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CN101566228A - 自动变速器的控制设备 - Google Patents

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CN101566228A
CN101566228A CNA2009101265954A CN200910126595A CN101566228A CN 101566228 A CN101566228 A CN 101566228A CN A2009101265954 A CNA2009101265954 A CN A2009101265954A CN 200910126595 A CN200910126595 A CN 200910126595A CN 101566228 A CN101566228 A CN 101566228A
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Abstract

本发明涉及一种自动变速器的控制设备，其中ECU执行包括以下步骤的程序：检测发动机转速NE的步骤(S100)；检测涡轮转速NT的步骤(S110)；按照(NE－NT)计算变矩器的打滑量N(SLP)的步骤(S120)；基于打滑量N(SLP)和脉谱图计算滑行减速换档时的车速NOUT的步骤(S330)；以及利用滑行减速换档时的车速NOUT执行换档控制的步骤(S340)。所述脉谱图被设定为：变矩器的打滑量N(SLP)在负值区中越小，滑行减速换档线的输出轴转速NOUT(换档时的车速NOUT)越高；变矩器的打滑量N(SLP)在正值区中越大，滑行减速换档线的输出轴转速NOUT(换档时的车速NOUT)越低。

Description

自动变速器的控制设备
本申请是申请日为2006年3月1日、发明名称为“自动变速器的控制设备”的专利申请No.200680006440.1的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种自动变速器的控制设备，更特别地涉及一种抑制滑行减速换档(滑行降档，coastdown gear shift)时换档冲击的发生从而实现良好的换档特性的控制设备。
背景技术
包括电磁阀并通过接收来自外部的电信号借助于ECU(电子控制单元)来调节诸如档位、液压水平、换档操作的时间常数或正时等涉及换档操作的变量的自动变速器已经实用化。这种ECU使得自动变速器的操作状态能够可靠并迅速地转变为各种状态。此外，由于ECU包括CPU(中央处理单元)，因此能够执行使用程序的控制。因此，如果通过修改程序或各种常数而精确地设定自动变速器的操作状态，则能够得到与车辆的运行状态或发动机的负荷状态相对应的自动变速器的最优性能。这里，车辆的运行状态是指车速、转向操作、加速减速的频率及水平、路面状态等，而发动机的负荷状态是指发动机转速、节气门位置、加速踏板压下程度、发动机或自动变速器的输入轴和输出轴的转矩等。
已知一种根据车辆的运行状态或发动机的负荷状态精确地调节施加在自动变速器中包括的摩擦接合元件(离合器或制动器)上的液压水平的技术。根据这种技术，能够同时实现对换档冲击的抑制以及紧固元件磨损的降低，从而达到迅速平稳的换档。
日本专利未审定公报No.08-303567公开了一种自动变速器的控制设备，该控制设备能够以更小的数据处理量来适当并精确地设定液压水平等。该自动变速器的控制设备实时接收反映发动机负荷的操作信息并基于所述操作信息、车速和发动机转速中的至少一者来确定用于自动变速器的控制常数，该控制设备包括：存储装置，其用于存储两种或多种控制常数的脉谱图，所述控制常数是根据沿发动机驱动自动变速器的方向传送动力的驱动区域和发动机处于不能驱动自动变速器的怠速状态的滑行区域而确定的；识别装置，其用于通过检测操作信息和发动机转速来识别发动机的运转状态是否处于驱动区域或滑行区域；以及设定装置，其用于通过根据识别装置的识别结果从存储于存储装置中的两种或多种脉谱图中选择一个脉谱图来获得控制常数。
根据所述自动变速器的控制设备，基于操作信息(节气门位置和加速踏板压下程度)和发动机转速的组合将驱动区域和滑行区域互相区分。因此，举例来说，基于节气门位置和车速确定的液压设定值的两种脉谱图只有在例如液压设定值与怠速开关的开-关状态相关联的情况下才是必要的，另外，在怠速开关关闭时滑行区域仍可以在节气门位置区域内识别。
然而，车辆的状态则根据在自动变速器的带锁止离合器的变矩器的锁止离合器的柔性控制下的接合状态、路面坡度、制动操作的状态、快怠速控制状态等而不同。该公报没有将这种车辆状态的不同作为换档特性变动的因素。即由于该公报仅关注驱动区域和滑行区域这两个区域的识别，所以存在换档冲击的变动。
发明内容
本发明是为解决上述问题而做出的，本发明的目的在于提供一种能够抑制滑行减速换档时换档冲击的发生并实现良好的换档特性的自动变速器的控制设备。
根据本发明的自动变速器的控制设备控制自动变速器，在所述自动变速器中动力源的动力经由流体联接器传递并且多个档位基于多个摩擦接合元件的接合与分离的组合而实现。所述控制设备包括：检测动力源的转速与自动变速器的输入轴转速之差的检测单元；以及根据由所述检测单元检测到的转速差修改所述摩擦接合元件的控制模式的控制单元。
根据本发明，基于动力源的转速(如发动机转速NE)与自动变速器的输入轴转速(等于表示用作流体联接器的变矩器的输出轴转速的涡轮转速NT)之间的转速差(N(SLP)＝NE-NT)，通过接合和分离自动变速器的摩擦接合元件来修改实现档位的控制方式。例如，当驾驶员在滑行减速时执行突然的制动操作时，N(SLP)取正值(即NE＞NT，且车辆处于驱动状态)。这里，为了减小冲击，控制模式被修改为降低接合液压。同时，在N(SLP)取正值且处于离合器至离合器换档的情况下，控制模式被修改为使得从分离侧摩擦接合元件的分离起至接合侧摩擦接合元件的接合为止的延迟时间更长。由于在接合侧的接合开始时发动机转速已被降低为换档后的同步转速，因此能够抑制摩擦接合元件接合时冲击的发生。另一方面，当驾驶员在滑行减速时执行渐进的制动操作时，N(SLP)取负值(即NE＜NT且车辆处于被驱动状态)。在N(SLP)取负值且处于离合器至离合器换档的情况下，控制模式被修改为使得从分离侧摩擦接合元件的分离起至接合侧摩擦接合元件的接合为止的延迟时间更短(可以令延迟时间与允许重叠时间一样短)。接合侧摩擦接合元件在分离侧摩擦接合元件被分离时开始接合，从而能够防止由于不存在任何摩擦接合元件的接合而导致的转矩损耗以及抑制随之产生的冲击。结果，可以提供一种能够抑制滑行减速换档时换档冲击的发生并实现良好的换档特性的自动变速器的控制设备。
优选地，在自动变速器的控制设备中，所述摩擦接合元件是液压式的，并且所述控制单元通过改变所述摩擦接合元件的液压控制值和接合开始正时中的至少一者来修改所述控制模式。
根据本发明，可以通过根据发动机转速NE和涡轮转速NT之间的转速差(N(SLP)＝NE-NT)降低接合液压来抑制换档冲击，或通过延长或缩短离合器至离合器换档中从分离侧摩擦接合元件的分离起至接合侧摩擦接合元件的接合为止的延迟时间来抑制换档冲击。
另外优选地，自动变速器的控制设备还包括：检测所述自动变速器的输出轴转速的输出轴转速检测单元；存储判定信息的存储单元，所述判定信息用于至少使用所述输出轴转速作为参数来判定档位变换；以及在所述输出轴转速穿过所述判定信息中的预定转速时做出所述档位变换判定的判定单元。所述控制单元通过改变所述预定转速来修改所述控制模式。
根据本发明，基于存储于存储单元中的判定信息(诸如用输出轴转速和节气门位置表示的脉谱图)来做出档位变换的判定。当驾驶员在滑行减速时执行突然的制动操作时，N(SLP)为正值(即NE＞NT，且车辆处于驱动状态)。在这种情况下并且处于离合器至离合器换档的情况下，通过降低换档脉谱图中的输出轴转速来改变控制模式，以延迟接合侧摩擦接合元件开始接合的正时。由于接合侧摩擦接合元件的接合开始时发动机转速已被降低为换档后的同步转速，因此能够抑制摩擦接合元件接合时冲击的发生。
附图说明
图1是示出包括根据本发明第一实施例的控制设备的车辆的控制框图。
图2是示出行星齿轮单元的概略图。
图3是示出各档位与各制动器和各离合器之间对应关系的作动表。
图4示出了根据本发明第一实施例的存储于用作控制设备的ECU的存储器中的脉谱图。
图5是示出根据本发明第一实施例的由用作控制设备的ECU执行的程序的控制结构的流程图。
图6示出了根据本发明第二实施例的存储于用作控制设备的ECU的存储器中的脉谱图。
图7是示出根据本发明第二实施例的由用作控制设备的ECU执行的程序的控制结构的流程图。
图8示出了根据本发明第三实施例的存储于用作控制设备的ECU的存储器中的脉谱图。
图9是示出根据本发明第三实施例的由用作控制设备的ECU执行的程序的控制结构的流程图。
具体实施方式
下面将参考附图说明本发明的实施例。在以下的说明中，相同的元件标以相同的参考符号。它们的名称和功能也相同。因此将不再重复说明。
<第一实施例>
下面将参考图1来说明载有根据本发明一实施例的自动变速器控制设备的车辆。该车辆是FF(发动机前置前轮驱动)车辆。应当注意，载有根据本实施例的自动变速器控制设备的车辆可以是FF以外类型的车辆。
所述车辆包括发动机1000、变速器2000、构成变速器2000的一部分的行星齿轮单元3000、构成变速器2000的一部分的油压回路4000、差速齿轮5000、驱动轴6000、前轮7000和ECU(电子控制单元)8000。
发动机1000是内燃机，其在气缸的燃烧室内燃烧从喷射器(未示出)喷射的燃料和空气的混合气。通过燃烧将气缸内的活塞推下而使得曲轴转动。应当注意，可以采用外燃机代替内燃机。同时，可以采用旋转电机代替发动机1000。
变速器2000将曲轴的转速转换为所期望的转速，以进行实现所期望的档位的变速。变速器2000具有与差速齿轮5000啮合的输出齿轮。行星齿轮单元3000将在下文中详细说明。
驱动轴6000通过例如花键配合连接至差速齿轮5000上。动力经由驱动轴6000被传递至左侧及右侧的前轮7000。
车速传感器8002、变速杆8004的位置开关8005、加速踏板8006的加速器位置传感器8007、设于制动踏板8008内的停车灯开关8009、以及油温传感器8010经由例如线束连接至ECU 8000。
车速传感器8002从驱动轴6000的转速来检测车速，并将表示检测结果的信号传送至ECU 8000。变速杆8004的位置由位置开关8005检测，表示检测结果的信号被传送至ECU 8000。根据变速杆8004的位置自动地实现变速器2000的档位。可替换地，可以构成为使得驾驶员能够选择手动换档模式，在该模式下允许驾驶员通过他/她自己的操作选择任意的档位。
加速器位置传感器8007检测加速器踏板8006的位置，并将表示检测结果的信号传送至ECU 8000。停车灯开关8009检测制动器踏板8008的开/关状态，并将表示检测结果的信号传送至ECU 8000。可以提供检测制动器踏板8008行程的行程传感器来代替停车灯开关8009。油温传感器8010检测变速器2000的ATF(自动变速器流体)的温度，并将表示检测结果的信号传送至ECU 8000。
ECU 8000基于从车速传感器8002、位置开关8005和加速器位置传感器8007、停车灯开关8009、油温传感器8010等传送的信号以及存储于ROM(只读存储器)中的脉谱图和程序来控制车辆的各种设备，以使得车辆达到所期望的行驶状态。
参考图2对行星齿轮单元3000进行说明。行星齿轮单元3000与变矩器3200相连接，该变矩器3200具有与曲轴相连接的输入轴3100。行星齿轮单元3000包括第一组行星齿轮机构3300、第二组行星齿轮机构3400、输出齿轮3500、固定于齿轮箱3600上的B1制动器3610、B2制动器3620和B3制动器3630、C1离合器3640和C2离合器3650以及单向离合器F3660。
第一组行星齿轮机构3300是单小齿轮型行星齿轮机构。第一组行星齿轮机构3300包括太阳齿轮S(UD)3310、小齿轮3320、齿圈R(UD)3330以及行星架C(UD)3340。
太阳齿轮S(UD)3310连接至变矩器3200的输出轴3210上。小齿轮3320可转动地支承于行星架C(UD)3340上。小齿轮3320与太阳齿轮S(UD)3310和齿圈R(UD)3330相啮合。
齿圈R(UD)3330通过B3制动器3630固定于齿轮箱3600上。行星架C(UD)3340通过B1制动器3610固定于齿轮箱3600上。
第二组行星齿轮机构3400是Ravigneaux型行星齿轮机构。第二组行星齿轮机构3400包括太阳齿轮S(D)3410、短小齿轮3420、行星架C(1)3422、长小齿轮3430、行星架C(2)3432、太阳齿轮S(S)3440以及齿圈R(1)(R(2))3450。
太阳齿轮S(D)3410与行星架C(UD)3340相连接。短小齿轮3420可转动地支承于行星架C(1)3422上。短小齿轮3420与太阳齿轮S(D)3410和长小齿轮3430相啮合。行星架C(1)3422与输出齿轮3500相连接。
长小齿轮3430可转动地支承于行星架C(2)3432上。长小齿轮3430与短小齿轮3420、太阳齿轮S(S)3440以及齿圈R(1)(R(2))3450相啮合。行星架C(2)3432与输出齿轮3500相连接。
太阳齿轮S(S)3440通过C1离合器3640与变矩器3200的输出轴3210相连接。齿圈R(1)(R(2))3450通过B2制动器3620固定在齿轮箱3600上，并通过C2离合器3650与变矩器3200的输出轴3210相连接。齿圈R(1)(R(2))3450与单向离合器F 3660相连接，并且在第一档行驶期间不能转动。
图3是示出所要转换的各档位与离合器及制动器的作动状态之间关系的作动表。圆圈符号表示接合。X符号表示分离(释放)。双圆圈符号表示仅在发动机制动期间接合(作动)。三角形符号表示仅在行驶(驱动)期间接合。通过基于作动表中所示的组合操作各制动器和各离合器，实现包括第一档至第六档的前进档及倒档。
由于单向离合器F 3660设置为与B2制动器3620并联，如作动表中的双圆圈符号所示，在实现第一档位(1ST)时在由发动机侧驱动的状态下(加速时)不必接合B2制动器3620。在本实施例中，在以第一档位驱动时，单向离合器F 3660阻止齿圈R(1)(R(2))3450转动。当实施发动机制动时，单向离合器F 3660不会阻止齿圈R(1)(R(2))3450转动。
ECU 8000接收发动机1000转速NE和代表变矩器3200输出轴转速的涡轮转速NT的输入。ECU 8000计算变矩器3200的打滑量(打滑转速)N(SLP)为(发动机转速NE-涡轮转速NT)。
ECU 8000基于预定的换档脉谱图(基于车速和电子节气门位置确定的脉谱图)控制油压回路4000，以获得如图3所示的接合状态。在这种换档控制下，可以执行滑行减速(作为在驾驶员未压下加速踏板的滑行状态下车速降低并穿过降档线的结果而执行的降档)换档。如果换档线被穿过，则即使在滑行减速换档的情况下，也与其它类型的换档无区别地统一地开始换档控制，以修改摩擦接合元件的接合/分离状态。然而，在这种统一的换档控制中，车辆的状态(驱动状态和被驱动状态)根据包括锁止离合器的变矩器的锁止离合器的柔性控制状态、路面坡度、制动操作的状态、快怠速控制状态(用于产生大于通常的怠速转速以在紧接起动后促进发动机暖机的怠速转速的控制)等而不同。但是这种统一的换档控制没有考虑车辆状态的差别，因此会导致换档冲击的变动。
因此，本实施例通过执行如下文的流程图所示的ECU 8000中的程序以基于变矩器的打滑量改变油压回路4000中的接合压力，实现良好的换档特性。
图4示出了存储于用作根据本实施例的控制设备的ECU 8000的存储器中的脉谱图。
如图4所示，在该脉谱图中，横轴表示打滑量N(SLP)(＝发动机转速NE-涡轮转速NT)，纵轴表示诸如离合器或制动器的摩擦接合元件的液压控制值。
如图4所示，在打滑量为负的区域内，液压控制值基本上为常数，然而，在打滑量为正的区域内，液压控制值趋向于基本上均匀地减小。由于打滑量N(SLP)被表示为发动机转速NE减涡轮转速NT，所以如果驾驶员在滑行减速时相对突然地对制动器加载，则由于发动机转速NE大于涡轮转速NT，变矩器的打滑量N(SLP)为正值。在这种情况下，通过将液压控制值抑制为低于制动器被渐进压下(打滑量N(SLP)为负值)时的水平来抑制换档冲击。
下面将参考图5来说明在用作根据本实施例的控制设备的ECU 8000中执行的程序的控制结构。
在步骤(下文中步骤缩写为S)100中，ECU 8000检测发动机转速NE。在S110中，ECU 8000检测表示变矩器的输出轴转速和自动变速器的输入轴转速的涡轮转速NT。
在S120中，ECU 8000按照(发动机转速NE-涡轮转速NT)计算变矩器的打滑量N(SLP)。
在S130中，ECU 8000基于打滑量N(SLP)计算液压控制值。这里，所述液压控制值是基于图4中所示的脉谱图由变矩器的打滑量算得的。
在S140中，ECU 8000向油压回路4000的线性螺线管(电磁铁，solenoid)输出液压控制信号。这里，诸如产生在S130中算得的液压控制值的控制占空值被输出至线性螺线管。
下面将说明基于上述结构及流程，由用作根据本实施例的控制设备的ECU 8000控制的对自动变速器的操作。
在车辆处于滑行状态时穿过降档线的情况下，判定将要执行降档。ECU 8000调节此时的液压控制值为最优值。检测发动机转速NE(S100)、检测涡轮转速NT(S110)，并按照(发动机转速NE-涡轮转速NT)计算变矩器的打滑量N(SLP)(S120)。
这里，如果驾驶员正在执行相对强烈的制动操作，则发动机转速NE变为大于涡轮转速NT，且打滑量N(SLP)取正值。因此，如图4中的脉谱图所示，液压控制值被计算为低于打滑量N(SLP)取负值时的液压控制值(S130)。为了达到该液压控制值，液压控制信号(占空信号)被输出至线性螺线管(S140)。
因此，特别显著的发生于执行相对强烈制动操作时的滑行减速期间的冲击可以通过降低液压控制值来抑制。
<第二实施例>
下面将说明本发明的第二实施例。在本实施例中，基于变矩器的打滑量N(SLP)来优化在离合器至离合器中(从图3中所示的第四档减至第三档)从分离侧摩擦接合元件的判定起至接合侧摩擦接合元件的判定为止的等待时间。应注意，第一实施例中说明的图1至图3在本实施例中也是相同的。因此，对其详细的说明将不再重复。
下面将参考图6说明存储于用作根据本实施例的控制设备的ECU8000的存储器中的脉谱图。
在图6中，如上述图4中同样，横轴表示变矩器的打滑量N(SLP)。图6中的纵轴表示从分离到接合的等待时间。
如图6所示，变矩器的打滑量N(SLP)在正方向上越大，等待时间就越长，而打滑量N(SLP)在负方向上越大，等待时间就越短。当执行渐进的制动操作时，变矩器的打滑量N(SLP)取负值(即发动机转速NE＜涡轮转速NT)。然而，假定从第四档向第三档滑行减速换档，则执行其中离合器C2分离而制动器B3接合的离合器至离合器换档。
这里，通过消除转矩损耗来避免换档冲击，例如通过缩短从离合器C2的分离判定起至制动器B3的接合判定为止的等待时间(由于所述等待时间为负值，因此C2的接合与B3的接合在一定程度上会有所重叠)来产生分离侧摩擦接合元件和接合侧摩擦接合元件两者都被接合的重叠状态。
另一方面，当执行相对突然的制动操作时，变矩器的打滑量N(SLP)取正值(即发动机转速NE＞涡轮转速NT)。在这种情况下，从用作分离侧摩擦接合元件的离合器C2的分离判定起至用作接合侧摩擦接合元件的制动器B3的接合为止的等待时间被设为更长，使得只有在发动机转速NE已经低至第三档的同步转速附近的值后才开始用作接合侧摩擦接合元件的制动器B3的接合。由于发动机转速NE已经低至第三档的同步转速附近的值，所以换档冲击能够被抑制。
下面将参考图7说明在用作根据本实施例的控制设备的ECU 8000中执行的程序的控制结构。注意，在图7所示的流程图中与上述图5中所示的流程图中相同的处理被标以相同的步骤序号，并且所述处理也相同。因此对其详细的说明这里不再重复。
在S230中，ECU 8000基于变矩器的打滑量N(SLP)计算接合等待时间。这里，通过利用图6中所示的脉谱图来计算接合等待时间。在S240中，ECU 8000通过利用离合器至离合器换档中的接合等待时间来执行换档控制。
如上所述，在滑行减速换档并且是离合器至离合器换档中，当驾驶员的制动操作突然并且变矩器的打滑量取正值时，可以通过确保较长的从分离侧摩擦接合元件的分离判定起至接合侧摩擦接合元件的接合判定为止的等待时间，以使得只有在发动机转速NE已经降至换档后的同步转速后才开始接合侧摩擦接合元件的接合，来抑制换档冲击。同时，当执行渐进制动操作时，变矩器的打滑量取负值，在这种情况下，从分离侧摩擦接合元件的分离判定起至接合侧摩擦接合元件的接合判定为止的等待时间被缩短或重叠。这样就可以避免两个摩擦接合元件都未接合而导致的转矩损耗，并能够抑制换档冲击。
<第三实施例>
下面将说明本发明的第三实施例。在本实施例中，根据变矩器的打滑量N(SLP)来修改滑行减速换档线。更具体地，改变限定滑行减速换档线的自动变速器的输出轴转速。注意，与之前在第二实施例中说明相同，第一实施例中所说明的图1至图3在本实施例中也相同。因此对其详细的说明这里不再重复。
下面将参考图8说明存储于用作根据本实施例的控制设备的ECU8000的存储器中的脉谱图。
如图8所示，该脉谱图对变矩器的打滑量N(SLP)的每个范围限定了自动变速器的输出轴转速NOUT，在达到该输出轴转速NOUT时判定滑行减速换档。
如图8所示，变矩器的打滑量N(SLP)在负值区中越小，滑行减速换档线的输出轴转速NOUT(换档时的车速NOUT)越高。另一方面，变矩器的打滑量N(SLP)在正值区中越大，滑行减速换档线的输出轴转速NOUT(换档时的车速NOUT)越低。
例如，当变矩器的打滑量N(SLP)小于-100时，滑行减速换档时的车速NOUT被设定为1700rpm。当变矩器的打滑量N(SLP)大于150时，滑行减速换档时的车速NOUT被设定为1400rpm。
下面将参考图9说明在用作根据本实施例的控制设备的ECU 8000中执行的程序的控制结构。注意，在图9所示的流程图中与上述图5中所示的流程图中相同的处理被标以相同的步骤序号，且所述处理也相同。因此对其详细的说明这里不再重复。
在S330中，ECU 8000基于变矩器的打滑量N(SLP)计算滑行减速换档时的车速NOUT。这里，基于图8中所示的脉谱图，从变矩器的打滑量N(SLP)计算滑行减速换档时的车速NOUT。在S340中，ECU 8000利用滑行减速换档时的车速NOUT执行换档控制。
如上所述，根据用作本实施例的控制设备的ECU，设定为变矩器的打滑量越小，滑行减速换档时的车速就越高，而变矩器的打滑量越大，滑行减速换档时的车速就越低。从而，举例来说，驾驶员突然的制动操作会引起发动机转速NE大于涡轮转速NT，并因此产生较大的打滑量N(SLP)。在这种情况下，可以推迟离合器至离合器换档中接合侧摩擦接合元件开始接合的正时。通过推迟该正时，发动机转速可以被降低为换档后的同步转速附近的水平，并且换档冲击能够被抑制。
上述各实施例也适用于变矩器3200包括锁止离合器且该锁止离合器受柔性控制的情况。
应当理解，此处公开的实施例在各方面都是说明性的和非限制性的。本发明的范围由权利要求的条款而非上述说明限定，并且意图包括该范围内与权利要求的条款意义相同的任何修改。

Claims (1)

1.一种自动变速器的控制设备，在所述自动变速器中动力源的动力经由流体联接器传递并且多个档位基于多个摩擦接合元件的接合与分离的组合而实现，所述控制设备包括：
检测通过从所述动力源的转速减去所述自动变速器的输入轴转速计算出的转速差的检测单元；以及
根据由所述检测单元检测到的转速差修改所述摩擦接合元件的控制模式的控制单元；其中
随着所述转速差增大，所述控制单元降低换档时的车速。
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