變速器中的預補救故障控制的制作方法

本公開涉及變速器中的預補救故障控制。

背景技術：

車輛變速器從原動機，通常為發動機或電機，接收輸入扭矩，并通過一系列輸出速度將輸出扭矩傳遞至一組驅動輪。在自動變速器中，液力變矩器或輸入離合器將發動機輸出軸聯接至變速器輸入部件。這種變速器可包括多個行星齒輪組以及液壓致動離合器，其中行星齒輪組的各個齒輪元件通過不同的離合器組合彼此互聯。相反地，雙離合器變速器即dct具有兩個輸入離合器，其設置在不同的輸入軸上并可操作用于選擇相應的奇數和偶數齒輪組。在兩種變速器結構中，變速器控制模塊通過執行離合器換擋邏輯來控制離合器作用順序，以實現所需的換擋進程。

可按照某些類型的故障狀況(例如，離合器鎖止和發動機超速狀況)的控制邏輯來監控變速器。在本領域中眾所周知，術語“鎖止”指的是變速器同時處于兩種不同的擋位狀態的一種狀況。在將離合器扭矩容量從分離離合器移除并加至接合離合器的瞬態期內，自動變速器中的換擋事件通常在一定程度上是密切聯系的，因此，所有鎖止狀況都不再是問題。然而，如果鎖止狀況持續的時段延長，或者，如果參與傳遞或保持扭矩的各離合器的離合器扭矩容量維持在或高于標定閾值扭矩容量，可能需要執行控制動作以便有助于保護變速器的硬件。當合成發動機轉速超過受控擋位所需的水平時，在某些擋位之間換擋可能會導致發動機超速故障狀況。這些故障狀況的傳統響應在動力總成性能方面可能不太理想，因為許多這樣的動作都會導致禁用或嚴重屏蔽可用驅動功能。

技術實現要素：

這里公開了一種車輛，其包括變速器和控制器。控制器密切監控變速器正在進行的對于可能的故障狀況的操作，這里描述了鎖止和超速故障狀況這兩種示例故障狀況。不同于現有技術方案，本方法首先執行預補救控制動作，意在通過限時換擋控制清除故障狀況。本方法的預期結果是通過在采取強有力的硬件保護補救控制動作之前提供足夠的時間以使故障狀況自行解決，從而降低了變速器中的動力流損失的可能性。

參與維持當前換擋或用于控制在變速器即將進行換擋時的扭矩傳遞的離合器的扭矩容量以及所有允許擋位進程都可作為標定值記錄在查找表中。這些值可與車輛最大容許加速度相對應，這里使用的車輛最大容許加速度，不論其為正(加速)還是為負(減速)，都是指任何合成的車速突變閾值水平，其可由驅動器感知并對乘坐品質造成負面影響。雖然控制器最終可響應于持續的鎖止狀況而執行默認補救動作，比如向變速器的電磁閥拉動高端驅動器以強制進入液壓默認模式，本方法意在通過執行單獨的預補救控制動作來改進這些方法，目的是使得不用再大部分地進行補救動作。

在這里公開的示例實施例中，一種車輛包括原動機、變速器、驅動橋和控制器。原動機可操作用于產生輸入扭矩，該輸入扭矩由變速器接收。變速器產生輸出扭矩，該輸出扭矩最終由驅動橋接收。控制器編程為識別出參與建立或維持所需變速器擋位狀態的變速器的離合器，以及檢測變速器的即將發生的故障狀況。在某些實施例中，故障狀況可以是鎖止或超速狀況。然后，控制器響應于檢測到的即將發生的故障狀況而執行關于變速器的預補救控制動作，并當補救控制動作在標定時長之后還未將故障狀況清除時，執行補救控制動作，比如通過將變速器置于液壓默認模式。

這里還公開了一種系統，該系統包括配置為接收輸入扭矩和產生輸出扭矩并具有多個離合器的變速器，并且還包括與變速器通信的控制器。控制器編程為從變速器的多個離合器中識別出參與建立或維持所需擋位狀態的一組離合器。控制器還編程為檢測變速器的即將發生的故障狀況，并響應于檢測到的即將發生的故障狀況而執行關于變速器的預補救控制動作。此外，當補救控制動作在標定時長之后還未將故障狀況清除時，控制器將變速器置于液壓默認模式。

還公開了一種用于變速器的預補救控制的方法。在一個實施例中，該方法包括通過控制器識別出參與建立或維持所需擋位狀態的一組離合器。該方法還包括檢測變速器的即將發生的故障狀況，比如上文所述的鎖止或超速狀況，然后響應于檢測到的即將發生的故障狀況而執行關于變速器的預補救控制動作。此外，該方法包括當補救控制動作在標定時長之后還未將故障狀況清除時，將變速器置于液壓默認模式。

通過下列結合附圖的詳細描述，本公開的上述特征和優點以及其他特征和優點是顯而易見的。

附圖說明

圖1是一種示例車輛的示意圖，所述車輛具有變速器以及控制器，所述控制器針對閾值故障狀況對變速器進行監控并在檢測到這種故障狀況時執行預補救控制動作。

圖2是描述了一種針對潛在故障狀況監控圖1所示的變速器并響應其執行預補救動作的示例方法的圖形化流程圖。

具體實施方式

參照附圖，其中貫穿該若干個附圖相同的附圖標記對應相同或類似的部件，圖1中示意性地示出了示例車輛10，其具有編程為執行這里公開的一種預補救故障控制方法100的控制器20。車輛10包括可操作用于產生輸入扭矩(箭頭ti)的原動機，該原動機在圖1中示出為內燃機(e)12。其他可能的原動機包括電機，例如，電動機/發電機組，其可代替或結合內燃機12一起使用。車輛10還包括變速器(t)14，其與內燃機12相連接從而配置為接收輸入扭矩(箭頭ti)和產生輸出扭矩(箭頭to)。驅動橋25從變速器14的輸出部件17接收輸出扭矩(箭頭to)并將輸出扭矩(箭頭to)遞送至一組驅動輪18以推動車輛10。

控制器20經配置，即以軟件編程并以硬件裝備，以執行方法100，在下文將參照圖2對方法100的一個示例進行說明，從而使得控制器20通過一組標定查找表(lut)確定什么時候出現變速器14的閾值故障狀況，并使其在執行任何可能影響動力流的默認補救控制動作之前自動采取預補救動作。照此，使用方法100可使得變速器14無需借助補救控制動作便可清除即將發生的故障狀況。

查找表(lut)用于設定對于變速器14的一組參與建立或維持所需擋位狀態或級別的離合器(cs)的特定換擋的容許離合器扭矩容量的明顯邊界。如在本領域已知的，高端驅動器(hsd)可控制提供給用于為離合器(cs)提供流體動力這類型的壓力控制電磁閥(未示出)的電壓，使得通過驅動器控制信號(箭頭vcc)來關閉高端驅動器(hsd)的操作，即“拉動”高端驅動器(hsd)，起到將變速器14置于液壓默認模式的作用，在該液壓默認模式下，中斷變速器14中的動力流。

在執行離合器到離合器換擋時，例如，任何保持離合器都必須保持鎖定。如果離合器到離合器換擋的結合或分離離合器處于或高于標定離合器扭矩容量閾值，則可根據鎖止的嚴重程度和時長指示鎖止故障狀況。任何期望在特定換擋操縱過程中分離或關閉的離合器的容量還一定不能高于標定離合器容量閾值。因此，控制器20連續監控特定換擋或穩態級別的所有因為這種鎖止狀況的發生而受影響的離合器。

這里使用的閾值鎖止故障狀況為任何變速器14鎖止，其中參與特定換擋的離合器的扭矩容量保持高于查找表(lut)的極限的時間長于標定時長，例如，如通過控制器20的計時器所確定的時間。同樣，無論何時變速器14的輸入速度高于當前受控擋位所需水平，例如，當請求進行從較高擋位至特定的較低擋位的與標定允許換擋進程相反的降擋時，都會出現超速狀況。

進一步參照圖1所示的車輛10，發動機12包括輸出軸13，輸出軸13，例如，通過輸入離合器(ci)或多級變速器中的液力變矩器，或通過如陰影所示的雙離合器變速器(dct)結構中的兩個這種輸入離合器(ci)，與變速器14的輸入部件15相聯接。在dct中，另一輸入部件150結合輸入部件15一起使用，使得輸入部件15可用作偶數齒輪軸，而輸入部件150可用作奇數齒輪軸，反之亦然。不論變速器14的哪一實施例，輸入扭矩(箭頭ti)送入變速器14，而變速器14的輸出扭矩(箭頭to)最終通過輸出部件17和可選的末端驅動組16傳遞至驅動輪18。

圖1所示的控制器20可借助控制信號(箭頭11)通過控制器局域網或can總線19，或通過任何其他合適的所示的車載通信網絡而與車輛10的所需元件通信。在執行方法100時和/或為了維持對變速器14的全程換擋控制，通過控制器20接收并執行各種數據元素。例如，控制器20可接收變速器換擋控制邏輯的典型的發動機控制值(箭頭cce)和變速器控制值(箭頭cct)。發動機控制值(箭頭cce)可包括，舉例而言，節氣門開度、發動機轉速、發動機扭矩和曲軸位置。這些值可以依照常規方式來測量或計算，并用于變速器14的全程換擋控制。變速器控制器控制值(箭頭cct)可包括相似速度和扭矩位置、油底殼溫度、變速器14的駐車擋、倒擋、空擋、前進擋、低速擋(prndl)設置，它們可從換擋邏輯處獲知或通過換擋桿(未示出)的位置來檢測等等。

另外，變速器控制器控制值(箭頭cct)還可包括可由控制器20在執行方法100時使用的特定信息，包括變速箱狀態信號(箭頭sgb)，以及描述該組離合器(cs)中各個離合器的離合器容量的離合器控制輸入信號(箭頭cci)。控制器20可產生控制輸出信號(箭頭cco)，至少使用變速箱狀態信號(箭頭sgb)和離合器控制輸入信號(箭頭cci)來實施作為執行方法100的結果的任何預補救控制動作。用于變速箱狀態信號(箭頭sgb)和離合器控制輸入信號(箭頭cci)的特定值可隨變速器14的特定結構而變化。變速器14的示例實施例包括9速和10速變速器，特別是在具有二元離合器21的時候，比如若在某些時候施用或釋放就特別容易損壞的可選單向離合器。

仍參照圖1，控制器20可配置為計算機裝置或具有有形的非暫時性存儲裝置(m)的多個裝置，在存儲裝置(m)上記錄有編碼方法100的指令。控制器20可包括如下元件：微處理器(p)、電路，電路包括但不限于計時器22、高速時鐘、模擬-數字轉換電路、數字-模擬轉換電路、數字信號處理器，和任何必要的輸入/輸出裝置以及其他信號調節和/或緩沖電路。存儲裝置(m)可包括只讀存儲器，例如，磁和/或光學存儲器，以及隨機存取存儲器、電可擦可編程只讀存儲器等等。無論如何配置，控制器20使用查找表(lut)從存儲裝置(m)執行方法100，在圖2中示出了方法100的示例，現將繼續參照圖1所示的結構元件對該示例進行詳細說明。

圖2描述了方法100的示例實施例，其中先于硬默認補救控制動作，比如dct實施例中的拉動高端驅動器(hsd)以強制進入液壓默認模式、限制朝向一個軸換擋、或中斷變速器14中的動力流，而采取某些預補救控制動作。通過執行方法100，使得控制器20對擋位進程安排進行修改，從而，例如，將當前擋位狀態保持標定時長或中止所需換擋幾秒鐘之后再重新嘗試所需換擋。通過控制器20進行干預可使得故障狀況自行清除，同時僅對動力流和總體驅動質量產生可察覺的最小影響。實際上，控制器20的兩個獨立監控邏輯模塊可同時運行，例如，專用鎖止監控器和命令換擋監控器分別監控并響應鎖止和超速故障狀況。

當圖1所示的控制器20確定故障狀況是真實活躍的，控制器20能夠將關鍵離合器控制系統命令重定向為“返回前一擋位/級別”即“rpr”換擋并使該動作保持對確定故障狀況是否實際上已經清除所必需的標定時間，或者通過將變速器14重定向至在超速故障狀況下對于特定運行工況所允許的最小擋位。倘若故障成熟，可由控制器20采取附加動力流改變動作以保護變速器14的硬件，例如，通過強制進入液壓默認模式。

以步驟s102開始，圖1所示的控制器20處理各種信號，包括變速器控制值(箭頭cct)、發動機控制值(箭頭cce)、變速箱狀態信號(sgb)以及離合器控制輸入信號(箭頭cci)，然后識別出變速器14的參與建立或維持變速器14的所需擋位狀態的一組離合器(cs)。控制器20還確定是否出現變速器14的即將發生的故障狀況，比如指示鎖止的故障狀況或超速狀況。

根據該故障狀況，控制器20可計算任何圖1所示的參與所需換擋的離合器(cs)的離合器容量，然后將這些值與查找表(lut)中的閾值離合器容量相比較，和/或控制器20可將所需換擋進程與也記錄在存儲裝置(m)中的允許換擋進程相比較。當確定的實際離合器扭矩容量超過標定預定數量的參與離合器的標定離合器扭矩容量時，發生閾值鎖止狀況，其持續時間比標定時間久。然后，方法100進行至步驟s104。

在步驟s104，控制器20接著啟動圖1所示的計時器22并在第一標定時長結束時確定是否滿足步驟s104的故障判據。步驟s104有助于控制器20避免響應于那些可能只是暫時的并會在可接受延遲之后自行清除的鎖止而采用不必要的控制動作。例如，在一些換擋事件中，可有意地將變速器14的全程換擋控制邏輯與變速器14密切聯系起來，比如通過有目的地滑移參與換擋的離合器(cs)其中之一，以便實現想要的換擋平順性。在這種情況下，實際上并未出現真實的鎖止狀況。在這種假陽性情況下的控制動作是不必要的，且會影響總體驅動質量和享受。如果故障狀況清除，則方法100進行至步驟s105。如果故障狀況仍然持續，則替代執行步驟s106。

步驟s105需要在存儲裝置(m)中記錄在步驟s102檢測到的故障已清除的診斷代碼。此后，控制器20可繼續進行以通常方法控制變速器14。

在步驟s106，控制器20使得計時器22繼續推進第二標定時長，比如約200-300ms。步驟s104和s106循環繼續直至控制器20在步驟s106確定故障狀況已持續超過了第二標定時長，此時，方法100進行至步驟s108。

步驟s108包括響應于檢測到的即將發生的故障狀況而執行關于變速器14的預補救控制動作，意在清除該故障狀況。預補救控制動作可隨故障狀況而變化。對于鎖止狀況，步驟s108可包括控制上文所述的rpr換擋，即，返回前一擋位或級別。例如，如果圖1所示的車輛10的操作者請求從三擋換擋至四擋且鎖止狀況的監控器檢測到鎖止故障，則控制器20可控制返回至三擋，同時計時器22繼續計時并且方法100進行至步驟s100。對于超速狀況，控制器20可在其存儲裝置(m)中存取標定擋位進程圖，然后控制換擋至最近的允許擋位或級別，例如，通過響應于八擋至1擋的請求而控制從八擋換擋至三擋。

在步驟s110，控制器20可判斷在步驟s110的控制動作之后故障狀況是否仍保持活躍。如果故障狀況不再活躍，則控制器20進行至步驟s111。如果故障狀況保持活躍，則控制器20執行步驟s112。

在步驟s111，控制器20可將在步驟s108控制的控制動作保持足以確保清除故障狀況的時長，比如5秒鐘，然后返回步驟s104。

步驟s112包括確定計時器是否已達到第三標定時長，例如，350ms。當達到第三標定時長時，方法100進行至步驟s114，同時控制器20循環重復步驟s104-s112直至故障清除或經過了第三標定時長，此時，方法100進行至步驟s114。

循環執行步驟s114-s118以確保變速器14的離合器和閥門處于準備執行將在步驟s120發生的補救控制動作的狀態。一些變速器可包括特別容易損壞或靈敏的硬件，比如用于可選單向離合器的二元元件。例如，一些變速器使用流體動力來移動閉鎖環，從而壓下或釋放彈簧加載式制輪木或支柱以在將扭矩保持在一個或兩個轉動方向上，或者允許空轉。不同于設計用于滑移的摩擦元件，這些扭矩保持元件如果在特定條件下施用或釋放則可能破裂。

因此，步驟s114可能需要驗證任何用于閉鎖環控制的閥是否正確分級。步驟s114可能需要接收閥位置數據，該數據在常規換擋控制結構以及部分離合器控制輸入信號(箭頭ci)中是已知的，然后確定壓力控制電磁閥和離合器選擇電磁閥(未示出)是否適當地設置以便最后執行步驟s120。如果控制閥正確分級了，則方法100直接進行至步驟s120。否則,方法100進行至步驟s116。

步驟s116包括控制壓力控制電磁閥和離合器選擇電磁閥歸零，從而降低施加于受控制的離合器以及任何二元元件上的壓力。步驟s116可還包括測量可選單向離合器之中的滑移，比如圖1所示的二元離合器21，以確定車輛是否超出限制，然后對施加于車輛21上的壓力分級以將二元離合器21置于有利于執行步驟s120的狀態，即，如此便不會過快地控制二元離合器21打開或關閉。然后，方法100進行至步驟s118。

步驟s118包括確定計時器22已達到的第四標定時長，比如500ms。步驟s116可與步驟s118一起重復直至滿足已滿足第四標定時長。然后，方法100進行至步驟s120。

在步驟s120，控制器20可以通常方式執行默認補救控制動作。響應于相對于第四標定閾值持續并最終成熟的故障狀況的控制動作包括向任何受影響的離合器控制電磁閥拉動高度控制驅動器，這將有效地強制變速器14進入液壓默認模式并強制損失變速器14中的動力流。對于dct，控制器20可限制在一個輸入軸上換擋或采取任何其他適當的控制動作。以這種方式，通過除了在驅動上讓步的補救動作之外還提供預補救動作，方法100可提高驅動質量并增強驅動體驗。

雖然已對本公開的最佳實施方式進行了詳細描述，但熟悉本公開所屬領域的技術人員應當認識到在所附權利要求書的范圍內的實現本公開的各種替代設計及實施例。