CN103104697A - 双离合变速器的调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明双离合变速器的调度方法涉及一种双离合变速器的控制方法，特别是涉及一种用于调度离合器控制与同步器控制的方法。其目的是为了提供一种安全高效的双离合变速器的调度方法。本发明双离合变速器的调度方法主要是在离合器状态机和档位状态机之间确定、发送和接收离合器与拨叉的状态，通过使能和禁止子系统之间的通讯来实现子系统的调度。

Description

双离合变速器的调度方法

技术领域

本发明涉及一种双离合变速器的控制方法，特别是涉及一种用于调度离合器控制与同步器控制的方法。

背景技术

变速器是现代传动系统中非常重要的一个部分，为了提高传动系统的效率，近期以来，人们进行了相当多的研发工作。伴随着现代控制技术的发展，其中相当一部分的开发工作都围绕着双离合变速器展开。双离合变速器的挂档与普通的手动变速器相似。每个齿轮组中的齿轮被设置在各自的轴上且可绕轴自由旋转，齿轮旁边设有同步器，同步器可以选择性地啮合不同档位的齿轮，双离合变速器。为了实现自动变速，每个齿轮组的换档是通过某种致动器移动同步器来实现的。倒档齿轮组包括一个输入轴齿轮、一个副轴齿轮和一个在它们之间设置的中间齿轮，从而实现副轴齿轮反转进而实现输出轴的反转而倒档。虽然双离合变速器克服了一些常规变速器及新型自动变速器的缺点，但是对自动变速的双离合变速器的控制和调节是一件复杂的事情，并且以往乘客所期望的舒适目标也并未达到。目前，在对双离合器的控制调节领域也有大量的专利申请，例如美国博格华纳公司在我国提出的公开号分别为CN1530570A、CN1526976A、CN1523253A、公开年份均为2004年的三件发明专利申请，上海汽车变速器有限公司在我国提出的公开号为CN101943228A、公开日为2011年1月12日、发明名称为双离合变速箱的离合器闭环控制系统及其控制方法的发明专利申请，另外还有本申请人在之前提出的申请号为201210082148.5、申请公布号为CN102606724A、申请公布日为2012年7月25日的中国发明专利申请。此外，国内也有人在双离合变速器控制领域发表过相关论文，如西南大学李军华的标题为“双离合器变速器控制系统的设计与研究”的硕士学位论文，这篇论文对双离合器变速器的控制系统进行了详细阐述，这篇论文可以在百度文库中检索到。值得一提的是，与双离合变速器中的控制技术较接近的现有技术中，AMT自动变速器所采用的控制系统和控制方法都是值得借鉴的。因此，在相关的技术领域需要有更好的方法来控制双离合器变速器的操作。在对双离合变速器的研发中，一个较重要的领域就是对离合器控制和同步器控制的调度。目前，要让离合器和同步器动作能同时被控制操作时会影响其安全性，需要一种即安全又高效的调度方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种安全高效的双离合变速器的调度方法。

本发明双离合变速器的调度方法，其包括以下步骤：

（1）根据离合器状态机确定第一离合器的状态；

（2）由离合器状态机传递第一离合器的状态；

（3）档位状态机接收第一离合器的状态；

（4）根据离合器状态机确定第二离合器的状态；

（5）由离合器状态机传递第二离合器的状态；

（6）档位状态机接收第二离合器的状态；

（7）由离合器状态机确定离合器控制的所有状态；

（8）离合器状态机发送所有的离合器控制状态；

（9）档位状态机接收所有的离合器控制状态；

（10）由拨叉状态机确定第一拨叉的状态；

（11）由档位状态机发送第一拨叉的状态；

（12）离合器状态机接收第一拨叉状态；

（13）由拨叉状态机确定第二拨叉的状态；

（14）由档位状态机发送第二拨叉的状态；

（15）离合器状态机接收第二拨叉状态；

（16）由拨叉状态机确定拨叉双离合变速器的调度方法的状态；

（17）由档位状态机发送拨叉双离合变速器的调度方法的状态；

（18）离合器状态机接收拨叉双离合变速器的调度方法状态；

（19）所有的档位控制状态由档位状态机确定；

（20）档位状态机发送所有的档位控制状态；

（21）离合器状态机接收所有的档位控制状态；

（22）通过这两个系统间的通信组成一个总体调度来进行下一步控制。

本发明双离合变速器的调度方法，其中所述步骤（1）和步骤（4）中，传感器测得的离合器压力值和传感器测得的轴转速被用来确定离合器状态。

本发明双离合变速器的调度方法，其中所述步骤（7）中，已定义的状态包括：空闲、起步、爬行、行驶、扭矩切换、AMT式断开、AMT式结合、滑行和故障，其中，这些状态通过状态机的跳转逻辑来确定，而跳转条件由计算得到的轴状态、计算得到的活动轴、检测得到的车速、计算得到的期望档位、计算得到的活动拨叉、计算得到的拨叉控制状态、计算得到的第一离合器状态、计算得到的第二离合器状态、计算得到的驾驶模式、检测得到的发动机转速、检测得到的刹车状态和检测得到的油门位置来确定。

本发明双离合变速器的调度方法，其中所述步骤（10）、步骤（13）和步骤（16）中，检测得到的拨叉位置值和检测得到的轴转速被用来确定拨叉状态。

本发明双离合变速器的调度方法，其中所述步骤（19）中，已定义的状态有：空闲、结合、分离和故障，其中，这些状态通过状态机的跳转逻辑来确定，而跳转条件由计算得到的轴状态、计算得到的活动轴、检测得到的车速、计算得到的期望档位、计算得到的活动拨叉、计算得到的拨叉控制状态、计算得到的第一离合器状态、计算得到的第二离合器状态、计算得到的驾驶模式、检测得到的发动机转速、检测得到的刹车状态和检测得到的油门位置来确定。

本发明双离合变速器的调度方法与现有技术不同之处在于本发明双离合变速器的调度方法通过使能和禁止子系统之间的通讯，来实现子系统的调度，通过设置独立的功能来调度变速箱的两个主要控制子系统之间的协同工作，以实现并行操作的最大化，通过禁止所有可能不安全的并行操作来确保整车安全。本发明双离合变速器的调度方法通过独立的调度两个主要的控制系统来最大化两者之间的并发操作，克服了已有技术的缺陷。如果要进行联合调度，同一个事件里要进行的每一个操作必须在另一个操作开始前全部完成。本发明双离合变速器的调度方法中，通过使能或禁止两者之间的通信，档位执行和离合器控制可以同时进行，这将有助于提高变速箱控制的性能。通过关联关键信号，本发明双离合变速器的调度方法能正确运行。

下面结合附图对本发明双离合变速器的调度方法作进一步说明。

附图说明

图1为一种双离合变速器的结构示意图；

图2为一种双离合变速器的液压系统的结构示意图；

图3为本发明双离合变速器的调度方法的流程图；

图4离合器状态机的示意图；

图5为档位状态机的示意图；

图6为整体调度功能原理图。

具体实施方式

为了更便于理解本发明，在此先对现有技术中的双离合变速器的机械构成、液压系统及控制系统做出说明。

关于双离合变速器的机械构成除可以参见背景技术中指出的文件中的描述以外，还可以参见本申请人在之前提出的申请号为200910260370.8、申请公布号为CN101737462A、申请公布日为2010年6月16日的中国发明专利申请，也可以参见图1。如图1所示的双离合变速器，包括两个离合器，即第一离合器11和第二离合器12，还包括输入轴110、奇数档副轴13、与奇数档副轴13平行设置的偶数档副轴14、中间轴15和倒档副轴16，还包括多个同步器，即第一同步器17、第二同步器18和第三同步器19。双离合变速器通过可选择的传动比传递来自发动机的扭矩到输出轴上，直至车轮上。双离合变速器通过第一离合器11或第二离合器12传递来自发动机的扭矩到奇数档副轴13或者偶数档副轴14上。奇数档副轴13和偶数档副轴14上的齿轮均与中间轴15上的齿轮恒定啮合。奇数档副轴13和偶数档副轴14一直通过中间轴15上的齿轮传动给车轮。奇数档副轴13可通过单向离合器20和第三同步器19与中间轴15传动连接，偶数档副轴14当第一同步器17或第二同步器18挂上档位齿轮时与中间轴15传动连接。如果奇数档副轴13和偶数档副轴14之一传递着扭矩给中间轴15，并且它们之上都有档位被挂上，那么可以通过减小前序离合器上的扭矩直至滑摩产生、并同时增大后继离合器上的扭矩来实现档位切换，这里的前序离合器指离合器切换前，正在传递扭矩的那个离合器，它也可以被称为现役离合器，另一个则为后继离合器。

当奇数档副轴13正通过第一离合器11提供扭矩给中间轴15，并且第二离合器12并没有接合时，而目标档位为偶数档副轴14的档位上，档位选择则是需要的。这类操作被称为档位选择，也可以称为预挂档，因为它在不影响车辆运行的情况下在切换离合器之前预先将档位挂上了。

因此，在切换过程中一个重要的环节就是通过第一同步器17、第二同步器18或第三同步器19实现档位的预挂或摘除。如图1中所示的双离合变速器中，实质上有5个同步装置，分别为成对设置的第二同步器18和第三同步器19，以及一个在前进档与倒档之间切换的单独的第一同步器17。第二同步器18和第三同步器19是双向驱动的同步器，即当从中间向左或者向右移动时会挂上左边或者右边的档位。至于如图1优选方式所示的第一同步器17，右移能挂档，而左移时无效（也就是挂空挡）。

本发明之内所谈到的控制，主要意思是指电子控制元件。电子控制元件本身已经超过了本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、液压压力来对双离合变速器进行操作。无论是离合器切换，还是档位选择，都需要对各离合器和各同步器进行控制。为了实现控制，将控制信号转变为控制结果，需要液压系统来执行，液压系统可以参见本申请人在之前提出的申请号为200910249994.双离合变速器的调度方法、申请公布号为CN101709777A、申请公布日为2010年5月19日的中国发明专利申请，也可以参见如图2中所示的液压系统。如图2所示，第一档位选择控制电磁阀22和第二档位选择控制电磁阀23优选为脉宽调制型（PWM）。脉宽调制型电磁阀可以通过向电磁阀发出脉冲信号来提供一个可变的压力。这种电磁阀是一种能实现可变压力控制的低成本方式。第一档位选择控制电磁阀22和第二档位选择控制电磁阀23的油压由主调压阀28提供，主调压阀28输出的即为主油压，而主调压阀28的油由泵29提供。通过可变压力电磁阀，主调压阀28输出的主油压可以在最小到最大之间可变地输出。图2中有两个可变压力电磁阀，即第一可变压力电磁阀210和第二可变压力电磁阀211，它们用来分别通过第一离合器执行机构213和第二离合器执行机构212控制各离合器传递的扭矩。主油压控制的目的就是使主油压始终高于第一可变压力电磁阀210和第二可变压力电磁阀211的请求压力。同样地，主油压要高于第一档位选择控制电磁阀22和第二档位选择控制电磁阀23的请求压力也很重要。第一档位选择控制电磁阀22和第二档位选择控制电磁阀23根据第一可变压力电磁阀210和第二可变压力电磁阀211的相对压力状态选择性地提供液压给档位选择顺序阀24，档位选择顺序阀24提供一个液压力给第二档位选择活塞25、第三档位选择活塞26，第一档位选择活塞27、第二档位选择活塞25、第三档位选择活塞26的移动分别对应图1中的第一同步器17、第二同步器18、第三同步器19的移动。

图3中示出了本发明双离合变速器的调度方法的主要流程图，依次执行以下步骤：

根据离合器状态机确定第一离合器的状态；

由离合器状态机传递第一离合器的状态；

档位状态机接收第一离合器的状态；

根据离合器状态机确定第二离合器的状态；

由离合器状态机传递第二离合器的状态；

档位状态机接收第二离合器的状态；

由离合器状态机确定离合器控制的所有状态；

离合器状态机发送所有的离合器控制状态；

档位状态机接收所有的离合器控制状态；

由拨叉状态机确定第一拨叉的状态；

由档位状态机发送第一拨叉的状态；

离合器状态机接收第一拨叉状态；

由拨叉状态机确定第二拨叉的状态；

由档位状态机发送第二拨叉的状态；

离合器状态机接收第二拨叉状态；

由拨叉状态机确定拨叉双离合变速器的调度方法的状态；

由档位状态机发送拨叉双离合变速器的调度方法的状态；

离合器状态机接收拨叉双离合变速器的调度方法状态；

所有的档位控制状态由档位状态机确定；

档位状态机发送所有的档位控制状态；

离合器状态机接收所有的档位控制状态；

通过这两个系统间的通信组成一个总体调度来进行下一步控制。

图4中示出了离合器主状态机的状态示意图，顶层有三个主状态，分别是主状态30、故障状态33和滑行状态34，所有的子状态都包含在主状态30中。主状态有六个子状态，分别是空闲状态31，起步爬行状态32，行驶状态38，扭矩传递状态35，AMT离合器结合状态36和AMT离合器分离状态37。离合器状态机是这样架构的：主状态是其初始状态，而空闲状态31，是主状态的初始状态。任何一个子状态都可以跳转到故障状态33和滑行状态34。从空闲状态31只能转移到起步爬行状态32。从起步爬行状态32，能转移到空闲状态31或者行驶状态38。从行驶状态38，能转移到起步爬行状态32、扭矩传递状态35、AMT离合器结合状态36和AMT离合器分离状态37。状态转移逻辑的描述不在本申请的范围之内，但是逻辑中用到下面的量来决定是否进行状态转移，它们分别是：轴的状态（计算得）、激活的轴（计算得）、车速（传感器测量得）、目标档位（计算得）、激活的拨叉（计算得）、拨叉控制状态（计算得）、第一离合器的状态（计算得）、第二离合器的状态（计算得）、行驶模式（计算得）、发动机转速（传感器测量得）、刹车状态（传感器测量得）和加速踏板的位置（传感器测量得）。

图5示出了档位主状态机的状态示意图。在顶层有两个主状态，分别是主状态49和故障状态46，主状态49包含所有的子状态。主状态49中有六个子状态，分别是空闲状态41、结合倒档状态40、分离倒档状态42、结合一档状态43、回空同步器状态44和结合2到5档状态45。档位状态机是这样架构的，主状态49是初始状态，空闲状态41是主状态的初始状态。主状态49中所有的子状态都能跳转到故障状态46。主状态49中其他所有的子状态只能从空闲状态41跳转，或者只能跳转到空闲状态41。状态跳转逻辑的描述不在本申请范围内，但是转移逻辑中用到下列量来决定状态是否跳转：轴的状态（计算得）、激活的轴（计算得）、车速（传感器测量得）、目标档位（计算得）、激活的拨叉（计算得）、离合器1的状态（计算得）、离合器2的状态（计算得）、行驶模式（计算得）、发动机转速（传感器测量得）、刹车状态（传感器测量得）和加速踏板的位置（传感器测量得）。

图6是描述两个状态控制器之间通信的原理图。第一离合器的状态是由离合器状态机65决定的，然后在63中由离合器状态机65传递第一离合器状态。这保证了在离合器传递扭矩的时候，这个轴上的档位不能被选中或取消。第二离合器的状态也是由离合器状态机65决定的。第二离合器的状态的转变是由离合器状态机65决定的，然后在64中由离合器状态机65传递第二离合器状态。这个也保证当这个离合器传递扭矩的时候，这个轴上的档位不能被选中或取消。在66中所有的离合器控制状态都由离合器状态机65决定，离合器控制状态被发送到档位状态机67，因为离合器的准备将影响档位选择操作的时间。在68中同步器控制状态被档位状态机67发送给离合器状态机65。在69、70、71和72中拨叉的状态被传递到离合器状态机65进而判断换挡动作是否成功。这保证了轴在没有准备好传递扭矩之前离合器不被激活。所有档位状态由档位执行器决定，并且把档位状态发送到离合器控制调度，这样就可以允许在完成档位动作之前完成离合器控制的准备工作。前文所述的两个状态之间的信息传递，使得在下一个步骤采取措施前，前一个状态的控制做到效率最大化。图中62代表系统信号，73代表变速器核心控制。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种双离合变速器的调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）根据离合器状态机确定第一离合器的状态；

（2）由离合器状态机传递第一离合器的状态；

（3）档位状态机接收第一离合器的状态；

（4）根据离合器状态机确定第二离合器的状态；

（5）由离合器状态机传递第二离合器的状态；

（6）档位状态机接收第二离合器的状态；

（7）由离合器状态机确定离合器控制的所有状态；

（8）离合器状态机发送所有的离合器控制状态；

（9）档位状态机接收所有的离合器控制状态；

（10）由拨叉状态机确定第一拨叉的状态；

（11）由档位状态机发送第一拨叉的状态；

（12）离合器状态机接收第一拨叉状态；

（13）由拨叉状态机确定第二拨叉的状态；

（14）由档位状态机发送第二拨叉的状态；

（15）离合器状态机接收第二拨叉状态；

（16）由拨叉状态机确定拨叉双离合变速器的调度方法的状态；

（17）由档位状态机发送拨叉双离合变速器的调度方法的状态；

（18）离合器状态机接收拨叉双离合变速器的调度方法状态；

（19）所有的档位控制状态由档位状态机确定；

（20）档位状态机发送所有的档位控制状态；

（21）离合器状态机接收所有的档位控制状态；

（22）通过这两个系统间的通信组成一个总体调度来进行下一步控制。

2.根据权利要求1所述的双离合变速器的调度方法，其特征在于：

所述步骤（1）和步骤（4）中，传感器测得的离合器压力值和传感器测得的轴转速被用来确定离合器状态。

3.根据权利要求2所述的双离合变速器的调度方法，其特征在于：

所述步骤（7）中，已定义的状态包括：空闲、起步、爬行、行驶、扭矩切换、AMT式断开、AMT式结合、滑行和故障，其中，这些状态通过状态机的跳转逻辑来确定，而跳转条件由计算得到的轴状态、计算得到的活动轴、检测得到的车速、计算得到的期望档位、计算得到的活动拨叉、计算得到的拨叉控制状态、计算得到的第一离合器状态、计算得到的第二离合器状态、计算得到的驾驶模式、检测得到的发动机转速、检测得到的刹车状态和检测得到的油门位置来确定。

4.根据权利要求3所述的双离合变速器的调度方法，其特征在于：

所述步骤（10）、步骤（13）和步骤（16）中，检测得到的拨叉位置值和检测得到的轴转速被用来确定拨叉状态。

5.根据权利要求4所述的双离合变速器的调度方法，其特征在于：

所述步骤（19）中，已定义的状态有：空闲、结合、分离和故障，其中，这些状态通过状态机的跳转逻辑来确定，而跳转条件由计算得到的轴状态、计算得到的活动轴、检测得到的车速、计算得到的期望档位、计算得到的活动拨叉、计算得到的拨叉控制状态、计算得到的第一离合器状态、计算得到的第二离合器状态、计算得到的驾驶模式、检测得到的发动机转速、检测得到的刹车状态和检测得到的油门位置来确定。

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