CN101943228B - 双离合变速箱的离合器闭环控制系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种汽车变速器技术领域的双离合变速箱的离合器闭环控制系统及其控制方法，包括：油压传感器、PI控制器和加法器，油压传感器固定设置于离合器执行阀中并输出液压油压力信号至PI控制器，PI控制器的信号输出端与加法器的输入端相连并输出反馈电流和目标电流，PI控制器的信号接收端与加法器的输出端相连并接收电流误差值，PI控制器的指令输出端与离合器执行阀相连并输出控制电流。本发明克服了现有开环系统中的易受各种干扰，精度差等问题，并简化闭环系统中的多控制器结构，提高系统的响应时间和系统的可靠性。

Description

双离合变速箱的离合器闭环控制系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及的是一种汽车变速器技术领域的系统及方法，具体是一种双离合变速箱的离合器闭环控制系统及其控制方法。
背景技术
汽车变速器主要包括手动变速器、自动变速器。其中的手动变速器(MT)，也称手动挡，即用手拨动换挡手柄才能改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。踩下离合踏板时，方可拨动换挡手柄。如果驾驶者技术优异，装备手动变速器的汽车在加速、超车时会比自动变速器车型快，同时在燃油经济性上也有优势。而自动变速器(AT)，是利用行星齿轮及液力变矩器等机构进行变速，它能根据油门踏板和车速的变化，自动地进行变速。而驾驶者只需操纵油门踏板控制车速即可。汽车上常用的自动变速器有以下几种类型：液力自动变速器、液压传动自动变速器、电力传动自动变速器、有级式机械自动变速器和无级式机械自动变速器等。其中，最常见的是液力自动变速器。液力自动变速器主要是由液压控制的齿轮变速系统构成，主要包含自动离合器和自动变速器两大部分。它能够根据油门踏板和车速的变化，自动地进行换档。
而后，出现了有别于一般的自动变速器系统的DCT变速器(Dual Clutch Transmission)。DCT变速器是采用双离合器的自动变速器，除了拥有手动变速器的灵活性及自动变速器的舒适性外，还能提供无间断的动力输出。该技术已经在大众的产品得以应用。在大众将高尔夫GTI和奥迪TT带入中国后，国内汽车企业也开始认识到了DCT变速器的先进性。
DCT变速器技术的原理和传统的手动变速器有着些许相似之处，可又采用了自动控制的换档方式。DCT变速器采用两个自动控制的离合器，由电信号和液压系统，控制两个离合器的运作。当变速箱工作时，一个离合器联动，将动力传递给相应的传动齿轮输出动力，而与该档位接近的一个挡会和另一个离合器联动，作为预选挡位。
经过对现有技术的检索发现，现有的DCT变速器中液压阀均采用开环控制方式，所以该系统的结构比较简单，并具有成本低，易实现的特点，因此使用范围较广阔。由于是开环系统，所以整个系统易受外部各种干扰的影响，并且无法对系统中的磨损进行有效的补充，导致系统的控制精度较低，随着时间的推移易产生变速的抖动，无法满足现代驾驶舒适性的要求。
经过检索还发现，现有的液压阀体闭环控制的方式有以下几种方式：
中国专利文献号CNCN201246361A，公开日2009年5月27日，记载了“一种闭环控制的高精度数字式同步阀”中描述了直动式液压阀的闭环控制方法，该技术以直动式液压阀的运动量作为系统的反馈，从而实现闭环控制。但由于传感器的限制，该方法仅适合于直线运动式液压阀机构；而且控制时必须以阀体的运动位移作为输入量，所以必须对阀体运动的位移有明确要求，因此，该专利的适用范围非常狭小，仅适合特殊的阀体结构和场所。
中国专利文献号CN1973147A，公开日2007年5月30日，记载了一种“闭环的基于阀的变速器控制算法”中描述了一种复杂的闭环的变速器压力系统控制。该技术通过变速器控制单元，阀闭环控制器，阀驱动器等多个器件进行油压闭环，从而控制比例阀或PWM阀的动作，以达到期望的油压的目的，推动变速器的离合器的动作。该系统机构复杂，中间控制环节较多，容易出现可靠性差的问题。本发明，在变速器控制器中集成PI控制器，从而简化阀体本身的控制；并将压力传感器取代“压力变送器”、“阀闭环控制器”和“阀驱动器”等环节，简化系统闭环控制，在满足系统功能的前提下，提高系统的响应时间和精度，并改善整个系统的可靠性。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种双离合变速箱的离合器闭环控制系统及其控制方法，克服了现有开环系统中的易受各种干扰，精度差等问题，并简化闭环系统中的多控制器结构，提高系统的响应时间和系统的可靠性。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种双离合变速箱的离合器闭环控制系统，包括：油压传感器、PI控制器和加法器，其中：油压传感器固定设置于离合器执行阀中并输出液压油压力信号至PI控制器，PI控制器的信号输出端与加法器的输入端相连并输出反馈电流和目标电流，PI控制器的信号接收端与加法器的输出端相连并接收电流误差值，PI控制器的指令输出端与离合器执行阀相连并输出控制电流。
所述的PI控制器内设有积分器。
所述的油压传感器为应变片结构传感器，包括：两块应变片、输入电极和输出电极，其中下应变片位于离合器执行阀中的油液页面上，输入电极和输出电极分别位于上应变片上，输入电极分别与电源相连，输出电极与PI控制器的信号输入端相连并输出反馈电流。
所述的油压传感器的使用温度范围为-40℃至+140℃，传感器误差为±3％。
本发明涉及上述系统的控制方法，通过油压传感器采集湿式离合器执行阀中的液压油压力信号，然后将液压油压力信号直接转换为反馈电流If并与目标电流I0进行比较得到电流误差值ΔI，通过PI控制器调整电流误差值ΔI，并输出执行阀控制电流Ic至湿式离合器执行阀进行微调，从而实现双离合器的闭环控制。
所述的通过油压传感器采集湿式离合器执行阀中的液压油压力信号是指：采用应变片结构的油压传感器，获得设置于执行阀油路输出端油压传感器的液压油压力的电压信号，经过油压传感器模拟数字转换后输出至控制器，在控制器中经过对应换算得到液压油压力的数字信号。
所述的转换为反馈电流If是指：在PI控制器中将采集的液压油压力信号经过查找控制阀特性曲线得到反馈电流If。
所述的与目标电流I0进行比较是指：将反馈电流If与目标电流I0同时输入加法器后进行相减，得到的偏差值进行PI调节。
所述的PI控制器调整电流误差值ΔI并输出执行阀控制电流Ic是指：目标电流I0与反馈电流If进行比较得到电流误差值ΔI，电流误差ΔI作为PI调节器的输入量进行电磁阀电流的调节输出得到执行阀控制电流Ic。
与现有技术相比，本发明的优点在于：在变速器控制器中集成PI控制器，提高阀体控制的响应速度和精度，从而简化阀体本身的控制；并将压力传感器取代“压力变送器”、“阀闭环控制器”和“阀驱动器”等复杂的控制环节，从而在DCT变速器内部简化系统闭环控制，这些改动在满足系统功能的前提下，提高系统的响应时间和精度，改善整个系统的可靠性，减小了产品的体积和重量，降低了产品的成本。
附图说明
图1为实施例结构示意图。
图2为油压传感器示意图。
图3为实施例油压电压示意图。
图4为实施例电流油压示意图。
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。
本实施例包括：油压传感器、PI控制器和加法器，其中：油压传感器固定设置于离合器执行阀中并输出液压油压力信号至PI控制器，PI控制器的信号输出端与加法器的输入端相连并输出反馈电流和目标电流，PI控制器的信号接收端与加法器的输出端相连并接收电流误差值，PI控制器的指令输出端与离合器执行阀相连并输出控制电流。
所述的PI控制器内设有积分器。
如图2所示，所述的油压传感器为应变片结构传感器，包括两块应变片1、2、输入电极3、4和输出电极5，其中：下应变片2位于离合器执行阀中的油液页面上，输入电极3、4和输出电极5分别位于上应变片1上，输入电极3、4分别与电源相连，输出电极5与PI控制器的信号输入端相连并输出反馈电流。该油压传感器的使用温度范围为-40℃至+140℃，传感器误差为±3％。
如图1所示，上述装置的具体控制方法包括如下步骤：通过油压传感器采集湿式离合器执行阀中的液压油压力信号，然后将液压油压力信号直接转换为反馈电流If并与目标电流I0进行比较得到电流误差值ΔI，通过PI控制器调整电流误差值ΔI，并输出执行阀控制电流Ic至湿式离合器执行阀进行微调，从而实现双离合器的闭环控制。
如图3所示，其中“Output(VDC)”为：输出电压值；“Pressure(psia)”为：液压油压力输入；“Supply”为：电源电压值。
所述的执行阀(VFS)具有：良好的响应速度和较高的精度，受环境影响小。所述的执行阀是通过输入的控制电流(Ic)，控制其输出液压油压力，实现湿式离合器的闭合和打开。附图四为该执行阀的特性曲线。
如图4所示，其中“PRESSURE(bar)”为：输出油压油压；“CURRENT(Amp.)”为：输入控制电流。
所述的PI控制器中比例环节能提高控制系统的响应速度，积分环节能消除控制系统的稳态误差。
本发明的离合器闭环控制方法中采用的液压油压力传感器精度高，线性度好；采用的电磁阀具有良好的响应速度和较高的精度，受环境影响小；并且，在控制系统中增加来PI控制器，能对执行阀控制电流(Ic)对其进行微调，从而实现双离合器的闭环控制，提高控制系统的响应速度，并消除控制系统的稳态误差。该发明的离合器闭环控制方法提高变速箱的稳定性和控制品质，从而提高驾驶的舒适性。

Claims (4)

1.一种双离合变速箱的离合器闭环控制系统，包括：油压传感器、PI控制器和加法器，其特征在于：油压传感器固定设置于离合器执行阀中并输出液压油压力信号至PI控制器，PI控制器的信号输出端与加法器的输入端相连并输出反馈电流If和目标电流IO，PI控制器的信号接收端与加法器的输出端相连并接收电流误差值ΔI，PI控制器的指令输出端与离合器执行阀相连并输出控制电流；
所述的离合器闭环控制系统通过油压传感器采集湿式离合器执行阀中的液压油压力信号，然后将液压油压力信号直接转换为反馈电流If并与目标电流IO进行比较得到电流误差值ΔI，通过PI控制器调整电流误差值ΔI，并输出执行阀控制电流IC至湿式离合器执行阀进行微调，从而实现双离合器的闭环控制；其中：所述的转换为反馈电流If是指：在PI控制器中将采集的液压油压力信号经过查找控制阀特性曲线得到反馈电流If；所述的与目标电流IO进行比较是指：将反馈电流If与目标电流IO同时输入加法器后进行相减，得到的偏差值进行PI调节；所述的PI控制器调整电流误差值ΔI并输出执行阀控制电流IC是指：目标电流IO与反馈电流If进行比较得到电流误差值ΔI，电流误差ΔI作为PI调节器的输入量进行电磁阀电流的调节输出得到执行阀控制电流IC。
2.根据权利要求1所述的双离合变速箱的离合器闭环控制系统，其特征是，所述的PI控制器内设有积分器。
3.根据权利要求1所述的双离合变速箱的离合器闭环控制系统，其特征是，所述的油压传感器的使用温度范围为-40℃至+140℃，传感器误差为±3%。
4.根据权利要求1所述的双离合变速箱的离合器闭环控制系统，其特征是，所述的通过油压传感器采集湿式离合器执行阀中的液压油压力信号是指：采用应变片结构的油压传感器，获得设置于执行阀油路输出端油压传感器的液压油压力的电压信号，经过油压传感器模拟数字转换后输出至PI控制器，在PI控制器中经过对应换算得到液压油压力的电流数字信号。
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