CN103307271A - 动力接通升档期间用pid控制逻辑确定变速器离合器控制值 - Google Patents

Abstract

在动力接通的升档期间，车辆内离合器控制值经由一种方法确定。在升档开始后，对即将断开的离合器的压力降低至经校准的保持压力。控制器的比例-积分-微分（PID）逻辑用来在即将接通的离合器的填充期间将经校准的误差引入至即将断开的离合器的压力命令。在即将断开的离合器上引起经校准的转差，且涡轮速度发生作为结果的阈值量的上涨。使用PID逻辑保持转差和上涨。即将断开的离合器的压力/扭矩关系被记录下来。使用PID逻辑的积分项的轨迹线确定即将接通的离合器的填充水平。使用填充水平、记录的离合器压力和记录的离合器扭矩中的至少一个调节即将接通的或即将断开的离合器的控制值。

Description

动力接通升档期间用PID控制逻辑确定变速器离合器控制值

技术领域

本发明涉及一种方法和系统，其在动力接通的升档（power-on upshift）期间利用比例-积分-微分（PID）控制逻辑得知变速器离合器控制值。

背景技术

自动变速器包括若干个齿轮元件和离合器，其可选择地使得变速器输入轴与变速器输出轴联接。各种离合器可选择地接合以建立希望的输出速度比。离合器的接合通常经由受控的流体压力的应用（其将离合器活塞从初始位置移动进入与摩擦离合器组接合）而实现。通过变速器控制器自动地实现从一种速度比向至另一速度比的转换。控制器应用与当前速度比关联的离合器（即，即将断开的（offgoing）离合器）并释放与希望的新速度比关联的离合器（即，即将接通的（oncoming）离合器）。在换挡操作中，对即将断开和即将接通的离合器的各种离合器控制值的精确的确认对优化控制和换挡事件的感知是很重要的。

发明内容

本文公开了用于准确地得知即将断开和即将接通的离合器的离合器控制值的一种方法，所述即将断开和即将接通的离合器用来在车辆变速器内执行动力接通升档操作。接通地，本方法得知即将接通的离合器的填充量，和在这种换档期间即将断开的离合器的扭矩/压力关系，并从而根据需要调节该值以优化换挡感受。这些离合器控制值的得知难以被驾驶员所细微地确定。因此在动力接通的升档操作中以一定方式执行本方法，以便使对驾驶员的干扰最小化。

本方法通过控制器执行，所述控制器具有比例-微分-积分（PID）控制能力，即PID控制逻辑，如本领域技术人员所熟知的。在动力接通的升档的开始，基于预先得知的用于即将断开的离合器的离合器扭矩/压力关系，即将断开的离合器压力降至临界保持压力。当即将断开的离合器上的转差（slip）是零或接近零时，小的PID误差被引入即将断开的离合器的压力控制回路。这将导致即将断开的离合器压力的临时下降，以及发动机/涡轮速度小的受控上涨的临时下降。在该上涨期间即将断开的离合器被保持在临界压力的情况下，在进入换挡的扭矩相（torque phase）时，即将断开的离合器扭矩会下降，而即将接通的扭矩具有相匹配的增长。

如果在上涨期间即将接通的离合器是填充不足，则即将接通的离合器扭矩将为零或接近零。随着扭矩相开始，积分项（即三项PID控制途径中的I项）将开始增大，因为较低的及即将断开的离合器扭矩将不满足即将接通的离合器扭矩的增加。同样，如果填充量很高，PID的积分器将以在完成填充之前和在扭矩相开始之前移除压力为结束。合适的填充量不会在PID逻辑响应中显示活跃性，且对PID的作用不与即将断开的离合器压力关联。由此，可监测本文所述的被引入的PID误差，以确定即将接通的离合器的填充量，并同时确定即将断开的离合器的扭矩/压力关系。

具体地，本文公开了一种方法，其用于车辆内在动力接通的升档期间确定离合器控制值，所述车辆具有即将接通的离合器、即将断开的离合器和具有涡轮的扭矩变换器。该方法包括在动力具体的升档开始后，使对即将断开的离合器的压力命令降低至经校准的保持压力。该方法还包括使用控制器的PID逻辑以在即将接通的离合器的填充阶段将经校准的误差引入至即将断开的离合器的压力命令。这引起穿过即将断开的离合器发生经校准量的转差以及使涡轮速度发生作为结果的阈值量的上涨。

该方法还包括使用PID逻辑将转差和上涨的经校准的量保持在恒定水平，在保持转差和上涨的同时记录即将断开的离合器的离合器压力和对应的离合器扭矩，并在保持转差和上涨的同时使用PID逻辑的积分项的轨迹线确定即将接通的离合器的填充水平。此后，该方法包括使用填充水平、记录的离合器压力和记录的离合器扭矩中的至少一个调节即将接通和/或即将断开的离合器的控制值。

还公开了一种车辆。该车辆包括控制器、具有涡轮的扭矩变换器、具有连接至涡轮的输入构件的变速器和多个离合器。在动力接通的升档期间，一个离合器用作即将接通的离合器，另一个用作即将断开的离合器。控制器具有PID逻辑。控制器在升档期间执行上述方法以得知离合器控制值。

本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述连同附图时显而易见。

附图说明

图1是具有自动变速器和控制器的车辆的示意图，所述控制器执行本方法，本方法用于在动力接通的升档期间确定即将接通的离合器的填充量，以及确定同一升档操作中即将断开的离合器的扭矩/压力关系。

图2是示例性变速器的杆系图，在动力接通的升档期间即将接通和即将断开的离合器值可以根据本方法估算。

图3是图2中所示变速器的替换示例性变速器的另一个杆系图。

图4是描述本方法的示例性实施例的流程图。

图5是描述各种离合器控制值的一组迹线，所述离合器控制值可以在动力连续的升档期间，在本方法的执行期间被学习。

具体实施方式

参考附图，其中在若干幅视图中相同的附图标记对应于相同或相似的部件，以图1开始，车辆10包括控制器26，其被配置为在动力接通升档操作（power on upshift maneuver）期间经由本方法100的执行来得知各离合器控制值。控制器26利用下文中参考图4和5所述的PID控制逻辑发挥这种作用。本方法100还得知用在同一换挡操作期间即将断开的离合器的扭矩/压力关系。

车辆10包括内燃发动机12，其经由液力扭矩变换器16与自动变速器14联接。发动机12经由发动机轴13传递发动机扭矩（箭头T_E），所述发动机轴13以发动机速度（箭头N_E）转动。变速器14包括变速器输入轴15，其以输入速度（箭头N_T）转动。通过扭矩变换器16实现输入扭矩（箭头T_I）向变速器14的传送，如下所述，本领域技术人员可理解。

变速器14还具有输出轴18，其最终输送从变速器14的各离合器齿轮组（clutch and gear sets）17传递的变速器输出扭矩（箭头T_O）。变速器输出扭矩（箭头T_O）最终被输送至一组驱动车轮24。可以经由电动液压控制件（未示出）可选择地促动离合器齿轮组17，所述电动液压控制件由从流体泵输送的压力下的流体来供能。泵33被配置为从变速器油槽35中抽吸流体37。

图1的变速器14可以被配置为任何多速变速器（例如6速或8速变速器），在这里参考图2和3描述了其可能的实施例。从而，离合器齿轮组17中的离合器可以根据需要可选择地接合和脱离接合，以建立需要的速度比。在稳定状态，离合器齿轮组17中的离合器中的至少一个保持输入扭矩，从而在这里被称为保持离合器。

在车辆10的巡航减速操作期间，控制器26选择性地执行本方法100（例如通过执行记录在有形的、非瞬时存储器95内的计算机代码或命令），以由此得知离合器齿轮组17内的各保持离合器的复位弹簧压力。下面参考图4公开了方法100的示例性实施例。示例性保持离合器参考图2和3进行描述。

控制器26可以被配置为基于微处理器的装置，其具有常见元件，例如微处理器或CPU，和/或只读存储器（ROM）、随机访问存储器（RAM）、电可擦可编程只读存储器（EEPROM）等，以上其中一些可以被指定为上面提到的存储器95。控制器26还包括逻辑电路，其包括但不局限于比例-积分-微分（PID）控制逻辑90、高速时钟（未示出）、模拟-数字转换（A/D）电路、数字-模拟转换（D/A）电路、数字信号处理器或DSP，以及必要的输入/输出（I/O）装置和其他信号控制和/或缓冲电路。

如本领域技术人员所理解的，PID控制代表使用三项（即，比例（P）、积分（I）和微分（D）项，每一个代表相应的当前、过去和未来的误差值）的控制回路反馈机构。控制逻辑中负责产生I项的部分通常称为积分器。使用PID控制的控制器（例如当前的控制器26）计算给定过程变量中的误差值作为测量值和希望或校准值之间的差别，并作为三个控制项的函数来公知过程输入。

发动机控制单元（ECU）29还可以用作如图所示的分开的装置，或与控制器26为一体。如果是分开的，控制器26与ECU29通信，如双向箭头21所示。控制器26可以根据需要请求来自ECU29的特定水平的受控发动机扭矩（箭头11）。

图1中所示的扭矩变换器16具有定子30，其定位在泵32和涡轮34之间。扭矩变换器离合器31还可以用来可选择地把泵32锁定至超出阈值锁定速度的涡轮34，如本领域技术人员所理解的。泵32还可以被连接至输出轴13，从而以发动机速度（箭头N_E）旋转。在扭矩变换器16内，涡轮34被流体37驱动，其中涡轮34又被连接至变速器14的输入轴15。从而，涡轮34的旋转最终使输入轴15以小于或等于发动机速度（N_E）的涡轮速度（箭头N_T）旋转，其中变速器14内的粘性阻力或摩擦损失往往使涡轮速度（箭头N_T）降低至略小于发动机速度（箭头N_E）的水平，如本领域技术人员所容易理解的。

参考图2，在非限制性的示例性实施例中，图1的变速器14的可被配置为具有多个齿轮组离合器（即图1的离合器齿轮组17）的8速变速器。根据工作中的齿轮，用在给定的动力接通升档中的具体离合器的识别（identity）将不同。本方法100可以用来得知在该操作期间的即将断开和即将接通的离合器的控制值。

特别地，变速器14可包括制动离合器CB1278R，即离合器36。名称CB1278R代表该具体装置是制动离合器（CB），且与第一、第二、第七、第八和倒档（R）档位每一个接合。变速器14还包括另一制动离合器CB12345R或离合器41，当被接合时其可选择性地将第一齿轮组40的元件连接至固定构件28。离合器36和41被连接至第一齿轮组40的相应节点42和46。在一个实施例中，节点42可以是齿轮组40的恒星齿轮（S4），而节点46可以是同一齿轮组的环齿轮（R4）。齿轮组40还包括节点44，其可以是所示实施例中的支架构件（PC4）。

节点42还被连接至第二齿轮组50的节点52。齿轮组50的节点54、以及具有输入扭矩（箭头TI）的传动输入轴15被连接至旋转中的离合器C13567（即离合器38）的输入侧。节点56被连接至第三齿轮组60，如下文所解释。在一个实施例中，齿轮组50可以是行星齿轮组，其中节点52、54和56分别是恒星齿轮（S1）、支架构件（PC1）和环齿轮（R1）。

第三齿轮组60包括节点62、64和66，其在一个实施例中可以分别是环齿轮（R2）、支架构件（PC2）和恒星齿轮（S2）。旋转离合器C23468（即离合器58）可以被连接在离合器38的输出部和节点66之间，以及连接在齿轮组50的节点56和齿轮组60的节点66之间。节点62可以被连接至具有节点72、74和76的第四齿轮组70。节点72、74和76可以分别是恒星齿轮（S3）、支架构件（PC3）和环齿轮（R3）。节点76可以经由互连构件45被持续地连接至节点44。节点64和74可以经由互连构件47连接起来。具体地，节点62可以经由旋转离合器C45678R（即离合器48）连接至节点72。齿轮组60的节点64可以直接被连接至齿轮组70的节点74，所述节点74又可以被连接至变速器输出轴18（也见图1）。

参考图3，图2的变速器14可以可替换地实施为具有6速配置的变速器114。在该实施例中，变速器输入轴15可以被连接至第一齿轮组140，其具有可以被实施为如图所示的环齿轮（R3）、支架构件（PC3）和恒星齿轮（S3）的节点142、144和146。输入轴15可以被直接地连接至节点142和连接至离合器C456（即离合器51）。节点144可连接至离合器C1234（即离合器138）和旋转的离合器C35R（即离合器53）的输入侧。节点146被接地至固定构件28。

第二齿轮组150包括节点152、154、156和158，其可以分别被实施为恒星齿轮（S1）、环齿轮（R1）、支架齿轮（PC1）和另一个恒星齿轮（S2）。节点154被直接地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），所述制动离合器CBR1也被连接至固定构件28。节点158可以经由制动离合器CB26（即离合器43）被可选择性地连接至固定构件28。

参考图4，本方法100开始于步骤102。在本初始步骤中，图1的控制器26确定动力接通升档是否已经被命令且正在进行，这可以从各种值(例如发动机或涡轮速度、变速器齿轮状态、变速杆位置等)确定。仅在动力接头升档期间进行方法100，因此重复步骤102，直到状态为动力接通升档的当前表示。

在检测要求的动力接通升档之后，图1的控制器26将对即将断开的离合器的压力命令下降至预先得知的临界保持压力，可能地，使用用于该即将断开离合器的预先得知的离合器扭矩/压力关系来实现。如本领域技术人员所理解的，离合器压力命令可被确定为变速器输入扭矩（T_I）和经校准的增益K的函数，即P=f(T_IN·K)。可以使用本方法100随着每次升档更新增益K。

参考图5并结合图4，可以使用一组示例曲线80来展示本方法。在升档期间，即将接通的离合器在填充持续时间T被快速填充，同时即将断开的压力命令（迹线84）根据经校准的形式（profile）被降低。该形式可经由本领域已知的过滤器确定。

还显示了PID迹线86和涡轮速度迹线81。在步骤102中，当在时间t0处启动升档时，即将接通的离合器压力（迹线83）快速上升，并保持填充持续时间T，且即将接通的离合器开始填充。如果填充持续时间T过长，则即将接通的离合器过充。如果填充持续时间T过短，则离合器填充不足。由此，对正确的填充持续时间T的准确得知和调节是必要的。通过本方法100提供了在升档期间这样做的一个方法。

在步骤104中，控制器26的PID逻辑引入了在大约t₁处由箭头91代表的经校准的PID误差。经校准的PID误差91又引起发生在离合器上的转差，由此在PID误差（箭头91）引入之后短时间内在涡轮速度（迹线81）中发生上涨（flare）82。即将断开的离合器压力（迹线84）响应于PID误差（箭头91）而快速下降，如在迹线84中通过短暂的压力降（箭头85）所表示的。在离合器转差处于或接近零之后，PID误差的初值应开始一短暂的校准时间量，例如大约100毫秒。在一个实施例中，PID误差（箭头91）的大小足以引起上涨82发生，所述上涨超出在没有上涨82时的迹线81的轨迹线水平（如用虚线所表示）大约20RPM至30RPM。

在步骤106中，在即将断开的压力超过压力波谷（箭头85）而稳定后控制器26记录该压力，即图5的迹线84。在该阶段，即将断开的离合器保持全部扭矩，而即将接通的离合器正完成其填充，在大约t₂处。用于该即将断开的离合器的扭矩/压力关系可以在该点记录在查找表中，且随后用于计算如上所述的所需增益（K）。上涨82被保持为一直超出该点，直至大约t₃。

在图4的步骤108中，控制器26确认即将接通的离合器是否填充过满、填充不满或被正确地充满。如上所解释的，PID积分项的轨迹线（图5的迹线86）可用来确认这一点。如果被正确地填充，则方法100行进至步骤112。否则，方法100行进至步骤110。

如图5中所示，当PID逻辑保持上涨82且即将接通的离合器完成其填充，PID逻辑通过快速降低即将断开的离合器压力（迹线84）而做出响应，如箭头85所表示。如果即将接通的离合器在该点时未被填充，则没有即将接通的扭矩，结果，PID逻辑将为即将断开的离合器压力（迹线84）开始增加其积分项的值（迹线86）。

即，如果观察到的PID响应是替换去到即将断开离合器的、因引入的PID误差（箭头91）而被去掉的所有压力，则即将接通的离合器的填充量事实上过低（迹线89）。对于填充过满（迹线87）来说情况是相反的，即，积分项将在即将接通的离合器的填充结束之前且在升档的扭矩相开始之前移除压力。正确的填充（迹线88）显示和反映在即将断开的压力中（迹线84）。

在步骤110中，可根据需要调节即将接通的离合器的填充脉冲（迹线83），以补偿步骤108的结果。可以根据需要增加或缩短持续时间T作为步骤110的一部分，例如通过在控制器26的逻辑中为下一次升档改变该变量。

在步骤112中，结果可以被存储在查找表中。作为步骤112的一部分，测量的即将断开的离合器压力和对应的扭矩之间的关系可以记录在以这些值索引的查找表中。

在步骤114中，可以由在步骤112中记录的查找表中的离合器压力和扭矩的值计算上述所需增益（K）。

在步骤116中，可以使用记录的值执行控制动作，例如但不局限于使用记录的值执行随后的换挡事件。

尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (8)

1.一种车辆，其包括：

具有涡轮的扭矩变换器；

变速器，其具有连接至涡轮的输入构件，并进一步具有多个离合器，在动力接通升档期间，所述多个离合器中的一个作为即将接通的离合器，而另一个作为即将断开的离合器；和

控制器，其具有比例-积分-微分（PID）逻辑，与涡轮和多个离合器通信，其中控制器被配置为：

在动力接通升档开始后，使对即将断开的离合器的压力命令降低至经校准的保持压力；

在即将接通的离合器的填充阶段使用PID逻辑，以将经校准的误差引入至即将断开的离合器的压力命令，从而在即将断开的离合器上引起经校准量的转差，并引起涡轮速度中发生作为结果的阈值量的上涨；

使用PID逻辑将经校准的上涨和转差的量保持在恒定的水平；

在保持上涨和转差的同时记录即将断开的离合器的离合器压力和对应的离合器扭矩；

在保持上涨和转差的同时使用PID逻辑的积分项的轨迹线确定即将接通的离合器的填充水平；和

使用填充水平、记录的离合器压力和记录的离合器扭矩中的至少一个调节即将接通的或即将断开的离合器的控制值。

2.如权利要求1所述的车辆，其中，控制器被进一步配置为：

在车辆中使用调节后的离合器控制值来控制随后的升档。

3.如权利要求1所述的车辆，其中所述上涨为至少比经校准的底线涡轮速度高20转每分钟（RPM）。

4.如权利要求1所述的车辆，其中调节离合器控制值包括调节增益值，所述增益值用于控制即将断开和即将接通的离合器中的一个。

5.如权利要求1所述的车辆，其中，控制器被进一步配置为：

调节离合器控制值包括增大或减小即将接通的离合器的填充持续时间。

6.如权利要求1所述的车辆，其中，控制器被进一步配置为：

在引入经校准的误差之前升档开始后且转差达到零后，等待经校准的持续时间。

7.一种方法，其用于在车辆内的动力接通升档期间确定离合器控制值，所述车辆具有即将接通的离合器、即将断开的离合器和具有涡轮的扭矩变换器，该方法包括：

在动力接通升档开始后，使对即将断开的离合器的压力命令降低至经校准的保持压力；

在即将接通的离合器的填充阶段，将控制器的比例-积分-微分（PID）逻辑将经校准的误差用于对即将断开的离合器的压力命令，从而在即将断开的离合器上引起经校准量的转差，并引起涡轮速度中发生作为结果的阈值量的上涨，所述上涨至少被底线涡轮速度高20转每分钟；

使用PID逻辑将经校准的上涨和转差的量保持在恒定的水平；

在保持转差和上涨的同时记录即将断开的离合器的离合器压力和对应的离合器扭矩；

在保持转差和上涨的同时使用PID逻辑的积分项的轨迹线确定即将接通的离合器的填充水平；和

使用填充水平、记录的离合器压力和记录的离合器扭矩来调节即将接通的或即将断开的离合器的控制值包括，调节用来控制即将断开和即将接通的离合器中的一个增益值和调节即将接通的离合器的填充量；

使用调节后的离合器控制值来控制车辆内随后的升档，其中，调节离合器控制值包括调节用于控制即将断开和即将接通的离合器中的一个的增益值。

8.如权利要求7所述的方法，还包括：

在引入经校准的误差之前升档开始后且转差达到零后，等待经校准的持续时间。

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