CN108883769A - 动力系齿隙的控制 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于结合换挡操作控制包括在车辆中的动力系的齿隙的方法和系统。该方法包括：‑结合第一换挡操作控制包括在动力系中的离合器至滑动位置Cslip，在该滑动位置Cslip中，离合器传递比在离合器的闭合位置Cclosed中传递的扭矩Tclosed小的滑动扭矩Tslip；‑分析包括在动力系中的变速箱的输入轴的转速ω的变化‑确定离合器的位置Cdet，对于该位置Cdet，转速ω的变化具有对应于齿隙扭矩Tbacklash的值齿隙扭矩Tbacklash具有用于消除齿隙的预定值；以及‑利用确定的离合器位置Cdet以结合第二后续换挡操作控制离合器。

Description

动力系齿隙的控制
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于控制动力系的齿隙的方法。本发明还涉及一种根据专利权利要求15的前序部分所述的布置成用于控制动力系的齿隙的系统，以及一种实现根据本发明的方法的计算机程序和计算机程序制品。
背景技术
以下背景技术描述构成对本发明的背景技术的描述，然而，该描述不一定构成现有技术。
车辆(诸如轿车、公共汽车和卡车)通过由车辆中的发动机产生的发动机扭矩向前驱动。该发动机扭矩通过车辆中的动力系/传动系/驱动系提供给车辆的驱动轮。动力系包括多个部件，诸如离合器、变速箱/变速器装置、轴、和差速器。动力系还可以包括其它部件，并且在下面更详细地描述。
在变速箱/变速器中，可以提供变速箱的输入轴与输出轴之间的不同传动比。因此，变速箱可通过执行换挡操作来改变正在提供的传动比，例如包括在变速箱中相互作用的一个或多个齿轮之间移位联接套管，以便为变速箱提供期望的传动比。
常规的换挡操作可以描述为包括四个阶段。换挡操作的第一阶段包括将动力系扭矩Tpowertrain斜降至0Nm，使得最初使用的挡(通常也称为当前挡)可以在第一阶段之后脱开。
在换挡操作的第二阶段中，当前挡脱开，即齿轮联接套管移出位置，使得该齿轮联接套管不再将当前挡的齿轮联接到变速箱中的主/变速器轴。然后，变速箱与目标挡同步，即在换挡操作之后应使用的挡与主/变速器轴的转速的目标ωe_target同步。然后，目标齿轮与变速箱中的主/变速器轴联接/接合/啮合，即齿轮联接套管被移动/改变到新的目标挡位Gtarget中，使得目标齿轮在新的目标挡位中与变速箱中的主/变速器轴联接/接合/啮合。换言之，变速箱的输入轴与输出轴之间的新目标传动比通过移位变速箱中的一个或多个齿轮联接套管提供，使得实现变速箱的目标挡位Gtarget。在移位之后，目标齿轮与变速箱中的主/变速器轴联接/接合/啮合，并且目标传动比由变速箱提供。
在换挡操作的第三阶段中，消除/移除动力系的游隙/齿隙。包括在动力系中的一个或多个部件可包括游隙/齿隙，即与游隙/齿隙联接。例如，部件的不同部分(诸如包括在例如变速箱和/或差速器中的啮合齿轮)可能在它们之间具有游隙/齿隙。换言之，至少一个动力系部件的两个相互作用齿轮的嵌齿/齿可能在一些时间例如彼此不接触，使得没有扭矩从发动机传递到驱动轮，这在本文件中表示为游隙/齿隙。当车辆例如一旦已经从发动机请求扭矩而开始移动时，动力系中的游隙可能引起车辆中扭矩和/或回转的振荡(所谓的动力系振荡)。如果游隙/齿隙较大/相当大，则变速箱的输入轴的转速ωshaft与车辆的驱动轮的转速ωwheel之间的差Δω将有时间在游隙/齿隙可以由施加在输入轴上的扭矩移除之前也发展到较大/相当大。如果当游隙/齿隙消失/消除时差Δω较大/相当大，则差Δω导致较大/相当大的动力系振荡。动力系振荡可引起车辆速度变化，这使车辆纵向摇摆。车辆中的这些摇摆运动对于车辆的驾驶员是非常干扰的。
因此，在一些现有技术解决方案中，已经在请求发动机扭矩时使用策略以便减少这些动力系振荡。当请求发动机扭矩时，这些策略利用限制扭矩斜变。已经以这种方式选择这些扭矩斜变，使得限制请求的发动机扭矩从而消除/移除游隙/齿隙，并且减小动力系振荡。例如，根据一些现有技术解决方案，扭矩斜变应该最初限制为相对平坦以便每时间单位不会将太多能量施加到动力系中，否则将导致动力系振荡。
在换挡操作的第四阶段中，发动机扭矩斜升至由驾驶员和/或驾驶辅助装置(例如车辆速度/巡航控制系统)请求的扭矩。在第四阶段中，使用的扭矩斜变通常比在第三阶段中更陡/更不平坦。
发明内容
如上所述，允许驾驶员和/或例如巡航控制自由地请求扭矩通常会导致相当大的和干扰性的动力系振荡。因此，在现有技术系统中经常使用限制的扭矩斜变，包括第一相对平坦的斜变，随后是第二更陡的斜变。
然后，第一相对平坦的扭矩斜变通常手动校准并且不提供任何舒适的反馈信息，即不提供涉及动力系振荡的反馈信息。因此，在现有技术系统中，控制系统不知道所使用的扭矩斜变是否引起振荡。
为了以安全且可靠的方式消除/移除动力系的游隙/齿隙，需要为现有技术解决方案提供具有非常精确值的较小发动机扭矩。如今非常困难并且常常不可能提供较小发动机扭矩的这种高准确度值。可能地，将必须在车辆中实施附加的高精度发动机扭矩传感器以便能够提供足够精确的较小发动机扭矩值。这种附加传感器在车辆中实现是昂贵的，尤其是由于它必须是高精度传感器。而且，增加另一传感器增加车辆的硬件复杂性。
因此，本发明的一个目的是提供一种至少部分地解决这些问题的用于控制动力系的齿隙的方法和系统。
该目的通过根据权利要求1的特征部分所述的上述方法实现。该目的还通过根据权利要求15的特征部分所述的上述系统以及上述计算机程序和计算机程序制品实现。
根据本发明的第一方面，提出一种用于结合换挡操作控制包括在车辆中的动力系的齿隙的方法。该方法包括：
-结合第一换挡操作控制包括在动力系中的离合器到滑动位置Cslip，在该滑动位置Cslip中，离合器传递低于在离合器的闭合位置Cclosed中传递的扭矩Tclosed的滑动扭矩Tslip；
-分析包括在动力系中的变速箱的输入轴的转速ω的变化
-确定离合器的位置Cdet，对于该位置Cdet，转速的变化具有对应于齿隙扭矩Tbacklash的值齿隙扭矩Tbacklash具有用于消除齿隙的预定值；以及
-利用确定的离合器位置Cdet以结合第二后续换挡操作控制离合器。
根据本发明，提供大致上均匀且非振荡的扭矩分布，或者至少具有比现有技术显著更低幅度的振荡的扭矩分布。本发明不会导致对车辆的舒适度具有负面影响的振荡。当使用本发明时，在先前已知的控制方法将导致车辆有问题的摇动的情况下，对于换挡操作，动力系振荡可以在数量和/或尺寸上减小。驾驶员期望柔软的和舒适的驾驶体验，并且当实现这种舒适的驾驶体验时，这给出机动车辆是精制的和良好开发的产品的感觉。
此外，能够以受控的方式消除齿隙/游隙还减小动力系中的部件上的磨损，例如嵌齿轮上的磨损。
而且，本发明可以在不需要车辆中的附加硬件部件的情况下实施。例如，当实施本发明时，不需要车辆中的附加高精度发动机扭矩传感器。因此，本发明既不增加硬件成本也不增加车辆的硬件复杂性。
根据本发明的实施方式，离合器结合第二后续换挡操作被控制以当变速箱被改变至目标挡位Gtarget时处于确定的离合器位置Cdet中。由此，实现快速且可靠的换挡操作。
根据本发明的实施方式，离合器结合第二后续换挡操作被控制以在变速箱已经被改变至目标挡位Gtarget之后处于确定的离合器位置Cdet中。
根据本发明的实施方式，变速箱当输入轴的转速ω基本上等于包括在动力系中的发动机的转速的目标值ωe_target时被改变至目标挡位Gtarget。
根据本发明的实施方式，离合器被控制以在第二换挡操作之后在动力系扭矩Tpowertrain斜升期间至少初始处于确定的离合器位置Cdet中。
根据本发明的实施方式，在离合器的控制之前进行：
-将变速箱换挡到空挡位置中；并且
-将输入轴制动至低于包括在动力系中的发动机的转速的目标值ωe_target的转速值ωlow。
根据本发明的实施方式，制动由输入轴制动结构实现。
根据本发明的实施方式，对离合器的位置Cdet的确定之后是基于对输入轴转速ω与转换后的轮转速ωwheel之间的差Δ的分析来验证齿隙的消除，所述转换后的轮转速ωwheel基于至少一个驱动轮的转速并且基于输入轴与所述至少一个驱动轮之间的传动比来计算。
根据本发明的实施方式，齿隙扭矩Tbacklash被控制使得在齿隙的消除期间，差Δ低于预定值Δpredet；Δ<Δpredet。
根据本发明的实施方式，离合器的位置Cdet对应于控制离合器的打开程度的离合器致动器的位置Cact。
根据本发明的实施方式，转速变化的确定值取决于离合器和变速箱的一个或多个部分的旋转惯量J。
根据本发明的实施方式，齿隙扭矩Tbacklash的预定值在10-50Nm的范围内，或在15-25Nm的范围内，或约20Nm。
根据本发明的一方面，提出一种布置成用于结合换挡操作控制包括在车辆中的动力系的齿隙的系统。该系统包括：
-离合器控制单元，其布置成用于结合第一换挡操作控制包括在动力系中的离合器至滑动位置Cslip，在该滑动位置Cslip中，离合器传递低于在离合器的闭合位置Cclosed中传递的扭矩Tclosed的滑动扭矩Tslip；
-分析单元，其布置成用于分析包括在动力系中的变速箱的输入轴的转速ω的变化
-确定单元，其布置成用于确定离合器的位置Cdet，对于该位置Cdet，转速的变化具有对应于齿隙扭矩Tbacklash的值所述齿隙扭矩Tbacklash具有适合于消除齿隙的预定值；以及
-离合器控制单元，其布置成用于利用所确定的离合器位置Cdet以结合第二后续换挡操作控制离合器。
根据本发明的实施方式，离合器控制单元配置成结合第二后续换挡操作控制离合器以当变速箱被改变到目标挡位Gtarget中时处于所确定的离合器位置Cdet中。
根据本发明的实施方式，离合器控制单元配置成结合第二后续换挡操作控制离合器以在变速箱已经被改变到目标挡位Gtarget中之后处于所确定的离合器位置Cdet中。
根据本发明的实施方式，变速箱控制单元配置成控制变速箱以当输入轴的转速ω基本上等于包括在动力系中的发动机的转速的目标值ωe_target时被改变至目标挡位Gtarget。
根据本发明的实施方式，离合器控制单元配置成控制离合器以在第二换挡操作之后在动力系扭矩Tpowertrain斜升期间至少初始处于确定的离合器位置Cdet。
根据本发明的实施方式，在离合器控制单元将离合器控制至滑动位置之前，变速箱控制单元配置成将变速箱换挡到空挡位置中，并且制动控制单元配置成将输入轴制动至低于包括在动力系中的发动机的转速的目标值ωe_target的转速值ωlow。
根据本发明的实施方式，输入轴制动结构配置成实现制动。
根据本发明的实施方式，验证单元配置成基于对输入轴的转速ω与转换后的轮转速ωwheel之间的差Δ的分析来验证齿隙的消除，在确定离合器的位置Cdet之后，验证单元配置成基于至少一个驱动轮的转速并且基于输入轴与该至少一个驱动轮之间的总传动比来计算转换后的轮转速ωwheel。
根据本发明的实施方式，离合器控制单元配置成控制齿隙扭矩Tbacklash使得在齿隙的消除期间差Δ低于预定值Δpredet；Δ<Δpredet。
根据本发明的实施方式，离合器的位置Cdet对应于控制离合器的打开程度的离合器致动器的位置Cact。
根据本发明的实施方式，转速变化的确定值取决于离合器和变速箱的一个或多个部分的转动惯量J。
根据本发明的实施方式，齿隙扭矩Tbacklash的预定值在10-50Nm的范围内，或在15-25Nm的范围内，或约20Nm。
根据本发明的一方面，提出一种车辆，该车辆包括如本文中所描述并且布置成用于结合换挡操作控制包括在车辆中的动力系的齿隙的系统。
附图说明
下面将与附图一起更详细地说明本发明，其中相似的附图标记用于相似的部分，并且其中：
图1示出可以实现本发明的示例车辆；
图2示出根据本发明的实施方式的方法的流程图；
图3a-c示意性示出动力系中的游隙；
图4示出根据本发明的实施方式的方法的流程图；
图5a-d示出非限制性换挡操作，用于解释本发明的各种实施方式；
图6示出控制装置，在该控制装置中可以实现根据本发明的方法；
图7示意性示出根据一实施方式的输入轴制动结构。
具体实施方式
图1示意性示出重型示例车辆100，诸如卡车、公共汽车或类似物，其将用于解释本发明。然而，本发明不限于在如图1所示的重型货车中使用，而是也可以用于轻型车辆(诸如客车)中。在图1中示意性示出的车辆100包括一对驱动轮110、111。车辆还包括具有发动机101的动力系130，该发动机可以是例如燃式发动机、电动机或这些的组合，即所谓的混合驱动。发动机101可以例如以通常的方式经由发动机101的输出轴102、经由离合器106以及连接至变速箱103的输入轴109与变速箱103连接。来自变速箱103的输出轴107(也称为推进轴)经由最终齿轮108(例如常规差速器)以及与所述最终齿轮108连接的驱动轴104、105驱动驱动轮110、111。
控制单元120在图1中示意性展示为从发动机101、离合器106和/或变速箱103接收信号和/或向发动机101、离合器106和/或变速箱103提供控制信号。如下所述，控制单元120可以包括离合器控制单元121、分析单元122和确定单元123。根据本发明的一些实施方式，控制装置120还可以包括变速箱控制单元124、制动控制单元125和/或验证单元125。下面更详细地描述这些单元。
图2示出根据本发明的实施方式的用于结合换挡操作控制包括在车辆100中的动力系的齿隙的方法的流程图。
在第三步骤230中，结合第一换挡操作控制包括在动力系130中的离合器106。如下所述，根据一些实施方式，第一步骤210和/或第二步骤220可以在第三步骤230之前进行。
离合器106在第三步骤230中被控制至滑动位置Cslip，在该滑动位置Cslip中，离合器106传递低于在离合器106的闭合位置Cclosed中传递的扭矩Tclosed的滑动扭矩Tslip。因此，在滑动位置Cslip中，离合器106(即控制离合器位置的离合器致动器)处于闭合位置Cclosed与打开位置Copen之间的位置中，由此滑动扭矩Tslip低于在闭合位置Cclosed中由离合器106传递的闭合扭矩Tclosed并且高于在打开位置Copen中由离合器106传递的打开扭矩Topen；Topen<Tslip<Tclosed。
在第四步骤240中，分析包括在动力系130中的变速箱103的输入轴109的转速ω的变化下面将更详细地描述该分析。
在第五步骤250中，确定离合器106的位置Cdet，使得转速的变化具有对应于该位置Cdet的齿隙扭矩Tbacklash的值齿隙扭矩Tbacklash在此具有适合于消除动力系中的齿隙的预定值，如以下将要描述的。
在第七步骤270中，利用确定的离合器位置Cdet以结合第二后续换挡操作控制离合器106。如下所述，在一些实施方式中，第六步骤260可以在第七步骤之前进行。
因此，根据本发明，在第二后续换挡操作中利用270离合器106的位置Cdet以消除动力系齿隙/游隙，该位置已经结合第一换挡操作被确定为适合于消除动力系齿隙/游隙。由此，可以结合第二后续换挡操作显著减小动力系振荡和/或部件磨损。动力系振荡的减小增加车辆中的驾驶员舒适度。
通过使用本发明，实现对动力系中的潜在齿隙/游隙的更有效和可靠的消除。因此，还实现快速且可靠的换挡操作。如上所述，动力系中的游隙/齿隙可以例如当动力系中的两个嵌齿(例如变速箱中的两个嵌齿轮中的嵌齿)未能彼此接合/啮合时出现。
在图3a-c中示意性展示在游隙期间和游隙外部的嵌齿相对于彼此的位置。在对应于最大向后转向的位置中，如图3a所示，在第一方向上旋转期间，嵌齿轮的嵌齿在第一轴位置中接触。在对应于最大向前转向的位置中，如图3c所示，在第二方向上旋转期间，嵌齿轮中的嵌齿也在第三轴位置中接触。因此，嵌齿在这两个位置中都接合/啮合(分别在图3a和3c中展示)，这也意味着游隙分别向后和向前旋转。当嵌齿未彼此接合/啮合时，动力系中的游隙由旋转角度构成，也就是说，如图3b所示的对应于游隙内的第二位置的第一轴位置与第三轴位置之间的角度范围。因此，在游隙期间不传递扭矩，因为嵌齿在该第二挡/位置中不彼此接合。应当注意，图3a-c以示意性和简化的方式展示仅两个嵌齿轮之间的游隙，并且动力系可以包括多于两个嵌齿轮之间的连接，如上所述。然而，图3a-c可以用于从原理上解释游隙的出现。
齿隙/游隙因此可以例如当接合离合器时或在换挡操作期间在拖动发动机与加速/扭矩请求之间的过渡处出现。由于可以通过使用本发明提供这种游隙的有效消除/移除，因此可以获得快速的扭矩建立。
图4示出展示本发明的不同实施方式的流程图，包括结合换挡操作执行的多个步骤，这些步骤将在下文中描述。图5a-d示意性展示第一换挡操作和第二换挡操作的非限制性实施例，其在此用于解释本文中描述的实施方式的原理。
在图4中，第三步骤230、第四步骤240、第五步骤250和第七步骤270对应于上面结合图2描述的步骤。在此仅简要描述这些步骤并参考图2。除了这些先前描述的步骤之外，许多进一步的步骤结合图4描述并且通过在图5a-d中所示的非限制性第一换挡操作来举例说明。
如图5a-d所示，离合器106在第一换挡操作中被控制531以打开532，即被控制至打开位置Copen，之后变速箱103被换挡521到空挡Gneutral中。在变速箱103被换挡到空挡Gneutral中之后，发动机101的转速ωe的目标值ωe_target540(图5b中的实线)从较高值501减小到较低值502。发动机101的转速ωe的目标值ωe_target540可以基于轮的转速ωdrive_wheel和动力系/传动系从输入轴109到驱动轮110、111的总目标传动比gpowertrain_target来计算。
当目标值ωe_target540减小到其较低值502时，变速箱103的输入轴109的转速ω550(550；图5b中的虚线)也减小。图5b中的输入轴109的转速ω550的虚线表示结合第一换挡操作的转速ω。根据本发明的实施方式，直接或间接地在输入轴109上提供制动扭矩的输入轴制动结构被启动511，以便将转速制动至低于目标值ωe_target540的值ωlow。
输入轴制动结构可以以多种方式布置，只要制动扭矩被施加到输入轴109即可。制动扭矩可以根据不同的实施方式直接施加至输入轴109和/或施加至经由至少一个齿轮啮合连接至所述输入轴的另一个轴702。图7示意性示出变速箱103的一个实施例，该变速箱包括输入轴109以及在轴承706中被轴颈连接至输入轴109的主/传动轴705。而且，示意性展示配置成将制动扭矩施加到副轴702的副轴制动器701。副轴702在此由副轴制动器701制动，并且制动力接下来经由一个或多个齿轮啮合703、704被提供给变速箱103的输入轴109。输入轴制动结构可以以多个方式构造，并且不限于图7的示意图。如本文中所描述的，输入轴制动结构可以由包括在控制单元120中的制动控制单元125控制。控制单元120还可以包括变速箱控制单元124。
这也在图4中的第一步骤210和第二步骤220中展示。因此，在第一步骤210中，变速箱103被换挡到空挡位置中。而且，在第二步骤220中，变速箱103的输入轴109被制动至具有比发动机101的转速的目标值ωe_target低的值ωlow的转速550。因此，第一换挡操作的输入轴109的转速值ω550(虚线)被制动经过目标值ωe_target504直到当转速值ω550低于目标值ωe_target505时输入轴制动结构被停用。
如上所述，离合器106接下来在第三步骤230中从打开位置Copen被控制533至滑动位置Cslip。在本文中，离合器106的位置，诸如打开位置Copen、闭合位置Cclosed、滑动位置Cslip和确定位置Cdet，各自对应于控制所述离合器106的打开程度的离合器致动器的位置Cact。因此，离合器/致动器的位置确定由离合器106传递的扭矩。
输入轴制动结构的停用与使用离合器106的滑动位置Cslip相结合使输入轴109的转速ω550在其最低值506之后再次增加。因此，输入轴109的转速ω550增加使得提供转速ω550的变化该转速的变化接下来在分析时间段Tanalysis期间在第四步骤240中被分析。下面将更详细地描述该分析。
对转速变化的分析可以接下来在第五步骤250中用于确定离合器106的位置Cdet，对于该位置Cdet，转速的加速度/变化/导数具有对应于齿隙扭矩Tbacklash的值位置Cdet可以在此被确定使得对应于值的齿隙扭矩Tbacklash具有适合于消除动力系中的齿隙的预定值。
如图1所示，动力系的不同部分具有不同的转动惯量，包括发动机101的转动惯量Je、变速箱103的转动惯量Jg、离合器106的转动惯量Jc、推进轴107的转动惯量Jp以及每个驱动轴104、105的转动惯量Jd。总体而言，所有旋转体具有转动惯量J，其取决于本体的质量和该质量距旋转中心的距离。为清楚起见，在图1中，仅增加上述转动惯量，并且下文中将描述它们对本发明的重要性。然而，本领域技术人员会认识到动力系中可能出现比在此列出的更多转动惯量。
通常，转速的变化和扭矩T彼此相关并且根据与转动惯量J相关。对于动力系，或者至少对于动力系的部分，转动惯量J是已知的或可以计算的。
转速变化的确定值至少取决于离合器106和变速箱103的一个或多个部分的转动惯量J。离合器106和变速箱103的旋转部分的惯量J的一个非限制性示例值可以例如为0.5kg*m2。根据本发明的实施方式，适合于消除齿隙/游隙的齿隙扭矩Tbacklash的预定值可以凭经验确定，并且可以具有至少超过变速箱和驱动轴104、105的摩擦扭矩的值，该值例如在10-50Nm的范围内、或在15-25Nm的范围内、或约20Nm。
因此，计算对应于可用于消除齿隙/游隙的齿隙扭矩值Tbacklash的转速的加速度/变化/导数的值接下来，离合器103被控制为从其打开位置Copen533逐渐越来越闭合(图5d中的第一换挡操作的实线)。在分析时间段Tanalysis期间，离合器逐渐闭合，直到从离合器的控制得到534加速度/变化/导数的期望值如上所述，当加速度/变化/导数具有该期望值时，齿隙扭矩Tbacklash被提供给动力系，这消除/移除齿隙/游隙。在第五步骤250中，当提供期望值时，基于离合器103的实际位置确定导致期望值的离合器103的位置Cdet，并且因此也导致确定齿隙扭矩Tbacklash。
输入轴109的转速ω550接下来继续增加，使得其再次达到507发动机101的转速的目标值ωe_target540。当输入轴109的转速ω基本上等于507时(例如在±40rpm的区间内)，变速箱103被改变到目标挡位Gtarget522中(图5c中第一换挡操作的实线)，其中目标值ωe_target是发动机101的转速。
当输入轴109的转速ω550已经增加到发动机101的转速的目标值ωe_target502/540以上时，齿隙/游隙被消除508，并且转速ω再次减小509至目标值ωe_target502/540。
在该方法的第六步骤260中，基于对输入轴109的转速ω550与转换后的轮转速ωwheel之间的差Δ的分析来验证齿隙的消除。转换后的轮转速ωwheel可以在此基于车辆100中的至少一个驱动轮110、111的转速并且基于变速箱103的输入轴109与至少一个驱动轮110、111之间的总传动比(例如至少包括变速箱和差速器108的传动比)来计算。
根据本发明的实施方式，齿隙扭矩Tbacklash被控制使得在齿隙的消除期间，差Δ低于预定值Δpredet；Δ<Δpredet。在此，在齿隙消除过程期间可以请求/提供齿隙扭矩Tbacklash的恒定和/或预定值，这导致差Δ的值。差Δ接下来被分析以确定齿隙/游隙是否已经被消除。可替代地，齿隙扭矩Tbacklash的值被调整以便实现差Δ的预定值Δpredet。对于本文中提到的各实施方式，预定值Δpredet可以是例如为10转每分钟；即Δpredet＝10rpm并且Δ<10rpm。由此，实现齿隙/游隙的受控消除。
如上所述，结合第一换挡操作执行第一步骤至第六步骤210、220、230、240、250、260。通过这些步骤，可以结合第一换挡操作确定适合于消除动力系中的齿隙的离合器103的位置Cdet。
在第七步骤270中，确定的离合器位置Cdet用于结合第二后续换挡操作控制离合器106。因此，已经结合第一换挡操作确定的离合器位置Cdet可以接下来结合第二换挡操作使用，如图5d中的点划线534所示。
图5b中的输入轴109的转速ω的点划线551展示第二后续换挡操作的转速ω551。而且，图5c中的各挡的点划线523展示结合第二后续换挡操作的换挡。如在图5b-c中清楚展示的，当输入轴551的转速ω具有基本上等于发动机101的转速的目标值ωe_target502/540的值时，目标挡位Gtarget可以已经接合504。而且，当输入轴的转速ω具有基本上等于目标值ωe_target502/540的值(例如在围绕目标值ωe_target502/540的±40rpm的区间内)时，第二后续换挡操作的转速ω551可以直接增加504。
因此，在已经执行结合第一换挡操作的上述步骤之后，通过本发明可以提供快速且安全的换挡操作，而没有传动系振荡。换言之，第一换挡操作将会根据本发明比标准换挡操作花费稍多一点的时间，但在此之后，根据本发明提供快速且舒适的换挡操作。第一换挡操作可以例如在有足够时间执行换挡操作并且确定在第一换挡操作后用于一个或多个即将进行的换挡操作的离合器位置Cdet的驱动情况下执行。
当变速箱103结合第二后续换挡操作改变到目标挡位Gtarget中时，离合器106根据一实施方式被控制270a为处于确定的离合器位置Cdet中，如图5d中的点划线534所示。因此，当对应于目标挡位Gtarget的变速箱103中的齿轮和/或轴彼此接合时，在此使用确定的离合器位置Cdet。
根据一实施方式，在变速箱103已经改变到结合第二后续换挡操作的目标挡位Gtarget中之后，例如在第二换挡操作之后在动力系扭矩Tpowertrain的斜升期间的至少初始时，离合器106被控制270b为处于确定的离合器位置Cdet中。
根据一实施方式，当变速箱103被改变到目标挡位Gtarget中时，离合器106被控制270a以处于确定的离合器位置Cdet中，并且此后(例如在斜升期间)也保持在该位置中。
在本文中，闭合离合器位置Cclosed可以被定义为离合器闭合且不再滑动，这也意味着离合器的输入轴102和输出轴109的转速大致相等。这也可以表示为在该离合器位置Cclosed处离合器能够传递比在瞬间传递至输入轴109和/或驱动轮的实际/瞬时扭矩更高的扭矩。
当离合器106处于滑动离合器位置Cslip中时，离合器可以根据一实施方式传递滑动扭矩，该滑动扭矩具有被允许且合适的值以移除动力系的游隙和/或使得动力系准备好应对未来的扭矩增加/斜变。这也可以表示为当离合器106处于滑动离合器位置Cslip中时动力系饱和。
通常使用一个或多个致动器来执行离合器的控制/启动。这些致动器可以例如是液压的、气动的和/或电驱动的/电启动的/电控制的。
根据本发明的一方面，提出一种用于结合换挡操作控制包括在车辆100中的动力系130的齿隙的系统。
参考图1和图5b-d，该系统包括离合器控制单元121，该离合器控制单元布置成用于结合第一换挡操作控制230包括在动力系130中的离合器106至滑动位置Cslip，在该滑动位置Cslip中，离合器106传递低于在离合器的闭合位置Cclosed中传递的扭矩Tclosed的扭矩Tslip。
该系统还包括分析单元122，其布置成用于分析240包括在动力系130中的变速箱103的输入轴109的转速ω的变化
该系统还包括确定单元123，其布置成用于确定250离合器106的位置Cdet，对于该位置Cdet，转速的变化具有对应于齿隙扭矩Tbacklash的值齿隙扭矩Tbacklash具有适合于消除齿隙的预定值。
离合器控制单元121还布置成利用270确定的离合器位置Cdet以结合第二后续换挡操作控制离合器106。
根据本发明的系统可以布置成用于执行以上所有内容、权利要求中的以及在本文中描述的各实施方式中的方法步骤。系统由此为每个相应的实施方式提供上述优点。本发明还涉及一种包括本文中描述的用于控制动力系的齿隙的系统的车辆100，诸如卡车、公共汽车或轿车。
本领域技术人员将理解，根据本发明的用于控制动力系的齿隙的方法也可以在计算机程序中实现，该计算机程序当在计算机中执行时指示计算机执行该方法。计算机程序通常由存储在非暂时性/非易失性数字存储介质上的计算机程序制品603组成，在该数字存储介质中，计算机程序被包含在计算机程序制品的计算机可读介质中。所述计算机可读介质包括合适的存储器，诸如ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、闪存、EEPROM(电可擦除PROM)、硬盘单元等。
图6以示意图示出控制单元600。控制单元600包括计算单元601，该计算单元可以由基本上任何合适类型的处理器或微计算机组成，例如用于数字信号处理的电路(数字信号处理器，DSP)或具有预定的特定功能的电路(专用集成电路，ASIC)。计算单元601连接至布置在控制单元600中的存储器单元602，该存储器单元向计算单元601提供例如计算单元601执行计算所需的存储的程序代码和/或存储的数据。计算单元601还布置成将计算的部分或最终结果存储在存储器单元602中。
另外，控制单元600配置有用于接收和发送输入和输出信号的装置611、612、613、614。这些输入和输出信号可以包含波形、脉冲或其他属性，这些属性通过用于接收输入信号的装置611、613可以被检测为信息并且可以被转换成可以由计算单元601处理的信号。这些信号接下来被制成对计算单元601可获取。用于传输输出信号的装置612、614布置成转换从计算单元601接收的信号以便通过例如调制信号来产生输出信号，该输出信号可以被传输到车辆中的其它部分和/或系统。
至用于接收和发送输入和输出信号的装置的每个连接可以由以下中的一个或多个构成：缆线；数据总线，诸如CAN总线(控制器局域网总线)、MOST总线(面向媒体的系统传输总线)或一些其它总线配置；或通过无线连接。本领域技术人员将理解，上述计算机可以由计算单元601组成，并且上述存储器可以由存储器单元602组成。
现代车辆中的控制系统通常包括通信总线系统，该通信总线系统由用于链接多个电子控制单元(ECU)或控制器以及位于车辆上的各种部件的一个或多个通信总线组成。这种控制系统可以包括大量控制单元，并且特定功能的任务可以在一个以上的控制单元之间分配。所示类型的车辆因此通常包括比图1、6和7中所示的控制单元显著更多的控制单元，这对于本技术领域内的本领域技术人员是众所周知的。
在所示的实施方式中，本发明在控制单元120中实现。然而，本发明也可以全部或部分地在已经存在于车辆中的一个或多个其它控制单元中实现，或者在专用于本发明的一些控制单元中实现。
在此和在本文中，单元通常被描述为布置成用于执行根据本发明的方法的步骤。这还包括单元被设计和/或配置为执行这些方法步骤。
至少一个控制单元120在图1中展示为包括单独展示的单元121、122、123、124、125。然而，这些单元121、122、123、124、125可以通过在物理上在同一单元中实现而在逻辑上分离，或者可以在逻辑上和物理上均布置在一起。这些单元121、122、123、124、125可以例如对应于指令组，该指令组可以是编程代码的形式，该编程代码分别当单元处于活动状态时输入到处理器/计算单元601中并且由处理器/计算单元601使用和/或用于执行其方法步骤。
本发明不限于上述各实施方式。相反，本发明涉及并包含包括在各独立权利要求范围内的所有不同实施方式。

Claims (15)

1.一种用于结合换挡操作控制包括在车辆(100)中的动力系(130)的齿隙的方法；其特征在于：
-结合第一换挡操作将包括在所述动力系(130)中的离合器(106)控制(230)至滑动位置Cslip，在所述滑动位置Cslip中，所述离合器(106)传递比在所述离合器(106)的闭合位置Cclosed中传递的扭矩Tclosed小的滑动扭矩Tslip；
-分析(240)包括在所述动力系(130)中的变速箱(103)的输入轴(109)的转速ω的变化
-确定(250)所述离合器(106)的位置Cdet，对于所述位置Cdet，所述转速ω的所述变化具有对应于齿隙扭矩Tbacklash的值所述齿隙扭矩Tbacklash具有用于消除所述齿隙的预定值；以及
-利用(270)所述确定的离合器位置Cdet以结合第二后续换挡操作控制所述离合器(106)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述离合器(106)结合所述第二后续换挡操作被控制(270a)以当所述变速箱(103)被改变至目标挡位Gtarget中时处于所述确定的离合器位置Cdet中。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述离合器(106)结合所述第二后续换挡操作被控制(270b)以在所述变速箱(103)已经被改变至目标挡位Gtarget中之后处于所述确定的离合器位置Cdet中。
4.根据权利要求2-3中任一项所述的方法，其中所述变速箱(103)当输入轴(109)的所述转速ω基本上等于包括在所述动力系(130)中的发动机(101)的转速的目标值ωe_target时被改变至所述目标挡位Gtarget中。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其中所述离合器(106)被控制以在所述第二换挡操作之后在动力系扭矩Tpowertrain的斜升期间至少初始处于所述确定的离合器位置Cdet中。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述离合器(106)的所述控制(230)之前有以下步骤：
-将所述变速箱(103)换挡(210)到空挡位置中；以及
-将所述输入轴(109)制动(220)至低于包括在所述动力系(130)中的发动机(101)的转速的目标值ωe_target的转速值ωlow。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述制动(220)由输入轴制动结构实现。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中，对所述离合器(106)的所述位置Cdet的所述确定(250)之后是基于对所述输入轴(109)的转速ω与转换后的轮转速ωwheel之间的差Δ的分析来验证(260)所述齿隙的消除，所述转换后的轮转速ωwheel基于至少一个驱动轮(110，111)的转速并且基于所述输入轴(109)与所述至少一个驱动轮(110，111)之间的总传动比来计算。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述齿隙扭矩Tbacklash被控制使得在所述齿隙的所述消除期间所述差Δ低于预定值Δpredet；Δ<Δpredet。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述离合器(106)的所述位置Cdet对应于控制所述离合器(106)的打开程度的离合器致动器的位置Cact。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述转速变化的所述确定值取决于所述离合器(106)和所述变速箱(103)的一个或多个部分的转动惯量J。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，其中所述齿隙扭矩Tbacklash的所述预定值在10-50Nm的范围内、或在15-25Nm的范围内、或约20Nm。
13.一种计算机程序，其特征在于代码装置，所述代码装置当在计算机中运行时使计算机执行根据权利要求1-12中任一项所述的方法。
14.一种计算机程序制品，其包括计算机可读介质和根据权利要求13所述的计算机程序，其中所述计算机程序包括在所述计算机可读介质中。
15.一种布置成用于结合换挡操作控制包括在车辆(100)中的动力系(130)的齿隙的系统；其特征在于：
-离合器控制单元(121)，其布置成用于结合第一换挡操作控制(230)包括在所述动力系(130)中的离合器(106)至滑动位置Cslip，在所述滑动位置Cslip中，所述离合器(106)传递低于在所述离合器(106)的闭合位置Cclosed中传递的扭矩Tclosed的滑动扭矩Tslip；
-分析单元(122)，其布置成用于分析(240)包括在所述动力系(130)中的变速箱(103)的输入轴(109)的转速ω的变化
-确定单元(123)，其布置成用于确定(250)所述离合器(106)的位置Cdet，对于所述位置Cdet，所述转速ω的所述变化具有对应于齿隙扭矩Tbacklash的值所述齿隙扭矩Tbacklash具有适合于消除所述齿隙的预定值；以及
-所述离合器控制单元(121)，其布置成用于利用(270)所述确定的离合器位置Cdet以结合第二后续换挡操作控制所述离合器(106)。
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