CN112654806B

CN112654806B - 车辆中的方向转换控制

Info

Publication number: CN112654806B
Application number: CN201980056723.4A
Authority: CN
Inventors: R·N·哈珀; A·阿瓦纳; C·L·温库普; M·帕拉马斯瓦姆
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2019-08-15
Publication date: 2022-08-05
Anticipated expiration: 2039-08-15
Also published as: US20210316731A1; WO2020046592A1; GB201814104D0; EP3844423A1; CN112654806A; GB2576746A; GB2576746B; US11572069B2

Abstract

本发明涉及一种响应于操作员请求的方向转换来控制车辆变速器中的挡位选择的方法，并且涉及一种控制系统，用于控制挡位选择以管理车辆从第一方向转换到第二方向(例如，前进转换到后退)的方向转换。该方法将当前变速器输出速度与预定方向转换阈值变速器输出速度进行比较。如果所述当前变速器输出速度小于或等于所述预定方向转换阈值变速器输出速度，则使变速器执行方向转换，以从初始第一方向挡位转换到相同的第二方向挡位，或者如果不存在对应于该初始第一方向挡位的第二方向挡位，则转换到下一个最高的第二方向挡位。如果所述当前变速器输出速度大于所述预定方向转换阈值变速器输出速度，则禁止方向转换，直到所述当前变速器输出速度减慢至小于或等于所述预定方向转换阈值变速器输出速度。

Description

车辆中的方向转换控制

技术领域

本发明涉及一种响应于操作员请求的方向转换来控制车辆变速器中的挡位选择的方法，并且涉及一种用于控制挡位选择以管理车辆中的方向转换的控制系统。

背景技术

比如作业机械、采矿设备以及其他作业车辆等许多车辆可以包含联接到动力源(比如内燃发动机或电动机)的动力转换变速器，以更灵活地使用动力源的动力输出。这种车辆的变速器通常包括多个变速和换向离合器，以及多个变速器挡位，其中，成对的变速和换向离合器的组合有效地补充了变速器挡位，以提供多个变速器齿数比。该变速器不仅可以提供多个挡位，这些挡位具有使作业机械得以在相对宽范围的速度或条件下行驶的齿数比，这些速度或条件在没有变速器的情况下可能是不切实际的，而且还可以用于在前进和后退之间改变车辆方向。一些变速器经配置以自动换挡，以提高车辆在其速度范围内的操作便利性。

车辆行驶的方向可以由操作员通过比如操纵杆等合适的控制装置来选择。为在车辆移动时改变行驶方向，操作员选择方向转换，这在比如反铲装载机和叉车等车辆上尤其常见。通过选择与行驶方向相反的驱动方向，操作员可以在改变方向过程中减速。虽然可接受一些换向换挡，但是不期望发生某些换挡，例如高速换向换挡，从一个方向上的高速变速器挡位转换到相反方向上的低速变速器挡位，因为当接合时，它们可能会损坏一个或两个建议进入的变速和换向离合器。

在变速器换挡过程中，能量被传递到离合器片，并且能量的大小与离合器片的速度差成比例。高速方向转换中，离合器片在接合前通过高速差速器反向旋转。因此，在离合器完全锁定所需的时间内，大量能量被传递到离合器片，由于摩擦而从动能转换成热能。增加的能量需求使变速过程中在变速器离合器处产生的热量增加，并且当离合器温度反复超过离合器部件的材料耐久性极限时，会导致离合器过早失效。当车辆加速且离合器使车辆升挡时，以及当车辆减速且离合器保持当前挡位或发动机制动降挡时，会出现类似的问题。一些动力换挡变速器中，在高速换向换挡过程中，进入的换向离合器通常最容易损坏，因为在这样换挡过程中，车辆的大部分能量被换向离合器有效地吸收。

减轻这种行为的一个选择是发出警告，但这仍可能存在潜在的损害发生。另一个选择是禁止方向转换。禁止换挡包含保持原挡位但限制发动机转速以减慢机械速度，或选择空挡以减慢车辆速度。禁止换挡可能存在问题，因为车辆的行为可能不符合操作员的预期。当操作员期望快速减速时，如果只实现了中等程度的减速或没有减速，这可能会导致控制性能下降或需要使用不便的停止机构，比如放下作业工具或使用停车制动器。

因此，需要一种控制策略来将车辆减慢至变速器方向转换合适的速度，从而在保持车辆控制的同时防止变速器损坏。

US9689490B2描述了一种用于平地机的变速挡位选择和换挡执行的方法，包含用于控制方向转换挡位选择的方法。当变速器输出轴的转速大于预定极限时，防止变速器直接换挡至倒挡。相反，变速器在最初降挡至较低的前进挡(例如从4F至3F)，并且施加减速力以使作业机械速度减慢，直到变速器输出轴的转速小于预定最大速度极限。当速度小于预定极限时，通过将变速器换挡至较低的倒挡(例如从3F至1R)来完成方向转换。这是组合式方向转换，即换向和换挡。在一些情况下，禁止方向转换，直到操作员将机械减慢至低于预定速度。

但是，这种控制策略可能不适用于所有类型的机械和所有类型的变速器系统。

发明内容

因此，本发明提供了一种控制车辆变速器中的挡位选择的方法，所述车辆具有动力单元和自动变速器，所述变速器具有多个第一方向挡位和多个第二方向挡位，该多个第一方向挡位经配置以在第一方向上移动所述车辆，该多个第二方向挡位经配置以在与该第一方向相反的第二方向上移动所述车辆，所述方法包括以下步骤：

当所述变速器处于初始第一方向挡位时，确定车辆操作员的方向转换请求，以将所述车辆从所述第一方向移动到所述第二方向；

确定当前变速器输出速度；

将所述当前变速器输出速度与预定方向转换阈值变速器输出速度进行比较；以及

如果所述当前变速器输出速度小于或等于所述预定方向转换阈值变速器输出速度，则使所述变速器执行方向转换，以从所述初始第一方向挡位转换到所述相同的第二方向挡位，或者如果不存在对应于所述初始第一方向挡位的第二方向挡位，则转换到下一个最高的第二方向挡位，以及

如果所述当前变速器输出速度大于所述预定方向转换阈值变速器输出速度，则禁止方向转换，直到所述当前变速器输出速度减慢至小于或等于所述预定方向转换阈值变速器输出速度。

本发明还提供了一种用于控制车辆变速器中的挡位选择的控制系统，所述车辆具有动力单元和间接驱动自动变速器，所述变速器具有多个第一方向挡位和多个第二方向挡位，该多个第一方向挡位经配置以在第一方向上移动所述车辆，该多个第二方向挡位经配置以在与该第一方向相反的第二方向上移动所述车辆，所述控制系统经配置以；

当所述变速器处于初始第一方向挡位时，评估方向控制信号，以确定车辆操作员做出方向转换请求的时间，从而将所述车辆从所述第一方向移动到所述第二方向；

确定当前变速器输出速度；

如果所述当前变速器输出速度小于或等于所述预定方向转换阈值变速器输出速度，则生成变速器方向转换信号，以使所述变速器执行方向转换，从而从所述初始第一方向挡位转换到所述相同的第二方向挡位，或者如果不存在对应于所述初始第一方向挡位的第二方向挡位，则转换到下一个最高的第二方向挡位，以及

本发明还提供了一种车辆，包括：

动力单元；

间接驱动自动变速器，所述变速器具有多个第一方向挡位和多个第二方向挡位，该多个第一方向挡位经配置以在第一方向上移动所述车辆，该多个第二方向挡位经配置以在与该第一方向相反的第二方向上移动所述车辆；

操作员致动的输入方向控制装置，其经配置以生成方向控制信号；

至少一个变速器输出速度传感器，其经配置以测量所述变速器输出端的当前速度，并生成变速器输出速度信号；以及

上面提及的控制系统，其通过操作连接到所述动力单元、所述变速器、所述输入方向控制装置、所述至少一个变速器输出速度传感器。

附图说明

下面仅通过示例的方式，参考以下附图来描述本发明的各个方面，其中：

图1是反铲装载机的侧视图，该反铲装载机是适用于实施本发明的方法和控制系统的车辆；

图2是包括用于实施本发明的方法的变速器控制系统的动力传动系的示意图；

图3是图1车辆的变速器系统的图形表示；

图4是图3的变速器系统的截面图；

图5是包括图2的变速器控制系统和相关控制部件的机械控制系统的示意图；

图6是示出根据本发明的方法的挡位选择例程的流程图；并且

图7是由图2的变速器控制系统实施的示例性方向转换控制逻辑的数据表。

具体实施方式

图1示出了车辆10的示例，在该例中是反铲装载机，其适于实施本发明的方法和控制系统。但是，车辆10可以是另一种类型的车辆或作业机械。车辆10可以包括主单元13和动力单元19(图1中未示出)，主单元13具有用于操作员的驾驶室14，动力单元19(比如内燃发动机)用于向地面接合装置15(比如履带或车轮)提供动力。车辆10可以包括第一工具11(在该例中是铲斗)和第一臂装置16(反铲)，第一工具11可以通过已知的联接装置17连接到该第一臂装置16。车辆10还可以包括第二工具12，在该例中也是铲斗，其通过第二臂装置18连接到主单元13。第一臂装置16和第二臂装置18以及第一工具11和第二工具12可以借助于本领域已知的合适的液压系统来操控。根据车辆10的预期用途和功能，适于实施本发明的方法的车辆10可以具有任何替代配置，包括或不包括一些臂、工具和/或附件。

地面接合装置15可以由通过操作连接在动力单元19和地面接合装置15之间的自动变速器21(见图2至图4)提供动力。旋转动力单元输出轴(未示出)可以从动力单元19延伸，并且可以通过变矩器或本领域已知的另一种间接驱动连接而直接连接到变速器输入轴22。可选地，变速器21可以是直接驱动系统，这可能需要对系统进行不同于间接驱动系统的校准。变速器输出轴23可以通过主减速器等(未示出)连接到地面接合装置15。变速器21可以是如图所示的常啮合式变速器，或者是另一种类型的变速器。如本领域已知的，变速器21可以包括一系列挡位，这些挡位通过离合器26和制动器的组合而选择性地接合。离合器26可以包括多个变速离合器和换向离合器。虽然未详细描述，但是换向和变速离合器的组合有效地提供了多个变速器挡位，这些变速器挡位控制动力单元19和地面接合装置15之间的动力传递。可以提供变速器挡位以在第一前进方向(通常)和第二方向(通常为后退方向)上移动车辆10。因此，变速器21可以具有多个第一方向变速器挡位和第二方向变速器挡位，第一方向变速器挡位可以是前进变速器挡位(例如1F、2F、3F、4F)，第二方向变速器挡位可以是后退变速器挡位(例如1R、2R、3R)。比如操纵杆或开关装置等合适的换挡控制装置20可以设在驾驶室14中，以使操作员得以选择车辆10的期望行驶方向，即前进、空挡或后退，从而用作输入方向控制装置31。换挡控制装置20还可以使操作员得以请求升挡或降挡，从而用作输入挡位控制装置32。但是，后一种功能可以由单独的设备提供，比如开关。比如油门踏板或加速器等合适的输入速度控制装置30也可以设在驾驶室14中，以使操作员得以调节车辆10的速度。

变速器21可以电联接到变速器控制系统24，变速器控制系统24可以至少通过控制离合器26的接合和分离来电子控制变速器21的操作。离合器26可以是液压致动的离合器26，其设置在液压回路中，并且每个离合器26可操作以响应于加压液压流体的致动流动而以已知的方式接合。变速器控制系统24可以包括开/关离合器控制系统，该系统在每个换挡过程中控制所需的速度和方向离合器26。离合器26可以借助于电磁阀装置来控制，该电磁阀装置包括对应于每个离合器26的螺线管。螺线管的致动，例如在接收到合适的控制信号时，可以使螺线管将加压液压流体的致动流引导至其相应的离合器26。

在请求在前进/后退方向上升挡或降挡的情况下，开/关控制机构通过接通相关联的螺线管来实现即将接合的速度离合器26的接合，并且通过断开相关联的螺线管来实现对应的即将脱开的速度离合器26的分离。在选择了方向转换的情况下，以类似的方式接合和分离对应的速度和方向离合器26。这种开/关控制机构在本领域是已知的。可选地，变速器系统可以具有其他类型的离合器控制装置，比如电子离合器压力控制装置。

尽管未示出变速器控制系统24的物理配置，但是它可以包括多个传统电子部件、模数转换器、输入输出设备、螺线管驱动器、电子电路以及一个或多个处理器。应该理解，一个或多个处理器可以包括一个或多个微处理器、控制器或任何其他合适的计算设备、资源、硬件、软件或嵌入式逻辑。变速器控制系统24可以包括处理器、主存储器和/或硬盘驱动器中的存储器，其携带一组非瞬态机器可读指令或软件/代码，当这些指令或软件/代码由一个或多个处理器执行时，使变速器控制系统24以本文描述的方式操作挡位选择例程45。

变速器控制系统24可以包括多个部件或模块，这些部件或模块对应于要由此执行的功能任务。在这点上，说明书中的″模块″将被理解为包含代码、计算或可执行指令、数据或计算对象的可识别部分，以实现特定的功能、操作、处理或过程。由此得知，模块不需要在软件中实施；模块可以用软件、可选的硬件或者软件和硬件的组合来实施。进一步地，模块不需要整合到一个系统中，但是可以分布在多个其他设备和系统中，以提供本文描述的功能。在一个示例实施例中，如本文所述，执行前述机器可读指令或软件/代码的一个或多个处理器可以有效地提供模块或其功能。

作为替代，变速器控制系统24可以是模拟或机电设备。

变速器控制系统24可以是控制车辆10的其他功能的主机械控制系统25(如图5所示)的一部分。机械控制系统25可以是任何合适的已知类型，并且可以包括发动机控制单元(ECU)等。机械控制系统可以包括存储器和处理单元，存储器可以存储数据形式的指令或算法，处理单元可以经配置以基于指令执行操作。存储器可以包括用于存储计算机程序指令的任何合适的计算机可访问存储介质或非暂时性存储介质，比如RAM、SDRAM、DDR、SDRAM、RDRAM、SRAM、ROM、磁介质、光介质等。处理单元可以包括能够执行存储在存储器中的指令的任何合适的处理器，比如微处理器、单处理器、多处理器等。可选地，变速器控制系统24可以是电连接到机械控制系统25的独立控制单元。

机械控制系统25可以电连接到车辆10的控制元件以及各种输入设备，用于指令车辆10的操作并监控其性能。机械控制系统25可以连接到检测操作员输入的多个输入设备，这些输入设备向机械控制系统25提供需求信号，输入设备可以包含：

-输入速度控制装置30，其生成速度控制信号；

-输入方向控制装置31，其生成方向控制信号；以及

-输入挡位控制装置32，其生成挡位选择信号。

机械控制系统25还可以电连接到多个传感装置，这些传感装置提供传感器信号，该信号带有指示车辆10的实时运行状况的值。传感器可以包含：

-连接到输出轴23的至少一个变速器输出速度传感器33，其发送变速器输出速度信号，该信号带有指示变速器输出轴23的旋转变速器输出速度(TOS)的值；以及

-油温传感器36，比如设置在变速器壳体或其他动力传动系部件内的热电偶，其可以发送油温传感器信号，该信号是对应于油温的值。尽管本文描述的控制策略可能不使用油温值，但是温度对变速器油有显著影响，并且可以阻止或允许某些操作模式。因此，它们可以在修改后的策略版本中使用。

机械控制系统25还可以电连接到输出设备，控制信号被发送到这些输出设备，并且机械控制系统25可以从这些输出设备接收控制信号。输出设备可以包含：

-发动机节气门37，其可以控制动力单元19的速度；

-一个或多个离合器致动器38，其可以控制变速器离合器26(通过变速器控制系统24)在可用挡位之间切换；

-制动致动器或致动器39，其可以使液压流体流向制动设备以接合车辆10并降低车辆10的速度；以及

-其他减速装置致动器40，其可被选择性地操作以降低TOS(变速器输出速度)。尽管本文描述的控制策略的示例可以不使用制动和减速系统，但是它们可以在修改的策略中使用。

变速器控制系统24可以经编程以响应于操作员通过输入方向控制装置31请求的方向转换来执行挡位选择例程45。挡位选择例程45可以包括基于控制策略的逻辑，该控制策略被设计成防止发动机/变速器损坏并帮助操作员控制车辆10。该逻辑可以确保车辆10在执行方向转换之前以适当的速度移动。因此，挡位选择例程45可以在最初就禁止请求的方向转换。在不立即执行请求的方向转换的情况下，挡位选择例程45可以被设计成执行一个或多个顺序降挡，以从初始挡位(即，请求方向转换时的挡位)转换到相同车辆行驶方向上的二级挡位，从而帮助车辆10减速。在某些条件下，挡位选择例程45还可以保持初始挡位，并且可以执行发动机减速指令，该指令也帮助车辆10减速。然后，仅当车辆10以适当的速度移动时，才执行方向转换，并且所选择的相反方向挡位可以是与当前车辆速度匹配的挡位。因此，可以选择相同的相反方向挡位作为初始挡位或二级挡位。该逻辑使用如变速器输出速度传感器33测量的当前TOS，并将其与编程到变速器控制系统24中的预定方向转换阈值TOS进行比较。

车辆10的方向转换阈值TOS可以基于改变车辆10的方向所消耗的最大能量，而不超过车辆10的部件(比如变速器21和变速器离合器26)的操作极限。方向转换阈值TOS可以预先编程到变速器控制系统24中。方向转换阈值TOS可以从车辆10的测试数据中凭经验导出，并且可以使用功率和能量分析来导出，以确定离合器26在不引起损坏的情况下可以采用的方向转换阈值TOS极限。车辆10和变速器21的不同配置可以具有不同的方向转换阈值TOS。

机械控制系统25和/或变速器控制系统24还可以被编程为具有预定降挡禁止阈值TOS，用于每个降挡(即，降挡至相同方向的挡位)。这些可以防止变速器21降挡至较低挡位，这将有动力单元19超速的风险。

图6示出了根据本发明的方法，在本文描述的车辆10中使用的挡位选择例程45的控制逻辑的一个实施例。挡位选择例程45可以从框46开始，此时操作员做出从前进转换到后退或从后退转换到前进的方向转换请求。变速器控制系统24可以连续评估来自输入方向控制装置31的方向控制信号的值，并且当方向控制信号值从车辆10的当前行驶方向(第一方向)改变到相反方向(第二方向)时，将确定已经做出了方向转换请求。如果通过方向控制信号的变化确定了方向转换请求，则控制可以转到框47。

在框47，变速器控制系统24可以基于变速器输出速度传感器33进行的测量来确定当前TOS。

在框48，变速器控制系统24可以将当前TOS与请求的方向转换的方向转换阈值TOS进行比较。

如果当前TOS等于或小于方向转换阈值TOS，则控制可以转到框49，在框49，可以向变速器21生成变速器方向转换信号，这可以使变速器21执行请求的方向转换至第二方向上的相同挡位(这被称为直线方向转换)。如果相反方向上没有相同挡位(例如，如果有4个前进挡和3个倒挡，并且方向转换是从4F开始)，则可以转换至另一个方向上的下一个最高的挡位(在前面的示例中，转换至3R)。

如果当前TOS大于方向转换阈值TOS，则控制可以转到框50。在框50，挡位选择例程45可以禁止方向转换，并且可以向变速器21生成一个或多个变速器降挡信号，以执行一个或多个顺序降挡至第一方向上的较低挡位(在下文中被称为二级挡位)，或者保持初始挡位，直到当前TOS下降至或低于方向转换阈值TOS。由于降挡而改变挡位可以使发动机制动以降低车辆10的速度，并因此降低TOS。挡位旋转例程45可选地或附加地发出发动机减速信号，以降低发动机转速(即，动力单元19的速度)。机械控制系统25可以在接收到这样的发动机减速信号时覆盖发动机节气门37。在指令的发动机转速低于实际发动机转速的情况下，机械控制系统25可以限制对动力单元19的燃料供给，使得动力单元19可以通过变速器21转动。这意味着变速器21可以消耗能量来转动动力单元19，这可以降低其速度。可以限制发动机减速指令，使得不存在由动力单元19提供的正扭矩。减速也可以由动力单元19的泵送损失以及动力单元19和车辆10上的寄生负载提供。较低挡位(和变矩器特性)可以起到反向驱动动力单元19至最高的适当速度，以克服这些损失，从而使减速效果最大化。挡位选择例程45可以选择第一方向上具有降挡禁止阈值TOS的最低挡位，该降挡禁止阈值TOS大于当前TOS，并且可以使变速器21顺序降挡至该挡位。然后可以保持该挡位，直到当前TOS下降至或低于方向转换阈值TOS。

如果初始挡位的降挡禁止阈值TOS大于当前TOS，则挡位选择例程45可以保持初始挡位，并等待当前TOS下降至或低于方向转换阈值TOS，从而生成变速器方向转换信号。

然后，控制可以转到框49，并且如果操作员仍然请求方向转换，即方向转换请求仍然有效，则可以向变速器21生成变速器方向转换信号，该信号可以使得执行方向转换至第二方向上的相同挡位(或在不存在第二方向上对应挡位的情况下，转换至下一个最高的挡位)。

工业实用性

执行挡位选择例程45的本发明的方法尤其适用于使用开/关离合器控制系统的车辆，比如反铲装载机，尽管它也可以应用于操作其他类型的离合器控制装置的其他类型的车辆。该方法可以有效地限制由于从高速方向转换到离合器的热能耗散而导致的变速器损坏，并且可以因此减轻变速器离合器的劣化和过早失效。在挡位选择例程45中使用的逻辑可以借助于相同方向上的向下换挡来控制TOS，以将车辆10减慢至一个速度，在该速度下，使行驶方向反向的直线方向转换不会导致变速器损坏。该方法不会试图对方向转换强加任何时间限制，而只对速度加以时间限制。基于时间的控制策略可能会受到系统反馈不足的影响。通过使用速度，该策略可以响应得更快或更慢，这取决于系统，并且可以提供更好的性能和保护。

图7的表格中给出了由变速器控制系统24执行的挡位选择例程45中执行的逻辑步骤的示例。现在将基于示例性变速器21更详细地描述这一点，该变速器21具有四个前进变速器挡位1F、2F、3F、4F和三个后退变速器挡位1R、2R、3R以及1000rpm的方向转换阈值TOS。本例的降挡禁止阈值TOS如下表所示。

降挡	降挡禁止阈值TOS
		4F-3F	1345
3F-2F	1020
		2F-1F	717
2R-1R	717
		3R-2R	1345

应当注意，图7所示的表并没有将1F或1R作为方向转换的初始挡位。这是因为，在该实施例中，当前TOS在这些挡位中不会达到破坏性速度。此外，可以在挡位选择例程45的降挡策略中避免1F或1R，以防止过多的扭矩通过变速器，这可能比操作员预期的扭矩更大。可选地，车辆10可能行驶得太快，如果挡位突然降低，可能导致1R/1F损坏。可以是单独的控制策略来防止动力单元19超速。本发明的控制策略可以被设计成与变速器控制系统24和/或机械控制系统25被编程为实施的其他控制策略相互作用。

如果初始挡位(即，当请求方向转换时的挡位)为3F且当前TOS等于或低于1000rpm的方向转换阈值TOS，则挡位选择例程45可以生成变速器方向转换信号，该信号使变速器21立即执行方向转换至3R(即，执行方向转换至另一方向上的相同挡位)。但是，如果当前TOS超过1000rpm，如1010rpm，则挡位选择例程45可以在最初就禁止方向转换(通过不生成变速器方向转换信号)，并且可以生成变速器降挡信号，以使变速器21执行降挡至相同方向上的下一个最低的挡位2F(即，二级挡位)。挡位选择例程45还可以生成发动机减速信号，以降低发动机转速。发动机转速的降低和/或较低挡位可以使车辆10的速度减速并降低当前TOS。不利的坡度、有效载荷、摩擦效应、发动机功率不足可以是也有助于车辆10自然减慢的变量。当当前TOS下降至1000rpm或低于1000rpm且操作员仍请求方向转换时，挡位选择例程45可以生成变速器方向转换信号，以使变速器21执行方向转换至2R(即，执行方向转换至第二方向上的相同挡位)。

挡位选择例程45可以不选择1F作为进一步降挡的二级挡位，因为在该示例中2F至1F降挡的降挡禁止阈值TOS是717rpm，这低于2F至2R方向转换的1000rpm的方向转换阈值TOS。这同样适用于相反的情况(即，选择1R)。这可以适用于以下示例中的每一个示例。

如果初始挡位为2F且当前TOS等于或低于1000rpm的方向转换阈值TOS，则挡位选择例程45可以生成变速器方向转换信号，该信号使变速器21立即执行方向转换至2R(即，执行方向转换至第二方向上的相同挡位)。但是，如果当前TOS超过1000rpm，挡位选择例程45可以通过保持初始挡位2F而在最初就禁止方向转换，并生成发动机减速信号，以降低发动机转速。当当前TOS下降至1000rpm或低于1000rpm时，挡位选择例程45可以生成变速器方向转换信号，该信号使变速器21执行方向转换至2R(即，执行方向转换至第二方向上的相同挡位)。

如果初始挡位为4F且当前TOS等于或低于1000rpm的方向转换阈值TOS，则挡位选择例程45可以生成变速器方向转换信号，以使变速器21立即执行方向转换至3R(即，下一个最高的倒挡，因为本例中没有4R)。但是，如果当前TOS超过1000rpm，例如在1010rpm，则挡位选择例程45可以在最初就禁止方向转换，并且可以生成变速器方向转换信号，以使变速器21执行作为相同方向上的第一二级挡位的第一降挡3F，然后再执行作为第二二级挡位的第二降挡至2F。挡位选择例程45还可以生成发动机减速信号，以降低发动机转速。当当前TOS随后下降至1000rpm或低于1000rpm时，挡位选择例程45可以生成变速器方向转换信号，以使变速器21执行方向转换至2R(即，执行方向转换至第二方向上的相同挡位)。

如果在初始挡位为4F且当前TOS为例如1050rpm时请求方向转换，则由于当前TOS高于3F至2F的降挡阈值TOS(即，1020rpm)，因此只能执行从4F至3F的第一降挡。因此，3F可以是二级挡位，其将保持被选择，直到当前TOS下降至1000rpm或低于1000rpm，在这一点上，挡位选择例程45可以生成变速器方向转换信号，以使变速器21执行方向转换至3R(即，执行方向转换至另一方向上的相同挡位)。在这种情况下，当当前TOS在1000rpm至1020rpm之间时，根据校准情况，可以选择2F，也可以不选择2F。

如果初始挡位为3R且当前TOS等于或低于1000rpm的方向转换阈值TOS，则挡位选择例程45可以生成变速器方向转换信号，以使变速器21执行方向转换至3F(即，执行方向转换至另一方向上的相同挡位)。但是，如果当前TOS超过1000rpm，例如在1010rpm，则挡位选择例程45可以在最初就禁止方向转换，并且可以生成变速器方向转换信号，以使变速器21执行降挡至2R，2R是相同方向上的二级挡位。挡位选择例程45还可以引起生成发动机减速信号，以降低发动机转速。当当前TOS下降至1000rpm或低于1000rpm时，挡位选择例程45可以生成变速器方向转换信号，以使变速器21执行方向转换至2F(即，执行方向转换至第二方向上的相同挡位)。

如果初始挡位为2R且当前TOS等于或低于1000rpm的方向转换阈值TOS，则挡位选择例程45可以生成变速器方向转换信号，以使变速器21执行方向转换至2F(即，执行方向转换至另一方向上的相同挡位)。但是，如果当前TOS超过1000rpm，则挡位选择例程45可以在最初就禁止方向转换且保持初始挡位2R，并且生成发动机减速信号，以降低发动机转速。当当前TOS下降至1000rpm或低于1000rpm时，挡变速器例程24可以生成变速器方向转换信号，以使变速器21执行方向转换至2F(即，执行方向转换至第二方向上的相同挡位)。

Claims

1.一种控制车辆变速器中的挡位选择的方法，所述车辆具有动力单元和通过变矩器连接至所述动力单元的自动变速器，所述自动变速器具有多个第一方向挡位和多个第二方向挡位，所述多个第一方向挡位经配置以在第一方向上移动所述车辆，所述多个第二方向挡位经配置以在与所述第一方向相反的第二方向上移动所述车辆，所述方法包括以下步骤：

当所述自动变速器处于初始第一方向挡位时，确定车辆操作员的方向转换请求，以将所述车辆从所述第一方向移动到所述第二方向；

确定当前变速器输出速度；

在将所述当前变速器输出速度与预定降挡禁止阈值变速器输出速度进行比较之前，将所述当前变速器输出速度与预定方向转换阈值变速器输出速度进行比较；以及

如果所述当前变速器输出速度小于或等于所述预定方向转换阈值变速器输出速度，则使所述自动变速器执行方向转换，以从所述初始第一方向挡位转换到相同的第二方向挡位，或者如果不存在对应于所述初始第一方向挡位的第二方向挡位，则转换到下一个最高的第二方向挡位，以及

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

如果所述当前变速器输出速度大于所述预定方向转换阈值变速器输出速度，则使所述自动变速器执行一个或多个降挡，以从所述初始第一方向挡位转换到二级第一方向挡位，所述二级第一方向挡位是具有预定降挡禁止阈值的最低挡位，所述预定降挡禁止阈值大于所述当前变速器输出速度，每个降挡将顺序地降到下一个最高的第一方向挡位，以及

当所述当前变速器输出速度减慢至小于或等于所述预定方向转换阈值变速器输出速度时，并且如果所述方向转换请求仍然有效，则使所述自动变速器执行方向转换，以从所述二级第一方向挡位转换到所述相同的第二方向挡位，或者如果不存在对应于所述二级第一方向挡位的第二方向挡位，则转换到下一个最高的第二方向挡位。

3.根据权利要求1所述的方法，其中：

如果所述初始第一方向挡位是最低挡位，所述最低挡位具有大于所述当前变速器输出速度的预定降挡禁止阈值，则保持所述初始第一方向挡位，以及

当所述当前变速器输出速度减慢至小于或等于所述预定方向转换阈值变速器输出速度时，并且如果所述方向转换请求仍然有效，则使所述自动变速器执行方向转换，以从所述初始第一方向挡位转换到所述相同的第二方向挡位，或者如果不存在对应于所述初始第一方向挡位的第二方向挡位，则转换到下一个最高的第二方向挡位。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：执行发动机减速信号，以降低所述动力单元的速度。

5.一种用于控制车辆变速器中的挡位选择的控制系统，所述车辆具有动力单元和通过变矩器连接至所述动力单元的自动变速器，所述自动变速器具有多个第一方向挡位和多个第二方向挡位，所述多个第一方向挡位经配置以在第一方向上移动所述车辆，所述多个第二方向挡位经配置以在与所述第一方向相反的第二方向上移动所述车辆，所述控制系统经配置以；

当所述自动变速器处于初始第一方向挡位时，评估方向控制信号，以确定车辆操作员做出方向转换请求的时间，从而将所述车辆从所述第一方向移动到所述第二方向；

确定当前变速器输出速度；

如果所述当前变速器输出速度小于或等于所述预定方向转换阈值变速器输出速度，则生成变速器方向转换信号，以使所述自动变速器执行方向转换，从而从所述初始第一方向挡位转换到相同的第二方向挡位，或者如果不存在对应于所述初始第一方向挡位的第二方向挡位，则转换到下一个最高的第二方向挡位，以及

6.根据权利要求5所述的控制系统，其中：

如果所述当前变速器输出速度大于所述预定方向转换阈值变速器输出速度，则所述控制系统还经配置以生成降挡信号，以使所述自动变速器执行一个或多个降挡，以从所述初始第一方向挡位转换到二级第一方向挡位，所述二级第一方向挡位是具有预定降挡禁止阈值的最低挡位，所述预定降挡禁止阈值大于所述当前变速器输出速度，每个降挡将顺序地降到下一个最高的第一方向挡位，以及

当所述当前变速器输出速度减慢至小于或等于所述预定方向转换阈值变速器输出速度时，并且如果所述方向转换请求仍然有效，则生成方向转换信号，所述转换信号使所述自动变速器执行方向转换，以从所述二级第一方向挡位转换到所述相同的第二方向挡位，或者如果不存在对应于所述二级第一方向挡位的第二方向挡位，则转换到下一个最高的第二方向挡位。

7.根据权利要求5所述的控制系统，其中：

如果所述初始第一方向挡位是最低挡位，所述最低挡位具有大于所述当前变速器输出速度的预定降挡禁止阈值，则所述控制系统经配置以保持所述初始第一方向挡位，以及

当所述当前变速器输出速度减慢至小于或等于所述预定方向转换阈值变速器输出速度时，并且如果所述方向转换请求仍然有效，则生成方向转换信号，所述转换信号使所述自动变速器执行方向转换，以从所述初始第一方向挡位转换到所述相同的第二方向挡位，或者如果不存在对应于所述初始第一方向挡位的第二方向挡位，则转换到下一个最高的第二方向挡位。

8.根据权利要求5所述的控制系统，其中，所述控制系统经配置以生成发动机减速信号。

9.一种车辆，包括：

动力单元；

通过变矩器连接至所述动力单元的自动变速器，所述自动变速器具有多个第一方向挡位和多个第二方向挡位，所述多个第一方向挡位经配置以在第一方向上移动所述车辆，所述多个第二方向挡位经配置以在与所述第一方向相反的第二方向上移动所述车辆；

至少一个变速器输出速度传感器，其经配置以测量所述自动变速器的输出端的当前速度，并生成变速器输出速度信号；以及

如权利要求5所述的控制系统，其通过操作连接到所述动力单元、所述自动变速器、所述输入方向控制装置、所述至少一个变速器输出速度传感器。