CN106671901A - 用于操作变速器动力输出的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了用于操作车辆动力系统的方法和系统，该车辆动力系统包括发动机和变速器，该变速器包括动力输出。在一个非限制性示例中，可以响应于输入到控制器的信号的电平来调节发动机速度。该控制器可以响应于输入到该控制器的信号的电平选择运行模式。

Description

用于操作变速器动力输出的系统和方法
技术领域
本发明涉及用于操作变速器动力输出的系统和方法。
背景技术
变速器可以包括用于将发动机转矩提供给车辆动力系统外部的装置的动力输出(PTO)。内燃发动机可以向变速器输入转矩，并且变速器可以经由动力输出将发动机转矩分配到车轮和/或外部装置。在一些示例中，外部装置可以被包括在结合了发动机和变速器的车辆内。例如，外部装置可以是用于将液压油供应给操作压实机或床升降机(bed lift)的汽缸的液压泵。可替代地，外部装置可以是劈木机或不是车辆的一部分的另一装置。在一些示例中，外部装置可以由车辆制造商来提供。可替代地，外部装置可以由车辆系统集成商来供应。
除了动力输出之外，车辆可以供应电力，以操作一个或多个电气负载，例如但不限于，医疗设备、灯和通信设备。可以经由通过发动机驱动的交流发电机来供应电力。无论如何，如果电气负载消耗的电力大于交流发电机电力输出，则可以由车辆电池提供用于操作电气负载的电流。因此，电荷可以从电池流动到电气负载，由此比希望的更多地降低了电池荷电。减少降低电池荷电可能性的一种方式是提供电池荷电保护模式，使得发动机速度可以提高，以提高交流发电机电力输出。但是，在包括PTO的车辆中增加电池保护模式可能将控制器输入和输出的实际总数提高到大于控制器支持的数量。因此，将希望，在使用少量输入和输出同时提供希望的功能水平的情况下，在单个控制器内提供PTO和电池荷电保护。
发明内容
本文的发明人已经认识到上述问题并且已经开发了一种车辆系统，该车辆系统包括：控制器，该控制器包括存储在非瞬态存储器中的可执行指令，以响应施加到控制器输入的信号电平(signal level)调整发动机的速度，该输入具有全刻度范围，该全刻度范围分成多个子范围，该多个子范围包括动力输出(power take off)子范围和电池荷电保护子范围。
通过将控制器输入的全刻度范围分成多个子范围，可以提供基于控制器输入处的单个信号的电平提供动力输出模式和电池荷电保护模式的技术结果。因此，单个输入可以是命令和操作车辆动力系统的基础。在一个示例中，控制器电压或电流输入的输入范围可以分成多个子范围。该多个子范围中的每一个子范围提供与电压或电流输入的其他子范围中的每一个子范围不同的数据。可以基于信号所处的子范围操作车辆动力系统。
例如，控制器电压输入可以具有从0至5伏的全刻度范围。第一子范围可以提供大于4.9伏并且施加到控制器电压输入的信号。第二子范围可以提供小于4.9伏且大于0.5伏的信号。第三子范围可以提供小于0.5伏且大于0.3伏的信号。第四子范围可以提供小于0.3伏且大于0.1伏的信号。第五子范围可以提供小于0.1伏的信号。五个子范围中的每一个子范围对应于不同的动力系统操作模式。
本说明可以提供若干优点。具体地，该方法可以减少用来提供实际所需实际数量的动力系统操作模式的控制器输入的数量。另外，该方法可以提供减少无意中进入不希望的动力系统操作模式的可能性的子范围。此外，该方法可以提供在由不同制造商提供的组件之间接口连接的简单方式。
当单独采用或与附图相结合时，从以下详细说明将容易理解本说明的以上优点和其他优点以及特征。
应当理解的是，提供上述概述以用简单形式介绍概念的选择，这些概念在详细说明中被进一步描述。并不旨在识别所要求保护的主题的关键或重要特征，其范围由随附于说明书的权利要求书唯一地限定。另外，要求保护的主题不限于解决以上指出的或在此披露的任何部分中指出的任何缺点的实现方式。
附图说明
图1示出了发动机的示意性描绘；
图2示出了包括发动机的示例车辆动力系统的示意性描绘；
图3A至图3C示出了用于使车辆控制器与辅助装置接口连接的示例示意图；
图4示出了用于控制器输入的示例传递函数；
图5示出了用于以包括动力输出装置的变速器操作动力系统的示例方法的流程图。
具体实施方式
本说明涉及操作车辆动力系统，该车辆动力系统包括发动机，该发动机联接到包括动力输出的变速器上。动力输出将发动机转矩供应给外部装置(例如，发动机转矩消耗器)，该外部装置不将正转矩供应给变速器。外部装置可以被包括在变速器在其中操作的车辆中或与该车辆分开。可以如图1所示的配置发动机。图1的发动机可以被并入图2所示的车辆动力系统中，并且发动机可以是如图2所示的动力系统中的唯一可调节的转矩源。图1和图2所示的控制器可以与如图3A至图3C所示的辅助装置接口连接。如图4所示，控制器的输入的全刻度范围可以分成多个子范围，并且这些子范围可以是选择动力系统操作模式的基础。可以根据图5所示的方法操作动力系统。
参照图1，通过电子发动机控制器12来控制内燃发动机10，该内燃发动机包括多个汽缸，在图1中示出了其中一个汽缸。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，活塞36定位在其中并连接到曲轴40。飞轮97和环形齿轮99连接到曲轴40。起动机96(例如，低电压(以小于30伏操作)电动机器)包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可以选择性地推进小齿轮95，以啮合环形齿轮99。起动机96可以直接安装在发动机的前面或发动机的后面。在一些实施例中，起动机96可以经由皮带或链条将转矩选择性地供应给曲轴40。在一个示例中，当不与发动机曲轴啮合时，起动机96处于基本状态。燃烧室30显示经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。可通过进气凸轮51和排气凸轮53操作每一个进气门和排气门。可以由进气凸轮传感器55确定进气凸轮51的位置。可以由排气凸轮传感器57确定排气凸轮53的位置。进气门52可以被气门激活装置59选择性地激活和停用。排气门54可以被气门激活装置58选择性地激活和停用。
燃料喷射器66被显示被定位成将燃料直接喷射至汽缸30中，本领域技术人员将该喷射视为直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的脉冲宽度成比例地输送液体燃料。通过包括燃料箱、燃料泵和燃料管路(未示出)的燃料系统(未示出)将燃料输送至燃料喷射器66。在一个示例中，高压双级燃料系统可以用来产生更高的燃料压力。
此外，进气歧管44被示为与涡轮增压器压缩机162和发动机进气口42连通。在另一些示例中，压缩机162可以是机械增压器压缩机。轴161将涡轮增压器涡轮164机械地连接到涡轮增压器压缩机162。可选电子节气门62(例如，中央或发动机进气歧管节气门)调整节流板64的位置，以控制从压缩机162向进气歧管44的空气流动。增压室45中的压力可以被称为节气门入口压力，因为节气门62的入口在增压室45内。节气门出口在进气歧管44中。在一些示例中，节气门62和节流板64可以被定位在进气门52与进气歧管44之间，使得节气门62是进气道节气门。压缩机再循环阀47可以被选择性地调节到完全打开与完全关闭之间的多个位置。废气门163可以经由控制器12来调节，以允许排放气体选择性地绕过涡轮164，以控制压缩机162的速度。
空气滤清器43清洁经由入口3进入发动机进气口42的空气，该入口3暴露在环境温度和压力下。转化的燃烧副产品在出口5处被排出，该出口5暴露在环境温度和压力下。因此，当发动机10转动以从入口3吸入空气并将排气燃烧副产品排放到出口5时，活塞36和燃烧室30可以作为泵来运行。根据流经发动机10、排气歧管48和发动机进气口42的方向，入口3在出口5上游。上游不包括发动机的、越过入口3的任何外侧，并且下游不包括发动机的、越过出口5的任何外侧。
无分电器点火系统88响应于控制器12经由火花塞92将点火火花提供给燃烧室30。通用排气氧(UEGO)传感器126被示为在催化转换器70上游连接到排气歧管48。可替代地，双态排气氧传感器可代替UEGO传感器126。
在一个示例中，转化器70可以包括多个催化剂砖。在另一示例中，可以使用多个排放控制装置，每个排放控制装置均具有多个砖。在一个示例中，转化器70可以是三元型催化剂。
图1示出了控制器12为常规微型计算机，包括：微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、只读存储器(ROM)106(例如，非瞬态存储器)、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110和常规数据总线。控制器12被示出接收来自连接到发动机10的传感器的各种信号，除了之前讨论的那些信号之外，还包括：来自连接到冷却套114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；连接到加速踏板130的用于感测由脚132施加的力的位置传感器134；连接到制动踏板150的用于感测由脚152施加的力的位置传感器154；来自连接到进气歧管44的压力传感器123的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自压力传感器122的发动机增压压力或节气门入口压力的测量值；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置；根据传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；以及根据传感器68的节气门位置的测量值。还可以感测(传感器未示出)大气压力以供控制器12处理。在本说明的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴每回转一次产生预定数量的等距脉冲，根据其可以确定发动机转度(RPM)。
在操作期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四冲程循环：该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程过程中，通常，排气门54关闭，而进气门52打开。空气经由进气歧管44被引入燃烧室30中，并且活塞36移动到汽缸的底部，以增加燃烧室30内的容积。活塞36在汽缸底部附近并且在其冲程结束处(例如，当燃烧室30在其最大容积处)的位置通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。
在压缩冲程过程中，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向汽缸盖移动，以压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其冲程结束处并且最接近汽缸盖(例如，当燃烧室30在其最小容积处)的位置被本领域技术人员典型地称为上止点(TDC)。在下文称为喷射的过程中，燃料被引入到燃烧室中。在下文称为点火的过程中，喷射的燃料被诸如火花塞92的已知点火装置点火，导致燃烧。
在膨胀冲程过程中，膨胀气体推动活塞36返回到BDC。曲轴40将活塞运动转换成旋转轴的旋转转矩。最后，在排气冲程过程中，排气门54打开，以将燃烧的空气-燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到TDC。注意，以上所示的仅是示例，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以改变，如以提供正压气门或负压气门重叠、进气门延迟关闭或各种其他示例。
现在参照图2，图2是包括动力系统200的车辆225的框图。图2的动力系统包括图1所示的发动机10。发动机10包括一个或多个转矩致动器204(例如，节气门、凸轮轴、燃料喷射器等)。动力系统200可以由发动机10提供动力。示出了发动机曲轴40连接到阻尼器280，并且示出了阻尼器280连接到变矩器206的叶轮285。变矩器叶轮285机械地连接到变速器泵289。变速器机械驱动的泵289将加压的变速器流体供应给变速器离合器210和211。变矩器206还包括连接到变速器输入轴270的涡轮286。变速器输入轴270将变矩器206机械地连接到自动变速器208，并且经由速度传感器217监测其速度。变矩器206还包括变矩器旁路锁止离合器212(TCC)。当TCC锁定时，转矩从叶轮285直接传递到涡轮286。TCC被控制器12电操作。可替代地，TCC可以被液压锁定。在一个示例中，变矩器可以被称为变速器的组件。
当变矩器锁止离合器212完全脱离时，变矩器206经由变矩器涡轮286与变矩器叶轮285之间的流体传递将发动机转矩传递到自动变速器208，由此能够使转矩倍增。相反，当变矩器锁止离合器212完全接合时，发动机输出转矩经由变矩器离合器直接传递到变速器208的输入轴270。可替代地，变矩器锁止离合器212可以部分接合，由此能够使一定量的转矩直接传到要调节的变速器。控制器12可以被配置为通过响应于各种发动机运行状况或基于驾驶员的发动机运行请求调节变矩器锁止离合器，来调节由变矩器212传递的转矩量。
自动变速器208包括齿轮离合器211和前进离合器210，以接合或脱离齿轮/挡位209(例如，反向和齿轮/挡位1-10)。齿轮离合器211(例如，1-10)和前进离合器210可以选择性地接合，以推进车辆。变速器208还包括动力输出轴281，用于将发动机转矩供应给动力系统外部的机械或电气负载274。动力输出轴281在被激活时旋转，并且在被停用时不旋转。在此示例中，负载274在车辆225外部，但是在另一些示例中，负载274可以被包括在车辆225中。变速器208被配置为，使得齿轮209中的一个齿轮可以通过应用两个或更多个离合器211来接合。换言之，当两个或更多个离合器211闭合时，齿轮可以被肯定地(positively)接合。另外，变速器208可以进入空档状态，此处当一个或多个离合器211断开时，但同时一个或多个离合器211闭合时，输入轴270不与输出轴260接合或连接到该输出轴上。当变速器208是空档或啮合/挂挡时，动力输出轴281可以将发动机转矩供应给负载274。来自自动变速器208的转矩输出可以传到车轮216，以经由输出轴260推动车辆。经由速度传感器219监测输出轴260的速度。具体地，在将输出驱动转矩传递到车轮216之前，自动变速器208可以响应于车辆行驶条件在输入轴270处传递输入驱动转矩。
另外，通过接合车轮制动器218可以将摩擦力施加到车轮216。在一个示例中，如图1所示，车轮制动器218可以响应于驾驶员将他的脚压在制动踏板上而接合。在另一些示例中，控制器12或连接到控制器12的控制器可以应用接合车轮制动器。以相同的方式，通过响应于驾驶员将他的脚从制动踏板释放来脱离车轮制动器218，可以减小给车轮216的摩擦力。另外，作为自动发动机停止程序的一部分，车辆制动器可以经由控制器12将摩擦力施加到车轮216。
因此，在此示例中，发动机10是可以将正转矩提供给动力系统200的唯一可调节转矩源。在施加到车轮216之前，转矩从发动机10流向变速器208。因此，沿转矩流动的方向，发动机10在变矩器206、变速器208和车轮216上游。
如图1中更详细地示出的，控制器12可以被配置为从发动机10接收输入，并且相应地控制发动机的转矩输出和/或变矩器、变速器、离合器和/或制动器的运行。另外，控制器12可以从人/机界面299接收驾驶员输入。在一些示例中，人/机界面299可以提供动力系统信息和指示给驾驶员。在柴油机的情况下，控制器12可以通过控制燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和空气充量的组合来控制发动机转矩输出。在所有情况下，发动机控制可以在逐缸控制的基础上来进行，以控制发动机转矩输出。
现在参照图3A，示出了用于使车辆控制器与辅助装置接口连接的示例示意图。在此示例中，辅助装置是外部动力输出和电池荷电保护控制系统318。
从启动/运行电源316和车辆电池317给动力输出/电池荷电保护控制系统318供应电力。启动/运行动力可以被切换，使得动力可以选择性地施加到动力输出/电池荷电保护控制系统318。车辆电池电压可以经由电力控制继电器330选择性地施加到动力输出/电池荷电保护控制系统318。开关331可以关闭，以响应于驾驶员经由点火钥匙或开关(未示出)激活车辆，将电池电力提供给动力输出/电池荷电保护控制系统318。
操作者可以经由操作者关闭开关310来请求动力输出被激活，以将发动机转矩传送到外部装置，或请求电池荷电保护。如果操作者关闭开关310，电池电压施加到控制器12的控制器输入/输出104中的数字输入302。
动力输出和电池荷电保护控制系统318包括电位计380，其包括游标345、端子370和端子371。来自调压器316的基准电压施加到端子370，并且信号返回电压施加到端子371，使得调压器316与信号返回390之间的电位差等于调压器316的输出。电压在节点341处在电阻器340与电阻器342之间离开，该节点表示电阻器342两端的电压降。电位计电阻器315两端的电压降等于调压器316输出的基准电压减去电阻器340和电阻器342两端的电压降。电阻器342两端的电压降等于流经电阻器342的电流(例如，基准电压除以电阻器342和340的电阻加上电位计电阻器315的电阻)乘以电阻器342的电阻。电位计电阻器315两端的电压降等于基准电压减去电阻器340和342两端的电压降。因此，游标345可以被调节为提供基准电压与电阻器340和342两端的电压降之间的电压。例如，如果基准电压是5伏，并且电阻器342两端的电压降是0.1伏，并且电阻器340两端的电压降是0.4伏，则在图3A的系统如预期的运行的条件下，在模拟电压输入304处，游标345的位置可以被调节为提供0.5伏与5伏之间的电压。在一个示例中，电位计电阻和电阻器340和342的电阻的大小为，在游标345处可获得的电压范围对应于动力输出子范围的电压范围和高不成比例子范围的电压范围。另外，节点341处的电压对应于电池荷电保护子范围的电压范围。节点341处的电压是固定值。
第一电阻器340和第二电阻器342与电阻器315串联。双极双开关348电联接到游标345、节点341和模拟电压输入304。在如所示的第一位置(例如，静止高空转控制位置且PTO被激活)，开关348与游标345直接电连通(例如，没有中间的电气组件)。经由开关348至模拟电压输入304的电压信号输入可以经由调节游标345的位置来调节。当双极双开关348处于第一位置时至模拟电压输入304的电压输入可以是模拟电压输入304的全刻度范围的动力输出子范围。在未示出的第二位置(例如，电池荷电保护模式选择的位置)，开关348与节点341直接电连通。当开关348与节点341直接电连通时经由开关348至模拟电压输入304的电压信号输入是固定的，并且如之前讨论的，是基于基准电压调压器316的电压输出、电阻器315的电阻、第一电阻器340的电阻和第二电阻器342的电阻。当双极双开关348处于第二位置时至模拟电压输入304的电压输入可以是模拟电压输入304的全刻度范围的电池荷电保护子范围。
如果在请求激活动力输出或请求电池荷电保护之后，输入至模拟电压输入304的电压信号是在限定为动力输出子范围内预定时间量，则动力输出被激活，以将发动机转矩传送到外部负载，并且响应于模拟电压输入304处的信号电压调节发动机速度。如果在请求激活动力输出或请求电池荷电保护之后，输入至模拟电压输入304的电压是在限定为电池荷电保护子范围内预定时间量，则响应于电池电压小于阈值压而提高发动机速度。
双极双开关348也用来控制继电器360和继电器350。继电器360被激活，以将电压提供给灯322，以便指示动力输出模式被激活。继电器350被激活，以将电压提供给灯321，以便指示电池荷电保护模式被激活。在一些实施例中，人/机界面可以代替灯321和322，以向操作者提供动力输出运行状态和电池荷电保护状态的指示。
在如所示的第一位置(例如，静止高空转控制位置)，开关348与继电器360的端子358直接电连通(例如，没有中间的电气组件)。当断言数字输出306时，继电器360可以被激活。当数字输出306被断言或激活时，该数字输出提供至地面391的路线。当继电器360的线圈362通过激活数字输出306被激活时，开关361闭合，以将启动/运行电力提供给灯322。当开关361处于闭合位置时，启动/运行电力也被输送数字输入302，并且它提供继电器360处于闭合状态的肯定验证。二极管334包括阳极302和阴极304，这些阳极和阴极被偏压以允许电流从启动/运行电源流向数字输入302，但是不从二极管332流向灯322。
在第二位置(未示出)(例如，电池荷电保护位置)，开关348与继电器350的端子359直接电连通(例如，没有中间电气组件)。当断言数字输出306时，继电器350可以被激活。当数字输出306被断言或激活时，该数字输出提供至地面391的路线。当继电器350的线圈352通过激活数字输出306被激活时开关351闭合，以将启动/运行电力提供给灯321。当开关351处于闭合位置时，启动/运行电力也被输送数字输入302，并且它提供继电器350处于闭合状态的肯定验证。二极管332包括阳极302和阴极304，这些阳极和阴极被偏压以允许电流从启动/运行电源流向数字输入302，但是不从二极管334流向灯321。
如果控制器12将输入至模拟电压输入304的信号的水平解释为在死区子范围、低不成比例子范围或高不成比例子范围，则动力输出和电池荷电保护模式不被激活，以使动力输出轴不旋转。另外，不基于来自外部动力输出和电池荷电保护控制系统318的信号调节发动机空转速度。这可以称为锁定模式。
因此，图3A示出了车辆控制器与辅助装置接口连接以提供电池荷电保护模式和动力输出模式的示例示意图。经由控制器12的同一组输入和输出提供两种模式。
现在参照图3B，示出了相同的车辆控制器与辅助装置接口连接以仅提供动力输出模式而不提供电池荷电保护的示例示意图。图3B的系统包括与图3A所示的组件相同的许多组件。图3B中的与图3A中的组件共同的组件或元件以相同的数字标签来标记。另外，为简洁起见，省略了对图3A与图3B之间相同的元件的描述。然而，图3B中的具有与图3A中的元件相同数字标识的组件或元件如图3A中所描述的运行。描述图3A与图3B的系统之间的不同点。
动力输出控制系统319包括电位计380，该电位计包括游标345、端子370和端子371。游标345与模拟电压输入304直接电连通。来自调压器316的基准电压施加到端子370，并且信号返回电压施加到端子371，使得调压器316与信号返回390之间的电位差等于调压器316的输出。电压在端子371与信号返回390之间离开，其表示电阻器365两端的电压降。电位计电阻器315两端的电压降等于调压器316输出的基准电压减去电阻器365两端的电压降。电阻器365两端的电压降等于流经电阻器365的电流(例如，基准电压除以电阻器365的电阻加上电位计电阻器315的电阻)乘以电阻器365的电阻。电位计电阻器315两端的电压降等于基准电压减去电阻器365两端的电压降。因此，游标345可以被调节为提供基准电压与电阻器365两端的电压降之间的电压。例如，如果基准电压是5伏，并且电阻器365两端的电压降是0.5伏，则在图3B的系统如预期的运行的条件下，在模拟电压输入304处，游标345的位置可以被调节为提供0.5伏与5伏之间的电压。在一个示例中，电位计电阻和电阻器365的电阻的大小为，在游标345处可获得的电压范围对应于动力输出子范围的电压范围和高不成比例子范围的电压范围。
示出了数字输出306与继电器360的线圈362直接电连通。在开关310被操作者闭合并且动力输出子范围中的电压经由游标345施加到模拟输入304之后，数字输出306可以被激活。当断言数字输出306并且启动/运行电力被供应给继电器360时，继电器360将开关361闭合。当开关361处于闭合状态时，启动/运行电力激活灯322。
以此方式，当如与系统318的硬件一起使用的相同的控制器12的输入、输出和可执行代码或方法与系统319结合使用时，系统319的硬件可以提供用于仅以动力输出模式功能而不以电池荷电保护模式功能运行的信号。因此，当应用到系统318和系统319时，控制器12及其相关代码可以是共同的。
现在参照图3C，示出了相同的车辆控制器与辅助装置接口连接以仅提供电池荷电保护而不提供动力输出模式的示例示意图。图3C的系统包括与图3A所示的组件相同的许多组件。图3C中的与图3A中的组件共同的组件或元件以相同的数字标签来标记。另外，为简洁起见，省略了对图3A与图3C之间相同的元件的描述。不过，图3C中的具有与图3A中的元件相同数字标识的组件或元件如图3A中所描述的运行。描述图3A与图3C的系统之间的不同点。
动力输出控制系统320包括电阻器366和电阻器367。来自调压器316的基准电压施加到电阻器366，并且信号返回电压施加到电阻器367，使得电阻器366与电阻器367两端的电位差等于调压器316的输出。电压在电阻器366与电阻器367之间离开，并且它表示电阻器367两端的电压降。具体地，电阻器367两端的电压降等于调压器316输出的基准电压减去电阻器366两端的电压降。电阻器367两端的电压降等于流经电阻器366和367的电流(例如，基准电压除以电阻器366的电阻加上电阻器367的电阻)乘以电阻器367的电阻。电阻器366两端的电压降等于基准电压减去电阻器367两端的电压降。在一个示例中，电阻器366的电阻和电阻器367的电阻的大小使得电阻器366与电阻器367之间的电压范围对应于电池荷电保护子范围的电压范围。
示出了数字输出306与继电器350的线圈352直接电连通。在开关310被操作者闭合并且来自节点368的动力输出子范围中的电压施加到模拟输入304之后数字输出306可以被激活。当断言数字输出306并且启动/运行电力被供应给继电器350时，继电器350将开关351闭合。当开关351处于闭合状态时，启动/运行电力激活灯321。
以此方式，当如与系统318的硬件一起使用的相同的控制器12的输入、输出和可执行代码或方法与系统320结合使用时，系统320的硬件可以提供用于仅以电池荷电保护模式功能而不以动力输出模式功能操作的信号。因此，当应用到系统318和系统320时，控制器12及其相关代码可以是共同的。
因此，图1至图3C的系统提供车辆系统，该车辆系统包括：控制器，该控制器包括存储在非瞬态存储器中的可执行指令，以响应施加到控制器输入的信号电平调整发动机的速度，该输入具有全刻度范围，该全刻度范围分成多个子范围，该多个子范围包括动力输出子范围和电池荷电保护子范围。该车辆系统包括，信号电平是电流电平。该车辆系统包括，信号电平是电压电平。
在一些示例中，该车辆系统包括，多个子范围包括死区子范围。该车辆系统包括，所述多个子范围包括低不成比例子范围。该车辆系统包括，所述多个子范围包括高不成比例子范围。该车辆系统进一步包括用于响应于信号电平在电池荷电保护子范围中来提高发动机速度的额外指令。该车辆系统进一步包括用于当信号电平在动力输出子范围中时调节发动机速度以跟随信号电平的额外指令。
此外，图1至图3C的系统提供车辆系统，该车辆系统包括：
电位计；串联电联接的第一和第二电阻器；选择性地电联接到该电位计以及该第一和第二电阻器的开关；以及控制器，该控制器包括储存在非瞬态存储器中的可执行指令，以响应于施加到控制器的输入的信号电平调节发动机的速度，该输入具有全刻度范围，至控制器的输入电连接到该开关。
在一些示例中，该系统进一步包括额外指令，用于将全刻度范围分成多个子范围，该多个子范围包括动力输出子范围和电池荷电保护子范围。该车辆系统进一步包括额外指令，用于响应于施加到控制器输入的信号电平来确定车辆运行模式。该车辆系统包括，车辆运行模式是动力输出模式。该车辆系统包括，车辆运行模式是电池荷电保护模式。在电池荷电保护模式下，发动机速度可以提高，以增加交流发电机输出，由此增加电池荷电。该车辆系统包括，响应于电池荷电保护模式下的电池电压来调节发动机速度。该车辆系统进一步包括额外指令，用于响应于施加到控制器输入的信号电平来激活继电器，该继电器控制车辆运行模式的指示。
现在参照图4，示出了控制器输入的全刻度范围和子范围的示例的绘图。控制器输入可以表示图3所示的模拟电压输入304，其包括模数转换器。纵轴表示控制器输入电压，并且水平轴表示动力输出(PTO)每分钟转数(RPM)。
在460的动力输出速度表示较低的动力输出速度(例如，500RPM)。动力输出速度462表示较高的动力输出速度(例如，2400RPM)。
水平轴(例如，零伏)与线410水平处的电压之间的电压范围表示全刻度模拟输入电压(例如，5伏)。从水平轴到线410的电压范围分成或分解成五个子范围。
第一子范围是在水平轴与线402之间。在一个示例中，该子范围(例如，零伏与0.1伏之间)是低不成比例子范围。该范围可以指示模拟电压输入电压比预期的低的系统退化。控制器模拟输入处的电压在这个范围中会指导控制器进入锁定模式，在该模式下，发动机空转速度不被调节用于动力输出或电池荷电保护。
第二子范围是在线402与线404之间。在一个示例中，该子范围(例如，0.1伏与0.3伏之间)是电池荷电保护子范围。控制器模拟输入处的电压在这个范围内持续预定时间量会向控制器指示操作者或使用者正请求电池荷电保护。当施加到模拟输入的电压在这个范围中时，发动机速度不直接以控制器模拟输入处的电压为基础。
第三子范围是在线404与线406之间。在一个示例中，这个子范围(例如，0.3伏与0.5伏之间)是死区子范围。控制器模拟输入处的电压在这个范围中会向控制器指示存在系统退化。控制器模拟输入处的电压在这个范围中会指导控制器进入锁定模式，在该模式下，发动机空转速度不被调节用于动力输出或电池荷电保护。
第四子范围是在线406与线408之间。在一个示例中，该子范围(例如，0.5伏与4.9伏之间)是动力输出子范围。在控制器模拟输入处的电压在这个范围内持续预定时间量会向控制器指示操作者或使用者正请求动力输出模式。当控制器模拟输入感测到这个范围中的电压时，动力输出轴可以开始旋转。另外，基于曲线440响应于施加到控制器模拟输入的电压的电平来调节发动机速度。在曲线440中央部分中，可以经由与控制器模拟输入处的电压成比例地提高发动机RPM来提高动力输出RPM。以此方式，406与408之间的子范围中的电压可以是进入动力输出模式并调节动力输出轴速度的基础。
第五子范围是在线408与线410之间。在一个示例中，该子范围(例如，4.9伏与5伏之间)是高不成比例子范围。控制器模拟输入处的电压在这个范围中会向控制器指示存在系统退化。控制器模拟输入处的电压在这个范围中会指导控制器进入锁定模式，在该模式下，发动机空转速度不被调节用于动力输出或电池荷电保护。
在一些示例中，曲线440可以被描述为使控制器模拟输入电压与动力输出速度相关的传递函数。发动机速度可以被调节为经由调节节气门的位置、凸轮轴、气门正时或其他发动机转矩致动器来提供希望的动力输出速度。
现在参照图5，示出了用于操作可以包括动力输出的车辆动力系统的方法。图5的方法可以结合在图1至图3C的系统中，作为储存在控制器非瞬态存储器中的可执行指令。另外，在实际世界中图5的方法的多个部分可以是控制器12采取的动作，以经由一个或多个致动器和/或传感器改变车辆运行状态。
在502，方法500确定车辆状况。车辆状况可以包括但不限于动力输出请求状态、希望的动力输出速度、发动机速度、选择的变速器齿轮/挡位以及周围的环境状况。在确定车辆状况之后，方法500前进到504。
在504，方法500判断使用者请求动力输出还是电池荷电保护(BCP)。在一个示例中，使用者可以经由调节开关的位置来请求动力输出或电池荷电保护。可替代地，控制器可以经由在控制器存储器中设定比特值来做出动力输出或电池荷电保护请求。另外，方法500可以要求要满足的其他条件，以确定系统是否应该提供动力输出或电池荷电保护。例如，可以要求车辆以施加以进入电池荷电保护模式或动力输出模式的制动来停车。如果方法500判断满足动力输出或电池荷电保护条件，则答复为是并且方法500前进到510。否则，答复为否，并且方法500前进到506。
在506，方法500清除指示系统处于锁定模式(例如，在此不提供动力输出并且在此不提供电池荷电保护)的存储器中的比特(bit)。通过清除存储器中的比特，可以在下一次操作者请求任一模式时使系统进入动力输出模式或电池荷电保护模式。另外，如果空转速度被提高以用于动力输出或电池荷电保护，则发动机返回到基础空转速度。另外，如果动力输出模式被激活，则动力输出被停用，并且动力输出停止旋转。在退出动力输出模式和电池荷电保护模式之后，方法500退出。
在510，方法500确定用来确定请求哪种操作模式的信号电平。在一个示例中，该信号可以是电压，并且经由模数转换器来读取电压。可以在至控制器的动力输出/电池荷电保护输入处接收该信号。在另一些示例中，该信号可以是电流、存储器中的变量的值或经由通信链路(例如，控制器局域网)传递到系统的值。方法500经由读取模数转换器或经由读取存储器中的位置的值来确定信号电平。在确定信号电平之后，方法500前进到512。
在512，方法500判断处于动力输出/电池荷电保护输入信号电平(例如，电压电平)的信号是否大于(G.T.)第一阈值电平持续预定时间量。在一个示例中，第一阈值电平是4.9伏，此处全刻度输入范围是5伏。大于4.9的电压电平在全刻度输入范围的第一子范围中。如果方法500判断信号大于第一阈值电平，则答复为是，并且方法500前进到516。否则，答复为否，并且方法500前进到520。
在516，方法500提供信号是在高不成比例子范围中的指示。可以经由灯或人/机界面提供该指示。同样，存储器中的比特被设定为值1，以进入锁定模式。在锁定模式下，即不提供电池荷电保护也不提供动力输出。当发动机空转时，发动机以基础空转速度运行。在进入锁定模式之后，方法500前进到退出。
在520，方法500判断处于动力输出/电池荷电保护输入信号电平(例如，电压电平)的信号是否小于(L.T.)第一阈值电平并且大于(G.T.)第二阈值电平持续预定时间量。在一个示例中，第二阈值电平是0.5伏。小于4.9并大于0.5伏的电压电平在全刻度输入范围的第二子范围中。如果方法500判断信号小于第一阈值电平并且大于第二阈值电平，则答复为是，并且方法500前进到522。否则，答复为否，并且方法500前进到528。
在522，方法500提供信号是在动力输出子范围中的指示。可以经由灯或人/机界面提供该指示。另外，动力输出被激活并且开始旋转。此外，发动机速度被调节到基于动力输出/电池荷电保护输入的电平的值。在一个示例中，根据图4所示的关系调节发动机速度。在动力输出模式被激活并且基于动力输出/电池荷电保护输入信号电平调节发动机速度之后，方法500前进到退出。
在528，方法500判断处于动力输出/电池荷电保护输入信号电平(例如，电压电平)的信号是否小于(L.T.)第二阈值电平并且大于(G.T.)第三阈值电平持续预定时间量。在一个示例中，第三阈值电平是0.3伏。小于0.5并大于0.3伏的电压电平在全刻度输入范围的第三子范围中。如果方法500判断信号小于第二阈值电平并且大于第三阈值电平，则答复为是，并且方法500前进到530。否则，答复为否，并且方法500前进到544。
在530，方法500提供信号是在死区子范围中的指示。可以经由灯或人/机界面提供该指示。另外，该系统将存储器中的比特设定到为值1并进入锁定模式。当发动机空转时，发动机以基础空转速度运行。在进入锁定模式之后，方法500前进到退出。
在544，方法500判断处于动力输出/电池荷电保护输入信号电平(例如，电压电平)的信号是否小于(L.T.)第三阈值电平并且大于(G.T.)第四阈值电平持续预定时间量。在一个示例中，第四阈值电平是0.1伏。小于0.3并大于0.1伏的电压电平在全刻度输入范围的第四子范围中。如果方法500判断信号小于第三阈值电平并且大于第四阈值电平，则答复为是，并且方法500前进到550。否则，答复为否，并且方法500前进到556。
在550，方法500提供信号是在电池荷电保护子范围中的指示。可以经由灯或人/机界面提供该指示。此外，发动机速度被调节到基于电池电压的值。在一个示例中，发动机速度可以响应于电池电压而提高到最大电池荷电保护速度(例如，1100RPM)。通过响应于电池电压调节发动机速度，方法500可以运行以维持或增加电池荷电，由此保护电池荷电。在电池荷电保护被激活并且基于电池电压调节发动机速度之后，方法500退出。
在556，方法500提供信号是在低不成比例子范围中的指示。可以经由灯或人/机界面提供该指示。同样，存储器中的比特被设定为值1，以进入锁定模式。在锁定模式下，既不提供电池荷电保护也不提供动力输出。当发动机空转时，发动机以基础空转速度运行。在进入锁定模式之后，方法500前进到退出。
以此方式，有限数量的控制器输入和输出可以是用于经由相同一组的输入和输出提供多于一个运行模式的基础。在该示例中，子范围的数量是五个，但是子范围的数量可以增加或减少，并且不是限制性的。
因此，图5的方法提供用于处理动力输出命令的方法，该方法包括：将信号接收到控制器；响应于信号电平从多个运行模式中选择车辆运行模式，这些多个运行模式包括动力输出模式和电池荷电保护模式；并且经由该控制器响应于该多个运行模式中的一者来调节发动机速度。该方法包括经由打开节气门来调节发动机速度。该方法进一步包括提供使信号与请求的车辆运行模式相关的传递函数并且响应于请求的车辆运行模式来调节发动机速度。该方法进一步包括响应于信号增加而提高发动机速度和响应于信号下降而降低发动机速度。该方法进一步包括响应于该信号的电平进入不响应与该信号调节发动机速度的锁定模式。
注意，本文所包括的示例控制和评估例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所披露的控制方法和例程可以作为可执行指令储存在非瞬态存储器中，并且可由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其它发动机硬件来实行，以操纵所披露的各种装置的运行状态。如本领域普通技术人员将认识到的，图5所描述的方法可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个处理策略，如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。这样，所展示各步骤或功能可以按照所展示的顺序、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样，处理的顺序并不一定需要实现本文所描述的对象、特征和优点，而是为了便于说明和描述而提供的。虽然没有明确说明，但本领域普通技术人员将认识到，一个或多个所示步骤或功能可以根据所使用的特定的策略重复执行。另外，本文所描述的方法可以是实际世界中的控制器所采取的动作和控制器内的指令的组合。
这总结了说明书。通过本领域技术人员阅读本说明书，在不脱离本说明书主旨和范围的情况下，可以想到许多变化和修改。例如，以天然气、汽油、柴油或替代燃料配置运行的单缸、I2、I3、I4、I5、V6、V8、V10、V12和V16发动机可以有利地使用本说明书。

Claims (20)

1.一种车辆系统，包括：
控制器，该控制器包括储存在非瞬态存储器中的、用于响应于施加到该控制器的输入的信号电平调节发动机的速度的可执行指令，该输入具有全刻度范围，该全刻度范围分成多个子范围，所述多个子范围包括动力输出子范围和电池荷电保护子范围。
2.如权利要求1所述的车辆系统，其中，该信号电平是电流电平。
3.如权利要求1所述的车辆系统，其中，该信号电平是电压电平。
4.如权利要求1所述的车辆系统，其中，所述多个子范围包括死区子范围。
5.如权利要求1所述的车辆系统，其中，所述多个子范围包括低不成比例子范围。
6.如权利要求1所述的车辆系统，其中，所述多个子范围包括高不成比例子范围。
7.如权利要求1所述的车辆系统，进一步包括用于响应于该信号电平在该电池荷电保护子范围中提高发动机速度的额外指令。
8.如权利要求1所述的车辆系统，进一步包括用于当该信号电平在该动力输出子范围中时调节发动机速度以跟随该信号电平的额外指令。
9.一种车辆系统，包括：
电位计；
串联电联接的第一和第二电阻器；
选择性地电联接到该电位计以及该第一和第二电阻器的开关；以及
控制器，该控制器包括储存在非瞬态存储器中的、用于响应于施加到该控制器的输入的信号电平来调节发动机速度的可执行指令，该输入具有全刻度范围，至所述控制器的所述输入电联接到该开关。
10.如权利要求9所述的车辆系统，进一步包括用于将该全刻度范围分成多个子范围的额外指令，所述多个子范围包括动力输出子范围和电池荷电保护子范围。
11.如权利要求8所述的车辆系统，进一步包括用于响应于施加到该控制器的该输入的该信号电平来确定车辆运行模式的额外指令。
12.如权利要求11所述的车辆系统，其中，该车辆运行模式是动力输出模式。
13.如权利要求11所述的车辆系统，其中，该车辆运行模式是电池荷电保护模式。
14.如权利要求13所述的车辆系统，其中，响应于该电池荷电保护模式中的电池电压来调节发动机速度。
15.如权利要求8所述的车辆系统，进一步包括用于响应施加到该控制器的该输入的该信号电平来激活继电器的额外指令，该继电器控制对车辆的运行模式的指示。
16.一种用于处理动力输出命令的方法，包括：
将信号接收到控制器；
响应于所述信号的电平从多个运行模式中选择车辆运行模式，所述多个运行模式包括动力输出模式和电池荷电保护模式；并且
经由所述控制器响应于所述多个运行模式中的一者来调节发动机速度。
17.如权利要求16所述的方法，其中，经由打开节气门调节发动机速度。
18.如权利要求16所述的方法，进一步包括提供使该信号与请求的车辆运行模式相关的传递函数并且响应于该请求的车辆运行模式调节发动机速度。
19.如权利要求15所述的方法，进一步包括响应于所述信号提高而提高发动机速度和响应于所述信号下降而降低发动机速度。
20.如权利要求18所述的方法，进一步包括响应于该信号的电平进入不响应于该信号调节发动机速度的锁定模式。
CN201610972249.8A 2015-11-06 2016-11-04 用于操作变速器动力输出的系统和方法 Active CN106671901B (zh)

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