变速器中的预补救故障控制的制作方法

本公开涉及变速器中的预补救故障控制。

背景技术：

车辆变速器从原动机，通常为发动机或电机，接收输入扭矩，并通过一系列输出速度将输出扭矩传递至一组驱动轮。在自动变速器中，液力变矩器或输入离合器将发动机输出轴联接至变速器输入部件。这种变速器可包括多个行星齿轮组以及液压致动离合器，其中行星齿轮组的各个齿轮元件通过不同的离合器组合彼此互联。相反地，双离合器变速器即dct具有两个输入离合器，其设置在不同的输入轴上并可操作用于选择相应的奇数和偶数齿轮组。在两种变速器结构中，变速器控制模块通过执行离合器换挡逻辑来控制离合器作用顺序，以实现所需的换挡进程。

可按照某些类型的故障状况(例如，离合器锁止和发动机超速状况)的控制逻辑来监控变速器。在本领域中众所周知，术语“锁止”指的是变速器同时处于两种不同的挡位状态的一种状况。在将离合器扭矩容量从分离离合器移除并加至接合离合器的瞬态期内，自动变速器中的换挡事件通常在一定程度上是密切联系的，因此，所有锁止状况都不再是问题。然而，如果锁止状况持续的时段延长，或者，如果参与传递或保持扭矩的各离合器的离合器扭矩容量维持在或高于标定阈值扭矩容量，可能需要执行控制动作以便有助于保护变速器的硬件。当合成发动机转速超过受控挡位所需的水平时，在某些挡位之间换挡可能会导致发动机超速故障状况。这些故障状况的传统响应在动力总成性能方面可能不太理想，因为许多这样的动作都会导致禁用或严重屏蔽可用驱动功能。

技术实现要素：

这里公开了一种车辆，其包括变速器和控制器。控制器密切监控变速器正在进行的对于可能的故障状况的操作，这里描述了锁止和超速故障状况这两种示例故障状况。不同于现有技术方案，本方法首先执行预补救控制动作，意在通过限时换挡控制清除故障状况。本方法的预期结果是通过在采取强有力的硬件保护补救控制动作之前提供足够的时间以使故障状况自行解决，从而降低了变速器中的动力流损失的可能性。

参与维持当前换挡或用于控制在变速器即将进行换挡时的扭矩传递的离合器的扭矩容量以及所有允许挡位进程都可作为标定值记录在查找表中。这些值可与车辆最大容许加速度相对应，这里使用的车辆最大容许加速度，不论其为正(加速)还是为负(减速)，都是指任何合成的车速突变阈值水平，其可由驱动器感知并对乘坐品质造成负面影响。虽然控制器最终可响应于持续的锁止状况而执行默认补救动作，比如向变速器的电磁阀拉动高端驱动器以强制进入液压默认模式，本方法意在通过执行单独的预补救控制动作来改进这些方法，目的是使得不用再大部分地进行补救动作。

在这里公开的示例实施例中，一种车辆包括原动机、变速器、驱动桥和控制器。原动机可操作用于产生输入扭矩，该输入扭矩由变速器接收。变速器产生输出扭矩，该输出扭矩最终由驱动桥接收。控制器编程为识别出参与建立或维持所需变速器挡位状态的变速器的离合器，以及检测变速器的即将发生的故障状况。在某些实施例中，故障状况可以是锁止或超速状况。然后，控制器响应于检测到的即将发生的故障状况而执行关于变速器的预补救控制动作，并当补救控制动作在标定时长之后还未将故障状况清除时，执行补救控制动作，比如通过将变速器置于液压默认模式。

这里还公开了一种系统，该系统包括配置为接收输入扭矩和产生输出扭矩并具有多个离合器的变速器，并且还包括与变速器通信的控制器。控制器编程为从变速器的多个离合器中识别出参与建立或维持所需挡位状态的一组离合器。控制器还编程为检测变速器的即将发生的故障状况，并响应于检测到的即将发生的故障状况而执行关于变速器的预补救控制动作。此外，当补救控制动作在标定时长之后还未将故障状况清除时，控制器将变速器置于液压默认模式。

还公开了一种用于变速器的预补救控制的方法。在一个实施例中，该方法包括通过控制器识别出参与建立或维持所需挡位状态的一组离合器。该方法还包括检测变速器的即将发生的故障状况，比如上文所述的锁止或超速状况，然后响应于检测到的即将发生的故障状况而执行关于变速器的预补救控制动作。此外，该方法包括当补救控制动作在标定时长之后还未将故障状况清除时，将变速器置于液压默认模式。

通过下列结合附图的详细描述，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点是显而易见的。

附图说明

图1是一种示例车辆的示意图，所述车辆具有变速器以及控制器，所述控制器针对阈值故障状况对变速器进行监控并在检测到这种故障状况时执行预补救控制动作。

图2是描述了一种针对潜在故障状况监控图1所示的变速器并响应其执行预补救动作的示例方法的图形化流程图。

具体实施方式

参照附图，其中贯穿该若干个附图相同的附图标记对应相同或类似的部件，图1中示意性地示出了示例车辆10，其具有编程为执行这里公开的一种预补救故障控制方法100的控制器20。车辆10包括可操作用于产生输入扭矩(箭头ti)的原动机，该原动机在图1中示出为内燃机(e)12。其他可能的原动机包括电机，例如，电动机/发电机组，其可代替或结合内燃机12一起使用。车辆10还包括变速器(t)14，其与内燃机12相连接从而配置为接收输入扭矩(箭头ti)和产生输出扭矩(箭头to)。驱动桥25从变速器14的输出部件17接收输出扭矩(箭头to)并将输出扭矩(箭头to)递送至一组驱动轮18以推动车辆10。

控制器20经配置，即以软件编程并以硬件装备，以执行方法100，在下文将参照图2对方法100的一个示例进行说明，从而使得控制器20通过一组标定查找表(lut)确定什么时候出现变速器14的阈值故障状况，并使其在执行任何可能影响动力流的默认补救控制动作之前自动采取预补救动作。照此，使用方法100可使得变速器14无需借助补救控制动作便可清除即将发生的故障状况。

查找表(lut)用于设定对于变速器14的一组参与建立或维持所需挡位状态或级别的离合器(cs)的特定换挡的容许离合器扭矩容量的明显边界。如在本领域已知的，高端驱动器(hsd)可控制提供给用于为离合器(cs)提供流体动力这类型的压力控制电磁阀(未示出)的电压，使得通过驱动器控制信号(箭头vcc)来关闭高端驱动器(hsd)的操作，即“拉动”高端驱动器(hsd)，起到将变速器14置于液压默认模式的作用，在该液压默认模式下，中断变速器14中的动力流。

在执行离合器到离合器换挡时，例如，任何保持离合器都必须保持锁定。如果离合器到离合器换挡的结合或分离离合器处于或高于标定离合器扭矩容量阈值，则可根据锁止的严重程度和时长指示锁止故障状况。任何期望在特定换挡操纵过程中分离或关闭的离合器的容量还一定不能高于标定离合器容量阈值。因此，控制器20连续监控特定换挡或稳态级别的所有因为这种锁止状况的发生而受影响的离合器。

这里使用的阈值锁止故障状况为任何变速器14锁止，其中参与特定换挡的离合器的扭矩容量保持高于查找表(lut)的极限的时间长于标定时长，例如，如通过控制器20的计时器所确定的时间。同样，无论何时变速器14的输入速度高于当前受控挡位所需水平，例如，当请求进行从较高挡位至特定的较低挡位的与标定允许换挡进程相反的降挡时，都会出现超速状况。

进一步参照图1所示的车辆10，发动机12包括输出轴13，输出轴13，例如，通过输入离合器(ci)或多级变速器中的液力变矩器，或通过如阴影所示的双离合器变速器(dct)结构中的两个这种输入离合器(ci)，与变速器14的输入部件15相联接。在dct中，另一输入部件150结合输入部件15一起使用，使得输入部件15可用作偶数齿轮轴，而输入部件150可用作奇数齿轮轴，反之亦然。不论变速器14的哪一实施例，输入扭矩(箭头ti)送入变速器14，而变速器14的输出扭矩(箭头to)最终通过输出部件17和可选的末端驱动组16传递至驱动轮18。

图1所示的控制器20可借助控制信号(箭头11)通过控制器局域网或can总线19，或通过任何其他合适的所示的车载通信网络而与车辆10的所需元件通信。在执行方法100时和/或为了维持对变速器14的全程换挡控制，通过控制器20接收并执行各种数据元素。例如，控制器20可接收变速器换挡控制逻辑的典型的发动机控制值(箭头cce)和变速器控制值(箭头cct)。发动机控制值(箭头cce)可包括，举例而言，节气门开度、发动机转速、发动机扭矩和曲轴位置。这些值可以依照常规方式来测量或计算，并用于变速器14的全程换挡控制。变速器控制器控制值(箭头cct)可包括相似速度和扭矩位置、油底壳温度、变速器14的驻车挡、倒挡、空挡、前进挡、低速挡(prndl)设置，它们可从换挡逻辑处获知或通过换挡杆(未示出)的位置来检测等等。

另外，变速器控制器控制值(箭头cct)还可包括可由控制器20在执行方法100时使用的特定信息，包括变速箱状态信号(箭头sgb)，以及描述该组离合器(cs)中各个离合器的离合器容量的离合器控制输入信号(箭头cci)。控制器20可产生控制输出信号(箭头cco)，至少使用变速箱状态信号(箭头sgb)和离合器控制输入信号(箭头cci)来实施作为执行方法100的结果的任何预补救控制动作。用于变速箱状态信号(箭头sgb)和离合器控制输入信号(箭头cci)的特定值可随变速器14的特定结构而变化。变速器14的示例实施例包括9速和10速变速器，特别是在具有二元离合器21的时候，比如若在某些时候施用或释放就特别容易损坏的可选单向离合器。

仍参照图1，控制器20可配置为计算机装置或具有有形的非暂时性存储装置(m)的多个装置，在存储装置(m)上记录有编码方法100的指令。控制器20可包括如下元件：微处理器(p)、电路，电路包括但不限于计时器22、高速时钟、模拟-数字转换电路、数字-模拟转换电路、数字信号处理器，和任何必要的输入/输出装置以及其他信号调节和/或缓冲电路。存储装置(m)可包括只读存储器，例如，磁和/或光学存储器，以及随机存取存储器、电可擦可编程只读存储器等等。无论如何配置，控制器20使用查找表(lut)从存储装置(m)执行方法100，在图2中示出了方法100的示例，现将继续参照图1所示的结构元件对该示例进行详细说明。

图2描述了方法100的示例实施例，其中先于硬默认补救控制动作，比如dct实施例中的拉动高端驱动器(hsd)以强制进入液压默认模式、限制朝向一个轴换挡、或中断变速器14中的动力流，而采取某些预补救控制动作。通过执行方法100，使得控制器20对挡位进程安排进行修改，从而，例如，将当前挡位状态保持标定时长或中止所需换挡几秒钟之后再重新尝试所需换挡。通过控制器20进行干预可使得故障状况自行清除，同时仅对动力流和总体驱动质量产生可察觉的最小影响。实际上，控制器20的两个独立监控逻辑模块可同时运行，例如，专用锁止监控器和命令换挡监控器分别监控并响应锁止和超速故障状况。

当图1所示的控制器20确定故障状况是真实活跃的，控制器20能够将关键离合器控制系统命令重定向为“返回前一挡位/级别”即“rpr”换挡并使该动作保持对确定故障状况是否实际上已经清除所必需的标定时间，或者通过将变速器14重定向至在超速故障状况下对于特定运行工况所允许的最小挡位。倘若故障成熟，可由控制器20采取附加动力流改变动作以保护变速器14的硬件，例如，通过强制进入液压默认模式。

以步骤s102开始，图1所示的控制器20处理各种信号，包括变速器控制值(箭头cct)、发动机控制值(箭头cce)、变速箱状态信号(sgb)以及离合器控制输入信号(箭头cci)，然后识别出变速器14的参与建立或维持变速器14的所需挡位状态的一组离合器(cs)。控制器20还确定是否出现变速器14的即将发生的故障状况，比如指示锁止的故障状况或超速状况。

根据该故障状况，控制器20可计算任何图1所示的参与所需换挡的离合器(cs)的离合器容量，然后将这些值与查找表(lut)中的阈值离合器容量相比较，和/或控制器20可将所需换挡进程与也记录在存储装置(m)中的允许换挡进程相比较。当确定的实际离合器扭矩容量超过标定预定数量的参与离合器的标定离合器扭矩容量时，发生阈值锁止状况，其持续时间比标定时间久。然后，方法100进行至步骤s104。

在步骤s104，控制器20接着启动图1所示的计时器22并在第一标定时长结束时确定是否满足步骤s104的故障判据。步骤s104有助于控制器20避免响应于那些可能只是暂时的并会在可接受延迟之后自行清除的锁止而采用不必要的控制动作。例如，在一些换挡事件中，可有意地将变速器14的全程换挡控制逻辑与变速器14密切联系起来，比如通过有目的地滑移参与换挡的离合器(cs)其中之一，以便实现想要的换挡平顺性。在这种情况下，实际上并未出现真实的锁止状况。在这种假阳性情况下的控制动作是不必要的，且会影响总体驱动质量和享受。如果故障状况清除，则方法100进行至步骤s105。如果故障状况仍然持续，则替代执行步骤s106。

步骤s105需要在存储装置(m)中记录在步骤s102检测到的故障已清除的诊断代码。此后，控制器20可继续进行以通常方法控制变速器14。

在步骤s106，控制器20使得计时器22继续推进第二标定时长，比如约200-300ms。步骤s104和s106循环继续直至控制器20在步骤s106确定故障状况已持续超过了第二标定时长，此时，方法100进行至步骤s108。

步骤s108包括响应于检测到的即将发生的故障状况而执行关于变速器14的预补救控制动作，意在清除该故障状况。预补救控制动作可随故障状况而变化。对于锁止状况，步骤s108可包括控制上文所述的rpr换挡，即，返回前一挡位或级别。例如，如果图1所示的车辆10的操作者请求从三挡换挡至四挡且锁止状况的监控器检测到锁止故障，则控制器20可控制返回至三挡，同时计时器22继续计时并且方法100进行至步骤s100。对于超速状况，控制器20可在其存储装置(m)中存取标定挡位进程图，然后控制换挡至最近的允许挡位或级别，例如，通过响应于八挡至1挡的请求而控制从八挡换挡至三挡。

在步骤s110，控制器20可判断在步骤s110的控制动作之后故障状况是否仍保持活跃。如果故障状况不再活跃，则控制器20进行至步骤s111。如果故障状况保持活跃，则控制器20执行步骤s112。

在步骤s111，控制器20可将在步骤s108控制的控制动作保持足以确保清除故障状况的时长，比如5秒钟，然后返回步骤s104。

步骤s112包括确定计时器是否已达到第三标定时长，例如，350ms。当达到第三标定时长时，方法100进行至步骤s114，同时控制器20循环重复步骤s104-s112直至故障清除或经过了第三标定时长，此时，方法100进行至步骤s114。

循环执行步骤s114-s118以确保变速器14的离合器和阀门处于准备执行将在步骤s120发生的补救控制动作的状态。一些变速器可包括特别容易损坏或灵敏的硬件，比如用于可选单向离合器的二元元件。例如，一些变速器使用流体动力来移动闭锁环，从而压下或释放弹簧加载式制轮木或支柱以在将扭矩保持在一个或两个转动方向上，或者允许空转。不同于设计用于滑移的摩擦元件，这些扭矩保持元件如果在特定条件下施用或释放则可能破裂。

因此，步骤s114可能需要验证任何用于闭锁环控制的阀是否正确分级。步骤s114可能需要接收阀位置数据，该数据在常规换挡控制结构以及部分离合器控制输入信号(箭头ci)中是已知的，然后确定压力控制电磁阀和离合器选择电磁阀(未示出)是否适当地设置以便最后执行步骤s120。如果控制阀正确分级了，则方法100直接进行至步骤s120。否则,方法100进行至步骤s116。

步骤s116包括控制压力控制电磁阀和离合器选择电磁阀归零，从而降低施加于受控制的离合器以及任何二元元件上的压力。步骤s116可还包括测量可选单向离合器之中的滑移，比如图1所示的二元离合器21，以确定车辆是否超出限制，然后对施加于车辆21上的压力分级以将二元离合器21置于有利于执行步骤s120的状态，即，如此便不会过快地控制二元离合器21打开或关闭。然后，方法100进行至步骤s118。

步骤s118包括确定计时器22已达到的第四标定时长，比如500ms。步骤s116可与步骤s118一起重复直至满足已满足第四标定时长。然后，方法100进行至步骤s120。

在步骤s120，控制器20可以通常方式执行默认补救控制动作。响应于相对于第四标定阈值持续并最终成熟的故障状况的控制动作包括向任何受影响的离合器控制电磁阀拉动高度控制驱动器，这将有效地强制变速器14进入液压默认模式并强制损失变速器14中的动力流。对于dct，控制器20可限制在一个输入轴上换挡或采取任何其他适当的控制动作。以这种方式，通过除了在驱动上让步的补救动作之外还提供预补救动作，方法100可提高驱动质量并增强驱动体验。

虽然已对本公开的最佳实施方式进行了详细描述，但熟悉本公开所属领域的技术人员应当认识到在所附权利要求书的范围内的实现本公开的各种替代设计及实施例。