車輛控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及車輛控制系統(tǒng)、用于控制分動(dòng)箱(transfer case)的方法W及車輛。
【背景技術(shù)】
[0002] 已知車輛設(shè)置有分動(dòng)箱(也被稱為減速箱）W提供其他驅(qū)動(dòng)擋位。分動(dòng)箱通常從變 速器禪接至輸出軸，并且在四輪驅(qū)動(dòng)車輛中，經(jīng)由前傳動(dòng)軸和后傳動(dòng)軸向前橋和后橋提供 驅(qū)動(dòng)。傳遞至前橋和后橋的扭矩可W相同（即，50:50分配)或不同。分動(dòng)箱還可W包括用于 提供高驅(qū)動(dòng)擋位和低驅(qū)動(dòng)擋位的減速齒輪組，例如螺旋減速齒輪組或周轉(zhuǎn)減速齒輪組。高 擋位可W提供1:1比率(即，直接驅(qū)動(dòng)），而低擋位可W提供例如2.69:1的減速齒輪傳動(dòng)。
[0003] 分動(dòng)箱在越野車輛中具有特定的應(yīng)用，在越野車輛中低擋位可W使在車輪處所傳 遞的扭矩增大并且提供改進(jìn)的低速控制。高擋位應(yīng)當(dāng)用于所有普通道路行駛并且還用于穿 越干燥平坦地形的越野行駛。在必需低速操縱的情況下，例如使拖車倒車、越過(guò)睹峭光滑的 表面或者卵石遍布地形，應(yīng)當(dāng)僅需要低擋位。在不能保持在高擋位下前進(jìn)的情況下，還應(yīng)當(dāng) 將低擋位用于極端越野條件下。通常不應(yīng)當(dāng)將低擋位用于普通道路行駛。
[0004] 分動(dòng)箱還可W包括在車輛行駛時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)擋位變化(被稱為飛行中換擋或者移動(dòng) 中換擋控制）的同步器。借助于示例，當(dāng)車輛移動(dòng)時(shí)，分動(dòng)箱可W在W下所設(shè)置的限制內(nèi)便 于擋位變化：
[0005] 高至低-在不超過(guò)1〇111911(16虹1/11)的速度下
[0006] 低至高-在不超過(guò)30mph(48km/h)的速度下。
[0007] 如果未安裝同步器，則通常在車輛靜止的情況下實(shí)現(xiàn)靜態(tài)擋位變化。在本文中將 從低至高的分動(dòng)箱擋位變化稱為升擋，而在本文中將從高至低的分動(dòng)箱擋位變化稱為降 擋。分動(dòng)箱還可W移入用來(lái)牽引車輛的空擋位置。
[0008] 至少在某些實(shí)施例中，本發(fā)明試圖克服或改進(jìn)與已知的分動(dòng)箱相關(guān)聯(lián)的至少一些 局限性或問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的各個(gè)方面設(shè)及車輛控制系統(tǒng)、用于控制分動(dòng)箱的方法W及車輛。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于對(duì)能夠在高擋位和低擋位下操作的車輛分 動(dòng)箱進(jìn)行控制的車輛控制系統(tǒng);該車輛控制系統(tǒng)被配置成:輸出用于實(shí)現(xiàn)分動(dòng)箱擋位變化 的擋位變化信號(hào)，并且輸出用于在擋位變化期間控制車輛制動(dòng)的制動(dòng)控制信號(hào)。制動(dòng)控制 信號(hào)可W控制車輛制動(dòng)W控制車速，例如W保持車速或者保持車輛靜止。在擋位變化期間， 當(dāng)車輛變速器曬合空擋時(shí)，制動(dòng)控制信號(hào)具有特定的應(yīng)用。制動(dòng)控制信號(hào)可W適合于控制 車輛上的防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS，anti-lock brake system)。制動(dòng)控制信號(hào)可W被直接輸出 至ABS或者輸出至通信網(wǎng)絡(luò)如CAN總線W便傳輸至ABS。
[0011] 車輛控制系統(tǒng)可W包括被配置成輸出擋位變化信號(hào)W及可選地還輸出制動(dòng)控制 信號(hào)的分動(dòng)箱控制模塊。可選地，可W根據(jù)所述擋位變化信號(hào)來(lái)輸出制動(dòng)控制信號(hào)。例如， 在接收到擋位變化信號(hào)時(shí)，可W通過(guò)防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)來(lái)輸出制動(dòng)控制信號(hào)。
[0012]制動(dòng)控制信號(hào)可W進(jìn)行操作W在擋位變化期間保持車輛靜止。由于當(dāng)執(zhí)行擋位變 化時(shí)車輛應(yīng)當(dāng)靜止，所W可W針對(duì)不包括同步器的分動(dòng)箱來(lái)實(shí)現(xiàn)該制動(dòng)控制策略?？商孢x 地或附加地，如果當(dāng)啟動(dòng)擋位變化時(shí)車輛靜止和/或如果車輛在擋位變化期間停止移動(dòng)，貝U 可W實(shí)現(xiàn)該制動(dòng)控制策略。該控制系統(tǒng)可W被配置成當(dāng)啟動(dòng)擋位變化時(shí)和/或在擋位變化 期間監(jiān)視車速。制動(dòng)控制信號(hào)可W例如激活車輛坡路保持功能。至少在某些實(shí)施例中，該控 制系統(tǒng)可W被配置成即使當(dāng)變速器處于空擋時(shí)仍維持坡路保持功能有效。
[001引制動(dòng)控制信號(hào)可W進(jìn)行操作W在擋位變化期間控審悼速。審喊控制信號(hào)可W控制 車輛的減速率?？蛇x地，制動(dòng)控制信號(hào)可W進(jìn)行操作W防止車速增大或者W在擋位變化期 間保持車速。例如，如果車輛處于斜坡上，則當(dāng)車輛變速器曬合空擋時(shí)，制動(dòng)控制信號(hào)可W 進(jìn)行操作W抑制車速增大。
[0014] 擋位變化信號(hào)可W包括用于實(shí)現(xiàn)從低擋位至高擋位的分動(dòng)箱擋位變化的升擋請(qǐng) 求;和/或用于實(shí)現(xiàn)從高擋位至低擋位的分動(dòng)箱擋位變化的降擋請(qǐng)求。在實(shí)現(xiàn)擋位變化之 前，升擋請(qǐng)求和/或降擋請(qǐng)求可W要求駕駛員驗(yàn)證(確認(rèn)）。例如，可W響應(yīng)于擋位變化信號(hào) 來(lái)生成顯示提示或消息，并且僅當(dāng)駕駛員驗(yàn)證了所建議的動(dòng)作時(shí)才啟動(dòng)升擋/降擋?？蛇x 地，可W將升擋請(qǐng)求和/或降擋請(qǐng)求輸出至分動(dòng)箱W實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的擋位變化?？蒞實(shí)現(xiàn)運(yùn)些半 自動(dòng)化控制策略和自動(dòng)化控制策略的結(jié)合。因此，該控制系統(tǒng)可W實(shí)現(xiàn)自主或半自主的分 動(dòng)箱擋位變化。
[0015] 控制系統(tǒng)可W被配置成輸出用于控制車輛變速器的變速器控制信號(hào)。變速器控制 信號(hào)可W包括用于在啟動(dòng)所述擋位變化之前曬合車輛變速器中的空擋的空擋選擇請(qǐng)求?？?制系統(tǒng)可W被配置成在輸出分動(dòng)箱控制信號(hào)之前檢查車輛變速器是否處于空擋。變速器控 制信號(hào)可W包括用于在完成了所述擋位變化之后曬合車輛變速器中的齒輪的齒輪選擇請(qǐng) 求?？刂葡到y(tǒng)可W包括被配置成輸出所述變速器控制信號(hào)的變速器控制模塊。變速器控制 信號(hào)可W由變速器控制模塊根據(jù)擋位變化信號(hào)來(lái)生成。
[0016] 控制系統(tǒng)可W被配置成對(duì)一個(gè)或更多個(gè)車輛操作參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視，并且被配置成根 據(jù)所述一個(gè)或更多個(gè)車輛操作參數(shù)來(lái)輸出所述擋位變化信號(hào)。該特征被認(rèn)為能夠獨(dú)立取得 專利權(quán)。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于對(duì)能夠在高擋位和低擋位下操作的車輛分 動(dòng)箱進(jìn)行控制的車輛控制系統(tǒng)，其中，該車輛控制系統(tǒng)被配置成：
[0018] 對(duì)一個(gè)或更多個(gè)車輛操作參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視;W及
[0019] 根據(jù)所述一個(gè)或更多個(gè)車輛操作參數(shù)來(lái)輸出用于啟動(dòng)分動(dòng)箱擋位變化的擋位變 化信號(hào)。
[0020] 控制系統(tǒng)可W是被配置成輸出所述擋位變化信號(hào)的分動(dòng)箱控制模塊的形式。
[0021] -個(gè)或更多個(gè)車輛操作參數(shù)可W包括車速和/或車輛加速度。當(dāng)車速大于或等于 升擋速度闊值和/或車輛加速度大于或等于預(yù)定義的加速度闊值時(shí)，控制系統(tǒng)可W抑制升 擋請(qǐng)求的輸出。可W對(duì)升擋速度闊值進(jìn)行預(yù)定義。升擋速度闊值可W例如對(duì)應(yīng)于當(dāng)分動(dòng)箱 操作在其低擋位下時(shí)分動(dòng)箱的最大車速。至少在某些實(shí)施例中，如果車速大于或等于升擋 速度闊值，則控制系統(tǒng)可W實(shí)現(xiàn)控制策略W執(zhí)行從低擋位至高擋位的自動(dòng)擋位變化。
[0022] 當(dāng)車速超過(guò)降擋速度闊值時(shí)，控制系統(tǒng)可W被配置成抑制降擋請(qǐng)求的輸出?？蒞 對(duì)降擋速度闊值進(jìn)行預(yù)定義。因此，當(dāng)車速高于第二速度闊值時(shí)，控制系統(tǒng)可w抑制從高擋 位至低擋位的擋位變化?？蒞通過(guò)車輛制動(dòng)系統(tǒng)來(lái)監(jiān)視車速。車輛制動(dòng)系統(tǒng)可W進(jìn)行操作 W保持車輛靜止或者根據(jù)擋位變化信號(hào)來(lái)控制車速。可選地，控制系統(tǒng)可W被配置成：當(dāng)車 速下降至低于降擋速度闊值或者位于預(yù)定義的范圍內(nèi)時(shí)，輸出擋位變化信號(hào)W實(shí)現(xiàn)降擋。
[0023] 升擋速度闊值可W等于或大于降擋速度闊值。例如，升擋闊值可W為60km/h，而降 擋闊值可W為40km A。
[0024] 車輛操作參數(shù)可W包括用于確定車輛荷載的扭矩請(qǐng)求?？刂葡到y(tǒng)可W基于扭矩請(qǐng) 求例如結(jié)合車速和/或加速度來(lái)確定車輛荷載?；诤奢d，控制系統(tǒng)可W確定車輛沿斜坡向 上或向下行駛;和/或車輛正在牽引拖車。當(dāng)車輛荷載大于或等于預(yù)定義的荷載闊值時(shí)，控 制系統(tǒng)可W輸出用于實(shí)現(xiàn)從高擋位至低擋位的擋位變化的降擋請(qǐng)求。
[0025] 車輛操作參數(shù)可W包括分動(dòng)箱的輸入軸的旋轉(zhuǎn)速度(其通常與變速器的輸出軸的 旋轉(zhuǎn)速度相對(duì)應(yīng)）。當(dāng)車輛正在移動(dòng)時(shí)，控制系統(tǒng)可W被配置成抑制擋位變化信號(hào)的輸出。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)由于變速器拖曳扭矩而操作時(shí)，分動(dòng)箱輸入軸不會(huì)停止移動(dòng)?？刂葡到y(tǒng)可W被配 置成：當(dāng)分動(dòng)箱輸入軸的旋轉(zhuǎn)速度超過(guò)預(yù)定義的輸入軸速度闊值并且變速器的輸出扭矩高 于扭矩闊值時(shí)，抑制擋位變化信號(hào)的輸出。可W針對(duì)不包括同步器的分動(dòng)箱來(lái)實(shí)現(xiàn)該控制 策略。
[0026] 車輛操作參數(shù)可W包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。控制系統(tǒng)可W被配置成輸出用于在擋位變化 期間限制或控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的動(dòng)力傳動(dòng)系(power tra i η)控制信號(hào)。當(dāng)變速器曬合空擋時(shí)W 及在分動(dòng)箱擋位變化實(shí)現(xiàn)期間，動(dòng)力傳動(dòng)系控制信號(hào)可W例如使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速減小。在實(shí)現(xiàn) 擋位變化之前變速器一進(jìn)入空擋，動(dòng)力傳動(dòng)系控制信號(hào)就可W限定發(fā)動(dòng)機(jī)操作速度極限。 動(dòng)力傳動(dòng)系控制信號(hào)可W限定在擋位變化期間實(shí)現(xiàn)或保持的發(fā)動(dòng)機(jī)操作速度極限。當(dāng)完成 擋位變化時(shí)，動(dòng)力傳動(dòng)系控制信號(hào)可W自動(dòng)使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增大例如W匹配扭矩請(qǐng)求?？蒞 遞增或漸進(jìn)地實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增大。
[0027] 至少在某些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)可W針對(duì)所述高擋位和低擋位來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的節(jié)流 閥映射。
[0028] 車輛操作參數(shù)可W包括中央差速器例如Torsen?差速器的操作模式。中央差速 器可W鎖定W減少車輪滑移并且增加牽引。當(dāng)中央差速器被鎖定時(shí)，控制系統(tǒng)可W被配置 成抑制所述擋位變化信號(hào)的輸出。在可換實(shí)施例中，控制系統(tǒng)可W被配置成結(jié)合電子差速 器一起操作（例如控制內(nèi)側(cè)制動(dòng)系統(tǒng)和外側(cè)制動(dòng)系統(tǒng)的操作抑制擋位變化信號(hào)?？蛇x 地，如果車輛的橫向加速度超過(guò)預(yù)定義的闊值，則可W抑制擋位變化信號(hào)。在ABS事件期間 可W抑制擋位變化和離合器控制W使得ABS系統(tǒng)能夠完全控制所有車輪之間的制動(dòng)分配。 高于預(yù)定義的橫向加速度闊值，可W抑制擋位變化。該控制功能能夠幫助避免例如響應(yīng)于 選擇開關(guān)的意外操作而意外實(shí)現(xiàn)擋位變化。
[0029] 車輛操作參數(shù)可W包括分動(dòng)箱的操作擋位。如果分動(dòng)箱在所述低擋位下操作，貝U 控制系統(tǒng)可W被配置成輸出包括升擋請(qǐng)求的擋位變化信號(hào)。如果分動(dòng)箱在所述高擋位下操 作，則控制系統(tǒng)可W被配置成輸出包括降擋請(qǐng)求的擋位變化信號(hào)。
[0030] 擋位變化信號(hào)可W響應(yīng)于用戶擋位變化請(qǐng)求而被輸出。擋位變化請(qǐng)求可W由用于 接收用戶輸入的擋位變化選擇裝置來(lái)生成。選擇裝置可W例如具有按鈕、開關(guān)、操縱桿、觸 摸屏、傳感器等的形式?？蛇x地或附加地，可W通過(guò)控制系統(tǒng)自動(dòng)生成擋位變化請(qǐng)求。至少 在某些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)在響應(yīng)于自動(dòng)生成的擋位變化請(qǐng)求而啟動(dòng)擋位變化之前會(huì)需要 用戶確認(rèn)。
[0031] 控制系統(tǒng)可W被配置成輸出用于在擋位變化期間抑制齒輪的曬合的變速器控制 信號(hào)。變速器控制信號(hào)可W控制車輛變速器W抑制驅(qū)動(dòng)齒輪的曬合直至完成了擋位變化為 止。因此，變速器控制信號(hào)可W有助于確保變速器在整個(gè)擋位變化操作期間停留在空擋?？?制系統(tǒng)可W被配置成輸出用于鎖定或抑制齒輪選擇裝置的選擇器控制信號(hào)。齒輪選擇裝置 可W包括用于控制車輛變速器的致動(dòng)器如開關(guān)、操縱桿、按鈕或轉(zhuǎn)盤。選擇器控制信號(hào)可W 機(jī)械地或電子地鎖定齒輪選擇裝置W在擋位變化期間抑制用戶對(duì)車輛變速器的控制。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種用于對(duì)能夠在高擋位和低擋位下操作的車輛分 動(dòng)箱進(jìn)行控制的車輛控制系統(tǒng)，該車輛控制系統(tǒng)被配置成監(jiān)視車輛系統(tǒng)并且當(dāng)滿足W下條 件時(shí)輸出用于實(shí)現(xiàn)分動(dòng)箱擋位變化的擋位變化信號(hào)：
[0033] 車輛變速器處于空擋；W及
[0034] 車速位于預(yù)定義的范圍內(nèi)或者小于預(yù)定義的闊值。
[0035] 控制系統(tǒng)可W在輸出擋位變化信號(hào)之前要求車速為零(即，車輛為靜止）?？蛇x地， 控制系統(tǒng)可W被配置成當(dāng)車速下降到低于降擋速度闊值或者位于預(yù)定義的范圍內(nèi)時(shí)實(shí)現(xiàn) 降擋。車輛制動(dòng)系統(tǒng)可W例如基于從一個(gè)或更多個(gè)車輪傳感器接收的數(shù)據(jù)來(lái)監(jiān)視車速?？?制系統(tǒng)可W具有被配置成輸出所述擋位變化信號(hào)的分動(dòng)箱控制模塊的形式。
[0036] 根據(jù)擋位變化信號(hào)，車輛制動(dòng)系統(tǒng)可W隨后控制車輛制動(dòng)器的操作W保持車輛靜 止或者保持車速位于預(yù)定義的范圍內(nèi)或低于預(yù)定義的闊值。
[0037] 控制系統(tǒng)還可W對(duì)一個(gè)或更多個(gè)W下操作參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視:斜坡、加速率、車輛設(shè)水 狀況或位置信息。
[0038] 控制系統(tǒng)可W被配置成當(dāng)齒輪選擇裝置被鎖定或抑制時(shí)和/或當(dāng)車輛制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn) 行操作W防止車速增大時(shí)啟動(dòng)分動(dòng)箱擋位變化。
[0039] 控制系統(tǒng)可W被配置成：當(dāng)分動(dòng)箱的輸入軸的旋轉(zhuǎn)速度低于預(yù)定義的輸入軸速度 闊值時(shí)，輸出擋位變化信號(hào)。輸入軸速度闊值可W例如為1 OOrpm、20化pm或30化pm。同步器 使分動(dòng)箱與行駛速度同步，因此使分動(dòng)箱和變速器輸出軸的旋轉(zhuǎn)速度增大。當(dāng)車輛返回進(jìn) 入驅(qū)動(dòng)時(shí)，則同步器可W曬合變矩器W使變速器和動(dòng)力傳動(dòng)系與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速同步。
[0040] 本文中所描述的車輛控制系統(tǒng)可W在分動(dòng)箱控制器中實(shí)現(xiàn)?？蛇x地，車輛控制系 統(tǒng)可W在包括多個(gè)車輛控制模塊的電子控制系統(tǒng)在被實(shí)現(xiàn)。例如，車輛ABS模塊可W被配置 成根據(jù)擋位變化信號(hào)生成制動(dòng)控制信號(hào)；和/或發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊可W被配置成根據(jù)擋位變 化信號(hào)生成動(dòng)力傳動(dòng)系控制信號(hào)?？蒞通過(guò)擋位變化選擇裝置或分動(dòng)箱控制器將擋位變化 信號(hào)發(fā)布至通信網(wǎng)絡(luò)。
[0041] 根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供一種包括如本文中描述的車輛控制系統(tǒng)的車輛。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種