СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КОРОБКОЙ ПЕРЕДАЧ Российский патент 2014 года по МПК F16H61/02 F16H59/44 F16H59/48 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к способу управления коробкой передач. В частности, изобретение относится к способу согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Изобретение дополнительно относится к системе, транспортному средству, компьютерной программе и компьютерному программному продукту.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Фиг. 1 схематически изображает части трансмиссии для транспортного средства 1, такого как легковой автомобиль или транспортное средство 1 большой грузоподъемности, например грузовик или автобус. Трансмиссия содержит двигатель 10, механически соединенный посредством вала с первым концом коробки 20 передач с помощью устройства 40 сцепления. Коробка 20 передач также механически соединена, на своем другом конце, посредством карданного вала 50, с дифференциальной передачей 30, связанной с задней осью. Задняя ось содержит соответственно левый и правый приводные валы 60, которые приводят в действие приводные колеса транспортного средства (не показано).

С помощью этого известного расположения механическая работа двигателя 10 передается с помощью различных устройств передачи, например устройства 40 сцепления, коробки 20 передач, карданного вала 50, дифференциальной передачи 30 и приводных валов 60, к приводным колесам, чтобы перемещать транспортное средство 1. Важным устройством в трансмиссии является коробка 20 передач, которая имеет определенное количество передних передач для перемещения транспортного средства 1 вперед и обычно также одну или более задних передач. Количество передних передач различается, но современные типы грузовых транспортных средств, например, обычно снабжаются двенадцатью передними передачами.

Коробка 20 передач может быть механического или автоматического типа (автоматическая коробка передач), а также автоматической механической коробкой передач (AMT). Автоматические коробки передач и автоматические механические коробки передач являются автоматизированными системами коробки передач, обычно управляемыми блоком 110 управления, также иногда называемым электронным блоком управления (ЭБУ), который приспособлен для управления коробкой 20 передач, например, во время переключения передач для выбора передачи на определенной скорости транспортного средства с определенным сопротивлением движению. ЭБУ может измерять скорость вращения двигателя 10 и состояние коробки 20 передач и управлять коробкой 20 передач посредством электромагнитных клапанов, соединенных с устройствами сжатого воздуха. Информация о двигателе 10, например его скорость вращения и крутящий момент, также посылается ЭБУ из двигателя 10, например, через шину контроллерной сети (CAN) в транспортном средстве 1.

В традиционных системах переключения передач блок 110 управления использует табличные пределы скорости вращения двигателя, также называемые точками переключения, которые представляют собой скорость вращения двигателя, при которой в коробке 20 передач должно быть осуществлено понижение передачи или повышение передачи. Это означает, что система переключает передачу, когда скорость вращения двигателя 10 проходит скорость вращения, представляемую точкой переключения. Следовательно, точки пересечения могут быть истолкованы как предоставляющие информацию не только о том, когда должно происходить повышение передачи или понижение передачи, но также о количестве ступеней передачи, которые должны быть задействованы при каждом понижении передачи или повышении передачи. Обычно, каждая точка переключения содержит от одной до трех ступеней передачи, хотя возможно большее количество ступеней.

Фиг. 2 изображает пример различных табличных точек переключения, представленных линиями SP1-SP6 на графике, на котором ось x представляет крутящий момент двигателя, а ось y представляет скорость вращения двигателя 10 в оборотах в минуту (об/мин). До тех пор, пока текущая скорость вращения двигателя находится между линиями переключения SP1 и SP4, переключение передач не происходит, но если текущая скорость вращения двигателя проходит линию повышения передачи, SP1-SP3, начинается повышение передачи, и наоборот, понижение передачи начинается, если текущая скорость вращения двигателя падает ниже линии понижения передачи, SP4-SP6.

Таблица 1 ниже показывает количество ступеней передачи повышения передачи или понижения передачи для каждой из линий SP1-SP6 на фиг. 2. Например, повышение передачи на одну ступень происходит, если скорость вращения двигателя возрастает выше линии SP1, а понижение передачи на две ступени происходит, если скорость вращения двигателя падает ниже линии SP5.

Таблица 1 Количества ступеней передач для линий SP1-SP6 понижения передачи и повышения передачи SP1 Скорость вращения двигателя для повышения передачи на 1 ступень SP2 Скорость вращения двигателя для повышения передачи на 2 ступени SP3 Скорость вращения двигателя для повышения передачи на 3 ступени SP4 Скорость вращения двигателя для понижения передачи на 1 ступень SP5 Скорость вращения двигателя для понижения передачи на 2 ступени SP6 Скорость вращения двигателя для понижения передачи на 3 ступени

Выборы точек переключения влияют, среди прочего, на ходовые качества, ускорение, комфорт и расход топлива для транспортного средства 1, поэтому точки переключения должны быть точно откалиброваны производителями транспортных средств. Эта калибровка обычно включает различные стратегии переключения передач, тестируемые в различных ситуациях вождения, например с разными величинами применяемого ускорения, разными наклонами дороги и разными массами комбинации транспортного средства. Затем результаты тестов должны быть тщательно проанализированы, чтобы определить подходящие точки переключения, что занимает очень много времени, так как существует практически бесконечное количество комбинаций различных трансмиссий, ситуаций вождения и масс транспортного средства.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей изобретения является создание способа управления коробкой передач, который полностью или частично решает проблемы предшествующего уровня техники. Другой задачей настоящего изобретения является создание альтернативного способа управления коробкой передач.

Согласно аспекту изобретения, вышеупомянутые задачи решены способом для управления коробкой передач, предназначенной для установки в транспортное средство, причем способ включает понижение передачи коробки передач с первой передачи, для которой ускорение a упомянутого транспортного средства отрицательно, на вторую передачу, для которой ускорение a положительно или по существу равно нулю, при этом понижение передачи включает, по меньшей мере, одну промежуточную ступень передачи между первой и второй передачами, причем такая промежуточная ступень длится в течение большего времени, чем пороговое значение T _i.

Различные варианты осуществления вышеупомянутого способа определены в зависимых пунктах формулы изобретения, прилагаемых к пункту 1 формулы изобретения.

Изобретение также относится к компьютерной программе, которая содержит программный код и которая, при выполнении программного кода на компьютере, заставляет компьютер осуществлять вышеупомянутый способ для управления коробкой передач. Изобретение также относится к компьютерному программному продукту, принадлежащему компьютерной программе.

Согласно другому аспекту изобретения, вышеупомянутые задачи решены системой для управления коробкой передач, которая содержит, по меньшей мере, один блок управления, предназначенный для управления коробкой передач в транспортном средстве, причем система приспособлена для осуществления понижения передачи коробки передач с первой передачи, для которой ускорение a транспортного средства отрицательно, на вторую передачу, для которой ускорение a положительно или по существу равно нулю, при этом понижение передачи включает, по меньшей мере, одну промежуточную ступень передачи между первой и второй передачами, и каждая такая промежуточная ступень длится в течение большего времени, чем пороговое значение T _i.

Система согласно изобретению также может быть изменена в соответствии с различными вариантами осуществления вышеупомянутого способа. Изобретение также относится к транспортному средству, содержащему, по меньшей мере, одну систему, как вышеупомянутая.

Преимущество изобретения заключается в том, что пороговое значение T _i может использоваться для определения количества ступеней передачи на каждой промежуточной ступени и/или для определения количества промежуточных ступеней между первой передачей G1 и второй передачей G2. Пороговое значение T _i может, таким образом, использоваться в качестве проектного параметра при конфигурировании различных поведений понижения передачи системы переключения передач, посредством чего пороговое значение T _i будет определять количество промежуточных ступеней и/или количество ступеней передачи на каждой промежуточной ступени. Результатом является гибкий способ, с помощью которого специалисты могут конфигурировать различные поведения понижения передачи.

Дополнительные преимущества и применения способа и системы согласно изобретению раскрыты в подробном описании, изложенном ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Настоящее изобретение описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 - схематический вид части трансмиссии для транспортного средства;

Фиг. 2 - график линий понижения передач и повышения передач;

Фиг. 3 - блок-схема последовательности операций варианта осуществления изобретения;

Фиг. 4 - пример понижения передачи с первой передачи G1 на вторую передачу G2 согласно изобретению; и

Фиг. 5 - блок управления, формирующий часть системы согласно изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Традиционные системы переключения передач, описанные выше, выбирают передачи согласно преобладающим условиям эксплуатации, используя фиксированные точки переключения, такие как изображенные на фиг. 2. Если транспортное средство 1, например, заезжает на подъем, и текущая передача не подходит, так как транспортное средство 1 теряет скорость на подъеме, система переключения передач должна выбрать другую передачу, чтобы транспортное средство 1 заехало.

Проблема в этой ситуации заключается в выборе передачи, которая приводит к низкому расходу топлива, но также заставляет двигатель 10 работать на скорости вращения, которая дает достаточную выходную мощность, чтобы водитель чувствовал, что транспортное средство 1 является мощным на протяжении всего подъема. Мощный здесь означает, что скорость вращения двигателя 10 близка к его скорости максимальной выходной мощности.

Так как транспортное средство 1 может иметь различные характеристики, например отношение коробки передач, передаточное число задней оси и радиус колес, одинаковая скорость транспортного средства может достигаться при различных скоростях вращения двигателя для транспортного средства 1 с различными спецификациями. Это делает использование фиксированных точек переключения проблематичным в том, что они могут подходить определенным характеристикам транспортного средства, но не другим. Тот же тип проблемы может также возникнуть, если, например, транспортное средство 1 переходит с одного радиуса колес на другой, что приводит к другому суммарному передаточному отношению.

Следовательно, ситуация, которая может возникнуть, когда транспортное средство 1 едет в гору, состоит в том, что понижение передачи может произойти слишком рано или слишком поздно, так как фиксированные точки переключения не подходят для конкретной спецификации транспортного средства. Слишком раннее понижение передачи может заставить транспортное средство 1 чувствовать себя «нервно», то есть переключать передачи слишком часто и являться нестабильным, вместе с увеличенным расходом топлива. Слишком позднее понижение передачи означает, что выходная мощность двигателя 10 не используется оптимальным образом, так как транспортное средство 1 теряет больше скорости, чем необходимо. Более того, аспекты, касающиеся способа понижения передачи, должны быть приняты во внимание, например, количество ступеней передачи и промежуточные ступени при понижении передачи.

Настоящее изобретение относится к способу, который осуществляет стратегию переключения передачи для коробки 20 передач и который полностью или частично устраняет недостатки предшествующего уровня техники. Коробка 20 передач предпочтительно относится к типу, который формирует часть автоматизированной системы переключения передач, управляемой блоком 110 управления (ЭБУ). В такой системе переключения передач осуществляются автоматически блоком 110 управления, но для водителя также является обычным иметь возможность осуществлять ручные переключения передач в такой автоматизированной системе переключения передач, что известно как ручное переключение передач в автоматическом состоянии (автоматический режим). Коробка 20 передач также содержит множество передач, например 12 передних передач и одну или более задних передач.

Концепция со способом согласно изобретению состоит в том, что применяется стратегия понижения передачи, посредством чего система переключения передач переключается с первой передачи G1, для которой ускорение a транспортного средства 1 отрицательно (передача дефицита мощности), на вторую более низкую передачу G2, для которой ускорение a транспортного средства 1 положительно или равно нулю, через одну или более промежуточных ступеней передачи. Согласно настоящему изобретению, каждая промежуточная ступень также должна длиться в течение большего времени, чем пороговое значение T _i.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, время, в течение которого транспортное средство 1 может работать на конкретной промежуточной передаче, может предпочтительно сравниваться с зависящим от передачи калиброванным пороговым значением T _i. Это означает, что согласно варианту осуществления изобретения, чтобы промежуточная передача считалась допустимой промежуточной между первой передачей G1 и второй передачей G2, транспортное средство 1 должно иметь возможность работать на ней, по меньшей мере, в течение большего времени, чем пороговое значение T _i, для этой конкретной передачи.

Причина, по которой транспортное средство 1 не может работать в течение слишком короткого времени на промежуточной передаче, состоит в том, что когда транспортное средство 1 переключает передачу, оно теряет передачу энергии от трансмиссии, и, следовательно, теряет скорость во время реального процесса переключения передачи. По этой причине, предпочтительно, чтобы такая ситуация избегалась, так как транспортное средство 1 может терять больше скорости, если система переключения передач выбирает переключить передачу через промежуточную передачу, чем если она пропускает упомянутую промежуточную передачу и вместо этого переключается вниз на одну или более дополнительных ступеней во время понижения передачи.

Осуществление понижения передачи и последующая работа на результирующей передаче в течение слишком короткого времени также вызывает дискомфорт для водителя и пассажиров, поэтому система переключения передач может использовать зависящие от передачи калиброванные пороговые значения T _i, как описано выше. Эти калиброванные пороговые значения T _i также определяют, насколько вероятно то, что система будет или не будет пропускать промежуточную передачу при расчете понижения передачи с первой передачи G1 на вторую передачу G2. Чем больше значение, принятое в качестве зависящего от передачи калиброванного порогового значения T _i, тем больше вероятность того, что система пропустит промежуточную передачу, тогда как чем меньше значение, принятое в качестве порогового значения T _i, тем меньше вероятность того, что система пропустит промежуточную передачу. Соответственно, пороговое значение T _i может использоваться в качестве параметра для определения количества ступеней передачи на каждой промежуточной ступени и/или для определения количества промежуточных ступеней между первой передачей G1 и второй передачей G2 согласно различным вариантам осуществления изобретения.

Значения времени для зависящих от передачи пороговых значений T _i могут предпочтительно принимать значение между 1 и 15 секундами для транспортных средств 1 большой грузоподъемности, например, грузовиков или автобусов, в зависимости от поведения, требуемого во время понижения передачи, например, скорости понижения передачи и периодичности понижения передачи. Пороговые значения T _i могут, таким образом, использоваться в качестве проектных параметров при конфигурировании различных поведений понижения передачи системы переключения передач, так как пороговые значения T _i будут определять количество промежуточных ступеней и/или количество ступеней передачи на каждой промежуточной ступени, как описано выше.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, текущая промежуточная ступень передачи длится столько же времени, как и немедленно следующая промежуточная ступень, так как в этом случае понижение передачи будет ощущаться большинством водителей, как последовательное и надежное. Причина состоит в том, что водители, как правило, не хотят, чтобы система переключения передач производила произвольные переключения передач «немного здесь и немного там», которые он/она может находить нервными и произвольными. «Столько же времени» в данном контексте означает, что соответствующие времена имеют приблизительно равную длину.

Выражения «отрицательный» и «положительный или равный нулю» в данном описании используются, чтобы означать в значительной степени «отрицательный» и в значительной степени «положительный или равный нулю», соответственно. Причина состоит в том, что ускорение a транспортного средства 1 может моментально принимать значение, которое «положительно или равно нулю» для первой передачи G1, но ускорение a, усредненное за период времени, может тем не менее быть отрицательным. Как примут во внимание специалисты, то же самое также применимо относительно ускорения a транспортного средства 1, когда используется движение на второй скорости G2.

«Передача дефицита мощности» в данном описании означает передачу с таким отношением, что транспортное средство 1 не имеет достаточно приводной мощности, чтобы поддерживать постоянную скорость на этой передаче. «Передача равновесия мощности» означает наивысшую передачу, на которой транспортное средство 1 может поддерживать постоянную скорость, то есть транспортное средство 1 находится в равновесии мощности. Стоит отметить, что отрицательное ускорение a на первой передаче G1 вызвано тем, что двигатель 10 не способен вырабатывать достаточно мощности на первой передаче G1, что приводит к дефициту мощности.

Согласно варианту осуществления изобретения, наивысшая скорость вращения двигателя на каждой промежуточной ступени такая же высокая, или выше, чем наивысшая скорость вращения двигателя на предшествующей промежуточной ступени. Скорость вращения двигателя для каждой промежуточной ступени, например, находится в пределах диапазона 1000-2500 об/мин для грузовиков и автобусов.

Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения, наивысшая скорость вращения двигателя на каждой промежуточной ступени такая же высокая, или выше, чем наивысшая скорость вращения двигателя на предшествующей промежуточной ступени.

Согласно другому варианту осуществления изобретения, наивысшая скорость вращения двигателя на каждой промежуточной ступени передачи увеличивается на величину параметра p _i. Соотношение между наивысшей скоростью вращения двигателя на промежуточной ступени и наивысшей скоростью вращения двигателя на предшествующей промежуточной ступени предпочтительно выражено где - наивысшая скорость вращения двигателя на промежуточной ступени, а - наивысшая скорость вращения двигателя на предшествующей промежуточной ступени.

Скорость вращения двигателя на промежуточной ступени передачи, таким образом, является наивысшей скоростью вращения двигателя, которую транспортное средство 1 имело с тех пор, как ускорение a стало отрицательным, то есть наивысшей скоростью вращения двигателя, которую транспортное средство 1 имело с тех пор, как оно перешло в состояние дефицита мощности. Упомянутая скорость вращения двигателя может быть истолкована, как целевая скорость, которой система переключения передач пытается достичь после каждой промежуточной ступени при понижении передачи согласно данному варианту осуществления изобретения.

Значение параметра p _i также может толковаться, как значение допуска, так как скорость вращения двигателя после каждого переключения передач может отклоняться от моделируемой скорости. Величина значения допуска p _i также может меняться, чтобы влиять на то, как быстро должна возрастать указанная скорость вращения двигателя, например, для различных режимов вождения, таких как экономный режим или мощный режим. Также стоит отметить, что значение параметра p _i не обязательно должно быть постоянным, но может быть переменным и принимать различные значения для различных передач.

Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения, ускорение a равно нулю или в значительной степени равно нулю для второй передачи G2. Ускорение a, выраженное, например, в м/с² или об/мин/с, для второй передачи G2 может сравниваться с пороговым значением A, чтобы проверить, выполняется ли условие положительности или равенства нулю. Ускорение a также может сравниваться с этим пороговым значением A в течение определенного периода времени, чтобы избежать моментальных отклонений ускорения a, которые могут привести к неточностям в сравнении. Проверка значения ускорения a для второй передачи также может быть выполнена посредством сравнения рассчитанного сопротивления движению с рассчитанной движущей силой, чтобы решить, будет ли ускорение a на второй передаче G2 больше нуля или равным нулю.

Что касается промежуточных ступеней передачи в настоящем способе то, для одной или более из них можно осуществлять между первой передачей G1 и второй передачей G2 согласно варианту осуществления изобретения. Более того, количество ступеней между первой передачей G1 и промежуточной ступенью, и/или между двумя последовательными промежуточными ступенями, и/или между промежуточной ступенью и второй передачей G2 может составлять одну или более ступеней.

Также было обнаружено, что скорость вращения двигателя на первой передаче G1 может использоваться, как входной параметр для определения понижения передачи с первой передачи G1 до второй передачи G2 согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения. Эта ω _G1 является скоростью вращения, которую двигатель 10 имеет, когда транспортное средство 1 едет с включенной первой передачей G1.

Упомянутая скорость вращения двигателя предпочтительно является той, которую транспортное средство 1 имеет, когда оно переходит в состояние дефицита мощности на первой передаче G1, например, когда оно начинает заезжать на возвышенность. Это означает, что наивысшая скорость вращения двигателя на первой передаче G1 будет упомянутой скоростью , которая может толковаться, как скорость вращения двигателя, при которой характерная приводная мощность на первой передаче G1 становится меньше, чем характерное сопротивление движению на той же передаче. Фиг. 4 изображает пример упомянутой скорости вращения двигателя .

Преимущество данного варианта осуществления состоит в том, что так как система переключения передач работает на основании скорости вращения двигателя, которую транспортное средство 1 имело, когда оно начало заезжать на возвышенность, то есть скорости вращения двигателя, которую транспортное средство имело, когда оно перешло в состояние дефицита мощности , точки переключения автоматически приспосабливаются для достижения такого же поведении для других трансмиссий. По этой причине калибровка точек переключения не относится к различным типам двигателей или трансмиссий согласно изобретению, но только к различным режимам вождения, например экономному режиму или мощному режиму. Преимущество этой процедуры состоит в том, что нет необходимости включать время в калибровку относительно различных типов трансмиссий или двигателей 10, что делает возможным концентрирование вместо этого на калибровке общего поведения для каждого типа транспортного средства 1.

Дополнительное преимущество данного варианта осуществления состоит в том, что если водитель вручную понизит передачу перед или на возвышенности, система переключения передач будет воспринимать скорость вращения двигателя, увеличенную водителем, таким же образом, как если бы система сама совершила активное понижение передачи. Соответственно, система будет продолжать активно переключать передачи в течение всего подъема на возвышенность. Это делает простым для водителя управление способом, которым осуществляется подъем на возвышенность, так как высокое значение скорости вращения двигателя для первой передачи G1 приводит к более активному подъему на возвышенность, чем более низкое значение скорости вращения двигателя для первой передачи G1 .

Согласно другому предпочтительному варианту осуществления изобретения, переключение передачи на промежуточной ступени передачи происходит на более высокой скорости вращения двигателя, чем на предшествующей промежуточной ступени, что означает, что скорость вращения двигателя при переключении передач возрастает для каждой промежуточной ступени. С данным вариантом осуществления водитель чувствует, что транспортное средство 1 является мощным, и что оно «использует себя» энергично, например, на подъеме, так как он будет больше работать на максимальной выходной мощности двигателя 10 для каждой последующей промежуточной передачи во время понижения передачи. При условии, что это не превышает его скорость максимальной выходной мощности (часто около 1800 об/мин для грузовых транспортных средств), более высокая скорость вращения двигателя будет означать, что двигатель 10 вырабатывает более высокую выходную мощность. Таким образом, двигатель 10 становится и ощущается более мощным при более высокой скорости вращения двигателя, на которой ведется транспортное средство 1.

Фиг. 3 представляет собой блок-схему последовательности операций примерного варианта осуществления способа согласно настоящему изобретению. Эта последовательность операций понимается, как постоянно вычисляемая системой переключения передач, всякий раз когда транспортное средство 1 испытывает дефицит мощности, что означает, что система оценивает, стоит или не стоит осуществить переключение передач, начиная с этапа F1, в предопределенные интервалы времени.

Этап F1 проверяет, превосходит ли текущая скорость вращения двигателя наивысшую скорость вращения двигателя, которую транспортное средство 1 имело с тех пор, как оно испытывало дефицит мощности, то есть a<0. Если это именно такой случай, эта текущая скорость вращения двигателя сохраняется, чтобы стать первой наивысшей скоростью вращения двигателя для использования в качестве отсчетной скорости в процессе переключения передач.

Этап F2 выбирает подходящую минимальную скорость вращения двигателя ω _Min, ниже которой скорость не должна падать, когда ускорение a отрицательно (то есть когда транспортное средство 1 испытывает дефицит мощности), зависящую, среди прочего, от того, как быстро транспортное средство 1 теряет скорость, производной наклона дороги и режима вождения, используемого транспортным средством 1. Например, меньшая минимальная скорость вращения двигателя ω _Min выбирается, если производная наклона дороги уменьшается, то есть когда транспортное средство 1 приближается к вершине возвышенности. Минимальная скорость ω _Min также предпочтительно выбирается такой, чтобы текущая скорость вращения двигателя никогда не падала ниже максимальной кривой крутящего момента двигателя 10, чтобы гарантировать, что последний вырабатывает достаточную выходную мощность в течение процесса понижения передачи, и чтобы таким образом избежать неудобных вибраций от трансмиссии.

Этап F3 выбирает подходящую максимальную скорость вращения двигателя ω _Max, определяемую как скорость, которая не должна быть превышена во время процесса переключения передач, когда a<0. Эта максимальная скорость ω _Max может, например, быть связана с расходом топлива и/или требуемой выходной мощностью. Для транспортных средств 1 большой грузоподъемности эта максимальная скорость ω _Max может, например, составлять 1600 об/мин, чтобы гарантировать, что расход топлива не будет слишком высоким, или 2100 об/мин, если приоритетной является максимальная выходная мощность. Соответственно, будет принято во внимание, что упомянутая максимальная скорость ω _Max может зависеть от режима, в котором ведется транспортное средство 1.

Этап F4 ограничивает скорость вращения двигателя , с тем чтобы она принимала значение в пределах диапазона, определенного минимальной скоростью ω _Min и максимальной скоростью ω _Max. Таким образом, может быть приведена к минимальной скорости ω _Min (=ω _Min), если принимает значение ниже диапазона, и к максимальной скорости ω _Max (=ω _Max), если принимает значение выше диапазона.

Этап F5 ищет вторую передачу G2, рассчитывая, на какую возможную доступную меньшую передачу транспортное средство 1 должно переключиться, чтобы гарантировать, что ускорение a будет больше нуля или равно нулю на этой передаче, то есть a≥0. Вторая передача G2 рассчитывается системой переключения передач посредством проверки, на какой меньшей передаче приводная мощность транспортного средства 1 превышает рассчитанное сопротивление движению, то есть общую силу, действующую на транспортное средство 1 в направлении его движения. По чисто практическим причинам, вторая передача G2 может рассчитываться посредством расчета системой шаг за шагом максимальной движущей силы транспортного средства для передач, меньших, чем первая передача G1, и выбора первой меньшей передачи - если расчет производится шаг за шагом от самых высоких до самых низких передач - которая имеет максимальную движущую силу, равную или превосходящую рассчитанное сопротивление движению транспортного средства 1.

После этого этап F6 рассчитывает скорость вращения двигателя на второй передаче G2, при которой приводная мощность транспортного средства 1 превышает или равняется его сопротивлению движению (a>0), чтобы иметь возможность решить, когда должно быть осуществлено понижение передачи до второй передачи G2, чтобы гарантировать, что скорость вращения двигателя после понижения передачи до второй передачи G2 близка к равновесной скорости сразу после понижения передачи, равновесная скорость, являющаяся скоростью, при которой ускорение транспортного средства 1 в значительной степени равно нулю.

Этап F7 рассчитывает, как долго транспортное средство 1 может работать на каждой из промежуточных передач, если их несколько между первой передачей G1 и второй передачей G2. Время, в течение которого транспортное средство 1 может работать на каждой промежуточной передаче, сравнивается с зависящим от передачи калиброванным значением времени, то есть пороговым значением T _i для каждой промежуточной передачи. Эти сравнения предоставляют основу для выбора наивысшей промежуточной передачи из допустимых промежуточных передач, то есть передач, которые имеют рассчитанное значение времени, превосходящее их соответствующее пороговое значение T _i. Стоит отметить, что передача, выбранная на этапе F7, является второй передачей G2, если никакая более высокая передача не удовлетворила вышеупомянутым требованиям.

Более того, этап C1 проверяет при переключениях передач с первой передачи G1, чтобы увидеть, упала ли скорость вращения двигателя 10 более чем на калиброванное граничное значение R от наивысшей скорости вращения двигателя, которую транспортное средство 1 имело, когда оно перешло в состояние дефицита мощности ω _G1. Граничное значение R может изменяться в зависимости от режима вождения, например, экономного режима или мощного режима. Понижение передачи допустимо, только когда скорость вращения двигателя падает более чем на калиброванное граничное значение R (предпочтительно 1-100 об/мин). Это граничное значение R используется в процессе, с тем чтобы транспортное средство 1 не ощущалось нервным или нестабильным, например, во время начала подъема на возвышенность, так как в противном случае понижение передачи могло бы происходить, как только позволит наклон дороги. Эта проверка на этапе C1 не обязательно должна выполняться с промежуточных передач, так как транспортное средство 1 на тот момент уже будет на возвышенности, что означает, что проверка на этапе C1 важна только с первой передачи G1.

На этапе F8 понижение передачи не происходит, если проверка на этапе C1 показывает, что скорость вращения двигателя не упала больше, чем граничное значение R. Это осуществляется для того, чтобы не давать системе переключать передачу, когда сопротивление движению временно возрастает, например, на коротких возвышенностях, из-за чего транспортное средство 1 ощущалось бы «нервным».

Этап C2 проверяет, близка ли текущая скорость вращения двигателя к минимальной скорости ω _Min, и если случай именно такой, осуществляется немедленное понижение передачи на этапе F9 до передачи, выбранной на этапе F7, так как в этом случае существует вероятность падения скорости вращения двигателя ниже минимальной скорости ω _Min.

Если это не такой случай, этап F10 определяет скорость вращения двигателя, которую транспортное средство 1 будет иметь после понижения передачи до передачи, выбранной на этапе F7, то есть , если текущая скорость вращения двигателя на этапе C2 не ниже минимальной скорости ω _Min.

После этого этап C3 проверяет, меньше ли текущая скорость вращения двигателя , определенная на этапе F10, чем +p _i, что является наивысшей скоростью вращения, которую двигатель 10 имел с тех пор, как он перешел в состояние дефицита энергии, и значение допуска p _i согласно =+p _i, i=1, 2, 3…, как описано выше. Следует отметить, что согласно данному варианту осуществления изобретения первая наивысшая скорость вращения двигателя такая же, как и наивысшая скорость на первой передаче G1, то есть =ω _G1 (смотрите этап F1). Наивысшая скорость вращения двигателя на первой передаче G1 будет, следовательно, влиять на весь процесс понижения передачи, и, таким образом, служить в качестве входного параметра для него.

Этап F11 осуществляет понижение передачи до передачи, выбранной на этапе F7, если проверка на этапе C3 показывает, что текущая скорость вращения двигателя находится в пределах диапазона I.

Если это не такой случай, этап F12 рассчитывает время, в течение которого коробка 20 передач может работать на передаче, выбранной на этапе F7. В практическом применении, система переключения передач рассчитывает, как долго транспортное средство 1 может работать на каждой промежуточной передаче от первой передачи G1 до второй передачи G2, и после этого выбирает наивысшую из этих промежуточных передач, которая удовлетворяет требованию, что ее рассчитанное значение времени больше, чем ее зависящее от передачи калиброванное пороговое значение T _i.

При расчете того, как долго транспортное средство 1 может работать на промежуточной передаче, система может использовать минимальную скорость ω _Min, которая является минимальной скоростью, ниже которой не должна падать скорость для транспортного средства 1, поэтому, если текущая скорость вращения двигателя падает ниже, например, ω _Min=1100 об/мин, система должна осуществить понижение передачи. Затем она рассчитывает, как долго транспортное средство 1 может работать на промежуточной передаче со скоростью вращения двигателя, которую имеет система после переключения передачи, до тех пор, пока система не достигнет минимальной скорости, то есть, ω _Min=1100 об/мин. Поэтому система рассчитывает, как долго транспортное средство 1 будет способно работать на промежуточной передаче, посредством вычисления того, как быстро двигатель 10 будет терять скорость на промежуточной передаче, на основании знания его минимальной скорости ω _Min и о том, какой будет его скорость после переключения передачи.

Наконец, этап C4 проверяет, совпадает ли время, рассчитанное на этапе F12, со временем, в течение которого транспортное средство 1 ехало на текущей передаче с тех пор, как ускорение a стало отрицательным. Этап F14 осуществляет понижение передачи до передачи, выбранной на этапе F7, если проверка на этапе C4 показывает, что ответ утвердительный. Если ответ на этапе C4 отрицательный, на этапе F13 не происходит понижение передачи.

Фиг. 4 изображает пример понижения передачи транспортного средства 1 согласно изобретению на диаграмме, на которой ось x представляет время, а ось y - скорость вращения двигателя 10 в об/мин. В момент времени t1, при движении с включенной первой передачей G1, транспортное средство заезжает на подъем, поэтому возникает дефицит мощности и ускорение a транспортного средства становится отрицательным. Скорость вращения двигателя на первой передаче G1 ω _G1 определяется в этот момент времени t1 и может использоваться, как входной параметр во время понижения передачи согласно варианту осуществления изобретения.

Так как транспортное средство 1 испытывает дефицит мощности, скорость вращения двигателя уменьшается и первое понижение передачи происходит в момент времени t2, заставляя скорость вращения двигателя вновь повышаться до t3. На этой следующей передаче (первая промежуточная передача) также возникает дефицит мощности, и дальнейшее понижение передачи, необходимое, чтобы транспортное средство 1 смогло забраться на возвышенность, происходит в момент времени t4. Таким образом, понижение передачи вовлекает одну или более промежуточных ступеней передачи, пока коробка 20 передач не достигнет передачи равновесия мощности, то есть второй передачи G2, в момент времени t7 на фиг. 4. На этой второй передаче G2 (начиная с момента времени t8) ускорение a в значительной степени равно нулю, поэтому транспортное средство 1 может поддерживать свою скорость на этой передаче.

Следует также отметить, что наивысшая скорость вращения двигателя для каждой промежуточной передачи превосходит или равняется наивысшей скорости с тех пор, как транспортное средство 1 перешло в состояние дефицита мощности, то есть когда ускорение a стало отрицательным, как изображено в моментах времени t3, t5 и t7 на фиг. 4. Это сделано для того, чтобы транспортное средство 1 могло поддерживать свою скорость на подъеме, в то же время находясь как можно ближе к скорости максимальной выходной мощности двигателя 10 на промежуточных передачах. Это также означает, что транспортное средство 1 будет ощущаться активным и мощным, например, на длинных крутых подъемах, если он едет на высокой скорости, так как скорость вращения двигателя будет возрастать на каждой ступени понижения передачи, и таким образом подходить ближе к максимальной скорости вращения двигателя, которую транспортное средство 1 может поддерживать на второй передаче G2. Лучшее поддержание скорости транспортного средства на начале подъема также обеспечивает уменьшение количества ступеней понижения передачи, если возвышенность закончится перед тем, как транспортное средство 1 достигнет второй передачи G2.

Также следует отметить, что различные этапы вычислений в способе согласно изобретению происходят в реальном времени, как примут во внимание специалисты. Они также примут во внимание, что способ для управления коробкой передач согласно настоящему изобретению также может быть реализован в компьютерной программе, которая, при выполнении на компьютере, заставляет компьютер осуществлять способ. Компьютерная программа содержится на машиночитаемом носителе компьютерного программного продукта, который принимает форму подходящей памяти, например постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), программируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ), стираемого ППЗУ (СППЗУ), флэш-памяти, электрически стираемого ППЗУ (ЭСППЗУ), элемента жесткого диска и т.д.

Настоящее изобретение относится также к системе для управления коробкой передач. Система содержит, по меньшей мере, один блок 110 управления, предназначенный для управления коробкой 20 передач в транспортном средстве 1, и приспособленный для осуществления понижения передачи с первой передачи G1, для которой ускорение a отрицательно, до второй передачи G2, для которой ускорение a положительно или равно нулю. Понижение передачи включает, по меньшей мере, одну промежуточную ступень передачи между первой передачей G1 и второй передачей G2, причем каждая такая промежуточная передача длится в течение большего времени, чем пороговое значение T _i.

Система, описанная выше, также может быть изменена в соответствии с различными вариантами осуществления вышеупомянутого способа. Настоящее изобретение также относится к транспортному средству 1, например, грузовику или автобусу, который содержит, по меньшей мере, одну систему, как вышеупомянутая.

Фиг. 5 схематически изображает блок 110 управления, формирующий часть системы согласно изобретению. Блок 110 управления содержит блок 111 расчета, который может принимать форму в значительной степени любого подходящего типа процессора или микрокомпьютера, например, схемы для цифровой сигнальной обработки (цифровой сигнальный процессор (DSP)) или схемы с предопределенной конкретной функцией (специализированной интегральной схемы (ASIC)). Блок 111 расчета подключен к блоку 112 памяти, который встроен в блок 110 управления, и который предоставляет блоку 111 расчета, например, сохраненный программный код и/или сохраненные данные, которые необходимы блоку 111 расчета, чтобы быть способным производить вычисления. Блок 111 расчета также приспособлен, чтобы хранить частичные или окончательные результаты расчетов в блоке 112 памяти.

Блок 110 управления дополнительно снабжен устройствами 113, 114, 115, 116 для соответственно приема входных сигналов и отправки выходных сигналов. Эти входные и выходные сигналы могут содержать волновые формы, импульсы или другие атрибуты, которые устройства 113, 116 приема сигналов могут детектировать как информацию и которые могут быть преобразованы в сигналы, которые могут быть обработаны блоком 111 расчета. Затем эти сигналы предоставляются блоку 111 расчета. Устройства 114, 115 отправки сигналов приспособлены, чтобы преобразовывать сигналы, принятые от блока 111 расчета, чтобы создать, например с помощью модулирования сигналов, выходные сигналы, которые могут быть переданы другим частям системы для определения точек повышения передачи и понижения передачи. Специалист в данной области техники примет во внимание, что упомянутый компьютер может принимать форму блока 111 расчета, и что упомянутая память может принимать форму блока 112 памяти.

Каждое из соединений устройств для соответственно приема входных сигналов и отправки выходных сигналов может принимать форму одного или более из следующего: кабель, информационная шина, например шина контроллерной сети (CAN), шина информационно-ориентированной системы передачи (MOST) или некоторые другие конфигурации шин, или беспроводное соединение. Соединения 70, 80, 90, 100 на фиг. 1 также могут принимать форму одного или более из этих кабелей, шин или беспроводных соединений.

Наконец, настоящее изобретение не ограничивается вариантами его осуществления, описанными выше, но относится к и содержит все варианты осуществления в пределах объема охраны прикрепленных независимых пунктов формулы изобретения.

Группа изобретений относится к способу и системе управления коробкой передач, а также транспортному средству. Способ управления заключается в том, что осуществляют понижение передачи коробки передач с первой передачи на вторую передачу. Для первой передачи ускорение транспортного средства является отрицательным. Для второй передачи ускорение является положительным или равным нулю. При этом понижение передачи включает промежуточную ступень передачи между первой передачей и второй передачей. Промежуточная ступень длится в течение большего времени, чем пороговое значение. Система содержит блок управления, выполненный с возможностью управления коробкой передач на транспортном средстве. Транспортное средство, такое как грузовик или автобус, содержит вышеуказанную систему. Технический результат заключается в оптимальном использовании мощности двигателя при переключении передач. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.

1. Способ управления коробкой (20) передач, устанавливаемой на транспортное средство (1), отличающийся тем, что осуществляют понижение передачи коробки (20) передач с первой передачи (G1), для которой ускорение a транспортного средства (1) является отрицательным, на вторую передачу (G2), для которой ускорение a является положительным или равным нулю, при этом понижение передачи включает по меньшей мере одну промежуточную ступень передачи между первой передачей (G1) и второй передачей (G2), причем каждая такая промежуточная ступень длится в течение большего времени, чем пороговое значение T _i.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пороговое значение T _i используют в качестве параметра для определения количества промежуточных ступеней, вовлекаемых в переключение передачи между первой передачей (G1) и промежуточной ступенью передачи, и/или между двумя последовательными промежуточными ступенями передачи, и/или между промежуточной ступенью передачи и второй передачей (G2).

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что пороговое значение T _i используют в качестве параметра для определения количества промежуточных ступеней передачи между первой передачей (G1) и второй передачей (G2).

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что пороговое значение T _i является индивидуальным для каждой промежуточной ступени передачи.

5. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что пороговое значение T _i находится в пределах диапазона 1-15 секунд.

6. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что текущая промежуточная ступень передачи длится такое же количество времени, как и немедленно следующая промежуточная ступень передачи.

7. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что скорость вращения двигателя ω _G1 на упомянутой первой передаче (G1) используют в качестве входного параметра при осуществлении понижения передачи.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что скорость вращения двигателя ω _G1 на первой передаче (G1) является скоростью вращения двигателя, которую транспортное средство (1) принимает, когда его ускорение a становится отрицательным на первой передаче (G1).

9. Способ по п. 7, отличающийся тем, что скорость вращения двигателя ω _G1 на первой передаче (G1) является наивысшей скоростью вращения двигателя на первой передаче (G1).

10. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что наивысшая скорость вращения двигателя на каждой промежуточной ступени является такой же высокой, что и наивысшая скорость вращения двигателя на предшествующей промежуточной ступени, или превышает ее.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что наивысшая скорость вращения двигателя на каждой промежуточной ступени передачи принимает значение, которое превышает наивысшую скорость вращения двигателя на предшествующей промежуточной ступени передачи на величину p _i, представляющую собой значение допуска.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что соотношение между наивысшей скоростью вращения двигателя на каждой промежуточной ступени передачи и наивысшей скоростью вращения двигателя на предшествующей промежуточной ступени передачи выражено $${\omega }_T^{i+1}={\omega }_T^i+p_i$$ , где $${\omega }_T^{i+1}$$ - наивысшая скорость вращения двигателя на каждой промежуточной ступени передачи, а $${\omega }_T^i$$ - наивысшая скорость вращения двигателя на предшествующей промежуточной ступени передачи.

13. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что скорость вращения двигателя во время переключения передачи на промежуточной ступени передачи выше, чем скорость вращения двигателя во время переключения передачи на предшествующей промежуточной ступени передачи.

14. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что переключение передачи между первой передачей (G1) и промежуточной ступенью передачи, и/или между двумя последовательными промежуточными ступенями передачи, и/или между промежуточной ступенью передачи и второй передачей (G2) содержит одну или более ступеней передачи.

15. Система для управления коробкой (20) передач, содержащая по меньшей мере один блок (110) управления, выполненный с возможностью управления коробкой (20) передач на транспортном средстве (1), отличающаяся тем, что она выполнена с возможностью осуществления понижения передачи коробки (20) передач с первой передачи (G1), для которой ускорение a транспортного средства (1) является отрицательным, на вторую передачу (G2), для которой ускорение a является положительным или равным нулю, причем понижение передачи включает по меньшей мере одну промежуточную ступень передачи между первой передачей (G1) и второй передачей (G2), при этом каждая такая промежуточная ступень длится в течение большего времени, чем пороговое значение T _i.

16. Транспортное средство (1), например грузовик или автобус, отличающееся тем, что оно содержит по меньшей мере одну систему по п. 15.