CN110143194B - 一种变速箱制动控制方法及商用车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变速箱制动控制方法及商用车辆，属于变速箱制动领域，包括变速箱制动***，变速箱制动***包括自动机械式变速箱和制动组件，自动机械式变速箱包括中间轴，中间轴的端部设置有第一摩擦片，制动组件包括单作用气缸，单作用气缸通过气路连接有电磁阀，电磁阀连接有气源和控制器。本发明针对现有的变速箱的中间轴制动采用固定控制参数，影响控制精度的问题，通过对排气制动效用终点判断，记录该点的中间轴转速，利用该点的中间轴转速计算偏差值，利用偏差值对控制参数值进行修正，从而实现自适应调整不同工况环境下的控制参数值，实现了变速箱中间轴转速的精确控制，提高了控制的鲁棒性。
Description
技术领域
本发明涉及变速箱制动领域，具体涉及一种变速箱制动控制方法及商用车辆。
背景技术
汽车用自动变速箱升档需要一个同步过程，中间轴需要减速到目标档位需要的转速值，如果没有同步过程，换档会出现打齿及换档失败。故需要一种辅助手段来实现中间轴的制动。
目前商用车上为了降低成本，很少采用同步器来实现同步，采用机械啮合套，价格便宜，但需要一定的转速差，否则会很大冲击，容易换档失败，如果转速差过大，则需要一个辅助机构进行制动减速。结合商用车上辅助动力一般为空气压缩机，可以提供气压动力。所以采用一种气动制动方式完成中间轴的制动。
当前主要的方式是由控制器基于换档策略获得的升档时的中间轴目标转速，并发出控制指令，控制电磁阀，打开进气口，使高压气体从气源流经电磁阀，气路进入单作用气动缸，进而推动活塞，带动活塞杆以及挤压摩擦片，而中间轴部分也带有摩擦片，使加在中间轴上的摩擦力越来越大，对中间轴产生制动作用。当中间轴转速到达某个转速时，控制器控制阀关闭进气口，打开排气口，让气动缸内的高压空气在气压差以及活塞杆上弹簧的作用力下，释放到大气中，逐渐减少作用于活塞的力量即减少对中间轴的摩擦力，完成中间轴的制动。
针对自动机械变速箱内齿轮，为了到达好的润滑效果，需要油液保持一定的粘度，不同温度下，油液的阻力不同。在一定转速下可以不考虑转速对油液阻力的影响。中间轴的制动力除了来自于气动摩擦阻力，还来自于齿轮箱内油液的阻力等。当控制阀排气时，由于气体的高可压缩性，排气过程有延迟，且继续对摩擦片产生一定的压力，制动中间轴，此外在排气过程中，变速箱内的润滑油液也会对中间轴的运动产生阻力。由于该排气过程的制动作用非常明显不可忽视，故控制器需要在中间轴到达目标转速之前就要控制阀开始排气，进而通过排气过程的阻力到达目标转速。研究控制阀进气，排气，尤其是排气过程的实际制动效用并开发相应算法，其中了解排气过程或者选择合适的中间轴转速开始排气是确保中间轴制动性能的关键。
现有技术中，利用固定控制参数实现排气制动，但是每一次的排气过程，由于工况温度，转速差及润滑油粘度差异，排气过程的制动效果也不同，差异性比较大。面对这种差异性，利用固定控制参数会影响控制精度。另外，自动变速箱的辅助制动摩擦片会随着使用产生一定磨损，制动效用存在强弱的差异，利用固定控制参数也会影响控制精度。
发明内容
针对现有的变速箱的中间轴制动采用固定控制参数，影响控制精度的问题，本发明的第一目的是提供了一种变速箱制动控制方法，实现控制参数值自动修正，完成精确地中间轴转速控制。
本发明采用以下的技术方案：
一种变速箱制动控制方法，包括变速箱制动***，变速箱制动***包括自动机械式变速箱和制动组件，自动机械式变速箱包括中间轴，中间轴的端部设置有第一摩擦片，所述制动组件包括单作用气缸，单作用气缸通过气路连接有电磁阀，电磁阀连接有气源和控制器；所述单作用气缸包括缸体，缸体内设置有活塞，活塞上设置有活塞杆，活塞杆上套有弹簧，所述活塞杆伸出缸体并在前端连接有第二摩擦片，所述第二摩擦片与第一摩擦片相对设置；
在自动机械式变速箱内还设置有转速传感器和温度传感器，转速传感器检测中间轴的转速，温度传感器检测自动机械式变速箱的温度，转速传感器和温度传感器均与控制器电连接；
变速箱制动控制方法包括以下步骤：
步骤1：控制器内设置有存储器，存储器内存储控制参数值表格，控制参数值表格内记录有不同工况环境下对应的控制参数值，当车辆启动后，控制器读取控制参数值，完成参数的初始化；
步骤2：当有升档请求时，控制器判断中间轴此时转速是否为目标转速，若不是目标转速，则需要制动，此时控制器控制电磁阀打开，气源内的高压气体通过电磁阀和气路进入单作用气缸，单作用气缸在高压气体的内推动活塞和活塞杆，使得第二摩擦片和第一摩擦片接触，利用第二摩擦片和第一摩擦片的摩擦力制动中间轴；
步骤3：在制动过程中，控制器进行预测速度值计算，将计算出的预测速度值与控制参数值进行比较，当预测速度值不大于控制参数值时，控制器控制电磁阀关闭；
步骤4：在电磁阀关闭后，进行排气制动效用终点判断，判断出排气制动效用终点后，记录该点的中间轴转速；
步骤5：进行偏差值计算，偏差值为中间轴的目标转速减去步骤4得到的排气制动效用终点的中间轴转速；
步骤6：如果偏差值的绝对值小于等于设定阈值，则不进行控制参数值的修改，若偏差值的绝对值大于设定阈值，则将当前的控制参数值与偏差值相加得到新的控制参数值，将该新的控制参数值替换掉原有的控制参数值；
步骤7：若有升档请求，重复步骤2至6，当车辆下电后，将更新的控制参数存储到存储器中。
优选地，所述工况环境包括自动机械式变速箱的温度和中间轴的转速这两个因素，这两个因素在控制参数值表格内决定一个控制参数值。
优选地，步骤4中判断排气制动效用终点的方法为：
进行中间轴转速曲率和中间轴转速减速度计算，中间轴转速曲率计算公式为：
Curvature＝(CtrsftSpd[k]+CtrsftSpd[k-4])/2-CtrsftSpd[k-2]；
Curvature代表中间轴转速曲率，CtrsftSpd[k]代表当前时刻的中间轴转速；
CtrsftSpd[k-4]代表当前时刻向前四个步长时刻的中间轴转速；
CtrsftSpd[k-2]代表当前时刻向前两个步长时刻的中间轴转速；
中间轴转速减速度计算公式为：
Acc＝(CtrsftSpd[k]-CtrsftSpd[k-1])/Ti；
Acc代表中间轴转速减速度；
CtrsftSpd[k-1]代表当前时刻向前一个步长时刻的中间轴转速；
Ti代表程序运算步长；
当中间轴转速减速度均达到最大值且中间轴转速曲率小于0.1时，表明找到排气制动效用终点。
优选地，所述程序运算步长为10ms。
优选地，所述存储器为电可擦写可编程只读存储器。
优选地，步骤6中的设定阈值为10。
本发明的第二目的是提供了一种商用车辆。
一种商用车辆，采用如上所述的变速箱制动控制方法。
本发明具有的有益效果是：
本发明提供的变速箱制动控制方法，利用预测速度计算值与控制参数值组合控制制动阀的开闭，其中控制参数值可以自适应更新，具体通过对排气制动效用终点判断，记录该点的中间轴转速，利用该点的中间轴转速计算偏差值，利用偏差值对控制参数值进行修正，从而实现自适应调整不同工况环境下的控制参数值，实现了变速箱中间轴转速的精确控制，提高了控制的鲁棒性。
附图说明
图1为变速箱制动***的结构图。
图2为车辆上下电时控制参数管理流程图。
图3制动控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式做进一步说明：
实施例1
结合图1至图3，一种变速箱制动控制方法，包括变速箱制动***，变速箱制动***包括自动机械式变速箱1和制动组件。
其中，自动机械式变速箱1包括中间轴2，中间轴2的端部设置有第一摩擦片3，制动组件包括单作用气缸4，单作用气缸4通过气路5连接有电磁阀6，电磁阀连接有气源7和控制器8。
单作用气缸包括缸体，缸体内设置有活塞，活塞上设置有活塞杆，活塞杆上套有弹簧9，所述活塞杆伸出缸体并在前端连接有第二摩擦片10，第二摩擦片与第一摩擦片相对设置。
在自动机械式变速箱内还设置有转速传感器11和温度传感器12，转速传感器检测中间轴的转速，温度传感器检测自动机械式变速箱的温度，转速传感器和温度传感器均与控制器8电连接。
变速箱制动控制方法包括以下步骤：
步骤1：控制器内设置有电可擦写可编程只读存储器，电可擦写可编程只读存储器内存储控制参数值表格，控制参数值表格内记录有不同工况环境下对应的控制参数值，当车辆启动后，控制器读取存储在电可擦写可编程只读存储器内的控制参数值，完成参数的初始化。
工况环境包括自动机械式变速箱的温度和中间轴的转速这两个因素，这两个因素在控制参数值表格内决定一个控制参数值。
步骤2：当有升档请求时，控制器判断中间轴此时转速是否为目标转速，若不是目标转速，则需要制动，此时控制器8控制电磁阀6打开，气源7内的高压气体通过电磁阀的P口和A口，经由气路5进入单作用气缸，单作用气缸在高压气体的内推动活塞和活塞杆，使得第二摩擦片10和第一摩擦片3接触，利用第二摩擦片和第一摩擦片的摩擦力制动中间轴。
步骤3：电磁阀的关闭控制，需要控制器计算预测速度值，预测速度值的计算是现有技术，此处进行简单的阐述。首先需要用当前时刻的中间轴的减速度值，计算一定时间后中间轴速度的降低量，当前中间轴速度与速度降低量计算得到一定时间后的预测速度值。
将计算出的预测速度值与控制参数值进行比较，当预测速度值不大于控制参数值时，控制器控制电磁阀关闭。电磁阀关闭后，单作用气缸内的高压气体在气压差及弹簧的作用下，经由气路，电磁阀的A口、T口排入大气。
因排气过程有延迟，所以摩擦片会继续产生一定的压力，也就是说在一定的时间内还会制动中间轴。所以需要在中间轴到达目标转速之前，就要控制电磁阀开始排气，进而通过排气过程的阻力达到目标转速。
步骤4：在电磁阀关闭后，进行排气制动效用终点判断，判断出排气制动效用终点后，记录该点的中间轴转速。
判断排气制动效用终点的方法为：
进行中间轴转速曲率和中间轴转速减速度计算，中间轴转速曲率计算公式为：
Curvature＝(CtrsftSpd[k]+CtrsftSpd[k-4])/2-CtrsftSpd[k-2]；
Curvature代表中间轴转速曲率，CtrsftSpd[k]代表当前时刻的中间轴转速；
CtrsftSpd[k-4]代表当前时刻向前四个步长时刻的中间轴转速；
CtrsftSpd[k-2]代表当前时刻向前两个步长时刻的中间轴转速；
中间轴转速减速度计算公式为：
Acc＝(CtrsftSpd[k]-CtrsftSpd[k-1])/Ti；
Acc代表中间轴转速减速度；
CtrsftSpd[k-1]代表当前时刻向前一个步长时刻的中间轴转速；
Ti代表程序运算步长，程序运算步长为10ms；
当中间轴转速减速度均达到最大值且中间轴转速曲率小于0.1时，表明找到排气制动效用终点。
步骤5：进行偏差值计算，偏差值为中间轴的目标转速减去步骤4得到的排气制动效用终点的中间轴转速。
步骤6：如果偏差值的绝对值小于等于10，则不进行控制参数值的修改，若偏差值的绝对值大于10，则将当前的控制参数值与偏差值相加得到新的控制参数值，将该新的控制参数值替换掉原有的控制参数值。
步骤7：若有升档请求，重复步骤2至6，当车辆下电后，将更新的控制参数存储到电可擦写可编程只读存储器中。
实施例2
一种商用车辆，采用如实施例1所述的变速箱制动控制方法。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种变速箱制动控制方法，包括变速箱制动***，变速箱制动***包括自动机械式变速箱和制动组件，自动机械式变速箱包括中间轴，中间轴的端部设置有第一摩擦片，所述制动组件包括单作用气缸，单作用气缸通过气路连接有电磁阀，电磁阀连接有气源和控制器；所述单作用气缸包括缸体，缸体内设置有活塞，活塞上设置有活塞杆，活塞杆上套有弹簧，所述活塞杆伸出缸体并在前端连接有第二摩擦片，所述第二摩擦片与第一摩擦片相对设置；
在自动机械式变速箱内还设置有转速传感器和温度传感器，转速传感器检测中间轴的转速，温度传感器检测自动机械式变速箱的温度，转速传感器和温度传感器均与控制器电连接；
其特征在于，变速箱制动控制方法包括以下步骤：
步骤1：控制器内设置有存储器，存储器内存储控制参数值表格，控制参数值表格内记录有不同工况环境下对应的控制参数值，当车辆启动后，控制器读取控制参数值，完成参数的初始化；
步骤2：当有升档请求时，控制器判断中间轴此时转速是否为目标转速，若不是目标转速，则需要制动，此时控制器控制电磁阀打开，气源内的高压气体通过电磁阀和气路进入单作用气缸，单作用气缸在高压气体的内推动活塞和活塞杆，使得第二摩擦片和第一摩擦片接触，利用第二摩擦片和第一摩擦片的摩擦力制动中间轴；
步骤3：在制动过程中，控制器进行预测速度值计算，将计算出的预测速度值与控制参数值进行比较，当预测速度值不大于控制参数值时，控制器控制电磁阀关闭；
步骤4：在电磁阀关闭后，进行排气制动效用终点判断，判断出排气制动效用终点后，记录该点的中间轴转速；
判断排气制动效用终点的方法为：
进行中间轴转速曲率和中间轴转速减速度计算，中间轴转速曲率计算公式为：
Curvature＝(CtrsftSpd[k]+CtrsftSpd[k-4])/2-CtrsftSpd[k-2]；
Curvature代表中间轴转速曲率，CtrsftSpd[k]代表当前时刻的中间轴转速；
CtrsftSpd[k-4]代表当前时刻向前四个步长时刻的中间轴转速；
CtrsftSpd[k-2]代表当前时刻向前两个步长时刻的中间轴转速；
中间轴转速减速度计算公式为：
Acc＝(CtrsftSpd[k]-CtrsftSpd[k-1])/Ti；
Acc代表中间轴转速减速度；
CtrsftSpd[k-1]代表当前时刻向前一个步长时刻的中间轴转速；
Ti代表程序运算步长；
当中间轴转速减速度均达到最大值且中间轴转速曲率小于0.1时，表明找到排气制动效用终点；
步骤5：进行偏差值计算，偏差值为中间轴的目标转速减去步骤4得到的排气制动效用终点的中间轴转速；
步骤6：如果偏差值的绝对值小于等于设定阈值，则不进行控制参数值的修改，若偏差值的绝对值大于设定阈值，则将当前的控制参数值与偏差值相加得到新的控制参数值，将该新的控制参数值替换掉原有的控制参数值；
步骤7：若有升档请求，重复步骤2至6，当车辆下电后，将更新的控制参数存储到存储器中。
2.根据权利要求1所述的一种变速箱制动控制方法，其特征在于，所述工况环境包括自动机械式变速箱的温度和中间轴的转速这两个因素，这两个因素在控制参数值表格内决定一个控制参数值。
3.根据权利要求1所述的一种变速箱制动控制方法，其特征在于，所述程序运算步长为10ms。
4.根据权利要求1所述的一种变速箱制动控制方法，其特征在于，所述存储器为电可擦写可编程只读存储器。
5.根据权利要求1所述的一种变速箱制动控制方法，其特征在于，步骤6中的设定阈值为10。
6.一种商用车辆，其特征在于，采用权利要求1至5任意一项所述的变速箱制动控制方法。
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No. 917, Weihe Road, Huangdao District, Qingdao City, Shandong Province 266510 Patentee after: ZF commercial vehicle systems (Qingdao) Co.,Ltd. Address before: No.917, Weihe Road, Huangdao District, Qingdao City, Shandong Province 266510 Patentee before: Wabco (China) Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address |