CN101451612A - 车辆起步时的无离合器合档方法以及合档控制*** - Google Patents

Abstract

一种车辆起步时的无离合器合档方法，包括：(a)检测变速器的当前档位；(b)判断变速器的当前档位是否处于目标档位，如果处于目标档位，则控制电机来驱动车辆起步，如果不处于目标档位，则执行下面的步骤；(c)控制合档执行机构以恒定的合档力执行合档操作；(d)检测步骤(c)中的合档操作是否成功，如果合档成功，则控制电机来驱动车辆起步，如果合档失败，则控制电机来驱动变速器的第一轴转动一个角度；(e)重复执行上述步骤(c)－(d)，直到变速器合档成功并由电机驱动车辆起步。合档执行机构不需要以逐渐增大的合档力强行合档，因此不会产生噪音和振动以及影响变速器的使用寿命。还提供一种车辆起步时的无离合器合档控制***。

Description

车辆起步时的无离合器合档方法以及合档控制***

技术领域

本发明涉及一种车辆起步时的无离合器合档方法以及合档控制***。

背景技术

在传统的内燃机车辆中通常具有离合器，在换档之前断开离合器，在换档之后重新接合离合器。在离合器断开过程中会出现行车动力的中断，并且在离合器重新接合时还会出现车辆的冲击，影响车辆驾乘的舒适性。

在可以由电机驱动行驶的车辆中，例如电动汽车或者混合动力车中，由于可以方便地对电机进行调速，因此可以采用一种无离合器的换档方法。

例如，CN1974262A公开了一种电机驱动汽车无离合器变速***，该***包括驱动电机、机械式多档位变速器、驱动电机控制器以及变速器控制器。在需要换档时，变速器控制器将换档信号发送给驱动电机控制器，由驱动电机控制器控制驱动电机的转矩和转速，使变速器的第一轴和第二轴转速匹配，从而实现平顺换档。

在行车过程中，由于电机的转速可以精确调节，因此上述方法通常可以达到较好的换档效果。但是，在车辆从静止状态开始起步时，变速器有可能不在一个确定的档位上。例如，在车辆行驶过程中，在换档的同时对车辆进行制动(如遇到紧急情况)，可能会使车辆停止之后变速器不在任何一个确定的档位上。因此，在车辆起步时首先需要将变速器合到一个确定的目标档位上。在此合档过程中，由于电机处于静止状态，变速器的第一轴上的齿轮和第二轴上的齿轮之间存在固定的相位差。如果该相位差正好满足合档时的相位要求，则变速器能顺利地合到目标档位，然后启动电机，驱动车辆起步。然而，该相位差在大部分情况下不能够满足上述要求，从而不能顺利地完成合档。

在上述相位差不能满足合档要求的情况下，为了实现合档，则换档或合档执行机构(例如换档电机)需要不断地增加拨档力，对变速器的第一轴产生连续的撞击，使第一轴由于不断受到撞击而逐渐地转过一定的角度，最终使上述相位差满足合档要求以完成合档。但是，由于电机的转子与变速器的第一轴连接，该转子在静止时的惯量大，使转子转动所需的起步力矩也较大，因此换档执行机构需要以较大的力对变速器第一轴进行不断的撞击。因此，在该过程中会产生大量的噪音和振动，并且还会大大缩短变速器的使用寿命，尤其是变速器中用于拨档的同步器的使用寿命。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种车辆起步时的无离合器合档方法，该方法能够容易地使变速器的第一轴上的齿轮和第二轴上的齿轮之间的相位差满足合档要求，从而顺利地实现合档，并且基本上不会产生噪音和振动，并且不会影响同步器的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明提供一种车辆起步时的无离合器合档方法，该方法包括如下步骤：

(a)检测变速器的当前档位；

(b)判断变速器的当前档位是否处于目标档位，如果处于目标档位，则控制电机来驱动车辆起步，如果不处于目标档位，则执行下面的步骤；

(c)控制合档执行机构以恒定的合档力执行合档操作；

(d)检测步骤(c)中的合档操作是否成功，如果合档成功，则控制电机来驱动车辆起步，如果合档失败，则控制电机来驱动变速器的第一轴转动一个角度；

(e)重复执行上述步骤(c)-(d)，直到变速器合档成功并由电机驱动车辆起步。

在车辆开始起步时，首先判断变速器是否处于目标档位。在有些情况下，变速器在车辆从静止状态开始起步时有可能不在一个确定的目标档位上。此时，通过控制合档执行机构以恒定的合档力进行合档操作。如果合档不成功，则表明变速器的第一轴上的齿轮与第二轴上的齿轮之间存在相位差，且该相位差不满足合档要求。此时，由电机控制器控制电机来驱动变速器的第一轴转过一个预定的角度，用以消除上述相位差或者使相位差满足合档要求。然后重复执行上述合档操作，之后再次启动电机，直到合档成功，使变速器处于预定的目标档位上。

在此方法中，在合档失败时，合档执行机构不需要以逐渐增大的合档力来强行合档，因此不会对变速器产生撞击，从而不会产生噪音和振动，也不会影响变速器正常的使用寿命。

本发明的另一个目的是提供一种车辆起步时的无离合器合档控制***，该***包括：

变速器控制器，被配置为发送变速器的当前档位信号到电机控制器；和电机控制器，被配置为接收当前档位信号并根据当前档位信号判断当前档位是否处于目标档位，如果处于目标档位则控制电机来驱动车辆起步，如果不处于目标档位则发送合档信号到变速器控制器；其中，

所述变速器控制器还被配置为：当接收到来自电机控制器的合档信号时，控制合档执行机构以恒定的合档力执行合档操作，检测合档操作是否成功，并发送合档成功信号或合档失败信号到电机控制器；

所述电机控制器还被配置为：当接收到来自变速器控制器的合档成功信号时，控制电机来驱动车辆起步，而当接收到来自变速器控制器的合档失败信号时，控制电机来驱动变速器的第一轴转动一个角度，然后再次发送合档信号到变速器控制器。

通过该***进行合档操作时，不会对变速器产生撞击，从而不会产生噪音和振动，也不会影响变速器正常的使用寿命。

附图说明

图1是根据本发明一种实施方式的车辆起步时的无离合器合档方法的流程图。

图2是根据本发明一种实施方式的车辆起步时的无离合器合档控制***的框图。

具体实施方式

图1是根据本发明一种实施方式的车辆起步时的无离合器合档方法的流程图。如图1所示，本发明的车辆起步时的无离合器合档方法包括如下步骤：

(a)检测变速器的当前档位；

(b)判断变速器的当前档位是否处于目标档位，如果处于目标档位，则控制电机来驱动车辆起步，如果不处于目标档位，则执行下面的步骤；

(c)控制合档执行机构以恒定的合档力执行合档操作；

(d)检测步骤(c)中的合档操作是否成功，如果合档成功，则控制电机来驱动车辆起步，如果合档失败，则控制电机来驱动变速器的第一轴转动一个角度；

(e)重复执行上述步骤(c)-(d)，直到变速器合档成功并由电机驱动车辆起步。

在本发明中，车辆优选是可以由电机驱动行驶或起步的电动汽车或者混合动力车。

在本发明，电机直接与变速器的第一轴(输入轴)机械连接，将动力输入到变速器中。变速器的第二轴(输出轴)用于将来自电机的动力输出以驱动车辆起步或行驶。所述变速器优选为机械式自动变速器。所述合档执行机构优选由合档电机驱动。所述合档执行机构可以采用现有的结构，一般包括合档拨叉、拨块、合档轴等。

下面通过具体的实施例对本发明的车辆起步时的合档方法进行详细说明。

首先判断车速是否为零，如果车速不为零，则表明车辆并不满足从静止状态开始起步的情况，因此不执行本发明的方法。

如果车速为零，则变速箱控制器判断变速箱是否处于确定的目标档位上。如果变速箱处于确定的目标档位上，则直接由电机驱动车辆起步，合档程序结束。如果变速箱不在确定的目标档位上，则检测加速踏板信号。如果加速踏板被踩下，则表明车辆开始起步，这时进入合档状态。

首先，变速器控制器控制合档执行机构以恒定的合档力执行合档操作，以便使变速器处于确定的目标档位。如果合档成功，则变速器处于目标档位，由电机驱动车辆起步，合档程序结束。如果合档失败，则表明变速器第一轴上的齿轮与第二轴上的齿轮之间存在相位差且该相位差不满足合档要求，此时停止合档操作，合档执行机构停止，而不是尝试用更大的合档力继续执行合档操作。变速器控制器将合档失败的信号发送给电机控制器。

在电机控制器收到上述合档失败的信号之后，电机控制器控制电机启动，以驱动变速器的第一轴转过一个预定的角度，以消除上述相位差或者使相位差满足合档要求，然后停止电机。

所述预定的角度优选由电机控制器输出的脉宽调制控制信号确定。所述脉宽调制控制信号的占空比优选为5％～10％。所述脉宽调制控制信号的加载时间为优选为10毫秒～100毫秒。

电机停止之后，再次执行上述合档操作。此时，如果上述相位差已经消除或者相位差满足合档要求，则变速器可以顺利合档。如果相位差仍然不满足合档要求，则合档失败，然后重复执行由电机使变速器的第一轴转过一定角度的步骤，然后再次执行合档操作，直到合档成功。

如上所述，在合档执行机构的合档操作中，合档执行机构始终以恒定大小的合档力(正常合档时的合档力)执行合档操作，从而避免了在合档不成功时不断增大合档力以尝试合档所造成的一些问题，例如产生噪音和振动，以及对变速器造成损害。

因此，通过本发明的方法，在合档执行机构合档失败后，由电机控制器向电机输出脉宽调制控制信号，并选择合适的占空比和加载时间，使得在短时间内进行反复合档，直到合档成功，因此不会产生振动和噪音，也不会对变速器造成任何损害。

图2是根据本发明一种实施方式的车辆起步时的无离合器合档控制***的框图。

如图2所示，本发明的一种车辆起步时的无离合器合档控制***包括：变速器控制器，被配置为发送变速器的当前档位信号到电机控制器；和电机控制器，被配置为接收当前档位信号并根据当前档位信号判断当前档位是否处于目标档位，如果处于目标档位则控制电机来驱动车辆起步，如果不处于目标档位则发送合档信号到变速器控制器；其中，

所述变速器控制器还被配置为：当接收到来自电机控制器的合档信号时，控制合档执行机构以恒定的合档力执行合档操作，检测合档操作是否成功，并发送合档成功信号或合档失败信号到电机控制器；

所述电机控制器还被配置为：当接收到来自变速器控制器的合档成功信号时，控制电机来驱动车辆起步，而当接收到来自变速器控制器的合档失败信号时，控制电机来驱动变速器的第一轴转动一个角度，然后再次发送合档信号到变速器控制器。

所述变速器控制器可以包括档位传感器，用于检测变速器的当前档位，并将该当前档位信号发送给电机控制器。所述变速器的第一轴转动的所述角度优选由电机控制器输出的脉宽调制控制信号确定。所述脉宽调制控制信号的占空比优选为5％～10％；所述脉宽调制控制信号的加载时间优选为10毫秒～100毫秒。

因此，使用本发明的合档***，在合档执行机构合档失败后，由电机控制器向电机输出脉宽调制控制信号，并选择合适的占空比和加载时间，使得在短时间内进行反复合档，直到合档成功，因此不会产生振动和噪音，也不会对变速器造成任何损害。

本发明的合档控制***的其它附加技术特征与上述针对合档方法的附加技术特征相同，因此不再重复说明。

Claims (10)

1、一种车辆起步时的无离合器合档方法，该方法包括如下步骤：

(a)检测变速器的当前档位；

(b)判断变速器的当前档位是否处于目标档位，如果处于目标档位，则控制电机来驱动车辆起步，如果不处于目标档位，则执行下面的步骤；

(c)控制合档执行机构以恒定的合档力执行合档操作；

(d)检测步骤(c)中的合档操作是否成功，如果合档成功，则控制电机来驱动车辆起步，如果合档失败，则控制电机来驱动变速器的第一轴转动一个角度；

(e)重复执行上述步骤(c)-(d)，直到变速器合档成功并由电机驱动车辆起步。

2、根据权利要求1所述的无离合器合档方法，其中所述变速器的第一轴转动的所述角度由电机控制器输出的脉宽调制控制信号确定。

3、根据权利要求2所述的无离合器合档方法，其中所述脉宽调制控制信号的占空比为5％～10％；所述脉宽调制控制信号的加载时间为10毫秒～100毫秒。

4、根据权利要求1所述的无离合器合档方法，其中所述变速器为机械式自动变速器。

5、根据权利要求4所述的无离合器合档方法，其中所述合档执行机构由合档电机驱动。

6、一种车辆起步时的无离合器合档控制***，该***包括：

变速器控制器，被配置为发送变速器的当前档位信号到电机控制器；和

电机控制器，被配置为接收当前档位信号并根据当前档位信号判断当前档位是否处于目标档位，如果处于目标档位则控制电机来驱动车辆起步，如果不处于目标档位则发送合档信号到变速器控制器；

其中，所述变速器控制器还被配置为：当接收到来自电机控制器的合档信号时，控制合档执行机构以恒定的合档力执行合档操作，检测合档操作是否成功，并发送合档成功信号或合档失败信号到电机控制器；

所述电机控制器还被配置为：当接收到来自变速器控制器的合档成功信号时，控制电机来驱动车辆起步，而当接收到来自变速器控制器的合档失败信号时，控制电机来驱动变速器的第一轴转动一个角度，然后再次发送合档信号到变速器控制器。

7、根据权利要求6所述的无离合器合档控制***，其中所述变速器控制器包括档位传感器，用于检测变速器的当前档位，并将该当前档位信号发送给电机控制器。

8、根据权利要求6所述的无离合器合档控制***，其中所述变速器的第一轴转动的所述角度由电机控制器输出的脉宽调制控制信号确定。

9、根据权利要求8所述的无离合器合档控制***，其中所述脉宽调制控制信号的占空比为5％～10％；所述脉宽调制控制信号的加载时间为10毫秒～100毫秒。

10、根据权利要求6所述的无离合器合档控制***，其中所述变速器为机械式自动变速器。