CN115681490A - 用于运行驱动系的方法和控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于运行驱动系的方法和控制系统。驱动系有动力装置、分组变速器和分离离合器。分组变速器有子变速器,至少一个子变速器可通过非同步的换挡元件换挡。在行驶期间为了实现溜滚运行和/或为了换挡,使能通过非同步的换挡元件换挡的子变速器转变到空挡,且为了接下来使空挡的子变速器转变到力锁合的状态中而在行驶期间进行如下操作:将动力装置的和变速器输入轴的实际转速调节到目标转速;监控在动力装置的或变速器输入轴的实际转速与目标转速之间的转速差;监控动力装置的或者变速器输入轴的实际转速的转速梯度。当转速差处在限定的范围内且转速梯度也处在限定的范围内时,在分离离合器接合时使处于空挡的子变速器转变到力锁合的状态中。

Description

用于运行驱动系的方法和控制系统
技术领域
本发明涉及用于运行机动车的驱动系的方法,其中,驱动系具有动力装置、接在动力装置和输出机构之间的分组变速器和接在动力装置和分组变速器之间的分离离合器,并且其中,分组变速器具有多个子变速器,即至少一个主变速器和还有在驱动技术上接在主变速器上游的副变速器(Splitgruppe)和/或在驱动技术上接在主变速器下游的档域变换组(Bereichsgruppe),其中,至少一个子变速器能通过非同步的换挡元件换挡。此外,本发明还涉及用于运行这种驱动系的控制系统。
背景技术
由现有技术已知机动车的驱动系,它们具有作为变速器的分组变速器。分组变速器具有主变速器、在驱动技术上接在主变速器上游的副变速器和/或在驱动技术上接在主变速器下游的档域变换组。主变速器也称为主组。
由DE 10 2006 054 277 A1已知一种用于运行机动车的驱动系的方法,即用于在自动化的换挡变速器中执行换挡的方法。因此已知的是,在伴随或不伴随接在动力装置和自动化换挡变速器之间的分离离合器的参与的情况下执行换挡。首先检查,是否满足在分离离合器接合时用于实施换挡的基本条件。若满足,那么就检查在分离离合器接合时是否可以成功地挂出换挡的起始挡位。如果可以成功挂出的话,那么就检查,是否满足了在分离离合器接合时用于挂入目标挡位的条件。如果满足的话,就在分离离合器接合时挂入目标挡位。然后,在机动车仅略微减速或轻微加速时推断出,在分离离合器接合时可以挂入目标挡位。
存在如下的需求,即,在带有分组变速器的驱动系中(在分组变速器中在行驶期间,能通过非同步的换挡元件换挡的子变速器处在非力锁合的状态中并且因此处于空挡),在行驶期间,该子变速器可以可靠地在分离离合器接合时转变到力锁合的状态中。
发明内容
基于此,本发明所要解决的技术问题是,创造一种新型的方法来运行机动车的驱动系和一种用于执行该方法的控制器。
该技术问题通过按照权利要求1的用于运行驱动系的方法解决。
为了在行驶期间将处于空挡的子变速器转变到力锁合的状态中而进行如下操作:
将动力装置的实际转速和因此变速器输入轴的实际转速调节到目标转速。
监控在动力装置的实际转速或变速器输入轴的实际转速与目标转速之间的转速差。
监控动力装置的实际转速的转速梯度或者变速器输入轴的实际转速的转速梯度。
当在动力装置的实际转速或变速器输入轴的实际转速与目标转速之间的转速差处在限定的范围内时,并且当动力装置的实际转速的转速梯度或者变速器输入轴的实际转速的转速梯度也处在限定的范围内时,在分离离合器接合时使处于空挡的子变速器转变到力锁合的状态中。
本发明建议,至少依赖于在动力装置的或变速器输入轴的实际转速和目标转速之间的转速差以及依赖于动力装置的或变速器输入轴的实际转速的转速梯度地来确定用于使处于空挡的子变速器转变到力锁合的状态中并因此用于在该子变速器中挂入挡位的触发时间点,其中,子变速器是带有非同步的换挡元件的子变速器。
该方法还优选包括监控动力装置的马达力矩。在这种情况下,当在动力装置的实际转速或变速器输入轴的实际转速与目标转速之间的转速差处在限定的范围内时,并且当动力装置的实际转速的转速梯度或变速器输入轴的实际转速的转速梯度也处在限定的范围内时,并且当动力装置的马达力矩也处在限定的范围内时,在分离离合器接合时使处于空挡的子变速器转变到力锁合的状态中。当附加地以依赖于动力装置的马达力矩的方式确定了用于使子变速器转变到力锁合的状态中并因此用于在子变速器中挂入挡位的触发时间点时,可以进一步改进该方法。
在权利要求5中限定了根据本发明的控制器。
附图说明
优选的扩展设计方案由从属权利要求和接下来的说明得出。借助附图更为详细地阐释本发明的实施例,但本发明并不局限于所述实施例。其中:
图1示出了机动车的驱动系的示范性的示意图;
图2示出了用于阐明本发明的信号流图;
图3示出了用于进一步阐明本发明的时间图表;
图4示出了用于进一步阐明本发明的另一时间图表。
具体实施方式
本发明涉及一种用于运行驱动系的方法,该驱动系具有动力装置、输出机构和接在动力装置与输出机构之间的自动化的分组变速器。在分组变速器和动力装置之间接有分离离合器。自动化的分组变速器包括至少一个主变速器和在驱动技术上处于该主变速器上游的副变速器和/或在驱动技术上接在主变速器下游的档域变换组。
图1示出了机动车的驱动系的示意图,该驱动系具有动力装置1、自动化的分组变速器2和输出机构3。动力装置1通过也称为起动离合器的分离离合器5能联接到分组变速器2的输入轴6上。输出机构3联接到分组变速器2的输出轴8上。
自动化的分组变速器2在所示实施例中包括主变速器9、在驱动技术上接在主变速器9上游的副变速器10以及在驱动技术上接在主变速器9下游的档域变换组11。主变速器也被称为主组。
自动化的分组变速器2的主变速器9实施成中间轴式的直接挡变速器并且具有两个中间轴21、22。图1示出了作用在中间轴21上的变速器制动器4。通过变速器制动器4可以制动中间轴21。主变速器9在所示实施例中构造有三个用于前进行驶的传动级G1、G2和G3和一个用于倒退行驶的传动级R。传动级G1、G2和R的空套齿轮分别以能转动的方式支承在主轴30上并且能通过构造成牙嵌式离合器的所配属的换挡元件15、16、18和19换挡。所配属的固定齿轮抗相对转动地布置在中间轴21、22上。两个换挡元件15、16和两个换挡元件18、19分别形成了换挡组17或20。换挡组17、20的换挡元件15、16和换挡元件18、19是非同步的换挡元件,即牙嵌式换挡元件。
自动化的分组变速器2的副变速器10在所示实施例中构造成两级式并且同样设计成中间轴式,其中,副变速器10的两个传动级K1和K2形成了主变速器9的两个能切换的输入常量。两个传动级K1、K2具有较小的传动比差。第一传动级K1的空套齿轮以能转动的方式支承在输入轴6上。第二传动级K2的空套齿轮以能转动的方式支承在主轴30上。副变速器10的两个传动级K1、K2的固定齿轮分别与主变速器9的在输入侧延长的中间轴21、22抗相对转动地布置。副变速器10的同步构造的换挡元件12、13,即所谓的同步换挡元件,合并成一个共同的换挡组14。换挡组14的换挡元件12因此在图1的实施例中是同步的换挡元件。
自动化的分组变速器2的接在主变速器9下游的档域变换组11同样构造成两级式,但构造成行星齿轮变速器24。太阳轮25与主变速器9的在输出侧延长的主轴30抗相对转动地连接。行星架27与分组变速器2的输出轴8抗相对转动地联接。齿圈26与带有两个同步的换挡元件28、29的换挡组23处于连接,档域变换组11可以通过所述换挡元件交替地通过齿圈26与固定不动的壳体部分7的连接换挡到慢速行驶级L中并且通过齿圈26与行星架27的连接换挡到快速行驶级S中。档域变换组11的换挡组23的换挡元件28、29同样如图1的实施例中的副变速器10的换挡组14的换挡元件12、13那样是同步的换挡元件。
因此,在图1所示的驱动系的分组变速器2中,主变速器9可以通过非同步的换挡元件换挡,而副变速器10和档域变换组11分别可以通过同步的换挡元件换挡。在此处要指出的是,除了主变速器9外,副变速器10和/或档域变换组11也可以通过非同步的换挡元件换挡。
此外要指出的是,分组变速器2的在图1中示出的具体的实施方式是示范性的。本发明也可以使用在具有至少一个可以通过非同步的换挡元件换挡的子变速器的其它的分组变速器中。
图1还示出了控制系统31,该控制系统用于控制和/或调节驱动系的运行。控制系统31具有马达控制器32和变速器控制器33。马达控制器32与动力装置1交换数据。变速器控制器33与分组变速器2交换数据。此外,马达控制器32和变速器控制器33彼此交换数据。变速器控制器33也驱控分离离合器5。
出现了这样的运行状况,在这些运行状况中,分组变速器的能通过非同步的换挡元件换挡的子变速器在机动车行驶期间可能处于空挡,即处于非力锁合的状态。
当从机动车的巡航控制运行起在激活空转功能时根据机动车的运行条件自动进入机动车的溜滚运行或溜动运行时,可能例如就是这样的情况。因此已知的是,空转功能根据在机动车前方的行驶路段的地形数据获知,在机动车溜滚运行或溜动运行期间是否在针对溜滚运行或溜动运行的允许的最大的时间段内返回到巡航控制目标速度,其中,如果是的话,则自动地从巡航控制运行进入溜滚运行或溜动运行并且为此在图1中使主变速器9转变到非力锁合的状态。主变速器9然后处于空挡。
也可以想到其它状况,其中,分组变速器2的能通过非同步的换挡元件换挡的子变速器在行驶期间处于空挡。倘若例如在图1的分组变速器2的主变速器9中应当实施从实际挡位到目标挡位的换挡,那么分组变速器2必须在从空挡通过挂入目标挡位而又转变到力锁合的状态之前就首先在挂出实际挡位的情况下从力锁合的状态转变到空挡。
带有非同步的换挡元件的子变速器必须在该子变速器应当从空挡转变到力锁合的状态中时才被主动地同步,为此在图1的分组变速器2中可以结合分离离合器5来使用变速器制动器4和/或动力装置1。
当动力装置1被用于将能通过非同步的换挡元件换挡的子变速器同步时,根据实践,在将动力装置1的实际转速调节到针对同步所需的目标转速后,打开分离离合器5,使得该分离离合器正好将很多力矩传递到变速器2中,从而实现同步。但若离合器传递过多的力矩,那么仅能以很小的舒适度将能通过非同步的换挡元件换挡的处于空挡的子变速器转变到力锁合的状态中。
现在,本发明涉及到,在分组变速器的能通过非同步的换挡元件换挡的子变速器应当在机动车行驶期间从空挡,即从非力锁合的状态转变到力锁合的状态中时,这以很高的舒适度完成,更确切地说,无需通过借助动力装置1的同步使分离离合器5参与到其中。
若分组变速器2的子变速器,即图1中的主变速器9,在机动车行驶期间应当从空挡转变到力锁合的状态中,那么至少实施下列步骤:
将动力装置1的实际转速和因此变速器输入轴6的实际转速在分离离合器5接合时调节到用于使有待同步的子变速器同步所需的目标转速。这优选借助从变速器控制器33接收目标转速的马达控制器32来实现。
监控在动力装置1的实际转速或变速器输入轴6的实际转速与目标转速之间的转速差。这可以由马达控制器32和/或由变速器控制器33执行。
此外,还监控动力装置1的实际转速的转速梯度或者变速器输入轴6的实际转速的转速梯度。转速梯度可以从实际转速的一阶时间导数获得,更确切地说动力装置1的实际转速的转速梯度优选由马达控制器32获得并且变速器输入轴6的实际转速的转速梯度优选由变速器控制器33获得。
当在动力装置1的实际转速或变速器输入轴6的实际转速与目标转速之间的转速差处在限定的范围内,并且此外当动力装置1的实际转速的转速梯度或变速器输入轴6的实际转速的转速梯度处在限定的范围内时,能通过非同步的换挡元件换挡的处于空挡的子变速器转变到力锁合的状态中,更确切地说在分离离合器5接合时,为此变速器控制器33相应地驱控对应的子变速器。
接下来参考图2的信号流图以及图3和图4的时间图表来说明本发明的进一步的细节。
在图2的框图中,在框34中检查,分组变速器2的子变速器,图1中则是主变速器9,在机动车行驶期间是否处于空挡并且因此处于非力锁合的状态。若不是,那么从框34分支返回到框34。而若是的话,即分组变速器2的可以通过非同步的换挡元件换挡的子变速器处于空挡并且机动车处于行驶中,那么就从框34分支到框35。
在框35中检查,分组变速器2的处于空挡的子变速器,在图1中即主变速器9,在行驶期间是否应当从空挡转变到力锁合的状态中。若不是,那么从框35分支回到框35。而若是的话,即可以通过非同步的换挡元件换挡的处于空挡的子变速器在行驶期间应当从空挡转变到力锁合的状态中,那么就从框35分支到框36。
在框36中获知用于动力装置1或用于变速器输入轴6的目标转速,该目标转速在分离离合器5接合时是可以通过非同步的换挡元件换挡的、处于空挡的子变速器所需的。
接下来在框37中检查,在动力装置1的实际转速或变速器输入轴6的实际转速与目标转速之间的转速差是否处在限定的范围内。若不是,那么从框37分支回到框37。而若是的话,即转速差处在限定的范围内,那么就从框37分支到框38,其中,在框38中获知动力装置1的实际转速的转速梯度或变速器输入轴6的实际转速的转速梯度。
接下来在框39中检查,该转速梯度是否处在限定的范围内。若不是,那么从框39分支返回到框39。而若是的话,即转速梯度也处在限定的范围内,那么就从框39分支到框40。
在框40中监控动力装置1的马达力矩,其中,在框41中检查,动力装置1的马达力矩是否处在限定的范围内。若不是,那么从框41分支返回到框41。而若是的话,即动力装置1的力矩处在限定的范围内,那么就从框41分支到框42。
最后,在框42中在行驶期间将分组变速器2的处于空挡的子变速器,在图1中即主变速器9,在分离离合器5接合时从空挡转变到力锁合的状态中。
在图2的信号流图中,当无论是在动力装置1的实际转速和目标转速之间的转速差或者变速器输入轴6的实际转速与目标转速之间的转速差还是动力装置1的实际转速的转速梯度或变速器输入轴6的转速梯度,还是动力装置1的马达力矩,分别处在各自限定的范围内时,将分组变速器2的处于空挡的子变速器转变到力锁合的状态中。
针对转速差和/或转速梯度和/或马达力矩的上述限定的范围在控制侧被储存并且可以在控制侧被应用。
图3和图4示出了关于时间t的能够在根据本发明的方法的实施方案中形成的可能的曲线走向,其中,曲线走向43对应动力装置1的或变速器输入轴6的目标转速,其中,曲线走向44对应动力装置1的或变速器输入轴6的实际转速,并且其中,曲线走向45对应动力装置1的马达力矩。
在图1中,在时间点t1,在实际转速44和目标转速43之间的转速差处在限定的范围内,但在图3中,时间点t1,无论是马达力矩45还是实际转速44的转速梯度均过大,因而在时间点t1,这两个参量处在它们各自的允许的范围之外。因此,在图3中,在时间点t1,分组变速器2的可以通过非同步的换挡元件换挡的处于空挡的子变速器还没有被驱控以转变到力锁合的状态中。更确切地说,这在图3中在时间点t2才发生,即当不仅转速差处在限定的范围内,而且转速梯度和马达力矩45也处在限定的范围内时才发生。
因此在图3中,动力装置1的和因此变速器输入轴6的实际转速44的转速梯度在时间点t1过大,因而在图3中实际转速超过了目标转速43并且在马达力矩45减小之后以及在实际转速44减速之后,分组变速器2的处于空挡的子变速器才在时间点t2被驱控以转变到力锁合的状态中。
在图4中,实际转速44的转速梯度很小,使得实际转速44缓慢地接近目标转速43,更确切地说不超过目标转速。当在图4中在时间点t3在实际转速44和目标转速43之间的转速差处在限定的范围内时,当实际转速44的转速梯度处在限定的范围内并且马达力矩5也处在限定的范围内时,在图4中,分组变速器2的仍处于空挡的子变速器才被驱控以转变到力锁合的状态中。
如上文已经阐释的那样,目标转速43优选由变速器控制器33预定,其中,目标转速43是在变速器输入端6处所需的那个转速,以便主动地同步可以通过非同步的换挡元件换挡的处于空挡的子变速器用以挂入挡位并因此用以转变到力锁合的状态中。
在实际转速44和目标转速43之间的期望的转速差例如处在40U/min至50U/min的数量级中。因此,可以避免相应的子变速器的非同步的换挡元件处的齿对齿的位置。
优选如下地设定实际转速的转速梯度的范围,即,由于梯度,实际转速44和目标转速43不会发生交叉。
马达力矩45的范围是围绕0Nm的转矩所展开的一个范围。因此,当变速器输入轴6几乎是无力矩时,可以通过非同步的换挡元件换挡的还处于空挡的子变速器在分离离合器5接合时被驱控,以便使该子变速器从空挡转变到力锁合的状态中。
本发明还涉及控制系统31,其被设置成自动执行上述方法。控制系统31包括马达控制器32和变速器控制器33。
控制系统在机动车行驶期间控制分组变速器2的子变速器,在图1中即主变速器9,以使其转变到空挡,例如以便在分组变速器2中实施换挡和/或以便使机动车从激活空转功能时的巡航控制运行转变到溜滚运行或溜动运行中。
当接下来在行驶期间能通过非同步的换挡元件换挡的处于空挡的子变速器应转变到力锁合的状态中时,控制系统将动力装置1的实际转速和因此变速器输入轴6的实际转速调节到用于同步仍处于空挡的子变速器所需的目标转速,其中,目标转速优选由变速器控制器33预定并且马达控制器32承担对动力装置1的转速调节,以便将动力装置1的和变速器输入轴6的实际转速调节到目标转速。
此外,控制系统监控在动力装置1的实际转速或变速器输入轴6的实际转速与目标转速之间的转速差。对转速差的这种监控可以由马达控制器32或者也由变速器控制器33执行。
此外,控制系统监控动力装置1的实际转速的转速梯度或变速器输入轴6的实际转速的转速梯度。这又可以由马达控制器32或由变速器控制器33实行,更确切地说通过形成各自的实际转速的一阶时间导数来实行。
此外可以规定,控制器监控动力装置1的马达力矩。
当在实际转速和目标转速之间的转速差处在限定的范围内时并且当实际转速的转速梯度处在限定的范围内时以及当动力装置1的马达力矩也优选处在限定的范围内时,控制系统31、优选该控制系统的变速器控制器33驱控分组变速器2的仍处于空挡的子变速器,在图1中即主变速器9,以使其在分离离合器5接合时转变到力锁合的状态中。
如上文已经阐述的那样,分组变速器也可以具有多于一个的能通过非同步的换挡元件换挡的子变速器。但在任意时间点始终仅有这些子变速器中的其中一个子变速器处于空挡,因而不会同时有两个带有非同步的换挡元件的子变速器处于空挡。
附图标记列表
1 动力装置
2 分组变速器
3 输出机构
4 变速器制动器
5 分离离合器
6 输入轴
7 壳体部分
8 输出轴
9 主变速器
10 副变速器
11 档域变换组
12 同步换挡元件
13 同步换挡元件
14 换挡组
15 换挡元件
16 换挡元件
17 换挡组
18 换挡元件
19 换挡元件
20 换挡组
21 中间轴
22 中间轴
23 换挡组
24 行星齿轮变速器
25 太阳轮
26 齿圈
27 行星架
28 换挡元件
29 换挡元件
30 主轴
31 控制系统
32 马达控制器
33 变速器控制器
34 框
35 框
36 框
37 框
38 框
39 框
40 框
41 框
42 框
43 目标转速
44 实际转速
45 马达力矩

Claims (9)

1.用于运行机动车的驱动系的方法,
其中,所述驱动系具有动力装置(1)、接在所述动力装置(1)与输出机构(3)之间的分组变速器(2)和接在所述动力装置(1)与所述分组变速器(2)之间的分离离合器(5),
其中,所述分组变速器(2)具有多个子变速器,即至少一个主变速器(9)和此外在驱动技术上接在所述主变速器(9)上游的副变速器(10)和/或在驱动技术上接在所述主变速器(9)下游的档域变换组(11),其中,至少一个子变速器能通过非同步的换挡元件换挡,
其中,在行驶期间为了实现所述机动车的溜滚运行或溜动运行和/或为了实施换挡,使能通过非同步的换挡元件换挡的子变速器转变到空挡,
其中,为了接下来使处于空挡的子变速器转变到力锁合的状态中而在行驶期间进行如下操作:
将所述动力装置(1)的实际转速和因此将变速器输入轴(6)的实际转速调节到目标转速,
监控在所述动力装置(1)的实际转速或所述变速器输入轴(6)的实际转速与所述目标转速之间的转速差,
监控所述动力装置(1)的实际转速的转速梯度或者所述变速器输入轴(6)的实际转速的转速梯度,
当在所述动力装置的实际转速或所述变速器输入轴的实际转速与所述目标转速之间的转速差处在限定的范围内时并且当所述动力装置的实际转速的转速梯度或者所述变速器输入轴的实际转速的转速梯度也处在限定的范围内时,在分离离合器(5)接合时使处于空挡的子变速器转变到力锁合的状态中。
2.按照权利要求2所述的方法,其特征在于,
在控制侧使用针对所述转速差的限定的范围和/或针对所述转速梯度的限定的范围。
3.按照权利要求1或2所述的方法,其特征在于
监控所述动力装置(1)的马达力矩,
当在所述动力装置的实际转速或所述变速器输入轴的实际转速与所述目标转速之间的转速差处在限定的范围内时,并且当所述动力装置的实际转速的转速梯度或者所述变速器输入轴的实际转速的转速梯度也处在限定的范围内时,并且当所述动力装置的马达力矩也处在限定的范围内时,在分离离合器(5)接合时将处于空挡的子变速器转变到力锁合的状态中。
4.按照权利要求3所述的方法,其特征在于,在控制侧使用针对所述马达力矩的限定的范围。
5.用于运行机动车的驱动系的控制系统,
其中,所述驱动系具有动力装置(1)、接在所述动力装置(1)与输出机构(3)之间的分组变速器(2)和接在所述动力装置(1)与所述分组变速器(2)之间的分离离合器(5),
其中,所述分组变速器(2)具有多个子变速器,即至少一个主变速器(9)和此外在驱动技术上接在所述主变速器(9)上游的副变速器(10)和/或在驱动技术上接在所述主变速器(9)下游的档域变换组(11),其中,至少一个子变速器能通过非同步的换挡元件换挡,
其中,所述控制系统在行驶期间为了实现机动车的溜滚运行或溜动运行和/或为了实施换挡而使能通过非同步的换挡元件换挡的子变速器转变到空挡,
其中,为了在行驶期间随后使处于空挡的子变速器转变到力锁合的状态中:
所述控制系统将所述动力装置的实际转速和因此变速器输入轴的实际转速调节到目标转速,
所述控制系统监控在所述动力装置的实际转速或所述变速器输入轴的实际转速与所述目标转速之间的转速差,
所述控制系统监控所述动力装置的实际转速的转速梯度或所述变速器输入轴的实际转速的转速梯度,
当在所述动力装置的实际转速或所述变速器输入轴的实际转速与所述目标转速之间的转速差处在限定的范围内时,并且当所述动力装置的实际转速的转速梯度或所述变速器输入轴的实际转速的转速梯度也处在限定的范围时,在分离离合器(5)接合时所述控制系统驱控处于空挡的子变速器以转变到力锁合的状态中。
6.按照权利要求5所述的控制系统,其特征在于,在所述控制系统中在控制侧使用针对所述转速差的限定的范围和/或针对所述转速梯度的限定的范围。
7.按照权利要求5或6所述的控制系统,其特征在于,
所述控制系统监控所述动力装置(1)的马达力矩,
当所述转速差处在限定的范围内时,并且当所述转速梯度也处在限定的范围内时,并且当所述动力装置(1)的马达力矩也处在限定的范围内时,在分离离合器(5)接合时所述控制系统驱控处于空挡的子变速器以转变到力锁合的状态中。
8.按照权利要求7所述的控制系统,其特征在于,在所述控制系统中在控制侧使用针对所述马达力矩的限定的范围。
9.按照权利要求5至8中任一项所述的控制系统,其特征在于,所述控制系统被设置成自动执行按照权利要求1至4中任一项或多项所述的方法。
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