CN102829173A - 一种机械式自动变速器换档控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种机械式自动变速器的换挡控制方法，属于汽车自动控制技术领域。由于传统机械式自动变速器在换挡时存在机械延迟，因此在车辆满足换档条件时进行换档实际上已经错过了发动机最佳的动力性或经济性换档工作点。本发明提出的技术方案利用当前的车速和车辆加速度，计算车辆从当前开始运行到换档点的时间，并与离合器执行机构完成自由间隙的时间进行比较，控制离合器执行机构提前完成自由间隙，处于待命状态，从而有效地缩短了离合器的响应时间，提高了车辆的经济性和动力性。
Description
技术领域
本发明属于汽车自动控制技术领域，涉及一种机械式自动变速器的换档控制方法。
背景技术
一般来说，车用电控机械式自动变速器是在干式摩擦离合器和传统的收集固定轴式齿轮变速器基础上改进的，它既具有液力自动变速器自动变速的优点，又保留了原手动变速器齿轮传动效率高、成本低、结构简单、易于制造的优点。
自动变速箱拥有若干个齿轮和同步器，以实现车辆前进或后退所要求的变速器输入轴与输出轴的变速比。当换挡时，需要先分离离合器，退出当前档位、选档、换档，然后再控制离合器的结合。
众所周知，汽车的换档在车辆驾驶过程中起着至关重要的作用，其性能品质与驾驶员开车时的方便性和舒适性密切相关。配有自动变速器的车辆会根据换档图谱进行自动换档。以常用的二参数换档为例，当车速和油门与换档图谱相匹配时，自动变速器进行换档，以满足动力性要求或者经济性要求。在特定的车速和油门下换档时，离合器先进行分离，然后退档、选档、挂档，最后离合器进行结合。由于存在机械延迟，在车辆满足换档条件时进行换档，会导致实际已经错过了发动机最佳的动力性或经济性换档工作点。
发明内容
针对上述缺点，本发明提出一种可提前控制离合器执行机构完成自由间隙的换挡控制方法，其技术方案为：
该方法包括以下步骤：
(1)实时检测车速、车辆加速度；
(2)计算车辆运行到换挡点所需的时间，并与执行机构完成自由间隙所用时间进行对比；
(3)当满足执行机构提前进入待命状态条件时，提前控制执行机构进行分离，等待换挡确认。
(4)若换挡确认完成且需要换挡，则进行后续的换挡流程。
其中，所述步骤(2)中所述执行机构完成自由间隙的时间为换挡控制方法中已知的固定值。
进一步优选的，步骤(2)中计算车辆运行到换挡点所需时间的方法为：将当前车速与换挡点车速之差与当前车辆加速度之比作为车辆运行到换挡点所需的时间。
进一步优选的，步骤(2)中根据本车辆的换挡图谱来确定换挡点。
进一步优选的，步骤(3)中执行机构提前进入待命状态条件指的是：车辆运行到换挡点所需的时间小于或者等于执行机构完成自由间隙的时间。
步骤(3)中执行机构提前进入待命状态的条件还包括：期望档位与要求档位不相同。
步骤(4)中需要换挡指的是要求档位与当前档位不同。
步骤(4)中的后续换挡流程为正常换挡流程中完成自由间隙后的流程。
本发明提出的换挡控制方法，通过检测档位、车速、油门踏板位置、车辆加速度的信号，通过逻辑判断，控制离合器执行机构提前完成自由间隙，确保在换档请求时，离合器执行机构已经处于待命状态，达到快速、经济换档的目的；由于在换挡请求时离合器执行机构已经处于待命状态，使得换挡点更接近理论值，提高了整车的经济性和动力性；采用本发明技术方案的电控机械式自动变速器的电子控制器TCU执行机构控制方法和功能更加完善。
附图说明
图1为本发明实施例中电控机械式自动变速器的换档过程；
图2为本发明实施例中离合器的换挡控制逻辑图。
图1中：
t1~t2：完成自由间隙； t2~t3：滑摩分离； t3~t4：分离间隙；
t4~t5：退档； t5~t6：选档； t6~t7：挂档；
t7~t8：分离间隙； t8~t9：滑摩结合； t9~t10：完成自由间隙。
具体实施方式
本发明旨在解决汽车在换挡时由于机械延迟而错过最佳换挡工作点的问题，提出一种控制执行机构提前完成自由间隙的换挡控制方法。下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步的解释。
本发明的技术方案如下：
本发明提出一种电控机械式自动变速器的换挡控制方法。在该方法实施前，根据车辆的固有特性可以得到离合器执行机构完成自由间隙所需的时间Time_off_free，这个时间作为一个定值存在于该控制方法中。该控制方法的步骤为：
步骤一、该控制方法实时检测车速和车辆的加速度；
步骤二、实时计算车辆从当前工况运行到换挡点所需的时间，并与离合器执行机构完成自由间隙需要的时间作比较；
步骤三、当满足离合器执行机构工作条件时，提前控制执行机构进行分离，等待换挡确认；
步骤四、若档位确认完成且需要换挡，则进行后续的换挡流程。
步骤二中计算车辆从当前工况运行到换挡点所需时间的方法为：
PredTime=（Vs–Vc）/a
式中：PredTime为当前工况到换档点需要的时间；
Vs为换档车速；
Vc为当前车速；
a为当前车辆加速度。
换挡点通过查换挡图谱来确定，可以是升档点也可以是降档点。
步骤三中离合器执行机构工作条件为：车辆按照当前工况的车速和加速度运行到换挡点所需的时间PredTime小于或等于执行机构完成自由间隙的时间Time_off_free，且期望档位与要求档位不相同。
步骤四中档位确认完成且需要换挡，指的是车辆的要求档位与当前档位不相同，需要换挡；而其中的后续换挡流程指的是除了离合器完成自由间隙外的其他过程，包括滑摩分离、彻底分离、退档、选档、挂档和离合器的结合。
以下实施例将该控制方法具体应用于电控机械式自动变速器的换挡控制逻辑中。
车辆在运行时，电控机械式自动变速器的电子控制器(后文采用其英文缩写形式TCU)通过油门踏板位置传感器、发动机转速传感器、离合器位置传感器、选档执行机构位置传感器、换挡执行机构位置传感器等获得油门踏板的位置、发动机转速、变速器输出轴转速、换挡杆位置等信息。这些信息是执行离合器换挡控制方法的基础。
图1所示为电控机械式自动变速器换挡过程。其中各时间段与其表示的对应阶段分别为：
t1~t2：完成自由间隙；t2~t3：滑摩分离；t3~t4：彻底分离；
t4~t5：退档； t5~t6：选档； t6~t7：挂档；
t7~t8：消除自由间隙；t8~t9：滑摩结合；t9~t10：完成自由间隙。
从中可以看出，换挡过程包括三个部分：离合器分离、同步器操作和离合器结合，这三个部分又分别包括几个阶段，各部分及其阶段依次为：
(1)离合器的分离：完成自由间隙、滑摩分离和彻底分离；
(2)同步器的操作：退档、选档和挂档；
(3)离合器的结合：消除自由间隙、滑摩结合和完成自由间隙。
在传统的控制方法中，变速器以某一个档位运行，当经过控制器的逻辑运算后需要新的档位时，在发出档位请求命令后，离合器进行分离，待其彻底分离后，进行退档、选档和挂档的操作。完成档位选择后，进行离合器的结合从而完成整个换挡过程。
将本发明的换挡控制方法融入到上述传统的控制过程中，使得在档位请求之前离合器已经完成自由间隙。改进后的离合器换挡控制逻辑图如图2所示，具体步骤为：
(1)开始；
(2)判断期望档位与要求档位是否相同，若是，则转入步骤(3)，若否，则转入步骤(4)；
(3)判断换挡标志位shif_start_flag是否等于1，若是，则转入(11)，若否，则返回步骤(1)；
(4)计算当前工况到换挡点所需的工作时间PredTime，并转入步骤(5)；
计算PredTime的方法为：当前车速与换挡点车速之差除以当前车辆加速度；
(5)判断当前工况到换挡点所需的工作时间PredTime是否小于或等于执行机构完成自由间隙的时间Time_off_free，若是，转入步骤(6)；若否，则返回步骤(1)；
(6)判断自由间隙是否完成，若是，则返回步骤(1)；若否，则转入步骤(7)；
(7)给电机施加控制电流，以控制离合器执行机构完成自由间隙，同时转入步骤(8)；
(8)判断是否完成档位确认，若是，则转入步骤(9)；若否，则返回步骤(1)；
(9)判定当前档位与要求档位是否相同，若是，转入步骤(1)；若否，则转入步骤(10)
(10)设置档位开始标志shif_start_flag==1，并转入步骤(11)；
(11)进入换挡控制。
期望档位是根据换挡图谱直接计算出的档位，要求档位是对期望档位进行确认和修正后确定的目标档位。
当期望档位与要求档位相等，并且换挡标志位设置为1时，则期望档位、要求档位和当前档位三者相等，车辆处于正常行驶的状态。
当车辆的行驶状态发生改变，并且根据换挡图谱车辆将要发生换挡时，期望档位会发生改变，导致期望档位与要求档位不相等。因此可以通过判断期望档位和要求档位是否相等来判断车辆是否将要进行换挡，即步骤(2)。
步骤(8)中档位确认是否完成的具体方法有多种，如可以采用计时器，经过一段时间后，将期望档位的值赋给要求档位；为了避免发动机转速过低而熄火，将查表计算得到的安全档位赋值给要求档位。档位确认的意义在于：在有新的档位需求时，需要经过计时器时间设置值的确认；在这段时间内如果发生了换档忽略或产生了新的档位请求，则需要重新确认，不设置换档开始标志位。
步骤(9)判断要求档位与当前档位是否相同，目的是判断当前车况下车辆是否还有换挡需求，如果有则进行换挡，如果没有则不需换挡。
该实施例中变量说明如下：
shif_start_flag：换档开始标志位，为1时，表明可以开始换档；
Time_off_free：离合器执行机构完成自由间隙所用的时间。
本发明提出的电控机械式自动变速器控制方法，当TCU上电后，其内部的控制软件的各个模块开始工作。在进行换挡控制的过程中，控制软件根据TCU采集***采集到了转速、油门和档位信号可判断变速器的状态，而本发明的控制方法实时计算当前车况运行到换挡点所需的时间，并与离合器执行机构完成自由间隙的时间比较，确定离合器执行机构控制开始的时机，并控制电机开始推动执行机构完成自由间隙，进入等待状态。这种控制方法通过提前完成离合器的自由间隙，达到缩短换挡时间，提高响应速度的目的。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种机械式自动变速器的换挡控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
(1)实时检测车速和车辆加速度；
(2)计算车辆运行到换挡点所需的时间，并与执行机构完成自由间隙所用时间进行比较；
(3)当满足执行机构提前进入待命状态条件时，提前控制执行机构进行分离，等待换挡确认；
(4)若换挡确认完成且需要换挡，则进行后续的换挡流程。
2.根据权利要求1所述的机械式自动变速器的换挡控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中所述执行机构完成自由间隙的时间为换挡控制方法中已知的固定值。
3.根据权利要求1所述的机械式自动变速器的换挡控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中计算车辆运行到换挡点所需时间的方法为：
将当前车速与换挡点车速之差与当前车辆加速度之比作为车辆运行到换挡点所需的时间。
4.根据权利要求1所述的机械式自动变速器的换挡控制方法，其特征在于：所述步骤(2)中根据本车辆的换挡图谱来确定换挡点。
5.根据权利要求1所述的机械式自动变速器的换挡控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中执行机构提前进入待命状态条件指的是：车辆运行到换挡点所需的时间小于或者等于执行机构完成自由间隙的时间。
6.根据权利要求1所述的机械式自动变速器的换挡控制方法，其特征在于：所述步骤(3)中执行机构提前进入待命状态的条件还包括：期望档位与要求档位不相同。
7.根据权利要求1所述的机械式自动变速器的换挡控制方法，其特征在于：所述步骤(4)中需要换挡指的是要求档位与当前档位不同。
8.根据权利要求1所述的电控机械式自动变速器的换挡控制方法，其特征在于：所述步骤(4)中的后续换挡流程为正常换挡流程中完成自由间隙后的流程。
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