CN101712319B - 在装配有双离合器变速箱的机动车中控制升档操作的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在装配有双离合器变速箱的机动车中控制升档操作的方法。根据该方法，通过为第一摩擦离合器限定具有给定初始值和零最终值的线性扭矩曲线，为第二摩擦离合器限定具有零初始值和给定最终值的线性扭矩曲线，以及为发动机限定具有给定初始值和给定最终值的线性扭矩曲线来执行摩擦离合器的交叉阶段。已知发动机扭矩的初始值，通过确定车辆纵向加速度的最终值等于车辆纵向加速度的初始值的给定百分比来计算第二摩擦离合器的扭矩曲线的最终值。已知第二摩擦离合器的扭矩曲线的最终值，在确定的车辆纵向加速度最终值的基础上计算发动机扭矩曲线的最终值。

Description

在装配有双离合器变速箱的机动车中控制升档操作的方法

技术领域

本发明涉及一种在装配有双离合器变速箱的机动车中控制换高档(升档)操作的方法。

背景技术

参看附图中的图1，用于机动车的典型的双离合器变速箱总体上用附图标记10表示，该双离合器变速箱包括：承载有与第一组档位(例如奇数档)相关的多个驱动齿轮(在图中仅示意性地示出其中之一并且用附图标记14表示)的第一主轴12；承载有与其余档位(例如偶数档)相关的多个驱动齿轮(在图中仅示意性地示出其中之一并且用附图标记18表示)的第二主轴16；设计成连接第一主轴12以使其与车辆驱动轴22一起旋转的第一摩擦离合器20；设计成连接第二主轴16以使其与驱动轴22一起旋转的第二摩擦离合器24；以及一根或多根次轴(在所示的示例中为第一次轴26和第二次轴28)，所述次轴承载有多个从动齿轮(图中仅示意性地示出其中的第一从动齿轮30，所述齿轮由第一次轴26支承并且与驱动齿轮14永久啮合，图中还示出了第二从动齿轮32，其由第二次轴28支承并且与驱动齿轮18永久啮合)，每个从动齿轮与相应的档位以及相应的最终减速小齿轮34和36相关，所述最终减速小齿轮34和36与差速器齿轮38永久啮合，用于将扭矩传递到机动车的驱动轴40，并因此传递给驱动轮42。因此扭矩的传递可以通过由第一摩擦离合器20、第一主轴12和第一次轴26组成的变速箱的第一部分发生，也可以通过由第二摩擦离合器24、第二主轴16和第二次轴28组成的变速箱的第二部分发生。

在这种类型的变速箱中，换档操作在所谓的动力换档模式下执行，即在某一阶段执行，在该阶段中与变速箱的相应部分相关的起始档位(分离档位)和结束档位(接合档位)被同时接合，并且扭矩的传递通过变速箱的两个部分同时发生。扭矩从变速箱的分离部分到接合部分的转换是通过打开与分离档位相关的摩擦离合器并同时关闭与接合档位相关的摩擦离合器来完成的。下面将这个阶段称为摩擦离合器的交叉阶段，或简单地称为交叉阶段。一个离合器的打开以及另一个离合器的同时关闭必须根据合适的控制逻辑来调节，该控制逻辑的目标就是要保证换档操作尽可能快速且舒适地完成。

下面将详细描述换档操作，其中假设从与变速箱的第一部分相关的较低档转换到与变速箱第二部分相关的较高档，将图1的变速箱视为刚性轴模型，用下表中所示的符号表示有关的参数和变量。

符号	对参数/变量的描述
		CmCF disCF，innCRωmωp，disωp，innωRMRJmJp，disJp，innJRJeqτdisτinn	由发动机传递的扭矩由与分离档位相关的摩擦离合器传递的扭矩由与接合档位相关的摩擦离合器传递的扭矩作用在车轮上的阻力矩(包括坡度)驱动轴的角速度与分离档位相关的主轴的角速度与接合档位相关的主轴的角速度车轮的角速度车轮的质量车轮的半径发动机的惯性力矩与分离档位相关的变速箱部分的等效惯性力矩与接合档位相关的变速箱部分的等效惯性力矩车辆的四个车轮的总惯性力矩车轮处的等效惯性力矩与分离档位相关的变速箱部分的传动比(包括轴比)与接合档位相关的变速箱部分的传动比(包括轴比)

在摩擦离合器的交叉阶段之前存在一个阶段，在该阶段中从发动机到车轮的驱动力传递通过变速箱的单个部分进行，即通过与分离档位相关的变速箱部分进行，第一摩擦离合器20(分离档位)被关闭，第二摩擦离合器24(接合档位)被打开。

应用通过下面的公式表示的简化模型：

$(J_m+J_{p,\mathrm{dis}})\·{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_m=C_m-\frac{C_R}{\mathrm{\τ}}---\left(1\right)$

其中，使驱动轴22的角速度ω_m与第一主轴12(分离档位)的角速度ω_p，dis同步，阻力矩C_R在整个换档操作中被认为是常数。

在不考虑变速箱的各个轴的惯性力矩的情况下，与分离档位相关的变速箱部分的-赋予其主轴的等效惯性力矩通过下面的公式来限定：

$J_{p,\mathrm{dis}}=\frac{J_{\mathrm{eq}}}{{\mathrm{\τ}}^2}=\frac{J_R+M\·R^2}{{\mathrm{\τ}}^2}---\left(2\right)$

换档操作首先通过将与该档位相关的齿轮组中的空转齿轮(其可以是驱动齿轮或者从动齿轮)和相应的轴(主轴或次轴)旋转联接来接合该接合档位，所述旋转联接通常是通过滑动的接合套，同时与接合档位相关的摩擦离合器保持打开状态，然后是摩擦离合器的交叉阶段，此时与分离档位相关的摩擦离合器被逐渐打开，同时与接合档位相关的摩擦离合器被逐渐关闭，最后分离档位的分离是通过将与该档位相关的齿轮组中的空转齿轮(驱动齿轮或从动齿轮)从相应的轴(主轴或次轴)上脱开来实现的。

通过下面的公式来表示描述交叉阶段的简化模型，在该交叉阶段两个离合器都处于打滑状态：

$J_m\·{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_m=C_m-C_{F,\mathrm{inn}}-C_{F,\mathrm{dis}};---\left(3\right)$

$J_{\mathrm{eq}}\·{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_R={\mathrm{\τ}}_{\mathrm{inn}}\·C_{F,\mathrm{inn}}+{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}\·C_{F,\mathrm{dis}}-C_R;---\left(4\right)$

${\mathrm{\ω}}_R=\frac{{\mathrm{\ω}}_{p,\mathrm{inn}}}{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{inn}}}=\frac{{\text{\ω}}_{p,\mathrm{dis}}}{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}}---\left(5\right)$

在公知的用于控制换档操作的策略中，所施加的第一约束是驱动轴22的角速度ω_m与第一主轴12(分离档位)的角速度ω_p，dis之间的同步。因此必须应用下面的关系：

ω_m＝ω_p，dis(6)

假设角速度ω_m和ω_p，dis在换档操作开始时是相同的，如果满足下面的关系，则就可以保证在整个交叉阶段中驱动轴22的角速度ω_m与第一主轴12(分离档位)的角速度ω_p，dis之间的同步：

${\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_m\left(t\right)={\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_{p,\mathrm{dis}}\left(t\right)---\left(7\right)$

在公式(5)的基础上，ω_p，dis和ω_R通过下面的关系关联起来：

ω_p，dis＝τ_dis·ω_R    (8)

如果设定上面所提到的由关系(7)所表示的角加速度的同步条件，则公式(3)变成：

$J_m\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}\·{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_R=C_m-C_{F,\mathrm{inn}}-C_{F,\mathrm{dis}}---\left(9\right)$

将公式(4)中的代入公式(9)中，可以获得下面的公式，其在驱动轴22和第一主轴12之间同步的条件下，将发动机和两个摩擦离合器20和24的扭矩曲线(torque profile)联系起来：

$J_{\mathrm{eq}}\·C_m-(J_{\mathrm{eq}}+J_m\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{inn}}\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}})\·C_{F,\mathrm{inn}}-C_{F,\mathrm{dis}}\·(J_{\mathrm{eq}}+J_m\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}^2)+J_m\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}\·C_R=0---\left(10\right)$

从公式(10)中得出C_F，dis，可获得第一摩擦离合器20的最小扭矩曲线，该最小扭矩曲线保证驱动轴22和第一主轴12(分离档位)的角速度ω_m和ω_p，dis之间的同步性：

${\stackrel{\‾}{C}}_{F,\mathrm{dis}}=\frac{1}{1+\frac{J_m\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}^2}{J_{\mathrm{eq}}}}\·C_m-\frac{J_{\mathrm{eq}}+J_m\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{inn}}}{J_{\mathrm{eq}}+J_m\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}^2}\·C_{F,\mathrm{inn}}+\frac{1}{\frac{J_{\mathrm{eq}}}{J_m{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}}+{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}}\·C_R---\left(11\right)$

如果第一摩擦离合器20(分离档位)由比公式(11)所确定的最小扭矩曲线大的扭矩曲线控制，那么前面由公式(3)和(4)所限定的摩擦离合器20和24都处于打滑状态下的变速箱模型将被一个新的变速箱模型取代，其中只有第二摩擦离合器24处于打滑状态，第一摩擦离合器20被关闭，因此第一主轴12(分离档位)以与驱动轴22相同的角速度旋转。这个新模型由下面的公式限定：

${\mathrm{\ω}}_m={\mathrm{\ω}}_{p,\mathrm{dis}}=\frac{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}}{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{inn}}}\·{\mathrm{\ω}}_{p,\mathrm{inn}}={\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}\·{\mathrm{\ω}}_R---\left(12\right)$

$(J_m\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}^2+J_R)\·{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_R=({\mathrm{\τ}}_{\mathrm{inn}}-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}})\·C_{F,\mathrm{inn}}+{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}\·C_m-C_R---\left(13\right)$

如果第二摩擦离合器24的打开状态在交叉阶段一开始就被设定(时间t＝0)，即

C_F，inn(0)＝0，(14)

可从公式(11)得到C_F，dis的初始最小值：

${\stackrel{\‾}{C}}_{F,\mathrm{dis}}\left(0\right)=\frac{1}{1+\frac{J_m\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}^2}{J_{\mathrm{eq}}}}\·C_m\left(0\right)+\frac{1}{\frac{J_{\mathrm{eq}}}{J_m{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}}+{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}}\·C_R---\left(15\right)$

此外，如果第一摩擦离合器的打开状态在交叉阶段的结束处才被设定(常数t＝t_fi)，即

C_F，dis(t_fi)＝0，(16)

可从公式(10)得到下面的公式，该公式将发动机扭矩C_m的最终值与第二摩擦离合器24(接合档位)的扭矩C_F，inn的最终值联系起来：

$C_m\left(t_{\mathrm{fi}}\right)=(1+\frac{J_m\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{inn}}\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}}{J_{\mathrm{eq}}})\·C_{F,\mathrm{inn}}\left(t_{\mathrm{fi}}\right)-\frac{J_m{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}}{J_{\mathrm{eq}}}\·C_R---\left(17\right)$

从公式(17)中可以看出，如果忽略阻力矩C_R，那么发动机的最终扭矩C_m(t_fi)大于第二摩擦离合器24(接合档位)的最终扭矩C_F，inn(t_fi)。

简言之，公式(15)代表了用于选择第一摩擦离合器(将被打开的离合器)的扭矩曲线的一个普遍约束，其保证这个离合器不打滑，而公式(17)代表了发动机扭矩和第二摩擦离合器(将被关闭的离合器)扭矩的最终值之间的联系，其保证驱动轴和第一主轴(分离档位)的角速度之间的同步性以及在打开第一摩擦离合器时角加速度的连续性。

发明内容

本发明的目的是提供一种在装配有双离合器变速箱的机动车中控制换高档(升档)操作的方法，该方法能够在换档操作-特别是升档操作的交叉阶段中控制车辆纵向加速度的损失。

根据本发明，通过一种在装配有发动机、驱动轴和双离合器变速箱的机动车中控制从低档到高档的换档操作的控制方法来实现这个以及其他目的，其中双离合器变速箱包括第一和第二主轴以及能够将第一主轴和第二主轴分别连接到驱动轴的第一和第二摩擦离合器，换档操作包括摩擦离合器的交叉阶段，在该阶段与将被分离的档位相关的第一摩擦离合器被打开，与将被接合的档位相关的第二摩擦离合器被关闭，该方法包括如下步骤：

a)限定交叉阶段中的第一摩擦离合器的扭矩曲线，使其具有给定的初始值和零最终值，

b)限定交叉阶段中的第二摩擦离合器的扭矩曲线，使其具有零初始值和给定的最终值，以及

c)限定交叉阶段中的发动机的扭矩曲线，使其具有给定的初始值和给定的最终值，

其中，计算第二摩擦离合器和发动机的扭矩曲线，使得车辆纵向加速度的最终值(即交叉阶段结束时的值)等于车辆纵向加速度的初始值(即交叉阶段开始时的值)的给定百分比。

附图说明

通过接下来在参照附图的基础上以非限制性示例的形式给出的的详细描述，本发明的特征和优点将更加清楚，附图中：

图1是用于机动车的双离合器变速箱的示意图；

图2示出根据本发明的一个优选实施方式的控制方法进行换高档(升档)操作时，在摩擦离合器的交叉阶段中如图1所示的发动机以及双离合器变速箱中的两个摩擦离合器的扭矩的时间过程(time course)。

图3示出根据本发明的一个优选实施方式的控制方法进行换高档(升档)操作时，在不同发动机扭矩初始值下，在摩擦离合器的交叉阶段中将被关闭的摩擦离合器的扭矩的最终值以及发动机扭矩的时间过程；

图4示出根据本发明的另一个优选实施方式的控制方法进行换高档(升档)操作时，在摩擦离合器的交叉阶段中图1的变速箱的主要部件的扭矩和角速度的时间过程；以及

图5示出根据本发明的另一个优选实施方式的控制方法进行换高档(升档)操作时，在摩擦离合器的交叉阶段中车辆纵向加速度的时间过程。

具体实施方式

参照图1所示机动车的双离合器变速箱的视图以及上面参照该图限定的参数/变量，下面将描述根据本发明的一个优选实施方式的用于控制换高档(升档)操作的方法，更具体地说是摩擦离合器的交叉阶段。

该控制方法的优选实施方式是基于如下构思：在交叉阶段中确定车辆纵向加速度的给定曲线，并因而限定出发动机扭矩的曲线。例如，如果车辆纵向加速度确定为具有常数曲线，那么发动机扭矩在交叉阶段中将因此增加。

不考虑齿轮箱轴的弹性，车辆纵向加速度可以大体上用下面的公式来表示：

$a_x\left(t\right)=R\·{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_R=\frac{R}{J_{\mathrm{eq}}+J_m\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}^2}\·[({\mathrm{\τ}}_{\mathrm{inn}}-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}})\·C_{F,\mathrm{inn}}\left(t\right)+{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}\·C_m\left(t\right)-C_R\left(t\right)]---\left(18\right)$

其中

是从公式(13)中得到的。在公式(18)中，假定C_R为常数，且C_F，inn在交叉阶段中增加，τ_inn比τ_dis小，因此为了保证车辆纵向加速度在整个交叉阶段为常数，则必须增加C_m。

在交叉阶段一开始的时间(t＝0)，考虑到C_F，inn(0)＝0(第二摩擦离合器24仍旧是打开的，因此不传递扭矩)，在公式(13)的基础上，车辆纵向加速度等于：

$a_x\left(0\right)=R\·{\stackrel{\·}{\text{\ω}}}_R\left(0\right)=\frac{R}{J_m\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}^2+J_{\mathrm{eq}}}\·({\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}\·C_m\left(0\right)-C_R)---\left(19\right)$

在交叉阶段结束时(t＝t_fi)，第一摩擦离合器20是打开的，扭矩全部通过与新档位相关的变速箱部分传递到车轮，利用公式(4)和设定C_F，dis＝0，纵向加速度等于：

$a_x\left(t_{\mathrm{fi}}\right)=R\·{\stackrel{\·}{\mathrm{\ω}}}_R\left(t_{\mathrm{fi}}\right)=\frac{R}{J_{\mathrm{eq}}}\·({\mathrm{\τ}}_{\mathrm{inn}}\·C_{F,\mathrm{inn}}\left(t_{\mathrm{fi}}\right)-C_R)---\left(20\right)$

为了使车辆纵向加速度在交叉阶段为常数，则必须的是：

a_x(t_fi)＝a_x(0)(21)

因此，在公式(19)和(20)的基础上：

$C_{F,\mathrm{inn}}\left(t_{\mathrm{fi}}\right)=\frac{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}}{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{inn}}}\frac{J_{\mathrm{eq}}}{J_{\mathrm{eq}}+J_m\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}^2}{C}_m\left(0\right)+\frac{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}}{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{inn}}}\frac{J_m\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}}{J_{\mathrm{eq}}+J_m\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}^2}{C}_R---\left(22\right)$

附图中的图2示出在交叉阶段中发动机以及两个摩擦离合器的扭矩的时间过程，该时间过程是根据上面描述的本发明优选实施方式的，更具体地说是根据在交叉阶段中将车辆纵向加速度确定为常数的控制策略。根据这个控制策略，在交叉阶段中驱动扭矩被增加到某种程度以保证车辆纵向加速度实质上为常数。

加速度率(jerk)-即纵向加速度的微分由下面的表达式来限定：

${\stackrel{\·}{a}}_x=R\·{\stackrel{\·\·}{\mathrm{\ω}}}_R=\frac{R}{J_m\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}^2+J_{\mathrm{eq}}}[{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}\·{\stackrel{\·}{C}}_m+({\mathrm{\τ}}_{\mathrm{inn}}-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}})\·{\stackrel{\·}{C}}_{F,\mathrm{inn}}]---\left(23\right)$

发动机扭矩C_m以及将被关闭的摩擦离合器的扭矩C_F，inn的微分由下面的表达式来限定(考虑了这些扭矩的线性渐进)：

${\stackrel{\·}{C}}_m=\frac{C_m\left(t_{\mathrm{fi}}\right)-C_m\left(0\right)}{t_{\mathrm{fi}}}---\left(24\right)$

${\stackrel{\·}{C}}_{F,\mathrm{inn}}=\frac{C_{F,\mathrm{inn}}\left(t_{\mathrm{fi}}\right)}{t_{\mathrm{fi}}}---\left(25\right)$

利用公式(17)和(22)所提供的C_m(t_fi)和C_F，inn(t_fi)的表达式，公式(24)和(25)变为：

${\stackrel{\·}{C}}_m=\frac{\frac{({\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{inn}})\·J_{\mathrm{eq}}}{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{inn}}\·(J_{\mathrm{eq}}+J_m\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}^2)}{C}_m\left(0\right)+\frac{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}\·({\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{inn}})\·J_m}{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{inn}}\·(J_{\mathrm{eq}}+J_m\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}^2)}}{t_{\mathrm{fi}}}---\left(26\right)$

${\stackrel{\·}{C}}_{F,\mathrm{inn}}=\frac{\frac{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}\·J_{\mathrm{eq}}}{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{inn}}\·(J_{\mathrm{eq}}+J_m\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}^2)}{C}_m\left(0\right)+\frac{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}^2\·J_m}{{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{inn}}\·(J_{\mathrm{eq}}+J_m\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}^2)}{C}_R}{t_{\mathrm{fi}}}---\left(27\right)$

如果把公式(26)和(27)所提供的

和

的表达式代入公式(23)中，就可以证实加速度率为零。

附图中的图3示出多个发动机扭矩曲线的示例，以及将被关闭的摩擦离合器的扭矩的相应的最终值，这些曲线满足从第1个档位换到第2个档位的交叉阶段中纵向加速度不变的条件。

也可以执行该控制方法，从而允许在交叉阶段中车辆纵向加速度有所降低，并因此确定纵向加速度的最终值，该最终值等于初始值的给定百分比。关于这点，应该指出的是，本说明书和权利要求书中所采用的表述“初始值”和“最终值”分别理解为在交叉阶段开始时的值和在交叉阶段结束时的值。

根据上面描述的本发明优选实施方式的控制方法，执行主要步骤以便限定在交叉阶段中的扭矩曲线，假定选择线性扭矩曲线(从而只需要确定这些曲线的初始和最终值以及交叉阶段总的持续时间)，这些步骤如下：

a)建立纵向加速度的最终值a_x(t_fi)(等于初始值a_x(0)或者等于这个值的给定百分比)；

b)在公式(20)的基础上计算将被关闭的摩擦离合器的扭矩的最终值C_F，inn(t_fi)；

c)确定将被打开的摩擦离合器的扭矩的初始值C_F，dis(0)大于由公式(15)得到的最小值C_F，dis(0)；

d)在公式(17)的基础上计算发动机扭矩的最终值C_m(t_fi)；

e)在考虑离合器致动器的物理约束、换档操作所能接受的最大时间以及所期望的加速度率的情况下，确定交叉阶段的持续时间t_fi，；

f)限定将被关闭的摩擦离合器的扭矩曲线，使其具有零初始值和与步骤b)中计算出的值相等的最终值；

g)限定将被打开的摩擦离合器的扭矩曲线，使其具有与步骤c)中计算出的值相等的初始值和零最终值；以及

h)限定发动机扭矩曲线，使其具有与在初始时间时检测到的值C_m(0)相等的初始值和与步骤d)中计算出的值相等的最终值。

如果步骤d)中计算出的发动机扭矩的最终值大于发动机所能提供的最大值，那么发动机扭矩的最终值被适当地限制，并且将被关闭的摩擦离合器的扭矩的最终值C_F，inn(t_fi)通过将设定值C_m(t_fi)代入公式(17)而逆向计算得出。

关于将被关闭的摩擦离合器的扭矩曲线，为了在紧接着交叉阶段的时间段内使纵向加速度的降低最小化，优选采用步骤b)中计算出的值(与零加速度率条件对应的值)和将在交叉阶段结束之后通过与新档位相关的摩擦离合器传递的扭矩的目标值之间的最小值来作为最终值C_F，inn(t_fi)，即当发动机的角速度和与新档位相关的主轴的角速度同步时的目标值，例如在加速踏板踏下的量的基础上计算出的目标值。

由于对扭矩曲线-特别是对发动机扭矩曲线的合适限定，采用根据上面描述的方法的优选实施方式的控制方法，就可以使加速度率为零或者至少最小化，从而保证在升档过程中获得比现有技术更好的性能和更高的行驶舒适性。

根据本发明的控制方法的另一个实施方式，选择车辆纵向加速度的最终值以便在交叉阶段(即从初始时间t＝0到最终时间t＝t_fi)内获得不变的发动机扭矩曲线。换句话说，首先计算与不变的发动机扭矩相对应的车辆纵向加速度的最终值，然后发动机扭矩的最终值被设定为常数，且等于发动机扭矩的初始值。一旦建立了这个不变的发动机扭矩值，那么交叉阶段中的扭矩曲线就根据接下来的步骤来确定：

a)通过公式(10)来计算第二摩擦离合器24(将被关闭的)的扭矩的最终值C_F，inn(t_fi)，从而保证驱动轴22和第一主轴(分离档位)的角速度ω_m和ω_p，dis之间的同步；

b)根据期望的加速度率和致动器的响应极限来设定第二摩擦离合器24(将被关闭的)的扭矩C_F，inn的微分的参考值，并因此确定交叉阶段的持续时间；以及

c)确定第一摩擦离合器20(将被打开的)的扭矩C_F，dis的线性曲线，该曲线具有比由公式(15)提供的最小值大的初始值以及零最终值，以保证角速度ω_m和ω_p，dis之间的同步。

附图中的图4示出两个图表，其中示出了根据上面描述的控制方法的另一个优选实施方式、在摩擦离合器的交叉阶段中机动车的双离合器变速箱的扭矩和角速度的时间过程。从第一个图表中可以看出，为了补偿响应于发动机的延迟(在图中用Δt_m来表示)，发动机扭矩的降低优选在交叉阶段的最终时间t_fi之前，即发动机扭矩C_m一直保持为常数直到时间t_fi-Δt_m，然后降低(例如线性地)直到时间t_fi。

先不管阻力矩C_R的影响，由于τ_dis比τ_inn大(升档)，因此不变的发动机扭矩C_m的确定导致车辆纵向加速度随着时间而降低，这从图5中可以看出，图5通过举例方式所示的曲线图示出了中型尺寸/排量的车辆从第1个档位换到第2个档位时在交叉阶段中不同发动机扭矩值C_m下的车辆纵向加速度A_x的时间过程。

根据在说明书第一部分中描述的本发明的控制方法的优选实施方式产生参考扭矩曲线的策略在必要时可以与在说明书第二部分中描述的其他优选实施方式结合，例如仅在中或低负载换档以及低档位时使用前者。

尽管在考虑较高稳定性的情况下优选采用闭环控制，但是根据本发明的换档操作的控制也能够以开环方式实施。

当然，在不改变本发明的原理的前提下，实施例和构造上的细节可以相对于那些通过非限制性示例描述和解释的有相当大的改变。

关于这点，本发明不仅可应用于两轮驱动车辆，也可以用于四轮驱动车辆，不仅可用于公路车辆，也可用于越野车辆，不仅可用于带有横轴齿轮箱的车辆，也可用于带有纵轴齿轮箱的车辆，不仅可用于在变速箱的两根主轴上安装有同步器的车辆，也可用于在变速箱的次轴(或多根次轴)上安装有同步器的车辆。此外，本发明不仅可应用于带有双离合器变速箱的车辆，也可应用于装备有包括两个以上摩擦离合器的变速箱的车辆(例如可应用于拖拉机和工业车辆)。

Claims (4)

1.一种在机动车中控制从低档到高档的换档操作的方法，该机动车装配有发动机、驱动轴(22)和双离合器变速箱(10)，该双离合器变速箱包括第一主轴和第二主轴(12、16)以及能够将所述第一主轴和第二主轴(12、16)分别连接到所述驱动轴(22)的第一和第二摩擦离合器(20、24)，所述换档操作包括所述摩擦离合器的交叉阶段，在该交叉阶段与将被分离的档位相关的第一摩擦离合器(20)被打开，并且与将被接合的档位相关的第二摩擦离合器(24)被关闭，

该方法包括如下步骤：

a)建立在交叉阶段结束处的车辆纵向加速度值(ax(t_fi))，其等于在交叉阶段开始处的纵向加速度值(a_x(0))的给定百分比；

b)限定交叉阶段中所述第一摩擦离合器(20)的扭矩曲线(C_F，dis)，使该扭矩曲线(C_F，dis)具有给定的初始值(C_F，dis(0))和零最终值(C_F，dis(tfi))，

c)限定交叉阶段中所述第二摩擦离合器(24)的扭矩曲线(C_F，inn)，使该扭矩曲线(C_F，inn)具有零初始值(C_F，inn(0))和给定的最终值(C_F，inn(t_fi))，其中所述给定的最终值(C_f，inn(t_fi))由以下等式计算：

$a_x\left(t_{\mathrm{fi}}\right)=\frac{R}{J_{\mathrm{eq}}}\·({\mathrm{\τ}}_{\mathrm{inn}}\·C_{F,\mathrm{inn}}\left(t_{\mathrm{fi}}\right)-C_R)$

其中R为车轮的半径，J_eq为车轮处的等效惯性力矩，τ_inn为与接合档位相关的变速箱部分的传动比，以及C_R为作用在车轮上的阻力矩；以及

d)限定交叉阶段中所述发动机的扭矩曲线(C_m)，使该扭矩曲线(C_m)具有给定的初始值(C_m(0))和给定的最终值(C_m(t_fi))，其中所述给定的最终值(C_m(t_fi))由以下等式计算：

$C_m\left(t_{\mathrm{fi}}\right)=(1+\frac{J_m\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{inn}}\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}}{J_{\mathrm{eq}}})\·C_{F,\mathrm{inn}}\left(t_{\mathrm{fi}}\right)-\frac{J_m{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}}{J_{\mathrm{eq}}}{\·C}_R$

其中J_m为发动机的惯性力矩，τ_dis为与分离档位相关的变速箱部分的传动比，以及(C_F，inn(t_fi))为步骤c)处计算得到的第二摩擦离合器(24)的扭矩的最终值。

2.如权利要求1所述的方法，其中，在交叉阶段中为所述第一摩擦离合器(20)、所述第二摩擦离合器(24)以及所述发动机限定的扭矩曲线是线性曲线。

3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，在步骤a)处建立的在交叉阶段结束处的车辆纵向加速度值(a_x(t_fi))等于在交叉阶段开始处的纵向加速度值(a_x(0))。

4.如权利要求1或2所述的方法，其中，将所述第一摩擦离合器(20)的扭矩曲线的初始值(C_F，dis(0))选择为大于通过以下等式计算得到的最小值 $\left({\stackrel{\‾}{C}}_{F,\mathrm{dis}}\left(0\right)\right):$

${\stackrel{\‾}{C}}_{F,\mathrm{dis}}\left(0\right)=\frac{1}{1+\frac{J_m\·{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}^2}{J_{\mathrm{eq}}}}\·C_m\left(0\right)+\frac{1}{\frac{J_{\mathrm{eq}}}{J_m{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}}+{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{dis}}}\·C_R.$

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