用于控制机动车的方法和系统
阅读：13发布：2023-02-02
专利汇可以提供用于控制机动车的方法和系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种用于在退出操作的自由溜车阶段期间控制机动车的方法和系统，其中，调整 发动机 （2）的转速以匹配 变速器 （3）的输入转速，以便从操作的自由溜车阶段平顺退出至操作的正常阶段。在一个 实施例 中，基于综合 主减速器 速比、所选用于退出的变速器（3）的齿数比以及机动车（1）正在行进的速度，计算变速器（3）的输入转速。，下面是用于控制机动车的方法和系统专利的具体信息内容。
1.一种用于在退出操作的自由溜车阶段期间控制具有通过离合器驱动变速器的发动机的机动车的方法，其特征在于，所述方法包括确定是否出现用于退出操作的自由溜车的一个或多个条件，如果出现一个或多个条件，起动发动机，并基于变速器的输入转速将发动机转速调整至所需的发动机转速。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括确定变速器输入转速，并调整发动机转速以匹配变速器的输入转速。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定变速器输入转速包括测量变速器的输入转速。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定变速器的输入转速包括基于机动车的当前速度计算输入转速。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，计算变速器的输入转速包括使用选择用于退出的变速器的齿数比结合当前车辆速度和综合主减速器速比，计算变速器的输入转速。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使用所选的挡位感应系统确定所选用于退出的齿数比，以及在变速器输入转速的计算中使用已确定的齿数比。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使用预测挡位感应系统以预测接下来将要接合的挡位，以及在变速器输入转速的计算中使用预测的接下来将要接合的挡位的齿数比。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使用预测挡位感应系统确定选择用于退出的实际齿数比，以及在变速器输入转速的计算中使用实际齿数比。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的方法，其特征在于，在操作的自由溜车阶段期间，接合离合器，并且变速器处于空挡，用于退出操作的自由溜车阶段的一个或多个条件包括接合变速器的前进挡位。
10.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，其特征在于，在操作的自由溜车阶段期间，解离离合器，并且变速器挂上挡位，用于退出操作的自由溜车阶段的一个或多个条件包括要求由发动机提供扭矩。
11.一种用于在退出操作的自由溜车阶段期间控制具有通过离合器驱动变速器的发动机的机动车的系统，其特征在于，该系统包括可操作地确定是否出现用于退出操作的自由溜车阶段的一个或多个条件的控制器，如果出现一个或多个条件，则起动发动机并基于变速器的输入转速将发动机转速调整至所需的发动机转速。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，该系统还包括用于测量变速器输入转速的传感器，所需的发动机转速是与变速器的输入转速匹配的发动机转速。
13.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，控制器可操作地使用所选用于退出的变速器的齿数比，结合当前车辆速度和综合主减速器速比，计算变速器的输入转速，并且所需的发动机转速是与计算的变速器输入转速匹配的发动机转速。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，变速器是手动变速器，并且该系统还包括用于确定所选用于退出的齿数比的所选挡位感应系统。
15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，变速器是手动变速器，并且该系统还包括用于预测接下来将要接合的挡位的预测挡位感应系统，并且控制器在变速器输入转速的计算中可操作地使用预测的接下来将要接合的挡位的齿数比。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，预测挡位感应系统还用于确定所选用于退出的实际齿数比，并且控制器在变速器输入转速的计算中使用所选的实际齿数比。
17.根据权利要求11至16中的任何一项所述的系统，其特征在于，在操作的自由溜车阶段期间，变速器处于空挡，并且确定是否存在用于退出操作的自由溜车阶段的一个或多个条件包括感应变速器前进挡位的接合。
18.根据权利要求11至16中的任何一项所述的系统，其特征在于，在操作的自由溜车阶段期间，解离离合器，变速器挂上挡位，确定是否存在用于退出操作的自由溜车阶段的一个或多个条件包括感应由发动机提供扭矩的需求。
19.一种机动车，其特征在于，具有如权利要求11至18中的任何一项所述的系统。
20.一种用于控制具有在从操作的自由溜车阶段退出期间通过离合器驱动变速器的发动机的机动车的方法，其特征在于，实质上如本文所述参考附图。
21.一种用于在退出操作的自由溜车阶段期间控制具有通过离合器驱动变速器的发动机的机动车的方法，其特征在于，实质上如本文参考附图所述。
22.一种机动车，其特征在于，实质上如本文参考附图所述。
用于控制机动车的方法和系统
技术领域
背景技术
[0002] 已知具有通过离合器驱动变速器的发动机的机动车使用“自由溜车（free rolling）”来改善燃油经济性。在操作中的自由溜车期间，在机动车行驶的同时，发动机暂时关闭并从驱动车轮断开。断开动力传动系统从使机动车减速的力中除去发动机摩擦和泵气损失，从而允许其滑行更远。
[0003] 从操作的正常驱动阶段进入自由溜车阶段存在两种方式。首先，驾驶者可以在变速器中选择空挡，其次，在仍然选择行驶挡位时可以解离离合器。
[0004] 当必须退出自由溜车阶段、发动机需要重新起动或动力传动系统需要重新接合时，使用自由溜车出现困难。
[0005] 如果在变速器选择空挡的情况下发生“自由溜车”（FRIN），为了退出“自由溜车”，驾驶者踩下离合器踏板，选择挡位，之后释放离合器踏板以接合离合器。
[0006] 如果在变速器处于驱动挡位但离合器解离的情况下发生“自由溜车”（FRIG），为了退出“自由溜车”，驾驶者踩下加速器踏板以要求由发动机提供扭矩，或者踩下离合器，之后选择新的挡位，然后释放离合器踏板。
[0007] 在所有这些情况中，在退出这种操作中的自由溜车阶段期间接合离合器时，在发动机与变速器输入之间通常存在转速的不匹配。任何这种转速的不匹配将导致不期望的被驾驶者感受为碰撞或突然加速的扭矩扰动（torque disturbance），并将对驾驶者满意度具有负面影响。另外，如果存在大的不匹配，那么可能会发生不必要的离合器磨损和动力传动系组件的额外疲劳。
发明内容
[0008] 本发明的目的在于提供一种用于在退出操作的自由溜车阶段期间控制机动车的方法和系统，其便于平顺退出操作的自由溜车阶段。
[0009] 根据本发明的第一方面，提供一种用于在退出操作的自由溜车阶段期间控制机动车的方法，该机动车具有通过离合器驱动变速器的发动机，其中，该方法包括确定是否出现用于退出操作的自由溜车阶段的一个或多个条件，如果出现一个或多个条件，起动发动机并基于变速器的输入转速将发动机转速调整至所需的发动机转速。
[0010] 该方法还可以包括确定变速器输入转速，并调整发动机转速以匹配变速器的输入转速。
[0011] 确定变速器输入转速可以包括测量变速器的输入转速。
[0012] 确定变速器输入转速可以包括基于机动车当前速度计算输入转速。
[0013] 计算变速器输入转速可以包括使用选择用于退出的变速器的齿数比结合当前车辆速度和综合主减速器速比，计算变速器的输入转速。
[0014] 该方法还可以包括使用所选挡位感应系统确定所选用于退出的齿数比，以及在变速器输入转速的计算中使用已确定的齿数比。
[0015] 该方法还可以包括使用预测挡位感应系统以预测接下来将要接合的挡位，以及在变速器输入转速的计算中使用预测的接下来将要接合的挡位的齿数比。
[0016] 该方法还可以包括使用预测挡位感应系统确定选择用于退出的实际齿数比，以及在变速器输入转速的计算中使用实际齿数比。
[0017] 在操作的自由溜车阶段期间，可以接合离合器，并且变速器可以处于空挡，用于退出操作的自由溜车阶段的一个或多个条件可以包括接合变速器的前进挡位。
[0018] 在操作的自由溜车阶段期间，可以解离离合器，变速器可以挂上挡位，用于退出操作的自由溜车阶段的一个或多个条件包括要求由发动机提供扭矩。
[0019] 根据本发明的第二方面，提供一种用于在退出操作的自由溜车阶段期间控制机动车的系统，该机动车具有通过离合器驱动变速器的发动机，其中，该系统包括可操作地确定是否出现用于退出操作的自由溜车阶段的一个或多个条件的控制器，如果出现一个或多个条件，则起动发动机并基于变速器的输入转速将发动机转速调整至所需的发动机转速。
[0021] 控制器可以可操作地使用所选用于退出的变速器的齿数比结合当前车辆速度和综合主减速器速比，计算变速器的输入转速，并且所需的发动机转速可以是与计算的变速器输入转速匹配的发动机转速。
[0022] 变速器可以是手动变速器，并且该系统还可以包括用于确定所选用于退出的齿数比的所选挡位感应系统。
[0023] 变速器可以是手动变速器，该系统还可以包括用于预测接下来将要接合的挡位的预测挡位感应系统，并且控制器可以在变速器输入转速的计算中可操作地使用预测的接下来将要接合的挡位的齿数比。
[0024] 在该情况下，预测挡位感应系统还可以用于确定所选用于退出的实际齿数比，并且控制器可以在变速器输入转速的计算中使用所选的实际齿数比。
[0025] 在操作的自由溜车阶段期间，变速器可以处于空挡，并且确定是否存在用于退出操作的自由溜车阶段的一个或多个条件可以包括感应变速器前进挡位的接合。
[0026] 在操作的自由溜车阶段期间，可以解离离合器，变速器可以挂上挡位，确定是否存在用于退出操作的自由溜车阶段的一个或多个条件可以包括感应由发动机提供扭矩的需求。
[0028] 本发明现在将通过示例的方式参考以下附图进行描述：
[0029] 图1A为根据本发明的一个方面的机动车的示意图；
[0030] 图1B是如图1A所示的机动车的动力传动系的一部分的示意图；
[0032] 图2B是示出变速器台架换挡选择器缸体的运动的视图，2D选择的挡位传感器感应该运动的轴向（X轴）和旋转（Y轴）位置；
[0033] 图3A为台架换挡选择器缸体从动件的第一视图；
[0034] 图3B为图3A所示的台架换挡选择器缸体从动件的第二视图；
[0035] 图4为变速器台架换挡机构的视图，其更详细地示出了图2B所示的台架选择器缸体；
[0036] 图5为图2A所示的部分变速器的更详细的视图，示出了2D目标和2D磁性传感器阵列的位置；
[0037] 图6A为穿过图3A和3B所示的台架选择器缸体从动件的部分的放大截面图，示出了处在空挡位置的台架选择器从动件；
[0038] 图6B为穿过图3A和3B所示的台架选择器缸体从动件的部分的放大截面图，示出了处在偶数挡位入挡（pull-in）位置的台架选择器从动件；
[0039] 图6C为穿过图3A和3B所示的台架选择器缸体从动件的部分的放大截面图，示出了处在奇数挡位入挡位置的台架选择器从动件；
[0041] 图7B为根据本发明的可预测挡位感应系统的一个实施例，变速器台架选择器缸体旋转位置与显示两个平面内或旋转的检查点的信号输出之间的关系的放大示图；
[0042] 图8A是示出了根据本发明预测挡位感应系统的第二实施例的多个平面内和平面检查点间的H型槽道选择器机构的示意图；
[0043] 图8B为示出了变速器台架选择器缸体轴向位置和示出了图8A指出的平面检查点间的信号输出之间的关系的图表；
[0044] 图8C为示出了变速器台架选择器缸体旋转位置和示出了图8A指出的平面内检查点的信号输出之间的关系的图表；
[0045] 图8D是示出了形成预测挡位感应系统的第三实施例的一部分的多个换挡杆传感器位置的H型槽道换挡导杆的底面视图；
[0046] 图9是示出了用于各种变速器速比的车速和发动机转速之间的关系的图表；
[0047] 图10是用于预测挡位接合的方法的第一实施例的简化流程图；
[0048] 图11是用于预测挡位接合的方法的第二实施例的简化流程图；
[0049] 图12是用于在退出操作的自由溜车阶段期间控制机动车的方法的简化流程图。
具体实施方式
[0050] 首先参考图1至图6C，示出了具有发动机2的机动车1，发动机2通过离合器10驱动连接至手动齿轮箱/变速器3。变速器3包括换挡杆11，通过该换挡杆，驾驶者可以使用H型槽道选择器机构选择变速器3的各个挡位。
[0051] 动力传动系控制模块（Powertrain Control Module，PCM）4形式的电子处理单元用于控制机动车1的动力传动系。PCM4包括用于控制发动机2操作的发动机控制单元6和用于确定变速器3的操作状态的变速器状态模块5。
[0052] PCM4设置用于从传感器9接收多个输入或信号，包括来自发动机转速传感器9e的发动机转速、来自与车轮“W”相关联的车速传感器9v的车速、来自离合器踏板传感器9c的离合器踏板位置、来自加速器踏板位置传感器9a的节流阀位置、来自制动踏板传感器9b的制动踏板位置中的一个或多个，并且还可以接收关于机动车1上的其他组件的信息。
[0053] 发动机控制单元6可以使用来自传感器9的部分或全部输入来控制发动机2的操作，特别是发动机2的转速。应当理解，发动机控制单元6和变速器状态模块5可以是独立的处理单元，或形成单个电子处理器，如所示的PCM4的一部分。
[0054] 参考图1B，发动机具有输出2a，其驱动离合器10以与发动机2的曲轴相同的速度旋转。在实际操作中，通过发动机2的调速轮形成输出2a。离合器10用于将输出2a可释放地连接至变速器3的输入3i，在多数情况下，这由变速器3的输入轴形成。
[0055] 应当理解，当不滑动地接合离合器10时，发动机输出2a的转速与变速器输入3i的转速相同。当解离离合器10时，发动机输出转速和变速器输入转速之间不存在直接关系，但变速器输入转速与车辆速度和变速器3的齿数比加上机动车1的“综合主减速器速比”相关。
[0056] 本文术语“综合主减速器速比”是指车轮“W”的溜车速比和动力传动系的实际主减速器速比的结合，使用以下公式可以由其确定变速器3的输入转速：
[0057] TI=Vx{RT x RC]
[0058] 其中：
[0059] TI是以每分钟转数表示的输入3i对变速器3的旋转速度；
[0060] V是米/秒表示的机动车1的速度；
[0061] RT是所选的齿数比；以及
[0062] RC是综合主减速器速比。
[0063] 例如，如果机动车以20kph运动，那么对于一个变速器3设置，变速器的输入转速将是：
[0064] 一挡(1g)=2000RPM(10kph/1000RPM)
[0065] 二挡(2g)=1333RPM(15kph/1000RPM)
[0066] 三挡(3g)=1000RPM(20kph/1000RPM)
[0067] 四挡(4g)=800RPM (25kph/1000RPM)
[0068] 五挡(5g)=667RPM (30kph/1000RPM)
[0069] 六挡(6g)=400RPM (50kph/1000RPM)
[0070] 其中：
[0071] RT一挡=4:1
[0072] RT二挡=2.67:1
[0073] RT三挡=2.0:1
[0074] RT四挡=1.6:1
[0075] RT五挡=1.33:1
[0076] RT六挡=0.8:1
[0077] 并且
[0078] RC=1.5:1
[0079] 应当理解，本文术语“手动变速器”是指各个齿数比由机动车1的驾驶者通过移动换挡杆11手动选择的变速器。
[0080] 还应当理解，离合器10的接合和解离由机动车1的驾驶者手动控制，或在电子离合器（e-clutch）的情况下响应于驾驶者动作由电子控制。电子离合器是电子控制的离合器，其中，使用传感器监控离合器踏板位置，并且通过电子控制的执行器执行实际离合器接合/解离。
[0081] 机动车1包括可预测挡位感应系统的第一实施例，其包括变速器状态模块5、2D磁性目标8和2D所选的挡位传感器7，结合形成2D所选的挡位传感器对。变速器状态模块5设置用于接收来自附接于变速器3的外壳3B的所选的挡位传感器7的信号。所选的挡位传感器7是2D磁性PWN传感器阵列，其基于与台架选择器缸体3A形式的换挡选择器组件相关的所选的挡位传感器7和2D磁性目标8之间的通量的变化提供信号。所选的挡位传感器7结合单个2D传感器阵列中的旋转位置传感器和轴向位移传感器。
[0082] 图2A、图4和图5示出了由位于主变速器外壳3B内的换挡台架选择器缸体3A构成的典型的“H型槽道”变速器构造。当变速杆11前后运动以分别选择奇数和偶数挡位时，换挡台架选择器缸体3A旋转，并且当变速杆11左右运动以改变变速杆在其中运动的换挡杆平面时，换挡台架选择器缸体3A轴向运动。倒车挡可以根据变速器3的设置而设置为奇数挡位或偶数挡位。应当理解，换挡台架选择器缸体3A可以设置成使前后运动引起选择器缸体轴向运动，并且左右运动引起选择器缸体旋转，来自2D传感器阵列的输出可以相应地理解。
[0083] 换挡杆11通过线缆驱动连接至一对杆21A、21B，杆21A、21B形成驱动换挡台架选择器缸体3A的换挡台架总成20的一部分。
[0084] 2D磁性目标8附接至换挡台架选择器缸体3A，在所述示例中，所选的挡位传感器7位于变速器外壳3B外部，并检测磁性目标8的轴向和旋转运动。然而，应当理解，所选的挡位传感器7也可以安装在变速器外壳3B内部。
[0085] 图2B示出了当选择不同挡位时，磁性目标8的运动。
[0086] 图3A、3B、6A、6B和6C示出了附接至选择器缸体3A并随其旋转的从动件3C，所述从动件3C具有三个止动器3E，与空挡位置对应的中央止动器、中央止动器一侧的奇数挡位止动器和中央止动器另一侧的偶数挡位止动器。球3D被弹簧偏置（在图6A、6B和6C中以箭头“S”示意性地表示），用于接合止动器3E中的一个。球3D由变速器外壳3B直接或通过托架滑动支承。应当理解，球3D可以由具有半球形末端的弹簧偏置销钉代替。止动器3E限定对应于变速器3的第一排挡位的选择位置、第二排挡位的选择位置和空挡位置的第一、第二和第三旋转位置，特别地，位于空挡止动器和挂挡止动器之间的尖峰确定在松开挡位杆11的情况下，变速器3将移入挡位（入挡，pull-in）还是移入空挡（非入挡，no pull-in），这将在下文具体描述。
[0087] 以变速器3开始，可以看出，存在磁性目标8至选择器缸体3A的机械连接形式的与磁性目标8的物理连接，以及所选挡位传感器7至变速器外壳3B的机械连接形式的与所选挡位传感器7的物理连接。
[0088] 在所选挡位传感器7和磁性目标8之间存在磁通连接，使磁通变化可以通过所选挡位传感器7感应，以提供指示选择器缸体3A的轴向和旋转位置、以及由此指示变速器处于奇数挡位、偶数挡位还是空挡以及指示将要接合奇数和偶数挡位中的哪个挡位的信号。
[0089] 所选挡位传感器7连续输出指示选择器缸体3A的旋转和轴向位置的信号，这些信号通过对比输出信号与各个检查点来预测接下来将要接合的挡位。
[0090] 例如，通过执行测试工作，可以确立选择器缸体3A的入挡旋转位置。偶数和奇数挡位入挡位置分别如图6B和6C所示。
[0091] 在图6A中，所示选择器缸体3A处在空挡位置，在图6B和6C中，所示选择器缸体3A处在相应于偶数入挡点（EPI）和奇数入挡点（OPI）的位置处。在这种情况下，当选择器缸体3A从空挡位置旋转Ω度时，到达偶数入挡点，当选择器缸体3A从空挡位置旋转-β度时，到达奇数入挡点。图6A至6C中，选择器缸体3A顺时针旋转表示为正角度，逆时针旋转表示为负角度。
[0092] 如果已知这些入挡位置（EPI和OPI）已经到达的旋转位置，并且校准所选的挡位传感器7，使变速器状态模块5能够从来自所选的挡位传感器7的信号确定何时到达这些旋转位置，之后，在实际接合挡位之前，这可用于预测接合的挡位将是奇数挡位还是偶数挡位。通过将该信息与由所选挡位传感器7生成的轴向位置信号确定的选择器缸体3A的轴向位置结合，变速器状态模块5能够预测接下来要接合的挡位。
[0093] 本领域技术人员应当理解，各个奇数和偶数入挡点为换挡缸体3A的旋转位置，其中，各种作用力将旋转换挡缸体3A，使球3D完全与各自的止动器3E接合，并将接合相应的挡位。也就是说，在入挡点处及超过入挡时，变速器将自动移入挡位，并在到达入挡点之前变速器将返回空挡位置。
[0094] 现在参考图7A和7B，变速器状态模块5的两个输入，感应的旋转位置信号（Y轴）和感应的轴向位移信号（X轴）。为了更加精确，所选的挡位传感器7输出范围内（在该情况下在10%至90%之间）或范围外（在该情况下在>90%或<10%）的PWM信号。变速器状态模块5的输入驱动器软件解释PWM，如果PWM在范围外(>90%或<10%)，输入驱动器软件将质量信号设置为错误（FAULT）。应当理解，通过示例提供10%至90%的范围，但本发明不限于使用这样的范围。
[0095] 如果PWM信号在范围内（在10%至90%之间），输入驱动器软件将质量信号设置为良好（OK）。变速器状态模块5之后将PWM信号与阈值对比，以确定空挡选择与否，奇数挡位选择与否，偶数挡位选择与否，是否已经到达奇数挡位入挡点（OPI）以及是否已经到达偶数挡位入挡点（EPI）。
[0096] 由图7A可以看出，六速变速器具有奇数挡位和倒挡安装于一排、偶数挡位安装于另一排的常规H型槽道排列，挡位排列在多个换挡杆平面内，其中具有排列的倒挡，在剩下的平面中有两个前进挡位，即，第一和第二挡（1/2平面）、第三和第四挡（3/4平面）及第五和第六挡（5/6平面）。
[0097] 现在参考图7B，如果PWM信号实质上是90%，则变速器状态模块5将其解释为已经选择其中一个偶数挡位的指示，如果PWM信号实质上是10%，则变速器状态模块5将其解释为已经选择其中一个奇数挡位的指示，如果PWM信号实质上是50%，则变速器状态模块5将其解释为已经选择空挡的指示。
[0098] 应当理解，所有这些附图在实际操作中存在偏差带，例如，变速器状态模块5也可以用如下逻辑测试很好地操作旋转方向：
[0099] 如果85%
[0100] 如果10%
[0101] 如果45%
[0102] 除了这些挂挡评估，变速器状态模块5还对比来自所选挡位传感器7的旋转位置信号和用于偶数挡位入挡点（EPI）及奇数挡位入挡点（OPI）的两个旋转检查点，用于预测接下来将要接合的挡位。
[0103] 例如，如图7B所示，变速器状态模块5对旋转方向执行如下逻辑测试：
[0104] 如果PWM<30%，则预测的下一挡位为奇数；（4）
[0105] 如果PWM>70%，则预测的下一挡位为偶数。（5）
[0106] 其中，预定的旋转检查点EPI和OPI分别为70%和30%。
[0107] 使用该逻辑，变速器状态传感器5能够通过将其与换挡缸体3A的轴向位置结合，在实际接合之前，预测接下来将要接合的挡位。之后，该信息可以提前若干微秒（20-40ms）发送至其他要求在挡位实际接合之前确认挡位选择的控制系统，例如，HMI挡位指示器或发动机控制单元6。
[0108] 应当理解，也可以将所选的挡位传感器7设置成当变速器3处于空挡时，相应的标称传感器信号为50%，当变速杆向前移入其中一个奇数挡位时，传感器信号增加到50%以上，当选择其中一个偶数挡位时，传感器信号减少到50%以下，因此，上述的逻辑测试将是颠倒的，例如：
[0109] 如果85%
[0110] 如果10%
[0111] 如果45%
[0112] 如果PWM<30%，则预测的下一挡位为偶数；（4’）
[0113] 如果PWM<70%，则预测的下一挡位为奇数；（5’）
[0114] 返回参考图7A，示出了来自所选挡位传感器7对轴向或X轴方向上的输出信号，可以看出，对于通过示例示出的六速变速器：
[0115] 如果PWM=10%，选择倒挡平面；
[0116] 如果PWM=40%，选择第一/第二挡位平面；
[0117] 如果PWM=70%，选择第三/第四挡位平面；
[0118] 如果PWM=90%，选择第五/第六挡位平面；
[0119] 与上述相同，偏差带可以应用于这些附图，以允许结构的磨损或误差，因此，在实际操作中，变速器状态模块对于轴向方向可以执行逻辑测试：
[0120] 如果10%
[0121] 如果37.5%
[0122] 如果67.5%
[0123] 如果85%
[0124] 变速器状态模块5可以使用上述逻辑测试（4）和（5），结合测试（6）至（9）的其中一个，用于预测接下来将要接合的挡位（N2G），如表1列出如下：
[0125]已通过测试 已通过测试(4) 已通过测试(5)
6 N2G=倒挡 /
7 N2G=第一 N2G=第二
8 N2G=第三 N2G=第四
9 N2G=第五 N2G=第六
6 N2G=倒挡 /
7 N2G=第一 N2G=第二
8 N2G=第三 N2G=第四
9 N2G=第五 N2G=第六
[0126] 表1
[0127] 之后，当挡位实际接合时，变数器状态模块5可以确认，使用上述逻辑测试（1）和（2），结合测试（6）至（9）的其中一个，在确认后接收来自所选的挡位传感器7的已接合的挡位（EG），如表2列出如下：
[0128]已通过的测试 已通过的测试(2) 已通过的测试(1)
6 EG=倒挡 /
7 EG=第一 EG=第二
8 EG=第三 EG=第四
9 EG=第五 EG=第六
6 EG=倒挡 /
7 EG=第一 EG=第二
8 EG=第三 EG=第四
9 EG=第五 EG=第六
[0129] 表2
[0130] 因此，预测感应系统还提供与实际接合哪一挡位有关的信息。
[0131] 应当理解，如关于旋转校正所述的，轴向位置校正可以与上述10%=第六挡位及90%=倒挡相反，在该情况下，对平面的逻辑测试将不同于上述的那些。
[0132] 尽管预测挡位感应系统已经针对使用2D磁体并产生PWM输出的PWM磁性所选传感器的使用进行了说明，但本发明不限于产生PWM输出的传感器的使用，其同样适用于产生可变电压输出而非PWM输出的位移传感器的使用。
[0133] 应当理解，预测挡位感应系统不限于使用用于所选挡位传感器的单个2D磁性传感器阵列7，其也可以通过使用3D传感器和磁性设置或两个单独的传感器执行，一个用于感应旋转运动，一个用于感应轴向运动。
[0134] 应当理解，本发明不限于六挡前进速度变速器或如图7A所示的空挡定位，本发明可以应用于具有相同益处的具有不同数量的前进速度或不同的倒挡位置的变速器。
[0135] 现在参考图8A至8C，示出了可预测挡位感应系统的第二实施例的部件，其与前述大部分是相同的，因此，将不再详细描述。
[0136] 该第二实施例与上述第一实施例之间的主要区别在于，除了与位于换挡平面的入挡点相关的平面内检查点，还提供位于换挡平面之间的多个平面间检查点。
[0137] 首先参考图8A，示出了多个平面内检查点Ra、1a、2a、3a、4a、5a和6a。检查点Ra、1a、3a和5a对应于上述奇数挡位入挡点（OPI），检查点2a、4a和6a对应于上述偶数挡位移入点（EPI）。可预测挡位系统使用这些检查点如上所述操作，并且如上所述能够用于预测接下来将要接合的挡位。
[0138] 除了这些平面内检查点Ra、1a、2a、3a、4a、5a和6a，还存在多个平面间检查点R/1b、1/2b、3/4b和1/2a、3/4a、5/6a。
[0139] 平面间检查点的功能在于，在变速器3仍处于空挡时提供对将要选择的潜在平面的早期指示。
[0140] 图8B示出了平面间检查点R/1b、1/2b、3/4b、1/2a、3/4a和5/6a作为所选的挡位传感器7的轴向位移传感器输出的%PWM输出，图8C重复了图7B，图8C中的平面内检查点（Ra、1a、3a和5a以及2a、4a和6a）分别对应于图7B所示的OPI和EPI检查点。
[0141] 由于平面间检查点是设置点，因此他们不受到机构中的偏差影响，因此，可以使用单个值。
[0143] R/1b=17.5%
[0144] 1/2a=32.5%
[0145] 1/2b=45%
[0146] 3/4a=65%
[0147] 3/4b=75%
[0148] 5/6a=85%
[0149] 这些用于在挡位选择过程早期确定可能要选择的平面，并由此确定两个潜在挡位速比中的一个。
[0150] 因此，根据第二实施例的预测挡位感应系统能够提供更多时间采取其他动作，例如，通过提供对所需动作的早期指示协调发动机转速和变速器输入转速。
[0151] 应当理解，驾驶者将换挡杆11从空挡移入驱动挡位所用的时间相对较短，因此，在挡位位置选择过程早期提供的任何其他信息对需要知道所选挡位的系统来说潜在地非常有用。
[0152] 现在参考图10，示出了执行用于在上述类型的多级手动变速器中预测将要接合的挡位的方法的第一实施例所需的基本步骤。
[0153] 该方法在框100处以开启事件开始，之后在框110处，驾驶者解离离合器，为挡位改变或选择挡位作准备。
[0154] 之后该方法前进至框120，其中所选挡位传感器7用于监控换挡组件如换挡缸体3A的动作，并在框130确定换挡杆平面。也就是说，在框130处，确定挡位杆11当前处于哪个换挡平面内。
[0155] 之后，在框140处，确定是否已经到达入挡点或平面内检查点EPI、OPI的其中之一。如果已经到达平面内检查点EPI、OPI之中的一个，则该方法进入框150，但如果未到达平面间检查点EPI、OPI之中的任何一个，则该方法循环返回框130，并将继续围绕框130、140循环，直至已经到达平面内检查点EPI、OPI。
[0156] 在框150处，确定已经到达哪个平面内检查点，并基于该判断，如果已经到达奇数挡位平面内检查点OPI，该方法行进到框160，如果已经到达偶数挡位平面内检查点EPI，该方法行进到框170。
[0157] 在框160和170处，来自框130的平面信息与有关将要选择的挡位是奇数还是偶数的信息结合，提供接下来将要选择的挡位的预测，在框180处，该预测提供至任何需要该信息的系统。
[0158] 之后，该方法进入框190，在此确定是否已经发生关闭事件，如果已经发生，该方法在框200处结束，如果还未发生，该方法继续进入框195，在此，储存实际选择的挡位用于进一步使用，之后在框196处将该信息提供至需要挡位状态信息的系统，作为在框180中提供的预测的确认。
[0159] 之后，该方法继续进入框197，此处，驾驶者重新接合离合器10，之后在框197处暂停，直到驾驶者下一次断开离合器10，在该时间点返回框110以重新开始该方法。
[0160] 现在参考图11，示出了执行用于在上述类型的多级手动变速器中预测将要接合的挡位的方法的第二实施例所需的基本步骤。
[0161] 该方法在框1100处以开启事件开始，之后在框1110处，驾驶者解离离合器10，为挡位改变或挡位选择做准备，读取当前存储的轴向和旋转位置的值，或者读取当前所选的挡位状态。
[0162] 之后，该方法进行至框1120，其中所选的挡位传感器7用于监控换挡组件，如换挡缸体3A的动作，在框1125处，确定换挡杆是在同一平面内（%PWM信号实质上不变）移动，在对应于升挡的向增挡位方向上（%PWM信号增加）移动，还是在对应于降挡的减挡方向上（%PWM信号减小）移动。基于此判断，如果所在平面没有改变，该方法进行至框1200，如果向上改变，则进行至框1130，如果向下改变，则进行至框1140。
[0163] 在框1130中，检测是否已经经过上升改变平面间检查点，如果是，则该方法进入框1150，但如果不是，则循环返回框1120。相似地，在框1140中，检测是否已经经过下降改变平面间检查点，如果是，则该方法进入框1150，但如果不是，则循环返回1120。
[0164] 框1130和1140允许使用不同的上升变化和下降变化平面间检查点，但应当理解，如果不考虑挡位变化方向使用相同的检查点，该方法可以由框1120进入检测是否已经经过任何平面间检查点的框，如果是，则进入框1150，但如果不是，则返回1120。
[0165] 在框1150中，基于已经经过的检查点，向需要知道接下来的挡位比之前接合的挡位更高还是更低的任何系统提供过渡的预期换挡杆平面。这可以是多阶段步骤，信息随着经过各种平面间检查点更新，直到在框1200处，经过入挡点。也就是说，如果框1200中的测试失败，该方法可以可选地循环返回步骤1150，而不同于示出的框1120。
[0166] 现在继续框1200，确定是否已经到达入挡点，即平面内检查点。如前述，平面内检查点EPI、OPI用于确定将要选择的挡位是奇数挡位还是偶数挡位。如果没有到达入挡点，该方法循环返回1120，如果已经到达入挡点，该方法进入框1300，在此，确定换挡杆平面，并且确定已经到达的入挡点用于奇数挡位还是偶数挡位。
[0167] 之后，在框1600和1700中，由框1300确定的换挡杆11当前所在的换挡平面结合已知的入挡方向，产生对接下来选择的挡位的预测。
[0168] 之后，在框1800中，向需要该信息的任何系统提供该预测。
[0169] 之后，该方法进入框1900，在此确定是否已经发生关闭事件，如果是，该方法在框2000处结束，如果不是，该方法继续至框1950，在此储存实际选择的挡位用于后续使用，之后在框1960处，向需要知道挡位状态的系统提供该信息，作为对在框1800处提供的预测的确认。
[0170] 之后，该方法继续进入框1970，在此，驾驶者重新接合离合器10，之后在框1970处暂停，直至驾驶者下一次解离离合器10，在该时间点，返回框1110，重新开始该方法。
[0171] 应当理解，上述用于预测接下来将要接合的挡位的方法的两个实施例通过示例的方式提供，并且，本发明不限于所述的具体步骤或执行步骤的顺序。
[0172] 现在参考图8D，示出了形成预测挡位感应系统的第三实施例的一部分的预测挡位传感器，其可以用于代替上述的两个优选实施例。
[0173] 在该情况下，使用大量单独的传感器SR、S1、S2、S3、S4、S5、S6，PR、P1、P2、P3、P4、P5和P6监测换挡杆11。变速杆具有附接其上的磁性目标（未示出），当其经过或靠近传感器SR、S1、S2、S3、S4、S5、S6，PR、P1、P2、P3、P4、P5和P6的其中一个时，发生磁性连接，这通过变速器状态模块5监测，以形成预测挡位感应系统。
[0174] 此处示出两类传感器，第一类SR、S1、S2、S3、S4、S5和S6的每一个提供可以用于指示变速器何时完全处于与这些传感器相关联的各挡位中的信号，第二类PR、P1、P2、P3、P4、P5和P6是检查点传感器，其提供可以用于指示变速器3何时几乎挂上挡位的信号。也就是说，第二类传感器用于指示何时已经到达上述的入挡点，而不仅提供将要接合的挡位是奇数还是偶数的指示，并且还提供平面信息，以便明确将要接合的挡位。在图8D中，所示换挡杆11处在一挡选择位置11G和空挡位置11N。
[0175] 可以理解，更多的传感器还可以位于H型槽道的平面之间，以提供平面运动间的反馈，从而提供与图8A所示的检查点R/1b,1/2b,3/4b和1/2a,3/4a,5/6a提供的相似的信息。
[0176] 因此，在一些情况下，该预测挡位感应系统的使用可以提供将发动机转速与变速器的输入3i的转速协调或同步的更多时间。
[0177] 在手动变速器设置中，只要解离离合器10，发动机2的转速与变速器3的输入转速之间就不存在关系，即使在变速器3的输入3i安装转速传感器，也将不提供具体信息，直至实际接合挡位，也就是说，在选择空挡期间，对变速器3的输入3i的最终转速是未知的。因此，用于调整发动机转速的有效时间仅仅是在实际接合挡位之后同时驾驶者接合离合器10的时间。
[0178] 然而，根据本发明的一些实施例，接下来将要接合的挡位可以使用预测挡位感应系统预测，以便提供更多时间用于将发动机输出2a与变速器的输入3i同步。也就是说，在FRIN系统或FRIG系统的情况下，在实际接合挡位之前，当经过入挡检查点或经过平面间或平面检查点间选择新挡位或时，所需的同步转速是已知的，从而提供更多时间，用于将发动机转速调整至所需转速。
[0179] 现在参考图9，示出了涉及发动机转速对应图1所示的机动车1的车速的图表。
[0180] 线X-X示出了对于20kph的车速的各种发动机转速，1g-6g表示一至六挡。
[0181] 由图9可以看出，相应的发动机转速为：一挡2000RPM；二挡1333RPM；三挡1000RPM；四挡800RPM；五挡667RPM；以及六挡400RPM。
[0182] 因此，取决于所选用于退出操作的自由溜车阶段的挡位，发动机2在理论上需要调整至发动机转速范围在2000RPM至400RPM。然而，在实际操作中，驾驶者可能知道，在这样的低速情况下，只有一挡、二挡和三挡可能适用于从操作的自由溜车阶段退出。在本发明的一些实施例中，如果所选挡位过高或过低，该系统包括驾驶者警告装置。例如，如果发动机转速低于1000RPM或高于3000RPM，为驾驶者提供警告，该警告可以是听觉警告或视觉警告，例如，警告灯亮或二者皆有。
[0183] 在另一离合器10是电子离合器的实施例中，如果所选挡位过高或过低，那么离合器10的接合会受到抑制。
[0184] 另外，如果机动车1的速度在操作的自由溜车阶段降至预定的最小值以下，自由溜车退出不能完成，并且电子控制器可以以常规停止-起动控制器的方式操作。也就是说，如果车速为零或近似为零，车辆不再自由溜车，而是静止的。
[0185] 用于在退出操作的自由溜车阶段期间控制机动车1的方法根据以下方式的一个实施例操作。
[0186] 动力传动系控制模块4接收来自各个传感器的输入，特别是来自车速传感器9v、发动机转速传感器9e和选择挡位传感器7的输入。
[0187] 机动车1的速度用于提供所需对发动机转速的评估，并受到持续监测和更新。应当理解，用于提供车速信息的其他装置可用作车速的输入，例如，全球定位系统（GPS）信息，并且本发明不限于使用车速传感器。
[0188] 变速器状态模块5可操作地以上述方式向发动机控制单元6提供关于当前接合挡位或预测的接下来将要接合的挡位的信息，发动机控制单元6使用该信息基于关于当前车速的信息将发动机转速调整至所需的发动机转速。通过该方式，同步速度中的误差降至最低，可以确保平顺地提供驱动。如果所使用的信息基于预测的接下来将要接合的挡位，那么当已知实际接合的挡位时，可以确认所需发动机转速或对其进行微调。
[0189] 还应当理解，在其他实施例中，向发动机控制单元6提供的信息可以是所需发动机转速，并且在该情况下，发动机控制单元6仅提供控制功能，用以将发动机转速驱动至所需转速。
[0190] 因此，总的来说，用于控制退出操作的自由溜车阶段的系统包括用于通过离合器10向变速器3提供驱动的发动机2，用于向动力传动系控制模块4，特别是向变速器状态模块5提供指示变速器3的接合状态的信息的挡位传感器，用于控制和调整发动机2转速的发动机控制单元6，以及供动力传动系控制模块4使用的指示机动车1速度的信息源。
[0191] 参考图12，示出了用于在退出操作的自由溜车阶段控制具有FRIN系统的机动车的方法的一般实施例。
[0192] 该方法在框300处以开启事件开始，之后进入框305，其中发动机2运转，机动车1按照任何其他机动车以正常的操作阶段操作。
[0193] 该方法之后进入框310，其中检查是否出现用于进入操作的自由溜车阶段的条件。在FRIN系统的情况下，这些条件包括在机动车1仍然移动的同时，变速器3置于空挡条件。
该条件还可以包括要求机动车1的速度在预定限度之间。如果不满足进入条件，该方法循环通过框305和310，直到满足进入条件，此时该方法进行到框312，其中停止发动机2，机动车1已进入操作的自由溜车阶段。
该条件还可以包括要求机动车1的速度在预定限度之间。如果不满足进入条件，该方法循环通过框305和310，直到满足进入条件，此时该方法进行到框312，其中停止发动机2，机动车1已进入操作的自由溜车阶段。
[0194] 之后，该方法进入框315，其中，检查是否存在用于退出操作的自由溜车阶段的条件，在FRIN系统的情况下，将包括解离离合器10，接合驱动挡位，或者在使用预测挡位感应系统的系统的情况下，直到提供将要接合的挡位的指示。
[0195] 如果没有出现这些条件，发动机2将保持停止，机动车1将保持在操作的自由溜车阶段，该方法返回框312。该方法将继续沿框312和315循环，直至满足退出自由溜车阶段的条件。
[0196] 当满足框315中的条件时，该方法进入框318，创建接合用于退出的挡位，或者在使用预测挡位感应系统的系统的情况下，创建用于退出的预测的挡位并起动发动机2。应当理解，起动发动机2可以是在确定退出挡位的步骤之后或与其同时执行的单独的步骤。
[0197] 之后，该方法进入框320，其中，确定用于退出所需的发动机转速。这可以使用传感器通过对变速器3的输入3i的旋转速度进行直接测定得出，或基于接合的或预测将要接合的挡位进行计算得出。
[0198] 只要已知所需的发动机转速，该方法进入框325，其中，通过发动机控制单元6调整发动机2的转速，以匹配所需的发动机转速。
[0199] 之后，该方法进入框328，其中，确定离合器10是否已经实际上接合。如果离合器未接合，该方法通过框329返回框320，如果车速在速度接近于零的预定最小速度（Vmin）以上，那么重新执行框320、325和328。如果车速在最小速度以下，那么在框329处检测该速度，并且该方法在框360结束。
[0200] 如果在框328处，确定离合器已经接合，并且完成从自由溜车阶段的退出，那么该方法进入框330，以检查关闭事件是否已经发生。
[0201] 如果关闭事件未发生，该方法由框330返回框305，但如果关闭事件已经发生，该方法由框330进入框350，在此处结束。
[0202] 如果在挡位接合与离合器接合之间的时间段内，机动车1的速度是恒定的，将不需要进行发动机转速微调。但是，如果机动车的速度1已经改变，那么从框328返回框320，确保在确定所需的发动机转速时，将考虑到这种车速变化，该微调处理将继续，直至驾驶者接合离合器10。
[0203] 现在将参考图12针对FRIG系统描述该方法，其中，自由溜车发生在驱动挡位。
[0204] 该方法在框300处以启动事件开始，之后进入框305，其中发动机2运转，机动车1以正常的操作阶段操作。
[0205] 之后，该方法进入框310，其中，检查是否出现用于进入操作的自由溜车阶段的条件。在FRIG系统的情况下，这些条件包括不需要从发动机2提供扭矩，以及在机动车1仍然移动的同时离合器10自动解离。也就是说，踩下离合器踏板，不踩下加速器踏板。条件还可以包括要求机动车1的速度在预定限度之间。如果不满足进入条件，该方法通过框305和310循环，直至满足进入条件，此时，该方法进入框312，其中，停止发动机2，并且机动车1已经进入操作的自由溜车阶段。该方法之后进入框315，其中检查是否出现用于退出操作的自由溜车阶段的条件，在FRIG系统情况下，该条件包括机动车1的驾驶者通过踩下加速器踏板的动作要求提供扭矩。
[0206] 如果没有出现这些条件，发动机2将保持停止，机动车1将保持在操作的自由溜车阶段，该方法返回框312。该方法将继续沿框312和315循环，直至满足退出自由溜车阶段的条件。
[0207] 当满足框315中的条件时，该方法进入框318，创建接合用于退出的挡位。在大多数情况下，该挡位将是与自由溜车进入相同的挡位，但在操作的自由溜车阶段或在退出操作的自由溜车阶段期间，驾驶者可能选择另一挡位。因此，通过使用所选挡位感应系统创建所选用于退出的挡位，或者在使用预测挡位感应系统的系统情况下，可以在退出程序期间创建所选用于退出的预测挡位，并且起动发动机2。应当理解，起动发动机2可以是在确定退出挡位的步骤之后或与其同时执行的单独的步骤。
[0208] 之后，该方法进入框320，其中，确定用于退出的所需发动机转速。如之前所述，这可以使用传感器通过对变速器3的输入3i的旋转速度进行直接测定得出，或基于接合的或预测将要接合的挡位进行计算得出。
[0209] 只要已知所需的发动机转速，该方法进入框325，其中，通过发动机控制单元6调整发动机2的转速，以匹配所需的发动机转速。
[0210] 之后，该方法进入框328，其中，确定离合器10是否已经实际上接合。如果离合器未接合，该方法通过框329返回框320，如果车速在速度接近于零的预定最小速度（Vmin）以上，那么重新执行框320、325和328。如果车速在最小速度以下，那么在框329处检测该速度，并且该方法在框360结束。
[0211] 如果在框328处，确定离合器已经接合，并且完成从自由溜车阶段的退出，那么该方法进入框330，以检测关闭事件是否已经发生。
[0212] 如果关闭事件未发生，该方法由框330返回框305，但如果关闭事件已经发送，该方法由框330进入框350，在此处结束。
[0213] 如果在挡位接合与离合器接合之间的时间段内，机动车1的速度是恒定的，将不需要进行发动机转速微调。但是，如果机动车的速度1已经改变，那么从框328返回框320，确保在确定所需的发动机转速时，将考虑到这种车速变化，该微调处理将继续，直至驾驶者接合离合器10。
[0214] 应当理解，以上所述用于在退出自由溜车阶段期间控制机动车的方法的两个实施例通过示例的方式提供，并且，本发明不限于所述的具体步骤或执行步骤的顺序。
[0215] 还应当理解，如果在操作车辆期间的任何时间，将点火钥匙移到关闭位置，那么该方法将在框350处结束。
[0216] 另外，该系统还可以可操作地用于在机动车在操作的自由溜车阶段运行期间监测车辆速度，并且通过显示器持续地告知驾驶者建议的用于退出操作的自由溜车阶段的挡位。
[0217] 因此，总的来说，本发明涉及在发动机起动与离合器接合期间调整发动机转速，以匹配变速器输入轴转速。通过消除或尽量减小速度上的不匹配，消除或尽量减小扭矩扰动，驾驶者感觉到驱动扭矩平顺地重新接合。确定输入轴转速要求直接测量或基于车速和已知的所选挡位估算。所选挡位可以通过使用所选挡位感应系统或通过使用预测挡位感应系统确定，二者中的任意一个可以通过测量换挡台架的位置和旋转或形成用于变速器的H型槽道换挡机构的一部分的换挡轴来确定挡位。
[0218] 尽管本发明对于具有H型槽道换挡机构的手动变速器特别有优势，但其也可以应用于其他手动变速器或自动手动变速器，例如，具有用于奇数挡位的第一离合器和用于偶数挡位的第二离合器的双离合变速器。在该情况下，相关的离合器将是用于选择用于退出操作的自由溜车阶段的挡位的离合器。
[0219] 本文所述术语“所选挡位系统”是这样一种系统，其中，传感器用于通过感应变速器内的组件或用于换挡的换挡机构的组件的位置确定当前接合的挡位，并提供向电子单元提供的输出，其解释来自传感器的信号，以提供当前接合的挡位的指示。也就是说，所选挡位传感器系统可以包括如图1A所示的所选挡位传感器7和变速器状态模块5或如图8D所示的传感器阵列和变速器状态模块5。
[0220] 本文所述术语“预测挡位感应系统”是这样一种系统，其中，传感器用于感应变速器内的组件或用于换挡的换挡机构的组件的位置，并向电子单元提供输出。电子单元设置用于解释来自传感器的信号，以提供接下来将要接合的挡位的指示。也就是说，“预测挡位感应系统”可以包括具有额外检查点的“所选挡位系统”，在经过所述检查点时，可以通过变速器状态模块解释，以提供接下来将要接合的挡位的指示。
[0221] 本领域技术人员应当理解，尽管本发明已经通过示例方式参考一个或多个实施例进行了描述，但其不限于所述实施例，并应当理解，在不背离权利要求书所限定的本发明范围的情况下，可以构建所述实施例或可选实施例的一个或多个变型。
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