申请/专利权人：福特全球技术公司

申请日：2016-11-11

公开（公告）日：2020-03-24

公开（公告）号：CN107013677B

主分类号：F16H59/10(20060101)

分类号：F16H59/10(20060101);B60K20/06(20060101)

优先权：["20151111 US 14/938,170"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.03.24#授权;2018.09.25#实质审查的生效;2017.08.04#公开

摘要：公开了变速器行驶模式用户选择系统和方法。车辆包括动力传动系统，所述动力传动系统具有能够以多个模式运转而推进车辆的变速器。车辆还包括用于接收指示期望的变速器运转模式的用户输入的方向盘第一开关。车辆还包括控制器，所述控制器被配置为：在制动被施加时，响应于所述方向盘第一开关处的用户输入而使变速器从非行驶模式切换为行驶模式。

主权项：1.一种车辆，包括：动力传动系统，具有变速器，所述变速器限定多个运转模式以推进车辆；方向盘第一开关，用于接收指示期望的变速器运转模式的用户输入；控制器，被配置为：在制动被施加时，响应于所述方向盘第一开关处的用户输入，使变速器从非行驶模式切换为行驶模式；当车辆正在以大于阈值的速度行进时，响应于所述方向盘第一开关处的用户输入，使变速器进入手动换挡模式。

全文数据：变速器行驶模式用户选择系统和方法技术领域[0001]本公开涉及用于电子地切换变速器行驶模式drivemode的用户界面。背景技术[0002]变速器使动力传动系统能够根据是否期望车辆推进以及特定的推进方向（如果期望车辆推进的话而以不同的模式运转。变速器运转模式的选择经常通过用户接合位于中控台或转向柱上的手动换挡杆来实现。与电子式换挡系统相比，机械式变速器换挡器占据相当大的封装空间。此外，用户挡位选择在中控台或仪表板上的位置可能有损于美观性并限制造型的灵活性。发明内容[0003]根据本公开的多个方面，车辆包括动力传动系统，所述动力传动系统具有能够以多个模式运转而推进车辆的变速器。车辆还包括用于接收指示期望的变速器运转模式的用户输入的方向盘第一开关。车辆还包括控制器，所述控制器被配置为:在制动被施加时，响应于方向盘第一开关处的用户输入，使变速器从非行驶模式切换为行驶模式。[0004]根据本公开的其它方面，车辆包括动力传动系统，所述动力传动系统具有能够以多个模式运转而推进车辆的变速器。车辆还包括用于接收指示期望的变速器运转模式的用户输入的多个方向盘开关。车辆还包括控制器，所述控制器被配置为：当车辆未在行进时，响应于方向盘第二开关处的用户输入，使变速器从行驶模式切换为驻车模式。[0005]根据本公开的一个实施例，控制器被进一步配置为:在变速器处于行驶模式并且车辆未在行进时，响应于所述方向盘第二开关处的双用户输入而使变速器切换为倒车模式。[0006]根据本公开的一个实施例，控制器被进一步配置为:在变速器处于行驶模式并且车辆未在行进时，响应于方向盘第二开关被保持的时间大于时间阈值而使变速器切换为倒车模式。[0007]根据本公开的一个实施例，控制器被进一步配置为:在变速器处于驻车模式并且制动被施加时，响应于方向盘第二开关处的输入而使变速器切换为倒车模式。[0008]根据本公开的一个实施例，所述车辆还包括方向盘第一开关，其中，控制器被进一步配置为:在车辆以大于阈值的速度行进时，响应于方向盘第一开关处的用户输入而使变速器进入手动换挡模式，使得用户能够选择性地对变速器的传动比进行升挡和降挡。[0009]根据本公开的一个实施例，所述车辆还包括方向盘第三开关和方向盘第四开关，其中，控制器被进一步配置为:在变速器处于手动换挡模式时，响应于方向盘第三开关处的用户输入而使变速器降挡到较低的传动比，控制器被进一步配置为:在变速器处于手动换挡模式时，响应于方向盘第四开关处的用户输入而使变速器升挡到较高的传动比。[0010]根据本公开的另外方面，车辆包括动力传动系统，所述动力传动系统具有能够以多个模式运转而推进车辆的变速器。车辆还包括用于接收用户输入的多个方向盘开关。车辆还包括控制器，所述控制器被配置为:在变速器处于驻车棂式并且用尸施加制动町，啊应于方向盘第一开关处的用户输入而使变速器切换为行驶模式。所述控制器还被配置为:在变速器处于驻车模式并且用户施加制动时，响应于方向盘第二开关处的用户输入而使变速器切换为倒车模式。[0011]根据本公开的一个实施例，控制器被进一步配置为:在变速器处于行驶模式、车辆未在行进并且用户施加制动时，响应于方向盘第二开关处的用户输入而使变速器切换为驻车模式。_[0012]根据本公开的一个实施例，控制器被进一步配置为:在变速器处于行驶模式并且车辆以大于阈值的速度行进时，响应于方向盘第一开关处的用户输入而使车辆进入手动换挡模式。[0013]根据本公开的一个实施例，所述车辆还包括方向盘第三开关和方向盘第四开关，其中，控制器被进一步配置为:在变速器处于手动换挡模式时，响应于方向盘第三开关处的用户输入而使变速器降挡到较低的传动比，控制器被进一步配置为:在变速器处于手动换挡模式时，响应于方向盘第四开关处的用户输入而使变速器升挡到较高的传动比。[0014]根据本公开的一个实施例，控制器被进一步配置为:在变速器处于行驶模式并且车辆未在行进时，响应于方向盘第二开关被保持的时间大于时间阈值而使变速器切换为倒车模式。附图说明[0015]图1是车辆的示意图。[0016]图2是具有用于变速器模式挡位输入的多个用户界面的方向盘的示意图。[0017]图3A和图3B是用于基于在方向盘处的用户输入控制变速器模式切换的算法的流程图。具体实施方式[0018]根据需要，在此公开本发明的详细实施例;然而，应理解的是，所公开的实施例仅为本发明的示例，本发明可采用各种以及可替代形式实现。附图不必按比例绘制；可夸大或缩小一些特征以示出特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅为用于教导本领域技术人员以多种形式采用本发明的代表性基础。[0019]在图1中示意性地示出了根据各种实施例的代表性混合动力电动车辆100。车辆100包括可驱动地连接到电机104的内燃发动机102、具有多输出传动比的变速器106和输出轴108。当在元件之间存在有机械功率流动路径用以提供车辆推进时，所述元件被可驱动地连接。例如，输出轴108可直接或诸如经由差速器总成间接地驱动车轮。[0020]电机104被电连接，以与牵引电池110交换能量。电机104还被可驱动地连接到输出轴108。电机104是能够作为马达运转以将来自电池110的电功率转换为旋转机械功率用于推进车辆的可逆电机。此外，电机能够作为发电机运转以将旋转机械功率转换为电功率并将能量提供到电池110。术语“发电机”和“马达”应仅被认为是为了便于描述的标签并且不限制电机104的功能或运转。[0021]在本布置中，发动机1〇2的功率输出可不被约束为与输出轴108的转速成比例。可通过相应地设置电机104的输出而独立于车辆速度来选择或控制发动机的功率输出。通过机械功率传输和电功率传输的组合，功率可从发动机102流动到输出轴1〇8。在一些运转状况期间，发动机102可产生比传递到输出轴108的功率更多的功率，其差异被传递到牵引电池110忽略效率损失）。在其它运转状况下，牵引电池11〇与电机1〇4相结合可对由发动机102传递的功率进行补充，使得更多功率被传递到输出轴108。[0022]控制器112经由输入输出（IO接口与各种发动机车辆传感器和致动器通信，该输入输出（IO接口可被实现为提供各种原始数据或信号调节、处理和或转换、短路保护等的单个集成接口。可选地，一个或更多个专用的硬件或固件芯片可用于在特定信号被供应到控制器112的CPU之前调节并处理所述特定信号。如在图1的代表性实施例中大体上示出的，控制器112可与发动机102、电机104、牵引电池110和变速器1〇6通信。控制器从方向盘114、制动器踏板116和加速器踏板118接收指示驾驶员意图的输入信号。方向盘114包括多个用户输入，以允许驾驶员选择例如驻车挡、倒车挡、空挡、前进挡、运动挡或低速挡驾驶模式。方向盘114的输入还允许驾驶员选择变速器1〇6的升挡或降挡传动比。更具体地，控制器可接收指示当前变速器运转模式的信号，使得模式切换对用户的输入的响应可至少部分地基于当前变速器运转模式。[0023]与由用户致动的直接的机械联动装置（linkage不同，本公开的车辆可包括变速器的电子式模式切换。变速器模式选择可通过对将信号提供到控制器112的一个或更多个开关进行致动来实现。进而控制器112向与变速器106机械连接的致动器发出信号，以引起变速器运转模式的改变。通过消除延伸到达用户所需的机械联动装置，电子式模式切换改善了乘客厢封装空间。例如，通常位于中控台的手动挡杆可由位于许多位置的开关取代。此夕卜，虽然采用共同的变速器模式切换致动器，但可在不同的车辆之间实现不同的开关配置。根据本公开的多个方面，多个开关被设置在方向盘上，以允许用户提供用于引起变速器模式切换的输入。[0024]车辆的驾驶员可经由加速器踏板118为车辆所需求的动力传动系统输出扭矩或功率提供输入。通常，踩下或松开加速器踏板118产生加速器踏板输入信号，该输入信号可被控制器112解释为对增大的功率或减小的功率的需求，或对增大的输出扭矩或减小的输出扭矩的需求。至少基于来自加速器踏板118的输入，控制器112可控制发动机102和或电机104的转速和扭矩，以满足驾驶员所需求的扭矩或功率。[0025]其它车辆构造可从本公开的多个方面获益。除示出混合动力车辆之外，如果移除发动机102，则图1可表示电池电动车辆BEV构造。图1还可以表示具有内燃发动机102作为唯一推进源的传统车辆。这种传统车辆可不包括电机1〇4或牵引电池110用于提供车辆牵引。[0026]仍然参照图1，虽然控制器112被示出为单个控制器，但是控制器112可以是更大的控制系统的一部分，并且与整个车辆中的各种其它控制器诸如车辆系统控制器vsc通信和或受整个车辆中的各种其它控制器的影响。可与控制器112通信的这样的其它控制器的示例包括制动系统控制模块BSCM、高电压电池控制器BECM以及负责各种车辆功能或子系统的其它控制器。一个或更多个控制器统称为响应于来自各种传感器的信号而命令各种致动器的“控制器”。[0027]控制器112的响应可用于命令或影响诸如启动停止发动机1〇2、操作电机104以相对于车辆速度控制发动机转速和或给牵引电池110再充电等多个车辆功能。控制器112还可包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质进行通信的微处理器或中央处理器CPU。例如，计算机可读存储装置或介质可包括只读存储器ROM、随机存取存储器RAM和磨损修正系数存储器KAM中的易失性存储和非易失性存储。KAM是可被用于在cpu掉电时存储各种操作变量的持久性或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可使用任意数量的已知存储装置（诸如PR0M可编程只读存储器）、EPR0M电可编程只读存储器）、EEPR0M电可擦除可编程只读存储器）、闪存或能够存储数据所述数据中的一些表示可执行的指令，所述可执行的指令由控制器在控制发动机或车辆时使用）的任何其它的电存储装置、磁存储装置、光学存储装置或组合存储装置而被实现。[0028]由流程图的框表示的装置或功能可由软件和或硬件执行。取决于诸如事件驱动、中断驱动等的特定处理策略，可以以与附图中示出的顺序或序列不同的顺序或序列执行各个功能。类似地，尽管未明确地示出，但是可重复地执行或省略一个或更多个步骤或功能。在一个实施例中，示出的功能主要由存储在非临时性或永久性计算机可读存储介质中并由基于微处理器的计算机或控制器诸如由控制器112图1所表示的执行的代码、指令或软件来实现，以控制车辆的运转。[0029]参照图2,根据本公开的多个方面示意性地描绘了方向盘214。方向盘214包括用于方便由驾驶员握持的外缘部216。方向盘214的毂部218可包括用于车辆功能的多个不同的用户控制件。提供第一开关220和第二开关222,以接收用于控制变速器运转模式的用户输入。第一开关与变速器的行驶模式相对应，并可包括“D”图标以告知驾驶员相应的功能。第二开关222与变速器的空挡模式、驻车模式和倒车模式相对应，并可包括“NPR”图标以告知驾驶员相应的功能。[0030]根据本公开的多个方面，与第二开关相对应的变速器模式切换的进度以末端序列terminalsequence发生。即，第二开关的第一用户输入使变速器切换到空挡模式。随后的第二用户输入使变速器切换到驻车模式。第二开关的第三用户输入使变速器切换到倒车模式。在第二开关处的额外的用户输入不会引起进一步的变速器换挡动作。随后将需要第一开关的用户输入来使变速器从倒车模式换出。输入到第二开关的N-P-R末端序列进度可通过仅提供三个步骤在最后具有停止点）而有助于减少期望的变速器模式的无意过冲。用户将确定地在第一开关处提供输入，以重置被第二开关激活的模式的序列。[0031]可选地，与第二开关相对应的变速器模式切换的进度以重复的循环序列发生。在这种情况下，第二开关处的每个随后的用户输入使变速器连续地换挡通过与N-P-R循环相对应的变速器模式。以这种方式，通过将输入提供到第二开关，用户将能够使变速器从倒车模式换出并进入空挡模式。重复的循环序列可更易于被驾驶员使用，然而驾驶员可能需要对过冲期望的变速器模式更加了解，以避免必须不必要地循环通过由第二开关激活的变速器模式循环。[0032]方向盘214还包括第三开关224和第四开关226。第三开关M4和第四开关2%与手动换挡模式中的变速器传动比的切换相对应。如在下文中更详细地讨论的，用户可提供输入以使变速器进入手动模式。第三开关和第四开关允许用户分别选择性地使变速器传动$升挡和降挡。第三开关和第四开关设置有指示降挡和或升挡的符号。诸如，“―”或“V”指示降挡，“+”或“八”指示升挡。[0033]图3A和图3B是描绘了根据用户输入、当前运转模式和车辆状态而控制变速器运转模式的方法300的流程图。控制器首先确定变速器的当前运转模式。在步骤302,控制器确定变速器是否处于行驶模式。如果处于行驶模式，则在考虑任一模式切换拨片处的输入之前，控制器在步骤304确定车辆是否正在行进。如果在步骤304确定车辆正在行进，则控制器可在步骤306限制接收输入并仅对来自NPR开关的输入作出响应。在这种情况下，在NPR开关处的驾驶员输入可使控制器在步骤308发出指令，用于使变速器从行驶模式切换到空挡模式。[0034]如果在步骤304确定车辆未在行进，则控制器可进入算法的不同部分，以启用不同的变速器模式切换操作。在步骤310,在车辆处于行驶模式并且未在行进时如果在D开关处提供输入，则控制器在步骤312发出指令以使变速器进入手动换挡模式。在这个手动换挡模式中，无论标准的预定的换挡计划如何，驾驶员都能够手动地使变速器升挡到更高的传动比或降挡到更低的传动比。在至少一个实施例中，提供“+”开关以引起升挡，并提供开关以引起降挡。[0035]如果在步骤310在D开关处未提供驾驶员输入，则控制器可在考虑NPR开关处的输入之前考虑驾驶员是否己施加制动。在变速器处于行驶模式并且车辆未在行进时如果在步骤314驾驶员已施加制动，则控制器可在步骤316考虑在NPR开关处的输入。如果在步骤316驾驶员在NPR开关处提供输入，则控制器可考虑驾驶员输入的额外特性以确定变速器模式选择。根据本公开的一方面，NPR开关被保持的持续时间被用于命令变速器模式切换。如果在步骤318NPR开关被保持短的持续时间（小于预定时间T1，则控制器在步骤320发出指令以使变速器切换为驻车模式。[0036]如果在步骤318NPR开关被保持较长的持续时间（大于预定时间T1，则控制器在步骤322发出指令以使变速器切换为倒车模式。尽管在图3的流程图中公开了持续时间，但是其它特性也可用于区分对NPR开关的不同的驾驶员输入。根据本公开的其它方面，控制器可分别基于开关处的单用户输入与双用户输入而选择是从行驶模式进入驻车模式还是从行驶模式进入倒车模式。[0037]当变速器处于非行驶模式时，D开关和NPR开关中的每个在接收到驾驶员输入时产生不同的变速器响应。再次参照步骤302,如果变速器未处于行驶模式，则控制器在步骤324确定变速器是否处于驻车模式或空挡模式。如果在步骤324变速器处于驻车模式或空挡模式，则控制器可在步骤326将制动的施加用作关于是否对D开关或NPR开关处的输入作出响应的先决条件。如果在步骤326施加制动，则控制器可在步骤328确定车辆速度是否小于预定阈值VI。可能不希望在车辆速度足够大的情况下切换变速器模式。如果在步骤328车辆速度大于VI，则控制器可无视提供到第一开关和第二开关的用户输入并返回到步骤302。[0038]如果在步骤328车辆速度小于VI，则控制器在步骤330评估驾驶员是否己将输入提供到D开关。如果在D开关处提供了驾驶员输入，则控制器在步骤332发出指令以使变速器切换为行驶模式。[0039]如果在步骤330在D开关处未提供输入，则控制器在步骤334确定是否已存在对NPR开关的驾驶员输入。如果在步骤334驾驶员输入被提供到NPR开关，则控制器在步骤33e发出指令以使变速器切换为倒车模式。如果在步骤330在D开关处未提供输入且在步骤334在NPR开关处未提供输入，则控制器可不采取行动并返回到步骤302。[0040]如果在步骤324变速器既不处于行驶模式、驻车模式，也不处于空挡模式，则控制器在步骤338确定变速器是否处于倒车模式。控制算法的与变速器最初处于倒车模式相对应的部分与那些与其它初始模式相对应的部分不同。如果在步骤338变速器处于倒车模式，则控制器在步骤340确定是否存在驾驶员对制动的施加。制动的施加可被认为是控制器从变速器模式选择开关接收输入的先决条件。如果在步骤340施加制动，则控制器在步骤342确定车辆速度是否足够低以从倒车模式换出。如果在步骤342车辆速度大于速度阈值V2,则控制器可无视用户输入并返回到步骤302。[0041]如果在步骤M2车辆速度小于速度阈值V2,则控制器在步骤344评估是否存在对D开关的驾驶员输入。在车辆处于倒车模式并且制动被施加时，响应于对D开关的驾驶员输入，控制器在步骤346发出指令以使变速器进入行驶模式。应该理解的是，在变速器最初处于倒车模式时，在NPR开关处没有额外的输入引起在控制器处的额外响应。即，在变速器处于倒车模式时，控制器不响应于对NPR开关的驾驶员输入而引起变速器模式切换。[0042]以循环的方式执行方法300的算法的上述部分中的每个，以持续地监测变速器模式并轮询poll变速器模式选择开关处的驾驶员输入。[0043]可在控制器处提供开关优先级算法，使得如果多个开关被同时按下，则控制器可无视两个指令并在仪表板上提示指示错误的显示消息。所述消息告知用户错误状态以及未发生变速器模式切换。根据本公开的一方面，如果在最小的预定时间阈值内按下不止一个开关，则控制器无视由不止一个开关提示的指令并将错误消息发送给驾驶员。在这种情况下，变速器将不换挡，直到驾驶员以更加慎重的方式在多个输入之间具有时间延迟输入模式切换指令为止。在至少一个实施例中，控制器将无视在前一开关输入的2秒以内输入的开关输入。上文讨论的一个例外情况包括用于从行驶模式切换为倒车模式的对NPR开关的双用户输入。[0044]在此公开的处理、方法或算法可被传送到处理装置、控制器或计算机通过处理装置、控制器或计算机来实现，其中，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述处理、方法或算法可以以多种形式被存储为可由控制器或计算机执行的数据和指令，所述多种形式包括但不限于:永久地存储在非可写存储介质诸如ROM装置上的信息以及可变地存储在可写存储介质（诸如软盘、磁带、CD、RAM装置以及其它磁性介质和光学介质）上的信息。所述处理、方法或算法还可被实现为软件可执行对象。可选地，可利用合适的硬件组件（诸如专用集成电路ASIC、现场可编程门阵列FPGA、状态机、控制器或者其它硬件组件或装置或者硬件、软件和固件组件的组合来整体或部分地实现所述处理、方法或算法。[0045]虽然上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意在描述了权利要求所涵盖的所有可能的形式。说明书中所使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如前所述，可将各种实施例的特征进行组合以形成本发明的可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。尽管针对一个或更多个期望特性，各种实施例已经被描述为提供优点或优于其它实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员应认识到，根据特定应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐用性、生命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术实施方式合意的实施例并不在本公开的范围之外，且可被期望用于特定的应用。

权利要求：1.一种车辆，包括：动力传动系统，具有变速器，所述变速器限定多个运转模式以推进车辆；方向盘第一开关，用于接收指示期望的变速器运转模式的用户输入；控制器，被配置为:在制动被施加时，响应于所述方向盘第一开关处的用户输入，使变速器从非行驶模式切换为行驶模式。2.如权利要求1所述的车辆，还包括方向盘第二开关，其中，所述控制器被进一步配置为:在变速器处于行驶模式并且车辆未在行进时，响应于所述方向盘第二开关处的单用户输入，使变速器切换为驻车模式。3.如权利要求1所述的车辆，还包括方向盘第二开关，其中，所述控制器被进一步配置为:在变速器处于行驶模式并且车辆未在行进时，响应于所述方向盘第二开关处的双用户输入，使变速器切换为倒车模式。4.如权利要求1所述的车辆，还包括方向盘第二开关，其中，所述控制器被进一步配置为:在变速器处于行驶模式并且车辆未在行进时，响应于所述方向盘第二开关被保持的时间大于时间阈值，使变速器切换为倒车模式。5.如权利要求1所述的车辆，还包括方向盘第二开关，其中，所述控制器被进一步配置为:在变速器处于驻车模式并且制动被施加时，响应于所述方向盘第二开关处的输入，使变速器切换为倒车模式。6.如权利要求1所述的车辆，还包括方向盘第二开关，其中，所述控制器被进一步配置为:在变速器处于行驶模式并且车辆正在行进而没有施加制动时，响应于所述方向盘第二开关处的输入，使变速器切换为空挡模式。7.如权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器被进一步配置为：当车辆正在以大于阈值的速度行进时，响应于所述方向盘第一开关处的用户输入，使变速器进入手动换挡検式，使得用户能够选择性地对变速器的传动比进行升挡和降挡。8.—种车辆，包括：动力传动系统，具有变速器，所述变速器限定多个运转模式以推进车辆；多个方向盘开关，用于接收指示期望的变速器运转模式的用户输入；控制器，被配置为：当车辆未在行进时，响应于方向盘第二开关处的用户输入，使变速器从行驶模式切换为驻车模式。9.一种车辆，包括：动力传动系统，具有变速器，所述变速器限定多个运转模式以推进车辆；多个方向盘开关，用于接收用户输入；控制器，被配置为:在变速器处于驻车模式并且用户施加制动时，（i响应于方向盘第一开关处的用户输入而使变速器切换为行驶模式，并且ii响应于方向盘第二开关处的用户输入而使变速器切换为倒车模式。10.如权利要求9所述的车辆，其中，所述控制器被进一步配置为:在变速器处于行驶模式并且车辆正在行进而用户没有施加制动时，响应于方向盘第二开关处的用户输入而使变速器切换为空挡模式。

百度查询： 福特全球技术公司 变速器行驶模式用户选择系统和方法

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