本公開涉及汽車變速器控制領(lǐng)域。更具體地，本公開涉及控制無級(jí)變速器以模擬階梯傳動(dòng)比變速器(step-ratiotransmission)的方法。

背景技術(shù)：

很多車輛在包括前進(jìn)運(yùn)動(dòng)和倒車運(yùn)動(dòng)兩者的寬車速范圍內(nèi)使用。然而，一些類型的發(fā)動(dòng)機(jī)只能在窄的速度范圍內(nèi)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，通常采用能夠以各種傳動(dòng)比高效地傳輸動(dòng)力的變速器。當(dāng)車輛處于低速時(shí)，變速器通常以高傳動(dòng)比運(yùn)轉(zhuǎn)，使得發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩倍增以提高加速度。處于高車速時(shí)，使變速器以低傳動(dòng)比運(yùn)轉(zhuǎn)允許與安靜、燃料高效的巡航關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。通常，變速器具有安裝到車輛結(jié)構(gòu)的殼體、由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸驅(qū)動(dòng)的輸入軸以及通常經(jīng)由差速器總成驅(qū)動(dòng)車輛車輪的輸出軸，該差速器總成允許在車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)左車輪和右車輪以稍微不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。

已知用于改變變速器傳動(dòng)比的各種方法。一些變速器具有許多齒輪傳動(dòng)元件和換擋元件，所述齒輪傳動(dòng)元件和換擋元件被構(gòu)造成使得接合換擋元件的各種子集在輸入軸和輸出軸之間建立不同的動(dòng)力流路徑。這些不同的動(dòng)力流路徑在輸入軸和輸出軸之間以不同的傳動(dòng)比運(yùn)行。為了從一個(gè)傳動(dòng)比變換到另一個(gè)傳動(dòng)比，一個(gè)或更多個(gè)換擋元件分離并且一個(gè)或更多個(gè)換擋元件接合從而改變所利用的動(dòng)力流路徑。其他的變速器利用變速機(jī)構(gòu)(variator)來改變傳動(dòng)比。變速機(jī)構(gòu)能夠以上限和下限之間的任何傳動(dòng)比高效地傳遞動(dòng)力并且在傳遞動(dòng)力的同時(shí)逐漸地改變傳動(dòng)比。變速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比上限和下限可能與車輛的傳動(dòng)比需求不匹配。鑒于此，具有變速機(jī)構(gòu)的變速器還可包括齒輪傳動(dòng)元件和換擋元件，使得輸入軸和輸出軸之間的可用的傳動(dòng)比的范圍匹配車輛需求。用于調(diào)節(jié)傳動(dòng)比的機(jī)構(gòu)影響車輛乘員所體驗(yàn)的感覺，包括發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲和車輛加速。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一種方法在具有無級(jí)變速器的車輛中模擬階梯傳動(dòng)比升擋(step-ratioupshift)。在計(jì)劃所述升擋之后且在調(diào)節(jié)變速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比之前，減小輸入扭矩以模擬階梯換擋(step-shift)扭矩階段。在調(diào)節(jié)變速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比期間，增加所述輸入扭矩以補(bǔ)償減小的扭矩倍增而模擬階梯換擋慣性階段。在模擬慣性階段之后，可相對(duì)于預(yù)換擋水平增加所述輸入扭矩以減小輸出扭矩的變化?？身憫?yīng)于車輛速度的增加、踏板位置的減小或升擋控制件的駕駛員操作而計(jì)劃所述升擋。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種車輛，包括：發(fā)動(dòng)機(jī)；車輪；無級(jí)變速器，被構(gòu)造成將動(dòng)力從所述發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞到所述車輪；以及控制器，被配置成：響應(yīng)于計(jì)劃升擋，減小所述發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出以模擬階梯換擋的扭矩階段；以及在減小所述發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出之后，減小變速器傳動(dòng)比和變速器扭矩比。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器被進(jìn)一步配置成：在減小所述變速器傳動(dòng)比和所述變速器扭矩比的同時(shí)，逐漸地增加所述發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器被進(jìn)一步配置成：相對(duì)于預(yù)換擋扭矩水平增加所述發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出，以減小由變速器扭矩比的減小造成的輸出扭矩的差異。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器被進(jìn)一步配置成：響應(yīng)于車輛速度的增加而計(jì)劃所述升擋。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器被進(jìn)一步配置成：響應(yīng)于加速踏板位置的減小而計(jì)劃所述升擋。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器被進(jìn)一步配置成：響應(yīng)于駕駛員操作升擋控制件而計(jì)劃所述升擋。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種變速器，包括：變速機(jī)構(gòu)，具有變速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比；以及控制器，被配置成：響應(yīng)于計(jì)劃升擋，請(qǐng)求輸入扭矩減小以模擬階梯換擋扭矩階段；以及在所述輸入扭矩已經(jīng)減小之后，減小所述變速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器被進(jìn)一步配置成：在減小所述變速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比的同時(shí)，請(qǐng)求逐漸地增加發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器被進(jìn)一步配置成：在減小所述變速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比之后請(qǐng)求減小發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，以減小由變速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比的減小造成的輸出扭矩的差異。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器被進(jìn)一步配置成：響應(yīng)于車輛速度的增加而計(jì)劃所述升擋。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器被進(jìn)一步配置成：響應(yīng)于加速踏板位置的減小而計(jì)劃所述升擋。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述控制器被進(jìn)一步配置成：響應(yīng)于駕駛員操作升擋控制件而計(jì)劃所述升擋。

附圖說明

圖1是示例性車輛動(dòng)力傳動(dòng)系的示意圖。

圖2是描述階梯傳動(dòng)比自動(dòng)變速器中升擋的一組曲線圖。

圖3是描述無級(jí)變速器中升擋的一組曲線圖。

圖4是用于控制無級(jí)變速器以模擬階梯傳動(dòng)比變速器的升擋的方法的流程圖。

圖5是描述使用圖4的方法的升擋的一組曲線圖。

具體實(shí)施方式

根據(jù)需要，在此公開了本發(fā)明的具體實(shí)施例；然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，所公開的實(shí)施例僅為本發(fā)明的示例，本發(fā)明可以以各種可替代的形式實(shí)施。附圖不一定按比例繪制；可夸大或最小化一些特征以示出特定組件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為具有限制性，而僅僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以多種形式利用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。

圖1示出了后輪驅(qū)動(dòng)車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系。機(jī)械動(dòng)力的流動(dòng)由實(shí)線表示而虛線表示信息的流動(dòng)。動(dòng)力由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10產(chǎn)生。變速器12調(diào)節(jié)該動(dòng)力以供車輛使用并且將其傳遞至驅(qū)動(dòng)軸14。具體地，變速器12允許發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸以適于高效的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的合適的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)軸14以與車輛速度成比例的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)得比驅(qū)動(dòng)軸更快時(shí)，變速器將成倍于曲軸扭矩的扭矩施加到驅(qū)動(dòng)軸。差速器16在左驅(qū)動(dòng)輪18和右驅(qū)動(dòng)輪20之間分配動(dòng)力，同時(shí)當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)允許車輪之間存在輕微的轉(zhuǎn)速差異。差速器16還使旋轉(zhuǎn)軸線改變90度并且使扭矩以固定的最終傳動(dòng)比倍增。左前輪22和右前輪24不被供以動(dòng)力。在某些車輛中，分動(dòng)箱(transfercase)可被安裝于變速器和驅(qū)動(dòng)軸之間，其將一些動(dòng)力轉(zhuǎn)移到前輪。除了發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器通常被橫向地安裝以外，前輪驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)系以類似的方式運(yùn)轉(zhuǎn)。在前輪驅(qū)動(dòng)動(dòng)力傳動(dòng)系中，差速器可通過齒輪裝置或鏈被連接到變速器。變速器和差速器可被組合到共同的殼體內(nèi)并被稱作變速驅(qū)動(dòng)橋(transaxle)。

發(fā)動(dòng)機(jī)10和變速器12由來自動(dòng)力傳動(dòng)系控制器26的信號(hào)控制。例如，控制器26可將信號(hào)發(fā)送到發(fā)動(dòng)機(jī)10，以通過改變節(jié)氣門開度、點(diǎn)火正時(shí)(ignitiontiming)、燃料噴射等來調(diào)節(jié)扭矩輸出。控制器26可通過將電信號(hào)發(fā)送到變速器12的閥體使得特定的液壓回路中的壓力改變來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的改變?？刂破?6基于各種輸入信號(hào)而確定期望的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和期望的傳動(dòng)比。這些輸入信號(hào)可包括來自于變速器傳感器的信號(hào)，該信號(hào)指示各種元件的轉(zhuǎn)速或通過各種元件傳遞的扭矩。輸入信號(hào)還包括指示駕駛員操作的加速踏板28的位置的信號(hào)。

控制器26計(jì)劃變速器換擋并且還在換擋事件期間控制發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器以實(shí)現(xiàn)換擋。一些換擋是被自動(dòng)地計(jì)劃的。例如，可響應(yīng)于車輛速度的增加、由加速踏板位置所指示的駕駛員所需的扭矩的減小或這兩者的某種組合而計(jì)劃升擋。類似地，可響應(yīng)于車輛減速、駕駛員壓下加速踏板或這兩者的某種組合而計(jì)劃降擋。一些車輛可配備有換擋撥片30或允許駕駛員超控或影響傳動(dòng)比確定的其他駕駛員接口特征。例如，駕駛員可激活升擋撥片以指示優(yōu)先選擇比通過傳動(dòng)比計(jì)劃算法所選的擋位號(hào)更高的擋位號(hào)(更低的傳動(dòng)比)。即使在速度變化或加速踏板位置變化不存在時(shí)，控制器也可響應(yīng)于撥片的激活而計(jì)劃升擋。

已知用于改變曲軸轉(zhuǎn)速和驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速之比(稱作傳動(dòng)比)的各種機(jī)構(gòu)。在階梯傳動(dòng)比變速器中，許多齒輪傳動(dòng)元件和換擋元件被布置成使得接合換擋元件的各種子集建立不同的動(dòng)力流路徑。不同的動(dòng)力流路徑具有不同的傳動(dòng)比。為了從一個(gè)傳動(dòng)比變換到另一個(gè)傳動(dòng)比，一個(gè)或更多個(gè)換擋元件釋放并且一個(gè)或更多個(gè)其他換擋元件接合。選擇性地將兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)元件相互結(jié)合的換擋元件被稱作離合器。選擇性地將可旋轉(zhuǎn)元件結(jié)合到固定元件以選擇性地將其保持為不旋轉(zhuǎn)的換擋元件被稱作制動(dòng)器。一些換擋元件經(jīng)由板之間的摩擦來將元件結(jié)合。諸如換擋元件的扭矩容量(即，可從一個(gè)元件傳遞到另一個(gè)元件的扭矩的最大量)通過控制用于將板壓在一起的法向力來改變。其他換擋元件可為被動(dòng)裝置(passivedevice)，例如，在一個(gè)方向傳遞扭矩但在相反方向超越(over-run)的單向離合器。其他換擋元件可以是諸如牙嵌式離合器(dogclutch)的主動(dòng)接合裝置(positiveengagementdevice)。

圖2示出了利用階梯傳動(dòng)比變速器進(jìn)行的升擋。升擋將傳動(dòng)比(即，變速器輸入轉(zhuǎn)速和變速器輸出轉(zhuǎn)速之比)改變?yōu)楦偷闹怠?諸如第一擋、第二擋等的擋位號(hào)隨著相應(yīng)的傳動(dòng)比的減小而增加。)中間的曲線圖示出了變速器輸入和輸出轉(zhuǎn)速。輸出轉(zhuǎn)速被示出為與車輛速度成比例地逐漸增加，表明車輛正在加速。為了簡單起見，本文僅討論利用單個(gè)即將分離的(off-going)換擋元件和單個(gè)即將接合的(on-coming)換擋元件的換擋。在換擋事件之初，即將分離的換擋元件傳遞扭矩并且兩個(gè)元件之間的轉(zhuǎn)速差(稱作滑差)很小或?yàn)榱恪＜磳⒔雍系膿Q擋元件傳遞可忽略的扭矩并且滑差相對(duì)較大。

對(duì)于階梯傳動(dòng)比變速器，升擋以兩個(gè)階段進(jìn)行：扭矩階段和慣性階段。在扭矩階段，動(dòng)力流從最初的動(dòng)力流路徑被切換到新的動(dòng)力流路徑。這是通過逐漸地減小即將分離的換擋元件的扭矩容量并逐漸地增加即將接合的換擋元件的扭矩容量而完成的。在扭矩階段，一些動(dòng)力流經(jīng)最初的動(dòng)力流路徑并且剩余動(dòng)力流經(jīng)升擋后的動(dòng)力流路徑。所得到的扭矩比是與這兩個(gè)動(dòng)力流路徑相關(guān)聯(lián)的扭矩比的加權(quán)平均。因此，隨著扭矩階段的進(jìn)行，扭矩比從最初的扭矩比逐漸地變?yōu)樯龘鹾蟮呐ぞ乇?。傳?dòng)比在整個(gè)扭矩階段被保持為等于或略高于最初的傳動(dòng)比。如果傳動(dòng)比變得低于最初的傳動(dòng)比，則即將分離的換擋元件將不能夠以正確的方向傳遞扭矩。

一旦即將分離的換擋元件被完全釋放，慣性階段便開始。在這個(gè)階段，傳動(dòng)比逐漸地變成升擋后的傳動(dòng)比，使得即將接合的換擋元件的滑差逐漸地減小。扭矩比恒定于已升擋的扭矩比。在此階段，輸入扭矩為兩個(gè)分量，即，通過燃燒產(chǎn)生的扭矩和與正在減速的發(fā)動(dòng)機(jī)的慣性相關(guān)聯(lián)的扭矩之和。燃燒扭矩可被減小以限制總的輸入扭矩的增加。一旦慣性階段完成，輸入扭矩便可被增加至高于最初的輸入扭矩，以使輸出扭矩更接近最初的輸出扭矩。

用于調(diào)節(jié)變速器傳動(dòng)比的另一種機(jī)構(gòu)是變速機(jī)構(gòu)(variator)。變速機(jī)構(gòu)將可調(diào)節(jié)的傳動(dòng)比提供給單個(gè)動(dòng)力流路徑，該傳動(dòng)比可被設(shè)置為在預(yù)定的上限和下限之間的任意水平。一種類型的變速機(jī)構(gòu)包括將動(dòng)力從一個(gè)可調(diào)節(jié)的帶輪傳遞到另一個(gè)可調(diào)節(jié)的帶輪的帶。其他類型的變速機(jī)構(gòu)包括環(huán)形變速機(jī)構(gòu)和錐形變速機(jī)構(gòu)。不同于滑差離合器(slippingclutch)，變速機(jī)構(gòu)的扭矩比與傳動(dòng)比幾乎一致地改變，使得大部分動(dòng)力被傳遞而非被轉(zhuǎn)換為熱。(所有的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)都遭受某種程度的寄生功率損失。)不同于變矩器，由變速機(jī)構(gòu)傳遞的扭矩的量不由元件的轉(zhuǎn)速支配。變速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比的上限和下限不一定符合期望的傳動(dòng)比范圍。因此，無級(jí)變速器可包括確保變速器提供所需的傳動(dòng)比的齒輪傳動(dòng)元件和換擋元件。例如，可能需要前進(jìn)/倒車齒輪組。

熟悉階梯傳動(dòng)比變速器的許多駕駛員已經(jīng)開始期望如上文所描述的升擋，并且當(dāng)他們駕駛配備有無級(jí)變速器(cvt)的車輛時(shí)可能會(huì)因階梯傳動(dòng)比變速器的缺失而感到不安。因此，具有cvt的一些車輛被配置為使變速器以傳動(dòng)比被設(shè)置為固定數(shù)量的預(yù)定傳動(dòng)比的模式運(yùn)轉(zhuǎn)并且在這些傳動(dòng)比之間執(zhí)行非連續(xù)的換擋。圖3示出了使用cvt進(jìn)行的升擋。不同于階梯傳動(dòng)比換擋，傳動(dòng)比和扭矩比同時(shí)改變。在此改變期間，類似于階梯傳動(dòng)比換擋的慣性階段，輸入扭矩包括燃燒扭矩和慣性扭矩。因此，在此階段燃燒扭矩可被減小以限制輸出扭矩的增加。如果在換擋期間輸入扭矩保持恒定(如圖3所示)，那么輸出扭矩將逐漸地下降。不同于階梯傳動(dòng)比換擋，在傳動(dòng)比開始改變之前輸出扭矩不減小。

雖然以上運(yùn)行模式使得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速遵循熟悉階梯傳動(dòng)比變速器的駕駛員所期望的模式，但是在轉(zhuǎn)變期間輸出扭矩不符合期望。具體地，駕駛員可期望在換擋的扭矩階段的瞬時(shí)扭矩減小和在換擋的慣性階段的穩(wěn)定扭矩。圖4和圖5示出了使無級(jí)變速器換擋以滿足這些要求的改進(jìn)方法。

參照?qǐng)D4，響應(yīng)于升擋請(qǐng)求而采取若干步驟以為其余步驟作準(zhǔn)備。在40處，模擬的扭矩階段的持續(xù)時(shí)間作為加速踏板位置和車輛速度的函數(shù)而被計(jì)算?？衫门c車輛速度成比例的其他測(cè)量的速度，例如變速器輸出軸轉(zhuǎn)速。在42處，減小比(reductionratio)作為加速踏板位置、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和車輛速度的函數(shù)而被計(jì)算。在44處，模擬的扭矩階段的開始時(shí)間以變量t0來記錄。

步驟46至步驟52模擬扭矩階段。在46處，名義上的輸出扭矩作為加速踏板位置和車輛速度的函數(shù)而被計(jì)算。這與在開始換擋之前使用的函數(shù)是相同的。在48處，命令的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩(commandedenginetorque)作為時(shí)間和名義上的輸出扭矩的函數(shù)而被計(jì)算。該函數(shù)逐漸地減小命令的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，使得在所述持續(xù)時(shí)間之后，扭矩已經(jīng)按減小比減小。在50處，變速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比命令被保持在初始傳動(dòng)比。在52處，如果自扭矩階段開始以來的時(shí)間的量小于所述持續(xù)時(shí)間，則控制回到46處。如果自扭矩階段開始以來的時(shí)間大于所述持續(xù)時(shí)間，則控制轉(zhuǎn)至54處。

步驟54至步驟60控制cvt的傳動(dòng)比變化以模擬階梯傳動(dòng)比慣性階段。在54處，逐漸地減小變速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比。在56處，名義上的輸出扭矩作為加速踏板位置和車輛速度的函數(shù)而被計(jì)算。在58處，命令的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩被計(jì)算以抵消改變的扭矩比并且至少部分地抵消慣性的影響。在60處，如果傳動(dòng)比已達(dá)到目標(biāo)傳動(dòng)比，則換擋控制程序退出并且恢復(fù)正常的操作。否則，控制回到54處以繼續(xù)模擬階梯傳動(dòng)比慣性階段。

雖然上文描述了示例性實(shí)施例，但并非意味著這些實(shí)施例描述了本發(fā)明的所有可能的形式。相反，說明書中使用的詞語為描述性詞語而非限制性詞語，并且應(yīng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可進(jìn)行各種改變。此外，可組合各個(gè)實(shí)施的實(shí)施例的特征以形成本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例。