用于控制无级变速器的方法和系统与流程

具有联接到无级或无限式无级变速器(cvt)的内燃机的动力系可用于在车辆中提供牵引力。cvt能够在最小(低速传动)比与最大(超速传动)速比之间的范围内连续地改变输出/输入速度比，因此允许响应于输出转矩请求而无限可变地选择发动机操作。

技术实现要素：

描述了一种被设置为将机械动力传递到传动系的动力系系统，并且该动力系系统包括被设置为经由无级变速器(cvt)将转矩传递到传动系的转矩产生装置，其中cvt包括联接到第一滑轮的输入构件以及联接到第二滑轮的输出构件，并且其中第一滑轮经由柔性连续装置可旋转地联接到第二滑轮，该柔性连续装置被设置为在该第一滑轮与该第二滑轮之间传递转矩。包括处理器和存储器的控制器可操作地连接到cvt。控制器包括指令集，其可执行以动态地监控与cvt的输入力和输出力相关联的操作参数，并且确定一个操作参数的振幅变化。控制器被设置为基于振幅变化来检测即将发生的滑移事件，其中即将发生的滑移事件与柔性连续装置上的宏观滑移条件相关联。控制cvt的操作以排除即将发生的滑移事件。

本公开的方面包括通过控制对第一和第二滑轮的压力命令来控制cvt的操作，并且然后监控对第一和第二滑轮的压力命令、确定对与即将发生的滑移事件相关联的第一和第二滑轮的压力命令的大小，以及基于对与发生宏观滑移条件相关联的第一和第二滑轮的压力命令的大小来设定第一和第二滑轮的最小可允许压力命令。

本公开的另一个方面包括宏观滑移条件是柔性连续装置上的欠压条件。

本公开的另一个方面包括通过动态地监控输入和输出构件的转速来动态地监控与cvt的输入力和输出力相关联的操作参数。

本公开的另一个方面包括通过动态地监控由第一和第二滑轮施加在连续可旋转装置上的夹紧压力来动态地监控与cvt的输入力和输出力相关联的操作参数。

本公开的另一个方面包括通过动态地监控扭力(例如，输入和输出构件上的转矩)来动态地监控与cvt的输入力和输出力相关联的操作参数。

本公开的另一个方面包括通过监控其中操作参数的振幅大于阈值振幅的发生次数来监控一个操作参数的振幅变化。

上述特征和优点以及本教导的其它特征和优点从某些最佳模式的以下详述和用于执行如随附权利要求书中限定、结合附图取得的本教导的其它实施例将容易地显而易见。

附图说明

现在将参考附图以举例方式描述一个或多个实施例，其中：

图1示意地说明了根据本公开的包括经由变矩器和变速箱可旋转地联接到无级变速器(cvt)的内燃机的动力系系统的元件；

图2示意地说明了根据本公开的链式cvt的变速机的元件；

图3以图形方式示出了根据本公开的与参考图1和2描述的cvt的实施例的操作相关联的关系；

图4示意性地示出了根据本公开的用于监控包括宏观滑移检测例程的cvt的操作的过程，该宏观滑移检测例程可被执行以监控和控制参考图1和2描述的cvt的实施例的操作；

图5和6以图形方式示出了根据本公开的参考图1描述的动力系系统的实施例的各种cvt操作参数，该动力系系统在稳态速度和负载条件以及稳态速度比下操作，其中滑轮力相对于经过时间减小。

具体实施方式

如本文所描述和说明的所公开的实施例的部件可以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下详细描述并不旨在限制如所要求保护的本公开的范围，而是仅仅表示其可能的实施例。另外，虽然在以下描述中阐述了许多具体细节以提供对本文所公开的实施例的透彻理解，但是在没有某些这样的细节的情况下可实践某些实施例。另外，为了清楚起见，没有详细描述相关领域中理解的某些技术材料，以避免不必要地使本公开变得混淆。另外，附图是简化的形式，而不按精确的比例绘制。另外，如本文所说明和描述的本公开可在没有在本文没有具体公开的元件的情况下实践。

现在参考附图，其中描述是为了说明某些示例性实施例的目的，而不是为了限制某些示例性实施例的目的，图1示意地说明了包括呈内燃机(发动机)110形式的转矩产生装置的动力系系统100的元件，并且发动机110经由变矩器120和变速箱130可旋转地联接到无级变速器(cvt)140。动力系系统100经由传动系150联接到车轮160以在车辆上采用时提供牵引力。响应于驾驶员命令和其它因素，动力系系统100的操作由控制系统10监控并由其控制。车辆可包括但不限于呈商用车辆、工业车辆、农用车辆、客车、飞机、船只、火车、全地形车辆、个人移动设备、机器人等形式的移动平台以完成本公开的目的。

发动机110可为内燃机，其能够响应于源自控制系统10的命令而将烃类燃料转变为机械动力以产生转矩。变矩器120是在其输入构件与输出构件之间提供用于传递转矩的流体联接的装置，并且优选地包括联接到发动机110的泵122、经由输出构件联接到变速箱130的涡轮124以及变矩器126，该变矩器锁定泵122和涡轮124的旋转并且可由控制系统10控制。变矩器120的输出构件可旋转地联接到变速箱130，其包括在变矩器120与cvt140之间提供减速传动的啮合齿轮或其它合适的传动机构。替代地，变速箱130可为用于在发动机110、变矩器120和cvt140之间提供传动的另一种合适的齿轮配置，作为非限制性示例，该齿轮配置包括链传动齿轮配置或行星齿轮配置。在替代实施例中，变矩器120和变速箱130中的任一个或两个可被省略。

变速箱130包括经由输入构件51可旋转地联接到cvt140的输出构件。参考图2描述了cvt140的一个实施例。cvt140的输出构件61可旋转地联接到传动系150，其经由车轴、半轴或另一个合适的转矩传递元件可旋转地联接到车轮160。传动系150可包括差速器齿轮组、链传动齿轮组或用于将转矩传递到一个或多个车轮160的另一种合适的齿轮布置。

在一个替代实施例中，发动机110、变矩器120和变速箱130可用电动机/发电机代替。在一个替代实施例中，发动机110、变矩器120和变速箱130可用液压动力式转矩机器代替。在一个替代实施例中，发动机110、变矩器120和变速箱130可用气动动力转矩机器代替。

动力系系统100优选地包括用于监控各种装置的转速的一个或多个感测装置，包括例如发动机转速传感器112、变矩器涡轮速度传感器125、cvt变速机输入速度传感器32、cvt变速机输出速度传感器34以及轮速传感器162。上述每个速度传感器可为合适的位置/速度感测装置，诸如霍尔效应传感器。前述每个速度传感器与控制系统10进行通信。如本文所使用，除非另外具体指出，否则术语‘速度’和相关术语是指旋转构件的转度。如本文所使用，除非另外具体指出，否则术语‘位置’和相关术语是指旋转构件的旋转或角位置。

控制系统10优选地包括一个或多个控制器12和用户界面14。为了便于说明，示出单个控制器12。控制器12可包括多个控制器装置，其中每个控制器12与监控和控制单个系统相关联。这可包括用于控制发动机110的发动机控制模块(ecm)和用于控制cvt140以及用于监控和控制单个子系统(例如，变矩器离合器)的变速器控制器(tcm)。控制器12优选地包括含有可执行指令集的存储器装置11。用户界面14与操作员输入装置进行通信并且监控操作员输入装置，该操作员输入装置包括(例如)加速器踏板15、制动踏板16和变速器挡位选择器17。用户界面14基于前述操作员输入来确定操作员转矩请求。在一个实施例中，变速器挡位选择器17包括加速/减速特征，由此车辆驾驶员可手动地选择变速器传动比，因此超控变速器控制。加速命令产生对cvt140的命令以增加其传动比，这通过增加cvt140中的速度比来实现。减速命令产生对cvt140的命令以通过减小cvt140中的速度比来减小其传动比。

术语控制器、控制模块、模块、控制、控制单元、处理器和类似术语是指专用集成电路(asic)、电子电路、中央处理单元(例如，微处理器)以及呈存储器和存储装置(只读、可编程只读、随机存取、硬盘等)的形式的相关非暂时性存储器部件的各种组合。非暂时性存储器部件能够存储呈一个或多个软件或固件程序或例程的形式的机器可读指令，是组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、信号调节和缓冲电路，以及可由提供所描述功能性的一个或多个处理器存取的其它部件。输入/输出电路和装置包括模拟/数字转换器以及监测来自传感器的输入的相关装置，其中这些输入以预设采样频率或响应于触发事件而监控。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算法和类似术语意味着包括刻度和查找表的任何控制器可执行指令集。每个控制器执行控制例程以提供期望功能，该功能包括监测来自感测装置和其它联网控制器的输入以及执行控制和诊断例程以控制致动器的操作。例程可以规则的间隔而执行，例如正进行的操作期间每100微秒执行一次。替代地，例程可以响应于触发事件的发生而执行。控制器之间的通信和控制器、致动器和/或传感器之间的通信可以使用直接有线链路、联网通信总线链路、无线链路或任何另一种合适的通信链路而实现。通信包括以任何合适形式交换数据信号，包括(例如)经由导电介质交换电信号、经由空气交换电磁信号、经由光学波导交换光学信号等。数据信号可包括表示来自传感器的输入的信号、表示致动器命令的信号，以及控制器之间的通信信号。术语'模型'是指基于处理器或处理器可执行代码以及模拟装置或物理过程的物理存在的相关校准。如本文所使用，术语'动态的'和'动态地'描述了实时执行并且可包括监控或以其它方式确定参数的状态和在例程的执行期间或例程执行的迭代之间更新参数的状态的步骤或过程。参数被定义为表示使用一个或多个传感器和/或物理模型可辨别的装置或其它元件的物理性质的可测量。参数可具有离散值，例如“1”或“0”，或可在预定义范围内无限可变地变化。

图2示意地说明了有利地由控制器12控制的链式无级变速器(cvt)140的变速机30的一个实施例的元件。变速机30在第一旋转构件51与第二旋转构件61之间传递转矩。第一旋转构件51在本文名义上被称为输入构件51，并且第二旋转构件61在本文名义上被称为输出构件61。在一个实施例中，液压泵70流体地联接到变速机30的元件以经由液压回路71供应加压液压流体。

变速机30包括第一或主滑轮36、第二或副滑轮38和柔性连续可旋转装置40，其可旋转地联接第一滑轮36和第二滑轮38以在其间传递转矩。第一滑轮36可旋转地附接到输入构件51并且第二滑轮38可旋转地连接到输出构件61，并且连续可旋转装置40适于在第一滑轮36与第二滑轮38之间并因此在输入构件51与输出构件61之间传递转矩。第一滑轮36和输入构件51围绕第一轴线48旋转，并且第二滑轮38和输出构件61围绕第二轴线46旋转。连续可旋转装置40可为皮带、链条或另一种合适的柔性连续装置。输入速度传感器32可安装在输入构件51附近以产生与第一输入滑轮36的速度相关的cvt输入速度33，并且输出速度传感器34可安装在输出构件61附近以产生与第二输出滑轮38的速度相关的cvt输出速度35。第一滑轮36和第二滑轮38中的一个用作比例滑轮以建立速度比，并且第一滑轮36和第二滑轮38中的另一个用作夹紧滑轮以产生足够的夹紧力以在其间传递转矩。如本文所使用，术语‘速度比’是指变速机速度比，其是cvt输出速度与cvt输入速度的比率。cvt输入速度可基于来自如本文所述的发动机转速传感器112(当变矩器离合器被锁定时)，变矩器涡轮速度传感器125或输入速度传感器32中的一个或者另一个合适的速度/位置传感器的信号输入来确定。cvt输出速度可基于来自如本文所述的输出速度传感器34或轮速传感器162或另一种合适的速度/位置传感器的信号输入来确定。速度比参数基于cvt输入速度和cvt输出速度来确定。

第一滑轮36垂直于第一轴线48分开以限定形成在可移动槽轮52与固定槽轮54之间的环形第一凹槽50。可移动槽轮52相对于固定槽轮54沿着第一轴线48轴向移动或平移。例如，可移动第一槽轮52可经由花键连接件附接到输入构件51，由此允许可移动第一槽轮52沿着第一轴线48轴向移动。固定第一槽轮54与可移动第一槽轮52相对地设置。固定第一槽轮54沿着第一轴线48轴向固定到输入构件51。因而，固定第一槽轮54不会沿着第一轴线48的轴向方向移动。可移动第一槽轮52和固定第一槽轮54均包括第一凹槽表面56。可移动第一槽轮52和固定第一槽轮54的第一凹槽表面56彼此相对设置以在其间限定环形第一凹槽50。相对的第一凹槽表面56优选地形成倒置的截头圆锥形形状，使得可移动第一槽轮52向固定第一槽轮54的移动增加了环形第一凹槽50的外滑轮直径。致动器55被布置成与第一滑轮36一起响应于驱动信号53而控制可移动第一槽轮52的轴向位置，该驱动信号53包括将可移动第一槽轮52推向固定第一槽轮54。在一个实施例中，致动器55是液压控制装置，例如流体联接到液压回路71的阀，并且驱动信号53是液压压力信号，该液压压力信号对应于由第一滑轮36施加在连续可旋转装置40上的夹紧压力。

第二滑轮38垂直于第二轴线46分开以在其间限定环形第二凹槽62。环形第二凹槽62垂直于第二轴线46设置。第二滑轮38包括可移动槽轮64和固定槽轮66。可移动槽轮64相对于固定槽轮66沿着第二轴线46轴向移动或平移。例如，可移动第二槽轮64可经由花键连接件附接到输出构件61，由此允许可移动第二槽轮64沿着第二轴线46轴向移动。固定第二槽轮66与可移动第二槽轮64相对地设置。固定第二槽轮66沿着第二轴线46轴向固定到输出构件61。因而，固定第二槽轮66不会沿着第二轴线46的轴向方向移动。可移动第二槽轮64和固定第二槽轮66各自包括第二凹槽表面68。可移动第二槽轮64和固定第二槽轮66的第二凹槽表面68彼此相对设置以在其间限定环形第二凹槽62。相对的第二凹槽表面68优选地形成倒置的截头圆锥形形状，使得可移动第二槽轮64向固定第二槽轮66的移动增加了环形第二凹槽62的外滑轮直径。致动器65被布置成与第二滑轮38一起响应于从动信号53而控制可移动第二槽轮64的轴向位置，该从动信号63包括将可移动第二槽轮64推向固定第二槽轮66。在一个实施例中，致动器65是液压控制装置，例如流体联接到液压回路71的阀，并且从动信号63是液压压力信号，该液压压力信号对应于由第二滑轮38施加在连续可旋转装置40上的夹紧压力。第一滑轮36的外滑轮直径与第二滑轮38的外滑轮直径的比率限定变速器速度比。其它元件(诸如呈可选择的单向离合器等形式的离合器组件)可部署在变速机30与其它动力系和传动系部件和系统之间。

包括发动机110和cvt140的动力系系统100的实施例的控制例程可被实施为当在车辆上采用时提供牵引力。控制程序的一个目的可为跟踪具有零或最小稳态跟踪误差的命令操作状态并且对输出转矩请求作出快速、平滑响应。这包括考虑和控制系统操作，包括发动机转矩管理、系统能力(诸如变速器中的液压管路压力)、系统和部件温度、传感器的测量能力以及其它因素。

图3以图形方式示出了与cvt的操作相关联的关系，包括指示效率310和皮带或链滑移320的垂直轴，其相对于指示转矩容量比率330的水平轴而绘制，其中参考cvt140的实施例的操作描述这样的元件，该操作是参考图1和2而描述的。诸如输入功率、输入转矩、输入速度等术语与与发动机110、输入构件51和第一滑轮36相关联的参数有关。诸如输出功率、输出转矩、输出速度等术语与与输出构件61、第二滑轮38和传动系150相关联的参数有关。转矩容量比率被定义为cvt140的输入转矩与由cvt140能够传输的最大转矩之间的比率。效率被定义为输出功率相对于输入功率的大小，其可如下计算：

效率＝(输出转矩*输出转速)/(输入转矩*输入转速)[1]

线315表示相对于转矩容量比率的效率，并且线325表示相对于转矩容量比率的带或链条滑移。转矩容量比率被分成微滑移区域332和宏观滑移区域334，其中微微滑区域332指示小于1.0的转矩容量比率，并且宏观微滑区域334指示大于1.0的转矩容量比率。宏观滑移区域334与由第一滑轮36和第二滑轮38施加在连续可旋转装置40上的夹紧压力较低时的操作条件相关联，导致显著的皮带或链条滑移事件，这会缩短连续可旋转装置40的使用寿命。如线315所指示，效率随着转矩容量比率的增加而增加，直到转矩容量比率接近单位值，即，1.0。如线325所指示，皮带或链条滑移相应地增加。在转矩容量比率水平大于1.0时，皮带或链条滑移显著增加，并且效率显著下降。参考图3所示的关系指示采用通过皮带、链条或其它连续可旋转装置可旋转地联接的第一和第二滑轮的cvt装置的性能特性。

图4示意性地示出了用于监控包括宏观滑移检测例程400的cvt的操作的过程，该宏观滑移检测例程可被执行以监控和控制参考图1和2描述的cvt140的实施例的操作。表格1提供作为对应于宏观滑移检测例程400的解释，其中以数字标记的框和对应功能如下所述。本文可在功能和/或逻辑块部件和/或各种处理步骤描述本教导。应当认识到，这样的框部件可由已经被配置为执行指定功能的硬件、软件和/或固件组件组成。

表格1

宏观滑移检测例程400的执行可如下进行，并且优选地以规则间隔执行。这些步骤可以合适的顺序执行，并且不限于参考图4描述的顺序。

在每次迭代时(402)，定期监控与cvt和动力系系统的操作相关联的输入参数。输入参数指示动力系系统并且具体是cvt是否在大致稳态(诸如命令的cvt传动比中的缓慢变化)下操作。通过非限制性示例，与在大致稳态条件下操作的输入参数相关联的监控状态可包括操作员对加速器踏板的输入、可由车辆上的单独轮速传感器指示的不平道路检测，以及其它因素(404)。当不满足输入条件(406)(0)时，监控继续进行(404)。

当满足输入条件(406)(1)时，捕获与cvt操作参数相关联的监控数据用于分析。cvt操作参数可通过直接感测cvt的元件的操作状态来确定，或者可另外基于间接感测和建模来确定。受监控cvt操作参数可包括cvt输入和输出速度，其分别由cvt变速机输入速度传感器32和cvt变速机输出速度传感器34指示。替代地或另外，受监控cvt操作参数可包括分别与第一滑轮36和第二滑轮38相关联的液压压力信号，即，驱动信号53和从动信号63。可选地或另外，cvt操作参数可包括可分别被设置在输入和输出构件上的输入和输出转矩传感器。

分析cvt操作参数，其中这样的分析包括确定与一个或多个cvt操作参数相关联的振幅变化(408)。振幅变化可通过分析原始数据或处理后数据来确定(410)。在对应阈值水平的情况下评估振幅变化(412)，并且当振幅变化大于对应阈值水平(412)(1)时，在软件中设定指示已经检测到宏观滑移事件的标志(414)。振幅变化的阈值可关于各种操作参数来确定并且受其影响，这些操作参数包括例如输入转矩、输入速度、命令传动比、变速器温度等。否则(412)(0)，该迭代结束(418)。

与在软件中设定以指示已经检测到宏观滑移事件(414)一致，滑轮压力(即，与第一滑轮36和第二滑轮38相关联的液压压力信号)被记录为当前驾驶条件(例如，速度和负载)下的最小压力条件以用于cvt140的自适应控制。不同的驾驶条件可根据输入转矩、输入速度、速度比和变速器温度来特征化，并且具有不同的最小压力，这些最小压力可作为查找表记录在存储器装置中。作为示例，用于控制cvt140的后续压力命令在该驾驶条件下对第一滑轮36和第二滑轮38采用最小压力。另外，主滑轮压力和第二滑轮压力增加到高值以快速结束宏观滑移状态。

一旦已经检测到宏观滑移状态已经结束，第一滑轮36和第二滑轮38的压力命令就会降低到正常状态，并且采用所记录的最小压力来控制cvt140的操作以提供cvt140的自适应控制(416)并且该迭代结束(418)。

图5以图形方式示出了参考图1描述的动力系系统的实施例的各种cvt操作参数，该动力系系统在稳态速度和负载条件以及稳态速度比下操作，其中滑轮力相对于经过时间(水平轴上)减小。所绘制的数据图在各个垂直轴上指示，并且包括具有各种速度(rpm)510、变矩器离合器滑移速度(rpm)520、液压压力(kpa)530、滑轮力(n)540和风险因子550的受监控参数。线505指示发生宏观滑移事件。各种速度(rpm)510包括发动机转速512、输入滑轮速度514和输出滑轮速度516。变矩器离合器滑移速度(rpm)520包括变矩器离合器滑移速度522。液压压力(kpa)530包括液压管路压力532、主滑轮压力536和副滑轮压力534。滑轮力(n)540包括输入滑轮力542和输出滑轮力544。风险因子550包括主滑轮风险因子552和副滑轮风险因子554。如所指示，在发生宏观滑移事件505时，在变矩器离合器滑移速度522、主滑轮压力536和副滑轮压力534以及输入滑轮力542和输出滑轮力544中的每一个中都存在可察觉的变化。因而，宏观滑移事件505的发生可通过分析一个或多个上述参数(具体地通过监控压力或转矩参数)来确定并且因此被检测。

图6以图形方式示出了参考图1描述的动力系系统的实施例的各种cvt操作参数，该动力系系统在稳态速度和负载条件以及稳态速度比下操作，其中滑轮力相对于经过时间(水平轴上)减小。所绘制的数据图在各个垂直轴上指示，并且包括具有输入转矩(n)610、输入速度(rpm)620、输出速度(rpm)630、速度比(rpm/rpm)640和风险因子650的受监控参数。线605指示发生宏观滑移事件。

输入转矩(n)610由线612指示，输入速度(rpm)620由线622指示，输出速度(rpm)630由线632指示，速度比(rpm/rpm)640由线642指示，并且风险因子650由线652指示。如所指示，在发生宏观滑移事件605时，在输入转矩612、输入速度622、输出速度632、速度比642和风险因子652中的每一个中都存在可察觉的变化。因而，宏观滑移事件605的发生可通过分析一个或多个上述参数来确定并且因此被检测。

详述和图或图式支持并且描述本教导，但是本教导的范围仅仅是由权利要求限定。虽然已详细地描述了用于执行本教导的一些最佳模式和其它实施例，但是存在用于实践随附权利要求书中限定的本教导的各种替代设计和实施例。