专利名称：换挡点的确定方法
技术领域：
本发明涉及一种用于机动车辆中的变速箱的一个或多个换挡点的确定方法。特别地，本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的方法。本发明还涉及一种系统、一种机动车辆、一种计算机程序及其计算机程序产品。
背景技术：
图1示意性地显示了机动车辆1例如客车或重型车辆例如卡车或公共机动车辆的动力传动系的一部分。动力传动系包括发动机10，发动机10由轴经由离合器装置40通过机械方式连接至变速箱20的第一端。变速箱20还在其另一端由传动轴50通过机械方式连接至与后桥相连的差速齿轮30。后车轴包括驱动车辆的动力轮(未显示在图形中)的各自的左和右驱动轴60。使用该众所周知的配置，发动机10的机械功经由各种传动设备(例如离合器装置 40、变速箱20、传动轴50、差速齿轮30和驱动轴60)传递至动力轮从而移动车辆1。动力传动系中的一个重要装置是变速箱20，它具有许多前进档用于向前移动车辆1，并且通常还包括一个或多个倒车档。前进档的数目会改变但是现代类型的卡车通常设置有十二个前进档。变速箱20可以为手动或自动类型(自动变速箱)，而且可以为电控机械式自动变速箱类型(电控机械式自动变速器，AMT)。自动变速箱和电控机械式自动变速箱是通常由控制单元110(有时也称为电子控制单元，ECU)控制的自动变速箱系统，控制单元110适于例如在档位变换期间如当在具有特定行驶阻力的特定车辆速度下选择档位时控制变速箱 20。ECU可以测量发动机转速和变速箱20的状态并且利用连接至压缩空气装置的螺线管操纵阀控制变速箱。关于发动机10的信息例如其速度和扭矩也从发动机10发送至E⑶，例如经由CAN(控制器局域网)总线。US20080125946涉及一种用于电子控制变速箱的档位传动比变化的确定方法。US5479345也涉及一种用于选择换挡点的方法和装置。在确定是否允许档位变换时，需要考虑的因素为道路坡度、车辆的速度和相对于维持当前行驶速度所需的以hp为单位的功率的毛重和完成档位变换之后期望的发动机转速和可用功率。在传统档位变换系统中，控制单元110使用表列的发动机转速限制也称为换挡点，它们表示在其下应该在变速箱20中实现的换低档或换高档的发动机转速，即车辆1在其发动机10的速度经过由换档点表示的速度时变换档位。换挡点因此可以解释为不仅提供关于何时应该发生换低档或换高档的信息，而且提供关于实现每个换低档或换高档的档位的数目。每个换档点通常包括一至三个档位，但是更多的档位也是可能的。图2示意性地显示了由曲线图中的线SP1-SP6表示的各个表列换挡点的实例，其中X轴表示发动机扭矩并且y轴表示以每分钟转数(rpm)为单位的发动机10的转速。只要发动机转速在换挡线SPl与SP4之间，就不会发生档位变换，但是如果它升高到SP1-SP3 中的一条换高档线之上，则启动换高档，并且类似地，如果发动机转速下降到SP4-SP6中的
4一条换低档线之下，则启动换低档。下面的表1显示了用于每条线SP1-SP6的多个向上或向下档位。例如，如果发动机转速升高到线SPl上方则需要换高档一个档位，并且如果发动机转速下降低于线SP5则换低档两个档位。
"^Pi用于换高档1个档位的发动机转速^
用于换高档2个档位的发动机转速^ 用于换高档3个档位的发动机转速^ 用于换低档1个档位的发动机转速^ 用于换低档2个档位的发动机转速^ "^re用于换低档3个档位的发动机转速^表1 换低档和换高档线SP1-SP6除了其它之外，换档点选择影响车辆1的行驶特性、加速度、舒适性和燃料消耗， 这样换挡点就必须由车辆制造商精确地校准。该校准涉及在不同的驾驶情况下在野外试验的各种换挡策略，驾驶情况例如具有施加的不同的加速量、不同的道路坡度和不同的车辆
组合重量。选择换挡点的一个困难是当车辆运动时期望它们适于现行情况。例如，对于驾驶员来说，很正常的是在下坡时比上坡时更早地变换档位，因为这会使发动机可以应付攀爬， 并且对于驾驶员来说，同样正常的是如果车辆是重载的则在更高发动机转速下变换档位， 因为此时需要更多动力。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种用于确定一个或多个换挡点的可选方法。本发明的另一个目的是提出一种可以完全或部分地解决现有技术的问题的方法。本发明的另一个目的是提出一种可以提供更好的驾驶性能感觉的方法并且同时允许该感觉改变的简单方式。依照本发明的一个方面，上述目的是使用一种用于机动车辆中的变速箱的一个或多个换挡点的确定方法实现的，机动车辆包括连接至所述变速箱的发动机从而驱动所述变速箱，其中换档点表示所述变速箱在其上适于实现换低档或换高档的发动机转速，所述一个或多个换挡点是基于发动机目标速度ωτ和第一发动机速度差△ ωττ确定的，所述目标速度ωτ是所述发动机的期望速度，所述第一速度差Δ ωττ是第一时间^处的第一发动机转速与第二时间t2处的所述目标速度ωτ之差，并且所述第一和第二时间、和t2间隔时间周期T。上述方法的实施例可以参见在隶属于上述方法的独立权利要求中。本发明还涉及一种包括程序代码的计算机程序，当所述程序代码在计算机内执行时，该计算机程序导致所述计算机实现如权利要求1-12中的任一项所述的方法。本发明还涉及隶属于所述计算机程序的计算机程序产品。
依照本发明的另一个方面，上述目的是使用一种用于一个或多个换挡点的确定系统实现的，该系统包括适于控制机动车辆中的变速箱的至少一个控制单元，机动车辆包括连接至所述变速箱的发动机从而驱动所述变速箱，其中换档点表示所述变速箱在其上适于实现换低档或换高档的发动机转速，所述一个或多个换挡点是基于发动机目标速度第一发动机速度差△ ωττ确定的，所述目标速度ωτ是所述发动机的期望速度，所述第一速度差Δ ωττ是第一时间tl处的第一发动机转速与第二时间t2处的所述目标速度ωτ之差， 并且所述第一和第二时间、和t2间隔时间周期T。依照本发明的系统也可以依照上述方法的各个实施例进行修改。本发明还涉及一种包括至少一个如上所述系统的机动车辆。依照本发明的方法和系统的优点是提供了其中换挡点取决于发动机目标速度和第一发动机速度差的改善的驾驶性能感觉。当确定换挡点时考虑到各种运行情况(例如道路坡度和车辆重量的变化)会导致适于不同运行情况的驾驶性能感觉。驾驶性能感觉也易于改变，这样驾驶性能感觉就可能适于可能会出现的不同的要求。本发明的另一个优点是车辆力求期望的发动机转速，且结果是发动机可以在它最佳工作的速度下运行。本发明的另一个优点是第一发动机速度差Δ ωττ将取决于发动机可以传输多少扭矩。若具有相同的T值，则发动机功率越大，Δ ωττ就会越大。换挡点因此可以自动地适应不同的发动机类型，这样就不需要针对每个发动机类型特别地调节档位变换系统。依照本发明的方法和系统的更多优点和应用将由下列详细说明表明。
在下述本发明的详细说明中，参照附图描述了本发明的实施例，其中-图1示意性地显示了机动车辆的动力传动系的一部分；-图2是换低档和换高档线的示意曲线图；-图3是与发动机目标速度线相关的换低档和换高档线的曲线图；-图如显示了作为用于换高档的时间的函数的发动机转速；-图4b显示了作为用于换低档的时间的函数的发动机转速；并且-图5显示了形成依照本发明的系统的一部分的控制单元。
具体实施例方式本发明涉及用于优选地位于机动车辆1中的变速箱20的一个或多个换档点的确定。换档点表示变速箱20在其上分别适于实现换低档或换高档的发动机转速。用于换高档点的发动机转速高于用于换低档点的发动机转速。依照本发明，换挡点是基于发动机目标速度ωτ和第一发动机速度差Δ ωττ确定的。目标速度ω 1是发动机10的期望速度并且可以基于关于发动机10的操作模式和性能的假设和知识进行确定。发动机10通常可以在特定发动机转速下比在其它发动机转速下更高效和更好地运行。高效地和更好意味着更少的燃料消耗、更低的振动级和更安静的操作。 对于发动机10，目标速度ωτ可以在500-2500rpm的范围内，并且优选地在1000-1400rpm 的范围内。在图3中，点线形式的发动机目标速度线Φ出现在换高档线SP1-SP3与换低档线SP4-SP6之间。图中的箭头显示了换高档线SP1-SP3与换低档线SP4-SP6如何与目标速度线 Φ相关。这意味着如果目标速度线Φ改变(通过依照虚线箭头向上或向下平行移动)，用于换挡线SP1-SP6的发动机转速也会平行移动。换挡线SP1-SP6可能例如与目标速度线Φ 成比例地相伴随，且具有分别对于换高档和换低档线不同但也可以相同的比例因子，在此情形中实现了换高档和换低档点之间的确定的相互关系。还可以对于每个换挡线SP1-SP6 具有各自的比例因子，即响应目标速度线Φ中的相同变化，特定换挡线SP1-SP6比其他换挡线SP1-SP6可以或多或少地改变。第一发动机速度差Δ ωττ定义为第一发动机转速与间隔时间周期T的目标速度 ωτ之差。第一发动机速度差Δ ωττ可以理解为相对于发动机10的期望速度即目标速度 ωτ的驾驶性能参数。本发明的优点是可以实现适于运行情况的档位变换，因为本发明提供了一种解决方案，该解决方案涉及一种动态驾驶性能参数，其形式为界定了发动机转速范围的第一发动机速度差Δ ωττ。这意味着如果车辆1的重量增大(例如通过负载)、车辆1开始上坡、 发动机10较弱或车辆1的档位变换很快等，换挡点就自动地升高，并且相反地，如果相反的情况出现，则换挡点会自动地降低。为了使依照本发明的解决方案感觉上是智能和动态的，当档位进入时的发动机转速即ωτ-Δ ωττ被计算为车辆1在变换档位之后可以加速的函数，其中ωτ是适于发动机10 在其下运行的目标速度。当确定了变换档位之后的发动机转速ωτ-Δ 时，然后可以通过以下计算换档点向后模拟假想的档位变换，即从变换档位之后达到期望速度ωτ-Δ ωττ 开始，并且在变换档位之后档位变换从假想的档位向后模拟至当前档位，且当前档位是变速箱20当时所在的档位，因此达到用于假想的档位变换的换挡点。这意味着由如上所述的模拟实时计算的一个优选实施例中的换挡点是在车辆1运动时计算的。假定方程⑴至(3)中的关系M = J'0(1)
FM=Me - ~^( 2 )
i 2J = m + I—(3)
r其中M是加速扭矩，J是车辆的惯性，ω是发动机转速，Me是发动机飞轮的扭矩， Fres是行驶阻力，r是车轮半径，i是总传动比，m是车辆的重量并且Ie是发动机的惯性矩； 这些关系由方程(4)表示为
F r
M - res
dm ‘ M e i( Λ\— = ω= — =-lT-、呼乂
atJτ ι这意味着在时间、处的速度与时间t2处的目标速度Δ ωττ之差由依照本发明的一个实施例的方程(5)表示
权利要求
1.一种用于机动车辆(1)中的变速箱00)的一个或多个换挡点的确定方法，该车辆 (1)包括连接至所述变速箱OO)从而驱动所述变速箱OO)的发动机(10)，其中换档点表示所述变速箱OO)在其上适于实现换低档或换高档的发动机转速，其特征在于，所述一个或多个换挡点是基于发动机目标速度ωτ和第一发动机速度差△ ωττ确定的，其中所述目标速度ω τ是所述发动机(10)的期望速度，所述第一发动机转速差Δ ωττ是第一时间、处的第一发动机转速与第二时间t2处的所述目标速度ωτ之差，并且所述第一和第二时间tl 和t2间隔时间周期T。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在换高档期间的所述一个或多个换挡点也是由第二发动机速度差△ 8确定的，该第二发动机速度差△ cos是在档位变换启动时和当所述档位变换完成时之间的发动机转速差。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一发动机速度差△ωττ分别对于换高档点和换低档点是不同的。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在换高档期间所述一个或多个换挡点的发动机转速由下面的方程界定CDus 二 )τ — Α )ττ^ — ISXDs其中八外^表示用于换高档点的所述第一发动机速度差；以及在换低档期间的所述一个或多个换挡点由下面的方程界定aDS=aT ~ΑωΤΤΛ其中A^tta表示用于换低档点的所述第一发动机速度差。
5.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述时间周期T分别对于换高档点和换低档点是不同的。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在换高档点的确定中，所述第一时间、是当换高档完成时的时间并且所述第二时间、是当所述发动机(10)的速度达到目标速度ωτ 时的速度，并且在换低档点的确定中，所述第一时间、与所述第二时间t2之差是允许所述车辆(1)加速至所述目标速度ωτ而没有发生换低档的最大时间。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述时间周期T是影响所述车辆(1)的驾驶性能的参数。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述时间周期T是校准的参数。
9.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述一个或多个换挡点是实时计算的。
10.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，△ωττ是由下面的方程界定 F rMeΑωττ = Γ-lT^th m + Ie—r r其中Me是所述发动机(10)的飞轮的扭矩，Ie是所述发动机(10)的惯性矩并且Fres、 r、i和m分别是所述车辆(1)的行驶阻力、车轮半径、总传动比和重量。
11.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，用于换低档点的所述时间周期T长于用于换高档点的所述时间周期T。
12.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述变速箱00)由控制单元(110)控制并且是包括多个齿轮的自动变速箱或半自动变速箱，并且所述车辆(1)是隶属于包括卡车和公共机动车辆的范围的任一种。
13.一种用于在机动车辆(1)中的变速箱00)的档位变换期间使用一个或多个换挡点的方法，其中所述一个或多个换挡点是依照如权利要求1-12中的任一项所述的方法确定的。
14.一种包括程序代码的计算机程序，当所述程序代码在计算机内执行时，所述计算机程序使所述计算机实现如权利要求1-13中的任一项所述的方法。
15.一种包括计算机可读取介质和如权利要求14所述的计算机程序的计算机程序产品，所述计算机程序包含在所述计算机可读取介质中，且所述计算机可读取介质在包括 ROM(只读存储器)、PR0M(可编程ROM) ,EPROM(可擦除PR0M)、闪存、EEPROM(电可擦除PR0M) 和硬盘单元的范围内。
16.一种用于确定一个或多个换挡点的系统，包括至少一个适于控制机动车辆(1)中的变速箱00)的控制单元(110)，该车辆(1)包括连接至所述变速箱00)从而驱动所述变速箱00)的发动机(10)，其中换档点表示所述变速箱00)在其上适于实现换低档或换高档的发动机转速，其特征在于，适于基于发动机目标速度ωτ和第一发动机速度差△ ωττ确定所述一个或多个换挡点，其中所述目标速度ωτ是所述发动机(10)的期望速度，所述第一发动机速度差Δ ωττ是第一时间、处的第一发动机转速与第二时间t2处的所述目标速度ωτ之差，并且所述第一和第二时间、和t2间隔时间周期T。
17.—种机动车辆(1)例如卡车或公共机动车辆，包括至少一个如权利要求16所述的系统。
全文摘要
本发明涉及一种机动车辆中的变速箱的一个或多个换挡点的确定方法，该车辆包括连接至所述变速箱从而驱动所述变速箱的发动机，其中换档点表示所述变速箱在其下适于实现换低档或换高档的发动机转速，所述一个或多个换挡点是基于发动机目标速度ωT和第一发动机速度差ΔωTT确定的，所述目标速度ωT是所述发动机的期望速度，所述第一速度差ΔωTT是第一时间t1处的第一发动机转速与第二时间t2处的所述目标速度ωT之差，并且所述第一和第二时间t1和t2间隔时间周期T。本发明还涉及一种系统、一种机动车辆、一种计算机程序及其计算机程序产品。
文档编号F16H59/44GK102483148SQ201080040558
公开日2012年5月30日 申请日期2010年9月10日 优先权日2009年9月14日
发明者A·谢尔, F·斯瓦特林, T·尼斯特伦 申请人:斯堪尼亚商用车有限公司