CN101922545B - 用于双离合自动变速器的自适应换档装置及其实现方法 - Google Patents

Abstract

一种汽车变速器技术领域的用于双离合自动变速器的自适应换档装置及其实现方法，包括：信号采集单元、控制单元和执行机构，其中：信号采集单元设置于车辆的变速器内采集车辆的行驶参数并输出至控制单元，控制单元接收行驶参数并根据路面状况输出换档点自适应修正指令至执行机构，执行机构对变速器进行换挡操作实现车辆换挡最优匹配。

Description

用于双离合自动变速器的自适应换档装置及其实现方法

技术领域

本发明涉及的是一种汽车变速器技术领域的装置及方法，具体是一种用于双离合自动变速器Dual Clutch Transmission，简称DCT的自适应换档装置及其实现方法。

背景技术

双离合器自动变速器档位切换控制的主要目标就是在可正确实现其相应功能的前提下，尽量减少其分离、接合的次数，并且使车辆的经济性，动力性和驾驶舒适达到最优匹配。

DCT车辆在不同的行驶工况中，路面的滚动摩擦系数、坡度、风速以及车身质量都会发生变化，但DCT车辆会自动在车速达到换档点后进行换档，而传统的基本换挡曲线和动力换档曲线不能抵消这些工况对车速的影响，例如：基本换挡曲线并不适合在上坡路行驶。在上坡路情况下车辆的按照基本换挡曲线自动换档，会使得驾驶员感觉非常不舒适，而且DCT车辆的车速满足不了驾驶员的要求。驾驶员迫切需求能够在不同工况下自动进行换档点自适应修正的DCT车辆。

经过对现有技术的检索发现，徐秀华、刘文忠、陈勇等在2009中国汽车工程学会年会论文集上发表了一篇《双离合自动变速器挂档策略研究》的文献，但是该技术换挡时仅依据当前车速和油门开度情况，而没有考虑路面的滚动摩擦系数、坡度、风速以及车身质量等外部因素，不能依据这些外部参数对换档点做出自适应调整。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于双离合自动变速器的自适应换档装置及其实现方法，能够对双离合自动变速器实施换档点的自适应修正。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种用于双离合自动变速器的自适应换档装置，包括：信号采集单元、控制单元和执行机构，其中：信号采集单元设置于车辆的变速器内采集车辆的行驶参数并输出至控制单元，控制单元接收行驶参数并根据路面状况输出换档点自适应修正指令至执行机构，执行机构对变速器进行换挡操作实现车辆换挡最优匹配。

所述的行驶参数包括：当前车速信号、当前档位信号、当前油门踏板开度信号和发动机输出扭矩信号。

所述的信号采集单元包括：车速传感器、车速加速度传感器、档位传感器、油门踏板传感器、制动踏板传感器、发动机转速传感器和发动机输出扭矩传感器，其中：车速传感器和车速加速度传感器，设置于变速箱壳体上并检测车辆的行驶速度和加速度，档位传感器设置于变速箱的壳体上并检测档位所处的状态，油门踏板传感器设置于油门踏板油门动力总成壳体上并检测油门踏板的开合程度，制动踏板传感器设置于制动踏板上并检测制动踏板的开合程度，发动机转速传感器设置于发动机上并检测发动机的速度，发动机输出扭矩传感器设置于发动机飞轮后。

所述的控制单元包括：依次相连的信号接收模块、处理模块和输出模块，其中：信号接收模块接收来自信号采集单元的行驶参数并进行模数转换和量化处理后输出数字信号至处理模块，处理模块对数字信号进行判断处理后输出修正系数至输出模块，输出模块进行数模转换后将换档点自适应修正指令输出至执行机构。

所述的处理模块内置：路面状况、基本换挡曲线和动力换档曲线。

所述的执行机构包括：离合器电磁阀、换档电磁阀和换档拨叉，其中：离合器电磁阀以及换档电磁阀设置于变速箱内部，换档拨叉设置于变速箱中间轴上。

本发明涉及上述用于双离合自动变速器的自适应换档装置的实现方法，包括如下步骤：

第一步、确定基本换挡曲线sp_e和动力换档曲线sp_p，信号采集单元采集DCT车辆的行驶参数并输出至控制单元；

第二步、信号接收模块将行驶参数进行模数转换和量化处理后输出至处理模块计算出估计加速度α_e，及加速度误差Δα；

所述的估计加速度α_e＝(T_e·λ·GR·FR/R_w-F₀·M_v·g-F₁·v-F₂·v²)/M_v

其中：T_e为发动机输出扭矩(N·m)，λ为机械效率(85％-95％)，GR为当前档位，FR为主减速器速比(2-5)，R_w为轮胎半径(0.26-0.38m).，F₀，F₁，F₂分别为车辆行驶过程中所受阻力的常数项，一次项和二次项系数，M_v为DCT车辆的整备质量(1.2×10³-2×10³kg)，g为重力加速度常数(9.8m·s^-2)。

所述的加速度误差Δα为车速加速度传感器信号α_c与估计加速度α_e的偏差，Δα＝α_e-α_c

第三步、处理模块根据行驶参数中的当前油门踏板开度信号确定修正系数β，并根据修正系数β计算得到自适应换档点sp并输出至输出模块，输出模块将自适应换挡点sp数模转化为换档点自适应修正指令并输出至执行机构进行变速器的操控，从而实现自适应换档。

所述的确定修正系数β是指：

i当踩下油门踏板，则修正系数为β＝f₁(Δα，pedal)，其中：f₁为上电调整表中的线性插值，pedal为当前油门开度。

ii当没有踩下油门踏板，则修正系数为β＝f₂(Δα，pedal)，其中：f₂为断电调整表中的线性插值，pedal为当前油门开度。

所述的计算得到自适应换档点sp是指：

sp＝sp_e·(1-β)+sp_p·β

其中：sp_e是指：基本换档曲线参数，sp_p是指：动力换档曲线参数。。

与现有技术相比，本发明在路面工况和负载质量发生变化时能自动对换档点自适应修正，减少了影响车速提升或降低的因素，使车辆的经济性，动力性和驾驶舒适性达到最优匹配。同时，该控制规律可保证车辆在各种情况下，发动机的转速始终处于安全范围之内，并可减少行驶时同步器分离、接合的次数，节约了能耗，提高了零部件的使用寿命。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明方法示意图。

图3是本发明换档点调整逻辑流程图。

图4是实施例中基本换挡曲线图。

图5是实施例中动力换档曲线图。

图6是实施例中上坡自适应换档曲线图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括：信号采集单元10、控制单元20和执行机构30，其中：信号采集单元设置于车辆的变速器内采集车辆的行驶参数并输出至控制单元，控制单元接收行驶参数并根据路面状况输出换档点自适应修正指令至执行机构，执行机构对变速器进行换挡操作实现车辆换挡最优匹配。

所述的信号采集单元10包括：车速传感器11、车速加速度传感器12、档位传感器13、油门踏板传感器14、制动踏板传感器15、发动机转速传感器16和发动机输出扭矩传感器17，其中：车速传感器11和车速加速度传感器12，设置于变速箱壳体上，用于检测车辆的行驶速度和加速度；档位传感器13设置于变速箱的壳体上，用于检测档位所处的状态；油门踏板传感器14设置于油门踏板油门动力总成壳体上，用于检测油门踏板的开合程度；制动踏板传感器15设置于制动踏板上，用于检测制动踏板的开合程度；发动机转速传感器16设置于发动机上，用于检测发动机的速度；发动机输出扭矩传感器17设置于发动机飞轮后。

本实施例中采用两个磁电式速度传感器作为车速传感器11，其中一个为主车速传感器，另一个为辅助车速传感器，DCT车辆在行使过程中，当主车速传感器坏了，信号接收模块21可以采集辅车速传感器的输出信号。

所述的档位传感器13在本实施例中采用电位器式传感器。

所述的油门踏板传感器14在本实施例中采用电位器始角位移传感器。

所述的制动踏板传感器15在本实施例中采用电位器始角位移传感器。

所述的发动机转速传感器16在本实施例中采用磁电式速度传感器。

所述的控制单元20包括：依次相连的信号接收模块21、接收信号处理模块22、控制信号输出模块23，其中：依次相连的信号接收模块、处理模块和输出模块，其中：信号接收模块接收来自信号采集单元的行驶参数并进行模数转换和量化处理后输出数字信号至处理模块，处理模块对数字信号进行判断处理后输出修正系数至输出模块，输出模块进行数模转换后将换档点自适应修正指令输出至执行机构。

所述的信号接收模块21用于将信号采集单元10输出的模拟信号进行稳压并输出至接收信号处理模块22供接收信号处理模块22进行分析处理。

所述的接收信号处理模块22用于先对信号接收模块21输出的传感器的信号进行RC滤波，以防止其它信号进行干扰。

所述的执行机构30包括：分别与输出模块23相连的离合器电磁阀31、换档电磁阀32、换档拨叉33，其中：离合器电磁阀31以及换档电磁阀32设置于变速箱内部，换档拨叉33设置于变速箱中间轴上。

如图2所示，本装置采用以下方式实现自适应控制：

第一步：信号采集单元10采集DCT车辆的行驶参数并输出至控制单元20，得到估计加速度α_e和实际加速度α_c

第二步：计算出信号采集单元10中的车速加速度传感器信号12α_c与估计加速度α_e的偏差：Δα＝α_e-α_c

第三步：通过换档点调整逻辑模块，由加速度偏差得到换档曲线修正量β

第四步：根据基本换挡曲线sp_e，动力换档曲线sp_p，换档曲线修正量β，最终确定实际换档曲线sp∶sp＝sp_e·(1-β)+sp_p·β。

如图3所示，一种DCT车辆进行换档点自适应修正的换档点调整逻辑如下：

i如果踩下油门踏板，则修正系数为β＝f₁(Δα，pedal)，其中f₁为Power-On调整表的线性插值，pedal为当前油门开度。

表1Power-On调整表

ii如果没有踩下油门踏板，则修正系数为β＝f₂(Δα，pedal)，其中f₂为Power-off调整表的线性插值，pedal为当前油门开度。

表2.Power-Off调整表

如图4所示，为上述基本换挡曲线图，表明在根据油门开度相对于车辆速度在经济模式中的换档设置点。

如图5所示，为上述动力换档曲线图，表明在根据油门开度相对于车辆速度在动力模式中的换档设置点。

如图6所示，为10％的上坡道的自适应换档曲线图。

对于DCT车辆行驶在坡度为10％的上坡道，不考虑其他的因素，在任意的油门开度下pedal＞0，预计加速度α_e和实际加速度α_c的偏差Δα，始终为：

Δα＝g·sin(arc tanθ)＝0.9754

其中，g为重力加速度，其值取9.8m/s²

θ为路面的坡度，其值取0.1。

根据换档点调整逻辑，pedal＞0，取Power-On调整表的线性插值，得到修正量β，其值为：

$\mathrm{\β}=y_1+\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}\left({x-x}_1\right)$

$=0.3+\frac{0.6-0.3}{1.6-0.8}(0.9754-0.8)$

$=0.3658$

最后，计算得到自适应换档点：

sp＝sp_e·(1-β)+sp_p·β

其中：sp_e是指：基本换档曲线参数，sp_p是指：动力换档曲线参数。

Claims (4)

1.一种用于双离合自动变速器的自适应换档装置，包括：信号采集单元、控制单元和执行机构，其特征在于：信号采集单元设置于车辆的变速器内采集车辆的行驶参数并输出至控制单元，控制单元接收行驶参数并根据路面状况输出换档点自适应修正指令至执行机构，执行机构对变速器进行换挡操作实现车辆换挡最优匹配，所述的行驶参数包括：当前车速信号、当前档位信号、当前油门踏板开度信号和发动机输出扭矩信号；该自适应换挡装置的通过以下步骤实现换挡：

第一步、确定基本换挡曲线sp_e和动力换档曲线sp_p，信号采集单元采集DCT车辆的行驶参数并输出至控制单元；

第二步、信号接收模块将行驶参数进行模数转换和量化处理后输出至处理模块计算出估计加速度α_e，及加速度误差Δα；

第三步、处理模块根据行驶参数中的当前油门踏板开度信号确定修正系数β，并根据修正系数β计算得到自适应换档点sp并输出至输出模块，输出模块将自适应换挡点sp数模转化为换档点自适应修正指令并输出至执行机构进行变速器的操控，从而实现自适应换档；

所述的估计加速度α_e＝(T_e·λ·GR·FR/R_w-F₀·M_v·g-F₁·v-F₂·v²)/M_v

其中：T_e为发动机输出扭矩，λ为机械效率，GR为当前档位，FR为主减速器速比，R_w为轮胎半径.，F₀,F₁,F₂分别为车辆行驶过程中所受阻力的常数项，一次项和二次项系数，M_v为DCT车辆的整备质量，g为重力加速度常数；

所述的加速度误差Δα为车速加速度传感器信号α_c与估计加速度α_e的偏差，Δα＝α_e-α_c；

所述的确定修正系数β是指：

i当踩下油门踏板，则修正系数为β＝f₁(Δα,pedal)，其中：f₁为上电调整表中的线性插值，pedal为当前油门开度。

ii当没有踩下油门踏板，则修正系数为β＝f₂(Δα,pedal)，其中：f₂为断电调整表中的线性插值，pedal为当前油门开度；

所述的计算得到自适应换档点sp是指：

sp＝sp_e·(1-β)+sp_p·β

其中：sp_e是指：基本换档曲线参数，sp_p是指：动力换档曲线参数。

2.根据权利要求1所述的用于双离合自动变速器的自适应换档装置，其特征是，所述的控制单元包括：依次相连的信号接收模块、处理模块和输出模块，其中：信号接收模块接收来自信号采集单元的行驶参数并进行模数转换和量化处理后输出数字信号至处理模块，处理模块对数字信号进行判断处理后输出修正系数至输出模块，输出模块进行数模转换后将换档点自适应修正指令输出至执行机构，所述的处理模块内置：路面状况、基本换挡曲线和动力换档曲线。

3.根据权利要求1所述的用于双离合自动变速器的自适应换档装置，其特征是，所述的信号采集单元包括：车速传感器、车速加速度传感器、档位传感器、油门踏板传感器、制动踏板传感器、发动机转速传感器和发动机输出扭矩传感器，其中：车速传感器和车速加速度传感器，设置于变速箱壳体上并检测车辆的行驶速度和加速度，档位传感器设置于变速箱的壳体上并检测档位所处的状态，油门踏板传感器设置于油门踏板油门动力总成壳体上并检测油门踏板的开合程度，制动踏板传感器设置于制动踏板上并检测制动踏板的开合程度，发动机转速传感器设置于发动机上并检测发动机的速度，发动机输出扭矩传感器设置于发动机飞轮后。

4.根据权利要求1所述的用于双离合自动变速器的自适应换档装置，其特征是，所述的执行机构包括：离合器电磁阀、换档电磁阀和换档拨叉，其中：离合器电磁阀以及换档电磁阀设置于变速箱内部，换档拨叉设置于变速箱中间轴上。

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