СИСТЕМА ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В КОРОБКЕ ПЕРЕДАЧ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
FEEDBACK SYSTEM FOR AUTOMOTIVE GEARBOX

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системе обратной связи для передач в соответствии с преамбулой независимого пункта формулы изобретения.
Уровень техники изобретения
При управлении транспортными средствами большой грузоподъемности, например грузовиками, автобусами и т.п., экономика транспортного средства стала важным фактором при попытке сокращения издержек в предпринимательской деятельности, в которой используется это транспортное средство. Сегодня также имеется большое внимание к снижению потребления топлива из-за отрицательных воздействий на окружающую среду, происходящих от сжигания топлива.
Водитель своей манерой перемещения транспортного средства оказывает сильное влияние, как с экономической, так и с экологической точки зрения. Соответственно, водителю может быть трудно определить, какая передача оптимальна с точки зрения потребления топлива в разных ситуациях. Часто есть по меньшей мере две, с позиции числа оборотов, подходящие передачи для выбора, когда управляют транспортным средством. Сложность для водителя состоит в том, чтобы узнать, какая из этих передач заставит двигатель работать наиболее эффективно, а также в силу этого наиболее экономично.
Многие транспортные средства большой грузоподъемности оборудуются полуавтоматической системой передач (например, Scania Opticruise или Volvo I-Shift), которая осуществляет выбор за водителя. Эти системы обычно также включают в себя возможность для водителя выбирать передачу самостоятельно, как и в случае с грузовиками, оборудованными полностью ручными коробками передач. При ручном переключении передачи для экономии топлива важно, чтобы у водителя была выбрана полностью оптимальная передача.
Известно использование индикатора переключения передач для указания, какая передача больше всего подходит с точки зрения потребления топлива. См., например, обучающий индикатор для эффективной работы механизма переключения передач в транспортном средстве, раскрытый в Патенте США № 4439158, или устройство для обеспечения указания водителю, следует ли выполнить переключение передачи, чтобы получить лучшее потребление топлива, раскрытое в заявке на патент Великобритании № 2084524. Индикатор может быть визуальной информацией для водителя в области приборной панели, например, в форме числа, указывающего предпочтительную передачу, или в виде предпочтительного числа оборотов, например, в виде зеленой полосы на тахометре, которая указывает подходящее число оборотов.
Цель настоящего изобретения - дополнительно стимулировать водителя управлять транспортным средством экономичным и экологически благоприятным способом. Дополнительная цель - предоставить водителю или третьей стороне возможность оценивать способ использования передач водителем.
Сущность изобретения
Вышеупомянутая цель достигается с помощью системы обратной связи для передач для использования в транспортном средстве в соответствии с изобретением, содержащей средство рекомендации передачи, приспособленное для определения оптимального значения передачи в зависимости от различных влияющих параметров, например, веса транспортного средства, скорости, числа оборотов, топографии дороги, и для рекомендации оптимальной передачи для транспортного средства на основе упомянутого оптимального значения передачи, средство распознавания передачи для распознавания используемой в настоящее время передачи и определения используемого в зависимости от нее значения передачи. Система дополнительно содержит средство оценки для анализа и оценки используемой сейчас передачи путем сравнения упомянутого используемого в настоящее время значения передачи с оптимальным значением передачи и формирования оценки на основе этого сравнения, и средство представления для представления упомянутой оценки водителю транспортного средства.
Настоящее изобретение предоставляет водителю инструмент для использования в его/ее стремлении стать "лучшим водителем" и также предоставляет водителю возможность чувствовать себя увереннее, зная, что он/она управляет автомобилем с наиболее экономичной и экологически благоприятной передачей в настоящее время, даже если транспортное средство, о котором идет речь, обладает ручной коробкой передач.
Кроме того, оценивание выбора передачи дает водителю возможность наблюдать, повысил ли он/она свою квалификацию в использовании правильной передачи в разных ситуациях и на разной местности.
Предпочтительные варианты осуществления изложены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Краткое описание прилагаемых чертежей
Фиг. 1 схематически иллюстрирует систему управления для транспортного средства, где используется настоящее изобретение.
Фиг. 2 иллюстрирует пример системы в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 3 иллюстрирует пример средства представления в соответствии с изобретением.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Настоящее изобретение применимо к автомобилям, оборудованным ручной механической трансмиссией, имеющим основную коробку передач и, при желании, по меньшей мере одну дополнительную коробку передач, например, коробку передач с делителем или разъемную коробку передач. В особенности автомобили большой грузоподъемности, например грузовики, тягачи и автобусы, обычно имеют как разъемную коробку передач, так и коробку передач с делителем. Отмечается, что "коробку передач" здесь нужно интерпретировать широко, и разъемная часть, основная или главная часть и часть с делителем в трансмиссии могут быть заключены в один и тот же картер коробки передач.
Также следует обратить внимание, что настоящее изобретение применимо, в частности, к транспортным средствам большой грузоподъемности, но также может использоваться в любом автомобиле, например частных автомобилях, тягачах и т.д.
На фиг. 1 схематически проиллюстрирована система управления для транспортного средства, с которым может использоваться настоящее изобретение. Транспортное средство содержит передний вал 1 с управляемыми колесами 2, 3, задний приводной вал 4 с ведущими колесами 5-8 и при желании задний вал 9 с колесами 10 и 11. Кроме того, транспортное средство содержит двигатель 13, соединенный с коробкой 12 передач, который приводит в движение приводной вал 4 посредством выходного вала 14 из коробки передач. Коробка 12 передач и двигатель 13 управляются блоками 15, 16 управления соответственно, которые управляются главным блоком 17 управления. Система 16 управления двигателем (EMS) управляет двигательными функциями транспортного средства, которые могут состоять, например, из впрыска топлива и торможения двигателем. Управление основывается на некотором количестве входных сигналов, которые могут состоять из сигналов от (не показанного) дроссельного регулирования (положение педали акселератора), датчика скорости и системы управления тормозами. Система 15 управления коробкой передач (GMS) управляет функциями передач, где при использовании автоматической коробки передач переключение передач может управляться на основе входного сигнала от датчиков скорости. При ручном переключении передач переключение может управляться по входному сигналу от избирателя механизма переключения передач (рычага переключения передач), и может быть не нужна никакая GMS. Кроме того, транспортное средство содержит Систему управления тормозами (BMS) с блоком 17 управления тормозом, который управляет функциями торможения транспортного средства, например, автоматическим вычислением нагрузки, чтобы заданное положение педали всегда могло привести к одинаковому тормозящему действию независимо от нагрузки. Блок управления тормозом управляет различными тормозными системами транспортного средства, например замедлителем и другими дополнительными тормозными системами, моторным тормозом-замедлителем и ножным тормозом, на основе команд от водителя и отправляет управляющие сигналы системным модулям (не показаны), рассредоточенным по ходовой части, где электрические управляющие сигналы используются, например, для регулировки тормозного давления.
Вышеописанные блоки управления являются всего лишь примерами того, что может находиться в транспортном средстве. Как поймет специалист в данной области техники, два или более из вышеописанных блоков управления, конечно, могут быть объединены в один единый блок управления.
Настоящее изобретение относится к системе 18 обратной связи для передач, включающей в себя средство 19 рекомендации передачи для определения оптимального значения передачи транспортного средства в зависимости от различных влияющих параметров, например веса транспортного средства, скорости, числа оборотов, топографии дороги, и для рекомендации оптимальной передачи для транспортного средства на основе упомянутого оптимального значения передачи. Система 18 обратной связи для передач предпочтительно монтируется в транспортном средстве.
Каждый диапазон передаточных чисел наиболее эффективен для работы в разных заранее выбранных диапазонах эксплуатации транспортного средства, и выбор конкретного диапазона передаточных чисел, который будет наиболее эффективно приводить в движение транспортное средство, определяется в зависимости от того, какая мощность нужна для перемещения транспортного средства. Необходимая мощность, которая нужна для перемещения транспортного средства с постоянной скоростью, мгновенно вычисляется из сопротивления движению. Сопротивление движению транспортного средства может устанавливаться посредством подходящей модели вычисления на основе разных параметров транспортного средства, например, нагрузки на двигатель, числа оборотов двигателя, скорости транспортного средства, уклона дороги и аэродинамических характеристик (см., например, WO/2007/139491), способом, хорошо известным специалисту в данной области техники. Если транспортное средство ускоряется, это ускорение вносит вклад в увеличенную потребляемую мощность транспортного средства и учитывается при определении, какая передача является наиболее подходящей. Допустимое ускорение соответственно ограничивается разумными значениями для противодействия неосторожной езде. Также учитываются возможные потери скорости, которые появляются при переключениях передач на подъемах, и водителю не нужно снова включать понижающую передачу, чтобы сохранить достаточный крутящий момент, чтобы не потерять слишком много скорости. Полная мощность, которая необходима для перемещения транспортного средства, соответственно вычисляется в виде:
total
P=P(driving_resistance)+P(acceleration), (1)
где P(driving_resistance) - мощность, необходимая для перемещения транспортного средства с постоянной скоростью, а P(acceleration) - необходимая мощность, чтобы ускорить транспортное средство до некоторого ускорения.
Передача, которая лучше всего соответствует необходимой полной мощности, рекомендуется водителю.
Средство 19 рекомендации передачи соответственно постоянно измеряет различные влияющие параметры, например, вес транспортного средства, скорость, число оборотов, топографию дороги, и постоянно вычисляет необходимую полную мощность и сравнивает необходимую мощность с разными интервалами передач, чтобы проверить, какая передача является наиболее оптимальной. Если есть другая, более высокая передача с лучшей экономией числа оборотов, которая может внести вклад в необходимую мощность для поддержания скорости, эта передача рекомендуется взамен. Всегда есть требование, что рекомендованная передача должна находиться в некотором динамическом интервале числа оборотов, в зависимости от условий, чтобы предотвратить рекомендацию передач, которые в противном случае привели бы к слишком высокому или слишком низкому числу оборотов двигателя.
Постоянно вычисляется, какая передача является наибольшей возможной передачей с возможностью ускорить или сохранить скорость. Если никакая передача в рамках ограничений числа оборотов не приводит к возможному ускорению, взамен рекомендуется наименьшая доступная передача в рамках ограничений числа оборотов. На крутых подъемах, где транспортное средство не способно поддерживать скорость, поощряется "затягивание", то есть переключение передачи как можно позже, чтобы избежать вождения с неэкономичным числом оборотов. Учитываются возможные потери скорости, которые появляются при переключениях передач на подъемах, и водителю не нужно снова включать понижающую передачу, чтобы сохранить достаточный крутящий момент, чтобы не потерять слишком много скорости.
Система 18 обратной связи для передач в соответствии с настоящим изобретением дополнительно включает в себя средство 20 распознавания передачи для распознавания используемой в настоящее время передачи и определения используемого в зависимости от нее значения передачи. В соответствии с изобретением средство 21 оценки анализирует и оценивает используемую в настоящее время передачу путем сравнения используемого в настоящее время значения передачи с оптимальным значением передачи, и на основе этого сравнения формирует оценку. Сформированная оценка представляется водителю транспортного средства на средстве представления. Соответственно, водителю предлагают использовать рекомендованную передачу, так как водитель знает, что используемая сейчас передача оценивается. Возможный эффект оценивания водителя состоит в том, что разные водители могут начать соревноваться между собой в стремлении стать "лучшим водителем". Средство представления в соответствии с одним вариантом осуществления размещается на приборной панели водителя, хорошо видимое для водителя при управлении транспортным средством. Средство представления также может иметь форму дополнительного дисплея в отделении для водителя.
На фиг. 2 иллюстрируется система 18, которая включает в себя средство 22 для приема ожидаемых сигналов касательно параметров окружающей среды и сигналов от внутренних датчиков в транспортном средстве, то есть датчиков скорости, датчиков крутящего момента, датчиков передачи и т.д., используемых в средстве 19 рекомендации передачи для определения рекомендованной передачи и в средстве 21 оценки для вычисления оценки передачи водителя.
Предпочтительно, чтобы положительные оценки выдавались водителю, когда водитель выбрал оптимальную передачу для ситуации или выбрал передачу, которая находится в некотором интервале числа оборотов.
В соответствии с одним вариантом осуществления, оценка зависит от времени использования неоптимальной передачи, так что оценка уменьшается, если неоптимальная передача используется дольше длительности динамического времени. Система обратной связи тогда включает в себя средство измерения времени для запуска измерения времени с помощью таймера, когда было определено, что водитель ехал на неоптимальной передаче. Когда это измеренное время превышает длительность динамического времени, оценка уменьшается. Таким образом, сниженная оценка выдается водителю, если он/она управляет транспортным средством на неоптимальной передаче в течение некоторого времени. В дополнительном варианте осуществления оценка зависит от времени использования оптимальной передачи, так что оценка увеличивается, если оптимальная передача используется дольше длительности динамического времени. Система обратной связи тогда включает в себя средство измерения времени для запуска измерения времени с помощью таймера, когда было определено, что водитель ехал на оптимальной передаче. Когда это измеренное время превышает длительность динамического времени, оценка увеличивается. Соответственно, водитель поощряется, если он/она поддерживает оптимальную передачу.
Например, если 10-я передача является рекомендованной в настоящее время передачей, и число оборотов тогда равно 1100 об/мин, то водитель получает увеличенную оценку, если он/она выбрал эту передачу. Если водитель вместо этого использует 9-ю передачу, то водителю выдается рекомендация, где ему/ей предлагается переключить передачу на 10-ю передачу. Если водитель в любом случае решает остаться на 9-й передаче, то его/ее оценка начинается снижаться после некоторого динамического времени. Если водитель вместо этого управлял бы автомобилем на 12-й передаче (наивысшей передаче) при 85 км/ч, где передача 12 также является рекомендованной передачей, то оценка либо уменьшается, либо увеличивается. Это происходит потому, что переключение передачи вниз на 11-ю передачу привело бы к выходу числа оборотов за пределы интервала числа оборотов. Эти варианты осуществления иллюстрируются с помощью коробки передач с двенадцатью (12) передачами, но другие виды коробок передач с количеством передач меньше или больше двенадцати (12), конечно, также возможны в рамках объема изобретения, который задан прилагаемой формулой изобретения.
Предпочтительно, чтобы оценка представлялась на средстве представления в периоды времени, выбранные администратором представлений, являющимся составной частью средства представления. Таким образом, можно выбирать, когда водителю нужно показать оценку. Оценка также может быть представлена как изменение оценки. В одном варианте осуществления администратор представлений определяет периоды времени в зависимости от отношения между используемой сейчас передачей и оптимальной передачей. Например, если водитель использует неоптимальную передачу дольше динамического времени, то оценка уменьшается после динамического времени, и изменение в оценке представляется на средстве представления.
В другом варианте осуществления оценка постоянно представляется на средстве представления. Водитель тогда может постоянно наблюдать, насколько хорошо он/она использует передачи.
В одном варианте осуществления средство 19 рекомендации передачи рекомендует оптимальную передачу водителю, если неоптимальная передача используется дольше длительности динамического времени. Соответственно, рекомендации предпочтительной передачи могут выдаваться водителю, когда водитель проехал на нерекомендованной передаче в течение некоторого динамического времени. Средство 19 рекомендации передачи тогда включает в себя средство измерения времени для запуска измерения времени с помощью таймера, когда было определено, что водитель ехал на неоптимальной передаче. Когда это измеренное время превышает некоторую длительность динамического времени, водителю показывается рекомендация. В соответствии с одним вариантом осуществления, рекомендованная оптимальная передача представляется на средстве представления. Рекомендованная оптимальная передача может быть представлена на дисплее цифрами вместе с информацией о том действии, которое нужно выполнить, например, "Включить понижающую передачу" или "Включить повышающую передачу". Оценивание водителя может быть представлено на том же дисплее или может быть представлено в другой области или другом дисплее.
Динамическое время, пока не выдается рекомендация, также может зависеть от того, на скольких ступенях от рекомендованной передачи едет водитель, то есть текущая передача минус рекомендованная передача. Предпочтительно, чтобы оценка уменьшалась, и информация об изменении оценки представлялась на средстве представления, если водитель не переключил передачу в соответствии с рекомендациями в течение некоторой длительности динамического времени, где время измеряется средством измерения времени. Таким образом, администратор представлений может выбирать периоды времени, например, в зависимости от того, когда рекомендация представлена на средстве представления.
Динамическое время в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения также зависит от того, насколько важно выполнить переключение передач. Например, если водитель требует большой крутящий момент от двигателя, например, на подъеме, то длительность динамического времени сокращается, чтобы быстрее выдать рекомендацию водителю для переключения передачи. Другим примером является ситуация, если водитель значительно уменьшает скорость транспортного средства за короткое время. Тогда динамическое время также следует сократить, чтобы иметь возможность выдать водителю быструю рекомендацию. Соответственно, в одном варианте осуществления длительность динамического времени зависит от разных критериев передачи и/или энергии. Таким образом, соотношение между требуемой мощностью для поддержания скорости и доступной мощностью влияет на периоды времени. Если требуемая мощность превышает доступную мощность, динамическое время может быть короче, чтобы стимулировать водителя переключить передачу раньше. Соответственно, динамическое время может зависеть от различных параметров, например, энергии торможения, требуемой энергии двигателя, уклона дороги, скорости, числа оборотов и т.д. Рекомендации передачи не показываются, если водитель выводит слишком большой крутящий момент от двигателя (обычно при ускорении), за исключением того, если водитель ускоряется на слишком низких передачах и не использует полный спектр числа оборотов, то есть едет неэкономично, что может быть случаем, если водитель ускоряется, например, на подъеме.
Пример того, как может выглядеть средство представления, показан на фиг. 3. Рекомендации показываются в центре дисплея в виде номера передачи в скобках, при желании вместе с информацией о том действии, которое привело бы к рекомендованной передаче. Оценки могут быть показаны в виде звезд, которые зажигаются или тускнеют, когда происходит изменение оценки. Например, сначала показывается рекомендация с уместным действием без звезд. Если водитель решает не следовать рекомендации по передаче, звезды зажигаются (пять серых звезд означают, что оценка передачи в данный момент собирается понизиться). В случаях, когда водитель использует правильную передачу, ничего не показывается (оценка увеличивается в фоновом режиме).
В одном варианте осуществления на определение оптимальной передачи оказывает влияние предполагаемое время переключения передач. Таким образом, оценивается время, которое требуется водителю для проведения переключения передач при управлении транспортным средством. Это время в числе прочего зависит от типа коробки передач и того типа, который необходим, чтобы остановиться на рекомендованной передаче (полношаговая, разъемная или диапазонная передача). Соответственно, можно принять обоснованное решение, будет ли по-прежнему лучшей теоретически рекомендованная передача после выполнения переключения передач.
Система 18 дополнительно включает в себя все необходимые компьютерные программы и аппаратные средства, чтобы выполнить необходимые этапы для предоставления обратной связи водителю в соответствии с настоящим изобретением.
Настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными предпочтительными вариантами осуществления. Могут использоваться различные альтернативы, модификации и эквиваленты. Поэтому вышеприведенные варианты осуществления не следует воспринимать как ограничивающие объем изобретения, который задается прилагаемой формулой изобретения.