CN102345730B - 用于双离合变速器的档位预选系统 - Google Patents

用于双离合变速器的档位预选系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于双离合变速器的档位预选系统，具体提供一种双离合变速器(DCT)系统，该系统包括车速偏移模块，车速偏移模块基于预选时间和车辆加速度信号产生车速偏移信号。补偿车速模块基于车速偏移信号和车速产生补偿车速。预选命令模块基于补偿车速和来自换档模式模块的换档点之间的比较产生预测档位信号。预测档位信号识别DCT的第一预测档位。预选时间定义为脱离第二预测档位并预先接合第一预测档位的至少一定量时间。

Description

用于双离合变速器的档位预选系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年7月29日提交的美国临时申请No.61/368,924的优先权。上述申请的全部公开内容在此通过引用并入本申请。
技术领域
本发明涉及双离合变速器控制系统。
背景技术
这里提供的背景描述是用来总体上描述本发明的背景。在本背景技术部分描述的范围内，当前署名的发明人的成果，以及该描述的、在提交申请时可能不构成现有技术的那些方面，既非明示也非暗示地被认为是本发明的现有技术。
手动变速器驱动系包括内燃机(ICE)、离合器和手动变速器。离合器与ICE上的飞轮相接合并且将发动机的扭矩输出传递到手动变速器。从ICE到变速器的扭矩传递在车辆操作者在变速器的档位之间手动切换时被中断。在换档事件期间，离合器脱离接合状态(即，ICE从变速器脱离)，手动选择期望的档位，然后离合器再次接合。ICE从变速器的脱离可不利地影响燃料经济性和车辆加速度。
自动变速器驱动系可包括内燃机(ICE)、变矩器和具有行星齿轮组的自动变速器。ICE将输出扭矩提供到变矩器。变矩器基于发动机速度将来自ICE的扭矩传递到自动变速器。行星齿轮组包括恒星齿轮、行星架和环形齿轮，它们均具有输入、输出和静止工作状态。通过调节行星齿轮组内的每个行星齿轮的工作状态来选择不同的传动比。自动变速器驱动系提供了从ICE至自动变速器的输出轴的不间断的扭矩传递。通常，使用基于复杂逻辑的途径来控制行星齿轮的工作状态。
双离合变速器(DCT)驱动系包括ICE和DCT(或半自动变速器)。DCT包括两个离合器、内外变速器轴以及具有相应的齿轮轴和/或中间轴的两个齿轮组。作为示例，内变速器轴可与第一齿轮组相关联并且使用第一离合器控制。外变速器轴可与第二齿轮组相关联并且使用第二离合器控制。第一齿轮组可包括第一、第三和第七齿轮(档位)。第二齿轮组可包括第二、第四、第六和倒档齿轮(档位)。通过使用两个变速器轴，在换档期间，DCT驱动系可在ICE和DCT的输出轴之间提供不间断的扭矩传递。这减少了换档时间并且改善了燃料经济性。
发明内容
本发明提供一种双离合变速器(DCT)系统，该系统包括车速偏移模块。车速偏移模块基于预选时间和车辆加速度信号产生车速偏移信号。补偿车速模块基于车速偏移信号和车速产生补偿车速。预选命令模块基于补偿车速与来自换档模式模块的换档点之间的比较产生预测档位信号。预测档位信号识别DCT的第一预测档位。预选时间定义为脱离第二预测档位并预先接合第一预测档位的至少一定量时间。
在其他特征中，本发明提供一种操作DCT系统的方法。基于预选时间和车辆加速度信号产生车速偏移信号。基于车速偏移信号和车速产生补偿车速。基于补偿车速和换档点之间的比较产生预测档位信号。预测档位信号识别DCT的第一预测档位。预选时间定义为脱离第二预测档位和预先接合第一预测档位的至少一定量时间。
方案1、一种双离合变速器(DCT)系统，包括：
车速偏移模块，其基于预选时间和车辆加速度信号产生车速偏移信号；
补偿车速模块，其基于车速偏移信号和车速产生补偿车速；以及
预选命令模块，其基于补偿车速与换档点之间的比较产生预测档位信号，其中预测档位信号识别DCT的第一预测档位，并且
其中所述预选时间定义为脱离第二预测档位并预先接合第一预测档位的至少一定量时间。
方案2、如方案1所述的DCT系统，其中所述车速偏移模块基于预选时间与车辆加速度信号的乘积产生车速偏移信号。
方案3、如方案1所述的DCT系统，其中所述补偿车速模块基于车速偏移信号与车速的和产生补偿车速。
方案4、如方案1所述的DCT系统，其中：
所述车速偏移模块基于预选时间与车辆加速度信号的乘积产生车速偏移信号；并且
所述补偿车速模块基于车速偏移信号与车速的和产生补偿车速。
方案5、如方案1所述的DCT系统，还包括换档确定模块，该换档确定模块将补偿车速与换档点进行比较以产生升档信号和降档信号中的一个，
其中所述预选命令模块基于升档信号和降档信号中的一个产生预测档位信号。
方案6、如方案1所述的DCT系统，还包括迟滞模块，该迟滞模块将补偿车速与换档限值进行比较以产生迟滞信号，
其中所述预选命令模块基于迟滞信号产生预测档位信号。
方案7、如方案6所述的DCT系统，其中所述预选命令模块基于迟滞信号命令从预接合状态返回空档预选状态。
方案8、如方案1所述的DCT系统，还包括：
加速器速度模块，其将加速器速度与第一预定值进行比较以产生第一启用信号；
加速度比较模块，其将车辆加速度与第二预定值进行比较以产生第二启用信号；以及
预选启用模块，其基于第一启用信号和第二启用信号启用车速偏移模块、补偿车速模块和预选命令模块中的至少一个。
方案9、如方案1所述的DCT系统，还包括换档排序模块，该换档排序模块：
基于预测档位信号预接合第一预测档位；以及
基于车速、在预接合第一预测档位之后完全接合第一预测档位。
方案10、一种操作双离合变速器(DCT)系统的方法，包括：
基于预选时间和车辆加速度信号产生车速偏移信号；
基于车速偏移信号和车速产生补偿车速；以及
基于补偿车速与换档点之间的比较产生预测档位信号，其中预测档位信号识别DCT的第一预测档位，并且
其中所述预选时间定义为脱离第二预测档位并预先接合第一预测档位的至少一定量时间。
方案11、如方案10所述的方法，其中基于预选时间与车辆加速度信号的乘积产生车速偏移信号。
方案12、如方案10所述的方法，其中基于车速偏移信号与车速的和产生补偿车速。
方案13、如方案10所述的方法，其中：
基于预选时间与车辆加速度信号的乘积产生车速偏移信号；并且
基于车速偏移信号与车速的和产生补偿车速。
方案14、如方案10所述的方法，还包括：
将补偿车速与换档点进行比较以产生升档信号和降档信号中的一个；以及
基于升档信号和降档信号中的一个产生预测档位信号。
方案15、如方案10所述的方法，还包括：
将补偿车速与换档限值进行比较以产生迟滞信号；以及
基于迟滞信号产生预测档位信号。
方案16、如方案15所述的方法，还包括基于迟滞信号命令从预接合状态返回空档预选状态。
方案17、如方案10所述的方法，还包括：
将加速器速度与第一预定值进行比较以产生第一启用信号；
将车辆加速度与第二预定值进行比较以产生第二启用信号；以及
基于第一启用信号和第二启用信号启用车速偏移模块、补偿车速模块和预选命令模块。
方案18、如方案10所述的方法，还包括：
基于预测档位信号预接合第一预测档位；以及
基于车速、在预接合第一预测档位之后完全接合第一预测档位。
通过这里提供的描述可清楚地知道其他应用领域。应当理解，这里的描述和具体示例仅用于解释目的，而不是用来限制本发明的范围。
附图说明
这里描述的附图仅用于解释目的，而不是以任何方式限制本发明的范围。
图1是根据本发明的示例性双离合变速器(DCT)驱动系系统和对应的DCT控制系统的功能性框图；
图2是DCT的示意图；
图3是根据本发明的DCT控制模块的功能性框图；
图4是根据本发明的档位预选模块的功能性框图；
图5示出了根据本发明的操作DCT控制系统的方法；
图6是示出根据本发明的车辆减速示例的预选图；以及
图7是示出根据本发明的车辆加速示例的预选图。
具体实施方式
下面的描述本质上仅仅是示例性的，而不是用来以任何方式限制本发明、其应用或者用途。为清楚起见，在附图中将使用相同的附图标记标示类似的元件。如这里使用的，短语“A、B、C中的至少一个”应当理解为使用非排他性逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应当理解，方法中的各个步骤可在不改变本发明的基本原理的情况下以不同的顺序执行。
如这里所使用的，术语“模块”是指(或者是其一部分或者包括)专用集成电路(ASIC)；电子电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器(共享的、专用的或者成组的)；提供上述功能的其他合适元件；或者部分或全部上述元件的组合，例如在系统芯片内执行。术语“模块”可包括存储由处理器执行的代码的存储器(共享的、专用的或成组的)。
如上面使用的，术语“代码”可包括软件、固件和/或微代码，并且可意指程序、程式、功能、分类和/或目标。如上面使用的，术语“共享的”是指来自多个模块的一些或所有代码可使用单一(共享的)处理器执行。此外，来自多个模块的一些或所有代码可由单一(共享的)存储器存储。如上面使用的，术语“成组的”是指来自单一模块的一些或所有代码可使用一组处理器执行。此外，来自单一模块的一些或所有代码可使用一组存储器存储。
这里描述的装置和方法可通过由一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序实施。计算机程序包括存储在非瞬时存在的实体计算机可读介质上的处理器可执行的指令。计算机程序还可包括存储的数据。非瞬时存在的实体计算机可读介质的非限制性例子是非易失型存储器、磁存储装置和光学存储装置。
在图1中，示出了示例性双离合变速器(DCT)驱动系(换档排序)系统10和对应的DCT控制系统11。DCT驱动系系统10包括内燃机(ICE)12和DCT 13(DCT的示例在图2中示出)。ICE 12基于来自驾驶员输入模块14(例如驾驶员输入信号DI)和下面描述的其他信息燃烧空气/燃料混合物以产生用于车辆的驱动扭矩。虽然这里描述的是火花点火型发动机，但是本发明可应用于其他类型的扭矩产生装置，例如汽油型发动机、气体燃料型发动机、柴油型发动机、丙烷型发动机和混合型发动机。DCT控制系统11在完全接合之前预接合一个预测变速器档位。DCT控制系统11可基于发动机的扭矩输出、驾驶员输入信号DI和下面描述的其他的信息来选择变速器档位并执行档位排序。
DCT 13可以是干型或湿型DCT。湿型DCT是指包括湿型离合器并且使部件浸渍在润滑流体中以减少摩擦和热量的DCT。干型DCT不包括流体浸泡液，但是其相对于湿型DCT具有减少的拖曳或旋转损失和改善的燃料经济性。湿型DCT经常用于扭矩比干型DCT高的应用场合。DCT 13可直接连接到ICE 12或者可通过变矩器和/或双质量飞轮15连接到ICE 12，如图所示。双质量飞轮可用于：减少因发动机点火脉冲引发的扭矩振动；消除过量的变速器齿轮咬合声；减少档位变化/换档力度；以及改善燃料经济性。
在图2中，示出了DCT 13’，其具有多个可选择的传动比。可通过液压和/或电动控制提供DCT 13’的预接合、完全接合和脱离状态。在示出的示例中，DCT 13’具有7个前进传动比和1个倒档传动比。DCT 13’包括输入轴16和输出轴17。输入轴16从例如ICE 12和/或双质量飞轮15接收扭矩。输出轴17连接到主减速器单元18。
DCT 13’还包括具有第一互连轴22和第二互连轴24的副轴齿轮装置20，第二互连轴24是与第一互连轴22同心的套筒轴。副轴齿轮装置20还包括第一副轴(中间轴)26和第二副轴28。副轴26、28可与输入轴16、输出轴17和互连轴22、24间隔开并且与它们平行。
输出轴17、互连轴22、24和副轴26、28由包括第一壳体构件27、第二壳体构件29和第三壳体构件31的支撑构件支撑。壳体构件27、29、31与轴承33相配合从而用于可旋转地支撑输出轴17、第一和第二互连轴22、24以及副轴26、28。
双离合器30连接在输入轴16与第一和第二互连轴22、24之间。双离合器30包括离合器壳体32，离合器壳体32连接成与输入轴16一起转动。此外，双离合器30具有第一和第二离合器元件或毂34和36。离合器元件34和36和离合器壳体32提供了双摩擦离合器组件。离合器元件34、36和离合器壳体32具有安装在其上的摩擦板35，它们相互作用从而提供双摩擦离合器。
离合器元件34连接成与第一互连轴22一起转动。离合器元件36连接成与第二互连轴24一起转动。由此，离合器元件34与离合器壳体32的选择性接合将输入轴16连接成与第一互连轴22一起转动。离合器元件36与离合器壳体32的选择性接合将输入轴16连接成与第二互连轴24一起转动。
副轴齿轮装置20还包括共面且互相啮合的齿轮组40、50、60、70和80。齿轮组40包括齿轮42、齿轮44和齿轮46。齿轮42连接成与第二互连轴24一起转动并且与齿轮44和齿轮46相互啮合。齿轮44能够选择性地连接成与第一副轴26一起转动。齿轮46能够选择性地连接成与第二副轴28一起转动。
共面齿轮组50包括齿轮52、齿轮54和齿轮56。齿轮52连接成与第二互连轴24一起转动并且与齿轮54和齿轮56相互啮合。齿轮54能够选择性地连接成与第一副轴26一起转动。齿轮56能够选择性地连接成与第二副轴28一起转动。
共面齿轮组60包括齿轮62、齿轮64和齿轮66。齿轮62连接成与第一互连轴22一起转动并且与齿轮66相互啮合。齿轮66能够选择性地连接成与第二副轴28一起转动。齿轮64能够选择性地连接成与第一副轴26一起转动并且还与齿轮66相互啮合。
共面齿轮组70包括齿轮72、齿轮74和齿轮76。齿轮72连接成与第一互连轴22一起转动并且与齿轮74和齿轮76相互啮合。齿轮74能够与第一副轴26选择性地连接。齿轮76能够与第二副轴28选择性地连接。共面或传动齿轮组80包括齿轮82、齿轮84和齿轮86。齿轮82连接成与第一副轴26一起转动并且与齿轮86相互啮合。齿轮86连接成与输出轴17一起转动。齿轮84能够选择性地连接成与第二副轴28一起转动并且还与齿轮86相互啮合。
DCT 13’还包括同步器110、112、114和116。每个同步器110、112、114和116可包括换档叉(未示出)，换档叉通过致动器或活塞(未示出)双向移动到至少两个接合位置和一个空档或脱离位置。
例如，同步器110能够选择性地与齿轮44或齿轮54接合。一旦接合，同步器110将齿轮44或齿轮54连接到第一副轴26以便使其一起转动。同步器112能够选择性地与齿轮46或齿轮56接合。一旦接合，同步器112将齿轮46或齿轮56连接到第二副轴28以便使其一起转动。同步器114能够选择性地与齿轮64或齿轮74接合。一旦接合，同步器114将齿轮64或齿轮74连接到第一副轴26以便使其一起转动。同步器116能够选择性地与齿轮66或齿轮76接合。一旦接合，同步器116将齿轮66或齿轮76连接到第二副轴28以便使其一起转动。
DCT 13’能够基于选择的传动比将扭矩从输入轴16传递到输出轴17。每个前进扭矩比和倒档扭矩比通过双离合器30内的离合器35以及一个或多个同步器110、112、114和116的接合来实现。
作为示例，为了构建第一前进扭矩比(即1档)，双离合器30的离合器元件36接合并且同步器110接合，用以将齿轮54连接到第一副轴26。通过这种接合，双离合器30的离合器元件36将来自输入轴16的扭矩通过离合器壳体32传递到第二互连轴24。此外，扭矩从第二互连轴24通过齿轮52传递到齿轮54。一旦同步器110接合，齿轮54将扭矩传递到第一副轴26。第一副轴26将扭矩传递到齿轮82。齿轮82将扭矩传递到齿轮86，齿轮86又将扭矩传递到输出轴17。输出轴17将扭矩传递到主减速器单元18。其他传动比可通过相应齿轮和轴的接合来选择。
再参考图1，DCT驱动系系统10包括DCT控制系统11并且可包括发动机控制系统120。DCT控制系统11包括DCT 13和DCT控制模块121。发动机控制系统120包括发动机12、排气系统122和发动机控制模块(ECM)124。DCT控制模块121和ECM 124可彼此通过串行和/或并行连接装置和/或通过车辆局域网(CAN)126通讯。
在操作中，空气通过节流阀136吸入发动机12的进气岐管130。ECM 124命令节流致动器模块138基于例如来自驾驶员输入模块14的信息调节节流阀136的开度以控制吸入进气岐管130的空气量。驾驶员输入模块14可以是例如加速器踏板传感器并监测加速器踏板的位置和/或速度。来自进气岐管130的空气通过进气门142被吸入到发动机12的气缸内。虽然发动机12可包括多个气缸，但是为了解释目的，仅仅示出了一个代表性气缸30。
ECM 124控制喷射到进气岐管130和/或气缸30内的燃料量。喷射的燃料与空气混合并且在气缸30内产生空气/燃料混合物。气缸30内的活塞(未示出)压缩空气/燃料混合物。基于来自ECM 124的信号，点火系统的火花致动器模块144给气缸30内的火花塞146通电，火花塞点燃空气/燃料混合物。
空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，由此驱动旋转曲轴(未示出)。活塞随后再次向上移动并且通过排气门148将燃烧副产物排入排气系统122。进气和排气门142、148可由气缸致动器模块164通过相应的凸轮轴160、162和凸轮相位器166、168来控制。凸轮相位器166、168由相位器致动器模块169控制。
DCT控制系统11和/或发动机控制系统120可使用RPM传感器190测量以转每分(RPM)为单位的曲轴速度(发动机速度)。发动机12的温度可使用发动机冷却剂或机油温度(ECT)传感器192测量。ECT传感器192可位于发动机12内或者冷却剂和/或机油循环到的其他位置，例如散热器处(未示出)。
进气岐管130内的压力可使用岐管绝对压力(MAP)传感器194测量。在多种实施方式中，可测量发动机真空度，其中发动机真空度是环境空气压力和进气岐管130内的压力之间的差。流入进气岐管130的空气质量可使用质量空气流量(MAF)传感器196测量。ECM 124确定主要来自MAF传感器196的气缸新鲜空气充量，并且使用开环、闭环和瞬时燃料添加算法计算期望的燃料质量。燃料喷射器特征函数将期望的燃料质量转换为时间轴上的喷射，该喷射由ECM 124的燃料喷射器输出执行。
节流阀致动器模块138可使用一个或多个节流阀位置传感器(TPS)198监控节流阀136的位置和/或速度。吸入发动机控制系统的空气的环境温度可使用进气温度(IAT)传感器200测量。ECM 124可使用来自这里公开的传感器的信号来做出用于发动机控制系统的控制决定。
ECM 124可与DCT控制模块121通讯以协调DCT 13内的换档。例如，ECM 124可在换档过程中降低扭矩。ECM 124可与混合控制模块202通讯以协调发动机12和电动机204的操作。在一个实施方式中，混合控制模块202和电动机204不包括在DCT驱动系系统10中。在多种实施方式中，DCT控制模块121、ECM 124和混合控制模块202可集成到一个或多个模块中。
现在也参考图3，图中示出了DCT控制模块121的功能性框图。DCT控制模块121包括档位预选模块246、档位安排模块248、范围换档排序(RSS)模块250、换档叉和同步器控制(FASC)模块252和离合器控制模块254。档位预选模块246预测图1的DCT13的下一预定DCT状态并且产生第一预测档位信号PredGear1256。下一预定DCT状态可识别预选偏移值和/或倒档R、驱动档(例如D1-D7中的一个)和/或空档变速器状态N中的一个。
预选偏移值可以是-1、0和1中的一个。预选偏移值-1是指预选一个与降档相关的档位，例如当当前接合档位是1档时预选空档预选状态(没有预选档位)。作为另一示例，降档可包括从空档预选状态切换到倒档R。预选偏移值0是指没有换档，保持在当前档位，和/或切换到空档预选状态。预选偏移值1是指预选一个与升档相关的档位，例如当当前接合档位为1档时预选2档。档位预选模块246基于预选偏移值使预测档位与例如副轴(或中间轴)相接合并且/或使当前接合档位从副轴(或中间轴)脱离。预测档位接合到一个与当前获得的(完全接合的)档位不同的副轴(或中间轴)。
第一预测档位信号PredGear1256可基于驾驶员输入、发动机和变速器状态以及车辆工作状况识别预测或预选档位。例如，当加速器踏板“下压”并且DCT 13在1档操作时(例如图2的齿轮54)，预选档位可以是2档(例如图2的齿轮66)。在车辆的当前速度超过预定速度(预定升档点)之前，2档不会被命令而与输出轴17接合。同步器(例如，图2的同步器116)可在相应的变速器轴(例如图2的副轴28)通过离合器(例如图2的离合器34)接合之前与2档接合。这降低了总的换档时间并且允许在DCT 13的档位之间进行不间断的扭矩传递。
档位预选模块246基于换档点信号ShiftPts 258、预选时间PRETime 260、加速器速度Pspd 262、车速信号Vspd2 264和车辆加速度信号VACC 266而产生第一预测档位信号PredGear1 256。换档点信号ShiftPts 258由基于多种参数确定升档点和降档点的换档模式模块270而产生。所述参数可包括例如：加速器踏板位置；发动机和变速器温度；车速；输入轴速度；输出轴速度；压力；离合器、换档叉、同步器和档位的状态；环境温度；变速器操作范围等。所述参数可通过例如变速器传感器272和其他传感器274提供。变速器传感器272可包括位移传感器275、输入轴传感器276、离合器接合传感器278、离合器滑动速度传感器280、压力传感器282、温度传感器284和输出轴速度传感器286。
位移传感器275可用来确定DCT 13的换档叉和/或同步器的位置。传感器276、278、286和/或发动机曲轴速度传感器可用来确定DCT 13的离合器的滑动速度和/或状态。压力和温度传感器282、284可用来确定DCT 13内的压力和温度。轴速传感器276、286可确定DCT 13的输入轴、输出轴、互连轴、副轴和中间轴的速度。由传感器272中的任一个提供的信息可从传感器272中相应的一个或多个直接获得并且/或者可基于来自传感器272中的其他传感器的信号间接估计得到。信息还可基于来自DCT驱动系系统10的其他传感器274的信号估计。其他传感器274可包括驾驶员输入模块14、发动机温度传感器192、车速传感器288等。
换档模式模块270基于当前接合档位的车辆动态特性确定应当发生升档或降档的车速(即换档点)。换档点可基于选定的换档模式、有效加速器位置和发动机速度保护(发动机速度限值)确定。换档模式可基于例如选择范围、DCT 13的温度、发动机12的温度、缺省换档进程(即用于正常工作模式的换档进程)、可选换档进程(用于例如巡航控制、娱乐、冬天等模式的换档进程)以及踏板位置或止动点来选择。止动点(detent)是指大幅打开节流阀的位置。有效加速器位置可基于驾驶员意图(例如加速器位置和/或速度)、巡航控制的状态等确定。
预选时间PRETime可由换档叉控制模块252确定。预选时间PRETime可指DCT 13的换档叉和/或同步器将预测档位接合到副轴(或中间轴)的时间量。换言之，预选时间PRETime可指预接合预测(或预选)档位的时间量。预选时间PRETime可以是表示在当前车速超过换档点之前预接合预测档位的、以秒为单位的时间量的校准值。
预接合包括执行任务以准备预测档位的接合并且可包括一个或多个换档叉切换。单一换档叉切换可从空档预选状态至预选档位，反之亦然。双换档叉切换预接合可包括从预选档位切换至空档预选状态和从空档预选状态切换至第二预选档位。在预接合过程中，换档叉和/或同步器可被移动以连接至预测档位。预测档位随后被部分接合，但没有完全接合。预测档位在通过一个或多个离合器连接至DCT 13的输入和输出轴时完全接合。
加速器速度Pspd是指加速器的位置改变的速率或者加速器移动的速度。加速器速度Pspd可通过驾驶员扭矩请求模块292并且基于例如加速器信号PEDAL 293确定。加速器信号PEDAL 293可由驾驶员输入模块14产生。
车速信号Vspd2264指示DCT控制系统11的当前车速。车速信号Vspd2264可由车速模块294并且基于第一车速信号Vspd1296确定。第一车速信号Vspd1 296可由例如变速器输出轴传感器产生。变速器输出轴传感器可检测DCT 13的输出轴的位置和/或速度。
车辆加速度信号VACC266指示车辆的加速度。车辆加速度信号VACC266可基于车速信号Vspd2 264产生。车速模块294可例如基于车辆的平均移动速度和/或基于车速的导数(例如，车速信号Vspd2 264的导数)来产生车辆加速度信号VACC266。
档位安排模块248产生预定档位信号SchdGear 300和第二预测档位信号PredGear2 302。预定档位信号SchdGear 300指示用于DCT 13的命令档位。命令档位可不同于当前获得档位。当前获得档位或传动比是指相应的离合器接合起来从而提供某个传动比的一个或多个档位。
档位安排模块248可基于变速器基本模式、加速器有效位置(即当前踏板位置)、选定档位范围和选定换档模式而产生命令的或者预定的档位信号SchdGear 300。变速器基本模式是指多个换档模式中选定的一个，例如正常基本模式、缺省基本模式、巡航控制基本模式、发动机热基本模式、牵引/拖动基本模式等。基本模式可基于驾驶员输入选择，驾驶员输入包括变速器换档器位置(即停车(P)、倒档(R)、空档(N)、驱动(D)、低速驱动(L))、加速器位置或止动点状态(全踏板位置)、运动输入等。基本模式还可基于例如高度、发动机温度、变速器温度等车辆状况而选择。
选定档位范围是指分配给每个换档器位置(例如，用于位置P、R、N、D、L)的一组档位。仅作为示例，选定档位范围可包括当换档器处于倒档位置R时的单一分配档位。选定档位范围可包括当换档器处于空档位置N时的单一或多个分配档位状态。当换档器处于空档位置N时，DCT 13的一个或两个离合器可脱离。选定档位范围可包括当换档器处于驱动位置D时的M个可能档位，或者当换档器处于低速驱动位置L时的少于M的可能档位。M可以是大于或等于4的整数。
选定换档模式(即换档图)可基于选定档位范围、加速器有效位置和基本模式而选择。期望档位可基于换档模式、加速器有效位置和车速而选择。命令或预定档位基于期望档位和选定档位范围而选择。
预定档位信号SchdGear 300基于换档点信号ShiftPts 258、模式信号MODE 304以及例如变速器范围信号、诊断信号等其他信号而产生。模式信号MODE 304识别当前选择的工作模式。示例工作模式包括正常(基本)驱动模式、低速模式、运动模式等。附加的换档模式的例子包括调低速或降档模式、过温模式、自我保护模式和滑行模式。每个模式可具有相关的换档顺序组。
档位安排模块248基于第一预测档位信号PredGear1 256产生第二预测档位信号PredGear2 302。第二预测档位信号PredGear2 302可以与第一预测档位信号PredGear1 256相等或不同。作为示例，第一预测档位信号PredGear1 256可基于诊断原因而被调节以产生第二预测档位信号PredGear2 302。
RSS模块250基于来自变速器传感器272以及例如预定档位信号SchdGear 300、第二预测档位信号PredGear2 302和模式信号MODE 304等多种接收到的信号来执行多种任务。RSS模块250基于命令档位、预测档位和操作模式而产生换档叉请求信号FORKREQ 306和离合器请求信号CLCHREQ 308。
RSS模块250协调(i)换档叉和同步器的接合、脱离和切换以及与(ii)离合器接合、脱离和切换的时间。这防止了对DCT 13的部件的机械损害。换档叉请求信号FORKREQ 306和离合器请求信号CLCHREQ308可基于根据所选择的排序表执行的任务顺序而产生。这些任务可包括保持当前档位的命令(Curr)、切换或者接合选定档位的命令(New)、保持离合器与当前获得档位接合的命令(InGear)、将离合器切换到空档的命令(Neutral)、脱开离合器的命令(Diseng)、在准备阶段操作的命令(Prepare)、在扭矩过渡阶段操作的命令(Torque)、在速度过渡阶段操作的命令(Speed)等。
FASC模块252控制DCT 13内的换档叉和/或同步器的接合。FASC模块252基于换档叉请求信号使DCT 13的选定档位与选定同步器接合或脱离。FASC模块252可产生换档叉状态信号ActFork 310和换档叉前进信号ForkProg 312以指示DCT 13内的同步器的位置和/或接合状态。
离合器控制模块254控制DCT 13内的离合器接合和脱离。离合器控制模块254基于离合器请求信号接合和脱离DCT 13内的离合器。离合器控制模块254可产生离合器状态信号ActClch 314和离合器前进信号ClchProg 316以指示DCT 13内的离合器的接合状态。
在图4中，示出了档位预选模块246。档位预选模块246包括车速偏移模块320、补偿车速模块322、升档和降档确定模块324、326和预选命令模块328。车速偏移模块320基于预选时间信号PRETime 260和车辆加速度信号VACC266产生车速偏移信号VSPDOFF 330。车辆加速度信号VACC266的单位可以是千米每小时每秒(kph/s)。预选时间信号PRETime 260的单位可以是秒。车速偏移信号VSPDOFF 330可使用例如等式1确定。M是系数值(或比例因数)，该值被乘以预选时间信号PRETime260。比例因数的示例可以是例如1.2。
VSPDOFF＝VACC·PRETime·M    (1)
补偿车速模块322基于车速偏移信号VSPDOFF330产生补偿车速信号VCOMP332。补偿车速信号VCOMP332将当前车速Vspd或Vspd2沿下一换档的方向引导，因为车辆加速度是基于方向的(即正或负标记的变量)。补偿车速信号VCOMP332可使用例如等式2确定。
VCOMP＝Vspd+VSPDOFF    (2)
升档和降档确定模块324、326基于补偿车速信号VCOMP 332和由换档点信号ShiftPts 258根据换档点表333提供的相应的升档和降档点而产生升档和降档信号UPSHFT 334、DOWNSHFT 336。升档和降档信号UPSHFT 334、DOWNSHFT 336指示相对于当前获得档位是预选一个较高还是较低的档位。例如，升档信号UPSHFT 334可提供值1或0，其中1指示升档(或下一较高档位的预选择)，而0指示保持在空档预选状态(没有档位被预选)。作为另一示例，降档信号DOWNSHFT 336可提供值1(或-1)或0，其中1(或-1)指示降档(或下一较低档位的预选择)，而0指示保持在空档预选状态(没有档位被预选)。
预选命令模块328基于升档和降档信号UPSHFT 334、DOWNSHFT 336而产生预测档位信号PredGear1256。预测档位信号PredGear1256可包括预选偏移值-1、0或1。预选偏移值可确定为换档点信号ShiftPts258、车速信号Vspd2264和车辆加速度信号VACC266的函数。
预选命令模块328可基于升档和降档迟滞信号HUP338、HDWN340而产生预测档位信号PredGear1256。升档和降档迟滞信号HUP338、HDWN340通过相应的升档和降档迟滞模块342、344而产生。升档和降档迟滞模块342、344可基于车速信号Vspd2264、换档点信号ShiftPts 258、预定档位信号SchdGear 300以及升档和降档限值UpLowLim 346、DownHighLim 348而产生升档和降档迟滞信号HUP 338、HDWN 340。换档点信号ShiftPts 258可提供用于(i)当前获得档位(当前接合档位)和/或预测档位以及(ii)当前车速的升档点和降档点UpshftPt、DwnshftPt。
升档和降档限值UpLowLim 346、DownHighLim 348可存储在存储器349中并且/或者使用例如等式3和4的等式确定。
UpLowLim＝UpshftPt-HUP         (3)
DownHighLim＝DwnshftPt+HDWN    (4)
升档和降档限值UpLowLim 346、DownHighLim 348可以是：预定值，可以基于预定换档点确定；可以通过升档和降档迟滞模块342、344并基于预定换档点和相应的预定迟滞偏移值347等确定。升档和降档信号HUP338、HDWN340可作为命令档位(或预定档位)的函数而产生。预定迟滞偏移值347可存储在存储器349中。升档和降档迟滞模块342、344的操作进一步参照图5的方法进行描述。模块324、326、328、342、344可组合到单一模块中。
模块320、322、324、326、328、342、344可基于启用信号ENABLE3350而启用。启用信号ENABLE3350可基于加速器速度信号Pspd 262和/或车辆加速度信号VACC266而产生。加速器速度模块351可基于加速器速度信号Pspd262而产生第一启用信号ENABLE1352。加速度比较模块353可基于车辆加速度信号VACC266而产生第二启用信号ENABLE2 354。启用信号ENABLE3350可基于第一和第二启用信号ENABLE1352、ENABLE2354而产生。参见例如下面的任务454、456。
在图5中，示出了操作DCT控制系统的方法。尽管本方法主要参照图1-4和6-7描述，但是该方法可应用于本发明的其他实施方式。该方法的任务可重复执行。此外，执行了多种小于和大于的比较。任何小于比较可以是小于或等于比较，而不是简单的小于比较。此外，任何大于比较可以是大于或等于比较，而不是简单的大于比较。
此外，下列任务464-476与减速和/或降档预选相关并且参照图6进行了描述。此外，下列任务480-494与加速和/或升档预选相关并且参照图7进行了描述。该方法可在450处开始。
在452处，驾驶员扭矩请求模块292和车速模块294确定加速器速度(或加速器踏板速度)和车辆加速度以产生加速器速度信号Pspd262和车辆加速度信号VACC266。
在454处，加速器速度模块351执行第一比较并且比较加速器速度信号Pspd 262(或加速器速度信号Pspd 262的绝对值)与预定速度(第一预定值)Pred1。加速器速度信号Pspd 262的绝对值可用来不在加速器踏板下压和抬起之间进行区分。预定速度可以是例如每秒加速器总可能位移(加速器范围)的20-40％。第一启用信号ENABLE1352基于第一比较而产生。当加速器速度信号Pspd 262大于预定速度Pred1时执行任务458，否则执行任务456。
在456处，加速度比较模块353执行第二比较并且比较车辆加速度信号VACC266(或车辆加速度信号VACC266的绝对值)与预定加速度(第二预定值)Pred2。任务456的并入在存在高加速状况或高减速状况时防止启用档位预选择。高车辆加速状况可在例如车辆在冰上行驶时发生。高车辆减速状况可在例如车辆制动器完全施加时发生。当车辆加速度信号VACC266(或车辆加速度信号VACC266的绝对值)大于预定加速度Pred2时执行任务458，否则执行任务460。作为可选实施方式，第一车辆加速度比较可包括检测车辆加速度信号VACC266是否大于一个阈值(正值)。第二加速度比较可包括检测车辆加速度是否小于一个阈值(负值)。
在458处，预选命令模块328将预选偏移值设定为0并由此维持或返回空档预选状态。在空档预选状态，预测档位没有预先接合。
执行后续的任务460和462，使得在预定换档被命令和/或被执行之前足以使预选档位被预先接合，该预先接合包括换档叉和/或同步器的接合。预选档位使用此方法在合适的时间(不能太早也不能太晚)预接合。预选的精确定时防止了换档叉和同步器的不必要的运动，这增加了包括换档叉和同步器的寿命在内的变速器部件的工作寿命。
过早的预选可能因为车辆操作或驾驶员意图的改变而导致不正确档位的错误预选。错误档位的预选可劣化例如变速器同步器并由此损害系统耐久性。错误档位的预选还可因为接合预定档位的换档次数增加而损害燃料经济性。当选择了不正确的档位时执行双换档叉切换。双换档叉切换包括从预选档位切换到空档预选状态和从空档预选状态切换到预定档位。所述状态协调被提供，而没有使用第二组换档图或预选档位校准图。基于换档模式模块270的换档图来提供所述状态协调。
在460处，车速偏移模块320产生车速偏移信号VSPDOFF 330，如上所述。在462处，补偿车速模块322产生补偿车速信号VCOMP 332，如上所述。车速偏移信号VSPDOFF330和补偿车速信号VCOMP 332不是基于变速器输出轴速度而产生。这减少了预测档位在预定期间内的预接合和脱离次数，因为车速偏移信号VSPDOFF330和补偿车速信号VCOMP 332基于车辆加速度而产生。车辆加速度通常不会如同变速器输出轴速度那样快速改变。
在464处，降档确定模块326比较补偿车速信号VCOMP(或VCOMP1)332，与从换档模式模块270接收的降档点365。降档点365是指预定降档应当发生的降档车速。当补偿车速VCOMP1小于降档点365时执行任务480，否则执行任务466。
在466处，预选命令模块328将预选偏移值设定和/或减少至-1，因为补偿车速信号VCOMP1处于降档区域467。在468处，预测(预选)降档档位被预接合。在470处，档位安排模块248和/或RSS模块250比较当前车速Vspd与降档点。在当前车速Vspd小于降档点365时执行任务472，否则执行任务474。
在472处，离合器控制模块254接合合适的离合器以完全接合预选降档档位。可在472之后执行任务452。
在474处，降档迟滞模块344基于降档迟滞偏移475比较补偿车速信号VCOMP1322’与降档限值DownHighLim 348’。当补偿车速信号VCOMP1322’大于降档限值DownHighLim 348’时，执行任务476，否则可执行任务452并且/或者可重复执行任务470，如图所示。
在476处，预选命令模块328将预选偏移值设定为0，因为补偿车速VCOMP1处于空档区域477。当车辆加速度的幅值降低时，补偿车速VCOMP1可返回空档区域477。空档区域477是指车速大于或等于降档限值DownHighLim 348’并且小于或等于升档限值UpLowLim 346’的区域。可在任务476之后执行任务452。
在480处，升档确定模块324比较补偿车速信号VCOMP(或VCOMP2)332”与从换档模式模块270接收的升档点481。当补偿车速VCOMP2大于升档点481时执行任务484，否则执行任务482。任务464和480结合起来以提供与换档图的档位预选协调(即基于换档点)。
在482处，预选命令模块328将预选偏移值设定为0，因为补偿车速VCOMP2处于空档区域477。可在任务482之后执行任务452。在484处，预选命令模块328将预选偏移值设定和/或增加为1，因为补偿车速VCOMP2处于升档区域485。在486处，预测(预选)升档档位被预接合。
在488处，档位安排模块248和/或RSS模块250比较当前车速Vspd与升档点481。在当前车速Vspd大于升档点481时执行任务490，否则执行任务492。
在490处，离合器控制模块254接合合适的离合器从而完全接合预选升档档位。可在490之后执行任务452。
在492处，升档迟滞模块342基于升档迟滞偏移493比较补偿车速VCOMP2与升档限值UpLowLim 346’。当补偿车速VCOMP2小于升档限值UpLowLim346’时，执行任务494，否则可执行任务452并且/或者可重复执行任务488，如图所示。在494处，预选命令模块328将预选偏移值设定为0，因为补偿车速VCOMP2处于空档区域477。当车辆加速度的幅值降低时，补偿车速VCOMP2可返回空档区域477。可在任务494之后执行任务452。
上述任务意在用作解释性的例子；这些任务可根据具体应用在重叠的时间段或以不同的顺序先后、同步、同时、连续执行。
上述实施方式基于当前驱动和车辆状况提供下一可能档位或变速器状态的精确档位预选择。此外，作为由于车辆加速度变化而产生的补偿车速与当前车速变化之间的差，档位预测时间也进行改变以提供精确的预测档位预接合时间。此外，通过最大程度地减少变速器内的换档叉和同步器的切换次数，上述实施方式可改善燃料经济性。在使用存储在蓄压器内的累积油压执行换档的液压控制变速器中，再充填蓄压器的时间也得以最小化。通过最大程度地减少换档叉和同步器的切换次数，增加了变速器部件(换档叉、同步器等)的工作寿命。
本领域技术人员现在可通过前面的描述理解，本发明的广义教导可通过多种形式来实施。因此，虽然本发明包括特定的例子，然而本发明的真实范围不应当受此限制，因为通过研究附图、说明书和所附权利要求书，其他改型对于本领域技术人员来说将变得显而易见。

Claims (18)

1.一种双离合变速器系统，包括：
车速偏移模块，其基于预选时间和车辆加速度信号产生车速偏移信号；
补偿车速模块，其基于车速偏移信号和车速产生补偿车速；以及
预选命令模块，其基于补偿车速与换档点之间的比较产生预测档位信号，其中预测档位信号识别双离合变速器的第一预测档位，并且
其中所述预选时间定义为脱离第二预测档位并预先接合第一预测档位的至少一定量时间。
2.如权利要求1所述的双离合变速器系统，其中所述车速偏移模块基于预选时间与车辆加速度信号的乘积产生车速偏移信号。
3.如权利要求1所述的双离合变速器系统，其中所述补偿车速模块基于车速偏移信号与车速的和产生补偿车速。
4.如权利要求1所述的双离合变速器系统，其中：
所述车速偏移模块基于预选时间与车辆加速度信号的乘积产生车速偏移信号；并且
所述补偿车速模块基于车速偏移信号与车速的和产生补偿车速。
5.如权利要求1所述的双离合变速器系统，还包括换档确定模块，该换档确定模块将补偿车速与换档点进行比较以产生升档信号和降档信号中的一个，
其中所述预选命令模块基于升档信号和降档信号中的一个产生预测档位信号。
6.如权利要求1所述的双离合变速器系统，还包括迟滞模块，该迟滞模块将补偿车速与换档点进行比较以产生迟滞信号，
其中所述预选命令模块基于迟滞信号产生预测档位信号。
7.如权利要求6所述的双离合变速器系统，其中所述预选命令模块基于迟滞信号命令从预接合状态返回空档预选状态。
8.如权利要求1所述的双离合变速器系统，还包括：
加速器速度模块，其将加速器速度与第一预定值进行比较以产生第一启用信号；
加速度比较模块，其将车辆加速度与第二预定值进行比较以产生第二启用信号；以及
预选启用模块，其基于第一启用信号和第二启用信号启用车速偏移模块、补偿车速模块和预选命令模块中的至少一个。
9.如权利要求1所述的双离合变速器系统，还包括换档排序模块，该换档排序模块：
基于预测档位信号预接合第一预测档位；以及
基于车速、在预接合第一预测档位之后完全接合第一预测档位。
10.一种操作双离合变速器系统的方法，包括：
基于预选时间和车辆加速度信号产生车速偏移信号；
基于车速偏移信号和车速产生补偿车速；以及
基于补偿车速与换档点之间的比较产生预测档位信号，其中预测档位信号识别双离合变速器的第一预测档位，并且
其中所述预选时间定义为脱离第二预测档位并预先接合第一预测档位的至少一定量时间。
11.如权利要求10所述的方法，其中基于预选时间与车辆加速度信号的乘积产生车速偏移信号。
12.如权利要求10所述的方法，其中基于车速偏移信号与车速的和产生补偿车速。
13.如权利要求10所述的方法，其中：
基于预选时间与车辆加速度信号的乘积产生车速偏移信号；并且
基于车速偏移信号与车速的和产生补偿车速。
14.如权利要求10所述的方法，还包括：
将补偿车速与换档点进行比较以产生升档信号和降档信号中的一个；以及
基于升档信号和降档信号中的一个产生预测档位信号。
15.如权利要求10所述的方法，还包括：
将补偿车速与换档点进行比较以产生迟滞信号；以及
基于迟滞信号产生预测档位信号。
16.如权利要求15所述的方法，还包括基于迟滞信号命令从预接合状态返回空档预选状态。
17.如权利要求10所述的方法，还包括：
将加速器速度与第一预定值进行比较以产生第一启用信号；
将车辆加速度与第二预定值进行比较以产生第二启用信号；以及
基于第一启用信号和第二启用信号启用车速偏移模块、补偿车速模块和预选命令模块。
18.如权利要求10所述的方法，还包括：
基于预测档位信号预接合第一预测档位；以及
基于车速、在预接合第一预测档位之后完全接合第一预测档位。
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