CN110114681A - 检测可旋转轴的旋转方向变化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于非方向敏感旋转速度数据来检测可旋转轴(5)的旋转方向的变化的方法，该方法包括以下步骤：·基于从非方向敏感旋转速度传感器(7)接收的非方向敏感速度数据来确定车辆传动装置(3)的可旋转轴(5)的速度(17)，其中，可旋转轴(5)的速度(17)是可旋转轴(5)的旋转速度的绝对值；·基于可旋转轴(5)的速度(17)来确定第一连续时间间隔(20)的持续时间是否短于预定持续时间(24)，其中，在第一连续时间间隔(20)期间，可旋转轴(5)的速度(17)连续地小于第一预定速度值(18)；以及·若第一连续时间间隔(20)的持续时间短于预定持续时间(24)，则检测到在第一连续时间间隔(20)期间已发生可旋转轴的旋转方向的变化。本发明还涉及一种用于执行该方法的控制器(8)以及包括该控制器(8)的动力传动系统(100、200)。本发明允许确定方向的变化，尽管传感器本身非方向敏感。这基于以下见解：若该过程在短时间内发生，则减速到低于阈值的速度值并且随后将再次加速到高于该阈值的值可对应于方向的变化。

Description

检测可旋转轴的旋转方向变化的方法
本发明涉及一种检测可旋转轴的旋转方向变化的方法、用于实施该方法的控制器和包括该控制器的动力传动系统。
车辆传动装置的主要目的在于改变其输入轴与其输出轴之间的旋转比和/或旋转方向。这可以通过多种方式实现，但传动装置总是包含以不同速度和方向旋转的多个部件。为了有效地控制传动装置的功能，需要知道这些旋转速度的最小量(例如，通过一次或多次测量)。之后，通常可以基于已知速度并基于传动装置的已知设计来确定其余部件的速度。例如，若已知第一轴与第二轴之间的齿轮比或速度比，则可以基于已知的第一轴的速度，并基于已知的第一轴与第二轴之间的齿轮比或速度比，通过将已知的第一轴的速度乘以已知的两个轴之间的齿轮比或速度比，来确定第二轴的速度。
旋转速度传感器存在两种变型：双向和单向。双向速度传感器构造成检测部件的旋转速度及其旋转方向。相反，单向速度传感器可以检测诸如轴之类的可旋转部件的旋转速度，但它们未构造成检测该部件的方向或旋转。在一些齿轮箱中使用单向速度传感器，但它们要测量的速度根据所选择的挡位可以沿两个方向旋转。在该情况下，传动装置控制器无法辨别部件是顺时针还是逆时针转动。
通过使用双向速度传感器可以克服该信息缺失。然而，双向速度传感器比单向速度传感器更昂贵。因此，已知的传动装置一般包括单向速度传感器，并且相应的传动装置控制器被编程为使传动装置经由空挡状态换挡而不是实施直接换挡。以此方式，可知后续换挡的初始条件。然而，该过程通常导致不期望的更长的换挡时间和增加的磨损。其它已知的控制器被编程为在换挡期间减慢接合，以防止在接合时待接合的可旋转部件之一仍旋转的情况下可能造成的损坏。因此，若已知待接合部件的旋转方向，则可以更快地实施换挡过程。
因此，需要一种传动装置控制器，其构造成基于由非方向敏感(non-directionsensitive)旋转速度传感器测量的非方向敏感旋转速度数据，来检测传动装置的可旋转部件的旋转方向的变化。
通过根据权利要求1的方法、构造成实施该方法的控制器和包括所述控制器的动力传动系统来解决该目的。在从属权利要求中描述了具体实施例。
本发明提出的基于非方向敏感旋转速度数据来检测可旋转轴的旋转方向变化的方法包括以下步骤：
基于从非方向敏感旋转速度传感器接收的非方向敏感速度数据来确定车辆传动装置的可旋转轴的速度，其中，可旋转轴的速度是可旋转轴的旋转速度的绝对值；
基于可旋转轴的速度来确定第一连续时间间隔的持续时间、特别是最大持续时间是否短于预定持续时间，其中，在第一连续时间间隔期间，可旋转轴的速度连续小于第一预定速度值；以及
若第一连续时间间隔的持续时间短于预定持续时间，则检测在第一连续时间间隔期间已发生的可旋转轴的旋转方向的变化。
本发明提出的方法基于以下见解：若该过程在短时间内发生，则将旋转轴的速度减速到小于第一预定速度值的速度值并且随后将旋转轴速度的速度加速到大于第一速度值的速度值，对应于可旋转轴的旋转方向的变化。在所提出的方法中，这由以下事实反映：若发现第一连续时间间隔的持续时间短于预定持续时间，则检测到可旋转轴的旋转方向的变化。通常，预定持续时间可以具有至多2s、优选至多1s、更优选至多0.5s的持续时间。
例如，驾驶员通过将传动装置从前进挡切换到倒退挡，反之亦然(对应于可旋转传动轴的旋转方向的变化)，从而改变车辆的运动方向通常在短于预定持续时间的一段时间内完成。另一种场景可以包括车辆在不改变挡位的情况下改变其运动方向(对应于可旋转传动轴的旋转方向的变化)。例如，由于作用在车辆上的重力，车辆可以向斜坡上爬、减速并且向斜坡下滑。同样在该第二种场景中，会突然发生，例如在最多几秒内发生车辆(和可旋转传动轴)的运动方向的变化。另一方面，驾驶员沿给定方向驾驶车辆并使车辆中停或接近中停而不改变车辆的旋转方向(例如以避免碰到障碍物)，将在大多数情况下停止车辆或使车辆保持低速至少预定持续时间，例如至少0.5s或至少1s。
通过基于从非方向敏感旋转速度传感器接收的非方向敏感速度数据来确定可旋转传动轴的速度，该方法可以以特别节省成本的方式来实施。
可旋转传动轴可以与车辆的地面接合结构，例如与一个或多个车轮或与车辆的履带链驱动地接合或选择性驱动地接合。具体而言，可旋转轴可以是传动装置的输出轴。可旋转轴也可以是传动装置的输入轴。例如，可旋转轴可以与诸如扭矩转换器之类的流体联接装置驱动地接合或选择性驱动地接合，该流体联接装置在传动装置与动力源之间提供流体联接。通常，流体联接装置包括：泵轮部，其与动力源驱动地接合或选择性驱动地接合；以及涡轮部，其与传动装置的输入驱动地接合或选择性驱动地接合。动力源例如可以包括内燃机或电动机。可旋转轴同样可以是诸如滚筒轴之类的中间传动轴，其在传动装置的不同级之间提供机械联接。
第一预定速度值通常构造成常数，通常是可调常数。例如，第一预定速度值可以是至多3s-1、至多2s-1或至多1s-1。然而，可以设想的是，基于至少一个传动信号来选择第一预定速度值，其中，传动信号指示可旋转轴与地面接合结构之间的速度比或驱动比。例如，第一预定速度值可以被设定为使其对应于预定车辆速度，其中，预定车辆速度可以是至多5km/h、至多3km/h或至多1km/h。
本发明还可以涉及一种确定可旋转轴的例如相对于车辆静止车身的绝对旋转方向的方法。可以独立于上述确定可旋转传动轴的旋转方向的变化的方法来主张该方法的权利要求。替代地，确定可旋转轴的绝对旋转方向的方法的步骤可以是确定可旋转传动轴的旋转方向变化的方法的一部分。
可以基于指示与可旋转轴驱动地接合或联接的动力源的旋转方向的动力源数据，并且基于至少一个传动信号，来确定可旋转传动轴的绝对旋转方向，其中，传动信号指示可旋转轴相对于传动装置的输入轴的旋转方向和/或相对于动力源的旋转方向的旋转方向。通常，传动信号指示传动装置所处的传动状态。
一旦在第一时间点以此方式确定了可旋转传动轴的绝对旋转方向，则可以基于在第一时间点确定的轴的绝对旋转方向，并基于在第一时间点与第二时间点之间检测到的轴的旋转方向的变化的数量，来确定同一可旋转传动轴在稍后的第二时间点的绝对旋转方向，这对于本领域普通技术人员而言是显而易见的。具体而言，可以根据上述基于非方向敏感速度数据来检测可旋转传动轴的旋转方向变化的方法，来检测在第一时间点与第二时间点之间发生的旋转方向的变化。
关于可旋转轴的绝对旋转方向的信息可以用于控制传动装置的换挡。例如，关于可旋转传动轴的绝对旋转方向的信息可以用于确定在换挡期间可旋转传动轴与传动装置的另一轴接合的时间点。附加地或替代地，关于可旋转传动轴的绝对旋转方向的信息可以用于确定或设定接合时间段的持续时间，其中，接合时间段是使可旋转轴与另一轴从相互脱离状态到接合状态所需的时间，反之亦然。
指示可旋转轴相对于动力源的旋转方向的旋转方向的至少一个传动信号可以包括至少一个离合信号，其中，离合信号指示传动装置的至少一个离合装置的状态。例如，离合信号可以指示传动装置的一个或多个离合器是接合还是脱离，和/或传动装置的一个或多个离合器是否处于滑动状态。具体而言，离合信号可以包括至少一个液压压力信号，该液压压力信号指示传动装置的至少一个液压离合装置的至少一个离合器腔室中的液压压力。附加地或替代地，离合信号可以包括至少一个电信号，该电信号用于控制传动装置的至少一个离合装置，优选用于控制至少一个液压离合装置的至少一个液压阀。
可以基于离合器腔室中的液压压力是高于还是低于至少一个预定压力值，来确定至少一个离合装置的状态。例如，低于第一预定压力值的液压离合装置的离合器腔室中的液压压力可以指示该离合装置处于脱离状态。类似地，高于第二预定压力值的液压离合装置的离合器腔室中的液压压力可以指示该离合装置处于接合状态。应当理解，通常第二预定压力值高于第一预定压力值。
可旋转传动轴可以通过诸如扭矩转换器之类的流体联接装置联接到动力源。可旋转传动轴同样可以借助于刚性连接件联接到动力源，该刚性连接件可以包括一个或多个轴和/或一个或多个离合器。
若传动装置与动力源通过诸如扭矩转换器之类的流体联接装置联接，则流体联接装置的涡轮部可以相对于动力源的旋转方向至少暂时地沿两个方向转动。然而，诸如扭矩转换器之类的流体联接装置通常设计成使得至少在稳定阶段结束之后，流体联接装置的涡轮部相对于流体联接装置的泵轮部沿预定方向转动。稳定阶段可以具有例如至少100ms、至少300ms或至少500ms的持续时间。
因此，紧随换挡之后，仅在稳定阶段结束之后，传动信号或传动状态才可以指示可旋转传动轴相对于动力源的旋转方向的旋转方向，其中，稳定阶段通常在换挡过程终止并且传动装置处于新的传动状态时开始。因此，优选仅在或一旦第二连续时间间隔的持续时间超过稳定阶段的持续时间时，实施确定可旋转轴的绝对旋转方向的步骤，其中，在第二连续时间间隔期间，传动装置连续处于同一传动状态。
此外，通常仅在涡轮部的旋转速度超过阈值时，流体联接装置的涡轮部相对于流体联接装置的泵轮部的旋转方向沿限定的预定方向转动。换言之，若动力源与传动装置借助于流体联接装置联接，则仅在涡轮部的旋转速度或可旋转传动轴的旋转速度超过第二预定速度值时，传动信号或传动状态才可以指示可旋转传动轴相对于动力源的旋转方向的旋转方向。因此，优选仅在或一旦可旋转传动轴的速度、流体联接装置的涡轮部的速度或车辆的速度超过第二预定速度值的情况下，实施确定可旋转轴的旋转方向的步骤。
每当检测到可旋转传动轴的旋转方向的变化时、和/或每当动力源断开之后重新接通动力源时、和/或每当第一连续时间间隔结束并且第一连续时间间隔的持续时间超过预定持续时间时，可以实施确定可旋转传动轴的绝对旋转方向的步骤。以此方式，关于可旋转传动轴的绝对旋转方向的信息始终可用，或者在传动装置运行的大部分时间内可用。
本发明提出的主题还涉及一种用于控制车辆传动装置的控制器，其中，控制器构造成实施上述方法或方法步骤。控制器通常包括：诸如微处理器或FPGA(现场可编程门阵列)之类的处理单元；以及与处理单元通信的存储器。控制器可以与传动装置的一个或多个离合装置通信，用于控制离合装置的状态，具体用于执行换挡。例如，控制器可以构造成致动传动装置的一个或多个离合装置，以将它们的传动状态从接合状态变为脱离状态，反之亦然。
附加地或替代地，控制器可以通过传动装置的一个或多个压力传感器或者一个或多个温度传感器与传动装置的一个或多个方向敏感或者非方向敏感速度传感器通信。例如，压力传感器可以构造成测量传动装置的一个或多个液压离合装置的一个或多个离合器腔室中的液压压力。具体而言，控制器可以与非方向敏感旋转速度传感器通信，该非方向敏感旋转速度传感器构造成测量或检测可旋转传动轴的旋转速度。
本发明提出的主题还涉及一种用于车辆的动力传动系统，其中，动力传动系统包括：
动力源；
传动装置，其包括可旋转传动轴，其中，可旋转传动轴优选通过诸如扭矩转换器之类的流体联接装置与动力源选择性驱动地接合或选择性联接；
地面接合结构，其与可旋转传动轴驱动地接合或选择性驱动地接合；
非方向敏感旋转速度传感器，其用于测量可旋转传动轴的旋转速度的绝对值；以及
上述控制器。
可以如上所述地来构造动力传动系统的传动装置和动力源。传动装置可以包括：第一传动级，其包括至少一个离合装置；以及第二传动级，其包括至少一个离合装置。第一传动级与第二传动级可以通过滚筒轴彼此驱动地接合。第一传动级的离合装置和/或第二传动级的离合装置可以构造成例如液压离合器。
当考虑到附图时，上述以及本发明提出的主题的其它优点将从以下详细描述中对本领域技术人员变得显而易见，附图中：
图1示出根据本发明的第一动力传动系统；
图2示出根据本发明的包括第一传动级和第二传动级的第二动力传动系统；
图3示出正在进行离合的离合压力的时间轨迹；
图4示出正在停止离合的离合压力的时间轨迹；
图5示出图1的控制器检测输出轴的旋转方向的反转的第一状况；
图6示出图1的控制器检测输出轴的旋转方向的反转的第二状况。
图1示出根据本发明的动力传动系统100。动力传动系统100布置在车辆(未示出)中，具体而言，布置在诸如采矿车辆、物料搬运车辆、土方车辆或拖拉机之类的非公路车辆中。动力传动系统100包括动力源1、联接装置2、包括输入轴4和输出轴5的传动装置3、非方向敏感速度传感器7、车辆输出6和控制器8。方向敏感速度传感器7构造成测量输出轴5的输出速度，其中，输出速度是输出轴5的旋转速度的绝对值。传动装置(也可译作“变速器”)3构造成使传动装置3的输出轴5与传动装置3的输入轴4选择性驱动地接合。输入轴4通过联接装置2与动力源1驱动地接合或选择性驱动地接合。车辆输出6与输出轴5驱动地接合或选择性驱动地接合。如图1中的虚线所示，控制器8与动力源1、传动装置3及非方向敏感速度传感器7通信。
动力源1可以包括诸如内燃机(ICE)或电动机之类的发动机。车辆输出6例如可以包括地面接合结构，该地面接合结构诸如为一个或多个轮子或者一个或多个履带链。速度传感器7构造成测量输出轴5的旋转速度的绝对值。诸如图1所示的速度传感器7之类的非方向敏感速度传感器在汽车传动装置的领域中是公知的。例如，速度传感器7可以包括电容传感器、磁传感器和光学传感器中的至少一种。
诸如图1所示的速度传感器7之类的非方向敏感速度传感器比方向敏感速度传感器便宜，该方向敏感速度传感器构造成测量旋转部件的旋转速度的绝对值和旋转部件的旋转方向。在此处未示出的替代实施例中，速度传感器7可以布置成测量输入轴4的旋转速度的绝对值。同样，动力传动系统100可以包括诸如速度传感器7之类的两个以上的无方向性速度传感器，例如用于测量输入轴4和输出轴5的速度。附加地，动力传动系统100可以包括一个或多个方向敏感速度传感器。然而，通常优选非方向敏感速度传感器。
图1所示的动力传动系统100的联接装置2包括流体联接装置，具体为扭矩转换器，该扭矩转换器具有：与动力源1驱动地接合的泵轮部2a；与输入轴4驱动地接合的涡轮部2b；以及定子部(未示出)。扭矩转换器在汽车传动装置领域是公知的。借助于泵轮部2a与涡轮部2b之间的流体动力学流体联接，扭矩可以在泵轮部2a与涡轮部2b之间传递。泵轮部2a与涡轮部2b之间的流体联接可以至少暂时允许涡轮部2b沿与泵轮部2a相同的方向或沿与泵轮部2a的旋转方向相反的方向转动。然而，联接装置2通常设计成：至少在稳定阶段结束之后，涡轮部2b始终相对于泵轮部2a的旋转方向以预定的旋转方向转动。例如，联接装置2可以设计成：至少在稳定阶段结束之后，涡轮部2b始终沿与泵轮部2a相同的旋转方向转动。稳定阶段的持续时间可取决于诸如以下之类的因素：联接装置2的设计；输出轴5与输入轴4之间的传动比；以及联接到车辆输出6的负载。替代地，联接装置2可以包括任何构造成将输入轴4与动力源1驱动地接合的装置。例如，联接装置2可以包括齿轮箱，该齿轮箱包括轴、齿轮和离合器。
传动装置3还包括第一离合装置9、第一速度比10、第二离合装置11和第二速度比12。第一离合装置9可以构造成包括第一离合器腔室和第一液压控制致动器的液压离合装置，该第一液压控制致动器至少部分地配置在第一离合器腔室中。第一液压制动器可以包括活塞。可以通过改变第一离合器腔室中的液压流体的压力来致动第一液压致动器。例如，可以使用第一液压致动器增大第一离合器腔室中的液压压力，使第一离合装置9的输入部9a的多个摩擦板选择性压靠并接合第一离合装置9的输出部9b的多个摩擦板。当第一离合装置9的输入部9a与输出部9b接合时，输入部9a与输出部9b彼此锁定，从而可以通过第一离合装置9传递扭矩。另一方面，可以通过减小第一离合器腔室中的液压压力，使第一离合装置9的输入部9a与输出部9b选择性脱离。当第一离合装置9的输入部9a与输出部9b脱离时，扭矩不会通过第一离合装置9传递。
第二离合装置11可以构造成包括第二离合器腔室和第二液压控制致动器的液压离合装置，该第二液压控制致动器至少部分地配置在第二离合器腔室中。可以通过改变第二离合器腔室中的液压流体的压力来致动第二液压致动器。第二液压制动器可以包括活塞。例如，可以使用第二液压致动器增大第二离合器腔室中的液压压力，使第二离合装置11的输入部11a的多个摩擦板选择性压靠并接合第二离合装置11的输出部11b的多个摩擦板。当第二离合装置11的输入部11a与输出部11b接合时，输入部11a与输出部11b彼此锁定，从而可以通过第二离合装置11传递扭矩。另一方面，可以通过减小第二离合器腔室中的液压压力，使第二离合装置11的输入部11a与输出部11b选择性脱离。当第二离合装置11的输入部11a与输出部11b脱离时，扭矩不会通过第二离合装置11传递。
当第一离合装置9接合并且第二离合装置11脱离时，传动装置3处于第一传动状态。在第一传动状态下，输出轴5相对于输入轴4的速度比确定为第一速度比10。即，在第一传动状态下，第一速度比10确定：输出轴5相对于输入轴4旋转速度的旋转速度；以及输出轴5相对于输入轴4旋转方向的旋转方向。
另一方面，当第一离合装置9脱离并且第二离合装置11接合时，传动装置3处于第二传动状态。在第二传动状态下，输出轴5相对于输入轴4的速度比确定为第二速度比12。即，在第二传动状态下，第二速度比12确定：输出轴5相对于输入轴4旋转速度的旋转速度；以及输出轴5相对于输入轴4旋转方向的旋转方向。
传动装置3还具有空挡状态，在该空挡状态下，第一离合装置9和第二离合装置11均脱离。当传动装置3处于空挡状态时，扭矩不会从输入轴4传递到输出轴5，反之亦然。
如图1中的黑色箭头所示，速度比10、12构造成：它们以方向与输出轴5相对于输入轴4旋转方向的旋转方向彼此相反的方式相关联。具体而言，当传动装置3处于第一传动状态并且输入轴4顺时针/逆时针转动时，输出轴5分别顺时针/逆时针转动；当传动装置3处于第二传动状态并且输入轴4顺时针/逆时针转动时，输出轴5分别逆时针/顺时针转动。例如，第一传动状态可以是前进挡，而第二传动状态可以是倒退挡，反之亦然。
控制器8构造成：从非方向敏感速度传感器7接收速度数据，并基于从速度传感器7接收的速度数据来确定输出轴5的输出速度。控制器8还构造成接收指示动力源1旋转方向的旋转方向数据。特别是若动力源1构造成始终沿同一方向转动的诸如内燃机之类的单向发动机，则旋转方向数据可以存储在控制器8的存储器中。替代地，特别是若动力源1构造成可以顺时针和逆时针转动的诸如电动机之类的发动机，则动力源1可以构造成将旋转方向数据传输到控制器8。
控制器8还构造成从传动装置3接收传动信号。传动信号可以包括：指示第一离合装置9状态的第一离合信号；以及指示第二离合器11状态的第二离合信号。例如，控制器8构造成：基于第一离合信号确定第一离合装置9是否接合、第一离合装置9是否脱离或者第一离合装置9是否滑动。类似地，控制器8构造成：基于第二离合信号确定第二离合装置11是否接合、第二离合装置11是否脱离或者第二离合装置11是否滑动。
因此，控制器8构造成基于第一离合信号并基于第二离合信号来确定：传动装置3是否处于第一离合装置9接合且第二离合装置11脱离的第一状态；传动装置3是否处于第一离合装置9脱离且第二离合装置11接合的第二状态；或者传动装置3是否处于两个离合装置9、11均脱离的空挡状态。
换言之，基于第一离合信号和第二离合信号，控制器8可以确定至少输出轴5相对于输入轴4旋转方向的旋转方向。同样，控制器8可以基于第一离合信号和第二离合信号来确定输出轴5相对于输入轴4的速度比的绝对值。例如，与第一传动状态及第二传动状态相关联的输出轴5相对于输入轴4旋转方向的旋转方向可以存储在控制器8的存储器中。附加地，与第一传动状态及第二传动状态相关联的输出轴5相对于输入轴4的速度比的绝对值可以存储在控制器8的存储器中。
在离合装置9、11构造成液压离合器的动力传动系统100中，第一离合信号可以包括第一液压压力信号，该第一液压压力信号指示第一离合装置9的第一离合器腔室中的第一液压压力；而第二离合信号可以包括第二液压压力信号，该第二液压压力信号指示第二离合装置11的第二离合器腔室中的第二液压压力。例如，第一离合装置9和第二离合装置11可以各自配备压力传感器，用于测量第一离合器腔室和第二离合器腔室中的液压压力。这些压力传感器可以与控制器8通信，用于将测量的压力值通信到控制器8。
替代地，第一离合信号可以包括第一电信号，用于控制第一离合装置9，具体用于控制至少一个第一液压阀，其中，至少一个第一液压阀可以构造成控制流体流入和流出第一离合装置9的离合器腔室。相似地，第二离合信号可以替代地包括第二电信号，用于控制第二离合装置11，具体用于控制至少一个第二液压阀，其中，至少一个第二液压阀可以构造成控制流体流入和流出第二离合装置11的离合器腔室。
图2示出根据本发明的另一动力传动系统200。在此处和以下，重现的特征由相同的附图标记标示。图2的动力传动系统200与图1的动力传动系统100的不同之处在于，动力传动系统200的传动装置3包括第一传动级3a和第二传动级3b，其中，第一传动级3a的输出通过滚筒轴(drum shaft)24与第二传动级3b的输出驱动地接合。
图2的离合装置9、11及动力传动系统200的第一传动级3a的速度比10、12与图1的离合器9、11及动力传动系统100的传动装置3的速度比10、12相同。第二传动级3b包括第三离合装置30、第三速度比31、第四离合装置32和第四速度比33。离合装置30、32可以构造成类似于离合装置9、10的液压离合器。然而，应当理解，离合装置30、32可以构造成汽车传动装置领域中已知的不同类型的离合装置。
如图2中的黑色箭头所示，与第一传动级3a的速度比10、12相反，第二传动级3b的速度比31、33构造成：它们均以方向与输出轴5相对于滚筒轴24旋转方向的旋转方向相同的方式相关联。例如，当滚筒轴24顺时针/逆时针转动时，第三离合装置30接合并且第四离合装置32脱离，输出轴5可以分别顺时针/逆时针转动。类似地，当滚筒轴24顺时针/逆时针转动时，第三离合装置30脱离并且第四离合装置32接合，输出轴5可以分别顺时针/逆时针转动。然而，速度比31、33与输出轴5相对于滚筒轴24速度比的不同绝对值相关联。具体而言，速度比31构造成低范围速度比，而速度比33构造成高范围速度比。
因此，对于汽车传动装置领域的普通技术人员而言显而易见的是，在图2的动力传动系统200中，输出轴5相对于输入轴4旋转方向的旋转方向取决于第一传动级3a的哪一个离合装置9、11接合。因此，第一传动级3a的离合装置9、11可以被称为动力传动系统200的方向离合器。
对于普通技术人员而言更显而易见的是，每个离合装置9、11可以与第二传动级3b的离合装置30、32中的任一个组合。因此，动力传动系统200的传动装置3具有：两个第一状态，在该两个第一状态中，输出轴5与输入轴4沿相同方向转动；以及两个第二状态，在该两个第二状态中，输出轴5与输入轴4沿相反方向转动。例如，动力传动系统200的传动装置3具有：低范围第一状态，在该低范围第一状态中，离合装置9、30接合并且离合装置11、32脱离；高范围第一状态，在该高范围第一状态中，离合装置9、33接合并且离合装置11、30脱离；低范围第二状态，在该低范围第二状态中，离合装置11、30接合并且离合装置9、32脱离；以及高范围第二状态，在该高范围第二状态中，离合装置11、32接合并且离合装置9、30脱离。如以上参照图1的动力传动系统100所述那样，图2的动力传动系统200的控制器8可以构造成：确定离合装置9、11、30、32的状态和传动装置3的传动状态。
应当理解，本发明可以包括比图1的动力传动系统100和图2的动力传动系统200更复杂的动力传动系统。例如，动力传动系统100的传动装置3可以包括两个以上的离合装置。类似地，动力传动系统200的传动装置3可以在传动级3a、3b中的至少一个或两个中包括两个以上的离合装置，和/或动力传动系统200的传动装置3可以包括两个以上的传动级。
再者，虽然图2所示的非方向敏感速度传感器7构造成测量输出轴5的速度，但速度传感器7同样可以布置成测量输入轴4或滚筒轴24的速度。同样，动力传动系统200可以包括一个以上的非方向敏感速度传感器。例如，动力传动系统200可以包括非方向敏感速度传感器，用于测量输入4、滚筒轴24和输出轴5的速度。附加地，动力传动系统200可以包括一个或多个方向敏感速度传感器。然而，通常优选非方向敏感速度传感器，因为他们比方向敏感速度传感器更便宜。
作为示例，图3和图4各自示出基于第一离合信号来确定第一离合装置9状态的过程，其中，第一离合信号包括第一液压压力信号13，该第一液压压力信号13指示第一离合装置9的第一离合器腔室中的第一液压压力。该过程由控制器8实施。图3和图4中的上图示出第一液压压力信号13的时间轨迹。图3和图4中的下图示出由控制器8基于第一液压压力信号13确定的第一离合装置9的状态。基于这些离合装置11、30、32中的液压压力来确定第二离合装置11、第三离合装置30和第四离合装置32的状态的过程可以以相同的方式实施，并且可以包括与以下关于第一离合装置9所述相同的步骤。在动力传动系统100中，控制器8可以构造成同时确定两个离合装置9、11的状态。类似地，在动力传动系统200中，控制器8可以构造成同时确定所有离合装置9、11、30、32的状态。
控制器8构造成：通过将第一液压压力信号13的值与图3和图4中的水平虚线所示的预定压力值p1、p2、p3进行比较来确定第一离合装置9的状态，其中，p1<p2<p3。p1、p2、p3的值一般取决于离合装置的设计。确定第一离合装置9的状态包括：将第一液压压力信号13与预定压力值p1、p2、p3进行比较，从而确定第一液压压力信号13是高于还是低于预定压力值p1、p2、p3中的至少一个。
由于在图3中，第一液压压力信号13最初低于第一预定压力值p1，因此，控制器8确定第一离合装置9处于脱离状态14。当第一离合装置9处于脱离状态14时，压力信号13的值在时间点t0超过第二预定压力值p2。因此，控制器8确定：从t0开始，只要压力信号13超过p2，则第一离合装置9进入填充状态(filing state)15。在时间点t1(t1>t0)，压力信号13再次下降至低于p2，因而结束填充状态15。当压力信号13保持在p1以上一段时间t>t1时，第一离合装置9不会再次进入图3中的脱离状态14。液压压力信号13随后再次增大，其值超过p2。由于压力信号13在超过p2时未处于脱离状态14，因此，当压力信号13超过p2时，第一离合装置9不会再次进入填充状态15。然而，当压力信号13在时间点t2(t2>t1)超过p3时，控制器8确定：从t2开始，第一离合装置9进入接合状态16。
控制器8包括计时器(未示出)。每当第一液压压力信号13超过第二预定压力值p2并且第一离合装置9从脱离状态14进入填充状态15时，启动计时器。计时器确定第一离合装置9保持在填充状态15的填充时间段的持续时间。若第一液压压力信号13没有超过第三压力值p3，则在进入填充状态15之后的预定时间段Δtfill,max，控制器8将第一离合装置9的状态设定回脱离状态14。以此方式，随机压力峰值或中止换挡在离合状态确定过程中引起误差的可能性更小。
在图4中，第一离合装置9的第一离合器腔室中的第一液压压力信号13最初高于p3。因此，控制器8确定第一离合装置9最初处于接合状态16。当第一液压压力信号13减小时，其值在时间点t3下降至低于第三预定压力值p3，并且随后在时间点t4(t4>t3)下降至低于p1。仅当第一液压压力信号13在时间点t4下降至低于p1时，控制器8才确定：从t4开始，第一离合装置9进入脱离状态14。
图5和图6各自示出控制器8基于从速度传感器7接收的非方向敏感速度数据，并且基于第一连续时间间隔20的持续时间，来检测图1的动力传动系统100或图2的动力传动系统200的传动装置3的输出轴5的绝对旋转方向的变化，其中，在该第一连续时间间隔20期间，输出轴5的速度17连续低于第一预定速度值18。
图5和图6中的上图示出输出轴5的速度17的时间轨迹。控制器8基于从速度传感器7接收的非方向敏感速度数据来确定速度17。输出轴5的速度17是输出轴5的旋转速度的绝对值。当输出轴5与车辆输出6驱动地接合时，速度17与车辆行驶的速度相关。图5和6中的下图示出传动装置3的状态的时间轨迹，其中，如先前参照图3和图4所述，控制器8通过确定传动装置3的离合装置9、11的状态来确定传动装置3的状态。
在图5中，输出轴5的速度17最初高于图5的上图中的水平虚线所示的第一预定速度值18。在图5中，车辆最初沿前进方向移动。在图5和图6中，动力源1沿相同方向转动，例如总是沿顺时针方向转动。在图5所示的状况下，联接装置2使输入轴4沿与动力源1相同的方向转动(见图1和图2)。通常，第一预定速度值18具有每秒几转的值，例如至多1s-1、至多2s-1或至多3s-1。基于从传动装置3接收的传动信号，控制器8确定：对于图5中的t<t5，传动装置3处于第一传动状态19，即，输出轴5与输入轴4驱动地接合，第一离合装置9接合并且第二离合装置11脱离。基于存储在控制器8的存储器中的信息，控制器8确定：在第一传动状态19中，输入轴4与输出轴5均沿相同方向转动。
当车辆减速时，控制器8确定输出轴5的速度17在时间点t5下降至低于第一预定速度值18。时间点t5标记第一连续时间间隔20的开始，在该第一连续时间间隔20期间，速度17连续低于第一预定速度值18。在随后的时间点t6(t6>t5)，控制器8确定：第一离合装置9脱离，并且传动装置3从第一传动状态19换挡到空挡传动状态21。在空挡传动状态21中，两个离合装置9、11脱离，使得输出轴5从输入轴4脱离，从而扭矩不会从动力源1传递到输出轴5。
在随后的时间点t7(t7>t6)，车辆中停。在t7，车辆逆转其运动方向，输出轴5逆转其绝对旋转方向。从t7开始，如图5的上图中的虚线所示，车辆沿增大的负旋转速度22所示的反向加速。对于t>t7，由非方向敏感速度传感器7测量的对应的增大速度17是负旋转速度22的绝对值。
在随后的时间点t8(t8>t7)，控制器8确定：第二离合装置11接合，同时第一离合装置9保持脱离。即，在t8，控制器8检测或确定传动装置3从空挡传动状态21换挡到第二传动状态23。基于存储在控制器8的存储器中的信息，控制器8还确定：在第二传动状态23中，输入轴4与输出轴5均沿相反方向转动。
当传动装置3在t8换挡到第二传动状态时，车辆沿反向加速，并且由速度传感器7测量的速度17增大。在随后的时间点t9(t9>t8)，控制器8确定速度17再次超过第一预定速度值18。因此，时间点t9标记第一连续时间间隔20的结束，在该第一连续时间间隔20期间，速度17连续低于第一预定速度值18。当控制器8在时间点t9检测到第一连续时间间隔20结束时，控制器8将第一连续时间间隔20的持续时间与预定持续时间24进行比较。例如，预定持续时间24可以具有至多1s或至多0.5s的持续时间。在图5中，控制器8确定第一连续时间间隔20的持续时间短于预定持续时间24。因此，控制器8检测或确定：在第一连续时间间隔20期间，输出轴5的旋转方向已发生反转。
图6与图5的不同之处在于，如图6的下图所示，传动装置3在第一连续时间间隔20之前、期间和之后保持在相同的第一状态19。由于在图5、图6中，第一连续时间间隔20的持续时间短于预定持续时间24。因此，在图6所示的状况下，控制器8再次检测或确定：在第一连续时间间隔20期间，输出轴5的绝对旋转方向已发生反转。例如，图6可以对应于向斜坡上爬的车辆减速之后由于作用在车辆上的重力而向斜坡下滑的状况。
对于汽车传动装置领域的普通技术人员而言显而易见的是，上述确定输出轴5旋转方向变化的过程可以容易地应用于确定传动装置3的滚筒轴24、输入轴4或任何其它轴的旋转方向变化的过程。
动力传动系统100、200的控制器8还构造成：执行初始化过程，用于确定输出轴5的绝对旋转方向。图5示出初始化过程的可能实施例。初始化过程包括以下步骤：基于上述旋转方向数据来确定动力源1的旋转方向，该旋转方向数据指示动力源1的旋转方向；以及基于动力源1的旋转方向并基于传动装置3的状态来确定输出轴5的绝对旋转方向。
在输入轴4通过流体联接装置2联接到动力源1的图1的动力传动系统100和图2的动力传动系统200中，控制器8仅在前述稳定阶段结束之后，才可以基于动力源1的旋转方向和具有高度确定性的传动装置3的状态来确定输出轴5的绝对旋转方向，因为仅在稳定阶段结束之后，流体联接装置2的涡轮部2b才具有相对于流体联接装置2的泵轮部2a旋转方向的限定的旋转方向。稳定阶段的持续时间25(参见图5)可以存储在控制器8的存储器中。例如，稳定阶段的持续时间25可以是至少100ms、至少200ms或至少300ms。
控制器8构造成基于从传动装置3接收的传动数据来起动稳定阶段。例如，控制器8可以在每当传动装置完成换挡到输出轴5与输入轴4驱动地接合的传动状态时开始起动稳定阶段。传动装置3连续处于同一接合传动状态的时间段限定出第二连续时间间隔26(见图5)。因此，控制器8构造成：一旦第二连续时间间隔26的持续时间超过稳定阶段的持续时间25，则检测到稳定阶段已经结束。
换言之，由控制器8实施的初始化过程还可以包括以下步骤：确定第二连续时间间隔26的持续时间；将第二连续时间间隔26的持续时间与稳定阶段的持续时间25进行比较；以及若第二连续时间间隔26的持续时间超过稳定阶段的第二预定持续时间25，则基于已知的动力源1的旋转方向、基于限定输出轴5相对于输入轴4旋转方向的旋转方向的传动状态2、并且基于已知的流体联接装置2的涡轮部2b相对于流体联接装置2的泵轮部2a旋转方向的旋转方向，来确定输出轴5的绝对旋转方向。
在一些情况下，特别是当传动装置3的输入轴4与动力源1通过诸如动力传动系统100、200的流体联接装置2之类的流体联接装置联接时，仅当输入轴4的速度、输出轴5的速度或车辆的速度超过第二预定速度值时，才可以高度确定性地确定输出轴5的旋转方向与动力源1的旋转方向之间的关系。这可能是由于速度传感器在低速时无法提供准确的速度数据。同样，这可能是由于以下事实：流体联接装置2的涡轮部2b在低速时不具有相对于流体联接装置2的泵轮部2a旋转方向的限定旋转方向。因此，控制器8还可以构造成：仅在一旦输入轴4的速度、输出轴5的速度或车辆的速度超过第二预定速度值时，才可以基于动力源1的旋转方向并基于传动装置3的状态来确定输出轴5的绝对旋转方向。
控制器8可以构造成实施上述初始化过程，用于在每当在动力源已被断开之后再接通动力源1时，确定输出轴5的绝对旋转方向。同样，控制器8可以构造成：每当第一连续时间间隔20已经结束，并且控制器确定第一连续时间间隔20的持续时间长于预定持续时间24时，即，每当车辆已经静止或基本静止超过预定持续时间24的时间段时，实施初始化过程。
在图5所示的状况下，控制器8在时间点t8，即一旦传动装置3换挡到第二传动状态23时，起动稳定阶段，在该第二传动状态23下，输出轴5与输入轴4驱动地接合。在随后的时间点t10(t10>t9>t8)，传动装置3连续处于同一接合传动状态23的第二连续时间间隔26的持续时间超过稳定阶段的持续时间25。因此，在t10，可以高度确定性地推定联接装置2的涡轮部2b沿相对于动力源1旋转方向的已知的预定方向旋转。因此，在t10，控制器8可以基于动力源1的已知旋转方向、基于传动装置3的已知状态来确定输出轴5的绝对旋转方向。在传动装置3与动力源1之间流体联接的情况下，还可以基于流体联接装置2的涡轮部2b相对于流体联接装置2的泵轮部2a旋转方向的已知旋转方向，来确定输出轴5的绝对旋转方向5。
对于汽车传动装置领域的普通技术人员而言显而易见的是，上述确定输出轴5的绝对旋转方向的过程可以容易地应用于确定传动装置3的滚筒轴24、输入轴4或任何其它轴的绝对旋转方向的过程。

Claims (15)

1.一种基于非方向敏感旋转速度数据来检测可旋转轴(5)的旋转方向的变化的方法，所述方法包括以下步骤：
基于从非方向敏感旋转速度传感器(7)接收的非方向敏感速度数据来确定车辆传动装置(3)的可旋转轴(5)的速度(17)，其中，所述可旋转轴(5)的所述速度(17)是所述可旋转轴(5)的旋转速度的绝对值；
基于所述可旋转轴(5)的所述速度(17)来确定第一连续时间间隔(20)的持续时间是否短于预定持续时间(24)，其中，在所述第一连续时间间隔(20)期间，所述可旋转轴(5)的所述速度(17)连续地小于第一预定速度值(18)；以及
若所述第一连续时间间隔(20)的持续时间短于所述预定持续时间(24)，则检测在所述第一连续时间间隔(20)期间已发生的所述可旋转轴的旋转方向的变化。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可旋转轴(5)与所述车辆的地面接合结构驱动地接合或选择性驱动地接合。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，基于从传动装置(3)接收的至少一个传动信号来设定所述第一预定速度值(18)，其中，所述传动信号指示所述可旋转轴(5)与所述地面接合结构之间的速度比。
4.如权利要求2和3中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一预定速度值(18)被设定成使得所述第一预定速度值(18)与预定车辆速度对应，其中，所述预定车辆速度为至多5km/h、优选至多3km/h、更优选至多1km/h。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述预定持续时间(24)为至多2s、优选至多1s、更优选至多0.5s。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：基于指示动力源(1)的旋转方向的动力源数据，并且基于从所述传动装置(3)接收的至少一个传动信号，来确定所述可旋转轴(5)的旋转方向，其中，所述动力源具体通过诸如扭矩转换器之类的流体联接装置(2)与所述可旋转轴(5)驱动地接合或联接，所述传动信号指示所述可旋转轴(5)相对于所述动力源(1)的旋转方向的旋转方向。
7.如权利要求3至6中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个传动信号包括至少一个离合信号，所述离合信号指示所述传动装置(3)的至少一个离合装置(9)的状态。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述离合信号包括以下中的至少一个：
至少一个液压压力信号(13)，所述液压压力信号(13)指示所述传动装置(3)的至少一个液压离合装置(9)的至少一个离合器腔室中的液压压力；以及
至少一个电信号，所述电信号用于控制所述传动装置(3)的至少一个离合装置(9)，优选用于控制至少一个液压离合装置(9)的至少一个液压阀。
9.如权利要求7和8中任一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：基于所述液压压力是高于还是低于至少一个预定压力值，来确定至少一个离合装置(9)的状态。
10.如权利要求6至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述传动装置(3)通过流体联接装置(2)联接到所述动力源(1)，其中，如果或一旦第二连续时间间隔(26)的持续时间超过稳定阶段的持续时间(25)，则实施确定所述可旋转轴(5)的旋转方向的步骤，其中，在所述第二连续时间间隔(26)期间，所述传动装置(3)连续地处于同一传动状态，其中，稳定阶段的持续时间(25)是上述流体联接装置(2)的涡轮部(2b)相对于所述流体联接装置(2)的泵轮部(2a)沿预定方向转动所需的时间段。
11.如权利要求6至10中任一项所述的方法，其特征在于，如果或一旦所述可旋转轴(5)的速度、所述车辆的速度或所述传动装置(3)的输出轴(4)的速度超过第二预定速度值，则实施确定所述可旋转轴(5)的旋转方向的步骤。
12.如权利要求6至11中任一项所述的方法，其特征在于，每当检测到所述可旋转轴(5)的旋转方向的变化时、和/或每当在所述动力源(1)断开之后再接通所述动力源(1)时、和/或每当所述第一连续时间间隔(20)结束并且所述第一连续时间间隔(20)的持续时间超过所述预定持续时间(24)时，实施确定所述可旋转轴(5)的旋转方向的步骤。
13.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：基于检测到的所述可旋转轴(5)的旋转方向的变化和/或基于所述可旋转轴(5)的旋转方向来控制所述传动装置(3)的换挡。
14.一种用于控制车辆传动装置(3)的控制器(8)，其特征在于，所述控制器(8)构造成实施前述权利要求中任一项所述的方法。
15.一种用于车辆的动力传动系统，其特征在于，所述动力传动系统包括：
动力源(1)；
传动装置(3)，所述传动装置(3)包括可旋转轴(5)，其中，所述可旋转轴(5)优选通过诸如扭矩转换器之类的流体联接装置(2)与动力源(1)选择性驱动地接合或选择性联接；
地面接合结构，所述地面接合结构与所述可旋转轴(5)驱动地接合或选择性驱动地接合；
非方向敏感旋转速度传感器(7)，所述非方向敏感旋转速度传感器(7)用于测量所述可旋转轴(5)的旋转速度的绝对值；以及
权利要求14所述的控制器(8)。
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