CN109923337B - 用于爬坡档位选择的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种具有用于管理爬坡事件(518)的控制电路(200)的多速自动变速器(104)。控制电路(200)可以例如通过识别出当从爬升档位(2501)升档至升档档位(2502)会导致坡上的减速时来检测爬坡事件(518)。控制电路(200)还可以基于包括燃料经济性、速度、加速度和其他性能特性的期望的性能特性来响应爬坡事件(518)。在一个实施方式中，控制电路(200)通过使多速自动变速器(104)在爬升档位(2501)与升档档位(2502)之间循环来响应爬坡事件(518)。

Description

用于爬坡档位选择的系统和方法
技术领域
本公开内容涉及多速自动变速器，并且具体地涉及具有用于管理爬坡事件的控制电路的多速自动变速器。
背景技术
已知具有耦接至多速自动变速器的原动机的车辆系统。在某些情况下，例如当攀爬陡坡和/或长坡时，车辆系统可能缺乏足够的动力来使用多速自动变速器的所有前进速度比。如果多速自动变速器继续以其当前速度比操作，则原动机可能以最大速度运行，这消耗了过多的燃料。另一方面，如果多速自动变速器升档至较高档位，则原动机可能缺乏足够的动力来充分保持坡度，这可能导致减速和驾驶员烦恼。
发明内容
本公开内容涉及一种多速自动变速器，并且具体地涉及一种具有用于管理爬坡事件的控制电路的多速自动变速器。控制电路可以例如通过识别出当从爬升档位升档至升档档位会导致坡上的减速时来检测爬坡事件。控制电路还可以基于包括燃料经济性、速度、加速度和其他性能特性的期望的车辆性能特性来响应爬坡事件。在一个实施方式中，控制电路通过使多速自动变速器在爬升档位与升档档位之间循环来响应爬坡事件。
在贯穿本公开内容和权利要求书的一些实例中，数字术语例如第一、第二、第三和第四用于指代各种部件、速度比和其他项。这种用途并不旨在表示部件的排序。相反，数字术语用于帮助读者辨识被引用的部件，并且不应被狭义地解释为提供特定的部件顺序。
在本公开内容的示例性实施方式中，提供了一种被配置成爬坡的车辆系统。该系统包括：多速自动变速器，包括输入构件和可操作地耦接至输入构件的输出构件，该多速自动变速器能够以输入构件与输出构件之间的多个前进速度比来配置，所述多个前进速度比至少包括第一前进速度比和第二前进速度比；以及控制电路，可操作地耦接至多速自动变速器，该控制电路对多速自动变速器进行配置以建立所述多个前进速度比中的每一个，并且控制电路在从第一前进速度比升档至第二前进速度比会使坡上的车辆系统减速时识别出爬坡事件。
在本公开内容的另一示例性实施方式中，提供了一种被配置成爬坡的车辆系统。该系统包括：多速自动变速器，包括输入构件和可操作地耦接至输入构件的输出构件，多速自动变速器能够以输入构件与输出构件之间的多个前进速度比来配置，所述多个前进速度比至少包括第一前进速度比和第二前进速度比，该系统具有第一操作范围和第二操作范围，在第一操作范围中，该系统在第一前进速度比中实现以非负加速度上坡，在第二操作范围中，该系统在第二前进速度比中实现以非负加速度上坡；以及控制电路，可操作地耦接至多速自动变速器，该控制电路对多速自动变速器进行配置以建立多个前进速度比中的每一个，并且控制电路当第一操作范围与第二操作范围相互排他时识别出爬坡事件。
在本公开内容的又一示例性实施方式中，提供了一种用于操作具有可在第一前进速度比和第二前进速度比中操作的多速自动变速器的车辆的方法。该方法包括以下步骤：确定能够在第一前进速度比中实现以非负加速度上坡的最大速度，其中，最大速度是最大发动机速度和最大变速器输出速度中之一；确定能够在第二前进速度比中实现以非负加速度上坡的最小速度，其中，最小速度是最小发动机速度和最小变速器输出速度中的对应的一个；以及当最大速度小于最小速度时识别出爬坡事件。
附图说明
通过参照以下结合附图对示例性实施方式的描述，本公开内容的上述和其他特征和优点以及实现这些特征和优点的方式将变得更明显并且将被更好地理解，在附图中：
图1示出了具有多速自动变速器的动力车辆系统的一个说明性实施方式的框图和示意图；
图2示出了图1的多速自动变速器的多个前进速度比的代表性视图；
图3A示出了图1的动力车辆系统的具有多个行星齿轮组和多个选择性耦接器的示例性行星齿轮变速器的代表性视图；
图3B示出了图3A的行星齿轮变速器的多个前进速度比的代表性视图以及在图1的动力车辆系统的变速器控制电路的换档逻辑中提供的对应的选择性耦接器配置；
图4A示出了图1的动力车辆系统的第一示例性变速器换档选择器；
图4B示出了图1的动力车辆系统的第二示例性变速器换档选择器；
图5示出了用于图1的动力车辆系统的变速器控制电路的用于检测并且响应爬坡事件的示例性处理序列；
图6示出了发动机功率与发动机速度的第一示例性图表，该第一示例性图表包括用于爬升档位和保持车辆上相对平缓的坡的速度所需的发动机功率曲线；
图7示出了类似于图6的第一图表的第二示例性图表，该第二示例性图表除了示出发动机功率与变速器输出速度之外，还包括用于升档档位的发动机功率曲线；
图8示出了除了示出针对相对陡峭的山坡所需的发动机功率外类似于图7的第二图表的第三示例性图表；
图9示出了用于动力车辆系统的变速器控制电路用于使图1的多速自动变速器响应于爬坡事件进行循环的示例性处理序列；以及
图10示出了示出在图9的循环顺序中各种车辆参数与时间的示例性图表。
在若干视图中对应的附图标记指示对应的部件。本文阐述的示例示出了本发明的示例性实施方式，并且这种示例不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
为了促进对本公开内容的原理的理解，现在将参照将在下文描述的附图所示的实施方式。以下公开的实施方式并不旨在是穷举的或者将本公开内容限制为以下详细描述中公开的精确形式。相反，选择和描述这些实施方式以使本领域其他技术人员可以利用这些实施方式的教示。因此，不旨在由此限制本公开内容的范围。贯穿若干视图，对应的附图标记指示对应的部件。
现在参照图1，示出了车辆系统100的示例性示意图。车辆系统100包括可操作地耦接至多速自动变速器104的原动机102。示例性原动机包括内燃机、电动马达、混合动力系统和其他合适的动力系统。
如本文中所使用的，术语多速自动变速器被定义为可配置成输出轴与输入轴的多个前进速度比的变速器，其中，该变速器的配置通过变速器控制电路200来控制。如本文中所说明的，变速器控制电路200包括换档逻辑400，换档逻辑包括配置设置2521至252L(参见图2)，其中L是等于2或更大的正整数，所述配置设置将多速自动变速器104的各部件配置成相应的前进速度比2501至250L。多速自动变速器还可以包括一个或更多个倒退速度比。示例性多速自动变速器包括自动变速器和自动手动变速器。
一种示例性自动变速器包括具有多个选择性耦接器的多个行星齿轮组，所述齿轮组由变速器控制电路200控制以将该变速器配置成各种前进速度比。一种示例性自动手动变速器包括：由输入轴承载的至少一个齿轮；由至少一个中间轴承载的至少一个齿轮；由输出轴承载的至少一个齿轮；以及将齿轮和/或轴的各种装置耦接在一起以实现输出轴与输入轴的多个前进速度比的多个同步器或耦接器。示例性自控式手动变速器包括滑动网格变速器和恒定网格变速器。示例性多速自动变速器包括在换档期间将动力从输入轴连续地提供至输出轴的变速器以及在换档期间中断从输入轴到输出轴的动力的变速器。
原动机102包括可操作地耦接至多速自动变速器104的输入轴108的输出轴106。在一个实施方式中，原动机102的输出轴106通过离合器(未示出)耦接至多速自动变速器104的输入轴108。在所示的实施方式中，原动机102通过变矩器110间接地使多速自动变速器104的输入轴108旋转。原动机102的输出轴106可旋转地驱动变矩器110的输入轴112。输入轴112固定地耦接至叶轮或泵114。变矩器110还包括耦接至涡轮轴118的涡轮116。在变矩器110中提供有耦接流体，使得泵114的旋转通过流体引起涡轮116和涡轮轴118的对应旋转。涡轮轴118耦接至多速自动变速器104的输入轴108。
在所示的实施方式中，变矩器110包括锁止离合器130。锁止离合器130连接在变矩器110的泵114与涡轮116之间。锁止离合器130在接合时提供泵114与涡轮116之间的固定耦接并且其在脱离时允许涡轮116相对于泵114旋转。一般地，锁止离合器130在某些操作条件如车辆起动、低速以及某些换档条件期间脱离。锁止离合器130通常以较高速度或针对多速自动变速器104的某些齿轮接合。在接合时，锁止离合器130将涡轮轴118固定地耦接至原动机102的输出轴106。
在所示的实施方式中，多速自动变速器104包括用于在多速自动变速器104的不同流体流动回路(例如，主回路、润滑油回路等)内建立压力的内部泵120。内部泵120可以由耦接至原动机102的输出轴106的轴122驱动。因此，原动机102可以使轴122旋转以驱动内部泵120并且在多速自动变速器104的各种流体流动回路内建立压力。内部泵120还可以调节变矩器110中的流体压力。
在所示的实施方式中，多速自动变速器104包括多速行星变速器150。参照图3A，多速行星变速器150包括多个行星齿轮组152和可操作地耦接至多个行星齿轮组152的多个选择性耦接器154。每个行星齿轮组包括至少四个部件：太阳齿轮；环形齿轮；多个行星齿轮；以及可旋转地耦接至行星齿轮并且承载行星齿轮的托架。在简单的行星齿轮组的情况下，太阳齿轮的齿与行星齿轮的齿互相啮合，行星齿轮的齿又与环形齿轮的齿接合。这些部件中的每一个也可以称为齿轮组部件。多个行星齿轮组152的各自的行星齿轮组的太阳齿轮、行星托架和环形齿轮中的每个可以固定地耦接至下述中的一个或更多个：输入轴108；多速行星变速器150的输出轴156；多个行星齿轮组中的一个或更多个的太阳齿轮、行星托架和环形齿轮中的另外一个或更多个；一个或更多个选择性耦接器；变速器的固定构件，例如壳体；以及以上的组合。
对于本领域技术人员将明显的是，一些行星齿轮组可以包括除明确标识的那些部件之外的其他部件。例如，一个或更多个行星齿轮组可以包括两组行星齿轮。第一组行星齿轮可以与太阳齿轮互相啮合，而第二组行星齿轮与第一组行星齿轮和环形齿轮互相啮合。两组行星齿轮均由行星托架承载。尽管在图3A中多速自动变速器104被示出为多速行星变速器150，但是多速自动变速器104可以替选地被构造成用于提供多个前进速度比或多个档位的其他布置。
如本文中所使用的，选择性耦接器154是可以被致动以将两个或更多个部件固定地耦接在一起的装置。在选择性耦接器154处于接合配置时，选择性耦接器154固定地耦接两个或更多个部件以使其作为一个单元一起旋转。此外，在选择性耦接器处于脱离配置时，两个或更多个部件可以相对于彼此进行旋转。术语“耦接(couple)”，“耦接的(coupled)”，“耦接器(coupler)”及其变体用于包括下述两种布置：其中两个或更多个部件直接物理接触的布置以及其中两个或更多个部件彼此不直接接触(例如，经由至少第三部件来“耦接”部件)但仍然彼此协作或交互的布置。
第一示例性选择性耦接器是离合器166。离合器166在接合配置下将两个或更多个旋转部件彼此耦接以使得所述两个或更多个旋转部件作为一个单元一起旋转，并且在脱离位置中允许这两个或更多个旋转部件之间的相对旋转。示例性离合器可以是可换档摩擦锁紧多盘离合器、可换档形状锁紧爪形或锥形离合器、湿式离合器或任何其他已知形式的离合器。
第二示例性选择性耦接器是制动器168。制动器168在接合配置下将一个或更多个可旋转部件耦接至固定部件，以使所述一个或更多个可旋转部件相对于该固定部件保持固定，并且在脱离配置下允许一个或更多个部件相对于该固定部件旋转。示例性制动器可以被配置成可换档摩擦锁紧盘式制动器、可换档摩擦锁紧带式制动器、可换档形状锁紧爪形或锥形制动器或者任何其他已知形式的制动器。
选择性耦接器154可以是主动控制装置或者是被动装置。示例性的主动控制装置包括液压致动的离合器或制动元件以及电致动的离合器或制动元件。回到图1，多速自动变速器104还包括电动液压系统138，该电动液压系统经由N个流体路径1401至140N流体地耦接至多速行星变速器150，其中N可以是任何正整数。响应于来自变速器控制电路200的控制信号2061至206N，电动液压系统138选择性地使流体流过一个或更多个流体路径1401至140N，从而控制多速行星变速器150的选择性耦接器154的接合或脱离。
除了通过选择性耦接器154进行耦接之外，行星齿轮组152中的各种太阳齿轮、行星托架和环形齿轮可以在所公开的变速器的操作中持续地被固定地耦接在一起。可以以永久地或可移除地方式将部件固定地耦接在一起。可以通过花键连接、压配合、紧固件、焊接、机加工或成形的整体件的功能部分或其他合适的连接部件的方法将部件固定地耦接在一起。
在一个或更多个部件被固定地耦接在一起时，一个或更多个旋转部件例如轴、鼓和其他部件可以被统称为互连器。互连器还可以固定地耦接至行星齿轮组152的一个或更多个齿轮组部件和/或一个或更多个选择性耦接器154。
多速行星变速器150将扭矩从输入轴108传递至输出轴156。此外，通过选择性地接合选择性耦接器154的各种组合，多速行星变速器150能够针对多个前进档或前进速度比(输入轴108和输出轴156二者均沿同一方向旋转)和至少一个倒档或倒退速度比(输入轴108和输出轴156沿相反方向旋转)来改变输出轴156对于输入轴108的速度比。多速行星变速器150的各种档位之间的改变或换档是通过经由对多个流体路径1401至140N内的流体压力的控制而选择性地控制选择性耦接器154的相应的接合和脱离来实现。
多速自动变速器104的输出轴156耦接至驱动轴160或者与驱动轴160成一体。输出轴156对驱动轴160的旋转进行驱动。驱动轴160耦接至诸如差速器的后驱动单元162。后驱动单元162耦接至轴162A和轴162B并且可旋转地驱动轴162A和轴162B，轴162A和轴162B进而驱动轮164A和轮164B。
返回图1，车辆系统100还包括变速器控制电路200。在所示的实施方式中，变速器控制电路200是基于微处理器的并且包括非暂态计算机可读介质202，该计算机可读介质202包括存储在其中的处理指令，这些处理指令可由变速器控制电路200的微处理器执行以控制变矩器110的操作和多速自动变速器104的操作。非暂态计算机可读介质或存储器可以包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(例如，EPROM、EEPROM或闪速存储器)或者能够存储信息的任何其他有形介质。
例如，变速器控制电路200可以执行换档标准逻辑400(参见图5)，该换档标准逻辑通过控制线2061至206N向电动液压系统138提供控制信号以实现多速自动变速器104的各种配置从而得到各自的前进速度比或传动比。在多速行星变速器150的情况下，换档逻辑400可以选择性地使各种选择性耦接器154接合和脱离，从而使得多速行星变速器150在行星齿轮组152的各种传动比或速度比之间进行换档。本文中使用的术语“逻辑”包括在一个或更多个可编程处理器上执行的软件和/或固件、专用集成电路、现场可编程门阵列、数字信号处理器、硬连线逻辑或这些的组合。因此，根据实施方式，可以以任何适当的方式实现各种逻辑并且将根据本文中公开的实施方式保留各种逻辑。此外，包括逻辑的非暂态机器可读介质可以被认为在任何有形形式的计算机可读载体内实现，所述计算机可读载体例如含有将使处理器执行本文描述的技术的计算机指令和数据结构的适当的集的固态存储器、磁盘和光盘。本公开内容设想了其他实施方式，在这些实施方式中，变速器控制电路200不是基于微处理器的，而是被配置成基于一组或更多组硬连线指令和/或存储在非暂态计算机可读介质202或存储器中的软件指令来控制变矩器110和/或多速自动变速器104的操作。此外，变速器控制电路200可以被包含在单个装置中或者是联网在一起的多个装置以提供本文中描述的功能。
变速器控制电路200接收可由换档标准逻辑400使用的多个输入以确定是否在多速自动变速器104的各种档位(例如所示实施方式中的多速行星变速器150的行星齿轮组152的各种档位)之间换档。参照图1，车辆系统100包括与多速自动变速器104和变矩器110中的一个相关联的多个传感器，并且这些传感器被配置成分别产生对多速自动变速器104和变矩器110的一个或更多个操作状态的指示。传感器可以通过发送传感器信号来主动地提供指示或者通过使所监测的特性(例如电压、温度、压力或其他合适的特性)可被获得来被动地提供指示。传感器是一种类型的操作特性监测装置。
例如，变矩器110说明性地包括常规的速度传感器142，其被定位成提供对输入轴112的旋转速度的指示，输入轴112的旋转速度也对应于原动机102的输出轴106的旋转速度。速度传感器142经由信号路径144电连接至变速器控制电路200的泵速输入PS。变速器控制电路200以常规方式处理对输入轴112的旋转速度的指示，以确定变矩器110的输入轴112的旋转速度并且因此确定原动机102的输出轴106的旋转速度。
以类似的方式，多速自动变速器104包括第一常规速度传感器146和第二常规速度传感器170，第一常规速度传感器146被定位成提供对输入轴108的旋转速度的指示，输入轴108的旋转速度与变矩器110的涡轮轴118的旋转速度相同，第二常规速度传感器170被定位成提供对输出轴156的旋转速度的指示。速度传感器146经由信号路径148电连接至变速器控制电路200的变速器输入轴速度输入TIS。变速器控制电路200以常规方式处理对输入轴108的旋转速度的指示以确定输入轴108或涡轮轴118的旋转速度。速度传感器170经由信号路径172电连接至变速器控制电路200的变速器输出轴速度输入TOS。变速器控制电路200以常规方式处理对输出轴156的旋转速度的指示以确定输出轴156的旋转速度。
在所示的实施方式中，车辆系统100还包括原动机控制电路174，该原动机控制电路174具有经由多个信号路径176(示例性地一个信号路径)电耦接至原动机102的输入/输出端口(I/O)。原动机控制电路174可以是常规的，并且可操作以控制和管理原动机102的整体操作。原动机102可以包括降低原动机102的速度的减速装置。示例性减速装置包括发动机制动器(EB)178(其是一种排气制动器)或其他合适的减速装置。原动机控制电路174可以经由信号路径176电气地且可操作地耦接至减速装置(EB)178以控制原动机102的速度。
原动机控制电路174还包括通信端口COM，该通信端口COM经由一个或更多个信号路径180电连接至变速器控制电路200的类似的通信端口COM。一个或更多个信号路径180通常被统称为数据链路。变速器控制电路200和原动机控制电路174可操作为以传统方式经由一个或更多个信号路径180交换信息。在一个实施方式中，例如，变速器控制电路200和原动机控制电路174可操作以根据汽车工程师协会(SAE)J-1939通信协议以一个或更多个消息的形式经由一个或更多个信号路径180交换信息，然而本公开内容还设想了其他实施方式，其中变速器控制电路200和原动机控制电路174可操作以根据一个或更多个其他常规的通信协议经由一个或更多个信号路径180交换信息。
仍然参照图1，车辆系统100还包括倾斜度传感器。示例性倾斜度传感器是由车辆系统100支持的加速度计204。如图1所示，加速度计204由多速自动变速器104的电动液压系统138支持。替选地，加速度计204可以被内设置在变速器控制电路200内；可以被内设置在原动机控制电路174内；可以由多速自动变速器104支持；可以由原动机102或车辆系统100的另一部件支持。在任何情况下，加速度计204可以连续地测量道路坡度并将测量结果传送到变速器控制电路200。在下述文献中提供了关于道路坡度测量的其他细节：于2013年6月18日提交的题为“SYSTEM AND METHOD FOR OPTIMIZING DOWNSHIFTING OF ATRANSMISSION DURING VEHICLE DECELERATION”的美国公开专利申请第2014/0336890号，其全部公开内容通过引用明确地并入本文中。
图1的说明性车辆系统100还包括位置确定器210，该位置确定器210提供车辆系统100的当前位置，例如经度坐标和纬度坐标。示例性位置确定器包括基于使用轨道卫星的信号来确定车辆系统100的位置的GPS接收器以及用于确定车辆系统100的位置的其他合适的装置。变速器控制电路200已经存储了针对各种位置的道路坡度值的映射或者包括从远程计算装置检索道路坡度信息的通信装置，例如蜂窝收发器。在一个示例中，位置确定器210通过信号线212向变速器控制电路200提供对车辆系统100的当前位置的指示。在另一示例中，位置确定器210通过无线连接向变速器控制电路200提供对车辆系统100的当前位置的指示。在另一示例中，位置确定器210通过信号路径180从原动机控制电路174向变速器控制电路200提供对车辆系统100的当前位置的指示。
图1的说明性车辆系统100还包括对象检测器220。示例性对象检测器包括雷达装置、超声波收发器、摄像装置以及用于监测车辆系统100附近空间的其他合适的装置。在一个示例中，对象检测器220通过信号线222向变速器控制电路200提供对车辆系统100的指定包络内的对象的检测结果的指示或者对到检测到的对象的距离值的指示。在另一示例中，对象检测器220通过无线连接向变速器控制电路200提供对车辆系统100的指定包络内的对象的检测结果的指示或者对到检测到的对象的距离值的指示。在另一示例中，对象检测器220通过信号路径180从原动机控制电路174向变速器控制电路200提供对车辆系统100的指定包络内的对象的检测结果的指示或者对到检测到的对象的距离值的指示。
图1的说明性车辆系统100还包括负荷传感器230。在一个实施方式中，负荷传感器230由车辆系统100支持以测量车辆系统100的各部分例如载货部分的质量或重量。负荷传感器230可以通过信号线232与变速器控制电路200通信，并且通过信号路径180与原动机控制电路174通信。
仍然参照图1，车辆系统100还包括定位在车辆的操作者空间(例如操作者驾驶室)中的操作者接口300。如本文中更详细说明的，操作者接口300包括可由车辆的操作者致动或者以其他方式激活的多个操作者输入。操作者输入是示例性类型的操作特性监测装置。操作者接口300的每个操作者输入向变速器控制电路200和原动机控制电路174中的一者或两者提供操作者接口输入特性。
操作者接口300包括：节气门控制输入302；以及与节气门控制输入302进行电气通信的相应的节气门控制传感器(TCS)182。节气门控制输入302可以是可由操作者的脚致动的加速器踏板，并且节气门控制传感器182监测该加速器踏板的位置。节气门控制输入302可以是其他类型的可致动装置，包括手指触发器、节气门控制杆以及可以被致动的其他合适的装置。当节气门控制输入302被致动或触发时，节气门控制输入302的位置可以被传送至节气门控制传感器182或者由节气门控制传感器182测量。进而，节气门控制传感器182可以沿信号路径184通过信号路径180向原动机控制电路174和变速器控制电路200中的一者或两者发送对应的信号。在一个示例中，变速器控制电路200监测节气门控制输入302是否被致动。在另一实施方式中，变速器控制电路200监测节气门控制输入302已被致动的百分比量。正如已知的，在内燃机的情况下，压下脚踏板导致原动机控制电路174向发动机提供更多燃料。
操作者接口300可以包括其他操作者输入。例如，操作者接口300包括行车制动器输入304。车辆系统100包括可操作地耦接至轴162A和轴162B以分别控制轮164A、轮164B的速度的行车制动器186。示例性行车制动器输入304包括制动踏板、制动杆或者操作者可接近以控制行车制动器186的操作的其他机构。操作者可通过使行车制动器输入304致动来致动或以其他方式接合行车制动器186。在所示的实施方式中，行车制动器186由制动控制器(BC)188控制，制动控制器(BC)188接收来自行车制动器输入304的输入并且通过控制线190控制行车制动器186的操作。在一个示例中，控制线190是液压管线并且制动控制器188提供足够的液压压力以致动行车制动器186以使轮164A和轮164B变慢。此外，制动控制器188被示例性地示为通过信号路径191和信号路径180与变速器控制电路200和原动机控制电路174中的一者或两者通信。在一个示例中，制动控制器188监测脚踏板是否被致动。在另一个示例中，制动控制器188监测脚踏板被下压的百分比量。正如已知的，对行车制动器输入304的下压导致制动控制器188使行车制动器186致动以使车辆系统100变慢。
操作者接口300还包括发动机减速输入，其说明性地是发动机制动输入306。发动机制动输入306通过信号线192可操作地耦接至原动机控制电路174。示例性发动机制动输入包括开关、按钮、拨盘以及设置在车辆系统100的车架上的其他合适的输入构件。车辆系统100的操作者可以致动该按钮或开关以请求发动机制动。原动机控制电路174监测发动机制动输入306的状态(致动或不致动)或以其他方式接收对发动机制动输入306的状态的指示，并且相应地设定发动机制动器或其他合适的发动机减速器178的配置。在一个示例中，除非节气门控制输入302大于零，否则将拒绝对于发动机制动的请求。
操作者接口300还包括巡航控制输入308。巡航控制输入308通过信号线194可操作地耦接至原动机控制电路174。示例性巡航控制输入包括开关、按钮、拨盘以及设置在车辆系统100的车架或车辆系统100的方向盘上的其他合适的输入构件。车辆系统100的操作者可以致动该按钮或开关以例如在无需恒定地下压节气门控制输入302的情况下请求原动机控制电路174和变速器控制电路200保持车辆系统100的当前速度。原动机控制电路174监测巡航控制输入308的状态(致动或不致动)或以其他方式接收对巡航控制输入308的状态的指示，并且相应地设定原动机102的配置。在一个实施方式中，原动机控制电路174配置原动机102进行操作以保持普遍恒定的对地速度。
操作者接口300还包括变速器换档选择器310。变速器换档选择器310通过一个或更多个信号线196可操作地耦接至变速器控制电路200。变速器换档选择器310向操作者提供多个输入，操作者通过这些输入可以向变速器控制电路200传送期望的档位设置。例如，操作者可以请求将多速自动变速器104置于前进档、倒档或空档配置下。此外，变速器换档选择器310可以向操作者提供用于选择期望的前进档或前进速度比的输入。变速器控制电路200监测变速器换档选择器310的状态或以其他方式接收对变速器换档选择器310的状态的指示，并且相应地设定多速自动变速器104的配置。
参照图4A，示出了第一变速器操作者接口330。变速器操作者接口330包括壳体332，多个操作者可选择的输入构件334安装至该壳体332。说明性地，操作者可选择的输入构件334包括多个触敏键或按钮，每个触敏键或按钮被设置在安装至壳体332或与壳体330成一体的单独的井内。替选地，操作者可选择的输入构件334可以包括安装至变速器操作者接口330或与变速器操作者接口330成一体的凸起或齐平安装的键或按钮。变速器操作者接口330还包括指示器348，该指示器348向车辆系统100的操作者提供对车辆系统100和多速自动变速器104中的一者或两者的状态的视觉反馈。示例性指示器348包括LED显示器、LCD显示器、多个指示灯或其他合适的视觉指示器。在一个示例中，指示器348提供对车辆系统100的车辆方向的视觉指示，多速行星变速器150的当前选择的传动比以及一个或更多个故障代码(如果适用的话)。
操作者可选择的输入构件334包括倒退(R)键或按钮输入336、空档(N)键或按钮输入338、前进(D)键或按钮输入340、模式(MODE)键或按钮输入342、手动升档(↑)键或按钮输入344以及手动降档(↓)键或按钮输入346。变速器控制电路200响应于用户对(R)按钮输入336的选择而配置多速自动变速器104使其以倒档进行操作。变速器控制电路200响应于用户对(N)按钮输入338的选择而配置多速自动变速器104使其在空档状态下(其中前进档或倒档均不被接合)进行操作。变速器控制电路200响应于用户对(D)按钮输入340的选择而配置多速自动变速器104使其以前进档进行操作。
参照图3B，换档标准逻辑400可以将多速行星变速器150的行星齿轮组152配置成多个(W个)前进档或前进速度比3501至350W，其中W是值至少等于2的正整数。在一个实施方案中，W等于或大于6。在另一实施方案中，W等于或大于9。前进档3501至350W中的每个是基于多速行星变速器150的选择性耦接器154的相应的接合配置3521至352W而建立的。在下述文献中公开了用于多速行星变速器150的示例性架构：于2015年10月21日提交的题为MULTI-SPEED TRANSMISSION的美国公开专利申请第2016/0116025号；于2015年10月22日提交的题为MULTI-SPEED TRANSMISSION的美国公开专利申请第2016/0116026号；于2015年10月22日提交的题为MULTI-SPEED TRANSMISSION的美国公开专利申请第2016/0116027号；于2015年10月22日提交的题为MULTI-SPEED TRANSMISSION的美国公开专利申请第2016/0116028号；于2015年10月22日提交的题为MULTI-SPEED TRANSMISSION的美国公开专利申请第2016/0116029号；于2016年1月21日提交的题为MULTI-SPEED TRANSMISSION的美国公开专利申请第2016/0138680号；于2016年1月21日提交的题为MULTI-SPEED TRANSMISSION的美国公开专利申请第2016/0138681号；于2016年1月21日提交的题为MULTI-SPEED TRANSMISSION的美国公开专利申请第2016/0138682号；于2014年8月7日提交的题为MULTI-SPEEDTRANSMISSION的美国公开专利申请第2016/0040754号；以及于2014年8月12日提交的题为MULTI-SPEED TRANSMISSION的美国公开专利申请第2016/0047440号，其全部公开内容通过引用明确并入本文中。
变速器控制电路200的换档标准逻辑400基于各种输入和车辆系统100的期望操作来选择要建立前进档2501至250L(对于多速行星变速器150而言是3501至350W)中的哪一个以及何时在前进档2501至250L(对于多速行星变速器150而言是3501至350W)之间进行切换。例如，换档标准逻辑400可以包括控制逻辑，该控制逻辑基于针对车辆系统100的期望性能特性来确定在各种前进档2501至250L(对于多速行星变速器150而言是3501至350W)之间进行换档。示例性性能特性包括提高燃料经济性、减少制动部件的磨损和其他性能特性。在下述文献中公开了示例性控制逻辑：于2009年6月1日提交的题为“SYSTEM FOR DETERMININGAVEHICLE MASS-BASED BREAKPOINT FOR SELECTING BETWEEN TWO DIFFERENTTRANSMISSION SHIFT SCHEDULES”的美国专利第8,332,108号；于2013年6月18日提交的题为“SYSTEM AND METHOD FOR OPTIMIZING DOWNSHIFTING OF A TRANSMISSION DURINGVEHICLE DECELERATION”的美国专利第8,935,068号；于2013年3月15日提交的题为“DEVICE,SYSTEM,AND METHOD FOR CONTROLLING TRANSMISSION TORQUE TO PROVIDE HILLASCENT AND/OR DESCENT ASSISTANCE USING ROAD GRADE”的美国专利第9,365,201号；于2014年4月11日提交的题为“SYSTEM AND METHOD FOR AUTOMATIC NEUTRAL AND AUTOMATICRETURN-TO-RANGE FOR USE WITH AN AUTOMATIC TRANSMISSION”的美国公开专利申请第2015/0292615号；于2015年10月6日提交的题为“METHOD OF SETTING TRANSMISSION SHIFTPOINTS IN REAL-TIME BASED UPON AN ENGINE PERFORMANCE CURVE”的美国公开专利申请第2016/0025213号，其全部公开内容通过引用明确并入本文中。
返回图4A，变速器控制电路200响应于用户对MODE按钮输入342的选择而配置多速行星变速器150以选择多速自动变速器104的某些操作模式。例如，多速自动变速器104可以具有用于取力(“PTO”)操作的辅助输出轴。操作者可以通过MODE按钮输入342选择启用辅助输出轴。MODE按钮输入342也可以用于其他操作，例如清除故障代码。
如本文所提及的，换档标准逻辑400基于各种输入并且还基于车辆系统100的各种性能特性来在前进档2501至250L(对于多速行星变速器150而言是3501至350W)之间进行自动选择。存在下述示例：其中车辆系统100的操作者可能希望选出与由换档标准逻辑400选择的当前的前进档2501至250L(对于多速行星变速器150而言是3501至350W)不同的前进档2501至250L(对于多速行星变速器150而言是3501至350W)。如图4A所示以及本文中所提及的，变速器操作者接口330包括手动升档(↑)输入344和手动降档(↓)输入346。变速器控制电路200响应于用户对手动升档(↑)输入344的选择来将多速自动变速器104(说明性地，多速行星变速器150)配置成选择与当前建立的多速自动变速器104的前进档相比下一个较高的前进档。例如，如果多速自动变速器104正以第三档进行操作，则对手动升档(↑)输入344的选择将使得变速器控制电路200的换档标准逻辑400将多速自动变速器104配置成以第四档进行操作，对于所示的多速行星变速器150而言是配置选择性耦接器154。以类似的方式，变速器控制电路200响应于用户对手动降档(↓)输入346的选择来将多速自动变速器104配置成选择与当前建立的多速自动变速器104的前进档相比下一个较低的前进档。例如，如果多速自动变速器104正以第三档进行操作，则对手动降档(↓)输入346的选择将使得变速器控制电路200的换档标准逻辑400将多速自动变速器104配置成以第二档进行操作，对于所示的多速行星变速器150而言是配置选择性耦接器154。如本文所示，换档标准逻辑400包括附加逻辑，该附加逻辑基于车辆系统100的附加特性来确定何时允许响应于对手动升档(↑)输入344或手动降档(↓)输入346来对档位进行换档。
参照图4B，示出了第二示例性变速器操作者接口360。变速器操作者接口360包括壳体362，多个操作者可选择的输入构件364安装至该壳体332。说明性地，操作者可选择的输入构件364包括：触敏的模式(MODE)键或按钮输入366，其类似于变速器操作者接口330的模式(MODE)键或按钮输入342；以及换档杆366。变速器操作者接口360还包括指示器370，其类似于变速器操作者接口330的指示器348，该指示器370向车辆系统100的操作者提供对车辆系统100和多速自动变速器104中的一者或两者的状态的视觉反馈。
换档杆368能够被手动致动到多个不同位置。多个不同位置中的每个与提供给变速器控制电路200的不同输入信号对应。在所示的实施方式中，壳体362包括与换档杆368的多个不同位置相邻的视觉输入指示器，所述视觉输入指示器用于向操作者提供对换档杆368的当前位置的视觉反馈。在图4B所示的实施方式中，换档杆368能够相对于壳体362移动到位置R、N、D、5、4、3、2和1中的任意位置。将换档杆368置于与R对应的位置使得变速器控制电路200将多速自动变速器104配置成以倒档进行操作。将换档杆368置于与N对应的位置使得变速器控制电路200将多速自动变速器104配置成处于空档状态，其中前进档和倒档均不被接合。将换档杆368置于与D对应的位置使得变速器控制电路200将多速自动变速器104配置成以前进档进行操作。将换档杆368置于与数字1至5对应的位置之一使得变速器控制电路200将多速自动变速器104配置成以对应的前进档进行操作。例如，在所示的实施方式中，将换档杆368置于与“1”对应的位置使得变速器控制电路200对多速行星变速器150的选择性耦接器154进行配置以将该多速行星变速器150置于第一档。
返回图1，变速器控制电路200可以与一个或更多个操作特性监测器或传感器通信以确定车辆系统100的一个或更多个操作特性。通过监测，操作特性监测器可以感测指示参数的值或者基于一个或更多个感测值和/或确定值来确定参数。在图1示出的实施方式中公开的示例性监测器或传感器例如包括速度传感器142、146、170、节气门控制传感器182、制动控制器188、倾斜度传感器204、位置确定器210、对象检测器220和负荷传感器230。
在一个实施方式中，使用速度传感器142、146、170中的一个或更多个来确定车辆相关速度。在另一实施方式中，通过监测多速自动变速器104或者其速度与车辆系统100的速度成比例的另一部件的中间轴的转速来确定车辆相关速度。在又一实施方式中，基于来自位置确定器210的间隔读数随时间的变化来确定车辆相关速度。除了车辆速度之外，可以通过监测车辆相关速度随时间的变化来确定车辆相关加速或减速。
在一个实施方式中，使用速度传感器142、146、170中的一个或更多个来确定发动机负荷或者由原动机控制电路174传送发动机负荷。在一个实施方式中，发动机负荷是原动机102扭矩的度量。在另一实施方式中，发动机负荷是原动机102马力的度量。发动机负荷提供对原动机102的需求的指示。在一个实施方式中，在内燃机的情况下，基于向原动机102提供燃料的比率来估计发动机负荷。较高的燃料比可以指示车辆系统100的加速或者车辆系统100在较高的每分钟转数下进行的操作，而较低的燃料比可以指示车辆系统100的减速或者车辆系统100在较低的每分钟转数下进行的操作。对发动机负荷的监测对于可能不会启动节气门控制输入302但原动机102不空转的情况而言可能是有益的。例如，如果巡航控制输入308被启动，则不会启动节气门控制输入302并且原动机102以高于空转的速度运行以推进车辆系统100。
在一个实施方式中，车辆负荷特性是车辆质量并且使用负荷传感器230来确定。在另一实施方式中，如下述文献所公开的那样至少基于发动机扭矩和车辆速度来估计车辆质量：于2007年4月9日提交的题为METHOD OF SELECTING A TRANSMISSION SHIFT SCHEDULE的美国专利第7,499,784号和于2009年6月1日提交的题为SYSTEM FOR DETERMINING AVEHICLE MASS-BASED BREAKPOINT FOR SELECTING BETWEEN TWO DIFFERENTTRANSMISSION SHIFT SCHEDULES的美国专利第8,332,108号，其全部公开内容通过引用明确地并入本文中。在另一个实施方式中，车辆负荷特性是车辆长度。例如，变速器控制电路200可以存储针对车辆系统100的期望基线质量。如果确定的车辆质量高于基线，则变速器控制电路200可以推断出已有拖车附接至该车辆系统100。在替选实施方式中，车辆系统100包括检测拖车与车辆系统100的耦接的传感器。拖车的存在或不存在提供对车辆系统100的长度的指示。
仍然参照图1，示出了与变速器控制电路200进行通信的车辆电子编程站(“VEPS”)460。变速控制电路200可以从VEPS 460接收一个或更多个阈值参数。以这种方式，车队所有者可以输入某些阈值参数以控制车辆系统100的操作。VEPS 460还可以向变速器控制电路200提供附加信息，例如换档规律和其他参数。在下述文献中提供了关于VEPS 460的其他细节：于2013年6月18日提交的题为SYSTEM AND METHOD FOR OPTIMIZING DOWNSHIFTING OFA TRANSMISSION DURING VEHICLE DECELERATION的美国专利第8,935,068号，其全部公开内容通过引用明确地并入本文中。
在某些情况下，例如当攀爬陡坡和/或长坡时，车辆系统100可能缺乏足够的动力来使用所有前进档2501至250L(对于多速行星变速器150而言是3501至350W)。如果多速自动变速器104继续以其当前档位(例如图3B的第二档3502)操作，则原动机102可能以最大速度运行，这消耗了过多的燃料。另一方面，如果多速自动变速器104升档至较高档位(例如，图3B的第三档3503)，则原动机102可能缺乏足够的动力来充分保持坡度，这导致减速和驾驶员烦恼。
变速器控制电路200可以被配置成基于针对车辆系统100的期望性能特性来检测并且响应爬坡事件。示例性性能特性包括提高燃料经济性、速度、加速度和其他性能特性。如下面在示例性实施方式中进一步描述的，当车辆系统100以爬升档位(例如图3B的第二档3502)会加速或保持速度但以下一个升档档位(例如图3B的第三档3503)会减速时发生爬坡事件。
图5示出了用于变速器控制电路200检测并响应爬坡事件的示例性处理序列500。可以重复序列500以响应改变的道路坡度条件。在一个实施方式中，可以在车辆系统100的操作期间连续地执行序列500。在其他实施方式中，当来自加速度计204的道路坡度测量值超过某个道路坡度阈值时，可以执行序列500。
在框502处，变速器控制电路200建立爬升档位(例如，图3B的第二档位3502)。爬升档位应足以加速或者至少保持车辆上坡的速度。在实践中，变速器控制电路200通常将当前档位识别为爬升档位。然而，如果当前档位缺乏足够的加速能力和/或发动机速度，则变速器控制电路200可以将下一个降档档位识别为爬升档位。
一旦在框502处建立了爬升档位，则序列500继续至框503，在框503中，变速器控制电路200将下一高档位识别为升档档位(例如，图3B的第三档位3503)。
在框504处，变速器控制电路200确定以零加速度来保持车辆上坡的速度所需的作为发动机速度的函数的发动机负荷功率。所需的发动机负荷功率也可以表示为变速器输出速度的函数，这是因为变速器输出速度等于发动机速度除以传动比。所需的发动机负荷功率将足以抵消来自车辆系统100的所有竞争性功率损耗。因此，可以通过将从原动机102至轮164A和164B所有功率损耗加在一起来确定所需的发动机负荷功率，所有功率损耗包括：来自安装至原动机102的附件(例如风扇、空气压缩机、交流发电机、动力转向泵)的功率损耗、多速自动变速器104中的功率损耗、轴162A和轴162B中的功率损耗以及由于诸如气动阻力、轮胎滚动阻力和坡度导致的轮164A和轮164B处的功率损耗。在一个实施方式中，某些功率损耗可以通过将由速度传感器142测量的发动机速度与由速度传感器170测量的变速器输出速度进行比较来计算。此外，某些功率损耗可以存储在例如变速器控制电路200的非暂态计算机可读介质202或存储器中，或者存储在原动机控制电路174的类似存储器中。
在框506处，变速器控制电路200确定作为发动机速度的函数的爬升档位中的最大发动机功率。如上所述，爬升档位中的最大发动机功率也可以表示为变速器输出速度的函数。在一个实施方式中，最大发动机功率可以由原动机102的提供方公布并且存储在例如变速器控制电路200的非暂态计算机可读介质202或存储器中，或者存储在原动机控制电路174的类似存储器中。在其他实施方式中，最大发动机功率可以由原动机控制电路174基于车辆加速度或其他合适的参数来计算。
在框508处，变速器控制电路200识别其中爬升档位中的最大发动机功率(来自框506)等于所需的发动机负荷功率(来自框504)的最大发动机速度或变速器输出速度。换句话说，变速器控制电路200识别可以以零加速度来保持车辆上坡的速度的爬升档位中的最大发动机速度或变速器输出速度(通常是“最大速度”)。
在图6中以图形方式表示该过程的一个示例，图6示出了所需的发动机负荷功率(来自框504)与发动机速度的关系以及爬升档位中的最大发动机功率(来自框506)与发动机速度的关系。在该示例中，爬升档位具有1的传动比，并且参数在最小值点A和最大值点B处相交。最小值点A对应于爬升档位中的最小发动机速度，在这种情况下约1,400rpm，该最小发动机速度可以以零加速度保持车辆上坡的速度。相应的最小变速器输出速度为约1,400rpm除以1或者为约1,400rpm。最大值点B对应于爬升档位中的最大发动机速度，在这种情况下约2,600rpm，该最大发动机速度可以以零加速度保持车辆上坡的速度。相应的最大变速器输出速度为约2,600rpm除以1或者为约2,600rpm。因此，根据框508最大值点B对应于“最大速度”输出。在低于最小值点A的发动机速度下，车辆系统100将减速上坡，这是因为最大发动机功率小于所需的发动机功率。在最小值点A与最大值点B之间的发动机速度下，车辆系统100将加速上坡，这是因为最大发动机功率大于所需的发动机功率。因此，在本文中从最小值点A至最大值点B的操作范围可以称为非负加速度范围。在高于最大值点B的发动机速度下，车辆系统100将减速上坡，这是因为最大发动机功率小于所需的发动机功率。
返回图5，在框510处，变速器控制电路200确定作为发动机速度的函数的升档档位中的最大发动机功率。如上所述，升档档位中的最大发动机功率也可以表示为变速器输出速度的函数。除了框510对应于升档档位，而框506对应于爬升档位以外，框510可以类似于框506。
在框512处，变速器控制电路200识别其中升档档位中的最大发动机功率(来自框510)等于所需的发动机负荷功率(来自框504)的最小发动机速度或变速器输出速度。换句话说，变速器控制电路200识别可以以零加速度保持车辆上坡的速度的升档档位中的最小发动机速度或变速器输出速度(通常是“最小速度”)。
在图7中以图形方式表示该过程的一个示例，图7示出了所需的发动机负荷功率(来自框504)与变速器输出速度的关系以及升档档位中的最大发动机功率(来自框510)与变速器输出速度的关系。在该示例中，升档档位具有0.75的传动比，并且参数在最小值点C和最大值点D处相交。最小值点C对应于升档档位中的最小变速器输出速度，在这种情况下约为2,200rpm，该最小变速器输出速度可以以零加速度保持车辆上坡的速度。相应的最小发动机速度为0.75乘以约2,200rpm，或者为约1,650rpm。因此，根据框512，最小值点C对应于“最小速度”输出。最大值点D对应于升档档位中的最大变速器输出速度，在这种情况下约为3,400rpm，该最大变速器输出速度可以以零加速度保持车辆上坡的速度。相应的最大发动机速度将为0.75乘以约3,400rpm，或者为约2,550rpm。在低于最小值点C的变速器输出速度下，车辆系统100将减速上坡，这是因为最大发动机功率小于所需的发动机功率。在最小值点C与最大值点D之间的变速器输出速度下，车辆系统100将加速上坡，这是因为最大发动机功率大于所需的发动机功率。因此，在本文中从最小值点C至最大值点D的操作范围可以称为非负加速度范围。在高于最大值点D的变速器输出速度下，车辆系统100将减速上坡，这是因为最大发动机功率小于所需的发动机功率。
返回图5，在框514处，变速器控制电路200通过将在爬升档位中可以保持车辆速度的最大发动机速度(其可以表示为最大变速器输出速度)(来自框508)与在升档档位中可以保持车辆速度的最小发动机速度(其可以表示为最小变速器输出速度)(来自框512)进行比较来确定是否存在爬坡事件。
如果爬升档位中的最大发动机速度(其可以表示为最大变速器输出速度)大于或等于升档档位中的最小发动机速度(其可以表示为最小变速器输出速度)，则在框514处变速器控制电路200响应“否”，并且在框516处识别没有爬坡事件。从框516开始，变速器控制电路200可以在框517处终止任何正在进行的爬坡响应，使得变速器控制电路200以正常状态操作。例如，变速器控制电路200的换档逻辑400可以允许从爬升档位升档至升档档位。变速器控制电路200可以从框517返回至框502以重复该过程并且继续监测爬坡事件。在图7的图形示例中，对应于点B的爬升档位中的最大变速器输出速度大于对应于点C的升档档位中的最小变速器输出速度，因此变速器控制电路200将不识别爬坡事件。换句话说，点C与点D之间的升档档位的非负加速度范围和点A与点B之间的爬升档位的非负加速度范围交叠。在实践中，车辆系统100可以在不减速的情况下通过从爬升档位中的点B换档至升档档位中的点C来爬坡。当坡的坡度相对较小时，可能会发生这种情况。
另一方面，如果爬升档位中的最大发动机速度(其可以表示为最大变速器输出速度)小于升档档位中的最小发动机速度(其可以表示为最小变速器输出速度)，则在框514处变速器控制电路200响应“是”并且在框518处识别出爬坡事件。在图8的图形示例中，对应于点B的爬升档位中的最大变速器输出速度小于对应于点C的升档档位中的最小变速器输出速度，因此变速器控制电路200会识别出爬坡事件。在这种情况下，点C与点D之间的升档档位的非负加速度范围和点A与点B之间的爬升档位的非负加速度范围是相互排他的。换句话说，点C与点D之间的升档档位的非负加速度范围和点A与点B之间的爬升档位的非负加速度范围没有任何交叠。在实践中，车辆系统100无法在不减速的情况下从爬升档位中的点B换档至升档档位中的点C。当坡的坡度相对较大时，可能会发生这种情况。
该过程从框518继续至框520，在框520中，变速器控制电路200响应爬坡事件。下面描述了各种响应，并且这些响应可以单独执行或组合执行。在框520处选择的响应可以被编程到变速器控制电路200中或者由用户(例如使用图1的VEPS 460)基于针对车辆系统100的期望性能特性例如燃料经济性、速度、加速度和其他性能特性来选择。变速器控制电路200可以从框520返回至框502以重复该过程。如上所述，框520处的响应可以继续，直到变速器控制电路200在框516处没有再识别出爬坡事件为止并且在框517处终止响应。
在框520处的响应的第一实施方式中，变速器控制电路200防止从爬升档位升档至升档档位。因此，多速行星变速器150将继续以爬升档位操作。在图8的图形示例中，原动机102可以在不减速的情况下以爬升档位中的最小值点A与最大值点B之间的发动机速度操作。在最大值点B处操作原动机102将牺牲燃料经济性以保持上坡的速度。如上所述，当变速器控制电路200在框516处没有再识别出爬坡事件并且在框517处终止响应时，多速行星变速器150可以恢复正常操作。
在框520处的响应的第二实施方式中，变速器控制电路200与原动机控制电路174通信并且限制发动机扭矩以限制发动机速度。以较低速度操作原动机102将牺牲上坡的速度以实现燃料经济性。而且，以较低速度操作原动机102可以降低噪音。如上所述，当变速器控制电路200在框516处没有再识别出爬坡事件并且在框517处终止响应时，原动机102可以恢复正常操作。
在框520处的响应的第三实施方式中，变速器控制电路200以受控方式使多速行星变速器150在爬升档位与升档档位之间循环。尽管从爬升档位升档至升档档位会使车辆系统100减速，但速度的降低可以是可接受的并且可以通过燃料经济性的增加来平衡。
在图9中示出了用于该受控循环的示例性处理序列600。如上所述，当变速器控制电路200在框516处没有再识别出爬坡事件并且在框517(图5)处终止响应时，可以终止框520的序列600。
在图10中以图形方式表示序列600的一个示例，图10示出了沿y轴堆叠的多个车辆参数与沿x轴的时间的关系。图10中表示的车辆参数包括：换档控制信号(例如，图1的控制信号2061至206N)、传动比或速度比(例如，图3B的传动比或速度比3501至350W)、车辆速度和相应的变速器输出速度(例如，来自图1的速度传感器170)、发动机速度(例如，来自图1的速度传感器142)以及道路坡度(例如，来自图1的加速度计204)。提供y轴上显示的数值用于仅参照目的。
在框602处，变速器控制电路200识别用于爬升档位的最大发动机速度。在图10的图形示例中，最大发动机速度由y＝5.8附近的水平线表示。最大发动机速度可以被编程到变速器控制电路200中或者由用户(例如使用图1的VEPS 460)基于针对车辆系统100的期望性能特性来选择。
在框604处，变速器控制电路200识别对应于用于爬升档位的最大发动机速度(来自框602)的用于爬升档位的目标变速器输出速度(TOS)。在图10的图形示例中，目标变速器输出速度由y＝4.1附近的水平线表示。
在框606处，变速器控制电路200识别用于升档档位的最小发动机速度和/或用于升档档位的最小变速器输出速度。在图10的图形示例中，最小发动机/变速器输出速度由y＝3.9附近的水平线表示。最小发动机/变速器输出速度可以被编程到变速器控制电路200中或者由用户(例如使用图1的VEPS 460)基于针对车辆系统100的期望性能特性来选择。
在框608处，变速器控制电路200确定在目标变速器输出速度(来自框604)下爬升档位中的最大车辆加速度。该参数可以根据以下公式计算：
Figure BDA0002054553820000221
在上面的公式中，可以这样计算轮功率变量：从原动机102处的相应发动机功率开始，并且减去从相应档位中的原动机102到轮164A和轮164B中的所有功率损耗，所有功率损耗包括：安装至原动机102的附件(例如风扇、空气压缩机、交流发电机、动力转向泵)的功率损耗、多速自动变速器104中的功率损耗、轴162A和轴162B中的功率损耗以及由于诸如气动阻力、轮胎滚动阻力和坡度导致的轮164A和轮164B处的功率损耗。对于最大轮功率变量，起点将是目标变速器输出速度下的最大发动机速度。对于当前轮功率变量，起点将是当前发动机速度。在该计算中使用的功率损耗参数类似于上面关于图5的框504描述的功率损耗参数。
如上面参照图1描述的，上述公式中的包括车辆速度、当前加速度和车辆质量的其他变量可以使用速度传感器142、146、170，节气门控制传感器182和负荷传感器230中的一个或更多个来确定。
在框610处，变速器控制电路200确定在目标变速器输出速度(来自框604)下升档档位中的最大车辆加速度。除了框608对应于升档档位，而框606对应于爬升档位以外，该参数可以根据与框606相同的公式计算。
在框612处，变速器控制电路200确定节省比率，该节省比率表示在整个循环时间内在升档档位中所花费的时间。节省比率越高，在升档档位中所花费的时间越多，燃料节省越多。
节省比率可根据以下公式计算：
Figure BDA0002054553820000231
其中，
E＝在目标变速器输出速度下的爬升档位中的最大车辆加速度(来自框606)
F＝在目标变速器输出速度下的升档档位中的最大车辆加速度(来自框608)
在大多数情况下，爬升档位中的最大车辆加速度(E)是非负值(即，零或更大)，而升档档位中的最大车辆加速度(F)是负值。该结果与在图5的框514中先前执行的计算一致。在这种情况下，公式可表示为：
Figure BDA0002054553820000232
在一个示例中，爬升档位中的最大车辆加速度(E)为约20m/s2并且升档档位中的最大车辆加速度(F)为约-12m/s2。因此，节省比率为约20/(20-(-12))或者为约20/32。
随着升档档位中的减速度(即负加速度)变得更加显著，在不会影响节省比率的分子(即在升档档位中的时间花费)的情况下，节省比率的分母(即总循环时间)将增加。因此，节省比率将反映较长的循环时间和的较高比例的在爬升档位而不是升档档位中所花费时间。如果需要，可以将节省比率的分母(即总循环时间)增加高于预定的最小值(例如约20秒)以避免快速循环。
在框614处，变速器控制电路200将来自框612的所计算的节省比率与来自框616的阈值节省比率进行比较。阈值节省比可以被编程到变速器控制电路200中或者由用户基于针对车辆系统100的期望性能特性来选择。如果计算的节省比率大于阈值节省比率，则变速器控制电路200在框614处响应“是”并且进行至框618。否则，变速器控制电路200在框614处响应“否”，退出序列600，并且返回至序列500(图5)。
在进行至框618之前，变速器控制电路200可以在框614处执行其他比较。在一个实施方式中，变速器控制电路200可以将计算的燃料节省与阈值燃料节省进行比较。在另一实施方式中，变速器控制电路200可以将计算的功率节省与阈值功率节省进行比较。在又一实施方式中，变速器控制电路200可以将计算的循环时间与阈值循环时间进行比较。如果一个或更多个计算的参数低于相应的阈值，则变速器控制电路200可以退出序列600并且返回至序列500(图5)。这种比较可以确保循环时间、燃料节省、速度下降和其他性能特性是可接受的。
在框618处，变速器控制电路200使多速行星变速器150在爬升档位与升档档位之间循环。更具体地，可以通过变速器控制电路200的换档标准逻辑400(图3B)来执行该循环。
在一个实施方式中，变速器控制电路200基于例如通过监测速度传感器142(图1)的发动机速度使多速行星变速器150循环。当发动机速度达到最大发动机速度(来自框602)时，然后变速器控制电路200将多速行星变速器150从爬升档位升档至升档档位。当发动机速度达到最小发动机速度(来自框606)时，然后变速器控制电路200将多速行星变速器150从升档档位降档至爬升档位。该实施方式与图10的图形示例一致，其中在最大发动机速度处发生升档并且在最小发动机速度处发生降档。
在另一实施方式中，变速器控制电路200基于所计算的节省比率(来自框612)来使多速行星变速器150循环。当发动机速度达到最大发动机速度(来自框602)时，然后变速器控制电路200将多速行星变速器150从爬升档位升档至升档档位。该升档可以启动循环计时器。当在升档档位中所花费的时间(即节省比率的分子)到期时，则变速器控制电路200将多速行星变速器150从升档档位降档至爬升档位以持续总循环时间的剩余时间。例如，如果计算的节省比率是20/32，则然后变速器控制电路200将以升档档位操作多速行星变速器150达20秒并且在爬升档位中操作多速行星变速器150达总共32秒循环时间的剩余12秒。
在框618处发生的换档可以优先于操作者在变速器换档选择器310(图1)处请求的任何换档。以这种方式，可以在循环到升档档位将产生最小的减速度同时还提供期望的燃料节省时防止驾驶员停留在爬升档位中。
虽然已将本发明描述为具有示例性设计，但是还能够在本公开内容的精神和范围内进一步修改本发明。因此，本申请旨在涵盖使用本发明的一般原理的对本发明的任何变型、利用或改编。此外，本申请旨在涵盖相对于本公开内容的各种变型，所述各种变型包含在本发明所涉及的领域的公知常识或惯常操作中并且落入所附权利要求书的限制内。

Claims (21)

1.一种被配置成爬坡的车辆系统(100)，所述系统包括：
多速自动变速器(104)，包括输入构件(108)和可操作地耦接至所述输入构件(108)的输出构件(156)，所述多速自动变速器(104)能够以所述输入构件(108)与所述输出构件(156)之间的多个前进速度比(2501至250L)来配置，所述多个前进速度比(250)至少包括第一前进速度比(2501)和第二前进速度比(2502)；以及
控制电路(200)，可操作地耦接至所述多速自动变速器(104)，所述控制电路对所述多速自动变速器(104)进行配置以建立所述多个前进速度比(2501至250L)中的每一个，并且所述控制电路(200)在第一发动机速度下从所述第一前进速度比(2501)升档至所述第二前进速度比(2502)会使坡上的所述车辆系统(100)从第一车辆速度减速时识别出爬坡事件(518)，其中，在所述第一发动机速度下，所述第一前进速度比能够保持所述第一车辆速度上坡。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制电路(200)确定用于保持所述第一车辆速度上坡所需的发动机负荷功率(504)。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制电路(200)确定：
在所述第一前进速度比(2501)下对应于所需的发动机负荷功率(504)的最大发动机功率(506)和最大发动机速度(508)；以及
在所述第二前进速度比(2502)下对应于所需的发动机负荷功率(504)的最小发动机功率和最小发动机速度(512)。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述控制电路(200)在所述第一前进速度比(2501)下的所述最大发动机速度(508)小于在所述第二前进速度比(2502)下的所述最小发动机速度(512)时识别出所述爬坡事件(518)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，所述控制电路(200)响应于所述爬坡事件(518)防止所述多速自动变速器(104)从所述第一前进速度比(2501)升档至所述第二前进速度比(2502)。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，所述控制电路(200)响应于所述爬坡事件(518)限制发动机速度。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，所述控制电路(200)响应于所述爬坡事件(518)使所述多速自动变速器(104)在所述第一前进速度比(2501)与所述第二前进速度比(2502)之间循环。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，所述控制电路(200)确定：
在目标输出速度下所述第一前进速度比下的最大车辆加速度(608)；以及
在所述目标输出速度下所述第二前进速度比下的最大车辆加速度(610)。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，
在所述目标输出速度下所述第一前进速度比下的最大车辆加速度(608)是非负值；以及
在所述目标输出速度下所述第二前进速度比下的最大车辆加速度(610)是负值。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制电路(200)根据以下公式来计算在总循环时间期间在所述第二前进速度比(2502)中所花费的时间：
Figure FDA0002598703330000021
其中，
E＝在所述目标输出速度下所述第一前进速度比下的所述最大车辆加速度(608)；以及
F＝在所述目标输出速度下所述第二前进速度比下的所述最大车辆加速度(610)。
11.根据权利要求9所述的系统，其中，所述控制电路(200)根据以下公式来计算在总循环时间期间在所述第二前进速度比(2502)中所花费的时间：
Figure FDA0002598703330000022
其中，
E＝在所述目标输出速度下所述第一前进速度比下的所述最大车辆加速度(608)；以及
F＝在所述目标输出速度下所述第二前进速度比下的所述最大车辆加速度(610)。
12.一种被配置成爬坡的车辆系统(100)，所述系统包括：
多速自动变速器(104)，包括输入构件(108)和可操作地耦接至所述输入构件(108)的输出构件(156)，所述多速自动变速器(104)能够以所述输入构件(108)与所述输出构件(156)之间的多个前进速度比(2501至250L)来配置，所述多个前进速度比(250)至少包括第一前进速度比(2501)和第二前进速度比(2502)，所述系统具有第一操作范围和第二操作范围，在所述第一操作范围中，所述系统在所述第一前进速度比(2501)下实现以非负加速度上坡，在所述第二操作范围中，所述系统在所述第二前进速度比(2502)下实现以非负加速度上坡；以及
控制电路(200)，可操作地耦接至所述多速自动变速器(104)，所述控制电路(200)对所述多速自动变速器(104)进行配置以建立所述多个前进速度比(2501至250L)中的每一个，并且所述控制电路(200)在所述第一操作范围与所述第二操作范围相互排他时识别出爬坡事件(518)。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，
所述第一操作范围包括最大发动机功率(506)，在所述最大发动机功率下，所述系统在所述第一前进速度比(2501)下实现以非负加速度上坡；并且
所述第二操作范围包括最小发动机功率，在所述最小发动机功率下，所述系统在所述第二前进速度比(2502)下实现以非负加速度上坡。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，在所述爬坡事件(518)期间，所述第一前进速度比(2501)下的所述最大发动机功率(506)小于所述第二前进速度比(2502)下的所述最小发动机功率。
15.根据权利要求12和13中任一项所述的系统，其中，在从所述第一前进速度比(2501)换档至所述第二前进速度比(2502)之前，所述控制电路(200)评估从包括以下的组中选择的至少一个车辆状况：所述第二前进速度比(2502)下的减速度、所述第二前进速度比(2502)下的速度、所述第二前进速度比(2502)下的燃料节省以及所述第二前进速度比(2502)下的功率节省。
16.一种用于操作具有多速自动变速器(104)的车辆的方法，所述多速自动变速器(104)能够以第一前进速度比(2501)和第二前进速度比(2502)操作，所述方法包括以下步骤：
确定能够在所述第一前进速度比(2501)下实现以非负加速度上坡的最大速度，其中，所述最大速度是最大发动机速度(508)和最大变速器输出速度(508)中之一；
确定能够在所述第二前进速度比(2502)下实现以非负加速度上坡的最小速度，其中，所述最小速度是最小发动机速度(512)和最小变速器输出速度(512)中对应的一个；以及
当所述最大速度小于所述最小速度时识别出爬坡事件(518)。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括响应于所述爬坡事件(518)防止所述多速自动变速器(104)从所述第一前进速度比(2501)升档至所述第二前进速度比(2502)。
18.根据权利要求16和17中任一项所述的方法，还包括响应于所述爬坡事件(518)限制发动机速度。
19.根据权利要求16和17中任一项所述的方法，还包括响应于所述爬坡事件(518)使所述多速自动变速器(104)在所述第一前进速度比(2501)与所述第二前进速度比(2502)之间循环。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，在所述第二前进速度比(2502)下所花费的时间随所述第二前进速度比(2502)下的所估计的减速度的减小而增加。
21.根据权利要求16所述的方法，还包括以下步骤：
在所述爬坡事件(518)期间自动执行响应序列；以及
在所述爬坡事件(518)之后终止所述响应序列。
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