用于控制变速器换档的方法和装置的制作方法

专利名称：用于控制变速器换档的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及车辆变速器，并且更具体涉及自动变速器换档。
技术背景对安装有内燃机和自动变速器的车辆进行校准，以在正在运行期 间基于预定标准使变速器齿轮变换。根据操作者对于动力的需求实施 自动变速器中的传动比之间的变换，该动力需求通常为到加速踏板和 发动机节流装置上的输入。在一个策略(称为向外翻转升档)中，当 操作者释放加速踏板或者加速踏板向外翻转导致节流装置的闭合时， 一般的变速器执行升档事件，也就是从低档转移到高档。在对于最佳燃料经济性已经校准的混合动力汽车或者传统动力汽车中，当操作者使得加速踏板向外翻转(tipout)时，控制系统通常切断燃料，特别当加速踏板返回到中立位置时。控制系统试图尽快切断 燃油供给，以获得最大的燃料经济性利益。在采用再生制动的混合动力系统中，进一步希望在这种作用中尽可能快和强地斜变(ramp),同 时仍然满足车辆的驱动性能要求。在安装有有级自动变速器的车辆中，当操作者使得加速踏板从点A 到B(如图l所示)向外翻转时，示例的变速器实施向外翻转升档，如 踏板位置越过3-4升档线，如AD所示。因此，对于从具有大约105公 里/小时('kph')的车速的操作点A减速并且加速踏板位置起始于大约 50%并且将要接近0%,下面不希望的作用将发生。如所述的加速踏板 的向外翻转作用导致变速器开始执行升档，并且设置换档进行的标志。 当设置有换档进行标志时，任何预定的燃料切断被中止，因此延迟了 任何减速引起的燃油切断的开始。在换档期间再生制动的激活和回转 被降低，因此降低了重获能量的能力。还存在向外翻转升档传动系统 的干扰。在换档完成之后，进入燃油切断(FCO)。虽然升档的单个的 传动系统干扰和燃油切断入口可以较小，连续事件可具有值得注意的 复合作用。当操作者使车辆制动时，4-3降档(即从变速器第四档到第 三档)发生，如直线BC所示，导致另一个传动系统干扰。在4-3的降档期间，再生制动被降低以最小化传动系统干扰。 一旦变速器处于第三档，再生制动向后回转以继续FCO。而且，抑制3-4向外翻转升档 导致更大的发动机转速，导致更高的再生制动动力和重获车辆动能的 能力。需要具有一种车辆控制系统，其能够在车辆减速事件期间，更彻 底利用从切断燃料和再生制动获得的益处。因此，提供了一种方法和系统，其解决了上述问题并且允许车辆 更彻底利用在车辆减速期间可获得的益处。发明内容本发明包括 一 种方法和系统，以抑制或者超控在变速器控制系统 中执行的指令升档，其被称为向外翻转升档抑制。该向外翻转升档抑 制控制系统提供有利之处，包括在车辆惯性滑行期间降低降挡事件的 量，允许更快的进入燃油切断模式，允许在再生制动期间更完全的能 量捕获，并且降低传动系统干扰。为了实现本发明的目的，提供一种方法和制品，其可操作以控制 在车辆中的变速器换档，其中该车辆具有可操作地连接到自动变速器 上的内燃机，该自动变速器可操作地连接到车辆传送系统上。车辆系 统优选可操作以通过转换车辆的动能而再生在电能存储系统中的电 能。利用预定的换档模式控制变速器换档。该方法包括检测用于变速 器升档的命令，和基于操作者输入、发动机转速和车辆运行条件禁止 变速器升档的命令。当变速器升档的命令被禁止时，在内燃机中立即 实施燃油切断事件，并且发生利用车辆动能的车辆电能存储装置的再 生。操作者输入包括监控到加速踏板上的输入，并且当向外翻转事件 发生时禁止用于变速器升档的命令。这包括到加速踏板的操作者输入 小于第一阈值，和发动机转速低于第二阈值，并且车速低于换档阈值。 只有当从先前升档禁止命令开始经过的时间超过阅值时间时，发生禁 止变速器升档的命令。本发明的另 一 个方面包括当从基本上零加速3喬板位置开始的加速 踏板向内翻转被检测到时，或者加速踏板位置大于校准值，或者当发 动机输出转矩超过转矩阈值时，或者发动机转速超过速度阈值时，使 禁止变速器升档的命令停止。本发明的另 一个方面包括最优化车辆的燃料经济性的方法和系 统，该车辆具有可操作地连接到自动变速器的内燃机，该自动变速器 可操作地连接到车辆传动系统，其中利用预先确定的换档模式对自动 变速器的换档进行控制。这包括监控操作者对于车辆推进力的需要， 检测自动变速器的升档的命令，和基于操作者对于车辆推进力的需要 来禁止升档的命令。然后，该方法和控制系统可才喿作以实施在内燃才几 中的燃油切断，并且转换车辆的动能为电能电势。示例的内燃机包括 双向的附件驱动装置，其可操作地连接到电机上，该电机可操作以产 生电能以储存在电能存储装置中。当用于变速器升档的命令被禁止时， 该系统可操作以利用从车辆传送系统传送到电能存储装置的动能来再 生电能存储装置。本发明的这些和其它的方面将在本领域技术人员阅读和理解实施 例的下面详细说明中变得明显。


本发明在某些部分和部分的布置上可采用物理形式，本发明的优选实施例将详细描述并在形成其部分的附图中示出，其中 图1是根据本发明的示例的数据曲线图；和 图2是根据本发明的发动机和控制系统的示意图。
具体实施方式
现在参见附图，其中该图示其仅仅出于示出本发明的目的而不用 于限制本发明，图2示出了车辆推进系统的简图，该推进系统包括示 例的内燃机和根据本发明的实施例已经构造的控制系统。该示例的系 统，描述为带驱动的交流发电机/起动机('BAS')系统，包括动力系统， 该动力系统具有内燃才几20,变速器24,电动发电才几组34,和功率电子 箱('PEB') 36,每个信号地和/或可操作地经由局域网(LAN)总线6 连接到分布式控制系统上。该分布式控制系统包括发动机控制模块 (ECM) 10,变速器控制模块(TCM) 12，制动控制模块(BCM) 14， 能量储存控制模块(ESCM) 18和加热-通风-空调控制器(HVAC) 16 等等。该动力系统包括内燃机20,内燃机20可搡作以利用已知的动力传输装置提供牵引力到驱动轮28上，该已知的动力传输装置包括变矩器 22，变速器24和车辆传动系统26,车辆传动系统通常对于前轮驱动车 辆包括驱动桥，或者对于后4仓传动车辆包括后部差动单元，或者用于 传送动力到车轮的其它已知装置。换句话说，该车辆可操作以传送动 能到车辆驱动轮28上，通过车辆传动系统26到变速器24的变矩器22， 和通过发动机传送到双向的附件带驱动系统32和电动发电机单元34 上。该电动发电机组('MGU') 34包括电4几，其可才喿作以充当转矩再 生装置和电再生装置，优选取决于车辆运行和从控制器IO到功率电子 箱('PEB') 36的控制信号，以及其它控制信号。该PEB36包括动力转 换模块(PIM)和辅助动力才莫块(APM)的功能，以在MGU34和高电 压('HV')电池40(优选运行在36VDC (还名义上称为'42伏系统')) 以及传统的12伏电池38之间可选择地传送电能。该PEB可操作以控 制电动力辅助油泵30的运^f亍，该辅助油泵30流体连接到变速器24的 液压回路上，以在包括发动机停机和车辆停车的特定运行条件期间提 供在液压回J 各中的加压流体。应当理解的是电压电池40和传统的12 伏电池38可包括可操作以提供在车辆上的电能存储容量的各种装置的 任何一个。内燃机20可才喿作地连接到双向附件带驱动系统32上，该系统32 意图运行在包括电能产生模式的第一运行条件下和包括转矩产生模式 的第二运行条件下。在第一运行模式下，内燃机20提供转矩到附件带 驱动系统32上，从而传送动力和能量到电动发电一几单元34 ('MGU') 和其它附件上。在第一运行模式下，MGU34起电能产生装置的作用， 以利用发动机20产生的转矩和/或来自车辆的动能，对电能存储系统补 足或者充电，该电能存储系统包括HV电池40和12伏电池38,在第 二运定模式下，MGU34起电动机的作用，以利用储存在电能存储系统 中的电能产生转矩，该转矩经过附件带驱动系统32传送到发动机20 中以启动发动冲几运4亍。该MGU34可进一步起电动^/L的作用以产生净争 矩，该转矩传送到发动机20上以稳定发动机运行并且提供转矩阻尼到 车辆传动系统上。示例实施例的上述组件对于本领域技术人员是已知的，应当理解 的是利用新组件的替代实施例可落入在此描迷的本发明的范围内。该分布式控制系统包括集成的车辆控制系统，其中包括ECM 10， TCM 12， BCM 14和HVAC16的控制器经由LAN6信号地连接，以实 现各种任务。每一上述的控制处理器优选是通用数字计算机，该通用 数字计算机通常包括微处理器或者中央处理器，ROM, RAM和包括 A/D和D/A的I/O。每个控制处理器包括一组控制算法，包括存储在 ROM中并且执行来提供各自功能的常驻程序指令和标定。在不同的控 制处理器之间的信息传递优选经过上述LAN实现。该集成的车辆控制系统信号连接到多个传感装置上并且可操作地 连接到多个输出装置上，以实时监控和控制发动机20，变速器24和 MGU34及PEB36的运行。这包括监控HV电池40的状况，并且确定 HV电池40的荷电状态。该受控制的输出装置优选包括用于发动机20 的恰当控制和操作的子系统，举例来说包括具有节流控制系统的进气 系统，燃料喷射系统，火花点火系统(当点燃式发动机使用时)，废气 再循环系统和蒸发控制系。该传感装置包括可操作以监控包括发动机 转速和负荷(包括歧管压力和/或空气流量)的发动机操作的装置。ECM 10优选可操作以基于受监控的发动机运行定期地确定发动机工作点。 其他的传感器包括可操作以监控外部条件和操作者需要的那些装置， 并且它们通常信号地经由线束连接到ECM10上。一个重要的操作者输入包括加速踏板传感器(APS) 4的位置。力口 速踏板位置包括操作者输入到APS4上的测量值，通常以从0%到100 %的范围进行测量。来自APS4的输入信号优选可通过ECM10读出和 解释，并且可包含以百分比表示的踏板位置，踏板位置的运行带，例 如0-5%, 5-10%, 10%-15.%;和踏^反位置的基于时间的导数。每个上 述踏板位置信号可由ECM10作为输入使用，以控制发动冲几和变速器的 操作，包括向外翻转升档事件的控制。在每个控制处理器中的控制算法通常在预置的循环周期期间执 行，从而使得每个控制算法在每个循环周期至少执行一次。存储在非 易失性存储器中的算法由各个中央处理单元执行，并且可操作以监控 来自感应装置的输入信号，并且利用预置的标定执行控制和诊断程序 以控制各个装置的运4亍。在正在运行的发动才几和车辆运行期间，循环 周期通常在每3.125, 6.25, 12.5， 25和100毫秒#1行。或者，控制算 法可响应于事件的发生进行执行。周期性的事件，例如发动机供燃料的计算，可在每个发动机循环执行。在发动机20关闭之后起动发动机20的动作优选响应于事件进行执行，例如操作者对于加速的需要，该 加速需要通过监控到加速^"板4的操作者输入进行检测。或者，在发 动机20停止之后起动发动机20的动作可以是准周期性事件，其中动 力系统控制器IO循环监控这种环境气温下的车辆情况，并且在随后的 循环周期上执行发动机起动事件以提供另外的功能。该集成的车辆控制系统信号地连接到上述传感器和其它传感装置 上，并且可操作地连接到输出装置上以监控发动机和车辆运行。该输 出装置优选包括提供包括发动机，变速器和制动器的车辆的适当控制 和操作的子系统。该提供信号输入到车辆上的传感装置包括可操作以 监控车辆运行，外部和环境条件和操作者命令的装置。在全部的运行中，ECM将电动机/发电机34的控制命令以转矩、 速度、或者电压控制命令的形式发送到PEB36上，这取决于混合功能。 该PEB发送关键控制参数，诸如电机转速，传送转矩，温度和诊断。 除了支持自动风扇和断开控制之外，该ESCM18监控关键输入，以支 持混合电池(即，HV电池40)状态最佳化。ECM和TCM相互作用， 以协调换档和TCC运行，从而使燃料经济性最大化和驱动性能最优化。 这些控制作用的每个优选在结合BCM和HVAC的运行的同时进朽4丸 行。示例系统的混合动力系统运行优选包括发动机起动/停止；在车辆 减速期间利用电机34提供传动系统转矩的平稳性的燃料切断；电池充 电/》t电的控制；再生制动；电力辅助；和电动爬行。示例的变速器优选包括已知的自动变速器，其具有多个传动比， 该传动比通常提供从3/1到0.7/1范围的变速器输入/输出速度比。该变 速器控制处理器优选包括控制算法和预定标定，其可用来控制变速器 24的实时运行，优选与其它的控制处理器协调。该变速器标定优选包 括预定换档模式，其基于包括到加速踏板输入的操作者转矩要求，发 动机运行速度和车辆速度，来控制在变速器内部的换档。 一个这种换 档模式包括升档，其中控制器基于上述输入中的变化指令变速器从低 传动比转换到高传动比。本发明包括通过在上迷系统中控制变速器换档来最优化车辆燃料 经济性的方法和系统u该方法包括检测用于变速器升档的命令，和基 于操作者输入、发动机转速和车辆运行条件禁止变速器升档的命令。该控制系统实施在内燃机中的燃油切断，并且结合该换档禁止而将车 辆的动能转换为电能电势。现在对此运行过程进行详细描述。在运行过程中，当操作者通过将加速踏板M从第一踏板位置向外翻转到第二踏板位置来改变对车辆推进力的需要时，该指令的升档被禁止或者超控，并且该变速器保持在当前档位。通过执行"最大档"命令 或者在控制器中设置"最大档"标识可实现此超控。当所有下面条件被满足时，设置变速器'升档禁止'标志a. 车速低于预标定换档线，或者检测到加速踏板向外翻转或者恒定 的加速踏板位置；和，b. 进入延迟计时器t一e被满足，也就是说，'升档禁止'标志已经清除 达最小时间t—e秒；和，c. 变速器档位不是第一档或者最大档；和，d. 加速踏板位置4氐于位置阈值Kl;和，e. '清除延迟'计时器t—c已经满足；和，f. 发动机转速低于发动机转速阈值K2。阈值参数Kl, K2, t一e和t—c优选对于每个变速器档位，对于具体 车辆/动力系统应用分别标定。应当理解的是来自加速踏板4的输入包括可由ECM4使用的多个 输入中的一个，以对搡作者输入进行辨别和定量。其他的输入可包括 来自巡航控制系统的输入，和来自电动节气门控制系统的输入，其能 改变车辆和发动4几的运行以解决其它问题，诸如冷或热运行和附件驱 动需要。当升档事件的命令被禁止时，燃油切断事件('FCO')可以在内燃 机中立刻执行。该FCO事件可包含多个发动机供燃料事件中的任何一 个，从降低的发动机供燃料到切断到发动机的供燃料，包括完全关闭 发动机的运行。优选FCO事件基于具体的动力系统和发动机结构并且 在本发明的范围之外。当变速器升档的命令被禁止时，通过在禁止升档的作用之后立即 实施电再生，来执行基于传动系统的电再生冲莫式。这包括电动机/发电 机34的加速操作。电再生包括利用在由车辆动能(即，向前运动)引 起的车辆传动系统中产生的转矩，以产生可存储在HV电池40或者12 伏电池38中的电能。通过搡作者加速踏板向外翻转，或者结合操作者对于车辆制动的要求，经由再生捕获车辆动能作为电能的运行可以启 动。包括优选的电再生运行模式的基于传动系统的电再生，是基于具 体的动力系统和发动机结构并且在本发明的范围之外。一旦处于变速器中的'升档禁止'模式，任何下面的事件优选可触发TCM 12以退出升档禁止才莫式a. 加速踏板从基本上中立或者零位置向内翻转(tipin)被检 测到；或者，b. 变速器处于最大档位或者在第一档；或者，c. 加速踏板位置大于标定值K2,其与Kl成对以作为滞后对；或者,d. 向外翻转没有被检测到并且加速踏板位置不是中立，车速 大于换档线阈值速度加上预定校准值；或者，e. 发动机转矩超过转矩阔值；或者，f. 发动机转速大于发动机转速阈值，包括K2力。K3，包括滞 后发动机转速值。一旦变速器'升档禁止'标志被清除，变速器'升档禁止'模式在最小时 间t一e内不能再进入，如上所迷。类似地， 一旦处于变速器'升档禁止' 模式时，当处于该模式下的条件不满足时，在变速器'升档禁止'标识被 清除之前，变速器在该模式下运行最小时间t一c,以便于通过4昔开向内 翻转和升档事件来最小化传动系统干扰。虽然这是在具有BAS混合动力系统的车辆的上下文中进行描述， 应当理解的是本发明的可选择的实施例可包括具有混合动力和非混合 动力结构和固定档位变速器的其它车辆系统。其它的结构包括具有发 电机/起动器系统的系统，诸如飞轮驱动的发电机/起动器系统。这包括 可操作以将车辆动能转换为电能电势的车辆系统。说明书情况下可想到更多的修改和改变。意图是包括所有这些修改和 改变只要它们都在本发明的范围内。
权利要求
1.一种在车辆中控制变速器换档的方法，该车辆具有可操作地连接到自动变速器的内燃机，该自动变速器可操作地连接到车辆传动系统，所述换档利用预先确定的换档模式控制，该方法包括检测用于变速器升档的命令，和基于操作者输入、发动机转速和车辆运行条件禁止变速器升档的命令。
2. 如权利要求1所述的方法，还包括当变速器升档的命令被 禁止时，在内燃机中实施燃油切断事件。
3. 如权利要求1所述的方法，还包括当变速器升档的命令被 禁止时，利用车辆动能再生电能存储装置。
4. 如权利要求1所述的方法，其中基于操作者输入禁止变速器 升档的命令还包括监控到加速踏板上的操作者输入；和当到加速踏板上的操作者输入包括向外翻转事件时，禁止变速器 升档的命令。
5. 如权利要求4所述的方法，其中基于操作者输入禁止变速器 升档的命令还包括监控到加速踏板上的操作者输入；和当到加速踏板上的操作者输入小于第一阈值时，禁止变速器升档 的命令。
6. 如权利要求5所述的方法，其中基于发动机转速禁止变速器 升档的命令还包括当发动机转速低于第二阈值时，禁止变速器升档 的命令。
7. 如权利要求6所述的方法，其中基于车辆运行条件禁止变速 器升档的命令还包括当车辆速度低于换档阈值时，禁止用于变速器 升档的命令。
8. 如权利要求7所述的方法，其中基于车辆运行条件禁止变速 器升档的命令还包括当从先前的升档禁止命令发生开始经过的时间 超过阈值时间时，禁止变速器升档的命令。
9. 如权利要求1所述的方法，还包括当检测到加速踏板从基本 为零的加速踏板位置向内翻转时，停止对变速器升档命令的禁止。
10. 如权利要求1所述的方法，还包括当加速5皆板位置大于标 定值时，停止对变速器升档命令的禁止。
11. 如权利要求1所述的方法，还包括当发动机输出转矩超过 转矩阈值时，停止对变速器升档命令的禁止。
12. 如权利要求1所述的方法，还包括当发动机转速超过速度 阈值时，停止对变速器升档命令的禁止。
13. —种最优化车辆的燃料经济性的方法，该车辆具有可操作地 连接到自动变速器的内燃机，该自动变速器可操作地连接到车辆传动 系统上，其中利用预定的换档模式对自动变速器的换档进行控制，该 方法包4舌监控操作者对于车辆推进力的需要； 检测自动变速器升档的命令；基于操作者对于车辆推进力的需要来禁止升档的命令，和在内燃机中实施燃油切断，并且将车辆的动能转换为电能电势。
14. 一种制品，包括存储介质，该存储介质具有在其中编码的计制的方法，该制品包括基于预定的换档模式控制变速器中的换档的代码， 检测变速器升档的命令的代码，和基于操作者输入、发动机转速和车辆运行条件禁止变速器升档的 命令的代码。
15. 如权利要求14所述的制品，还包括当升档的命令被禁止时， 用于在内燃机中实施燃油切断事件的代码。
16. 如权利要求14所述的制品，还包括可操作地连接到车辆传动系统上的自动变速器的输出； 内燃机还包括双向的附件驱动装置，其可操作连接到电机上，该 电机可操作以产生电能以储存在电能存储装置中。
17. 如权利要求14所述的制品，还包括当变速器升档的命令被 禁止时，利用从车辆传送系统传送到电能存储装置的动能来再生电能 存储装置的代码。
18. 如权利要求14所述的制品，其中基于操作者输入禁止升档的 命令的代码还包括监控到加速踏板上的操作者输入的代码；和当到加速踏板上的操作者输入包括向外翻转事件时，用于禁止升 档的命令的代码。
19. 如权利要求18所述的制品，其中基于操作者输入禁止升档的 命令的代码还包括监控到加速踏板上的操作者输入的代码；和 当到加速踏板上的操作者输入小于第一阈值时，用于禁止升档的 命令的代码。
20. 如权利要求19所述的制品，其中基于发动机转速禁止升档的 命令的代码还包括当发动机转速低于第二阈值时，用于禁止升档的 命令的代码。
21. 如权利要求20所述的制品，其中基于车辆运行条件禁止升档 的命令的代码还包括当车辆转速低于换档阈值时，用于禁止升档的 命令的代码。
22. 如权利要求21所迷的制品，其中基于车辆运行条件禁止升档 事件的命令的代码还包括当从先前升档禁止命令发生开始经过的时 间超过阈值时间时，用于禁止用于升档的命令的代码。
23. 如权利要求14所述的制品，还包括当检测到加速踏板从基 本为零的加速踏板位置向内翻转时，用于停止对升档命令的禁止的代 码。
24. 如权利要求14所述的制品，还包括当加速踏板位置大于标 .定值时，用于停止对升档命令的禁止的代码。
25. 如权利要求14所述的制品，还包括当发动机输出转矩超过 转矩阈值时，用于停止对升档命令的禁止的代码。
26. 如权利要求14所迷的制品，还包括当发动机转速超过速度 阈值时，用于停止对升档命令的禁止的代码。
全文摘要
提供一种在具有自动变速器的汽车中控制换档的方法和系统，其中用于变速器升档的命令被检测，并且基于操作者输入、发动机转速和车辆运行条件被禁止。随着利用车辆动能的电能再生，立即实施燃油切断事件。操作者输入包括监控到加速踏板上的输入，并且当向外翻转事件发生时禁止变速器升档的命令。当加速踏板向内翻转被检测到时，或者加速踏板位置大于校准值时，或者当发动机输出转矩超过转矩阈值时，或者发动机转速超过速度阈值时，停止对变速器升档的命令的禁止。
文档编号F16H61/18GK101230919SQ20081000378
公开日2008年7月30日 申请日期2008年1月23日 优先权日2007年1月23日
发明者B·P·巴塔赖, G·塔麦, W·L·阿尔德里奇三世 申请人:通用汽车环球科技运作公司