CN114439917A - 在瞬时驾驶条件期间无级变速器进入tap档位传动比的选择 - Google Patents

Abstract

一种在汽车的瞬时驾驶条件期间选择变速器进入手动模式档位的系统，包括机动车辆的变速器。发动机连接至该变速器。变矩器连接至该变速器，并且差速器提供驱动输出。控制器与发动机和变速器通信。换档装置与该控制器通信，允许机动车辆的操作者在停车、倒车、空档、驱动和低速或手动(PRNDL)操作模式之间手动选择。在进入手动模式时，预测档位锁定在接近进入手动模式时的实际档位。

Description

在瞬时驾驶条件期间无级变速器进入TAP档位传动比的选择

技术领域

本公开涉及机动车辆变速器以及在车辆运行期间操作者手动模式的选择。

背景技术

具有无级变速器(CVT)的机动车辆通常允许操作者通过选择变速器换档器的手动换档 (M)选项而从自动换档模式改变到手动操作档位。无级变速器(CVT)的普通手动换档操 作也被称为升档-降档(TUTD)模式操作，并且包括将变速器传动比锁定到由稳态驱动传动 比映射确定的期望变速器传动比的初始化算法。操作者通常预期变速器传动比锁定在操作者 期望的变速器传动比。已经发现，当算法使用来自稳态驱动传动比映射的数据锁定为期望变 速器传动比时，在加速器踏板应用或抬起期间进入TUTD模式之后，可能发生过度的变速器 换档。

因此，虽然当前的无级变速器控制系统实现了其预期目的，但还需要一种用于在机动车 辆的瞬时驾驶条件期间选择变速器手动模式进入档位的新型改进系统和方法。

发明内容

根据多个方面，一种在机动车辆的瞬时驾驶条件期间选择变速器手动模式进入档位的系 统，包括机动车辆的变速器。发动机连接至变速器。变矩器连接至变速器，并且差速器提供 驱动输出。控制器与发动机和变速器通信。换档装置与控制器通信，从而允许机动车辆的操 作者在停车、倒车、空档、驱动和低速或手动(PRNDL)操作模式之间手动选择。在进入手 动模式时，预测档位锁定在接近进入手动模式时的实际档位。

在本公开的另一方面，变速器限定无级变速器(CVT)，无级变速器具有连接至输入轴的 第一带轮和由传动带旋转地驱动的第二带轮，传动带可位移地连接至第一带轮和第二带轮。

在本公开的另一方面，带轮传动比范围被分成多个箱(bin)，这些箱分别限定CVT传动 比总范围的连续区段。

在本公开的另一方面，针对多个箱中的各个箱识别箱中心。

在本公开的另一方面，预测档位限定CVT的预测传动比，实际档位限定CVT的实际传 动比。预测传动比锁定在接近进入手动模式时的实际传动比的一个箱中心，该箱中心定义为 在进入手动模式时从实际传动比中移除的大约一到两个箱的箱中心之一。

在本公开的另一方面，在进入手动模式时，将偏移添加到CVT实际传动比。

在本公开的另一方面，偏移可基于实际传动比的变化率并且从存储器的校准查找表中检 索。

在本公开的另一方面，变速器限定具有太阳轮、齿圈和行星架组件的行星齿轮变速器。

在本公开的另一方面，提供了离合器和制动器，离合器和制动器在被选择性地致动时提 供驻车模式、倒车模式、空档模式、驱动模式和手动模式中的一种，离合器驱动差速器。

在本公开的另一方面，在进入手动模式时锁定预测档位；并且将偏移添加到实际档位， 偏移基于实际档位的变化率并且从存储器的校准查找表中检索。

根据多个方面，一种在机动车辆的瞬时驾驶条件期间选择无级变速器手动模式进入传动 比的方法，包括：在机动车辆中提供连接至发动机的无级变速器(CVT)；使用控制器控制发 动机和CVT；将换档装置设置为与控制器通信，以允许机动车辆的操作者在驻车模式、倒车 模式、空档模式、驱动模式和手动模式之间进行选择；将CVT的传动比范围分成多个箱，这 些箱分别限定比率范围的连续区段；以及在进入手动模式时，将CVT的预测传动比锁定在接 近CVT实际传动比的多个箱中的一个箱的中心。

在本公开的另一方面，该方法还包括在进入手动模式时，将偏移添加到CVT实际传动比。

在本公开的另一方面，该方法还包括使用CVT实际传动比的变化率计算偏移。

在本公开的另一方面，该方法进一步包括从存储器的校准查找表中检索偏移。

在本公开的另一方面，该方法还包括接近CVT实际传动比的多个箱中的一个箱的中心将 箱中心限定为在进入手动模式时从CVT实际传动比移除的大约(approximately)一到两个箱。

在本公开的另一方面，该方法还包括将第一带轮连接至输入轴，并且通过传动带可旋转 地驱动第二带轮，传动带可位移地连接至第一带轮和第二带轮。

在本公开的另一方面，该方法还包括将变矩器连接至CVT，以及提供差速器用于机动车 辆的驱动输出。

根据多个方面，一种在机动车辆的瞬时驾驶条件期间选择变速器手动模式进入档位的方 法，包括：将PRNDL换档装置切换为手动模式，以将无级变速器(CVT)切换为手动模式； 将偏移应用于CVT实际传动比；将实际传动比舍入为换档方向上最接近的箱传动比中心，以 改善换档连贯性；以及确定计算的进入传动比是否会导致换档超过请求传动比或期望传动比。

在本公开的另一方面，该方法还包括从保存在存储器中的查找表检索偏移；以及使偏移 基于实际传动比的变化率。

在本公开的另一方面，该方法还包括如果计算的进入传动比不会导致换档超过期望传动 比，则以计算的进入传动比进入手动模式；以及如果计算的进入传动比将导致换档超过期望 传动比，则以期望传动比进入手动模式。

从本文提供的描述中，进一步的应用领域将变得显而易见。应当理解，描述和具体示例 仅用于说明的目的，而非限制本公开的范围。

附图说明

本文描述的附图仅用于说明目的，而非旨在以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据一个示例性方面，在无级变速器的瞬时驾驶条件期间选择变速器手动模式进 入档位的系统和方法的视图；

图2是图1的系统的带轮和链条组件的端面图；

图3是使用图1的系统和方法的发动机和变速器性能曲线图；

图4是示出用于执行图1的方法的步骤流程图；以及

图5是与图1类似的用于行星齿轮变速器的系统图。

具体实施方式

以下描述本质上仅是示例性的，并非旨在限制本公开、应用或使用。

参考图1，根据多个方面的用于在瞬时驾驶条件期间选择变速器手动模式进入档位的系 统和方法10涉及在机动车辆14中具有无级变速器(CVT)12的动力系。应当注意并且在下 面进一步详细描述的是，在瞬时驾驶条件期间选择变速器手动模式进入档位的系统和方法10 也可以应用于其它变速器设计，例如多速行星齿轮变速器。

除CVT12之外，动力系还包括发动机16、变矩器18和差速器20。变矩器18包括由发动机16驱动的叶轮(I)、适于通过输入轴22输送动力的涡轮(T)和以公知方式提供变矩器18的扭矩倍增的定子(S)。输入轴22与输入驱动元件24驱动地连接，输入驱动元件24连 接至CVT12的输入槽轮或第一带轮26。

CVT12还具有输出槽轮或第二带轮28，第二带轮28通过传动带或链条30与第一带轮 26互连。链条30可以以公知的方式由通过多个钢带保持在一起的多个钢块构成。传动带30 在第一带轮26和第二带轮28之间保持张紧，从而在第一带轮26和第二带轮28之间以公知 的方式获得摩擦驱动。第一带轮26和第二带轮28分别具有一个可动侧槽轮和一个固定侧槽 轮，从而可以在第一带轮26和第二带轮28之间调节传动带30的工作直径，进而改变输入驱 动元件24和与差速器20连接的输出轴32之间的传动比，差速器20为机动车辆14提供驱动 输出。

参考图2并再次参考图1，第一带轮26和第二带轮28的直径由控制器34以公知的方式 控制，控制器34可包括电子处理器或数字计算机和与液压泵(未示出)中的液压控制系统结 合的存储器36。这些系统是公知的，因此相信对于本领域技术人员来说，更完整的描述对于 理解CVT12的操作来说是不必要的。

本文所使用的术语控制器、控制模块、模块、控制、控制单元、处理器及类似术语是指 专用集成电路(ASIC)、电子电路、中央处理单元(例如，微处理器)以及存储器和存储装置形式的相关非暂时性存储器组件(包括但不限于只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器等)的任何一种或多种组合。非暂时性存储器部件能够以一个或多个软件或固件程序或例 程、组合逻辑电路、输入/输出电路和设备、信号调节和缓冲电路以及可由一个或多个处理器 访问以提供所描述功能的其他部件的形式存储机器可读指令。

输入/输出电路和设备包括模数转换器和监测来自传感器的输入的相关设备，此类输入以 预设采样频率或响应于触发事件而被监测。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算 法及类似术语表示任何控制器可执行的指令集，包括校准和查找表。单独的控制器执行提供 期望功能的控制例程，包括监测来自感测装置和其它联网控制器的输入，以及执行控制和诊 断指令以控制一个或多个致动器的操作。可以以规律间隔执行例程，例如在正在进行的操作 期间以预定微秒的增量执行。

替代地，可以响应于一个或多个触发事件的发生来执行例程。控制器之间的通信以及控 制器、致动器和/或传感器之间的通信可以使用直接有线链路、联网通信总线链路、无线链路 或任何其他合适的通信链路来实现。通信包括以任何合适的形式交换数据信号，包括例如经 由导电介质交换电信号、经由空气交换电磁信号、经由光波导交换光信号等。数据信号可以 包括表示来自传感器的输入的信号、表示致动器指令的信号以及控制器之间的通信信号。

当CVT12通过离合器38的接合而被置于驱动模式时，由控制器34调节输入或第一带轮 26，从而可以获得最小向前半径40。作为控制CVT的一般规则，响应输入或第一带轮26的 运动来控制输出或第二带轮28。因此输入或第一带轮26被充分地加压以使第一带轮26和第 二带轮28获得期望直径，并且传动带30上的张力以及施加到第一带轮26的压力将允许调节 第二带轮28，从而提供适当的操作直径。在最小向前半径40设定在第一带轮26中的情况下， 为CVT12建立了总传动比，当CVT12通过离合器38的接合而被置于超速模式时，输入或第 一带轮26由控制器34调节，从而获得最大向前半径42。

继续参考图1，与控制器34通信的CVT12可以通过使用换档装置44做出的选择来操作， 换档装置44允许由机动车辆14的操作者在停车、倒车、空档、驱动和低速或手动(PRNDL) 操作模式之间进行手动选择。换档指令通过控制器34和CVT12的控制操作来传送，包括由 传动带30在第一带轮26和第二带轮28上的位置限定的传动比，该位置通过液压系统的压力 变化而移动。当传动带30移动到第一带轮26和第二带轮28上的不同位置时，驱动模式下的 操作提供了预定硬件限制范围内基本上无限的传动比值选择。因此，驱动模式下，没有为操 作者提供或使其感觉到特定的换档点。如公知的那样，使用油门踏板和制动踏板(未示出) 的踏板位置来控制车速。

CVT12的带轮传动比可以如下限定。实际传动比被定义为由当前时间的带轮位置产生的 实际CVT传动比。请求传动比或期望传动比被定义为基于踏板位置和车速的瞬时驾驶员请求 传动比，请求传动比可以基于多个要素改变，包括选择的驱动模式，例如运动模式、高加速 器踏板下的积极驱动、在快速踏板运动期间、在包括高变速器温度操作的变速器保护模式期 间、在上坡或下坡操作期间、例如操作者手动PRNDL选择等。指令传动比定义为计算为安 全运行条件的传动比和基于实际传动比和期望传动比之间的差值的传动硬件能力条件，其中 控制系统压力以在向期望传动比的渐变中改变带轮位置。

通常使用保存在存储器中的预定换档映射来实现传动比变化。最佳换档映射或最佳换档 比选择基于车速、踏板输入和其它因素。已知的CVT最佳换档映射是基于稳态驾驶条件开发 或优化的，条件反映缓慢或稳定的踏板变化。当操作者选择了升档-降档(TUTD)或手动模 式时，基于稳态驾驶的换档映射传动比可能与车辆操作者所期望的或在瞬态操作期间获得的 预期驾驶条件不匹配。期望一种用于在瞬时驾驶操作期间在进入时选择手动模式传动比的新 方法，以改善进入时间、安全性和硬件耐久性。瞬时驾驶操作在此被定义为当期望传动比与 实际传动比不相等且指令传动比主动追赶期望传动比请求时的操作。

为了提高手动模式操作的CVT12在瞬时驱动操作期间的换档精度和速度，在瞬时驱动条 件10期间选择变速器手动模式进入档位的系统和方法提供了分成多个“箱”的带轮或变速器 传动比范围，多个“箱”分别限定CVT12的总传动比或档位范围的连续段，例如，六个、七 个、八个或更多个箱可以预先分配给总传动比范围，分别限定CVT12的连续传动比范围。连 续的箱也可以等同于各个档位，例如第一档位、第二档位、第三档位等。

根据多个方面，手动模式(也称“升档-降档”模式)的选择可以由操作者在快速踏板运 动变化期间进行，例如在下坡行驶期间对机动车辆14减速，或在上坡行驶期间对机动车辆 14加速，或者在超车操作期间当操作者期望对车辆速度进行附加控制、加速或减速时。因此， 在进入TUTD或手动模式期间，最初假定CVT12不处于操作者要求或期望的传动比，因为 在进入时的实际传动比可以是基于踏板位置的远离期望传动比箱的多个传动比箱。根据本公 开，为了提供连贯的TUTD或手动模式的进入，当操作者选择手动模式时，基于近期实际传 动比的预测值确定预测的实际传动比，例如通过使用卡尔曼滤波器，或通过作为进入手动模 式时的实际传动比变化率的函数偏移实际传动比。以这种方式确定预测的实际传动比允许变 速器更快地并且以更一致的方式获得锁定的初始TUTD进入传动比，同时通过减少过冲锁定 进入传动比的实际传动比来减少操作者的注意。

例如，如果CVT12当前以限定第二箱传动比的实际传动比操作进入手动模式，并且操作 者改变指示，期望改变到可以限定为第七档位的第七箱传动比的踏板位置，则到第七箱传动 比的换档可以花费5至7秒。使用已知的稳态条件，从第二箱到第七箱的传动比变化或换档 可能导致在实现总换档时性能差。根据如上所述的本公开，为了提供连贯的TUTD或手动模 式的进入，当操作者选择手动模式时，基于近期实际传动比的预测值确定预测的实际传动比， 例如通过使用卡尔曼滤波器，或通过作为进入手动模式时的实际传动比变化率的函数偏移实 际传动比。根据多个方面，可以在靠近或“接近”进入手动模式时的实际传动比的箱中心处 选择预测的实际传动比。“接近”初始箱或档位实际传动比的预测实际传动比可以远离实际传 动比箱大约一到两个箱。例如，当实际传动比是第二箱传动比时，“接近”实际传动比箱的箱 可以是第三箱传动比或第四箱传动比。在进入手动模式时预测实际传动比允许实现更快和更 小的换档，从而提供小于5至7秒的换档时间，其中更小的换档操作者不易注意到。之后， 如果操作者需要，可以通过操作者例如经由按钮或踏板换档器进行手动操作来最终换档到第 七档。

继续参考图1，根据多个方面，选择锁定TUTD或手动进入传动比基于CVT实际传动比， CVT实际传动比通过增加预定偏移45而不是使用基于已知的稳态驱动条件的期望带轮或变 速器传动比来调节。CVT实际传动比限定了CVT12在进入手动模式时实际运行的比率。偏 移45被添加到CVT实际传动比以防止过冲。偏移45从存储器36的校准查找表中检索，并且基于实际传动比的变化率。

可以注意到，为了提高进入TUTD模式后执行的第一次换档的一致性，可以将实际传动 比舍入到换档方向上最近的箱齿轮中心。如果计算的进入传动比将导致带轮换档超过期望传 动比，则期望传动比被用作进入传动比。

参考图3，并再次参考图1和2，曲线46示出了包括车辆速度48随时间的变化 和发动机速度50随时间的变化的多个运行值，并提供了使用已知期望传动比方法进 入TUTD模式与本公开的系统和方法的比较。对加速器踏板进行改变52，对于该改 变，历史记录中的TUTD进入传动比54将使用期望传动比56。使用根据本公开的在 瞬时驾驶条件期间选择变速器手动模式进入档位的系统和方法10，应用实际传动比 58来代替期望传动比56，从而确定TUTD进入传动比60。对于所示的示例，TUTD 进入传动比使进入到TUTD模式的换档时间减少了大约2.0到2.5秒。

参考图4并再次参考图1至图3，执行本公开的方法步骤62的算法通过校准开启，并且 机动车辆14具有TUTD模式。为了致动本系统，在换档步骤64中，操作者首先将PRNDL 换档装置44换档到L或手动位置。在应用步骤66中，当操作者选择手动模式时，基于近期 实际传动比的预测值确定预测的实际传动比，例如通过使用卡尔曼滤波器，或者通过应用偏 移45于实际传动比作为进入手动模式时的实际传动比变化率的函数的应用。偏移45是可校准的，并被应用于实际传动比以防止比率过冲。从保存在存储器36中的查找表中检索偏移45，并且该偏移基于比率变化率。在舍入步骤68中，预测的实际传动比被舍入到在换档方向上最接近的箱齿轮中心以改善换档一致性。在确定步骤70中，确定计算的TUTD进入比是 否会导致换档超过期望传动比。

如果对确定步骤70的响应是NO信号72，则在基本输入步骤74中，以计算的TUTD进入传动比进入TUTD模式。如果对确定步骤70的响应是YES信号76，则在替代进入步骤78 中，以期望传动比进入TUTD模式。

入口处的预测实际传动比舍入到最近的箱齿轮中心，以改善在TUTD模式中进行的第一 换档的连贯性。当在稳态条件期间进入TUTD模式时，选择期望传动比作为进入传动比。在 进入TUTD模式时，通过使用当前的实际传动比及其变化率代替期望传动比来选择目标传动 比。

参考图5并再次参考图1，本公开的系统和方法限定了也可应用于诸如行星齿轮自动变 速器的分级齿轮的概念。例如，CVT12可以改变为行星齿轮变速器80，并且多速行星齿轮变 速器80的档位变化率可以代替上面确定的用于CVT12的传动比的变化率，对于行星齿轮变 速器80，可以省略上述检索和应用偏移45的步骤，通过在进入TUTD模式时锁定到获得的 或指令的档位而不是期望档位，允许完成当前换档，同时中止随后的预定换档。这允许本公 开的系统和方法应用于不同的变速器设计。

行星齿轮变速器80包括太阳轮82、齿圈84和行星架组件86，行星架组件86包括可旋 转地安装有多个小齿轮90的行星架星形轮88，齿圈84具有为离合器94提供部分壳体的轮 毂部分92，离合器94在接合时允许太阳轮82与齿圈84连接，行星架组件86与多盘式流体操作制动器96操作地连接，例如，当被致动或接合时，该制动器将保持行星架组件86静止，从而在太阳轮82和齿圈84之间提供倒档传动比。离合器94和制动器96是以公知方式构造的流体操作摩擦装置，并且是动力变速器领域的技术人员已知的。离合器94连接至输出轴32。可以注意到，在本公开的范围内，太阳轮82、齿圈84和行星架组件86可以以上述不同 形式连接。

本公开的在瞬时驾驶条件期间选择变速器手动模式进入档位的系统和方法提供了若干优 点。这些优点包括使用实际变速器传动比、期望变速器传动比和实际变速器传动比的变化率 的组合来确定在进入时锁定哪个传动比的系统和方法。

本公开的描述本质上仅仅是示例性的，并且不脱离本公开要旨的变化旨在处于本公开的 范围内。这些变化不应被认为是偏离了本公开的精神和范围。

Claims (10)

1.一种在机动车辆的瞬时驾驶条件期间选择变速器手动模式进入档位的系统，包括：

机动车辆变速器；

与所述变速器连接的发动机、与所述变速器连接的变矩器，以及提供驱动输出的差速器；

控制器，其与所述发动机和所述变速器通信；

换档装置，其与所述控制器通信，为所述机动车辆的操作者提供驻车模式、倒车模式、空档模式、驱动模式和手动模式之间的手动选择；以及

其中在进入所述手动模式时，预测档位锁定在接近实际档位的位置。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述变速器限定无级变速器(CVT)，所述无级变速器具有连接至输入轴的第一带轮和由传动带旋转地驱动的第二带轮，所述传动带可位移地连接至所述第一带轮和所述第二带轮。

3.根据权利要求2所述的系统，还包括分成多个箱的带轮传动比范围，所述多个箱分别限定所述CVT的总传动比范围的连续区段。

4.根据权利要求3所述的系统，还包括针对所述多个箱中的各个箱识别的箱中心。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述预测档位限定预测传动比，而所述实际档位限定CVT实际传动比，所述预测传动比锁定在接近进入所述手动模式时的实际比率的所述多个箱中的单个箱的箱中心，所述箱中心定义为进入所述手动模式时从所述实际传动比移除的大约一到两个箱。

6.根据权利要求5所述的系统，还包括在进入所述手动模式时添加到所述CVT实际传动比的偏移。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述偏移基于实际传动比的变化率并且从存储器在校准查找表中检索。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述变速器限定具有太阳轮、齿圈和行星架组件的行星齿轮变速器。

9.根据权利要求8所述的系统，还包括离合器和制动器，所述离合器和制动器在被选择性地致动时提供所述驻车模式、所述倒车模式、所述空档模式、所述驱动模式和所述手动模式中的一种，所述离合器还驱动所述差速器。

10.根据权利要求8所述的系统，其中，

所述预测档位在进入所述手动模式时锁定；以及

将偏移添加到所述实际档位，所述偏移基于所述实际档位的变化率。

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