CN104864089B - 变速装置组件的基于总滑移的控制 - Google Patents

变速装置组件的基于总滑移的控制 Download PDF

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Abstract

车辆包括发动机、驱动车轮、连续可变变速器(CVT)和控制器。CVT包括连接到发动机的输入构件、将输出扭矩传递到车轮的输出构件、和连接输入和输出构件的变速装置组件。控制器经由一种方法确定变速装置组件的输入和输出速度，使用被校准的变速装置速度比将输出速度转换为等效输入速度，并且使用输入速度和等效输入速度计算变速装置组件的总滑移。总滑移标志仅在滑移超过被校准滑移值持续预定持续时间时被设定。CVT组件包括控制器、输入和输出构件、以及变速装置组件。变速装置组件可包括驱动和从动带轮、连接带轮的驱动机构、以及将夹持力施加到带轮中的一个的促动器。

Description

变速装置组件的基于总滑移的控制
技术领域
本发明涉及变速装置组件的基于总滑移的控制。
背景技术
连续可变变速器(CVT)可通过在校准的最大变速器扭矩比和最小变速器扭矩比之间并且包括校准的最大变速器扭矩比和最小变速器扭矩比的无穷多个变速器扭矩比来无极地变化。通常的CVT包括变速装置组件，其具有两个带轮，即驱动带轮和从动带轮。带或其他驱动机构布置在两个带轮的槽轮之间。其他CVT设计可使用锥形滚柱来代替带。带与槽轮之间的摩擦接合将扭矩从驱动带轮传递到从动带轮，驱动带轮连接到CVT的输入构件，从动带轮连接到输出构件。
CVT的变速器扭矩比为由从动带轮承载的扭矩的量与由驱动带轮承载的扭矩的量的比值。变速器扭矩比可通过将带轮中的指定一个的槽轮移动更靠近在一起，同时将另一带轮的槽轮移动得更远离来改变。以该方式进行的移动使带更高或更低地安放在相应的带轮上。当车辆加速时，槽轮的间隔可改变。CVT中的变速装置组件的适当诊断可有助于确保CVT的最佳的持续性能。
发明内容
本文公开了一种车辆，在示例性实施例中，所述车辆包括发动机、连续可变变速器(CVT)和控制器。CVT包括上面所述类型的变速装置组件，该变速装置组件选择性地联接CVT的输入和输出构件以改变变速器扭矩比。控制器，经由指令或计算机可读代码的执行，以特定方式确定变速装置组件的总滑移，然后在被校准阈值量的总滑移存在持续预定持续时间时，采取必要的控制动作。
控制器配置为响应于变速装置总滑移标志的设定来执行关于变速装置组件的控制动作。
控制动作包括减小CVT的扭矩比。
变速装置组件包括带轮和可操作来施加夹持压力到带轮的促动器，并且控制动作包括命令夹持压力的增加。
与控制器通信的一对速度传感器，其中，控制器配置为从该对速度传感器接收输入速度和输出速度。
在稳态驱动条件下，可以传统方式使用用于变速装置滑移的恒定校准阈值。但是，CVT的比值变化不会瞬间发生。可量化的延迟可能发生。在CVT的比值变化过程中以传统方式使用恒定校准阈值可能有时导致变速装置总滑移标志的设定，或当这样的标志或动作没有被准许时导致其他诊断动作。本方法因而有助于确定这样的诊断控制动作是否实际上被准许。
总滑移可以本文中提出的两种相关方式中的一种被确定。两种方式都包括确定变速装置组件的相应的实际输入和输出速度，例如，经由使用输入和输出速度传感器或编码器进行直接测量。实际输出速度然后通过将实际输出速度除以被校准变速装置比值而被转换为等效输入速度。被校准变速装置速度比可根据实施例以不同方式实施，即，(I)作为被命令速度比，或(II)作为离线确定的速度比分布，例如使用被命令速度比、当前速度比和期望的比值变化率。变速装置总滑移然后被计算为实际输入速度和被校准的等效输入速度之间的差。如果被计算的变速装置总滑移超过被校准滑移值持续预定持续时间，则可设定变速装置总滑移标志。对应的控制动作可之后根据需要通过控制器进行。
在另一实施例中，该车辆可包括发动机或其他原动机、驱动车轮、CVT和控制器。CVT具有输入构件、输出构件和变速装置组件，输入构件选择性地连接到发动机，输出构件将输出扭矩传递到驱动车轮，变速装置组件将输入构件连接到输出构件。控制器被编程为执行指令，并且由此以上述方式计算变速装置的总滑移。将计算出的变速装置总滑移与被校准滑移值相比较，并且变速装置总滑移标志可在计算出的变速装置总滑移超过被校准滑移值持续预定持续时间时被设定。
还公开一种CVT组件。CVT组件在可行的实施例中可包括输入构件、输出构件、变速装置组件和控制器。变速装置组件，其将输入构件连接到输出构件，包括驱动带轮、从动带轮、将驱动带轮连接到从动带轮的驱动机构、和促动器。促动器可操作来选择性地施加夹持力到驱动带轮或从动带轮中的一个。控制器确定变速装置组件的驱动带轮和从动带轮的速度，将测得的从动带轮速度转换为等效驱动速度，和将从动速度除以被校准的变速装置速度比，即，被命令变速装置速度比或这样的被命令比值的分布，如上面说明的。变速装置总滑移，即，实际驱动构件速度和计算的等效驱动构件速度之间的差，为变速装置总滑移。将该计算值与被校准滑移值和预定持续时间相比较，当变速装置总滑移超过被校准滑移值持续该持续时间时，执行所述的控制动作。
另外，公开了用于计算变速装置总滑移并且选择性地激活车辆中变速装置总滑移标志的相关方法。该方法可包括，经由具有CVT的车辆的控制器，确定CVT的变速装置组件的实际输入速度和实际输出速度。该方法可还包括，通过将测得的实际输出速度除以被校准变速装置速度比来计算变速装置组件的等效输入速度，使用测得的实际输入速度和等效输入速度确定总变速装置滑移，和当确定的总变速装置滑移超过被校准滑移值持续预定持续时间时将变速装置总滑移标志设定在控制器的存储器中。
该方法进一步包括：响应于总滑移标志的设定，经由控制器改变变速装置组件的促动器的夹持压力。
确定CVT的变速装置组件的实际输入速度和实际输出速度包括经由相应的输入传感器和输出传感器直接测量输入和输出速度。
该方法还包括：响应于CVT的被请求比值变化，经由控制器确定被命令变速装置速度比；和使用被命令变速装置速度比确定被校准的变速装置速度比。
该方法进一步包括使用被命令变速装置速度比、变速装置组件的当前速度比、和被命令变速装置速度比的被校准的变化率来计算被校准的变速装置速度比。
该方法进一步包括：响应于变速装置总滑移标志的设定，减小CVT的扭矩比。
该方法进一步包括：响应于变速装置总滑移标志的设定，增加变速装置组件的驱动和从动带轮中的一个的夹持压力。
在结合附图理解时，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点从下面实现所附权利要求中限定的本发明的一些最佳模式和其他实施例的详细描述非常显而易见。
附图说明
图1是采用带有变速装置组件的连续可变变速器(CVT)和执行用于CVT的变速装置基于总滑移的控制方法的控制器的车辆的示意性系统图。
图2是用于图1的车辆的示例性变速装置组件的示意性等轴视图。
图3是上面所述的变速装置基于滑移的控制方法的实施例的示意性流程图。
图4是可用作本控制方法的一部分的示例性被模拟和被命令变速器变速比的时间图。
具体实施方式
参照附图，其中在各个图中，相似的附图标记用于表示相似或相同的部件，图1示意性地示出车辆10。车辆10可包括具有输出轴20的内燃发动机(E)12。发动机12可实施为本领域中已知类型的汽油或柴油发动机，和/或电牵引马达或其他适当的原动机。车辆10还包括连续可变变速器(CVT)14，连续可变变速器14从发动机12接收输入扭矩(箭头TI)，并且选择性地将输出扭矩(箭头TO)经由输出构件18传送到一组驱动车轮16，由此推进车辆10。
发动机12的输出轴20可经由输入装置24选择性地联接到CVT 14的输入构件22，输入装置24例如为输入离合器或液压动力变矩器。如将在下面详细讨论的，CVT 14还包括变速装置组件(VA)25，变速装置组件25在给定变速器扭矩比下将输入构件22联接到输出构件18。
图1的示例性CVT 14特点是将输入构件22的旋转与输出构件18的旋转相关联的扭矩比或速度比。但是，与具有一个或多个静态变速器扭矩比的固定扭矩变速器不同，CVT 14的变速器扭矩比在预定最小值和最大值之间连续可变。下面参照图2描述变速装置组件25的示例性实施例。变速装置组件的总滑移可根据方法100确定，方法100的示例显示在图3中，并且在下面另外参照图4进行描述，自动控制动作根据需要基于确定量的总滑移及其持续时间而进行。
图1的发动机12的操作可由发动机控制模块(ECM)26控制，而CVT14的操作可由变速器控制模块(TCM)28控制。ECM 26和TCM 28可实施为一个或多个数字计算机形式的控制器。ECM 26和TCM 28每一个可配置为自动地进行可实施为软件或固件的一个或多个控制/处理例程，其中TCM28经由处理器(P)27执行来自有形非瞬时存储器(M)29的将方法100编码的指令。存储器29可包括例如充足量的非易失性只读存储器(ROM)，无论是光学和/或磁存储器、闪存、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或其他存储器。也可根据需要使用瞬时存储器，诸如随机存取存储器(RAM)，以及使用高速时钟、模拟-数字转换(A/D)和/或数字-模拟转换(D/A)电路、输入/输出(I/O)电路、信号调制和缓冲电子器件等。由于方法100的执行，TCM 28可最终记录诊断代码或设置标志(箭头F)，以指示在预定持续时间上变速装置组件25的不可接受的高水平总滑移，如下所述。
图1的ECM 26可从油门装置32(例如加速器踏板)接收扭矩请求(箭头TR)，并且作为响应可提供一个或多个扭矩命令(箭头TCC)到发动机12。ECM 26可还将发动机速度(箭头NE)通信到TCM 28。扭矩命令(箭头TCC)可包括例如增加或减少提供到发动机12的燃料和/或空气的量的命令、火花延迟命令和/或将要产生的扭矩量。响应于扭矩命令(箭头TCC)，发动机12可产生相应的发动机扭矩作为至输入构件22的输入扭矩(箭头TI)。另外，发动机12可提供一组反馈信号(箭头FB)到ECM 26，其描述发动机12的当前操作状态。反馈信号(箭头FB)可包括，例如，输出轴20的当前扭矩和/或旋转速度的指示，无论是经由输入速度传感器(例如图2中所示的输入速度传感器SI)测量的或计算的。
图1中所示的TCM 28可被编程为基于来自ECM 26的扭矩请求(箭头TR)的接收到的指示(箭头TR*)、和输出构件18的当前旋转速度的接收到的指示(例如来自图2中所示的输出速度传感器(SO))来确定和命令期望的扭矩/变速器扭矩比。TCM 28可然后提供一个或多个促动器控制信号(箭头ACC)到CVT 14的一个或多个带轮促动器42，例如线性或旋转促动器，以根据确定的期望扭矩/变速器扭矩比来修改有效的扭矩/变速器扭矩比。
在一种可行的配置中，带轮促动器42的控制可由闭环控制担任，由此带轮促动器42可提供一个或多个促动器反馈信号(箭头AFB)到TCM 28，表示带轮促动器42的当前操作状态。控制可进一步基于输出和输入速度信号，例如分别来自图2的输出和输入传感器SO和SI的NO和NI，以及其他输入信号，例如车辆速度、发动机速度、油门装置32的位置或施加水平等。通过流体系统60，CVT 14可被冷却，和/或促动器42可被致动，流体系统60具有从储液池62传送的流体64的供给，流体64可经由泵66和流体管道68流通到CVT 14。为了示出简明，控制阀等从图1省略。但是，这样的部件在本领域中被很好地理解。
参照图2，变速装置组件25的可行配置显示用于图1的CVT 14。变速装置组件25可包括第一带轮40和第二带轮140。在图1的实施例中，例如，第一带轮40可经由第一带轮轴47与图1的输入构件22联接，并且可总体称为驱动带轮。第二带轮140可经由第二带轮轴147与图1的输出构件18联接，并且可总体称为从动带轮140。
在一种可行配置中，第一带轮40和第二带轮140的结构和操作可以是类似的，并且因而相应的第一和第二带轮40和140可基本上具有相同的部件。除了相应的第一和第二带轮40、140，变速装置组件25可包括驱动带44，或替代地包括链或其他适当的环形驱动装置。带44可旋转地将第一带轮40联接到第二带轮140，以使第一带轮40的旋转引起第二带轮140的旋转。
第一带轮40和第二带轮140中的每一个可分别包括可动第一带轮部分/槽轮43、静止第二带轮部分/槽轮45、以及第一或第二带轮轴47、147。带轮轴47、147可以是所示的杆轴或销，并且每一个可沿相应的纵向轴线47A、147A布置。第一带轮部分43和第二带轮部分45可每一个绕它们的相应纵向轴线47A、147A与它们的相应轴47、147一致地旋转。第一带轮部分43可能够沿第一带轮轴47可控地平移，而第二带轮部分45可固定到第二带轮轴147。因而，第一带轮部分43可朝向和远离第二带轮部分45移动。这样，第一带轮部分43可被称为可动槽轮，第二带轮部分45可被称为固定槽轮。
第一和第二带轮促动器42、142操作地联接到相应的第一和第二带轮40、140，以使第一和第二带轮促动器42、142中的每一个，例如液压活塞或线性促动器，配置为施加相应的夹持力F1或F2到第一和第二带轮40、140的可动槽轮/第一部分43，以使可动槽轮43相对于固定槽轮/第二部分45平移。第一和第二带轮促动器42、142可包括电马达、滚珠螺杆、驱动螺杆、螺线管、液压装置、气动装置、和/或能够将线性/非线性平移赋予到第一带轮部分43的任何其他促动器，如本领域中熟知的。
上面所述的速度传感器SI、SO配置为测量变速装置组件25的相应的实际输入和输出带轮速度(NI，NO)，并且将其传输到TCM 28，用于在图4的方法100的执行过程中进行处理。虽然为了简明示意性地显示为连接到变速装置组件25的带轮轴47、147，但是相应的输入和输出速度传感器SI、SO也可定位在变速装置组件25外部，例如在与带轮40、40一起旋转并且因而可提供输入和输出速度(NI，NO)的任何结构元件外部。
作为方法100的一部分，TCM 28可选择性地触发变速装置滑移标志(箭头F)的激活。响应于该动作，TCM 28可执行关于图2的变速装置组件25或图1的CVT 14的操作的控制动作。方法100因此旨在准确地确定何时变速装置滑移标志(箭头F)被请求，这继而可有助于保护变速装置组件25，同时改进图1的CVT 14的总体控制稳定性。
参照图3，方法100的示例性实施例开始于步骤102。输入和输出速度(NI，NO)由TCM28确定，速度(NI，NO)为图2中所示的变速装置组件25的测得的带轮速度。步骤102可允许测量图2的变速装置组件25的驱动侧和从动侧的旋转速度，即，图2的变速装置组件25的输入和输出速度，例如使用图2的相应输入和输出传感器SI、SO进行测量。一旦关于CVT 14和变速装置组件25的实际输入和输出速度已知，则方法100行进到步骤104。
步骤104可允许将来自步骤102的测得的输出速度(NO)转换为等效的输入速度(NI,EQ)。步骤104允许将测得的输出速度(NO)除以被校准的变速装置速度比(RCAL)，
即，
被校准的变速装置速度比(RCAL)可以两种方式确定：(I)作为被命令的变速装置速度比，即，由TCM 28响应于被请求换挡而请求的比值，或(II)作为被校准的分布，例如依据被命令的变速装置速度比、从在步骤102中测量的速度所知的当前变速装置速度比、和期望的或被校准的比值变化速率，其是用于完成如由TCM 28的逻辑确定的被请求比值变化的分配时间。一旦等效输入速度(NI,EQ)已经被确定，则该值可被暂时记录在图1的存储器29中。然后方法100进行到步骤106。
简要参照图4，一组时间迹线50描绘了来自TCM 28的示例性被命令变速装置扭矩比(迹线RC)和变速装置扭矩比分布(迹线RP)。被命令变速装置扭矩比(迹线RC)可由TCM 28基于车辆10的操作参数确定，如本领域中公知的。即，TCM 28可考虑发动机速度、来自CVT14的输出扭矩(图1的箭头TO)、经由油门装置32的被请求输出扭矩(例如位置或行程)等，来确定最优传动比。TCM 28可然后经由促动器控制信号(箭头ACC)命令该比值，响应于此，图2的带轮促动器42、142施加或释放夹持力(箭头F1，F2)。被命令变速装置比(迹线RC)可以是如图4中所示的持续时间T的方波信号，该信号在t1处起始，并且继续直到t3。
图4还显示了用于CVT 14的被校准的扭矩比分布(迹线RP)。这样的被校准值可离线确定，例如经由处于控制条件下的给定CVT的建模和测试。即，每一个CVT，例如图2的示例性CVT 14，可以不同的方式在扭矩比之间转变。因此，与使用被命令的比值对照，变化的扭矩比的实际轨迹被离线捕获。滑移可被观察到，并且在过渡到新扭矩比时经受的滑移的长度可被确定。
即，瞬时延迟响应于在t1处的被命令扭矩比变化而发生。这在图4中经由持续时间t1-t2中的上升和随后在t3和t4之间的下降示出。上升代表滑移，但是该滑移是预期的并且是瞬时的。本方法100因而旨在确保变速装置总滑移标志没有被图1和2的TCM 28设定，除非变速装置滑移延长超过图4中所示的预定延迟持续时间(TD)。
再次参照图3，在步骤106处，TCM 28接下来计算作为来自步骤102的测得的输入速度(NI)和来自步骤104的测得的等效输入速度(NI,EQ)的函数的总滑移(SG)，即，SG＝(NI–NI,EQ)。该值可在行进到步骤108之前暂时记录在图1的存储器29中。
在步骤108，TCM 28接下来将来自步骤106的经计算的总变速装置滑移值(SG)与被校准阈值(CAL)相比较，以确定(SG)的值是否超过被校准阈值(CAL)持续了被校准持续时间TX。如果这样，则方法100行进到步骤110。否则，方法100重复步骤102。预定持续时间TX可对应于图4的预定持续时间(TD)，或其根据实施例可以是的不同值。
在步骤110，TCM 28可设定变速装置滑移标志(F)，例如二进制值或诊断代码，指示变速装置组件25的总滑移的可能不可接受水平。当变速装置总滑移标志已经被设定时，方法100行进到步骤112。
步骤112允许响应于在步骤112处标志的设定而执行控制动作(CA)。示例性控制动作可包括经由TCM 28或其他适当控制器命令图1的CVT 14的扭矩比的变化，例如线性增加或减小，例如经由发动机12产生的扭矩的控制，和/或命令夹持压力(F1或F2)的增加，以改变整个变速装置组件25中发生的滑移。如果滑移没有响应于这样的控制动作，则TCM 28或ECM 26可采取其他适当动作，例如将扭矩比朝向零减小或减小到零，以最小化变速装置组件25上的过大滑移的影响。
虽然已经详细描述了实现本发明的最佳模式，但是本发明所涉及领域的技术人员将意识到用于实现所附权利要求范围内的本发明的多种替代涉及和实施例。意图是，上面描述中包含的或附图中所示的全部内容应解释为仅是示例性的，不是限制性的。

Claims (9)

1.一种车辆，包括：
发动机，具有输出轴；
驱动车轮；
连续可变变速器，即CVT，具有输入构件、输出构件和变速装置组件，所述输入构件选择性地连接到发动机，所述输出构件将输出扭矩传送到驱动车轮，所述变速装置组件将输入构件连接到输出构件；
其特征在于，所述车辆还包括：
控制器，具有处理器和有形非瞬时存储器，该存储器上记录用于确定变速装置组件的总变速装置滑移的指令，其中，所述控制器编程为经由处理器执行所述指令，以由此：
确定变速装置组件的实际输入速度和实际输出速度；
通过将测得的实际输出速度除以被校准的变速装置速度比来计算变速装置组件的等效输入速度；
使用测得的实际输入速度和等效输入速度来确定总变速装置滑移；和
仅在确定的总变速装置滑移超过被校准滑移值持续预定持续时间时将变速装置总滑移标志设定在控制器的存储器中。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，响应于CVT的被请求换挡，使用被命令变速装置速度比来经由控制器确定被校准的变速装置速度比，所述被命令变速装置速度比由控制器确定。
3.根据权利要求2所述的车辆，其中，被校准的变速装置速度比由控制器使用被命令变速装置速度比、变速装置组件的当前速度比、和被命令变速装置速度比的被校准的变化率而被计算。
4.一种连续可变变速器组件，即一种CVT组件，包括：
输入构件；
输出构件；
变速装置组件，将输入构件连接到输出构件，并且包括连接到输入构件的驱动带轮，连接到输出构件的从动带轮，将驱动带轮连接到从动带轮的驱动机构，和可操作为选择性地施加夹持力到驱动带轮和从动带轮中的一个的至少一个促动器；和
控制器，具有处理器和有形非瞬时存储器，该存储器上记录用于确定变速装置组件的总滑移的指令，其中，所述控制器编程为执行所述指令，以由此：
确定变速装置组件的实际输入速度和实际输出速度；
通过将测得的实际输出速度除以被校准的变速装置速度比来计算变速装置组件的等效输入速度；
使用测得的实际输入速度和等效输入速度来确定总变速装置滑移；和
仅在确定的总变速装置滑移超过被校准滑移值持续预定持续时间时将变速装置总滑移标志设定在控制器的存储器中。
5.根据权利要求4所述的CVT组件，其中，控制器配置为响应于总滑移标志的设定来改变夹持力。
6.根据权利要求5所述的CVT组件，其中，夹持力的变化包括减小CVT的扭矩比。
7.根据权利要求6所述的CVT组件，其中，夹持力的变化包括增加夹持压力。
8.根据权利要求4所述的CVT组件，进一步包括：输入速度传感器和输出速度传感器，其每一个与控制器通信，其中，控制器配置为从相应的输入速度传感器和输出速度传感器接收变速装置组件的输入速度和输出速度。
9.根据权利要求4所述的CVT组件，其中，驱动机构选自实质上包括以下内容的组：带和链。
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