CN102563039A - 一种基于amt自动变速箱提高换档平顺性的控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于AMT自动变速箱提高换档平顺性的控制方法，其特征在于：基于转矩、转速控制相结合，并将换档过程分解为多个实时控制阶段，并在各阶段下以发动机、电机的实际转矩、转速反馈为基础，利用电机快速响应特性实现快速换档及进行有效转矩补偿；在车辆的实际运行过程中，通过动态协调控制，实现传动系统实际输出转矩较总需求转矩不产生长时间、较大的波动；尽可能的减小整车冲击度，而达到提高换档平顺性、舒适性的目的。

Description

一种基于AMT自动变速箱提高换档平顺性的控制方法
技术领域
本发明涉及一种汽车换档变化方式，尤其是指一种基于公交客车AMT自动变速箱并联式混合动力提高换档平顺性的控制方法；主要适用于装配AMT自动换挡变速器的公交客车AMT自动变速箱并联式混合动力系统。
背景技术
 AMT自动变速箱是在干式离合器和齿轮变速器的基础上加装微机控制的自动变速系统。它能根据车速、油门、驾驶员操作指令等参数，确定最佳档位，控制传统车辆原来本应由人工完成的离合器分离、结合和换档操纵杆的摘档、挂档以及发动机的油门开度的同步调节等操作过程，最终实现换档过程的操纵自动化。AMT保持了原有的机械变速箱的基本机构，与常用的AT（液力变矩器）比较，AMT自动变速箱有以下几个优点：
1.  成本低，仅仅是在手动变速箱的基础上增加自动换档机构即可；
2.  使用费用低，使用过程中同手动变速箱相同的保养方法及保养费用；
3.  维修、维护方便，目前在国内公交客车的AT自动变速箱较少，由于配件较少维修、维护十分麻烦，而AMT自动变速箱在维修、维护方面与手动变速箱相同，配件充足；
4.  传动效率高，由于变速箱的原理差异导致AMT自动变速箱的传动效率远远高于AT自动变速箱，从而使车辆油耗较AT要低。
由于AMT自动变速箱有以上几个特点，尤其是其省油的特点适合于我国大、中型客车和中重型载货车的应用。
但是，就目前国内公交客车的AMT变速箱而言，由于其构成都是基于传统手动变速箱的基础上增加自动执行机构来实现的，且通常AMT控制方法往往停留在单独控制阶段，即控制对象只包括选换挡机构、离合器、油门机构。那么，在变速箱本体未进行深度优化的情况下AMT变速箱对比AT变速箱的缺点也十分明显：AMT为切断动力换档，换档冲击较大，同时AMT在换档速度上要劣于AT，在一定程度上影响了驾驶舒适性。很有必要对此加以改进。
发明内容
本发明的目的是针对现有公交客车的AMT变速箱存在换档冲击较大，同时在换档速度和平顺性不好的不足，提出一种基于AMT自动变速箱提高换档平顺性的控制方法，实现行车坡度的准确判定，及时改变换挡策略，提高爬坡的动力性能与可靠性。
本发明所提出的技术实施方案如下：
一种基于AMT自动变速箱提高换档平顺性的控制方法，基于转矩、转速控制相结合，并将换档过程分解为多个实时控制阶段，在各阶段下以发动机、电机的实际转矩、转速反馈为基础，利用电机快速响应特性实现快速换档及进行有效转矩补偿；在车辆的实际运行过程中，通过动态协调控制，实现传动系统实际输出转矩较总需求转矩不产生长时间、较大的波动；尽可能的减小整车冲击度，而达到提高换档平顺性、舒适性的目的。
根据运行试验分析发现，提高换档的平顺性的根本原则即缩短换档时间和减小换档冲击两个方面。就缩短换档时间、减少动力中断时间这一方面而言，其控制优化方向为：第一，有效提高电机、发动机动态响应时间和响应精度；第二，对整个换档过程进行合理的动态协调控制。
就减小换档冲击这一方面而言，可引入整车冲击度的概念对其进行评价；整车冲击度可根据以下公式进行计算：
Figure 2012100755498100002DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 2012100755498100002DEST_PATH_IMAGE003
为发动机转速在
Figure 33690DEST_PATH_IMAGE004
时间内的变化幅值；
Figure 2012100755498100002DEST_PATH_IMAGE005
和为加速度及加速度在
Figure 301171DEST_PATH_IMAGE004
时间内的变化量；为整车冲击度；
Figure 69276DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 2012100755498100002DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 89928DEST_PATH_IMAGE010
分别为轮胎半径、主减速比和变速箱传动比。所以说，减小换档冲击即减小在换档过程中因离合器分离结合而引起的发动机转速变化率。
基于上述两点原则，本发明提高换档平顺性的控制方法是将AMT换档过程细分为以下几个实时控制阶段：
1、离合器分离阶段（阶段A）；
2、摘档阶段（阶段B）；
3、选换档阶段（阶段C）；
4、离合器完全分离至离合器半离合阶段（阶段D）；
5、离合器半离合至离合器完全结合阶段（阶段E）。
其各控制阶段的发动机、电机控制方法、关键控制参数说明和控制意图如下表所示。
Figure 2012100755498100002DEST_PATH_IMAGE011
本发明的优点主要是：本发明使用的控制方法较传统AMT控制方法而言可有效提高部件（发动机、电机）相应速度，且其转速控制明显精确度高，同时换档过程大幅减少了动力中断时间，在动力恢复过程中相应速度快且对整车造成的冲击要小，且有效消除了冲击所造成的转速周期性振荡。
说明书附图
图1是传统AMT系统使用全自动单独控制方法的发动机转速、电机转速、离合器位置曲线图；
图2是本发明中使用整体控制方法的发动机转速、电机转速、离合器位置曲线图。
具体实施方式
下面将接合附图和实施例对本发明做进一步的描述。
实施例一
通过附图可以看出，本发明涉及一种基于AMT自动变速箱提高换档平顺性的控制方法，基于转矩、转速控制相结合，并将换档过程分解为多个实时控制阶段，并在各阶段下以发动机、电机的实际转矩、转速反馈为基础，利用电机快速响应特性实现快速换档及进行有效转矩补偿；在车辆的实际运行过程中，通过动态协调控制，实现传动系统实际输出转矩较总需求转矩不产生长时间、较大的波动；尽可能的减小整车冲击度，而达到提高换档平顺性、舒适性的目的。
根据运行试验分析发现，提高换档的平顺性的根本原则即缩短换档时间和减小换档冲击两个方面。就缩短换档时间、减少动力中断时间这一方面而言，其控制优化方向为：第一，有效提高电机、发动机动态响应时间和响应精度；第二，对整个换档过程进行合理的动态协调控制。
就减小换档冲击这一方面而言，可引入整车冲击度的概念对其进行评价；整车冲击度可根据以下公式进行计算：
Figure 507265DEST_PATH_IMAGE001
Figure 648397DEST_PATH_IMAGE002
 
其中，
Figure 208691DEST_PATH_IMAGE003
为发动机转速在
Figure 42655DEST_PATH_IMAGE004
时间内的变化幅值；
Figure 610603DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 555425DEST_PATH_IMAGE006
为加速度及加速度在
Figure 970226DEST_PATH_IMAGE004
时间内的变化量；
Figure 476556DEST_PATH_IMAGE007
为整车冲击度；
Figure 976807DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 522058DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 555480DEST_PATH_IMAGE010
分别为轮胎半径、主减速比和变速箱传动比。所以说，减小换档冲击即减小在换档过程中因离合器分离、结合而引起的发动机转速变化率。
基于上述两点原则，本发明提高换档平顺性的控制方法是将AMT换档过程细分为以下几个实时控制阶段：
1、离合器分离阶段（阶段A）；
2、摘档阶段（阶段B）；
3、选换档阶段（阶段C）；
4、离合器完全分离至离合器半离合阶段（阶段D）；
5、离合器半离合至离合器完全结合阶段（阶段E）。
其各控制阶段的发动机、电机控制方法、关键控制参数说明和控制意图如下表所示。
Figure 731246DEST_PATH_IMAGE012
本发明的优点主要是：本发明使用的控制方法较传统AMT控制方法而言可有效提高部件（发动机、电机）相应速度，且其转速控制明显精确度高，同时换档过程大幅减少了动力中断时间，在动力恢复过程中相应速度快且对整车造成的冲击要小，且有效消除了冲击所造成的转速周期性振荡。附图1和2给出了传统AMT系统使用全自动单独控制方法的发动机转速、电机转速、离合器位置曲线图和本发明中使用整体控制方法的发动机转速、电机转速、离合器位置曲线图；图1中的曲线1表示电机转速、曲线2表示发动机转速、曲线3表示离合器位置；图2中的曲线4表示电机转速、曲线5表示发动机转速、曲线6表示离合器位置。依据两图对比可以看出，本发明使用的控制方法较传统AMT控制方法而言可有效提高部件（发动机、电机）响应速度，且其转速控制明显精确度高，同时换档过程大幅减少了动力中断时间，在动力恢复过程中相应速度快且对整车造成的冲击要小且有效消除了冲击所造成的转速周期性振荡。
下表是两种控制方法其换档时间对比。
Figure 2012100755498100002DEST_PATH_IMAGE013

Claims (5)

1.一种基于AMT自动变速箱提高换档平顺性的控制方法，其特征在于：基于转矩、转速控制相结合，并将换档过程分解为多个实时控制阶段，并在各阶段下以发动机、电机的实际转矩、转速反馈为基础，利用电机快速响应特性实现快速换档及进行有效转矩补偿；在车辆的实际运行过程中，通过动态协调控制，实现传动系统实际输出转矩较总需求转矩不产生长时间、较大的波动；尽可能的减小整车冲击度，而达到提高换档平顺性、舒适性的目的。
2.根据权利要求1所述的基于AMT自动变速箱提高换档平顺性的控制方法，其特征在于：提高换档的平顺性的根本原则是缩短换档时间、减少动力中断时间，其控制优化方向为：第一，有效提高电机、发动机动态响应时间和响应精度；第二，对整个换档过程进行合理的动态协调控制。
3.根据权利要求1所述的基于AMT自动变速箱提高换档平顺性的控制方法，其特征在于：减小换档冲击是引入整车冲击度的概念对其进行评价；整车冲击度可根据以下公式进行计算：
Figure 2012100755498100001DEST_PATH_IMAGE001
Figure 733257DEST_PATH_IMAGE002
其中，为发动机转速在
Figure 588081DEST_PATH_IMAGE004
时间内的变化幅值；
Figure 2012100755498100001DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 56234DEST_PATH_IMAGE006
为加速度及加速度在
Figure 513760DEST_PATH_IMAGE004
时间内的变化量；为整车冲击度；
Figure 19477DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 2012100755498100001DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 779623DEST_PATH_IMAGE010
分别为轮胎半径、主减速比和变速箱传动比；所以说，减小换档冲击即减小在换档过程中因离合器分离、结合而引起的发动机转速变化率。
4.根据权利要求3所述的基于AMT自动变速箱提高换档平顺性的控制方法，其特征在于：提高换档平顺性的控制方法是将AMT换档过程细分为以下几个实时控制阶段：
离合器分离阶段（阶段A）；
摘档阶段（阶段B）；
选换档阶段（阶段C）；
离合器完全分离至离合器半离合阶段（阶段D）；
离合器半离合至离合器完全结合阶段（阶段E）。
5.根据权利要求3所述的基于AMT自动变速箱提高换档平顺性的控制方法，其特征在于：其各控制阶段的发动机、电机控制方法、关键控制参数说明和控制意图如下表所示。
Figure 2012100755498100001DEST_PATH_IMAGE011
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