CN107795679A - 车辆变速器的线控换挡控制 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及车辆变速器的线控换挡控制。一种车辆包括变速器和相关联的线控换挡模块，该线控换挡模块被配置为输出请求以将变速器转换为各种运转模式(诸如驻车、空挡、倒车等)。传感器被配置为在运转模式改变期间输出噪声、振动和声振粗糙度(NVH)信号。在第一次运转模式改变期间，在所述请求被接收与所述运转模式被实际改变之间实现第一延迟。与该运转模式改变相关联的NVH被记录和存储在存储装置中。在后续的第二次运转模式改变期间，在所述请求被接收与所述运转模式被实际改变之间实现第二延迟。基于存储的第一次模式改变的NVH而修改或减小第二延迟。
Description
技术领域
本申请总体上涉及用于管理车辆动力传动系统中的驾驶员请求的换挡(诸如驻车挡、空挡等运转模式)的系统。
背景技术
传统上，将变速器转换为各种模式(例如，驻车挡、倒车挡、空挡和前进挡)由机械连接来完成，以经由安装在转向柱上的杆或中控台附近的换挡器将车辆置于多种驱动模式。最近，车辆已经配备线控换挡(shift by wire,SBW)系统，在该系统中变速器模式经由电子控制装置被启用/改变，而不需要换挡杆与变速器之间的任何机械连接。SBW系统消除了用于容纳换挡器与变速器之间的机械连接所需的空间。
一种类型的SBW系统包括设置有多个键的按键面板，每个键与期望的变速器模式相对应。例如，如果操作者按下与驻车挡模式相对应的键(例如，“P”)，则请求将被发送到控制系统以将车辆置于驻车挡。假如满足其它条件(诸如车辆不运动并且制动踏板被应用)，则实现所述请求。另一种类型的SBW系统包括旋转式换挡器，其中操作者将旋钮旋转到期望的变速器模式。
发明内容
根据一个实施例，一种车辆包括被配置为输出请求以将变速器转换为各种运转模式的线控换挡(SBW)模块。传感器被配置为在运转模式改变期间输出噪声-振动-声振粗糙度(NVH)信号。至少一个控制器被配置为：响应于所述请求，在延迟之后命令运转模式改变。所述至少一个控制器被进一步配置为：基于与之前的运转模式改变相关联的NVH信号来修改所述延迟的持续时间。
在另一实施例中，一种方法包括下列步骤：基于从线控换挡(SBW)模块接收到的请求而将变速器转换为各种运转模式；在运转模式改变期间输出NVH信号；在自接收到来自SBW模块的相关联的请求的第一延迟之后，执行运转模式的第一次改变；并在基于在第一次改变期间接收到的NVH信号而减小的第二延迟之后，执行运转模式的第二次改变。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：基于NVH信号与运转模式的多次改变的延迟的持续时间之间的比较而优化第二延迟。
根据本发明的一个实施例，所述优化包括将NVH信号保持为低于最大NVH阈值。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：传输各种变速器运转挡位信号，每个信号表示相应的变速器运转挡位，并且其中，运转模式的第一次和第二次改变是响应于接收到变速器运转挡位信号中的一个而发生的。
根据本发明的一个实施例，通过减小各种运转挡位信号的传输之间的时间量来减小第二延迟。
在又一实施例中，一种动力传动系统包括被配置为响应于来自线控换挡(SBW)模块的命令而转换运转模式的变速器。至少一个控制器被配置为：响应于接收到来自SBW模块的命令，经由控制局域网(CAN)请求变速器的模式转换，并基于接收到的来自NVH传感器的信号和CAN数据而控制接收到所述命令与请求所述模式转换之间的延迟。
根据本发明的一个实施例，CAN被配置为响应于模式转换的请求而传输数据，并且所述至少一个控制器被配置为将NVH信号与CAN数据进行比较。
根据本发明的一个实施例，所述至少一个控制器被进一步配置为基于NVH信号与CAN数据的比较而优化所述延迟。
根据本发明的一个实施例，所优化的延迟是基于最大的可接受的NVH的，使得在将NVH信号保持为低于最大的可接受的NVH大小的同时优化所述延迟。
根据本发明的一个实施例，所述动力传动系统还包括被配置为输出表示变速器的各种运转挡位的各种信号的变速器运转挡位传感器。
根据本发明的一个实施例，所述至少一个控制器被进一步配置为：通过减小变速器运转挡位传感器输出各种信号中的第一信号与各种信号中的第二信号之间的时间量来减小所述延迟。
附图说明
图1是根据一个实施例的车辆中的线控换挡系统的透视图。
图2是根据一个实施例的线控换挡系统的控制系统的示意图。
图3是根据一个实施例的车辆内部的前视图，其中方向盘设置有用于请求换挡的换挡拨片。
图4是根据一个实施例的示意性数据流程图，该数据流程图示出了通过控制器被组合的NVH信号和CAN数据，以对请求的换挡与实际的换挡之间的延迟进行优化。
图5是根据一个实施例的根据变速器控制的一个实施方式的NVH信号和CAN数据信号在重叠尺度(overlapping scale)上的曲线图。
图6是根据另一实施例的根据变速器控制的另一个实施方式的NVH信号和CAN数据信号在重叠尺度上的另一曲线图。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，应理解的是，公开的实施例仅为示例，并且其它实施例可以采用各种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征，以显示特定部件的细节。因此，在此所公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种形式使用实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各种特征可与在一个或更多个其它附图中示出的特征相组合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可被期望用于特定应用或实施方式。
很多车辆在宽范围的车速(包括前进运动和倒车运动两者)下使用。然而，某些类型的发动机只能在窄的速度范围内高效运转。因此，变速器能够在多个传动比下高效地传输动力。当车辆处于低速时，变速器可以在高传动比下运转，使得发动机扭矩倍增以改善加速。当处于高车速时，变速器以低传动比运转允许与安静的、燃料高效的巡航相关联的发动机转速。
根据本公开的变速器可安装到车辆结构，该变速器的输入通常经由诸如变矩器的起步装置通过发动机曲轴被驱动，该变速器的输出通常经由差速器组件驱动车轮，该差速器组件允许左车轮和右车轮在车辆转弯时以稍微不同的转速旋转。变速器可配备有被接合以建立多个传动比的离合器和制动器的多个子集。由于变速器被构造为在多个离散的阶梯式挡位(每个挡位具有不同的输入-输出传动比)之间换挡，因此该变速器可称为离散阶梯传动比变速器。
现参照附图，图1和图2示出了安装在机动车辆12中的优选位置处的线控换挡系统的部件。车辆操作者在传统挡位中选择期望的变速器运转挡位，所述传统挡位可包括而不限于：驻车挡(P)、倒车挡(R)、空挡(N)、前进挡(D)和低速挡(L)，它们分别对应于驻车、倒车、空挡、前进和低速运转挡位。所述系统使多级自动变速器14换挡到所选择的运转挡位。车辆的动力传动系统包括可驱动地连接到变速器14的动力源16(诸如内燃发动机)。
所述系统包括固定于车辆12中的任意便利位置处(诸如发动机罩下的发动机室中、车辆的内部、变速器14自身上或车辆的底盘上)的致动器组件20。
在一个实施例中，由致动器组件的输出杆的旋转运动所产生的纵向位移沿着换挡线26被传递给变速器液压控制系统的手动阀28，以将手动阀28置于与选择的变速器运转挡位相对应的位置。手动阀28的位置将变速器液压系统的加压部分连接到产生所选择的运转挡位的线路。
所述系统的驾驶员界面的一个实施例是位于乘客舱中的车辆仪表板上或附近的换挡器开关18。换挡器开关18产生表示所选择的变速器运转挡位(例如，PRNDL)的信号，并且换挡线26响应于由换挡器开关18产生的作为输出的信号而移动变速器的手动阀28。在一个实施例中，如图3所示以及下文中所解释的，换挡器开关18是按键式换挡面板。换挡器开关还可称为线控换挡(SBW)模块。
图2示出了所述系统的部件的布置的一个实施例，其包括SBW模块18(或换挡模块(GSM))、动力传动系统控制模块(PCM)40和变速器挡位控制模块(TRCM)42，变速器挡位控制模块(TRCM)42包括致动器组件20的主致动器和辅助致动器。还设置有结合到电容器46的微处理器44。变速器14包括被配置为输出表示变速器挡位(PRNDL)的信号的变速器挡位传感器(TRS)60。致动器20包括车载传感器56，与TRS 60类似，车载传感器56在线路64上提供反馈作为对当前变速器运转挡位与驾驶员选择的挡位以及TRCM 42的位置进行比较的检查。以空心圆柱体的形式示出了内构件48和外构件74，它们均具有敞开的轴向端。
传感器56和58是产生表示在参考位置处存在和不存在被感测部件的霍尔型位置传感器。传感器56是外构件74上的位置传感器。由传感器56产生并在线路66上承载的信号被微处理器44用于验证输出杆的角位置相对于响应于SBW模块18的操作者的手动控制而产生的期望的、被选择的变速器运转挡位是正确的。由传感器58产生并在线路66上承载的信号被微处理器44用于验证辅助输出机构是正确运转的。
由SBW模块18产生的电子信号在线路61上被携带到PCM 40。由PCM40产生的电子信号在线路62上被携带到TRCM 42的微处理器44。
在正常运转期间，辅助释放马达(release motor)54允许活塞48锁止(latch)到主马达50，从而允许活塞48响应于SBW模块18所产生的信号而在每个变速器挡位之间向左和向右移动。变速器相应地进行换挡。
应理解的是，上面描述的控制模块和处理器中的一个或更多个可称为控制器。
图3示出了包括SBW模块18的车辆的内部。在该实施例中，特定的选择器开关是按键式换挡面板80。按键式换挡面板80位于发动机启动/停止按键82附近或包括发动机启动/停止按键82，发动机启动/停止按键82使驾驶员能够停止和启动发动机(或者，如果车辆是混合动力车辆、电动车辆或由燃料电池等提供动力，则启动/停止按键82使驾驶员能够停止和启动其它动力源)。按键式换挡面板80包括用于转换车辆或变速器的驱动模式的多个可按压的按键。术语“驱动模式”应理解为指的是将变速器和动力传动系统的状态从驻车、倒车、空挡、前进和其它可选模式进行改变的变速器模式等。这些驱动模式通常称为PRND或PRNDL，PRNDL是指驻车/倒车/空挡/前进/低速模式。驻车键84(“P”)使车辆或变速器能够置于驻车挡。倒车键86(“R”)使车辆或变速器能够置于倒车挡。空挡键88(“N”)使车辆或变速器能够置于空挡。前进键90(“D”)使车辆或变速器能够置于前进挡。运动键92(“S”)使车辆或变速器能够置于运动模式。
虽然图3示出了按键式换挡面板，但应理解的是，按键式换挡面板仅为SBW模块的一个示例。在另一实施例中，按键式换挡面板被旋转式换挡器取代。用于在驱动模式之间进行电子转换的其它线控换挡或选择器开关是已知的。
返回参照图2，当SBW模块(或GSM)18接收到转换运转模式的请求时，SBW模块(或GSM)18向TRCM 42发送命令以通过换挡线使变速器换挡。在SBW模块18发送转换模式的请求的时刻与实际的换挡之间可能存在延迟。该延迟考虑到控制系统查看换挡能否在给定车速、变速器输入/输出转速等的情况下被安全地执行等所花费的时间。如果减小该延迟以使换挡过程加速，则噪声、振动和声振粗糙度(NVH)有可能因TRCM内的金属与金属的摩擦、金属换挡器线的运动和/或变速器输出手动杆(OML)的运动而增加。在保持或控制因这些部件产生的NVH的同时，缩短的延迟能够提供持久和安静的驾驶。
根据本公开的各个实施例，车辆的控制系统基于表示来自这些部件(或其它变速器部件)的NVH的信号来控制对转换驱动模式的请求与驱动模式的实际转换之间的延迟。图4示出了从加速度计流出的表示NVH的数据和从控制局域网(CAN)流出或流经CAN的与所请求的转换相关联的数据。在一个实施例中，NVH信号与流经CAN的信号进行比较或相重叠，以允许控制器产生请求换挡与实际换挡之间的最佳延迟时间。
图4示出了所述系统内的数据流的算法和表示的示意图。一个或更多个加速度计100安装到一个或更多个相关联的部件。加速度计被配置为检测部件的加速度并输出表示该部件的NVH(例如，加速度)的信号。GSM、TRCM、PCM和TCM(变速器控制模块，被配置为操作和调节变速器)中的一个或更多个被配置为通过CAN 102进行通信。上述控制器中的一个或更多个和/或一个或更多个额外的控制器由104表示。该控制器104被配置为将NVH信号与CAN数据信号进行比较(如将在下文描述的)。NVH信号与CAN数据信号进行的比较允许控制器向TRCM命令多少转速应该被输入到变速器并控制必要的结构以产生期望的转速。
图5示出了发生在变速器和变速器控制系统中的活动随着时间变化的曲线图。在点P1处按下GSM键(例如，按键式换挡面板80上的一个键)，以指示期望转换模式。此时，TRS60输出的大小为0。TRS 60运行检查以查看变速器当前正运转的运转挡位(P、R、N、D、L)。TRS输出从0变为3指示为确保变速器未处于例如驻车挡、倒车挡或空挡而进行的检查。除非从TRS接收到指示车辆未处于例如驻车挡、倒车挡或空挡的信号，否则控制器将不命令将驱动模式从前进挡转换到运动挡。在图3示出的实施例中，当TRS 60输出的大小为3时(指示车辆处于前进挡或运动挡)，控制器命令换挡到下一个挡位。
如在P2点示出的，随后从TRS和TRCM经由CAN发出换挡的命令。P2在图5中被示出为大约在t＝22.1179秒处。但是，直到点P3(t＝22.2998秒)才实现实际换挡的峰值，这能够通过由于TRCM内的金属与金属的摩擦、金属换挡器线的运动和/或变速器输出手动杆的运动而产生的NVH输出信号的峰值而看出。在本实施例中，NVH输出的峰值大约为3.14宋。在本实施例中，点P2与点P3之间的时间差(即，命令的换挡到实际换挡的峰值NVH之间的差)约为t＝0.1819秒。与换挡相关联的NVH信号能够记录或存储在车载存储装置中，或者可选地，由非车载存储装置利用云计算进行记录或存储。
图6示出了发生在变速器和变速器控制系统中的活动随着时间变化的另一曲线图。在该曲线图中，对比图5的曲线图，控制系统在从换挡拨片接收到命令之后更加快速地发出用于换挡的命令。峰值NVH信号输出被示出在约为4.11宋的点P3’处。噪声的增大归因于在较快的换挡期间TRCM内的金属与金属的摩擦、金属换挡器线的运动和/或变速器输出手动杆的运动的较快积累。然而，4.11宋保持在最大可接受噪声的规范之内(即，低于最大容许NVH阈值)。
再次，点P1’表示SBW模块命令运转模式的转换的时刻。一旦TRS指示车辆未处于驻车挡、倒车挡或空挡，则直到点P2’才发送模式转换命令。可接受的或在点P2’处发出的换挡命令与在点P1’处来自换挡拨片的请求的换挡之间的延迟约为t＝0.461秒。将该延迟与图5中点P2与点P1之间t＝0.6602秒的延迟进行比较。命令TRS输出更迅速地检查选择了哪个挡位，这减小了请求的换挡与实际换挡命令被发出之间的延迟。换言之，从TRS输出的信号可保持为离散的输出(例如，0、1或2)持续较短时间段，使得更迅速地达到3的输出(表示“前进挡”或“低速挡”)。
点P3’(即，指示实际换挡的噪声峰值)与点P2’(即，发出的用于换挡的命令)之间的差为t＝0.177秒。将该差与(图5中的)点P3与点P2之间t＝0.1819秒的相似延迟进行比较。
NVH信号与流经CAN的数据的重叠允许对请求的模式转换与实际的模式转换的最佳延迟进行比较同时仍然保持可接受的NVH(宋)。例如，如图5所示，从在点P1处请求换挡的时刻到在点P3处实际换挡发生的时刻的总延迟约为t＝0.8421秒。最大NVH输出被实现为3.14宋。然而，如图6(其中从在点P1’处请求换挡的时刻到在点P3’处实际模式转换发生的时刻的总延迟约为t＝0.638秒)所示，控制器和控制系统能够在保持可接受的NVH的同时减小延迟。因此，延迟已减小0.2041秒。这可通过以下方式实现：将NVH信号与CAN信号在相同尺度或分辨率上组合，以将机械和物理设计变化的不同组合与软件校准变化进行比较，从而在保持可接受的NVH大小的同时找到优化的延迟。优化的延迟可以是仍然保持可接受的NVH大小的最短延迟。
虽然示出了NVH信号与CAN数据之间的比较可以来自从前进挡换挡为运动挡，但是该比较还可在换挡到任意其它挡位或转换模式时进行。
一个或更多个算法可被编程到控制器中，用于控制上述换挡或模式转换。算法的一个示例如下。控制器接收关于在多次换挡(例如，从空挡到前进挡)中观测到的NVH的数据。在这些换挡期间，控制器会更改所述延迟。在第一次换挡期间，在产生第一NVH大小的第一延迟之后，控制器存储关于该次换挡的信息(例如，所述延迟、产生的NVH等)。随后，控制器更改用于第二次换挡的延迟。在具有第二延迟的第二次换挡期间，会产生第二NVH大小。控制器存储关于该第二次换挡的信息。所述过程重复用于第三次换挡和后续的换挡，对于每次换挡存储示出了不同的延迟和产生的不同NVH大小的多个数据或信息。然后，控制器可以确定所述延迟中的哪个延迟是最短的可行延迟同时仍然产生处于给定规范或NVH阈值内的NVH大小。然后，控制器可以使用该延迟作为用于将来的换挡的基线延迟。
在此公开的处理、方法或算法可被传送到处理装置、控制器或计算机/通过处理装置、控制器或计算机来实现，其中，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述处理、方法或算法可以以多种形式被存储为可由控制器或计算机执行的数据和指令，所述多种形式包括但不限于：永久地存储在非可写存储介质(诸如ROM装置)上的信息以及可变地存储在可写存储介质(诸如软盘、磁带、CD、RAM装置以及其它磁性介质和光学介质)上的信息。所述处理、方法或算法还可被实现为软件可执行对象。可选地，可利用合适的硬件组件(诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或者其它硬件组件或装置)或者硬件、软件和固件组件的组合来整体或部分地实现所述处理、方法或算法。
虽然上面描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了权利要求所囊括的所有可能的形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限制，并且应理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可作出各种改变。如前所述，可组合各个实施例的特征以形成本发明的未被明确示出或描述的进一步的实施例。虽然各个实施例可能已经被描述为在一个或更多个期望的特性方面提供优点或优于其他实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员应该认识到，根据特定的应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷，以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，在某种程度上被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术的实施方式合意的任何实施例并不在本公开的范围之外，且可被期望用于特定的应用。
Claims (10)
1.一种车辆，包括：
线控换挡(SBW)模块，被配置为输出请求以将变速器转换为各种运转模式；
传感器，被配置为在运转模式改变期间输出噪声-振动-声振粗糙度(NVH)信号；和
至少一个控制器，被配置为：
响应于所述请求，在延迟之后命令运转模式改变，和
基于与之前的运转模式改变相关联的NVH信号来修改所述延迟的持续时间。
2.根据权利要求1所述的车辆，还包括变速器挡位传感器(TRS)，所述TRS被配置为响应于对所述转换的请求而输出数据，其中，所述至少一个控制器被配置为将NVH信号与TRS数据进行比较。
3.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述至少一个控制器被进一步配置为基于NVH信号与TRS数据的比较而优化所述延迟。
4.根据权利要求3所述的车辆，其中，所优化的延迟是基于最大的可接受的NVH大小的，使得在将NVH信号保持为低于最大的可接受的NVH大小的同时优化所述延迟。
5.根据权利要求2所述的车辆，其中，所述至少一个控制器被配置为通过使TRS的运转速度增加来修改所述延迟的持续时间。
6.根据权利要求1所述的车辆，还包括变速器挡位传感器(TRS)，所述TRS被配置为输出表示变速器的当前运转挡位的信号，其中，所述至少一个控制器被进一步配置为基于变速器挡位传感器指示车辆未处于驻车挡来命令运转模式改变。
7.根据权利要求6所述的车辆，其中，所述至少一个控制器被进一步配置为通过减小TRS输出表示变速器的各种运转挡位的各种信号的时间量来减小所述延迟的持续时间。
8.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述SBW模块包括具有多个键的按键式换挡面板，每个键被配置为将变速器转换为相应的运转模式。
9.一种方法，包括：
基于从线控换挡(SBW)模块接收到的请求而将变速器转换为各种运转模式；
在运转模式改变期间输出NVH信号；
在自接收到来自SBW模块的相关联的请求的第一延迟之后，执行运转模式的第一次改变；
在基于在所述第一次改变期间接收到的NVH信号而减小的第二延迟之后，执行运转模式的第二次改变。
10.一种动力传动系统，包括：
变速器，被配置为响应于来自线控换挡(SBW)模块的命令而转换运转模式；
至少一个控制器，被配置为：响应于接收到来自SBW模块的命令而经由控制局域网(CAN)请求变速器的模式转换，并基于接收到的来自NVH传感器的信号和CAN数据而控制接收到所述命令与请求所述模式转换之间的延迟。
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