CN102030004B - 利用脉冲捕捉实现自动变速器坡道起步的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种利用脉冲捕捉实现自动变速器坡道起步的控制方法，即车辆在坡道上起步，随着驾驶员缓松制动踏板，车辆会将下滑的趋势发展成为溜坡现象，带动车轮发生转动；车轮的转动通过驱动桥、传动轴反馈到变速箱输出/输入轴上，输出/输入轴转速传感器感应到输出轴的变化，发出相应的脉冲信号；通过自动变速器控制单元(TCU)的滤波及脉冲捕捉模块，可以捕捉到传感器发出的脉冲个数；当一定时间内捕捉到的脉冲个数超过一定阈值时，TCU可以判定车辆开始溜坡，TCU发出指令在最短时间内按照一定规律接合离合器，由发动机提供足够的驱动力，使车辆的运动趋势由下滑变为向坡上行驶，从而实现AMT、DCT、CVT等自动变速器平稳坡道起步。

Description

利用脉冲捕捉实现自动变速器坡道起步的控制方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及到装有自动变速器的车辆及其控制技术。

背景技术

装有自动变速器的车辆，因为具有操纵方便、起步平稳、乘坐舒适等优点，越来越受青睐。带有液力变矩器的自动变速器(以下简称AT)在起步时可以通过液力变矩器转动传递合适的动力，保证车辆不溜坡，可以顺利实现坡道起步。

除AT外，自动变速器还有电控机械式自动变速器(以下简称AMT)、双离合器式自动变速器(以下简称DCT)、无级式自动变速器(以下简称CVT)等不同型式。AMT、DCT、CVT都需要通过离合器来实现动力传递的切换和中止。无论湿式离合器还是干式离合器，都不适合长时间滑磨，尤其是使用较多的干式离合器；否则，会造成不可预估的摩擦损耗，严重影响离合器的使用寿命。

为了解决AMT、DCT、CVT等的坡道起步问题，提出了诸如坡道起步辅助装置(HAS)、电子手刹(EPB)等方案，既增加了成本，又因为***环节增多，增加了***可靠程度的不确定性。

事实上，传统的手动车辆在坡道起步时常采用半联动的方式，通过离合器的适度滑磨，可以实现不溜坡起步。作为电子控制的自动变速***，完全可以模拟高水平驾驶员的半联动起步模式，实现平稳坡道起步，但现有的技术文献对此没有解决方案。

发明内容

针对AMT、DCT、CVT等自动变速器坡道起步难的问题，本发明提出了一种通过脉冲信号捕捉来检测车辆状态，配合驾驶员对制动踏板、加速踏板的动作实现平稳坡道起步的方法。

本发明所述的利用脉冲捕捉实现自动变速器坡道起步的控制方法，包括下述步骤：

(一)车轮的转动通过驱动桥、传动轴反馈到变速箱输出轴或输入轴上，输出轴或输入轴转速传感器感应到输出轴或输入轴的变化，发出相应的脉冲信号；

(二)通过自动变速器控制单元(以下简称TCU)的滤波及脉冲捕捉模块，可以捕捉到传感器发出的脉冲个数；

(三)当捕捉到的脉冲个数n超过一定阈值(Nset)时，TCU判定车辆开始溜坡，TCU发出指令在最短时间内接合离合器，由发动机提供足够的驱动力，使车辆的运动趋势由下滑变为向坡上行驶，从而实现平稳坡道起步。

步骤(三)中阈值根据***特性和车辆性能要求而定，即具体***的后桥速比i_o及输出轴或输入轴转速传感器所对应齿轮的齿数z来确定具体需要捕捉的脉冲个数。

通过输出轴或输入轴转速传感器脉冲捕捉不能满足车轮溜坡角度时，可以通过i_o及当前起步档位速比i_g和输入轴转速传感器所对应齿轮的齿数z’来确定具体需要捕捉的脉冲个数，从而使得车轮溜坡的角度能够符合设定数值。

步骤(三)中阈值根据***特性和车辆性能要求而定，一般情况下5≤Nset≤15。

阈值是脉冲个数的一个特值，即脉冲个数是从传感器采集到的，可以是任意值，而阈值是一个判断值，是预先设定的数值。

本发明的实质是通过脉冲捕捉的方式确定车辆运动趋势，选择最佳的离合器接合时机。

附图说明

图1是车辆在坡道上静止时的受力图。

图2是车辆在坡道上前进时的受力图。

图3是车辆各部件连接关系示意图。

图4是利用脉冲捕捉进行坡道起步时的流程图。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具体实时方式。

图1是起步前车辆受力图。起步时，离合器初始位置为消除离合器空行程后未接合状态，驾驶员踩住制动踏板，此时F_b+F_f＝mgsinθ，其中，F_b是制动力，F_f是静摩擦力，mg是车辆重力，θ是坡道角度。

随着驾驶员缓松制动踏板，F_b不断减小，F_f逐步到达最大静摩擦力F_fmax，已经不足以保持车辆的平衡状态；此时继续松制动踏板，F_b+F_fd＜mgsinθ，F_f变为动摩擦力F_fd，车辆开始有溜坡趋势。

图2是坡道起步后的车辆受力图。由于车辆运行方向发生了变化，F_f的方向发生改变，而且随着离合器的接合，来自发动机的驱动力F_f成为带动车辆上坡的动力。

由图1向图2受力变化的过程，就是坡道起步的过程，其关键点是选择驾驶员缓松制动踏板至F_b+F_fmax＝mgsinθ后最短的时间内接合离合器，通过离合器滑磨传递动力F_d。在初始阶段，F_b+F_fd+F_d＜mgsinθ，但F_d的出现会遏制车辆下滑趋势并且随着F_d的增大使得使得F_b+F_fd+F_d＝mgsinθ，车辆下滑的加速度为0，而且F_d的持续增大会使车辆运动方向由下滑变为静止进而变为向坡上运动；在这个过程中，F_fd先随着车辆的短暂静止变为静摩擦力F_f，然后随着车辆向坡上运动而发生方向变化，受力变为F_b+F_d＞mgsinθ+F_fd，从而保证车辆能够沿着坡道向上行驶。

如图3所示，以后驱车辆为例，在上述过程中，当F_b+F_fmax＝mgsinθ之后的表现是车辆开始溜坡，车轮的旋转通过后桥与传动轴，带动变速箱输出轴旋转，从而输出轴转速传感器会输出脉冲。TCU通过捕捉溜坡阶段的脉冲，可以确定离合器接合的时刻，在车辆溜坡的最初阶段就将离合器接合到合适的位置，从而保证车辆顺利平稳起步。

利用脉冲捕捉实现坡道起步的具体过程如图4所示。

在步骤1中，首先判断制动是否有效，如果制动已经解除，表示驾驶员已经具备起步意图，而车辆没有出现溜坡，直接转入步骤4离合器接合程序；若制动依然有效，则进入步骤2脉冲捕捉阶段；

在步骤2中，如果没有捕捉到脉冲，返回步骤1继续检测制动信号；如果检测到脉冲信号，则进入步骤3脉冲计数阶段；

在步骤3中，计数脉冲若未达到设定阈值(Nset)，则继续计数；达到Nset后可以进入步骤4接合离合器程序；

在步骤4中，离合器接合完毕后进入坡道起步结束，进入正常控制程序。

在本控制方法中，有两个关键点需要保证：1)必须捕捉到一定数量的脉冲个数阈值Nset(根据TCU性能及脉冲捕捉的时钟来设定，一般以5～15为宜)；2)车轮下溜的角度θ必须小于设定的数值θmax(θmax＜30度，越小表示坡道起步性能越好，理想状态θmax＝0)。

在此实施例中，步骤3从输出轴转速传感器处获取脉冲信号，车轮溜坡角度θ与输出的脉冲个数n之间的关系可以表示为(1)式

n＝θ.i_o.z/360+1…………(1)

其中，i_o是后桥速比；z是输出轴转速传感器所对应齿轮的齿数。

如果n＝Nset时能够满足θ＜θmax，可以采用此实施例。此时，要求i_o.z＞40。

【实施例2】

步骤3从输入轴转速传感器处获取脉冲信号，详情如下，其他同实施例1。

当从输出轴转速传感器处获取脉冲信号不能满足需求时，可以从变速箱输入轴转速传感器处获取脉冲信号。在中间轴与输入轴存在常啮合齿轮时，可以用中间轴转速传感器代替输入轴转速传感器，此时脉冲信号也应该从中间轴转速传感器出获得。

在此实施例中，车轮溜坡转过的圈数m与输出的脉冲个数n之间的关系可以表示为(2)式

n＝θ.i_o.i_gs.z’/360+1…………(2)

其中，i_o是后桥速比；i_gs是变速箱起步档位速比；z’是输入轴(中间轴)转速传感器所对应齿轮的齿数。

一般车辆起步档位的速比i_gs都不低于4，因此从(2)式可知，会满足n＝Nset时θ＜θmax的条件。

本发明参照附图和实施例进行说明，但保护范围不限于此，在本发明技术范围内具有普通技术人员可以经过简单的变换，而获得本发明同样的技术效果，同样在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.利用脉冲捕捉实现自动变速器坡道起步的控制方法，其特征在于包括下述步骤：

（一）车轮的转动通过驱动桥、传动轴反馈到变速箱输出轴或输入轴上，输出轴或输入轴转速传感器感应到输出轴或输入轴的变化，发出相应的脉冲信号；

（二）通过自动变速器控制单元的滤波及脉冲捕捉模块，可以捕捉到传感器发出的脉冲个数；

（三）当捕捉到的脉冲个数超过一定阈值时，自动变速器控制单元判定车辆开始溜坡，自动变速器控制单元发出指令在最短时间内接合离合器，由发动机提供足够的驱动力，使车辆的运动趋势由下滑变为向坡上行驶，从而实现平稳坡道起步, 所述阈值根据***特性和车辆性能要求而定，即具体***的后桥速比                                               

及输出轴或输入轴转速传感器所对应齿轮的齿数

来确定具体需要捕捉的脉冲个数；

在步骤（一）前，还包括判断制动是否有效的阶段，如果制动已经解除，表示驾驶员已经具备起步意图，而车辆没有出现溜坡，直接转入步骤（三）离合器接合程序；若制动依然有效，则进入步骤（二）脉冲捕捉阶段。

2.如权利要求1所述的利用脉冲捕捉实现自动变速器坡道起步的控制方法，其特征在于步骤（三）通过输出轴或输入轴转速传感器脉冲捕捉不能满足车轮溜坡角度时，通过

及当前起步档位速比

和输入轴转速传感器所对应齿轮的齿数来确定具体需要捕捉的脉冲个数，从而使得车轮溜坡的角度能够符合设定数值。

3.如权利要求1所述的利用脉冲捕捉实现自动变速器坡道起步的控制方法，其特征在于步骤（三）从输出轴转速传感器处获取脉冲信号，车轮溜坡角度θ与输出的脉冲个数

之间的关系：，其中

是后桥速比；

是输出轴转速传感器所对应齿轮的个数。

4.如权利要求2所述的利用脉冲捕捉实现自动变速器坡道起步的控制方法，其特征在于步骤（三）从输入轴转速传感器处获取脉冲信号，车轮溜坡角度θ与输出的脉冲个数

之间的关系：

，其中，是后桥速比；

是变速箱起步档位速比；

是输入轴转速传感器所对应齿轮的齿数

5、如权利要求3或4所述的利用脉冲捕捉实现自动变速器坡道起步的控制方法，其特征在于步骤（三）车轮下溜的角度必须小于设定的数值

，

<30度，5≤阈值≤15。

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