专利名称：用于执行车辆的齿轮变速的装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于执行机动车辆中的换挡步骤的方法，所述机动车辆包括发动机和结合有离合器及齿轮箱的自动化手动变速器(AMT)。本发明还涉及一种计算机程序，以及包括用于执行按照本发明的方法的用于计算机的程序代码的计算机程序产品。本发明还涉及一种用于执行机动车辆中的换挡步骤的装置，并涉及一种装备有该装置的机动车辆。
背景技术：
现在，在某些车辆中，换挡步骤通过以这样的方式自动地控制车辆发动机的转矩执行，以使得发动机在适当的水平下达到目标速度。发动机的转矩基于存储的信息控制，该信息表示对于特定的换挡步骤发动机的转矩斜率将被影响多少。车辆的离合器在该换挡过程中典型地是关闭的。当达到目标速度时，可以发生换挡步骤的执行。采用该方法，车辆的发动机在换挡过程中被转矩控制。以上面表示的方法执行机动车辆中的换挡步骤的一个缺点是，在达到所期望的目标速度之前可能花费相对长的时间，特别地在执行大的换挡步骤的情况下。换挡过程从发动机速度开始改变到达到目标速度并且新的齿轮被接合到车辆的齿轮箱中花费的时间是关键的，因为太长的时间可能导致不想要的结果，例如车辆在上坡时的减速和在下坡时的加速。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于执行机动车辆的变速器中的换挡步骤的新颖的和有利的方法。本发明的另一个目的是提供一种用于执行机动车辆的变速器中的换挡步骤的改进的方法、装置和计算机程序。本发明的一个另外的目的是提供一种用于获得用于执行机动车辆的变速器中的换挡步骤的更稳健的过程的方法、装置和计算机程序。本发明的一个另外的目的是提供一种用于获得用于执行机动车辆的变速器中的换挡步骤的更省时的过程的方法、装置和计算机程序。这些目的采用按照权利要求1的用于执行包括发动机和结合有离合器的自动化手动变速器的机动车辆中的换挡步骤的方法获得。按照本发明的一个方面，一种方法被提供为用于执行包括发动机和结合有离合器及齿轮箱的自动化手动变速器的机动车辆中的换挡步骤。该方法在换挡过程中包括步骤-控制所述离合器的转矩以使得所述换挡步骤可能在达到所述发动机的目标速度之前发生；以及-当所述离合器停止滑动时，基于离合器中的转矩控制发动机中的转矩。有利地，在新的齿轮被接合到齿轮箱中直到它停止滑动之后发动机速度控制的稳健的调节变得可能。在它一起滑动之后，离合器完全闭合，由此避免离合器的不想要的滑动。采用该方法，与在例如按照现有技术的目前有效的换挡过程中发动机的完全转矩控制相反，按照本发明发动机速度在换挡过程中被控制。在换挡过程中速度控制发动机同时采用在其中发动机的转矩被另外地控制的方法控制离合器的转矩获得更省时的换挡过程。按照本发明的一个方面，发动机转矩的控制大致在离合器在换挡步骤之后停止滑动时开始。在离合器一起滑动之后，表示齿轮箱中的主要的转矩的数值被计算。发动机转矩将基于该表示齿轮箱中的主要转矩的计算数值控制。按照本发明的一个方面，获得一种用于执行机动车辆的变速器中的换挡步骤的稳健的算法。该方法容易在现有的机动车辆中执行。按照本发明的用于执行机动车辆的变速器中的换挡步骤的软件可以在车辆的制造过程中被安装在车辆的控制单元中。因此，车辆的购买者可以具有将该方法的功能选择为选项的可能性。备选地，包括用于执行创新方法的程序代码的软件可以在服务站升级的时候被安装在车辆的控制单元中，所述创新方法用于执行机动车辆的变速器中的换挡步骤，在这种情况下，该软件可以被装载到控制单元中的存储器中。因此，执行创新的方法是节省成本的，特别地因为没有另外的传感器或操作机构需要被安装在车辆中。必要的硬件当前已经位于车辆中。因此，本发明提供了一种针对上面指示的问题的节省成本的解决方案。结合用于执行机动车辆的变速器中的换挡步骤的程序代码的软件可以被容易地更新或替换。此外，包括用于执行机动车辆的变速器中的换挡步骤的程序代码的软件的多个部分可以被彼此独立地替换。该模块化的构造从维护的观点来说是有利的。该方法可以包括以预定的方法控制离合器的转矩的步骤。离合器转矩可以通过控制离合器的位置间接地控制。应当注意的是，以预定的方法对离合器的转矩的控制的调节可以根据方案实时地执行。该方法可以包括控制发动机的转矩的步骤，以使得在齿轮箱中的新的齿轮接合之后当离合器的滑动中止时，所述发动机转矩的控制在与离合器中的主要转矩相对应的水平开始。该方法在离合器停止滑动之后可以包括以预定的方法控制发动机的转矩的步骤。 应当注意的是，以预定的方法对发动机的转矩的控制的调节可以根据方案实时地起作用。按照本发明的一个方面，提供了一种用于执行结合有离合器及齿轮箱的自动化手动变速器中的换挡步骤的装置，该装置包括用于通过所述变速器驱动动力车轮的发动机。该装置结合用于在换挡过程中控制所述离合器中的转矩的机构，以使得在达到发动机 (220)的目标速度之前可能发生所述换挡步骤；它还包括当所述离合器停止滑动时用于基于离合器中的转矩控制发动机的转矩的机构。有利的实施方式在从属权利要求6-8中表示。上面的目的还采用按照权利要求9的包括用于执行换挡步骤的装置的机动车辆获得。机动车辆可以是卡车、公共汽车或小汽车。按照本发明的一个方面，被提供为用于执行机动车辆的变速器中的换挡步骤的计算机程序包括存储在计算机可读介质上的程序代码，用于使电子控制单元执行按照权利要求1-4中的任一项的步骤。按照本发明的一个方面，提供了一种计算机程序产品，其包括存储在计算机可读介质上的程序代码，用于当所述计算机程序在电子控制单元上运行时执行按照权利要求1-4中的任一项的方法步骤。对于本领域的技术人员来说，通过下面的详细描述并通过实施本发明，本发明的另外的目的、优点和新颖的特征将变得清楚。虽然本发明在下面进行描述，但是应当注意的是，其未被限制于所描述的特定的细节。能够使用这里的教导的专业人员将认识到在其它领域中的进一步的应用、修改和结合，这些在本发明的范围内。
为了更完整地理解本发明及其另外的目的和优点，下面提出的详细描述应当结合附图阅读，在其中，相同的附图标记表示多个附图中的相似的项目，并且其中图1示意性地示出按照本发明的一个实施方式的车辆；图2示意性地示出按照本发明的一个实施方式的用于图1中示出的车辆的子系统；图3是表示按照本发明的一个实施方式的换挡过程的示意性的图表；图如是按照本发明的一个实施方式的方法的示意性的流程图；图4b是按照本发明的一个实施方式的方法的更详细的示意性的流程图；以及图5示意性地示出按照本发明的一个实施方式的计算机。
具体实施例方式图1示出了车辆100的侧视图。作为示例的车辆100包括具有拖车112的牵引车单元110。车辆可以是重型汽车，例如卡车或公共汽车。车辆可以备选地是小汽车。术语“链路(link) ”在这里指的是通讯链路，其可以是例如光电通讯线的物理连接，或例如无线电链路或微波链路的无线连接的非物理连接。图2示出了车辆100的子系统四9。子系统299位于牵引车单元110中。子系统 299具有发动机220，发动机具有被连接至离合器230的输出轴225。发动机220可以是具有任何数量的汽缸，例如5或6个汽缸的燃烧发动机。离合器230可以是包括两个圆板的离合器。离合器230还通过轴227被连接至齿轮箱M0。齿轮箱240具有被连接至后传齿轮 250的输出轴M5。后传齿轮250通过第一驱动轴25 被连接至第一动力车轮^0a。后传齿轮250通过第二驱动轴25 被连接至第二动力车轮^Ob。发动机220适于通过包括轴 225、离合器230、轴227、齿轮箱MO、轴对5、后传齿轮250和驱动轴25 和255b的变速器将动力传递至各自的动力车轮260a和^0b。变速器控制单元210适于通过链路218控制齿轮箱M0。变速器控制单元210适于例如执行变速箱MO中的任何期望的换挡(齿轮换挡)步骤。换挡步骤可以在齿轮箱 240的第二齿轮和齿轮箱MO的第三齿轮之间。另一个换挡步骤可以在齿轮箱MO的第三齿轮和第五齿轮之间。另一个换挡步骤可以在齿轮箱240的第六齿轮和第三齿轮之间。换挡步骤可以结合齿轮箱240中的任何两个齿轮步骤之间的改变。变速器控制单元210还适于通过链路217控制离合器230。变速器控制单元210 适于通过例如空气压力机构(未示出)的操作机构控制离合器230中的转矩Tc。一个或多个传感器和操作机构242邻近齿轮箱240提供。至少一个传感器242适于测量齿轮箱MO中的主要速度，并连续地通过链路M3向变速器控制单元210发送包含与齿轮箱中的主要速度有关的信息的信号。至少一个操作机构242适于使齿轮箱中的多个齿轮分离和接合，以使得根据驾驶员的请求或响应于在变速器单元210中存储的控制程序获得换挡步骤的执行。发动机控制单元200适于通过链路215与变速器控制单元210通讯。发动机控制单元200可分离地连接至第一控制单元210。发动机控制单元200可以备选地适于通过车辆中的内部网络与变速器控制单元210通讯。发动机控制单元200适于控制发动机220的转矩Te。按照一个方案，转矩Te是发动机220的飞轮(未示出)的转矩。发动机控制单元200适于基于由驾驶员请求的转矩控制发动机220的转矩Te。备选地，发动机控制单元200适于基于例如自动请求转矩控制发动机220的转矩Te。一个或多个传感器222适于测量发动机220的主要速度，并通过链路223向发动机控制单元200连续地发送包含与发动机的主要速度有关的信息的信号。图3是表示按照本发明的一个实施方式的换挡过程的示意性的图表。该图表示出表示发动机220的转矩Te、发动机220的速度rpm和离合器240中的转矩Tc如何随着时间的过去变化的三个曲线。在时间t3a，换挡步骤在车辆100的变速器中的换挡过程中开始。在时间t3a和时间t!3b之间，转矩Te以预定的方法从第一水平Tel向第二水平Te2倾斜。按照该示例，Te2 是 ONm。在时间t3a和时间t!3b之间的任何期望的时间，转矩Tc也以预定的方法从第一水平Tcl向第二水平Tc2倾斜。在第一转矩水平Tcl，离合器230进入完全接合。在第二转矩水平Tc2，离合器230完全分离并且在离合器230中未发生滑动。在时间t!3b和时间t3c之间，发动机220的速度rpm中的改变基于发动机220的转矩iTe起作用。时间t3c是任何期望的时间。时间t3c优选地接近时间t3b，所以由t!3b 和t3c之间的间隔限定的时间应当相对短。采用该方法，获得按照本发明的用于执行换挡步骤的省时过程。在时间t3c，新的齿轮被接合在齿轮箱MO中。在时间t3c，离合器230中的转矩 Tc2按照本发明以这样的方法控制，以使得离合器230开始一起滑动。离合器230中的滑动过程在时间t3c和时间t3d之间发生。在时间t3c和时间t3d之间，发动机220被速度控制。按照一个示例，发动机速度rpm在时间t3d达到与在换挡过程中执行的换挡步骤有关的预定的目标速度rpm*。在时间t3d，离合器230停止滑动。按照本发明的一个方面， 在新的齿轮接合之后，离合器230中的转矩Tc以发动机220的转矩Te将根据现有技术倾斜的方法倾斜。在时间t3d，确定离合器230中的主要转矩Tc。这可以借助于存储在变速器控制单元210中的程序完成。离合器230中的主要转矩Tc被模拟，使得它可能被估计。在时间 t3d，发动机220的转矩Te的控制开始。在时间t3d之后，离合器230立即关闭，由此保证离合器230没有滑动。在时间t3d，发动机220的速度响应于发动机220的转矩Te的控制以所期望的方法开始改变。按照一个示例，离合器中的转矩Tc被确定为在时间t3d大致为500Nm。按照该示例，发动机的转矩Te的控制在时间t3d以大致相应的发动机转矩Te，即500Nm开始。在时间t3d和时间t;3e之间，发动机的转矩Te以预定的方法倾斜。在时间t3d，离合器230以这样的方法控制，以使得最大转矩Tc在离合器230中传递。在时间t3d之后， 最大转矩Tc在离合器230中传递。在时间t3e，发动机200的转矩Te达到最大的可用转矩。应当注意的是，齿轮箱240的齿轮在发动机220的速度达到目标速度rpm*之前接合。这在在其中离合器是可控制的AMT中是可能的。上面的描述是在其中当发动机速度被降低到目标水平时齿轮被接合的方案的一个示例。然后，当新的齿轮被接合时，主要的速度rpm将超过目标速度。专业人员将理解，本发明可以在在其中当发动机速度增大到目标水平时齿轮被接合的换挡过程中应用。然后， 当新的齿轮被接合时，主要的速度rpm将在目标速度以下。图如是按照本发明的一个实施方式的用于执行包括发动机220和结合齿轮箱240 和离合器230的自动化手动变速器的机动车辆100中的换挡步骤的方法的示意性的流程图。该方法在换挡过程中包括结合下面的步骤的第一步骤s401 -控制所述离合器的转矩以使得所述换挡步骤在达到所述发动机中的目标速度之前发生变得可能；以及-当所述离合器停止滑动时，基于离合器的转矩控制发动机的转矩。该方法在步骤 s401之后终止。图4b是按照本发明的一个实施方式的用于执行包括发动机220和结合齿轮箱240 和离合器230的自动化手动变速器(AMT)的机动车辆100中的换挡步骤的方法的示意性的流程图。该方法在换挡过程中的任意期望的时间包括结合下面的步骤的第一步骤s410 当发动机速度rpm还未达到预定的目标速度rpm*时接合新的齿轮。步骤s410的后面是步骤 s420。方法步骤s420结合与控制离合器230中的转矩Tc的同时将发动机速度控制到其目标速度的步骤。步骤s420的后面是步骤s430。当在换挡过程中离合器的滑动中止时，方法步骤s430结合确定离合器230中的主要的转矩Tc的步骤。步骤s430的后面是步骤s440。方法步骤s440结合关闭离合器230的步骤。步骤s440的后面是步骤s450。方法步骤s450结合基于确定的离合器230的主要转矩Tc通过转矩控制代替速度控制开始控制发动机220的步骤。步骤s450的后面是步骤s460。方法步骤s460结合通过倾斜以预定的方法控制发动机220的转矩Tc的步骤。该方法在步骤s460之后结束。图5是装置500的一种方案的图表。参照图2示出的控制单元200和210在一种方案中包括装置500。装置500包括非易失性的存储器520、数据处理单元510和读/写存储器阳0。非易失性的存储器520具有例如操作系统的用于控制控制单元200和210的功能的计算机程序被存储在其中的第一存储器元件530。装置500还包括总线控制器、串联通讯端口、I/O机构、A/D转换器、时间和数据输入和传输单元、事件计数器和中断控制器(未示出)。非易失性的存储器520还具有第二存储器元件M0。计算机程序P被提供为包括按照创新的方法的用于执行包括发动机220和结合有离合器230及齿轮箱240的自动化手动变速器的机动车辆100中的换挡步骤的程序。程序 P包括用于向其目标速度rpnf控制所述发动机220的程序。该方法步骤可以是任何期望的步骤。程序P包括按照创新的方法的用于控制所述离合器230中的转矩Tc以使得在达到所述目标速度rpm之前可能发生所述换挡步骤，以及当离合器的滑动中止时用于基于离合器230中的转矩Tc控制发动机220的转矩Te的程序。程序P可以可执行的形式或压缩的形式存储在存储器560和/或读/写存储器550中。假设规定数据处理单元510执行某个功能，意思是它执行存储在存储器560中的程序的某个部分或存储在读/写存储器550中的程序的某个部分。数据处理装置510可以通过数据总线515与数据端口 599通讯。非易失性的存储器520试图通过数据总线512与数据处理单元510通讯。单独的存储器560适于通过数据总线511与数据处理单元510通讯。读/写存储器550试图通过数据总线514与数据处理单元510通讯。例如，链路215、217和243可以被连接至数据端口 599(见图2)。当数据被接收到数据端口 599上时，它们被临时存储在第二存储器元件540中。当所接收的输入数据被临时存储时，数据处理单元510将使上面描述的形式的代码的执行起作用。按照一个方案，接收在数据端口 599上的信号包含与在齿轮接合在齿轮箱240中之后当离合器230的滑动中止时的主要转矩有关的信息。按照一个方案，接收在数据端口 599 上的信号包括与发动机220的主要速度和/或齿轮箱240中的主要速度有关的信息。接收在数据端口 599上的信号可以被装置500使用，用于使创新的方法起作用。这里描述的部分方法可以通过装置500借助于运行存储在存储器560或读/写存储器550中的程序的数据处理单元510执行。当装置500运行程序时，这里描述的过程被执行。本发明的优选实施方式的前面的描述被提供为示出和描述本发明。未试图穷举本发明或将本发明限制于所描述的变化。许多修改和变化对于本领域的技术人员是显而易见的。实施方式被选择和描述，以使得最佳地使本发明的原理及其实际应用清楚，并且因此使得专业人员可能理解本发明的多个实施方式及适合于所期望的用途的多个修改。
权利要求
1.一种用于执行机动车辆(100 ；110)中的换挡步骤的方法，所述机动车辆(100 ；110) 包括发动机(220)和结合有离合器(230)及齿轮箱O40)的自动化手动变速器，其特征在于，在换挡过程中所述方法包括步骤-当发动机O20)的速度rpm还未达到预定的目标速度rpnf时接合(s410)新的齿轮；-朝向所述目标速度(rpnf)控制发动机Q20)的速度(s420)，同时控制所述离合器 (230)中的转矩(Tc) (s420)；-当离合器停止滑动时确定(s430)离合器Q30)中的主要转矩(Tc)；以及-此后，基于离合器(230)中的转矩(Tc)控制(s450)发动机(220)的转矩(Te)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤-以预定的方法控制(s420)离合器Q30)中的转矩(Tc)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法包括步骤-在新的齿轮在齿轮箱O40)中接合之后，当离合器O30)的滑动已经中止时，控制 (s450)发动机Q20)的转矩(Te)，以使得所述发动机转矩(Te)的控制在与离合器(230) 中的主要转矩(Tc)相对应的水平开始。
4.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括步骤在离合器(230)停止滑动之后，以预定的方法控制(s450)发动机Q20)的转矩(Te)。
5.一种用于执行结合有离合器(230)及齿轮箱(MO)的自动化手动变速器中的换挡步骤的装置，所述装置包括用于通过所述变速器驱动动力车轮O60aJ60b)的发动机020)，其特征在于，所述装置包括用于在换挡过程中当发动机O20)的速度rpm未达到预定的目标速度rpm*时接合新的齿轮的机构QOO ；210 ；500)；用于朝向所述目标速度(rpnf)速度控制发动机020)，同时控制所述离合器Q30)中的转矩(Tc)的机构QOO ；210 ；500)；用于当离合器停止滑动时控制离合器(230)中的主要转矩(Tc)的机构QOO ；210 ；500)；和用于基于离合器O30)中的转矩(Tc)控制发动机O20)的转矩(Te)的机构QOO ； 210 ；500)。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置还包括-用于以预定的方法控制离合器O30)中的转矩(Tc)的机构QOO ；210 ；500)。
7.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括-用于在离合器O30)的滑动已经中止时，控制发动机O20)的转矩(Te)以使得所述发动机转矩(Te)的控制在与离合器Q30)中的主要转矩(Tc)相对应的水平开始的机构 (200 ；210 ；500)。
8.如权利要求5-7中的任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括-用于在离合器(230)停止滑动之后，以预定的方法控制发动机O20)的转矩(Te)的机构(200 ；210 ；500)。
9.一种机动车辆(100 ； 110)，其包括如权利要求5-8中的任一项所述的装置。
10.如权利要求9所述的机动车辆(100；110)，其特征在于，所述机动车辆是卡车、公共汽车或小汽车中的任一种形式。
11.一种用于执行包括发动机(220)和自动化手动变速器的机动车辆(100 ；110)中的换挡步骤的计算机程序(P)，所述自动化手动变速器结合有离合器(230)及齿轮箱040)， 所述计算机程序(P)包括程序代码，所述程序代码存储在计算机可读介质上，以用于使电子控制单元O00 ；210 ；500)执行如权利要求1-4中的任一项所述的步骤。
12. —种计算机程序产品，其包括存储在计算机可读介质上的程序代码，以用于当所述计算机程序在电子控制单元O00 ；210 ；500)上运行时执行如权利要求1-4中的任一项所述的方法步骤。
全文摘要
本发明涉及一种用于执行机动车辆(100；110)中的换挡步骤的方法，该车辆包括发动机(220)和结合有离合器(230)及齿轮箱(240)的自动化手动变速器，该方法在换挡过程中包括步骤-控制所述离合器(230)中的转矩(Tc)以使得换挡步骤可以在达到发动机(220)的目标速度(rpm*)之前发生；以及当所述离合器(230)停止滑动时，基于离合器(230)中的转矩(Tc)控制发动机(220)的转矩(Te)。本发明还涉及一种包括用于计算机(200；210)的程序代码(P)的计算机程序产品以用于执行按照本发明的方法。本发明还涉及一种用于执行机动车辆(100；110)中的换挡步骤的装置，该车辆包括发动机(220)和结合有离合器(230)及齿轮箱(240)的自动化手动变速器，并且涉及一种装备有该装置的机动车辆。
文档编号B60W10/02GK102574522SQ201080038689
公开日2012年7月11日 申请日期2010年8月31日 优先权日2009年9月1日
发明者F·斯瓦特林, M·格兰斯特伦, M·汉松 申请人:斯堪尼亚商用车有限公司