CN104136295A - 控制变速器的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制配备有自动变速器和车辆行驶限速器(RSL)的车辆的系统，所述车辆行驶限速器(RSL)可编程以限定对于指定变速器排挡的最大车速，所述系统包括至少一个控制器。当所述限速器(RSL)是激活的时候，所述至少一个控制器可被操作以基于预选操作参数的当前状态确定所述车辆是否在穿梭式换档范围内运行。当所述车辆在穿梭式换档范围内运行时，所述至少一个控制器被操作以控制变速器操作从而防止换档，在其进行的条件下如果不控制所述变速器操作通常将发生换档。

Description

控制变速器的系统和方法
背景
用于公路长途运输的卡车和其他车辆，诸如校车，通常包括限制该车辆所能行驶的最大速度的部件。这一部件，通常被称为车辆调速器(VSG)或行驶限速器(RSL)，其以软件实现，该软件允许用户对最大车速进行编程，例如，用于提高燃油经济性，降低维护成本，延长车辆寿命等。某些系统包括针对不同的变速器排挡对各自最大行驶速度进行编程的能力。
在具有自动变速器的车辆中，变速器控制器应变于诸如变速器输出轴速度(TOS)和发动机扭矩百分比(PET)之类的参数来控制该变速器，发动机扭矩百分比(PET)是实际发动机扭矩与最大发动机扭矩的比率。变速器控制器使用预定的换档规范或地图来控制变速器，该预定的换档规范或地图可为用于基于TOS和PET定义换档点的查找表的形式。
图1示出了具有代表性的换档规范，其可通过变速器控制器使变速器在第4排挡和第5排挡之间进行升档和降档来实现。为其他的变速器换档点提供类似的换档规范。变速器控制器使用所述换档规范来确定基于当前TOS和PET的适当的变速器排挡。如果这些点的相交点落于5-4降档曲线之下，则变速器在第4排挡工作。当所述相交点移动到5－4升档曲线之上时，所述变速器控制器向变速器发送信号以使其升档至第5排挡。类似地，如果车辆在第5排挡运行且TOS和PET的相交点降至5-4降档曲线之下，则变速器控制器向变速器发送信号以使其从第5排挡降档至第4排挡。
当车辆在行驶限速下行驶且发动机扭矩和输出轴速度的组合位于换档点上时，会发生不希望的在两个排挡之间来回切换的穿梭式换档。例如，假设对于第5排挡的行驶限速被设为45英里/小时且车辆以行驶限速行驶在平坦的道路上。当车辆遇到上坡坡度时，即使是一个小小的坡度，如果司机将车辆速度保持在行驶限速，则扭矩将增加。结果，PET将增加，这可能使车辆降档，例如，从第5排挡降至第4排挡。随着坡度结束，扭矩减小以保持指定的行驶速度，这可能使变速器升回到第5排挡。这种变速器的穿梭式换档对驾驶性能(例如，乘客舒适性和车辆性能)会是不理想的。
发明内容
本文所公开的实施例涉及用于操作配备有自动变速器和车辆行驶限速器(RSL)的车辆的方法和系统，该车辆行驶限速器(RSL)可编程以对于指定的变速器排挡限制最大车速。在一个实施例中，一种方法包括：当RSL工作的时候，基于预选操作参数的当前状态确定车辆是否在穿梭式换档范围内运行。如果车辆在穿梭式换档范围内运行，则控制变速器以防止换档，在其进行的条件下如果不控制变速器则通常会发生换档。
在另一个实施例中，可操作至少一个控制器，从而当限速器(RSL)工作的时候，基于预选操作参数的当前状态确定车辆是否在穿梭式换档范围内运行。当车辆在穿梭式换档范围内运行时，可操作所述至少一个控制器以控制变速器操作从而防止换档，在其进行的条件下如果不控制变速器操作则通常会发生换档。
附图简述
图1是示出基于变速器输出速度与发动机负荷百分比实现的示例性换档规范的图表。
图2是车辆的发动机和传动系统与可用于防止穿梭式换档的电子控制系统结合的框图。
图3A和3B是示出用于防止穿梭式换档的示例性方法的流程图。
图4是示出基于变速器输出速度与发动机负荷百分比实现的示例性换档规范以及用于防止穿梭式换档的自适应降档规范的图表。
图5是示出用于防止穿梭式换档的控制策略的示意图。
图6是示出当不采用用于防止穿梭式换档的系统和方法时变速器换档的图表。
图7是示出当采用用于防止穿梭式换档的系统和方法时变速器换档的图表。
详细说明
图2是车辆16的发动机10和传动系统14与电子控制系统18结合的框图。在图示的实施例中，电子控制系统18包括发动机控制器20和变速器控制器22。虽然发动机和变速器控制器20、22被图示为分立的控制器，但应当理解，通过这些控制器执行的功能可以用单个控制器或多个控制器实现，包括图示的两个控制器。进一步地，电子控制系统18可包括各种其他控制器和模块(图中未示出)，用于控制和/或感测其他车辆功能，诸如ABS(防抱死制动系统)、气囊、气候等。控制器(以及传感器和致动器)可以彼此直接通信和/或通过车辆总线(诸如控制器区域网)进行通信。
发动机10通过驱动轴30耦接到自动变速器32，自动变速器32可在多个排挡比或范围内操作。变速器32的输出轴34依次通过差速器36耦接到一对车轮38、40中的一个或两个。如果需要，车辆16可例如可选地包括前后轴和/或双车轮。类似地，虽然图示为二轮驱动的车辆，但可选地车辆也可以是全轮驱动的。
发动机控制器20调节发动机运行以响应多个输入(图中未示出)，诸如加速器踏板位置，RSL设置等。同样地，变速器控制器22应变于所选的参数来操作变速器32。在图示的实施例中，变速器控制器22应变于变速器输出轴速度(TOS)和发动机扭矩百分比(PET)来控制变速器32的操作。如将理解地，各种其他参数，诸如发动机速度、发动机负荷或发动机模式(例如，巡航、行驶速度限制、动力输出)，可用于控制变速器32的操作。
传感器48测量TOS并发送其中有代表性的信号至变速器控制器22和/或发动机控制器20。PET对应于实际发动机扭矩与最大发动机扭矩的比率，其由以下公式计算：
发动机控制器20基于司机需求(例如，加速器踏板位置或车辆速度限制)确定实际发动机扭矩。最大发动机扭矩是由制造商设置以防止发动机损坏的绝对极限值。发动机控制器20计算PET，如上所述，并将PET发送至变速器控制器22。
变速器控制器22根据预定的换档规范或地图，依次使用从发动机控制器20接收的PET和从传感器48接收的TOS以控制变速器32的操作。所述换档规范可以是一组查找功能表，其基于TOS和PET定义换档点。
如上所述，图1是可通过变速器控制器22实现在第4排挡和第5排挡之间对变速器32进行升档和降档的换档规范的非限制性示例。类似的换档规范可供用于其他的变速器换档点。变速器控制器22基于当前的TOS和当前的PET使用换档规范来确定适当的变速器排挡。如果这些点的相交点落在5-4降档曲线之下，则变速器32在第4排挡工作。当相交点移至5－4升档曲线之上时，变速器控制器22向变速器32发送信号以使其升档至第5排挡。类似地，如果车辆16在第5排挡运行且TOS和PET的相交点降至5-4降档曲线之下，则变速器控制器22向变速器32发送信号以使其从第5排挡降档至第4排挡。
在现有系统中，对于指定的排挡，当车辆16以RSL速度运行时，会发生穿梭式换档。本文公开的系统和方法通过防止排挡变化(例如，降档)来避免这种穿梭式换档，在其进行的特定操作条件下，通常会基于换档规范发生排挡变化。
图3A和3B是示出用于防止穿梭式换档的示例性方法300的流程图。该方法基于预选的操作参数来确定车辆16是否在穿梭式换档范围内运行。如果车辆16在穿梭式换档范围内运行，则该方法控制变速器操作以防止换档，在其进行的条件下如果不控制变速器操作则通常会发生换档。
该示例性方法300可在步骤305开始。控制流程然后转到步骤310，在步骤310该方法确定RSL模式是否激活。发动机控制器20，例如可通过检查标明RSL模式状态(例如，激活的或未激活的)的存储器位置或标志来执行此步骤。
如果RSL模式没有被激活，则控制流程返回到步骤305。如果RSL模式是激活的，则控制流程转到步骤315。在步骤315中，对于指定的RSL设置，该方法确定变速器当前是否处在最高排挡。例如，可通过发动机控制器20检查标明RSL(多个)排挡的存储器位置或标志的状态，且进一步通过与变速器控制器通信以确定当前的操作排挡，来执行该步骤。该系统可允许用户对于不同的排挡进行RSL设置。例如，用户可对第5排挡设置RSL为45英里/小时，而对第4排挡设置另一个RSL为40英里/小时。
如果RSL是激活的(步骤310中)且变速器32处在最高RSL排挡(步骤315中)，则控制流程转到步骤320。否则，控制流程返回到步骤305。
在步骤320中，所述方法基于当前的车辆配置来确定行驶限速的变速器输出速度(TOSRSL)。例如，TOSRSL可根据下面的公式应变于RSL、轮轴比和轮胎尺寸进行计算：
TOSRSL＝(后轮轴比×轮胎尺寸×车辆速度)/60
其中，轮胎尺寸以旋转数/英里计，车辆速度以英里数/小时计，而TOSRSL则以转数/每分钟计。
如将理解地，如果有多个RSL设置，则对于每个RSL，TOSRSL将不同。
控制流程然后转到步骤325，在步骤325该方法确定TOSRSL是否落在预定的穿梭式换档范围内。该穿梭式换档范围是当车辆16对于指定排挡以RSL运行时众所周知将发生穿梭式换档的变速器输出轴速度的范围。这个范围可通过分析从最高RSL排挡发生降档的变速器换档规范来确定。
这可参考图4被更好地理解，图4是示出基于TOS和PET实现的示例性换档规范的非限制性图表，其中还进一步示出用于防止穿梭式换档的自适应降档规范。本示例中的穿梭式换档范围为5-4降档曲线的斜线部分，该部分在1450rpm和2450rpm之间延伸。
因此，当车辆16处在第5排挡且RSL激活时，所述方法在步骤325中确定行驶速度限制的输出速度(TOSRSL)是否落在1450rpm和2450rpm之间，即，是否落在穿梭式换档范围内。如果不是，则控制流程返回到步骤305。然而，如果TOSRSL在穿梭式换档范围内，则控制流程转到步骤330。
在步骤330中，所述方法应变于实际的TOS确定行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)。具体地，发动机控制器20访问查找表，该查找表基于实际的TOS提供行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)。图3的方法通过防止被发送给变速器控制器的发动机扭矩百分比(PET)超过行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)以避免降档，来防止降档。
这可参考图4和下表被更好地理解：
表1：变速器换档规范
表2：用于自适应变速器换档规范策略的表
表1是对应于图4所示换档规范的变速器换档规范。表1提供应变于TOS和PET的升档和降档点。这些点被绘成图表以提供图4所示的换档曲线。表2示出了可被图3的方法使用的查找表。可以看出，该表对于指定的TOS提供PET。该PET对应于通常将会发生从第5排挡到第4排挡的降档的PET。该方法将行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)限定设置为预定百分比，例如，从查找表获得的PET的90％。可选择地，所述查找表也可被修改以包含PETRSL值。对应于PETRSL的自适应换档曲线如图4所示。可以看出，该自适应换档曲线平行于正常的4－5降档曲线的左侧并转换至该正常的4－5降档曲线的左侧。
控制流程然后转到步骤340，在步骤340中该方法确定行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)是否大于实际的发动机扭矩百分比(PET)。如果PETRSL大于实际的PET，则控制流程转到步骤345，在步骤345中行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)被发送到变速器控制器。否则，控制流程转到步骤350，在步骤350中实际的发动机扭矩百分比(PET)被发送到变速器控制器。换句话说，该方法将发送到变速器控制器的发动机扭矩百分比信号限定为行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)和实际的发动机扭矩百分比(PET)两者中的较小者。因此，通过在上述条件下将行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)发送到变速器控制器，所述方法防止了当车辆16在穿梭式换档范围内运行时如果不进行上述发送将要发生的降档。换句话说，该方法给变速器控制器提供了低于实际PET的发动机扭矩百分比，这使变速器维持在较高的排挡，并防止了穿梭式换档。
图5是示出可被包含在图1的发动机控制器20中的穿梭式换档逻辑60的框图。穿梭式换档逻辑60可以用硬件、软件或其组合来实现。穿梭式换档逻辑60包括用于确定扭矩限制是否应该被激活的激活逻辑62和用于当扭矩限制被激活逻辑62激活时提供自适应变速器控制的自适应换档逻辑64。更具体地，激活逻辑62基于预选操作参数的状态来确定车辆16是否在穿梭式换档范围内运行。如果车辆16在穿梭式换档范围内，则激活逻辑62发送激活信号到自适应换档逻辑64。响应于该信号，自适应换档逻辑64控制变速器操作以防止换档，在其进行的条件下如果不控制变速器操作则通常将发生换档。
在图示的实施例中，激活逻辑62的输入包括当前变速器排挡、指示RSL是否激活的信号、车辆16的后轮轴比和车辆的轮胎尺寸。例如，当前变速器排挡可从变速器控制器22获得。后轮轴比和轮胎尺寸可被编程进非易失性存储器，诸如EPROM。RSL的状态可通过访问标明RSL模式状态(例如，激活的或未激活的)的存储器位置或标志来确定。
通过非限制性的示例，激活逻辑62一般可执行图3中的步骤310-325以确定穿梭式换档扭矩限制是否应该被激活。具体地，激活逻辑62首先例如通过访问标明RSL模式状态(例如，激活的或未激活的)的存储器位置或标志，来确定RSL模式是否激活。如果RSL模式是激活的，则该逻辑随后确定变速器对于指定的RSL设置在当前是否处于最高排挡。例如，发动机控制器20可以与变速器控制器22通信以确定当前的变速器操作排挡。激活逻辑62也可访问标明RSL(多个)排挡的存储器并确定当前的变速器操作排挡是否对应于RSL排挡。
如果激活逻辑62确定RSL是激活的且变速器处在最高RSL排挡，则激活逻辑62随后基于当前的车辆配置确定行驶限速的变速器输出速度(TOSRSL)。例如，TOSRSL可应变于RSL、轮轴比和轮胎尺寸根据下面的公式进行计算：
TOSRSL＝(后轮轴比×轮胎尺寸×车辆速度)/60
其中，轮胎尺寸以旋转数/英里计，车辆速度以英里数/小时计，而TOSRSL以转数/每分钟计。
然后激活逻辑62确定行驶限速的变速器输出速度TOSRSL是否落在预定的穿梭式换档范围内。如上所述，所述穿梭式换档范围是当车辆16对于指定排挡以行驶限速运行时发生穿梭式换档的变速器输出轴速度的范围。如果TOSRSL在穿梭式换档范围内，则激活逻辑62发送信号到自适应换档逻辑64，指示穿梭式换档扭矩限制应该被激活。
当穿梭式换档扭矩限制激活时，自适应换档逻辑64控制变速器操作以防止换档，在其进行的条件下如果不控制变速器操作则通常会发生换档。通过非限制性的示例，激活逻辑62一般可执行图3所示流程图中的步骤330-350以防止换档，在其进行的条件下如果不执行所述步骤则通常会发生换档。当扭矩限制激活时，自适应换档逻辑64可首先应变于实际TOS来确定行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)。具体地，自适应换档逻辑64访问查找表，该查找表对于指定的TOS提供行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)。行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)值可被设置为预定的百分比，例如，通常会使车辆16在指定的TOS降档的实际发动机扭矩百分比(PET)的98％。这由图4所示的自适应换档曲线示出。
自适应换档逻辑64然后确定行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)是否大于实际的发动机扭矩百分比(PET)。如果PETRSL大于实际的PET，则自适应换档逻辑64将行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)发送到变速器控制器22。否则，自适应换档逻辑64将实际的发动机扭矩百分比(PET)发送到变速器控制器22。由此，通过在上述条件下将行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)发送到变速器控制器22，当车辆16在穿梭式换档范围内运行时，穿梭式换档逻辑60防止了如果不进行所述发送将会发生的降档。
通过参考图6和图7，可更好地理解上述系统和方法的操作。在两张图表中，对于第5排挡，RSL均被设为45英里/小时。图6示出当不采用用于防止穿梭式换档的系统和方法时的变速器换档。随着车辆16从停止加速到RSL速度，变速器控制器22根据变速器换档规范对变速器32进行升档，使其经过所述各个排挡(例如，第1排挡到第2排挡到第3排挡到第4排挡到第5排挡)。随着车辆16继续以(或接近)45英里/小时的行驶限速行驶，变速器32一般保持在第5排挡。然而，当车辆16遭遇坡度变化而司机将车辆16保持在RSL速度时，随着PET的增加和减少，变速器32在第4排挡和第5排挡之间来回换档(穿梭式换档)。例如，在图示的实施例中，其中行驶限速为45英里/小时，当PET上升到78％之上时，变速器从第4排挡升档到第5排挡。同样地，当PET下降到56％之下时，变速器32从第五排挡降档到第4排挡。
图7示出了当采用用于防止穿梭式换档的系统和方法时的变速器换档。如图6中，随着车辆16从停止加速到RSL速度，变速器控制器22根据变速器换档规范对变速器32进行升档使其经过其各个排挡(例如，第1排挡到第2排挡到第3排挡到第4排挡到第5排挡)。随着车辆16继续以(或接近)45英里/小时的行驶限速行驶，变速器32一般保持在第5排挡。当车辆16遭遇坡度变化而司机将车辆16保持在RSL速度时，通过将由变速器控制器22看到的PET限制为行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)和实际的发动机扭矩百分比(PET)两者中的较小者，所述系统和方法防止了通常会发生的从第5排挡到第4排挡的降档。由此，通过在上述条件下将行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)发送到变速器控制器22，所述方法防止了当车辆16在穿梭式换档范围内运行时若不进行所述发送将会发生的降档。换句话说，该方法向变速器控制器22提供低于实际PET的发动机扭矩百分比，这将变速器32维持在较高的排挡并防止了穿梭式换档。

Claims (14)

1.一种操作配备有自动变速器和车辆行驶限速器(RSL)的车辆的方法，所述车辆行驶限速器(RSL)可编程以限定最大车速，所述方法包括：
当RSL是激活的时候，基于预选操作参数的当前状态确定所述车辆是否在穿梭式换档范围内运行；以及
如果所述车辆在穿梭式换档范围内运行，则控制变速器操作以防止换档，在其进行的条件下如果不控制所述变速器操作通常将发生换档。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：在降档通常会发生的条件下防止变速器降档。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，应变于变速器输出速度来控制所述变速器，且所述确定车辆是否在穿梭式换档范围内运行进一步包括：
基于所述RSL的值确定行驶限速的变速器输出速度(TOSRSL)；以及
确定所述行驶限速的变速器输出速度(TOSRSL)是否在预定范围内。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，应变于发动机扭矩百分比(PET)来控制所述变速器，其中所述发动机扭矩百分比(PET)是实际发动机扭矩与最大发动机扭矩的比率，且其中所述方法进一步包括应变于实际变速器输出速度来确定行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，确定行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)包括访问查找表，该查找表对于指定的TOS提供行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)被设为所述发动机扭矩百分比(PET)的预定百分比，该预定百分比通常会使所述车辆在指定的变速器运行速度(TOS)上降档。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括应变于所述实际发动机扭矩百分比(PET)和所述行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)中的较低者来控制所述变速器。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通常应变于变速器输出速度(TOS)和发动机扭矩百分比来控制所述变速器，其中所述发动机扭矩百分比(PET)是实际发动机扭矩与最大发动机扭矩的比率，且其中所述方法进一步包括：
应变于所述RSL值来确定行驶限速的变速器输出速度(TOSRSL)；
如果所述行驶限速的变速器输出速度(TOSRSL)在预定范围内，则应变于所述实际变速器输出速度来确定行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)，其中所述行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)被设为所述发动机扭矩百分比(PET)的预定百分比，该预定百分比通常会使所述车辆在指定的变速器运行速度(TOS)上降档；以及
应变于所述实际的发动机扭矩百分比(PET)和所述行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)中的较低者来控制所述变速器。
9.一种用于控制配备有车辆行驶限速器(RSL)的车辆中的自动变速器的操作的系统，所述车辆行驶限速器(RSL)可编程以限定最大车速，所述系统包括：
至少一个控制器，当所述限速器(RSL)是激活的时候，所述控制器可被操作以基于预选操作参数的当前状态确定所述车辆是否在穿梭式换档范围内运行；以及
当所述车辆在穿梭式换档范围内运行时，所述至少一个控制器被操作以控制变速器操作从而防止换档，在其进行的条件下如果不控制所述变速器操作通常将发生换档。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述至少一个控制器可被操作以在降档通常会发生的条件下防止变速器降档。
11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述至少一个控制器可被操作以：
应变于变速器输出速度来控制所述变速器；
基于所述RSL的值确定行驶限速的变速器输出速度(TOSRSL)；以及
确定所述行驶限速的变速器输出速度(TOSRSL)是否在预定范围内。
12.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述至少一个控制器可被操作以：
确定发动机扭矩百分比(PET)，其中所述发动机扭矩百分比(PET)是实际发动机扭矩与最大发动机扭矩的比率；
应变于所述实际变速器输出速度来确定行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)，其中所述行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)是所述发动机扭矩百分比(PET)的预定百分比，该预定百分比通常会使所述车辆在指定的变速器运行速度(TOS)上降档；以及
应变于所述实际的发动机扭矩百分比(PET)和所述行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)中的较低者来控制变速器操作。
13.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述至少一个控制器可被操作以通常应变于变速器输出速度(TOS)和发动机扭矩百分比来控制所述变速器，其中所述发动机扭矩百分比(PET)是实际发动机扭矩与最大发动机扭矩的比率，且其中所述至少一个控制器可被进一步操作以：
应变于所述RSL值来确定行驶限速的变速器输出速度(TOSRSL)；
当所述行驶限速的变速器输出速度(TOSRSL)在预定范围内，则应变于所述实际变速器输出速度来确定行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)；以及
应变于所述实际的发动机扭矩百分比(PET)和所述行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)中的较低者来控制所述变速器。
14.如权利要求13所述的系统，特征在于，所述行驶限速的发动机扭矩百分比(PETRSL)被设为所述发动机扭矩百分比(PET)的预定百分比，该预定百分比通常会使所述车辆在指定的变速器运行速度(TOS)上降档。
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