CN105424967A - 变速器节点速度监测 - Google Patents

Abstract

一种用于监测固定挡变速器的方法，包括基于中心距离和传动比推导行星齿轮组中的每个的节点速度关系以及基于变速器输入速度状态、中间节点速度状态和变速器输出速度状态确定行星齿轮组的节点的等效速度参数。基于行星齿轮组的节点速度关系以及行星齿轮组的节点的等效速度参数而确定每个离合器的离合器滑移速度关系。旋转速度传感器监测变速器输入速度、中间节点速度和变速器输出速度。每个离合器的离合器滑移速度基于相应的离合器滑移速度关系以及监测的变速器输入速度、监测的中间节点速度以及监测的变速器输出速度而确定。

Description

变速器节点速度监测

技术领域

本公开涉及一种扭矩传递装置以及与其相关联的监测。

背景技术

变速器装置用在机动车辆中以从扭矩发生装置(诸如内燃机)向车辆动力总成系统传递扭矩以响应于操作者请求产生牵引力。变速器装置包括齿轮组和离合器以在多个固定传动比中的一个中传递扭矩。由于在相邻的固定传动比之间相对小幅值的速度增量变化，用于检测离合器粘连(tie-ups)、离合器空挡状态以及其他故障的变速器装置的监测操作在构造有大量固定传动比(即，多于五个)的变速器装置中可能是具有挑战性的。

发明内容

本文的描述包括多个行星齿轮组和多个离合器的固定齿轮变速器。一种用于监测固定挡变速器的方法包括：基于中心距离和传动比推导行星齿轮组中的每个的节点速度关系，并且基于变速器输入速度状态、中间节点速度状态以及变速器输出速度状态确定行星齿轮组的节点的等效速度参数。基于行星齿轮组的节点速度关系和行星齿轮组的节点的等效速度参数而确定每个离合器的离合器滑移速度关系。旋转速度传感器监测输入变速器速度、中间节点速度和变速器输出速度。基于相应的离合器滑移速度关系和监测的输入变速器速度、监测的中间节点速度以及监测的变速器输出速度而确定每个离合器的离合器滑移速度。

还描述了一种用于监测动力总成系统的固定挡变速器的方法，所述动力总成系统包括行星齿轮组和多个离合器，所述方法包括：

推导每个行星齿轮组的节点速度关系；

基于变速器输入速度、至少一个中间节点速度和变速器输出速度而确定行星齿轮组的节点的等效速度参数；

基于行星齿轮组的节点速度关系和行星齿轮组的节点的等效速度参数而确定每个离合器的离合器滑移速度关系；

经由旋转速度传感器而动态地监测变速器输入速度、至少一个中间节点速度和变速器输出速度；并且

基于相应的离合器滑移速度关系和动态监测的变速器输入速度、至少一个中间节点速度和变速器输出速度而计算每个离合器的离合器滑移速度。

在该方法中，推导每个行星齿轮组的节点速度关系包括基于行星齿轮组的环形齿轮/支架齿轮传动比和太阳齿轮/支架齿轮传动比以及行星齿轮组的环形齿轮、支架齿轮和太阳齿轮的旋转速度而推导每个行星齿轮组的节点速度关系。

该方法还包括基于动态监测的变速器输入速度、至少一个中间节点速度和变速器输出速度、行星齿轮组的节点速度关系以及行星齿轮组的等效速度参数而计算行星齿轮组的每个节点的节点速度。

该方法还包括基于行星齿轮组的每个节点的计算的节点速度而执行节点超速检测例程。

该方法还包括当节点中的一个的计算的节点速度超过阈值时检测节点超速条件并且控制动力总成系统的操作以基于此而限制变速器输入速度。

该方法还包括基于对应的计算的离合器滑移速度而检测离合器中的一个的离合器故障。

在该方法中，基于对应的计算的离合器滑移速度检测离合器中的一个的离合器故障包括当离合器的计算的离合器滑移速度小于阈值滑移速度时检测所述离合器中的一个的离合器粘连。

在该方法中，基于计算的离合器滑移速度检测离合器中的一个的离合器故障包括当离合器的计算的离合器滑移速度大于阈值滑移速度时检测所述离合器中的一个的离合器空挡状态。

当结合附图时，从一些最佳模式的以下详细描述以及用于执行权利要求限定的本教导的其他实施例，本教导的上述特征和优点以及其他特征和优点变得明显。

附图说明

现将参考附图通过示例描述一个或多个实施例，所述附图中：

图1示意性示出根据本发明的固定挡(fixed-gear)变速器和所附的变速器控制器的控制杆图；

图2示意性示出根据本发明的离合器速度计算例程，其包括基于相应的离合器滑移速度关系以及动态监测的变速器速度(包括变速器输入速度、中间节点速度和变速器输出速度)确定离合器中的一个的离合器滑移速度；

图3示意性示出根据本发明的变速器离合器滑移速度监测例程，其包括基于离合器滑移速度检测变速器的离合器的离合器故障的出现；和

图4示意性示出根据本发明的变速器节点超速监测例程的一个实施例，所述变速器节点超速监测例程包括用于检测节点超速条件的出现以及响应于此缓解的过程。

具体实施方式

现在参考附图，其中描绘仅仅是为了示出一定示例实施例的目的而不是为了限制所述示例实施例的目的，图1示意性示出被构造用于在多个固定挡位状态中的一个下操作的固定挡变速器10以及所附的变速器控制器15的控制杆图。变速器10是一个实施例的示例并且提供用于参考图2、图3和图4描述的监测例程的背景。

在一个实施例中，变速器10用于在车辆的输入构件12与输出构件14之间传递扭矩，其中所述输入构件12可旋转地联接到扭矩发生器，例如，内燃机，并且所述输出构件14可旋转地联接到动力总成系统以将牵引扭矩传送到车辆车轮而用于推进。变速器10包括多个相互作用的行星齿轮，其包括，第一行星齿轮组20、第二行星齿轮组30、第三行星齿轮组40和第四行星齿轮组50。如所示，行星齿轮组中的每个是简单行星齿轮组，所述简单行星齿轮组包括太阳齿轮、通过共同的支架和环形齿轮联接的多个行星齿轮。同样，第一行星齿轮组20包括第一太阳齿轮22、第一行星齿轮24和第一环形齿轮26，第二行星齿轮组30包括第二太阳齿轮32、第二行星齿轮34和第二环形齿轮36，第三行星齿轮组40包括第三太阳齿轮42、第三行星齿轮44和第三环形齿轮46，并且第四行星齿轮组50包括第四太阳齿轮52、第四行星齿轮54和第四环形齿轮56。上述太阳齿轮、行星齿轮和环形齿轮中的每个对应于变速器旋转速度节点。其他变速器构造和行星齿轮组可以被使用，其包括复合行星齿轮。

在变速器10的一个实施例中，变速器齿轮传动如下构造。为了示例而不意旨限制本文描述的概念，提供具体的值。第一行星齿轮组20是输出齿轮组，其具有83/37的齿比率、1.0的标称环形齿轮/支架齿轮传动比以及2.24的太阳齿轮/支架齿轮传动比。第二行星齿轮组30是输入齿轮，其具有83/37的齿比率、1.0的标称环形齿轮/支架齿轮传动比以及2.24的太阳齿轮/支架齿轮传动比。第三行星齿轮组40是反动齿轮组，其具有74/25的齿比率、1.0的标称环形齿轮/支架齿轮传动比以及2.96的太阳齿轮/支架齿轮传动比。第四行星齿轮组50是超速齿轮组，其具有74/46的齿比率、1.0的标称环形齿轮/支架齿轮传动比以及1.607的太阳齿轮/支架齿轮传动比。变速器10包括多个可控制的离合器和制动器元件，其包括可控制的可选择单向离合器(CB1R)61、第一制动器(CB38)62、第一离合器(C57R)63、第二离合器(C6789)64、第二制动器(CB123456)65、第三离合器(C4)66以及第三制动器(CB29)67。如本文使用的，词语“离合器”和“制动器”指任何类型的选择性地可促动的扭矩传递装置，例如，其包括单个或复合摩擦盘离合器或组合包(packs)、带式离合器和制动器以及机械式单向离合器。“离合器”可旋转地联接两个旋转元件之间的旋转，并且“制动器”使得旋转元件的旋转接到变速器壳16。优选由变速器控制器15控制的液压控制回路控制上述离合器和制动器的促动和停用从而控制通过变速器10的功率流。上述离合器和制动器还可总体上称为“离合器”。

变速器10包括多个旋转速度传感器，其包括监测输入构件12的旋转位置和速度的输入速度传感器72、监测输出构件14的旋转位置和速度的输出速度传感器74以及一个或多个中间节点速度传感器76。如所示，有监测变速器10的内部节点中的一个的旋转速度的单个中间节点速度传感器76。具体地，在这个实施例中，中间节点速度传感器76监测第三太阳齿轮42的旋转速度。如参考图2描绘的离合器速度计算例程200描述的，来自输入速度传感器72、输出速度传感器74和单个中间节点速度传感器76的监测速度能够用于利用在操纵杆图中表达的变速器10的关于变速器10的机械相互连接的信息以及相关的分析工具直接地和动态地计算在所示的九速变速器10中的节点中的每个处的旋转速度。在包括十速变速器的可替代实施例中，两个中间节点速度传感器被使用以直接计算在变速器的每个节点处的旋转速度。如所示，单个中间节点速度传感器76监测第三行星齿轮40的第三太阳齿轮42的旋转速度。

变速器控制器15在操作过程中动态地监测来自输入速度传感器72、输出速度传感器74和中间节点速度传感器76中的每个的输入。传感器72、74、76中的每个可以是能够响应于关注的旋转构件的目标元件通过而产生电可读信号的任何旋转感测装置，通过示例，所述旋转感测装置包括霍尔效应传感器、磁致伸缩传感器、可变磁阻传感器或者另一合适的边缘感测装置。目标元件优选具有多个等距间隔的检测边缘，例如，以相同旋转幅度被索引的下降边缘。在一个实施例中，目标元件具有以6°的旋转而被索引的六十(60)个等距间隔的下降边缘。目标元件可以使用其他量的检测边缘。来自传感器72、74和76中的每个的单个输出可以指示旋转方向，即，指示旋转的正向或反向。对于本领域技术人员而言，已知旋转感测装置的应用和使用。

表1示出离合器和制动器促动以及通过用于各个挡位的变速器10的功率流，其中“X”表示相应离合器的促动以使得在指示的挡位操作。

表1

挡位	传动比	级比	CB1R	CB38	C57R	C6789	CB123456	C4	CB29
										R	-2.960		X		X
N	-	-0.63
										1	4.689		X				X
2	3.306	1.42					X		X
										3	3.012	1.10		X			X
4	2.446	1.23					X	X
										5	1.923	1.27			X		X
6	1.446	1.33				X	X
										7	1.000	1.45			X	X
8	0.747	1.34		X		X
										9	0.617	1.21				X			X

词语控制器、控制模块、模块、控制、控制单元、处理器和相似的词语指专用集成电路(ASIC)、电子电路、中央处理单元(例如微处理器)以及执行一个或多个软件或固件程序或例程的相关联的记忆和存储装置(只读、可编程只读、随机存取、硬盘等)、组合逻辑电路、输入/输入电路和装置、信号调节和缓冲电路以及其他组件中的任何一个或者各种组合从而提供所描述的功能。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算法和相似的词语指的是任何控制器可执行的指令集，其包括校准和查询表。每个控制器执行控制例程以提供期望的功能，其包括监测来自感测装置以及其他联网控制器的输入和执行控制和诊断例程以控制促动器的操作。例程可以以规则的时间间隔执行，例如，在正在操作过程中每100微秒或者3.125、6.25、12.5、25加100微秒执行。可替代地，例程可以响应于事件的发生而执行。控制器之间以及控制器、促动器和/或传感器之间的通信可以利用直接的有线连接、联网通信总线连接、无线连接或者任何其他合适的通信连接而实现。固定挡变速器10为了示出本文描述的概念而提供变速器的非限制性示例。其他的固定变速器可以使用本文描述的概念而具有相似的效果。

固定挡变速器10在操作过程中被动态监测，其包括监测包括中间节点速度的变速器速度从而动态地检测离合器粘连或者另一离合器故障的出现从而缓解扭矩的变化、防止或最小化车辆加速度或减速度的变化并且避免可能减少变速器的使用寿命的不期望的硬件机械应力。这可以包括执行用于调节向变速器10的发动机扭矩输入的命令以及其他扭矩控制命令。

图2示意性示出离合器速度计算例程200，所述离合器速度计算例程200包括这样的过程，所述过程用于基于相应的离合器滑移速度关系以及包括变速器输入速度、中间节点速度和变速器输出速度的动态监测的变速器速度而确定用于离合器中的一个的离合器滑移速度。离合器速度计算例程200有利地用在使用多个行星齿轮组的固定挡变速器系统的实施例上并且被参考九速变速器10的实施例描述，所述九速变速器10使用参考图1描述的四个行星齿轮组。离合器速度计算例程200的概念可以适合于以任何固定挡变速器实施从而利用如在控制杆图中表达的关于变速器的结构的信息和相关的分析工具以及来自速度传感器的输入而直接计算在节点中的每个处的旋转速度。表2提供为图例，其中数字标记的方框和对应的功能如下阐述。

表2

离合器速度计算例程200用于使用限定优选离线推导的机械关系的等式而确定用于变速器的离合器的离合器滑移速度，并且利用如下的动态监测变速器速度而动态地执行。

用于每个行星齿轮组的以等式形式的节点速度关系基于传动比而被推导(202)。参考如参考图1描述的变速器10的齿轮传动构造，有用于第一、第二、第三和第四行星齿轮组20、30、40和50中的每个的以等式形式的节点速度关系。

用于第一行星齿轮组20的节点速度关系如下，所述第一行星齿轮组20包括输出齿轮组，所述输出齿轮组具有83/37的齿比率、1.0的标称环形齿轮/支架齿轮传动比以及2.24的太阳齿轮/支架齿轮传动比。

-b*N_R1+(a+b)*N_C1–a*N_S1＝0[1]

其中：

a是第一太阳齿轮/支架齿轮传动比，其在该实施例中为2.24；

b是第一环形齿轮/支架齿轮传动比，其在该实施例中为1.0；

N_R1是第一环形齿轮26的旋转速度；

N_C1是第一支架齿轮24的旋转速度；以及

N_S1是第一太阳齿轮22的旋转速度。

用于第二行星齿轮组30的节点速度等式如下，所述第二行星齿轮组包括输入齿轮组，其具有83/37的齿比率、1.0的标称环形齿轮/支架齿轮传动比以及2.24的太阳齿轮/支架齿轮传动比，所述等式为：

-d*N_R2+(c+d)*N_C2–c*N_S2＝0[2]

其中：

c是第二太阳齿轮/支架齿轮传动比，其在这个实施例中为2.24；

d是第二环形齿轮/支架齿轮传动比，其在这个实施例中为1.0；

N_R2是第二环形齿轮36的旋转速度；

N_C2是第二支架齿轮34的旋转速度；以及

N_S2是第二太阳齿轮32的旋转速度。

用于第三行星齿轮组40的节点速度等式如下，所述第三行星齿轮组40包括反动(reaction)齿轮组，其具有74/25的齿比率，1.0的环形齿轮/支架齿轮传动比以及2.96的太阳齿轮/支架齿轮传动比，所述等式如下：

-f*N_R3+(e+f)*N_C3–e*N_S3＝0[3]

其中

e是第三太阳齿轮/支架齿轮齿轮传动比，其在这个实施例中为2.96；

f是第三环形齿轮/支架齿轮传动比，其在这个实施例中为1.0；

N_R3是第三环形齿轮46的旋转速度；

N_C3是第三支架齿轮44的旋转速度；和

N_S3是第三太阳齿轮42的旋转速度。

用于第四行星齿轮组50的节点速度等式如下，所述第四行星齿轮组包括超速齿轮组，其具有74/46的齿比率，1.0的标称环形齿轮/支架齿轮齿轮传动比以及1.607的太阳齿轮/支架齿轮传动比，所述等式如下：

-h*N_R4+(g+h)*N_C4–g*N_S4＝0[4]

其中：

g是第四太阳齿轮/支架齿轮传动比，其在这个实施例中为1.607；

h是第四环形齿轮/支架齿轮传动比，其在这个实施例中为1.0；

N_R4是第四环形齿轮56的旋转速度；

N_C4是第四支架齿轮54的旋转速度；和

N_S4是第四太阳齿轮52的旋转速度。

等效速度参数是能够基于齿轮组的各个节点的互连以及变速器10的监测的节点(包括输入节点、输出节点和监测的中间节点(204))而确定的节点速度。通过示例，用于所示变速器10的等效速度参数包括：

N_R4＝N_R3＝N_C1＝N_O[5]

其中N_O是输出构件14的旋转速度，其由输出速度传感器74监测。用于所示变速器10的其他等效速度参数包括：

N_C4＝N_C3[6]

以及

N_S3＝N_IS[7]

其中N_IS是中间节点速度，其是由所示的单个中间节点速度传感器76监测的第三行星齿轮组40的第三太阳齿轮42的旋转速度。

可执行离合器滑移速度等式基于节点速度等式以及等效速度参数而对于离合器中的每个推导(206)。这包括基于用于行星齿轮组的节点速度等式以及等效速度参数确定用于离合器中的每个的初始离合器滑移速度等式。每个初始离合器滑移速度等式基于变速器节点的旋转速度，所述变速器节点在相应的离合器被完全促动和接合时粘连在一起。初始离合器滑移速度等式的一个示例包括如下：

Nslip(C4)＝N_S4–N_C3[8]

其中N滑移(C4)是离合器C4的离合器滑移速度，N_S4是第四太阳齿轮52的旋转速度并且N_C3是当第四太阳齿轮52的旋转通过离合器C4的促动而粘连到第三支架齿轮44的旋转时，第三支架齿轮44的旋转速度。能够相似地推导用于其他离合器的初始离合器滑移速度等式。

通过图示，现在利用离合器C4作为示例描述基于节点速度等式和等效速度参数的用于离合器中的一个的可执行离合器滑移速度等式的推导。离合器C4使得来自具有节点速度等式(包括等式3和等式4(上述))的第三和第四行星齿轮组40、50的元件相粘连。等效速度参数插入节点速度等式中，所述节点速度等式例如如下包括等式3和等式4：

-f*N_O+(e+f)*N_C3–e*N_IS＝0[9]

-h*N_O+(g+h)*N_C3–g*N_S4＝0[10]

等式9被求解而得到如下的N_C3：

N_C3＝(e*N_IS+f*N_O)/(f+e)[11]

等式11所示的N_C3的结果等式如下带入等式10。

-h*N_O+(g+h)*(e*N_IS+f*N_O)/(f+e)–g*N_S4＝0[12]

如在等式12中所示的得到的等式被求解而得到如下的N_S4。

N_S4＝{-h*N_O+(g+h)*(e*N_IS+f*N_O)/(f+e)}/g[13]

用于离合器C4的离合器滑移如等式8所描述而被确定。等式11所示的N_C3的结果以及等式13所示的N_S4的结果代入等式8中，得到以下等式。

Nslip(C4)＝{-h*N_O+(g+h)*(e*N_IS+f*N_O)/(f+e)}/g-(e*N_IS+f*N_O)/(f+e)[14]

因此，能够利用包括中间节点速度N_IS和输出速度N_O的监测状态计算离合器C4的滑移速度。等式14的执行能够简化为算法代码，所述算法代码能够每当中间节点速度N_IS和输出速度N_O通过监测而确定时被动态执行。本领域技术人员能够利用相似的代换而基于节点速度等式和等效速度参数推导用于所有离合器的可执行离合器滑移速度等式。

在动态操作状态过程中，来自变速器的旋转速度传感器的信号输出209被定期监测(210)。对于参考图1所示的变速器10的实施例，信号输出209包括监测输入构件12的输入速度N_I的输入速度传感器72、监测输出构件12的输出速度N_O的输出速度传感器74以及监测中间节点速度N_IS的中间节点速度传感器76，所述中间节点速度与第三行星齿轮40的第三太阳齿轮42的旋转速度相关联。用于离合器中的每个的离合器滑移速度基于相应的离合器滑移速度等式和监测的输入变速器速度、监测的中间节点速度以及监测的变速器输出速度而计算，并且确定用于所有变速器节点的节点速度(212)。离合器滑移速度和节点速度被使得能够由其他控制例程(214)利用，所述其他控制例程包括参考图3描述的变速器离合器滑移速度监测例程300以及参考图4描述的变速器节点超速监测例程400。

图3示意性示出变速器离合器滑移速度监测例程300的一个实施例，所述变速器离合器滑移速度监测例程300包括：基于离合器滑移速度而评估离合器中的每个的操作从而动态地检测离合器故障的出现。这采用上文描述的变速器系统10的实施例以及参考图2描述的离合器速度计算例程200而被描述。本文所描述的概念可以应用于其他变速器系统。表3提供为图例，其中数字标记的方框和对应的功能如下阐述。

表3

变速器离合器滑移速度监测例程300被定期执行，例如，在动力总成系统正在操作过程中每100微秒执行一次。每次执行(300)时，确定是否已经设置活动标志，其指示已经检测到不期望的车辆减速(302)。如果没有设置活动标志(302)(0)，变速器命令被监测以确定变速器当前处于稳定状态操作(304)(1)下还是变速器换挡正在进行(304)(0)。当指示已经检测到不期望的车辆减速或者变速器当前处于稳定状态操作(304)(1)的活动标志已经被设置时，控制例程被执行以监测不期望的车辆减速(306)。

用于监测不期望的车辆减速(306)的控制例程包括从离合器速度计算例程200监测所有离合器的离合器滑移速度、用于车辆加速(305)的操作者指令、传感器输入(其包括车辆纵向加速传感器(303)，例如，加速计)、用于评估车辆减速(306)的输出速度传感器。控制例程能够通过将监测的离合器滑移速度与每个离合器的对应期望的离合器滑移速度进行比较而使得不期望的车辆减速与不期望的离合器促动或离合器停用合理化。

用于监测不期望的车辆减速的控制例程的结果被评估(308)，并且当检测到不期望的车辆减速(308)(1)时，活动标志被设置(为真)(312)。用于缓解操作和选择可实现的挡位状态的控制例程被执行(315)并且变速器离合器滑移速度监测例程300的这个迭代结束(340)。

每当离合器速度计算例程200用在变速器离合器滑移速度监测例程300(即，步骤306、315、330、348和350)中时，所述离合器速度监测例程200更新以动态地提供最新的离合器速度的计算，从而随后用于基于新收集的数据执行控制例程。

当没有监测到不期望的车辆减速(308)(0)时或者当系统指示变速器换挡正在进行(304)(0)时，不期望的车辆减速活动标志被设置(＝假)(310)。在这种情况下，启用标准被监测(314)，包括监测换挡中止、换挡暂停以及触发的发生以确定离合器监测被启用(316)。当不被启用(316)(0)时，这个迭代结束而不再进行进一步动作(340)。

当被启用(316)(1)时，确认对于命令的换挡(320)的要接合的(on-coming)和要断开的(off-going)离合器。执行离合器粘连测试，其包括评估即将断开的离合器中的每个的速度。这包括对于从i＝1到n索引的要断开的离合器，反复地选择和索引遍及要断开的离合器(322)。这包括评估选择的离合器以确定其是否已经完成离合器操作测试(324)，如果没有(324)(0)，则确定要断开的离合器条件，例如，出现减小的离合器压力(326)以及是否满足所述条件(328)。当满足要断开的离合器条件(328)(1)时，用于选择的离合器的离合器滑移速度被评估以确定滑移速度是否大于或等于滑移速度(330)的通过阈值。当滑移速度大于或等于滑移速度的通过阈值(330)(0)时，选择的离合器的离合器滑移速度被评估以确定滑移速度是否小于或等于滑移速度的最小阈值(332)。当滑移速度大于或等于滑移速度的通过阈值(330)(1)，或者当滑移速度小于或等于滑移速度的最小阈值(332)(1)时，例程确定完成对于评估的离合器的操作测试(334)。当不满足要断开的离合器条件(328)(0)时，或者当滑移速度不小于或等于滑移速度的最小阈值(332)(0)时，要断开的离合器计数被索引(336)和评估(338)。如果已经评估所有要断开的离合器(338)(0)，例程顺序地循环以执行用于下一个要断开的离合器的离合器粘连测试(步骤322至338)。否则(338)(1)，继续监测要接合的离合器(一个或多个)。

用于缓解操作和选择可实现的挡位状态的控制例程包括从离合器速度计算例程200监测所有离合器的离合器滑移速度和评估间歇空挡操作的出现以将故障的位置分离并且选择用于继续车辆操作的安全挡位。现在描述这个操作。离合器空挡例程对于每个要接合的离合器执行，其中要接合的离合器从j＝1索引到m(340)。这包括评估选择的离合器以确定所述离合器是否已经完成离合器操作性测试(342)，并且如果没有(342)(0)，则确定要接合的离合器条件(例如，出现离合器压力增大)(344)以确定是否满足所述条件(346)。当满足要接合的离合器条件(346)(1)时，选择的离合器的离合器滑移速度被评估以确定滑移速度是否小于或等于滑移速度(348)的通过阈值。当离合器滑移速度不小于或等于滑移速度的通过阈值(348)(0)时，选择的离合器的离合器滑移速度被评估以确定滑移速度是否大于或等于滑移速度的最大阈值(350)。当滑移速度小于或等于滑移速度的通过阈值(348)(1)时，或者当滑移速度大于或等于滑移速度的最大阈值(350)(1)时，例程确定对于评估的离合器的离合器操作测试完成(352)。当不满足要接合的离合器条件(346)(0)时，或者当滑移速度不大于或等于滑移速度的最大阈值(350)(0)时，要接合的离合器计数被索引(354)和评估(356)。如果所有断开的离合器已经被评估(356)(0)，例程顺序地循环以执行下一个要接合的离合器的离合器空挡测试(步骤342至354)。变速器离合器滑移速度监测例程300的这个迭代结束(360)。

变速器离合器滑移速度监测例程300利用变速器节点速度和离合器滑移速度提供变速器内部部件超速保护和离合器容量故障监测，其包括用于检测可能导致变速器故障的节点超速条件的基于动态的方法。基于变速器硬件设计而计算的节点速度被动态地更新和监测从而立即激发变速器硬件保护，其包括利用发动机扭矩控制和/或发动机速度控制以防止当由在一个或多个变速器节点处的超速条件的检测而激发时的变速器硬件故障。故障检测包括检测液压回路故障、离合器控制螺线管故障和/或离合器机械故障。这种操作还有助于减少诊断算法复杂性和校准。动态监测和检测在换挡事件以及稳定状态挡位操作过程中、包括在换挡序列点过程中执行以评估用于粘连检测的传动比/滑移，这允许对于粘连检测和缓解的立即评估和决定。这个构造还利用节点速度以及单独的离合器滑移速度而执行和实现单个换挡过程中的结果，因此增加可靠性和系统鲁棒性。

图4示意性示出变速器节点超速监测例程400的一个实施例，所述变速器节点超速监测例程400包括用于检测出现节点超速条件的过程和响应于此而缓解。这利用上述的变速器系统10的实施例以及参考图2描述的离合器速度计算例程200进行描述。本文描述的概念可以应用于其他变速器系统。表4被提供为图例，其中数字标记的方框和对应的功能如下阐述。

表4

变速器节点超速监测例程400利用本文对于变速器10的实施例描述的作为离合器速度计算例程200的一部分的节点速度等式而周期性地确定变速器的节点的节点速度(410)。变速器的每个节点的多个节点速度阈值被确定，例如，所述节点速度阈值的示例图像地示出为包括示出为关于时间402的速度(RPM)404，其具有包括阈值A403、阈值B401和阈值C405的阈值。阈值A403是标称节点速度，阈值B401是与速度增大状态相关联的上节点速度并且阈值C405是与速度降低状态相关联的下节点速度。

节点速度被与阈值A比较(412)。当节点速度超过阈值A(412)(1)时，变速器发出发动机速度请求以将变速器输入速度状态，即发动机速度，限制到等于或小于校准速度，所述校准速度小于在此节点速度超过阈值A的发动机速度(414)。否则(412)(0)，例程400的这个迭代结束(424)。

节点速度继续被监测并且更新，并且与阈值B相比较(416)。当节点速度小于阈值B(416)(0)时，例程将节点速度与阈值C进行比较(418)。当节点速度持续大于阈值C(418)(0)时，变速器继续发送发动机速度请求以将变速器输入速度限制到等于或小于校准速度，所述校准速度小于在此节点速度超过阈值A的发动机速度(414)。当节点速度降低到小于阈值C(418)(1)时，这个迭代结束(424)。当节点速度大于阈值B(416)(1)时，变速器继续发送发动机速度请求。变速器还命令变速器到空挡范围并且停用所有离合器从而使得变速箱免受任何引起的惯性和载荷。缓解策略被执行以降低发动机速度以使得变速器的操作在安全挡位状态(420)。节点速度阈值与阈值C比较，只要节点速度阈值大于阈值C并且包括驱动-空挡-驱动范围变化的变速器范围变化已经出现，缓解策略继续执行(422)(0)。否则(422)(1)，这个迭代结束(424)。通过执行而因此采用变速器的计算的节点速度，系统能够监测、检测和缓解超速条件。

详细描述和附图或图支撑和描述本教导，但是本教导的范围仅仅由权利要求限定。尽管已经详细描述用于实施本教导的一些最佳模式和其他实施例，存在用于实践在附加的权利要求中限定的本教导的各种可替代设计和实施例。

Claims (10)

1.一种用于监测固定挡变速器的方法，所述固定挡变速器包括多个互连的行星齿轮组以及多个在操作过程中能选择性促动的离合器，所述方法包括：

基于相应行星齿轮组的传动比而推导每个行星齿轮组的节点速度关系；

基于变速器输入速度、中间节点速度以及变速器输出速度而确定行星齿轮组的节点的等效速度参数；

基于行星齿轮组的节点速度关系以及行星齿轮组的节点的等效速度参数而确定每个离合器的离合器滑移速度关系；

经由旋转速度传感器而动态地监测变速器输入速度、中间节点速度和变速器输出速度；并且

基于相应的离合器滑移速度关系和动态监测的变速器输入速度、中间节点速度以及变速器输出速度而计算每个离合器的离合器滑移速度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中基于相应行星齿轮组的传动比而推导每个行星齿轮组的节点速度关系包括基于环形齿轮/支架齿轮传动比、太阳齿轮/支架齿轮传动比以及行星齿轮组的环形齿轮、支架齿轮和太阳齿轮的旋转速度而推导节点速度关系。

3.根据权利要求1所述的方法，其中经由旋转速度传感器动态地监测变速器输入速度、中间节点速度和变速器输出速度包括在正在进行的变速器操作过程中周期性地监测与所监测的变速器输入速度、中间节点速度和变速器输出速度相关联的、来自所述旋转速度传感器的信号输出。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括基于动态监测的变速器输入速度、中间节点速度和变速器输出速度、行星齿轮组的节点速度关系以及行星齿轮组的节点的等效速度参数而计算所述行星齿轮组的每个节点的节点速度。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括基于所计算的行星齿轮组的每个节点的节点速度而执行节点超速检测例程。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括当节点中的一个的所计算的节点速度超过阈值时检测节点超速条件、并且基于此限制所述变速器输入速度。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括基于对应的所计算的离合器滑移速度而检测离合器中的一个的离合器故障。

8.根据权利要求7所述的方法，其中基于对应的计算的离合器滑移速度检测离合器中的一个的离合器故障包括当离合器的所计算的离合器滑移速度小于阈值滑移速度时检测离合器中的一个的离合器粘连。

9.根据权利要求7所述的方法，其中基于对应的计算的离合器滑移速度而检测离合器中的一个的离合器故障包括当离合器的计算的离合器滑移速度大于阈值滑移速度时检测离合器中的一个的离合器空挡状态。

10.一种用于监测动力总成系统的固定挡变速器的方法，所述动力总成系统包括行星齿轮组和多个离合器，所述方法包括：

推导每个行星齿轮组的节点速度关系；

基于变速器输入速度、至少一个中间节点速度和变速器输出速度而确定行星齿轮组的节点的等效速度参数；

基于行星齿轮组的节点速度关系和行星齿轮组的节点的等效速度参数而确定每个离合器的离合器滑移速度关系；

经由旋转速度传感器而动态地监测变速器输入速度、至少一个中间节点速度和变速器输出速度；并且

基于相应的离合器滑移速度关系和动态监测的变速器输入速度、至少一个中间节点速度和变速器输出速度而计算每个离合器的离合器滑移速度。