专利名称：选择变速器换挡规律的方法
选择变速器换挡规律的方法技术领域
在本发明的另 一个方面，当发动机扭矩不近似为零的时 候，该信噪比是车辆的加速度。
在本发明的另一个方面，该牵引力是根据所测得的车 速、所测得的发动机扭矩以及变速器控制信号而计算得出的。
在本发明的另 一个方面，使用递归最小二乘估算器来估 算车辆质量和道路坡度的步骤包括以信噪比为基础对遗忘因子的值 进行检验
在本发明的另一个方面，当汽车处于启动状态时，该递 归最小二乘估算器保持道路坡度基本恒定并根据牵引力来计算车辆 质量。
在本发明的另一个方面，当车辆第一次启动时，启动状 态开始，而当发动机和变速器温度上升到预定值时，启动状态结束。
在本发明的另一个方面，在启动状态结束的时候，递归 最J、二乘估算器在时间上对牵引力的计算进行积累、保持道路坡度基 本恒定，并根据牵引力来计算车辆质量。
在本发明的另一个方面，当信噪比超过阈值且算得的车辆质量在允许界限之内时，递归最小二乘估算器在时间上对牵引力的 计算进行积累、允许道路坡度值发生变化、且允许车辆质量发生变化。
在本发明的另一个方面，当信噪比超过阈值、所算得的 车辆质量在允许界限之内、且发动机扭矩高于标定值(calibmted value) 时，递归最小二乘估算器在时间上对牵引力的计算进行积累、允许道 路坡度值发生变化，且保持车辆质量基本恒定。
在本发明的另 一个方面，选择换挡规律的步骤包括在经 济性换挡规律和动力性换挡规律之间做出选择。
在本发明的另一个方面，该方法中包括以下步骤在选 择换挡规律之前，根据车辆质量、道路坡度和重力造成的加速度来计 算道路载荷质量因子。
在本发明的另一方面，该方法中包括以下步骤将道路 负载质量因子归一化(normalization),并基于归一化的道路负载质量因 子来选择换挡规律。
在本发明的另一方面，当车辆质量和道蹈J皮度未知时， 选择动力性换挡规律。0021] 在本发明的另一方面，当汽车制动时，该信噪比小于该 阈值。
通过本文所提供的描述,其它可适用的领域将变得显而 易见。应当理解，该描述和特定示例的目的仅在于举例说明，而并非 试图限制本公开的范围。
文中所描述的附图仅用作示例，而不以任何方式限制本发明的范围。
图1A和IB是显示了根据本发明原理来选择换挡规律 的方法的流程图；0025] 图2是本发明的选择换挡规律的方法的控制信号方框 图；而
下文的描述在本质上<又<叉起示例性的作用，而并非旨在 限制本发明及其用途。
参考图1A和1B,标号IO从总体上显示了汽车中自动 变速器选择换挡规律的方法。汽车(图中未示出)通常包括带有发动机 和自动变速器的动力总成(powertrain)。在汽车行驶的过程中，根据所 给定的路线，道路的坡度可能在平坦的坡度和陡峭的坡度之间变化。 此外，由于乘客数量、行李、贮藏物品的变动，拖车或其它拖挂物的 存在等的原因，汽车的质量也可能发生变化。方法10在任意给定的 时刻对道路坡度和车辆质量进行估算，以选择适合汽车驾驶员需求的 换挡规律。因此，方法IO是持续性地实时运行的。
方法10从步骤11开始，该步骤中，控制器判断是否应 用了常用制动(service brake)或发动机扭矩是否接近零值净扭矩。该控 制器可能是发动机控制器或变速器控制器，或者其它任何具有预编程 数字计算器或处理器、控制逻辑、用于储存数据的存储器以及至少一个I/0模块的电子设备。该控制逻辑包括多个用于监控、操纵以及生 成数据的逻辑电路。若实施了常用制动或发动机扭矩接近于零，则方 法10前进到步骤12,该步骤中选择緩慢过滤到零的车辆质量值和道 路坡度值。当信噪比超过阈值时，该车辆质量取自于方法10的前次迭代中所计算出的车辆质量的上一个估算值。同样地，它^皮碎见为还算 精确的车辆质量。当信噪比超过阈值时，该道路坡度也取自于方法10 的前次迭代中所计算出的道路坡度的上一个估算值。为将道路坡度的 上一次估算值緩慢过滤到零，该道路坡度需通过带有慢时间常数(例如15秒)的一阶滞后滤波器。
其中，M是车辆的质量，a是根据车速在时间上的变化 而算出的车辆加速度，Te是发动机扭矩，Jed)是扭矩中用于转动动力 总成的部分，rg是车轮半径除以总传动比(对给定车辆而言为常数)，Fft是制动力，F,是气动阻力引起的力，而Fgrade是道路坡度引起的力。当前道路坡度可根据下列等式算得(2) Fgrade = M * g * 0 * cos (3 + sin卩)；
其中，p是道路的滚动阻力系数(rolling resistance)而p 是道路坡度。因此，P-O对应于道路无倾斜度，|3>0对应于上坡坡度， 而卩<0表示下坡坡度。其它可用于提高估算精度的因素还包括输入和 输出PTO激活状态、发动机冷却剂温度和风扇转矩损耗。该RLS估 算器釆用带多重遗忘的最小二乘解析方法，利用等式(l)来实时计算估 算车辆质量(M)和估算道路坡度(P),计算过程将在下文中作更详细的 描述。
接着，在步骤18中采用坡度估算器来计算坡度估算值。 该坡度估算器使用在步骤16中所确定的所选车辆质量，根据方程(l) 来计算道路坡度。
—旦在步骤11、 14或步骤18中已经估算了车辆质量和 道路坡度，则在步骤20中计算出道路载荷质量(RLM)因子。该RLM 因子是使用下列等式而算得的(3) RLM factor = M * (1 + g * sin(p))。
然后，在步骤22中将该RLM因子归一化为"0"或"1"。 若车辆处在启动状态(这时无法精确估算车辆质量和道路坡度)，则 RLM因子会归 一化成对应于动力性换挡规律的默认设定值。
在步骤24中，将以步骤22中所算出的归一化的RLM 因子为基础，来选择换挡规律。在所提供的特定示例中，已归一化的 RLM因子"0"表示该变速器将使用优化换挡动力性的动力性换挡规 律，而已归一化的RLM因子'T，则表示该变速器将使用优化燃油经济 性的经济性换挡规律。而且，本发明认为，任何介于"O，，和'T，之间的 归一化的RLM因子都可用于在两种换挡规律之间进行插入。因此， 应当理解为，任何一个已归一化的因子都可对应于一种换挡规律。此夕卜，尽管在所提供的特别示例中只使用了两种换挡规律，但应当理解， 只要每个换挡规律都对应于一个已归 一化的值，则可以使用任意个数 的换挡规律。在车辆刚刚点火的启动状态下，将自动选择动力性换挡 规律。
现在来参考图2，标号100从总体上显示了控制信号方 框图。该控制信号方框图100是图1中所介绍的方法10的算法表示。 该控制信号方图100包括用于计算车辆质量和道路坡度的、测量所得 的多个输入值102。这些输入值102包括发动机扭矩、车速和内部变 速器控制模块信号。然后，RLS估算器程序104将利用这些输入值102, 采用带多重遗忘的最小二乘法来估算车辆质量和道路坡度。正如上文 所4是到的，在Vahidi, Stefanopoulou,和Peng所著的、题为"Recursive Least Squares with Forgetting for Online Estimation of Vehicle Mass and Road Grade: Theory and Experiments，，的论文中对该RLS估算进程进行 了介绍。该多重遗忘方法包括给车辆质量和道路坡度指定某个标量 (scalar)或权重值来"遗忘"可能不太精确的旧数据。所提及的标量作为 遗忘因子，在上文所参考的论文及图3中用"a;，表示。
—旦发动机和变速器完成暖机(例如，到25至30摄氏 度)，则该RLS估算器104转换到下一收敛等级(笫2行)。这里，道路 坡度保持基本恒定，车辆质量允许变化，且随时间而积累的数据^支储 存并用在随后的计算中。
—旦RLS估算器使用在信噪比超过阈值且所算得的车 辆质量落在允许的限度之内时所取得的数据完成了一定数量的计算， 则RLS估算器104转换到下一收敛等级(笫3行)。该收敛等级缩小了 车辆质量的变化幅度而允许道路坡度发生较大的变化。
回到图2,所算得的车辆质量估算值和道路坡度估算值 将通过方程106处理，以计算道路载荷质量因子。在所提供的特定示 例中，使用了最小极P艮值以产生正值的坡度估算值。然而，该最小极 限值是可选的，可将其移除以允许下坡的车辆(负值的坡度斜度)选择 经济性换挡规律而不是默认的动力性换挡规律。然后，Eta计算器或 效能计算器108将RLM因子归一化以允许变速器控制器或动力总成 控制器对换挡规律进行选择一一如前文在图1中所述。
对本发明的说明在本质上仅为示例性的，所有不脱离本 发明主旨的变型都应属于本发明的范围之内。这种变型不净皮-见为脱离 本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种用于在机动车辆中选择变速器用换挡规律的方法，其包括下列步骤判定信噪比是否超过阈值；计算机动车辆的牵引力；当所述信噪比超过所述阈值时，使用带多重遗忘的递归最小二乘估算器、根据所述牵引力来估算车辆质量和道路坡度；当所述信噪比未超过所述阈值时，选择车辆质量，并根据所述车辆质量和所述牵引力来估算所述道路坡度；并基于所述车辆质量和所估算的道路坡度来选择换挡规律。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当发动机扭矩不 近似为零的时候，所述信噪比是所述车辆的加速度。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述牵引力是根 据测得的车速、测得的发动机扭矩以及变速器控制信号而计算的。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述递归最小二 乘估算器中包括对所述车辆质量和所述道路坡度进行修改的遗忘因 子。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，使用递归最小二 乘估算器来估算所述车辆质量和所述道路坡度的步骤包括基于所述 信噪比来改变所述遗忘因子的值。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当机动车辆处于 启动状态时，所述递归最小二乘估算器保持所述道路坡度基本恒定并 根据所述牵引力来计算所述车辆质量。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当车辆第一次启 动时，所述启动状态开始，而当发动机和变速器温度上升到预定值时， 所述启动状态结束。
8. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述启动状态已经结束时，所述递归最小二乘估算器在时间上对所述牵引力的计算 进行积累，保持所述道路坡度基本恒定，并根据所述牵引力来计算所 述车辆质量。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述信噪比超 过所述阈值且所算得的车辆质量处在允许界限之内时，所述递归最小 二乘估算器在时间上对牵引力的计算进行积累，允许所述道路坡度值 发生变化，且允许所述车辆质量发生变化。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述信噪比超 过所述阈值、所算得的车辆质量在允许界限之内且发动机^L矩高于标 定值时，所述递归最小二乘估算器在时间上对所述牵引力的计算进行 积累，允许所述道路坡度值发生变化，且保持所述车辆质量基本恒定。
11. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，选择车辆质量的 步骤包括当所述信噪比超过所述阈值时，从通过所述递归最小二乘 估算器算得的上一车辆质量中选择车辆质量。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，选择换挡规律 的步骤包括在经济性换挡规律和动力性能换挡规律之间做出选择。
13. 根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包 括以下步骤在选择换挡规律之前，根据所述车辆质量、所述道路;皮 度和重力造成的加速度来计算道路载荷质量因子。
14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包 括以下步骤将所述道路负载质量因子归一化，并以归一化的道路负 载质量因子为基础来选择换挡规律。
15. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述车辆质量 和所述道路坡度未知时，选择动力性能换挡规律。
16. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当机动车辆进行 制动时，所述信噪比小于所述阈值。
全文摘要
本发明提供了一种用于在汽车中选择变速器换挡规律的方法。该方法包括下列步骤判定信噪比是否超过阈值并测量汽车的牵引力。然后，如信噪比超过该阈值，则使用带多重遗忘的递归最小二乘估算器根据牵引力来估算车辆质量和道路坡度。如信噪比未超过该阈值，则选择车辆质量并根据该车辆质量和牵引力来估算道路坡度。然后，以该车辆质量和估算的道路坡度为基础选择换挡规律。
文档编号F16H59/48GK101328969SQ20081009101
公开日2008年12月24日 申请日期2008年4月8日 优先权日2007年4月9日
发明者J·P·克雷斯 申请人:通用汽车公司