CN108331914B - 用于车辆无级变速器中传动比控制的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于控制无级变速器的传动比的方法和系统，该无级变速器在车辆中将原动机联接于从动构件。该方法包括：确定无级变速器的当前传动比，从预定传动比图表的第一传动比通路确定预计传动比，计算当前传动比和预计传动比之间的梯度，确定所计算的梯度是否满足梯度限制，如果所计算的梯度满足梯度限制则将控制传动比设定为预计传动比，如果所计算的梯度并不满足梯度限制则将控制传动比设定为改型传动比，其中，改型传动比基于满足梯度限制的传动比，以及将无级变速器的传动比控制为控制传动比。

Description

用于车辆无级变速器中传动比控制的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于车辆无级变速器中传动比控制的系统和方法。

背景技术

该背景技术总地表示本发明的内容。目前提及的发明人在本背景技术中描述的范围内的工作以及在提交时可能不符合现有技术的各方面既不明确地也不隐含地被承认为是针对本发明的现有技术。

传统的车辆变速器、包括手动和自动变速器具有多个离散的齿轮比。这些变速器可基于诸如踏板位置、车辆速度之类的各种条件而在离散齿轮比之间切换(挡位改变)。然而，这些变速器限制为在任何特定时刻仅仅提供有限数量离散齿轮比的一个。包含此类变速器的车辆中的驾驶员和乘客基于他们在操作这些类型车辆中的经验而产生了某些预期。例如，随着在维持这些离散齿轮比的一个的同时此类车辆的速度增大，发动机速度与车辆速度成正比例地升高。

另一种类型的车辆变速器称为无级变速器(CVT)。CVT具有在无限数量的齿轮比上持续地改变齿轮比的能力。于是，CVT并不局限于任何离散数量的齿轮比并且能够通过在无限数量传动比上优化齿轮比来很大程度地增大效率和性能。不同于手动或自动的离散传动比的变速器，CVT可操作以通过控制传动比来优化性能和/或效率。

CVT通常根据预定的传动比图表来控制，该预定的传动比图表基于改变的条件来确定用于CVT的齿轮比。此种传动比图表通常在校准过程期间限定。例如，预定的传动比图表可设计成基于诸如驾驶员加速器踏板位置、车辆速度之类的各种输入来优化包含CVT的车辆的燃料效率。示例性的预定的传动比图表100在图1中示出。预定的传动比图表100说明多个示例性传动比通路102，可利用这些示例性传动比通路基于车辆速度和驾驶员驾驶需求(例如，驾驶员踏板位置)来控制CVT。在该图示中，水平轴线对应于车辆速度，而垂直轴线对应于变速器输入速度。传动比通路可能已各自通过校准来确定，以提供优化和/或改进的燃料经济性。每个传动比通路基于从驾驶员的节气门踏板位置接收的输入信号而不同。如果节气门踏板位置改变，则可遵循另一传动比通路。例如清楚地说明地是，不同于手动和/或自动变速器，即使车辆速度增大，变速器输入速度仍可减小和/或保持平稳。习惯于具有有限数量离散齿轮比的车辆的驾驶员或乘客可能预期发动机速度与车辆速度成正比例地增大。当包含CVT的车辆并不以此方式做出响应时，驾驶员和/或乘客可能得到错误印象，即车辆变速器在一些地方出现了问题。

为了避免此种错误印象，车辆制造商已提供预定传动比图表，这些预定传动比图表确保驾驶员/乘客经验符合他们的预期和/或感知。可能已通过操作中车辆而产生的预期和感知仅仅具有离散的齿轮比。图2说明预定传动比图表200，其中，针对每个传动比通路202的对应于节气门踏板位置的梯度受限制，以防止其具有负的斜度，以使得发动机速度总是随着车辆速度而增大。此种预定的传动比图表不仅无法提供优化的燃料经济性，而且其还可能导致在一些中间驾驶员踏板位置处、例如在传动比通道202在圆圈204内的那些部分处向车辆乘客给出打滑感觉的印象的另一问题。例如，即使在车辆速度增大的同时驾驶员将踏板位置保持恒定，梯度仍可能改变。再者，对于CVT的操作没有经验或并不了解的驾驶员和/或乘客可能得到一些地方出问题的错误印象。

除了上文讨论的问题以外，仅仅能够遵循预定传动比图表的传统系统在于其已在遵循满足习惯于具有有限数量离散传动比的变速器的乘客的理想预期的预定传动比图表和可能否则提供更优化的性能和/或燃料经济性的那些预定传动比图表之间导致很大妥协。

发明内容

在一示例性方面，用于车辆的推进系统包括原动机，该具有旋转构件；旋转构件传感器，该旋转构件传感器输出旋转构件速度信号；从动构件；驾驶员输入传感器，该驾驶员输入传感器输出驾驶员输入信号；无级变速器，该无级变速器将原动机联接于从动构件；以及处理器，该处理器经编程为：确定无级变速器的当前传动比，确定基于预定传动比图表的第一传动比通路的预计传动比，计算当前传动比和预计传动比之间的梯度，确定所计算的梯度是否满足梯度限制，从而如果所计算的梯度满足梯度限制就将控制传动比设定为预计传动比，而如果所计算的梯度并不满足梯度限制就将控制传动比设定为改型传动比，其中，改型传动比是基于满足梯度限制的传动比，以及将无级变速器的传动比控制为控制传动比。

在另一示例性方面中，处理器进一步编程为在控制无级变速器的传动比之前确定是否已满足过渡条件，并且将控制传动比设定为预定的传动比图表上的第二传动比通路上的传动比。

在另一示例性方面中，过渡条件包括驾驶员输入信号的改变。

在另一示例性方面中，过渡条件包括驾驶员输入信号保持基本上恒定时经过的时间段。

在另一示例性方面中，过渡条件包括驾驶员输入信号的超过预定阈值的变化率。

在另一示例性方面中，过渡条件包括超过预定阈值的车辆速度。

在另一示例性方面中，预定的传动比图表对应于优化的燃料经济性传动比图表。

在另一示例性方面中，梯度限制包括传动比通路的斜度的范围。

在另一示例性方面中，梯度限制包括正的传动比通路斜度。

在另一示例性方面中，驾驶员输入传感器包括驾驶员踏板位置传感器，且驾驶员输入信号包括驾驶员踏板位置信号。

在另一示例性方面中，一种用于控制将车辆中的原动机联接于从动构件的无级变速器的传动比的方法包括：确定无级变速器的当前传动比，从预定传动比图表的第一传动比通路确定预计传动比，计算当前传动比和预计传动比之间的梯度，确定所计算的梯度是否满足梯度限制，如果所计算的梯度满足梯度限制则将控制传动比设定为预计传动比，如果所计算的梯度并不满足梯度限制则将控制传动比设定为改型传动比，其中，改型传动比基于满足梯度限制的传动比，以及将无级变速器的传动比控制为控制传动比。

这样，本发明能够通过实时地限制齿轮比的梯度来满足车辆乘客的预期，同时使得能够在更优化的传动比图表通路之间进行切换。这不仅解决了驾驶员/乘客的感知和驾驶性问题，而且显著地改进了推进系统的性能，例如在乘客感知允许的那些情况中提供大大改进的燃料经济性。

与传统系统形成鲜明对比地是，本发明的方法和系统的示例性实施例确定当前齿轮比，从预定传动比图表确定预计齿轮比，计算当前齿轮比和预计齿轮比之间的梯度，确定所计算的梯度是否满足梯度限制，以及如果所计算的梯度满足梯度限制或者如果所计算的梯度并不满足梯度限制则将无级变速器的传动比控制为预计传动比，计算满足梯度限制的改型齿轮比以及将无级变速器的传动比控制为改型齿轮比。

从下文提供的详细描述中，本发明的又一些应用领域会变得显而易见。应理解的是，详细描述和特定示例仅仅旨在说明的目的，且并不旨在限制本发明的范围。

当结合附图时，从详细描述、包括权利要求和示例性实施例中，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点会显而易见。

附图说明

从详细描述和附图中，本发明会变得更易于理解，附图中：

图1是具有输入速度/车辆速度梯度限制的用于无级变速器的燃料经济性优化的预定传动比图表的示例；

图2是用于无级变速器的另一预定齿轮比图表；

图3是根据本发明示例性实施例的车辆推进系统的示意图；

图4说明根据本发明的示例性方法的流程图；

图5是说明根据本发明的示例性方法和系统的操作的图表；

图6是说明由本发明的另一示例性实施例提供的实际传动比通路的图表；以及

图7是说明由根据本发明的示例性方法和系统提供的另一实际传动比通路的图表。

具体实施方式

图3是根据本发明的示例性推进系统300的示意图。推进系统300包括诸如内燃机、电动机之类的原动机302。原动机302向诸如离合器、变矩器之类的联接装置304提供扭矩源。联接装置304选择性地将扭矩提供给无级变速器308的输入轴306。无级变速器308包括经由传动带314联接于次级滑轮312的初级滑轮310。次级滑轮312将扭矩提供给联接于驱动构件318的输出轴316。驱动构件318接收扭矩并且例如将原动力提供给车辆的驱动车轮。

传动比控制系统和用于无级变速器的方法的示例性实施例实时地确定当前传动比和基于预定传动比图表上的传动比通路的预计传动比之间的梯度是否满足梯度限制，且如果是的话，将无级变速器的传动比控制为预计传动比，而如果否的话，计算满足梯度限制的改型传动比并将无级变速器的传动比控制为改型传动比。这与传统方法和系统形成鲜明对比地是，控制无级变速器的传动比，以使得其遵循由预定传动比图表所限定的传动比通路并且在预定传动比图表的传动比并不满足梯度限制的情形中有条件地实时地修改传动比。

虽然本发明通常涉及可能已在校准过程期间限定的预定或预先确定的传动比图表以优化燃料效率，但本领域技术人员应理解地是，可针对其它目的、例如驾驶性、运动或性能模式、陡峭斜坡、高海拔等等来预定并且可优化任何传动比图表，而不会产生限制并且仍落在本发明的范围内。

为了满足驾驶员的预设预期，可例如限定梯度限制，以确保发动机速度在车辆速度增大的同时不会减小或可以逐渐地增大。本领域技术人员会理解的是，梯度限制可不作限制地以任何方式限定，并且仍形成本发明的一部分。

图4说明根据本发明的示例性实施例的用于控制无级变速器的传动比的方法的流程图400。方法在步骤402处开始并且持续至步骤404，在此，该方法确定无级变速器的当前传动比并且持续至步骤406。在步骤406中，该方法参照预定传动比图表来确定预计传动比并且持续至步骤408。在步骤408处，该方法计算当前传动比和预计传动比之间的梯度并且持续至步骤410。在步骤410中，该方法确定所计算的梯度是否满足梯度限制。如果该方法在步骤410中确定所计算的梯度满足梯度限制，则该方法持续至步骤412，在此，该方法将控制传动比设定为预计传动比且持续至步骤418。

替代地，如果该方法在步骤410中确定所计算的梯度并不满足梯度限制，则该方法持续至步骤414。在步骤414中，该方法计算满足梯度限制的改型传动比并且持续至步骤416。在步骤417中，该方法将控制传动比设定为改型传动比并且持续至步骤418，以使得该过程重复。这样，本发明实时地使得无级变速器的实际传动比通路能遵循预定传动比图表所限定的传动比通路，这可能已针对燃料经济性之类性能优化，只要满足梯度限制即可，但如果基于预定传动比图表的传动比通路无法满足梯度限制，就还确保无级变速器的实际传动比通路总是满足梯度限制。该方法和系统可包括处理器，该处理器确保在每个处理环路中均实时地满足梯度限制。而非仅仅遵循预定传动比图表。

在步骤418中，该方法确定是否满足过渡条件。例如，如下文更详细解释地是，过渡特征可限定为在预定时间段内保持恒定的节气门位置。如果该方法在步骤418确定已满足过渡条件，则该方法持续至步骤420。在步骤420中，该方法将控制传动比设定为预定传动比图表的传动比通路上的传动比并且持续至步骤422。在步骤422中，该方法将无级变速器的实际传动比控制为控制传动比并且持续至步骤424，在此，该过程返回至步骤402以重复该过程。然而，如果该方法在步骤418确定还未满足过渡条件，则该方法跳跃至步骤422。

图5是提供对根据本发明的示例性方法和系统的操作的说明的图表。水平轴线500对应于车辆速度，而垂直轴线502对应于发动机(原动机)速度。单个传动比通路504对应于基于预定传动比通路的节气门位置。如上文所解释地，预定传动比图表可能已通过校准而得出，以提供优化的性能，例如最佳燃料经济性、加速、响应等等。执行本发明方法的无级变速器控制器可输出改型传动比通路506，该改型传动比通路确保该无级变速器所遵循的实际传动比通路遵循预定传动比通路504，只要预定传动比通路满足梯度限制即可，并且该改型传动比通路还确保当并不预定传动比通路504时该实际传动比通路满足梯度限制。

例如，图5说明实际传动比通路506遵循预定传动比通路504，只要梯度并不落在特定数值(或斜度)之下即可。当车辆速度达到点508处的数值时，该方法和系统确定沿着预定传动比通路504预计的传动比不会满足梯度且因此该方法和系统修改传动比，以使得实际传动比通路总是满足梯度限制。这持续，直到车辆速度达到点510处的数值为止，在此，预定传动比通路504满足梯度限制，且示例性方法和系统则使得实际传动比通路506能遵循预定传动比通路504。这样，本发明实时地调节实际传动比通路，以使得该实际传动比通路遵循可提供优化性能的传动比通路，同时维持符合梯度限制。

图6是说明由本发明的另一示例性实施例提供的实际传动比通路600的图表，其包含之前描述实施例的特征并且还说明对节气门踏板位置变化的响应。该图表包括第一传动比通路602和第二传动比通路604，该第一传动比通路基于与第一节气门踏板位置相对应的预定传动比通路，而该第二传动比通路基于与第二节气门位置相对应的预定传动比图表。该图表可对应于如下状况：其中，驾驶员输入较高的加速器踏板位置以加速至期望的车辆速度并且然后在实现期望车辆速度之后返回或还原节气门踏板位置。如图6所说明地，示例性方法和系统确保实际传动比通路600遵循第一传动比通路602，该第一传动比通路对应于基于预定传动比通路的较高加速器踏板位置，直到达到车辆速度608为止，其中，实际的第一传动比通路602不再满足梯度限制(不同于之前相对于图5所进行地描述)。然而，示例性的方法和系统响应于加速器踏板位置中的还原，以使得实际传动比通路过渡至遵循第二传动比通路604，只要其满足梯度限制即可。这样，示例性的方法和系统利用机会来调节传动比，以遵循可能已针对改进性能而优化的新传动比通路。可预定或计算遵循点606的实际传动比通路600相对于新的第二传动比通路604的梯度，以做出合适的过渡。

虽然本发明已描述了较高加速器位置向较低加速器位置之间的过渡，但还以类似的方式实现相反情况。若加速器位置增大，则也可通过本发明实现向基于预定传动比图表的新传动比通路的过渡，即使并未说明该情况。本领域技术人员应理解地是，加速器位置在驾驶的同时可能相当短暂，因为驾驶员的脚可能移动相当多。该过渡条件可适当地限定，以使得显著的加速器变化可归类为过渡条件，而更为微小的变化可能不会。

图7说明响应于在预定时间段内保持基本上恒定的加速器位置而由根据本发明的示例性方法和系统提供的实际传动比通路700。这是将称为“扩展稳态”条件的条件。虽然具有带有有限数量的离散传动比的变速器的车辆的乘客可能并不适应于渐进且有时总是改变无级条件所提供的传动比，但即使加速器位置还未随着车辆速度增大而改变，乘客仍会习惯于传动比之间的这些通常车辆变化。根据本发明的示例性方法和系统利用此种机会以通过改变实际传动比通路来在经过了预定时间量之后返回至预定传动比图表上的传动比通路而模拟离散传动比变速器，同时加速器位置已保持基本上恒定且当实际传动比通路当前并不遵循预定传动比图表上的传动比通路时。

图7说明此种情况。实际传动比通路700一开始遵循预定传动比图表的传动比通路702，直到达到车辆速度704且传动比通路702不再满足梯度限制为止。实际传动比通路700则以类似于之前根据图5描述的方式不同于传动比通路702。在点706处，示例性的方法和系统确定在加速器位置已维持基本上恒定时已经过的预定时间量，且实际传动比通路700然后在点708处过渡至传动比通路702上的传动比。这样，在总是满足梯度限制的同时，将实际传动比调节为更精确地对准或遵循传动比通路702。在此种情形中，实际传动比通路700再次不同于传动比通路702，以确保符合梯度限制并且当实际传动比通路再次与点710处的传动比通路702重合时返回至遵循传动比通路702(以类似于关于图5所描述的方式)。

虽然在该情形中促进返回至传动比通路702的条件可能已是针对加速器位置的扩展稳态条件，但其它条件也可提供机会来调节实际传动比通路，以返回至预定传动比图表上的传动比通路并且仍符合车辆乘客预期或者在驾驶员或其它乘客可能并不惊讶于或者甚至注意到实际传动比通路正改变的那些情况中。例如，除了扩展稳态加速器位置以外，还由于高无线电体积或打开车窗等等引起的车厢噪声增大，但这不做限制。可设想能使得实际传动比通路能过渡至基于预定传动比图表的传动比通路上的位置的任何因素或条件，该因素或条件可能并不影响驾驶员/乘客体验或者否则并不满足它们的预期，并且仍落在本发明的范围内。

该描述在本质上仅仅是说明性的并且并不旨在限制本发明、其应用或使用。本发明的广泛教示能以各种形式实施。因此，虽然本发明包括特定的示例，但本发明的真实范围不应受此限制，因为在阅读了附图、说明以及以下权利要求的情形下，其它修改会变得显而易见。

Claims (10)

1.一种用于车辆的推进系统，包括：

原动机，所述原动机具有旋转构件；

旋转构件传感器，所述旋转构件传感器输出旋转构件速度信号；

从动构件；

驾驶员输入传感器，所述驾驶员输入传感器输出驾驶员输入信号；

无级变速器，所述无级变速器将所述原动机联接于所述从动构件；以及

处理器，所述处理器经编程为确定所述无级变速器的当前传动比，从预定传动比图表的第一传动比通路确定预计传动比，计算所述当前传动比和所述预计传动比之间的梯度，确定所述所计算的梯度是否满足梯度限制，如果所述所计算的梯度满足所述梯度限制则将控制传动比设定为所述预计传动比，如果所述所计算的梯度并不满足所述梯度限制则将所述控制传动比设定为改型传动比，其中，所述改型传动比基于满足所述梯度限制的传动比，以及将所述无级变速器的传动比控制为所述控制传动比。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理器进一步编程为在控制所述无级变速器的传动比之前：

确定是否已满足过渡条件；以及

将所述控制传动比设定为所述预定传动比图表上的第二传动比通路上的传动比。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述过渡条件包括驾驶员输入信号中的变化。

4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述过渡条件包括驾驶员输入信号保持基本上恒定时经过的时间段。

5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述过渡条件包括超过预定阈值的驾驶员输入信号的变化率。

6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述过渡条件包括超过预定阈值的车辆速度。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述预定传动比图表对应于优化的燃料经济性传动比图表。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述梯度限制包括传动比通路斜度的范围。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述梯度限制包括正的传动比通路的斜度。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述驾驶员输入传感器包括驾驶员踏板位置传感器，且所述驾驶员输入信号包括驾驶员踏板位置信号。