CN106414198B - 控制变速器的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种装置包括燃料消耗模块、动力输出模块和变速器模块。燃料消耗模块构造成监控车辆的燃料消耗率。动力输出模块构造成确定车辆的发动机的动力输出。变速器模块构造成基于车辆的当前动力输出来确定手动变速器的变速器设置，其中所确定的变速器设置相应于最低燃料消耗率。变速器模块还构造成提供关于所确定的变速器设置的指示给车辆的操作者以促使操作者选择所确定的变速器设置。

Description

控制变速器的系统和方法

技术领域

本申请涉及车辆的受控动力系统。更具体地，本申请涉及车辆的受控变速器系统。

背景技术

在车辆中，动力系或动力系统是指提供动力来驱动车辆的各部件。这些部件包括发动机、变速器、驱动/传动轴、差速器和最终驱动器。由于发动机速度不总是等于期望的最终驱动器速度(并因此不等于车辆速度)，变速器对发动机速度进行操纵以产生用于期望的车辆速度的驱动轴速度。为了实现相对于发动机速度不同的驱动轴速度，某些变速器系统采用多个齿轮，其使用齿轮传动比(例如2：1，其表示发动机转动速度是输出速度的两倍)相对于发动机速度增加或减少驱动轴转动速度。档位选择可以通过车辆的操作者完成或者在没有操作者输入的情况下自动完成并可以基于发动机速度、车辆速度、油门踏板位置和发动机上的负载。例如，在公路行驶时，变速器可以使用高档位，高档位提供比低档位相对更高的变速器输出速度(即，传动/驱动轴的速度)，以保持/实现公路行驶所需的相对更大的车辆速度。这样，变速器使车辆能够在很大程度上独立于发动机实现期望的车辆速度和动力。

发明内容

一个实施例涉及一种基于发动机的当前动力输出控制车辆的变速器以使燃料消耗最小化的方法。上述方法包括确定车辆的发动机的当前动力输出；基于所确定的当前动力输出来确定车辆的手动变速器的一个或多个可行变速器设置，其中上述一个或多个可行变速器设置配置成产生实质上相同的当前动力输出，以及上述可行变速器设置是可由车辆的操作者选择的；确定每个可行变速器设置的燃料消耗率；基于所确定的每个变速器设置的燃料消耗率来确定变速器设置，其中所确定的变速器设置相应于最低燃料消耗率；以及提供所确定的变速器设置的指示给上述车辆的操作者以促使操作者选择所确定的变速器设置。

另一个实施例涉及一种装置，上述装置包括燃料消耗模块、动力输出模块和变速器模块。上述燃料消耗模块构造成监控车辆的燃料消耗率。上述动力输出模块构造成确定上述车辆的发动机的动力输出。上述变速器模块构造成基于上述车辆的当前动力输出来确定手动变速器的变速器设置，其中所确定的变速器设置相应于最低燃料消耗率。上述变速器模块还构造成提供关于所确定的变速器设置的指示给上述车辆的操作者以促使操作者选择所确定的变速器设置。

另一个实施例涉及一种基于所指定的发动机运行模式来促进对车辆的变速器进行控制的方法。上述方法包括：接收发动机运行模式的指令，上述发动机运行模式包括动力模式、平衡模式和经济模式中的至少一个模式；基于上述车辆的手动变速器的当前变速器设置来确定车辆的当前燃料消耗率，其中上述车辆的手动变速器包括多个变速器设置；确定当前变速器设置中的车辆的发动机的当前动力输出；基于所指定的发动机运行模式来确定上述变速器的多个变速器设置中的每个可行变速器设置的燃料消耗率，其中上述可行变速器设置是可由操作者选择的；基于所确定的每个可行变速器设置的燃料消耗率来确定变速器设置，其中所确定的变速器设置相应于最低燃料消耗率；以及提供所确定的变速器设置的指示给上述车辆的操作者以促使操作者选择所确定的变速器设置。

另一个实施例涉及一种装置。上述装置包括燃料消耗模块、动力输出模块、经济平衡动力(EBP)模块和变速器模块。上述燃料消耗模块构造成监控车辆的燃料消耗率。上述动力输出模块构造成确定上述车辆的发动机的动力输出。上述EBP模块构造成接收发动机运行模式的指定，上述发动机运行模式包括动力模式、平衡模式和经济模式中的至少一个模式。上述变速器模块构造成：基于所指定的发动机运行模式来确定一个或多个可行变速器设置中的变速器设置，其中所确定的变速器设置相应于最低燃料消耗率，上述可行变速器设置是可由操作者选择的；以及提供所选择的变速器设置的指示给上述车辆的操作者以促使操作者选择所确定的变速器设置。

所描述的本申请的主题的特征、结构、优点和/或特点可以在一个或多个实施例和/或实施方式中以任何合适的方式相结合。在以下描述中，提供了许多具体细节以给予对本申请的主题的各实施例的全面理解。相关领域技术人员将意识到，本申请的主题可以在没有特定实施例或实施方式的一个或多个具体特征、细节、部件、材料和/或方法的情况下实施。在其他实例中，在某些实施例和/或实施方式中会发现附加的特征和优点，其可能不存在于所有的实施例或实施方式中。此外，在某些实例中，公知结构、材料或操作未被详细示出或描述以避免使本申请的主题的各方面模糊。本申请的主题的各特征和各优点将由以下描述和附图而变得更为显而易见，或可以通过如下文所述的主题的实施来了解。

附图说明

图1是根据一个示例性实施例具有控制器的动力系统的示意图。

图2是根据一个示例性实施例的图1的用于各系统的控制器的示意图。

图3是根据一个示例性实施例的对变速器进行控制的过程的流程图。

图4是根据一个示例性实施例的控制具有经济模式、动力模式和平衡模式的发动机运行模式的变速器的过程的流程图。

图5是根据一个示例性实施例的对变速器进行控制的框图。

图6是图5的子框图，其中图6描绘了根据一个示例性实施例的确定当前动力消耗的过程。

图7是图5的另一个子框图，其中图7描绘了根据一个示例性实施例的使用变速器设置参数的过程。

图8是图5的另一个子框图，其中图8描绘了根据一个示例性实施例的计算其他变速器设置的动力消耗的过程。

图9是图5的另一个子框图，其中图9描绘了根据一个示例性实施例的基于燃料消耗率来选择变速器设置的过程。

具体实施方式

总体上参照各附图，本申请描述了控制车辆的变速器和促进对车辆的变速器进行控制的系统和方法。基于当前变速器设置，控制器确定车辆的当前动力输出和燃料消耗率。控制器然后基于确定的动力输出来计算变速器的其他档位/设置的燃料消耗率。控制器选择具有最低燃料消耗率的变速器设置。在手动变速器车辆中，这种选择经由输入/输出设备提供给车辆的操作者。例如，当车辆在第四档位时，控制器可以确定最佳设置是第六档位。图形用户界面通知操作者该确定，操作者(如果他们这样选择)则转换到第六档位。在自动变速器车辆中，该选择可以基于从控制器到车辆的变速器的命令而自动完成。因此，在任何变速器配置中，控制器基于车辆的当前运行条件来确定燃料消耗最小化的最优变速器设置。在手动变速器车辆中，确定的变速器设置被提供给车辆的操作者以便于他/她选择(例如转换到)该变速器设置。因此，控制器向操作者提供关于哪个设置将最节省燃料的及时信息，以使其更有效地操作车辆。

如本申请所使用的，术语燃料消耗率表示多少燃料当前被车辆的发动机消耗。该术语可以被指定为各种不同的格式(例如，比燃料消耗、制动比燃料消耗、消耗每单位燃料距离等)。控制器使用的格式可以由操作者预先定义、由操作者调整和/或由制造商设置。因此，术语“燃料消耗率”不旨在基于本申请所描述的一个或多个实例中使用的具体定义(例如，制动燃料消耗率)而被狭隘地解释。

现总体参照图1，图1示出了动态控制车辆的变速器的系统的示意图。车辆100可以是公路车或越野车，包括但不限于长途运输卡车(line-haul trucks)、中程卡车(例如，皮卡车)、坦克、飞机以及使用变速器的任何其他类型的车辆。图1被示为在车辆100内包括动力系统110、经济平衡动力(EBP)开关120、操作者输入/输出(I/O)设备130以及控制器140。图1的各部件会在下面进行更全面的解释。

如图所示，控制器140与动力系统110、EBP开关120和I/O设备140通信联接。各部件之间的通信可以经由任何数量的有线或无线连接。例如，有线连接可以包括串行电缆、光纤电缆、CAT5电缆或任何其他形式的有线连接。相比之下，无线连接可以包括因特网、Wi-Fi、蜂窝、无线电等。在一个实施例中，控制器局域网(“CAN”)总线提供信号、信息和/或数据的交换。CAN总线包括任何数量的有线和无线连接。因为控制器140可通信地联接到车辆100的各系统和各部件，所以控制器140被构造成从图1所示的一个或多个部件接收数据。上述数据可以经由一个或多个传感器(例如，附接到发动机101的速度传感器、附接到发动机的扭矩传感器、燃料消耗传感器等)接收并用于实施本申请所描述的各过程。

由于图1的各部件被示为包含于车辆100中，控制器140可以构造为电子控制模块(ECM)。ECM可以包括变速器控制单元和包括在车辆中的任何其它控制单元(例如，排气后处理控制单元、发动机控制单元、动力系控制模块等)。控制器140可以包括存储设备142和处理器141，其配置成执行本申请的各过程。处理器141可以实施为通用处理器、专用集成电路(ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、一组处理部件或其它合适的电子处理部件。如上所述，控制器140也可以包括一个或多个存储设备，例如存储设备142。存储设备142(例如，RAM、ROM、闪存、硬盘存储器等)可以存储数据、本申请所描述的各模块和/或用于促进本申请所描述的各种过程的计算机代码。因此，存储设备142可以可通信地连接到处理器141，并且提供计算机代码或指令以执行本申请关于控制器140所描述的各过程。此外，一个或多个存储设备142可以是或包括有形的、非瞬态易失性存储器或非易失性存储器。因此，一个或多个存储设备142可以包括数据库组件、目标代码组件、脚本组件或用于支持本申请所描述的各种活动和信息结构的任何其他类型的信息结构。

如图所示，动力系统110包括发动机101、变速器102、驱动轴103、差速器104和最终驱动器105。作为简要概述，发动机101接收化学能量输入(例如，诸如汽油或柴油的燃料)并燃烧该燃料以转动曲轴的形式产生机械能。变速器101接收转动的曲轴并操纵曲轴的速度来产生期望的驱动轴103速度。转动的驱动轴103被差速器104接收，差速器104将驱动轴103的转动能量提供给最终驱动器105。最终驱动器105然后推进或驱动车辆100。

发动机101可以构造为任何内燃机(例如，压缩点火或火花点火)，使得其可以由任何燃料类型(例如，柴油、乙醇、汽油等)提供动力。变速器102可以构造为任何类型的变速器，例如无级变速器、手动变速器、自动变速器、自动-手动变速器、双离合器变速器等。因此，当变速器从齿轮传动变为连续配置(例如，无级变速器)时，术语“变速器设置”不仅限于齿轮传动变速器，在齿轮传动变速器中，“变速器设置”是指档位(例如，第4档位)。更确切地说，术语“变速器设置”包含由变速器102进行发动机速度操纵的任何设置，而不管该设置是由齿轮、一组滑轮、或任何其他类型的速度操纵设备来实现。例如，无级变速器中的变速器设置是指关于一组滑轮的输入(来自发动机曲轴)和输出(与驱动轴联接)的带子的位置。类似于发动机101和变速器102，驱动轴103、差速器104和最终驱动器105可以根据应用构造为任何配置(例如，最终驱动器105可以在汽车应用中构造为车轮，在飞机应用中构造为螺旋桨)。此外，例如，驱动轴103可以基于应用构造为一件式、两件式和滑套管式(slip-in-tube)驱动轴。

EBP开关120构造成控制车辆100的动力输出。EBP开关120包括发动机运行的三个模式：动力模式、平衡模式和经济模式。在动力模式中，保持当前动力输出。在经济模式中，相对于当前动力输出使燃料消耗最小化。在经济模式和动力模式之间存在平衡模式。平衡模式构造成将动力输出限制在动力模式和经济模式的动力输出之间。动力模式、平衡模式和经济模式可以关于各种车辆运行参数例如车辆的行驶速度进行更为全面的解释。如果车辆的最大速度是75英里每小时，该最大值可以相应于动力模式。在经济模式中，速度被限制为55英里每小时。转而，平衡模式可以将车辆速度限制为75和55英里每小时之间的某处(例如，65英里每小时)。平衡模式和经济模式构造成相对于动力模式增加燃料经济性(例如，降低燃料消耗率)。在以上实例中，通过限制车辆行驶速度来对燃料消耗进行限制。

如上所述，经济模式和平衡模式可以相对于车辆的动力输出进行定义。在一个实施例中，它们相对于车辆的当前动力输出进行定义。例如，平衡模式可以将动力输出限定为当前动力输出减去(当前动力输出的)百分之x。经济模式可以将动力输出限定为当前动力输出减去百分之(x+y)。在运行时，车辆可能在操作者选择平衡模式时行驶。平衡模式通过例如减少发动机的燃料输入来限定车辆的动力输出。由于动力输出被降低，燃料消耗也相对于当前动力输出被降低。如果操作者然后选择经济模式，动力输出被进一步限制，其相应于相对更低的燃料消耗率。百分之x和y可以由操作者经由I/O设备130预先设定。在另一个实施例中，可以基于动力模式而不是百分比来定义平衡模式和经济模式的各值。

如图所示，EBP开关120实施为与控制器140分离。在一个实例中，EBP开关120可以位于输入/输出设备130上并与图1中的一个或多个部件(例如，发动机101)通信联接。在各种其他实施例中，EBP开关120与控制器140实施为一个或多个模块，例如EBP模块146，其也与图1中的一个或多个部件通信联接。在该实施例中，发动机运行模式可以经由输入/输出设备130接收，输入/输出设备130传送该指定给控制器140。控制器140根据所选择的模式提供一个或多个命令来限制动力输出。

操作者输入/输出设备130使得车辆的操作者能够与车辆100和控制器140通信。例如，操作者输入/输出设备130可以包括但不限于交互式显示器(例如，图形用户界面)、一个或多个按钮或开关、指示灯等。当变速器102构造为手动变速器时，操作者输入/输出设备130经由控制器140提供操作者应进行切换以获得最佳燃料消耗的准确的变速器设置的指示。在某些实施例中，I/O设备130可以包括与车辆100分离的电话、计算机、诊断工具或任何其他设备，从而允许对确定的变速器设置进行远程指示。

现参照图2，示出了根据一个示例性实施例的用于控制车辆的变速器和促进对车辆的变速器进行控制的控制器例如控制器140。如上所述，控制器140可以包括存储设备142和处理器141。如图2所示，控制器140还可以包括多个模块。各模块可以存储于存储设备142中并可以由执行本申请所描述的各操作的处理器141执行。在其他实施例中，各模块自身可以包括实施其操作的各自的处理器或处理电路。因此，虽然各模块被描述为执行本申请所描述的各操作，控制器140的处理器141和/或其他处理电路也可以执行这些操作。如图所示，控制器140包括变速器模块143、燃料消耗模块144、动力消耗模块145和EBP模块146。

变速器模块143构造成监控车辆100的变速器102。例如，变速器模块143可以接收指示变速器的当前设置的数据(例如，来自联接到变速器102的传感器)。变速器模块143还构造成控制变速器102。例如，如本申请所描述，控制器140可以提供实施所确定的变速器设置的命令。变速器模块143还可以包括用于变速器的每个变速器设置的变速器设置比。例如，对于齿轮传动变速器，变速器比可以包括每个档位设置的每个齿轮传动比。变速器设置比可以用于确定相对燃料消耗率(参见方法300)。

变速器模块143还可以构造成基于当前动力输出和指定的发动机运行模式来确定可行变速器设置。例如，为了保持当前动力输出(或者指定的发动机运行模式所允许的动力输出)，仅某些变速器设置是可行的。变速器模块143可以提供可行变速器设置给燃料消耗模块144。燃料消耗模块144构造成监控车辆100的燃料消耗率。燃料消耗模块144还构造成确定每个可行变速器设置的燃料消耗率。在某些实施例中，基于当前动力消耗，燃料消耗模块144确定多个变速器设置中的每个变速器设置的燃料消耗率。

动力输出模块145构造成确定车辆100的动力输出。所确定的动力输出可以相应于基于当前运行条件(例如，扭矩、发动机速度等)的当前动力输出。所确定的动力输出也可以相应于EBP模块146提供的动力输出。例如，如果当前动力输出是300马力并且相应于百分之十的动力输出减少的平衡模式被选择，动力输出模块145确定可接受的动力输出是大约270马力。因此，变速器模块143确定哪些变速器设置能够产生该马力(可行变速器设置)。燃料消耗模块144确定每个可行变速器设置的燃料消耗率。变速器模块143确定哪个变速器设置相应于最低燃料消耗率并提供该设置的指示给车辆的操作者。该指示可以经由I/O设备130以声音指令的形式(例如，“转换到最大燃料经济性的第8档位”)和/或以视觉显示的形式例如图形用户界面而被提供。

在一个实施例中，燃料消耗模块144包括具体在车辆中使用的发动机101的一个或多个查找表。一个或多个查找表提供了基于当前发动机速度和扭矩的发动机101的燃料消耗率的指示。为了确定其他变速器设置中的燃料消耗，动力输出模块145基于变速器设置确定发动机速度。基于该确定的发动机速度，动力输出模块145确定保持当前动力输出(或由EBP模块146调整的动力输出)所需的扭矩。使用该确定的扭矩和发动机速度，燃料消耗模块144查询查找表以确定该变速器设置的燃料消耗率。变速器模块143确定相应于最低燃料消耗率的变速器设置并提供该准确设置的指示给操作者，而不是指示操作者相对于当前变速器设置向上或向下转换的“箭头”。在该情况下，相应于最佳燃料经济性的准确设置可以被及时提供以使操作者能够更有效地操作车辆。

在某些其他实施例中，燃料消耗模块144可以包括用于基于某些运行条件来确定发动机的燃料消耗率的一个或多个算法、程序、公式以及类似物。这些算法、程序和公式可以取代一个或多个查找表或作为一个或多个查找表的附加使用。

上述操作的实例如下。初始车辆运行条件可以相应于300马力的动力输出、1800RPM(转每分钟)的发动机速度和第四档位的当前变速器设置。第五档位变速器比可以是1.5：1，第六档位变速器比可以是1.2：1，第四档位变速器比可以是1.6：1，以及第三档位变速器比可以是1.7：1。这些是确定的可行变速器比(如下描述)。动力输出模块145可以进行以下确定：

第3档位:

当前档位(第4):

第5档位:

第6档位:

使用方程式(1)至(3)，可以对于恒定动力输出和每个可行变速器设置确定发动机速度和发动机扭矩。发动机速度和发动机扭矩用于确定每个档位设置的近似燃料消耗率。例如，基于以上的发动机速度和发动机扭矩值，第3档位会具有0.19lb/hp*hr的燃料消耗率(比燃料消耗)，第4档位会相应于0.21lb/hp*hr，第5档位会相应于0.27lb/hp*hr，以及第6档位会相应于0.23lb/hp*hr。因此，变速器模块143确定第3档位相应于最低每单位动力燃料消耗率。因此，控制器140会经由I/O设备130在车辆100中展示“转换到第3档位”以促使操作者选择所确定的变速器设置。在该情况下，操作者被及时通知用于使燃料消耗最小化的准确设置以更有效地操作车辆。在该实例中，变速器构造为由操作者控制的手动变速器。在另一个实施例中，变速器可以是自动变速器，在自动变速器中，控制器140提供命令以用车辆的变速器来直接实施所确定的变速器设置。

以上实例关于作为燃料经济性的指标的比燃料消耗进行描述。然而，如上所述，许多其他参数可以用来衡量燃料经济性(以及相应的燃料消耗率)。例如，控制器140可以采用“每英里发动机转数”度量，此时每英里的转数越低相应于越好的燃料经济性。在另一个实例中，控制器140可以采用距离每体积(distance-per-volume)燃料的度量(例如，英里每加仑)。类似地，以上方程式不意欲进行限制。其他方程式、公式、算法和程序可以作为附加和/或取代以上列出的各方程式使用以确定当前和其他变速器设置的燃料消耗率。

如上关于EBP开关120所述，EBP模块146可以对发动机动力输出进行限定来实现更好的燃料经济性。EBP模块146可以包括三个发动机运行模式，三个发动机运行模式可以由操作者经由输入/输出设备例如I/O设备130选择。如上所述，各发动机运行模式可以包括动力模式(P模式)、平衡模式(B模式)和经济模式(E模式)。在动力模式中，必须保持当前输出动力。因此，可行变速器设置仅是那些能够保持当前输出动力的变速器设置。某些变速器设置会对发动机速度限定得太多或太少(相应于发动机扭矩的过量或缺失)，以致于那些设置无法满足当前输出动力。在平衡模式中，由于动力输出不需要满足当前动力输出(例如，动力输出＝当前动力输出减去百分之X)，相对更多的变速器设置是可行的。转而，在经济模式中，由于动力输出甚至不需要达到平衡模式的动力输出，甚至更多的变速器设置是可行的。

变速器设置可行性可以由控制器140确定。如上关于发动机运行模式所述，可行性可以基于所需的动力输出来确定。在另一个实施例中，可行性可以相对于当前变速器设置来定义。例如，可行变速器设置可以是当前档位(或设置)、当前设置减一、当前设置加一以及当前设置加二。例如，如果当前变速器设置是第4档位，可行变速器设置是第3档位、第4档位、第5档位和第6档位。可以使用该定义，以在仍保持或实质上保持车辆速度的同时保持当前动力输出(或者保持EPB模块146所要求的动力输出)。相对于当前设置的可行变速器设置的定义是高度可编程的，从而各种各样的定义可以用控制器140实施。

现参照图3，示出了根据一个示例性实施例的基于发动机的当前动力输出来确定准确变速器设置的过程300。过程300可以由图1的系统使用并可以由控制器例如控制器140执行。因此，过程300关于图1－2进行描述。

过程300包括确定车辆的当前动力输出(301)。一个或多个发动机速度传感器可以为发动机101所包含并与控制器140可通信联接。一个或多个发动机扭矩传感器也可以为发动机101所包含并与控制器140可通信联接。使用上述方程式，由各传感器获得的扭矩和发动机速度可以用于确定当前动力输出。过程300还包括基于所确定的当前动力输出确定上述车辆的变速器的一个或多个可行变速器设置(302)。在一个实施例中，上述变速器构造为手动变速器车辆。如上所述，变速器设置的可行性可以基于当前动力输出(例如，仅仅能够产生与当前动力输出实质上相同的动力输出的变速器设置是可行候选)。在另一个实施例中，也如上所述，可行性可以相对于当前变速器设置来定义(例如，三个变速器设置向前，两个变速器设置向后)。

在步骤303，确定每个可行变速器设置的燃料消耗率。燃料消耗率可以基于与当前动力输出的变速器设置相关联的发动机速度和扭矩进行确定。以上关于方程式(1)至(3)可以找到一个实例确定。在步骤304，基于每个变速器设置的燃料消耗率来确定变速器设置。所确定的变速器设置相应于最低的燃料消耗率。在步骤305，关于所确定的变速器设置的指示被提供给操作者以促使操作者选择所确定的变速器设置。在手动变速器车辆中，所确定的变速器设置可以被提供到车辆的图形用户界面(和/或作为声音指令、或某些其他类型的指示器，例如靠近所确定的变速器设置的指示灯)。操作者观察到所确定的设置，并在所确定的设置与当前设置不同时可以选择转换到所确定的变速器设置。

在某些实施例中，过程300还可以包括提供命令以用车辆的变速器实施所确定的变速器设置。在该配置中，变速器可以构造为自动式变速器，此时在没有操作者输入的情况下完成转换。在该情况下，基于对各可行变速器设置的燃料消耗率的确定，控制器140可以提供命令给变速器102以实施所确定的变速器设置。

在某些其他实施例中，可行变速器设置可以由车辆的操作者选择。例如，车辆的输入/输出设备例如I/O设备130可以显示每个可行变速器设置及其对于当前动力输出的相应燃料消耗率。如果他/她这样选择，车辆的操作者可以将变速器设置转换到所显示的设置。

现参照图4，示出了根据一个示例性实施例的基于指定的发动机运行模式来控制变速器和促进对变速器进行控制的过程400的流程图。类似于过程300，过程400可以用控制器例如控制器140实施。因此，过程400的各种方面可以由控制器140的一个或多个模块例如变速器模块143执行。因此，类似于过程300，过程400可以用图1所示的系统实施。

过程400包括接收对发动机运行模式的指定(401)。如上所述，发动机运行模式包括动力模式(P模式)、平衡模式(B模式)和经济模式(E模式)中的至少一个模式。指定可以由车辆的操作者经由输入/输出设备例如I/O设备130完成。指定也可以在控制器140中被预先编程，从而操作者可能需要权限以改变默认指定。过程400还包括基于车辆的当前变速器设置来确定当前燃料消耗率(402)。当前燃料消耗率可以使用以上方程式、使用距离每单位燃料度量(例如，英里每加仑)和/或任何其他方法进行计算。在步骤403，基于当前变速器设置来确定车辆的当前动力输出。当前动力输出可以通过控制器140使用本申请所描述的任何确定方式来进行确定。

过程400还包括基于指定的发动机运行模式来确定车辆的变速器的多个变速器设置的每个可行变速器设置的燃料消耗率(404)。通常，步骤404在以上关于步骤303进行描述。然而，关于步骤404，基于指定的发动机运行模式对步骤404进行了修改。

指定的发动机运行模式(例如，P模式、B模式和E模式)构造成控制来自车辆的发动机的动力输出。通过控制发动机的动力输出，也可以对发动机的燃料消耗率进行控制。也就是说，降低化学能量输入(例如，发动机使用的燃料量)，动力输出也被降低。动力模式、平衡模式和经济模式可以基于操作者偏好进行选择。例如，在巡航车辆运行设置时，操作者可以指定经济模式，在经济模式中，动力输出与燃料消耗率被最大程度地减少。但是，当在公路上与附近其他车辆一起驾驶时，操作者可能期望不被限定以完成各种操控(例如，驶过或超过另一辆车)。在该情况下，操作者可以选择平衡模式。可行变速器设置及其相应燃料消耗率基于指定的发动机运行模式来确定。

步骤405相应于动力模式并包括基于当前动力输出来确定可行变速器设置的燃料消耗率。步骤406相应于平衡模式并包括基于当前动力输出减去百分之X来确定可行变速器设置的燃料消耗率。步骤407相应于经济模式并包括基于当前动力输出减去百分之(X+Y)来确定可行变速器设置的燃料消耗率。各百分比基于当前输出动力(例如，如果X是5并且当前输出动力是300马力，则平衡模式相应于285马力或以上的可接受的动力输出：300马力－5％*300马力)。虽然以百分比进行描述，也可以采用许多其他度量。例如，各模式可以基于值(例如，当前输出动力减去X值)来定义。在另一个实施例中，发动机运行模式可以基于当前输出动力或当前输出动力的范围来定义。例如，对于在300马力和350马力之间的当前发动机输出动力，X是百分之十，Y是百分之十。对于在350马力和400马力之间的当前发动机输出动力，X是百分之十五，Y是百分之十。这些值(或百分比)可以根据应用(例如，某种类型或尺寸的发动机，某一类型的车辆等)被预先编程，和/或由操作者定义(例如，经由输入/输出设备)。

如上所述，每个变速器设置基于其发动机动力输出可能是不可行的。然而，通过降低平衡模式中的可接受的发动机动力输出、然后在经济模式中具有甚至更宽的可接受的发动机动力输出，可行变速器设置的数量也增加了。例如，如果当前变速器设置是第4档位并且指定了动力模式，可行变速器设置可能只有第3档位、第4档位和第5档位，因为仅有那些变速器设置能够保持当前发动机输出动力。如果指定了平衡模式，可行变速器设置可以包括第2档位、第3档位、第4档位和第5档位，因为那些设置能够获得可接受的降低的动力输出。如果指定了经济模式，可行变速器设置可以包括第2档位、第3档位、第4档位、第5档位和第6档位。每个可行变速器设置产生在所定义的可接受的动力输出(例如，对于平衡模式：当前输出动力减去当前输出动力的百分之X)处或限制范围内的发动机动力输出。

根据基于指定的发动机运行模式的可接受的动力输出，对于每个可行变速器设置计算发动机速度和发动机扭矩值。发动机速度和发动机扭矩值可以用于查找表、公式、程序或确定该特定可行变速器设置的燃料消耗率的其他算法。例如，比燃料消耗映射可以由控制器140用于交叉引用每个变速器设置的扭矩、速度和动力值以确定每个可行变速器设置的燃料消耗率。

在步骤408，基于每个可行变速器设置的燃料消耗率来确定变速器设置。在一个实施例中，控制器例如控制器140确定变速器设置，其中所确定的变速器设置相应于最佳燃料消耗率(例如，最低燃料消耗率)。过程400还包括提供所确定的变速器设置的指示给车辆的操作者以促使操作者选择所确定的变速器设置(409)。该步骤类似于过程300的步骤305。如在步骤305中，步骤409能够展现(例如，视觉显示、声音通知和任何其他类型的指示)相应于最低燃料消耗率的准确变速器设置。这消除了操作者无效率地尝试找到或确定燃料消耗的最佳变速器设置并使得操作者能够有效地操作车辆(例如，操作者可以立即转换到所确定的变速器设置，而不用漫无目的地如箭头或词语“上”或“下”所指示的那样向上或向下转换)。例如，如果操作者在第3档位并且所确定的变速器设置是第5档位，第5档位可以显示在车辆的仪表板上。在手动变速器车辆中，操作者然后可以换档到第5档位并绕过第4档位以实现最低燃料消耗率。

因此，过程300和400能够基于最小化的燃料消耗对车辆进行实时有效操作。

接下来参照图5－9，示出了根据一个示例性实施例的使用控制器例如控制器140和动力系统例如动力系统110的过程300的示例实施。图5－9表示执行过程300的示例框图。实施过程400的示例框图类似于图5－9所示的示例框图但是具有发动机运行模式的方框。图5－9设计成用于齿轮传动变速器(例如，“当前档位”和“下一档位”语言)。

图5描绘了过程300的大致框图500。图中使用的输入是“档位参数”。“档位参数”表示车辆的变速器的每个变速器档位的齿轮传动比。在框图500中确定当前燃料消耗率。可行变速器设置的燃料消耗率也被确定，并且选出优胜者(例如，所确定的变速器设置)。如前述方程式所示，基于档位参数确定每个变速器设置的燃料消耗率和动力输出。

图6描绘了基于当前发动机速度和当前发动机扭矩来确定当前燃料消耗的框图600。在该实例中，采用了查找表。发动机速度和发动机扭矩可以基于当前动力输出使用上述方程式来确定。发动机速度是“xInput”，其由特定发动机的发动机速度的“X-Tbl”交叉引用。发动机扭矩是“yInput”，其由特定发动机的发动机扭矩的“Y-Tbl”交叉引用。在燃料映射表(例如，“Z-Tbl”)中使用“X-Tbl”和“Y-Tbl”值来确定当前燃料消耗率。

图7描绘了确定可行变速器设置的框图700。在该实例中，可行性被定义为前一档位传动比、当前档位传动比加一以及当前档位传动比加二(例如，图7中的“下下档位传动比”)。其他可行变速器设置是当前档位传动比，其在图6中被考虑。图7示出了生成每个可行档位设置的输出。变速器设置(例如，齿轮传动比)可以存储于控制器140的存储设备142中并具体用于车辆100的每个变速器。

图8描绘了确定每个可行变速器档位设置的燃料消耗率的框图800。如在图6中那样，图8采用对每个可行变速器档位设置的每个发动机速度和发动机扭矩进行确定的查找表。每个燃料消耗率然后被输出。每个变速器设置的输出用于确定相应于最低燃料消耗率的变速器档位。

因此，图9示出了基于当前动力输出的每个可行变速器档位的燃料消耗率来确定变速器档位的框图900。四个可行变速器设置的燃料消耗率被模块例如变速器模块143接收，其选择相应于最低燃料消耗率的变速器档位。所选择的或所确定的变速器设置然后可以被提供给操作者以促使其选择所确定的变速器档位。

以上所述的示意流程图和方法示意图大体示为逻辑流程图。依照此，所示的顺序和所标的步骤表明代表性的实施例。可以设想在功能、逻辑或者效果上等同于示意图中所示的方法的一个或多个步骤或其一部分的其他步骤、顺序和方法。

另外，所采用的格式和符号被提供来解释示意图的各逻辑步骤并不应理解为对图所示的各方法的范围进行限制。尽管可以在示意图中采用各种箭头类型和线类型，它们不应被理解为限制相应方法的范围。事实上，某些箭头或其他连接物可以用作仅指示方法的逻辑流程。例如，箭头可以指示所示方法的列举的各步骤之间的一段未明确的等待或监测持续时间。此外，特定方法发生的顺序可以或可以不严格遵从所示出的相应步骤的顺序。还应当注意，方块图和/或流程图中的每一块，以及方块图和/或流程图中的各块的组合可以通过执行具体功能或动作的专用硬件系统、或专用硬件和程序代码的组合来实施。

本说明书中描述的许多功能性单元已经被标记为模块，为了更具体地强调其实施的独立性。比如，模块可以被实施为硬件电路，上述硬件电路包括定制VLSI电路或者门阵列、现成的半导体器件比如逻辑芯片、晶体管或者其他分立部件。模块还可以被实施在可编程的硬件器件中，上述硬件器件比如是现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件等。

本申请所示和描述的各模块可以在由各种型号的处理器(例如，处理器141)执行的机器可读介质中实施。具有可执行代码的识别模块可以比如包括具有计算机指令的一个或多个物理块或逻辑块，这些具有计算机指令的物理块或逻辑块可以比如被组织成对象、步骤或者功能。然而，识别模块的可执行文件不需要在物理上在一起，而是可以包括储存在不同位置中的不同指令，上述不同位置中的不同指令在逻辑上连接在一起时构成该模块并实现该模块所规定的目的。

实际上，具有计算机可读程序代码的模块可以是单个指令或许多指令，并且甚至可以分配在几个不同的代码段中、不同的程序中以及几个存储设备上。类似地，操作数据在本申请中可以在各模块内被识别和示出，并且可以以任何合适的形式呈现并在任何合适类型的数据结构内被组织。操作数据可以被收集为单个数据集，或者可以被分配到不同位置上，或者可以至少部分地、仅仅作为系统或网络上的电子信号存在，上述不同位置包括不同储存设备。在模块或模块的各部分在机器可读介质(即，计算机可读介质)中被实施的情况下，计算机可读程序代码可以在一个或多个计算机可读介质中被储存和/或传播。

计算机可读介质可以是储存该计算机可读程序代码的有形计算机可读储存介质。该计算机可读储存介质可以是比如但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、全息的、微机械的、或半导体的系统、设备，或装置，或前述的任何合适的组合。

如上所述，计算机可读介质的更多详细例子可以包括但不限于便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用光盘(DVD)、光学存储设备、磁存储设备、全息存储介质、微机械存储设备，或前述的任何合适的组合。在本申请文件的上下文中，计算机可读存储介质可以是能够包含和/或储存计算机可读程序代码以被和/或关于指令执行系统、设备或装置使用的任何有形介质。

计算机可读介质也可以是计算机可读信号介质。计算机可读信号介质可以包括具有计算机可读程序代码实施于其中的可传播的数据信号，比如，计算机可读程序代码被实施在基带中或作为载波的一部分实施。这种可传播的信号可以呈现为任意各种形式，各种形式包括但不限于电气的、电磁的、磁的、光学的或前述的任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是非计算机可读存储介质的并且可以进行通信、传播或者传输计算机可读程序代码用于由或关于指令执行系统、设备或装置使用的任何计算机可读介质。实施在计算机可读信号介质上的计算机可读程序代码可以使用任何合适的介质进行传送，上述任何合适的介质包括但不限于无线、有线、光纤电缆、射频(RF)等，或者前述的任何合适的组合。

在一个实施例中，计算机可读介质可以包括一个或多个计算机可读存储介质与一个或多个计算机可读信号介质的组合。比如，计算机可读程序代码可以作为电磁信号通过光纤电缆传播以由处理器执行和储存在RAM存储设备上以由处理器执行。

用于实行本发明各方面的操作的计算机可读程序代码可以以一个或多个编程语言的任何组合进行编写，一个或多个编程语言包括面向对象的编程语言比如Java，Smalltalk，C++等、传统的程序性编程语言比如“C”编程语言或类似编程语言。计算机可读程序代码可以完全在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为独立计算机可读包执行、部分地在用户计算机上执行并且部分地在远程计算机上执行或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后者的情形下，该远程计算机可以通过任何类型的网络与用户计算机连接，任何类型的网络包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或者可以与外部计算机进行连接(比如，通过使用互联网服务供应商的互联网)。

程序代码还可以被储存在能够引导计算机、其他可编程数据处理设备、或其他装置以特定的方式行使功能的计算机可读介质中，从而储存在计算机可读介质中的各指令产生制品，该制品包括实施示意流程图和/或示意框图块或块中指明的功能/动作的指令。

本申请可以在不偏离其精神或本质特性的情况下以其他具体形式被实施。所描述的各实施例在所有方面都被认为仅仅是示例性的，而非限制性的。因此，本申请的范围通过所附权利要求指示，而不是通过上述的描述指示。落在权利要求的等价含义和范围内的所有变化都将被包含在权利要求的范围内。

Claims (13)

1.一种控制变速器的方法，其特征在于，包括：

接收发动机运行模式的指定，所述发动机运行模式包括动力模式、平衡模式和经济模式中的至少一个模式；

基于车辆的手动变速器的当前变速器设置来确定所述车辆的当前燃料消耗率，其中所述车辆的手动变速器包括多个变速器设置；

确定所述当前变速器设置中的车辆的当前动力输出；

基于所述当前动力输出和所指定的发动机运行模式确定可接受的动力输出；

基于可接受的动力输出来确定所述变速器的多个变速器设置中的每个可行变速器设置的燃料消耗率，其中所述可行变速器设置是可由操作者选择的；

基于所确定的每个可行变速器设置的燃料消耗率来确定变速器设置，其中所确定的变速器设置相应于最低燃料消耗率；以及

提供所确定的变速器设置的指示给所述车辆的操作者以促使操作者选择所确定的变速器设置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指示作为声音指令被提供。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指示作为视觉显示被提供。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述动力模式中，可行变速器设置相应于实质上保持所述当前动力输出的变速器设置，其在动力模式中对应可接受的动力输出。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述平衡模式中，可行变速器设置相应于被确定为产生在所述当前动力输出减去百分之x的限制范围内的动力输出的变速器设置，其在平衡模式中对应可接受的动力输出。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述经济模式中，可行变速器设置相应于被确定为产生在所述当前动力输出减去百分之x+y的限制范围内的动力输出的变速器设置，其在经济模式中对应可接受的动力输出。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所确定的每个可行变速器设置的燃料消耗率基于：

确定每个可行变速器设置的发动机速度；以及

基于所指定的发动机运行模式来确定实现所述可接受的动力输出所需的扭矩。

8.一种控制变速器的装置，其特征在于，包括：

燃料消耗模块，所述燃料消耗模块构造成监控车辆的燃料消耗率；

动力输出模块，所述动力输出模块构造成确定所述车辆的动力输出；

经济平衡动力(EBP)模块，所述经济平衡动力模块构造成接收发动机运行模式的指定，所述发动机运行模式包括动力模式、平衡模式和经济模式中的至少一个模式；以及

变速器模块，所述变速器模块构造成：

基于所指定的发动机运行模式来确定一个或多个可行变速器设置中的变速器设置，其中所确定的变速器设置相应于最低燃料消耗率，以及其中所述可行变速器设置是可由操作者选择的；以及

提供所选择的变速器设置的指示给所述车辆的操作者以促使操作者选择所确定的变速器设置。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述指示作为声音指令和视觉显示中的至少一个被提供。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，在所述动力模式中，可行变速器设置相应于实质上保持当前动力输出的变速器设置。

11.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，在所述平衡模式中，可行变速器设置相应于被确定为产生在当前动力输出减去百分之x的限制范围内的动力输出的变速器设置。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述百分之x的值是由所述车辆的操作者经由输入/输出设备修改的。

13.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，在所述经济模式中，可行变速器设置相应于被确定为产生在当前动力输出减去百分之x+y的限制范围内的动力输出的变速器设置。