CN102230532A - 双离合式自动变速器换挡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车变速器类，具体是一种双离合式自动变速器换挡控制方法，其特征在于：通过调节用于控制双离合式自动变速器中离合器结合与分离电磁阀的占空比，来控制换挡过程中两个离合器的配合时序及其各自的接合速度和接合压力，以实现对换挡过程中前序离合器与后继离合器两个离合器传递扭矩之和与发动机扭矩相适应；根据传感器采集油门踏板位置信号、发动机转速、前序离合器输入轴的转速及离合器压力信号、后继离合器输入轴的转速及离合器压力信号，来决定何时进行换挡及相应的换挡方法。本发明方法使换挡过程平稳、快速，换挡品质较好，提高乘车舒适性。

Description

双离合式自动变速器换挡控制方法

技术领域

本发明属于变速器类，具体是一种双离合式自动变速器换挡控制方法。

背景技术

双离合式自动变速器换挡控制的主要目标是在实现其基本功能的前提下，能够实现平稳快速的动力性换挡，提高乘坐的舒适性。由双离合器式自动变速器换挡过程的分析可知，当上一挡位的离合器分离，下一挡位的离合器滑摩的时候，由于两个挡位传动比的差别，为了使换挡过程中车速平稳变化，没有明显的冲击，必须在这过程中，对发动机转速进行有效控制以匹配下一挡位的输入轴转速。现阶段对发动机转速的控制主要通过变速器控制单元与发动机控制单元之间进行通信，按照事先确定的通信协议通过总线数据交换来实现，这种方法强调整车一体化设计，不能直接对发动机进行独立控制，具有很大的局限性。

由换挡过程分析可知，在双离合器式自动变速器换挡过程中，两个离合器交替接合，需对两个离合器交替接合的配合时序和接合压力进行控制，以获得良好的换挡品质。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种换挡过程平稳、快速、换挡品质较好、乘车舒适性好的双离合式自动变速器换挡控制方法。

本发明采用如下技术方案：

本发明一种双离合式自动变速器换挡控制方法，包括发动机转速的控制方法与控制时机；换挡过程中对两个离合器交替结合、分离的控制方法；

其中发动机转速控制方法与时机是：

1)目前的发动机基本上采用了电子节气门，由油门踏板上发出的两组独立的电压信号进行控制，两路信号值成倍数关系。本发明的发动机转速的控制方法是将变速器控制器串接在原有油门踏板至发动机控制线之间，由变速器控制器对油门踏板的位置信号进行A/D采样，然后再通过D/A转换输出相应的电压信号，达到间接控制发动机转速的目的。

本发明所用的控制方法有效的克服了当前该领域通过协议对发动机转速进行控制的局限性，对不同类型的发动机都有普遍适用性。

2)发动机转速的控制时机是在换挡过程中上一挡位的离合器分离，下一挡位的离合器滑摩的滑摩相阶段，以适应下一挡位输入轴转速的变化。其中在升挡过程中，需要降低油门开度值，以实现发动机降速；降挡过程中，需要提高油门开度值，以实现发动机升速。当发动机达到通过传动比计算得到的目标转速时，恢复油门开度。由于发动机油门存在响应时间，应当予以提前降低或提高油门开度，而当接近目标转速时，予以提前恢复油门开度。

换挡过程中对两个离合器交替结合、分离的控制方法是：

1)两个离合器配合时序的控制方法：在双离合式自动变速箱换挡过程中，发动机转矩始终传递到车轮上，两个离合器必然存在重叠的部分，重叠程度影响换挡品质。本发明对离合器配合时序的控制方法是通过精确调节两个离合器控制电磁阀的占空比(k1，k2)来实现。离合器电磁阀占空比的大小决定了离合器的接合与分离速度。

2)两个离合器压力变化的控制方法：在换挡过程中，发动机转矩通过两个离合器交替传递到变速箱直至车轮，两个离合器传递的扭矩之和必须与发动机输出扭矩变化相适应，特别是滑摩阶段扭矩的传递。本发明通过控制离合器电磁阀占空比的变化速度来控制两个离合器压力变化曲线。

本发明具体包括车辆起步时对离合器的控制方法；车辆升挡时对发动机与两个离合器的控制方法；车辆降挡时对发动机与两个离合器的控制方法。

本发明通过调节用于控制双离合式自动变速器中离合器结合与分离电磁阀的占空比，来控制换挡过程中两个离合器的配合时序及其各自的接合速度和接合压力，以实现对换挡过程中前序离合器与后继离合器两个离合器传递扭矩之和与发动机扭矩相适应；根据传感器采集油门踏板位置信号、发动机转速、前序离合器输入轴的转速及离合器压力信号、后继离合器输入轴的转速及离合器压力信号，来决定何时进行换挡及相应的换挡方法。本发明方法使换挡过程平稳、快速，换挡品质较好，提高乘车舒适性。

附图说明：

图1为起步过程离合器接合过程压力变化示意图。

图2为起步控制程序流程图。

图3为平稳起步效果测试图。

图4为升挡过程示意图。

图5为升挡控制程序流程图。

图6为升挡效果测试图。

图7为降挡过程示意图。

图8为降挡控制程序流程图。

图9为降挡效果测试图。

具体实施方式

本发明所述的发动机转速控制方法是将变速器控制器串接在原有油门踏板至发动机控制线之间，由变速器控制器对油门踏板的位置信号进行A/D采样。然后再通过D/A转换输出相应的电压信号，达到间接控制发动机转速的目的。

发动机转速的控制时机是在换挡过程中上一挡位的离合器分离，下一挡位的离合器滑摩的滑摩相阶段，以适应下一挡位输入轴转速的变化。其中在升挡过程中，需要降低油门开度值，以实现发动机降速。降挡过程中，需要提高油门开度值，以实现发动机升速。当发动机达到通过挡位比计算得到的目标转速时，恢复油门开度。

由于发动机油门存在响应时间，应当予以提前降低或提高油门开度，而当接近目标转速时，予以提前恢复油门开度。以一挡升二挡为例，考虑油门响应时间，当一挡离合器电磁阀占空比k1降到25％时，一挡离合器完全分离之前，控制单元发出油门控制命令，降低油门信号值，使发动机转速下降。当二挡离合器电磁阀增到45％时，二挡离合器完全接合之前，控制单元发出命令，恢复油门信号，发动机转速恢复。

本发明两个离合器交替接合分离的控制方法是：通过精确调节两个离合器控制电磁阀的占空比(k1，k2)来实现。离合器电磁阀占空比的大小决定了离合器的接合与分离速度。

以一挡升二挡为例，首先设定一挡离合器的电磁阀的占空比k1为55％～50％，二挡离合器电磁阀占空比k2为25％～30％，一挡离合器分离速度较快，二挡离合器结合速度较慢，此时一挡离合器仍完全接合，二挡离合器开始滑摩。然后k1在0.02s的时间内递减为30％～25％。k2在0.03s的时间内递增为40％～45％，两个离合器接合与分离都较慢，两个离合器开始滑摩，并出现交叉，确保两个离合器压力交叉的时刻在一挡位离合器打滑之后，以避免两个离合器压力产生干涉。最后将k1都设定为零，k2设定为80，一挡离合器快速分离，二挡离合器完全接合。

本发明通过控制离合器电磁阀占空比的变化速度来控制两个离合器压力变化曲线。

以一挡升二挡为例，一挡离合器电磁阀占空比k1在0.02s时间内由55％～50％递减为30％～25％，二挡离合器电磁阀占空比k2在0.03s的时间内由25％～30％递增为40％～45％。通过控制电磁阀占空比变化时间，使两个离合器在滑摩阶段传递扭矩变化平稳。

其中k1为奇数挡位离合器电磁阀占空比，k2为偶数挡位离合器电磁阀占空比。

下面对照附图对本发明起步阶段、升挡阶段及降挡阶段作一详细说明：

如图1所示，本发明中起步过程只涉及单一离合器动作。起步过程离合器接合过程为：

一、充油开始阶段(1～2)：接通液压缸的油道，向液压缸及油道充油，该段时间短，油压也低。

二、初步升压阶段(线段2～3)：液压缸剩余空间充油完成后，油压突然上升，直到活塞开始压缩回位弹簧为止，一般瞬时完成，时间可以忽略。

三、自由行程阶段(线段3～4)：活塞克服弹簧张力开始移动，直到消除摩擦片间隙为止，该段压力变化不大，时间由相应容积与供油流量确定。

四、升压接合阶段(线段4～5)：活塞停止移动，油压不断升高，摩擦片逐渐压紧，直到最后闭锁为一体，完成接合。

五、.离合器增压阶段(5～6)因为离合器已经完全接合，所以此阶段升压很快，是一个动态过程。

本发明中离合器的起步控制目标是使汽车在最短的时间内接合离合器启动，并且不引起冲击和乘员不舒适的感觉。接合离合器的时间越短，离合器的滑摩功越小，汽车的动力性也越好；但是接合太快，就会造成汽车启动冲击度太大，乘员感觉很不舒服。可以看出，离合器从动部分从4点开始转动，在此之前，离合器传递的扭矩小于汽车的阻力矩，汽车静止不动，由4点到5点这个阶段，离合器从动部分转速逐渐增加直至与发动机同速，汽车启动冲击也通常发生在这一阶段。

本发明的离合器控制方法是在3点之前迅速充油消除摩擦片间隙，在4点与5点之间，要控制离合器的接合速度缓慢接合直至离合器主被动部分转速达到同步，在5点之后油压迅速升至最大压力完成起步。

如图2所示，所述的起步过程离合器的程序控制方法，该方法的步骤如下：

①程序进行初始化，判断车辆运行是否正常

②运行不正常，进入故障状态，复位程序重新开始

③运行正常，进入中心等待状态

④接受起步命令，踩紧制动踏板，开启一挡电磁阀，推动换挡拨叉，挂上一挡。

⑤缓慢松开制动踏板，车辆在带排转矩下，缓慢启动

⑥轻踩油门踏板，开始接合一挡离合器

⑦设定一挡离合器电磁阀占空比k1为25％～30％，离合器较快接合，消除摩擦片间隙

⑧设定k1在0.04s的时间内逐一递增到35％～40％，离合器缓慢接合，直至离合器主被动部分同步。

⑨设定k1为80％，油压迅速升至最大，离合器快速完全接合，实现平稳快速起步

⑩判断车辆起步是否正常完成，运行正常，程序进入中心等待状态，运行不正常，程序进入故障状态，复位程序重新开始。

如图3所示为平稳起步效果测试图。从图中可以看出O-A时间段内离合器传递力矩不足以克服阻力矩，因此输出轴转速为0，此阶段以最快速度充油，消除离合器摩擦片间隙。A-B时间段是离合器从动部分由启动到与发动机转速同步的过程，离合器处于滑摩状态，此阶段也是冲击度最大的阶段，因此压力增加较为缓慢，使离合器平稳到达同步状态。B-C时间段由于离合器主被动部分已经同步因此可以迅速将压力增加至最大完成起步。

如图4所示一挡升二挡过程中对发动机转速和离合器控制方法：

阶段II为低挡转矩相，此时离合器1接合、离合器2滑摩。

阶段III为惯性相，此时两个离合器都处于滑摩状态。该阶段本发明控制方法的目标是：①为保证DCT换挡过程动力不中断，必须保证两个离合器传递的转矩都大于零，不至于出现换挡过程中的输出转矩突变甚至动力中断。②要保证图中两离合器压力交叉时刻在一挡离合器打滑之后，否则会导致离合器发生转矩干涉。③控制两离合器压力变化曲线，使两离合器传递转矩之和与发动机输出转矩相适应。

阶段IV为高挡转矩相，此时一挡离合器分离，二挡离合器滑摩。在该阶段本发明的控制目标是：为使发动机转速适应输入轴转速，发动机必须降速；在高挡转矩相前期不应使二挡离合器摩擦片间的压强迅速升至最大值，以避免产生较大的滑摩功。

如图5所示所述的升挡过程对发动机转速和离合器的程序控制方法，以一挡升二挡为例，该方法的步骤如下：

①程序进行初始化，判断车辆运行是否正常

②运行不正常，进入故障状态，复位程序重新开始

③运行正常，进入中心等待状态

④接受车辆控制单元发出的换挡命令，开启二挡离合器电磁阀，推动换挡拨叉，挂上二挡

⑤设定一挡离合器的电磁阀的占空比k1为55％～50％，离合器快速分离，然后k1在0.02s的时间内递减为30％～25％，离合器缓慢分离，最后将k1设定0，一挡离合器完全分离

⑥与步骤②同时，设定二挡离合器的电磁阀占空比k2为25％～30％，离合器较快接合，然后k2在0.03s的时间内递增为40％～45％，离合器缓慢接合，最后将k2设定为80％，二挡离合器完全接合

⑦与步骤②③同时，考虑油门响应时间，当一挡离合器电磁阀占空比k1降到25％时，一挡离合器完全分离之前，控制单元发出油门控制命令，降低油门信号值，使发动机转速下降。当二挡离合器电磁阀增到45％时，二挡离合器完全接合之前，控制单元发出命令，恢复油门信号，发动机转速恢复。

⑧开启一挡电磁阀，摘除一挡。换挡结束，汽车以二挡平稳行驶

⑨判断车辆起步是否正常完成，运行正常，程序进入中心等待状态，运行不正常，程序进入故障状态，复位程序重新开始。

其中步骤②③④相互配合，合理控制离合器扭矩传递与发动机输出扭矩相适应，使发动机转速与输入轴转速相适应，共同实现换挡过程平稳快速。

如图6为一挡升二挡效果测试图。测试中油门控制时机的选择和两个离合器的压力控制都比较理想，当离合器进入到惯性相后发动机转速略升高以弥补滑摩引起的输出轴转速下降，在惯性相后期与高挡转矩相前期，在动力转移的同时完成发动机的调速，确保换挡前后输出轴转速基本保持不变，转矩变化平缓，没有明显冲击产生。

如图7所示二挡降一挡过程中对发动机转速和两个离合器的控制方法：

阶段II为扭矩相，此时二挡离合器接合、一挡离合器滑摩。在扭矩相阶段，本发明是通过控制一挡离合器压力变化率来保证车辆具有较小的冲击度。

阶段III为惯性相，此时两个离合器都处于滑摩状态。该阶段本发明控制方法是：①要保证图中两离合器压强交叉时刻在二挡离合器打滑之后，否则将会导致离合器发生转矩干涉。②调控两离合器压力及压力变化率，使两离合器传递转矩之和与发动机输出转矩相适应。③在惯性相结束时，二挡离合器摩擦片间压力应降至0，以保证在下一阶段传递转矩平稳变化。

阶段IV为滑摩相，此时二挡离合器分离，一挡离合器滑摩。该阶段控制方法为使发动机转速适应输入轴一轴转速，发动机必须升速；在滑摩相前期不应使一挡离合器摩擦片间的压强迅速升至最大值。

如图8所示，所述的降挡过程对发动机转速和离合器的程序控制方法，以二挡降一挡为例，该方法步骤如下：

①程序进行初始化，判断车辆运行是否正常

②运行不正常，进入故障状态，复位程序重新开始

③运行正常，进入中心等待状态

④接受车辆控制单元发出的换挡命令，开启一挡离合器电磁阀，推动换挡拨叉，挂上一挡

⑤设定二挡离合器的电磁阀的占空比k2为55％～50％，离合器快速分离，然后k2在0.03s的时间内递减为30％～25％，离合器缓慢分离，最后将k2设定0，二挡离合器完全分离

⑥与步骤②同时，设定二挡离合器的电磁阀占空比k1为25％～30％，离合器较快接合，然后k1在0.02s的时间内递增为40％～45％，离合器缓慢接合，最后将k1设定为80％，二挡离合器完全接合

⑦与步骤②③同时，考虑油门响应时间，当二挡离合器电磁阀占空比k2降到25％时，二挡离合器完全分离之前，控制单元发出油门控制命令，增加油门信号值，使发动机转速升速。当一挡离合器电磁阀增到45％时，一挡离合器完全接合之前，控制单元发出命令，恢复油门信号，发动机转速恢复。

⑧开启二挡电磁阀，摘除二挡。换挡结束，汽车以一挡平稳行驶

⑨判断车辆起步是否正常完成，运行正常，程序进入中心等待状态，运行不正常，程序进入故障状态，复位程序重新开始。

如图9所示，二挡降一挡效果测试图。测试中离合器控制和油门控制时机选择的都很准确，输出轴转速和转矩变化平稳，换挡品质良好。

Claims (8)

1.一种双离合式自动变速器换挡控制方法，包括发动机转速的控制方法与控制时机、换挡过程中对两个离合器交替结合分离的控制方法，其特征在于：

发动机转速控制方法是将变速器控制器串接在原有油门踏板至发动机控制线之间，由变速器控制器对油门踏板的位置信号进行AD采样，然后再通过DA转换输出相应的电压信号，以间接控制发动机；

发动机转速的控制时机是在换挡过程中上一挡位的离合器分离，下一挡位的离合器滑摩摩相阶段，以适应下一挡位输入轴转速的变化；

两个离合器交替接合分离的控制方法是通过精确调节两个离合器控制电磁阀的占空比来实现，离合器电磁阀占空比的大小决定了离合器的接合与分离速度；

两个离合器压力变化的控制方法是通过控制离合器电磁阀占空比的变化速度来控制两个离合器压力变化曲线。

2.根据权利要求1所述的双离合式自动变速器换挡控制方法，其特征在于：所述发动机转速的控制时机是在升挡过程中，降低油门开度值，以实现发动机降速，降挡过程中，需要提高油门开度值，以实现发动机升速，当发动机达到通过挡位比计算得到的目标转速时，恢复油门开度。

3.根据权利要求1或2所述的双离合式自动变速器换挡控制方法，其特征在于：所述的车辆起步时对离合器的控制方法是在开始阶段迅速充油消除摩擦片间隙，中间阶段要控制离合器的接合速度缓慢接合直至离合器主被动部分转速达到同步，最后阶段油压迅速升至最大压力完成起步。

4.根据权利要求4所述的双离合式自动变速器换挡控制方法，其特征在于：起步过程离合器控制方法的步骤

①踩紧制动踏板，开启一挡电磁阀，推动换挡拨叉，挂上一挡；

②缓慢松开制动踏板，车辆在带排转矩下，缓慢启动；

③轻踩油门踏板，开始接合一挡离合器；

④设定一挡离合器电磁阀占空比k1为25％～30％，离合器较快接合，消除摩擦片间隙；

⑤设定k1在0.04s的时间内逐一递增到35％～40％，离合器缓慢接合，直至离合器主被动部分同步；

⑥设定k1为80％，油压迅速升至最大，离合器快速完全接合，实现平稳快速起步。

5.根据权利要求1所述的双离合式自动变速器换挡控制方法，其特征在于：所述车辆升挡时对发动机转速和离合器的控制方法是：换挡过程中惯性相阶段，此时两个离合器都处于滑摩状态，必须保证两个离合器传递的转矩都大于零，保证两离合器压力交叉时刻在一挡离合器打滑之后，控制两离合器压力变化曲线，使两离合器传递转矩之和与发动机输出转矩相适应；在高挡转矩相阶段，此时一挡离合器分离，二挡离合器滑摩，发动机必须降速；在高挡转矩相前期不应使二挡离合器摩擦片间的压强迅速升至最大值。

6.根据权利要求5所述的双离合式自动变速器换挡控制方法，其特征在于：所述升挡过程对发动机转速和离合器控制步骤：

①车辆控制单元发出换挡命令，开启二挡离合器电磁阀，推动换挡拨叉，挂上二挡；

②设定一挡离合器的电磁阀的占空比k1为55％～50％，离合器快速分离，然后k1在0.02s的时间内递减为30％～25％，离合器缓慢分离，最后将k1设定0，一挡离合器完全分离；

③与步骤②同时，设定二挡离合器的电磁阀占空比k2为25％～30％，离合器较快接合，然后k2在0.03s的时间内递增为40％～45％，离合器缓慢接合，最后将k2设定为80％，二挡离合器完全接合；

④与步骤②③同时，考虑油门响应时间，当一挡离合器电磁阀占空比k1降到25％时，一挡离合器完全分离之前，控制单元发出油门控制命令，降低油门信号值，使发动机转速下降，当二挡离合器电磁阀增到45％时，二挡离合器完全接合之前，控制单元发出命令，恢复油门信号，发动机转速恢复；

⑤开启一挡电磁阀，摘除一挡，换挡结束，汽车以二挡平稳行驶；

其中步骤②③④相互配合，合理控制离合器扭矩传递与发动机输出扭矩相适应，使发动机转速与输入轴转速相适应。

7.根据权利要求1所述的双离合式自动变速器换挡控制方法，其特征在于：所述降挡时对发动机转速和两个离合器的控制方法是：

换挡过程中扭矩相阶段，二挡离合器接合、一挡离合器滑摩，通过控制一挡离合器压力变化率来保证车辆具有较小的冲击度；在惯性相阶段，两个离合器都处于滑摩状态，保证两离合器压强交叉时刻在二挡离合器打滑之后，调控两离合器压力及压力变化率，使两离合器传递转矩之和与发动机输出转矩相适应；在惯性相结束时，二挡离合器摩擦片间压力应降至0，以保证在下一阶段传递转矩平稳变化；在滑摩相阶段，此时二挡离合器分离，一挡离合器滑摩，为使发动机转速适应输入轴一轴转速，发动机必须升速；在滑摩相前期不应使一挡离合器摩擦片间的压强迅速升至最大值。

8.根据权利要求7所述的双离合式自动变速器换挡控制方法，其特征在于：所述降挡过程对发动机转速和离合器控制步骤如下：

①车辆控制单元发出换挡命令，开启一挡离合器电磁阀，推动换挡拨叉，挂上一挡；

②设定二挡离合器的电磁阀的占空比k2为55％～50％，离合器快速分离，然后k2在0.03s的时间内递减为30％～25％，离合器缓慢分离，最后将k2设定0，二挡离合器完全分离；

③与步骤②同时，设定一挡离合器的电磁阀占空比k1为25％～30％，离合器较快接合，然后k1在0.02s的时间内递增为40％～45％，离合器缓慢接合，最后将k1设定为80％，一挡离合器完全接合；

④与步骤②③同时，考虑油门响应时间，当二挡离合器电磁阀占空比k2降到30％时，二挡离合器完全分离之前，控制单元发出油门控制命令，增加油门信号值，使发动机转速上升，与输入轴转速相适应，当一挡离合器电磁阀增到50％时，一挡离合器完全接合之前，控制单元发出命令，恢复油门信号，发动机转速恢复；

⑤开启二挡电磁阀，摘除二挡，换挡结束。

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