CN106560637A - 用于具有干式离合器的车辆的起步控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于具有干式离合器的车辆的起步控制方法包括：当通过操作加速踏板开始车辆起步时，确定与所述车辆的所述加速踏板的操作量对应的目标发动机转速；使用所述目标发动机转速的随时间推移的变化率和当前发动机扭矩来计算作为所述扭矩的一部分的前馈分量，以控制所述离合器；使用所述目标发动机转速和所述当前发动机转速之间的差计算作为所述扭矩的一部分的反馈分量，以控制所述离合器；使用当前发动机扭矩和被估计为当前由所述离合器传递的已估计离合器扭矩计算补偿扭矩；以及控制离合器致动器以利用所述前馈分量、所述反馈分量和所述补偿扭矩之和来驱动所述离合器。

Description

用于具有干式离合器的车辆的起步控制方法
技术领域
本公开总体涉及用于配备机械式自动变速器(AMT：AutomatedManual Transmission)或双离合器变速器(DCT：Dual ClutchTransmission)的车辆的起步控制方法，并且更特别涉及通过控制离合器使配备包括干式离合器的AMT或DCT的车辆起步的技术。
背景技术
为了本公开的目的，起步控制指代在配备具有干式离合器的AMT或DCT的车辆从停止或蠕行(creep)行驶中起动或加速的状况下控制干式离合器。当发动机由驾驶员通过加速踏板操作来控制时，起步控制通过接合干式离合器将传递驱动力的变速器输入轴的转速与发动机转速同步。
干式离合器由扭矩-冲程(T-S：Torque-Stroke)曲线的映射图(map)控制，该映射图将离合器的传递扭矩的特性表示为离合器致动器的冲程的函数。T-S曲线相对容易因各种因素诸如离合器操作的温度和数目而变化。显著地，补偿这种变化是困难的，并因此在许多情况下发生误差。
例如，在由于在起步控制期间T-S曲线中的误差而发生离合器过度接合的情况下，因为发动机处于施加不期望的过多负载的状况，所以可能发生发动机的打滑(stuttering)或失速(stalling)。这里，表述“离合器”无任何其他特定限制地表示“干式离合器”。
前述仅旨在帮助理解本公开的背景，并且不旨在意味着本公开落入本领域技术人员已知的现有技术的范围内。
发明内容
本公开提供用于具有干式离合器的车辆的起步控制方法，其在接合干式离合器的同时使车辆起步的情况下，即使在T-S曲线中发生误差，仍通过合适的离合器控制来防止发动机打滑或失速，并能够实现车辆的稳定起步行驶。
根据本公开的实施例的用于具有干式离合器的车辆的起步控制方法包括以下步骤：当通过操作加速踏板开始车辆起步时，通过控制器确定与所述车辆的所述加速踏板的操作量对应的目标发动机转速；通过所述控制器使用所述目标发动机转速的随时间推移的变化率和当前发动机扭矩来计算作为所述扭矩的一部分的前馈分量，以控制所述离合器；通过所述控制器使用所述目标发动机转速和所述当前发动机转速之间的差计算作为所述扭矩的一部分的反馈分量，以控制所述离合器；通过所述控制器使用当前发动机扭矩和被估计为当前由所述离合器传递的已估计离合器扭矩计算补偿扭矩；以及通过所述控制器控制离合器致动器以利用所述前馈分量、所述反馈分量和所述补偿扭矩之和来驱动所述离合器。
所述起步控制方法还可以包括以下步骤：通过从所述当前发动机扭矩减去所述目标发动机转速随时间推移的所述变化率与所述发动机的转动惯量的乘积，来计算所述前馈分量。
所述的起步控制方法还可以包括以下步骤：计算对应于通过从所述当前发动机转速减去所述目标发动机转速而获得的差的比例积分与微分(PID：Proportional Integral Differential)控制值作为所述反馈分量。
所述的起步控制方法还可以包括以下步骤：计算对应于通过从所述当前发动机扭矩减去所述已估计离合器扭矩获得的差的比例积分(PI：Proportional Integral)控制值作为所述补偿扭矩。
所述起步控制方法还可以包括以下步骤：通过扭矩观测器(torqueobserver)根据所述当前发动机转速和所述当前发动机扭矩来计算所述已估计离合器扭矩。
另外，根据本发明的一个实施方式，一种起步控制***，包括：具有干式离合器的车辆；以及控制器，配置成：当通过操作加速踏板开始车辆起步时，确定与所述车辆的加速踏板的操作量对应的目标发动机转速，使用所述目标发动机转速的随时间推移的变化率和当前发动机扭矩计算作为所述扭矩的一部分的前馈分量，以控制所述离合器，基于所述目标发动机转速和所述当前发动机转速之间的差计算作为所述扭矩的一部分的反馈分量，以控制所述离合器，使用当前发动机扭矩和被估计为当前由所述离合器传递的已估计离合器扭矩计算补偿扭矩，并且控制离合器致动器以利用所述前馈分量、所述反馈分量和所述补偿扭矩之和来驱动所述离合器。
此外，根据本公开的实施例，包含用于执行用于具有干式离合器的车辆的起步控制方法的程序指令的非暂时性计算机可读介质包括：当通过操作加速踏板开始车辆起步时，确定与所述车辆的所述加速踏板的操作量对应的目标发动机转速的程序指令；使用所述目标发动机转速的随时间推移的变化率和当前发动机扭矩来计算作为所述扭矩的一部分的前馈分量，以控制所述离合器的程序指令；使用所述目标发动机转速和所述当前发动机转速之间的差计算作为所述扭矩的一部分的反馈分量，以控制所述离合器的程序指令；使用当前发动机扭矩和被估计为当前由所述离合器传递的已估计离合器扭矩计算补偿扭矩的程序指令；以及控制离合器致动器以利用所述前馈分量、所述反馈分量和所述补偿扭矩之和来驱动所述离合器的程序指令。
因此，在使接合干式离合器的车辆起步的情况下，即使在T-S曲线中发生误差，仍可通过合适的离合器控制来防止发动机打滑或失速，并能够实现车辆的稳定起步行驶，来改善车辆适销性。
附图说明
本公开的上面和其他目标、特征和其他优点在结合附图考虑时从下面详细描述更加清楚易懂，在附图中：
图1是可应用本公开的具有包括两个干式离合器的DCT的车辆的框图；
图2是示出根据本公开的起步控制方法的实施例的流程图；以及
图3是示出根据本公开的起步控制方法的框图。
具体实施方式
本公开的实施例在下文中参考附图更详细描述。如本领域技术人员会认识到，所描述实施例可以以各种不同方式修改，所有修改都不背离本公开的精神或保护范围。进一步地，贯穿本说明书，相同附图标记指代相同元件。
在本文中使用的术语仅用于描述特定实施例并且不意图限制本公开。如在本文中使用，单数形式“一个”、“一种”和“该”意图同样包括复数形式，除上下文以其他方式明确表明之外。还应理解的是，术语“包括”和/或“包含”，在本说明书中使用时，指定已陈述特征、整体、步骤、操作、要素和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、要素、部件和/或它们的集合的存在或添加。如在本文中使用，术语“和/或”包括关联的列出条目中的一个或多个的任何与全部组合。
应理解术语“车辆”或“车辆的”或如在本文中使用的其他相似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途汽车(SUV)的乘用车、公共汽车、卡车、各种商业车辆、包括各种船只和船舶的水上车辆、飞行器，等等，并包括混合动力车辆、电动车辆、***式混合动力电动车辆、氢动力车辆，以及其他代用燃料车辆(例如，得自除石油之外的资源的燃料)。如在本文中提到，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如兼具汽油动力和电动力的车辆。
另外，应理解下面方法中的一个或多个或它们的方面可由至少一个控制器执行。术语“控制器”可指代包括存储器和处理器的硬件装置。存储器经配置程序指令，并且处理器经具体编程执行程序指令以执行在下面进一步描述的一个或多个过程。此外，应理解，如将由本领域技术人员认识到，下面方法可由包括控制器连同一个或多个其他部件的设备执行。
此外，本公开的控制器可在含有由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上实施为非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于ROM、RAM、紧凑型盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光数据存储装置。计算机可读记录介质也可以在耦合到网络的计算机***中分布，使得计算机可读介质以分布形式例如由远程信息处理服务器或控制器域网络(CAN)存储并执行。
现参考所公开的实施例，在图1中，发动机E的动力被适配成通过双离合器变速器(DCT)提供给驱动轮W，构成DCT的两个离合器1通过离合器致动器3分别控制，离合器致动器3通过控制器5进行控制，并且控制器5形成为接收加速器位置传感器(APS：AcceleratorPosition Sensor)7的信号以便被输入加速踏板的操作量。
当然，控制器还被适配成提供信息，诸如发动机扭矩、发动机转速等。
参考图2和图3，本公开的实施例包括：在步骤S10，当由驾驶员通过操作加速踏板开始车辆起步时，通过控制器5确定与加速踏板的操作量对应的目标发动机转速；前馈分量计算步骤S20，使用目标发动机转速的随时间推移的变化率和当前发动机扭矩来计算作为扭矩的一部分的前馈分量，以控制离合器；反馈分量计算步骤S30，通过控制器根据目标发动机转速和当前发动机转速之间的差计算作为扭矩的一部分的反馈分量，以控制离合器；补偿扭矩计算步骤S40，通过控制器使用当前发动机扭矩和已估计的离合器扭矩计算补偿扭矩，其中该已估计的离合器扭矩被估计为当前由离合器来传递；以及离合器控制步骤S50，通过控制器控制离合器致动器以利用前馈分量、反馈分量和补偿扭矩之和来驱动离合器。
即，当开始起步控制时，控制器基于驾驶员的加速踏板操作量由映射图设定目标发动机转速，基于目标发动机转速的随时间推移的变化率和当前发动机扭矩来计算用于控制离合器的前馈分量，通过反馈分量计算步骤S30来计算反馈分量，并经由离合器致动器控制离合器，并且另外考虑通过补偿扭矩计算步骤S40计算出的补偿扭矩，来最终控制离合器致动器。
前馈分量计算步骤通过从当前发动机扭矩减去目标发动机转速随时间推移的变化率与发动机的转动惯量的乘积，来计算前馈分量。
其也可由以下公式表示。
[公式1]
Tc_FF；前馈分量
Te；当前发动机扭矩
Je；发动机的转动惯量
目标发动机转速随时间推移的变化率
这里，当前发动机扭矩可以是从计算由发动机当前生成的扭矩的通用发动机控制器传输来的值。
前馈分量等效于用于确保根据驾驶员的加速踏板操作的期望水平的车辆起步的离合器扭矩，从而通过在离合器控制中默认使用该前馈分量，该反馈分量负责迅速控制离合器至期望水平。
反馈分量计算步骤计算PID控制值作为反馈分量，该PID控制值对应于通过从当前发动机转速减去目标发动机转速而获得的差。
其也可由以下公式表示。
[公式2]
Tc_FB；反馈分量
KP；比例控制增益
KI；积分控制增益
KD；微分控制增益
ωe；发动机转速
ωed；目标发动机转速
实际上，反馈分量用来通过基于目标发动机转速和要测量的发动机转速之间的差的反馈控制，克服在前馈分量所期望的离合器扭矩控制量水平附近发生的误差。
补偿扭矩计算步骤计算PI控制值作为补偿扭矩，该PI控制值对应于通过从当前发动机扭矩减去已估计离合器扭矩获得的差。
其也可由以下公式表示。
[公式3]
Tc_comp；补偿扭矩
Kcp；比例控制增益
Kci；积分控制增益
已估计离合器扭矩
已估计离合器扭矩通过接收当前发动机转速和当前发动机扭矩并计算已估计离合器扭矩的扭矩观测器来计算。这可利用先前已知的技术。
已估计离合器扭矩可以基本上认为是发动机上的负载。因此，例如在已估计离合器扭矩大于当前发动机扭矩的情况下，可预期发动机上的负载大于发动机扭矩，使得发动机转速减小。
本公开基于如上描述的特性，借此在基于发动机扭矩和已估计离合器扭矩之间的差执行反馈控制的情况下，能够始终维持或增大发动机转速，并防止发动机转速被控制在使其减小的方向。
因此，如上所述，另外地将补偿扭矩应用到来自前馈分量和反馈分量的离合器控制量的本公开的控制方法起到防止发动机打滑的功能，使得当离合器的特性剧烈变化时，其可用作防止发动机失速的方法，借此可最终确保车辆的驾驶性能和稳定性。
作为参考，在图2中，离合器控制步骤S50通过将前馈分量、反馈分量和补偿扭矩相加来计算目标离合器扭矩(S51)，通过将扭矩值经过速率限制器(rate limiter)确定最终离合器扭矩以便防止目标离合器扭矩过于突然变化(S51)，使用最终离合器扭矩控制离合器致动器，并且当离合器的滑移每分钟转数(RPM)小于参考值的状态持续长于参考时间时，确定离合器的接合完成，从而确定车辆的起步完成(S53)。
这里，用于比较滑移RPM的参考值设定为例如约50RPM，该参考值是合适的，因为其表示可认为离合器完全接合的水平。参考时间是滑移RPM需要稳定维持低于参考值以便确保车辆起步完成的时间。例如，参考时间将确定在几秒的范围内。
尽管已为例示性目的描述本公开的实施例，但本领域技术人员将认识到在不背离如在附随权利要求中公开的本公开的保护范围和精神的情况下，能够加以各种修改、添加和替换。

Claims (6)

1.一种用于具有干式离合器的车辆的起步控制方法，包括以下步骤：
当通过操作加速踏板开始车辆起步时，通过控制器确定与所述车辆的所述加速踏板的操作量对应的目标发动机转速；
通过所述控制器使用所述目标发动机转速的随时间推移的变化率和当前发动机扭矩来计算作为所述扭矩的一部分的前馈分量，以控制所述离合器；
通过所述控制器使用所述目标发动机转速和所述当前发动机转速之间的差计算作为所述扭矩的一部分的反馈分量，以控制所述离合器；
通过所述控制器使用当前发动机扭矩和被估计为当前由所述离合器传递的已估计离合器扭矩计算补偿扭矩；以及
通过所述控制器控制离合器致动器以利用所述前馈分量、所述反馈分量和所述补偿扭矩之和来驱动所述离合器。
2.根据权利要求1所述的起步控制方法，还包括以下步骤：通过从所述当前发动机扭矩减去所述目标发动机转速随时间推移的所述变化率与所述发动机的转动惯量的乘积，来计算所述前馈分量。
3.根据权利要求1所述的起步控制方法，还包括以下步骤：计算对应于通过从所述当前发动机转速减去所述目标发动机转速而获得的差的比例积分与微分(PID)控制值作为所述反馈分量。
4.根据权利要求1所述的起步控制方法，还包括以下步骤：计算对应于通过从所述当前发动机扭矩减去所述已估计离合器扭矩获得的差的比例积分(PI)控制值作为所述补偿扭矩。
5.根据权利要求1所述的起步控制方法，还包括以下步骤：通过扭矩观测器根据所述当前发动机转速和所述当前发动机扭矩来计算所述已估计离合器扭矩。
6.一种起步控制***，包括：
具有干式离合器的车辆；以及
控制器，配置成：
当通过操作加速踏板开始车辆起步时，确定与所述车辆的加速踏板的操作量对应的目标发动机转速，
使用所述目标发动机转速的随时间推移的变化率和当前发动机扭矩计算作为所述扭矩的一部分的前馈分量，以控制所述离合器，
基于所述目标发动机转速和所述当前发动机转速之间的差计算作为所述扭矩的一部分的反馈分量，以控制所述离合器，
使用当前发动机扭矩和被估计为当前由所述离合器传递的已估计离合器扭矩计算补偿扭矩，并且
控制离合器致动器以利用所述前馈分量、所述反馈分量和所述补偿扭矩之和来驱动所述离合器。
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