CN102606724A - 一种控制湿式双离合变速器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种控制湿式双离合变速器的方法，该方法是通过所需求的时间内，控制档位实现系统来提供第一目标速度的力度，然后是目标速度变化和最终的目标位置。控制方案包括通过当前变速箱的温度、偶数离合速度、奇数离合速度和离合器状态来决定换档力度需求。然后，该力度只有在速度超过预定之外会有变化。如果限度发生了冲突，那么可适应性功能被开启，可以储存对比前面输入的新的数值。本方法的优点是采用开环控制加上可适应性压力实现高质量的换档、高稳定性、低开销。

Description

一种控制湿式双离合变速器的方法

技术领域

本发明涉及双离合变速箱控制技术，具体涉及双离合变速箱切换的控制方法。 

背景技术

在换档时控制双离合变速箱离合器的方法为：输出轴驱动空档，输入轴通过开启的离合对引擎开放。档位选择是通过驱动器生成的力移动换档机构，从而移动同步器的控制实现的。

双离合变速箱的布局在美国专利US2658405有公开，其主要表述了档位可选的变速箱（DCT）。双离合变速箱有一套偶数齿轮变速单元，包括偶数输入轴、偶数离合器和偶数组的齿轮；有一套奇数齿轮变速单元，包括奇数输入轴，奇数离合器和奇数组的齿轮。在挂上其中一档的时候，是通过连接输入轴到共用的输出轴。在交替档位分配中，偶数齿轮组为第一套传动装置，奇数齿轮组为第二套传动装置。以这样的档位分配，换挡操作简单有序，从当前被挂档位到下一个更高的或者更低的档位，也就是说，只要离合器能被锁紧，目标档位就设定为下一变速单元。换挡操作从断开目标档位所在的变速单元的离合器开始，结合目标档位，接着断开当前档位所在变速单元相应的离合器同时结合目标档位所在的变速单元相应的离合器。

在动力总成比率变化之前，预挂档位操作完全自动。所以没有噪音直觉中，平顺操作是其中关键。为了达到这个效果，目前的技术状态提供的复杂并昂贵的控制方法不仅可以控制动作力度还能控制动作速度。而降档系统复杂性并增加系统功能性具有重大的市场优势。另外，在缓慢的系统反应中，控制不可以跟踪目标轮廓，这个可能造成控制上的不稳定。

变速箱是现代动力总成非常重要的一部分。相当多的研发已经在过去展开，以提高动力总成的效率。作为这些研发的一部分，也作为改善现代控制的结果，相当一部分的研发工作专著在双离合变速箱上。

双离合的挂档位和普通的手动档有些相似。每个齿轮组的齿轮在它的相对的轴上部署，比如它随着轴自由旋转。同步器也在轴上部署，随着轴自由旋转，所以同步器可自可以选择性的挂上轴上的齿轮。在自动切换的变速箱里，机械上的挂档通常被触发器驱动来移动同步器。倒档齿轮组包含了一个输入轴的齿轮，一个副轴上的齿轮，一个中间齿轮在另外的副轴上部署并咬合，形成输出轴反方向的运转，实现倒档。

    这些双离合攻克了一些普通自动变速箱和机械自动控制变速箱困难，但是也同时发觉控制和限制自动触发的双离合变速箱是一个非常复杂的过程，并在过去乘客渴望的舒适标准也未能达标。在变速箱内，适合的控时和操作而让每次换档过程中变得高效率并平顺是一件非常繁复的事情。普通自动变速箱的控制方法基本上提供不了这个能力。正因如此，现有的相关技术开发来更好控制和运作双离合变速箱的方法。

其中一个显著的控制进步是开销对比性能的环节。通常自动变速的变速箱精致程度需求非常高，所以能够达标的控制电子液压系统造价也非常高。所以，如果一套控制方法能够胜任低开销低分辨控制系统，但是可以保持相对精致，高端控制得以开发，这样便能有效地降低很多成本。

现有的条例状态是闭环控制着在档位选择中大部分环节。这种控制广泛地采用并需求高精度控制来保证性能和稳定性。如果控制粗糙或者反应迟缓，那么很容易造成不稳定，这是因为不良目标跟踪和高量的误差结果。 

发明内容

所以，针对现有技术存在的上述不足，本发明提出一种控制湿式双离合变速器的方法，采用开环控制加上可适应性压力实现高质量的换档、高稳定性、低开销。

本发明以开环伴随可适应性作为控制档位的方法来作为这个发明将劣势克服。

更明确一些，本发明直接针对控制触发系统力度来提供在时间范围内第一目标速度，然后目标速度变化到最终目标位置。

本发明是关于双离合变速箱切换的控制方法，包括奇数离合器连接着奇数输入轴和相关的奇数齿轮，偶数离合器连接着偶数输入轴和相关的偶数齿轮。当变速箱正在通过任何一个输入轴/离合进行传动，另外的一半部分会进行档位预选。档位预选的意思是档位提前预挂不传动的离合器/输出轴上。这样做是为了档位切换为了把影响保持最小。

本发明的控制方案是通过所需求的时间内，控制档位实现系统来提供第一目标速度的力度，然后是目标速度变化和最终的目标位置。特殊的是，控制方案包括通过当前变速箱的温度、偶数离合速度、奇数离合速度和离合器状态来决定换档力度需求。然后，该力度只有在速度超过预定之外会有变化。如果限度发生了冲突，那么可适应性功能被开启，可以储存对比前面输入的新的数值

这个方法所需要的步骤包括：

（1）确定轴扭矩，其中轴扭矩指激活的同步器在发动机侧的扭矩，通过速比和变速箱损耗修正发动机扭矩而得到此轴扭矩；

（2）确定请求的目标档位，目标档位是基于档位状态、油门和车速来计算确定； 

（3）确定目标轴转速，其中轴转速是指激活的同步器输出侧的转速，转速信号通过输出轴上的传感器测得，使用速比进行修正；

（4）基于检测和计算的输入决定初始力；

（5）监测速度是否超过基于输入计算的限值，速度通过基于前面所述的输入确定拨叉位置的变化率而确定，速度限值通过查标定的表来获得，如果查表获得的速度限值被超过，则改变当前力；

（6）基于查一个标定的表确定扭矩阶段的初始力，此标定表格的坐标为前面所述的通过检测和计算而得到的输入；

（7）监测转速梯度是否超过基于输入计算的限值，如果由查标定表格获得的速度梯度限制被超过，则改变力的大小；

（8）决定到达终点位置所需的初始力，其中，在同步器完全结合并移除结合力后，判断为达到终点位置；

（9）监测到达终点位置所需的时间是否超过基于输入计算的限值，如果通过查标定表格获得的位置变化梯度限值被超过则改变力的大小；

（10）如果速度、转速和位置阶段中的任何阶段的限值被超过则调整基础力，其中基础力为每个阶段开始时所施加的力。调整力存储在TCU中的表格里，此表格与基础力表格有同样的参数。

所述方法进一步包括步骤：基于换挡时间连续再次确定换挡力。

所述方法还包括如下步骤：确定车辆加速度，基于加速度修改目标限值；因此，在加速度较高时，施加的同步力将会相应增加，因为此时NVH敏感性降低并且整车动力性要求快速换挡。

所述方法进一步包括步骤：确定两个离合器的压力，直到达到一定的阀值才开始控制过程，阀值取决于标定，一旦阀值被超过将产生一个变化过程或触发控制变化。这主要是专门针对DF515的一个额外的控制时序，但作为额外的方法添加因此对此控制使用于其他的设计没有限制，然而添加检查离合器扭矩和**？的步骤是有意义的。

所述方法中，其中确定完成换挡每个阶段所需时间的步骤进一步包括：测量完成档位选择的每个阶段所需的时间并将测量值存储在数据库中；基于先前存储值和新测量值的平均值按照轴转速和目标档位存储时间值；根据时间是否超限来判断是否发生错误。

可见，本方法的控制主要是以开环形式，可以获得高稳定性的控制，即使电子液压控制系统本身精度并不高，但更高分辨率控制通常更昂贵，所以本发明是针对低开销DCT控制的推动者。

本方法允许粗糙压力需求和更大的开环并带有适应性的依赖性控制的，简化的换档实现，并非是采用DCT控制中的低开销控制电磁阀作为推动者的回馈。此外，因为DCT控制成本的减少，得到更有竞争力的优势。因为精致得缺乏，不管怎样如此控制会降低汽车的精致程度。本控制方法的建议范围内，仍然可以提供达到最低满意标准的精致程度。

附图说明

图1 是一个原理图，描述了双离合如何利用这个被发明的方法所控制。

图2 是一个DCT变速箱的液压原理控制图，并与档位驱动所合成，表示本发明提供了图2的控制。

图3是本发明方法的一个简单坐标图，用来控制双离合变速箱档位驱动的位置对比时间。

图4是本发明方法的一个简单坐标图, 用来控制双离合变速箱同步器的输入和输出速度对比时间。

图5是本发明方法的一组细节的框图流程图，用来在两档位正扭矩降档过程中，对双离合变速箱的控制。

具体实施方式

本发明的特点和优势已经在以上文字中描述，当阅读以下描述以及说明书附图后，就可以更好地理解本发明。

以下根据附图对本发明进行详细描述：

双离合变速箱通过所展示的控制方法所控制，参见图1上示原理图，双离合变速箱101包括两组离合组件，在102和103上显示。104显示的是奇数输入轴，105显示的是偶数输入轴。奇偶两轴平行，106是输出轴，107是倒档副轴，多个同步器在108、109和110中显示。

DCT 101传递来自发动机的扭矩，通过可选择的档位比率到驱动轴上，最后到了轮子上。DCT 101的传递路线是来自发动机的扭矩传递到离合器102或103，通过奇输入轴104或者偶输入轴105，输入轴上打建着齿轮，与输出轴106上面的齿轮相连。在奇输入轴104和偶输入轴105上的齿轮一直通过输出轴106来驱动车轮。在奇数输入轴只有在与同步器110机械相连时，挂入所在齿轮档位。同理，在偶数输入轴只有在与同步器110机械相连时，挂入所在齿轮档位。如果两个输入轴104和105都在同步器下选择了当前档位，那么从发动机的扭矩通过连接离合器102或者103把动力传到输出轴上。任何一根输入轴104或者105档位在挂状态下传动力到输出轴106上，档位切换是通过减少被驱动离合器扭矩，直到磨滑产生，与此同时，开启的离合增加扭矩直到当位切换开始。

假设奇数输入轴104通过奇离合提供扭矩到输出轴106上，偶离合没有联接在输出轴106上，档位选择则有需求。这类操作被称为预挂档位，就是在不影响汽车运行的情况下档位提前挂上。

所以，一个非常重要环节就是档位通过同步器108、109和110进行档位挂上或者摘除。如图1所示，在这个示例的DCT 101中，有5个同步器，其中109用于2、4档，110用于3、5档，和一个单独的108用于倒档的同步器。两个一对的同步器，双向驱动同步器，即当从中间空档移出来，向右挂上一边的档位，向左挂上另一边档位。对于单独的同步器，如图1中所示，它移动右边是挂档，左边是空档。

   通过使用电控单元，本发明中所谈到的控制变得容易实现。对所述的ECU元件本身的描述已经超过了这个发明所描述的范围之外，不管怎样，它需要管理控制逻辑，提供所需要的电压、信号、液压压力来对变速箱101进行操作，特别是本发明中所涉及到的档位结合功能。

ECU的控制是通过来自电子液压控制单元的电子信号取得的。正如图2所示的原理图，这个示例为DCT101。本液压控制的描述只限定于针对DCT档位选择操作上的控制选择。在控制档位选择的控制电磁阀42和43，在所选择的具体实例中，属于脉宽调制型，俗称PWM。PWM电磁阀提供可变化的压力，意味着脉冲电磁阀开关，以开关状态的时间比率来定义占空比，占空比以百分比来表达。这种电磁阀是一种用成本效益来实现可变压力控制。控制档位选择的电磁阀42、43的控制压力由油泵49供应，通过主限压阀48提供。来自主限压阀48的主油压可以通过可变力电磁阀实现从最小到最大之间的可变压力。

有两个可变力电磁阀分别标识为50和51，按照档位选择控制，使多路换向阀阀44能提供正向液压到档位选择活塞45和46，接着，脉宽调节电磁阀42和43选择性的提供液压到多路换向阀44，多路换向阀44将根据可变力电磁阀50和55 的压力状态来提供压力到档位选择活塞45或46.从电磁阀43来的压力将施加到活塞的右侧，而从电磁阀42来的压力将施加到活塞的左侧。因此电磁阀43中的压力根据阀44的状态可以用来挂图1中标识4档或5档。另外，电磁阀42中的压力根据阀44的状态可以用来挂图1中所标识的2档和3档。

本专利中的控制方法基于由活塞45和46控制的同步器的位置进行控制。同步器位置通过活塞45和46中的一对电磁铁来测量，传感器设置于包含活塞的腔体中。因此活塞的移动与传感器的位置相关，并且与同步器齿环的位置成线性比例。此控制方法完全基于活塞位置，由活塞位置指示，施加到活塞上的力通过控制电磁阀42和43的占空比来获得。

此专利的主要体现在方法9中进行描述。方法9开始于起始块11，当变速箱控制单元逻辑和硬件已经确定了一个档位选择请求来为变速箱的离合器切换做准备时，并继续到决定块12，块12决定请求切换的是哪一个档位。在过程块13，基于在同步器中比较检测点和计算的速率来决定目标轴转速。在过程块14中，检测当前轴转速。在过程块15中，基于查一个标定的表格来确定动作初始力，此标定表格基于目标档位、当前轴转速和目标轴转速来确定。这显示在图3中，其响应如图3中的第一阶段。在决定初始力后，移动的速度和线性率将根据时间被监测，在过程块16中，如果速度大于预选确定的限制时，同步力将被改变。这些限值以与初始力相同的方式存储，与档位，电流和目标转速相关。另外，如果这些限值被超过，活塞上的力也会被减少，并基于以上描述的输入作为初始力的新值存储于表格中。同时，变速箱油温也被监测，并对电磁阀42和43的占空比进行补偿来补偿电磁阀中不同压力的响应。这种补偿做在控制逻辑的不同区域，并且对补偿的描述仅仅是作为信息进行描述。

参见图5，在模块17，控制移动到控制领域，在图3的2上显示。在这一阶段，控制由控制速度变化比率完成的。这个以控制的速度阶段38来描述的。在图4可以更清楚地看到控制速度变化的比率，速度由当前的轴速31移动到目标轴速38。轴速变化比率32是取决于力度，力度的计算方法就是本专利所表述的控制方法。在模块17中，用来控制速度的起初通过查找标定表（储存目标档位，当前轴速，实际轴速，监控相对应的目标）来决定的。目标是基于完成速度变化的目标时间线性的，在模块18完成如果实际的速度比预计范围的要大，那么力度需要改变。这个范围以同样形势对起初档位、当前档位和目标速度储存。另外，如果范围超过了活塞已经减少的力，储存为新的查找表数值。起初力度基于之前描述的输入。

在模块19，控制移动到控制领域，在图3的3上显示。在这个阶段，控制是由位置控制来实现的。这个以控制的位置状态37进行描述。在图3可以更清楚地看到配置的控制，有着足够力“犬齿”移动同步器套袖到最终的位置，让同步器与齿轮接触，但是要避免给以更多的力，如果接触力道太大，会造成NVH的问题。在模块9，起初的对速度控制的力从查看标定表（储存目标档位，当前轴速，实际轴速，监控相对应的目标）中决定的。在决定起初的力后，然后是以相对目标进行检测的实际轴速。目标位置是通过目标档位和当前油槽里的温度决定的。这些在模块19监控。当位置超过预定的位置目标时，力度快速减小。在最终位置到达之前或者之后对比目标。如果超过的范围位置，活塞力度也减小，将储存到新的最终位置查表值，基于前面所描述的那样。此外，如果在力度减少之后，位置移动到档位位置之外，储存的目标位置可以适应。

如果齿轮没有从目标位置移出，档位实现被视为完成，方法完成。

模块22，档位实现，系统准备下一步的控制。

Claims (5)

1.一种控制湿式双离合变速器的方法，特别是通过控制低成本的液压系统来控制档位结合的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

（1）确定轴扭矩，其中轴扭矩指激活的同步器在发动机侧的扭矩，通过速比和变速箱损耗修正发动机扭矩而得到此轴扭矩；

（2）确定请求的目标档位；

（3）确定目标轴转速，其中轴转速是指激活的同步器输出侧的转速，转速信号通过输出轴上的传感器测得，使用速比进行修正； 

（4）基于检测和计算的输入决定初始力；

（5）监测速度是否超过基于输入计算的限值；所述速度是通过基于前面所述的输入确定拨叉位置的变化率而确定，速度限值通过查标定的表来获得，如果查表获得的速度限值被超过，则改变当前力；

（6）基于查一个标定的表确定扭矩阶段的初始力，此标定表格的坐标为前面所述的通过检测和计算而得到的输入；

（7）监测转速梯度是否超过基于输入计算的限值，如果由查标定表格获得的速度梯度限制被超过，则改变力的大小；

（8）决定到达终点位置所需的初始力，其中，在同步器完全结合并移除结合力后，判断为达到终点位置；

（9）监测到达终点位置所需的时间是否超过基于输入计算的限值，如果通过查标定表格获得的位置变化梯度限值被超过，则改变力的大小；

（10）如果速度、转速和位置阶段中的任何阶段的限值被超过则调整基础力，其中基础力为每个阶段开始时所施加的力，调整力存储在TCU中的表格里，此表格与基础力表格有同样的参数。

2.如权利要求1所述方法，其特征在于：进一步包括步骤：基于换挡时间连续再次确定换挡力；其中，换挡时间分别计算，取决于换挡速度和输出轴转速的变化率。

3.权利要求1中所述的方法，其特征在于：还包括如下步骤：确定车辆加速度，基于加速度修改目标限值。

4.权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包括步骤：确定两个离合器的压力，其中离合器压力由设置在离合器内的压力传感器测得；直到达到一定的阀值才开始控制过程，阀值取决于标定，一旦阀值被超过将产生一个变化过程或触发控制变化。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：其中确定完成换挡每个阶段所需时间的步骤进一步包括：测量完成档位选择的每个阶段所需的时间并将测量值存储在数据库中；基于先前存储值和新测量值的平均值以轴转速和目标档位为坐标轴存储时间值；根据当前测量的时间值和存储的上一个时间周期的时间值的平均时间是否超限来判断是否发生错误。

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