CN101846179B - 用于自动变速器的适应性换档学习控制 - Google Patents
用于自动变速器的适应性换档学习控制 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及用于自动变速器的适应性换档学习控制。一种控制系统包括变速器的第一和第二离合器以及控制模块。所述第一和第二离合器中的每个包括接合状态和分离状态。所述控制模块使用阶跃指令信号使所述第一离合器在所述接合状态和所述分离状态之间循环，同时所述第二离合器保持在所述接合状态。所述控制模块监测基于所述阶跃指令信号的所述变速器的输出参数。所述控制模块基于所述输出参数来控制所述变速器。
Description
相关申请的交叉引用
本申请与于2005年7月5日提交的题为“Adaptive Shift LearnControl for Automatic Transmissions”的共同待审的申请No.11/175115相关，所述申请作为在此参考全文引入。
本申请要求于2009年3月27日提交的美国临时申请No.61/164,030的权益。上述申请的公开内容作为在此参考全文引入。
技术领域
本发明涉及车辆变速器，且更具体地涉及用于更新变速器中的适应性换档控制的变速器控制系统。
背景技术
在此提供的背景说明是为了总体上介绍本发明背景的目的。当前所署名发明人的工作(在背景技术部分描述的程度上)和本描述中否则不足以作为申请时的现有技术的各方面，既不明显地也非隐含地被承认为与本发明相抵触的现有技术。
内燃机燃烧气缸内的燃料和空气混合物，从而驱动活塞以产生驱动扭矩。用于自动变速器的联接装置包括变矩器。变速器通过多个传动比中的一个将驱动扭矩传输给传动系。变速器基于换档排定表和车辆操作状况在各个传动比之间换档。
变速器通常包括多个离合器，所述离合器选择性地接合以建立期望传动比。在各个传动比之间换档时，发生离合器-离合器的切换。更具体地，至少一个离合器被分离(即，即将分离的离合器)，同时另一个离合器被同时接合(即，即将接合的离合器)。离合器之间的切换的控制基于估计发动机扭矩和其它换档参数(包括但不限于即将接合的压力偏差、即将分离的压力偏差、和压力滞后)。
在车辆初始组装之后和/或在变速器上进行维护之后，换档参数设定为初始值且不受适应性/学习后的换档控制的影响。每个离合器的即将接合的压力偏差、即将分离的压力偏差、和压力滞后使用基于发动机操作状况的扭矩估计计算来确定。
发明内容
一种控制系统包括变速器的第一和第二离合器以及控制模块。所述第一和第二离合器中的每个包括接合状态和分离状态。所述控制模块使用阶跃指令信号使所述第一离合器在所述接合状态和所述分离状态之间循环，同时所述第二离合器保持在所述接合状态。所述控制模块监测基于所述阶跃指令信号的所述变速器的输出参数。所述控制模块基于所述输出参数来控制所述变速器。
一种方法包括提供变速器的第一和第二离合器，其中，所述第一和第二离合器中的每个包括接合状态和分离状态。所述方法还包括：使用阶跃指令信号使所述第一离合器在所述接合状态和所述分离状态之间循环，同时使所述第二离合器保持在所述接合状态；监测基于所述阶跃指令信号的所述变速器的输出参数；基于所述输出参数来控制所述变速器。
本发明提供下述技术方案。
(1).一种控制系统，包括：
变速器的第一和第二离合器，其中，所述第一和第二离合器中的每个包括接合状态和分离状态；和
控制模块，所述控制模块使用阶跃指令信号使所述第一离合器在所述接合状态和所述分离状态之间循环，同时所述第二离合器保持在所述接合状态；所述控制模块监测基于所述阶跃指令信号的所述变速器的输出参数；且基于所述输出参数来控制所述变速器。
(2).根据(1)所述的控制系统，其中，所述阶跃指令信号是阶跃压力指令。
(3).根据(2)所述的控制系统，其中，所述控制模块在使所述第一离合器循环时将所述阶跃压力指令在预定压力值保持预定时段。
(4).根据(3)所述的控制系统，其中，所述输出参数包括变矩器滑移速度和变速器输出扭矩中的至少一个。
(5).根据(4)所述的控制系统，其中，所述控制模块基于所述输出参数来计算即将接合的压力偏差、即将分离的压力偏差、和压力滞后中的至少一个。
(6).根据(5)所述的控制系统，其中，当所述变矩器滑移速度等于预定的即将接合的滑移速度时，所述即将接合的压力偏差等于所述阶跃压力指令。
(7).根据(6)所述的控制系统，其中，所述预定的即将接合的滑移速度基于所述变速器输出扭矩变化。
(8).根据(5)所述的控制系统，其中，当所述变矩器滑移速度等于预定的即将分离的滑移速度时，所述即将分离的压力偏差等于所述阶跃压力指令。
(9).根据(8)所述的控制系统，其中，所述预定的即将分离的滑移速度基于所述变速器输出扭矩变化。
(10).根据(5)所述的控制系统，其中，所述压力滞后等于所述即将接合的压力偏差和所述即将分离的压力偏差之间的差。
(11).一种方法，包括：
提供变速器的第一和第二离合器，其中，所述第一和第二离合器中的每个包括接合状态和分离状态；以及
使用阶跃指令信号使所述第一离合器在所述接合状态和所述分离状态之间循环，同时使所述第二离合器保持在所述接合状态；
监测基于所述阶跃指令信号的所述变速器的输出参数；
基于所述输出参数来控制所述变速器。
(12).根据(11)所述的方法，其中，所述阶跃指令信号是阶跃压力指令。
(13).根据(12)所述的方法，还包括：在使所述第一离合器循环时将所述阶跃压力指令在预定压力值保持预定时段。
(14).根据(13)所述的方法，其中，所述输出参数包括变矩器滑移速度和变速器输出扭矩中的至少一个。
(15).根据(14)所述的方法，还包括：基于所述输出参数来计算即将接合的压力偏差、即将分离的压力偏差、和压力滞后中的至少一个。
(16).根据(15)所述的方法，其中，当所述变矩器滑移速度等于预定的即将接合的滑移速度时，所述即将接合的压力偏差等于所述阶跃压力指令。
(17).根据(16)所述的方法，其中，所述预定的即将接合的滑移速度基于所述变速器输出扭矩变化。
(18).根据(15)所述的方法，其中，当所述变矩器滑移速度等于预定的即将分离的滑移速度时，所述即将分离的压力偏差等于所述阶跃压力指令。
(19).根据(18)所述的方法，其中，所述预定的即将分离的滑移速度基于所述变速器输出扭矩变化。
(20).根据(15)所述的方法，其中，所述压力滞后等于所述即将接合的压力偏差和所述即将分离的压力偏差之间的差。
本发明的进一步应用领域从下文提供的详细说明显而易见。应当理解的是，详细说明和具体示例仅旨在用于说明的目的且并不旨在限制本发明的范围。
附图说明
从详细说明和附图将更充分地理解本发明，在附图中：
图1是根据本发明实施例的示例性车辆系统的功能框图；
图2是根据本发明实施例的示例性变速器的示意图；
图3示出了由根据本发明实施例的适应性换档学习控制系统执行的示例性循环；
图4示出了根据本发明实施例的用于确定即将接合的压力偏差、即将分离的压力偏差、和压力滞后的图3的示例性循环的详图；
图5是根据本发明实施例的适应性换档学习控制系统的功能框图；和
图6示出了本发明实施例的适应性换档学习控制方法。
具体实施方式
以下说明本质上仅为示范性的且绝不意图限制本发明、应用或使用。为了清楚起见，在附图中使用相同的附图标记来标识类似的元件。如在此所使用的，短语A、B和C的至少一个应当理解为意味着使用非排他逻辑“或”的一种逻辑(A或B或C)。应当理解的是，方法内的步骤可以以不同顺序执行而不改变本发明的原理。
如在此所使用的，术语模块指的是以下部件、作为以下部件的一部分或者包括以下部件：专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或更多软件或固件程序的处理器(共享的、专用的、或群组)和/或存储器、组合逻辑电路、和/或提供所述功能的其他合适的部件。
本发明的适应性换档学习控制技术使用阶跃压力指令使得变速器的主离合器在接合和分离状态之间循环。在主离合器循环时监测变速器的参数，且基于所述参数来计算离合器特性。当主离合器接合和分离时，阶跃压力指令在预定值保持预定时段。由此，准确地确定与所述参数相对应的指令离合器压力。继而，基于指令离合器压力的离合器特性是准确的。
本发明的适应性换档学习控制技术还可包括在所监测的参数时的变速器输出扭矩。离合器特性可基于变速器输出扭矩计算。由此，可以减少由于变速器输出扭矩的变化引起的离合器特性的不准确性。
现在参考图1，示意性地示出了示例性车辆系统10。车辆系统10包括发动机12，发动机12燃烧气缸(未示出)内的燃料和空气混合物以驱动滑动地设置在气缸内的活塞。活塞驱动曲轴(未示出)，曲轴通过变矩器16驱动变速器14。空气被抽吸通过节气门18且进入进气歧管20，进气歧管20将空气分配给各个气缸。由燃烧过程生成的排气通过排气歧管22排出到后处理系统(未示出)。
变矩器16包括使得发动机能够独立于变速器14旋转的流体耦合。虽然未示出，但是变矩器16包括泵、涡轮和导轮。泵是由发动机12驱动的离心式泵。通过所述泵而泵送的流体驱动涡轮，继而驱动变速器14。导轮使得流体在再次碰撞泵之前从涡轮返回，以增加变矩器16的效率。在变矩器失速状况，泵转动而涡轮不转动。
控制模块24调整车辆系统10的操作。更具体地，控制模块24基于来自于操作者输入装置的信号来操作发动机12和变速器14，所述操作者输入装置包括但不限于范围选择器26和制动踏板28。范围选择器26使得操作者能够将变速器14置于多个范围之一，所述范围包括但不限于驱动范围(D)、倒档范围(R)、空档范围(N)和驻车范围(P)。
控制模块24也基于来自于各种传感器的信号来调整变速器操作，所述传感器包括但不限于发动机RPM传感器30、变速器压力传感器32、涡轮速度传感器34和变速器扭矩传感器36。控制模块24可使用阶跃指令信号来调整变速器操作且基于从传感器接收的信号来更新适应性换档控制系统。
远程模块38通过接口39与控制模块24选择性地链接以便通信。远程模块38提供操作者输入以便启动和调整本发明的适应性换档学习控制。更具体地，当存在允许条件时，远程模块38启动适应性换档学习控制。远程模块38还在执行适应性换档学习控制时提供提示给操作者。
现在参考图2，示出了变速器14的实施例。变速器14的实施例是在2001年10月23日授权且题为“Adaptive Clutch Control of aClosed-Throttle Downshift”的共同转让的美国专利No.6,308,125中公开的六速自动变速器，所述专利的公开内容在此通过参考明确引入。要理解的是，本文描述的具体变速器本质上仅仅是示例性的且本发明的适应性换档学习控制系统可以用各种其它变速器实施。
变速器14包括输入轴40、输出轴42以及互相连接的相应三个行星齿轮组44A、44B和44C。行星齿轮组44A、44B、44C包括相应的太阳轮46A、46B、46C；行星架48A、48B、48C；行星齿轮50A、50B、50C和齿圈52A、52B、52C。变速器14还包括离合器C1-C5，所述离合器选择性地接合以建立变速器14的期望传动比。
更具体地，输入轴40连续地驱动齿轮组44A的太阳轮46A，经由离合器C1选择性地驱动齿轮组44B、44C的太阳轮46B、46C，且经由离合器C2选择性地驱动齿轮组44B的行星架48B。齿轮组44A、44B、44C的齿圈52A、52B、52C分别经由离合器C3、C4和C5选择性地固接。液压压力(PHYD)被选择性地提供给各个离合器以调整离合器的接合状况。
压力开关60与到每个离合器的压力线路相关联且在ON和OFF状态之间切换。更具体地，当PHYD低于阈值压力(PTHR)时，开关处于OFF状态。当PHYD大于PTHR时，开关状态为ON。
如下表1所示，离合器C 1-C5的状态(即，接合或分离)被控制以提供六个前进速度比(1、2、3、4、5、6)、倒档速度比(R)或空档状况(N)。
| C1 | C2 | C3 | C4 | C5 | |
| 1st | X | X | |||
| 2nd | X | X | |||
| 3rd | X | X | |||
| 4th | X | X | |||
| 5th | X | X | |||
| 6th | X | X | |||
| R | X | X | |||
| N | X |
表1
例如，当离合器C1和C4接合时，建立第二前进速度比。从一个速度前进速度比换档到另一个通过通过分离一个离合器(即，即将分离的离合器)同时接合另一个离合器(即，即将接合的离合器)来实现。例如，通过分离离合器C4同时接合离合器C5，变速器从第二档减档至第一档。
在车辆系统10初始组装之后和/或在变速器14上进行维护之后，使用本发明的适应性换档学习控制。适应性换档学习控制使用阶跃压力指令来训练离合器C1-C5，基于测量参数来计算每个离合器的特性，且基于所述特性来更新适应性换档系统。变速器14的离合器-离合器结构用于独立地控制和监测离合器C1-C5。更具体地，高达两个的次离合器可被合上以将扭矩传输给输出轴42或者系紧输出轴42以在主离合器或试验离合器被合上时允许涡轮系紧。
适应性换档学习控制在存在多个操作状况时确定试验离合器的特性。这些操作状况可包括：变速器温度处于正常操作范围内；变速器输出速度处于零RPM；发动机RPM处于期望范围内(例如，处于或接近1500RPM)；以及变速器压力处于期望范围内(例如，处于或接近900kPa)。
适应性换档学习控制监测多个参数以确定试验离合器的特性。这些参数可包括指令离合器压力(取决于试验循环和离合器)以及压力开关状态(例如，ON/OFF)。
另外，执行内部控制检查以监测DTC、操作者响应和车辆运动。在执行适应性换档学习控制期间可能引起车辆运动的任何车辆运动或状况使得控制例程停止，直到所述状况被校正为止。如果在预定时段内未进行校正，那么适应性换档学习控制中止。当适应性换档学习控制中止时，且所有离合器锁定为无压力状态，在可以恢复任何正常变速器操作之前，故障安全特征可要求车辆关闭。
现在参考图3，适应性换档学习控制包括用于收集数据并学习离合器特性的多个离合器训练循环和多个试验循环。虚线表示离合器压力，实线表示涡轮滑移速度。虽然离合器压力显示为以方框方式和斜变方式循环，但是离合器压力能以阶跃方式、正弦方式或其它方式循环。
在试验之前，训练所有离合器。在300、304和308时，离合器压力以方框方式循环以训练试验离合器。在302、306和310时，涡轮滑移速度响应所述离合器压力。训练过程从离合器吹扫空气，清洁(de-fuzz)离合器表面，加热离合器并使得润滑剂移动到自车辆组装和/或完成维护以来没有移动的部件中。训练循环使离合器加压，直到涡轮速度下降为零为止。离合器然后被排空。这根据需要重复且经由标定值来调整。
在执行适应性换档学习控制期间可确定即将接合的压力偏差、即将分离的压力偏差、和压力滞后。即将接合的压力偏差、即将分离的压力偏差、和压力滞后可用于产生在离合器接合和分离(即在ON和OFF状态之间循环)时特定离合器的扭矩传递函数。传递函数可在各个变速器输出扭矩下对多个离合器产生且存储在参考表中。也可以确定离合器填充时间，如申请No.11/175115中所述。
可以试验所有离合器。在312、320、328和336时，以方框方式循环离合器压力以确定离合器填充时间。在314、322、330和338时，涡轮滑移速度对以方框方式循环的离合器压力作出响应。在316、324、332和340时，离合器压力以斜变方式循环以确定即将接合的压力偏差和即将分离的压力偏差。在318、326、334和342时，涡轮滑移速度对以斜变方式循环的离合器压力作出响应。
现在参考图4，示出了离合器指令压力和变矩器滑移速度。离合器指令压力以阶跃方式增加和减小，使得离合器指令压力在预定压力保持预定时段。仅作为示例，在离合器指令压力增加之前，离合器指令压力在大约15kPa保持大约4秒。
基于离合器指令压力和变矩器滑移速度来确定即将接合的压力偏差、即将分离的压力偏差、和压力滞后。即将接合的压力偏差等于在预定的即将接合的滑移速度下的离合器指令压力。即将分离的压力偏差等于在预定的即将分离的滑移速度下的离合器指令压力。压力滞后等于在即将接合的压力偏差和即将分离的压力偏差之间的差。伴随合上和释放之间的方向变化的压力滞后可以由于材料摩擦、变化的弹性力和指令压力误差。
即将接合的滑移速度和即将分离的滑移速度可基于测量离合器压力、指令离合器压力和变矩器滑移速度使用标定方法预先确定。例如，当发生离合器接合时，测量离合器压力可增加高于指令离合器压力，且对应的变矩器滑移速度可以是即将接合的滑移速度。在另一个示例中，当发生离合器分离时，测量离合器压力可下降低于指令离合器压力，且对应的变矩器滑移速度可以是即将分离的滑移速度。变速器压力传感器32可包括在车辆系统10中以检测标定期间的测量离合器压力并在正常操作期间从车辆系统10消除。
预定的即将接合的和即将分离的滑移速度可基于变速器输出扭矩变化。更具体地，即将接合的滑移速度和即将分离的滑移速度可在多个变速器输出扭矩水平下基于测量离合器压力使用标定方法确定。预定的滑移速度和变速器扭矩之间的关系可使用多个数据点产生。预定的滑移速度和变速器扭矩之间的关系可存储在参考表中。
现在参考图5，控制系统500包括变速器14、控制模块24、发动机RPM传感器30、涡轮速度传感器34和变速器扭矩传感器36。控制模块24使用阶跃压力指令循环变速器14的主离合器，同时变速器14的次离合器完全接合(即，处于完全ON状态)。控制模块24接收来自于发动机RPM传感器30的发动机RPM、来自于涡轮速度传感器34的涡轮速度和变速器扭矩传感器36的变速器输出扭矩。
控制模块24基于发动机RPM和涡轮速度来确定变矩器滑移速度。更具体地，控制模块24可将变矩器滑移速度设定为等于发动机RPM和涡轮速度之间的差。控制模块24基于阶跃压力指令、变矩器滑移速度和变速器输出扭矩来计算即将接合的压力偏差、即将分离的压力偏差、和压力滞后。
控制模块24基于即将接合的压力偏差、即将分离的压力偏差、和压力滞后来更新适应性换档控制系统。适应性换档控制系统可以是控制系统500，在这种情况下，更新适应性换档控制系统可包括更新借助于控制模块24存储的参考表。替代地，适应性换档控制系统可以与控制系统500分开。
现在参考图6，示出了本发明的适应性换档学习控制方法的示例性步骤。在步骤600，控制方法接合次离合器或多个次离合器以提供变速器14的系紧状况。
在步骤602，控制方法使用阶跃指令信号使主离合器在ON和OFF状态之间循环。阶跃指令信号可以是阶跃压力指令。替代地，阶跃指令信号可以是使主离合器在ON和OFF状态之间循环的位置指令或其它指令。
在步骤604，控制方法监测变速器14的参数。所述参数可包括变矩器滑移速度和/或离合器输出扭矩。在步骤606，控制方法基于所述参数来确定主离合器的特性。所述特性可包括即将接合的压力偏差、即将分离的压力偏差、和/或压力滞后。
当指令信号是阶跃压力指令时，所述特性可如参考图4所述那样确定。当指令信号是其它指令(例如，阶跃位置指令)时，所述特性能以类似方式确定。例如，即将接合的位置偏差和即将分离的位置偏差可分别等于在预定的即将接合的滑移速度和预定的即将分离的滑移速度时的离合器指令位置。
在另一个示例中，预定的即将接合的滑移速度和预定的即将分离的滑移速度可使用标定方法和离合器位置传感器(未示出)基于测量离合器位置来确定。即将接合的滑移速度可以是在测量离合器位置初始对应于接合位置时的变矩器滑移速度。即将分离的滑移速度可以是在测量离合器位置初始对应于分离位置时的变矩器滑移速度。
在步骤608，控制方法基于所计算的特性来更新适应性换档控制系统以调整变速器换档。控制方法可重复步骤600至606，从而对变速器中的每个离合器计算特性。控制方法可基于针对每个离合器所计算的特性来更新适应性换档控制系统。
本发明的广泛教示能以多种形式实施。因此，尽管本发明包括特定的示例，但是由于当研究附图、说明书和所附权利要求书时，其他修改对于技术人员来说是显而易见的，所以本发明的真实范围不应如此限制。
Claims (20)
1.一种控制系统，包括：
变速器的第一和第二离合器，其中，所述第一和第二离合器中的每个包括接合状态和分离状态；和
控制模块，所述控制模块使用阶跃指令信号使所述第一离合器在所述接合状态和所述分离状态之间循环，同时所述第二离合器保持在所述接合状态；所述控制模块监测基于所述阶跃指令信号的所述变速器的输出参数；且基于所述输出参数来控制所述变速器，其中所述阶跃指令信号在单个离合器接合事件中以N个阶跃调节离合器压力并且N是大于2的整数。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述阶跃指令信号是阶跃压力指令。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其中，所述控制模块在使所述第一离合器循环时将所述阶跃压力指令在预定压力值保持预定时段。
4.根据权利要求3所述的控制系统，其中，所述输出参数包括变矩器滑移速度和变速器输出扭矩中的至少一个。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其中，所述控制模块基于所述输出参数来计算即将接合的压力偏差、即将分离的压力偏差、和压力滞后中的至少一个。
6.根据权利要求5所述的控制系统，其中，当所述变矩器滑移速度等于预定的即将接合的滑移速度时，所述即将接合的压力偏差等于所述阶跃压力指令。
7.根据权利要求6所述的控制系统，其中，所述预定的即将接合的滑移速度基于所述变速器输出扭矩变化。
8.根据权利要求5所述的控制系统，其中，当所述变矩器滑移速度等于预定的即将分离的滑移速度时，所述即将分离的压力偏差等于所述阶跃压力指令。
9.根据权利要求8所述的控制系统，其中，所述预定的即将分离的滑移速度基于所述变速器输出扭矩变化。
10.根据权利要求5所述的控制系统，其中，所述压力滞后等于所述即将接合的压力偏差和所述即将分离的压力偏差之间的差。
11.一种变速器控制方法，包括：
提供变速器的第一和第二离合器，其中，所述第一和第二离合器中的每个包括接合状态和分离状态；
使用阶跃指令信号使所述第一离合器在所述接合状态和所述分离状态之间循环，同时使所述第二离合器保持在所述接合状态，其中所述阶跃指令信号在单个离合器接合事件中以N个阶跃调节离合器压力并且N是大于2的整数；
监测基于所述阶跃指令信号的所述变速器的输出参数；以及
基于所述输出参数来控制所述变速器。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述阶跃指令信号是阶跃压力指令。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：在使所述第一离合器循环时将所述阶跃压力指令在预定压力值保持预定时段。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述输出参数包括变矩器滑移速度和变速器输出扭矩中的至少一个。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：基于所述输出参数来计算即将接合的压力偏差、即将分离的压力偏差、和压力滞后中的至少一个。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，当所述变矩器滑移速度等于预定的即将接合的滑移速度时，所述即将接合的压力偏差等于所述阶跃压力指令。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述预定的即将接合的滑移速度基于所述变速器输出扭矩变化。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，当所述变矩器滑移速度等于预定的即将分离的滑移速度时，所述即将分离的压力偏差等于所述阶跃压力指令。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述预定的即将分离的滑移速度基于所述变速器输出扭矩变化。
20.根据权利要求15所述的方法，其中，所述压力滞后等于所述即将接合的压力偏差和所述即将分离的压力偏差之间的差。
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| US61/164030 | 2009-03-27 | ||
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