CN1114742A - 确定车辆的整车总重量的方法和系统 - Google Patents

Abstract

提供一种确定车辆整车总重量(GCW)的系统和方法。GCW在传动装置(10)换高速挡后立即确定，且仅需要表征发动机或驱动链扭矩(DL)，车辆加速度(dos/dt)和现时啮合挡速比(GR)。

Description

确定车辆的整车总重量的方法和系统

本申请与美国申请号为07/909332的申请有关，其申请日为1992年7月6日，名称为变速控制方法/系统，并已转让给本申请的同一受让人伊顿(EATON)公司。

本发明涉及确定车辆的整车总重量(GCW)的方法和系统，也涉及车辆控制，例如用当前的GCW作控制参数的防锁定制动系统和传动的控制。举例来说，本发明涉及自动机械传动(AMT)的变速控制方法和系统，其中容许完成的选定增速的似然值，按照包括GCW在内的现时车辆运行条件进行估算，仅执行那些可容许完成的变速。一种容许完成的增速是向一目标速比增速，在现时的车辆运行条件下，其中可利用的最大发动机扭矩将至少产生一预定的最小车辆加速度。现时GCW还可用于电子制动系统，智能车辆/高速公路系统，车队管理系统等。

本发明允许用AMT系统中存在的信息确定GCW，最好是带电子发动机的AMT，毋需附加任何传感器或另外的电子的或机械的硬件。

自动车辆控制装置，例如重型车辆(如重型卡车)和小汽车用的全自动或部分自动传动系统，是现有技术公知的，它能检测油门开度或位置，传动轴转速，车辆速度，发动机转速或类似参数，并自动按检测到的参数进行车辆传动装置的变速。这类传动控制的例子可参见美国专利第3961546，4081065，4361060，4425620，4631679和4648290号，这些专利所公开的内容包括在本说明书中作为参考。

另一种类型的部分自动传动系统，采用了一种用于具有一仅用人工操作的发动机油门装置和/或仅用人工操作的主离合器的车辆的机械传动系统的半自动换档执行系统和方法。该系统通常具有至少一种操作方式，其中需半自动完成的换档是自动预选的。设置有电子控制单元(ECU)，用以接受表征传动装置输入和输出轴速度的输入信号并按照预定的逻辑规则对这些信号进行处理，以确定(i)是否存在同步条件，和(ii)在自动预选方式中，是否需以现时啮合速比增速或减速，并向传动装置执行器发出指令输出信号；以按照该指令输出信号对传动装置换档。这种类型的传动系统可参见美国专利第5050079，5053959，5053961，5053962，5063511，5081588，5089962和5089965，所公开的内容包括在本说明书作为参考。

尽管上述自动，半自动和/或部分自动换档执行型式的车辆传动系统能较好适用于其予定的应用场合，但在偶尔进行所希望的换档时，是不能完全满足要求的，由于车辆运行条件的原因，可能不能完成换档。这种情况在车辆抵抗特别大的阻力(通常与坡度和/或载重有关)时对自动机械传动系统的换高速档尤为突出，这时在目标速比下，运行的发动机不能增加或保持车辆速度，将导致不希望的游车，这时传动系统经受换高速档后紧接着又换低速档这样的反复循环。

现有技术中，为车辆的至少部分自动的机械传动系统提供的换档控制方法和系统是已知的，一旦检测到自动或手动选择的从现时啮合齿轮速比向目标齿轮速比换增速档信号时，将根据现时检测的车辆运行条件和/或设定的常量，确定是否所选定的换档是可实现和可接受的(即在该目标速比下可利用的施加在驱动轮上的发动机扭矩是否足以提供一至少预定的最小车辆的加速度？)，并仅进行可实现和可接受的换档。这类系统的实例可参见美国专利率5241476，5172609，4823646和5272939号，这些专利所公开的内容包括在本说明书中作参考。

对具有基本恒定GCW的车辆如公共汽车，汽车起重机等假定车辆设有可借以检测发动机扭矩或表征发动机扭矩的参数的电子数据传输装置，例如《美国汽车工程师学会》(SAE杂1922和/或1939议定书定义的那类装置，则一旦确定需要从一现时啮合速比向目标速比换升速档，现时发动机扭矩和车辆加速度便被检测由此控制器可以估算该目标速比和该现时车辆运行条件下所需的扭矩，以保持可接受的最小车辆加速度。然后该系统着手确定利用上面讨论过的逻辑法则所设定的换档是否可实现和可以接受。如果所设定的换档(通常为换增速档)是不能接受的，则可修正换档要求(即跳跃式换档要求转换成单一换档)或在预定时间周期(例如10秒)内取消换档要求。

现有技术的采用GCW作为控制参数的车辆控制系统，由于未对不具有基本恒定的GCW的车辆提供确定现时车辆GCW的较简单和较可靠的方法，不能完全令人满意。举例来说，大型卡车或牵引车一半挂车车辆可能具有的GCW范围，从10000磅至80000磅重或更重，这取决于车辆类型和载荷。

按照本发明，现有技术的上述缺点可通过提供一种准确地确定当时车辆的GCW的系统和方法得到消除或克服。该系统采用具有全自动或部分自动机械传动装置和最好还具有电子控制式(《美国汽车工程师学会)》(SAE)杂志，1922，1939或类似议定书定义的型式，)发动机的车辆中已具有的信息和传感器确定现时车辆GCW。

车辆的GCW可由已知的驱动链特征(传动比，驱动桥降速比，轮胎半径等)，如果t₁和t₂较近(数秒)在t₁和t₂时间测得的驱动轮扭矩和车辆加速度来确定。这可以下式表述：

GCW＝(T₁－T₂)÷((A₁－A₂)×C)其中：Ti＝ti时刻的车轮扭矩；

  Ai＝ti时刻的车辆加速度；和

  C＝车轮转动半径与引力常数之比。

在实践中(当将这一理论用于实际车辆时)可以发现，数值点1和2相互＂隔得愈远＂，计算可以愈精确。例如，T₁可以为零。它产生的A₁或许为负，而T₂相当大，所产生的A₂也相对大并且为正。然而，从推导该函数所作的假定可知，点1和2在时间上不能出现得相隔很远(实践中采用4秒)。为实现这一条件，计算仅在换高速档期间进行。更具体地说，时间点1是在一换高速档过程中在传动装置由空挡换至新挡前瞬间的一时刻。而时间点2可以是时间点1后4秒时间区间内换档后又施加充分动力后的任一点。

按照本发明，为减少该系统中＂噪声＂、动力传动系统扭转等的影响，希望在尽可能宽的间隔点测量/确定车轮扭矩T和车辆加速度A，但时间间隔点又不宜过大(对确定重型卡车或牵引车一半挂车车辆中的GCW，已发现4秒是最大的时间间隔)。此外还需选取一系列读数以保持GCW的平均值，最好是经适度筛选后的平均值。

为实现上述要求，换高速档过程中，时间t₀选取刚要啮合至新齿轮速比前的某一时刻这时T₀为零。一旦实现新齿轮速比啮合并达到某一最小车辆加速度，便以相当短的时间间隔(约40毫秒)，在不超过大约4秒的时间周期内测量车辆加速度(Ai)和驱动轮扭矩(Ti)，并将测得的值与t₀值进行比较，以计算出一系列GCW值，然后再用经适度筛选的连续平均法进行平均。

车辆加速度(A)可优选地定作传动装置输出轴速度变化率(dos/dt)的函数，而驱动轮扭矩(T)可优选地由电子式发动机数据传输通道传来的发动机扭矩读数以及传动齿轮速比，驱动桥速比和驱动链效率等因素确定。对于非电子控制的发动机而言，可由节气门开度和已知的发动机特性来估算发动机扭矩。

因此，本发明的一个目的是提供一种相对简单而可靠的控制系统和方法，以确定现时车辆的总重(GCW)，毋需对设有至少是部分自动的机械传动装置和最好还设有电子控制的发动机的车辆增设任何传感器。

本发明的这一目的和其它目的以及其优点，结合附图对优选实施例的详细说明后将会得到更清楚的理解。

图1示意说明一种由本发明的系统部分地自动操纵车辆的机械传动系统；

图1A示意说明图1所示传动系统的换档位置图；

图2示意说明用于机械传动系统的本发明的半自动换档执行系统；

图3为用流程图表示的本发明的独特控制方法的示意说明；

图4为用图表表示的换高速档情况，示出可接受的和不能接受的两种期望的换档；

图5为用图表表示的换高速档情况，该换档过程中，GCW是按本发明进行计算的；

图6为用流程图示意表示的本发明的GCW确定控制方法；

为便于参考而不是限定，下面的说明中采用了某些术语。其中用语＂向上地＂，＂向下地＂，＂向右地＂和＂向左地＂指明所参考的各图中的方向。用语＂前面的＂和＂后面的＂分别表示以常规方式装在车辆上传动装置的前端和后端，在图1所示的传动装置中分别表示从左侧和从右侧。用语＂向内地＂和＂向外地＂分别表示指向和背离该装置和其某些指定零件几何中心的方向。所述术语包括上面特别提到的用语，其派生用语和外来语。

术语＂复合传动＂用于表示一种变速或换档传动装置，它包括一具有多个前进速度的主传动段和一具有多个速度的辅助传动段，两传动段以串接方式连接，从而主传动段中选定的挡位变换可以与辅助传动段中选定的另一档位变换相复合。＂同步离合组件＂和类似的外来语表示一种借助刚性离合器将选定的齿轮无转动地与一轴相连的离合器组件，该刚性离合器中离合件基本处于同步旋转状态前，该离合器预期的啮合是被阻止的。一种具有相当大容量的摩擦装置与离合件配合使用，并且一旦离合器开始啮合，它足以使离合件和所有元件与之一道以基本同步的速度旋转。

所用术语＂换高速档＂系指从低速档速比向高速档速比换档。所用术语＂换低速档＂系指从高速档速比向低速档速比换档。所用术语＂低速档＂，＂低档＂和/或＂一档均指传动装置或传动段中用于以最低前进速度运转的齿轮速比，即该齿轮组相对传动装置输入轴具有最高减速比。换档的＂选定方向＂系指从一特定齿轮速比选择以单次或多次换入高速档或换入低速档。

为便于说明，本发明的车辆GCW确定方法和系统是结合部分自动机械传动装置的某一换高速档实际控制过程说明的。可以理解，所确定的车辆GCW也可有利地用于其它自动车辆控制系统。

参见图1，图中示出一种串列型复合传动装置10，它属于具有自动预选操作方式由半自动机械传动系统自动操纵的那种类型。该复合传动装置10包括一多速主传动段12，它以串接方式与一串列型辅助段14相连。传动装置10装在壳体H中，并具有一输入轴16，它通过一可选择地分开而正常工作时啮合的主摩擦离合器C被例如柴油发动机E之类的原动机驱动，该主离合器具有驱动地连接在发动机曲轴20上的输入或主动部分18，和一可转动地固定在传动装置输入轴16上的从动部分22。

该发动机E为燃油节流控制型，最好为电子控制式，并与《美国汽车工程师学会》杂志1922和/或1939议定书定义的那种类型的电子数据传输通道DL相连，而主离合器C是借助离合器踏板(未示)或类似件用人工控制的。输入轴制动器(未示)，通过人工超程踩下离合器踏板操作以提供更快的人工换高速档，这在现有技术中是公知的。

类似机械传动装置10那样的传动装置是现有技术所公知的，并可通过参考美国专利第3105395，3283613和4754665得到更多了解，这些专利所公开的内容包括在本说明书中作参考。

上述类型的部分自动车辆机械传动系统可参见上述美国专利第5050079，5053959，5053961，5053962，50563511和5089965号。

在主传动段12中，输入轴16带有一输入齿轮24，以同时驱动数个基本相同的中间轴组件26和26A以基本相同的转速转动。两个基本相同的中间轴组件设置在主轴28的径向相对的两侧，而主轴28与输入轴16同轴地对齐。每一中间轴组件包括一用轴承32和34支承在壳体H中的中间轴30，图中仅示意地表示出其中的一部分。

每一中间轴设有一组相同的中间轴点齿38，40，42，44，46和48，它们固定成随可中间轴转动。主轴28上装有数个主轴齿轮50，52，54，56和58，通过滑动离合套60，62和64它们以每次一个的方式有选择地与主轴28接合，以随之转动，这在现有技术中是公知的。离合套60还可使输入齿轮24与主轴28接合，以在输入轴16和主轴28间提供直接的传动关系。

典型地，离合套60，62和64是借助与变速器壳组件70相连的换档拨叉沿轴向定位的，这在现有技术中是公知的。离合套60，62和64可以是公知的非同步双作用爪式离合型。

变速壳或致动器70用压缩空气之类的压力流体驱动，并且是可由一控制单元自动控制的类型，这可参见美国专利第4445393，4555959，4361060，472237，4873881，4928544和2931237，这些专利所公开的内容可一并参考。

主轴齿轮58是倒档齿轮，借助传统中间齿轮(未示)与中间轴齿轮48常啮合。还应注意，尽管主传动段12设有五个可选择的前进速比，最低的前进速比，即由主轴驱动齿轮56与主轴28的驱动连接提供的速比，经常具有如此强烈的档位变换，经常具有足以低的或＂爬行＂档，仅用于恶劣条件下的车辆起动，而在高传动范围不被采用。因此，尽管主传动段12提供五个前进速度，但它通常称为＂四加一＂主段，因为仅有四个前进速度与一起使用的辅助串列传动段14相复合。

爪形离合器60，62和64为三位离合器，可借助致动器70定位在中位，即如图所示的非啮合位置，或完全向右的啮合位置，或完全向左的啮合位置。如已公知的那样，在一给定时间内，离合器60，62和64中32有一个是可啮合的，可设置主段至锁装置(未示)，将其余离合器锁定于中档条件。

辅助传动串列段14包括两个基本相同的辅助中间轴组件74和74A，每一组件包括一辅助中间轴76，它用轴承78和80支承在壳体H中，并装有两个辅助段中间轴齿轮82和84，以随之转动。辅助中间轴齿轮82与并列的输出齿轮86常啮合，并支承该齿轮86，而辅助段中间轴齿轮84与输出齿轮88常啮合。

设置了借助换档拨叉(未示)和串列段换档致动器组件96轴向定位的两位同步爪形离合器组件92，以使齿轮86或者与输出轴90啮合，进行直接的或高速档范围的操作，或使齿轮88与输出轴90啮合，进行复合传动装置10的低速挡范围操作。复合串列型传动装置的＂换档图＂示意地表示在图1A中。

串列段致动器96可以是美国专利第3648546，4440037和4614126号中所述的类型，这些专利公开的内容可一并参考。

为提供传动装置10的自动预选操作方式和半自动换档装置的操作，采用了一个输入轴转速传感器98和一个输出轴转速传感器100。作为输出轴转速传感器100的替代，可采用检测辅助段中间轴齿轮82的传感器102。齿轮82的转速显然是主轴28转速的已知函数，并且如果离合器92啮合在一已知位置时，还是输出轴90转速的函数。如已公知的那样(见上述美国专利第4361060号)，转速传感器100或其他传感器输出的信号(os)可对时间求导数，以提供表征车辆加速度和类似值的信号(dos/dt)。ECU106最好包括逻辑元件或逻辑法则将各输入信号对时间求导。

用于本发明的机械传动系统的自动预选和半自动换档装置的控制系统104示意表示在图2中。该控制系统104，除上述机械传动装置10外，还包括一电子控制单元106，最好是以微处理为基础的装置，以接受从输入轴转速传感器98，输出轴转速传感器100(或主轴转速传感器102)，从司机操作台108，从油门踏板P位置传感器152以及通过数据传输通道DL，由发动机E传来的诸输入信号。该ECU106还可接受从辅助段位置传感器110传来的输入信号。

该ECU106可以是美国专利第4595986号所述的型式，该专利所公开的内容可结合参考。该ECU按照预定的逻辑法则处理输入信息并向传动操作器，例如控制主段致动器70和辅助段致动器96的电磁式集气管112，司机操作台108以及通过数据传输通道DL向发动机E发出指令输出信号。

在优选的实施例中，该司机操作台允许操作者手动选择给定方向的换档，或由现时的啮合速比换空档，或选择一半自动预选操作方式，和为操作者显示现时操作方式(自动或手动预选换档)，现时传动装置运行状态(前进，倒退或空档)和已预选但尚未完成的任何速比变化或换档(换高速档，换低速档或换空档)。

操作台108包括三个指示灯114，116和118，它们分别指示传动装置10处于向前驱动，空档或倒车驱动状态。操作台还包括三个可选择的带指示灯的按钮120，122和124，它们允许操作者分别选择换高速档，自动预选方式或换低速档。按钮126允许选择换成空档。

选择是通过压下或按下按钮120，122，124或126中的任一个进行的，并可通过再按这些按钮清除(在按钮120，124和126的情况下是在执行前)。作为一种替换方案，多次按下按钮120和124可用手作跳跃换档指令。当然，按钮和带灯按钮可用其他选择装置替代，例如搬扭开关和/或搬扭开关与灯或其他指示元件。可设置选择倒档用的单独按钮或开关，或者倒档可被选作从空档换入低速档。此外空档可被选作从倒档换高速档或从低档换低速档。

操作时，为手动选择换高速档和换低速档，操作者可按下适当的按钮120或124。选定的换档完成前，或该选择被清除前，选定按钮的指示灯是亮的。

替换方案是，在给定的发动机转速下(例如高于1700RPM)换高速档按钮可以是亮的并保持到通过按下按钮选择换一高速档为止。

为执行选定的换档，可预选集气管112，以使致动器70受到偏压，将主传动段12换成空档。这是借助操作者或ECU控制器，通过手动瞬时减少和/或提高发动机的燃油供给和/或手动或自动脱开主离合器C使扭矩反向实现的。当传动装置换成空档和空档由ECU检测(在例如1.5秒的时间周期内检测空档)时，空档状态指示按钮116亮。如选定的换档是一复合换档，即由主段12和串接段14两部分复合成的换档，例如图1A所示从第4档变成第5档，ECU将向集气管112发出指令输出信号，使辅助段致动器96在前盒部分中检测到空档后完成串接的换档。

当串接辅助段以适当速比啮合后，ECU将根据检测到的输出轴(车辆)速度和需要啮合的速比，计算或换句话说确定，并连续修正允许的输入轴转速范围或区间，这将导致所需啮合速比可接受地同步啮合。当操作者或ECU通过油门控制使输入轴转速下降至上述可接受的范围时，ECU106将向集气管112发出指令输出信号起动致动器70，从而使所需啮合的主段速比啮合。

在自动预选操作方式中，通过使用带灯按钮122选定操作方式后，ECU将根据储存的逻辑法则，现时啮合速比(它可通过输入轴与输出轴转速之比计算)，输出轴或车辆速度和/或油门踏板位置，确定是否需要换高速档或换低速档，并进行预选。操作者被告知，一个换高速档或换低速档的预选已完成，并且通过ECU106发出的指令输出信号将半自动地完成换档，这时ECU106将使带灯按钮120或带灯按钮124闪烁和/或发出可听见的换档警告信号。操作者可按上述提示，起动自动预选换档的半自动执行程序，或通过按下按钮122清除自动方式和由此所选定的换档。

在车辆某些运行条件下，自动或手动选定的换档或许不能完成，或者如果完成，可能是不能接受的。这些条件通常涉及换高速档，这时车辆是重载的和/或在极大的阻力下计算，如在泥地中，爬陡坡和/或强逆风。在如此条件下，简单地或跳跃地换高速档后，在目标速比下可用于驱动轮的扭矩可能不足以至少保持车辆速度，车辆将减慢，并且不希望的迅速换高速档后立即又换低速档(即＂游车＂)的情况可能发生。

上述自动机构传动系统的换高速档顺序图示在附图4中。直线200表示换档前驱动轮处可获得的最大扭矩。完成向点204处的目标速比换高速档后，施加于驱动轮的最大扭矩用直线206表示。

低阻力条件下保持车辆速度(即零加速)所需扭矩用直线208表示，而高阻力条件下保持车辆速度所需扭矩用直线210表示。

为说明起见，在一典型的重型卡车柴油发动机(1000磅·英尺扭矩)和一典型的驱动轴(4.11∶1.0速比)条件下，在1.89∶1的第六档驱动轮可获得的扭矩约为7768磅·英尺，在1∶1.37的第七档为5631磅·英尺，在1∶1.0的第八档为4110磅·英尺。

按照本发明的换高速档控制方法和系统，选定的换高速档需在换档前进行估算，以确定是否可以接受或不能接受，不能接受的选择或者修正，或者清除。可接受的换档是那些在现时车辆运行条件下，按目标速比允许产生至少是预定的最小车辆加速度的档位。按照本发明的控制系统和方法的换高速档顺序以流程图形式示意表示在图3中。

为完成上述换档，对具有可在宽范围变化的GCW(即车辆，燃油，货物(如果有)、乘客(如果有)和操作者的总重)的车辆来说，要经历下述过程。车辆控制器将确定和存储用本发明的控制方法和系统获得的现时GCW。一旦检测到又通过系统控制器换档逻辑法则选定换高速档(单级式或跳跃式)，该系统通过采用现时GCW值可确定现时车轮扭矩值和现时车辆加速度值，以及达到可接受的最小车辆加速度(通常为零加速度)所需的驱动轮扭矩，即直线208和210代表的值。根据这一信息和目前的或获悉的发动机扭矩和额定驱动速比(即直线200和206等)值，ECU可确定，在现时车辆运行条件下是否系统能够成功地和可接受地完成设定的换档。根据这一信息，控制系统然后可以(i)发出指令信号执行设定的换档，或(ii)修正设定的换档(通常指令换单级高速档，而不是越级换高速档)，或(iii)在预定时间周期(如10秒)内清除/拒绝换档请求。

概括地说，零车辆加速度所需车轮扭矩T₀可用下述关系式近似计算：

T₀＝T₁－(CWA₁)其中：

T₁＝车辆加速度1下的驱动轮扭矩，

C＝常数

A₁＝扭矩设定1下的车辆加速度；和

W＝整车总重(GCW)

上述关系式推导如下：

T＝C₁W＋C₂V²＋C₃GW＋C₄(W÷g)(A)其中：

T＝驱动轮扭矩；

W＝整车重；

V＝车辆速度；

G＝与路面坡度成比例的因子；

A＝现时车辆加速度

g＝引力常数；和

Ci＝与传动链和啮合轮速比有关的常数；以及其中：

C₁W表示传至驱动轮，以克服滚动阻力的发动机扭矩；

C₂V²表示传至驱动轮以克服空气动力阻力的发动机扭矩；

C₃CG表示传至驱动轮以克服坡度阻力的发动机扭矩；和

C₄(W÷g)A表示传至驱动轮以达到加速度A的发动机扭矩；

从T₁至T₂的发动机扭矩变化表示如下；

T₁－T₂＝C₁(W－W)＋C₂(V₁ ²－V₂ ²)＋C₃G(W－W)

＋C₄W÷g(A₁－A₂)考虑到：

W－W＝0；

V₁ ²－V₂ ²＝0在非常近的时间间隔t₁和t₂内，V₁几乎等于V_i；

C＝C₄÷g，该关系式可改写成：

T₁－T₂＝CW(A₁－A₂)，或

(T₁－T₂)÷(A₁－A₂)＝C·W设定A₂等于零加速度

T₁－T₂＝C·W(A₁)

T₂＝T₁－(C·W·A₁)

从上式可看出，车辆整车总重GCW(＂W＂)是一可变化的量，它可用于各种车辆自动控制，例如换挡性能的确定，电子控制的制动系统，车队管理系统，智能车辆/高速公路系统等类似场所。

按照本发明，提供了一种使用自动或半自动机械传动系统和最好是电子控制式发动机《美国汽车工程师学会》杂志1922或1939协定书定义的类型)控制数据传输装置已有的信息便可精确确定车辆的GCW的系统和方法。

数学上可以证明，对彼此靠近(数秒内)的两个时间t₁和t₂而言，存在下述关系：

T₁－T₂＝C×W×(A₁－A₂)其中：

T₁＝时间t_i时的车轮扭矩；

C＝滚动半径/重力加速度常数；

W＝整车总重；和

A₁＝时间t_i时的车辆加速度该关系式证明如下：

F＝mA

F_车轮－RR－AD－GR＝Accel R＝mA

F_车轮＝RR＋AD＋GR＋Accel R其中：RR＝滚动阻力；

  AD＝空气动力阻力；

  GR＝坡度阻力；

  Accel R＝加速阻力；和

  F_车轮＝道路作用于驱动轮上的力F_车轮＝车轮扭矩÷C₃＝

其中：Grade为坡度。

各项乘以C₃。T_w＝C₄·W＋C₅·V²＋C₃·Grade·W＋C₃·(W÷g)·AAt T₁∶T₁＝C₄·W＋C₅·V₁ ²＋C₃·Grade·W＋C₃·(W÷g)·A₁At T₂∶T₂＝C₄·W＋C₅·V₂ ²＋C₃·Grade·W＋C₃·(W÷g)·A₂第一等式减第二等式：

T₁－T₂＝C₅·(V₁ ²－V₂ ²)＋C₃·W÷g·(A₁－A₂)因为V₁≈V₂，我们可设(V₁ ²－V₂ ²)＝0

如果C₃÷g＝C₆，

T₁－T₂＝C₆·W·(A₁－A₂).

根据这一关系式，GCW可由下列表达式确定：

GCW＝W＝(T₁－T₂)÷((A₁－A₂)*C)

为减小＂噪声＂和传动链扭转等之类的影响，希望T和A的值是在与推导关系式时所用的条件一致而出现最大差值的条件下求得，即，该t₁和t₂时间上相当接近(对装在车辆试验台上的重型卡车可选4秒作为最大时间差)。

此外，为减小误差，要确定一系列GCW值，然后取GCW的平均值： $\mathrm{GCW}=\frac{\underset{i=2}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}((T_1-T_i)\÷\left((A_1-A_i)*C\right))}{(i-1)}$

表示换高速档过程在图5中示出。已发现，更精确的GCW确定可在完成换高速档的时刻，特别是如果时间t₁选在换高速档过程中新速化啮合前瞬间的某一时刻求得。在这一时刻，由发动机供至驱动轮的扭矩T₁为零，车辆加速度A₁较低，或许为负值。时间t₂，t₃…t_i可以是时间点t₁后4秒时间内发动机动力通过车辆动力链充分施加于驱动轮上后的任一时刻。

具体地说，新GCWi是在t₁时刻后经过约4秒的t₂时刻后每隔40毫秒计算一次获得的。然后将该GCWi值相加，并取平均。这种平均法可修正在每次单个迭演中由于扭转、噪声或其它可能造成GCW的单个迭演相对不准确的因素引起的误差。当计数达1000时，其和数分成两半，计数设定为500，并进行平均。这样可以对GCW值适度筛选。

t₁时刻后，检测到初始A₁值时，A₂…i和T₂…i的值在满足一定条件前不会被检测到，保证了后面的值与t₁时刻的值数值上相差足够大，以提供有用的GCW的计算值GCW。这些条件由车辆试验确定，它们是：

(1)t_i为t₁后不足4秒；

(2)发动机在大于校准扭矩(约为峰值扭矩的百分之19)下运行；

(3)车辆加速度大于校准值(dos/dt＞约20RPM/sec)；

(4)输入轴转速大于校准值(对重型柴油发动机IS＞约1200RPM)；

(5)车辆加速度已发生变化(t₂…i时刻的dos/dt≠t₁时刻的dos/dt)；和

(6)换档尚未进行。

具体地说，为获得时刻t_i的驱动轮扭矩Ti，要检测发动机扭矩，最好从电子数据传输装置DL获得，由此以公知方式驱动驱动轮。一般地说，车轮处的扭矩可由下式确定：

车轮扭矩＝(发动机扭矩)·(齿轮速比)·(驱动桥降速比)·

          (驱动链效率)；

其中发动机扭矩＝[(发动机扭矩百分率)·(峰值发动机扭矩)]

          －[(驱动车辆附件的扭矩)＋(使发动机加速的扭矩)]

因此，表征发动机扭矩和表征传动齿轮速比的信号也是表征驱动轮扭矩的信号。尽管从数据传输装置DL读取发动机扭矩是优选方案，但发动机扭矩也可从油门位置信号或类似信号确定或估算。

图6是表示确定车辆GCW的本发明的方法的流程图。

虽然作了说明的本发明带有一定程度的特殊性，但可以理解，在不脱离权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种形式和细节上的变化。

Claims (37)

1.一种确定车辆整车总重量(GCW)的控制方法，该车辆具有至少部分自动的传动系统，包括燃油受控制的发动机，具有多个已知齿轮速比的多档变速传动装置，输入轴可驱动地与发动机连接，输出轴可驱动地与车辆驱动轮连接，第一传感器装置用以提供表征传至驱动轮驱动扭矩的输入信号，第二传感器装置用以提供表征车辆加速度的输入信号，以及一控制器，用以接收所述输入信号并按预定逻辑法则处理；以向系统各致动器发出指令输出信号，所述方法的特征是：

确定表征现时驱动轮扭矩(T)的值；

确定表征现时车辆加速度(A)的值；和

确定表征作为下述表达式函数的现时车辆整车总重量(GCWi)的值：

(T₁－T_i)÷((A₁－A_i)*C)其中：

i＝大于1的整数；

T₁＝表征t₁时刻车轮扭矩的值；

T₁＝0；

Ti＝表征t_i时刻车轮扭矩的值，t_i≠0

A₁＝表征t_i时刻车辆加速度的值；

A_i＝表征t_i时刻车辆的速度的值；

C＝与齿轮速比，传动链特性和重力有关的常数；和

时刻t_i和t₁时刻后不足校准时间(REF_TIME)的某一时刻。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述GCWi仅在换成目标齿轮速比的换高速档后瞬间确定的，而时刻t₁按该目标齿轮速比啮合前瞬间的某一时刻选取。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述GCWi仅在车辆加速度超过加速度校准值(REF_ACCEL)条件下确定。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述输出轴转速(OS)为一表征车辆加速度的信号，且加速度校准值要求dosdt＞20RPM/Second(每分钟转数/秒)。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述GCWi的确定在以目标齿轮速比的换档已开始的条件下终止。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述传动系统还包括第三传器装置，用以提供表征输入轴转速的输入信号，并且GCWi仅在输入轴转速(IS)超过输入轴转速标准值(REF_IS)的条件下确定。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述输入轴转速校准值(REF_IS)约等于1200RPM。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于表征发动机扭矩的信号是所述表征驱动轮扭矩的信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于GCWi仅在发动机扭矩超过发动机扭矩校准值(REF_ET)的条件下确定。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述发动机具有已知的峰值扭矩，并且所述发动机扭矩校准值约等于该峰值发动机扭矩的19％。

11.根据权利要求1，2，3，6或9所述的方法，其特征在于所述校准时间(REG_TIME)约等于4秒。

12.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于GCW的平均值通过下述步骤确定：

周期性地反复确定现时GCWi值；和

确定表征作为下列表达式函数的车辆GCW平均值的数值： $\mathrm{GCW}=\frac{\underset{i=2}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}((T_1-T_i)\÷\left((A_1-A_i)*C\right))}{(i-1)}$

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于所述求和是在一旦发动机重新起动和空转持续一时间周期后重新开始的。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于确定预定数量GCWi之和后，所述和值和i值减少预定百分数并且所述求和与求平均值步骤继续进行。

15.一种确定车辆整车总重量(GCW)的控制方法，该车辆个有至少部分自动的传动系统，包括燃油控制的发动机，具有多个已知齿轮速比的多档变速传动装置，输入轴可驱动地与发动机连接，输入轴可驱动地与车辆驱动轮连接，第一传感器装置用以驱动地与车辆驱动轮连接，第一传感器装置用以提供表征传至驱动轮的驱动扭矩的输入信号，第二传感器装置用以提供表征车辆加速度的输入信号，以及一控制器，用以接收所述输入信号并按预定逻辑法则处理；以向各系统各致动器发出指令输出信号，所述方法的特征是：

确定表征现时驱动轮扭矩(T)的值；

确定表征现时车辆加速度(A)的值；和

确定表征作为下述表达式函数的现时车辆整车总重量(GCWi)的值：

(T₁－T_i)÷((A₁－A_i)*C)其中：

i＝大于1的整数；

T₁＝表征t₁是刻车轮扭矩的值；

T_i＝表征t_i≠T₁时刻车轮扭矩的值；

A₁＝表征t₁时刻车辆加速度的值；

Ai＝表征t_i时刻车辆加速度的值；

C＝与齿轮速比，传动链特性和重力有关的常数；

时刻t_i为t₁时刻后不足校准时间(REF_TIME)的某一时刻；而GCWi仅在换成目标齿轮速比的高速档后瞬间确定。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于t₁为选取目标齿轮速比啮合前瞬间某一时刻。

17.一种确定车辆整车总重量(GCW)的控制系统，该车辆具有至少部分自动的传动系统，包括燃油受控制的发动机，具有多个已知齿轮比的多速变速箱传动装置，输入轴可驱动地与发动机连接，输入轴可驱动地与车辆驱动轮连接，第一传感器装置用以提供表征传至驱动轮的驱动扭矩的输入信号，第二传感器装置用以提供表征车辆加速度的输入信号，以及一控制器，用以接收所述输入信号并按预定逻辑法则处理；以向各系统致动器发出指令输出信号，所述系统的特征是具有：

确定表征现时驱动轮扭矩(T)的值的装置；

确定表征作为下述表达式函数的现时车辆整车总重量(GCW)的值的装置；

(T₁－T_i)÷((A₁－A_i)*C)其中：

i＝大于1的整数；

T₁＝表征t₁时刻车轮扭矩的值；

T₁＝0；

Ti＝表征t_i时刻车轮扭矩的值，t_i≠0；

A₁＝表征t₁时刻车辆加速度的值；

Ai＝表征t_i时刻车辆加速度的值；

C＝与齿轮速比，传动链特性和重力有关的常数；和

时刻t_i为t₁时刻后不足校准时间(REF_TIME)的某一时刻。

18.根据权利要求17所述的系统，其特征在于GCWi仅在换成目标齿轮速比的高速档后瞬间确定，t₁为选取该目标齿轮速比啮合前瞬间某一时刻。

19.根据权利要求18所述的系统，其特征在于GCWi仅在车辆加速度超过一加速度校准值(REF_ACCEL)的条件下确定。

20.根据权利要求18所述的系统，其特征在于GCWi的确定在以目标齿轮速比换已开始的条件下终止。

21.根据权利要求18所述的系统，其特征在于所述传动系统还包括第三传感器装置，以提供表征输入轴转速的输入信号，而GCWi仅在输入轴转速(IS)超过一输入轴转速校准值(REF_IS)的条件下确定。

22.根据权利要求18所述的系统，其特征在于表征发动机扭矩的信号是所述的表征驱动轮扭矩的信号。

23.根据权利要求22所述的系统，其特征在于GCWi仅在发动机扭矩超过一发动机扭矩校准值(REF_ET)的条件下确定。

24.根据权利要求17所述的系统，其特征在于所述校准时间(REF_TIME)约等于4秒。

25.根据权利要求17或18所述的系统，其特征在于GCW的平均值借助如下装置确定：

用以反复地，周期性地确定现时GCWi值的装置；和

用以确定表征作为下述表达式函数的车辆的GCW平均值的装置： $\mathrm{GCW}=\frac{\underset{i=2}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}((T_1-T_i)\÷\left((A_1-A_i)*C\right))}{(i-1)}$

26.一种确定车辆整车总重量(GCW)的控制系统，该车辆具有至少部分自动的传动系统，包括燃油受控制的发动机，具有多个已知齿轮速比的多棱变速传动装置，输入轴可驱动地与发动机连接，输出轴可驱动地车辆驱动轮连接，第一传感器装置用以提供表征传至驱动轮的驱动扭矩的输入信号，第二传感器装置用以提供表征车辆加速度的输入信号，以及一控制器，用以接受所述输入信号并按预定逻辑法则处理，以向系统各致动器发出指令输出信号，所述系统的特征是具有：

确定表征现时驱动轮扭矩(T)值的装置；

确定表征现时车辆加速度(A)值的装置；和

确定表征作为下述表达式函数的现时车辆整车总重量(GCWi)的值的装置：

(T₁－T_i)÷((A₁－A_i)*C)其中：

i＝大于1的整数；

T₁＝表征t₁时刻车轮扭矩的值；

Ti＝表征t_i时刻车轮扭矩的值；t_i≠T₁；

A₁＝表征t₁时刻车辆加速度的值；

Ai＝表征t_i时刻车辆加速度的值；

C＝与齿轮速比，传动链特性和重力有关的常数；

时刻t_i为t₁时刻后不足校准时间(REF_TIME))的某一时刻；并且

其中GCWi仅在换成目标齿轮速比的高速档后瞬间确定。

27.根据权利要求26所述的控制系统，其特征在于t₁为选取目标齿轮速比啮合前瞬间某一时刻。

28.一种控制方法，用以控制至少部分自动完成的车辆机械变速传动系统的选定换挡，包括：一受控燃油节流控制的发动机(E)，它具有一确定的扭矩容量，一具有多级已知齿轮速比的多档变速机械传动装置(10)，一输入轴(16)和一适合驱动车辆驱动轮的输出轴(90)，一第一传感器(98)用以提供表征传动装置输入轴(16)转速的第一输入信号，一第二传感器(100)用以提供表征车辆速度的第二输入信号，一第三传感器(DL)用以提供表征发动机扭矩的第三输入信号，用于所述第二信号对时间求导以确定一表征现时车辆加速度的第四信号的装置，以及一传动装置致动器(112，70，96)，用以控制该传动装置的换档，所述控制方法包括：

预先确定一换高速档后的最小可接受的车辆加速度(A_MIN)；

确定从一现时啮合的传动速比换成一目标传动速比的换记速档的需要性；

确定在现时车辆运行条件下至少保持所述最小车辆加速度(A_MIN)预计需要的驱动轮扭矩(T_REQ)，作为GCW的函数；

确定作为(i)在现时车辆运行条件下至少保持所述最小车辆加速度(A_MIN)预计所需的驱动轮扭矩(T_REQ)，(ii)选定的目标齿轮速比的变速比和(iii)在目标传动速比下，预计驱动轮可获得的最大扭矩的函数，其条件为是否所述预计可获得的最大扭矩至少等于所述一旦目标传动速比啮合后预计所需的驱动轮扭矩，是否选定的换档能够完成；和

使选定的换档仅在确定所述可获得的最大扭矩至少等于目标传动速比时啮合时所述预计所需的驱动轮扭矩后才开始，所述方法的特征在于：

确定作为下列表达式函数的表征GCWi的值：

(T₁－T_i)÷((A₁－A_i)*C)

其中：

i＝大于1的一个整数

T₁＝表征t₁时刻车轮扭矩的值；

T₁＝0；

T_i＝表征t_i时刻车轮扭矩的值，t_i≠0；

A₁＝表征t₁时刻车辆加速度的值；

A_i＝表征t₁时刻车辆加速度的值；

C＝与齿轮速比，传动链特性和重力有关的常数；和

t₁时刻后不足校准时间(REF_TIME)的某一时刻。

29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于所述T_REQ选作下列表达式的函数

T₀＝T₁－(C·W·A₁)

其中：

T₁＝代表车辆加速度1时的驱动轮扭矩的值；

A₁＝代表驱动轮扭矩设定1时的车辆加速度值；

W＝代表GCW的值；和

C＝常数。

30.根据权利要求28所述的方法，其特征在于GCWi仅在换成目标齿轮速比后立即确定，而t₁为选取目标齿轮速比啮合前瞬间某一时刻。

31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于GCWi仅在车辆加速度超过一加速度校准值(REF_ACCEL)的条件下确定。

32.根据权利要求28所述的方法，其特征在于GCWi的确定在以目标齿轮速比的换档开始时终止。

33.根据权利要求28所述的方法，其特征在于GCWi仅在发动机转矩的信号是所述的表征驱动轮扭矩的信号。

34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于GCWi仅在发动机扭矩超过一发动机扭矩校准值(RE_FET)的条件下确定。

35.根据权利要求34所述的方法，其特征在于所述发动机扭矩校准值约等于峰值发动机扭矩的19％。

36.根据权利要求28，29或30所述的方法，其特征在于所述校准时间(REF_TIME)约等于4秒。

37.根据权利要求28，29或30所述的方法，其特征在于GCW的平均值这样确定：周期性地反复确定现时GCWi值；和确定表征作为下列表达式函数的车辆GCW平均值的数值： $\mathrm{GCW}=\frac{\underset{i=2}{\overset{i}{\mathrm{\Σ}}}((T_1-T_i)\÷\left((A_1-A_i)*C\right))}{(i-1)}$

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