CN107107911A - 用于控制机动车辆的自动变速箱的方法 - Google Patents

Abstract

在此披露了一种用于对具有至少两种不同传动系状态的机动车辆的自动变速箱进行控制的方法。该方法包括以下步骤：确定最小减速力需求，该最小减速力需求需要由该传动系状态根据车辆的速度、纵向加速度以及车辆经受的阻力来实现；然后，做出决定以便授权或禁止该传动系状态，已根据减速力设置点、当前传动系状态以及可由所讨论的传动系状态实现的最小力计算了传动系状态的最小减速力需求。

Description

用于控制机动车辆的自动变速箱的方法

本发明的技术领域为对机动车辆的变速箱进行控制的领域并且更具体地为对自动变速箱进行控制的领域。

控制混合动力系通常包括生成传动系状态目标的功能。

此功能使得能够确定对混合动力系的操作点进行优化的传动系状态目标。

必须提到的是，通过特定于给定车辆架构的(多个)耦合器状态和(多个)减速器状态的组合来定义传动系状态。

对于具有内燃发动机的车辆的变速箱，传动系状态的一个示例是接合的第一减速器状态以及内燃发动机与变速箱之间的离合器的接合状态。对于混合动力车辆的变速箱，传动系状态的一个示例是连接至前轮的、内燃发动机与变速箱之间的离合器的脱离接合状态，其中电动机经由后轮推动车辆。

诸位发明人已根据用于对专用于具有内燃发动机的车辆的动力系的操作点进行优化并且使得对预期服务(比如声学因素、声振粗糙度、消耗和污染减少要求)之间的折中的最佳管理成为可能的策略设计了生成传动系状态目标的功能。

诸位发明人继续验证如果被连续使用，当前策略是否可以解决对混合动力系的相同要求。因此，执行了初步研究以便得知是否有可能直接使用针对专用于具有内燃发动机的车辆的动力系而开发的策略来选择最合适的变速箱速比或传动系状态。

在混合动力系的情况下，如从变速器侧看到的显著差异如下：

-内燃发动机不再是唯一的动力源，

-对于相同的动力要求，存在由内燃发动机传递的动力以及由(多个)电动机传递的动力的许多可能组合，

-根据所设想的技术定义，电动机器的动力通过或者不通过变速器，

-混合动力系的最大和最小静态和动态限制可以取决于电池的荷电状态并且因此可以随时间变化，

-电动模式或ZEV(零排放车辆)模式同样通过离散速比来结合一个或多个特定的可能传动系状态。

因此，对这些策略在混合动力系的情况下不得不提供的这四种服务的分析导致以下结论：

相同操作点的声学因素(速度、动力)取决于电功率和热功率的相对分布。换句话说，如果只有电动机运转，则动力系比内燃发动机和电动机两者都运转的情况产生更少的噪声。与电动机相比，内燃发动机是唯一的噪声源。

声振粗糙度(即，动力系的性能)可以取决于电池的荷电状态。

因而，在对电池充电时，有可能同时使用电动机传递的动力以及内燃发动机传递的动力。另一方面，如果电池放电，则唯一可用的动力源为内燃发动机，这导致性能可能降低。

针对消耗和污染减少要求，不得不考虑新的参数。这指的是能量管理法则，其目的是，在每种可能的动力系状态下，根据电池的荷电状态确定内燃发动机传递的动力和电动机传递的动力的相对分布。

因此，使用混合动力系使得有必要发展当前策略。电池的荷电状态是在生成针对混合动力变速器的速比目标时要考虑的重要的新因素。

将此因素考虑在内使得有可能对消耗和污染减少进行优化。实际上，因为对电动动力系的采用的主要动机是减少消耗，所以将其考虑在内不可忽视。因此，用于生成传动系状态目标的策略有必要与能量管理法则相互作用。

将电池荷电状态考虑在内还使得有可能优化声振粗糙度。根据电池的荷电状态的声振粗糙度约束变化取决于所需要的动力系性能。事实上，动力系的最大动力取决于存在且可用的内燃发动机或(多个)电动机的动力。

将电池荷电状态考虑在内最终使得有可能优化声学因素。将此状态考虑在内对声学因素的影响不及对消耗的影响那样关键。默认地，可以对发动机转速目标进行校准以100％供内燃发动机使用。所造成的欠优化区域将可能是最小的。

总之，混合动力技术需要完成对用于控制动力系的操作点(所选变速箱速比)的优化的当前策略的修改，所述当前策略通常仅被定向成应用于对仅具有内燃发动机的车辆的控制。这些策略没有考虑与混合动力技术关联的具体因素，以及尤其是控制从一种传动系状态改变为另一种传动系状态的时间和条件。

因此，在这种层面上存在要求。

目的是，装备有自动变速箱的机动车辆在所有可能的行驶条件下处于最佳传动系状态。对NVH(噪声、振动、声振粗糙度)、可靠性、机械速比、活力(备用加速度、驾驶员需求等)和其他类型的许多约束使得有可能在驾驶员设法保持稳定速度或试图加速时应用的条件下保证正确且合适的车辆行为。

在驾驶员的目的为减速时，所推荐的传动系状态则是那些相同约束的函数，所述约束决不反映车辆必须展示的减速动态。传动系状态将因此可能无关并且可能暗示对于使用中的道路及其斜率或驾驶员通过低或强烈制动所需要的动态而言不合适的“自然”减速(阻力和发动机制动)水平。

可以在具有高系数的下坡上在具有内燃发动机的车辆的帮助下描述此问题的具体示例。车辆以及更具体地用于选择最佳传动系状态的策略可以通过符合所有NVH、活力(很小的备用加速度)等约束以及从能量的观点看被认为比“短”传动系状态更好而倾向于选择“长”速比。在这种确切的情况下，车辆则可能变得极度不受控制并且甚至可能加速，迫使驾驶员强烈制动以便减速或者甚至保持速度或者甚至手动降档，迫使驾驶员切换至手动变速器。

因此，要解决的技术问题如下：

如何通过选择最佳传动系状态来保证车辆的某个减速水平？

现有技术包括以下文献。

FR 2765652描述了对非混合动力车辆的自动变速箱的应用，其中，有可能一次仅改变一个速比，制动辅助功能以制动踏板的压下为条件。

FR 2875204描述了非混合动力自动变速箱应用，制动辅助功能以制动踏板的压下为条件，通过增大静态发动机扭矩目标来进行控制。

FR 2877416描述了非混合动力自动变速箱应用，制动辅助功能以制动踏板的压下为条件，通过对主转速目标的估算来进行控制。

US 20080046157描述了仅与从速度阈值中确定变速器速比来起作用的策略，所述策略在有可能一次仅改变一个速比的情况下仅对车辆有效并且不考虑可能由逆风或斜率引起的差动力。使得有可能定义降档的参数被表示为相对于现有线路的速度偏移，并且因此不存在加速度的概念。

US 20140066251描述了在一次仅改变一个速比的情况下仅对车辆有效的策略，由于所述策略仅根据给定的车辆的减速水平禁止升档(禁止从速比N+2或N+3起的所有升档)并且不考虑可能由逆风、斜率等引起的差动力，因此不保证给定的减速度。

本发明包括一种用于控制机动车辆的自动变速箱的方法，该机动车辆具有至少两种不同的传动系状态。该方法包括以下步骤：

确定最小减速力约束，该最小减速力约束需要由该传动系状态根据该车辆的速度、纵向加速度以及该车辆上的阻力产生

然后，做出决定以便授权或禁止该传动系状态，已根据减速力目标、当前传动系状态以及可由所讨论的该传动系状态产生的最小力计算了该传动系状态的最小减速力约束。

为了确定该传动系状态必须产生的最小减速力约束，可以执行以下步骤：

通过作为该车辆的类型程序及其当前速度的函数的第一映射确定脚离开油门时该车辆的所需减速度

然后，将差动力确定为在具有预定义质量且无风的零斜率道路上的理论阻力与考虑当前行驶条件的瞬时估算的阻力之差

然后，通过作为该差动力的函数的第二映射确定偏移校正参数

然后，考虑脚离开油门时该车辆的所需减速与该偏移校正参数之和所造成的该差动力，确定该车辆的所需减速度

然后，根据该车辆的所需减速度和质量来确定总减速力

然后，将该传动系状态必须产生的力确定为阻力与总减速力之和

然后，对力偏移值和减速约束进行求和以便确定传动系状态必须符合的在进行制动或不进行制动的情况下脚离开油门时的该减速力

然后，判定在进行制动或者不进行制动的情况下脚离开油门时的减速力与驾驶员所需要的在车轮水平下的力目标中哪个更大

然后，以此方式使确定的最大值饱和，从而使得该最大值为负或为零，该饱和值与该传动系状态必须实现的最小减速力约束相对应。

可以判定确定了其最小减速力约束的该传动系状态是否为当前状态；如果是，则可以使用第一替代映射，该第一替代映射比确定了其最小减速力约束的该传动系状态不是当前状态的情况下使用的该第一映射的约束性更小。

为了确定力偏移值，可以执行以下步骤：

判定制动踏板的压下是否维持了最短持续时间以及该车辆的纵向加速度是否小于0；如果是，则使制动期间的车辆加速度等于纵向加速度值；如果不是，则将制动期间的车辆加速度设置为0，

通过作为制动期间的车辆加速度和车速的函数的映射确定所述加速度偏移值，所使用的映射取决于该车辆类型程序，

将该加速度偏移值乘以该车辆质量以便获得力偏移值。

为了判定是否授权或禁止传动系状态，可以执行以下步骤：

如果该传动系状态为当前状态并且同时如果其中可用的最小力小于或等于针对当前状态确定的该减速力目标，则授权该传动系状态，

如果该传动系状态不是当前状态并且同时其中可用的最小力小于或等于针对非当前状态确定的该减速力目标，则同样授权该传动系状态，

否则，禁止该传动系状态。

上述方法具有若干优点，在这些优点中，可以引用容易的实施方式，使得有可能考虑变化的车辆参数(过渡状态下的最小力、外力、制动器压下等)的实时特性以及对所有混合动力系架构的覆盖，包括具有变速器的纯粹的内燃发动机和纯粹的电气架构，所述变速器具有至少两种不同的传动系状态。

通过阅读以下仅通过非限制性举例的方式并且参照附图给出的说明，本发明的其他目的、特征和优点将变得清楚，在附图中：

-图1展示了根据本发明的控制自动变速箱的方法的主要步骤，

-图2展示了控制方法的第一步骤的主要子步骤，并且

-图3展示了控制方法的第一步骤的其他子步骤。

已开发的控制方法的目的在于禁止不符合根据行驶条件生成的减速约束的传动系状态。

此方法可以用于装备有自动变速器的所有内燃发动机、混合动力车辆以及电动车辆，无论是否涉及牵引扭矩的部分中断或者全部中断并且不论是否具有至少两种不同的传动系状态。

其操作原理在于对传动系状态必须产生的以便产生给定减速度的力约束进行计算。

因此，在计算中，将与车辆关联的许多物理参数考虑在内：

·对阻力(斜率、风等)的估算，

·在车轮处的真实或虚拟驾驶员力或扭矩目标(RV/LV ADAS、ACC等)，

·车辆的纵向加速度，

·车速，

·车辆的质量，

·传动系状态中的最小可能力。

图1、图2和图3所展示的控制方法的主要步骤和子步骤如下。

控制方法包括多个步骤，该多个步骤根据与减速情况关联的约束与当前或设想的传动系状态的减速能力的比较导致传动系状态(ECC)的禁止或授权。

对于动力系的所有可能的目标传动系状态，以完全相同的方式实施下文中针对目标状态而描述的机制。

在图1中，可以看到该控制方法的两个主要步骤。在第一步骤1期间，确定最小减速力约束，该最小减速力约束必须由传动系状态F_decl_crt和F_decl根据传动系状态与当前模式完全相同与否产生。在第二步骤2期间，做出使得对传动系状态的授权或禁止成为可能的决定，已计算了该传动系状态的最小减速力约束。

现在将描述第一步骤1并且由图2展示该第一步骤。

在第一子步骤1a期间，脚离开油门时车辆的所需减速度A_decl_req_原始通过映射A_req来确定，该映射是车辆类型程序(节能(Eco)、标准、运动等)及其当前速度V_车辆的函数。脚离开油门时车辆的所需减速度A_decl_req_原始为负加速度。

在第二子步骤1b期间，差动力F_dif被确定为在具有预定义质量且无风的零斜率道路上的理论阻力与因此表示由当前行驶条件引起的附加阻力的瞬时估算的阻力之差，在这之后，通过作为差动力F_dif的函数的第二映射确定偏移校正参数A_dif_req。

此偏移校正参数A_dif_req具有限制附加阻力对减速约束的最终计算的影响的功能。

在第三子步骤1c期间，考虑到从脚离开油门时车辆的所需减速度A_decl_req_原始与偏移校正参数A_dif_req之和中获得的差动力A_decl_req，确定所需车辆减速度。

因此，在相等的车速下，所需减速度A_decl_req可以根据大部分F_dif表示所采取的道路的斜率而不同。

在第四子步骤1d期间，根据所需减速度A_decl_req和车辆质量M_车辆确定总减速力F_decl_req_原始。

总减速力F_decl_req_原始是产生所需减速度所必需的力并且包括阻力以及动力系通过传动系状态提供的力两者。

在第五步骤1e期间，传动系状态必须提供的力F_decl_req_res被确定为阻力F_res与总减速力F_decl_req_原始之和。

阻力F_res对应于从车辆动态(纵向加速度)、从车辆的理论质量以及从动力系产生的在车轮处的牵引力中计算得到的制动车辆的正向和反向运动的力。

此外，重要的是，考虑驾驶员所需要的车辆动态。在简单地将脚抬离油门(静止的油门踏板)的情况下以及在制动(无论是低还是更强烈)的情况下，发动机制动以及因此传动系状态必须产生的减速水平并不相同。子步骤3通过计算力偏移值F_brk_ofs使得能够将此动态方面考虑在内。为清晰起见，下文将参照图3描述此子步骤3。

在子步骤1f期间，将力偏移值F_brk_ofs和减速约束F_decl_req_res加在一起以便确定传动系状态必须符合的在制动或者不制动的情况下脚离开油门时的减速力F_decl_req_brk。

在子步骤1g期间，根据油门踏板位置或虚拟请求确定在制动或者不制动的情况下脚离开油门时的减速力F_decl_req_brk与真实驾驶员所需要的在车轮处的力目标F_tgt(RV/LV ADAS、ACC等)中哪个更大。

然后，在子步骤1h期间，以此方式确定的最大值饱和以使其为负或为零。饱和值对应于最终减速约束F_decl。

可以通过应用以下公式同时确定子步骤1g和1h：

F_decl＝最小(最大(F_tgt；F_decl_req_brk)；0) (公式1)

对F_decl的这种计算对于除当前传动系状态之外的所有传动系状态均有效。

在当前传动系状态的情况下，除了所需原始减速映射A_req通过与其他传动系状态相比具有更少约束而不同之外，以与F_decl完全相同的方式计算第二减速约束F_decl_crt。因此，产生当前传动系状态或非当前传动系状态之间的这种区别以便避免对传动系状态的授权/禁止寻找的任何风险并且像滞后机制一样起作用。

现在将参照图3描述上面提到的子步骤3。

首先根据行驶条件确定在制动期间车辆加速度A_brk所采取的值。更确切地，在第一子步骤3a期间，判定对制动踏板的压下是否持续了最小持续时间Brk_ass_dly并且判定车辆的纵向加速度A_longi是否低于0。

如果是，则将制动期间的车辆加速度A_brk设置为等于纵向加速度值A_longi。在步骤3b中，方法继续计算加速度偏移值A_brk_ofs。

如果不是，则将制动期间的车辆加速度A_brk设置为0。在步骤3b中，方法还继续计算加速度偏移值A_brk_ofs。然而，由于制动期间车辆加速度的零值，所计算的偏移值为零。因此，这些偏移值对减速约束没有影响。

在子步骤3b期间，通过作为制动期间的车辆加速度A_brk和车辆速度V_车辆的函数的映射确定加速度偏移值A_brk_ofs。对所使用的映射的选择取决于车辆类型程序，由此使得有可能通过在部分地解除制动器的运动程序中提供大比例的减速度或者在减轻了制动器负载的节能程序中提供小比例而使动力系以及因此传动系状态直接提供的减速水平适应于车辆的使用。

然后，所获得的加速度偏移值A_brk_ofs对应于动力系所需要的以辅助对车辆减速的剩余减速度。

在子步骤3c期间，将加速度偏移值A_brk_ofs乘以车辆质量M_车辆以获得传动系状态必须提供的以便在或多或少强烈制动期间促进对车辆的减速的附加力。此附加力对应于力偏移值F_brk_ofs。

现在将参照图1描述第二步骤2。在第二步骤2期间，根据减速力目标(F_decl；F_decl_crt)、传动系的当前状态ECC_crt以及可以由所讨论的传动系状态产生的最小力F_min_ECC来判定是否授权或禁止传动系状态。

在以下条件下，授权传动系状态：

·所讨论的状态为当前状态ECC_crt并且在此状态下可用的最小力Fmin_ECC小于或等于当前状态的减速力目标F_decl_crt。

·所讨论的状态不是当前状态ECC_crt并且在此状态下可用的最小力Fmin_ECC小于或等于非当前状态的减速力目标F_decl。

否则，决策步骤2的结果为禁止的传动系状态，因为其不满足已生成的减速约束。

Claims (5)

1.一种用于对具有至少两种不同传动系状态的机动车辆的自动变速箱进行控制的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

确定最小减速力约束，该最小减速力约束需要由该传动系状态根据该车辆的速度、纵向加速度以及该车辆上的阻力产生

然后，做出决定以便授权或禁止该传动系状态，已根据减速力目标、当前传动系状态以及可由所讨论的该传动系状态产生的最小力计算了该传动系状态的最小减速力约束。

2.如前项权利要求所述的方法，其中，为了确定该传动系状态必须产生的最小减速力约束，执行以下步骤：

通过作为该车辆的类型程序及其当前速度的函数的第一映射确定脚离开油门时该车辆的所需减速度

然后，将差动力确定为在具有预定义质量且无风的零斜率道路上的理论阻力与考虑当前行驶条件的瞬时估算的阻力之差

然后，通过作为该差动力的函数的第二映射确定偏移校正参数

然后，考虑脚离开该油门时该车辆的所需减速度与该偏移校正参数之和所产生的差动力，确定该车辆的所需减速度

然后，根据该车辆的所需减速度和质量来确定总减速力

然后，将该传动系状态必须产生的力确定为阻力与总的减速力之和

然后，对力偏移值和减速约束进行求和以便确定传动系状态必须符合的在进行制动或不进行制动的情况下脚离开油门时的减速力

然后，判定在进行制动或者不进行制动的情况下脚离开油门时的减速力与该驾驶员所需要的在车轮水平下的力目标中哪个更大

然后，以此方式使确定的最大值饱和，从而使得最大值为负或为零，该饱和值与所讨论的该传动系状态必须实现的最小减速力约束相对应。

3.如权利要求2所述的方法，其中，判定确定了其最小减速力约束的传动系状态是否为当前状态，

如果是，则使用第一替代映射，该第一替代映射比确定了其最小减速力约束的传动系状态不是当前状态的情况下使用的第一映射的约束性更小。

4.如权利要求2和3中任一项所述的方法，其中，为了确定力偏移值，执行以下步骤：

判定该制动踏板的压下是否维持了最短持续时间并且判定该车辆的纵向加速度是否小于0，

如果是，则使得制动期间的车辆加速度等于纵向加速度值，

如果不是，则将制动期间的车辆加速度设置为0，

通过作为制动期间的车辆加速度和车辆速度的函数的映射确定加速度偏移值，所使用的映射取决于该车辆类型程序，

将该加速度偏移值乘以该车辆质量以便获得该力偏移值。

5.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中，为了判定是否授权或禁止传动系状态，执行以下步骤：

如果该传动系状态为当前状态并且同时其中可用的最小力小于或等于针对当前状态确定的减速力目标，则授权该传动系状态，

如果该传动系状态不是当前状态并且同时其中可用的最小力小于或等于针对非当前状态确定的减速力目标，则同样授权该传动系状态，

否则，禁止该传动系状态。