CN1299751A - 用于自动变速箱的换档控制方法 - Google Patents

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Abstract

在一种用于自动变速箱的换档控制方法中,首先根据来自一个驱动状态检测器的信号确定车辆是否正在平路上行驶,然后根据当前油门开口比率选择经济或动力模式之一。此后,设置选择模式的换高速档点,根据选择模式的换高速档点设置速率比率,及把一个对应控制信号输出到一个驱动单元。

Description

用于自动变速箱的换档控制方法
本发明涉及一种用于车辆的自动变速箱，更具体地说，涉及一种用于自动变速箱的换档控制方法。
在用于车辆的自动变速箱中，换档控制系统进行控制，以根据包括油门开口、车辆速度和负载、及通过多个传感器检测的几个发动机和驱动条件的各种因素，实现自动换档到不同速度和换档范围。就是说，根据这些因素，换档控制系统控制液压控制系统的多个电磁阀，从而控制在液压控制系统中的液压流动，导致变速箱换档到各种速度和换档范围。
更详细地说，当驾驶员操纵换档杆到具体换档范围时，作为手动阀用挡档杆换位的结果，液压控制系统的手动阀经历油口转换。通过这种操作，从液压泵供给的液压压力根据电磁阀的工作控制选择性地啮合变速机构的多个摩擦元件，由此实现换档到希望的换档范围。
当设计这样一种自动变速箱时，认为重要的是功率性能在高于中等发动机负载的负载范围内，同时认为重要的是消耗比率在低于中等发动机负载的负载范围内。中等发动机负载基于油门开口的50％设置。
就是说，自动变速箱具有一种经济模式和一种动力模式。在经济模式中，这样设计换档模式，从而尽快实现加速以改进燃料消耗率。在动力模式中，这样设计换档模式，从而把换高速档点移到高速侧，以便能增大发动机转矩。
经济和动力模式通过用户操纵一个模式选择开关选择。
然而，由于这种换档模式固化在存储器中，所以不可能根据发动机转矩、液力变扭器状态、及行驶阻力设置一个最佳换档点。就是说，换档模式不能根据这些变化灵活地改变。
已经形成本发明以努力解决以上问题。
本发明的一个目的在于，提供一种用于自动变速箱来检测驾驶员的希望和车辆的行驶状态并且确定能实现最佳燃料消耗率和功率性能的换档点的换档控制方法。
为了实现以上目的，本发明提供一种用于变速箱的换档控制方法，该方法包括如下步骤：根据来自驱动状态检测器的信号确定车辆是否在平路上行驶；根据当前油门开口比率选择经济或动力模式之一；设置选择模式的换高速档点；及根据选择模式的换高速档点确定速率比率，并且把一个对应控制信号输出到一个驱动单元。
确定车辆是否在平路上行驶的步骤进一步包括步骤：根据来自驱动状态检测器的信号确定一个坡度值；确定该坡度值是否在预置标准坡度范围内；及确定车辆是行驶在当坡度值在预置标准坡度范围内的平路上还是行驶在当坡度值不在预置标准坡度范围内的坡道上。
最好，预置标准坡度范围是-3.5％至5％。
选择经济或动力模式之一的步骤进一步包括如下步骤：检测当前油门开口比率；确定检测的油门开口比率是否小于一个预定标准油门开口比率；及当检测的油门开口比率小于一个预定标准油门开口比率时选择经济模式，而当检测的油门开口比率不小于一个预定标准油门开口比率时选择动力模式。
最好，预定标准油门开口比率是约50％。
该方法可以进一步包括如下步骤：当车辆行驶在坡道上时，设置坡道行驶模式的换高速档点；根据坡道行驶模式的换高速档点设置一个速度比率；及在设置速度比率之后，把一个控制信号输出到驱动单元。
当设置坡道行驶模式的换高速档点时，其中当前n速度的驱动力线与n+1速度的驱动力线相交的点成为换高速档点。
当设置经济模式的换高速档点时，其中当前“n”速度的燃料消耗线与“n+1”速度比率的燃料消耗线相交的点成为换高速档点。
当设置动力模式的换高速档点时，其中当前“n”速度比率的转矩线与“n+1”速度比率的转矩线相交的点成为换高速档点。
根据如下公式确定速度比率：
No=No_Economy+(No_Power-No_Economy)×SUM(PFC)
其中No是速度比率；
No_Economy是在经济模式换档模式中的当前速度比率；
No_Power是在动力模式换档模式中的当前速度比率；及
SUM(PFC)是功率因数计数器的和。
SUM(PFC)满足如下条件：
0＜SUM(PFC)＜1
当换档控制电平是在中档N、停止P、及倒档R范围之一内时，把SUM(PFC)设置为“0”。
引入并构成本说明书一部分的附图与描述一起说明本发明的一个实施例，并且解释本发明的原理：
图1是与根据本发明最佳实施例的换档控制方法有关的换档控制系统的方块图；
图2是用于根据本发明一个最佳实施例的自动变速箱的换档控制方法的流程图；
图3a是曲线图，表明在根据油门开口相对于车辆速度在经济模式中的加速设置点；
图3b是曲线图，表明在根据燃料消耗率相对于车辆速度在经济模式中的加/换低速档模式；
图4a是曲线图，表明在根据油门开口相对于车辆速度在动力模式中的加速设置点；
图4b是曲线图，表明在根据燃料消耗率相对于车辆速度在动力模式中的加/换低速档模式；
图5是曲线图，表明本发明自动变速箱的双换档模式；
图6是曲线图，表明本发明自动变速箱的换低速档设置点；及
图7是曲线图，表明其中在本发明的自动变速箱中允许换低速档的范围。
现在参照附图详细地描述本发明的最佳实施例。
图1表明对其应用本发明的换档控制系统和有关元件的方块图。
换档控制系统包括一个驱动状态检测器10、一个变速箱控制单元20、及一个驱动单元30。驱动状态检测器10检测车辆的整个驱动状态。驱动状态检测器10包括一个油门开口传感器11、一个输出rpm传感器12、一个加速踏板传感器13、一个变速箱流体温度传感器14、一个换档杆位置传感器15、一个发动机rpm传感器16、及一个坡度传感器17。驱动状态检测器10的元件向变速箱控制单元20输出信号，变速箱控制单元20根据传送的信号控制驱动单元30的操作。
现在参照图2至7描述根据本发明的换档控制方法。
图2是用于根据本发明一个最佳实施例的自动变速箱的换档控制方法的流程图。
首先，根据预安装程序控制变速箱的变速箱控制单元20，从驱动状态检测器10接收驱动状态信号(S100)。然后，变速箱控制单元20确定车辆是否行驶在平道上(S110)。就是说，变速箱控制单元20根据来自坡度传感器17的信号确定当前坡度值，并且确定当前坡度值是否在约-3.5％至5％的预置标准坡度值范围内。当当前坡度值是在预置标准坡度值范围内时，变速箱控制单元20确定车辆正行驶在平路上。
当确定车辆正行驶在坡道上时，变速箱控制单元设置坡道行驶模式的换高速档点(S151)。一般，把动力模式设置为坡道行驶模式。当设置坡道行驶模式的换高速档点时，其中当前n速度比率的驱动力线与n+1速度比率的驱动力线相交的点成为换高速档点，条件是油门开口不变。
然而，当确定车辆正行驶在平路上时，变速箱控制单元20根据来自油门开口传感器11的信号检测油门开口比率Th(S120)。
然后，当变速箱控制单元20确定检测的油门开口比率Th是否小于预定标准比率STh(例如，50％)(S130)。
当检测的油门开口比率小于预定标准比率时，变速箱控制单元20选择具有图3a中所示换档模式的经济模式(S135)，此后根据按照图3b中所示燃料消耗率相对于车辆速度设置的加/换低速档模式，设置经济模式换高速档点(S140)。然后，变速箱控制单元20根据经济模式换高速档点确定速度比率，并且把一个对应信号输出到驱动单元30(S160)。
在步骤S130，当检测的油门开口比率高于预定标准比率时，变速箱控制单元20选择具有图4a中所示换档模式的动力模式(S145)，此后根据按照图4b中所示燃料消耗率相对于车辆速度设置的加/换低速档模式，设置动力模式换高速档点(S150)。然后，变速箱控制单元(20)根据动力模式换高速档点确定速度比率，并且把一个对应信号输出到驱动单元30(S160)。
当设置经济模式换高速档点时，其中当前“n”速度比率的燃料消耗线与“n+1”速度比率的燃料消耗线相交的点成为换高速档点，条件是油门开口不变。
当设置动力模式换高速档点时，其中当前“n”速度比率的转矩线与“n+1”速度比率的转矩线相交的点成为动力模式换高速档点。
另外，当确定速度比率时，微分由油门开口传感器10检测的油门开口Th。当油门开口的微分值dTh高于一个预定值(即1.25V)，并且保持一个预定时间段(即16ms)时，变速箱控制单元20把功率因数计数器增大0.1。然而，当油门开口的微分值dTh低于一个预定值(即1.25V)，并且保持一个预定时间段(即16ms)时，变速箱控制单元20把功率因数计数器减小0.1。
在此之后，变速箱控制单元20计算增大和减小的功率因数计数器之和，并且使用根据如下公式的和能得到速度比率：
[公式1]
No=No_Economy+(No_Power-No_Economy)×SUM(PFC)
其中No是速度比率；
No_Economy是在经济模式换档模式中的当前速度比率；
No_Power是在动力模式换档模式中的当前速度比率；及
SUM(PFC)是功率因数计数器的和。
在上面，SUM(PFC)应该满足如下条件：
0＜SUM(PFC)＜1
当换档控制电平是在中档N、停止P、及倒档R范围之一内时，把SUM(PFC)设置为“0”。
另外，当建立动力模式中的换高速档点时，其中当前“n”速度比率的燃料消耗线与“n+1”速度比率的燃料消耗线相交的点成为换高速档点，条件是油门开口不变。
另外，当确定速度比率时，微分由油门开口传感器10检测的油门开口Th。当油门开口的微分值dTh高于一个预定值(即1.25V)，并且保持一个预定时间段(即16ms)时，变速箱控制单元20把功率因数计数器增大0.1。然而，当油门开口的微分值dTh低于一个预定值(即1.25V)，并且保持一个预定时间段(即16ms)时，变速箱控制单元20把功率因数计数器减小0.1。
在此之后，变速箱控制单元20计算增大和减小的功率因数计数器之和，并且使用根据以上公式1的和能得到速度比率。
如上所述，变速箱控制单元20提供图5中所示的双换档模式。
当在平路上驾驶期间出现开油门换低速档时，变速箱控制单元20建立换低速档线相当滞后，从而在建立的换高速档点基础上换档操作不会频繁地出现。
在上面，根据如下公式2能得到驱动阻力：
[公式2]
RL=[μr×W]+[0.5×Cd×ρ×A×V2]+[(W+△W)×A/g]+[W×Sinθ]
其中[μr×W]是滚动阻力；
[0.5×Cd×ρ×A×V2]是空气阻力
[(W+△W)×A/g]是加速阻力；以及
[W×Sinθ]是坡道驱动阻力。
另外，根据如下公式3计算驱动力FW。
[公式3]
FW=(Te×is×if×η)/r
其中Te是发动机转矩(kgf·m)；
is是分级传动比；
if是最终传动比；
η是动力传动系变速箱效率；及
r是轮胎的运动半径。
根据如下公式4能得到边缘驱动力F。
[公式4]
F=FW-RL
根据公式4能计算当前速度比率Fn和上与下速度比率Fn+1与Fn-1。
因而，当假定根据公式4计算当前速度比率Fn，并且上与下速度比率Fn+1与Fn-1与在进行换档前和之后行驶阻力的当前速度比率相同时，通过计算发动机RPM假定发动机转矩Te。
就是说，根据如下公式5计算发动机转矩Te。
[公式5]
Te=TQI×TQ_STND
其中TQI是发动机转矩信息(％)；及
TQ_STND是发动机转矩信息的标准值(N×M)。
在上面，当建立的坡道行驶换高速档点处于低行驶阻力区中时，换档比率增大一级，从而在区域“A”和“B”实现换档。另外，当建立的坡道行驶换高速档点处于高行驶阻力区中时，换档在区域“A”中实现换档以保持当前换档比率。
尽管上文已经详细描述了本发明的最佳实施例，但应该清楚地理解，对于熟悉本专业的技术人员可能出现的这里讲述的基本发明概念的多种变更和/或修改，仍将落入在所附权利要求书中限定的本发明的精神和范围内。

Claims (12)

1．一种用于变速箱的换档控制方法，包括如下步骤：
根据来自一个驱动状态检测器的信号确定车辆是否在平路上行驶；
根据当前油门开口比率选择经济或动力模式之一；
设置选择模式的换高速档点；及
根据选择模式的换高速档点确定速率比率，并且把一个对应控制信号输出到一个驱动单元。
2．根据权利要求1所述的方法，其中确定车辆是否在平路上行驶的步骤进一步包括如下步骤：根据来自驱动状态检测器的信号确定一个坡度值；确定该坡度值是否在预置标准坡度范围内；及确定车辆是行驶在坡度值在预置标准坡度范围内的平路上还是行驶在坡度值不在预置标准坡度范围内的坡道上。
3．根据权利要求1所述的方法，其中预置标准坡度范围是-3.5％至5％。
4．根据权利要求1所述的方法，其中选择经济或动力模式之一的步骤进一步包括如下步骤：检测当前油门开口比率；确定检测的油门开口比率是否小于一个预定标准油门开口比率；及当检测的油门开口比率小于一个预定标准油门开口比率时选择经济模式，而当检测的油门开口比率不小于该预定标准油门开口比率时选择动力模式。
5．根据权利要求4所述的方法，其中标准油门开口比率是约50％。
6．根据权利要求2所述的方法，进一步包括如下步骤：当车辆行驶在坡道上时，设置坡道行驶模式的换高速档点；根据坡道行驶模式的换高速档点设置一个速度比率；及在设置速度比率之后，把一个控制信号输出到驱动单元。
7．根据权利要求6所述的方法，其中当设置坡道行驶模式的换高速档点时，其中当前n速度的驱动力线与n+1速度的驱动力线相交的点成为换高速档点。
8．根据权利要求4所述的方法，其中当设置经济模式的换高速档点时，其中当前“n”速度的燃料消耗线与“n+1”速度比率的燃料消耗线相交的点成为换高速档点。
9．根据权利要求4所述的方法，其中当设置动力模式的换高速档点时，其中当前“n”速度比率的转矩线与“n+1”速度比率的转矩线相交的点成为换高速档点。
10．根据权利要求4所述的方法，其中根据如下公式确定速度比率：
No=No_Economy+(No_Power-No_Economy)×SUM(PFC)
其中No是速度比率；
No_Economy是在经济模式换档模式中的当前速度比率；
No_Power是在动力模式换档模式中的当前速度比率；及
SUM(PFC)是功率因数计数器的和。
11．根据权利要求10所述的方法，其中SUM(PFC)满足如下条件：
0＜SUM(PFC)＜1
12．根据权利要求11所述的方法，其中当换档控制电平是在中档N、停止P、及倒档R范围之一内时，把SUM(PFC)设置为“0”。
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