變速器組件故障的檢測和防止的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開變速器組件故障的檢測和防止。一種操作變速器的方法包括：測量輸出轉(zhuǎn)矩；使用模型來估計齒輪箱輸入扭矩；基于詳細(xì)的齒輪箱模型估計齒輪箱組件扭矩。用于估計輸入扭矩的模型根據(jù)變矩器是否被鎖定、打開或打滑而變化。在一些操作條件下，多個估算可用于齒輪箱輸入扭矩、泵輪扭矩或在這種情況下修正模型的換擋元件的扭矩。當(dāng)估計的組件扭矩在預(yù)期范圍之外時，發(fā)出警告標(biāo)志且保存診斷數(shù)據(jù)。當(dāng)估計的扭矩接近或超過扭矩極限時，輸入扭矩命令可被減小以防止部件損壞。響應(yīng)于模型參數(shù)被修正為預(yù)定范圍之外的值，也可發(fā)出警告標(biāo)志并保存診斷數(shù)據(jù)。
【專利說明】
變速器組件故障的檢測和防止
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本公開設(shè)及車輛控制的領(lǐng)域。更具體地，本公開與基于組件扭矩估計而減輕變速 器組件損壞的方法有關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002] 許多車輛被在寬的車速范圍內(nèi)使用，包括前向運(yùn)動和倒車運(yùn)動。但是，一些類型的 發(fā)動機(jī)只能夠在窄的速度范圍內(nèi)有效地運(yùn)行。因此，能夠在多種傳動比下有效傳輸功率的 變速器被頻繁使用。變速器傳動比是輸入軸轉(zhuǎn)速與輸出軸轉(zhuǎn)速的比值。當(dāng)車輛處于低速時， 變速器通常在高傳動比下運(yùn)行使得其放大發(fā)動機(jī)扭矩用于提高加速。在高車速下，在低傳 動比下運(yùn)行變速器允許與安靜的、有燃料效率的巡航相關(guān)聯(lián)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。
[0003] 自動變速器的常見類型包括能夠交替建立固定數(shù)量的功率流動路徑的齒輪箱，每 個流動路徑與固定傳動比相關(guān)聯(lián)。齒輪箱包括多個換擋元件，諸如離合器和制動器。特定的 功率流動路徑通過接合換擋元件的特定子集建立。為了從一個功率流動路徑轉(zhuǎn)換到具有不 同傳動比的另一功率流動路徑，一個或更多個換擋元件必須被釋放，同時一個或更多個其 它換擋元件必須被接合。一些換擋元件是被動裝置，諸如單向離合器，而其它換擋元件響應(yīng) 于來自控制器的命令而接合或分離。例如，在許多自動變速器中，換擋裝置是液壓控制的摩 擦離合器或制動器?？刂破魍ㄟ^調(diào)節(jié)到螺線管的電流而調(diào)節(jié)換擋元件的扭矩容量，運(yùn)調(diào)節(jié) 閥口上的力，進(jìn)而調(diào)節(jié)液壓回路中的壓力。
[0004] 大多數(shù)變速器配備有起動裝置。當(dāng)車輛靜止或非常緩慢地行駛時，齒輪箱輸入轉(zhuǎn) 速小于發(fā)動機(jī)的最小運(yùn)行轉(zhuǎn)速。起動裝置將來自發(fā)動機(jī)的扭矩傳輸?shù)烬X輪箱輸入，同時允 許發(fā)動機(jī)在可接受的轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)。常見的起動裝置是變矩器，它包括由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的累輪 和驅(qū)動齒輪箱輸入的滿輪。扭矩被從累輪液力地傳遞到滿輪。許多變矩器還包括液壓控制 的鎖止離合器，鎖止離合器將累輪連接到滿輪，繞過液力功率傳遞路徑W提高較高車速下 的效率。其它變速器使用主動控制的起動離合器作為起動裝置。
[0005] 現(xiàn)代自動變速器是由微處理器控制，微處理器在規(guī)則的間隔處調(diào)節(jié)每個換擋元件 (包括任何鎖止離合器)的扭矩容量。在每個間隔處，控制器收集指示駕駛員的意圖的信息， 諸如變速桿(PRNDL)、加速踏板和制動踏板的位置?？刂破鬟€收集關(guān)于車輛的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài) (諸如速度)和發(fā)動機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的信息。漸增地，來自其他來源(諸如防抱死制動控制 器和GPS系統(tǒng)）的信息也是可用的。使用此信息，控制器確定是保持當(dāng)前建立的功率流動路 徑還是換擋到不同的功率流動路徑。如果控制器決定換擋到不同的功率流動路徑，則控制 器W協(xié)調(diào)的方式調(diào)節(jié)即將分離的換擋元件和即將接合的換擋元件的扭矩容量W使過渡盡 可能平穩(wěn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 在第一實(shí)施例中，一種操作變速器的方法包括:估計換擋事件期間的組件扭矩;響 應(yīng)于組件扭矩超過預(yù)期范圍而設(shè)置錯誤標(biāo)志。該組件可W是齒輪或換擋元件，諸如制動器 或離合器。預(yù)期范圍可W預(yù)先確定或者可W基于例如測量的、估計的或命令的轉(zhuǎn)矩值被計 算。通過測量齒輪箱輸出轉(zhuǎn)矩、利用第一模型估計變速箱輸入扭矩W及基于測量的輸出扭 矩和使用第二模型估計的輸入扭矩而估計組件扭矩進(jìn)而在換擋事件期間估計組件扭矩。第 一模型可W是發(fā)動機(jī)模型、變矩器模型、鎖止離合器模型或W上模型的組合。第二模型可W 是基于齒輪和換擋元件的扭矩關(guān)系的具體的齒輪箱模型。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述第一模型是變矩器模型，第二模型是基于齒輪和 換擋元件的扭矩關(guān)系的齒輪箱模型。
[000引在第二實(shí)施例中，一種操作變速器的方法包括:在固定傳動比下操作時計算變速 器組件扭矩的兩個估計；響應(yīng)于組件扭矩的估計不同而修正其中一個模型的參數(shù)；響應(yīng)于 參數(shù)超過預(yù)定范圍而設(shè)置錯誤標(biāo)志。變速器組件扭矩可W是例如齒輪箱輸入扭矩、累輪扭 矩或鎖止離合器扭矩。模型可包括發(fā)動機(jī)模型、變矩器模型、齒輪箱累計損失模型W及鎖止 離合器模式。該方法還可W響應(yīng)于參數(shù)超過預(yù)定范圍而存儲診斷數(shù)據(jù)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種操作變速器的方法，包括:在固定傳動比下操作時，分別使 用第一模型和第二模型計算變速器組件扭矩的第一估計和第二估計;響應(yīng)于第一估計不同 于第二估計而修正第一模型的參數(shù);響應(yīng)于參數(shù)超過預(yù)定范圍而服務(wù)人員設(shè)置可讀的錯誤 柄志。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，該方法還包括響應(yīng)于參數(shù)超出預(yù)定范圍，存儲診斷數(shù) 據(jù)。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，變速器組件扭矩是齒輪箱輸入扭矩，第一模型是發(fā)動 機(jī)模型，第二模型是齒輪箱損失模型。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，變速器組件扭矩是齒輪箱輸入扭矩，第一模型是齒輪 箱損失模型，第二模型是發(fā)動機(jī)模型。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，變速器組件扭矩是累輪扭矩，第一模型是發(fā)動機(jī)模型， 第二模型是變矩器模型。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，變速器組件扭矩是累輪扭矩，第一模型是變矩器模型， 第二模型是發(fā)動機(jī)模型。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，變速器組件扭矩是滿輪扭矩，第一模型是變矩器模型， 第二模型是基于齒輪和換擋元件的扭矩關(guān)系的齒輪箱模型。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，變速器組件扭矩是滿輪扭矩，第一模型是基于齒輪和 換擋元件的扭矩關(guān)系的齒輪箱模型，第二模型是變矩器模型。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，變速器組件扭矩是變矩器鎖止離合器扭矩，第一模型 是使扭矩容量與命令壓力相關(guān)的離合器模型。
[0018] 在第=實(shí)施例中，一種操作變速器的方法包括:在換擋事件之間修正累計齒輪箱 損失模型；在換擋事件期間使用具體的齒輪箱模型估計齒輪箱組件扭矩;使用修正后的累 計齒輪箱損失模型修正具體的齒輪箱模型。在修正期間，具體的齒輪箱模型參數(shù)的變化可 能會導(dǎo)致設(shè)置警告標(biāo)志。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種操作變速器的方法，包括:在換擋事件之間，使用輸出扭矩 的第一值和齒輪箱輸入扭矩的第一值修正累計齒輪箱損失模型;在換擋事件期間，使用輸 出扭矩的第二值和齒輪箱輸入扭矩的第二值W及基于齒輪和換擋元件的扭矩關(guān)系的具體 的齒輪箱模型估計齒輪箱組件扭矩;使用累計齒輪箱損失模型修正具體的齒輪箱模型。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，該方法還包括響應(yīng)于由于修正使得具體的齒輪箱模型 的參數(shù)超過預(yù)定范圍，服務(wù)人員設(shè)置可讀的錯誤標(biāo)志。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述方法還包括測量所述輸出扭矩。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述方法還包括使用第=模型估計所述輸入扭矩。
【附圖說明】
[0023] 圖1是變速器的示意圖。
[0024] 圖2是用于在變矩器鎖止離合器完全接合的情況下W固定齒輪比運(yùn)行變速器的流 程圖。
[0025] 圖3是用于在變矩器鎖止離合器完全接合的情況下變速器換擋的流程圖。
[0026] 圖4是用于在變矩器鎖止離合器完全分離的情況下W固定齒輪比運(yùn)行變速器的流 程圖。
[0027] 圖5是用于在變矩器鎖止離合器完全分離的情況下變速器換擋的流程圖。
[00%]圖6是用于在變矩器鎖止離合器部分接合的情況下W固定傳動比運(yùn)行變速器的流 程圖。
[0029] 圖7是用于在變矩器鎖止離合器部分接合的情況下變速器換擋的流程圖。
[0030] 圖8是用于基于累計齒輪箱損失模型修正具體的齒輪箱模型的流程圖。
[0031] 圖9是用于基于估計的組件扭矩值檢測和減輕故障的流程圖。
[0032] 圖10是用于基于修正后的參數(shù)值檢測故障的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 在此描述本公開的實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，所公開的實(shí)施例僅是本發(fā)明的示例， 其他實(shí)施例可采用各種和可選的形式。附圖不一定按比例繪制；一些特征可被夸大或最小 化W顯示特定部件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開的特定結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制，而僅 作為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員W各種方式利用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解 的，參照任一附圖描述和示出的各個特征可與一個或更多個其他附圖中示出的特征結(jié)合W 產(chǎn)生未被明確示出或描述的實(shí)施例。所示出的特征的組合提供用于典型應(yīng)用的代表性實(shí)施 例。特征的各種組合和變型都與本公開的教導(dǎo)一致，然而，運(yùn)些組合和變型也可期望用于特 定應(yīng)用或?qū)嵤?br>[0034] 控制液壓致動式自動變速器需要操縱多個壓力命令來實(shí)現(xiàn)期望的結(jié)果。期望的結(jié) 果可W是（例如)在作為時間函數(shù)的特定的扭矩和速度特征下進(jìn)行升擋或降擋。例如，對于 升擋，期望的結(jié)果可W是在占用了特定的時間量的扭矩傳遞階段之后，在慣性階段期間有 特定的傳動比隨時間變化的曲線圖。在開環(huán)控制中，控制器利用變速器模型來計算什么樣 的壓力命令將產(chǎn)生期望的結(jié)果，然后命令運(yùn)樣的壓力值。模型可W是基于測試代表性變速 器的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，或者可通過物理定律和標(biāo)稱(nominal)變速器特征(例如，尺寸)得出。然而， 因?yàn)槎喾N原因，變速器的實(shí)際行為會與模型不同。第一，相同設(shè)計的變速器之間存在部件與 部件間的變化。第二，由于逐漸磨損或異常的事件使得特定的變速器隨時間變化。第=，變 速器響應(yīng)諸如溫度、氣壓等的多種環(huán)境因素。
[0035] 為了在存在運(yùn)些變化(稱為噪聲因素）的情況下改善控制，控制器可利用閉環(huán)控 審IJ。閉環(huán)控制在諸如換擋的特定事件期間改善結(jié)果。在閉環(huán)控制中，控制器測量限定期望的 行為(例如，傳動比）的特性。測量值與目標(biāo)值之間的差稱為誤差。命令的壓力被設(shè)定成開環(huán) 項(xiàng)加一個或更多個閉環(huán)項(xiàng)。比例項(xiàng)(P項(xiàng))與誤差成比例，微分項(xiàng)(d項(xiàng))與誤差的微分成比例， 積分項(xiàng)（i項(xiàng)）與誤差的積分成比例。每個閉環(huán)項(xiàng)均具有比例系數(shù)。運(yùn)些系數(shù)在校準(zhǔn)期間設(shè) 定，使得不論是否存在噪聲因素，結(jié)果都朝向具有最小振蕩的期望行為快速收斂。
[0036] 自適應(yīng)控制改善了多個事件的結(jié)果。在一個事件之后，控制利用在該事件期間進(jìn) 行的測量來修正模型。（有時運(yùn)可隱含地完成而非明確地完成，例如通過修改開環(huán)項(xiàng)完成。） 隨著模型變得更好地表示特定的變速器和當(dāng)前的條件，未來事件的開環(huán)控制變得更好。運(yùn) 使閉環(huán)項(xiàng)需要容許的誤差最小。
[0037] 閉環(huán)控制和自適應(yīng)控制兩者都需要測量或估計限定期望的行為的特性。理想情況 下，運(yùn)可通過針對每個特性都配有單獨(dú)的傳感器來完成。不幸的是，傳感器使設(shè)計增加了成 本和重量并會引入故障模式。此外，因?yàn)閭鞲衅骺赡苄枰裨谧兯倨鞯牟灰捉咏奈恢?，?W難W測量一些參數(shù)。因此，在實(shí)踐中，限制傳感器的數(shù)量和類型。當(dāng)沒有針對限定期望的 行為的特性的傳感器時，可利用模型基于可用的測量到的特性來估計值。在利用運(yùn)些模型 計算開環(huán)項(xiàng)時，模型會經(jīng)受同一類型的噪聲因素。此外，模型可包括假設(shè)，即，使其僅在某些 操作條件下有效，例如當(dāng)處于2擋時。為了在所有相關(guān)的操作條件下估計特性，控制器可能 會需要利用多個模型。在一些操作條件下，一個W上的模型會是有效的，運(yùn)導(dǎo)致可能相矛盾 的估計。在運(yùn)樣的情況下，控制器必須確定信任哪個估計?？刂破骺衫眯湃蔚哪Ｐ托拚?他模型，W在信任的模型不可用的操作條件下改善估計。
[0038] 將參照特定的變速器布置描述多個模型。參照可用的傳感器讀數(shù)的特定集合描述 利用運(yùn)些模型來估計未測量的參數(shù)的方法。最后討論修正模型的方法。雖然描述是參照特 定的變速器布置和傳感器陣列的，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可將所描述的方法應(yīng)用到不同的變 速器布置和傳感器陣列。
[0039] 圖1示出了代表性的前輪驅(qū)動式自動變速器。變速器被包含在固定到車架的殼體 10中。輸入軸12由車輛發(fā)動機(jī)驅(qū)動。輸入軸可經(jīng)由將變速器與發(fā)動機(jī)扭矩脈動隔離的阻尼 器連接到發(fā)動機(jī)。輸出元件14驅(qū)動車輪。輸出元件14可經(jīng)由主減速器和差速器而可驅(qū)動地 連接到車輪。主減速器將動力傳遞到平行軸并使使扭矩倍增至固定的主減速比（final drive ratio)倍。主減速器可包括副軸齒輪、鏈和鏈輪和/或行星齒輪傳動。差速器在左前 輪和右前輪之間分配動力，同時在車輛轉(zhuǎn)彎時允許輕微的速度差異。一些車輛可包括將動 力傳遞到后輪的取力（power take-off)單元。
[0040] 變矩器16具有固定到輸入軸12的累輪18和固定到滿輪軸22的滿輪20。變矩器16將 扭矩從輸入軸12傳遞到滿輪軸22同時允許滿輪軸22比輸入軸12旋轉(zhuǎn)地慢。當(dāng)滿輪軸22大體 上比輸入軸12旋轉(zhuǎn)地慢時，變矩器導(dǎo)輪24通過單向離合器26保持不旋轉(zhuǎn)，使得施加到滿輪 軸22的扭矩是在輸入軸12處供應(yīng)的扭矩的倍數(shù)。當(dāng)滿輪軸22的速度接近輸入軸12的速度 時，單向離合器26超越。變矩器16還包括選擇性地將輸入軸12連接到滿輪軸22的鎖止離合 器28。
[0041] 齒輪箱30在滿輪軸22和輸出元件14之間建立多個傳動比。具體地，齒輪箱30具有 =個行星齒輪組和五個換擋元件，建立六個前進(jìn)傳動比和一個倒車傳動比。簡單行星齒輪 組40、50和60均具有繞公共軸線旋轉(zhuǎn)的中屯、齒輪42、52、62、行星架44、54、64和環(huán)形齒輪46、 56、66。每個行星齒輪組還包括相對于行星架旋轉(zhuǎn)并與中屯、齒輪和環(huán)形齒輪兩者曬合的多 個行星齒輪48、58、68。行星架44固定地連接到環(huán)形齒輪66和輸出元件14，行星架54固定地 連接到環(huán)形齒輪46,環(huán)形齒輪56固定地連接到行星架64,中屯、齒輪52固定地連接到滿輪軸 22。
[0042] 通過接合換擋元件的多個組合而建立多個傳動比。選擇性地保持齒輪元件不旋轉(zhuǎn) 的換擋元件可稱為制動器，而選擇性地將兩個旋轉(zhuǎn)元件彼此連接的換擋元件可稱為離合 器。離合器72和74分別選擇性地將滿輪軸22連接到行星架64和中屯、齒輪62。制動器76和78 分別選擇性地保持中屯、齒輪62和中屯、齒輪42不旋轉(zhuǎn)。制動器80擇性地保持行星架64不旋 轉(zhuǎn)。最后，單向離合器82被動地保持行星架64沿一個方向不旋轉(zhuǎn)同時允許沿相反方向旋轉(zhuǎn)。 表1示出了接合哪些換擋元件來建立每個傳動比。
[0043] 表 1 「OfUAl
[0045] 換擋元件72至80可W是液壓致動的多片濕式摩擦離合器或制動器?？刂破?4控制 流向每個換擋元件的變速器流體的壓力。該控制器可調(diào)節(jié)供至一個或更多個可變力螺線管 的電流W控制供應(yīng)至每個離合器的壓力。當(dāng)增壓流體首先被供應(yīng)到換擋元件時，會使活塞 運(yùn)動至沖程位置。然后，活塞迫使摩擦片擠壓在一起而使換擋元件傳遞扭矩。扭矩容量是可 忽略的直到活塞達(dá)到?jīng)_程位置。一旦活塞達(dá)到?jīng)_程位置，扭矩容量隨著流體壓力幾乎線性 增大。當(dāng)壓力釋放時，復(fù)位彈黃使活塞運(yùn)動到釋放位置(非沖程位置）?？刂破鲝臐M輪速度傳 感器86、輸出速度傳感器88和輸出扭矩傳感器90接收信號。
[0046] 為了相對于傳感器86、88和90測量的值估計特定元件的速度和特定元件上的扭 矩，需要模型。運(yùn)樣的模型可基于不考慮任何寄生動力損失的每個組件的速度和扭矩的關(guān) 系而得到。如果相互固定的一組組件被建模為剛性元件，則在運(yùn)組組件(稱為軸)上施加的 扭矩和與軸的旋轉(zhuǎn)加速度成比例。比例系數(shù)稱為轉(zhuǎn)動慣量J，其可基于尺寸和材料密度而估 計得到或者可通過實(shí)驗(yàn)測量到。
[0047] Xx = Ja
[004引圖1的齒輪箱30具有六個運(yùn)樣的軸：滿輪軸22和中屯、齒輪52;中屯、齒輪42;輸出元 件14、行星架44和環(huán)形齒輪66;行星架54和環(huán)形齒輪46;行星架64和環(huán)形齒輪56; W及中屯、 齒輪62。
[0049]不考慮寄生損失時，行星齒輪組的元件的速度及其相關(guān)的扭矩與中屯、齒輪上的齒 數(shù)腫《^|&和環(huán)形齒輪上的齒數(shù)腳概艙相關(guān)。具體地，對于簡單地行星齒輪組而言：
[(K)加 ]
[0化1 ]
[0化2]
[0化3]
[0化4]
[0化5]
[0化6]
[0057]摩擦離合器選擇性地連接兩個元件，稱為穀化Ub)和殼(shell)。在此處的示例中， 雖然選擇是任意的，但是圖1中的離合器符號的上邊緣將被視為殼，而符號的下邊緣將被視 為穀。施加到每個元件的扭矩是離合器扭矩容量Tsap和元件的相對速度的函數(shù)。具體地，
[0化引
[0化9] T毅+T殼=0
[0060] 不考慮寄生損失時，釋放的離合器的扭矩容量為零。
[0061] 對于圖1的齒輪箱30，=個行星齒輪中的每個均提供與六個軸的速度相關(guān)的一個 方程。當(dāng)齒輪箱在特定齒輪比下接合(未換擋)時，兩個接合的離合器均提供與軸的速度相 關(guān)的一個方程。利用六個軸和五個方程，我們必須具有測量到的一個速度，W能夠計算出所 有的速度。運(yùn)個額外的速度可由滿輪速度傳感器86或者由輸出速度傳感器88提供。例如，當(dāng) 3擋接合(離合器74和制動器78接合)時，可通過同時解六個方程來確定六個軸的速度。
[0062]
[0063]
[0064]
[00 化]
[0066]
[0067]
[0068] 第二速度傳感器可用于確認(rèn)3擋實(shí)際上是接合的。每個速度均與測量到的速度成 比例?？商崆敖夥匠蘔獲得針對每個齒輪比的每個軸的比例系數(shù)。
[0069] 對于齒輪箱30，要計算21個元件扭矩，其中針對每個行星齒輪組計算3個元件扭 矩，針對每個換擋元件計算2個元件扭矩，再加上輸入扭矩和輸出扭矩。=個行星齒輪組中 的每個提供兩個扭矩方程。五個換擋元件中的每個均提供一個扭矩方程。六個軸中的每個 均提供一個扭矩方程。（傳統(tǒng)地，輸出扭矩被定義為齒輪箱施加在輸出上的扭矩，而其它扭 矩被定義為組件施加在軸上的扭矩。因此，輸出扭矩相對于組件扭矩位于軸扭矩方程的相 對側(cè)。）每個軸方程均需要通過對軸速度進(jìn)行數(shù)值微分而確定的軸加速度。運(yùn)總共提供17個 扭矩方程。當(dāng)齒輪箱在特定齒輪比下接合時，=個分離的離合器均提供額外的扭矩方程。因 此，需要一個感測的扭矩，其由扭矩傳感器90提供。例如，當(dāng)接合3擋時，可通過同時解21個 方程來確定扭矩。
[0070] N46T42 = N42T46 [0071 ] I42h44+T46 = 0
[0072]
[0073]
[0074]
[0075]
[0076]
[0077]
[007引
[0079]
[0080]
[0081]
[0082]
[0083]
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[0085]
[0086]
[0087]
[008引
[0089]
[0090]
[0091] 可對運(yùn)些方程進(jìn)行處理(manipulate)使得每個扭矩被表示為兩項(xiàng)(其中一項(xiàng)與測 量到的扭矩成比例，另一項(xiàng)與測量到的加速度成比例)之和。對于每個齒輪比，可提前確定 比例系數(shù)。所應(yīng)用的換擋元件(在本示例中為74和78)的穀和殼的扭矩指示各個換擋元件扭 矩容量的下限。然而，實(shí)際的扭矩容量可不利用運(yùn)個模型確定。
[0092] 上述模型不考慮寄生損失。然而，可修正模型W考慮一些類型的寄生損失。例如， 分離的換擋元件不必使扭矩容量為零?？赏ㄟ^根據(jù)穀和殼的速度或者根據(jù)速度差來計算分 離的離合器的扭矩容量，而在模型中考慮運(yùn)種類型的寄生阻力?？赏ㄟ^在每個軸扭矩方程 中增加風(fēng)阻項(xiàng)，來考慮風(fēng)阻損失，其中風(fēng)阻項(xiàng)是軸速度的函數(shù)。可通過在將中屯、齒輪扭矩和 環(huán)形齒輪扭矩相關(guān)的方程中稍微增加或減少齒數(shù)，來考慮曬合效率。齒數(shù)是增加還是減少 取決于相對速度和扭矩的方向。當(dāng)損失按照運(yùn)種方式建模時，雖然不能預(yù)先簡化方程，但仍 然可基于單個測量到的速度和單個測量到的扭矩來計算各個組件扭矩。
[0093] 對寄生損失建模的可選的方法是進(jìn)行齒輪箱的總計損失建模?？筛鶕?jù)測量到的速 度和測量到的扭矩和諸如流體溫度的其他可能的因素，將齒輪箱的總計動力損失制成表。 可使用功率計，使用具體的組件模型，或者兩者的一些組合來對該表進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)填充。使用總 計損失模型的一個缺點(diǎn)是不能像組件損失模型計算具體的組件那樣來可靠地計算各個組 件扭矩。
[0094] 在傳動比之間換擋期間，必須修正組件扭矩的計算。典型的升擋包括=個階段:準(zhǔn) 備階段，扭矩傳遞(transfer)階段和慣性階段。在準(zhǔn)備階段期間，壓力被命令到即將接合的 換擋元件W使活塞沖程從而使即將接合的換擋元件準(zhǔn)備接合。此外，即將分離的換擋元件 的扭矩容量可從大大超過所傳遞的扭矩的保持容量降低至接近實(shí)際傳遞的扭矩的值。在扭 矩傳遞階段期間，即將分離的換擋元件的扭矩容量逐漸降低而即將接合的換擋元件的扭矩 容量逐漸增大。在該階段期間，在即將分離的換擋元件上幾乎不存在或不存在打滑，而在即 將接合的換擋元件上有可相當(dāng)大的打滑。當(dāng)即將分離的換擋元件的扭矩容量達(dá)到零時，與 升擋后的擋位相關(guān)聯(lián)的動力流動路徑建立。因此，扭矩比等于升擋后的扭矩比。然而，傳動 比仍等于或幾乎等于原傳動比。當(dāng)即將分離的換擋元件完全釋放時，扭矩傳遞階段結(jié)束，慣 性階段開始。在慣性階段期間，控制即將接合的換擋元件的扭矩容量，妒消除即將接合的換 擋元件的打滑，并使傳動比W受控的方式變成升擋后的傳動比。
[0095] 降擋也包括慣性階段和扭矩傳遞階段，但是它們W相反的順序發(fā)生。在慣性階段， 控制即將分離的換擋元件的扭矩容量，W使傳動比W受控的方式變成降擋后的傳動比，運(yùn) 包含即將分離的換擋元件的打滑逐漸增大?？赏ㄟ^命令壓力W使活塞具有沖程，使即將接 合的換擋元件準(zhǔn)備接合。在慣性階段期間，即將接合的換擋元件的扭矩容量逐漸增大同時 即將分離的換擋元件的扭矩容量降低至零。
[0096] 在換擋期間，可既不假設(shè)即將接合的換擋元件的打滑為零也不假設(shè)即將分離的換 擋元件的打滑為零。雖然在升擋的扭矩階段期間可預(yù)期即將分離的換擋元件的打滑為零， 并且在降擋的扭矩階段期間可預(yù)期即將接合的換擋元件的打滑為零，但是控制器不能假設(shè) 運(yùn)就是事實(shí)。因此，組件速度方程中的在變速器處于固定擋位時使用的一個組件速度方程 在換擋期間不可用。因此，速度傳感器86和88兩者協(xié)助構(gòu)建速度方程。在一些換擋中，一個 W上的離合器釋放且一個W上的離合器接合。在運(yùn)樣的換擋中，必須利用傳感器來確定兩 個W上的軸速度。
[0097] 類似地，在換擋期間，可既不假設(shè)即將接合的換擋元件的扭矩容量為零也不假設(shè) 即將分離的換擋元件的扭矩容量為零。雖然在升擋的準(zhǔn)備階段期間W及降擋的慣性階段期 間可預(yù)期即將接合的換擋元件的扭矩容量為零，但是控制器不能假設(shè)運(yùn)就是事實(shí)。有時，僅 僅意在使活塞具有沖程的壓力實(shí)際上會使扭矩容量增大。因此，組件扭矩方程中的在變速 器處于固定擋位時使用的一個組件扭矩方程在換擋期間并不可用。如果變速器未裝配有第 二扭矩傳感器，那么可使用模型來估計輸入扭矩W提供額外的組件扭矩方程。
[009引 Tm=巧齡+T1S28
[0099] 當(dāng)變矩器鎖止離合器28分離時，鎖止離合器28的穀處的扭矩為零。因此，變矩器的 模型可提供在換擋期間所需要的額外的扭矩估計。對于特定的變矩器幾何結(jié)構(gòu)(直徑、葉片 角等），在變矩器的元件上施加的液動扭矩是滿輪速度和累輪速度的函數(shù)。諸如流體溫度的 環(huán)境因素也會在一定程度上影響該關(guān)系。在第2013/0345022號的美國專利公開中描述了適 當(dāng)?shù)淖兙仄髂Ｐ?，在此通過引用將其包含于其中。具體地，
[0100]
[0101]
[0102]
[0103]函數(shù)n和f2可通過經(jīng)驗(yàn)確定并可被控制器存儲為表格。滿輪速度直接利用傳感器 86測量。累輪速度等于發(fā)動機(jī)曲軸速度，并可使用第=速度傳感器或者通過與發(fā)動機(jī)控制 器通信而獲得。
[0104] 另一方面，當(dāng)鎖止離合器28接合時，發(fā)動機(jī)扭矩的模型可提供在換擋期間所需要 的額外的扭矩估計。變速器控制器可從保持發(fā)動機(jī)扭矩模型的發(fā)動機(jī)控制器要求獲得當(dāng)前 的發(fā)動機(jī)扭矩估計。
[0105] T 發(fā)卻幾+T 懿;+T敢8 = Jl2ai2
[0106] 當(dāng)鎖止離合器28被完全接合時，累輪扭矩為零。當(dāng)鎖止離合器打滑時，上述的液動 模型可W被用來估計累輪扭矩。
[0107] 在換擋期間，扭矩容量的精確控制是重要的W實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)換擋。例如，在扭矩傳遞階 段期間，即將接合的換擋元件的扭矩容量的增大必須與即將分離的換擋元件的扭矩容量的 減小仔細(xì)協(xié)調(diào)。如果相對于輸入扭矩和即將分離的換擋元件的扭矩容量的減小速率而言即 將接合的換擋元件的扭矩容量斜坡上升得太慢，則發(fā)生發(fā)動機(jī)爆發(fā)(flare)。另一方面，如 果即將接合的換擋元件的扭矩斜坡上升過快，則發(fā)生綁定條件(tie-up condition)。兩種 情況均導(dǎo)致輸出扭矩的過度下降。
[0108] 換擋的開環(huán)控制通過具有針對每個換擋元件的模型進(jìn)行輔助。每個離合器的扭矩 容量通過調(diào)節(jié)供到閥體中的螺線管的電流而調(diào)節(jié)。閥體中的閥通過調(diào)節(jié)流體回路中與由螺 線管產(chǎn)生的力成比例的壓力而作出響應(yīng)。流體被引導(dǎo)到離合器應(yīng)用室，在離合器應(yīng)用室，流 體推動活塞來壓迫帶有交錯摩擦片和分隔片的離合器片組。當(dāng)壓力被釋放時，復(fù)位彈黃迫 使活塞返回。在液壓致動式摩擦離合器或制動器的示例性穩(wěn)態(tài)模型中，扭矩容量是所供給 的電流的函數(shù)。運(yùn)個函數(shù)通常具有兩部分。在第一部分中，從零電流到克服復(fù)位彈黃的力所 需的電流，扭矩容量為零。超過克服復(fù)位彈黃所需的電流，扭矩容量相對于電流線性增加。 在替代模型中，流體壓力是電流的函數(shù)，扭矩容量是流體壓力的函數(shù)。如果壓力傳感器可用 于提供壓力反饋信號，則替代模型可能是有用的。在一些模型中，可W考慮諸如溫度的其它 因素。液壓致動的換擋元件的動力學(xué)模型可W考慮活塞從釋放位置移動到?jīng)_程位置的時間 延遲。
[0109] 在每個時間步驟中，控制器確定每個換擋元件的期望的扭矩容量，然后使用換擋 元件模型確定命令多大的電流到相應(yīng)的螺線管。但是，運(yùn)種開環(huán)控制的方法受制于由各種 噪聲因素導(dǎo)致的不準(zhǔn)確度。當(dāng)基于測量的扭矩容量估計是可用的時，可使用閉環(huán)項(xiàng)降低不 準(zhǔn)確度。當(dāng)離合器打滑時，諸如處在升擋的扭矩階段的即將接合的換擋元件或處在降擋的 扭矩階段的即將分離的元件，上述的齒輪箱模型提供運(yùn)樣的估計。此外，估計的扭矩容量可 用于適應(yīng)性地修正換擋元件模型。因此，即使是當(dāng)換擋元件不打滑時，諸如處在升擋期間的 即將分離的元件或處在降擋期間的即將接合的元件，控制也被改善。
[0110] 當(dāng)變速器處于固定齒輪比時，存在預(yù)測齒輪箱輸入扭矩的多個模型。運(yùn)可提供適 應(yīng)性地改進(jìn)一個或兩個模型的機(jī)會。通過齒輪箱模型與扭矩傳感器讀數(shù)和速度傳感器讀數(shù) 組合而產(chǎn)生一個估計。運(yùn)種模型可包括組件寄生損失模型或累計寄生損失模型。當(dāng)鎖止離 合器28完全接合時，第二齒輪箱輸入扭矩估計是基于發(fā)動機(jī)模型的。如果估計有所不同，發(fā) 動機(jī)模型可W被修改W使該估計更接近基于齒輪箱的估計?？商娲?，或另外，累計齒輪箱 損失模型可W被修改W使基于齒輪箱的估計更接近基于發(fā)動機(jī)模型的估計。類似地，當(dāng)鎖 止離合器28分離時，第二齒輪箱輸入扭矩估計是基于變矩器模型的。如果估計有所不同，貝U 變矩器模型、累計齒輪箱損失模型或者兩者可被修改W使估計更加接近。此外，當(dāng)鎖止離合 器28分離時，發(fā)動機(jī)模型和變矩器模型均估計累輪扭矩。如果運(yùn)兩個估計有所不同，則可W 修改一個或兩個模型W使估計接近。
[0111] 上述若干模型可W在控制器84中表示為一個或更多個查找表。查找表存儲針對一 個或更多個模型輸入變量的值的各種組合的模型輸出變量的預(yù)測值。當(dāng)只有一個輸入變量 時，查找表被稱為一維的。例如，一維查找表可用于通過存儲各種命令壓力下的離合器扭矩 容量的值來表示離合器傳遞函數(shù)模型。當(dāng)輸出變量取決于多個輸入變量時，使用較高維的 查找表。例如，用于=擋的總計齒輪箱損失模型可被表示為基于齒輪箱輸入扭矩、齒輪箱輸 入速度和溫度的=維查找表。如果模型包括多個輸出變量，它可W由多個查找表來表示。例 如，變矩器模型可W具有用于累輪扭矩的一個查找表和用于滿輪扭矩的另一個查找表。
[0112] 為了找到基于模型輸入變量的特定值的模型輸出變量的值，控制器找到與特定值 最接近的存儲的點(diǎn)，然后進(jìn)行內(nèi)插。例如，為了找到1200rpm輸入速度和75Nm輸入扭矩下的 預(yù)測的齒輪箱損失，控制器可 W在（1000rpm，70Nm)、（1500rpm，70Nm)、（1000rpm，80Nm)和 (15(K)rpm，80Nm)處的所存儲的損失值之間插值。為了找到對應(yīng)于期望的輸出變量的輸入變 量，使用反向插值。例如，為了找到用于95Nm的期望的離合器扭矩容量的開環(huán)壓力命令，控 審IJ器可在產(chǎn)生92Nm的存儲點(diǎn)和產(chǎn)生96Nm的存儲點(diǎn)之間進(jìn)行內(nèi)插。運(yùn)種反向插值只有當(dāng)?shù)讓?函數(shù)是單調(diào)的時產(chǎn)生唯一解?；蛘?，模型可W被重新用公式表示使得扭矩容量是輸入變量 而命令壓力是輸出變量。
[0113] 已知若干種方法適應(yīng)性地更新被表示為查找函數(shù)的模型。運(yùn)些方法包括隨機(jī)修正 (stochastic adaptation)方法和周期修正（periodic adaptation)方法。隨機(jī)修正方法響 應(yīng)于各個觀察到的結(jié)果更新查找表中的值。在第EP1712767A1號的歐洲專利申請中描述了 一種運(yùn)樣的方法，其通過引用包含于此。當(dāng)所觀察的結(jié)果與查找表估計的值不同時，用于模 型輸入變量附近值的存儲值被修改，使得對于相同的模型輸入值的新的預(yù)測更接近所觀察 的結(jié)果。在上面的示例中，在（1000rpm，70Nm)、（1500wm，70Nm)、（1000rpm，80NmWP (150化pm，80Nm)處的存儲的齒輪箱損失估計被用來預(yù)測在1200巧m輸入速度和75Nm輸入扭 矩處的齒輪箱損失。如果插值產(chǎn)生1.5Nm的損失估計，而所觀察的損失為2.5Nm，則那四個存 儲值可W各自增加〇.2Nm，使得在相同的操作點(diǎn)處的新估計是1.7Nm。為了穩(wěn)定，修正不允許 一次對存儲值更改得太多。修正可被W各種方式加W限制。例如，僅當(dāng)操作點(diǎn)足夠接近存儲 值中的一個時可W允許修正。在本示例中，對于在1200rpm和75Nm處的觀察，可不執(zhí)行修正， 但相對于其中一個存儲值2Nm、IOOrpm內(nèi)的操作點(diǎn)，可允許修正。此外，可存在預(yù)定義的邊 界，超過該邊界不執(zhí)行修正。例如，在齒輪箱損失模型中，存儲值可能不允許成為負(fù)值，因?yàn)?實(shí)際的損失永遠(yuǎn)不會是負(fù)值。在周期修正方法中，存儲多個觀察值，然后執(zhí)行曲線擬合過程 來計算用于模型參數(shù)的新值。正如隨機(jī)修正方法，對修正率可能存有限制，并可能有邊界， 超過該邊界不允許修正。
[0114] 在變速器操作期間，存在若干操作條件，在所述條件中一個W上的模型可用于預(yù) 測特定參數(shù)。在運(yùn)樣的情況下，控制器可W選擇估計中的一個作為信任值。運(yùn)個選擇可基于 關(guān)于哪個模型傾向于更準(zhǔn)確的先驗(yàn)信息。該選擇也可W基于其它標(biāo)準(zhǔn)，例如，當(dāng)輸入到一個 模型的輸入相對恒定，而輸入到其它模型的輸入迅速改變，使得前者模型更值得信賴時?？?制器可W利用信任值來修正低信任模型，使得低信任模型在其它情況下更值得信賴。或者， 控制器可選擇多個估計的加權(quán)平均值，具有基于每個模型的信任度的加權(quán)因子。在運(yùn)種情 況下，運(yùn)兩種模型可能會受到修正，使得估計更接近于選擇的值。如果每個模型在其它情況 下還基于獨(dú)立模型被修正，運(yùn)種方法是最有用的。如果一個模型是正確的，而另一個模型是 不準(zhǔn)確的，則在那些其它情況下正確的模型將朝著其原始預(yù)測重新修正。
[0115] 圖2示出了當(dāng)變矩器鎖止離合器28被完全接合并且變速器保持處于當(dāng)前齒輪比時 用于操作變速器(諸如圖1的變速器）的過程。運(yùn)一過程被W規(guī)則的間隔重復(fù)，同時變速器保 持在運(yùn)種狀態(tài)下。在102處，使用例如扭矩傳感器90測量齒輪箱輸出扭矩。在104處，使用例 如速度傳感器86測量滿輪轉(zhuǎn)速。滿輪的加速度可通過對滿輪轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行數(shù)值微分來確 定，或者可W由單獨(dú)的傳感器來測量。由于滿輪轉(zhuǎn)速和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速在此操作條件下是相等 的，所W可W使用發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器或累輪轉(zhuǎn)速傳感器來代替滿輪轉(zhuǎn)速傳感器。在106處， 使用具體的齒輪箱模型估計每個感興趣的變速器組件(諸如齒輪和換擋元件)的扭矩。運(yùn)些 扭矩可與102處測量的齒輪箱輸出扭矩成比例，所述齒輪箱輸出扭矩被校正W獲得基于104 處所測量的速度的寄生損失和基于104處測量的加速度的慣性作用。在運(yùn)種情況下，考慮用 于增大變矩器慣性的任何扭矩之后，齒輪箱輸入扭矩等于發(fā)動機(jī)扭矩。因此，在108處，可基 于發(fā)動機(jī)模型W及104處測量的加速度而計算齒輪箱輸入扭矩。在110處，也可通過使用齒 輪箱累計損失模型、102處測量的齒輪箱輸出扭矩并基于104處測量的加速度校正慣性，計 算齒輪箱輸入扭矩。由于齒輪箱輸入扭矩的兩個估計可用，所W在112處，控制器在運(yùn)些估 計之間進(jìn)行仲裁。例如，仲裁程序可W使用兩個估計的加權(quán)平均，所述加權(quán)因子基于每個模 型的可信度的事先評估。如果任何一個模型產(chǎn)生被認(rèn)為是不合理的結(jié)果，則仲裁程序可能 不考慮該估計而使用另一個估計。在114處和116處，控制器使用所得的估計分別修正發(fā)動 機(jī)模型和累計損失模型。在運(yùn)種情況下，控制器命令高壓到用于當(dāng)前齒輪比的每個接合的 換擋元件W確保離合器保持完全接合。
[0116] 圖3示出了當(dāng)變矩器鎖止離合器完全接合時在換擋期間用于操作變速器的過程。 運(yùn)個過程在換擋期間W規(guī)則的間隔重復(fù)。與圖2相同的共同步驟使用相同的標(biāo)號。在118處， 具體的齒輪箱模型被用于估計每個感興趣的變速器組件(諸如齒輪和換擋元件)的扭矩。換 擋期間，具體的齒輪箱模型需要兩個輸入扭矩值，因此來自102的測量的扭矩和來自108的 估計的齒輪箱輸入扭矩均被使用。在120處計算產(chǎn)生期望的換擋平順性的期望的離合器扭 矩容量）。在122處，使用每個離合器的離合器模型來計算產(chǎn)生期望扭矩所需的壓力，運(yùn)是用 作離合器壓力控制的開環(huán)項(xiàng)。在124處，使用期望的離合器扭矩容量和來自118的相應(yīng)估計 之間的差來計算閉環(huán)項(xiàng)。在126處，所述控制命令等于開環(huán)項(xiàng)W及閉環(huán)項(xiàng)之和的壓力。在128 處，來自126的命令壓力和來自118的所估計的換擋元件的扭矩可被用來修正離合器模型， 使得未來的換擋由于對閉環(huán)反饋依賴的減輕而被改善。
[0117] 圖4示出了當(dāng)變矩器鎖止離合器完全分離而變速器留在當(dāng)前齒輪比時操作變速器 的過程。該過程被W規(guī)則間隔重復(fù)，同時變速器保持在運(yùn)種狀態(tài)下。如圖2的過程，在110處， 基于所測量的齒輪箱輸出扭矩、滿輪轉(zhuǎn)速和滿輪加速度，使用累計齒輪箱損失模型產(chǎn)生滿 輪扭矩估計。此外，在130處測量累輪轉(zhuǎn)速和加速度。在132處，利用變矩器模型與測量的累 輪轉(zhuǎn)速和測量的滿輪轉(zhuǎn)速來估計累輪扭矩和滿輪扭矩。在134處，發(fā)動機(jī)模型被用于產(chǎn)生累 輪扭矩的第二估計。由于存在累輪扭矩的兩個估計和滿輪扭矩的兩個估計，在136處和138 處，執(zhí)行仲裁W選擇值。在114、140和116處選定的值可W分別被用于修正發(fā)動機(jī)模型、變矩 器模型及累計齒輪箱損失模型。圖5示出了當(dāng)變矩器鎖止離合器完全分離時在換擋期間用 于操作變速器的過程。如圖3中的方法，在118處，利用滿輪扭矩和齒輪箱輸出扭矩與具體的 齒輪箱模型來估計換擋元件的扭矩。在128處運(yùn)些換擋元件扭矩估計可用來修正相應(yīng)的離 合器模型。因?yàn)橹划a(chǎn)生一個滿輪扭矩估計，所W在140處只有變矩器模型的累輪扭矩方面被 修正。
[0118] 圖6示出了當(dāng)變矩器鎖止離合器部分接合而變速器留在當(dāng)前齒輪比時操作變速器 的過程。該過程被W規(guī)則間隔重復(fù)，同時變速器保持在運(yùn)種狀態(tài)下。在運(yùn)種狀態(tài)下，齒輪箱 輸入扭矩是滿輪扭矩和鎖止離合器扭矩的和。類似地，發(fā)動機(jī)扭矩是鎖止離合器扭矩和累 輪扭矩的和。在110處，基于測量的齒輪箱輸出扭矩和累計損失模型估計齒輪箱輸入扭矩。 在132處基于測量的累輪轉(zhuǎn)速和滿輪轉(zhuǎn)速估計滿輪扭矩和累輪扭矩。在142處，基于測量的 累輪轉(zhuǎn)速(其等于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速)估計發(fā)動機(jī)扭矩。W =種方式估計鎖止離合器扭矩。在144 處，通過發(fā)動機(jī)扭矩估計減去累輪扭矩估計而估計鎖止離合器扭矩。在146處，通過從齒輪 箱輸入扭矩估計減去滿輪扭矩估計而估計鎖止離合器扭矩。在148處，使用鎖止離合器模型 估計鎖止離合器扭矩。然后，在150處產(chǎn)生的仲裁后的鎖止離合器扭矩估計用于在152處修 正鎖止離合器模型。圖7示出了在鎖止離合器打滑時用于使變速器換擋的過程。在154處，通 過將在148處由鎖止離合器模型產(chǎn)生的估計的離合器扭矩與在132所產(chǎn)生的滿輪扭矩估計 相加而估計齒輪箱輸入扭矩。
[0119] 圖8示出了修正具體的齒輪箱模型的過程。該過程執(zhí)行得沒有圖2至圖7中的過程 那么頻繁。運(yùn)個過程使累計齒輪箱損失模型逐漸修正到具體的齒輪箱模型。隨機(jī)修正可能 不適合于運(yùn)個過程，因?yàn)榫唧w的齒輪箱模型中的許多參數(shù)可W對特定操作點(diǎn)處的損失作出 不同程度的貢獻(xiàn)。隨機(jī)修正算法可能無法確定修正哪個參數(shù)。然而，由于不同的操作點(diǎn)處的 相對貢獻(xiàn)不同，所W在觀察適當(dāng)量的操作點(diǎn)后，可W識別哪個參數(shù)要調(diào)整。在160處，使用具 體的齒輪箱模型估計與各種齒輪箱輸出扭矩、齒輪箱輸入轉(zhuǎn)速和齒輪比對應(yīng)的齒輪箱輸入 扭矩。輸出扭矩、輸入速度和齒輪比的集合可被預(yù)先確定，或者可W通過該過程的先前執(zhí)行 而觀察到的操作點(diǎn)中得到。在162處，使用累計齒輪箱損失模型估計操作點(diǎn)的相同集合處的 齒輪箱輸入扭矩。在164處，來自兩個模型的值進(jìn)行比較W計算一組誤差項(xiàng)。誤差項(xiàng)的數(shù)量 等于所考慮的操作點(diǎn)的數(shù)量。在166處，該過程計算每個誤差項(xiàng)對具體的齒輪箱模型的各種 參數(shù)變化的敏感度。運(yùn)些參數(shù)可W是例如查找表中的特定值。計算敏感度可能設(shè)及重復(fù)160 和164處的計算，每個參數(shù)被其標(biāo)稱值稍微擾動。參數(shù)的數(shù)量應(yīng)等于或大于操作點(diǎn)的數(shù)量。 在168處，計算使誤差項(xiàng)最小化的修改的參數(shù)值。運(yùn)可能設(shè)及例如最小二乘曲線擬合。最后， 在170處，參數(shù)值被朝向168處計算的值修正。為了避免不穩(wěn)定性，該過程可W將參數(shù)值調(diào)整 到原始值和168處計算的值之間的中間值。
[0120] 圖2至圖8的過程提供了基于輸出扭矩傳感器、累輪和滿輪轉(zhuǎn)速傳感器W及各種模 型而計算齒輪箱內(nèi)的齒輪和換擋元件的扭矩估計的能力。運(yùn)些過程還提供修正模型的能 力，使得它們準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)的當(dāng)前行為，盡管各部分之間有變化并且組件隨著時間變化。 圖9和圖10示出了利用準(zhǔn)確的組件扭矩估計來檢測和減輕從期望的變速器行為偏離的偏差 的過程。在使用具體的齒輪箱模型計算齒輪和換擋元件扭矩之后，圖9的過程開始，運(yùn)可根 據(jù)齒輪箱是處于固定擋位還是正在換擋而在106處或118處開始。在180處，組件扭矩估計與 每個組件的預(yù)定扭矩極限進(jìn)行比較。如果估計的組件扭矩超過極限，則在182處，該過程降 低命令的輸入扭矩，運(yùn)通常降低所有變速器組件上的扭矩。降低輸入扭矩W保持組件扭矩 低于預(yù)定極限避免由組件的應(yīng)力過大造成故障。在184處，發(fā)出警告標(biāo)志。運(yùn)可W通過由服 務(wù)人員在計算機(jī)存儲器中設(shè)置可讀代碼來實(shí)現(xiàn)?？商娲?，或另外地，可W用警告燈或其他 指示器來警告駕駛員。在186處，控制器存儲關(guān)于該事件的數(shù)據(jù)W有助于將來的診斷。此數(shù) 據(jù)可W包括所有有關(guān)的組件扭矩估計、所測量的速度和輸出扭矩、任何駕駛員命令W及對 重建事件有用的任何其它數(shù)據(jù)。在188處，繼續(xù)圖2至圖8的過程。如果在180處，估計的扭矩 小于極限，則過程前進(jìn)到190處計算每個組件扭矩的預(yù)期范圍。所述范圍可W是預(yù)定極限， 或者可W是諸如測量的輸出扭矩、命令的發(fā)動機(jī)扭矩等其他值的函數(shù)。在192處，所估計的 組件扭矩與預(yù)期范圍進(jìn)行比較。如果估計的組件扭矩超過預(yù)期范圍，則在184處發(fā)出警告標(biāo) 志并在186處保存診斷數(shù)據(jù)。
[0121] 在圖2至圖8的過程中修正完模型后，圖10的過程開始。在194處，過程為更新的模 型參數(shù)計算預(yù)期范圍。運(yùn)些范圍可W是預(yù)定的極限，或者可W基于諸如累計車輛里程的參 數(shù)來計算。在196處，修改的組件參數(shù)與預(yù)期范圍進(jìn)行比較。如果模型參數(shù)在預(yù)期范圍之外， 則在184處發(fā)出警告標(biāo)志并在186處保存診斷數(shù)據(jù)。
[0122] 圖9和圖10的過程的故障檢測和避免機(jī)制的操作可W經(jīng)由若干說明性示例而被最 佳地理解。在第一示例情景中，離合器扭矩未能實(shí)現(xiàn)其設(shè)計的扭矩容量。運(yùn)可能因?yàn)橛性S多 原因而發(fā)生。例如，由于摩擦材料的降解(degradation),摩擦系數(shù)可能低于預(yù)期?？商娲?地，液壓管路阻塞或發(fā)生故障的密封可能導(dǎo)致離合器應(yīng)用室中的壓力為小于命令壓力。如 果故障發(fā)生在很短的時間內(nèi)，離合器模型將不能準(zhǔn)確地表示離合器的行為。當(dāng)該離合器是 用于換擋的即將接合的元件或即將分離的元件，它將根據(jù)圖3、圖5或圖7的方法之一進(jìn)行控 審IJ。在122處，該控制器將基于導(dǎo)致扭矩容量小于期望扭矩容量的模型計算開環(huán)壓力命令。 在118處計算的離合器扭矩估計將反映運(yùn)一較低的實(shí)際扭矩容量。在圖9的過程的190處，控 制器將基于標(biāo)稱設(shè)計意圖行為附近的預(yù)期變化而計算預(yù)期范圍。在192處，控制器將認(rèn)識 到，估計的離合器扭矩在預(yù)期的范圍之外，將在184處發(fā)出警告標(biāo)志并在186處保存診斷數(shù) 據(jù)。在124處計算的閉環(huán)項(xiàng)通過增加命令的離合器壓力而對故障進(jìn)行部分地補(bǔ)償。在未來換 擋的過程中，在128處模型的修正將增加在122處計算的開環(huán)項(xiàng)W更好地補(bǔ)償。如果在延長 的時間段內(nèi)逐漸發(fā)生故障，128處模型的逐漸修正將通過增加開環(huán)命令離合器壓力而補(bǔ)償 所述故障。具體而言，使離合器扭矩容量與命令離合器壓力相關(guān)的表中的值將逐漸減小。當(dāng) 表中的值被修正為低于預(yù)期范圍的值時，圖10的過程會檢測到故障。因此，將發(fā)出標(biāo)志并保 存診斷數(shù)據(jù)。
[0123] 作為第二示例，當(dāng)命令壓力降低到零時，離合器可能不完全釋放。例如，由于離合 器片之間的污染或由于污染阻止活塞滑動到分離位置，運(yùn)種情況可能發(fā)生。在換擋期間，正 在進(jìn)行的離合器是即將分離的元件，在圖3、圖5或圖7的過程的118處計算離合器扭矩。在圖 9的過程的190處，扭矩傳遞階段完成時離合器扭矩的預(yù)期范圍將基于此離合器的預(yù)期阻力 矩。當(dāng)扭矩在此范圍之外，如在192處確定的，在184發(fā)出警告標(biāo)志并在186處保存診斷數(shù)據(jù)。 如果故障逐漸發(fā)生，運(yùn)將反映在經(jīng)由圖3、圖5或圖7的128處的修正的離合器模型中、反映在 經(jīng)由圖2、圖4或圖6的116處修正的累計齒輪箱損失模型中并反映在經(jīng)由圖8的170處的修正 的具體的齒輪箱模型中。一旦故障變得足夠嚴(yán)重，運(yùn)些修正中的一個或更多個將在圖10的 過程中觸發(fā)警告標(biāo)志并保存診斷數(shù)據(jù)。
[0124] 作為第=示例，發(fā)動機(jī)可能產(chǎn)生比命令更大的扭矩。運(yùn)種情況可能例如由于被不 良校準(zhǔn)的節(jié)氣口致動器或售后市場發(fā)動機(jī)控制計算機(jī)忍片的安裝而發(fā)生。發(fā)動機(jī)模型將在 圖2、圖4或圖5的114處進(jìn)行修正，運(yùn)可能導(dǎo)致圖10中的過程中的警告標(biāo)志。然而，即使發(fā)動 機(jī)模型是準(zhǔn)確的，較高的發(fā)動機(jī)扭矩可能導(dǎo)致變速器組件上過大的扭矩。如果組件的扭矩 高到足W引起損壞，運(yùn)在圖9的過程的180處被檢測到。作為響應(yīng)，控制器在182處降低命令 輸入扭矩來保護(hù)組件。
[0125] 在運(yùn)行的整個時間期間對所有齒輪和換擋元件的轉(zhuǎn)速和扭矩的估計的可用性能 夠執(zhí)行附加的故障檢測和避免功能。例如，關(guān)于離合器傳輸?shù)呐ぞ睾碗x合器的打滑速度的 信息能夠用來計算離合器所消耗功率。對消耗功率的積分允許計算在換擋或其他機(jī)動期間 吸收的能量。如果該能量超過可接受的水平，則控制器可W通過減小輸入扭矩或通過縮短 換擋時間而響應(yīng)。如果還模擬離合器的散熱特性，則離合器模型可W預(yù)測離合器的溫度，運(yùn) 進(jìn)而可W用于調(diào)整基于壓力的扭矩容量的估計。當(dāng)離合器溫度超過某個闊值時，控制策略 可能會抑制設(shè)及離合器的換擋，或W修改的方法執(zhí)行換擋，W減少進(jìn)一步的離合器發(fā)熱。某 些組件可W顯示出基于負(fù)載歷史預(yù)測的磨損。為了運(yùn)個目的，負(fù)載可W包括扭矩、速度、溫 度和測量的或由控制器估計的任何其它量?？刂破骺蒞監(jiān)測負(fù)載歷史并保持組件的剩余使 用壽命的估計。當(dāng)估計的剩余使用壽命低于闊值時，控制器可W設(shè)置警告標(biāo)志或W其它方 式通知駕駛員或技工考慮更換組件。
[0126] 雖然W上描述了示例性實(shí)施例，但并不意味著運(yùn)些實(shí)施例描述了由權(quán)利要求包含 的所有可能的形式。說明書中使用的詞語是描述性詞語而不是限制性詞語，并且可W理解， 在不脫離本公開的精神和范圍的情況下，可W進(jìn)行各種改變。如前所述，各個實(shí)施例的特征 可W組合W形成可能未被明確地描述或示出的本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施例。雖然各個實(shí)施例可 能已被描述為提供優(yōu)點(diǎn)或在一個或更多個預(yù)期特性方面比其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施 方式更為優(yōu)選，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員認(rèn)識到，可W折衷一個或更多個特征或特性W 實(shí)現(xiàn)期望的整體系統(tǒng)的屬性，運(yùn)依賴于特定應(yīng)用和實(shí)施方式。因此，被描述為在一個或更多 個特性方面不如其它實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施方式合意的實(shí)施例并非在本公開的范圍之 夕h并且可W期望用于特定應(yīng)用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種運(yùn)行變速器的方法，包括： 在換擋事件期間，測量齒輪箱輸出扭矩，使用第一模型估計齒輪箱輸入扭矩，基于輸出 扭矩測量和使用第二模型估計的輸入扭矩而估計組件的扭矩； 響應(yīng)于組件的估計的扭矩超過預(yù)期范圍，通知用戶。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通知用戶包括設(shè)置被服務(wù)人員可讀的錯誤標(biāo)志。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括：響應(yīng)于組件的估計的扭矩超過預(yù)期范圍，保存 診斷數(shù)據(jù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括：響應(yīng)于組件的估計的扭矩超過組件扭矩極限， 減小命令的變速器輸入扭矩。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括:基于測量的、估計的或命令的扭矩值而計算預(yù) 期范圍。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，預(yù)期范圍是預(yù)定的。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述組件是齒輪。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述組件是換擋元件。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述換擋元件選擇性地連接兩個軸，所述軸既不 是齒輪箱輸入軸也不是輸出軸。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一模型是發(fā)動機(jī)模型，所述第二模型是基 于齒輪和換擋元件的扭矩關(guān)系的齒輪箱模型。
【文檔編號】F16H61/12GK106015556SQ201610178559
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】羅希特·禧帕爾高恩卡爾, 埃里克·鴻泰·曾, 藤井雄二, 格雷戈里·邁克爾·皮爾準(zhǔn)恩, 詹姆斯·威廉·洛赫·麥卡勒姆, 杰森·梅爾, 邁克爾·約翰·立茲, 約瑟夫·F·庫哈爾斯基
【申請人】福特全球技術(shù)公司