控制變速器的系統和方法與流程

本申請涉及車輛的受控動力系統。更具體地，本申請涉及車輛的受控變速器系統。

背景技術：

在車輛中，動力系或動力系統是指提供動力來驅動車輛的各部件。這些部件包括發動機、變速器、驅動/傳動軸、差速器和最終驅動器。由于發動機速度不總是等于期望的最終驅動器速度(并因此不等于車輛速度)，變速器對發動機速度進行操縱以產生用于期望的車輛速度的驅動軸速度。為了實現相對于發動機速度不同的驅動軸速度，某些變速器系統采用多個齒輪，其使用齒輪傳動比(例如2：1，其表示發動機轉動速度是輸出速度的兩倍)相對于發動機速度增加或減少驅動軸轉動速度。檔位選擇可以通過車輛的操作者完成或者在沒有操作者輸入的情況下自動完成并可以基于發動機速度、車輛速度、油門踏板位置和發動機上的負載。例如，在公路行駛時，變速器可以使用高檔位，高檔位提供比低檔位相對更高的變速器輸出速度(即，傳動/驅動軸的速度)，以保持/實現公路行駛所需的相對更大的車輛速度。這樣，變速器使車輛能夠在很大程度上獨立于發動機實現期望的車輛速度和動力。

技術實現要素：

一個實施例涉及一種基于發動機的當前動力輸出控制車輛的變速器以使燃料消耗最小化的方法。上述方法包括確定車輛的發動機的當前動力輸出；基于所確定的當前動力輸出來確定車輛的手動變速器的一個或多個可行變速器設置，其中上述一個或多個可行變速器設置配置成產生實質上相同的當前動力輸出，以及上述可行變速器設置是可由車輛的操作者選擇的；確定每個可行變速器設置的燃料消耗率；基于所確定的每個變速器設置的燃料消耗率來確定變速器設置，其中所確定的變速器設置相應于最低燃料消耗率；以及提供所確定的變速器設置的指示給上述車輛的操作者以促使操作者選擇所確定的變速器設置。

另一個實施例涉及一種裝置，上述裝置包括燃料消耗模塊、動力輸出模塊和變速器模塊。上述燃料消耗模塊構造成監控車輛的燃料消耗率。上述動力輸出模塊構造成確定上述車輛的發動機的動力輸出。上述變速器模塊構造成基于上述車輛的當前動力輸出來確定手動變速器的變速器設置，其中所確定的變速器設置相應于最低燃料消耗率。上述變速器模塊還構造成提供關于所確定的變速器設置的指示給上述車輛的操作者以促使操作者選擇所確定的變速器設置。

另一個實施例涉及一種基于所指定的發動機運行模式來促進對車輛的變速器進行控制的方法。上述方法包括：接收發動機運行模式的指令，上述發動機運行模式包括動力模式、平衡模式和經濟模式中的至少一個模式；基于上述車輛的手動變速器的當前變速器設置來確定車輛的當前燃料消耗率，其中上述車輛的手動變速器包括多個變速器設置；確定當前變速器設置中的車輛的發動機的當前動力輸出；基于所指定的發動機運行模式來確定上述變速器的多個變速器設置中的每個可行變速器設置的燃料消耗率，其中上述可行變速器設置是可由操作者選擇的；基于所確定的每個可行變速器設置的燃料消耗率來確定變速器設置，其中所確定的變速器設置相應于最低燃料消耗率；以及提供所確定的變速器設置的指示給上述車輛的操作者以促使操作者選擇所確定的變速器設置。

另一個實施例涉及一種裝置。上述裝置包括燃料消耗模塊、動力輸出模塊、經濟平衡動力(EBP)模塊和變速器模塊。上述燃料消耗模塊構造成監控車輛的燃料消耗率。上述動力輸出模塊構造成確定上述車輛的發動機的動力輸出。上述EBP模塊構造成接收發動機運行模式的指定，上述發動機運行模式包括動力模式、平衡模式和經濟模式中的至少一個模式。上述變速器模塊構造成：基于所指定的發動機運行模式來確定一個或多個可行變速器設置中的變速器設置，其中所確定的變速器設置相應于最低燃料消耗率，上述可行變速器設置是可由操作者選擇的；以及提供所選擇的變速器設置的指示給上述車輛的操作者以促使操作者選擇所確定的變速器設置。

所描述的本申請的主題的特征、結構、優點和/或特點可以在一個或多個實施例和/或實施方式中以任何合適的方式相結合。在以下描述中，提供了許多具體細節以給予對本申請的主題的各實施例的全面理解。相關領域技術人員將意識到，本申請的主題可以在沒有特定實施例或實施方式的一個或多個具體特征、細節、部件、材料和/或方法的情況下實施。在其他實例中，在某些實施例和/或實施方式中會發現附加的特征和優點，其可能不存在于所有的實施例或實施方式中。此外，在某些實例中，公知結構、材料或操作未被詳細示出或描述以避免使本申請的主題的各方面模糊。本申請的主題的各特征和各優點將由以下描述和附圖而變得更為顯而易見，或可以通過如下文所述的主題的實施來了解。

附圖說明

圖1是根據一個示例性實施例具有控制器的動力系統的示意圖。

圖2是根據一個示例性實施例的圖1的用于各系統的控制器的示意圖。

圖3是根據一個示例性實施例的對變速器進行控制的過程的流程圖。

圖4是根據一個示例性實施例的控制具有經濟模式、動力模式和平衡模式的發動機運行模式的變速器的過程的流程圖。

圖5是根據一個示例性實施例的對變速器進行控制的框圖。

圖6是圖5的子框圖，其中圖6描繪了根據一個示例性實施例的確定當前動力消耗的過程。

圖7是圖5的另一個子框圖，其中圖7描繪了根據一個示例性實施例的使用變速器設置參數的過程。

圖8是圖5的另一個子框圖，其中圖8描繪了根據一個示例性實施例的計算其他變速器設置的動力消耗的過程。

圖9是圖5的另一個子框圖，其中圖9描繪了根據一個示例性實施例的基于燃料消耗率來選擇變速器設置的過程。

具體實施方式

總體上參照各附圖，本申請描述了控制車輛的變速器和促進對車輛的變速器進行控制的系統和方法。基于當前變速器設置，控制器確定車輛的當前動力輸出和燃料消耗率。控制器然后基于確定的動力輸出來計算變速器的其他檔位/設置的燃料消耗率。控制器選擇具有最低燃料消耗率的變速器設置。在手動變速器車輛中，這種選擇經由輸入/輸出設備提供給車輛的操作者。例如，當車輛在第四檔位時，控制器可以確定最佳設置是第六檔位。圖形用戶界面通知操作者該確定，操作者(如果他們這樣選擇)則轉換到第六檔位。在自動變速器車輛中，該選擇可以基于從控制器到車輛的變速器的命令而自動完成。因此，在任何變速器配置中，控制器基于車輛的當前運行條件來確定燃料消耗最小化的最優變速器設置。在手動變速器車輛中，確定的變速器設置被提供給車輛的操作者以便于他/她選擇(例如轉換到)該變速器設置。因此，控制器向操作者提供關于哪個設置將最節省燃料的及時信息，以使其更有效地操作車輛。

如本申請所使用的，術語燃料消耗率表示多少燃料當前被車輛的發動機消耗。該術語可以被指定為各種不同的格式(例如，比燃料消耗、制動比燃料消耗、消耗每單位燃料距離等)。控制器使用的格式可以由操作者預先定義、由操作者調整和/或由制造商設置。因此，術語“燃料消耗率”不旨在基于本申請所描述的一個或多個實例中使用的具體定義(例如，制動燃料消耗率)而被狹隘地解釋。

現總體參照圖1，圖1示出了動態控制車輛的變速器的系統的示意圖。車輛100可以是公路車或越野車，包括但不限于長途運輸卡車(line-haul trucks)、中程卡車(例如，皮卡車)、坦克、飛機以及使用變速器的任何其他類型的車輛。圖1被示為在車輛100內包括動力系統110、經濟平衡動力(EBP)開關120、操作者輸入/輸出(I/O)設備130以及控制器140。圖1的各部件會在下面進行更全面的解釋。

如圖所示，控制器140與動力系統110、EBP開關120和I/O設備140通信聯接。各部件之間的通信可以經由任何數量的有線或無線連接。例如，有線連接可以包括串行電纜、光纖電纜、CAT5電纜或任何其他形式的有線連接。相比之下，無線連接可以包括因特網、Wi-Fi、蜂窩、無線電等。在一個實施例中，控制器局域網(“CAN”)總線提供信號、信息和/或數據的交換。CAN總線包括任何數量的有線和無線連接。因為控制器140可通信地聯接到車輛100的各系統和各部件，所以控制器140被構造成從圖1所示的一個或多個部件接收數據。上述數據可以經由一個或多個傳感器(例如，附接到發動機101的速度傳感器、附接到發動機的扭矩傳感器、燃料消耗傳感器等)接收并用于實施本申請所描述的各過程。

由于圖1的各部件被示為包含于車輛100中，控制器140可以構造為電子控制模塊(ECM)。ECM可以包括變速器控制單元和包括在車輛中的任何其它控制單元(例如，排氣后處理控制單元、發動機控制單元、動力系控制模塊等)。控制器140可以包括存儲設備142和處理器141，其配置成執行本申請的各過程。處理器141可以實施為通用處理器、專用集成電路(ASIC)、一個或多個現場可編程門陣列(FPGA)、數字信號處理器(DSP)、一組處理部件或其它合適的電子處理部件。如上所述，控制器140也可以包括一個或多個存儲設備，例如存儲設備142。存儲設備142(例如，RAM、ROM、閃存、硬盤存儲器等)可以存儲數據、本申請所描述的各模塊和/或用于促進本申請所描述的各種過程的計算機代碼。因此，存儲設備142可以可通信地連接到處理器141，并且提供計算機代碼或指令以執行本申請關于控制器140所描述的各過程。此外，一個或多個存儲設備142可以是或包括有形的、非瞬態易失性存儲器或非易失性存儲器。因此，一個或多個存儲設備142可以包括數據庫組件、目標代碼組件、腳本組件或用于支持本申請所描述的各種活動和信息結構的任何其他類型的信息結構。

如圖所示，動力系統110包括發動機101、變速器102、驅動軸103、差速器104和最終驅動器105。作為簡要概述，發動機101接收化學能量輸入(例如，諸如汽油或柴油的燃料)并燃燒該燃料以轉動曲軸的形式產生機械能。變速器101接收轉動的曲軸并操縱曲軸的速度來產生期望的驅動軸103速度。轉動的驅動軸103被差速器104接收，差速器104將驅動軸103的轉動能量提供給最終驅動器105。最終驅動器105然后推進或驅動車輛100。

發動機101可以構造為任何內燃機(例如，壓縮點火或火花點火)，使得其可以由任何燃料類型(例如，柴油、乙醇、汽油等)提供動力。變速器102可以構造為任何類型的變速器，例如無級變速器、手動變速器、自動變速器、自動-手動變速器、雙離合器變速器等。因此，當變速器從齒輪傳動變為連續配置(例如，無級變速器)時，術語“變速器設置”不僅限于齒輪傳動變速器，在齒輪傳動變速器中，“變速器設置”是指檔位(例如，第4檔位)。更確切地說，術語“變速器設置”包含由變速器102進行發動機速度操縱的任何設置，而不管該設置是由齒輪、一組滑輪、或任何其他類型的速度操縱設備來實現。例如，無級變速器中的變速器設置是指關于一組滑輪的輸入(來自發動機曲軸)和輸出(與驅動軸聯接)的帶子的位置。類似于發動機101和變速器102，驅動軸103、差速器104和最終驅動器105可以根據應用構造為任何配置(例如，最終驅動器105可以在汽車應用中構造為車輪，在飛機應用中構造為螺旋槳)。此外，例如，驅動軸103可以基于應用構造為一件式、兩件式和滑套管式(slip-in-tube)驅動軸。

EBP開關120構造成控制車輛100的動力輸出。EBP開關120包括發動機運行的三個模式：動力模式、平衡模式和經濟模式。在動力模式中，保持當前動力輸出。在經濟模式中，相對于當前動力輸出使燃料消耗最小化。在經濟模式和動力模式之間存在平衡模式。平衡模式構造成將動力輸出限制在動力模式和經濟模式的動力輸出之間。動力模式、平衡模式和經濟模式可以關于各種車輛運行參數例如車輛的行駛速度進行更為全面的解釋。如果車輛的最大速度是75英里每小時，該最大值可以相應于動力模式。在經濟模式中，速度被限制為55英里每小時。轉而，平衡模式可以將車輛速度限制為75和55英里每小時之間的某處(例如，65英里每小時)。平衡模式和經濟模式構造成相對于動力模式增加燃料經濟性(例如，降低燃料消耗率)。在以上實例中，通過限制車輛行駛速度來對燃料消耗進行限制。

如上所述，經濟模式和平衡模式可以相對于車輛的動力輸出進行定義。在一個實施例中，它們相對于車輛的當前動力輸出進行定義。例如，平衡模式可以將動力輸出限定為當前動力輸出減去(當前動力輸出的)百分之x。經濟模式可以將動力輸出限定為當前動力輸出減去百分之(x+y)。在運行時，車輛可能在操作者選擇平衡模式時行駛。平衡模式通過例如減少發動機的燃料輸入來限定車輛的動力輸出。由于動力輸出被降低，燃料消耗也相對于當前動力輸出被降低。如果操作者然后選擇經濟模式，動力輸出被進一步限制，其相應于相對更低的燃料消耗率。百分之x和y可以由操作者經由I/O設備130預先設定。在另一個實施例中，可以基于動力模式而不是百分比來定義平衡模式和經濟模式的各值。

如圖所示，EBP開關120實施為與控制器140分離。在一個實例中，EBP開關120可以位于輸入/輸出設備130上并與圖1中的一個或多個部件(例如，發動機101)通信聯接。在各種其他實施例中，EBP開關120與控制器140實施為一個或多個模塊，例如EBP模塊146，其也與圖1中的一個或多個部件通信聯接。在該實施例中，發動機運行模式可以經由輸入/輸出設備130接收，輸入/輸出設備130傳送該指定給控制器140。控制器140根據所選擇的模式提供一個或多個命令來限制動力輸出。

操作者輸入/輸出設備130使得車輛的操作者能夠與車輛100和控制器140通信。例如，操作者輸入/輸出設備130可以包括但不限于交互式顯示器(例如，圖形用戶界面)、一個或多個按鈕或開關、指示燈等。當變速器102構造為手動變速器時，操作者輸入/輸出設備130經由控制器140提供操作者應進行切換以獲得最佳燃料消耗的準確的變速器設置的指示。在某些實施例中，I/O設備130可以包括與車輛100分離的電話、計算機、診斷工具或任何其他設備，從而允許對確定的變速器設置進行遠程指示。

現參照圖2，示出了根據一個示例性實施例的用于控制車輛的變速器和促進對車輛的變速器進行控制的控制器例如控制器140。如上所述，控制器140可以包括存儲設備142和處理器141。如圖2所示，控制器140還可以包括多個模塊。各模塊可以存儲于存儲設備142中并可以由執行本申請所描述的各操作的處理器141執行。在其他實施例中，各模塊自身可以包括實施其操作的各自的處理器或處理電路。因此，雖然各模塊被描述為執行本申請所描述的各操作，控制器140的處理器141和/或其他處理電路也可以執行這些操作。如圖所示，控制器140包括變速器模塊143、燃料消耗模塊144、動力消耗模塊145和EBP模塊146。

變速器模塊143構造成監控車輛100的變速器102。例如，變速器模塊143可以接收指示變速器的當前設置的數據(例如，來自聯接到變速器102的傳感器)。變速器模塊143還構造成控制變速器102。例如，如本申請所描述，控制器140可以提供實施所確定的變速器設置的命令。變速器模塊143還可以包括用于變速器的每個變速器設置的變速器設置比。例如，對于齒輪傳動變速器，變速器比可以包括每個檔位設置的每個齒輪傳動比。變速器設置比可以用于確定相對燃料消耗率(參見方法300)。

變速器模塊143還可以構造成基于當前動力輸出和指定的發動機運行模式來確定可行變速器設置。例如，為了保持當前動力輸出(或者指定的發動機運行模式所允許的動力輸出)，僅某些變速器設置是可行的。變速器模塊143可以提供可行變速器設置給燃料消耗模塊144。燃料消耗模塊144構造成監控車輛100的燃料消耗率。燃料消耗模塊144還構造成確定每個可行變速器設置的燃料消耗率。在某些實施例中，基于當前動力消耗，燃料消耗模塊144確定多個變速器設置中的每個變速器設置的燃料消耗率。

動力輸出模塊145構造成確定車輛100的動力輸出。所確定的動力輸出可以相應于基于當前運行條件(例如，扭矩、發動機速度等)的當前動力輸出。所確定的動力輸出也可以相應于EBP模塊146提供的動力輸出。例如，如果當前動力輸出是300馬力并且相應于百分之十的動力輸出減少的平衡模式被選擇，動力輸出模塊145確定可接受的動力輸出是大約270馬力。因此，變速器模塊143確定哪些變速器設置能夠產生該馬力(可行變速器設置)。燃料消耗模塊144確定每個可行變速器設置的燃料消耗率。變速器模塊143確定哪個變速器設置相應于最低燃料消耗率并提供該設置的指示給車輛的操作者。該指示可以經由I/O設備130以聲音指令的形式(例如，“轉換到最大燃料經濟性的第8檔位”)和/或以視覺顯示的形式例如圖形用戶界面而被提供。

在一個實施例中，燃料消耗模塊144包括具體在車輛中使用的發動機101的一個或多個查找表。一個或多個查找表提供了基于當前發動機速度和扭矩的發動機101的燃料消耗率的指示。為了確定其他變速器設置中的燃料消耗，動力輸出模塊145基于變速器設置確定發動機速度。基于該確定的發動機速度，動力輸出模塊145確定保持當前動力輸出(或由EBP模塊146調整的動力輸出)所需的扭矩。使用該確定的扭矩和發動機速度，燃料消耗模塊144查詢查找表以確定該變速器設置的燃料消耗率。變速器模塊143確定相應于最低燃料消耗率的變速器設置并提供該準確設置的指示給操作者，而不是指示操作者相對于當前變速器設置向上或向下轉換的“箭頭”。在該情況下，相應于最佳燃料經濟性的準確設置可以被及時提供以使操作者能夠更有效地操作車輛。

在某些其他實施例中，燃料消耗模塊144可以包括用于基于某些運行條件來確定發動機的燃料消耗率的一個或多個算法、程序、公式以及類似物。這些算法、程序和公式可以取代一個或多個查找表或作為一個或多個查找表的附加使用。

上述操作的實例如下。初始車輛運行條件可以相應于300馬力的動力輸出、1800RPM(轉每分鐘)的發動機速度和第四檔位的當前變速器設置。第五檔位變速器比可以是1.5：1，第六檔位變速器比可以是1.2：1，第四檔位變速器比可以是1.6：1，以及第三檔位變速器比可以是1.7：1。這些是確定的可行變速器比(如下描述)。動力輸出模塊145可以進行以下確定：

第3檔位:

當前檔位(第4):

第5檔位:

第6檔位:

使用方程式(1)至(3)，可以對于恒定動力輸出和每個可行變速器設置確定發動機速度和發動機扭矩。發動機速度和發動機扭矩用于確定每個檔位設置的近似燃料消耗率。例如，基于以上的發動機速度和發動機扭矩值，第3檔位會具有0.19lb/hp*hr的燃料消耗率(比燃料消耗)，第4檔位會相應于0.21lb/hp*hr，第5檔位會相應于0.27lb/hp*hr，以及第6檔位會相應于0.23lb/hp*hr。因此，變速器模塊143確定第3檔位相應于最低每單位動力燃料消耗率。因此，控制器140會經由I/O設備130在車輛100中展示“轉換到第3檔位”以促使操作者選擇所確定的變速器設置。在該情況下，操作者被及時通知用于使燃料消耗最小化的準確設置以更有效地操作車輛。在該實例中，變速器構造為由操作者控制的手動變速器。在另一個實施例中，變速器可以是自動變速器，在自動變速器中，控制器140提供命令以用車輛的變速器來直接實施所確定的變速器設置。

以上實例關于作為燃料經濟性的指標的比燃料消耗進行描述。然而，如上所述，許多其他參數可以用來衡量燃料經濟性(以及相應的燃料消耗率)。例如，控制器140可以采用“每英里發動機轉數”度量，此時每英里的轉數越低相應于越好的燃料經濟性。在另一個實例中，控制器140可以采用距離每體積(distance-per-volume)燃料的度量(例如，英里每加侖)。類似地，以上方程式不意欲進行限制。其他方程式、公式、算法和程序可以作為附加和/或取代以上列出的各方程式使用以確定當前和其他變速器設置的燃料消耗率。

如上關于EBP開關120所述，EBP模塊146可以對發動機動力輸出進行限定來實現更好的燃料經濟性。EBP模塊146可以包括三個發動機運行模式，三個發動機運行模式可以由操作者經由輸入/輸出設備例如I/O設備130選擇。如上所述，各發動機運行模式可以包括動力模式(P模式)、平衡模式(B模式)和經濟模式(E模式)。在動力模式中，必須保持當前輸出動力。因此，可行變速器設置僅是那些能夠保持當前輸出動力的變速器設置。某些變速器設置會對發動機速度限定得太多或太少(相應于發動機扭矩的過量或缺失)，以致于那些設置無法滿足當前輸出動力。在平衡模式中，由于動力輸出不需要滿足當前動力輸出(例如，動力輸出＝當前動力輸出減去百分之X)，相對更多的變速器設置是可行的。轉而，在經濟模式中，由于動力輸出甚至不需要達到平衡模式的動力輸出，甚至更多的變速器設置是可行的。

變速器設置可行性可以由控制器140確定。如上關于發動機運行模式所述，可行性可以基于所需的動力輸出來確定。在另一個實施例中，可行性可以相對于當前變速器設置來定義。例如，可行變速器設置可以是當前檔位(或設置)、當前設置減一、當前設置加一以及當前設置加二。例如，如果當前變速器設置是第4檔位，可行變速器設置是第3檔位、第4檔位、第5檔位和第6檔位。可以使用該定義，以在仍保持或實質上保持車輛速度的同時保持當前動力輸出(或者保持EPB模塊146所要求的動力輸出)。相對于當前設置的可行變速器設置的定義是高度可編程的，從而各種各樣的定義可以用控制器140實施。

現參照圖3，示出了根據一個示例性實施例的基于發動機的當前動力輸出來確定準確變速器設置的過程300。過程300可以由圖1的系統使用并可以由控制器例如控制器140執行。因此，過程300關于圖1－2進行描述。

過程300包括確定車輛的當前動力輸出(301)。一個或多個發動機速度傳感器可以為發動機101所包含并與控制器140可通信聯接。一個或多個發動機扭矩傳感器也可以為發動機101所包含并與控制器140可通信聯接。使用上述方程式，由各傳感器獲得的扭矩和發動機速度可以用于確定當前動力輸出。過程300還包括基于所確定的當前動力輸出確定上述車輛的變速器的一個或多個可行變速器設置(302)。在一個實施例中，上述變速器構造為手動變速器車輛。如上所述，變速器設置的可行性可以基于當前動力輸出(例如，僅僅能夠產生與當前動力輸出實質上相同的動力輸出的變速器設置是可行候選)。在另一個實施例中，也如上所述，可行性可以相對于當前變速器設置來定義(例如，三個變速器設置向前，兩個變速器設置向后)。

在步驟303，確定每個可行變速器設置的燃料消耗率。燃料消耗率可以基于與當前動力輸出的變速器設置相關聯的發動機速度和扭矩進行確定。以上關于方程式(1)至(3)可以找到一個實例確定。在步驟304，基于每個變速器設置的燃料消耗率來確定變速器設置。所確定的變速器設置相應于最低的燃料消耗率。在步驟305，關于所確定的變速器設置的指示被提供給操作者以促使操作者選擇所確定的變速器設置。在手動變速器車輛中，所確定的變速器設置可以被提供到車輛的圖形用戶界面(和/或作為聲音指令、或某些其他類型的指示器，例如靠近所確定的變速器設置的指示燈)。操作者觀察到所確定的設置，并在所確定的設置與當前設置不同時可以選擇轉換到所確定的變速器設置。

在某些實施例中，過程300還可以包括提供命令以用車輛的變速器實施所確定的變速器設置。在該配置中，變速器可以構造為自動式變速器，此時在沒有操作者輸入的情況下完成轉換。在該情況下，基于對各可行變速器設置的燃料消耗率的確定，控制器140可以提供命令給變速器102以實施所確定的變速器設置。

在某些其他實施例中，可行變速器設置可以由車輛的操作者選擇。例如，車輛的輸入/輸出設備例如I/O設備130可以顯示每個可行變速器設置及其對于當前動力輸出的相應燃料消耗率。如果他/她這樣選擇，車輛的操作者可以將變速器設置轉換到所顯示的設置。

現參照圖4，示出了根據一個示例性實施例的基于指定的發動機運行模式來控制變速器和促進對變速器進行控制的過程400的流程圖。類似于過程300，過程400可以用控制器例如控制器140實施。因此，過程400的各種方面可以由控制器140的一個或多個模塊例如變速器模塊143執行。因此，類似于過程300，過程400可以用圖1所示的系統實施。

過程400包括接收對發動機運行模式的指定(401)。如上所述，發動機運行模式包括動力模式(P模式)、平衡模式(B模式)和經濟模式(E模式)中的至少一個模式。指定可以由車輛的操作者經由輸入/輸出設備例如I/O設備130完成。指定也可以在控制器140中被預先編程，從而操作者可能需要權限以改變默認指定。過程400還包括基于車輛的當前變速器設置來確定當前燃料消耗率(402)。當前燃料消耗率可以使用以上方程式、使用距離每單位燃料度量(例如，英里每加侖)和/或任何其他方法進行計算。在步驟403，基于當前變速器設置來確定車輛的當前動力輸出。當前動力輸出可以通過控制器140使用本申請所描述的任何確定方式來進行確定。

過程400還包括基于指定的發動機運行模式來確定車輛的變速器的多個變速器設置的每個可行變速器設置的燃料消耗率(404)。通常，步驟404在以上關于步驟303進行描述。然而，關于步驟404，基于指定的發動機運行模式對步驟404進行了修改。

指定的發動機運行模式(例如，P模式、B模式和E模式)構造成控制來自車輛的發動機的動力輸出。通過控制發動機的動力輸出，也可以對發動機的燃料消耗率進行控制。也就是說，降低化學能量輸入(例如，發動機使用的燃料量)，動力輸出也被降低。動力模式、平衡模式和經濟模式可以基于操作者偏好進行選擇。例如，在巡航車輛運行設置時，操作者可以指定經濟模式，在經濟模式中，動力輸出與燃料消耗率被最大程度地減少。但是，當在公路上與附近其他車輛一起駕駛時，操作者可能期望不被限定以完成各種操控(例如，駛過或超過另一輛車)。在該情況下，操作者可以選擇平衡模式。可行變速器設置及其相應燃料消耗率基于指定的發動機運行模式來確定。

步驟405相應于動力模式并包括基于當前動力輸出來確定可行變速器設置的燃料消耗率。步驟406相應于平衡模式并包括基于當前動力輸出減去百分之X來確定可行變速器設置的燃料消耗率。步驟407相應于經濟模式并包括基于當前動力輸出減去百分之(X+Y)來確定可行變速器設置的燃料消耗率。各百分比基于當前輸出動力(例如，如果X是5并且當前輸出動力是300馬力，則平衡模式相應于285馬力或以上的可接受的動力輸出：300馬力－5％*300馬力)。雖然以百分比進行描述，也可以采用許多其他度量。例如，各模式可以基于值(例如，當前輸出動力減去X值)來定義。在另一個實施例中，發動機運行模式可以基于當前輸出動力或當前輸出動力的范圍來定義。例如，對于在300馬力和350馬力之間的當前發動機輸出動力，X是百分之十，Y是百分之十。對于在350馬力和400馬力之間的當前發動機輸出動力，X是百分之十五，Y是百分之十。這些值(或百分比)可以根據應用(例如，某種類型或尺寸的發動機，某一類型的車輛等)被預先編程，和/或由操作者定義(例如，經由輸入/輸出設備)。

如上所述，每個變速器設置基于其發動機動力輸出可能是不可行的。然而，通過降低平衡模式中的可接受的發動機動力輸出、然后在經濟模式中具有甚至更寬的可接受的發動機動力輸出，可行變速器設置的數量也增加了。例如，如果當前變速器設置是第4檔位并且指定了動力模式，可行變速器設置可能只有第3檔位、第4檔位和第5檔位，因為僅有那些變速器設置能夠保持當前發動機輸出動力。如果指定了平衡模式，可行變速器設置可以包括第2檔位、第3檔位、第4檔位和第5檔位，因為那些設置能夠獲得可接受的降低的動力輸出。如果指定了經濟模式，可行變速器設置可以包括第2檔位、第3檔位、第4檔位、第5檔位和第6檔位。每個可行變速器設置產生在所定義的可接受的動力輸出(例如，對于平衡模式：當前輸出動力減去當前輸出動力的百分之X)處或限制范圍內的發動機動力輸出。

根據基于指定的發動機運行模式的可接受的動力輸出，對于每個可行變速器設置計算發動機速度和發動機扭矩值。發動機速度和發動機扭矩值可以用于查找表、公式、程序或確定該特定可行變速器設置的燃料消耗率的其他算法。例如，比燃料消耗映射可以由控制器140用于交叉引用每個變速器設置的扭矩、速度和動力值以確定每個可行變速器設置的燃料消耗率。

在步驟408，基于每個可行變速器設置的燃料消耗率來確定變速器設置。在一個實施例中，控制器例如控制器140確定變速器設置，其中所確定的變速器設置相應于最佳燃料消耗率(例如，最低燃料消耗率)。過程400還包括提供所確定的變速器設置的指示給車輛的操作者以促使操作者選擇所確定的變速器設置(409)。該步驟類似于過程300的步驟305。如在步驟305中，步驟409能夠展現(例如，視覺顯示、聲音通知和任何其他類型的指示)相應于最低燃料消耗率的準確變速器設置。這消除了操作者無效率地嘗試找到或確定燃料消耗的最佳變速器設置并使得操作者能夠有效地操作車輛(例如，操作者可以立即轉換到所確定的變速器設置，而不用漫無目的地如箭頭或詞語“上”或“下”所指示的那樣向上或向下轉換)。例如，如果操作者在第3檔位并且所確定的變速器設置是第5檔位，第5檔位可以顯示在車輛的儀表板上。在手動變速器車輛中，操作者然后可以換檔到第5檔位并繞過第4檔位以實現最低燃料消耗率。

因此，過程300和400能夠基于最小化的燃料消耗對車輛進行實時有效操作。

接下來參照圖5－9，示出了根據一個示例性實施例的使用控制器例如控制器140和動力系統例如動力系統110的過程300的示例實施。圖5－9表示執行過程300的示例框圖。實施過程400的示例框圖類似于圖5－9所示的示例框圖但是具有發動機運行模式的方框。圖5－9設計成用于齒輪傳動變速器(例如，“當前檔位”和“下一檔位”語言)。

圖5描繪了過程300的大致框圖500。圖中使用的輸入是“檔位參數”。“檔位參數”表示車輛的變速器的每個變速器檔位的齒輪傳動比。在框圖500中確定當前燃料消耗率。可行變速器設置的燃料消耗率也被確定，并且選出優勝者(例如，所確定的變速器設置)。如前述方程式所示，基于檔位參數確定每個變速器設置的燃料消耗率和動力輸出。

圖6描繪了基于當前發動機速度和當前發動機扭矩來確定當前燃料消耗的框圖600。在該實例中，采用了查找表。發動機速度和發動機扭矩可以基于當前動力輸出使用上述方程式來確定。發動機速度是“xInput”，其由特定發動機的發動機速度的“X-Tbl”交叉引用。發動機扭矩是“yInput”，其由特定發動機的發動機扭矩的“Y-Tbl”交叉引用。在燃料映射表(例如，“Z-Tbl”)中使用“X-Tbl”和“Y-Tbl”值來確定當前燃料消耗率。

圖7描繪了確定可行變速器設置的框圖700。在該實例中，可行性被定義為前一檔位傳動比、當前檔位傳動比加一以及當前檔位傳動比加二(例如，圖7中的“下下檔位傳動比”)。其他可行變速器設置是當前檔位傳動比，其在圖6中被考慮。圖7示出了生成每個可行檔位設置的輸出。變速器設置(例如，齒輪傳動比)可以存儲于控制器140的存儲設備142中并具體用于車輛100的每個變速器。

圖8描繪了確定每個可行變速器檔位設置的燃料消耗率的框圖800。如在圖6中那樣，圖8采用對每個可行變速器檔位設置的每個發動機速度和發動機扭矩進行確定的查找表。每個燃料消耗率然后被輸出。每個變速器設置的輸出用于確定相應于最低燃料消耗率的變速器檔位。

因此，圖9示出了基于當前動力輸出的每個可行變速器檔位的燃料消耗率來確定變速器檔位的框圖900。四個可行變速器設置的燃料消耗率被模塊例如變速器模塊143接收，其選擇相應于最低燃料消耗率的變速器檔位。所選擇的或所確定的變速器設置然后可以被提供給操作者以促使其選擇所確定的變速器檔位。

以上所述的示意流程圖和方法示意圖大體示為邏輯流程圖。依照此，所示的順序和所標的步驟表明代表性的實施例。可以設想在功能、邏輯或者效果上等同于示意圖中所示的方法的一個或多個步驟或其一部分的其他步驟、順序和方法。

另外，所采用的格式和符號被提供來解釋示意圖的各邏輯步驟并不應理解為對圖所示的各方法的范圍進行限制。盡管可以在示意圖中采用各種箭頭類型和線類型，它們不應被理解為限制相應方法的范圍。事實上，某些箭頭或其他連接物可以用作僅指示方法的邏輯流程。例如，箭頭可以指示所示方法的列舉的各步驟之間的一段未明確的等待或監測持續時間。此外，特定方法發生的順序可以或可以不嚴格遵從所示出的相應步驟的順序。還應當注意，方塊圖和/或流程圖中的每一塊，以及方塊圖和/或流程圖中的各塊的組合可以通過執行具體功能或動作的專用硬件系統、或專用硬件和程序代碼的組合來實施。

本說明書中描述的許多功能性單元已經被標記為模塊，為了更具體地強調其實施的獨立性。比如，模塊可以被實施為硬件電路，上述硬件電路包括定制VLSI電路或者門陣列、現成的半導體器件比如邏輯芯片、晶體管或者其他分立部件。模塊還可以被實施在可編程的硬件器件中，上述硬件器件比如是現場可編程門陣列、可編程陣列邏輯、可編程邏輯器件等。

本申請所示和描述的各模塊可以在由各種型號的處理器(例如，處理器141)執行的機器可讀介質中實施。具有可執行代碼的識別模塊可以比如包括具有計算機指令的一個或多個物理塊或邏輯塊，這些具有計算機指令的物理塊或邏輯塊可以比如被組織成對象、步驟或者功能。然而，識別模塊的可執行文件不需要在物理上在一起，而是可以包括儲存在不同位置中的不同指令，上述不同位置中的不同指令在邏輯上連接在一起時構成該模塊并實現該模塊所規定的目的。

實際上，具有計算機可讀程序代碼的模塊可以是單個指令或許多指令，并且甚至可以分配在幾個不同的代碼段中、不同的程序中以及幾個存儲設備上。類似地，操作數據在本申請中可以在各模塊內被識別和示出，并且可以以任何合適的形式呈現并在任何合適類型的數據結構內被組織。操作數據可以被收集為單個數據集，或者可以被分配到不同位置上，或者可以至少部分地、僅僅作為系統或網絡上的電子信號存在，上述不同位置包括不同儲存設備。在模塊或模塊的各部分在機器可讀介質(即，計算機可讀介質)中被實施的情況下，計算機可讀程序代碼可以在一個或多個計算機可讀介質中被儲存和/或傳播。

計算機可讀介質可以是儲存該計算機可讀程序代碼的有形計算機可讀儲存介質。該計算機可讀儲存介質可以是比如但不限于電子的、磁性的、光學的、電磁的、紅外的、全息的、微機械的、或半導體的系統、設備，或裝置，或前述的任何合適的組合。

如上所述，計算機可讀介質的更多詳細例子可以包括但不限于便攜式計算機磁盤、硬盤、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可擦除可編程只讀存儲器(EPROM或閃存)、便攜式光盤只讀存儲器(CD-ROM)、數字通用光盤(DVD)、光學存儲設備、磁存儲設備、全息存儲介質、微機械存儲設備，或前述的任何合適的組合。在本申請文件的上下文中，計算機可讀存儲介質可以是能夠包含和/或儲存計算機可讀程序代碼以被和/或關于指令執行系統、設備或裝置使用的任何有形介質。

計算機可讀介質也可以是計算機可讀信號介質。計算機可讀信號介質可以包括具有計算機可讀程序代碼實施于其中的可傳播的數據信號，比如，計算機可讀程序代碼被實施在基帶中或作為載波的一部分實施。這種可傳播的信號可以呈現為任意各種形式，各種形式包括但不限于電氣的、電磁的、磁的、光學的或前述的任何合適的組合。計算機可讀信號介質可以是非計算機可讀存儲介質的并且可以進行通信、傳播或者傳輸計算機可讀程序代碼用于由或關于指令執行系統、設備或裝置使用的任何計算機可讀介質。實施在計算機可讀信號介質上的計算機可讀程序代碼可以使用任何合適的介質進行傳送，上述任何合適的介質包括但不限于無線、有線、光纖電纜、射頻(RF)等，或者前述的任何合適的組合。

在一個實施例中，計算機可讀介質可以包括一個或多個計算機可讀存儲介質與一個或多個計算機可讀信號介質的組合。比如，計算機可讀程序代碼可以作為電磁信號通過光纖電纜傳播以由處理器執行和儲存在RAM存儲設備上以由處理器執行。

用于實行本發明各方面的操作的計算機可讀程序代碼可以以一個或多個編程語言的任何組合進行編寫，一個或多個編程語言包括面向對象的編程語言比如Java，Smalltalk，C++等、傳統的程序性編程語言比如“C”編程語言或類似編程語言。計算機可讀程序代碼可以完全在用戶計算機上執行、部分地在用戶計算機上執行、作為獨立計算機可讀包執行、部分地在用戶計算機上執行并且部分地在遠程計算機上執行或者完全在遠程計算機或服務器上執行。在后者的情形下，該遠程計算機可以通過任何類型的網絡與用戶計算機連接，任何類型的網絡包括局域網(LAN)或廣域網(WAN)，或者可以與外部計算機進行連接(比如，通過使用互聯網服務供應商的互聯網)。

程序代碼還可以被儲存在能夠引導計算機、其他可編程數據處理設備、或其他裝置以特定的方式行使功能的計算機可讀介質中，從而儲存在計算機可讀介質中的各指令產生制品，該制品包括實施示意流程圖和/或示意框圖塊或塊中指明的功能/動作的指令。

本申請可以在不偏離其精神或本質特性的情況下以其他具體形式被實施。所描述的各實施例在所有方面都被認為僅僅是示例性的，而非限制性的。因此，本申請的范圍通過所附權利要求指示，而不是通過上述的描述指示。落在權利要求的等價含義和范圍內的所有變化都將被包含在權利要求的范圍內。