CN104948731A - 具有被命令档位转换监视逻辑的变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有被命令档位转换监视逻辑的变速器。车辆包括发动机、输入离合器、变速器和控制器。变速器包括输入构件、输出构件、和双向速度传感器。速度传感器测量输出构件的旋转速度的大小和方向。输入离合器的接合将发动机选择性地连接至输入构件。控制器具有被命令档位转换监视(CGSM)模块。CGSM模块经由处理器实行一方法，以使得控制器检测变速器至目标档位的被请求换档，以及接收来自速度传感器的测得的大小和方向。控制器使用测得的大小和方向确定用于目标档位的校准最大输出速度，并当测得的大小超过校准最大输出速度时实行关于变速器的控制动作。变速器组件包括变速器和控制器。

Description

具有被命令档位转换监视逻辑的变速器
技术领域
该公开涉及具有被命令档位转换监视逻辑的变速器。
背景技术
自动变速器具有多种配置。比如，双离合变速器(DCT)包括两个输入离合器，分别用于选择奇数编号和偶数编号的齿轮组。在DCT中，变速器控制器使用各种控制输入值预测在特定换档进行过程中的下一被选择档位，诸如发动机加速度、车辆速度、和制动水平，且随后在即将发生的换档之前使下一被选择档位预备(stage)。关于自动变速器，这样的预备可产生更快的档位转换速度，DCT设计还提供改进的换档控制和动力。自动的手动变速器(AMT)在结构上类似于DCT，但仅具有一个输入离合器。自动变速器可利用液压变矩器组件代替摩擦输入离合器，所述变速器使用多个行星齿轮组和摩擦离合器来建立期望的输出速度比。所有这些变速器设计使用换档进行过程逻辑来确定要选择哪个档位状态以及何时选择它们。
发明内容
本文公开了一种车辆，具有内燃发动机、变速器、和控制器。变速器包括输入构件和一个或多个输入离合器，即，摩擦离合器或液压动力变矩器组件。控制器包括被命令档位转换监视(CGSM)模块，术语“模块”是指控制器的相关硬件和相关软件。CGSM模块被编程为在变速器的被请求降档或其他被请求换档期间主动地监视被命令档位状态，且基于被命令档位状态执行校准车辆速度限值。CGSM模块意图帮助保护变速器免受发动机过速条件以及由此造成的车辆减速事件的损害。CGSM模块以上述列出的任何变速器类型操作，即DCT、AMT、或自动变速器。
在其操作中，控制器确定用于被请求换档的被命令档位状态，以及还比如从双向变速器输出速度传感器(TOSS)接收车辆的测得速度。使用CGSM模块，控制器将测得的速度与校准最大车辆速度限值进行比较，所述校准最大车辆速度限值可作为校准值被预定并且记录在存储器中的查找表中。作为该办法的一部分，校准查找表可填充有最大车辆速度限值，且通过变速器的输出构件的被命令档位和已有速度方向索引或引用。来自TOSS的测得的速度值和方向则与来自查找表的校准最大速度限值进行比较，在一些实施例中，可能使用如本文中所说明的油门水平来调节所述限值。当校准最大车辆速度限值被超过时，控制器实行关于变速器或其他动力传动系部件的合适的控制动作，诸如实行默认换档和/或记录诊断代码。
通常，换档控制逻辑执行特定换档进行过程，以确保变速器不尝试超过一定车辆减速阈值的换档，该减速阈值比如为在特定时间窗口内的一定重力(G)水平，或可能不利地影响离合器、发动机、和/或其他动力传动系部件的性能或物理完整性的换档。本办法因此意图用作适于为被请求换档操纵提供备用速度执行的高水平监视系统。当正确运行时，已有的换档进行过程逻辑应执行合适的速度限值。但是，在换档进行过程逻辑中的瞬时软件错误的情况下，该监视逻辑可仍作用以确保动力传动系的完整性，同时保持期望质量的总体换档感受。
本文还公开了一种变速器组件，用于与发动机和输入离合器一起使用。变速器组件包括输入构件、输出构件、双向速度传感器和控制器。传感器相对于输出构件定位，比如定位在输出构件上或其附近。速度传感器测量输出构件的旋转速度的大小和方向。输入离合器的接合将发动机选择性地连接至输入构件。控制器具有处理器、有形非瞬时存储器、和如在本文中描述的CGSM模块。
CGSM模块经由处理器实行来自存储器的指令，以使得控制器检测变速器至目标档位的被请求换档(例如降档)，以及接收来自双向速度传感器的被测得大小和方向。控制器经由CGSM模块还识别用于被请求换档的目标档位，使用测得的大小和方向确定用于目标档位的校准最大输出速度，并当测得的大小超过校准最大输出速度时实行关于变速器的控制动作。
还公开了一种用于监视具有发动机、变速器、和控制器的车辆中的被命令档位转换的方法，。该方法实行上述步骤，即，检测变速器至目标档位的被请求换档；经由双向速度传感器测量输出构件的旋转速度的大小和方向；和经由控制器从双向速度传感器接收测得的大小和方向。
该方法进一步包括识别用于被请求换档的目标档位；使用来自双向速度传感器的测得的大小和方向确定用于目标档位状态的校准最大输出速度。当测得的大小超过校准最大输出速度时，经由控制器实行关于变速器的控制动作。
根据一方面，公开一种车辆，包括：发动机；输入离合器；变速器，具有输入构件、输出构件、和双向速度传感器，所述双向速度传感器相对于输出构件定位，其配置为测量输出构件的旋转速度的大小和方向，其中，输入离合器的接合将发动机选择性地连接至输入构件；和控制器，具有处理器、有形非瞬时存储器、和被命令档位转换监视(CGSM)模块，其中，所述CGSM模块经由处理器实行来自存储器的指令，以使得控制器：检测变速器至目标档位的被请求换档；从双向速度传感器接收测得的大小和方向；识别用于变速器的被请求换档的目标档位；使用测得的大小和方向确定用于目标档位的车辆校准最大速度；和当测得的大小超过校准最大速度时，实行关于变速器的控制动作。
优选地，其中，控制动作包括将诊断代码设定在控制器的存储器中。
优选地，其中，控制动作还包括实行变速器至默认档位状态或空档的默认换档。
优选地，所述车辆进一步包括油门输入装置，其可操作用于请求油门水平，其中，控制器与油门输入装置通信且被编程为使用油门水平来调整校准最大输出速度。
优选地，所述车辆进一步包括查找表，所述查找表被记录在存储器中，且通过来自双向速度传感器的方向和目标档位索引，其中，控制器通过响应于检测到的被请求换档来访问查找表和从查找表提取校准最大速度而确定校准最大速度。
优选地，其中，控制器被编程为，当变速器处于停车或空档状态下时，禁用CGSM模块。
优选地，其中，输入离合器是单个输入离合器，且变速器是自动变速器或自动的手动变速器。
优选地，其中，输入离合器包括第一和第二输入离合器，且其中，变速器是双离合变速器。
根据再一方面，公开一种变速器组件，用于与发动机和输入离合器一起使用，所述变速器组件包括：输入构件；输出构件；双向速度传感器，相对于输出构件定位，其配置为测量输出构件的旋转速度的大小和方向，其中，输入离合器的接合将发动机选择性地连接至输入构件；和
控制器，具有处理器、有形非瞬时存储器、和被命令档位转换监视(CGSM)模块，其中，所述CGSM模块经由处理器实行来自存储器的指令，以使得控制器：检测变速器至目标档位的被请求换档；从双向速度传感器接收测得的大小和方向；识别用于被请求换档的目标档位；使用测得的大小和方向确定用于目标档位的校准最大输出速度；和当测得的大小超过校准最大输出速度时，实行关于变速器的控制动作。
优选地，其中，控制动作包括将诊断代码设定在控制器的存储器中。
优选地，其中，控制动作还包括实行变速器至默认档位状态或空档的默认换档。
优选地，所述变速器组件进一步包括油门输入装置，其可操作用于请求油门水平，其中，控制器与油门输入装置通信且被编程为使用油门水平来调整校准最大输出速度。
优选地，所述变速器组件进一步包括查找表，所述查找表被记录在存储器中，且通过来自双向速度传感器的方向和目标档位索引，其中，控制器通过响应于检测到的被请求换档来访问查找表和从查找表提取校准最大输出速度而确定校准最大输出速度。
优选地，其中，控制器被编程为，当变速器处于停车或空档状态下时，禁用CGSM模块。
根据又一方面，通孔一种用于监视车辆中的被命令档位转换的方法，所述车辆包括发动机、具有输出构件的变速器、和控制器，该方法包括：经由控制器检测变速器至目标档位的被请求换档；经由双向速度传感器测量输出构件的旋转速度的大小和方向；经由控制器从双向速度传感器接收测得的大小和方向；识别用于被请求换档的目标档位；使用来自双向速度传感器的测得的大小和方向确定用于目标档位状态的校准最大输出速度；和当测得的大小超过校准最大输出速度时，经由控制器实行关于变速器的控制动作。
优选地，其中，实行控制动作包括经由控制器记录诊断代码。
优选地，其中，实行控制动作包括实行变速器至默认档位状态或空档的换档。
优选地，其中，车辆包括油门输入装置，所述油门输入装置与控制器通信且可操作用于确定油门水平，该方法进一步包括使用油门水平来调节校准最大输出速度。
优选地，其中，确定用于目标档位的校准最大输出速度包括从查找表提取校准最大输出速度。
优选地，其中，测量大小和方向包括使用双向霍尔效应传感器。
本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施如所附的权利要求中定义的本发明的一些最佳模式和其它实施例的以下详细描述连同附图时显而易见。
附图说明
图1是具有变速器和控制器的车辆的示意图，所述控制器包括如本文中所述的被命令档位转换监视(CGSM)模块。
图2是描述用于由图1中所示的CGMS模块使用的被命令档位和速度方向的表格。
图3是用于图1的车辆中所示的CGSM模块的示例逻辑的流程图。
具体实施方式
参考附图，其中在几幅图中相同的附图标记指代相同的部件，示例性车辆10在图1中示意性地示出。车辆10包括内燃发动机(E)12、变速器(T)14、和控制器(C)20。控制器20包括被命令档位转换监视(CGSM)模块21，实现为计算机硬件和软件，其提供监视和控制逻辑，用于执行针对变速器14的被请求换档的校准最大车辆速度限值。作为该功能的一部分，CGSM模块21在执行方法100时可引用校准查找表25，该查找表的例子在图2中示出，方法100的步骤的例子在图3中示出。使用CGSM模块21，控制器20因此能够对控制器20的已有换档进行过程逻辑提供备用监视。
图1中示意性地示出的变速器14包括输入构件15和输出构件16。在各实施例中，变速器14可替代地实现为多速自动变速器、双离合变速器(DCT)、或自动的手动变速器(AMT)。这些设计中的每一个大体在上文描述。在所有实施例中，输出构件16将输出扭矩从变速器14提供至驱动车轴17，并且从驱动车轴17提供至一组驱动车轮18，以推进车辆10。
在自动变速器实施例中，第一输入离合器CI1，例如液压变矩器组件，可用于将发动机12的输出轴13联接至变速器14的输入构件15。在DCT实施例中，第一和第二输入离合器CI1和CI2可用于该目的，例如，常规摩擦板离合器，其中第一输入离合器CI1用于选择任何偶数编号的档位组，例如，第2、第4、第6、和第8档位，第二输入离合器CI2用于选择任何奇数编号的档位组，例如，第1、第3、第5、和第7档位以及倒档。如所示的，在DCT实施例中可使用独立的输入构件15和150。AMT，如本领域中已知的，具有单个输入离合器，例如CI1，但其他方面工作起来非常像DCT。
图1中所示的控制器20可以是本领域中已知类型的变速器控制模块的一部分，或其可以是独立的模块。在任一实施例中，控制器20在变速器14的被命令换档期间主动地监视一些动力传动系变量，包括被命令档位(箭头CG)，该被命令档位在此使用时意思是被命令档位转换的下一被选择/目标档位。例如，在示例8-速变速器的7-5动力降档中，第5档位是目标档位。
作为方法100的一部分，由控制器20接收到并处理的其他值可包括来自油门输入装置AX(例如加速器踏板)的油门水平(箭头Th％)，比如这样的踏板的位置或行程，和来自相对于输出构件16定位的双向变速器输出速度传感器(TOSS)24的测量值。关于术语“双向”，该术语是指TOSS 24的不仅确定输出构件16的速度大小(NO)而且确定输出构件16的当前前进或倒退(F/R)速度旋转方向的能力。TOSS 24可在两个可行非限制性实施例中实现为霍尔效应或磁阻传感器。
图1的控制器20可实现为变速器控制模块，其通过控制器局域网络(CAN)总线11或其他合适的网络路径与车辆10的各元件通信，比如与发电机12、变速器14、TOSS 24、和输入离合器CI1和CI2通信。发动机12的速度响应于油门水平(箭头Th％)。油门水平(箭头Th％)可由车辆10的驾驶员作为油门输入装置AX的行程的百分比和/或力来命令，以指示被请求发动机速度或扭矩的相对水平。这样的力/行程可经由油门传感器(未示出)以常规方式检测。
仍参考图1，控制器20可配置为计算机装置，其具有相关硬件元件，比如处理器P和存储器M。存储器M可包括，但不必限于，有形非瞬时计算机可读介质，诸如只读存储器(ROM)、光学存储器、固态闪存等，以及随机访问存储器(RAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、闪存等。控制器20可还包括电路，电路包括但不限于高速时钟、模拟-数字(A/D)电路、数字-模拟(D/A)电路、数字信号处理器或DSP、收发器、和必要的输入/输出(I/O)装置以及用于执行方法100所需的其他信号调制和/或缓冲电路，其现在将参考其余附图被描述。
参考图2，图1中示意性地示出的被命令档位转换监视(CGSM)模块21被填充有查找表25或可访问查找表25。图1的控制器20使用CGSM模块21和查找表25来确定用于车辆10的校准最大速度限值。如上所述，控制器20可还包括换档控制逻辑，通过该换档控制逻辑，控制器20执行用于每一个目标档位状态的阈值输出速度，CGSM模块21提供落后监视办法给这样的逻辑。CGSM模块21可提供用于车辆10的校准最大速度限值，所述校准最大速度限值至少比来自任何这样的被命令档位转换或换档进行过程监视逻辑的阈值输出速度高(即，快)至少百分之10。
在示例配置中，查找表25由被命令档位(CG)和如由TOSS 24测量的输出构件16的被测得前进/倒退方向索引或组织，被测得的方向在图2中简写为D16。被命令档位的范围取决于图1中所示的变速器14的设计。例如，在8-速变速器中，查找表25可具有倒车(R)档位状态以及第1-第8档位(1-8)，如所示的。图1的输出构件16的旋转方向，如上所述，包括前进(F)和倒退(R)。
在查找表25内，每一个被命令档位R和1-8具有用于前进和倒退方向的相应速度限值。举个例子，对于倒退(R)被命令档位，当来自图1的TOSS24的速度方向D16当前为前进(F)时，校准最大速度限值NRF被执行，当速度方向D16当前为倒退(R)时，不同的校准最大速度限值NRR被执行。类似的值可用于第1档位(N1F、N1R)、第2档位(N2F、N2R)等。查找表25中的所有前进方向可被分别似地填充，例如，第3-第8档位分别具有速度限值N3F-N8F。在图2中没有值的地方，这些情况指示不可能发生的换档，比如在倒退行进时至第8档位的被命令换档。在示例变速器14中，例如，第3-第8档位倒退换档的速度限值可被省略，或这些档位状态可使用期望的速度限值填充。
在非限制性例子中，当沿图1的输出构件16的前进方向被命令时，第1档位可设置有+45-50KPH的限值，即，N1F＝+45-50KPH。但是，对于N1R，其是输出构件16的倒退方向，则该水平可低得多，比如-10KPH至-12KPH，负(-)前缀指示输出构件16的倒退旋转方向。标称换档进行过程逻辑可在第1档位中执行较低速度，例如，-5KPH，且因此如上所述，CGSM模块21将不工作，除非并且直到故障条件存在于已有换档控制逻辑中。类似地，如果当旋转速度方向D16为倒退时倒退(R)档位状态被命令，则-45至-50KPH可用作速度限值NRR，同时可使用-10至-12KPH的较低限值。在其他档位中，限值可被设定为就在发动机过速危险之下。
在替代方法中，填充图2的查找表25的速度限值可以一些方式通过油门水平(箭头Th％)被调整。这样的办法可提供更大的编程或校准灵活性。比如，如果速度限值N1F为56KPH，则执行该速度限值可具有5％油门水平(箭头Th％)与70％下的不同作用。换句话说，图1的控制器14可能能够容忍+60KPH，因为发电机12与其在仅5％油门下相比在较高水平快速转速。因此，在校准期间或实时地，查找表25可以可选地使用油门水平(箭头Th％)“升级”校准最大速度限值。校准速度限值的该调整可通过查找表或经由公式，例如NCAL,NEW＝(NCAL)(K)进行，其中，NCAL是在查找表25中记录的校准速度限值，而K是依据来自用于填充查找表25的标称油门水平(箭头Th％)的变化而实时计算的增益，所述标称油门水平例如为50％油门。
参考图3，由图1的控制器20执行的方法100在示例实施例中示出，其开始于步骤101。在步骤101处，图1的控制器20检测从当前档位状态至目标档位状态的变速器14的被请求换档。在示例实施例中，控制器20可被编程为仅执行用于被请求降档的方法100，但是在其他实施例中，升档和其他被请求换档可被用作被请求换档。步骤101可包括确定是否变速器14的被命令档位转换(CGS)被请求。
在变速器14是自动、DCT或AMT的时，该步骤可在控制器20的逻辑中使用控制器的对控制器作为其主要功能的一部分正在命令的换档进行过程的固有知识实现。即，对于自动变速器，变速器14的输入和输出速度可被控制器20用于确定是否需要换档以及何时需要换档。其他办法可包括检测用于选择DCT或AMT中的特定档位的任何离合器叉的位置，或用于确定被命令档位状态的任何其他合适的办法。在非限制性实施例中，被请求换档可被限制为降档，如上所述。步骤101被重复，直到被命令档位转换被检测到或被确定。一旦被命令档位转换被确定，则方法100行进至步骤102。
在步骤102处，图1的控制器20从TOSS 24接收输出速度和方向(N10，D16)，比如经由控制器20的收发器(未示出)，且还将在步骤101中确定的被命令档位(CG)临时记录在存储器M中。一旦这些值在步骤102处被确定，方法100则行进至步骤104。
步骤104牵涉参考上述查找表25，以及针对输出构件16的被命令档位和旋转方向从查找表25提取校准最大速度限值。方法100随后行进至步骤106。
在步骤106处，控制器20接下来确定来自步骤102的车辆10的速度是否大致非零，即，零速或在零低速带内。大致非零的示例速度带是超过4KPH的绝对速度。对于这样的低速度，控制器20可有效地施加不真实高速度限值，诸如1000KPH，以确保故障条件从未被确定在4KPH的零速度内，或过速条件是否从查找表25未被识别。如果车辆10的被测得速度N10大致为零，则方法100重复步骤102。否则，方法100行进至步骤108。
步骤108包括确定对于给定旋转方向D16的测得车辆速度N10是否大于在步骤104中从查找表25确定的校准速度限值。如果否，则图1的CGSM模块25不采取控制动作，且方法100返回至步骤102。但是，如果超过校准速度限值，则方法100行进至步骤110。
在步骤110处，控制器20响应于来自查找表25的校准最大速度限值的违反来实行关于变速器14或其他动力传动系部件(诸如发动机12)的控制动作(CA)。合适的控制动作可牵涉记录诊断代码和/或执行变速器14的默认换档。例如，变速器14可被自动换档至空档、液压默认档位、或以至少一个档位升档，例如，如果处于第4档位中，换档至第5档位或更高，以将变速器14移出过速条件。可在本发明的范围内设想其他控制动作，诸如经由制动减慢车辆10本身(例如，防锁自动控制、和/或通过发动机12的控制)和/或在允许至被命令档位的换档进行之前等待车辆10充分减慢。
如上所述的图1的CGSM模块21可如上描述的用于监视被命令档位状态和变速器输出速度/方向，以及响应于这些值来执行速度限值。控制器20可在一些变速器档位状态(诸如停车和空档)下选择性地禁用CGSM模块21，比如通过临时阻止方法100的执行，这是由于潜在的减速危险在这样的档位状态下不存在。同样地，如上所述，车辆速度的校准的低非零带可被考虑为一区域，在该区域中，所有档位转换被允许，以及又一区域，在该又一区域中，来自TOSS 24的噪音可能普遍存在。在该速度带内不需要采取控制动作。由此，一组非强迫性(non-obtrusive)逻辑被提供，其可确保已有换档进行过程逻辑的操作完整性，同时优化变速器14的性能。
详细描述和附图或视图支持和描述本发明，但是本发明的范围仅由权利要求限定。尽管已详细描述了用于执行要求保护的发明的最佳模式(如果已知)和其他实施例，存在各种替换涉及和实施例，用于实践限定在所附权利要求中的本发明。

Claims (10)

1.一种变速器组件，用于与发动机和输入离合器一起使用，所述变速器组件包括：
输入构件；
输出构件；
双向速度传感器，相对于输出构件定位，其配置为测量输出构件的旋转速度的大小和方向，其中，输入离合器的接合将发动机选择性地连接至输入构件；和
控制器，具有处理器、有形非瞬时存储器、和被命令档位转换监视(CGSM)模块，其中，所述CGSM模块经由处理器实行来自存储器的指令，以使得控制器：
检测变速器至目标档位的被请求换档；
从双向速度传感器接收测得的大小和方向；
识别用于被请求换档的目标档位；
使用测得的大小和方向确定用于目标档位的校准最大输出速度；和
当测得的大小超过校准最大输出速度时，实行关于变速器的控制动作。
2.如权利要求1所述的变速器组件，其中，控制动作包括将诊断代码设定在控制器的存储器中。
3.如权利要求2所述的变速器组件，其中，控制动作还包括实行变速器至默认档位状态或空档的默认换档。
4.如权利要求1所述的变速器组件，进一步包括油门输入装置，其可操作用于请求油门水平，其中，控制器与油门输入装置通信且被编程为使用油门水平来调整校准最大输出速度。
5.如权利要求1所述的变速器组件，进一步包括查找表，所述查找表被记录在存储器中，且通过来自双向速度传感器的方向和目标档位索引，其中，控制器通过响应于检测到的被请求换档来访问查找表和从查找表提取校准最大输出速度而确定校准最大输出速度。
6.如权利要求1所述的变速器组件，其中，控制器被编程为，当变速器处于停车或空档状态下时，禁用CGSM模块。
7.一种用于监视车辆中的被命令档位转换的方法，所述车辆包括发动机、具有输出构件的变速器、和控制器，该方法包括：
经由控制器检测变速器至目标档位的被请求换档；
经由双向速度传感器测量输出构件的旋转速度的大小和方向；
经由控制器从双向速度传感器接收测得的大小和方向；
识别用于被请求换档的目标档位；
使用来自双向速度传感器的测得的大小和方向确定用于目标档位状态的校准最大输出速度；和
当测得的大小超过校准最大输出速度时，经由控制器实行关于变速器的控制动作。
8.如权利要求7所述的方法，其中，实行控制动作包括实行变速器至默认档位状态或空档的换档。
9.如权利要求7所述的方法，其中，车辆包括油门输入装置，所述油门输入装置与控制器通信且可操作用于确定油门水平，该方法进一步包括使用油门水平来调节校准最大输出速度。
10.如权利要求7所述的方法，其中，测量大小和方向包括使用双向霍尔效应传感器。
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