动力系控制方法和系统的制作方法

专利名称：动力系控制方法和系统的制作方法
动力系控制方法和系统
本发明涉及机动车辆动力系的控制，尤其涉及可以提供从输入到 输出的无限减速("齿轮空档")的无级变速传动控制。
无级变速传动一般包括一个变速器，也就是用来提供无级变速传
动比的装置，通过另外的齿轮来连接传动输入和输出。这样的传动装 置能获得一种称作"齿轮空档"的状态，在此种状态下可以提供从输 入到输出的无级减速，所以即使传动输入转动和通过传动连接输出， 传动输出依然是稳定的。 一种已知的齿轮空档传动采用一个具有分别 连接太阳小齿轮、环齿轮和行星齿轮架这些周转部分的三个转轴的行 星分路齿轮。转轴通过变速器连接传动输入且在无级变速比下可驱 动。另外的一个转轴是通过一个齿轮系固定比来连接传动输入。第三 个转轴是通过一个更远的齿轮系来连接传动输出的，并且它的转速是 另外两个转轴速度的函数，同样地，这些熟悉行星齿轮的会立刻得到 重视。在一个特殊的变速传动比下，第一和笫二转轴的运动取消了互 相的输出，只留下第三转轴，并且传动输出是稳定的。
依照惯例，传动比表示为传动的输入速度除以它的输出速度。以 这种方式表示时在齿轮空档状态下这个比值会趋近于无限。因此它为 了方便以传动倒数比来代替，即传动输出速度除以输入速度，在齿轮 空档状态下不具有趋近性(它仅仅变为零)同时也比较容易描述。
当然，大部分商业汽车传动装置依靠"启动装置，，的一些形式， 例如一种常规的手工传动装置-驾驶员操作的离合器，或者一种常规的 自动分级比的扭矩转换器，当汽车稳定的时发动机和车轮不连接，而 当汽车运动时允许发动机和车轮之间出现滞后。在齿轮空档传动中可 能(虽然不是必须的)省却启动装置。该传动装置能仅仅因为改变变 速传动比就能从后退齿轮通过齿轮空档移动到前进齿轮，不需要不连 接发动机和车轮。在非常低的传动倒数比时则可能通过齿轮空档传 动，如何控制动力系从来不与更多常规传动装置冲突的问题就被提出 来。
在一个理想的没有摩擦损耗、柔度等的系统中，零传动倒数比意 味着从传动的输入到输出的无限的扭矩增加。也就是，输入的任意扭
矩都将产生无限的扭矩输出。当然，没有实际的传动能提供无限输出 的扭矩。
一种更实际的方法表征为这种情形，也就是说在下述条件下，
在稳定的状态(例如，当发动机/传动装置输入没有加速时)下无论输 出的扭矩是多少，传动输入的扭矩是零。传动输出产生传动输入为零 扭矩时的扭矩被称为"奇点，，。这种方式意味着发动机和传动应该被 控制在齿轮空档附近。
某些引起的问题和一种定位它们的方法已经在Torotrak (发展) 有限公司的在先专利US5521819和它的欧洲同族643648中论述过了 。 但是，在之前的专利没有发现并识别出，本发明在一个实际传动中的 结果，由于摩擦损耗，具有不是一个而是两个奇点，两者都不是准确 地落在齿轮空档。对应这两个奇点发生的不同传动倒数比，在靠近齿 轮空档但位于它的两边-例如在低的前进和后退传动倒数比。奇点只有 在"超限"条件下才会遇到-也就是说，通过传动实施的扭矩在输出时 倾向于减速传动的输出。在此条件下，动力输出到传动直达输出，奇 点发生时动力等于传动无效所损耗的动力。
这种理解对发动机和传动的控制方式有着重要的含义。现有的在 大多数情况下完美运行的控制系统已经被发现在某些情况下会产生严 重故障，例如当"往复运动，，和爬坡/下坡的时候。现在已经认识到在 这些状态下遇到奇点并且必须允许其出现。
在另一方面，根据本发明，通过在奇点附近比值的动力系的合适
操作所获得的优点已经被发现是令人吃惊的。尤其使利用传动实施精
确的汽车低速控制成为可能，以致驾驶员对全范围控制选择成为可 6匕
一个特殊的问题涉及发动机的超限。关于得到(l)发动机对传动 是"可负荷的"的情况-也就是说，传动输入的扭矩倾向于使发动机减 速，和(2)发动机是"不可负荷的"相反的情况，传动输入的扭矩倾 向于推动发动机，两者之间的区别是有益的。发动机的不可负荷发生 在超限时，比值远离齿轮空档。动力从车轮传至发动机并且被其内部 摩擦消耗，造成"发动机刹车"。在这种情况下，在用电子仪器控制 动力系条件下，常规的是发动机断油，对其实施零扭矩需求。然而， 超限并不总是引起发动机不可负荷。在奇点之间的传动倒数比的状态 下，发动机能一直负荷，即使在传动输出/车轮有一些超限扭矩。不考
虑在这种异常的条件下将导致奇点会经受的发动机速度的控制丧失。
依照本发明的第一个方面， 一种机动车辆动力系的操作方法，包 括一个无级变速传动装置和一个发动机，传动装置包括一个连接发动 机的转动输入装置， 一个连接车轮的转动输出装置， 一个提供无级变 速比("变速比")的变速器，和用来连接传动输入和输出的齿轮装 置，其连接方式为传动输出速度与传动输入速度的比值("传动倒数 比，，)是变速比的一个函数，变速比的有效范围映射成前进和后退传 动倒数比，并且在特殊的变速比("齿轮空档比")时即使它通过传 动装置和转动输入相连接，传动输出仍是稳定的，本方法的特征在于 它包括保持发动机速度，即使动力系在超限运行时，通过提供发动机 的传动扭矩需求，而使包含和扩展至齿轮空档的两边的传动倒数比在
一个较低范围内时保持发动机速度。
尤其，所述传动扭矩大于足够克服发动机的内部损耗。因此动力 从发动机传到传动装置，即使动力系超限。
前述比值的范围优选至少扩展至从一个奇点到另 一个。
已经确定在奇点之间，当传动输出的超限扭矩增加时，传动装置 实施给发发动机的负荷也增加。
优选的一个实施方式是该方法包括增加发动机扭矩需求，以满足 传动输出时超限扭矩的增长。
本方法对采用"扭矩控制"类型的变速器的传动装置尤其适用。 本工艺中这样的变速器是已知的，并且下面的一个实施例进行了描 述。 一个常规的变速器接受一个指示所需比值的控制信号，并且被构 造和控制进行自我调整到该比值。对比来说，扭矩控制的变速器是接 受一个指示所需反应扭矩的控制信号，反应扭矩定义为变速器输入和 输出的扭矩的和。因此，反应扭矩是倾向于整个变速器旋转的净扭矩， 它反应必须依靠变速器的固定件。比值不是直接调节的。而是变速器 产生所需反应扭矩，并且自动地调整比值变化来适应发动机和/或汽车 的加速。
在发动机扭矩需求变化和发动才几扭矩传递的相应变化之间有一个 不可避免的滞后，尤其这变化受到发动机改变加油的影响。在超限状 态，当传动倒数比上升或下降到零(齿轮空档)时，通过奇点，发动 机从不可负荷变为可负荷。除非发动机扭矩可以立刻利用，尽管滞后
发动机速度将下降，伴随发动机失速的危险。
本发明的一个优选实施方式是包括当超限运行并且传动倒数比增 高或降低到零时，增加发动机扭矩需求预防传动倒数比通过两个奇点 比值。
当传动比位于奇点或在此刻之前时，扭矩需求的增长具有提供发 动机传动扭矩的作用。
所讨论的发动机典型为内燃发动机和更特殊的汽油发动机中的无 变速发动机。调整自己速度的发动机，如一些柴油发动机是不会遇上 所有 一样的问题的。但是本发明能令人信服地用于其它类型的具有发 动机的动力系，并且"发动机，，可以理解为覆盖其它类型的旋转动力 单元，包括电动车。
依照本发明的第二个方面，有一种机动车辆动力系的控制系统包 括一个无级变速传动装置和一个发动机，传动装置包括一个连接发动 机的转动输入装置， 一个连接车轮的转动输出装置， 一个提供无级变 速比("变速比")的变速器，和用来连接传动输入和输出的齿轮装 置，其连接方式为传动输出速度与传动输入速度的比值("传动倒数 比")是变速比的一个函数，变速比的有效范围映射成前进和后退传 动倒数比，并且在特殊的变速比("齿轮空档比")时即使它通过传 动装置和转动输入相连接，传动输出仍是稳定的，变速器是一种其结 构提供所需反应扭矩，并且自动地调整传动/变速比的变速器，并且控 制系统具有两种对策来决定变速器的反应扭矩需求——种默认对策和 一种奇点操作对策一并且当在超限条件下传动比接近任一个奇点的时 候，设置了从默认对策到奇点操作对策的转换控制。
下面将通过实施例的方式，借助附图对本发明的特殊实施方式进 行描述。
附图la是针对不同的反应扭矩值，传动输入扭矩(发动机负荷扭 矩)相比变速比的曲线附图lb是传动输出扭矩(轮扭矩)对比同样的反应扭矩值的曲线
附图2a和2b相对于附图la和lb，只是显示了理论上无限节能的 传动所预期的扭矩；
附图3是用于实现本发明的一个变速器的简附图4是依照本发明的一个可操作的动力系的示意图； 附图5是传动比相比轮扭矩的曲线图，显示了发动机通过传动处 于可负荷的区域；
附图6是本发明具体的一个控制系统应用的偏差值的曲线图； 附图7是偏差函数的更进一步的图解表示； 附图8是一个瞬变时间的图解表示；和 附图9是依照本发明的一个可操作的传动的示意图。 本发明来源于对如图la和lb图解表示的齿轮空档附近比值的传 动特性的分析。两者显示了变速比沿着横轴的变化。这是一个有关传 动倒数比的函数，虽然不是一样的。该曲线图不包括变速器整个有效 的比值范围，而仅仅是齿轮空档比两边的一个小范围，在这个实施例 里齿轮空档比是-l. 7。这是传动作为一个整体的导致无限减速的变速 比，也就是零传动输出速度。这个比值右边的点对应前进车运动，而 左边的点则对应后档车运动。在附图la中纵轴代表通过传动输入实施 的扭矩，也就是通过传动施加于发动机的承载扭矩(或者非承载，在 为负值的情况下)。在附图lb中纵轴代表传动输出扭矩，也就是传递 给汽车驱动轮的扭矩。正值对应前进轮扭矩，而负值对应后退轮扭矩。 两幅曲线图显示了六条不同的线l-6，每一个对应固定变速器的不同反 应扭矩。下面要描述的是一种已知的液压控制变速器，这些坐标点分 别对应施加于变速器的制动器上的不同的压力差，并且相应压力已经 在图的关键处显示。线l、 2和3代表前进轮扭矩(也就是轮驱动车向 前运动的状态)，而线4、 5和6代表后退轮扭矩。与之相对比，附图 2a和2b对应附图la和lb，只是显示了 一种在传动效率为100%下的 理想状态。
在附图2a中能够看到完美传动效率的发动机，其负荷降到零达到 齿轮空档奇点，与变速器产生的反应扭矩无关。然而与之相对比，在 附

图1中实际传动的特性显示在齿轮空档两边有两个分离的奇点
"后退超限奇点"8是齿轮空档左边-车向后运动-并且经历前进轮 扭矩(线1、 2和3)。对于所有的前进轮扭矩(超出某一最小值)， 发动机负荷(纵轴，附图la)在此奇点降到零；
"前进超限奇点"10是齿轮空档右边-车向前运动-并且经历后退
轮扭矩。对于所有的后退轮扭矩(再次，超出某一最小值)，发动机
负荷在此奇点降到零。
附图1和2的区别是由于低效一摩擦损耗等引起的实际传动的能 量散失。输入(负荷)扭矩降为零的条件是摩擦损耗必须与通过传动 输出接受的能量平衡。因此，奇点只有在超限条件下才会经历一也就 是说通过传动施加的轮扭矩的方向与轮转动的方向相反的时候。
以线1为例考虑，它代表一种前进轮扭矩情况(附图lb)。假设 汽车开始处于点X代表的状态。它正在向前运动(变速比在齿轮空档 右边)；轮扭矩向前(见附图lb)和发动机处于负荷状态，所以为了 维持其速度必须加油。更进一步假设即便轮扭矩向前，车在减速，例 如它在爬陡峭的山。如果这时发动机的速度是保持的，当车变慢时， 比值必须降低，导致工作点移向曲线图左边。在Y点车达到停止并且 它随后开始滚动向后下山，传动从而向反向运动。通过附图2a的理想 态分析显示将要求一旦车开始滚动向后，发动机开始逐渐卸载。然而 在实际情况下(附图la)，从发动机可以负荷到卸载的转换并不会发 生，直到车已经开始向后运动，并且比值随后降落很多到反向超限奇 点8。在左奇点Z，发动机逐渐卸载。
后退超限奇点8也能经历车开始后退(点Z )但驾驶员需要前进轮 扭矩的情况。这种情况被经历是在例如称作"往复运动"，驾驶员第 一次倒退车子，然后此时当车子在运动时使驱动控制"前进，，。当正 在向后运动时，在齿轮空档这类传动通过减少供油给发动机来提供所 需的前进轮扭矩，并且无法负荷它。车子加速向前(也就是减速向齿 轮空档)，能导致达到奇点条件。这将发生在比值达到齿轮空档前。
前进超限奇点同样地可以从两个方向来接近，但是一样要一直在 超限状态。假设例如车子开始稳定或倒退和正面对下山，作为不管后 退轮扭矩而加速向前的结果。相关的线是附图1中的4、 5和6，并且 前进超限奇点是从左边接近的情况。曲线图中当车子向前运动时往复 运动反向将导致动力系从右边向同一奇点接近。
为了解释奇点的含义，首先考虑在调节扭矩控制的传动时遇到的 特殊挑战是必要的，即使在远离奇点的比值下。针对这个目的，附图3 和4提供的示意图分别显示了实现本发明的一个适合的变速器和一个 包含变速器的动力系。在这些途中所主题体现的不是它们的新颖性。 有关变速器和动力系的构造和功能的更详细的描述可以从Torotrak
(发展)有限公司的专利文件中得到，并且相关内容尤其在欧洲专利
0444086中直接涉及。
在这些图中的变速器ll是环状轴承，滚动牵引类，虽然本发明不 局限于变速器以这种方式构造。滚子12 (在一个实际的变速器中是固 定件中的一个)运转，和起在两个轴承座圏14、 16之间传送动力的作 用。通过进动轴20的进动，滚子能改变它与轴承座圏的共有轴线18 间的角度。同时它也会遭受到一种可调节的力，具有部分F沿着圓周 方向，通过液压致动器22，并且能沿着圓周方向前后运动。作为轴承 座圏14、 16由于进动而实施转向力矩的结果，比值变化包括滚子向后 运动或向前运动沿着这个圆周，并且改变滚子在轴承座圏上轨迹的相 关半径，就能改变比值。力F是相等和反向于被轴承座團实施在滚子 上的力fl+f2的总和。此外，fl+f2的和与滚子12分别施加在轴承座 圏14、 16上的扭矩Tin和Tout的和成比例。因此，Tin+Tout的和在 这里作为变速器的反应扭矩， 一直与致动器的力F成比例。通过控制 致动器的力可以直接控制反应扭矩。
才艮据本方法，它不是通过变速器来选择和确定变速比，而是通过 反应扭矩。在这一方面所述动力系是与标准的大大不同。大部分传动 装置是这样构造的，它们接受输入-可能是液压、电动或一些其他形式 -指示所需的比值，然后它们采用这个信号函数的比值。这不是这里考 虑的"扭矩控制"这类变速器和传动装置。而是变速器设定需要的反 应扭矩，并且它的比值自动变化来适应发动机和车速的变化。
附图4倾向于阐述该传动装置运行的方面。区段E代表连接变速 器输入的惯性总力矩Je，并且包括发动机旋转部分、连接发动机至变 速器的齿轮、轴承座圏14等的惯性力矩。这个区段(在这张程式图中) 是直接连接变速器11的轴承座圏14的。在实际过程中，具有在一些 具体体现包括一个星形分路的中介齿轮装置。此外，区段V代表连接 变速器输出的惯性总力矩Jv，并且包括下游传动系统部分-驱动轴、差 动齿轮装置、驱动轮等和车子本身的惯性的惯性力矩。在变速器旁的 发动机，用来加速惯性的净扭矩Je是通过变速器滚子施加到轴承座圏 14上的发动机扭矩Te和负荷Tin的和。当这些扭矩平衡时-也就是相 等并且反向-发动机速度是恒量。不相等引起非零净扭矩作用于惯性 Je，和导致发动机加速。变速器滚子自动运动和进动来适应传动比变
化的结果。显然为了控制发动机速度，在一种动力方式下去控制发动
机扭矩和通过传动实施在发动机上的负荷扭矩Tin之间的平衡是很有 必要的。
在车/变速器的输出侧，用来加速惯性的净扭矩Je取决于在(1) 变速器输出扭矩Tout和(2)外来实施的扭矩-来自车子的刹车、轮子 (由于阻力、路的坡度)等。任一引起的净扭矩都可用来加速车子。 变速器自动适应传动比变化的结果。
必须再次强调，附图4是非常简化的，仅仅提供说明了某些原理。 一个实际的传动装置的主要功能部分在附图9中描述，其中100表示 变速器和102表示行星分路。变速器一侧通过齿轮装置R2和传动输入 104连接，因此而连接到发动机，在另一侧则连接4亍星分路102的太阳 小齿轮。行星分路的托架也通过齿轮装置Rl和传动输入104连接。从 而形成技术人员所熟悉的包括变速器和分路的再循环回路，并且在图 中由曲线箭头表示。连接传动输出轴106能通过两种路线的任一条。 关闭高态离合器108和打开低态离合器110产生一条从传动输入通过 齿轮装置R2、变速器100和齿轮装置R3到传动输出的传动通道。行星 分路被有效避过。高态用于提供较高的前进传动倒数比和没有齿轮空 档。为了提供较低的比值，使用低态离合器110而不使用其它离合器， 以便于减少来自行星分路102的环面对传动输出106的驱动。低态提 供了齿轮空档。仅仅在低态时所述问题才被认为出现。
一个通常用电子仪器来实现的控制系统需要控制发动机的扭矩需 求和在同等方式下变速器的反应扭矩需求，来实现(1)控制发动机/ 传动分界面的动力平衡，即在同一时间必要地改变发动机速度和扭 矩；(2 )提供动力系输出的扭矩-驱动车轮的-充分反应驾驶员的要求。 这通过控制两个变量来实现-发动机扭矩需求和变速器反应扭矩需 求。在接近描述合适的控制系统之前，有关发动机控制的特殊问题将 被首先考虑。
在超限时，在传动倒数比远离奇点的状态，动力从车轮经传动流 动至发动机，在此它由于摩擦而散失。发动机速度通过传动的作用来 维持。发动机可能是减少加油状态(零施加扭矩需求)。附图la中的 Z点代表这样一种情况。然而当比值接近奇点值8时，传动输入的扭矩 下降到零。当一个点到达发动机速度不能只通过传动来维持时，在较
早的原型中认为该结果是发动机速度对应动力系的故障而下降。因 此，在奇点之间的比值，动力一直从发动机流向传动装置，即^f吏在超 限时。因此，发动机的速度不能通过来自传动/车轮的扭矩来维持。如 果它要维持它的速度，发动机必须加油(依靠正向扭矩需求)。因此 在下述的系统中，当发动机速度是持续的时候，发动机的扭矩需求一 直是对两个奇点之间的比值来说是正向的。
注意的是，依然是这种情况，发动机速度进入时已经超出相关的 比值范围，则降低发动机速度是必要的。在这种情况下，即使在奇点 之间的比值状态下，发动才几仍可能减少加油。
在一个扭矩控制的传动中，如果发动机扭矩等于通过传动施加于
发动机的负荷，发动机速度会是持续不变的。附图la是后者状态量的 曲线图。认为变速比范围是从后退超限奇点8到齿轮空档。前进轮扭 矩(线l、 2和3)产生超限情况。该曲线图描述了发动机负荷随着超 限扭矩的增长而实际增长的情况。这和通常的情况相反，在比值远离 奇点的时候，超限扭矩的增长将增长发动机的去负荷。这种现象的解 释是增长的超限扭矩使传动中的动力再循环得到增长(附图10再次提 到，显示了动力再循环的回路)，并且作为由于变速器无效的增长而 带来的动力损失的结果，来自车轮的动力输入增长超重。
当比值位于两个奇点之间时，本系统增长发动机扭矩需求来适应 超限扭矩的增长。
此外，在发动才几加油的变化和发动才几输出扭矩的相应变化之间的 时间滞后需要被考虑。如果发动机加油开始通过奇点，由于滞后，在 发动机扭矩用于维持发动机速度前，发动机就开始承载负荷。解决方 法是当奇点接近时和在发动机负荷发生前增加发动机的加油。系统期 望比值到达和通过奇点，并且通过预加油使发动机准备好，来产生需 要的扭矩去维持它自己的转动。
现在转而针对另一个变量，反应扭矩，大体上有两种不同的方法 来计算变速器需要的反应扭矩，分别是对策A和B:
A. 反应扭矩需求能从变速器输入需要的扭矩，考虑此刻的变速比 来计算出来；或者
B. 反应扭矩需求能从变速器输出需要的扭矩，再次考虑此刻的变 速比来计算出来。
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对策A—般更适合，因为它便于管理前述的动力发动机/传动扭矩 平衡。这样的对策的详细实施就不在这里描述了 。读者可以从Torotrak 的国际专利申请PCT/GB04/03293找到这些细节。然而概括来说， 一种 这样的实现包括
1. 基于发动机速度和发动机扭矩的驱动输入(典型地通过加速控 制)目标值来进行选择；
2. 设定施加于发动机的扭矩需求为(i )目标发动机的扭矩与(i i ) 为了发动机速度而加速发动机侧惯性Je所需要的调节扭矩的两者的
和；
3. 估计适应于扭矩需求的(因为实际的发动机扭矩滞后于动力条 件的需求)发动机的瞬时预期扭矩，和
4. 确定变速器的反应扭矩，这样的通过变速器的输入施加的扭矩 等于估计的发动机输出扭矩，减去扭矩的调节。
实际的系统还包括一个基于发动机加速的预测的闭合的修正发动 机速度的
回路。此预测是从预期瞬时输出扭矩减去施加于发动机的负荷(利 用传动模型从变速器反应扭矩计算得出)而获得的。这提供了作用于 发动机侧惯性(Je，附图4)的净扭矩，所以发动机加速可以在牛顿定 律中发现。
然而，对策A在传动接近奇点时失效。在奇点，变速器施加零输 入扭矩，与反应扭矩的设定无关。在这种条件下，第4步的计算包括 除以零。在比值靠近奇点时，偏差被放大，并且以这种方法计算反应 扭矩会导致驱动轮扭矩的产生，即驾驶员期望中无法接受的偏离，和 遭受无法接受的振动。
奇点仅仅在"超限，，条件下才会经历。在邻近奇点的位置，因为 传动比低，通过传动施加于发动机的扭矩也相对的小。此外，奇点发 生在下列情况-往复运动或者爬坡/下坡-这时一些能量"爆发"对驾驶 员来说是可以接受的，来提供需要的超限扭矩。这些因素使对策B比 较合适。反应扭矩能直接基于驾驶员的轮扭矩需求，来通过加速和驱 动控制传送。
一些方法需要被选择，如这两种对策将被用于任一给定的时刻。 从附图l中需要注意，在奇点两边的比值，输入是可以负荷或卸载的，
这依赖于传动比的方向。控制系统利用这一i人识来决定通过那 一对策 获得反应扭矩。如果发动机是卸载的，不需补偿它的动力反应，并实 施对策B。附图5显示了横轴的传动比和纵轴的传动输出扭矩(轮扭 矩)。在黑色的区域，称作正常的驱动区域，发动机是负荷的。在空 白区域，发动机是卸载的。
控制系统使用一个偏差函数，其值在零(选择对策B)和1 (选择 对策A)之间变换，作为主要表现。该偏差函数必须考虑传动比和驾驶 员的轮扭矩的要求信号。附图6显示了偏差值(纵轴)随着比值(横 轴)的变化和包含两条线60和62，前者在轮扭矩需求是正值的时候是 适合的，而后者在它是负值时是适合的。控制系统预先测试轮扭矩的 需求信号来决定那一个是有用的。当奇点接近时，偏差函数的形式提 供了控制对策的进行性转换。注意的是转换对策B发生在比值到达奇 点之前。
控制对策的转换也会由驾驶员的轮扭矩需求的变化而引起-也就 是通过在附图6中操作点沿着y轴的运动。远离奇点比值，在超限时， 不同的需求存在依赖于驾驶员的输入。例如当驾驶员"取消，，(从加 速踏板上抬高他/她的脚)需求是为了后退(超限)轮扭矩的某一 (低) 水平，同时维持发动机速度控制。然而，如果驾驶员通过在运动同时 从"驱动"到"后退"来改变驾驶员控制而进4亍"往复运动"，那么 这预示着对更大的超限轮扭矩的期待和发动机速度控制会被暴露-允 许发动机速度"爆发"-从而获得这个。因此，在取消时，偏差将是l， 或者接近它，而当往复运动时，偏差应该是零，或者一个低值。
考虑这些要求，即控制系统选择轮扭矩的上部和下部的边界，驾 驶员的轮扭矩需求的上方和下方，并且利用这些给予反应扭矩限制， 从而确保轮扭矩不背离边界。附图7代表一种考虑了上述以后修正了 的偏差函数的形式。轮扭矩的边界称为"upper"和"lower"，虽然 随着驾驶员的需要这些在改变。
轮扭矩需求被驾驶员实际地决定是根据驾驶员的加速控制(踏 板)的位置来决定的， 一般也考虑车的现时速度。
本发明实际上已经被发现使在齿轮空档(也就是低车速时)附近 的车速控制的引人注目的改进成为可能。结果驾驶员能得到新的功 能。例如，驾驶员能够便利地来调整选择的(低)车速，如lmph，即
使变化的地形也可通过传动系统来维持。选择的速度可以是零，在任 一种情况下传动系统都适合保持车子稳定。这样的便利性尤其对"全 地形，，的四轮驱动车是有用的。
权利要求
1.一种机动车辆动力系的操作方法，该动力系包括一个无级变速传动装置和一个发动机，传动装置包括一个连接发动机的转动输入装置，一个连接车轮的转动输出装置，一个提供无级变速比(“变速比”)的变速器，和用来连接传动输入和输出的齿轮装置，其连接方式为传动输出速度与传动输入速度的比值(“传动倒数比”)是变速比的一个函数，变速比的有效范围映射成前进和后退传动倒数比，并且在特殊的变速比(“齿轮空档比”)时即使它通过传动装置和转动输入相连接，传动输出仍是稳定的，本方法的特征在于它包括保持发动机速度，即使动力系在超限运行时，通过提供发动机的传动扭矩需求，而使包含和扩展至齿轮空档的两边的传动倒数比在一个较低范围内时保持发动机速度。
2. 如权利要求l所述的方法，传动扭矩大于足以克服发动机的内 部损耗的扭矩。
3. 如权利要求1或2所述的方法，传动倒数比的范围至少是从发 动机实施的超限运行导致零承载状态下的后退比("后退超限奇点") 到发动机实施的超限运行导致零承载状态下的前进比("前进超限奇 点，，)。
4. 如权利要求1-3中任意一个所述的方法，还包括当在上述比值 范围内超限运行时增加发动机扭矩需求，以响应于传动输出时超限扭 矩的增长。
5. 如前述任意一个权利要求的方法，变速器是被扭矩控制的。
6. 如前述任意一个权利要求的方法，还包括当超限运行并且传动 倒数比增高或降低到零时，增加发动机扭矩需求预防传动倒数比通过 任一个奇点比值。
7. —种机动车辆动力系，包括一个无级变速传动装置和一个发动 机，传动装置包括一个连接发动机的转动输入装置， 一个连接车轮的 转动输出装置， 一个提供无级变速比("变速比")的变速器，和用 来连接传动输入和输出的齿轮装置，其连接方式为传动输出速度与传 动输入速度的比值("传动倒数比")是变速比的一个函数，变速比 的有效范围映射成前进和后退传动倒数比，并且在特殊的变速比("齿 轮空档比")时即使它通过传动装置和转动输入相连接，传动输出仍是稳定的，该动力系具有一个维持发动机速度的控制系统，即使动力 系在超限运行时，通过提供发动机的传动扭矩需求，而使包含和扩展 至齿轮空档的两边的传动倒数比在一个较低范围内时维持发动机速 度。
8. 如权利要求7所述的机动车辆动力系，所述的传动扭矩大于足够克服发动机的内部损耗的扭矩。
9. 如权利要求7或8所述的机动车辆动力系，所述的传动倒数比的范围至少是从发动机实施的超限运行导致零承载状态下的后退比 ("后退超限奇点")到发动机实施的超限运行导致零承载状态下的 前进比("前进超限奇点")。
10. 如权利要求6-9中任意一个所述的机动车辆动力系，当动力 系在上述比值范围内超限运行时控制系统适应地增加发动机扭矩需 求，以响应于传动输出时超限扭矩的增长。
11. 如权利要求6-10中任意一个所述的机动车辆动力系，变速器 是被扭矩控制的。
12. 如权利要求6-11中任意一个所述的机动车辆动力系，当动力 系超限运行并且传动倒数比增高或降低到零时，控制系统适应地增加 发动机扭矩需求，预防传动倒数比通过任一个奇点比值。
13. —种机动车辆动力系的控制系统，该动力系包括一个无级变 速传动装置和一个发动机，传动装置包括一个连接发动机的转动输入 装置， 一个连接车轮的转动输出装置， 一个提供无级变速比("变速 比")的变速器，和用来连接传动输入和输出的齿轮装置，其连接方 式为传动输出速度与传动输入速度的比值("传动倒数比")是变速 比的一个函数，变速比的有效范围映射成前进和后退传动倒数比，并 且在特殊的变速比("齿轮空档比，，)时即使它通过传动装置和转动 输入相连接，传动输出仍是稳定的，变速器是一种其结构提供所需反 应扭矩，并且自动地调整传动/变速比变化的变速器，并且控制系统具 有两种对策来决定变速器的反应扭矩需求——种默认对策和一种奇点 操作对策一并且当在超限条件下传动比接近任一个奇点的时候，设置 了从默认对策到奇点操作对策的转换控制。
14. 如权利要求13所述的控制系统，默认的对策包括从需要的发 动机负荷来决定变速器的所需反应扭矩。
15. 如权利要求13或14所述的控制系统，奇点操作对策包括从 需要的传动输出扭矩来决定变速器的所需反应扭矩。
16. 如权利要求13-15中任意一个所述的控制系统，从默认对策 到奇点操作对策的转换发生在传动输出扭矩向前，而比值下降接近后 退齿轮奇点的时候。
17. 如权利要求13-16中任意一个所述的控制系统，从默认对策 到奇点操作对策的转换发生在传动输出扭矩向后，而比值上升接近前 进齿轮奇点的时候。
18. 如权利要求13-17中任意一个所述的控制系统，从默认对策 到奇点操作对策的转换发生在齿轮空档和相应奇点之间。
19. 如权利要求13-18中任意一个所述的控制系统，对策的转换 渐进地发生在传动比的范围。
20. 如权利要求13-19中任意一个所述的控制系统，控制系统具有一个基于传动比和传动输出扭矩的偏差函数，其决定了两种对策中 要采用那一个。
21. 如权利要求13-20中任意一个所述的控制系统，默认对策至 少要在动力系不超限时来采用。
22. 如权利要求13-21中任意一个所述的控制系统，奇点操作对 策至少要在传动比是在相应奇点间的一个范围内的时候来采用。
全文摘要
本发明涉及一种机动车辆动力系的操作方法，包括一个无级变速传动装置和一个发动机。传动装置包括一个连接发动机的转动输入装置，一个连接车轮的转动输出装置，一个提供无级变速比(“变速比”)的变速器，和用来连接传动输入和输出的齿轮装置，其连接方式为传动输出速度与传动输入速度的比值(“传动倒数比”)是变速比的一个函数。变速比的有效范围映射成前进和后退传动倒数比，并且在特殊的变速比(“齿轮空档比”)时即使它通过传动装置和转动输入相连接，传动输出仍是稳定的。它包括持续的发动机速度，即使动力系在超限运行时，通过提供发动机的传动扭矩需求，而使包含和扩展至齿轮空档的两边的传动倒数比在一个较低范围内。
文档编号B60W30/18GK101111416SQ200680003511
公开日2008年1月23日 申请日期2006年1月30日 优先权日2005年1月28日
发明者M·G·费尔德, M·P·伯克 申请人:托罗特拉克(开发)有限公司