CN103307266B

CN103307266B - 使用pid控制获得变速器离合器复位弹簧压力

Info

Publication number: CN103307266B
Application number: CN201310068868.0A
Authority: CN
Inventors: T.索尔
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-03-05
Filing date: 2013-03-05
Publication date: 2016-04-20
Anticipated expiration: 2033-03-05
Also published as: CN103307266A; US20130231834A1; DE102013202936A1; DE102013202936B4; US9115805B2

Abstract

一种确定车辆变速器中复位弹簧压力的方法，包括在车辆的滑行操作中使用控制器的比例-积分-微分（PID）控制逻辑引入校准的误差进入保持离合器的压力指令中。校准的误差造成跨保持离合器发生打滑水平。方法包括在滑行操作中使用PID控制逻辑以及以不同的阈值低值分别地指令发动机扭矩而保持打滑水平。随着控制器继续保持打滑，记录针对该两个阈值低水平的保持离合器的压力/输入扭矩关系。使用记录的压力/输入扭矩关系计算复位弹簧压力。可使用获得的复位弹簧压力在后续的换挡操作中控制保持离合器。还公开了一种车辆，其包括配置为执行该方法的步骤的控制器。

Description

使用PID控制获得变速器离合器复位弹簧压力

技术领域

本公开涉及一种使用比例-积分-微分（PID）控制来获得自动变速器中的离合器的复位弹簧压力的方法和系统。

背景技术

一种自动变速器通常包括多个齿轮元件和离合器元件，其将变速器输入轴联接至变速器输出轴。多个离合器被选择性地接合，以建立希望的速度比。离合器接合通常通过将离合器活塞从初始位置移动进入与摩擦离合器组的接合来实现。从一个速度比变动至另一个通过变速器控制器自动实现，其应用与当前速度比相关的离合器（即，将分离离合器），并脱开与希望的新的速度比相关的离合器（即，待接合离合器）。在脱开后，离合器复位弹簧轻轻地将应用的活塞返回至其初始位置。

发明内容

本文公开了一种方法，以准确获得在车辆变速器中使用的离合器的复位弹簧压力。知悉复位弹簧压力是一有用的离合器控制变量，其可能对于车辆的驾驶者而言相对难于觉察不到地确定。本方法在滑行（coast-down)操作中被执行，以最小化驾驶者干扰，例如当车辆在长的下坡上行驶，且至变速器的输入扭矩达到阈值并保持充分稳定时。

在低发动机扭矩状况下，传输至变速器中给定的扭矩保持离合器的压力指令被保持至相对低的前馈临界能力。同时，具有比例积分微分（PID）控制逻辑的控制器经由PID控制逻辑引入一小的误差至另一保持离合器的压力指令中。控制器保持该打滑。受控的涡轮速度的固定部件确保且保持稳定。

一旦至误差的PID响应被稳定，例如，在校准的持续时间上在校准的+/-压力窗口中，则控制器记录特定的保持离合器的离合器输入压力/输入扭矩关系，该保持离合器的压力指令由于引入的误差而暂时地下降。控制器在固定部件中继续保持受控的打滑。此后，可向下调节来自发动机的输入扭矩，例如通过向发动机控制单元请求增加的点火延迟，且整个序列可在该较低的水平上被重复。使用两个记录的离合器输入压力/扭矩点，控制器则可通过插值或使用其他方式计算复位弹簧压力，且在此后更新在确定用于后续换挡事件的离合器压力中使用的任何需要的增益值。

当结合附图时，本发明的上述特征和优势以及其他特征和优势从下文中用于实施本发明的最佳模式的详尽描述中是容易明白的。

附图说明

图1是车辆的示意图，该车辆具有自动变速器以及如前所述在滑行操作中获得离合器复位弹簧压力的控制器；

图2是示例性变速器的杆式图，该变速器的离合器复位弹簧压力可被根据本方式评价；

图3是图2中示出的变速器的替换性示例变速器的杆式图；

图4是用于获得滑行操作中离合器复位弹簧压力的示例性方法的流程图；

图5是离合器压力、涡轮速度和PID控制信号的时间图。

具体实施方式

参见附图，其中相同的附图标记在若干幅附图中对应相同或相似的部件，且从图1开始，车辆10包括控制器26。控制器26被经由本方法100的执行而被配置用于获得滑行操作中离合器的复位弹簧压力，如上文中参照图4和5所述。可使用本方法100评价在车辆10上使用的任意离合器，假设离合器在滑行操作中保持扭矩，即，作为保持离合器。

车辆10包括经由液力扭矩转换器16联接至自动变速器14的内燃机12。发动机12经由以发动机速度（箭头N_E）旋转的发动机输出轴13传输发动机扭矩（箭头T_E)。变速器14包括以输入速度（箭头N_T）旋转的变速器输入轴15。至变速器14的输入扭矩（箭头T_I)的传输通过扭矩转换器16发生，如本领域中所理解的且如下文所述。

变速器14还包括输出轴18,其最终地传输从变速器14的各个离合器和齿轮组17传输的变速器输出扭矩（箭头T_O)。变速器输出扭矩（箭头T_O)最终被传输至一组驱动轮24。离合器和齿轮组17可被经由电-液压控制装置（未示出）选择地促动，该电-液压控制装置由在流体泵33的压力下传输的流体驱动。泵33配置为从变速器油底壳（transmissionsump）35抽取流体37。

图1的变速器14可配置为多速变速器，例如6速或8速变速器，其可能的实施例在本文中参照图2至3被描述。因此，离合器和齿轮组17的离合器可被按需地选择性地接合或脱开，以建立希望的速度比。在稳态中，离合器和齿轮组17中的至少一个离合器保持输入扭矩，且由此在本文中被称作保持离合器。

控制器26选择性地执行本方法100，例如，通过在车辆10的滑行操作中执行存储在有形、非瞬时性存储器95中的计算机编码或指令，以由此获得离合器和齿轮组17中各个保持离合器的复位弹簧压力。在下文中参照图4公开了方法100的示例性实施例。参照图2和3描述了示例性保持离合器。

控制器26可配置为基于微处理器的装置，其具有诸如微处理器或CPU和/或只读存储器（ROM）、随机存取存储器（RAM）、电可编程只读存储器（EPROM）等的通用元件，其中一些可指定为上述的存储器95。控制器还包括逻辑电路，其包括但不限于比例-积分-微分（PID）控制逻辑电路90、高速时钟（未示出）、模数（A/D)电路、数模（D/A)电路、数字信号处理器或DSP、和必要的输入/输出（I/O）装置以及其他的信号调节和/或缓存电路。

如本领域所理解的，PID指的是控制回路反馈机制以及相关的逻辑，其使用三项，即,比例（P）、积分（I）、和微分（D）项，其每一个代表相应的现在、过去和未来误差值。产生I项的逻辑在本文中称作积分器，其中经由积分器引入或注入PID误差为本方法100中的一步骤。本控制器26因此使用PID逻辑来计算给定的过程变量中的误差值作为测量值和希望或校准的值之间的差值，且控制过程输入作为这三个控制项的函数。

发动机控制单元（ECU）29可用作如所示的分立装置，或集成在控制器26中。如果分立的话，则控制器26和由双箭头26标示的ECU29通信。控制器26可在滑行操作中从ECU29请求特定水平的受管理的发动机扭矩（箭头11）作为本方法100的执行的一部分，其中ECU29经由任意合适的降低发动机扭矩（箭头T_E)的措施(例如,火花延迟等)响应。

图1中示出的扭矩转换器16包括布置在泵32和涡轮34之间的定子30。也可使用扭矩转换器离合器31来在阈值锁定速度上锁定泵32至涡轮34，如本领域普通技术人员将理解的。泵32可联接至输出轴13，以由此以发动机速度（箭头N_E)旋转。在扭矩转换器16中，涡轮34由流体37驱动，而涡轮34连接至变速器14的输入轴15。因此，涡轮34的旋转最终以涡轮速度(箭头N_T)旋转输入轴15，该速度低于或等于发动机速度（箭头N_E)，其中变速器14内的粘性拖拽力或摩擦力损失倾向于降低涡轮速度（箭头N_T)至稍低于发动机速度（箭头N_E）的水平，如本领域普通技术人员将方便地理解的。

参照图2，在非限制性示例性实施例中，图1的变速器14可配置为8速变速器，其具有多个齿轮组和离合器，即图1中的离合器和齿轮17。特别地，变速器14可包括制动离合器CB1278R，即，离合器36。术语CB1278R表示该特定的装置是制动离合器（CB），且接合在第一、第二、第七、第八以及倒档（R）档位的每一个中。变速器14还包括另一制动离合器CB12345R或离合器41，其在接合时选择性地连接第一齿轮组40中的元件至固定部件28。离合器36和41连接至第一齿轮组40的相应的节点42和46。在一个实施例中，节点42可为齿轮组40的恒星齿轮（S4），而节点46可为同一齿轮组的环齿轮(R4)。齿轮组40还包括节点44，其在示出的实施例中可为支架部件（PC4）。

节点42直接连接至第二齿轮组50的节点52。齿轮组50的节点54连接至旋转离合器C13567,即离合器38的输入侧，和具有输入扭矩（箭头T_I）的变速器输入轴15一样。节点56连接至第三齿轮组60，如下所述。在一个实施例中，齿轮组50可为行星齿轮组，其中节点52、54和56分别是恒星齿轮（S1）、支架部件（PC1）和环齿轮（R1）等。

第三齿轮组60包括节点62、64、和66，其可在一实施例中可分别为环齿轮（R2）、支架部件（PC2）、以及恒星齿轮（S2）。旋转离合器C23468（即，离合器58）可连接在离合器38的输出部和节点66之间，且在齿轮组50的节点56和齿轮组60的节点66之间。节点62可连接至具有节点72、74和76的第四齿轮组70。节点72、74和76可分别为恒星齿轮（S3）、支架部件（PC3)和环齿轮（R3）。特别地，节点62可经由旋转离合器C45678R（即离合器48）连接至节点72。齿轮组60的节点64可直接连接至齿轮组70的节点74，而该节点74可连接至变速器输出轴18（也参见图1）。节点76和44以及节点74和64可经由相应的互连部件45和47持续地连接。

参照图3，图2的变速器14可可替换地实现为具有6速构造的变速器114。在该实施例中，变速器输入轴15可连接至具有节点142、144和146的第一齿轮组140，这些节点可如所示分别实现为环齿轮（R3）、支架部件（PC3）和恒星齿轮（S3）。输入轴15可直接连接至节点142，以及连接至离合器C456，即，离合器51。节点144被连接至离合器C1234（即离合器138）且至旋转离合器C35R（即离合器53)的输入侧。节点146被固接至固定部件28。

第二齿轮组150包括节点152、154、156和158，其可分别实现为恒星齿轮（S1）、环齿轮（R1）、支架齿轮（PC1）、以及另一恒星齿轮（S2）。制动离合器CB26（即离合器43）可选择性地连接节点158至固定部件28。节点154直接连接至变速器输出轴18。节点156被连接至制动离合器CBR1（即离合器136），其也被连接至固定部件28。

取决于操作档位，具体的保持离合器的身份将变动。可使用本方法100以获得保持离合器的复位弹簧压力。例如，在滑行于第四档位中时图2中的离合器48和58可用作保持离合器。用于变速器14中的全部离合器经由流体压力应用且经由复位弹簧脱开，如本领域中所知的，知悉复位弹簧压力可由控制器26用于微调特定离合器的总体控制。

参照图4，用于获得变速器（例如图2中的变速器14或图3中的变速器114）中的离合器的复位弹簧的本方法100在步骤102处开始。在该初始步骤中，图1中的控制器26确定来自发动机12的发动机扭矩（箭头T_E)（例如经由和ECU29的通信），并确定输入扭矩是否足够稳定或不变。步骤102包括确定图1中的车辆10是否行驶在对于进行后续的控制步骤而言具有足够长度的长的下坡上。步骤102可包括启动控制器26的计时器，并在校准的持续时间上计时，以确定坡度是否仅是瞬时的或事实上是持续的。在示例性实施例中，稳定的发动机输入扭矩（箭头TE)可以约20Nm+/-5Nm的水平标示。

在步骤104处，图1中的控制器26请求第一水平的发动机扭矩（箭头T_E)的管理，例如请求来自ECU29的活动扭矩管理，而其经由火花延时或其他方法完成。第一水平可为低阈值扭矩，例如在一个可能的实施例中约25Nm至约15Nm。ECU29继而以该请求的水平锁定发动机扭矩（箭头T_E)。

在步骤106处，图1中的控制器26在一个实施例（其中仅变速器14中的两个离合器在滑行操作中保持扭矩）中降低至保持离合器两者的压力指令（从其校准的最大压力水平处开始）。如本领域中所理解的，离合器压力指令可确定为变速器输入扭矩(T_I)和校准的增益K的函数，即，P=f（T_IN.K）。增益K可随时间作为方法100的结果而变动，如下文所述。步骤106包括保持两个保持离合器中的一个处在稍高于另一个的压力处，例如，在示例性实施例中高出5至10kPA。

参照图5以及图4，曲线组80可用于表示当前方法。第一保持离合器可具有一压力（迹线82），其初始地处在P₁压力水平处，且在步骤108处在约t₀时降低至对应于离合器的临界前馈压力的较低的压力水平P_1N。第二保持离合器（其具有相应的压力迹线84）降低至略低的水平，如上所述。

在图4的步骤108处，图1的控制器26继而在约t₁处经由PID指令（迹线88）在积分器或I项中引入校准的误差85。校准的误差85造成跨保持离合器的打滑的发生，以及由此涡轮速度（迹线86）中发生小的闪动87，例如在闪动87引入之前涡轮速度的基线水平上约20RPM至30RPM。离合器压力响应于误差85而改变，如图5中的迹线84中的箭头83所示。应给予压力（迹线84）以校准量的时间，以在允许的压力窗口并在校准的持续时间中稳定。误差85也应足够大，以迫使校准动作响应于误差经由控制器26的PID逻辑90发生，但又足够小，从而闪动52对图1中车辆10的驾驶者来说不可察觉。可期望误差85的特定值随着变速器14的设计而变动。控制器26继而通过保持跨保持离合器的打滑而保持闪动52。

在步骤110处，在离合器压力（迹线84）充分稳定之后，控制器26记录在误差85在约t₁处被引入之后至第二保持离合器的压力（迹线84）和至保持离合器的输入扭矩之间的关系。步骤112可包括把压力指令和输入扭矩记录作为查找表中相应的值。

在步骤112处，控制器26可向ECU29请求较在步骤104处请求的要低的水平的活动扭矩管理，例如，约15Nm至约5Nm。ECU29继而将来自发动机12的输入扭矩锁定在该较低的水平处。

在步骤114处，图1中控制器26再次记录在保持离合器上的压力指令和至该离合器的输入扭矩之间的关系，此处作为第二数据点。如同步骤110一样，步骤114可包括把压力指令和输入扭矩记录作为查找表中相应的值。

在步骤116处，控制器使用两个记录的数据点来插值第二保持离合器上的压力指令和0Nm输入扭矩处的输入扭矩（即，复位弹簧压力）之间的关系。即，已知例如15Nm处和5Nm处的关系，控制器26可估计0Nm处的关系。

在步骤118处，控制器26确定在该特定的操作中是否全部保持离合器都已经被评价。如果是这样的话，则方法100完成。否则，方法100行进至步骤120。

在步骤120处，控制器26可增加第二保持离合器上的压力，并降低第一保持离合器上的压力，即，交换图5中的迹线82和84。此后，控制器26可对第一保持离合器重复步骤108-116，以获得第一保持离合器的复位弹簧压力。在全部实施例中，上述方法100仅在图1中的车辆10保持在滑行操作中时进行。即，步骤102可在评估稳态滑行条件是否保持存在的连续的回路中进行，且可例如当驾驶者请求增加的发动机扭矩并由此退出滑行操作时平滑地退出该方法100。如果本方法100没有在该点处完成执行，则控制器26可舍弃未完成的结果，并以新的滑行操作重新开始。

尽管已经对用于实施本发明的最佳模式进行了详尽的描述，对本发明所涉及的领域熟悉的技术人员将辨识出在所附的权利要求内用于实施本发明的各种可替换设计和实施例。

Claims

1.一种确定车辆变速器中的保持离合器的复位弹簧的压力的方法，该方法包括:

在车辆的滑行操作过程中使用控制器的比例-积分-微分控制逻辑把校准的误差引入保持离合器的压力指令中，其中校准的误差造成跨保持离合器发生的打滑水平；

使用该比例-积分-微分控制逻辑保持打滑水平；

在该滑行操作过程中以一对不同的阈值低值分别地指令发动机扭矩；

随着控制器继续保持打滑，记录针对该一对不同的阈值低值的用于该保持离合器的压力/输入扭矩关系；

使用记录的压力/输入扭矩关系计算复位弹簧压力；和

使用获得的复位弹簧压力在后续的换挡操作中控制保持离合器。

2.如权利要求1所述的方法，其中计算复位弹簧压力包括对复位弹簧压力插值。

3.如权利要求1所述的方法，其中以一对不同的阈值低值分别指令发动机扭矩包括经由控制器从发动机控制器请求火花延时水平。

4.如权利要求1所述的方法，其中记录压力/输入扭矩关系包括在查找表中记录压力和输入扭矩用于该压力。

5.如权利要求1所述的方法，其中该一对不同的阈值低值都低于30Nm。

6.如权利要求4所述的方法，其中该一对不同的阈值低值是15Nm和5Nm。

7.如权利要求1所述的方法，还包括：

确定至变速器的输入扭矩何时达到阈值水平，并在记录压力/输入扭矩关系之前保持充分地稳定。

8.一种车辆，包括：

发动机；

发动机控制单元，其管理发动机扭矩；

变速器，其包括一组离合器，所述一组离合器包括第一和第二保持离合器，所述第一和第二保持离合器在车辆的滑行操作中接合，作为保持离合器；和

变速器控制器，其包括比例-积分-微分控制逻辑，其中该变速器控制器和发动机控制单元通信；

其中该变速器控制器配置为：

在车辆的滑行操作过程中使用比例-积分-微分控制逻辑把校准的误差引入第二保持离合器的压力指令中，其中校准的误差造成跨第二保持离合器发生的打滑水平；

使用该比例-积分-微分控制逻辑保持打滑水平；

在该滑行操作过程中从发动机控制单元请求传递一对不同的阈值低值的发动机扭矩；

随着所述控制器继续保持该打滑水平，记录针对该一对不同的阈值低值的第二保持离合器的压力/输入扭矩关系；

使用针对该一对不同的阈值低值的记录的压力/输入扭矩关系计算用于第二保持离合器的离合器复位弹簧压力；和

使用经计算的离合器复位弹簧压力在后续的换挡操作中控制第二保持离合器。

9.如权利要求8所述的车辆，其中所述控制器通过根据记录的压力/输入扭矩关系对复位弹簧压力插值来计算复位弹簧压力。

10.如权利要求8所述的车辆，其中所述控制器配置为通过从发动机控制器请求一对不同的火花延时水平来请求传递一对不同的阈值低值的发动机扭矩。