CN107893847B - 用于控制车辆的变速器的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种控制车辆中的传动装置的方法，其包括：根据在车辆行驶期间是否执行牵引和道路倾斜度确定基本换挡模式；根据车辆中的操作装置的负载确定第一能量消耗；根据车辆速度和道路倾斜度确定第二能量消耗；将第一能量消耗和第二能量消耗与电池的荷电状态(SoC)进行比较以确定能量补偿模式，并且确定最后换挡模式以对应于基本换挡模式和能量补偿模式。

Description

用于控制车辆的变速器的方法和设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年10月4日向韩国知识产权局提交的申请号为10-2016-0127482的韩国专利申请的权益，其公开内容通过引用整体并入本文，如同在此完全阐述。
技术领域
本公开涉及一种用于控制车辆的变速器的方法和设备。
背景技术
安装在车辆中的变速器是用于改变和调整发动机和车轮之间的速度比的装置。通常，变速器根据车辆的行驶环境和条件利用具有适于高速到低速行驶的几个级别的齿轮来促进发动机扭矩的有效利用。变速器可由驾驶员手动操作或者在没有驾驶员操作的情况下被自动地控制。
为了根据行驶期间的行驶环境控制速度，车辆需要有效地控制变速器。通常，根据预定换挡模式执行换挡控制。对于混合动力车辆和电动车辆来说，变速器的有效控制也是必要的。
发明内容
本发明的另一方面是为提供一种用于控制具有不同模式的传动装置的方法和设备，以对应于车辆的重量发生极大的变化的情况，例如混合动力车辆或电动车辆的牵引。
本发明的另一方面是为提供一种方法和设备，用于使用车轮扭矩和基于车辆的基本重量计算的行驶阻力之间的差来计算对于实际道路负载的牵引期间的坡度，以便进入用于牵引的换挡模式并且在预定范围或重量或更多的牵引的情况下预先确定重量增量和驾驶员加速意图，以及将所计算的坡度与一般情况下的坡度进行比较，以设置和应用传动装置的控制模式。
本发明的另外的优点和特征将在下面的描述中部分地阐述，并且对于本领域的普通技术人员来说在审查以下内容时将部分地变得显而易见，或者可以从本发明的实践中获知。本发明的优点可以通过在书面描述及其权利要求以及附图中具体指出的结构来实现和获得。
在本发明的另一方面中，一种控制车辆中的变速器的方法包括：根据在车辆行驶期间是否执行牵引和道路倾斜度确定基本换挡模式；根据车辆中的操作装置的负载确定第一能量消耗；根据车辆速度和道路倾斜度确定第二能量消耗；将第一能量消耗和第二能量消耗与电池的荷电状态(SoC)进行比较以确定能量补偿模式；以及确定最后换挡模式以对应于基本换挡模式和能量补偿模式。
确定基本换挡模式可进一步包括：根据是否执行牵引和该牵引确定车辆的重量变化；将车辆的重量变化与阈值进行比较；以及根据比较结果确定基本换挡模式。
根据比较结果确定基本换挡模式可包括以下中的至少一个：根据道路倾斜度(坡度)确定第一换挡模式中的至少一个作为基本换挡模式，以及确定第二换挡模式中的至少一个作为基本换挡模式以对应于道路倾斜度(坡度)和重量参数。
根据道路倾斜度(坡度)确定换挡模式可包括：比较道路倾斜度与第一阈值；当道路倾斜度大于第一阈值时比较道路倾斜度与第二阈值；当道路倾斜度小于第一阈值时比较道路倾斜度与第三阈值；以及根据第二阈值和第三阈值的比较结果确定四种换挡模式中的一种，其中第一阈值小于第二阈值而大于第三阈值。
确定基本换挡模式以对应于道路倾斜度(坡度)和重量参数可包括：确定与道路倾斜度(坡度)和重量参数相对应的牵引坡度；将牵引坡度与第一阈值进行比较；当牵引坡度大于第一阈值时将牵引坡度与第二阈值进行比较；以及根据第一阈值和第二阈值的比较结果确定三种换挡模式中的一种。
确定第一能量消耗可包括：识别车辆的振幅；计算是否使用包括安装在车辆中的空气调节***和音频-视频-导航***的电子装置和该电子装置的功率消耗；基于根据行驶环境信息的用户操作偏好信息确定工作负载；以及确定第一能量消耗以对应于振幅、是否使用电子装置、该电子装置的功率消耗和工作负载。
确定能量补偿模式可包括：将第一能量消耗添加到低功率状态入口阈值以确定第一参数；将第二能量消耗添加到低功率状态入口阈值以确定第二参数；确定安装在车辆中的电池的当前的SoC为第三参数；以及比较第一参数、第二参数和第三参数以确定能量补偿模式。
在本发明的另一方面中，设备用于控制包括处理***的车辆中的传动装置，该处理***包括至少一个数据处理器和存储计算机程序的至少一个计算机可读存储器。这里，处理***被配置为使设备：根据在车辆行驶期间是否执行牵引和道路倾斜度来确定基本换挡模式；根据车辆中的操作装置的负载来确定第一能量消耗；根据车辆速度和道路倾斜度确定第二能量消耗；将第一能量消耗和第二能量消耗与电池的荷电状态(SoC)进行比较以确定能量补偿模式；以及确定最后换挡模式以对应于基本换挡模式和能量补偿模式。
此外，非暂时性计算机可读介质可存储使处理***执行用于控制车辆中的传动装置的进程的程序。该进程包括：根据在车辆行驶期间是否执行牵引和道路倾斜度来确定基本换挡模式；根据车辆中的操作装置的负载确定第一能量消耗；根据车辆速度和道路倾斜度确定第二能量消耗；将第一能量消耗和第二能量消耗与电池的荷电状态(SoC)进行比较以确定能量补偿模式；以及确定最后换挡模式以对应于基本换挡模式和能量补偿模式。
在本发明的另一方面中，用于控制车辆的传动装置的设备包括：能量补偿确定单元，其用于在车辆行驶期间根据车辆中的操作装置的负载确定第一能量消耗，并根据车辆速度和道路倾斜度确定第二能量消耗，并应用第一能量消耗和第二能量消耗以及电池的荷电状态(SoC)来确定能量补偿模式；以及换挡模式确定单元，其用于根据是否执行牵引和道路倾斜度来确定基本换挡模式以及确定最后换挡模式以对应于基本换挡模式和能量补偿模式。
该设备可进一步包括：牵引检查单元，其用于检查是否执行牵引；坡度确定单元，其用于确定道路倾斜度；以及换挡模式储存器，其用于存储待被选择为最后换挡模式的多个换挡模式。
换挡模式确定单元可接收关于是否执行牵引的信息以及由于牵引引起的车辆的重量变化、将车辆的重量变化与阈值进行比较并根据比较结果确定基本换挡模式。
可通过行驶期间发动机输出和加速度传感器的输出值连续地计算关于是否执行牵引的信息和重量变化，并可将该信息和重量变化传输到换挡模式确定单元，并且当所计算的重量变化等于或大于预设阈值范围时，换挡模式确定单元可调整基本换挡模式。
阈值可包括至少两个不同的参考值，并且基本换挡模式的数量可比阈值的数量多一个。
换挡模式确定单元可根据道路倾斜度(坡度)确定第一换挡模式中的至少一个作为基本换挡模式以对应于根据是否执行牵引的重量参数，或者确定第二换挡模式中的至少一个作为基本换挡模式以对应于道路倾斜度(坡度)和重量参数。
第一换挡模式和第二换挡模式可包括不同的换挡模式。
待与道路倾斜度(坡度)进行比较的第一阈值和待与道路倾斜度(坡度)进行比较的第二阈值与重量参数可以不同。
第一换挡模式和第二换挡模式可包括相同的换挡模式，并且待与道路倾斜度(坡度)进行比较的第一阈值和待与道路倾斜度(坡度)进行比较的第二阈值与重量参数可以相同。
能量补偿确定单元可识别车辆的振幅，计算是否使用包括安装在车辆中的空气调节***和音频-视频-导航***的电子装置和该电子装置的功率消耗，基于根据行驶环境信息的用户操作偏好信息确定工作负载，然后确定第一能量消耗以对应于振幅、是否使用电子装置、电子装置的功率消耗和工作负载。
能量补偿确定单元可基于车辆速度和道路倾斜度来确定工作负载，并根据工作负载确定第二能量消耗。
换挡模式确定单元可将第一能量消耗添加到低功率状态入口阈值以确定第一参数，将第二能量消耗添加到低功率状态入口阈值以确定第二参数，确定安装在车辆中的电池的SoC作为第三参数，然后比较第一参数、第二参数和第三参数以确定能量补偿模式。
当第三参数大于第一参数和第二参数时，可以确定能量补偿模式以使燃料效率或能量效率最大化；当第三参数小于第一参数或第二参数时，可以确定能量补偿模式以降低燃料消耗或能量消耗；并且当第三参数小于第二参数时的能量补偿模式可具有比当第三参数小于第一参数时的能量补偿模式少的燃料消耗或能量消耗。
应当理解，实施例的前述一般描述和以下详细描述是示例性的和解释性的，并且旨在提供对所要求保护的本发明的进一步解释。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步理解，并且被并入本申请中并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中：
图1是说明控制车辆的变速器的第一方法的图；
图2是说明控制车辆的变速器的第二方法的图；
图3是说明在车辆行驶期间根据是否进行牵引和道路倾斜度来确定基本换挡模式的方法的图；
图4是说明根据道路倾斜度(坡度)确定换挡模式的方法的图；
图5是说明基于车辆的荷电状态和能量消耗确定换挡模式的方法的图；
图6是根据牵引坡度确定换挡模式的方法的图；以及
图7是说明用于控制混合动力车辆的变速器的设备的图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，其示例在附图中示出。另外，本文中的元件的后缀“模块”和“单元”是为了方便描述而使用的，因此可以互换使用，并且不具有任何可区别的含义或功能。
应当理解，当元件被称为在另一元件“上(上方)”或“下(下方)”时，其可以直接在元件上或在元件下，并且也可存在一个或多个中间元件。此外，当元件被称为“在……上(上方)”或“在……下(下方)”时，这可被解释为向下方向以及向上方向。
应当理解，尽管这里可使用术语第一、第二、A、B、(a)、(b)等来描述各种元件，但是这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分开，相应元件的要点、顺序或次序不受这些术语的限制。应当理解，当一个元件被称为“连接到”、“联接到”或“接入”另一个元件时，虽然一个元件可直接连接到或直接接入另一个元件，但一个元件可通过另外的元件“连接到”、“联接到”或“接入”另一个元件。
与典型的内燃机不同，混合动力车辆或电动车辆使用马达而不是发动机并且使用高压电池而不是燃料来驱动，并且在这点上，变速器的有效控制有助于存储在电池中的电能的有效消耗。
当车辆的重量增加时，移动车辆所消耗的能量的量被改变，因此变速器的控制需要改变。例如，在牵引联接到另一个车辆的车辆的情况下，车辆的重量由于联接的车辆而显著增加。在这种情况下，当车辆重量的增加不适用于换挡控制时，车辆的燃料效率显著降低。在同样的环境中，在混合动力车辆或电动车辆的情况下，电池的荷电状态(SoC)显著降低。
自动变速器是用于通过机械和电子装置而不是驾驶员或用户自动操纵离合器和变速器并且将由发动机产生的动力或从电池提供的电能自动转换为用于驱动车轮的转速和旋转动力的装置。自动变速器可能与车辆的能量效率密切相关，并且可在车辆行驶期间根据车辆行驶状态(例如，道路条件和行驶环境)来确定车辆的换挡模式以提高安全性、速度和乘坐舒适性。此外，可以使用根据驾驶员或用户的偏好、习惯和喜好自动选择最佳齿轮箱换挡级别的学习控制方法来操作安装在车辆中的变速器以便满足驾驶员或用户的各种特点。
安装在车辆中的计算装置可根据各种行驶环境存储最佳换挡模式。计算装置可通过节流阀的打开/关闭、车辆速度、发动机旋转、自动变速器(AT)的输出转数、发动机扭矩、传动轴扭矩、受控油压、油温、换挡杆位置、加速度、制动操纵信号等识别车辆行驶状态。
可以根据车辆速度、行驶道路的倾斜度(坡度)和安装在车辆中的电池的荷电状态(SoC)来执行换挡控制。例如，当电池的SoC低于预设参考时，可以使用变速器中使用的换挡模式，或者可以根据用于维持SoC的SoC平衡和用于高发动机效率的最佳工作线(OOL)来确定变速器中使用的换挡模式以使安装在车辆中的电池的性能最大化。
图1是说明控制车辆的变速器的第一方法的图。
如图所示，控制车辆的变速器的第一方法可包括：在车辆行驶期间根据道路倾斜度确定基本换挡模式(10)；根据车辆中的操作装置的负载确定第一能量消耗(12)；根据车辆速度和道路倾斜度确定第二能量消耗(14)；通过第一能量消耗和第二能量消耗与电池的SoC之间的比较确定能量补偿模式(16)；以及根据基本换挡模式和能量补偿模式确定最后换挡模式(18)。
为了控制车辆的变速器，可检测车辆行驶的道路的倾斜度(坡度)，并且可根据道路倾斜度来确定换挡模式。道路倾斜度极大地影响燃料效率，因此，可根据道路倾斜度来确定换挡模式以便提高燃料效率。
混合动力车辆使用两个或更多个动力源(发动机和马达)并且使用电能存储***，诸如电池(或超级电容器)。因此，关于用于提高燃料效率的混合动力车辆的控制，如有可能则关闭发动机并且在具有高效率的区域中操作发动机同时在车辆行驶期间使马达驱动最大化可能是重要的。因此，为了确定换挡模式，可能需要考虑安装在车辆中的电池的SoC。在驾驶混合动力车辆期间，电源和电能可不仅用于车辆行驶。在车辆行驶期间，用户或驾驶员可使用安装在车辆中的各种电子装置，并且电子装置消耗电能。因此，为了提高燃料效率，可能需要根据安装在车辆中并在行驶期间***作的装置(例如，空调和多媒体装置)的负载来确定第一能量消耗。
对于混合动力车辆的驱动，利用电能的马达可被用作辅助电源。为了使用马达作为辅助电源来提高燃料效率，可能需要考虑安装在车辆中的电池的SoC，其极大地影响马达的使用频率(例如，时间和功率消耗)。例如，当混合动力车辆行驶在拥挤的城市街道上时，为了提高燃料效率，马达的使用频率可能是高的。在这种情况下，安装在车辆中的电池快速放电，因此，在城市街道上行驶期间需要选择电池的SoC尽可能高的换挡模式。
为了确定对应于电池的SoC的换挡模式，需要将第一能量消耗和第二能量消耗与电池的SoC进行比较。例如，可以设置安装在车辆中的电池的SoC的多个参考值。详细地，可以设置具有不同水平的第一低功率荷电状态SoC LOW LV1和第二低功率荷电状态SoC LOWLV2。安装在车辆中的计算装置可根据行驶车辆的当前高度、是否使用空气调节(制冷和加热)装置、是否使用电子装置等来计算负载，然后根据驾驶员或用户意向比较所计算的高度与预设值以确定行驶车辆是否能够进入第一低功率荷电状态SoC LOW LV1。当安装在车辆中的计算装置确定电池的SoC能够在行驶期间进入第一低功率荷电状态SoC LOW LV1时，变速器可根据对应于第一低功率荷电状态SoC LOW LV1的换挡模式控制车辆行驶。同样地，当安装在车辆中的计算装置确定电池的SoC能够在行驶期间进入第二低功率荷电状态SoCLOW LV2时，变速器可根据对应于第二低功率荷电状态SoC LOW LV2的换挡模式控制车辆行驶。
可设置安装在车辆中的电池的SoC能够进入的阈值(例如，SoC LOW LV1和SoC LOWLV2)，并且可以应用与相应条件对应的不同换挡模式来提高燃料效率。在第一低功率荷电状态SoC LOW LV1中，电池的SoC可以与一般控制相同的方式来计算，其中电池的SoC的偏移值根据当前高度、制冷和加热要求以及其它电气部件的负载以及用户意向来设置。然后，当电池的计算的SoC和电池的当前的SoC彼此进行比较电池的当前的SoC低于电池的设定的SoC时，可选择对应于第一低功率荷电状态SoC LOW LV1的换挡模式并且可控制车辆变速器。
在第二低功率荷电状态SoC LOW LV2中，可在现有行驶条件下针对每个车辆速度和倾斜度确定SoC偏移值，并且可将SoC偏移值添加到低功率SoC入口水平，然后，将结果值和电池的当前的SoC进行比较，以确定当前的SoC是否进入对应于第二低功率荷电状态SoCLOW LV2的换挡模式。例如，当电池的SoC在高速和低倾斜度下进入第二低功率荷电状态SoCLOW LV2并且变速器被控制时，电池的SoC可被平衡。另外，为了防止使用最大发动机扭矩而燃料消耗增加以及由于在高速和低倾斜度下电池放电而马达协助的情况，可以仅通过发动机执行高负载行驶，并且可以在具有高***效率的区域中使用非放电能量作为电能执行行驶，同时将变速器引导到低速挡位。控制方法可促进混合动力***的有效利用。
在一些实施例中，在能够使用电能的一般情况下，因为电池的当前的SoC被保持较高并且远离低功率状态，所以道路倾斜度可被重力传感器(G-传感器)识别而不用考虑根据行驶条件的负载，并且可以区分每个倾斜水平的换挡模式。
在控制车辆变速器的第一方法中，当在混合动力车辆和插电式混合动力车辆中考虑牵引时，车辆的重量增加，因此，可不同地设置换挡模式，并且难以获得有效的燃料效率增益。
图2是说明控制车辆的变速器的第二方法的图。
如图所示，控制车辆的变速器的第二方法可包括：根据在车辆行驶期间是否执行牵引和道路倾斜度确定基本换挡模式(40)；根据在车辆中操作的装置来确定第一能量消耗(42)；根据车辆速度和道路倾斜度确定第二能量消耗(44)；将第一能量消耗和第二能量消耗与电池的SoC进行比较以确定能量补偿模式(46)；以及确定最后换挡模式以对应于基本换挡模式和能量补偿模式(48)。
在控制车辆的变速器的第二方法中，可以确定是否执行牵引，以及然后，可以通过应用由于牵引引起的总体增加的车辆重量来确定针对有效燃料效率的换挡模式。当不应用是否执行牵引并且由于牵引引起的车辆重量的变化来确定换挡模式时，可以不改变地使用现有的换挡模式策略，并且在这种情况下，用户或驾驶员可确定由于车辆重量的过度增加而导致与现有车辆相比加速动力不足，并且可能过度地踩下加速器踏板。可以通过加速器位置传感器(APS)检测用户或驾驶员的过度的加速器踏板操作，并且在这种情况下，马达辅助可能在大多数行驶区域中被执行，因此可能难以平衡电池的SoC。当电池的SoC不能够被适当地平衡时，车辆可能不被驱动，并且在发动机效率高的区域中燃料效率可能降低。此外，当电池的SoC过低时，如果混合动力***最初由马达驱动，则车辆可能由于电池的SoC低而不能被加速。
当用户或驾驶员根据由于牵引而引起的车辆重量的变化而过度地踩下加速器踏板时，根据APS的检测结果，可能发生重复执行诸如强制降挡、抬起脚踏(LFU)和锁定的各种换挡过程的繁忙换挡。
由于牵引引起的车辆重量变化对车辆行驶的影响可与车辆行驶的道路的倾斜度(坡度)的影响基本相同。可以使用加速度传感器和最终传递到车轮的车轮扭矩在行驶期间连续地、周期性地或非周期性地检测由于牵引引起的车辆重量变化。因此，当根据检测结果由于牵引引起车辆重量改变时，可以根据车辆检测中的变化以及由G-传感器检测的道路倾斜度(坡度)来不同地设置换挡模式。
在实施例中，第一能量消耗的确定(42)可包括：识别车辆振幅；确定是否使用包括安装在车辆中的音频-视频-导航***和空气调节***的电气部件并计算电子部件的功率消耗；基于根据行驶环境信息的用户驾驶意向信息确定工作负载；以及根据振幅、是否使用电气部件、电子部件的功率消耗和工作负载来确定第一能量消耗。第二能量消耗的确定(44)可包括基于车辆速度和道路倾斜度确定工作负载并根据工作负载确定第二能量消耗。
这里，第一能量消耗可基于在混合动力车辆的行驶期间周期性地或不连续地识别和检测的因素通过应用存储在安装在车辆中的电池中的电能的使用量被用来确定换挡模式，以及第二能量消耗可基于在混合动力车辆的行驶期间连续地识别和检测的因素通过应用在提高发动机输出的马达中使用的电能的使用量被用来确定换挡模式。
图3是说明根据在车辆行驶期间是否执行牵引和道路倾斜度来确定基本换挡模式的方法的图。
如图所示，根据在车辆行驶期间是否执行牵引和道路倾斜度来确定基本换挡模式的方法可进一步包括：确定是否执行牵引和由于牵引而引起的车辆重量变化(52)；将车辆重量的变化与阈值进行比较(54)；以及根据比较结果确定基本换挡模式(56)。这里，在根据比较结果确定基本换挡模式(56)中，可执行根据道路倾斜度(坡度)确定第一换挡模式中的至少一个作为基本换挡模式，以及根据道路倾斜度(坡度)和重量参数确定第二换挡模式中的至少一个作为基本换挡模式。这里，重量参数可指通过将车辆重量的变化范围转换为诸如道路倾斜度(坡度)的值而获得的值。
例如，作为用于根据车辆重量的变化来确定换挡模式的比较目标的阈值可包括至少两个不同的参考值。当换挡模式根据车辆重量的变化范围更加细分时，可以获得更高的燃料效率。在车辆中预设的基本换挡模式的数量可以比阈值的数量多一个。也就是说，当阈值的数量是2时，预设的基本换挡模式的数量可以是3。
由于牵引引起的车辆重量变化对车辆行驶的影响可与车辆行驶的道路的倾斜度(坡度)的影响基本相同，因此，车辆的工作负载可类似于根据车辆重量的变化使用重量参数的另外调整的道路倾斜度(坡度)。因此，对应于道路倾斜度(坡度)的第一换挡模式和对应于道路倾斜度(坡度)和重量参数的第二换挡模式可以被设置为部分重叠的模式。
在一些实施例中，可以不同地设置对应于车辆重量的变化的换挡模式和对应于道路倾斜度(坡度)的换挡模式。在这种情况下，待与道路倾斜度(坡度)进行比较的第一阈值与待与道路倾斜度(坡度)和重量参数进行比较的第二阈值可不同。
图4是说明根据道路倾斜度(坡度)确定换挡模式的方法的图。当由于牵引引起的车辆重量变化对车辆行驶的影响较小时(例如，当重量变化在预设范围内时)，混合动力车辆可根据道路倾斜度(坡度)确定换挡模式。
如图所示，根据道路倾斜度(坡度)确定换挡模式的方法可包括：使用G-传感器等检测道路倾斜度(坡度)(20)；将道路倾斜度与第一阈值β进行比较(22)；当道路倾斜度大于第一阈值β时将道路倾斜度与第二阈值γ进行比较(24)；当道路倾斜度小于第一阈值β时将道路倾斜度与第三阈值ε进行比较(26)；以及根据第二阈值γ和第三阈值ε之间的比较结果确定四种换挡模式中的一种(28A至28D)。这里，第一阈值β可小于第二阈值γ而大于第三阈值ε。
例如，当道路倾斜度(坡度)低于第三阈值ε时，可以确定道路倾斜度(坡度)对车辆工作负载的影响较低，并且可以选择关于没有倾斜度的平地的换挡模式(即，用于优化燃料效率的模式，28A)。当道路倾斜度(坡度)增加并且属于经由第一阈值β、第二阈值γ和第三阈值ε划分的范围时，车辆可选择道路倾斜度(坡度)对工作负载的影响适用的换挡模式。
图5是说明基于车辆的荷电状态和能量消耗来确定换挡模式的方法的图。
如图所示，基于车辆的荷电状态和能量消耗来确定换挡模式的方法可包括确定多个能量参数(即，第一参数①、第二参数②和第三参数③)(30)。更详细地，基于车辆的荷电状态和能量消耗来确定换挡模式的方法可包括通过将第一能量消耗SoC1添加到低功率状态入口阈值来确定第一参数①、通过将第二能量消耗SoC2添加到低功率状态入口阈值来确定第二参数②，以及将安装在车辆中的电池的当前荷电状态BMS SoC确定为第三参数③。
然后，基于车辆的荷电状态和能量消耗来确定换挡模式的方法可包括比较第一参数①、第二参数②和第三参数③以确定能量补偿模式。具体地，可以确定第三参数③是否小于第二参数②(32)。当第三参数③小于第二参数②时，混合动力车辆可选择对应于第二低功率荷电状态SoC LOW LV2的换挡模式(36C)。这里，与第二低功率荷电状态SoC LOW LV2相对应的换挡模式可以是驾驶车辆的使用电能的程度基于基本换挡模式进一步适用的详细的换挡模式，其中基本换挡模式根据是否执行牵引、车辆重量的变化和行驶道路的倾斜度(坡度)来确定。
然而，当第三参数③大于第二参数②时，可以确定第三参数③是否大于第一参数①(34)。类似地，当第三参数③大于第二参数②而小于第一参数①时，混合动力车辆可选择与第一低功率荷电状态SoC LOW LV1相对应的换挡模式(36A)。
当第三参数③大于第一参数①时，混合动力车辆可选择针对优化的燃料效率的换挡模式(36B)。这是对应于安装在车辆中的电池的SoC由于车辆行驶期间的电能消耗而进入低功率状态的低可能性的情况，因此，在车辆行驶期间的电能消耗可不影响车辆的换挡模式。在这种情况下，不需要对根据是否执行牵引、车辆重量的变化和行驶道路的倾斜度(坡度)而确定的基本换挡模式应用单独的另外的修改和操纵。
图6是根据牵引坡度确定换挡模式的方法的图。当由于牵引引起的车辆重量的变化极大地影响车辆行驶时(例如，当车辆重量的变化超过预设范围时)，混合动力车辆可根据道路倾斜度(坡度)和重量参数来确定换挡模式。
如图所示，根据牵引坡度确定换挡模式的方法可包括：根据道路倾斜度(坡度)和重量参数来确定牵引坡度(60)；将牵引坡度与第一阈值β进行比较(62)；当牵引坡度大于第一阈值β时将牵引坡度与第二阈值γ进行比较(64)；以及根据第一阈值β和第二阈值γ之间的比较结果确定三种换挡模式中的一种(68B至68D)。这里，三种换挡模式可包括参照图4描述的四种换挡模式中的第二和第四换挡模式。这是在假设由于牵引而引起的车辆重量的变化将道路倾斜度(坡度)的范围增加一级的情况下设计的一个实施例。
在一些实施例中，可以不同地设置车辆重量的变化与道路倾斜度(坡度)之间的关系，可以不同地设置牵引坡度和道路倾斜度(坡度)的范围，并且可以不同地设置作为比较目标的阈值和可选择的换挡模式。
参照图2至图6，实际道路的坡度可依照经由G-传感器等识别的坡度来复制，并且燃料效率优化模式和坡度等级可被划分为多个等级(例如，等级1/2/3)，并根据电池的SoC进行控制。例如，当电池的SoC降低时，即使在平地上行驶期间选择燃料效率优化模式，在各种情况下可确定用于将电池的SoC维持在预定水平的模式，并且可以应用多个详细级别(例如，第一低功率荷电状态SoC LOW LV1和第二低功率荷电状态SoC LOW LV2)。
当检测到是否执行牵引时，可以根据车辆重量来确定换挡模式，其中车辆重量根据牵引而增加。例如，在牵引引起重量变化等于或小于预定重量α的情况下，可使用考虑当前的燃料效率和电池SoC之间的平衡而确定的换挡模式以及待应用于实际道路坡度的换挡模式，并且在牵引引起重量变化大于或等于预定重量α的情况下，可使用利用车轮扭矩和在进入用于牵引的换挡模式之后的基本车辆重量计算的行驶阻力的变化来计算相对于实际车辆负载的牵引坡度，以便预先确定重量增量和驾驶员加速意图。然后，可以比较计算的牵引坡度和现有的使用坡度等级，并且可应用换挡模式。此外，根据重量增量和驾驶员加速意图，也可在平地上应用原本仅在高的实际道路坡度的情况下使用的换挡模式，并且即使实际道路坡度增加，也可以相同的方式改变和应用换挡模式。
图7是说明用于控制混合动力车辆的变速器的设备的图。
如图所示，混合动力车辆可包括变速器100、换挡控制装置70、操作装置80、电子装置90等。换挡控制装置70可鉴于工作负载、操作负载等确定用于提高燃料效率的换挡模式，并且根据所确定的模式将控制信号71传输到变速器100。变速器100可将从发动机和马达82传递的动力转换成旋转动力。
操作装置80可包括节流阀84、速度计86、制动器88等。电子装置90可包括G-传感器92、用于检测和识别是否执行车辆牵引的牵引检查单元94、用于控制车辆中的空调的运转的空调控制器95、用于控制安装在车辆中的各种电子装置的电子装置控制器96、用于管理安装在车辆中的电池的SoC的电池管理器98等。
详细地，换挡控制装置70可包括：能量补偿确定单元78，其用于根据在车辆中操作的装置的负载确定第一能量消耗以及根据在车辆行驶期间的车辆速度和道路倾斜度确定第二能量消耗，并通过应用第一能量消耗和第二能量消耗以及电池的SoC确定能量补偿模式；以及换挡模式确定单元74，其用于根据是否执行牵引和道路倾斜度来确定基本换挡模式，并根据基本换挡模式和能量补偿模式确定最后换挡模式。
换挡控制装置70可进一步包括用于结合G-传感器92确定道路倾斜度(坡度)的坡度确定单元72和用于存储待被选择为最后换挡模式的多个换挡模式的换挡模式储存器76。换挡控制装置70可以可操作地与牵引检查单元94相关联，以用于检查是否执行牵引。
换挡模式确定单元74可接收关于是否执行牵引的信息和车辆重量的变化、比较车辆重量的变化与阈值并根据比较结果确定基本换挡模式。这里，换挡模式确定单元74可通过牵引检查单元94接收关于是否执行牵引的信息、可利用车轮扭矩和从加速度传感器传输的值来计算由于牵引引起的车辆重量的变化并且可连续地计算车辆行驶期间车辆重量的变化。当计算的车辆重量的变化大于或等于预设阈值范围时，换挡模式确定单元74可调整基本换挡模式。
用于通过换挡模式确定单元74比较的阈值可包括至少两个不同的参考值，并且基本换挡模式的数量可比阈值的数量多一个。这在一些实施例中可以改变，并且当车辆使用更大数量的阈值和更大数量的换挡模式时，可以实现更有效的燃料效率。
根据基于是否执行牵引的重量参数，换挡模式确定单元74可根据道路倾斜度(坡度)或根据道路倾斜度(坡度)和重量参数来确定第一换挡模式中的一个，换挡模式确定单元74可将第二换挡模式中的一个确定为基本换挡模式。这里，第一换挡模式和第二换挡模式可包括不同的换挡模式，并且待与道路倾斜度(坡度)进行比较的第一阈值和待与重量参数进行比较的第二阈值可以不同。
在一些实施例中，第一换挡模式和第二换挡模式可以包括相同的换挡模式，并且待与道路倾斜度(坡度)进行比较的第一阈值和待与重量参数进行比较的第二阈值可以相同。
能量补偿确定单元78可识别车辆振幅，计算是否使用包括安装在车辆中的音频-视频-导航***和空气调节***的电子装置和该电子装置的功率消耗，基于根据行驶环境信息的用户操作偏好信息确定工作负载，然后根据振幅、是否使用电子装置、电子装置的功率消耗以及工作负载来确定第一能量消耗。另外，能量补偿确定单元78可基于车辆速度和道路倾斜度确定工作负载，并根据工作负载确定第二能量消耗。这里，第一能量消耗可用于基于在混合动力车辆的行驶期间周期性地或不连续地识别和检测的因素通过应用存储在安装在车辆中的电池中的电能的使用量来确定换挡模式。第二能量消耗可用于基于在混合动力车辆的行驶期间连续地识别和检测的因素通过应用在促进发动机的输出的马达中使用的电能的使用量来确定换挡模式。
混合动力车辆可将在行驶期间的电能的使用量应用到根据道路倾斜度和重量参数确定的基本换挡模式以细分换挡模式。换挡模式确定单元74可将第一能量消耗添加到低功率状态入口阈值以确定第一参数、将第二能量消耗添加到低功率状态入口阈值并确定安装在车辆中的电池的当前的SoC作为第三参数。
换挡模式确定单元74可比较第一参数、第二参数和第三参数以确定能量补偿模式。当第三参数大于第一参数和第二参数时，可以确定能量补偿模式以使燃料效率或能量效率最大化。当第三参数小于第一参数或第二参数时，可以确定能量补偿模式以降低燃料消耗或能量消耗。第三参数小于第二参数时的能量补偿模式可具有比第三参数小于第一参数时的能量补偿模式低的燃料消耗或能量消耗。最后，换挡模式确定单元74可通过将能量补偿模式应用于根据道路倾斜度和重量参数确定的基本换挡模式来确定最后换挡模式。
根据上述实施例，已经描述了用于确定用于区分混合动力或插电式混合动力车辆执行牵引的情况和车辆不执行牵引的情况的换挡模式的方法和设备。当在牵引的情况下的换挡模式策略被区分时，可以平稳地控制混合动力车辆和插电式混合动力车辆的电池的SoC，以便即使车辆重量由于牵引而改变，也实现燃料效率的增加。另外，可以控制车辆使得即使执行牵引，驾驶员根据是否执行牵引在操作性方面也不经历忙碌换挡。
在实施例中，混合动力车辆包括用于控制将扭矩从发动机/马达传递到车轮的自动变速器的电子控制单元。ECU包括：变速器控制模块，其包括用于存储多个换挡模式P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7……Pn的存储器或储存器，其中多个换挡模式中的每个彼此互不相同。变速器控制模块进一步包括一个或多个处理器，其用于使用来自传感器或其它控制模块的信号和/或信息来确定多个换挡模式中的一个。
参照图1和图3，在非牵引状态下的基本换挡模式从多个换挡模式中的第一子集换挡模式确定。第一子集包括例如换挡模式P1(用于图4中的平地换挡模式28A)、换挡模式P2(用于图4中的第一级换挡模式28B)、换挡模式P3(用于图4中的第二级换挡模式28C)和换挡模式P4(用于图4中的第三级换挡模式28D)。
参照图2和图6，在牵引状态下的基本换挡模式从多个换挡模式中的第二子集换挡模式确定。在一个实施例中，第二子集包括包含在第一子集中的至少一个换挡模式。当第一子集包括换挡模式P1、P2、P3和P4时，第二子集包括例如换挡模式P3(用于图6中的第一级换挡模式68B)、换挡模式P4(用于图6中的第二级换挡模式68C)和换挡模式P5(用于图6中的第三级换挡模式68D)。在该示例中，图6中的第一级换挡模式68B与图4中的第二级换挡模式28C是相同的模式，但不限于此。
在另一实施例中，第二子集包括没有包含在第一子集中的换挡模式。当第一子集包括换挡模式P1、P2、P3和P4时，第二子集包括例如换挡模式P6(用于图6中的第一级换挡模式68B)、换挡模式P7(用于图6中的第二级换挡模式68C)和换挡模式P8(用于图6中的第三级换挡模式68D)。
在实施例中，第一子集包括没有包含在第二子集中的至少一个换挡模式。在前述示例中，换挡模式P1和P2未包括在第二子集中。
进一步参照图2和图6，从多个换挡模式中的第二子集换挡模式中确定用于牵引第一牵引负载(或第一牵引重量)的第一牵引状态中的基本换挡模式。在实施例中，从多个换挡模式中的第三子集换挡模式中确定用于牵引大于第一牵引负载(或第一牵引重量)的第二牵引负载(或第二牵引重量)的第二牵引状态中的基本换挡模式。
在一个实施例中，第三子集包括包含在第一子集和第二子集两者中的至少一个换挡模式。如上所述，当第一子集包括换挡模式P1、P2、P3和P4并且第二子集包括换挡模式P3、P4和P5时，第三子集包括例如换挡模式P4(用于图6中的第一级换挡模式68B)、换挡模式P5(用于图6中的第二级换挡模式68C)和换挡模式P6(用于图6中的第三级换挡模式68D)。
在另一实施例中，第三子集包括没有包含在第一子集和第二子集中的换挡模式。当第一子集包括换挡模式P1、P2、P3和P4并且第二子集包括P3、P4和P5时，第三子集包括例如换挡模式P8(用于图6中的第一级换挡模式68B)、模式P9(用于图6中的第二级换挡模式68C)和模式P10(用于图6中的第三级换挡模式68D)。在实施例中，第一子集、第二子集和第三子集不包括重叠的换挡模式。
在实施例中，在开始驾驶车辆并且一旦确定车辆牵引负载之后，仅从多个换挡模式的所选子集中选择基本换挡模式，直到车辆停止。在实施例中，在开始驾驶车辆并且一旦确定车辆牵引负载之后，仅从多个换挡模式的所选子集中选择基本换挡模式，直到车辆的发动机停止。
在实施例中，在行驶时，ECU基于所确定的基本换挡模式以及电力消耗和SoC的信息来确定操作换挡模式(或最后换挡模式)。基于所确定的操作换挡模式执行车辆的换挡。操作换挡模式是存储在存储器中的多个换挡模式之一。在一个实施例中，操作换挡模式不同于基本换挡模式中的任何一个。在另一实施例中，操作换挡模式是基本换挡模式之一。
根据本发明的实施例的设备具有以下优点。
根据本发明的实施例，即使混合动力车辆和电动车辆执行牵引，也可以应用车辆中的电池的SoC以控制变速器，从而提高车辆的能量效率，并且防止电池的SoC降至预设水平或更低，从而增强车辆移动性。
另外，根据本发明的实施例，可以控制变速器以获得燃料效率的有效增益并且还防止驾驶员经历忙碌换挡。
本领域技术人员应当理解，利用本发明可以实现的效果不限于上面已经具体描述的，并且本发明的其它优点将从下面结合附图的详细描述中被更清楚地理解。
本发明还可以实施为存储在计算机可读记录介质上的计算机可读代码。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置、载波(例如，经由互联网的传输)等等。
计算机可读记录介质还可分布在连接网络的计算机***上，使得计算机可读代码以分布式的方式被存储和执行。此外，本发明所属领域的程序员可容易地解释用于实现本发明的功能程序、代码和代码段。
对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。
因此，本发明旨在覆盖本发明的修改和变型，只要它们在所附权利要求及其等同物的范围内。

Claims (20)

1.一种控制车辆中的传动装置的方法，所述方法包括：
根据在车辆行驶期间是否执行牵引和道路倾斜度确定基本换挡模式；
根据所述车辆中的操作装置的负载确定第一能量消耗；
根据车辆速度和所述道路倾斜度确定第二能量消耗；
将所述第一能量消耗和所述第二能量消耗与电池的荷电状态即SoC进行比较以确定能量补偿模式；以及
确定最后换挡模式，以对应于所述基本换挡模式和所述能量补偿模式。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述基本换挡模式进一步包括：
根据是否执行牵引和所述牵引确定所述车辆的重量变化；
将所述车辆的重量变化与阈值进行比较；以及
根据比较结果确定所述基本换挡模式。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，根据所述比较结果确定所述基本换挡模式包括以下中的至少一个：
根据所述道路倾斜度即坡度确定第一换挡模式中的至少一个作为所述基本换挡模式；以及
确定第二换挡模式中的至少一个作为所述基本换挡模式，以对应于所述道路倾斜度即坡度和重量参数。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，根据所述道路倾斜度即坡度确定换挡模式包括：
将所述道路倾斜度与第一阈值进行比较；
当所述道路倾斜度大于所述第一阈值时，将所述道路倾斜度与第二阈值进行比较；
当所述道路倾斜度小于所述第一阈值时，将所述道路倾斜度与第三阈值进行比较；以及
根据所述第二阈值和所述第三阈值的比较结果确定所述第一换挡模式的四种换挡模式中的一种，
其中所述第一阈值小于所述第二阈值并大于所述第三阈值。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，确定所述基本换挡模式以对应于所述道路倾斜度即坡度和重量参数包括：
确定对应于所述道路倾斜度即坡度和所述重量参数的牵引坡度；
将所述牵引坡度与所述第一阈值进行比较；
当牵引坡度大于所述第一阈值时，将所述牵引坡度与所述第二阈值进行比较；以及
根据所述第一阈值和所述第二阈值的比较结果确定所述第二换挡模式的三种换挡模式中的一种。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述第一能量消耗包括：
识别所述车辆的振幅；
计算是否使用包括安装在所述车辆中的空气调节***和音频视频导航***的电子装置和所述电子装置的功率消耗；
基于根据行驶环境信息的用户操作偏好信息确定工作负载；以及
确定所述第一能量消耗以对应于所述振幅、是否使用所述电子装置、所述电子装置的功率消耗以及所述工作负载。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述能量补偿模式包括：
将所述第一能量消耗添加到低功率状态入口阈值以确定第一参数；
将所述第二能量消耗添加到所述低功率状态入口阈值以确定第二参数；
确定安装在所述车辆中的电池的当前的SoC作为第三参数；以及
比较所述第一参数、所述第二参数和所述第三参数以确定所述能量补偿模式。
8.一种用于控制车辆的传动装置的设备，所述设备包括：
能量补偿确定单元，其被配置为根据车辆中的操作装置的负载确定第一能量消耗并根据车辆行驶期间的车辆速度和道路倾斜度确定第二能量消耗，并且应用所述第一能量消耗和所述第二能量消耗以及电池的荷电状态即SoC以确定能量补偿模式；以及
换挡模式确定单元，其被配置为根据是否执行牵引和所述道路倾斜度来确定基本换挡模式，并且确定最后换挡模式以对应于所述基本换挡模式和所述能量补偿模式。
9.根据权利要求8所述的设备，其进一步包括：
牵引检查单元，其被配置为检查是否执行所述牵引；
坡度确定单元，其被配置为确定所述道路倾斜度；以及
换挡模式储存器，其被配置为存储待要被选择为所述最后换挡模式的多个换挡模式。
10.根据权利要求8所述的设备，其中，所述换挡模式确定单元被配置为接收关于是否执行所述牵引的信息和由于所述牵引而引起的所述车辆的重量变化、将所述车辆的重量变化与阈值进行比较以及根据比较结果确定所述基本换挡模式。
11.根据权利要求10所述的设备，其进一步包括：一个或多个处理器，其被配置为使得通过行驶期间的发动机输出和加速度传感器的输出值连续地计算关于是否执行所述牵引的信息和所述重量变化，并将所述信息和所述重量变化传输到所述换挡模式确定单元；以及
其中，当所计算的重量变化等于或大于预设的阈值范围时，所述换挡模式确定单元被配置为调整所述基本换挡模式。
12.根据权利要求10所述的设备，其中：
所述阈值包括至少两个不同的参考值；以及
基本换挡模式的数量比所述阈值的数量多一个。
13.根据权利要求10所述的设备，其中，所述换挡模式确定单元被配置为根据所述道路倾斜度即坡度确定第一换挡模式中的至少一个作为所述基本换挡模式以对应于根据是否执行所述牵引的重量参数，或确定第二换挡模式中的至少一个作为所述基本换挡模式以对应于所述道路倾斜度即坡度和重量参数。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述第一换挡模式和所述第二换挡模式包括不同的换挡模式。
15.根据权利要求13所述的设备，其中，待与所述道路倾斜度即坡度进行比较的第一阈值和待与所述道路倾斜度即坡度进行比较的第二阈值与所述重量参数不同。
16.根据权利要求13所述的设备，其中：
所述第一换挡模式和所述第二换挡模式包括相同的换挡模式；以及
待与所述道路倾斜度即坡度进行比较的第一阈值和待与所述道路倾斜度即坡度进行比较的第二阈值与所述重量参数相同。
17.根据权利要求8所述的设备，其中，所述能量补偿确定单元被配置为识别所述车辆的振幅，计算是否使用包括安装在所述车辆中的空气调节***和音频视频导航***的电子装置以及所述电子装置的功率消耗，基于根据行驶环境信息的用户操作偏好信息确定工作负载，以及然后确定所述第一能量消耗以便对应于所述振幅、是否使用所述电子装置、所述电子装置的功率消耗和所述工作负载。
18.根据权利要求8所述的设备，其中，所述能量补偿确定单元被配置为基于所述车辆速度和所述道路倾斜度确定工作负载，并且根据所述工作负载确定所述第二能量消耗。
19.根据权利要求8所述的设备，其中，所述换挡模式确定单元被配置为将所述第一能量消耗添加到低功率状态入口阈值以确定第一参数，将所述第二能量消耗添加到所述低功率状态入口阈值以确定第二参数，将安装在所述车辆中的电池的SoC确定为第三参数，以及然后比较所述第一参数、所述第二参数和所述第三参数以确定所述能量补偿模式。
20.根据权利要求19所述的设备，其中：
当所述第三参数大于所述第一参数和所述第二参数时，确定所述能量补偿模式以使燃料效率或能量效率最大化；
当所述第三参数小于所述第一参数或所述第二参数时，确定所述能量补偿模式以降低燃料消耗或能量消耗；以及
当所述第三参数小于所述第二参数时的能量补偿模式具有比当所述第三参数小于所述第一参数时的能量补偿模式小的燃料消耗或能量消耗。
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