CN108869722A - 用于无级变速器的比率控制的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于无级变速器的比率控制的装置包括输出限定指令比率的信号的驱动器指令比率部件。箝位控制部分与驱动器指令比率部件通信。箝位控制部分包括：比率限制和超控环，其从具有存储的比率代码数据的可执行函数中选择与指令比率相匹配的比率；筛选监控器，其连续从可执行函数接收输出并使用来自车速信号的输入来计算由比率限制和超控环选择的比率的最小和最大比率限制；以及比率控制执行环，其与筛选监控器通信。比率控制执行环计算允许无级变速器的主滑轮和次级滑轮都运行的压力范围。

Description

用于无级变速器的比率控制的方法和装置

背景技术

本公开涉及用于无级变速器的无级变速器(CVT)和比率控制系统。

无级变速器(CVT)改变由皮带或链条连接的输入滑轮组和输出滑轮组上的液压压力，以改变滑轮组的有效直径，从而允许传动比连续变化。使用包括发动机控制模块(ECM)和变速器控制模块(TCM)在内的计算机控制系统提供比率控制系统，以监控和改变液压，提供驱动器指令的扭矩变化、并入发动机数据和环境输入。

如果比率控制系统的计算机控制器从ECM算法、软件或校准接收危险(损坏)输入，或者如果TCM算法、软件或校准本身已损坏，则可能出现非预期减速(UD)或非预期加速(UA)。由于诸如紫外线、车辆运行区域中的电磁脉冲、温度变化、校准数据损坏、AEPP(加速器有效踏板位置)输入错误、比率选择错误、比率指令计算错误等环境条件可能导致输入受损，进而可能导致UD或UA危险违反度量。

当前CVT可以默认为安全模式，其中来自原动机的功率显著降低，或者如果接收到会导致UD或UA事件或非预期加速的受损输入，其可以默认为严重受限的传输输出。如果条件可能主要归因于受损数据，那么在许多情况下不希望默认为停机状况。

因此，尽管当前CVT比率控制系统实现其预期目的，但仍需要用于监控和控制CVT比率的经改进的新系统和方法。

发明内容

根据若干方面，一种用于无级变速器的比率控制的装置包括驱动器指令的比率部件。驱动器指令比率部件输出定义指令比率的信号。比率选择和比率控制箝位控制部分与驱动器指令比率部件通信。比率选择和比率控制箝位控制部分包括比率限制和超控环，其从具有存储的比率代码数据的比率限制和超控环可执行函数中选择与指令比率相匹配的比率。比率限制和超控环筛选监控器不断接收来自比率限制和超控环可执行函数的输出，并使用来自车速信号的输入来计算由比率限制和超控环选择的比率的最小和最大比率限制。比率控制执行环与比率限制和超控环筛选监控器进行通信。比率控制执行环计算允许无级变速器的主滑轮和次级滑轮都操作的压力范围。

在本公开的另一方面中，比率控制执行环包括比率控制执行环可执行函数，所述比率控制执行环可执行函数具有压力范围，以实现来自与多个不同指令比率有关的存储数据的指令比率。

在本公开的另一方面中，比率控制执行环包括比率控制执行环筛选监控器，其连续接收来自比率控制执行环可执行函数的压力信号数据并且测量指令的主滑轮压力和次级滑轮压力。

在本公开的另一方面中，包括源于速度传感器信息的车辆加速信号，比率控制执行环筛选监控器应用从车速传感器接收的车辆加速数据以识别指令压力增量是领先还是滞后于车辆减速的突然变化。

在本公开的另一方面中，包括变速器螺线管控制环。比率控制执行环筛选监控器将箝位信号转发至变速器螺线管控制环，以对主滑轮和次级滑轮建立指令压力。

在本公开的另一方面中，比率选择和比率控制箝位控制部分还包括变速机期望比率环，该变速机期望比率环从驱动器指令比率部件直接接收指令比率，并将指令比率传达到比率限制和超控环。

在本公开的另一方面中，发动机控制器与期望的比率环通信，其中，期望的比率环选择来自发动机控制器的指令比率或发动机指令比率中的哪一个转发到比率限制和超控环。

在本公开的另一方面中，比率选择和比率控制箝位控制部分还包括：CVT指令比率轨迹环，指令比率轨迹环产生满足最小和最大比率限制的指令CVT比率；以及箝位压力确定环，其识别主滑轮或次级滑轮运作所需的最小压力或力，所述最小压力传送至比率控制执行环。

在本公开的另一方面中，比率限制和超控环可执行函数保存的数据包括可单独应用于包括上坡、下坡、制动和紧急停止的操作状况的预定比率范围。

在本公开的另一方面中，比率限制和超控环可执行函数选择达到给定车辆操作条件的指令比率条件的比率。

根据若干方面，一种用于无级变速器的比率控制的装置包括驱动器指令比率部件，该驱动器指令比率部件输出限定指令比率的信号。比率选择和比率控制箝位控制部分与驱动器指令比率部件通信。比率选择和比率控制箝位控制部分包括比率限制和超控环，其从具有存储的比率代码数据的比率限制和超控环可执行函数中选择与指令比率相匹配的比率。比率控制执行环与比率限制和超控环通信，比率控制执行环计算无级变速器的主滑轮和次级滑轮都可以操作的压力范围。比率控制执行环包括：比率控制执行环可执行函数，其具有与多个不同的指令比率相关的存储数据；以及比率控制执行环筛选监控器，其连续接收来自比率控制执行环可执行函数的压力信号数据并且测量指令的主滑轮压力和次级滑轮压力。比率控制执行环筛选监控器应用车辆加速数据来识别指令压力是领先还是滞后于车辆加速的突然变化。比率控制执行环监控器还考虑车速和当前车辆运行状况。

在本公开的另一方面中，比率限制和超控环筛选监控器连续地接收来自比率限制和超控环可执行函数的输出。

在本公开的另一方面中，包括车速信号，比率限制和超控环筛选监控器使用车速信号来计算由比率限制和超控环选择的比率的最小和最大比率限制。

在本公开的另一方面中，比率选择和比率控制箝位控制部分还包括CVT指令比率，指令比率轨迹环产生满足最小和最大比率限制的CVT指令比率。

在本公开的另一方面中，比率选择和比率控制箝位控制部分还包括箝位压力确定环，该箝位压力确定环确定主滑轮或次级滑轮其一运行所需的最小压力或力。

在本公开的另一方面中，CVT指令比率和最小压力中的每一个被独立传送到比率控制执行环。

在本公开的另一方面中，包括变速器螺线管控制环。比率控制执行环筛选监控器将箝位信号转发给变速箱螺线管控制环，以对主滑轮和次级滑轮建立指令压力。离合器控制模块与变速器螺线管控制环通信。

根据若干方面，一种用于无级变速器的比率控制的装置包括驱动器指令比率部件，其输出限定指令比率的信号。比率选择和比率控制箝位控制部分与驱动器指令比率部件通信。比率选择和比率控制箝位控制部分包括：比率限制和超控环，其从具有存储的比率代码数据的比率限制和超控环可执行函数中选择与指令比率相匹配的比率；比率限制和超控环筛选监控器连续接收来自比率限制和超控环执行函数的输出，并且使用来自车速信号的输入来计算由比率限制和超控环选择的比率的最小和最大比率限制；与比率限制和超控环筛选监控器通信的比率控制执行环，比率控制执行环计算允许无级变速器的主滑轮和次级滑轮都运行的压力范围。所述比率控制执行环包括：比率控制执行环可执行函数，其具有从与多个不同的指令比率相关的存储数据实现指令比率的压力范围；以及比率控制执行环筛选监控器，其连续接收来自比率控制执行环可执行函数的压力信号数据并且测量指令的主滑轮压力和次级滑轮压力，比率控制执行环筛选监控器应用接收到的车辆加速数据以识别指令压力是领先还是滞后于车辆减速的突然变化。

在本公开的另一方面中，离合器控制监控环设置在比率选择和比率控制箝位控制部分的外部。离合器控制监控环持续监控加速踏板、制动踏板以及主滑轮和次级滑轮压力的压力。

在本公开的另一方面，离合器控制监控环与包含多个加速-减速数据环的加速-减速模块通信，离合器控制监控环产生打开-输入-离合器信号以打开车辆的输入离合器。

根据本文提供的描述，其他应用领域将变得显而易见。应该理解的是，描述和具体示例仅用于说明的目的，而不意图限制本公开的范围。

附图说明

本文描述的附图仅用于说明的目的，并不意图以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据示例性实施例的车辆动力传输系统的功能框图；

图2是图1的车辆动力传输系统的变速器控制监控器的功能框图；

图3是图2的变速器控制监控器的示例性比率监控能力的曲线图；和

图4是图2的变速器控制监控器的示例性压力监控能力的曲线图。

具体实施方式

以下描述本质上仅仅是示例性的，并不意图限制本公开、其应用或用途。

如图1所示，根据本公开的一个方面的车辆动力传输系统10包括诸如内燃机或电动机等的动力源12。来自动力源12的输出从动力源12经由输入轴14，再经由变矩器16，提供流体耦合，传递到链条或皮带驱动的无级变速器18和减速齿轮装置20，之后它被分配到至少一个从动轮22。

无级变速器18包括主滑轮或输入侧可变滑轮24，次级滑轮或输出侧可变滑轮26以及传动链或带，下文称为带28。设置在输入轴14上的输入侧可变滑轮24限定具有可变有效直径30的输入侧构件。设置在输出轴32上的输出侧可变滑轮26是具有可变直径34的输出侧构件。带28用作动力传输构件，其位于可变滑轮24和26周围并与其摩擦接触，使得动力通过带28和可变滑轮24和26之间的摩擦力传输。

输入侧可变滑轮24包括圆锥外形的固定槽轮36、圆锥外形的可动槽轮38和输入液压腔40。类似地，输出侧可变滑轮26包括圆锥外形的固定槽轮42、圆锥外形的可动槽轮44和输出液压腔46。固定槽轮36固定在输入轴14上，固定槽轮42固定在输出轴32上。可动槽轮38能够在输入轴14上沿输入轴14的轴向方向轴向滑动来移动，并且能够防止绕输入轴14的轴线旋转。类似地，可动槽轮44能够在输出轴32上沿输出轴32的轴向方向轴向滑动来移动，并且能够防止绕输出轴324的轴线旋转。

输入液压腔40接收加压液压流体并且通过移动可动槽轮38的位置来产生轴向推力，以改变在固定槽轮36和可动槽轮38之间形成的V形槽宽度。类似地，输出液压腔46接收加压液压流体，并且通过移动可动槽轮44产生相对于可动槽轮38的相反方向的轴向推力，从而改变在固定槽轮42和可动槽轮44之间形成的V形槽宽度。通过改变由每个可动槽轮38和44限定的V形沟槽宽度，能够连续地改变输入轴14与输出轴32的速度比率。V形槽宽度的改变滑轮周围的带28的卷取直径或有效直径通过以下实现：控制主滑轮或输入侧可变滑轮24的输入液压腔40中的液压压力以及次级滑轮或输出侧可变滑轮26的输出液压腔46中的液压压力中的一个或两个。传感器输入数据和致动器输出数据以及用于控制无级变速器18的指令，诸如来自驱动器控制的加速踏板47等的指令，由变速器控制模块(TCM)48提供到其中。TCM48与加速踏板47、制动踏板49以及主输入侧可变滑轮24和次级输入侧可变滑轮26通信。

参考图2并且再次参考图1，其示出了限定TCM 48的控制系统的主干。TCM 48包括具有多个数据环的驱动器指令比率部件50。驱动器指令比率部件50输出限定期望的或指令的驱动器扭矩或比率的信号，例如其通过加速踏板的驱动器位移产生，传递至CVT期望比率环52。期望的比率环52被包括在TCM 48的比率选择和比率控制箝位控制部分54中。驱动器指令比率部件50还与执行换挡判定部分56的代码环进行通信，包括例如向CVT模式换挡控制提供换挡决定的换挡点环58和设置在离合器控制模块62中的车库换挡控制部分60。离合器控制模块62控制离合器的操作，例如为了实现正向或反向操作、车库换挡、变矩器锁定等，并且还接收来自离合器控制适配环64的数据。CVT模式换挡控制和车库换挡控制部分60将数据输出到离合器控制输出仲裁环66。来自离合器控制输出仲裁环66的输出被转发给螺线管指令仲裁环68。螺线管指令仲裁环68还接收来自螺线管超控环70的输入，该螺线管超控环70过滤螺线管指令信号。

TCM 48还包括从至少一个液压传感器74接收压力信号的变速器指令压力72。来自离合器控制模块62的螺线管指令仲裁环68的输出指令被转发到变速器螺线管控制环76，产生电控制信号以提供用于多种螺线管操作的电流，该多种螺线管将液压压力分配到输入液压腔40和输出液压腔46。根据若干方面，除了利用来自驱动器指令比率部件50的驱动器预期扭矩之外或代替之，期望比率环52还可以直接从发动机控制模块78接收指令输入。来自发动机控制模块78的比率输入可用于，例如当发动机运转状况可用于超控驱动器指令比率时帮助提高燃料的经济性。

期望的比率环52与比率限制和超控环80通信，该比率限制和超控环80包括具有存储的比率代码数据的比率限制和超控环可执行函数82。在比率限制和超控环可执行函数82中保存的数据可以包括，例如适用于诸如上坡、下坡、制动、紧急停止等的不同操作条件的预定比率或比率范围。比率限制和超控环可执行函数82从所期望的比率环52接收所请求的比率，并选择最合适的比率以在给定车辆运行条件下实现所请求比率的条件。为了确保由比率限制和超控环可执行函数82选择的比率不是基于损坏的数据或超出该比率的条件的允许范围，比率限制和超控环筛选监控器84从比率限制和超控环可执行函数82连续地接收比率数据输出并且使用来自车速信号85的输入基于由比率限制和超控环可执行函数82选择的指令或比率的车速来计算最小和最大比率限制86。

应用所计算的最小和最大比率限制86以将从比率限制和超控环筛选监控器84输出的筛选比率87保持在安全范围内，该安全范围被定义为避免非预期减速或非预期加速的范围。这确保例如由于计算或由于控制器区域网络(CAN)传输等导致的任何上游数据损坏不会由于，例如宽比率阶跃指令，而表现为发动机超速状况。根据需要从由计算的最小和最大比率限制86修改的比率限制和超控环筛选监控器84输出的筛选比率87被转发到CVT指令比率轨迹环88。比率限制和超控环筛选监控器84将由最小和最大比率限制86修改的筛选比率87作为指令发送到指令比率轨迹环88，以防止指令比率轨迹环88指令的不良比率指令。如果满足最小或最大限制86，则监控器不会使比率超过限制，并且设置标记，指示监控器已经限制比率限制和超控环80和指令比率轨迹环88中的比率。

通过使用筛选比率87，指令比率轨迹环88生成满足最小和最大比率限制86的指令CVT比率89，其被传递至箝位力环90。考虑到指令CVT比率89，箝位力环90识别操作主滑轮或次级滑轮所需的最低或最小压力或力。该最小压力信号被传送到比率控制执行环92。指令CVT比率89也直接传送到比率控制执行环92。给定主滑轮或次级滑轮中的任一个所需的最小压力，然后比率控制执行环92计算主输入侧可变滑轮24和次级输入侧可变滑轮26都操作所允许的压力范围。

比率控制执行环92包括比率控制执行环可执行函数94，其标识能够实现来自与多个不同指令比率有关的存储数据的每个指令比率的可接受的压力范围。比率控制执行环可执行函数94与比率控制执行环筛选监控器98通信。类似于比率限制和超控环筛选监控器84，为了确保由比率控制执行环可执行函数94选择的压力范围不是基于损坏的数据或超出指令比率的允许压力范围，比率控制执行环筛选监控器98连续接收来自比率控制执行环可执行函数94的压力信号数据，并且使用从输出速度传感器TOSR 100接收的车速数据加上车辆加速数据，比率控制执行环筛选监控器98测量指令的主滑轮和次级滑轮的压力并考虑指令压力是领先还是滞后于车辆减速的突然变化。比率控制执行环筛选监控器98还考虑车速和车辆操作状况。比率控制执行环筛选监控器98将箝位信号102转发至变速器螺线管控制环76以建立指令的主滑轮和次级滑轮的压力。

比率控制执行环筛选监控器98还可以修改箝位信号102以根据需要箝位指令的主滑轮和次级滑轮压力来防止危险。如果意外指令是由可能导致非预期减速或非预期加速的压力产生的，则存在危险情况。如果存在危险情况，则比率控制执行环筛选监控器98限制箝位信号102，该箝位信号102将指令的主滑轮和次级滑轮压力限定在不会导致非预期减速或非预期加速的安全水平。

依赖于比率选择和比率控制箝位控制部分54的比率控制执行环92以及比率限制和超控环80设定比率，并控制箝位压力以防止非预期减速(UD)或非预期加速而不需要默认安全模式，即使比率控制系统的计算机控制接收到来自ECM算法、软件或校准的危险(损坏)输入，或者TCM48算法、软件或校准本身已损坏。

离合器控制监控环104设置在比率选择和比率控制箝位控制部分54的外部。离合器控制监控环104经输入端106持续监控加速踏板、制动踏板以及主滑轮和次级滑轮的压力。包含多个加速-减速数据环的加速-减速模块108从整个车辆接收输入。加速-减速模块108产生转发给离合器控制监控环104的加速-减速信号110。如果表示存在非预期加速或非预期减速，由此指示存在危险的超出限制的每单位时间的预定车辆加速或每单位时间的预定车辆减速出现，该超出限制的每单位时间的预定车辆加速或每单位时间的预定车辆减速由比率选择和比率控制箝位控制部分54监控，则默认为安全模式可能会被禁止。根据若干方面，非预期加速可以是在0.2秒的时间段内超过0.2g的加速，并且非预期减速可以是在0.5秒的时间段期间超过0.5g的减速。这些值是示例性的并且可以在本公开的范围内变化。

加速踏板和制动踏板传感器帮助识别何时加速踏板或制动踏板致动指示预期的车辆加速或减速。在不操作制动踏板的情况下，与快速的车辆减速一起发生的主滑轮压力增加或次级滑轮压力增加可以，例如，指示非预期减速。

在一个示例中，离合器控制监控环104通过评估与大车辆加速或减速之前或之后的大的滑轮压力变化一起发生的变速器输出速度的变化率来计算危险。如果在滑轮压力发生较大变化之后存在较大的加速或减速，并且加速或制动踏板输入不超过可校准输入的阈值，则离合器控制监控环104启用并评估是否发生了减速危险。当离合器控制监控环104跳闸时压力诊断也将运行，诊断危险的某个或某些原因。当危险发生时，产生打开-输入-离合器信号112，这打开车辆输入离合器，从发动机断开功率流。

参考图3并再次参考图1和图2，曲线图114呈现比率监控功能116随时间118的示例性数据。第一曲线120描绘比率最小限制，第二曲线122描绘比率最大限制。当由车速曲线128描绘的车速指示车辆正在加速时，指令比率124曲线呈现区域126，其中指令比率超过第二曲线122比率最大限制。在区域126中应用比率削减布尔130以将指令比率124削减或限制为由第二曲线122比率最大限制所指示的最大允许比率。

如前所述，为了确保由比率限制和超控环可执行函数82选择的比率不是基于损坏的数据或者超出该比率的条件的允许范围之外，则比率限制和超控环筛选监控器84连续地从比率限制和超控环可执行函数82接收比率数据输出，并且使用来自车速信号85的车速输入计算由比率限制以及超控环可执行函数82选择的比率的最小和最大比率限制86。所计算的最小和最大比率限制86作为比率削减布尔130应用，使从比率限制和超控环筛选监控器84输出的筛选比率87保持在安全范围内，该安全范围被定义为避免非预期减速或非预期加速的范围。

参考图4并再次参考图1至图3，曲线图132呈现压力函数134随时间136的示例性数据。第一曲线138描绘箝位滑轮的压力，第二曲线140描绘比率滑轮的压力。确定预定比率压力的差值或增量限制142。图示中减速曲线144在增加的压力增量148超过压力增量阈值150的时间段期间下降到减速阈值146以下。在压力增量148中发生急剧变化152时，应用比率削减布尔154来削减系统压力以避免非预期减速或非预期加速。

本公开中用于无级变速器的比率控制的方法和装置提供了若干优点。这些包括为变速器控制比率控制系统提供保护，防止危险的发动机控制输入，包括加速器有效踏板位置输入。还提供保护以防止包括比率选择、比率指令计算和UD/UA违反度量的传输控制受损。提供了两级算法，具有第一级校准和计算损坏保护，和第二级故障监控器。

本公开的描述本质上仅仅是示例性的，并且不偏离本公开的主旨的变型旨在落入本公开的范围内。这种变型不被认为脱离本公开的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于无级变速器的比率控制的装置，包括：

驱动器指令比率部件，所述驱动器指令比率部件输出限定指令比率的信号；

比率选择和比率控制箝位控制部分，其与所述驱动器指令比率部件进行通信，所述比率选择和比率控制箝位控制部分包括：

比率限制和超控环，其从具有存储的比率代码数据的比率限制和超控环可执行函数中选择与所述指令比率匹配的比率；

比率限制和超控环筛选监控器，其不断接收来自所述比率限制和超控环可执行函数的输出，并使用来自车速信号的输入来计算由所述比率限制和超控环选择的所述比率的最小和最大比率限制；和

比率控制执行环，其与所述比率限制和超控环筛选监控器通信，所述比率控制执行环计算允许所述无级变速器的主滑轮和次级滑轮都操作的压力范围。

2.根据权利要求1所述的用于无级变速器的比率控制的装置，其中所述比率控制执行环包括比率控制执行环可执行函数，所述比率控制执行环可执行函数具有从与多个不同指令比率相关的存储数据中实现所述指令比率的压力范围。

3.根据权利要求2所述的用于无级变速器的比率控制的装置，其中，所述比率控制执行环包括比率控制执行环筛选监控器，所述比率控制执行环筛选监控器连续地接收来自所述比率控制执行环可执行函数的压力信号数据并测量指令的主滑轮和次级滑轮的压力。

4.根据权利要求3所述的用于无级变速器的比率控制的装置，还包括来源于速度传感器信息的车辆加速信号，所述比率控制执行环筛选监控器应用从所述车速传感器接收的所述车辆加速信号来识别指令的压力增量是领先还是滞后于车辆减速的突然变化。

5.根据权利要求3所述的用于无级变速器的比率控制的装置，还包括变速器螺线管控制环，所述比率控制执行环筛选监控器向所述变速器螺线管控制环传送箝位信号以在所述主滑轮和所述次级滑轮上建立指令压力。

6.根据权利要求1所述的用于无级变速器的比率控制的装置，其中，所述比率选择和比率控制箝位控制部分还包括变速机的期望比率环，所述变速机的期望比率环从所述驱动器指令比率部件直接接收所述指令比率并且将所述指令比率传达至所述比率限制和超控环。

7.根据权利要求6所述的用于无级变速器的比率控制的装置，还包括与所述期望比率环通信的发动机控制器，其中所述期望比率环选择所述指令比率或来自所述发动机控制器的发动机指令比率中的哪一个来发送给所述比率限制和超控环。

8.根据权利要求1所述的用于无级变速器的比率控制的装置，其中，所述比率选择和比率控制箝位控制部分还包括：

CVT指令比率轨迹环，所述指令比率轨迹环产生满足所述最小和最大比率限制的指令CVT比率；和

箝位压力确定环，其确定主滑轮或次级滑轮操作所需的最小压力或力，所述最小压力被传送至所述比率控制执行环。

9.根据权利要求1所述的用于无级变速器的比率控制的装置，其中，存储在所述比率限制和超控环可执行函数的所述数据包括可单独应用于包括上坡、下坡、制动和紧急停止的操作状况的预定比率范围。

10.根据权利要求1所述的用于无级变速器的比率控制的装置，其中所述比率限制和超控环可执行函数选择在给定车辆操作条件下实现所述指令比率条件的比率。