无级变速器传动比控制
阅读：602发布：2020-05-11
专利汇可以提供无级变速器传动比控制专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且公开了一种无级 变速器 传动比 控制。提供一种车辆，所述车辆包括具有相关联的 发动机 速度 传感器 的发动机以及均具有各自的 车轮 速度传感器的车轮。车辆还包括连接到发动机并被构造成以可变的输入输出传动比运转的 无级变速器 。至少一个 控制器 被配置成：响应于发动机速度传感器指示发动机以 怠速 转速运转且车轮速度传感器指示车轮转速大约为零，减小无级变速器的运转传动比。由于在减小传动比可能是不被接受的车辆起步的状况期间减小传动比是可能的，因此这在车辆中提供减小的噪声、振动 和声 振粗糙度。，下面是无级变速器传动比控制专利的具体信息内容。
1.一种车辆，包括：
发动机；
发动机速度传感器，被配置成检测发动机转速；
车轮；
车轮速度传感器，被配置成检测车轮转速；
无级变速器(CVT)，连接到发动机，并被构造成以可变的输入输出传动比运转；
控制器，被配置成：响应于发动机速度传感器指示发动机以怠速转速运转且车轮速度传感器指示车轮转速大约为零，减小所述传动比。
2.根据权利要求1所述的车辆，还包括制动踏板和制动踏板传感器，所述制动踏板传感器被配置成检测由操作者进行的制动应用，其中，控制器被配置成：响应于发动机速度传感器指示发动机以怠速转速运转、车轮速度传感器指示车轮转速大约为零以及制动踏板传感器指示制动应用超过阈值，减小CVT的运转传动比。
3.根据权利要求2所述的车辆，其中，控制器还被配置成：响应于制动踏板传感器指示操作者没有进行制动应用，增大CVT的运转传动比。
4.根据权利要求1所述的车辆，还包括挡位选择器和挡位选择器传感器，所述挡位选择器传感器被配置成检测挡位选择器处于前进挡，其中，控制器被配置成：响应于发动机速度传感器指示发动机以怠速转速运转、车轮速度传感器指示车轮转速大约为零以及挡位选择器传感器指示挡位选择器处于前进挡，减小CVT的运转传动比。
5.根据权利要求1所述的车辆，还包括加速踏板和加速踏板传感器，所述加速踏板传感器被配置成检测加速踏板的位置，其中，控制器被配置成：响应于发动机速度传感器指示发动机以怠速转速运转、车轮速度传感器指示车轮转速大约为零以及加速踏板传感器指示加速踏板未被压下，减小CVT的运转传动比。
6.根据权利要求1所述的车辆，其中，控制器还被配置成：响应于发动机速度传感器指示发动机转速已增大至大于怠速转速，增大CVT的运转传动比。
7.根据权利要求1所述的车辆，其中，控制器还被配置成：响应于车轮速度传感器指示车轮转速已增大至大于大约零，增大CVT的运转传动比。
8.一种车辆，包括：
发动机；
无级变速器(CVT)，连接到发动机，并被构造成以可变的输入输出变速机传动比运转；
至少一个传感器，被配置成检测车辆是否静止；
控制器，被配置成响应于传感器指示车辆静止而减小变速机传动比。
9.根据权利要求8所述的车辆，还包括被配置成检测发动机转速的发动机速度传感器，其中，控制器被配置成：响应于所述至少一个传感器指示车辆静止且发动机速度传感器指示发动机以怠速转速运转，减小CVT的变速机传动比。
10.一种车辆，包括：
发动机；
发动机速度传感器，被配置成检测发动机转速；
CVT，连接到发动机；
车速传感器，被配置成检测车速；
控制器，被配置成响应于车速为零以及发动机转速从非怠速转速减小至怠速转速而减小CVT的输入输出传动比。
无级变速器传动比控制
技术领域
[0001] 本公开涉及用于控制无级变速器(CVT)的输入输出传动比的车辆控制系统。
背景技术
[0003] 根据一个实施例，一种车辆包括具有相关联的发动机速度传感器的发动机以及均具有各自的车轮速度传感器的车轮。车辆还包括连接到发动机并被构造成以可变的输入与输出的传动比运转的无级变速器(CVT)。至少一个控制器被配置成：响应于发动机速度传感器指示发动机以怠速转速运转且车轮速度传感器指示车轮转速大约为零，减小CVT的运转传动比。
[0004] 车辆还可包括制动踏板和制动踏板传感器，所述制动踏板传感器被配置成检测由操作者进行的制动应用，其中，控制器被配置成：响应于发动机速度传感器指示发动机以怠速转速运转、车轮速度传感器指示车轮转速大约为零以及制动踏板传感器指示制动应用超过阈值，减小CVT的运转传动比。
[0005] 控制器还可被配置成响应于制动踏板传感器指示操作者没有进行制动应用，增大CVT的运转传动比。
[0006] 车辆还可包括挡位选择器和挡位选择器传感器，所述挡位选择器传感器被配置成检测挡位选择器处于前进挡，其中，控制器被配置成：响应于发动机速度传感器指示发动机以怠速转速运转、车轮速度传感器指示车轮转速大约为零以及挡位选择器传感器指示挡位选择器处于前进挡，减小CVT的运转传动比。
[0007] 车辆还可包括加速踏板和加速踏板传感器，所述加速踏板传感器被配置成检测加速踏板的位置，其中，控制器被配置成：响应于发动机速度传感器指示发动机以怠速转速运转、车轮速度传感器指示车轮转速大约为零以及加速踏板传感器指示加速踏板未被压下，减小CVT的运转传动比。
[0008] 控制器还可被配置成响应于发动机速度传感器指示发动机的转速已增大至大于怠速转速，增大CVT的运转传动比。
[0009] 控制器还可被配置成响应于车轮速度传感器指示车轮转速已增大至大于大约零，增大CVT的运转传动比。
[0010] 根据另一实施例，一种车辆包括发动机以及连接到发动机并被构造成以可变的输入输出变速机传动比(input-to-output variator ratio)运转的无级变速器(CVT)。车辆还包括被配置成检测车辆是否静止的至少一个传感器。控制器被配置成响应于传感器指示车辆静止而减小变速机传动比。
[0011] 根据本发明的实施例，控制器还被配置成响应于所述至少一个传感器指示车辆已经从静止改变至非静止，增大无级变化器的变速机传动比。
[0012] 根据本发明的实施例，车辆还包括制动踏板和被配置成检测制动踏板的释放的制动踏板传感器，控制器还被配置成响应于制动踏板释放而增大无级变速器的变速机传动比。
[0013] 根据本发明的实施例，车辆还包括被配置成检测发动机转速的发动机速度传感器，其中，控制器被配置成响应于发动机速度传感器指示发动机转速已经从指示怠速转速的第一转速增大至大于怠速转速的第二转速而增大无级变速器的变速机传动比。
[0014] 根据又一实施例，一种车辆包括发动机以及被配置成检测发动机转速的发动机速度传感器。车辆还包括连接到发动机的无级变速器(CVT)以及被配置成检测车速的车速传感器。控制器被配置成响应于车速为零以及发动机转速从非怠速转速减小至怠速转速而减小CVT的输入输出传动比。
[0015] 根据本发明的实施例，车辆还包括挡位选择器和挡位选择器传感器，所述挡位选择器传感器被配置成检测挡位选择器处于前进挡，其中，控制器还被配置成响应于挡位选择器处于前进挡而减小无级变速器的输入输出传动比。
[0016] 根据本发明的实施例，车辆还包括制动踏板和制动踏板传感器，所述制动踏板传感器被配置成检测由操作者进行的制动应用，其中，控制器还被配置成响应于制动踏板传感器指示由操作者应用的制动应用超过阈值而减小无级变速器的输入输出传动比。
[0017] 根据本发明的实施例，控制器还被配置成响应于制动踏板传感器指示由操作者应用的制动应用小于阈值而增大无级变速器的输入输出传动比。
[0018] 根据本发明的实施例，车辆还包括加速踏板和加速踏板传感器，所述加速踏板传感器被配置成检测加速踏板的位置，其中，控制器还被配置成响应于加速踏板传感器指示加速踏板未被压下而减小无级变速器的输入输出传动比。
[0019] 根据本发明的实施例，控制器还被配置成响应于加速踏板传感器指示加速踏板的压下量超过阈值而增大无级变速器的输入输出传动比。
[0021] 图1是根据一个实施例的具有CVT的车辆的示意图；
[0022] 图2是根据一个实施例的用于CVT的控制系统的示意图；
[0024] 图4是根据一个实施例的由用于将CVT的运转传动比增大回至其正常的计划运转传动比的至少一个控制器实施的示例性算法。
具体实施方式
[0025] 在此描述本公开的实施例。然而，应理解，公开的实施例仅为示例，其它实施例可采取各种和替代的形式。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用实施例的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解的，参考任一附图示出和描述的各种特征可与一个或更多个其它附图中示出的特征结合，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以期望用于特定应用或实施方式。
[0026] 图1是示出了车辆10中的变速器控制系统的示意性框图。图1示出了车辆中的动力传动系统和变速器的一种可能的布置，但应理解，图1的示出仅是示例。其他的动力传动系统构造是存在的且是已知的。例如，车辆可以是混合动力电动车辆(HEV)，或纯电动车辆(BEV)，在BEV的动力传动系统中设置有单独的马达/发电机。然而，在所有的实施例中，都设置有将在下面进一步详细地描述的无级变速器(CVT)。
[0027] 在图1示出的实施例中，内燃发动机12经由曲轴16连接到变矩器(TC)14。变矩器14进而经由涡轮轴20连接到变速器18，该涡轮轴20还可称为变速器输入轴。变矩器14具有可接合、分离或部分接合的旁通离合器(未示出)。当旁通离合器分离时，扭矩在行进到变速器18之前流经变矩器14。当旁通离合器接合时，扭矩绕过变矩器14且直接流到变速器18。变速器18还可称为变速机(variator)。
[0028] 变速器18包括CVT 24。CVT可包括主动带轮或输入带轮26以及从动带轮或输出带轮28。带31或链提供从输入带轮26到输出带轮28的连续运动。输入带轮26具有第一半径或输入半径Ri，输出带轮28具有第二半径或输出半径Ro。通过控制器30相对于输出半径Ro可控地调节第一半径Ri。为了调节半径，控制器30可向液压压力源提供信号，以使输入带轮26的各个旋转板相对于输出带轮28运动。这改变了运动路径和带31的卷绕半径，由此改变有效的传动比。因此，可提供从轴20至驱动桥32的无级变速器传动比。
[0029] 虽然被示出为一个控制器，但是控制器30可以是较大的控制系统的一部分并且受遍布车辆10中的多个其他控制器(诸如车辆系统控制器(VSC))的控制。因此，应该理解，控制器30和一个或更多个控制器可统称为“控制器”，该控制器响应于来自下面将描述的多个传感器的信号而控制CVT 24。控制器30可包括与多种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理单元(CPU)。例如，计算机可读存储装置或介质可以包括只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性和非易失性存储。KAM是可以用于在CPU断电时存储多个操作变量的永久性或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可以实施为任何数量的已知的存储装置，比如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电可编程序只读存储器)、EEPROM(电可擦可编程序只读存储器)、闪存或能存储数据的任何其它电、磁、光学或其组合的存储装置，这些数据中的一些代表由控制器使用以控制发动机或车辆的可执行指令。控制器30可包括被具体地配置为执行下面具体描述的示例性行为的计算机而不是通用计算机。
[0030] 如将参照图2所描述的，输入带轮26和输出带轮28两者都装配有带轮速度传感器(未示出)，其向控制器30提供信号用于确定变速器传动比。此外，可设置发动机速度传感器36。发动机速度传感器36具体地被配置成确定发动机的转速(ωe)。车辆10还包括具有相关联的车轮速度传感器的车轮(未示出)，车轮速度传感器均被配置成检测其各自车轮的转速。车轮速度传感器可总体上允许控制器根据已知的方法确定车辆的速度。控制器30从这些传感器和其他传感器(如下面将描述的)获取数据以命令CVT 24的有效的运转传动比。
[0031] 图2是示出了用于控制CVT 24的联网控制系统50的实施例的示意性架构图。控制器30从多个传感器接收信号，将这些信号置入算法(诸如图3和图4中实现的算法)中，并命令改变CVT 24的传动比。
[0032] 控制系统包括传感器52、54、36、56、58和60。加速踏板传感器52向控制器30提供指示加速踏板的位置或者驾驶员需要的功率或扭矩的大小的信号。传感器52可以是物理位置传感器、压力传感器或指示驾驶员需要多大加速的其他已知的加速踏板传感器类型。
[0033] 制动踏板传感器54向控制器30提供指示制动踏板的位置或者驾驶员需要的制动动力的大小的信号。传感器54可以是物理位置传感器、压力传感器或指示驾驶员需要多大制动的其他已知的制动踏板传感器类型。
[0034] 发动机速度传感器36还在图1中示出，如上所述。例如，发动机速度传感器可沿曲轴16设置，以检测曲轴的转速，进而检测发动机12的运转速度。
[0035] 车轮速度传感器56向控制器30提供指示车轮的转速的信号。可在车辆的每个车轮上设置单独的车轮速度传感器56，以检测每个单独的车轮的转速。一个或更多个控制器可基于部分车轮或所有车轮的转速来计算车辆速度。因此，控制器30可接收与一个车轮、多个车轮或所有车轮的转速相关的信号来确定车轮转速或车辆速度，或者可简单地从与车辆速度相关的其他控制系统接收信号。
[0036] 车辆还包括PRND挡位选择器，以允许驾驶员选择变速器的操作模式(泊车挡、倒挡、空挡、前进挡、超速挡等)。变速器挡位选择传感器58向控制器30提供指示挡位选择器处于哪个操作模式的信号。
[0037] 还设置有带轮传感器60，该带轮传感器60连接到控制器30。带轮传感器60可安装在带轮26、28上或带轮26、28附近，并被配置成检测带轮的转速。在一个实施例中，控制器30可使用来自带轮传感器60的数据来确认或控制CVT 24的输入与输出的传动比(input-to-output ratio)。
[0038] 利用来自各个传感器52、54、36、56、58和60的数据，控制器30控制CVT传动比致动装置62。如上所述，装置62可以是被构造成调节CVT 24的运转传动比的液压压力源。
[0039] 对于驾驶性能和驾驶员整体舒适性而言，噪声、振动和声振粗糙度(NVH)仍是重要因素。在可能会导致车辆NVH问题的一些不同的驱动状况之间，尤其是在城市驾驶期间，会出现这样一种特定的情况，其中车辆在发动机以怠速转速运转时静止。根据本公开的各个方面，在诸如这些驱动状况期间通过在CVT中采取特定行为来改善NVH。
[0040] 与传统的变速器不同，CVT 24的传动比可在一定范围内连续地变化，因而可用于主动地提高发动机NVH性能，这也改善燃料经济性和排放。几乎可瞬间地调节传动比，且比传统的变速器(诸如在内部包含行星齿轮组和离合器的这些变速器)快得多。响应于发动机扭矩变化，通过调节CVT的传动比并管理发动机负载，控制器30可控制CVT 24，以隔离至少一部分发动机扭矩扰动并禁止扰动传递到车辆动力传动系统。
[0041] 下面提供一种由控制器30实施的控制策略，以改变CVT 24的运转传动比从而减少可由发动机内在地产生的任何可能的NVH问题。响应于指示车辆停止、处于前进挡、怠速的各种信号以及多个可选的其他参数，控制器30命令CVT 24将其运转传动比减小至比在这些驱动状况下正常命令的传动比小的特定传动比。在一个实施例中，将CVT 24命令至大约为其输入转速与输出转速的最大传动比的大约60％的传动比。由于传动比较小，这向变速器的输出轴、差速器和半轴传递较少的扭矩激进(与最大传动比下的扭矩激进相比)。
[0042] 图3是由控制器30实施以控制CVT 24的运转的算法100的一个示例的流程图。在该实施例中，控制器30针对各个传感器作出反应，以减小CVT 24的输入输出运转传动比。
[0043] 在102处，控制器30使CVT 24根据其特定的换挡计划在“正常的”运转传动比下运转。该换挡计划可被预编程到车辆的控制系统中，且换挡计划可基于驱动状况而变化。在一个实施例中，在车辆怠速时，车辆以正常的最大的输入输出传动比运转。这种特定的传动比是限制性的最大值(capped maximum)，其在车辆怠速时将禁止CVT 24以任何更高的传动比运转。在该最大值下运转被认为是CVT 24的“正常的”运转。根据图3示出的示例性算法，在怠速期间，在给定被确定为真的一组特定的情况时，控制器30可暂时将运转传动比减小至小于正常的最大传动比。
[0044] 例如，在104处，控制器30确定车辆是否静止或大体上不运动。这样的确定可通过读取来自车轮速度传感器56的数据而进行。如果每个车轮速度传感器输出“零”作为车轮速度，那么便确定车辆是静止的。根据本领域普通技术人员的知识，可实施用于确定大体上不运动或静止的车辆的其他方法。
[0045] 在106处，通过控制器读取来自变速器挡位选择传感器58的输出。如果选择了“前进”挡，则过程进行到108。
[0046] 在108处，控制器30从制动踏板传感器54接收指示制动踏板的位置或驾驶员需要的制动动力的大小的信号。在一个实施例中，不论期望的制动量如何，制动器开/闭开关都确定是否应用了制动器。如果确实应用了制动踏板，则过程进行到110。
[0047] 在110处，控制器从加速踏板传感器52接收信号，以确定驾驶员是否需要任何的加速。如果不提供加速需求，则过程进行到112。
[0048] 在112处，控制器30从发动机速度传感器36接收信号并确定发动机的运转速度。控制器30通过发动机转速来推断发动机是否怠速。在一个实施例中，控制器设置有预编程的车速范围，其可指示发动机实际上处于怠速。在一个实施例中，根据具体的车辆和操作状况，发动机的怠速转速在600rpm到1200rpm之间。车辆可配置有发动机自动起/停技术，其中，发动机在车辆怠速时自动关闭以节省燃料。在这些实施例中，发动机关闭的事实将不会中断图3的过程，并且它可被简单地假定为发动机怠速。在一个或更多个实施例中，车辆的操作者可改变发动机怠速转速。
[0049] 步骤104至步骤112仅是示例，还可设置其他步骤。如果步骤104至步骤112中的每个步骤的结果为“是”，则在114处，控制器30将CVT传动比减小至小于其正常的最大怠速传动比。这种输入输出传动比的减小可以是暂时的，如图4所示的算法200中控制器将被配置成持续地检查信号。
[0050] 参照图4，示出了示例性算法200，如202处所示，在CVT以其暂时减小的传动比运转时检查车辆的操作状况。
[0051] 在步骤204、206、208和210处，控制器30持续地检查从传感器接收的指示车速、制动踏板下压、加速踏板下压和发动机转速的数据。如果任何传感器指示图3的算法的行为变化，则控制器将CVT输入输出运转传动比增大回到其正常的计划传动比，该正常的计划传动比可以是可允许的最大的输入输出传动比。
[0052] 具体地，在204处，控制器30接收指示车速的数据。在206处，控制器30接收指示制动踏板下压或操作者的制动需求的数据。在208处，控制器30接收指示加速踏板下压的数据。并且在210处，控制器接收指示发动机转速的数据。如果在这些步骤中进行的任何判断结果为“是”，则控制器将CVT运转传动比增大回到其正常的计划传动比并消除传动比的暂时减小。例如，如果车速不再为零，或者如果制动踏板不再被压下，或者如果加速踏板变为被压下，或者如果发动机转速增大至大于指示发动机怠速的转速，则控制器30将CVT运转传动比增大回到其正常的传动比，该正常的传动比是其可允许的最大的输入输出传动比。
[0053] 虽然以上广泛地参照了“控制器”，但是应该理解，该术语应该包含被配置成执行特定的基于软件的命令以改变CVT 24的运转传动比的处理器或微处理器。可设置作为控制网络的一部分的一个以上的控制器，这样的控制器意在被术语“控制器”涵盖。
[0054] 在此公开的过程、方法或算法可以通过可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用的电子控制单元的处理装置、控制器或计算机而被传送/实施。类似地，所述过程、方法或算法可以被存储为能够由控制器或计算机以多种形式执行的数据和指令，所述多种形式包括但不限于信息永久地存储在诸如ROM装置的非可写存储介质上，及信息可变更地存储在诸如软盘、磁带、光盘、CD、RAM装置以及其它磁性和光学介质的可写存储介质上。所述过程、方法或算法还可以在软件可执行对象中被实施。或者，所述过程、方法或算法可以使用诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器的合适的硬件组件或其它硬件组件或装置，或硬件、软件和固件组合而全部或部分地实施。
[0055] 虽然上文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包含的所有可能形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以做出各种改变。如前所述，各个实施例的特征可组合以形成本发明的可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。虽然各个实施例可能已被描述为提供优点或者在一个或更多个期望特性优于其它实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员认识到，根据具体应用和实施方式，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、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、封装、尺寸、可维修性、重量、可制造性、易组装性等。因此，在某种程度上，任何实施例被描述为在一个或更多个特性上不如其它实施例或现有技术实施方式合意，这些实施例并不在本公开的范围之外，并且可被期望用于特定的应用。
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