CN103291905B - 双离合变速器档位预选的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明双离合变速器档位预选的控制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双离合变速器的在未结合的轴上进行档位预选的控制方法。其目的是为了提供一种保障换挡点的经济性及动力性需求以及整车驾驶性能及舒适性的双离合变速器档位预选的控制方法。本发明主要包括以下步骤：根据整车加速度及当前运行档位判断目标轴上需要结合的档位；计算到达所预选档位实际换挡点所需的时间T；由目标轴转速确定完成预选档位结合所需时间T1；由同步器位置确定同步器全部完成预选档位结合所需时间T2；根据T1确定安全时间因子T3；将T2与T3相加，若和等于T，则命令同步器开始执行预选档的结合。

Description

双离合变速器档位预选的控制方法

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双离合变速器的在未结合的轴上进行档位预选的控制方法。

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。

在对双离合变速器的研发中，选挡及预选档对整车行驶性能、操纵性能和燃油经济性能具有很大的影响。不合适的换挡点不仅会有损于整车的燃油经济性及动力性，而且会在运行过程中导致发动机转速过高带来噪声，或过低导致发动机熄火，严重影响整车舒适性及驾驶性能。传统的手动变速箱换档完全由驾驶员操作，当驾驶员想要切换档位时，会执行分离离合器、档位摘除、挂档及结合离合器这一系列动作。AMT自动变速箱换挡控制时序则由自动程序来模拟这一过程。DCT换挡时序也大体如此，也需要在档位挂上之后再进行离合器切换，但DCT的先进之处在于它有两个离合器及两根可以交替工作的轴，因此，在离合器切换前，DCT可以在未结合的轴上先结合目标档位而对整车动力没有任何影响。此时，何时命令执行档位结合显得尤为重要。前美国专利US6909955（CN200410005883）提供了一种方案可以提供满足换挡中连续换挡点要求的精确换挡时间及控制。该发明提出了一种对离合器切换和同步器挂档进行计时来补偿换挡点从而计算出合适的发出换挡命令的时机的方法。但该方法未考虑同步器挂档失败对换挡点的影响。如果不能实现精确的换挡点控制，则可能会损害行驶条件下的燃油经济性和换挡性能。本发明提出的方法，实际的换挡点已是对离合器切换时间进行过补偿的换档点，因为离合器切换时间大体只与换挡类型相关，可按照四种换挡类型来划分，即动力性升档，动力性降档，非动力性升档及非动力性降档，因此此段时间相对比较好确定。但同步器挂档时间则不一定，挂档顺利的情况下每个档位结合时间不一样，挂档不顺利的情况下，由控制程序执行反复挂档，则会延迟挂档时间，这样一来，如果将同步器挂档时间也对换挡点进行补偿，则会导致换挡点的不一致并破坏经济性动力性等整车性能。因此，本发明提出的方法是在已经对离合器切换时间进行过补偿的换挡点即目标档位发出之前，根据加速度对目标档位进行预判并提前结合，并对结合时间预留安全时间，以防同步器挂档失败需要重新挂档。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种保障换挡点的经济性及动力性需求以及整车驾驶性能及舒适性的双离合变速器档位预选的控制方法。

本发明双离合变速器档位预选的控制方法，其包括如下步骤：

（1）计算整车加速度；

（2）基于加速度及当前运行档位判断目标轴上需要结合的档位；

（3）根据当前输出轴转速及加速度计算到达所预测的预选档位的实际换挡点所需要的时间T；

（4）根据目标轴转速确定完成预选档位结合所需要的时间T1；

（5）根据同步器位置确定同步器全部完成预选档位结合所需要的时间T2；

（6）根据T1确定安全时间因子T3；

（7）将同步器全部完成预选档位结合的时间T2与安全时间因子T3相加，若相加后的值等于达到实际换挡点所需要的时间T，则命令同步器开始执行预选档的结合。

本发明双离合变速器档位预选的控制方法，其中所述步骤（2）包含以下步骤：

如果加速度大于一定阀值，则预选当前档位的高一档位；

如果加速度小于一定阀值，则预选当前档位的低一档位；

如果加速度位于上述两个阀值范围中间，则将在目标轴上预选空挡，即将目标轴上的档位回空。

本发明双离合变速器档位预选的控制方法，其中所述步骤（3）中，实际的换挡点为基于发动机扭矩或燃油特性确定的基本换挡点补偿过离合器切换时间后的换挡点。

本发明双离合变速器档位预选的控制方法，其中所述步骤（4）包含以下步骤：

当进行档位结合时测量在特定的轴转速下完成特定的档位结合所需要的时间，并在数据表中按照轴转速和档位对应存储该时间值；

在下一次同步时测量完成相同转速下相同档位同步时间；

将刚测量的同步时间与最初的同步时间进行平均，并将平均时间存入数据表取代上一时间值；

每次同步器结合时连续重新确定平均同步时间。

本发明双离合变速器档位预选的控制方法，其中所述步骤（5）包含以下步骤：

若同步器处于空位，则T2等于T1；

若同步器处于与目标位置相反的另一端，即结合在与预选档位共用同步器的另一档位上，则T2等于T1加上同步器回空时间；

若同步器处于目标位置上，即已经与需要预选的档位结合，则T2等于0。

本发明双离合变速器档位预选的控制方法，其中所述步骤（6）中安全时间因子T3为本次预选档档位同步器不包含回空时间而完成档位结合所需时间的倍数，若同步器一开始就已经结合在所需预选的档位上，则T3为0。

本发明双离合变速器档位预选的控制方法与现有技术不同之处在于本发明双离合变速器档位预选的控制方法在补偿过离合器切换时间的目标档位发出之前，根据整车加速度对目标档位进行预判，并在安全时间范围内在未结合的轴上对档位进行预结合，以此保障了换挡点的经济性及动力性需求以及整车驾驶性能及舒适性。本发明双离合变速器档位预选的控制方法对离合器切换和同步器挂档进行计时来补偿换档点，从而优化了发出换档命令的时机，本发明双离合变速器档位预选的控制方法是在已经对离合器切换时间进行过补偿的换档点即目标档位发出之前，根据加速度对目标档位进行预判并提前结合，并对结合时间预留安全时间，以防同步器挂档失败需要重新挂档。

下面结合附图对本发明双离合变速器档位预选的控制方法作进一步说明。

附图说明

图1为能通过本发明双离合变速器档位预选的控制方法控制的双离合变速器的结构示意图；

图2为能通过本发明双离合变速器档位预选的控制方法控制的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档位预选的控制方法的时序图；

图4为本发明双离合变速器档位预选的控制方法的流程图。

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.X、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。图2中，91为手控阀，92为第一离合器冷却器，93为第二离合器冷却器，94为离合器冷却顺序阀，95为润滑阀，96为冷却器安全阀，97为压力过滤器，98为吸油过滤器，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。

本发明双离合变速器档位预选的控制方法的控制时序如图3所示，实际的换档命令发出时机为补偿过离合器切换时间后的换挡点，而预选档命令则在换挡点发出之前发出，两个命令之间的时间差为能保证同步器安全挂档完成的时间，该预选档命令首先基于加速度来对目标档位进行预判从而确定未结合的轴上需要结合的档位，然后基于同步器挂档时间来确定何时发出同步器挂档命令。

本发明双离合变速器档位预选的控制方法的控制流程图如图4所示，起始于过程块33；过程块34中，根据变速箱输出轴转速计算整车加速度；过程块35中，根据整车加速度及变速箱当前运行档位预测目标档位，下面称为预选档位，如果加速度大于一定阀值则预选当前档位的高一档位，如果加速度低于一定阀值则预选当前档位的第一档位，如果加速度值位于上述两个阀值所限的范围内，则预选空挡；过程块36中，根据输出轴转速及加速度确定到达实际换挡点所需时间T；过程块37中，检测目标轴转速，即未结合的轴转速；过程块38中，根据检测到的目标轴转速确定预选档位（需要结合的档位）完成同步器挂档所需要的时间T1，该时间存储在以目标轴转速和目标档位为输入的二维表中，并且在每一次同步器完成挂档后都与上一次同样的档位挂档时间相平均，并将平均值存储到二维表中对表格进行更新，作为下一次挂档的预测时间；过程块39中，根据同步器拨叉位置确定同步器完成预选档位结合所需要的时间T2，如果同步器拨叉位置处于与预选档位共用同步器的另一档位一端，则T2等于同步器回空时间加上同步器挂档时间T1，如果同步器拨叉处于中间位置，即空位，则T2等于T1，如果同步器已经处于预选档位的结合位置，则T2等于零；过程块40中，根据同步器结合档位时间T1确定安全时间因子T3，安全时间因子是用来预留给同步器挂档失效而重新进行挂档过程的时间，因此，T3一般设为T1的倍数；在逻辑判断块41中，判断同步器完成预选档位挂档时间T2加上安全时间因子T3是否与从当前车速到达实际换挡点车速时间相等，如果相等则发出同步器结合预选档命令，否则返回过程块34重复上述过程。

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 (4)

1.一种双离合变速器档位预选的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)计算整车加速度；

(2)基于加速度及当前运行档位判断目标轴上需要结合的档位；

(3)根据当前输出轴转速及加速度计算到达所预测的预选档位的实际换挡点所需要的时间T，实际的换挡点为基于发动机扭矩或燃油特性确定的基本换挡点补偿过离合器切换时间后的换挡点；

(4)根据目标轴转速确定完成预选档位结合所需要的时间T1；

(5)根据同步器位置确定同步器全部完成预选档位结合所需要的时间T2；

(6)根据T1确定安全时间因子T3；

(7)将同步器全部完成预选档位结合的时间T2与安全时间因子T3相加，若相加后的值等于达到实际换挡点所需要的时间T，则命令同步器开始执行预选档的结合。

2.根据权利要求1所述的双离合变速器档位预选的控制方法，其特征在于，所述步骤(4)包含以下步骤：

当进行档位结合时测量在特定的轴转速下完成特定的档位结合所需要的时间，并在数据表中按照轴转速和档位对应存储该时间值；

在下一次同步时测量完成相同转速下相同档位同步时间；

将刚测量的同步时间与最初的同步时间进行平均，并将平均时间存入数据表取代上一时间值；

每次同步器结合时连续重新确定平均同步时间。

3.根据权利要求2所述的双离合变速器档位预选的控制方法，其特征在于，所述步骤(5)包含以下步骤：

若同步器处于空位，则T2等于T1；

若同步器处于与目标位置相反的另一端，即结合在与预选档位共用同步器的另一档位上，则T2等于T1加上同步器回空时间；

若同步器处于目标位置上，即已经与需要预选的档位结合，则T2等于0。

4.根据权利要求3所述的双离合变速器档位预选的控制方法，其特征在于：所述步骤(6)中安全时间因子T3为本次预选档档位同步器不包含回空时间而完成档位结合所需时间的倍数，若同步器一开始就已经结合在所需预选的档位上，则T3为0。