车辆控制系统及方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及车辆控制系统、用于控制分动箱(transfer case)的方法W及车辆。
【背景技术】
[0002] 已知车辆设置有分动箱(也被称为减速箱）W提供其他驱动挡位。分动箱通常从变 速器禪接至输出轴，并且在四轮驱动车辆中，经由前传动轴和后传动轴向前桥和后桥提供 驱动。传递至前桥和后桥的扭矩可W相同（即，50:50分配)或不同。分动箱还可W包括用于 提供高驱动挡位和低驱动挡位的减速齿轮组，例如螺旋减速齿轮组或周转减速齿轮组。高 挡位可W提供1:1比率(即，直接驱动），而低挡位可W提供例如2.69:1的减速齿轮传动。
[0003] 分动箱在越野车辆中具有特定的应用，在越野车辆中低挡位可W使在车轮处所传 递的扭矩增大并且提供改进的低速控制。高挡位应当用于所有普通道路行驶并且还用于穿 越干燥平坦地形的越野行驶。在必需低速操纵的情况下，例如使拖车倒车、越过睹峭光滑的 表面或者卵石遍布地形，应当仅需要低挡位。在不能保持在高挡位下前进的情况下，还应当 将低挡位用于极端越野条件下。通常不应当将低挡位用于普通道路行驶。
[0004] 分动箱还可W包括在车辆行驶时实现动态挡位变化(被称为飞行中换挡或者移动 中换挡控制）的同步器。借助于示例，当车辆移动时，分动箱可W在W下所设置的限制内便 于挡位变化：
[0005] 高至低-在不超过1〇111911(16虹1/11)的速度下
[0006] 低至高-在不超过30mph(48km/h)的速度下。
[0007] 如果未安装同步器，则通常在车辆静止的情况下实现静态挡位变化。在本文中将 从低至高的分动箱挡位变化称为升挡，而在本文中将从高至低的分动箱挡位变化称为降 挡。分动箱还可W移入用来牵引车辆的空挡位置。
[0008] 至少在某些实施例中，本发明试图克服或改进与已知的分动箱相关联的至少一些 局限性或问题。
【发明内容】
[0009] 本发明的各个方面设及车辆控制系统、用于控制分动箱的方法W及车辆。
[0010] 根据本发明的一个方面，提供一种用于对能够在高挡位和低挡位下操作的车辆分 动箱进行控制的车辆控制系统;该车辆控制系统被配置成:输出用于实现分动箱挡位变化 的挡位变化信号，并且输出用于在挡位变化期间控制车辆制动的制动控制信号。制动控制 信号可W控制车辆制动W控制车速，例如W保持车速或者保持车辆静止。在挡位变化期间， 当车辆变速器晒合空挡时，制动控制信号具有特定的应用。制动控制信号可W适合于控制 车辆上的防抱死制动系统(ABS，anti-lock brake system)。制动控制信号可W被直接输出 至ABS或者输出至通信网络如CAN总线W便传输至ABS。
[0011] 车辆控制系统可W包括被配置成输出挡位变化信号W及可选地还输出制动控制 信号的分动箱控制模块。可选地，可W根据所述挡位变化信号来输出制动控制信号。例如， 在接收到挡位变化信号时，可W通过防抱死制动系统(ABS)来输出制动控制信号。
[0012]制动控制信号可W进行操作W在挡位变化期间保持车辆静止。由于当执行挡位变 化时车辆应当静止，所W可W针对不包括同步器的分动箱来实现该制动控制策略。可替选 地或附加地，如果当启动挡位变化时车辆静止和/或如果车辆在挡位变化期间停止移动，贝U 可W实现该制动控制策略。该控制系统可W被配置成当启动挡位变化时和/或在挡位变化 期间监视车速。制动控制信号可W例如激活车辆坡路保持功能。至少在某些实施例中，该控 制系统可W被配置成即使当变速器处于空挡时仍维持坡路保持功能有效。
[001引制动控制信号可W进行操作W在挡位变化期间控审悼速。审喊控制信号可W控制 车辆的减速率。可选地，制动控制信号可W进行操作W防止车速增大或者W在挡位变化期 间保持车速。例如，如果车辆处于斜坡上，则当车辆变速器晒合空挡时，制动控制信号可W 进行操作W抑制车速增大。
[0014] 挡位变化信号可W包括用于实现从低挡位至高挡位的分动箱挡位变化的升挡请 求;和/或用于实现从高挡位至低挡位的分动箱挡位变化的降挡请求。在实现挡位变化之 前，升挡请求和/或降挡请求可W要求驾驶员验证(确认）。例如，可W响应于挡位变化信号 来生成显示提示或消息，并且仅当驾驶员验证了所建议的动作时才启动升挡/降挡。可选 地，可W将升挡请求和/或降挡请求输出至分动箱W实现相应的挡位变化。可W实现运些半 自动化控制策略和自动化控制策略的结合。因此，该控制系统可W实现自主或半自主的分 动箱挡位变化。
[0015] 控制系统可W被配置成输出用于控制车辆变速器的变速器控制信号。变速器控制 信号可W包括用于在启动所述挡位变化之前晒合车辆变速器中的空挡的空挡选择请求。控 制系统可W被配置成在输出分动箱控制信号之前检查车辆变速器是否处于空挡。变速器控 制信号可W包括用于在完成了所述挡位变化之后晒合车辆变速器中的齿轮的齿轮选择请 求。控制系统可W包括被配置成输出所述变速器控制信号的变速器控制模块。变速器控制 信号可W由变速器控制模块根据挡位变化信号来生成。
[0016] 控制系统可W被配置成对一个或更多个车辆操作参数进行监视，并且被配置成根 据所述一个或更多个车辆操作参数来输出所述挡位变化信号。该特征被认为能够独立取得 专利权。
[0017] 根据本发明的另一方面，提供一种用于对能够在高挡位和低挡位下操作的车辆分 动箱进行控制的车辆控制系统，其中，该车辆控制系统被配置成：
[0018] 对一个或更多个车辆操作参数进行监视;W及
[0019] 根据所述一个或更多个车辆操作参数来输出用于启动分动箱挡位变化的挡位变 化信号。
[0020] 控制系统可W是被配置成输出所述挡位变化信号的分动箱控制模块的形式。
[0021] -个或更多个车辆操作参数可W包括车速和/或车辆加速度。当车速大于或等于 升挡速度阔值和/或车辆加速度大于或等于预定义的加速度阔值时，控制系统可W抑制升 挡请求的输出。可W对升挡速度阔值进行预定义。升挡速度阔值可W例如对应于当分动箱 操作在其低挡位下时分动箱的最大车速。至少在某些实施例中，如果车速大于或等于升挡 速度阔值，则控制系统可W实现控制策略W执行从低挡位至高挡位的自动挡位变化。
[0022] 当车速超过降挡速度阔值时，控制系统可W被配置成抑制降挡请求的输出。可W 对降挡速度阔值进行预定义。因此，当车速高于第二速度阔值时，控制系统可w抑制从高挡 位至低挡位的挡位变化。可W通过车辆制动系统来监视车速。车辆制动系统可W进行操作 W保持车辆静止或者根据挡位变化信号来控制车速。可选地，控制系统可W被配置成：当车 速下降至低于降挡速度阔值或者位于预定义的范围内时，输出挡位变化信号W实现降挡。
[0023] 升挡速度阔值可W等于或大于降挡速度阔值。例如，升挡阔值可W为60km/h，而降 挡阔值可W为40km A。
[0024] 车辆操作参数可W包括用于确定车辆荷载的扭矩请求。控制系统可W基于扭矩请 求例如结合车速和/或加速度来确定车辆荷载。基于荷载，控制系统可W确定车辆沿斜坡向 上或向下行驶;和/或车辆正在牵引拖车。当车辆荷载大于或等于预定义的荷载阔值时，控 制系统可W输出用于实现从高挡位至低挡位的挡位变化的降挡请求。
[0025] 车辆操作参数可W包括分动箱的输入轴的旋转速度(其通常与变速器的输出轴的 旋转速度相对应）。当车辆正在移动时，控制系统可W被配置成抑制挡位变化信号的输出。 当发动机由于变速器拖曳扭矩而操作时，分动箱输入轴不会停止移动。控制系统可W被配 置成：当分动箱输入轴的旋转速度超过预定义的输入轴速度阔值并且变速器的输出扭矩高 于扭矩阔值时，抑制挡位变化信号的输出。可W针对不包括同步器的分动箱来实现该控制 策略。
[0026] 车辆操作参数可W包括发动机转速。控制系统可W被配置成输出用于在挡位变化 期间限制或控制发动机转速的动力传动系(power tra i η)控制信号。当变速器晒合空挡时W 及在分动箱挡位变化实现期间，动力传动系控制信号可W例如使发动机转速减小。在实现 挡位变化之前变速器一进入空挡，动力传动系控制信号就可W限定发动机操作速度极限。 动力传动系控制信号可W限定在挡位变化期间实现或保持的发动机操作速度极限。当完成 挡位变化时，动力传动系控制信号可W自动使发动机转速增大例如W匹配扭矩请求。可W 递增或渐进地实现发动机转速的增大。
[0027] 至少在某些实施例中，控制系统可W针对所述高挡位和低挡位来实现不同的节流 阀映射。
[0028] 车辆操作参数可W包括中央差速器例如Torsen?差速器的操作模式。中央差速 器可W锁定W减少车轮滑移并且增加牵引。当中央差速器被锁定时，控制系统可W被配置 成抑制所述挡位变化信号的输出。在可换实施例中，控制系统可W被配置成结合电子差速 器一起操作（例如控制内侧制动系统和外侧制动系统的操作抑制挡位变化信号。可选 地，如果车辆的横向加速度超过预定义的阔值，则可W抑制挡位变化信号。在ABS事件期间 可W抑制挡位变化和离合器控制W使得ABS系统能够完全控制所有车轮之间的制动分配。 高于预定义的横向加速度阔值，可W抑制挡位变化。该控制功能能够帮助避免例如响应于 选择开关的意外操作而意外实现挡位变化。
[0029] 车辆操作参数可W包括分动箱的操作挡位。如果分动箱在所述低挡位下操作，贝U 控制系统可W被配置成输出包括升挡请求的挡位变化信号。如果分动箱在所述高挡位下操 作，则控制系统可W被配置成输出包括降挡请求的挡位变化信号。
[0030] 挡位变化信号可W响应于用户挡位变化请求而被输出。挡位变化请求可W由用于 接收用户输入的挡位变化选择装置来生成。选择装置可W例如具有按钮、开关、操纵杆、触 摸屏、传感器等的形式。可选地或附加地，可W通过控制系统自动生成挡位变化请求。至少 在某些实施例中，控制系统在响应于自动生成的挡位变化请求而启动挡位变化之前会需要 用户确认。
[0031] 控制系统可W被配置成输出用于在挡位变化期间抑制齿轮的晒合的变速器控制 信号。变速器控制信号可W控制车辆变速器W抑制驱动齿轮的晒合直至完成了挡位变化为 止。因此，变速器控制信号可W有助于确保变速器在整个挡位变化操作期间停留在空挡。控 制系统可W被配置成输出用于锁定或抑制齿轮选择装置的选择器控制信号。齿轮选择装置 可W包括用于控制车辆变速器的致动器如开关、操纵杆、按钮或转盘。选择器控制信号可W 机械地或电子地锁定齿轮选择装置W在挡位变化期间抑制用户对车辆变速器的控制。
[0032] 根据本发明的又一方面，提供一种用于对能够在高挡位和低挡位下操作的车辆分 动箱进行控制的车辆控制系统，该车辆控制系统被配置成监视车辆系统并且当满足W下条 件时输出用于实现分动箱挡位变化的挡位变化信号：
[0033] 车辆变速器处于空挡；W及
[0034] 车速位于预定义的范围内或者小于预定义的阔值。
[0035] 控制系统可W在输出挡位变化信号之前要求车速为零(即，车辆为静止）。可选地， 控制系统可W被配置成当车速下降到低于降挡速度阔值或者位于预定义的范围内时实现 降挡。车辆制动系统可W例如基于从一个或更多个车轮传感器接收的数据来监视车速。控 制系统可W具有被配置成输出所述挡位变化信号的分动箱控制模块的形式。
[0036] 根据挡位变化信号，车辆制动系统可W随后控制车辆制动器的操作W保持车辆静 止或者保持车速位于预定义的范围内或低于预定义的阔值。
[0037] 控制系统还可W对一个或更多个W下操作参数进行监视:斜坡、加速率、车辆设水 状况或位置信息。
[0038] 控制系统可W被配置成当齿轮选择装置被锁定或抑制时和/或当车辆制动系统进 行操作W防止车速增大时启动分动箱挡位变化。
[0039] 控制系统可W被配置成：当分动箱的输入轴的旋转速度低于预定义的输入轴速度 阔值时，输出挡位变化信号。输入轴速度阔值可W例如为1 OOrpm、20化pm或30化pm。同步器 使分动箱与行驶速度同步，因此使分动箱和变速器输出轴的旋转速度增大。当车辆返回进 入驱动时，则同步器可W晒合变矩器W使变速器和动力传动系与发动机转速同步。
[0040] 本文中所描述的车辆控制系统可W在分动箱控制器中实现。可选地，车辆控制系 统可W在包括多个车辆控制模块的电子控制系统在被实现。例如，车辆ABS模块可W被配置 成根据挡位变化信号生成制动控制信号；和/或发动机控制模块可W被配置成根据挡位变 化信号生成动力传动系控制信号。可W通过挡位变化选择装置或分动箱控制器将挡位变化 信号发布至通信网络。
[0041] 根据本发明的再一方面，提供一种包括如本文中描述的车辆控制系统的车辆。
[0042] 根据本发明的另一方面，提供一种