CN111536228A - 双离合器自动变速器拨叉同步控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双离合器自动变速器拨叉同步控制方法，包括控制拨叉换挡力，包括以下步骤：S1，根据传感器采集拨叉的位置的值，判断拨叉是否进入同步状态；S2，在进入同步状态后，确定拨叉的同步基础力和同步最大力；S3，确定拨叉的同步力增加斜率，实时输出控制拨叉同步力；还包括对拨叉位置进行实时检测，根据检测结果对进入同步状态的拨叉的位置进行调整，包括以下步骤：S10，检测拨叉的同步自适应进入条件；S11，对拨叉的同步位置进行计算；S12，判断拨叉的同步位置是否合理；S13，对最近存储的N个NVM同步点自适应值进行处理，并根据处理结果更新拨叉的同步点。本发明具有换挡平稳性好、换挡噪音小的优点。

Description

双离合器自动变速器拨叉同步控制方法

技术领域

本发明涉及汽车变速器领域，具体涉及一种双离合器自动变速器拨叉同步控制方法。

背景技术

自动变速器大大提高了车辆操纵方便性和行车安全性，近几年，随着人们生活水平的提高，对汽车舒适性、安全性、操作方便性及智能化要求也越来越高，自动变速器发展的已进入黄金时期。双离合器自动变速器具有换挡速度快、传递效率高、换挡动力不中断等优点，受国际、国内各大主机厂青睐。因双离合自动变速器采用同步器换挡结构，换挡噪音和换挡稳定性几乎成为双离合器自动变速的通病，在制动工况下尤为明显，目前国际、国内同步过程控制可分为两种方案：

一是完全基于目标转速做闭环控制，即：根据换挡前后的转速差和同步时间计算目标转速，再根据目标转速和当前转速做PID闭环控制，控制过程中同步力实时调节，同步时间相对固定，但容易引起换挡噪音。

二是基于目标转速做半闭环控制，即：根据换挡前后的转速差和同步时间计算目标转速，换挡力由根据档位转动惯量、离合器拖拽计算的开环力，加上目标转速和当前转速做PID闭环控制闭环力，虽然减弱了换挡过程中换挡力的调节，但换挡力跳变仍然无法避免，也会出现换挡噪音。

上述已有的同步过程均基于转速闭环或半闭环，闭环控制虽然可以尽可能在规定时间完成同步过程，但无法控制同步过程力的稳定性、噪音，甚至影响同步器寿命；同步点均没有自适应策略，多采用牺牲换挡时间的方式来换取一致性。针对特殊的工况，一些公司采用了非常规的手段，如延迟换挡或发动机闭合换挡轴离合器调速，前者会引起动力响应慢，后者会引起制动过程中发动机空转，影响驾驶体验和燃油经济性。籍于此，目前国际、国内的双离合器变速器制造商都没有较好的解决方案。

目前国际、国内进入和退出同步过程的判断基本都是基于同步点，但都没有对同步点使用自适应策略，难以覆盖零部件散差和生命周期类零部件磨损。通常解决方案为：使用统计数据设定都能覆盖的同步点，提前进入和延迟退出同步阶段，牺牲换挡时间为代价。

针对换挡NVH，还有些厂家采用非特殊手段进行优化，如针对制动降档工况1、2档通过发动机闭合换挡轴离合器调速解决同步问题；通过延迟换1档（车速3km/h以内）解决换挡NVH问题。

发明内容

本发明提供一种使换挡平稳性好、换挡噪音小的双离合器自动变速器拨叉同步控制方法。

实现上述目的的技术方案如下：

双离合器自动变速器拨叉同步控制方法，包括控制拨叉换挡力，控制拨叉换挡力的过程包括以下步骤：

S1，根据传感器采集拨叉的位置的值，判断拨叉是否进入同步状态；

S2，在进入同步状态后，确定拨叉的同步基础力和同步最大力；

S3，确定拨叉的同步力增加斜率，实时输出控制拨叉同步力；

还包括对拨叉位置进行实时检测，根据检测结果对进入同步状态的拨叉的位置进行调整，包括以下步骤：

S10，检测拨叉的同步自适应进入条件；

S11，对拨叉的同步位置进行计算；

S12，判断拨叉的同步位置是否合理；

S13，对最近存储的N个NVM同步点自适应值进行处理，并根据处理结果更新拨叉的同步点。

本发明使用两套自适应算法相互检验和数据处理***对自适应数据进行处理，保证同步点的准确性；同时根据不同工况和使用场景采用不同的换挡基础力、最大力、增加斜率的开环控制策略，实现同步力稳定可调。具有良好的换挡平顺性和换挡NVH；且控制策略覆盖度高，具有良好的一致性；同时提高了同步器的换挡寿命，并避免了因换挡噪音无法解决使用非常规措施（延迟换挡或使用发动机调速）带来的驾驶品质和动力性经济性问题。

本发明的有益技术效果为：

1、本发明的换挡同步过程采用同步基础力、同步增加斜率、同步最大力的三参数控制方式，同步过程中同步器受力稳定无突变，同步器受力过程如同手动操作，对同步器冲击小，具有换挡平稳性好、换挡噪音小、提高同步器寿命等优点。

2、本发明诊断同步器换挡控制关键要素同步点，采用两套自适应策略，一套基于换挡输入轴转速变化斜率，一套基于换挡电机电流，前者从同步器反馈的角度，后者从同步器正向驱动受力的角度，分别从驱动和反馈两个角度进行自适应，两套自适应相互检查，并引用剔除粗大误差的数据处理算法，具体自适应的点稳定、准确、可靠等特点，进入保证变速器在换挡过程中换挡稳定、换挡噪音小，使得变速器在生命周期内性能一直，变速器与变速器之间性能一致。

3、本发明从预同步阶段跳入同步阶段，同步阶段跳入锁止阶段均采用位置加时间双重判断，就位置角度而言，保证了同步器达到物理位置后进入下一阶段，就时间而言，避免了因外界干扰因素（如：机构卡滞）引起的换挡被终止，提升了换挡的稳定性。

附图说明

图1为双离合器自动变速器拨叉同步控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

双离合器自动变速器拨叉同步控制方法，包括控制拨叉换挡力，控制拨叉换挡力的过程包括以下步骤：

S1，根据传感器采集拨叉的位置的值，判断拨叉是否进入同步状态；

S2，在进入同步状态后，确定拨叉的同步基础力和同步最大力；

S3，确定拨叉的同步力增加斜率，实时输出控制拨叉同步力；

还包括对拨叉位置进行实时检测，根据检测结果对进入同步状态的拨叉的位置进行调整，包括以下步骤：

S10，检测拨叉的同步自适应进入条件；

S11，对拨叉的同步位置进行计算；

S12，判断拨叉的同步位置是否合理；

S13，对最近存储的N个NVM同步点自适应值进行处理，并根据处理结果更新拨叉的同步点。

换挡执行步骤S1至S3，换挡过程中用到的同步点是本控制方法的关键要素，为保证同步点的准确、稳定，本发明引入了同步点自适应方法，如步骤S10-S13，步骤S10为同步自适应进入条件判断，检查条件包含当前换挡转速、变速器油温、换挡类型。当满足检测条件时，进入同步点自适应状态；当不满足时检查条件时，则不对本次换挡数据进行利用，也不更新同步点。

优选地，步骤S1中判断拨叉是否进入同步状态的依据是基于传感器采集的值，与通过步骤S13获得同步点的值与修正值之差进行比较，其中，修正值为预先设置的固定值。若采集的值超过同步点的值与修正值之和则进入同步状态，若采集的值一直不满足该条件，则判断时间是否超时，超时则强制进入同步状态。

步骤S2中的同步基础力确定：先由各档位转动惯量、离合器拖曳扭矩、变速器油温确定变速器目标档位总的当量转动惯量，再由换挡类型确定基础目标换挡时间，再根据台架换挡NVH表现对基础换挡时间进行修正，最后得出基础同步力，根据以下计算式进行计算：

Ts=（ω₁-ω₂）Ir/Tc；

上式中，Ts为拨叉的同步时间，ω₁为挂档后的变速器输入端的目标转速,等于变速器的输出端转速×目标档位速比，ω₂为变速器当前输入端的转速，Ir为变速器目标档位总的当量转动惯量，Tc为拨叉同步力矩。

步骤S2中的同步最大力确定：先由各档位转动惯量、离合器拖曳扭矩、变速器油温确定变速器目标档位总的当量转动惯量，再由换挡类型确定理想换挡时间，再根据台架换挡NVH表现对基础换挡时间进行修正，最后得出最大同步力（该同步力不大于同步器设计值），根据以下计算式进行计算：

Ts=（ω₁-ω₂）Ir/Tc；

上式中，Ts为拨叉的同步时间，ω₁为挂档后的变速器输入端的目标转速,等于变速器的输出端转速×目标档位速比，ω₂为变速器当前输入端的转速，Ir为变速器目标档位总的当量转动惯量，Tc为拨叉同步力矩。

同步力斜率主要由变速器油温、换挡目标时间、换挡类型计算得出，再结合台架换挡NVH综合确定。换挡类型分为三种：升档、降档、制动降2档或1档，预挂档时因换挡时间要求较低，则设置更长的目标时间，从而获得更好换挡NVH和可靠性。

在步骤S3中的同步力增加斜率确定的具体方法为：先由变速器油温和换挡类型确定换挡目标时间，再根据目标换挡时间和理想换挡时间的差值确定同步力增加斜率，最后结合台架换挡NVH对同步力增加斜率进行修正。

步骤S3中的输出拨叉控制力确定：根据同步基础力加上同步力增加斜率的累加值，再将计算结果与同步最大力取最小得出输出的拨叉控制力。

控制拨叉换挡力的过程还包括：

S4，根据拨叉位置实时判断是否退出同步状态。步骤S4中判断拨叉是否退出同步状态的依据是基于传感器采集的值，与通过步骤S13获得同步点的值与修正值之和进行比较，其中，修正值为预先设置的固定值。

同步状态退出条件判断更为具体的过程是：根据拨叉位置实时判断是否退出同步状态，步骤S4中判断拨叉是否退出同步状态的依据是基于传感器采集的值，与通过步骤S13获得同步点的值与修正值之和进行比较，其中，修正值为预先设置的固定值。若采集的值超过同步点的值与修正值之和则进入同步状态，若采集的值一直不满足条件，则判断时间是否超时，超时则强制退出同步状态。

在步骤S10中，检测拨叉的同步自适应进入条件包含当前换挡转速、变速器油温、换挡类型，当满足检测的转速范围、油温区间和换挡类型时，进入同步点自适应状态；当不满足时检查条件时，则不对本次换挡数据进行利用，也不更新同步点。

步骤S11中，对拨叉的同步位置进行计算包括通过输入轴转速变化斜率计算同步位置S110，或者通过电机反馈电流变化斜率计算同步位置S111。

其中，输入轴转速变化斜率计算同步位置S110包括：

1）对输入轴转速进行低通滤波；

2）实时计算输出轴转速单个运算周期变化率；

3）将第一个周期计算的变化率作为初始最大变化率；

4）将当前运算周期计算的变化率与最大变化率进行比较，若当前周期变化率大于最大变化率，则将当前周期的变化率作为最大变化率并记录传感器反馈的位置。

5）将同步过程最大变化率所记录的传感器位置作为本次调整的同步点。

在计算输入轴转速变化斜率前，为避免因输入轴转速跳变引起误判，需要对输入轴转速进行滤波，滤波方式可以常用的低通滤波或均值滤波，本发明优选采用低通滤波，即：本次滤波结果＝新采样值×滤波系数÷65535＋上次滤波结果×（65535－滤波系数）÷65535。进入同步时，记录当前的输入轴转速变化率和拨叉位置，同步过程中，当检测到输入轴转速变化斜率大于上次记录的输入轴转速变化斜率时，记录下当前输入轴转速变化斜率和拨叉位置，否则不对数据进行更新，同步完成时，过程中记录的输入轴转速变化斜率最大值对应的拨叉位置即为同步点。

电机反馈电流变化斜率计算同步位置S111包括：

1）对驱动电机反馈的电流值进行低通滤波；

2）将第一个周期反馈电流值作为初始最大反馈电流值；

3）将当前运算周期的电机反馈电流值与最大反馈电流值进行比较，若当前周期反馈电流值大于最大反馈电流值，则将当前周期的电机反馈电流值作为最大反馈电流值并记录传感器反馈的位置；

4）将同步过程最大电机反馈电流值所记录的传感器位置作为本次调整的同步点。

为避免因电机反馈电流跳变引起误判，需要对电机反馈电流进行滤波，滤波方式可以常用的低通滤波或均值滤波，本发明采用低通滤波，即：本次滤波结果＝新采样值×滤波系数÷65535＋上次滤波结果×（65535－滤波系数）÷65535。进入同步时，记录当前电机的反馈电流和拨叉位置，同步过程中，当检测到换挡电机反馈电流大于上次记录的换挡电机反馈电流时，记录下当前换挡电机反馈电流和拨叉位置，否则不对数据进行更新，同步完成时，过程中记录的电机反馈电流变化斜率最大值对应的拨叉位置即为同步点。

步骤S12判断拨叉的同步位置是否合理包括：

1）判断所自适应值的同步点是否在设定的范围，范围由变速器硬件根据尺寸链和设计公差确定，以排除粗大误差；

2）判断所自适应值的同步点与上一次换挡计算得出的自适应值的相互差值是否在设定范围内；

3）判断自适应值和当前使用的同步点之间的差值是否超过设定范围。

本步中，自适应值的同步点是指上述输入轴转速变化斜率计算同步位置的同步点或者电机反馈电流计算同步位置的同步点。通过合理性判断后，将两种算法的得出的自适应值取平均值作为本次自适应的结果存入控制NVM中。NVM设置N个存储区间，分别存储最进N次自适应值。本实施例中，N的取值优先采用10。

步骤S13对最近存储的N个NVM自适应值进行处理包括：

1）对N个需要处理的自适应同步点数据进行排序；

2）确定最小数据与最大数据的差值，定义为最大偏差；

3）按顺序将相邻两个数的差值与最大偏差比较，如超过设定范围，则舍弃掉离中心数据远的数，直到舍弃后的数据组最大偏差小于设定值；

4）将舍弃后剩下数据取算术平局值作为计算结果，

5）将计算结果与原同步点计算差值，并将差值的20%作为补偿更新同步点。

通过上述，本发明通过两套自适应算法确定同步点，并根据工况确定同步基础力、同步最大力以及同步力增加斜率。同步起始点准确可靠；同步过程与手动换挡类似，同步力稳定不突变。解决换挡平顺性，换挡噪音问题。

本发明引入两套同步点自适应算法，两套算法相互检验，并采用数据处理***对自适应结果进行处理。解决单车生命周期内换挡性能稳定性和因机械误差引起的车与车之间的一致性问题。

本发明同步过程的同步力根据换挡工况自动调节，了解决单车多工况一致性问题，同时提高同步器寿命。

Claims (10)

1.双离合器自动变速器拨叉同步控制方法，其特征在于，包括控制拨叉换挡力，控制拨叉换挡力的过程包括以下步骤：

S1，根据传感器采集拨叉的位置的值，判断拨叉是否进入同步状态；

S2，在进入同步状态后，确定拨叉的同步基础力和同步最大力；

S3，确定拨叉的同步力增加斜率，实时输出控制拨叉同步力；

还包括对拨叉位置进行实时检测，根据检测结果对进入同步状态的拨叉的位置进行调整，包括以下步骤：

S10，检测拨叉的同步自适应进入条件；

S11，对拨叉的同步位置进行计算；

S12，判断拨叉的同步位置是否合理；

S13，对最近存储的N个NVM同步点自适应值进行处理，并根据处理结果更新拨叉的同步点。

2.根据权利要求1所述双离合器自动变速器拨叉同步控制方法，其特征在于，步骤S1中判断拨叉是否进入同步状态的依据是基于传感器采集的值，与通过步骤S13获得同步点的值与修正值之差进行比较，其中，修正值为预先设置的固定值。

3.根据权利要求1所述双离合器自动变速器拨叉同步控制方法，其特征在于，步骤S2中的同步基础力确定：先由各档位转动惯量、离合器拖曳扭矩、变速器油温确定变速器目标档位总的当量转动惯量，再由换挡类型确定基础目标换挡时间，再根据台架换挡NVH表现对基础换挡时间进行修正，最后得出基础同步力，根据以下计算式进行计算：

Ts=（ω₁-ω₂）Ir/Tc；

上式中，Ts为拨叉的同步时间，ω₁为挂档后的变速器输入端的目标转速,等于变速器的输出端转速×目标档位速比，ω₂为变速器当前输入端的转速，Ir为变速器目标档位总的当量转动惯量，Tc为拨叉同步力矩。

4.根据权利要求1所述双离合器自动变速器拨叉同步控制方法，其特征在于：步骤S2中的同步最大力确定：先由各档位转动惯量、离合器拖曳扭矩、变速器油温确定变速器目标档位总的当量转动惯量，再由换挡类型确定理想换挡时间，再根据台架换挡NVH表现对基础换挡时间进行修正，最后得出最大同步力（该同步力不大于同步器设计值），根据以下计算式进行计算：

Ts=（ω₁-ω₂）Ir/Tc；

上式中，Ts为拨叉的同步时间，ω₁为挂档后的变速器输入端的目标转速,等于变速器的输出端转速×目标档位速比，ω₂为变速器当前输入端的转速，Ir为变速器目标档位总的当量转动惯量，Tc为拨叉同步力矩。

5.根据权利要求1所述双离合器自动变速器拨叉同步控制方法，其特征在于：步骤S3中输出拨叉控制力确定：根据同步基础力加上同步力增加斜率的累加值，再将计算结果与同步最大力取最小得出输出的拨叉控制力。

6.根据权利要求1至5任意一项所述双离合器自动变速器拨叉同步控制方法，其特征在于：步骤S11中，对拨叉的同步位置进行计算包括通过输入轴转速变化斜率计算同步位置，或者通过电机反馈电流变化斜率计算同步位置。

7.根据权利要求6所述双离合器自动变速器拨叉同步控制方法，其特征在于：输入轴转速变化斜率计算同步位置包括：

1）对输入轴转速进行低通滤波；

2）实时计算输出轴转速单个运算周期变化率；

3）将第一个周期计算的变化率作为初始最大变化率；

4）将当前运算周期计算的变化率与最大变化率进行比较，若当前周期变化率大于最大变化率，则将当前周期的变化率作为最大变化率并记录传感器反馈的位置；

5）将同步过程最大变化率所记录的传感器位置作为本次调整的同步点。

8.根据权利要求6所述双离合器自动变速器拨叉同步控制方法，其特征在于：电机反馈电流变化斜率计算同步位置包括：

1）对驱动电机反馈的电流值进行低通滤波；

2）将第一个周期反馈电流值作为初始最大反馈电流值；

3）将当前运算周期的电机反馈电流值与最大反馈电流值进行比较，若当前周期反馈电流值大于最大反馈电流值，则将当前周期的电机反馈电流值作为最大反馈电流值并记录传感器反馈的位置；

4）将同步过程最大电机反馈电流值所记录的传感器位置作为本次调整的同步点。

9.根据权利要求7或8所述双离合器自动变速器拨叉同步控制方法，其特征在于：步骤S12判断拨叉的同步位置是否合理包括：

1）判断所自适应值的同步点是否在设定的范围，范围由变速器硬件根据尺寸链和设计公差确定，以排除粗大误差；

2）判断所自适应值的同步点与上一次换挡计算得出的自适应值的相互差值是否在设定范围内；

3）判断自适应值和当前使用的同步点之间的差值是否超过设定范围。

10.根据权利要求1所述双离合器自动变速器拨叉同步控制方法，其特征在于：步骤S13对最近存储的N个NVM自适应值进行处理包括：

1）对N个需要处理的自适应同步点数据进行排序；

2）确定最小数据与最大数据的差值，定义为最大偏差；

3）按顺序将相邻两个数的差值与最大偏差比较，如超过设定范围，则舍弃掉离中心数据远的数，直到舍弃后的数据组最大偏差小于设定值；

4）将舍弃后剩下数据取算术平局值作为计算结果，

5）将计算结果与原同步点计算差值，并将差值的20%作为补偿更新同步点。

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