CN103791081A

CN103791081A - 二元离合器组件的自适应的基于速度的控制

Info

Publication number: CN103791081A
Application number: CN201310529523.0A
Authority: CN
Inventors: R.B.德鲁戈斯
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2033-10-31
Also published as: US20140121916A1; DE102013221811B4; CN103791081B; DE102013221811A1; US8849526B2

Abstract

一种车辆包括发动机和传动器，后者包括执行自适应的基于速度的控制方法的控制器。所述传动器包括齿轮组，该齿轮组的每个具有多个节点，输入构件连续地连接到发动机和一个齿轮组，并且二元离合器组件作为输入构件连接到相同的齿轮组。对控制器编程以检测当车辆滑行时进入发动机制动状态的请求传动换挡。控制器还命令发动机速度至目标发动机速度的增加以回应请求的换挡，并且当发动机输出速度达到目标发动机速度时应用二元离合器组件。所述控控制器计算跨二元离合器组件的滑差并且随着时间调节目标发动机速度直到在目标发动机速度下完成目标滑差。

Description

二元离合器组件的自适应的基于速度的控制

技术领域

本公开涉及二元离合器组件的自适应的基于速度的控制。

背景技术

马达车辆传动典型地使用互连齿轮元件和离合器以联结可旋转的传动输入和输出构件，由此产生期望的传动速度比率。离合器可被构造为具有一系列的间隔的摩擦板的流体促动设备。促动液压活塞以将摩擦板压缩到一起并由此跨接合的离合器转换扭矩，或者停止离合器的一侧或任何互连的齿轮元件或节点的旋转。板式离合器典型地以各种级别的滑差的方式控制，使得离合器的状态的范围可以从完全应用到完全释放以及其间的任何位置。

在一些传动中，具有例如可选择的单向离合器、飞轮元件、或爪形离合器的二元离合器组件被单独使用或结合以上提及的旋转的和/或制动板离合器使用，以产生一个或多个齿轮状态。与传统板式离合器不同，二元离合器组件，如其名字所指出的，只具有两种可能的状态：完全应用和完全释放。当完全应用时，二元离合器组件防止在两个旋转方向上的旋转。当在完全释放状态中时，二元离合器组件在一个旋转方向上凭惯性滑行，由此二元离合器的一侧相对于另一侧有效地滑动。

发明内容

此处公开的车辆包括带有二元离合器组件的传动器。该传动器从发动机或其他原动机接收输入扭矩，并且包括一个或多个齿轮组，齿轮组的至少一个节点连接到二元离合器组件。二元离合器组件可为具有以上提及的两个状态的任何扭矩转换设备：完全应用和完全释放，即任何不存在任意部分接合状态的特征的设备。传动器的控制器与二元离合器组件和发动机通信。所述控制器自动地检测当车辆滑行时传动器进入发动机制动状态的被请求的换挡，例如从二档到低速的一档的换挡。

为了响应被请求的发动机制动换挡，控制器选择地将发生在跨二元离合器组件的滑差的量减少到目标滑差水平。这个控制行为包括将实际发动机速度逐步提高到校准的目标发动机速度。主动地控制实际发动机速度直到计算的跨二元离合器组件的滑差动达到目标滑差水平，其在所有实施例中为零或大约为零。如在此所使用的，术语“大约为零”能够包括零的可允许的小范围内的任意滑差值，例如0±5RPM或0±10RPM，取决于实施例。

在这样低的滑差水平，二元离合器组件可在没有过多的噪音、振动、不平顺性以及不损坏支柱或二元离合器组件的其他扭矩保持元件的情况下被应用。此后，控制器释放主动发动机速度控制，命令二元离合器组件的应用并最终将传动器换挡到被请求的发动机制动状态。根据在本发明范围之外现存的发动机和传动的控制算法，发动机控制模块或其他控制模块可在进入发动机制动状态后根据需要继续常规的发动机控制。

本控制方法的中心是自适应的速度控制。控制器基于计算的跨二元离合器组件的滑差水平自动地应用二元离合器组件。然而，如果在达到目标发动机速度之前的一段延长时间的计算的滑差为低/零，这可能意味着主动发动机速度控制已经被保持了太久，和/或目标发动机速度太高。因此，控制器可自动地适应/调节目标发动机速度，在这个示例中为降低目标发动机速度。调节后的目标发动机速度然后被记录在控制器的存储器中，并且整个过程在随后的请求发动机制动换挡开始时重复。

特别地，此处公开的车辆包括内燃机和传动器。传动器具有多个齿轮组，每个齿轮组具有多个节点。传动器还包括输入构件、二元离合器组件和控制器。输入构件连续地连接到发动机和一个齿轮组。二元离合器组件可作为输入构件连接到相同的齿轮组。控制器检测当车辆滑行时传动进入发动机制动状态的被请求的换挡，并以相应于检测到的被请求的换挡通过处理器发出命令朝着校准的目标速度增加发动机的输出速度。

控制器还可监测当主动控制输出速度朝向目标发动机速度时跨二元离合器组件的滑差水平。控制器当发动机输出速度达到目标速度或当滑差达到其目标滑差时命令二元离合器组件的应用。然后，控制器在应用了二元离合器组件后将传动器换挡到发动机制动状态。控制器周期性地用随着时间测定的量调节目标发动机速度，直到在目标发动机速度下实现了目标滑差。

一种方法包括通过控制器在车辆中进行检测当车辆滑行时到发动机制动状态的被请求的传动器的换挡。所述方法包括朝着校准的目标发动机速度逐渐增加发动机的输出速度，以回应被请求的换挡，并且然后监测跨二元离合器组件的滑动水平。当发动机的输出速度达到目标速度或者当滑差水平达到目标滑差时（无论谁先达到），应用二元离合器组件。然后用测定的量根据需要向上或向下调节目标发动机速度。

此处还公开了具有发动机的车辆的传动器。该传动器具有第一、第二和第三齿轮组，且每组齿轮组具有多个节点。该传动器还包括输入构件，其选择地连接到第一齿轮组并且连续地连接到第二齿轮组。输入构件接收来自发动机的输入扭矩。该传动器还包括二元离合器组件和控制器。二元离合器组件连接到第一和第二齿轮组。与发动机和二元离合器通信的控制器执行来自存储器的指令由此以执行上面提及的步骤。因而，跨二元离合器组件的滑差在其被应用之前被大部分地或完全地消除，由此减少震动二元离合器组件和由这种应用产生的任何噪音、振动和不平顺性。

本公开的上述特征和优势在结合附图时从用于执行本发明的最佳模式的下列详细的描述中是容易地明显的。

附图说明

图1为具有带有二元离合器组件的自动传动器的示例车辆的示意性图示，控制跨二元离合器组件的滑差以回应当车辆滑行时进入发动机制动状态的被请求的换挡；

图2为描述在本方法的执行中控制的车辆参数的迹线；

图3为描述在进入发动机制动状态的换挡之前二元离合器组件的自适应控制的示例方法的流程图。

具体实施方式

参见附图，在图1中示意性示出的示例车辆10具有内燃机12或其他原动机以及自动传动器14。传动器14被示出为示意性的杆系图，其将被本领域技术人员所理解。传动器14的至少一个节点连接到二元离合器组件25，例如，可选择的单向离合器、诸如元件F1的飞轮元件、爪形离合器、或只具有以上提及的完全应用/接合和完全释放的二元状态的任何其他离合器设备。

控制器60与二元离合器组件25和发动机12通信。控制器60被构造为检测当车辆10滑行时传动器14进入发动机制动状态的被请求的换挡。这种换挡需要应用二元离合器组件25，比如从二挡到低速的一档。然而，二元离合器组件25不能够总是基于要求立即被应用。例如，跨二元离合器组件25的滑差可在要求发动机制动的瞬间太高，使得二元离合器组件25的立即应用可能损坏二元离合器组件25的扭矩保持元件和/或致使换挡过程不平顺。控制器60通过实施方法100的指令的执行处理这类特定的控制问题，以下将参考图2和3描述这种示例。

图1的示例传动器14可包括输入构件15和输出构件16。输入和输出构件15和16通过多个齿轮组在期望的速度比下各自选择性地彼此连接。在图1的示例实施例中，传动器14为6速自动传动器，其具有三个行星齿轮组，即第一齿轮组20、第二齿轮组30以及第三齿轮组40。然而，在不脱离预期的发明范围的情况下，也可以使用其他构造。来自发动机12或其他原动机（比如电牵引马达）的输入扭矩（箭头T₁）通过传动器14被传输，使得输出扭矩（箭头T₀）最终被传输至输出构件16，并且此后被转换为驱动轮轴和驱动轮（未示出）。

图1的第一齿轮组20分别地可包括第一节点21、第二节点22和第三节点23。第二和第三齿轮组30和40也可同样地具有各自的第一、第二和第三节点。对于第二齿轮组30，第一、第二和第三节点各自为节点31、32和33。第三齿轮组30包括各自的第一、第二和第三节点41、42和43。

关于第一齿轮组20，其第一节点21通过互连构件18相继地连接到第三齿轮组40的第二节点42。第二节点22通过第一旋转离合器C456选择地连接到发动机12和输入构件15。同样地，第三节点23通过第二旋转离合器C35R选择地连接到发动机12和输入构件15。第三节点23通过第一制动离合器CB26选择地连接到传动器的固定构件45。如在此对所有离合器所使用的，字母“C”指“离合器”，“B”指“制动器”，并且各种数字指为特定的前行驱动齿轮模式，例如“R”为后退，“1”为一档，“2”表示二档等，这样直到六档。在离合器指定中没有“B”表示此特定的离合器为旋转离合器。

在图1的第二齿轮组30中,第一节点31通过二元离合器组件25选择地连接到第一齿轮组20的第二节点22。二元离合器组件25的接合将节点22和31锁定到传动器14的固定构件45。第二节点32通过另一互连构件28连续地连接到第三齿轮组40的第三节点43。第三节点33直接地或通过其他互连构件26连续地连接到输入构件15。第三齿轮组40的第一节点41通过第二制动离合器CB1234选择地连接到固定构件45。可选的传动器输出速度传感器48可根据输出构件16定位，且测定的输出速度作为附加控制信号（箭头49）传递给控制器60。

在图1中示意性示出的控制器60可被实施为与发动机12和PRNDL（停车、后退、空挡、行驶、低档）阀24通信的数字计算机设备或多个这样的设备。因而，控制器60直接地或通过发动机控制模块（未示出）接收发动机速度（箭头N_E）和PRNDL设置（箭头17）。控制器60选择地传输控制信号（箭头11）,其请求目标发动机速度，如以下参见图2和3所解释的，这示例性地回应PRNDL阀24进入低速一档（L）的移动、进入发动机制动状态，或者另外地检测出这样的被请求的换挡。传输发动机控制信号（箭头11）后，控制器60等待直到跨二元离合器组件25的滑差在应用二元离合器组件25之前达到阀值滑差。

在此处应意识到，由于车辆10中的生产变化，二元离合器组件25可能不会精确地在期望的瞬间出现。其为，每个发动机12可能有某种程度的变化（不论多小），其可导致回应接收到的发动机控制信号（箭头11）的实际发动机速度（箭头N_E）的变化。变化可不只存在于发动机速度中，也可体现为其他方式，其中测定和控制了发动机12或传动器14的控制器中的某些参数，包括液压变化、传动输入和/或输出速度变化等。

因此，控制器60被构造为随着时间周期性地调节或适应目标发动机速度以计入这种变化，并且由此微调二元离合器组件25结合发动机制动换挡一起应用的时刻。将在以下参照图3描述达到控制目标可能的方法。

从结构上来说，控制器60可包括连同有形的、非瞬时存储器29的至少一个处理器27，该存储器例如只读存储器（ROM）、闪存存储器、光存储器、附加的磁存储器等。控制器60还可包括随机存取存储器（RAM）、电可编程只读存储器（EPROM）、高速时钟、模拟数字转换（A/D）和/或数字模拟转换（D/A）电路和任何输入/输出电路或设备，以及任何合适的信号调节与缓冲电路。用于执行用于控制跨二元离合器组件25的方法100的指令被记录在存储器29中并且通过处理器27被执行。

结合图1的结构参见图2，实际发动机速度（N_E）连同跨二元离合器组件25的滑差（S）的水平一起被示出。振幅（A）被标示在纵轴上，同时时间（t）被标示在横轴上。从t₀到大约t₁，控制器60没有主动地控制发动机速度（N_E），并且二元离合器组件25保持释放/脱离。图1的车辆10在比如二档或更高档位的行驶状态中自由滑行。

车辆10的驾驶员可在期望发动机制动的瞬间做出决定。为了达到制动状态，驾驶员可将PRNDL档杆（未示出）换挡到低速一档（L），这在图2中大约t₁的时候发生。同时，在检测到请求的发动机制动换挡后，控制器60开始向校准的目标发动机速度（点50）逐渐提高发动机速度（N_E）。

随着发动机速度（N_E）升高，跨于图1中的二元离合器组件25的滑差（S）的水平开始降低。这发生主要是因为传动器14被构造为使得任何连接的节点（一个或多个），即直接连接到二元离合器组件25的任何节点，其在图1的示例中包括节点22和31，能够通过改变来自发动机12的输入速度被控制。在不脱离预期的发明范围的情况下，任何具有这种特定特征的传动器设计能够被相似地控制。

当跨二元离合器组件25的滑差（S）水平低于目标滑差水平（A1）时，例如零或者在其的校准的范围中，比如0±5RPM或者0±10RPM，控制器60传输离合器控制信号（图1的箭头13）到二元离合器组件25，由此应用二元离合器组件25。如迹线52所指出的，这发生在图2中大约t₃的瞬间，且迹线52表示二元离合器组件25被命令/被应用的状态。本方法的目标为确保随着时间控制器60使用的目标发动机速度与跨二元离合器组件25的零或低的非零的滑差的目标一致。因此，控制器60根据需要周期性地适应或调节目标发动机速度，使得目标发动机速度最终与目标滑差一致。

通过阐释的方法，时间间隔54可存在于跨二元离合器组件25的滑差实际上达到其目标滑差的瞬间（即在图2中大约t₂处）与发动机速度（N_E）达到目标发动机速度（点50）的瞬间之间。在图2中未示出的另一种可能的结果是滑差（S）的水平在发动机速度（N_E）达到目标发动机速度（点50）之前没有达到目标滑差水平（A1）。因而，控制器60被构造为通过根据需要自动地适应目标发动机速度（点50）以最小化和最终消除时间间隔54以解决两种可能的问题。即为，随着时间，目标速度（点50）应该发生在跨二元离合器组件25的滑差（S）达到其目标滑差的同一瞬间。

结合图1中所示的结构参见图3，描绘了用于方法100的示例实施例。在初始化（*）时，方法100执行步骤102。作为步骤102的部分，控制器60可确定车辆10是否滑行，以及驾驶员是否已经请求换挡到发动机制动状态。滑行可通过任何合适的方式检测到，包括通过测定传动输出速度，例如通过传动器输出速度传感器48。被请求的发动机制动换挡可通过PRNDL阀设置（箭头17）的测定或者通过任何其他合适的信号的测定或接收被检测到。控制器60以循环重复步骤102直到检测到这两种情况，然后接下去进行步骤104。

在步骤104，控制器60接下来通过发动机控制信号（箭头11）命令实际发动机速度（N_E）增加。结果，发动机速度（N_E）开始朝着校准的目标发动机速度增加，其通过图2中的点50表示。当发动机速度还在增加时，方法100继续进行步骤106。

在步骤106，控制器60计算或以其他方式监测跨二元离合器组件25的滑差水平以及变动的发动机速度（N_E）。步骤106承担确定目标滑差或校准的目标发动机速度是否已经达到。步骤104和106以循环重复直到发动机速度（N_E）达到目标发动机速度，和/或直到计算的跨二元离合器组件25的滑差达到目标滑差，此时来自步骤104的主动发动机速度控制不再继续。方法100继续进行步骤108。

在步骤108应用二元离合器组件25。控制器60可传输离合器控制信号（箭头13）到二元离合器组件25的任何相关的促动器以命令应用。此后，在继续进行步骤110之前，控制器60可因此将传动器14换挡到之前在步骤102请求的发动机制动状态。

在步骤110，控制器60确定是否去适应目标发动机速度。步骤110可包括计算在跨二元离合器组件25发生的滑差的水平允许安全地应用二元离合器组件25的瞬间的发动机速度（N_E）。步骤110可承担确定在达到目标发动机速度之前处于或接近其目标滑差的差有多久，例如，通过计时器，其可指出主动发动机控制被保持的时间长于需要的时间。

控制器60可计算在此刻出现的任何多余的发动机速度（N_E）。例如，如果设置了目标发动机速度N_T，并且在达到目标发动机速度之前达到了零滑差，在零滑差时的发动机速度，例如N_T-1，可被记录下来。然后，控制器60可确定目标发动机速度需要调节多少，在此为通过从N_T到N_T-1逐渐降低目标发动机速度。

如那些本领域技术人员所了解的，在比如图1的示例传动器14的多齿轮组传动器中，对传动器14的任何三个节点的速度的知晓允许控制器60确定任何其他节点的速度。例如，当二档要求制动离合器CB1234与CB26接合时，对发动机速度（N_E）的知晓允许控制器60确定节点33的旋转速度，因而使受影响的节点的速度为零。节点21和42以传动器14的输出速度旋转，其值能够通过图1的输出速度传感器48测定。跨二元离合器组件25的滑差可通过控制器60使用计算的节点22和31的速度计算，尤其是如果在二档中行进时进入发动机制动。一旦知道了跨二元离合器组件25达到其目标滑动水平时的发动机速度（N_E），方法100继续进行步骤112。

在步骤112，当在达到目标滑差之前达到目标发动机速度时，控制器60可确定发生在目标发动机速度时的滑差的水平。如果滑差相对于目标滑差太高，方法100继续进行步骤114。否则，方法100便完成了（**），且目标滑差与目标发动机速度足够一致。

步骤114可包括向上或向下调节目标发动机速度，然后在存储器22中记录新的目标发动机速度。步骤110和112告知发生在步骤114的行为。例如，如果在步骤110确定了存在过量的发动机速度，这意味着目标发动机速度太高。控制器60能够向下调节目标发动机速度。然而，如果在步骤112计算显示目标滑差在获得目标发动机速度前没有被达到，在步骤114的控制行为可包括向上调节目标发动机速度。方法100使用新记录的目标速度重新开始随后的发动机制动事件。

在二元离合器组件25的自适应速度控制中，将每个速度调节限制到小的校准的量（例如1或2RPM或在另一个实施例中小于5RPM）可能是有益的。这样做可有利于使明显超出二元离合器组件25的理想的目标发动机速度或理想的滑差速度的几率最小。

虽然实现本发明的最佳模式已被详细地描述，那些与本发明相关的技术的技术人员将意识到用于在附加权利要求的范围内实践本发明的各种替代的设计和实施例。

Claims

1.一种车辆，包括：

内燃机；以及

传动器，其具有：

多个齿轮组，每组具有多个节点；

输入构件，其连续地连接到发动机和一个齿轮组；

二元离合器组件，其作为输入构件连接到相同的齿轮组；以及

控制器，其与发动机和二元离合器通信，其中控制器包括处理器和带有记录的目标滑差的存储器，并且其中控制器可操作以：

检测当车辆滑行时传动器进入发动机制动状态的被请求的换挡；

通过所述处理器命令发动机速度朝着目标发动机速度增加以回应检测到的被请求的换挡；

计算当朝着目标发动机速度增加发动机速度时跨二元离合器组件的滑差的水平；

当发动机输出速度达到目标发动机速度时命令二元离合器组件的应用；

将传动器换挡到发动机制动状态；以及

周期性地用校准的量调节目标发动机速度直到在目标发动机速度下达到目标滑差。

2.根据权利要求1所述的车辆，其中当在发动机速度达到目标发动机速度的瞬间计算的滑差水平超过目标滑差时，所述控制器向上调节目标发动机速度，且当在发动机速度达到目标发动机速度之前达到目标滑差时，控制器向下调节目标发动机速度。

3.根据权利要求1所述的车辆，进一步包括PRNDL阀，其中发动机制动状态为低速一档状态，并且控制器被构造为通过接收来自PRNDL阀的信号部分地检测被请求的换挡。

4.根据权利要求1所述的车辆，其中所述控制器被构造为当在发动机速度达到目标发动机速度的瞬间计算的滑差水平超过目标滑差时，其向上调节目标发动机速度不超过2RPM。

5.根据权利要求1所述的车辆，其中所述控制器被构造为当在发动机速度达到目标发动机速度之前达到了目标滑差时，其向下调节目标发动机速度不超过2RPM。

6.具有发动机的车辆的传动器，所述传动器包括：

第一、第二和第三齿轮组，每个具有多个节点；

输入构件，其选择地连接到第一齿轮组并且相继地连接到第二齿轮组，其中所述输入构件接收来自发动机的输入扭矩；

二元离合器组件，其连接到第一和第二齿轮组；以及

控制器，其与发动机和二元离合器组件通信；

其中所述控制器包括处理器和有形的、非瞬时存储器，其上记录有指令，该指令用于当车辆滑行时在执行从前行的驱动挡位到发动机制动状态的传动器的请求换挡之前增加发动机的输出速度到目标发动机速度，并且其中控制器被构造为执行来自存储器的指令，以由此：

检测传动器的请求换挡；

通过处理器命令发动机速度朝向目标发动机速度增加，以回应检测到的请求换挡；

当朝向目标发动机速度增加发动机速度时，计算跨二元离合器组件的滑差水平；

当发动机速度达到目标发动机速度时，命令二元离合器组件的应用；

将传动器换挡到发动机制动状态；以及

周期性地调节目标发动机速度以校准的量，直到在目标发动机速度下达到目标滑差。

7.根据权利要求6所述的传动器，其中当在发动机速度达到目标发动机速度的瞬间计算的滑差水平超过目标滑差时，控制器周期性地用不大于5RPM的校准的量向上调节目标发动机速度，以及当发动机速度达到目标发动机速度之前达到了目标滑差时用不大于5RPM的校准的量向上调节目标发动机速度。

8.根据权利要求6所述的传动器，其进一步包括固定构件和第一制动离合器，其中第一制动离合器在当将传动器换挡进入发动机制动状态时选择地接合以将第三齿轮组的节点连接到固定构件。

9.根据权利要求8所述的传动器，其进一步包括第二制动离合器，其中第一、第二和第三齿轮组各自具有第一、第二和第三节点，并且其中第一齿轮组的第三节点和第三齿轮组的第一节点通过各自的第二制动离合器和第一制动离合器的促动选择地连接到固定构件。