CN105473903B - 多级自动变速器中的起动比的选择 - Google Patents

多级自动变速器中的起动比的选择 Download PDF

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Abstract

一种用于对具有单独可选速比的自动控制车辆变速器的换档映射进行修改的方法和装置。校准器从多种速比中确定起动比，并且校准器响应于环境压力和/或环境温度。校准器还可以响应于发动机速度、发动机温度、变速器温度、坡度以及坡度方向。

Description

多级自动变速器中的起动比的选择
技术领域
本发明涉及用于车辆的多级自动变速器，其中，该变速器具有可用于车辆自静止开始起动的多于一种的速比。
背景技术
近年来，已为车辆变速器提供有不断增加的数目的单独可选的速比。可以提供七种或更多种速比，并且以此，可以增强与车辆性能和经济性有关的许多因素。
用于自动变速器的控制策略非常复杂，需要考虑许多外部因素和内部因素来确定速比选择和速比改变的正时(timing)。这些策略通常被结合在包括关于变速器的所有使用情况的决策矩阵的换档映射(shift map)内。补充新的换档映射以适应新的情况可能是一项长期的且代价较大的任务，原因在于影响变速器行为的许多因素具有互相关联的效果。
特定的变速器可能具有满足使用情况的完善的换档映射。这种换档映射不仅可以控制速比选择和正时，而且在诸如‘舒适型’和‘运动型’之类的若干模式下亦是如此。这种变速器与替代发动机或替代车辆的配合可能会表现出某些缺点，然而，其并不需要更换当前换档映射。在提供有若干个替代发动机的情况下，可能会需要若干个不同的换档映射，从而可能导致成本的增加以及复杂性的增大。
另一方面，车辆制造商更希望变速器变型的数目最小化，从而不仅减少了制造清单和存货清单，而且还使所使用的变速器的不同类型的数目最小化。
在提供有大量速比的情况下，可以根据外部环境因素、车辆使用情况等从静止开始以多于一种的速比的情况安全地启动。车辆驾驶员在手动变速器中将根据情况和经验选择合适的速比，并且在条件合适的情况下，可以选择或者被授权以第二速度而非第一(最低)速度起动。
在自动控制的变速器的情况下，需要适当的控制策略来确定合适的速比以及在具有多个速度的变速器的情况下确定起动比(launch ratio)。
发明内容
根据本发明的方面，提供了一种确定包括或具有换档映射的自动控制型多级车辆变速器的起动比的方法，所述换档映射用以确定该变速器的速比选择，所述方法包括在变速器中提供用于车辆起动的多种速比，以及通过参照环境温度和/或环境压力运用用于起动的速比。
在本发明的方面中，提供了一种用于确定自动控制型多级车辆变速器的起动比的方法，所述方法包括在变速器中提供用于车辆起动的两种或更多种速比以及通过参照环境温度和/或环境压力和/或坡度来运用用于起动的速比。车辆变速器可以包括换档映射。该方法可以包括校准器的应用，并且校准器可以应用于换档映射。所述坡度可以是包括变速器的车辆所位于的坡度。
在本发明的方面中，起动比通过参照发动机温度和/或变速器温度和/或发动机速度和/或坡度方向来确定。
在实施方式中，该方法包括在低于第一预定的环境压力的情况下选择较低速比。由于环境压力与海拔相关联，因此，本发明的该方面的特征可以在于在高于预定海拔的情况下选择较低速比，并且贯穿该说明书，应当理解到，可以根据周知的关系用参照海拔来代替参照环境压力。
在实施方式中，该方法包括在高于第二预定的环境压力(即靠近海平面)的情况下选择较高速比。
在实施方式中，第一预定的环境压力与第二预定的环境压力相同。替代性地，第一预定的环境压力与第二预定的环境压力可以不同。
在另一实施方式中，第一预定的环境压力和第二预定的环境压力是可选择的。因此，不同的车辆变型可以使用相同的变速器和相同的换档映射，但是不同的车辆变型随着发动机在各海拔处的动力和/或扭矩的改变而例如适用于不同的发动机。在一个实施方式中，针对汽油发动机的确定选择以较低的速比进行起动时的环境压力低于针对柴油发动机的确定选择以较低的速比进行起动时的环境压力；换句话说，针对汽油发动机的运用以较低的速比起动时的海拔高于针对柴油发动机的运用以较低的速比起动时的海拔。
在实施方式中，该方法包括就装设汽油发动机的车辆而言在低于预定的环境温度的情况下确定较低速比。在另一实施方式中，该方法包括就装设柴油发动机的车辆而言在高于预定的环境温度的情况下确定较高速比。
在一个实施方式中，在运用较低速比的情况下环境温度随环境压力而逐步地改变，并且在低于阈值环境压力的情况下，对应所有的温度都可以运用较低速比。环境温度与环境压力之间的关系可以根据提供的是汽油发动机还是柴油发动机而改变，并且阈值环境压力可能会因装设汽油发动机的变型和装设柴油发动机的变型而不同。在一个实施方式中，针对装设汽油发动机的变型的阈值环境压力低于针对装设柴油发动机的变型的阈值环境压力。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于具有单独可选的速比的自动控制车辆变速器的换档映射的校准器，所述校准器从多种速比中确定起动比并且响应于环境压力和/或环境温度。在本发明的实施方式中，校准器还可以响应于发动机速度、发动机温度、变速器温度、坡度以及坡度方向中的一者或更多者。
校准器常规地被设置为包括变速器的换档映射的电子控制模块的附加件，但是校准器替代性地可以位于与包括换档映射的模块通信的诸如电子发动机控制模块之类的另一模块中。
这种校准器促使根据环境选择起动比，以在可能处于正常车辆操作范围的边缘处但不需要新的换档映射的情况下大致确保可接受的车辆响应。一旦被起动，速比的选择就根据现有的换档映射来进行，并且本发明的校准器不再起作用，直到下次起动事件为止。因此，一系列的车辆可以都配装有通用的变速器和通用的换档映射，而仅在必要时应用校准器。例如在必须适应不同的发动机特征的情况下或者在车辆可以适于道路地形和越野地形两者的情况下，校准器可能会因不同的车辆或车辆的型号或档位或者因不同的城市而不同。
用于发动机和/或车辆的特定变型的校准器的耗费和经费可以是正当的，但是可以排除掉更换换档映射的成本和时间。
本发明对车辆起动特别有用，原因在于离合器断开接合/接合的情况某种程度上不同于与运动中的速比改变相关联的情况。
通常，车辆可以被提供有柴油发动机和汽油发动机的选择，但具有通用的变速器。车辆性能特征可能是差不多的，并且一般来说，在任一变型中变速器都可以使用相同的换档映射，但却具有用于车辆的起动的合适的校准器。
在本发明的实施方式中，校准器适于在海拔超出选定阈值的情况下以及或者在汽油发动机以低于对应的选定的最小值的环境温度操作的情况下或者在柴油发动机以高于对应的选定的最小值的环境温度操作的情况下迫使选择以较低的速比起动。选定的最小值可能会因装设汽油发动机的变型和装设柴油发动机的变型而不同。
在本发明的实施方式中，在变速器温度低于预定的第一最小值的情况下，校准器可以禁止选择以较高的速比起动。校准器可能会将这种禁止保持到变速器温度高于预定的第二最小值之前，其中，第二最小值是高于第一最小值的温度。在一个实施方式中，第一最小值是-10℃且第二最小值是-2℃。
在本发明的实施方式中，通过校准器设置的禁止适用于装设汽油发动机的车辆和装设柴油发动机的车辆两者。
在本申请的范围内，可以明确地想到，在前述段落中和/或在下列描述和附图中陈述的各个方面、实施方式、示例和替代方案、以及特别是其各个特征可以被独立地或以任何组合的方式采用。结合一个实施方式描述的特征除非这些特征是不相容的否则能够应用于所有实施方式。
附图说明
通过仅以示例的方式在附图中示出的实施方式的以下描述本发明的其他特征将变得显而易见，在附图中：
图1为示出了用于本发明的方面的如应用于第一车辆装置的海拔和温度参数的图表。
图2为示出了应用于第二车辆装置的对应参数的图表。
图3为示出了指示用于在本发明中使用的环境压力与环境温度的关联效果的有量纲值的矩阵。
图4示出了冷启动决策矩阵。
图5为示出了指示用于在图6中使用的环境压力与环境温度的关联效果的无量纲功率值的矩阵。
图6为将图5的无量纲值与坡度进行组合以给出对应于较高的起动比选择的最小发动机速度的矩阵。
图7为将发动机温度与变速器温度进行组合以给出对应于较高的起动比选择的最小发动机速度的矩阵。
图8以曲线图的方式示出了针对装设汽油发动机的车辆运用较低的起动比的海拔与环境温度之间的关系。
图9与图8对应并且示出了对应装设柴油发动机的车辆的关系。
具体实施方式
参照图1，应用于自动车辆的换档映射的校准器指示何时应当运用以两种可能的起动比中的较低起动比起动。在一个实施方式中，变速器具有九种前进速度，并且变速器可以提供车辆以第一速比及第二速比起动的选项，并且在环境条件有利时允许以第二速比起动。
图1的校准器包括查找表，该查找表可以结合在控制合适速比的选择的车辆ECU中。该图表包括一系列可能的海拔值和环境温度值，并且包括下述决策矩阵：通过该决策矩阵可以确定要选择的起动比。
如通过图1显然可知，于海平面处在较低环境温度中运用以第一速比起动，并且随着海拔升高，温度阈值也将增大，使得在最高海拔处总是运用以第一速比起动。
在使用中，无论车辆传感器或变速器传感器何时指示车辆即将起动，例如在从空档向前进档换档时，将校准器应用于换档映射的输出以确保在条件指示第一速度起动合适的情况下用第一速度起动代替正常的第二速度起动。
在图1中，用米和英尺两者给出了大约的海拔。应当理解，该图表的值指示的是可以以曲线图表示的特征，使得在海拔和环境温度的任意离散值处进行确定都是可以的。图8中给出了这种曲线图表示，在该曲线图中，在线以上(区域‘L’)运用较低的起动比。然而，可以优选的是，查找表提供了在一范围内的离散值的有限选择，并将这些离散值处理为阈值。因此，例如，决策矩阵可以将1500m至1799m的范围内的所有海拔都处理为1500m，并且仅在突破1800m的下一阈值时提供状态的改变。
在图1中，出于说明的目的，海拔被指定。然而，实际上，依靠的是绝对空气压力的输入，需要考虑到空气压力随着海拔升高而逐步降低的特征。空气压力的电子信号通常通过位于车辆CAN-BUS等系统上的合适的传感器而获得，并且类似地，环境温度的电子信号通过车辆的外部温度传感器而获得。这些传感器通常被设置成用于其他车辆系统特别是发动机系统的管理。该实施方式的操作还反映了空气压力因气象条件在任意给定海拔处的实时改变。
在使用中，比较器或处理器将压力和环境温度的瞬时值进行比较以根据图1的决策矩阵或具有与图1的决策矩阵类似的形式的决策矩阵进行起动比的确定。
图1示出了用于汽油发动机的决策矩阵。
图2示出了对于相同的车辆变速器和相同的换档映射而言在联接至柴油发动机时可以被用作校准器的替代性的决策矩阵。
柴油发动机的特征与汽油发动机的特征不同，原因在于一般来说，柴油发动机具有从冷启动开始的相对更好的性能，但是柴油发动机在较高的海拔和较低的环境温度处具有相对减低的性能。图9中给出了关于柴油发动机的曲线图表示，其中，在线的上方(区域‘L’)运用较低的起动比。
图1与图2(或图8与图9)的比较表明比较器提供了大范围的可能性，不仅可以区分具有相同变速器的装设汽油发动机的车辆和装设柴油发动机的车辆，而且还允许适应汽油发动机和柴油发动机的变型。
通过叙述显而易见的是，图1总体上提供了低于指定温度的第一速比起动，而图2提供了高于指定温度的第一速比起动。
如以上所指出的，本发明避免了用于变速器的换档映射的改变，同时提供了在换档映射的极限处——即，在条件不是有利的情况下——针对不同的发动机规格的定制解决方案。通过图1和图2中的大范围的值可显而易见的是，本发明的比较器可以被容易地调节以适应环境情况。
作为图1和图2的矩阵图表的替代方案，可以提供公式或算法来给出表示两个参数的有量纲值，随后可以应用阈值来确定要运用两个起动比中的哪个起动比。该替代方案允许通过环境压力(海拔)和环境温度的任意输入值来获得决策。
可以使用以下通用类型的公式。
其中，
P＝环境压力(例如毫巴)
T＝环境温度(℃)
X1＝乘法因数(默认1)
X2＝乘法因数(默认1)
图3中示出了这种公式关于环境温度和环境压力(也用英尺给出了对应的海拔)的一些示例值的应用结果中的一些结果的示例。
对于压力和温度的任意组合而言，可以计算出对应参数PT的值，并且在图3的图表中，指示了从239至400的范围。阈值——被认为是320——可以用于指示以较高的而非较低的速比起动的指令。
在使用中，将该公式应用于电子处理器以输入指示环境压力和环境温度的值并且适当地发出第一速度起动或第二速度起动的指令。
常数X1和X2为变型做准备以适应与诸如发动机的类型、发动机的调整状态、最终的传动比之类的车辆装置相关联的常规因数。
在本发明的一个实施方式中，可以应用额外的过滤器来调节极限内部因素或极限外部因素，例如冷条件下的冷启动。
图4示出了这种过滤器：在该过滤器中，冷启动由如例如由发动机冷却剂的温度指示的冷发动机温度以及/或者例如由变速器中的液压流体的温度指示的冷变速器温度中的一者指示。
在任一种情况下或者在这两种情况下，低于-10℃运用以较低速比起动，并且在所有随后的起动事件期间保持这种设定，直到对应的温度超过-2℃为止。
参照图4描述的设置在变速器控制单元中实施，并且确保在较低温度极限被突破时运用较低的速比。在允许较高的速比的情况下，可以依循图1至图3的决策矩阵。
作为另一选项，可以根据车辆规格和发动机规格引入某些其他因素以处理不建议以较高速比起动的极限情况。这些因素可以包括发动机速度、坡度以及相对于车辆前进方向的坡度方向，使得可以在发动机速度低于阈值以及/或者坡度高于阈值的情况下指示以较低的速比的起动。坡度因素可以根据车辆所面向的方向而不同。
在一个实施方式中，发动机速度和坡度因素可以应用于图1至图3的决策矩阵的输出结果以在坡度超过阈值(±15％)时或者在发动机速度低于阈值(例如800rpm)时运用较低的起动比。
坡度因素和发动机速度因素可以关联在图3中指示的类型的矩阵中，使得在发动机速度足够高的情况下，对于较陡的坡度而言，可以允许较高速比的起动。
在一个实施方式中，将指示环境压力和环境温度的无量纲值(例如利用以上提到的公式)应用于关于坡度值的第二矩阵以确定针对以较高速比起动的最小许可发动机怠速。
同样地，发动机温度和变速器温度可以应用于第三矩阵用以指示针对以较高速比起动的最小怠速。
参照图5，矩阵示出了环境温度TA和环境压力PA，环境温度TA和环境压力PA被组合以给出指示可用的最大发动机性能百分比的无量纲值；示出的范围是50％至100％。
将这些百分比值(D)应用于图6的关于在-30％至+20％的范围中的坡度(G)的矩阵，从而给出指示允许以较高的起动比起动的最小发动机速度的参照结果。低于这些发动机速度，将运用以较低的起动比起动。
另外，图7示出了如下矩阵，在该矩阵中，将发动机温度TE和变速器温度TT进行比较以给出允许以较高的起动比起动的最小发动机速度，并且低于该最小发动机速度则运用以较低的起动比起动。发动机温度在-30℃至40℃的范围内，并且变速器温度在-30℃至+30℃的范围内。
本发明还可以包括要求最小发动机速度的选项以便能够应用本发明的校准器。该最小值例如可以是500rpm±100rpm。
关于一个或其他前进速比的选择对本发明进行了描述，然而，本发明还可以应用于可利用多于一种速比的倒档的情况。如果需要，示例中提到的温度范围可以扩展成包括极热和极冷的情况。本发明的方面原则上还可以应用于可能具有多于两种可能的起动速比的情况——其中，例如：可用速比的数目较多以及/或者速比足够靠近；其中，通过发动机和/或其他动力装置(例如电机，其可以是额外的或者是对车辆发动机的补充)获得的可用扭矩可能足够大；其中，车辆可以在合适的坡度上起动，使得可以利用大于正常的速比的速比进行起动；其中，出于燃料效率和排放控制的目的，期望以较高的速比起动。
在文中所附的权利要求的范围内，可以对本发明做出许多改变，特别是图中所给出的范围和阈值，应当理解的是，可用的值将根据发动机的类型以及发动机的动力/扭矩特征而改变。
本发明的某些方面在如下编号的段落中进行陈述：
1.一种确定具有换档映射的自动控制型多级车辆变速器的起动比的方法，所述换档映射用于确定所述变速器的速比选择，所述方法包括：
在所述变速器中提供用于车辆起动的多种速比以及通过参照环境温度和/或环境压力确定所述起动比。
2.根据方面1所述的方法，包括在低于预定的环境压力的情况下确定较低起动比。
3.根据方面1所述的方法，包括在高于预定的环境压力的情况下确定较高起动比。
4.根据方面1所述的方法，所述方法应用于装设汽油发动机的变型和装设柴油发动机的变型，并且其中，针对所述装设汽油发动机的变型的所述预定的环境压力低于针对所述装设柴油发动机的变型的所述预定的环境压力。
5.根据方面1所述的方法，所述方法应用于装设汽油发动机的变型，所述方法包括在低于预定的环境温度的情况下确定较低起动比。
6.根据方面5所述的方法，其中，所述预定的环境温度依赖于环境压力。
7.根据方面6所述的方法，其中，所述预定的环境温度随着环境压力逐步减小而逐步增大。
8.根据方面7所述的方法，所述方法应用于-25℃至39℃的范围内的环境温度且1050毫巴至750毫巴的范围内的环境压力。
9.根据方面1所述的方法，所述方法应用于装设柴油发动机的变型，所述方法包括在高于预定的环境温度的情况下确定较低起动比。
10.根据方面1所述的方法，其中，所述预定的环境温度依赖于环境压力。
11.根据方面10所述的方法，其中，所述预定的环境温度随着环境压力逐步减小而逐步减小。
12.根据方面1所述的方法，包括在低于第一环境温度的情况下确定较低的起动比以及随后保持所述起动比直到温度高于第二环境温度为止。
13.根据方面1所述的方法，并且所述方法用于通过参照发动机速度、发动机温度、变速器温度、坡度以及坡度方向中的一者或更多者确定起动比。
14.根据方面13所述的方法，并且所述方法包括确定与环境压力和环境温度相关的在50至100的范围内的数值形式的第一因数，所述第一因数对应高温度和低压力具有最小数值，并且所述第一因数对应低温度和高压力具有最大数值，
确定与所述第一因数和在-30％至+20％的范围内的坡度相关的数值形式的第二因数，所述第二因数指示允许较低起动比的最小车辆发动机速度，
以及在发动机速度小于所述第二因数的所述数值的情况下运用以所述较低起动比起动。
15.根据方面13所述的方法，包括将所述车辆变速器的在-30℃至+30℃的范围内的温度与用于所述变速器的车辆发动机的在-30℃至+40℃的范围内的温度相关联，以给出下述阈值发动机速度：在低于所述阈值发动机速度的情况下运用较低起动比，所述阈值发动机速度在最低的变速器温度和最低的发动机温度组合的情况下最高，并且所述阈值发动机速度在最高变速器温度和最高发动机温度组合的情况下最低。
16.根据方面15所述的方法，其中，所述阈值发动机速度在0至1000rpm的范围内。
17.一种应用于自动控制型多级车辆变速器的换档映射的校准器，所述校准器包括用于实施根据方面1所述的方法的处理器和储存器。
18.一种用于根据换档映射自动选择多级车辆变速器的速比的电子控制单元，所述换档映射包括用于实施根据方面1所述的方法的校准器。
19.一种具有根据方面18所述的电子控制单元的车辆的自动控制型多级变速器。
20.一种包括根据方面19所述的变速器的车辆。

Claims (25)

1.一种确定自动控制型多级车辆变速器的起动比的方法，其中所述变速器具有用于确定其速比选择的换档映射，所述方法包括：
在所述变速器中提供用于车辆起动的多种速比，并且通过参照环境温度使用所述换档映射确定所述变速器中的用于车辆起动的所述多种速比中的哪一个速比将被选择为所述起动比。
2.根据权利要求1所述的方法，包括通过参照环境压力确定所述起动比。
3.根据权利要求2所述的方法，包括在低于预定的环境压力的情况下确定较低起动比。
4.根据权利要求2所述的方法，包括在高于预定的环境压力的情况下确定较高起动比。
5.根据权利要求3或4所述的方法，所述方法应用于装设汽油发动机的变型和装设柴油发动机的变型，并且其中，针对所述装设汽油发动机的变型的所述预定的环境压力低于针对所述装设柴油发动机的变型的所述预定的环境压力。
6.根据权利要求1所述的方法，所述方法应用于装设汽油发动机的变型时，所述方法包括在低于预定的环境温度的情况下确定较低的起动比。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述预定的环境温度依赖于环境压力。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述预定的环境温度随着环境压力逐步减小而逐步增大。
9.根据权利要求8所述的方法，所述方法应用于-25℃至39℃的范围内的环境温度以及1050毫巴至750毫巴的范围内的环境压力。
10.根据权利要求1所述的方法，所述方法应用于装设柴油发动机的变型时，所述方法包括在高于预定的环境温度的情况下确定较低的起动比。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述预定的环境温度依赖于环境压力。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述预定的环境温度随着环境压力逐步减小而逐步减小。
13.根据权利要求12所述的方法，所述方法应用于41℃至14℃的范围内的环境温度且1050毫巴至800毫巴的范围内的环境压力。
14.根据权利要求1所述的方法，包括在低于第一环境温度的情况下确定较低的起动比以及随后保持该起动比直到环境温度高于第二环境温度为止。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一环境温度在-15℃至-6℃的范围内，并且所述第二环境温度在-5℃至0℃的范围内。
16.根据权利要求1所述的方法，并且所述方法用于通过参照发动机速度、发动机温度、变速器温度、坡度以及坡度方向中的一者或更多者确定起动比。
17.根据权利要求16所述的方法，并且所述方法包括确定与环境压力和环境温度相关的在50至100的范围内的数值形式的第一因数，所述第一因数对应高温度和低压力具有最小数值，并且所述第一因数对应低温度和高压力具有最大数值，
确定与所述第一因数和在-30％至+20％的范围内的坡度相关的数值形式的第二因数，所述第二因数指示允许较低起动比时的最小车辆发动机速度，
以及在发动机速度低于所述第二因数的数值的情况下运用以所述较低起动比起动。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述最小车辆发动机速度在0至1600rpm的范围内。
19.根据权利要求16所述的方法，包括将车辆变速器的在-30℃至+30℃的范围内的温度与用于所述变速器的车辆发动机的在-30℃至+40℃的范围内的温度相关联，以给出下述阈值发动机速度：在低于所述阈值发动机速度的情况下运用较低起动比，所述阈值发动机速度在最低的变速器温度和最低的发动机温度组合的情况下最高，并且所述阈值发动机速度在最高变速器温度和最高发动机温度组合的情况下最低。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述阈值发动机速度在0至1000rpm的范围内。
21.一种应用于自动控制型多级车辆变速器的换档映射的校准器，所述校准器包括用于实施根据权利要求1至20中的任一项所述的方法的处理器和储存器。
22.一种用于根据换档映射自动选择多级车辆变速器的速比的电子控制单元，所述换档映射包括用于实施根据权利要求1至20中的任一项所述的方法的校准器。
23.一种车辆的自动控制型多级变速器，所述变速器具有多种速比、用于确定速比选择的换档映射以及应用于所述换档映射的根据权利要求21所述的校准器。
24.一种具有根据权利要求22所述的电子控制单元的车辆的自动控制型多级变速器。
25.一种包括根据权利要求23或权利要求24所述的变速器的车辆。
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