CN105190112A - 用于优化交通工具减速期间的变速器的降档的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种选择变速器的齿轮比的方法。所述方法包含用感测装置测量当前道路坡度且将所述当前道路坡度测量传递到控制器。所述控制器接收对应于行车制动器输入的信号且确定交通工具的所要最大加速度限制。所述方法还包含计算经预测交通工具加速度、测量当前交通工具加速度及依据所述经预测交通工具加速度及所测量交通工具加速度计算误差值。所述方法还针对所述变速器的N个自动可选择齿轮比中的至少一者计算经估计所需牵引制动作用力及经估计牵引制动作用力，且基于所述经估计所需牵引制动作用力与经估计牵引制动作用力的比较而针对所述变速器的操作选择所述N个自动可选择齿轮比中的一个齿轮比。

Description

用于优化交通工具减速期间的变速器的降档的系统及方法
相关申请案
本申请案主张2013年5月7日提出申请的第61/820,441号美国临时专利申请案的优先权，所述美国临时专利申请案特此以全文引用的方式并入。
技术领域
本发明涉及一种变速器控制系统，且特定来说，涉及一种用于控制变速器中的预选换挡以优化交通工具减速的系统及方法。
背景技术
在常规动力交通工具中，可经由多种手段控制交通工具减速。举例来说，所述交通工具可包含制动踏板，交通工具操作者可在所述制动踏板上从交通工具内侧啮合交通工具或行车制动器。取决于施加到制动踏板的力及按压踏板的时间长度，交通工具将相应地减速。可将类似机构(例如杠杆或开关)定位于交通工具内使得操作者可致动此机构来减小交通工具速度。
一些交通工具可包含在交通工具的引擎内的引擎制动器或减速器以控制其减速力且减小交通工具速度。引擎制动通常可由经编程以控制引擎的性能及操作的引擎控制器控制。可使用其它类型的制动机构(例如排气制动器、压缩释放制动器等等)来控制交通工具速度。
发明内容
在本发明的实施例中，提供一种用于选择机动交通工具中的变速器的齿轮比以产生负输入扭矩的增加的方法。所述变速器包含控制器及N个自动可选择齿轮比。所述方法包含：用感测装置测量当前道路坡度且将所述当前道路坡度测量传递到所述控制器；从所述交通工具接收对应于行车制动器输入的信号；基于所述当前道路坡度及行车制动器输入信号而确定所述交通工具的所要最大加速度限制；基于所述当前道路坡度及经估计交通工具质量而计算经预测交通工具加速度；测量当前交通工具加速度；依据所述经预测交通工具加速度及所测量交通工具加速度计算误差值；针对所述变速器的所述N个自动可选择齿轮比中的至少一者计算经估计所需牵引制动作用力及经估计牵引制动作用力；及基于所述经估计所需牵引制动作用力与经估计牵引制动作用力的比较而针对所述变速器的操作选择所述N个自动可选择齿轮比中的一个齿轮比。
附图说明
本发明的以上所提及方面以及获得所述方面的方式将变得更加显而易见且通过连同附图一起参考对本发明的实施例的以下描述将更好地理解本发明，其中：
图1是动力交通工具系统的一个说明性实施例的框图及示意图；
图2是用于在负引擎扭矩操作期间优选地使变速器降档的系统及过程的流程图；
图3是用于确定是否启用自动制动器预选状态的系统及过程的流程图；
图4是用于依据道路坡度、行车制动器状态及经估计交通工具质量确定经预测交通工具加速度的系统及过程的流程图；及
图5是用于计算一或多个预选范围的系统及过程的流程图。
贯穿数个视图，对应参考编号用于指示对应部件。
具体实施方式
下文所描述的本发明的实施例并不打算为穷尽性的或将本发明限制于以下详细描述中所揭示的准确形式。而是，选择并描述所述实施例，使得所属领域的技术人员可了解并理解本发明的原理及实践。
现在参考图1，其展示具有驱动单元102及变速器118的交通工具系统100的一个说明性实施例的框图及示意图。在所图解说明的实施例中，驱动单元102可包含内燃引擎、柴油引擎、电动机或其它动力产生装置。驱动单元102经配置以可旋转地驱动输出轴104，输出轴104耦合到常规扭矩转换器108的输入或泵轴106。输入或泵轴106耦合到由驱动单元102的输出轴104可旋转地驱动的推进器或泵110。扭矩转换器108进一步包含耦合到涡轮轴114的涡轮机112，且涡轮轴114与变速器118的可旋转输入轴124耦合或成整体。变速器118还可包含用于在变速器118的不同流动回路(例如，主回路、润滑油回路等)内构建压力的内部泵120。泵120可由耦合到驱动单元102的输出轴104的轴116驱动。在此布置中，驱动单元102可将扭矩递送到轴116以用于驱动泵120且在变速器118的不同回路内构建压力。
变速器118可包含具有若干个自动选择的齿轮(即，各自具有其自身的离散齿轮比)的行星齿轮系统122。替代地，可将变速器118构造为可产生无限数目个齿轮比或速度比的无限可变变速器(IVT)或连续可变变速器(CVT)。无论如何，变速器118的输出轴126与耦合到常规万向接头130的推进器或驱动轴128耦合或成整体且可旋转地驱动推进器或驱动轴128。万向接头130耦合到且可旋转地驱动在每一端处具有安装到其的轮子134A及134B的轮轴132。变速器118的输出轴126经由推进器或驱动轴128、万向接头130及轮轴132以常规方式驱动轮子134A及134B。
常规锁止离合器136连接于扭矩转换器108的泵110与涡轮机112之间。扭矩转换器108的操作为常规的，因为扭矩转换器108可在特定操作条件(例如，交通工具发动、低速及特定齿轮换档条件)期间以所谓的“扭矩转换器”模式操作。在扭矩转换器模式中，锁止离合器136经脱离且泵110以驱动单元输出轴104的旋转速度旋转，而涡轮机112由泵110通过插置于泵110与涡轮机112之间的流体(未展示)可旋转地致动。在此操作模式中，扭矩倍增通过流体耦合发生使得涡轮轴114受到作用而驱动比正由驱动单元102供应的扭矩更多的扭矩，如此项技术中已知。扭矩转换器108替代地可在其它操作条件期间(例如，当变速器118的行星齿轮系统122的特定齿轮经啮合时)以所谓的“锁止”模式操作。在锁止模式中，锁止离合器136经啮合且泵110借此直接紧固到涡轮机112，使得驱动单元输出轴104直接耦合到变速器118的输入轴124，如此项技术中也已知。
变速器118进一步包含电动液压系统138，电动液压系统138经由数目J个流体路径1401-140J流体耦合到行星齿轮系统122，其中J可为任何正整数。电动液压系统138对控制信号做出响应以选择性地致使流体流动穿过流体路径1401-140J中的一或多者，以借此控制行星齿轮系统122中的多个对应摩擦装置的操作(即，啮合及脱离)。所述多个摩擦装置可包含但不限于一或多个常规制动装置、一或多个扭矩传输装置等等。通常，通过选择性地控制由多个摩擦装置中的每一者施加的摩擦(例如，通过控制到摩擦装置中的每一者的流体压力)来控制所述多个摩擦装置的操作(即，啮合及脱离)。在不打算以任何方式为限制性的一个实例性实施例中，所述多个摩擦装置包含呈常规离合器的形式的多个制动与扭矩传输装置，其可各自经由由电动液压系统138供应的流体压力来可控地啮合及脱离。在任何情况中，通过经由控制所述数目个流体路径1401-140J内的流体压力而选择性地控制多个摩擦装置来以常规方式实现在变速器118的各个齿轮之间改变或换档。
系统100可进一步包含变速器控制电路142，变速器控制电路142可包含存储器单元144。变速器控制电路142说明性地为基于微处理器的，且存储器单元144通常包含存储于其中的指令，所述指令可由变速器控制电路142执行以控制扭矩转换器108的操作及变速器118的操作，即，在行星齿轮系统122的各个齿轮比或速度比之间换档。然而，将理解，本发明预期其中变速器控制电路142并非基于微处理器的而是经配置以基于存储于存储器单元144中的一或多个硬线指令及/或软件指令集而控制扭矩转换器108及/或变速器118的操作的其它实施例。
在图1中所图解说明的系统100中，扭矩转换器108及变速器118包含经配置以产生分别指示扭矩转换器108及变速器118的一或多个操作状态的传感器信号的若干个传感器。举例来说，扭矩转换器108说明性地包含常规速度传感器146，其经定位及经配置以产生对应于泵轴106的旋转速度的速度信号，泵轴106的旋转速度为驱动单元102的输出轴104的相同旋转速度。速度传感器146经由信号路径152电连接到变速器控制电路142的泵速度输入PS，且变速器控制电路142可操作而以常规方式处理由速度传感器146产生的速度信号以确定涡轮轴106/驱动单元输出轴104的旋转速度。
变速器118说明性地包含另一常规速度传感器148，常规速度传感器148经定位及经配置以产生对应于变速器输入轴124的旋转速度的速度信号，变速器输入轴124的旋转速度为与涡轮轴114相同的旋转速度。变速器118的输入轴124与涡轮轴114直接耦合或成整体，且速度传感器148可替代地经定位及经配置以产生对应于涡轮轴114的旋转速度的速度信号。在任何情况中，速度传感器148经由信号路径154电连接到变速器控制电路142的变速器输入轴速度输入TIS，且变速器控制电路142可操作而以常规方式处理由速度传感器148产生的速度信号以确定涡轮轴114/变速器输入轴124的旋转速度。
变速器118进一步包含又一速度传感器150，速度传感器150经定位及经配置以产生对应于变速器118的输出轴126的旋转速度的速度信号。速度传感器150可为常规的且经由信号路径156电连接到变速器控制电路142的变速器输出轴速度输入TOS。变速器控制电路142经配置而以常规方式处理由速度传感器150产生的速度信号以确定变速器输出轴126的旋转速度。
在所图解说明实施例中，变速器118进一步包含经配置以控制变速器118内的各种操作的一或多个致动器。举例来说，本文中所描述的电动液压系统138说明性地包含经由对应数目个信号路径721-72J电连接到变速器控制电路142的数目J个控制输出CP1-CPJ的若干个致动器，例如，常规螺线管或其它常规致动器，其中如上文所描述J可为任何正整数。电动液压系统138内的致动器各自对由变速器控制电路142在对应信号路径721-72J中的一者上产生的控制信号CP1-CPJ中的对应一者做出响应以通过控制一或多个对应流体通路1401-140J内的流体压力来控制由多个摩擦装置中的每一者施加的摩擦且因此基于由各个速度传感器146、148及/或150提供的信息而控制一或多个对应摩擦装置的操作(即，啮合及脱离)。行星齿轮系统122的摩擦装置说明性地通过由电动液压系统以常规方式分配的液压流体控制。举例来说，电动液压系统138说明性地包含经由电动液压系统138内的一或多个致动器的控制将流体分配到一或多个摩擦装置的常规液压正排量泵(未展示)。在此实施例中，控制信号CP1-CPJ说明性地为模拟摩擦装置压力命令，所述一或多个致动器对所述模拟摩擦装置压力命令做出响应以控制到一或多个摩擦装置的液压压力。然而，将理解，由所述多个摩擦装置中的每一者施加的摩擦可替代地根据其它常规摩擦装置控制结构及技术来控制，且本发明预期此类其它常规摩擦装置控制结构及技术。然而，在任何情况中，摩擦装置中的每一者的模拟操作均由控制电路142根据存储于存储器单元144中的指令来控制。
在所图解说明实施例中，系统100进一步包含驱动单元控制电路160，驱动单元控制电路160具有经由数目K个信号路径162电耦合到驱动单元102的输入/输出端口(I/O)，其中K可为任何正整数。驱动单元控制电路160可为常规的且可操作以控制并管理驱动单元102的整体操作。驱动单元102可包含引擎制动器(EB)、排气制动器或用于减小驱动单元102的速度的类似减速装置。驱动单元控制电路160可经由信号路径162中的一者而电及可操作地耦合到减速装置(EB)以控制驱动单元102的速度。
驱动单元控制电路160进一步包含通信端口COM，所述通信端口COM经由数目L个信号路径164电连接到变速器控制电路142的类似通信端口COM，其中L可为任何正整数。一或多个信号路径164通常统称为数据链路。通常，驱动单元控制电路160及变速器控制电路142可操作而以常规方式经由一或多个信号路径164共享信息。举例来说，在一个实施例中，驱动单元控制电路160及变速器控制电路142可操作而根据汽车工程师学会(SAE)J-1939通信协议以一或多个消息的形式经由一或多个信号路径164共享信息，但本发明预期其中驱动单元控制电路160及变速器控制电路142可操作而根据一或多个其它常规通信协议经由一或多个信号路径164共享信息的其它实施例。
在图1中，交通工具系统100可还包含经安置而与加速度器踏板(未展示)或可由交通工具系统100的操作者致动以增加其速度的其它机构电通信的节气门控制传感器(TCS)170。由于加速度器踏板或其它机构致动或触发，因此加速度器踏板的位置或节气门百分比可传递到节气门控制传感器170或由节气门控制传感器170测量。继而，节气门控制传感器170可沿着信号路径172发送可由驱动单元控制电路160或变速器控制电路142接收的对应信号。信号路径172可耦合到数据链路164，如先前所描述。
另外，行车制动器158可以可操作地耦合到轮轴132以控制轮子134A、134B的速度。踏板、杠杆或其它机构可由操作者接达以控制行车制动器158的操作。因此，当操作者期望降低交通工具系统的速度时，操作者可致动或啮合行车制动器158。如此一来，行车制动器158可由制动控制器(BC)180可操作地控制。无论如何，行车制动器158的使用或控制可经由信号路径184传递到驱动单元控制电路160或变速器控制电路142，信号路径184可如上文所描述电耦合到数据链路164。用于将加速度器踏板及行车制动器158的使用及控制传递到驱动单元控制电路160或变速器控制电路142的其它布置可为可能的，先前描述的方式仅打算充当一个实例。此外，操作者可能够致动或啮合驱动单元102的引擎制动器(EB)或减速装置以进一步控制其输出。操作者控制引擎制动器或减速装置的方式可以电信号的形式传递到变速器控制电路142，如本文中所描述。
在许多应用中，变速器控制电路经设计以基于各种参数确定变速器应在何范围内操作。在一个方面中，变速器控制电路可基于加速度器踏板位置及引擎扭矩确定变速器范围。变速器控制电路还可基于交通工具的巡航控制设定确定范围。为致动或启用巡航控制设定，开关或控制件可能可由交通工具操作者接达，且在致动后，指示此致动的对应信号可即刻传递到变速器控制电路。替代地或另外，当引擎制动器(例如压缩制动器、排气制动器或可变几何涡轮增压器)正产生负扭矩时，变速器控制电路可确定变速器范围。大多数应用特定于一种类型的交通工具，例如小型货车或客车。
变速器控制电路在选择或预选特定范围、特别在以负引擎扭矩下坡或滑行时所具有的问题中的一者是降档太具侵略性或降档不足。常规控制电路通常将预选交通工具的操作者不期望的特定范围。此外，在具有轮轴大小、轮胎大小、引擎类型或交通工具类型的不同组合的情况下，常规变速器控制电路无法协调或控制变速器换挡。如此，大多数换挡是针对特定一种类型的引擎或交通工具应用而具体设计的，且因此不考虑操作者在交通工具操作期间的意图或期望。操作者的意图可取决于是应用还是不应用引擎制动器、是否启用巡航控制设定、是否应用行车制动器等。
在本发明中，针对任何类型的交通工具或机器而提供变速器控制系统及过程的不同实施例及方面且将对依据操作者的意图控制变速器的考虑纳入所述系统及过程中。本发明的实施例及方面提供一种用于当在大多数负扭矩情况下加速度器踏板未啮合(即，0％节气门)时确定或预选变速器范围或齿轮比的手段。因此，这些实施例可改进驾驶性能、减小制动器上的磨损且改进燃料经济性。本发明的实施例及方面可应用于具有多个可选择范围(即，每一可选择范围具有离散齿轮比或无限数目个齿轮或速度比)的变速器(例如，无限可变变速器)。在无限数目个齿轮或速度比的情形中，本文中所描述的系统及方法可基于操作者的意图预选特定齿轮或速度比。
参考图2，提供预选变速器范围或齿轮比的方法200的一个实施例。方法200可包含多个框或步骤，多个框或步骤中的每一者包含可存储于存储器144中且由变速器控制电路142可操作地执行的一或多个指令。在方法200的一个框202中，变速器控制电路可确定是否启用用于执行方法200的指令集。换句话说，方法200可仅在满足特定组条件或准则的一些情况下执行。如将描述，如果交通工具速度正增加而非降低，那么将不执行方法200。因此，在框202中，变速器控制电路142可在启用方法200之前执行一组初步检查或确定。
在图3中，图解说明框202中所做出的不同条件或考虑的实例。应理解，此仅为实例且其它实施例可提供其它条件或考虑。无论如何，变速器控制电路142(本文中简称为TCC)可执行评估图3中所展示的不同条件或考虑的过程300。举例来说，变速器控制电路142可通过考虑框302中巡航控制状态、框308中的引擎制动器状态或框314中的制动状态而确定是否启用方法200。TCC考虑每一条件或状态的方式可取决于交通工具的类型或存储于TCC的存储器中的指令。
然而，在框302中，TCC检测框302中的巡航控制的状态。巡航控制设定可由操作者在作用状态与非作用状态之间触发。如果激活巡航控制，那么TCC可通过接收来自由操作者触发的开关或机构的对应信号而在框304中确定此条件。虽然此在图1中未展示，但独立信号路径可经由数据链路164直接电耦合到TCC或间接电耦合到TCC。以相同的方式，TCC也可确定巡航控制设定是否为非作用的。
在巡航控制设定在304框中为非作用的情况下，TCC可在框308中进一步确定引擎制动器的状态。此处，引擎制动器可指图1中所展示的减速装置(EB)。引擎制动器可为压缩制动器、排气制动器、可变几何涡轮增压器或能够产生负扭矩的任何其它机构。在一个方面中，TCC并不控制引擎制动器。此可由驱动单元控制电路160或操作者控制(例如，经由杠杆、开关或可用以控制由引擎制动器产生的所要负扭矩的水平的其它控制机构)。在杠杆或其它控制装置由操作者可操作地控制的情况下，由操作者在交通工具操作期间进行的制动的水平可用以进一步检测操作者的意图。举例来说，杠杆或控制机构的使用可将电信号发送到TCC以传递此所要扭矩控制。
在另一方面中，可将多级引擎制动器系统并入到交通工具系统100中。此处，可将比例控制用于控制压缩制动器上的两组或两组以上缸体、移动可变几何涡轮增压器或排气制动器。可存在开关或对应于不同扭矩水平的类似物使得取决于一或多个开关的位置，TCC可相应地推断出操作者的意图。在又一方面中，行车制动器158可用以推断操作者的意图以控制交通工具加速度。此处，可提供制动踏板或控制件(即，杠杆、开关等)，操作者对所述制动踏板或控制件进行控制以命令制动。对应信号可基于由操作者提供到踏板或控制件的输入的类型而传递到TCC。此可为用以检测不同水平的制动的可变行车制动器信号。举例来说，如果操作者仅敲击制动踏板或控制件，那么TCC可接收一种类型的输出，而如果操作者保持制动踏板或控制件，那么TCC可接收不同类型的输出。在任何情况中，TCC经构造以接收对应于不同操作者命令的信号，且基于图2的方法200而相应地控制交通工具加速度。
在框310中，TCC可检测引擎制动器是作用、非作用还是不可用的。如果引擎制动器是不可用的，那么可能驱动单元102不包含任何类型的减速装置。在引擎制动器为非作用或不可用的情况下，TCC可在框314中进一步检测坡度制动的状态。框304、310及314中的每一确定的结果可用作用于确定所述系统所处的控制的模式或状态的条件。可将控制的模式或状态用于启用方法200。
另一考虑是交通工具电子编程站(VEPS)的状态或条件。VEPS是存储于TCC的存储器中的一或多个指令或参数集可借以用来调整个别顾客、用户、操作者等的常规操作的手段。举例来说，一个用户可在方法200下期望将更具侵略性的指令集用于控制交通工具加速度，而另一用户可期望将较少侵略性的指令集用于方法200。出于本发明的目的，VEPS可包含影响TCC如何控制变速器的换挡的多个水平。此外，可启用或停用VEPS。VEPS可针对控制的模式或状态中的任一者而启用，如框306、312及316中所描述。另外，VEPS的状态可在框210中由TCC检测。基于VEPS状态，可针对各种交通工具系统而建立方法200中的框202、204及206中的每一者中的特征或若干特征。
如所描述，VEPS可包含影响方法200的实施方案的多个水平。存储于TCC142的存储器144中的指令可包含一或多个表或轮廓曲线，TCC可从所述表或轮廓曲线提取信息以进一步实施方法200。这些设定可包含一或多个水平的特征操作(即，最低水平可对应于停用条件)。在此情况中，可存在1到X个水平，其中X是正整数且1、X及其之间的每一设定可致使TCC在方法200下不同地操作。如此，方法200可基于交通工具类型、引擎类型、交通工具设置、交通工具操作、工业、应用等而为可定制的。
作为一个非限制性实例，在框312中，TCC可确定是否启用VEPS引擎制动器-行车制动器水平。如果启用，那么TCC可从存储于其存储器144中的一或多个表或轮廓图检索信息。VEPS可包含不同设定，例如“关断”或“停用”水平、“低”水平及“高”水平。基于所述水平，TCC可推断出操作者期望引擎制动器被控制的侵略性程度。举例来说，在“关断”水平中，操作者可期望TCC从不使用引擎制动器来控制交通工具加速度。然而在“低”水平中，操作者可期望对引擎制动器的非侵略性使用，而在“高”水平中，操作者可期望对引擎制动器的较大使用以控制通过变速器的负扭矩。
参考图3，在框306中，做出是否启用与巡航控制有关的VEPS水平的确定。VEPS引擎制动器-巡航控制交互水平可陈述巡航控制可命令引擎制动器预选的侵略性程度。在一个方面中，可存在多个水平且基于选定水平，TCC可推断出操作者想要引擎制动器如何用于制动。此外，在框312中，TCC可检测VEPS引擎制动器-行车制动器交互水平如何经设定用于确定行车制动器可命令引擎制动器预选的侵略性程度。在框316中，TCC可检测VEPS坡度制动器-行车制动器交互水平如何经设定用于行车制动器命令预选的侵略性程度(即，引擎制动器何时停用或不可用)。框312及316中的VEPS水平中的每一者可包含用于推断操作者想要如何控制交通工具加速度的多个水平。
在框318中，TCC可进一步检测相对于阈值条件的加速度器踏板位置。在一个实施例中，阈值条件可为对应于0％节气门的位置。在另一实施例中，可存在内建容差使得加速度器踏板位置对应于大约0％节气门±0.5％。所述误差针对其它实施例可不同。无论如何，TCC经构造以在启用方法200之前检测负输入扭矩。如果加速度器踏板位置大于阈值，那么TCC不启用方法200。
在框320中，TCC还确定变速器的当前操作范围或齿轮比。此处，TCC可确保交通工具在启用方法200之前在前向范围内移动(且并非在空档或倒档中操作)。交通工具的方向可基于变速器的范围或齿轮比而确定。基于框318及320的确定，TCC可在框322中通过将“自动制动器预选状态”设定为作用的而启用方法200。如此一来，TCC可继续进行到方法200中的框204。在图3的启用过程300中的一或多个条件未满足的情况下，TCC直到满足图3中所陈述的每一条件才启用方法200。此外，可存在供TCC在启用方法200之前进行考虑的其它条件或确定。
在框204中，TCC可确定所要最大交通工具加速度限制。此处，TCC可基于道路坡度、行车制动器输入、引擎制动器开关输入或状态、引擎制动器水平及巡航设定速度误差而导出操作者的既定减速速率。所要最大交通工具加速度限制可为经调整表输出与经积分行车制动器开关状态的总和。表输出可由经由表查找选择的增益及偏移调整。此可针对不同模式中的每一者而使用如步骤210中所确定的引擎制动器水平及VEPS水平来完成。举例来说，可存在存储于TCC的存储器中的三组表。每一表可使用所测量道路坡度的输入及所要最大交通工具加速度限制的输出。此外，可存在用于在引擎制动器为作用时使用的一组表及在引擎制动器为非作用时的另一组表。每一组可包含多个表且所述多个表可由各别VEPS水平选择。在一个方面中，可存在多达五(5)个表。在另一方面中，可存在三(3)个表。其它可能性也在本发明的范围内。
行车制动器输入可通过积分器且用以推断操作者所期望的减速的量。如果行车制动器输入为非作用的，那么此积分器可复位到零。因此，此允许“点刹制动(stabbraking)”机动成功地完成。换句话说，可在交通工具操作者替代地允许交通工具速度增加(所述交通工具速度接着在下坡行进时使用一定程度的行车制动而减小)时选择预选范围。
参考图4，展示用于在框204中确定所要最大交通工具加速度限制的方法或过程400的一个实施例。过程400可包含用以在框204中确定结果的若干个框、反复或步骤，且图4中所展示的内容仅表示单个实施例。其它框、反复或步骤可并入到其它实施例中。如上文所描述，在框402中，TCC可确定或接收当前道路坡度(RG)测量。为获得道路坡度(RG)，可将加速度计耦合到变速器。举例来说，可将加速度计安置于图1的变速器118的电动液压系统138中。替代地，可将加速度计在内部安置于TCC142内。在其它实施例中，可将加速度计耦合到变速器118、驱动单元102或交通工具系统100上的另一位置。无论如何，加速度计可不断测量道路坡度(RG)且将测量传递到TCC。
在框404中，TCC可检测行车制动器状态。此处，行车制动器状态可为多个条件中的一者。举例来说，行车制动器可为未应用的。替代地，可敲击(即，保持达短时间量)行车制动器。行车制动器可由操作者保持。通过在框402中获得当前道路坡度及在框404中获得行车制动器状态，TCC可基于所述测量、引擎制动器开关状态及操作者应用行车制动器的时间量而推断出操作者的意图。在一个实例中，如果引擎制动器为作用的且所测量道路坡度为相当平坦的(即，几乎无坡度)，那么TCC可推断出操作者期望增加负输入扭矩(即，增加交通工具减速)。在另一实例中，如果引擎制动器为作用的且交通工具正下坡(即，存在可测量下坡坡度)，那么TCC可推断出操作者期望将交通工具速度保持几乎恒定。在不同实例中，如果敲击行车制动器达短时间量且所测量道路坡度表明交通工具正下坡行进，那么TCC可推断出操作者期望稍微降低交通工具加速度。在又一实例中，如果将行车制动器保持达较长时间周期且所测量道路坡度表明交通工具正下坡行进，那么TCC可推断出操作者想要快速降低交通工具速度。此外，如果保持行车制动器且所测量道路坡度表明水平坡度或上坡坡度，那么TCC可推断出操作者想要使交通工具停止。在这些实例中的任一者中，所测量道路坡度用以在框204中确定所要最大交通工具加速度限制。可将框204的结果设定到零或某一负值。
一旦在框204中确定所述限制，方法200便继续进行到框206以用于计算制动器预选范围。举例来说，如果变速器为无限可变变速器，那么方法200可计算齿轮或速度比，所述变速器换档到所述齿轮或速度比以满足操作者的意图。无论如何，方法200可选择将产生一定量的负输入扭矩以将交通工具限制于框204中所确定的所要最大加速速率的预选范围或齿轮比(或速度比)。在其中变速器具有多个可选择范围(即，所述多个可选择范围中的每一者具有离散齿轮比)的实施例中，作用引擎制动器可在较高引擎速度下产生较多负扭矩。因此，如果TCC向下预选太多范围或齿轮比，那么所产生的负扭矩的量可太多从而导致操作者不适。因此，方法200可仅命令足够低预选范围使得整体负牵引作用力将接近于将交通工具保持处于框204中所确定的所要最大减速速率下。
在图4的框406中，TCC可确定交通工具加速度的经预测值PVA。此经预测值可基于计及经估计交通工具质量(VM)、引擎扭矩(ET)、齿轮比(GR)及实际牵引制动作用力(ATBE)的模型。举例来说，在框408中，TCC可确定经估计交通工具质量EVM。在一些实施例中，可在TCC142的存储器144中预编程经估计交通工具质量EVM。如此，可从存储器144检索经估计交通工具质量EVM以便确定交通工具加速度PVA的经预测值。在其它实施例中，可将经估计交通工具质量EVM编程到存储器144中或替代地，TCC142可运行存储于存储器中的指令集以用于确定经估计交通工具质量EVM的值。
在框410中，可确定引擎扭矩410。在一个实施例中，引擎扭矩ET可经由驱动单元控制电路160与TCC142之间的数据链路164传递。在其它实施例中，传感器或其它测量装置可测量引擎扭矩ET且将所述测量传递到TCC142。也可使用用于确定引擎扭矩ET的其它已知方法。
在框412中，可确定当前选定范围的齿轮比GR。在无限可变变速器中，可使齿轮或速度比具体与特定可选择范围相关联。然而，TCC142可基于由速度传感器146、148、150做出的速度测量而确定齿轮比GR，如上文所描述。可使用用于确定当前齿轮或速度比的其它已知方法。
可在框414中由TCC142确定实际牵引制动作用力(ATBE)。实际牵引制动作用力是引擎扭矩(ET)、齿轮比(GR)及驱动轴旋转速度(DRS)的函数。在一个实施例中，驱动轴速度DRS可对应于由速度传感器150做出的速度测量。也可在框414中使用用于测量驱动轴速度DRS的其它方法。因此，可如下计算实际牵引制动作用力ATBE：
ATBE＝(ET)×(GR)×(DRS)
一旦在框414中确定ATBE，便可测量当前交通工具加速度CVA。交通工具加速度是交通工具速度的函数且可依据引擎或输入速度(如由速度传感器146测量)、扭矩比(扭矩转换器模型的函数)、齿轮比(GR)及后轮轴比(RAR)确定实际或当前交通工具速度。后轮轴比是推进器或驱动轴128使轮轴132转动一个完整旋转所需的旋转数目的比。可在TCC142的存储器144中预编程扭矩比及后轮轴比。在依据输入速度测量交通工具速度的情况下，可相应地计算实际交通工具加速度。替代地，感测装置或加速度计可测量交通工具加速度且将所述测量传递到TCC142。
一旦在框416中测量当前交通工具加速度CVA，便可在框418中将经预测交通工具加速度PVA与当前交通工具加速度CVA进行比较。如此一来，TCC可针对任何给定条件确定PVA且将其与CVA进行比较以计算加速度偏差值ADV。可如下计算加速度偏差值ADV：
ADV＝PVA-CVA
在以上计算中，增益或恒定值也可包含于计算中。加速度偏差值ADV可用于将预选调整到计及PVA的计算中的误差的范围或比。此外，对ADV的以上计算可基于行车制动器的状态。在一个实例中，如果行车制动器为非作用的，那么以上计算由TCC142用来计算ADV。否则，使用不同值或手段来确定ADV。如先前所描述，行车制动器状态可作为指示作用或非作用状态的比例信号而传递到TCC142。
一旦在框418中确定加速度偏差值ADV，图5中所详细说明的过程500便可提供额外逻辑，TCC142遵循所述额外逻辑以用于预选变速器的特定范围或比。在图5中，过程500可包含框502，其中TCC142确定经估计所需牵引制动作用力ERTBE。可如下确定经估计所需牵引制动作用力ERTBE：
ERTBE＝(EVM)×(DMVAL+ADV+9.8067×RG)+Fdrag
DMVAL是指如框204中所确定的所要最大交通工具加速度限制。如先前所描述，EVM是指经估计交通工具质量且RG是指所测量道路坡度。Fdrag是指定义携载引擎或驱动单元102及变速器118的交通工具在操作期间经历的气动阻力的气动负载或力函数。Fdrag可为交通工具速度的函数且关于携载引擎或驱动单元102及变速器118的交通工具的配置。在一个实施例中，气动负载Fdrag可为可从存储于存储器144、驱动单元控制电路160的存储器或常规服务工具中的若干个此类函数选择的。在其它实施例中，可在存储器144中编程气动负载。
在框504中，TCC142可将自动制动器预选范围设定到当前选定范围或齿轮比。在具有N个可选择前向范围的变速器118中(其中N为正整数)，NMax对应于具有最低离散齿轮比(Rmin)的最大范围，NMin对应于具有最高离散齿轮比(Rmax)的最小范围，且范围C对应于具有等于最低离散齿轮比(Rmin)、最高离散比(Rmax)或其之间的某一齿轮比的齿轮比(R)的当前选定范围。在一个实例中，变速器可具有十(10)个可选择前向范围(即，N＝10)，其中NMax对应于10且NMin对应于1。在启用方法200且变速器在当前范围C＝6内操作的情况下，TCC142可确定降档范围(例如，范围1到5)中的哪一者使变速器换档以满足操作者对所要交通工具减速的意图。在此实例中，降档范围可称为C-1到NMin。
在框510中，TCC142可确定经估计牵引制动作用力ETBE。为确定ETBE，TCC142首先在框506中针对对应于C-1的范围确定增量引擎速度值ESinc。在以上实例中，此将与第五范围对应(即，C-1＝5)。在此例子中，在框506中，TCC142基于范围5而计算引擎速度值ESinc。框506中的此计算是C及C-1的齿轮比的比较。基于框508、510及512的结果，TCC142可针对C-1与NMin之间的每一降档范围确定引擎速度值ESinc。在另一实施例中，TCC142可针对C与NMin之间的所有范围确定增量引擎速度值。替代地，可将TCC142编程以确定NMax与NMin之间的所有增量引擎速度值。
转到框508，TCC142可依据增加的引擎速度确定经估计引擎制动器扭矩(EEBT)。可如下计算经估计引擎制动器扭矩EEBT：
EEBT＝(EBTGain)×CET
在以上计算中，EBTGain可定义为构造于五(5)点表(其定义为齿轮比的x比及齿轮比的y轴线)中的值。此值可由TCC142存储于其存储器144中且由TCC142从其存储器144检索。CET可指可由TCC142根据任何已知方法或如框410中所描述而确定的当前引擎扭矩。
在框510中，TCC142可确定经估计牵引制动作用力ETBE。可如下计算经估计牵引制动作用力ETBE的值：
ETBE＝(EEBT)×(GR-1)×(DRS)
在以上计算中，GR-1的值是指范围R-1的齿轮比。因此，在以上实例中，如果当前范围R为6，那么GR-1是指范围5的齿轮比。一旦在框510中确定经估计牵引制动作用力ETBE，便可将ETBE的此值与如框502中所确定的经估计所需牵引制动作用力ERTBE进行比较。作为框512的部分，TCC142可针对给定范围进一步检测ETBE的值是否大约与ERTBE的阈值(K)相同或在所述阈值(K)内。如果是，那么TCC142可将预选范围从框504中的当前选定范围调整到对应于ERTBE+K>ETBE(C-j)的任何降档范围，其中“C-j”是定义于C-1与NMin之间的范围。如此，TCC142可在框208中预选范围C-j以进一步满足操作者对所要交通工具减速的意图。
在上述计算及确定中，方法200可基于道路坡度及交通工具质量确定所换挡到的最好范围以满足操作者的意图。因此，在基于操作者的意图而确定所要预选及减速时，方法200可将此确定基于所测量减速及经预测或基于模型的减速。尽管道路坡度及交通工具质量可为用于预测所要减速的良好估计或值，但在与实际或所测量减速进行比较时，经预测减速可包含各种误差。因此，在框418中，加速度偏差值(ADV)可用于抵消或校正经预测交通工具加速度PVA中的误差。一旦在基于模型的加速度值中计及校正因子或误差，TCC142便可在框208中较准确地确定将变速器换档到哪一预选范围。以此方式，方法200可形成用以基于所计算ADV修改经预测交通工具加速度(PVA)的类反馈模型。
为在实例中对此进一步图解说明，操作者的既定减速可为-1mile/hr/sec。经预测交通工具加速度PVA可在以0mile/hr/sec的当前条件下计算交通工具减速。因此，为满足操作者的既定减速速率，TCC142可预选到降档范围以将交通工具减速从0mile/hr/sec增加到-1mile/hr/sec。然而，在执行方法200时，TCC142可在框418中确定ADV为-0.5mile/hr/sec。基于ADV计算，TCC142确定0.5mile/hr/sec的校正因子或误差存在于PVA中，且因此TCC142可仅基于-0.5mile/hr/sec减速而非-1mile/hr/sec而预选到降档范围。
在变速器为无限可变或连续可变变速器的情况下，TCC142可执行方法200以确定所要预选范围以满足操作者的意图。然而，为此，TCC142可确定所要齿轮或速度比以满足此意图且将变速器控制到所述所要比。
在本发明的一个方面中，TCC142可监视称为“过程中换档(shift-in-process)”的条件。此处，当TCC142确定“过程中换档”正发生时，可跳过或延迟图5中所提及的计算中的一些计算达一时间周期。在“过程中换档”期间，TCC142可正命令变速器以特定方式起作用。举例来说，TCC142可命令变速器换档到不同范围或齿轮比。在存储于存储器144中的逻辑中，可在可启用或执行方法200之前触发延迟。此可允许系统在换档期间或之后、在TCC142做出作为方法200的结果的另一预选确定之前稳定。
在另一方面中，框210的确定可影响在框208中做出的最终预选范围。举例来说，如果框302、308及314中的模式中的一者为作用的，那么最终预选范围可设定为框206中的所计算预选范围及VEPS参数引擎制动器预选范围中的最大值。举例来说，可将TCC142编程以当在框322中自动制动器预选状态为作用的、在框304中巡航控制为非作用的且在框308及310中引擎制动器为作用时，将预选范围限制于当前选定范围。然而，当自动制动器预选状态为作用的且在框304中巡航控制为作用的或在框314中坡度制动状态为作用时，可将预选范围限制设定为框316的VEPS坡度制动器-行车制动器交互水平的函数。
如果TCC142在坡度制动或巡航制动(包含从引擎制动到这些其它作用状态中的一者的过渡)期间确定或计算预选范围的增加，那么可在经界定时间周期内将增加速率限制于一个范围。TCC142可包含内部时钟或计时机构以限制增加速率。如果所导出节气门位置(在处于巡航中时的加速度器踏板或百分比负载)在阈值以上，那么可调整此增加速率。
在另一方面中，如果操作者在自动制动器预选状态为作用时重新选择驱动，那么TCC142可将预选范围复位到变速器的最大范围(即，RMax)。如果在后续计算中逻辑将预选范围计算为较低，那么TCC142仍可将预选范围重新计算为较低。关于此，其它系统状态(即，所要加速度、行车制动器的积分器输出)可不由此输入复位。
尽管上文中已揭示并入有本发明的原理的示范性实施例，但本发明不限于所揭示实施例。而是，本申请案打算涵盖使用本发明的一般原理的其任何变化、使用或改动。此外，本申请案打算涵盖与本发明相背离但归属于与本发明相关的技术中的已知或惯常实践内且属于所附权利要求书的限制内的此类内容。

Claims (20)

1.一种选择机动交通工具中的变速器的齿轮比以产生负输入扭矩的增加的方法，所述变速器包含控制器及N个自动可选择齿轮比，所述方法包括：
用感测装置测量当前道路坡度且将所述当前道路坡度测量传递到所述控制器；
从所述交通工具接收对应于行车制动器输入的信号；
基于所述当前道路坡度及行车制动器输入信号而确定所述交通工具的所要最大加速度限制；
基于所述当前道路坡度及经估计交通工具质量而计算经预测交通工具加速度；
测量当前交通工具加速度；
依据所述经预测交通工具加速度及所测量交通工具加速度计算误差值；
针对所述变速器的所述N个自动可选择齿轮比中的至少一者计算经估计所需牵引制动作用力及经估计牵引制动作用力；及
基于所述经估计所需牵引制动作用力与经估计牵引制动作用力的比较而针对所述变速器的操作选择所述N个自动可选择齿轮比中的一个齿轮比。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
检测经启用VEPS交互水平；及
基于所述经启用VEPS交互水平而确定所述所要最大加速度限制。
3.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括：
接收来自节气门位置传感器的对应于加速度器踏板的位置的第一信号、来自引擎制动器的对应于引擎制动器状态的第二信号及对应于巡航控制状态的第三信号；及
基于所述所检测VEPS交互水平、第一信号、第二信号及第三信号而确定自动制动器预选状态的条件。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述检测步骤包括确定是否启用第一VEPS参数、第二VEPS参数或第三VEPS参数；
其中，所述第一VEPS参数和行车制动器与引擎制动器之间的交互有关，所述第二VEPS参数和坡度制动器与行车制动器之间的交互有关，且所述第三VEPS参数和引擎制动器与巡航控制设定之间的交互有关。
5.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括使所述对应于行车制动器输入的信号通过积分器以推断所要减速速率。
6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
接收对应于到所述变速器的输入扭矩的信号；
用速度传感器测量驱动轴速度；及
依据输入扭矩、当前齿轮比及所测量驱动轴速度计算实际牵引制动作用力。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述计算经预测交通工具加速度包括依据实际牵引制动作用力及气动负载计算经预测交通工具加速度。
8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括针对所述变速器的所述操作将换挡控制到所述选定一个齿轮比，使得在所述选择步骤之后，交通工具加速度等于或小于所述所要最大加速度限制。
9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
从所述变速器的所述N个自动可选择齿轮比确定当前齿轮比C；
针对从C到RMax的所述N个自动可选择齿轮比中的一或多者计算经估计牵引制动作用力直到所述经估计所需牵引制动作用力大约等于或大于所述所计算经估计牵引制动作用力为止，其中RMax对应于所述N个自动可选择齿轮比中的最大齿轮比；
选择C与RMax之间的对应于等于或大于所述所计算经估计牵引制动作用力的所述经估计所需牵引制动作用力的所述齿轮比；及
如果所述选定齿轮比不同于C，那么针对所述变速器的所述操作将换挡从C控制到所述选定齿轮比。
10.一种用于选择齿轮比以用于可操作地使机动交通工具减速的系统，其包括：
变速器，其具有多个自动可选择齿轮比；
变速器控制电路，其经配置以控制所述变速器的操作；
感测装置，其电耦合到所述变速器控制电路，所述感测装置经配置以测量道路坡度；
引擎控制电路，其经配置以控制操作地耦合到所述变速器的内燃引擎的操作；及
数据链路，其建立于所述变速器控制电路与所述引擎控制电路之间；
其中所述变速器控制电路包含其中存储有指令的存储器，所述指令可由所述变速器控制电路执行以：启用自动制动器预选逻辑；依据道路坡度确定所述交通工具的所要最大加速度限制；依据道路坡度及经估计交通工具质量计算经预测交通工具加速度；计算经预测交通工具加速度与实际交通工具加速度之间的差；针对所述多个自动可选择齿轮比中的至少一者计算经估计所需牵引制动作用力及经估计牵引制动作用力；及基于所述经估计所需牵引制动作用力与经估计牵引制动作用力的比较而针对所述变速器的操作从所述多个齿轮比选择所述齿轮比。
11.根据权利要求10所述的系统，其进一步包括：
节气门控制传感器，其电耦合到所述数据链路以用于将对应于加速度器踏板位置的信号传递到所述变速器控制电路；
行车制动器传感器，其电耦合到所述数据链路以用于将对应于行车制动器输入的信号传递到所述变速器控制电路；
其中，存储于所述变速器控制电路的所述存储器中的所述指令包含可由所述变速器控制电路执行以将来自所述节气门控制传感器的所述信号与阈值进行比较、确定所述行车制动器输入的状态且基于所述比较及状态而确定是否启用所述自动制动器预选逻辑的指令。
12.根据权利要求10所述的系统，其中存储于所述变速器控制电路的所述存储器中的所述指令包含可由所述变速器控制电路执行以检测经启用VEPS交互水平且基于所述经启用VEPS交互水平而确定所述所要最大加速度限制的指令。
13.根据权利要求10所述的系统，其中存储于所述变速器控制电路的所述存储器中的所述指令包含可由所述变速器控制电路执行以进行以下操作的指令：确定所述变速器的当前齿轮比；针对来自所述当前齿轮比与最大齿轮比之间的所述多个自动可选择齿轮比中的一或多者计算所述经估计牵引制动作用力直到所述经估计所需牵引制动作用力大约等于或大于所述所计算经估计牵引制动作用力为止；及选择所述当前齿轮比与所述最大齿轮比之间的对应于等于或大于所述所计算经估计牵引制动作用力的所述经估计所需牵引制动作用力的所述齿轮比。
14.一种控制机动交通工具中的变速器的方法，其包括：
提供：所述变速器的N个自动可选择齿轮比，所述N个自动可选择齿轮比包含最小齿轮比RMin及最大齿轮比RMax；变速器控制电路，其用于可操作地控制所述变速器；内燃引擎，其可操作地产生到所述变速器的输入扭矩；引擎控制电路，其用于可操作地控制所述引擎；数据链路，其建立所述引擎控制电路与所述变速器控制电路之间的电通信；及引擎制动器，其可操作地耦合到所述引擎；
接收来自节气门位置传感器的对应于加速度器踏板的位置的第一信号、来自所述引擎制动器的对应于引擎制动器状态的第二信号及对应于巡航控制状态的第三信号；
依据所述第一信号与阈值、所述第二信号及所述第三信号的比较确定自动制动器预选状态；
用感测装置测量坡度且将所述坡度测量传递到所述变速器控制电路；
从所述交通工具接收对应于行车制动器输入的第四信号；
基于所述所测量坡度及第四信号而确定所述交通工具的所要最大加速度限制；
基于所述坡度及经估计交通工具质量而计算经预测交通工具加速度；
测量当前交通工具加速度；
计算所述经预测交通工具加速度与所测量交通工具加速度之间的差；
基于经估计交通工具质量、所要最大加速度限制、坡度及所述所计算差而计算经估计所需牵引制动作用力；
从所述变速器的所述N个自动可选择齿轮比确定当前齿轮比C；
针对从C到RMax的每一自动可选择齿轮比计算经估计牵引制动作用力直到所述经估计所需牵引制动作用力大约等于或大于所述所计算经估计牵引制动作用力为止；
选择C与RMax之间的对应于等于或大于所述所计算经估计牵引制动作用力的所述经估计所需牵引制动作用力的所述齿轮比；及
如果所述选定齿轮比不同于C，那么针对所述变速器的所述操作将换挡从C控制到所述选定齿轮比。
15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：
检测经启用VEPS交互水平；及
基于所述经启用VEPS交互水平而确定所述所要最大加速度限制。
16.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括基于所述所检测VEPS交互水平、第一信号、第二信号及第三信号而确定所述自动制动器预选状态。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述检测步骤包括确定是否启用第一VEPS参数、第二VEPS参数或第三VEPS参数；
其中，所述第一VEPS参数和行车制动器与引擎制动器之间的交互有关，所述第二VEPS参数和坡度制动器与行车制动器之间的交互有关，且所述第三VEPS参数和引擎制动器与巡航控制设定之间的交互有关。
18.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括使所述第四信号通过积分器以推断所要减速速率。
19.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：
接收对应于到所述变速器的输入扭矩的第五信号；
用速度传感器测量驱动轴速度；及
依据输入扭矩、当前齿轮比及所测量驱动轴速度计算实际牵引制动作用力。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述计算经预测交通工具加速度包括依据实际牵引制动作用力及气动负载计算经预测交通工具加速度。
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