CN102030004A - 利用脉冲捕捉实现自动变速器坡道起步的控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用脉冲捕捉实现自动变速器坡道起步的控制方法,即车辆在坡道上起步,随着驾驶员缓松制动踏板,车辆会将下滑的趋势发展成为溜坡现象,带动车轮发生转动;车轮的转动通过驱动桥、传动轴反馈到变速箱输出/输入轴上,输出/输入轴转速传感器感应到输出轴的变化,发出相应的脉冲信号;通过自动变速器控制单元(TCU)的滤波及脉冲捕捉模块,可以捕捉到传感器发出的脉冲个数;当一定时间内捕捉到的脉冲个数超过一定阈值时,TCU可以判定车辆开始溜坡,TCU发出指令在最短时间内按照一定规律接合离合器,由发动机提供足够的驱动力,使车辆的运动趋势由下滑变为向坡上行驶,从而实现AMT、DCT、CVT等自动变速器平稳坡道起步。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域,特别是涉及到装有自动变速器的车辆及其控制技术。
背景技术
装有自动变速器的车辆,因为具有操纵方便、起步平稳、乘坐舒适等优点,越来越受青睐。带有液力变矩器的自动变速器(以下简称AT)在起步时可以通过液力变矩器转动传递合适的动力,保证车辆不溜坡,可以顺利实现坡道起步。
除AT外,自动变速器还有电控机械式自动变速器(以下简称AMT)、双离合器式自动变速器(以下简称DCT)、无级式自动变速器(以下简称CVT)等不同型式。AMT、DCT、CVT都需要通过离合器来实现动力传递的切换和中止。无论湿式离合器还是干式离合器,都不适合长时间滑磨,尤其是使用较多的干式离合器;否则,会造成不可预估的摩擦损耗,严重影响离合器的使用寿命。
为了解决AMT、DCT、CVT等的坡道起步问题,提出了诸如坡道起步辅助装置(HAS)、电子手刹(EPB)等方案,既增加了成本,又因为系统环节增多,增加了系统可靠程度的不确定性。
事实上,传统的手动车辆在坡道起步时常采用半联动的方式,通过离合器的适度滑磨,可以实现不溜坡起步。作为电子控制的自动变速系统,完全可以模拟高水平驾驶员的半联动起步模式,实现平稳坡道起步,但现有的技术文献对此没有解决方案。
发明内容
针对AMT、DCT、CVT等自动变速器坡道起步难的问题,本发明提出了一种通过脉冲信号捕捉来检测车辆状态,配合驾驶员对制动踏板、加速踏板的动作实现平稳坡道起步的方法。
本发明所述的利用脉冲捕捉实现自动变速器坡道起步的控制方法,包括下述步骤:
(一)车轮的转动通过驱动桥、传动轴反馈到变速箱输出轴或输入轴上,输出轴或输入轴转速传感器感应到输出轴或输入轴的变化,发出相应的脉冲信号;
(二)通过自动变速器控制单元(以下简称TCU)的滤波及脉冲捕捉模块,可以捕捉到传感器发出的脉冲个数;
(三)当捕捉到的脉冲个数n超过一定阈值(Nset)时,TCU判定车辆开始溜坡,TCU发出指令在最短时间内接合离合器,由发动机提供足够的驱动力,使车辆的运动趋势由下滑变为向坡上行驶,从而实现平稳坡道起步。
步骤(三)中阈值根据系统特性和车辆性能要求而定,即具体系统的后桥速比io及输出轴或输入轴转速传感器所对应齿轮的齿数z来确定具体需要捕捉的脉冲个数。
通过输出轴或输入轴转速传感器脉冲捕捉不能满足车轮溜坡角度时,可以通过io及当前起步档位速比ig和输入轴转速传感器所对应齿轮的齿数z’来确定具体需要捕捉的脉冲个数,从而使得车轮溜坡的角度能够符合设定数值。
步骤(三)中阈值根据系统特性和车辆性能要求而定,一般情况下5≤Nset≤15。
阈值是脉冲个数的一个特值,即脉冲个数是从传感器采集到的,可以是任意值,而阈值是一个判断值,是预先设定的数值。
本发明的实质是通过脉冲捕捉的方式确定车辆运动趋势,选择最佳的离合器接合时机。
附图说明
图1是车辆在坡道上静止时的受力图。
图2是车辆在坡道上前进时的受力图。
图3是车辆各部件连接关系示意图。
图4是利用脉冲捕捉进行坡道起步时的流程图。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明的具体实时方式。
图1是起步前车辆受力图。起步时,离合器初始位置为消除离合器空行程后未接合状态,驾驶员踩住制动踏板,此时Fb+Ff=mgsinθ,其中,Fb是制动力,Ff是静摩擦力,mg是车辆重力,θ是坡道角度。
随着驾驶员缓松制动踏板,Fb不断减小,Ff逐步到达最大静摩擦力Ffmax,已经不足以保持车辆的平衡状态;此时继续松制动踏板,Fb+Ffd<mgsinθ,Ff变为动摩擦力Ffd,车辆开始有溜坡趋势。
图2是坡道起步后的车辆受力图。由于车辆运行方向发生了变化,Ff的方向发生改变,而且随着离合器的接合,来自发动机的驱动力Ff成为带动车辆上坡的动力。
由图1向图2受力变化的过程,就是坡道起步的过程,其关键点是选择驾驶员缓松制动踏板至Fb+Ffmax=mgsinθ后最短的时间内接合离合器,通过离合器滑磨传递动力Fd。在初始阶段,Fb+Ffd+Fd<mgsinθ,但Fd的出现会遏制车辆下滑趋势并且随着Fd的增大使得使得Fb+Ffd+Fd=mgsinθ,车辆下滑的加速度为0,而且Fd的持续增大会使车辆运动方向由下滑变为静止进而变为向坡上运动;在这个过程中,Ffd先随着车辆的短暂静止变为静摩擦力Ff,然后随着车辆向坡上运动而发生方向变化,受力变为Fb+Fd>mgsinθ+Ffd,从而保证车辆能够沿着坡道向上行驶。
如图3所示,以后驱车辆为例,在上述过程中,当Fb+Ffmax=mgsinθ之后的表现是车辆开始溜坡,车轮的旋转通过后桥与传动轴,带动变速箱输出轴旋转,从而输出轴转速传感器会输出脉冲。TCU通过捕捉溜坡阶段的脉冲,可以确定离合器接合的时刻,在车辆溜坡的最初阶段就将离合器接合到合适的位置,从而保证车辆顺利平稳起步。
利用脉冲捕捉实现坡道起步的具体过程如图4所示。
在步骤1中,首先判断制动是否有效,如果制动已经解除,表示驾驶员已经具备起步意图,而车辆没有出现溜坡,直接转入步骤4离合器接合程序;若制动依然有效,则进入步骤2脉冲捕捉阶段;
在步骤2中,如果没有捕捉到脉冲,返回步骤1继续检测制动信号;如果检测到脉冲信号,则进入步骤3脉冲计数阶段;
在步骤3中,计数脉冲若未达到设定阈值(Nset),则继续计数;达到Nset后可以进入步骤4接合离合器程序;
在步骤4中,离合器接合完毕后进入坡道起步结束,进入正常控制程序。
在本控制方法中,有两个关键点需要保证:1)必须捕捉到一定数量的脉冲个数阈值Nset(根据TCU性能及脉冲捕捉的时钟来设定,一般以5~15为宜);2)车轮下溜的角度θ必须小于设定的数值θmax(θmax<30度,越小表示坡道起步性能越好,理想状态θmax=0)。
在此实施例中,步骤3从输出轴转速传感器处获取脉冲信号,车轮溜坡角度θ与输出的脉冲个数n之间的关系可以表示为(1)式
n=θ.io.z/360+1…………(1)
其中,io是后桥速比;z是输出轴转速传感器所对应齿轮的齿数。
如果n=Nset时能够满足θ<θmax,可以采用此实施例。此时,要求io.z>40。
【实施例2】
步骤3从输入轴转速传感器处获取脉冲信号,详情如下,其他同实施例1。
当从输出轴转速传感器处获取脉冲信号不能满足需求时,可以从变速箱输入轴转速传感器处获取脉冲信号。在中间轴与输入轴存在常啮合齿轮时,可以用中间轴转速传感器代替输入轴转速传感器,此时脉冲信号也应该从中间轴转速传感器出获得。
在此实施例中,车轮溜坡转过的圈数m与输出的脉冲个数n之间的关系可以表示为(2)式
n=θ.io.igs.z’/360+1…………(2)
其中,io是后桥速比;igs是变速箱起步档位速比;z’是输入轴(中间轴)转速传感器所对应齿轮的齿数。
一般车辆起步档位的速比igs都不低于4,因此从(2)式可知,会满足n=Nset时θ<θmax的条件。
本发明参照附图和实施例进行说明,但保护范围不限于此,在本发明技术范围内具有普通技术人员可以经过简单的变换,而获得本发明同样的技术效果,同样在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.利用脉冲捕捉实现自动变速器坡道起步的控制方法,其特征在于包括下述步骤:
(一)车轮的转动通过驱动桥、传动轴反馈到变速箱输出轴或输入轴上,输出轴或输入轴转速传感器感应到输出轴或输入轴的变化,发出相应的脉冲信号;
(二)通过自动变速器控制单元的滤波及脉冲捕捉模块,可以捕捉到传感器发出的脉冲个数;
(三)当捕捉到的脉冲个数超过一定阈值时,自动变速器控制单元判定车辆开始溜坡,自动变速器控制单元发出指令在最短时间内接合离合器,由发动机提供足够的驱动力,使车辆的运动趋势由下滑变为向坡上行驶,从而实现平稳坡道起步。
2.如权利要求1所述的利用脉冲捕捉实现自动变速器坡道起步的控制方法,其特征在于在步骤(一)前,还包括判断制动是否有效的阶段,如果制动已经解除,表示驾驶员已经具备起步意图,而车辆没有出现溜坡,直接转入步骤(三)离合器接合程序;若制动依然有效,则进入步骤(二)脉冲捕捉阶段。
3.如权利要求1或2所述的利用脉冲捕捉实现自动变速器坡道起步的控制方法,其特征在于步骤(三)中阈值根据系统特性和车辆性能要求而定,即具体系统的后桥速比i0及输出轴或输入轴转速传感器所对应齿轮的齿数z来确定具体需要捕捉的脉冲个数。
4.如如权利要求3所述的利用脉冲捕捉实现自动变速器坡道起步的控制方法,其特征在于步骤(三)通过输出轴转速传感器脉冲捕捉不能满足车轮溜坡角度时,可以通过i0及当前起步档位速比ig和输入轴转速传感器所对应齿轮的齿数z’来确定具体需要捕捉的脉冲个数,从而使得车轮溜坡的角度能够符合设定数值。
5.如权利要求3所述的利用脉冲捕捉实现自动变速器坡道起步的控制方法,其特征在于步骤(三)从输出轴转速传感器处获取脉冲信号,车轮溜坡角度θ与输出的脉冲个数n之间的关系:n=θ.i0.z/360+1,其中,i0是后桥速比;z是输出轴转速传感器所对应齿轮的齿数。
6.如权利要求3所述的利用脉冲捕捉实现自动变速器坡道起步的控制方法,其特征在于步骤(三)从输入轴转速传感器处获取脉冲信号,车轮溜坡角度θ与输出的脉冲个数n之间的关系:n=θ.i0.igs.z’/360+1,其中,i0是后桥速比;igs是变速箱起步档位速比;z’是输入轴转速传感器所对应齿轮的齿数。
7.如权利要求5或6所述的利用脉冲捕捉实现自动变速器坡道起步的控制方法,其特征在于步骤(三)车轮下溜的角度θ必须小于设定的数值θmax,θmax<30度,5≤阈值≤15。
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