器输出轴122。齿轮致动器模块248可基于来自TCM 130的信号来控制同步器240-246的位置和运动。TCM 130控制第一和第二离合器202和204以及同步器240-246，以控制变速器120的传动比。

第一带齿轮子260联接到曲轴112并随该曲轴旋转。第一带齿轮子260包括预定数量的大致等距离地隔开的齿。所述齿可以被称为大致等距离地隔开以容许制造公差。曲轴位置传感器262监测第一带齿轮子260的旋转，并且基于该曲轴112的旋转来产生曲轴位置信号264。更具体地，每当第一带齿轮子260的齿经过曲轴位置传感器262，曲轴位置传感器262就可产生曲轴位置信号264中的预定脉冲。仅作为示例，曲轴位置传感器262可包括可变磁阻（VR）传感器、霍尔效应传感器、或其他合适类型的位置传感器。

ECM 116基于曲轴位置信号264来确定曲轴112的位置（曲轴位置）。ECM 116还可基于曲轴112的位置来确定发动机速度并且基于发动机速度来确定发动机加速度。

第二带齿轮子266联接到第一输入轴206并且随该第一输入轴旋转。第二带齿轮子266包括预定数量的大致等距离地隔开的齿。第一变速器输入轴（TIS）传感器268监测第二带齿轮子266的旋转，并且基于第一输入轴206的旋转来产生第一TIS位置信号270。更具体地，每当第二带齿轮子266的齿经过第一TIS传感器268，第一TIS传感器268就可产生第一TIS位置信号270中的预定脉冲。仅作为示例，第一TIS传感器268可包括VR传感器、霍尔效应传感器、或其他合适类型的位置传感器。在各种实施方式中，第二带齿轮子266可被省除，并且第一TIS传感器268可基于奇数齿轮组210的其中一个输入齿轮的旋转来产生第一TIS位置信号270。

第三带齿轮子272联接到第二输入轴208并且随该第二输入轴旋转。第三带齿轮子272包括预定数量的大致等距离地隔开的齿。第二TIS传感器274监测第三带齿轮子272的旋转，并且基于第二输入轴208的旋转来产生第二TIS位置信号276。更具体地，每当第三带齿轮子272的齿经过第二TIS传感器274，该第二TIS传感器274就可产生第二TIS位置信号276中的预定脉冲。仅作为示例，第二TIS传感器274可包括VR传感器、霍尔效应传感器、或其他合适类型的位置传感器。在各个实施方式中，第三带齿轮子272可被省除，并且第二TIS传感器274可基于偶数齿轮组212的其中一个输入齿轮的旋转来产生第二TIS位置信号276。

第四带齿轮子278联接到变速器输出轴122并且随该变速器输出轴旋转。第四带齿轮子278包括预定数量的大致等距离地隔开的齿。变速器输出轴（TOS）传感器280监测第四带齿轮子278的旋转，并且基于变速器输出轴122的旋转来产生TOS位置信号282。更具体地，每当第四带齿轮子278的齿经过TOS传感器280，该TOS传感器280就可产生TOS位置信号282中的预定脉冲。仅作为示例，TOS传感器280可包括VR传感器、霍尔效应传感器、或其他合适类型的位置传感器。

车辆可包括一个或多个车轮传感器，例如车轮传感器284。车轮传感器284基于车轮的旋转来产生车轮信号。车轮的位置以及车轮的旋转速度可基于车轮信号来确定。

变速器游隙模块290（还参见图3）可基于在预定时段期间的相关TIS位置信号来确定变速器120的输入轴在该预定时段期间经历的第一旋转量。变速器游隙模块290还可基于在该预定时段期间的第二TIS位置信号276来确定第二输入轴208在该预定时段期间经历的第二旋转量。

当不发生换档并且齿轮组214-226中的选定齿轮组的输入和输出齿轮相接触时，第一和第二量之差（针对两个轴之间的比被调节）应当保持相对恒定。因此，当不发生换档时，变速器游隙模块290基于该差来检测齿轮组214-226中的选定齿轮组的输入和输出齿轮之间的游隙。

现参考图3，示出了示例性控制系统的功能框图。每当经过预定时段，更新模块304就产生更新信号308。仅作为示例，预定时段可以是大约25毫秒（ms）或其他合适时段。

第一时戳模块312接收第一TIS位置信号270并且每当在第一TIS位置信号270中检测到脉冲就产生时戳。当产生更新信号308时，第一角旋转模块316确定第一输入轴206的角旋转。第一输入轴206的角旋转将被称为第一TIS旋转320并且可对应于在产生更新信号308之前的预定时段期间第一输入轴206的角旋转量（例如，单位是度）。第一角旋转模块316基于在产生更新信号308之前的预定时段期间由第一时戳模块312产生的时戳来确定第一TIS旋转320。

第二时戳模块324接收第二TIS位置信号276并且每当在第二TIS位置信号276中检测到脉冲就产生时戳。当产生更新信号308时，第二角旋转模块328确定第二输入轴208的角旋转。第二输入轴208的角旋转将被称为第二TIS旋转332，并且可对应于在产生更新信号308之前的预定时段期间第二输入轴208的角旋转量（例如，单位是度）。第二角旋转模块328基于在产生更新信号308之前的预定时段期间由第二时戳模块324产生的时戳来确定第二TIS旋转332。

第三时戳模块336接收TOS位置信号282并且每当在TOS位置信号282中检测到脉冲就产生时戳。当产生更新信号308时，第三角旋转模块340确定变速器输出轴122的角旋转。变速器输出轴122的角旋转将被称为TOS旋转344，并且可对应于在产生更新信号308之前的预定时段期间变速器输出轴122的角旋转量（例如，单位为度）。第三角旋转模块340基于在产生更新信号308之前的预定时段期间由第三时戳模块336产生的时戳来确定TOS旋转344。

选择模块348可选择第一和第二TIS旋转320和332中的一个并且将选定TIS旋转352设置成等于第一和第二TIS旋转320中的选定一个。选择模块348可基于第一和第二离合器202和204中的哪一个被接合来选择第一TIS旋转320或第二TIS旋转332。例如，当第一离合器202接合时，选择模块348可选择第一TIS旋转320。当第二离合器204接合时，选择模块348可选择第二TIS旋转332。离合器控制模块356可产生离合器信号360，该离合器信号表明第一和第二离合器202和204中的哪一个被接合。

差模块364基于选定TIS旋转352、TOS旋转344、以及变速器120的当前传动比来确定旋转差368。仅作为示例，差模块364可利用下述方程来设置旋转差368：

其中，Ø是旋转差368，TIS是选定TIS旋转352，r_gr是变速器120的当前传动比，TOS是TOS旋转344。虽然旋转差368被讨论为基于TIS旋转、TOS旋转以及变速器120的传动比来确定，但是可使用一个或多个其他轴的旋转量以及两个轴之间的比，例如曲轴旋转和TOS旋转或者轴的其他合适组合。上述方程可更一般地重写为：

其中，Ø是旋转差368，Shaft1是第一轴在预定时段期间经历的旋转，Shaft2是第二轴在该预定时段期间经历的旋转，Ratio是第一轴与第二轴之间的比。在混合动力车辆中，可测量（例如，使用分解器或编码器）并使用一个或多个电动马达的输出轴的旋转。

当齿轮组214-226中的选定齿轮组的输入和输出齿轮相接触并且不发生换档时，旋转差368应当保持大致恒定。当不发生换档时，旋转差368的变化因此可表明在齿轮组214-226中的选定齿轮组的输入和输出齿轮之间的游隙。

变化模块372基于旋转差368以及旋转差368的先前（例如，上一）值来确定旋转差368的变化376。例如，变化模块372基于旋转差36与旋转差368的先前值之差来确定该变化376。

游隙模块380基于变化376来表明在齿轮组214-226中的选定齿轮组的输入和输出齿轮之间是否存在游隙。例如，当变化376处于零附近的第一范围内时，游隙模块380可表明在齿轮组214-226中的选定齿轮组的输入和输出齿轮之间不存在游隙。当变化376大于第一范围的上限或小于该第一范围的下限时，游隙模块380可表明在齿轮组214-226中的选定齿轮组的输入和输出齿轮之间存在游隙。该第一范围的上限和下限可以被预先确定和/或可以在幅值上相等。在各个实施方式中，可使用变化376的绝对值，并且当变化376的绝对值大于第一范围的上限时，游隙模块380可表明发生滑移。替代性地，游隙模块380可基于节气门位置、发动机扭矩和/或马达扭矩来预料当出现游隙时变化376是否将增加或减少，且因此是否使用上限或下限来检测游隙。

游隙模块380可基于在确定变化376之前的预定时段内变化376的平均值来确定上限和下限。例如，游隙模块380可将上限设置成等于变化376的平均值与正偏移值之和。类似地，游隙模块380可将下限设置成等于变化376的平均值与负偏移值之和。当齿轮组214-226中的选定齿轮组的输入和输出齿轮之间不存在游隙时，该偏移可以基于在最大量的发动机扭矩偏差期间变化376的最大值来预先确定。例如，当车辆配置有检测齿轮组214-226中的选定齿轮组的输入和输出齿轮之间的游隙的仪器时，该偏移可在校准期间被预先确定。

在各个实施方式中，当变化376相对于时间的导数的绝对值大于第一阈值时，游隙模块380可表明在齿轮组214-226中的选定齿轮组的输入和输出齿轮之间存在游隙。当齿轮组214-226中的选定齿轮组的输入和输出齿轮之间不存在游隙时，该第一阈值可以基于变化376相对于时间的导数的最大绝对值来预先确定。例如，当车辆配置有检测齿轮组214-226中的选定齿轮组的输入和输出齿轮之间的游隙的仪器时，该第一阈值可在校准期间被预先确定。

游隙模块380产生游隙信号384，该游隙信号表明在齿轮组214-226中的选定齿轮组的输入和输出齿轮之间是否存在游隙。游隙信号384还可表明游隙何时开始和结束。当变化376的绝对值大于第二阈值时，游隙模块380可确定游隙结束。游隙模块380可基于在游隙事件（例如，踩下或松开加速器踏板）之前变化376的平均值以及在先前游隙事件之前与之后变化376的平均值之差的求和来确定第二阈值。例如，游隙模块380可确定在出现游隙之前变化376的第一平均值以及在出现游隙之后变化376的第二平均值。于是，游隙模块380可基于在后续游隙事件之前变化376的平均值以及第一与第二平均值之差的求和来确定游隙在该后续游隙事件中何时结束。

第一与第二平均值之差可取决于齿轮组214-226中的选定齿轮组的传动比而变化。因此，游隙模块380可基于齿轮组214-226中的选定齿轮组的传动比来选择用于确定第二阈值的该差。此外，第一与第二平均值之差与齿轮组214-226中的选定齿轮组的输入和输出齿轮之间的间隙量相关联。该间隙量例如由于机械磨损而可随时间变化。因此，游隙模块380可反复地确定第一与第二平均值之差，以考虑（或计入）当确定游隙何时开始和结束时输入和输出齿轮之间的间隙量的变化。

ECM 116可基于是否检测到游隙来调节期望变速器输入扭矩，例如期望发动机扭矩或期望马达扭矩。例如，在踩下加速器踏板期间，ECM 116可在检测到游隙之前将期望变速器输入扭矩增加至第一扭矩水平并且接着将该期望变速器输入扭矩保持在该第一扭矩水平。该第一扭矩水平可以在踩下加速器踏板期间反转齿轮组214-226中的选定齿轮组的输入和输出齿轮的相对运动方向，并且当变速器输入扭矩经过游隙区域时防止传动系抖动（bump）。第一扭矩水平可以被预先确定。替代性地，ECM 116可例如基于在开始游隙检测时的变速器输入扭矩来确定在先前踩下加速器踏板期间的第一扭矩水平。ECM 116可在检测到游隙时将期望变速器输入扭矩保持在第一扭矩水平，然后当游隙结束时将期望变速器输入扭矩增加至第二扭矩水平。该第二扭矩水平可以是与踩下加速器踏板的量对应的期望扭矩水平。

在松开加速器踏板期间，ECM 116可在未检测到游隙之前将期望变速器输入扭矩减少至第三扭矩水平，然后将期望变速器输入扭矩保持在该第三扭矩水平。该第三扭矩水平可在松开加速器踏板期间反转齿轮组214-226中的选定齿轮组的输入和输出齿轮的相对运动方向，并且当变速器输入扭矩经过游隙区域时防止传动系抖动。该第三扭矩水平可以被预先确定。替代性地，ECM 116可基于例如在开始游隙检测时的变速器输入扭矩来确定在先前松开加速器踏板期间的第三扭矩水平。ECM 116可在检测到游隙时将期望变速器输入扭矩保持在第三扭矩水平，然后当游隙结束时将期望发动机扭矩减少至第四扭矩水平。该第四扭矩水平可以是诸如零的最小扭矩水平或者防止发动机失速的扭矩水平。

相对于以开环方式来调节发动机扭矩来说，检测游隙以及基于游隙检测来调节发动机扭矩可以减少扭矩延迟和传动系抖动，以避免通过游隙区域的急剧发动机扭矩增加或减少。在图4中示出了与基于游隙检测来调节发动机扭矩相关的扭矩延迟的这种减少。通过以类似的方式基于游隙检测来调节其他变速器输入扭矩可实现与调节其他变速器输入扭矩（例如，混合动力车辆的马达扭矩）相关的扭矩延迟的减少。

现参考图4，示例性曲线图描述了在踩下加速器踏板之后旋转差368的变化376、发动机输出扭矩404、节气门位置406、变速器输入轴速度408、和期望发动机扭矩410与时间412的关系。在414，节气门位置406响应于踩下加速器踏板而开始增加。继而，发动机输出扭矩404以开环的方式被调节，以避免通过游隙区域的急剧发动机扭矩增加。例如，发动机输出扭矩404可在踩下加速器踏板之后的预定时段内以第一速率增加。该第一速率可以被预先确定并且可小于如下值，该值对于防止将发动机输出扭矩404增加至在出现游隙时导致传动系抖动的扭矩水平来说是有必要的。然后在416，所述预定时段期满。因此，发动机输出扭矩404可按照大于第一速率的第二速率增加。

相比而言，根据本公开的系统和方法基于是否检测到游隙来调节期望发动机扭矩410。在414，该系统和方法可开始将期望发动机扭矩410增加至第一扭矩水平。在418，旋转差368的变化376大于第一阈值420（例如，结合图3在上文讨论的上限）。因此，该系统和方法检测到游隙并且可将期望发动机扭矩410保持小于或等于第一扭矩水平。在422，该变化376大于第二阈值424（例如，结合图3在上文讨论的第二阈值）。因此，该系统和方法确定游隙结束并且基于节气门位置406来增加期望发动机扭矩。例如，该系统和方法可将期望发动机扭矩按照可以大于第一速率的第二速率增加至第二扭矩水平。通过在游隙结束时增加期望发动机扭矩410而不是等待踩下加速器踏板之后的预定时段期满，根据本公开的系统和方法避免响应于发动机输出扭矩404的延迟426。延迟426是在游隙结束并且发动机扭矩可增加而不导致传动系抖动时的420与在发动机输出扭矩404以第二速率增加时的416之间的时段。此外，该系统和方法可记录在最初检测到游隙时的418处的发动机输出扭矩404和/或期望发动机扭矩410的水平。然后，在后续踩下加速器踏板期间，该系统和方法于是在检测到游隙之前可将期望发动机扭矩410按照第二速率增加至记录水平。

现参考图5，示例性曲线图描述了在松开加速器踏板之后旋转差368的变化376、发动机输出扭矩404、节气门位置406、变速器输入轴速度408、和期望发动机扭矩410与时间502的关系。在504，节气门位置开始响应于松开加速器踏板而减少。继而，发动机输出扭矩404以开环的方式被调节，以避免通过游隙区域的急剧发动机扭矩减少。例如，在松开加速器踏板之后发动机输出扭矩404可以各种速率逐渐地减少，直到发动机输出扭矩404等于对应于节气门位置406的期望发动机扭矩。各种速率可以被预先确定并且可小于如下值，该值对于当发动机输出扭矩404经过游隙区域时防止传动系抖动来说是有必要的。

相比而言，根据本公开的系统和方法基于是否检测到游隙来调节期望发动机扭矩410。在504，该系统和方法响应于松开加速器踏板而减少期望发动机扭矩410。例如，该系统和方法可将期望发动机扭矩410减少至第三扭矩水平和/或以第一速率减少。该第一速率可以大于发动机输出扭矩404减少所处的各种速率。在506，旋转差368的变化376小于第一阈值508（例如，结合图3在上文讨论的下限）。因此，该系统和方法检测到游隙，并且可将期望发动机扭矩410保持处于第三扭矩水平。

在510，变化376小于第二阈值512（例如，结合图3在上文讨论的第二阈值的负值）。因此，该系统和方法确定游隙结束并且再次减少期望发动机扭矩410。例如，该系统和方法可将期望发动机扭矩410减少至第四扭矩水平和/或以第一速率减少。要注意，仅在从506至510的时段期间检测游隙。然而，由于发动机输出扭矩404独立于游隙检测以开环的方式被控制，因此发动机输出扭矩404在从504至510的时段（其大于从506至510的时段）内逐渐地减少。因此，通过在504以第一速率减少期望发动机扭矩410而不是在504和510之间逐渐地减少发动机扭矩，根据本公开的系统和方法避免响应于发动机输出扭矩404的延迟514。该延迟514是从在节气门位置406开始减少并且发动机输出扭矩404最初减少时的504至在游隙结束时的510之间的时段。此外，该系统和方法可记录当最初检测到游隙时的506处的发动机输出扭矩404和/或期望发动机扭矩410的水平。然后，在后续松开加速器踏板期间，该系统和方法于是可在检测到游隙之前将期望发动机扭矩410以第一速率增加至记录水平。

现参考图6，示出了检测变速器的游隙以及基于该游隙检测来控制发动机102和/或电动马达103的扭矩输出的示例性方法。该方法在602开始。在604，更新模块304重置计时器。在606，更新模块304可使得计时器以增量增加。

在608，第一时戳模块312基于第一TIS位置信号270产生时戳，第二TIS传感器274基于第二TIS位置信号276产生时戳，第三时戳模块336基于TOS位置信号282产生时戳。在610，更新模块304确定计时器的值是否大于预定时段（例如，25 ms）。如果计时器的值大于预定时段，那么方法在612继续。否则，该方法返回到606。

在612，第一角旋转模块316确定第一TIS旋转320，第二角旋转模块328确定第二TIS旋转332，第三角旋转模块340确定TOS旋转344。第一角旋转模块316基于在预定时段期间由第一时戳模块312产生的时戳来确定第一TIS旋转320。第二角旋转模块328基于在该预定时段期间由第二时戳模块324产生的时戳来确定第二TIS旋转332。第三角旋转模块340基于在预定时段期间由第三时戳模块336产生的时戳来确定TOS旋转344。在于2010年9月28日提交的共同转让的美国专利申请No. 12/892,832（现美国专利No. 8,457,847）中描述了可由第一和第二角旋转模块316和328采用的确定在预定时段期间轴的旋转量的示例性方法，该文献以引用的方式全文结合到本文。

在614，选择模块348可将第一TIS旋转320和第二TIS旋转332中的选定一个选作选定TIS旋转352。选择模块348基于第一和第二离合器202和204中的哪一个被接合来选择第一TIS旋转320和第二TIS旋转332中的一个。例如，当第一离合器202接合时该选择模块348选择第一TIS旋转320，并且当第二离合器204接合时该选择模块选择第二TIS旋转332。

在616，差模块364确定旋转差368。差模块364可基于选定TIS旋转352、传动比和TOS旋转344来确定旋转差368。例如，差模块364可利用下述方程来设置旋转差368：

其中，Ø是旋转差368，TIS是选定TIS旋转352，r_gr是变速器120的当前传动比，TOS是TOS旋转344。同样，虽然旋转差368被讨论为基于TIS旋转、TOS旋转以及变速器120的传动比来确定，但是可例如使用下述方程来使用一个或多个其他轴的旋转量以及两个轴之间的比：

其中，Ø是旋转差368，Shaft1是第一轴在预定时段期间经历的旋转，Shaft2是第二轴在该预定时段期间经历的旋转，Ratio是第一轴与第二轴之间的比。在混合动力车辆中，可测量（例如，使用分解器或编码器）并使用一个或多个电动马达的输出轴的旋转。

在618，变化模块372基于旋转差368与旋转差368的先前值之差来确定旋转差368的变化376。在620，游隙模块380可确定变化376是否在第一范围之外。替代性地，游隙模块380可确定变化376相对于时间的导数的绝对值是否大于第一阈值。如果变化376处于第一范围之外或者变化376的导数的绝对值大于该第一阈值，那么游隙模块380在622继续。否则，游隙模块380在624继续。在622，游隙模块380检测变速器120的齿轮组214-226中的选定齿轮组的输入和输出齿轮之间的游隙。在624，游隙模块380并不检测齿轮组214-226中的选定齿轮组的输入和输出齿轮之间的游隙。

当检测到游隙时，发动机102和/或电动马达103的期望扭矩输出可被调节。例如，期望扭矩输出可保持处于固定值。替代性地，期望扭矩输出在未检测到游隙时可以第一速率被调节，并且期望扭矩输出在检测到游隙时可以比第一速率小的第二速率被调节。该第二速率可被选择以当齿轮之间的接触被重新建立时防止传动系抖动。

前文描述实质上仅是说明性的并且决不试图限制本公开、其应用或使用。能够以各种形式来实施本公开的广泛教导。因此，虽然本公开包括具体示例，但是不应该将本公开的真实范围限制于此，这是因为一旦学习了附图、说明书以及所附权利要求书，则将显而易见到其他改型。如本文使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应被解释为意味着使用非排他性逻辑“或”的逻辑（A或B或C）。应理解方法中的一个或更多个步骤可以按不同顺序（或同时）被执行而不改变本公开的原理。

在本申请中，包括以下的定义，术语“模块”可以替换为术语“电路”。术语“模块”可以指代以下器件、是以下器件的一部分或包含以下器件：专用集成电路（ASIC）；数字、模拟或混合模/数离散电路；数字、模拟或混合模/数集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器（共享、专用或成组）；存储由处理器执行的代码的存储器（共享、专用或成组）；提供描述的功能的其他合适的硬件部件；或上述器件的一些或全部的组合，诸如在片上系统中。

上面使用的术语“代码”可以包含软件、固件和/或微代码，并且可以涉及程序、例程、函数、类和/或对象。术语“共享的处理器”涵盖执行来自多个模块的一些或全部代码的单个处理器。术语“成组的处理器”涵盖与附加处理器一起执行来自一个或多个模块的一些或全部代码的处理器。术语“共享的存储器”涵盖存储来自多个模块的一些或全部代码的单个存储器。术语“成组的存储器”涵盖与附加存储器一起存储来自一个或多个模块的一些或全部代码的存储器。术语“存储器”可以是术语“计算机可读介质”的子集。术语“计算机可读介质”不涵盖通过介质传播的瞬态电气和电磁信号，并且因此可被认为是有形的且非瞬态的。非瞬态有形计算机可读介质的非限制性示例包括非易失性存储器、易失性存储器、磁存储装置和光学存储装置。

本申请中描述的设备和方法可以通过由一个或更多个处理器执行的一个或更多个计算机程序被部分或全部地实现。计算机程序包含存储在至少一个非瞬态有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包含和/或依赖于存储的数据。

Claims (10)

1.一种用于车辆的变速器的控制系统，所述控制系统包括：

第一角旋转模块，所述第一角旋转模块基于由第一轴传感器产生的第一信号来确定在第一预定时段期间第一轴的第一角旋转；

第二角旋转模块，所述第二角旋转模块基于由第二轴传感器产生的第二信号来确定在所述第一预定时段期间第二轴的第二角旋转；以及

游隙模块，所述游隙模块基于所述第一角旋转和所述第二角旋转来选择性地检测所述变速器的齿轮之间的游隙。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述第一轴是变速器输入轴（TIS），所述第一轴传感器是TIS传感器，所述第二轴是变速器输出轴（TOS），所述第二轴传感器是TOS传感器。

3.根据权利要求2所述的控制系统，还包括：

差模块，所述差模块基于所述第一角旋转、所述第二角旋转以及所述变速器的传动比来确定在所述第一预定时段期间所述TIS和TOS的旋转之差；

其中，所述游隙模块基于所述差选择性地检测所述变速器的齿轮之间的游隙。

4.根据权利要求3所述的控制系统，其中，所述差模块基于所述第一角旋转减去等于所述第二角旋转与所述传动比之积的值来设置所述差。

5.根据权利要求3所述的控制系统，还包括：

变化模块，所述变化模块基于所述差以及所述差的先前值来确定所述差的变化；

其中，所述游隙模块基于所述变化选择性地检测所述变速器的齿轮之间的游隙。

6.根据权利要求5所述的控制系统，其中：

所述游隙模块基于在确定所述变化之前的第二预定时段内所述变化的平均值来确定第一值；以及

当所述变化大于或者小于所述第一值时，所述游隙模块选择性地检测所述变速器的齿轮之间的游隙。

7.根据权利要求5所述的控制系统，其中，当所述变化的导数的绝对值大于预定值时，所述游隙模块选择性地检测所述变速器的齿轮之间的游隙。

8.根据权利要求2所述的控制系统，还包括：

第三角旋转模块，所述第三角旋转模块基于由第二TIS传感器产生的第三信号来确定在所述第一预定时段期间第二TIS的第三角旋转；

其中，所述滑移模块基于所述第二角旋转以及所述第一角旋转和所述第三角旋转中的选定一个来选择性地检测所述变速器的齿轮之间的游隙。

9.根据权利要求8所述的控制系统，还包括选择模块，所述选择模块基于所述离合器是联接到所述TIS还是联接到所述第二TIS来选择所述第一角旋转和所述第三角旋转中的一个。

10.一种用于控制车辆的变速器的方法，所述方法包括：

基于由第一轴传感器产生的第一信号来确定在第一预定时段期间第一轴的第一角旋转；

基于由第二轴传感器产生的第二信号来确定在所述第一预定时段期间第二轴的第二角旋转；以及

基于所述第一角旋转和所述第二角旋转来选择性地检测所述变速器的齿轮之间的游隙。