CN110397731B - 变速箱中同步器过热保护方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变速箱中同步器过热保护方法，包括：根据同步器所连接的输入轴和输出轴的转速计算同步器结合时的损失功率；以及根据所述损失功率计算同步器产生的热量。

Description

变速箱中同步器过热保护方法及装置

技术领域

本发明涉及汽车领域，具体而言，涉及一种变速箱中同步器过热保护方法及装置。

背景技术

双离合变速器(DCT)综合了液力机械自动变速器(AT)和电控机械自动变速器(AMT)的优点，传动效率高、结构简单、操作便利、无动力中断且能较好的与柴油发动机匹配，不仅保证了车辆的动力性和经济性，而且改善了车辆运行的舒适性。

DCT变速器的基本原理如下：档位按奇数档和偶数档分开配置，并分别与2个离合器相联。由于奇数档和偶数档被安置在不同的子变速器中，当某档啮合时，与其相邻的两档齿轮处于自由状态，此时由变速箱控制逻辑判断下一档位，提前将处于自由轴的目标档啮合，待车辆达到最佳换档点时，当前离合器分离，同时目标离合器闭合，从而实现不中断力矩传输的换档。通过闭合的离合器1或2，连接发动机与变速器输入轴，把发动机扭矩传送至相应的变速器；控制同步器选择档位，通过齿轮比，把输入轴转速通过输出轴传送至主减速器驱动车轮，实现变速。

传统上，一般只考虑到了离合器滑膜过程中的热保护，而没有对同步器工作时进行热保护。然而同步器工作过程是依靠锥面间产生摩擦作用实现同步，进而完成换挡。如果没有同步器的热保护，温度过高时会对同步器损坏，减少了同步器的使用寿命，从而增加了成本并且影响了使用性。

可见，在本领域中需要一种在DCT变速器以及使用同步器的其他类型的变速器(例如AMT)中对同步器进行热保护的技术方案。

发明内容

在本发明的一个方面，提供了一种变速箱中同步器过热保护方法，包括：根据同步器所连接的输入轴和输出轴的转速计算同步器结合时的损失功率；以及根据所述损失功率计算同步器产生的热量。

在本发明的另一个方面，提供了一种变速箱中同步器过热保护装置，包括：损失功率计算模块，其被配置为根据同步器所连接的输入轴和输出轴的转速计算同步器结合时的损失功率；以及热量计算模块，其被配置为根据所述损失功率计算同步器产生的热量。

根据本发明的实施例的变速箱中同步器过热保护技术方案能够及时监视同步器的过热情况，从而能够采取相应的保护措施，避免了同步器的损坏及相关危险情况的发生，延长了同步器的使用寿命。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的一种变速箱中同步器过热保护方法；以及

图2示出了根据本发明的实施例的变速箱中同步器过热保护装置。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解和实现本发明。但是，对所属技术领域的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不局限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面所述的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用，而不应看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。

现参照图1，其示出了根据本发明的实施例的一种变速箱中同步器过热保护方法。该方法例如可以在变速器控制单元(TCU)中实现。如本领域中所知的，TCU是用于现代车辆中用于控制变速箱的装置，其使用来自各传感器的信号以及来自发动机控制单元(ECU)的信号来计算如何以及何时换档以使车辆获得最佳性能、燃油经济性和换挡质量。TCU通常包括处理器、存储器、信号处理电路、功率驱动模块等。所述存储器存储有规定了TCU要完成的功能和操作的软件代码，所述处理器通过加载和执行所述软件代码来执行TCU的功能。因此，根据本发明的实施例的一种变速箱中同步器过热保护方法例如可以体现在所述软件代码中，并由所述处理器通过加载和执行所述软件代码来执行。

如图1中所示，所述变速箱中同步器过热保护方法包括以下步骤：

在步骤101，根据同步器所连接的输入轴和输出轴的转速计算同步器结合时的损失功率；以及

在步骤102，根据所述损失功率计算同步器产生的热量。

如本领域中所知的，同步器是变速箱中的重要部件，在换档时，同步器依靠摩擦片的摩擦使输入轴转速与所换入的输出轴的转速同步，以实现输入轴齿轮与输出轴齿轮的平稳啮合。在同步过程中，同步器与输出轴结合时摩擦片的摩擦会产生热量，从而造成功率损失。根据本发明的实施例的同步器过热保护方法通过计算所述功率损失，可以计算出同步器产生的热量。所述功率损失(即所述损失功率)例如可以指输入轴的功率与输出轴的功率之差，也可以指输出轴的理想功率(即没有产生热量情况下的功率)与输出轴的实际功率之差。

在一些示例性实施例中，所述根据同步器所连接的输入轴和输出轴的转速计算同步器结合时的损失功率是使用以下公式执行的：

P＝(rpmSh-rpmSync)*pi/30*(trqLoss+jSh*pi/30*(drpmSh-drpmSync))，其中，P为所述损失功率，rpmSh为输入轴转速，rpmsSync为输出轴转速*速比(即换档后的齿轮传动比)，pi为圆周率，trqLoss为拖拽扭矩，jSh为轴的惯量，drpmSh为输入轴的旋转加速度，drpmSync为输出轴的旋转加速度*速比。

所述输入轴转速rpmSh、输出轴转速rpmsSync可以由相应传感器实时测量并由TCU接收。所述输入轴的旋转加速度drpmSh、输出轴的旋转加速度drpmSync可以由所述TCU根据在不同时刻测量的速度值进行计算。所述速比为取决于当前档位的固定参数，其可由变速箱厂商事先存储在TCU中。所述拖拽扭矩trqLoss可以由变速箱厂商或用户事先设定，其值可以使用本领域所知的拖拽扭矩计算方法来计算，或使用本领域所知的拖拽扭矩测量方法来测量，并存储在TCU中。在一些实施例中，所述拖拽扭矩trqLoss可以设定为0。所述轴的惯量jSh可以由变速箱厂商或用户事先设定，其值可以使用本领域所知的惯量计算方法来计算，或使用本领域所知的惯量测量方法来测量，并存储在TCU中。

通过使用上述公式，可以较为方便和准确地计算出同步器结合时的损失功率，从而较方便和准确地计算出同步器产生的热量。

在一些示例性实施例中，所述根据所述损失功率计算同步器产生的热量包括：

计算所述损失功率在一时间段内的积分量，作为所述热量。

例如，TCU可以在换挡后，每固定时间间隔(例如10ms)计算所述损失功率P，并将每次计算的损失功率P乘以该时间间隔后累加起来，作为所述热量。

在一些示例性实施例中，所述变速箱中同步器过热保护方法还包括以下可选步骤：响应于所述损失功率达到第一阈值，或者所述热量达到第二阈值，执行错误处理。

所述第一阈值和所述第二阈值可以由变速箱厂商或用户事先设定并存储在TCU中。

所述执行错误处理例如可以包括由TCU发出错误警报，以提醒车辆驾驶员进行处理，例如停车，将车辆置于跛行回家模式，或者更换车辆档位。例如，对于DCT变速箱，如果当前档位为偶数档位，可以更换为奇数档位；如果当前档位为奇数档位，可以更换为偶数档位。

所述执行错误处理例如也可以包括由TCU自动进行处理，例如，由TCU自动将车辆置于跛行回家模式，或者自动更换车辆档位，例如改变档位的奇偶性等。

在另一些示例性实施例中，所述变速箱中同步器过热保护方法还包括以下可选步骤：

在步骤103，响应于所述损失功率达到第一阈值，或者所述热量达到第二阈值，递增计数器；以及

在步骤104，响应于所述计数器达到第三阈值，执行错误处理。

也就是说，在这些实施例中，当所述损失功率达到第一阈值，或者所述热量达到第二阈值时，并不直接执行错误处理，而是递增一计数器，且只有当计数器达到第三阈值时，才执行错误处理。这样，就为用户提供了更大的灵活性，使用户可以根据变速箱或车辆行驶的实际情况设定所述第三阈值的大小，并存储在TCU中，以便更及时或较不频繁地对同步器过热情况进行处理。

所述计数器例如可以是在TCU中存储的变量，且变速箱中的每一个档位可具有一个对应的计数器，每当在一个档位上同步器发生过热时，与该档位对应的计数器的值增加1。

在一些示例性实施例中，所述执行错误处理包括：产生错误请求，并将所述错误请求存储在错误请求变量中；以及根据所述错误请求变量执行错误处理。

所述错误请求变量例如可存储在TCU中。在这些实施例中，所述错误请求变量可包括对应于变速箱中每一个档位的字段，这样，当针对某一个档位上的同步器过热产生错误请求后，可将该错误请求存储在所述错误请求变量中对应于该档位的字段。在进一步的实施例中，所述错误请求变量中对应于每一个档位的字段还包括用于启用或禁用错误请求处理的位，以给予用户更大的错误请求处理的灵活性。

例如，所述错误请求变量中可包括对应于变速箱中每一个档位的两个位，其中一个位可用于存储错误请求(例如，该位置1表示存在错误请求)，另一个位可用于启用或禁用针对相应档位的错误请求处理(例如，该位置1表示启用针对相应档位的错误请求处理，该位置0表示禁用针对相应档位的错误请求处理)。

这样，TCU可通过查看该错误请求变量判断哪一个或一些档位存在错误请求，并相应地对这一个或一些档位执行错误处理，例如禁止换入这一个或一些档位。

在一些示例性实施例中，所述变速箱中同步器过热保护方法针对所述变速箱中的每一个同步器执行，且在每一个同步器结合时执行。

也就是说，每当换档且一个同步器结合到换入档位时，TCU开始计算同步器结合时的损失功率，以及计算同步器产生的热量，并在损失功率或热量超过相应阈值时，执行错误处理，或者递增计数器并在计数器达到相应阈值时执行错误处理。

在一些示例性实施例中，所述变速箱为双离合变速箱，所述执行错误处理包括：

响应于偶数档上的同步器结合，将偶数轴离合器打开，且使奇数档上的同步器结合；

响应于奇数档上的同步器结合，将奇数离合器打开，且使偶数档上的同步器结合。

通过这种方式，产生过热的同步器的摩擦片被停止使用，从而暂时克服了过热问题，避免了同步器甚至变速箱损坏等更大损失的发生，为后续的维修和处理赢得了时间。

以上参照附图描述了根据本发明的实施例的所述变速箱中同步器过热保护方法，应指出的是，以上描述仅为示例，而不是对本发明的限制。在本发明的其他实施例中，该方法可具有更多、更少或不同的步骤，且各步骤之间的顺序、包含和功能等关系可以与所描述和图示的不同。

在本发明的另一个方面，还提供了一种变速箱中同步器过热保护装置。现参照图2，其示出了根据本发明的实施例的变速箱中同步器过热保护装置200。如图2中所示，该装置200包括：

损失功率计算模块201，其被配置为根据同步器所连接的输入轴和输出轴的转速计算同步器结合时的损失功率；以及

热量计算模块202，其被配置为根据所述损失功率计算同步器产生的热量。

在一些示例性实施例中，所述损失功率计算模块201使用以下公式根据同步器所连接的输入轴和输出轴的转速计算同步器结合时的损失功率：

P＝(rpmSh-rpmSync)*pi/30*(trqLoss+jSh*pi/30*(drpmSh-drpmSync))，其中，P为所述损失功率，rpmSh为输入轴的转速，rpmsSync为输出轴转速*速比，pi为圆周率，trqLoss为拖拽扭矩，jSh为轴的惯量，drpmSh为输入轴的旋转加速度，drpmSync为输出轴的旋转加速度*速比。

在一些示例性实施例中，所述热量计算模块201进一步被配置为：

计算所述损失功率在指定时间内的积分量，作为所述热量。

在一些示例性实施例中，所述装置200还包括如下可选模块：

错误处理执行模块203，其被配置为响应于所述损失功率达到第一阈值，或者所述热量达到第二阈值，执行错误处理。

在另一些示例性实施例中，所述装置200还包括如下可选模块：

计数器模块204，其被配置为响应于所述损失功率达到第一阈值，或者所述热量达到第二阈值，递增计数器；以及

错误处理执行模块203，其被配置为响应于所述计数器达到第三阈值，执行错误处理。

在一些示例性实施例中，所述错误处理执行模块203进一步被配置为：

产生错误请求，并将所述错误请求存储在错误请求变量中；以及

根据所述错误请求变量执行错误处理。

在一些示例性实施例中，所述装置200针对所述变速箱中的每一个同步器执行其操作，且在每一个同步器结合时执行其操作。

在一些示例性实施例中，所述装置200为变速箱控制单元(TCU)。例如，所述装置200中的各模块的功能可以由所述TCU的存储器中存储的软件代码所规定，当所述TCU的处理器加载和执行所述软件代码时，执行所述装置200中的各模块的功能，从而构成所述装置200中的各模块。

以上参照附图描述了根据本发明的实施例的变速箱中同步器过热保护装置，应指出的是，以上描述仅为示例，而不是对本发明的限制。在本发明的实施例中，所述变速箱中同步器过热保护装置可具有更多、更少或不同的部件，且各部件之间的连接、包含、功能等关系可以与所描述的不同。

尽管以上参照附图描述了本发明的实施例，本领域的技术人员可以理解以上描述仅为示例，而不是对本发明的限制。可以对本发明的实施例进行各种修改和变形，而仍落入本发明的精神和范围之内，本发明的范围仅由所附权利要求书确定。

Claims (14)

1.一种变速箱中同步器过热保护方法，包括：

根据同步器所连接的输入轴和输出轴的转速计算同步器结合时的损失功率；

根据所述损失功率计算同步器产生的热量；以及

当基于所述损失功率或所述热量确定所述同步器过热时，执行错误处理，

其中，根据同步器所连接的输入轴和输出轴的转速计算同步器结合时的损失功率是使用以下公式执行的：

P＝(rpmSh-rpmSync)*pi/30*(trqLoss+jSh*pi/30*(drpmSh-drpmSync))，

其中，P为所述损失功率，rpmSh为输入轴的转速，rpmsSync为输出轴转速*速比，pi为圆周率，trqLoss为拖拽扭矩，jSh为轴的惯量，drpmSh为输入轴的旋转加速度，drpmSync为输出轴的旋转加速度*速比。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述根据所述损失功率计算同步器产生的热量包括：

计算所述损失功率在一时间段内的积分量，作为所述热量。

3.根据权利要求1所述的方法，当基于所述损失功率或所述热量确定所述同步器过热时，执行错误处理进一步包括：

响应于所述损失功率达到第一阈值，或者所述热量达到第二阈值，执行错误处理。

4.根据权利要求1所述的方法，当基于所述损失功率或所述热量确定所述同步器过热时，执行错误处理进一步包括：

响应于所述损失功率达到第一阈值，或者所述热量达到第二阈值，递增计数器；以及

响应于所述计数器达到第三阈值，执行错误处理。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述执行错误处理包括：

产生错误请求，并将所述错误请求存储在错误请求变量中；以及

根据所述错误请求变量执行错误处理。

6.根据权利要求1至4中任何一个所述的方法，其中，所述方法针对所述变速箱中的每一个同步器执行，且在每一个同步器结合时执行。

7.根据权利要求3或4所述的方法，其中，所述变速箱为双离合变速箱，所述执行错误处理包括：

响应于偶数档上的同步器结合，将偶数轴离合器打开，且使奇数档上的同步器结合；

响应于奇数档上的同步器结合，将奇数轴离合器打开，且使偶数档上的同步器结合。

8.一种变速箱中同步器过热保护装置，包括：

损失功率计算模块，其被配置为根据同步器所连接的输入轴和输出轴的转速计算同步器结合时的损失功率；

热量计算模块，其被配置为根据所述损失功率计算同步器产生的热量；以及

错误处理执行模块，其被配置为当基于所述损失功率或所述热量确定所述同步器过热时，执行错误处理，

其中，所述损失功率计算模块使用以下公式根据同步器所连接的输入轴和输出轴的转速计算同步器结合时的损失功率：

P＝(rpmSh-rpmSync)*pi/30*(trqLoss+jSh*pi/30*(drpmSh-drpmSync))，

其中，P为所述损失功率，rpmSh为输入轴的转速，rpmsSync为输出轴转速*速比，pi为圆周率，trqLoss为拖拽扭矩，jSh为轴的惯量，drpmSh为输入轴的旋转加速度，drpmSync为输出轴的旋转加速度*速比。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述热量计算模块进一步被配置为：

计算所述损失功率在指定时间内的积分量，作为所述热量。

10.根据权利要求8所述的装置，所述错误处理执行模块进一步被配置为响应于所述损失功率达到第一阈值，或者所述热量达到第二阈值，执行错误处理。

11.根据权利要求8所述的装置，还包括：

计数器模块，其被配置为响应于所述损失功率达到第一阈值，或者所述热量达到第二阈值，递增计数器；以及

所述错误处理执行模块进一步被配置为响应于所述计数器达到第三阈值，执行错误处理。

12.根据权利要求10或11所述的装置，其中，所述错误处理执行模块进一步被配置为：

产生错误请求，并将所述错误请求存储在错误请求变量中；以及

根据所述错误请求变量执行错误处理。

13.根据权利要求8至11中任何一个所述的装置，其中，所述装置针对所述变速箱中的每一个同步器执行其操作，且在每一个同步器结合时执行其操作。

14.根据权利要求8至11中任何一个所述的装置，其中，所述装置为变速箱控制单元。

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