CN112334687B - 对车辆的自动变速箱在换档期间所传递的扭矩的控制 - Google Patents

Abstract

一种配备至车辆(V)的控制设备(DC)，该车辆包括：具有周转齿轮系(TE1‑TE3)的变速箱(BV)，该周转齿轮系各自关联至包括活塞(P1‑P3)的离合器(EM1‑EM3)，该活塞在盘(DE1‑DE3)上施加压力；以及提供发动机扭矩的原动机(MT)。在换档期间，该设备(DC)确定应由活塞(P1‑P3)施加的压力以完全传递发动机扭矩，并且在油温低于第一阈值且离合器(EM1)的累计使用次数低于第二阈值时，该设备将发动机扭矩控制在扭矩设定值并将压力控制在最佳压力，或者在油温高于第一阈值或使用次数大于第二阈值时，该设备将发动机扭矩控制在减小的扭矩设定值并将压力控制在减小的压力。

Description

对车辆的自动变速箱在换档期间所传递的扭矩的控制

技术领域

本发明涉及包括具有周转齿轮系并联接至原动机(热力的或非热力的)的自动型变速箱的车辆，并且本发明更具体地涉及由这种变速箱所传递的发动机扭矩的控制。

背景技术

如本领域技术人员所知，在上一段中所提及类型的自动变速箱包括周转齿轮系，周转齿轮系的不同部件(齿圈、行星齿轮、中心轮和行星架)由关联的液压元件(离合器和制动器)控制以产生不同的减速比。每个离合器包括负责在(离合器)盘上施加选定压力的活塞，每个制动器也如此。

由原动机提供的发动机扭矩的传递通过由离合器和制动器的活塞施加的压力来保证。

换挡(从所谓的退离档位到所谓的进入档位)或减速比的改变是通过使压力“交错”(或反向)来执行的，该压力分别由关联至退离档位和进入档位的周转齿轮系的液压元件活塞施加。为此，排空关联至退离档位的液压元件(离合器或制动器)，并增加关联至进入档位的液压元件中的压力。应注意到，在交错期间，应控制相关的两个液压元件中的压力，以便继续将发动机扭矩传递至车轮，并因此不干扰车辆的纵向加速。

目前，自动变速箱的尺寸考虑了档位与锁止的离合器接合时应传递的最大发动机扭矩，但没有考虑在离合器滑动的换档期间(从退离档位至进入档位)应传递的最大发动机扭矩。在离合器的滑动阶段，发动机扭矩的传递能力尤其取决于离合器盘的摩擦面积、离合器盘的数量、离合器盘的平均直径以及施加在离合器盘上的压力。

换档期间使用的盘的数量和施加在这些盘上的压力水平导致能量耗散，这不仅造成损耗，还造成部件磨损(取决于关联档位的切换次数)。

为了减少增加能量消耗并因此增加污染物产生的损耗，已知的是减小变速箱的尺寸，从而减小其重量，并在车辆的某些行驶阶段实施限制由该变速箱接收的最大发动机扭矩的策略。

然而，在变速箱的较小尺寸不允许传递正常预设的全部发动机扭矩阶段,目前这种类型的策略通常会减小原动机提供的发动机扭矩。实际上，仅在传动链闭合(离合器闭合)时才减小所提供的发动机扭矩，而在相关液压元件中出现压力交错的换档阶段则不会减小所提供的发动机扭矩。由于在接合档位时传递的扭矩和在换档期间传递的扭矩不同，导致对传动链性能的扰动。另外，这种情况会增加离合器的滑动并增加其磨损，从而降低了传动链的性能。

为了解决这些问题，从专利文献US-A1-2015/0354474中已知一种考虑了换档阶段的策略。然而，这种策略不是最佳的，并且由于没有考虑变速箱的实际情况而不能限制离合器的磨损。

发明内容

因此，本发明尤其旨在改善该情况。

为此目的，本发明特别提出了一种用于配备至车辆的控制设备，该车辆包括：具有周转齿轮系的自动型变速箱，该周转齿轮系限定档位并且各自关联至包括活塞的离合器，该活塞在盘上施加压力；以及向变速箱提供发动机扭矩的原动机。

该控制设备的特征在于，包括控制装置，当已经决定从退离档位变换到进入档位时，该控制装置确定与进入档位关联的活塞所应施加的压力，以完全传递发动机扭矩，该控制装置实施以下控制：

-在变速箱中的油温低于第一选定阈值，并且从车辆投入使用以来包括该活塞的离合器的累计使用次数小于第二选定阈值时，将发动机扭矩控制在扭矩设定值，并将压力控制在最佳压力，以完全传递扭矩设定值；

–在油温高于第一选定阈值或该使用次数大于第二选定阈值时，将发动机扭矩控制在减小的扭矩设定值，并将压力控制在减小的压力值，以完全传递该减小的扭矩设定值，该减小的扭矩设定值等于扭矩设定值减去确定值，并且该减小的压力小于最佳压力。

在本文的全文中，从车辆投入使用以来包括该活塞的离合器的累计使用次数将被理解为存储在控制装置或控制设备中并针对每个离合器的次数，从车辆离开生产线的第一时刻开始，控制装置会在每次使用离合器时增加该次数。在售后服务中更换了变速箱的情况下，可以重置该次数。

在本文的全文中，最佳压力将被理解为增加的最小压力，该最小压力准确地传递扭矩设定值，增加是指最小压力的5％至10％之间的安全限度。

在本文的全文中，表述“完全传递扭矩设定值”是指，最佳压力或减小的压力允许将受控的发动机扭矩相应地传递为扭矩设定值或减小的扭矩设定值。

得益于本发明，变速箱的使用寿命得到了保证，并且当变速箱是新的或较新的并且具有最佳油温的情况下，变速箱的扭矩传递能力不受限制。

根据本发明的控制设备可以包括可单独地或组合地采用的其他特征，尤其是：

-其控制装置根据至少一个参数来确定确定值，该至少一个参数选自车辆的当前速度、退离档位和车辆的当前操纵；

-其控制装置使用包括在90℃至110℃之间的第一选定阈值；

-其控制装置使用包括在25000至35000之间的第二选定阈值；

-其控制装置将确定值最大限制为扭矩设定值的10％。实际上，直到该10％的最大值时，驾驶员几乎感觉不到或者不会感觉到由该发动机扭矩的减小引起的车辆的加速或减速。

-在本发明的变型中，其控制装置有利地将确定值最大限制为扭矩设定值的5％。

本发明还提出一种包括上述类型的控制设备的计算机。

本发明还提出了一种车辆，其可选地是机动车类型，并且包括：a)具有周转齿轮系的自动型变速箱，该周转齿轮系限定档位并且各自关联至包括活塞的离合器，该活塞在盘上施加压力；b)向变速箱提供发动机扭矩的原动机；以及c)上述类型的控制设备或上述类型的计算机。

本发明还提出了一种用于在车辆中实施控制的方法，该车辆包括：具有周转齿轮系的自动型变速箱，该周转齿轮系限定档位并且各自关联至包括活塞的离合器，该活塞在盘上施加压力；以及向变速箱提供发动机扭矩的原动机。该方法的特征在于，其包括如下步骤：当已经决定从退离档位变换到进入档位时，该方法确定与该进入档位关联的活塞所应施加的压力以完全传递发动机扭矩，并且在变速箱中的油温低于第一选定阈值、且从车辆投入使用以来包括该活塞的离合器的累计使用次数小于第二选定阈值时，本方法将发动机扭矩控制在扭矩设定值并将压力控制在最佳压力，以完全传递扭矩设定值，或者在油温高于第一选定阈值或使用次数大于第二选定阈值时，本方法将发动机扭矩控制在减小的扭矩设定值并将压力控制在减小的压力，以完全传递减小的扭矩设定值，减小的扭矩设定值等于扭矩设定值减去确定值，并且减小的压力小于最佳压力。

例如，在该步骤中，该方法根据选自车辆的当前速度、退离档位和车辆的当前操纵的至少一个参数来确定该确定值。

附图说明

通过审阅以下的详细描述和附图，本发明的其他特征和优点将显现，在附图中，图1示意性且功能性地示出了包括传动链和配备有根据本发明的控制设备的监控计算机的车辆。

具体实施方式

本发明尤其旨在提出一种用于配备至车辆V的控制设备DC，该车辆V包括传动链，该传动链包括至少一个(热力或非热力的)原动机MT，至少一个原动机MT将发动机扭矩cm提供给具有周转齿轮系的自动型变速箱BV。

在下文中，作为非限制性示例地，认为车辆V是机动车辆类型。这涉及例如汽车，并且尤其涉及混合动力汽车。然而本发明不限于这种类型的车辆。实际上，本发明涉及包括至少一个联接至具有周转齿轮系的自动型变速箱并且向至少一个车桥(或同功能的)提供发动机扭矩的(热力或非热力的)原动机的任意类型车辆。因此，本发明至少涉及陆地载具。

“非热力原动机”在此是指设置成单独或与热机一起地提供或回收扭矩以移动车辆的机器。这可以涉及例如电机(或电动机)、液压机、气动机(或压缩空气机)或飞轮。

此外，“热机”在此是指消耗燃料以产生用于移动车辆的扭矩的机器或发动机。

图1示意性地示出车辆V，其包括传动链、适于监控(或管理)传动链的运行的监控计算机CS、以及根据本发明的控制设备DC。

传动链在此尤其包括原动机MT、发动机轴AM、变速箱BV以及传动轴AT。

重要的是注意到，传动链在此是常规类型的(也就是说，其原动机MT是热力的，并且因此传动链不具有非热力原动机)。然而传动链可以是混合类型。在这种情况下，除了传动链的热力原动机外，传动链还包括至少一个非热力原动机，该非热力原动机负责基于存储在储能装置中的能量来为至少一个车桥(可选地与联接至热力原动机的车桥不同)产生扭矩，以补充或替代由热力原动机产生的发动机扭矩。每个非热力原动机可以例如是电机(或电动机)、液压机或气动机(或压缩空气机)或飞轮。

原动机MT(在此为热机)包括曲轴(未示出)，该曲轴紧固连接至发动机轴AM以驱动后者(AM)转动。原动机MT用于(在此)通过变速箱BV向至少一个第一车桥T1(此处为车轮桥)提供发动机扭矩cm。然而在混合动力的实施变型中，原动机MT可以通过离合器、非热力原动机和变速箱BV向至少一个车桥提供扭矩。

例如，第一车桥T1位于车辆V的前部，并且优选地且如图所示地通过(此处为前部的)差速器D1联接至传动轴AT。然而，在变型中，该第一车桥T1可以位于车辆V的后部。在另一变型中，热机MT可以为第一车桥T1和第二车桥T2提供发动机扭矩cm。

变速箱BV是自动类型，其具有限定档位(至少两个)的至少两个周转齿轮系TEj。在图1示出的非限制性示例中，变速箱BV包括三个周转齿轮系TE1至TE3(j＝1至3)。然而变速箱可以仅包括两个周转齿轮系或超过三个周转齿轮系(实际上这取决于所设计的档位的数量)。

每个周转齿轮系TEj包括例如尤其受控于(并因此联接至)离合器EMj的齿圈、行星轮、中心轮和行星架，离合器EMj包括活塞Pj，活塞Pj负责在所有(离合器的)盘DEj上施加压力。

该变速箱BV的输入联接至发动机轴AM，以接收由热机MT提供的发动机扭矩cm。该变速箱BV的输出连接至传动轴AT，以向传动轴AT提供传递扭矩ct。

传动链还包括起动器或交流发电机-起动器AD，其联接到热机MT并负责发动后者(MT)以使热机MT可以起动。该发动通过存储在可充电电池BR中的电能来完成，可充电电池BR还向与车辆V的电气设备连接的车辆V的车载网络供电。该可充电电池BR是超低压(例如12V、24V或48V)电池。

热机MT和变速箱BV的运行由监控计算机CS控制。

如上文所指出的，本发明提出了一种控制设备DC，用于配备至车辆V，以便控制在换档(从之前接合的退离档位变换到待接合的进入档位)期间由变速箱BV传递的发动机扭矩。

在图1所示的非限制性示例中，控制设备DC是监控计算机CS的一部分。但这不是必须的。实际上，该控制设备DC可以是直接或间接地联接到监控计算机CS的设备。因此，控制设备DC可以制造成软件模块(或信息模块或“软件”)的形式、或者电子电路(或“硬件”)与软件模块组合的形式。

根据本发明的控制设备DC包括控制装置MC，在热机MT正在提供此处用于使第一车桥T1的驱动轮转动的发动机扭矩cm期间，控制装置MC在每次例如由监控计算机CS决定换挡(从退离档位到进入档位)时进行干预。

该控制装置MC设置成实施以下控制：

-在变速箱BV中的油温th低于第一选定阈值S1，并且从车辆投入使用以来包括该活塞Pj的离合器EMj的累计使用次数nj小于第二选定阈值s2时，将发动机扭矩控制在扭矩设定值，并将压力控制在与进入档位相关联的活塞Pj所应施加的最佳压力po，以完全传递扭矩设定值cc。

-在该油温th高于第一选定阈值s1或该累计使用次数nj大于第二选定阈值s2时，将发动机扭矩控制在减小的扭矩设定值cr，并将压力控制在与进入档位相关联的活塞Pj所应施加的减小的压力pr，以完全传递减小的扭矩设定值cr，减小的扭矩设定值cr等于扭矩设定值cc减去确定值vc(即cr＝cc-vc)，并且该减小的压力pr小于最佳压力po。

换句话说，同时出现th<s1和nj<s2，在这种情况下，与进入档位关联的活塞Pj根据扭矩设定值cc在关联的盘Dej上施加最佳压力po；或者，出现th>s1或nj>s2，在这种情况下，与进入档位关联的活塞Pj根据等于cc-vc的减小的扭矩cr在关联的盘DEj上施加减小的压力pr。

应理解到，本发明要求车辆V的例如监控计算机CS或控制设备DC的设备在每次变换与变速箱BV的每个离合器EMj相关的档位期间，对该离合器EMj的使用次数nj进行计数。

本发明允许保证变速箱BV的使用寿命，但并不意味着，当变速箱BV是新的或较新的(nj较小)并且具有最佳油温th时会限制其扭矩传递能力。此外，换档期间的性能下降受到限制，并且仅在不干扰车辆V的驾驶员的特定条件下生效。

例如，控制装置MC可以设置成根据至少一个参数来确定确定值vc，该至少一个参数选自车辆V的当前速度、退离档位和车辆V的当前操纵。

车辆V的速度越高，确定值vc将越小。实际上，本领域技术人员已知的是，速度越高，移动所需的发动机扭矩越少。

进入档位越高，确定值vc越小。实际上，本领域技术人员已知的是，档位越高，移动所需的发动机扭矩越少。

在车辆V的当前操纵的情况下，例如在进入停车位或从停车位驶出时，应计算功率以保证操纵车辆V的可能性。

例如，控制装置MC可以从等于减小5％的设定扭矩cc的基础扭矩值开始，然后根据上述参数(速度、进入档位、操纵)中的至少一个调整该基础扭矩值，以获得确定值vc。

有利地，控制装置MC将确定值vc最大限制为扭矩设定值cc的10％。

还例如，控制装置MC可以使用包括在90℃至110℃之间的第一选定阈值s1。例如，控制装置MC可以使用等于100℃的第一选定阈值s1。通常，该第一选定阈值s1对应一个最大值，超过该最大值，变速箱BV(尤其是衬片)的磨损开始显著增加。

还例如，控制装置MC可以使用包括在25000和35000之间的第二选定阈值s2。例如，可以使用等于30000的第二选定阈值s2。该阈值s2对应液压元件(制动器和离合器EMj)的激活次数。阈值s2对应通常所谓的“任务剖面”，该任务剖面量化变速箱BV在其完全使用中将经历的换档次数。因此确定了液压元件的使用次数。

同样重要的是应注意到，还可以从控制方法的角度来考虑本发明，该控制方法尤其可以通过上述类型的控制设备DC来实施。由于通过实施根据本发明的方法提供的功能与上述控制设备DC所提供的功能相同，因此在下文中仅描述由方法提供的主要功能的组合。

该控制方法包括如下步骤：当已经(例如由监控计算机CS)决定从退离档位变换到进入档位时，由车辆V的控制设备DC实施的方法确定与进入档位关联的活塞Pj所应施加的压力，以完全传递发动机扭矩cm，并且该方法实施以下控制：

-在变速箱BV中的油温th低于第一选定阈值S1，并且从车辆投入使用以来包括该活塞Pj的离合器EMj的累计使用次数nj小于第二选定阈值S2时，将发动机扭矩cm控制在扭矩设定值cc，并将压力控制在最佳压力po，以完全传递扭矩设定值cc。

-在油温th高于第一选定阈值s1或使用次数nj大于第二选定阈值s2时，将发动机扭矩cm控制在减小的扭矩设定值cr并将压力控制在减小的压力pr，以完全传递减小的扭矩设定值cr，减小的扭矩设定值cr等于扭矩设定值cc减去确定值vc，并且减小的压力pr小于最佳压力po。

应注意到，在所有给出的示例中，虽然减小的压力pr小于最佳压力po，但减小的压力pr允许完全传递减小的扭矩设定值cr。最佳压力po和减小的压力pr之间的关系例如是线性函数：在这种情况下，如果减小的设定扭矩cr对应减小5％的设定扭矩cc，则减小的压力pr对应减小5％的最佳压力po。然而该函数不一定是线性的，并且该函数例如取决于技术和/或离合器EMj的架构、油温th、离合器EMj的转动速度。

此外，如已说明的，最佳压力po对应增加的最小压力，最小压力精确地传递扭矩设定值cc，该增加是指最小压力的5％到10％之间的安全限度。同样，减小的压力pr对应增加的最小减小压力，最小减小压力精确地传递减小的扭矩设定值cr，该增大是指最小减小压力的5％至10％之间的安全限度。然而，为了避免离合器EMj在油温th高于第一选定阈值s1或使用次数nj大于第二选定阈值s2时出现显著磨损，考虑最佳压力po和减小的压力pr之间的不同的安全限度可能是有利的。例如，可以将更大的安全限度应用于减小的压力pr，以进一步限制离合器EMj打滑的可能性，并因此限制其磨损。

Claims (10)

1.一种用于车辆(V)的控制设备(DC)，包括:

自动类型的变速箱(BV)，其具有周转齿轮系，所述周转齿轮系限定档位并且各自关联至包括活塞的离合器，所述活塞在盘上施加压力，以及

原动机(MT)，其向所述变速箱(BV)提供发动机扭矩，

其特征在于，所述控制设备包括控制装置(MC)，当已经决定从退离档位变换到进入档位时，所述控制装置确定与所述进入档位关联的活塞所应施加的压力，以完全传递发动机扭矩，所述控制装置(MC)实施以下控制：

在所述变速箱(BV)中的油温低于第一选定阈值，并且从所述车辆投入使用以来包括所述活塞的所述离合器的累计使用次数小于第二选定阈值时，将所述发动机扭矩控制在扭矩设定值，并将所述压力控制在最佳压力，以完全传递所述扭矩设定值；

在所述油温高于所述第一选定阈值或所述使用次数大于所述第二选定阈值时，将所述发动机扭矩控制在减小的扭矩设定值，并将所述压力控制在减小的压力，以完全传递所述减小的扭矩设定值，所述减小的扭矩设定值等于所述扭矩设定值减去确定值，并且所述减小的压力小于所述最佳压力。

2.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述控制装置(MC)根据至少一个参数来确定所述确定值，所述至少一个参数选自所述车辆(V)的当前速度、退离档位和所述车辆(V)的当前操纵。

3.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述控制装置(MC)使用包括在90℃至110℃之间的第一选定阈值。

4.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于，所述控制装置(MC)使用包括在25000至35000之间的第二选定阈值。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的控制设备，其特征在于，所述控制装置(MC)将所述确定值最大限制为所述扭矩设定值的10％。

6.一种计算机，其特征在于，包括根据权利要求1-5中任一项所述的控制设备(DC)。

7.一种车辆(V)，包括：自动类型的变速箱(BV)，其具有周转齿轮系，所述周转齿轮系限定档位并各自关联至包括活塞的离合器，所述活塞在盘上施加压力；以及原动机(MT)，其向所述变速箱(BV)提供发动机扭矩；其特征在于，所述车辆还包括根据权利要求1至5中任一项的控制设备(DC)或根据权利要求6的计算机。

8.根据权利要求7所述的车辆，其特征在于，所述车辆是机动车辆类型。

9.一种用于控制车辆(V)的方法，所述车辆包括：

自动类型的变速箱(BV)，其具有周转齿轮系，所述周转齿轮系限定档位并且各自关联至包括活塞的离合器，所述活塞在盘上施加压力，以及

原动机(MT)，其向所述变速箱(BV)提供发动机扭矩，

其特征在于，所述方法包括如下步骤：当已经决定从退离档位变换到进入档位时，所述方法确定与所述进入档位关联的所述活塞所应施加的压力，以完全传递所述发动机扭矩，并且所述方法实施以下控制：

在所述变速箱(BV)中的油温低于第一选定阈值，并且从所述车辆投入使用以来包括所述活塞的所述离合器的累计使用次数小于第二选定阈值时，将所述发动机扭矩控制在扭矩设定值，并将所述压力控制在最佳压力，以完全传递所述扭矩设定值，

在所述油温高于所述第一选定阈值或所述使用次数大于所述第二选定阈值时，将所述发动机扭矩控制在减小的扭矩设定值，并将所述压力控制在减小的压力，以完全传递所述减小的扭矩设定值，所述减小的扭矩设定值等于所述扭矩设定值减去确定值，并且所述减小的压力小于所述最佳压力。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述方法的步骤中，所述方法根据至少一个参数确定所述确定值，所述至少一个参数选自所述车辆(V)的当前速度、所述退离档位和所述车辆(V)的当前操纵。

Images