CN113767024A - 车辆中的选择性地限制主发动机的旋转速度的用户输入信号管理 - Google Patents
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Abstract
一种用于车辆的用户输入信号管理方法,车辆提供有主发动机,主发动机具有旋转的输出和控制主发动机的输出的旋转速度的用户输入信号的输入。方法包括接收代表车辆用户输入的位置的信号,接收代表车辆的至少一个状况的数据,根据所接收的数据修改接收到的代表用户输入的位置的信号,并将修改后的信号供应给主发动机的加速器输入。
Description
技术领域
本公开总体涉及车辆中的用户输入。更具体地,本公开涉及车辆中的选择性地限制主发动机(prime mover)的旋转速度的用户输入控制信号的管理。
背景技术
传统的车辆用户控制通常利用用户输入来提供,常常以加速器踏板的形式,用于通过增加或减少车辆的主发动机的输出的旋转速度来增加或减少车辆速度。一般来说,加速器踏板生成代表其位置的控制信号,并将该信号提供给主发动机的输入,该主发动机根据接收到的控制信号控制其输出的旋转速度。
虽然该系统在许多应用中是可以接受的,但它并不完美,因为在不适合提高车辆速度而因此提高主发动机输出的旋转速度或这样做降低传动系统的整体效率时用户仍可以进行尝试。
图1,其被标记为现有技术,示意性地说明了传统的传动系统10,其提供有以具有发动机控制单元(ECU)14的内燃机(ICE)12的形式的主发动机,该ECU 14接收来自用户输入16(例如加速器踏板)的控制信号。ICE 12包括输出轴,该轴与变速器18的输入相连,其输出驱动车轮20。在这样的传统传动系统10中,ICE 12的轴的旋转速度是用户输入16的位置的函数。这种类型的布置使得ICE的轴有可能以非常高的速度旋转,即使在不需要或甚至不宜这样做的时候。
附图说明
在附图中:
图1,其标注为“现有技术”,是示意性地说明车辆的典型传动系统的框图;
图2是说明根据允许用户输入信号的管理的第一说明性实施例的传动系统架构的示意性框图;
图3是图2的传动系统架构的控制器的示意性框图;
图4是说明根据允许用户输入信号的管理的第二说明性实施例的传动系统架构的示意性框图;以及
图5是类似于图4但说明了第三种实施例的示意性框图。
具体实施方式
目标通常是提供车辆中的改进的用户输入控制信号管理。更具体地说,本公开总体涉及尽管控制信号来自用户输入(在此被称为加速器踏板)也允许主发动机的旋转速度在特定状况下被限制到最大值(即,被削减)的架构。
根据一说明性实施例,提供了车辆的用户输入信号管理方法,该车辆提供有包括主发动机的传动系统,该主发动机具有旋转的输出和控制主发动机的输出的旋转速度的用户输入控制信号的输入,该方法包括:接收代表车辆的用户输入的位置的控制信号;接收代表车辆的至少一个状况的数据;根据所接收的数据生成最大点信号;确定控制信号和最大点信号中的较小者;以及将该较小的信号供应给主发动机的输入。
根据另一说明性实施例,提供了车辆的用户输入信号管理方法,该车辆提供有包括主发动机的传动系统,该主发动机具有旋转的输出和具有第一和第二输入的发送机控制单元(ECU),该方法包括:向ECU的第一输入供应代表车辆的用户输入的位置的信号;接收代表车辆的至少一个状态的数据;根据所接收数据生成最大点信号;以及将最大点信号供应给ECU的第二输入。其中,主发动机以控制信号和最大点信号中的较小者的函数的速度旋转其输出。
根据另一方面,提供了用于提供有用户输入的车辆的传动系统,该传动系统包括输出,被配置为生成代表用户输入的位置的控制信号,该传动系统包括:主发动机,该主发动机提供有输出,并提供有具有输入的电子控制单元(ECU);该ECU被配置为以是在其输入接收的信号的函数的速度旋转主发动机的输出;控制器,具有输入,连接到用户输入的输出,以便从其接收控制信号,具有至少另一输入,允许向控制器供应车辆状况数据;控制器被配置为根据车辆状况数据生成最大点信号;控制器具有输出,连接到主发动机的ECU的输入;控制器被配置为向ECU的用户输入供应控制信号和最大点信号中的较小者。
根据又一方面,提供了用于提供有用户输入的车辆的传动系统,该传动系统被配置为生成代表用户输入的位置的控制信号,该传动系统包括:主发动机,该主发动机提供有输出,并且提供有具有第一输入和第二输入的电子控制单元(ECU);第一输入接收来自用户输入的控制信号;以及控制器,具有至少一个输入,允许向控制器供应车辆状况数据;控制器被配置为根据车辆状况数据生成最大点信号;控制器将最大点信号供应给ECU的第二输入;主发动机被配置为以是控制信号和最大点信号中的较小者的函数的速度旋转输出。
在权利要求书和/或说明书中,当与术语“包括”一起使用时,术语“一”或“一个”可以意味着“一个”,但它也与“一个或多个”“至少一个”和“一个或多于一个”的含义一致。类似地,“另一”一词可以指至少第二个或更多。
如本说明书和一个或多个权利要求中所使用的,术语“包含”(以及包含的任何形式,如“含有”和“内含”)、“具有”(以及具有的任何形式,如“有”和“拥有”)、“包括”(以及包括的任何形式,如“含括”和“囊括”)或“包涵”(以及含有的任何形式,如“涵盖”和“蕴涵”)是包容性的或开放式的,不排除其他未提及的要素或过程步骤。
术语“约”用于指示值包括设备或被用于确定该值的方法的误差的固有变化。
需要注意的是,表述“主发动机”在本文和所附权利要求中应被解释为内燃机、涡轮发动机或任何其他机械动力生产元件或组装件。
需要注意的是,表述“无级变速器”(Continuously Variable Transmission)或其缩写“CVT”在本文用于描述任何类型的CVT,包括环形CVT、双腔全环形CVT、半环形CVT、单腔环形CVT、静液压CVT、变径滑轮CVT、磁性CVT、棘轮CVT、电子CVT和锥体CVT,等等。还需要注意的是,术语“CVT”在本文和所附权利要求中也应被解释为提供有其他元件的CVT,这些元件允许其操作为IVT,代表无限变速器(Infinitely Variable Transmission),这是CVT设计的子集,其中输出轴速度与输入轴速度的比率范围包括零比率。
需要注意的是,当本文在CVT的上下文中使用时,表述“过驱动”(overdrive)在本文和所附权利要求中应被解释为CVT比率是使得CVT输出速度高于CVT输入速度的状况。因此,(输出速度与输入速度的)传动比高于一比一(1:1)。
需要注意的是,当本文在CVT的上下文中使用时,表述“欠驱动”(underdrive)在本文和所附权利要求中应被解释为CVT比率是使得CVT输出速度低于CVT输入速度的状况。因此,(输出速度与输入速度的)传动比低于一比一(1:1)。
需要注意的是,本文和所附权利要求中使用的术语“传动系统”(drivetrain)应被解释为动力通过其从主发动机传输到最终驱动的中间机制(mechanism),以及该机制加上主发动机。
表述“连接”和“耦合”是可以互换的,在本文和所附权利要求中应作广义解释,以包括机械部件或组件之间的任何合作或被动关联。例如,这些部件可以通过直接耦合或连接组装在一起,或使用其间的其他部件间接地耦合或连接。耦合和连接也可以是远程的,例如使用磁场或其他。
表述“齿轮比”在本文和所附权利要求中应被广义地解释为意味机器、系统或组装件的输入处的旋转速度与它们的输出处的旋转速度之间的比率(输入/输出)。
用户输入控制信号管理的其他目标、优点和特征在阅读以下对其说明性实施例的非限制性描述后将变得更加明显,该描述仅通过参照附图的示例方式给出。
一般来说,说明性实施例描述了尽管由用户输入供应的控制信号,也允许主发动机的输出轴的旋转速度在特定状况下被限制到最大值的方法和架构,这些状况将在下文中描述。
现在更具体地转至附图的图2,说明根据第一说明性实施例的传动系统100。传动系统100包括如参照图1讨论的相同的ICE 12、ECU 14、用户输入16、变速器(transmission)18和车轮20。
传动系统100还包括控制器102,用户输入16连接到该控制器,第一速度传感器104测量ICE 12的输出轴的旋转速度,并且第二速度传感器106测量变速器18的输出轴的旋转速度。控制器102包括与变速器18的输入/输出连接,例如,让控制器102知道变速器18的元件正在打滑或正在接合。最后,控制器102包括连接到ICE 12的ECU 14的输出,以向ICE 12的ECU 14供应用户输入控制信号或经修改的用户输入信号数据,如下文将对此进行描述。
附图中的图3更详细地说明了控制器102。从该图可以看出,控制器102包括:至少具有来自变速器18和速度传感器104和106的输入的控制单元108;软件削减模块110和硬件削减模块112,两者都接收来自用户输入16的信号。
作为非限制性示例,对于控制器102的操作的以下描述,来自用户输入16的信号是从踏板未被踩下时的约0.5伏到踏板完全被踩下时的约4.5伏变化的电压。
当然,可以使用输出其他类型信号的其他用户输入,并且相信本领域的技术人员能够根据由用户输入设备生成的输出控制信号来调整本文描述的用户输入管理。
使用来自变速器18和速度传感器104和106的数据的控制单元108确定ICE 12的轴的旋转速度是否应该被限制。如果该旋转速度应该被限制,则控制单元108还确定最大旋转速度以及为达到该最大旋转速度而要发送给ECU的信号的对应电压值。该电压值成为最大点信号。
需要注意的是,如果控制单元108确定ICE 12的轴的旋转速度不必被限制,即不需要削减,则如果最大点信号还没有达到其默认值4.5伏则最大点信号逐渐返回到其默认值。
控制单元108将最大点信号供应给软件削减模块110,该软件削减模块110将最大点信号与来自用户输入16的信号进行比较,并将这两个信号中的较小者输出给硬件削减模块112。如其名称所述,软件削减模块是基于软件的,因此可以是控制单元108的一部分。
硬件削减模块112接收来自软件削减模块110的信号并将其与来自加速踏板的信号进行比较,并将这两个信号中的较小者输出到ECU 14。因此,硬件削减模块112可以被视为软件削减模块110的硬件冗余。
对于本领域的技术人员来说显而易见的是,如果控制单元108确定应将用户输入控制信号削减至预定值以限制ICE 12的轴的旋转速度,则其提供最大点信号以通过冗余的软件和硬件模块与实际的用户输入控制信号进行比较,如果用户信号较高,则将其削减至控制值。如果来自用户输入的控制信号低于最大点信号,则不对该信号进行改变。如果控制单元108确定不需要削减,它将最大点信号设置或逐渐返回到用户输入控制信号的最高可能值,因此控制信号不被削减。
将参照图4简要描述根据第二说明性实施方案的传动系统200。在该传动系统200中,变速器采用连续可变变速器(Continually Variable Transmission)202(以下简称“CVT”)的形式,并且在该传动系统中已经加入了各种元件。因此,传动系统200还包括在ICE201下游的主离合器204,CVT 202下游的扭矩控制离合器206,高/低档选择208和前进/后退档选择210。所有这些元件都与控制器102’的控制单元108’相连,以便由此对其进行控制以及向其提供数据。当然,第一和第二速度传感器212和214向控制单元108’提供速度数据。
一般说来,CVT是众所周知的传动机制,其可以通过上限和下限之间的无限数量的齿轮比进行改变。环形CVT也是众所周知的,其包括盘和滚轮的布置,在盘之间传输动力,其中一个盘是输入,另一个盘是输出。这样的变速器一般在必须对传动比进行微调时使用。
图4的传动系统200的操作类似于前述附图的传动系统的操作。然而,控制器102’从更多的源接收数据,并且可以被配置为从该接收的数据中采取关于最大ICE旋转速度的决定。
作为非限制性示例,扭矩控制离合器206被控制为允许预定的和可控制的最大扭矩通过,以及如果大于该最大扭矩的扭矩试图通过离合器206则打滑。如果离合器206开始打滑,该信息将被供应到控制器102’,并相应地可以设置最大点信号。事实上,由于扭矩控制离合器206正在打滑,所以没有理由进一步提高ICE的轴的旋转速度。经由速度传感器212知道ICE的输出轴的旋转速度的控制器102’确定最大点信号,以便该旋转速度在离合器206打滑时不增加。
类似地,由于控制器102’从传动系统元件、诸如CVT 202、高/低档选择208和前进/后退档选择210获得数据,它知道ICE 201的输出轴的速度和车轮216之间的传动比。由于速度传感器212和214,知道这些元件的测量的旋转速度,它可以确定传动系统的任何元件是否在打滑,并相应地调整最大点信号,以防止在传动系统中的东西在打滑时增加ICE 201的输出轴的旋转速度。此外,由于控制器102’接收来自其他源、诸如例如无级变速器202、离合器204和选择机制208和210的数据,它可以做出关于ICE 201不应被超过的旋转速度的决定并采取适当措施。
虽然上面的描述提到了串联运行的冗余硬件和软件削减确定,但本领域的技术人员将理解,这种冗余并不总是需要的,可以只使用一个或另一个,或者它们的顺序可以被颠倒。因此,软件和硬件削减单元的有益使用将被视为可选的。
现在转向附图的图5,将描述根据第三说明性实施方案的传动系统300。传动系统300包括控制器302、以提供有ECU 306的ICE 304的形式的主发动机、用户输入308、以CVT310的形式的主变速器、副变速器312以及输入和输出旋转速度传感器314和316。
在本实施例中,控制器302不具有硬件或软件削减机制,并且ICE 304是包括到其ECU 306的CAN总线接口的发动机。该CAN总线接口使用标准消息,例如根据SAE J1939标准。
从图5可以清楚地看到,ECU 306包括两个输入。第一输入接收来自用户输入308的控制信号,而第二输入通过CAN总线接口接收来自控制器302的最大点信号,这将在下文中描述。
副变速器312是前进、后退、高-低的变速器,包括犬式离合器318和三位置摩擦离合器320。三位置离合器320进一步充当图4的扭矩控制离合器206。
控制器302根据经由连接到控制器302的各种传感器和组件获得的表示车辆的各种状况的数据,确定ICE 304的最大RPM。该最大RPM值,作为最大点信号,经由根据SAEJ1939标准的CAN总线接口供应给ICE 304的ECU 306。因此,ECU 306可以被视为根据来自用户输入308的控制信号和来自控制器302的最大点信号之间的较小值来控制ICE 304。因此,尽管有控制信号的值,ICE的最大RPM仍被设置为最大点信号。换句话说,当来自用户输入的控制信号高于由控制器302供应的最大点信号时,来自用户输入的控制信号因此被削减。
本领域的技术人员将理解,控制器108、108’或302可以被配置成在特定状况发生时执行对用户输入的削减。
下面是可以导致踏板削减的具体状况(即通过控制器供应给ICE的最大点信号对用户输入控制信号的限制)的一些非限制性示例。
例如,当车辆从静止状态启动时,诸如离合器等变速器组件的打滑。事实上,当车辆从静止状态启动并且加速器控制信号导致ICE的输出轴以高速旋转时,变速器的一些元件可能会打滑,这不利于旋压元件的寿命,并且就ICE的燃料消耗而言是浪费的。因此,在控制器108、108’或302的一个说明性配置中,为了防止在这种特定状况下ICE的高速旋转,变速器组件的打滑被监视,并且当打滑被检测到并被供应给控制器时,最大点信号被设置,以便ICE的最大RPM处于ICE产生其峰值扭矩的值。
当诸如离合器等变速器组件在例如从前进运动切换到后退运动期间,或反之,或当高-低操作范围改变时,出现另一特定状况。同样,当这些状况之一发生时,以高速旋转ICE的轴是不充分的,并且通过监视离合器的打滑状况和生成适当的最大点信号来防止以高速旋转ICE的轴。
作为特定状况的另一非限制性示例,当预定的车辆速度必须不能被超过时,即当使用速度限制器时,削减控制信号可能是感兴趣的。事实上,当速度限制器与包括CVT的传动系统一起使用时,有趣的是,相对于所需的速度而言,尽可能地提高变速器的档位,并使内燃机的轴具有尽可能低的旋转速度,从而改善燃料消耗。在这种特定状况下,通过削减用户输入控制信号来限制ICE的轴的旋转速度并相应地控制CVT是有趣的。相应地,控制器上移CVT以达到速度限制,从而降低燃料消耗。
要注意的是,传动系统200和300是这样配置的,即对于车辆的地面速度的范围,有可能将控制器配置为将ICE保持在其最有效的RPM,并且根据用户输入改变CVT比率,从而在ICE保持其最佳燃料效率的同时增加或减少车辆的速度。许多ICE都有传感器,这些传感器可以确定它们的负载。在负载低且用户输入要求速度提高的情况下,控制器可以上移CVT比率,而不是提高ICE的输出轴的速度。
当然,虽然上述描述的一部分关于燃料效率,但是这些策略也适用于使用燃料以外的动力源时。
虽然上述公开内容提到了加速器踏板,但本领域的技术人员将理解,可以使用其他输入装置来代替加速器踏板。
类似地,虽然本文将用户输入的位置称为用户的意图的确定因素,但其他用户输入(未示出)可以使用与物体的位置无关的其他因素生成控制信号。作为非限制性示例,如果用户输入是数字键盘,则输入的数字可以用来生成控制信号。为简洁起见,本文使用术语“位置”来表达用户的意图。
应当理解,车辆中的用户输入信号管理在其应用中不限于附图中说明的和本文描述的结构和部件的细节。车辆中的用户输入信号管理能够有其他的实施例,并且能够以各种方式进行实践。还应理解的是,本文使用的短语或术语是为了描述而不是限制的目的。因此,尽管上文以其说明性实施例的方式描述了车辆中的用户输入信号管理,但在不背离其精神、范围和性质的情况下可以对其进行修改。
Claims (20)
1.一种用于车辆的用户输入信号管理方法,车辆提供有包括主发动机的传动系统,主发动机具有旋转的输出和控制主发动机的输出的旋转速度的用户输入控制信号的输入,方法包括:
接收代表车辆的用户输入的位置的控制信号;
接收代表车辆的至少一个状况的数据;
根据所接收数据生成最大点信号;
确定控制信号和最大点信号中的较小者;以及
将较小的信号供应给主发动机的输入。
2.如权利要求1所述的方法,其中,接收代表车辆的至少一个状况的数据包括接收来自车辆的至少一个元件的数据,该元件选自包含以下各项的组:主发动机的输出的速度传感器、车辆的车轮的速度传感器、车辆的变速器、车辆的扭矩控制离合器,以及车辆的车轮的速度传感器。
3.如权利要求1所述的方法,其中,接收代表车辆的至少一个状况的数据包括接收代表车辆的传动系统的任何元件的打滑的数据。
4.如权利要求1所述的方法,其中,较小的信号的确定是经由软件方法和硬件方法完成的,并且其中,在向主发动机的输入供应较小信号之前对来自这些方法的结果进行比较。
5.一种用于车辆的用户输入信号管理方法,车辆提供有包括主发动机的传动系统,主发动机具有旋转的输出和具有第一输入和第二输入的发动机控制单元(ECU),方法包括:
向ECU的第一输入供应代表车辆的用户输入的位置的信号;
接收代表车辆的至少一个状况的数据;
根据所接收数据生成最大点信号;以及
将最大点信号供应给ECU的第二输入;
其中,主发动机以控制信号和最大点信号中的较小者的函数的速度旋转其输出。
6.如权利要求5所述的方法,其中,接收代表车辆的至少一个状况的数据包括接收来自车辆的至少一个元件的数据,该元件选自包含以下各项的组:主发动机的输出的速度传感器、车辆的车轮的速度传感器、车辆的变速器、车辆的扭矩控制离合器,以及车辆的车轮的速度传感器。
7.如权利要求5所述的方法,其中,接收代表车辆的至少一个状况的数据包括接收代表车辆的传动系统的任何元件的打滑的数据。
8.一种用于提供有用户输入的车辆的传动系统,传动系统包括输出,被配置为生成代表用户输入的位置的控制信号,传动系统包括:
主发动机,该主发动机提供有输出,并提供有具有输入的电子控制单元(ECU);ECU被配置为以是在其输入处接收的信号的函数的速度旋转主发动机的输出;
控制器,具有输入,连接到用户输入的输出,以便从其接收控制信号,具有至少另一输入,允许向控制器供应车辆状况数据;控制器被配置为根据车辆状况数据生成最大点信号;控制器具有输出,连接到主发动机的ECU的输入;控制器被配置为向ECU的用户输入供应控制信号和最大点信号中的较小者。
9.如权利要求8所述的传动系统,还包括变速器,变速器具有输入,连接到主发动机的输出,并具有输出,以是传动比的函数的速度旋转;变速器与控制器相连,以便向其供应作为车辆状况数据的瞬时传动比并从控制器接收目标传动比;控制器被配置为保持ICE的输出的有效旋转速度并根据控制信号修改发送到变速器的目标传动比。
10.如权利要求9所述的传动系统,还包括向控制器供应车辆速度数据的车辆的车轮的速度传感器,控制器被配置为确定维持预定车辆速度所需的传动比,并将所确定的传动比作为目标传动比供应给变速器。
11.如权利要求9或10所述的传动系统,其中,变速器是无级变速器。
12.如权利要求8所述的传动系统,还包括扭矩控制离合器,扭矩控制离合器连接到控制器,以便由其控制以及向其发送车辆状况数据;扭矩控制离合器被控制为允许预定的和可控制的最大扭矩通过,并在大于该最大扭矩的扭矩试图通过时打滑;离合器向控制器供应打滑数据,控制器根据扭矩控制离合器打滑数据生成最大点信号。
13.如权利要求8所述的传动系统,其中,主发动机是内燃机。
14.一种用于提供有用户输入的车辆的传动系统,传动系统被配置为生成代表用户输入的位置的控制信号,传动系统包括:
主发动机,提供有输出,并提供有具有第一输入和第二输入电子控制单元(ECU);第一输入接收来自用户输入的控制信号;
控制器,具有至少一个输入,允许向控制器供应车辆状况数据;控制器被配置为根据车辆状况数据生成最大点信号;控制器将最大点信号供应给ECU的第二输入;主发动机被配置为以是控制信号和最大点信号中的较小者的函数的速度旋转输出。
15.如权利要求14所述的传动系统,其中,控制器包括输入,连接到用户输入的输出,以便从其接收控制信号。
16.如权利要求15所述的传动系统,还包括变速器,变速器具有输入,连接到主发动机的输出,并具有输出,以是传动比的函数的速度旋转;变速器与控制器相连,以便向其供应作为车辆状况数据的瞬时传动比并从控制器接收目标传动比;控制器被配置为保持ICE的输出的有效旋转速度并根据控制信号修改发送到变速器的目标传动比。
17.如权利要求16所述的传动系统,还包括向控制器供应车辆速度数据的车辆的车轮的速度传感器,控制器被配置为确定维持预定车辆速度所需的传动比,并将所确定的传动比作为目标传动比供应给变速器。
18.如权利要求16或17所述的传动系统,其中,变速器是无级变速器。
19.如权利要求14所述的传动系统,还包括扭矩控制离合器,扭矩控制离合器连接到控制器,以便由其控制以及向其发送车辆状况数据;扭矩控制离合器被控制为允许预定的和可控制的最大扭矩通过,并在大于该最大扭矩的扭矩试图通过时打滑;离合器向控制器供应打滑数据,控制器根据扭矩控制离合器打滑数据生成最大点信号。
20.如权利要求14所述的传动系统,其中,主发动机是内燃机。
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