CN103895640A - 一种混合动力汽车的amt挡位控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种混合动力汽车的AMT挡位控制方法，根据城市公交客车的车速-时间历史统计信息制定一组道路工况，并针对每一种道路工况制定相对应的一套优化控制参数；在车辆行驶过程中自动采集行驶参数判断对应的道路工况，并由整车控制器采取相应的优化控制参数及能量分配模式，优化调整车辆电机和发动机的扭矩输出及能量回收。本发明能对运行在城市公交单轴混合动力客车能源进行合理的分配，在搭载AMT变速箱的情况下，不仅满足了整车的动力性，更重要的是有效地减少了燃油的消耗和污染物的排放，提高了燃油经济性。

Description

一种混合动力汽车的AMT挡位控制方法
技术领域
本发明涉及一种汽车的挡位控制方法，尤其涉及一种混合动力汽车的AMT挡位控制方法，属于混合动力汽车的技术领域。 
背景技术
随着能源紧缺的预警逐渐增强，以及越来越庞大的城市交通燃油消耗带来的巨大压力。包括混合动力在内的新能源汽车已经成为各个国家研究的重点对象。混合动力客车由于良好的燃油经济性和排放性，在未来的一个时期内具有很大的应用空间和发展潜力。混合动力汽车，是指车辆驱动系由两个或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系单独或共同提供。混合动力车辆的节能、低排放等特点引起了汽车界的极大关注并成为汽车研究与开发的一个重点。 
目前，重型汽车和新能源汽车具有总质量大、品种多、使用工况复杂多变等特点。为了满足这些汽车的使用特点，使其动力性和经济性尽可能达到最优状态。同时，变速器采用的挡位数的增多，加大了驾驶员的操纵难度和劳动强度，变速器的故障率上升，手动机械式操纵机构已不适应当今重型汽车的发展。为适应重型汽车和新能源汽车的高挡化、电子化、环保化的发展趋势，使其操纵自动化，具有重大的现实意义。由于1挡升2挡和2挡升3挡的传动比变化比较大，在AMT的换挡过程中存在冲击大的问题，常常会导致齿轮间打齿等问题，同时变速器中同步器和齿轮的磨损也很大，严重影响变速器的使用寿命。这就要求在换挡过程的发动机转速和变速器输入轴转速同步过程控制非常精确。但由于在实际换挡过程中车速是不受控制的惯性状态，随机性比较大，这就使得同步过程存在实际上的困难。 
发明内容
鉴于上述现有技术及应用现状存在的缺陷，本发明的目的是提出一种在车辆行驶工程中，能够根据对车辆行驶参数的采集，自动选择对应的道路工况，从而采取相应的能量管理策略的单轴混合动力客车能量分配方法，以解决目前单轴并联混合动力客车整车能量分配策略工况适应性差的问题。 
本发明的目的在于提供一种混合动力汽车的AMT挡位控制方法，所述离合器采用气动执行机构，选换挡采用双电机执行机构，各执行机构的控制采用PID比例、积分、微分控制法，且所述AMT挡位控制方法包括以下步骤： 
Ⅰ、变速器控制器TCU根据整车换挡规律的要求设定目标挡位；
Ⅱ、判断目标挡位：目标挡位为空挡，离合器分离后发动机怠速，挡位直接回至空挡；目标挡位为非空且无需选挡，离合器分离后脱挡至下一个挡位的同步点起始位置；目标挡位为非空且需选挡，离合器分离后挡位回至空挡，再进行选挡并挂挡；
Ⅲ、挂挡成功后，根据变速器输入轴转速控制发动机转速，当转速差小于标定值控制离合器结合，并在结合完毕后进入发动机油门控制模式、在挡运行。
进一步的，前述的混合动力汽车的AMT挡位控制方法，所述目标挡位设定后，同步发动机转速：通过变速器输入轴转速及目标挡位确定发动机目标转速，再根据挡位的升降状态对应发动机的修正转速，变速器控制器TCU将发动机转速信号发至发动机电子控制单元ECU，完成发动机转速的精确控制。 
进一步的，前述的混合动力汽车的AMT挡位控制方法，所述离合器采用气动执行机构，变速器控制器TCU控制各挡位电磁阀的驱动，进行PWM脉宽调节，控制气压计液压操纵离合器执行机构，以完成离合器分离和结合动作的控制。 
进一步的，前述的混合动力汽车的AMT挡位控制方法，所述选换挡采用双电机执行机构，变速器控制器TCU直接驱动电机，以机械方式完成选换挡动作的控制。 
进一步的，前述的混合动力汽车的AMT挡位控制方法，所述目标挡位换入后触发STG信号，挂挡开始，所述挂挡的流程包括以下步骤： 
Ⅰ、模式设定及输出设定换挡位置，将换挡位置请求至目标挡位的同步起始点；
Ⅱ、计算换挡电机的输出模式，同步过程对应电机的力输出模式，完成同步过程；
Ⅲ、进入锁止阶段，变速器控制器TCU控制换挡电机的PWM占空比输出，将换挡位置设定至目标挡位的设定点，确认挂挡成功完成挂挡。
本发明其较之于现有技术所具有的突出有益效果为： 
本发明提供的混合动力汽车AMT挡位控制方法，该离合器采用气动执行机构，选换挡采用双电机执行机构，各执行机构的控制采用PID比例、积分、微分控制法，该种PID控制方法可以减轻电机的输出扭矩对机构的冲击，减轻磨损，延长使用寿命。控制器TCU根据PID输出的值给出占空比来控制选换挡电机输出相应的力矩，从而实现换挡电机以一定的换挡力移动拨叉及接合套，最后通过位移传感器测出拨叉的移动位置。此外，输入轴转速传感器会同时将输入轴转速及时回馈给TCU，从而实现对整个同步过程的死循环控制。这种PID位置控制方法还可应用于通过电磁阀控制的液压气压执行机构，这种混合动力汽车的离合器控制机构就是采用气动执行机构，在PID计算调节方面依然采用跟调节选换挡执行机构的方法类似，只是将输出的电机占空比转换为开启电磁阀的占空比，实验证明这种改进是非常成功且有很大的应用价值。
附图说明
图1是本发明的流程框图。 
图2是本发明的驱动模式的流程图。 
图3是本发明的制动模式的流程图。 
具体实施方式
本发明提供了一种混合动力汽车AMT挡位控制方法，如图1、图2及图3所示：整个换挡过程均为变速器控制器TCU控制选挡电机15和换挡电机17动作的过程，通过选挡位置传感器16和换挡位置传感器18监控换挡指位移，由变速器控制器TCU控制选挡电机和换挡电机占空比的输出，从而达到改变挡位的过程。 
其中，离合器采用气动执行机构，选换挡采用双电机执行机构，各执行机构的控制采用PID比例、积分、微分控制法，且AMT挡位控制方法包括以下步骤： 
首先设定目标挡位，此过程要根据换挡规律的要求，通过判断当前车速信号和油门开度信号来确定目标挡位。确定完目标挡位后就进入过程2，过程2首先需要判断离合器是否已经分离，如果没有到达离合器的分开设定点，则会进入过程3，过程3中变速器控制器TCU则会通过输出PWM占空比信号的方法控制电磁阀的动作，以气源为动力达到离合器分离的目的。离合器分离完成后进入过程4。
在进入过程4的判断之前，首先要计算同步发动机转速；变速器控制器TCU根据采集到的车速信号乘以目标挡位的传动比得到变速器的输入轴转速，再根据当前状态是升挡还是降挡，通过查表的方式对输入轴转速进行修正，此时得到的输入轴转速就是发动机的目标转速。这一过程的作用使得目标挡位待啮合的齿轮组转速达到一致，以减轻齿轮组在啮合过程中对同步器的损害，从而达到延长同步器寿命的效果，转速计算完成后进入过程4。 
在过程4中，首先需要判断目标挡位是否为空挡：如果目标挡位为空挡，变速器控制器TCU控制换挡电机的占空比输出，用输出回空挡的模式将在挡变为空挡。换挡位置传感器监控换挡位置信号在设定的空挡最大值与最小值之间，则换挡成功。 
如果目标挡位不为空挡，则进入判断过程6，判断此次换挡过程是否需要选挡。具体判断过程以混合动力汽车6挡变速箱为例说明，如下： 1、2挡，3、4挡，5、6挡，R挡分别对应一个选挡格栅，并定义他们为位置1、2、3和4，这四个位置分别对应选挡位置传感器的一个电压值。首先变速器控制器TCU采集当前的选挡位置电压值，并对应1、2、3和4某一个值，再根据目标挡位的位置对应的选挡位置的值，通过判断两个值是否相等得到是否需要选挡：如果两个值相等，则不需要选挡；如果两个值不相等，则需要选挡，。 
判断完之后，如果不需要选挡，则进入过程9。当换挡过程在一个选挡格栅里，就不需要将挡位退到空挡位置，而是直接到下一个挡位的同步起始点位置，这样可以大大节省换挡时间，如上所述同步完发动机转速以后就可以挂入挡位。如果需要选挡，变速器控制器TCU控制换挡电机输出占空比将换挡指移动至空挡设定点，进入过程7回空挡，此过程也需要同步发动机转速。之后进入过程8，进行选挡过程。首先根据目标挡位设定输出设定选挡位置，每一个选挡过程对应一个选挡控制模式，每一个模式对应一个选挡电机的PID查表表格，根据当前选挡位置与请求选挡位置的差值输出相应的电机占空比，保证能够做到电机动作迅速，不超调，精确走位到选挡设定点。这次选挡过程也要有发动机转速的同步过程。选挡动作完成后进入过程10，换入目标挡位过程。 
当换挡过程触发过程10，则会有Shift To Gear，即STG信号触发附图3中的流程，挂挡过程开始。首先进入步骤201，挂挡过程开始，这个步骤要完成挂挡步骤的模式设定和输出设定换挡位置，把换挡位置请求道目标挡位的同步起始点。其次进入步骤202，及同步过程203，同样在此过程中，需要计算换挡电机的输出模式，同步过程对应电机的力输出模式，即换挡力控制，对应升挡和降挡都有各个挡位的换挡基础力、换挡累加力、换挡最大力，而2挡降1挡又单独对应一组换挡电机占空比，这是由于这两个挡位传动比较大的缘故。同步器的同步过程主要就是计算换挡力的大小。完成同步过程后进入步骤204的锁止阶 段。在此过程中变速器控制器TCU控制换挡电机占空比的输出，这个过程同步骤201的Start过程一样属于位置控制阶段，将换挡位置设定到目标挡位的设定点。随后进入步骤205，确认换挡成功，挂挡过程结束。 
挂挡过程结束后接着进行附图2中的过程11，如前所述进行发动机转速的同步，如果同步过程不成功进入过程13继续同步发电机转速，如果成功进入过程12，进行离合器的结合过程。完成离合器的结合过程，整个改变挡位的过程结束。 
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。 

Claims (5)

1.一种混合动力汽车的AMT挡位控制方法，其特征在于：离合器采用气动执行机构，选换挡采用双电机执行机构，各执行机构的控制采用PID比例、积分、微分控制法，且所述AMT挡位控制方法包括以下步骤：
Ⅰ、变速器控制器TCU根据整车换挡规律的要求设定目标挡位；
Ⅱ、判断目标挡位：目标挡位为空挡，离合器分离后发动机怠速，挡位直接回至空挡；目标挡位为非空且无需选挡，离合器分离后脱挡至下一个挡位的同步点起始位置；目标挡位为非空且需选挡，离合器分离后挡位回至空挡，再进行选挡并挂挡；
Ⅲ、挂挡成功后，根据变速器输入轴转速控制发动机转速，当转速差小于标定值控制离合器结合，并在结合完毕后进入发动机油门控制模式、在挡运行。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车的AMT挡位控制方法，其特征在于：所述目标挡位设定后，同步发动机转速：通过变速器输入轴转速及目标挡位确定发动机目标转速，再根据挡位的升降状态对应发动机的修正转速，变速器控制器TCU将发动机转速信号发至发动机电子控制单元ECU，完成发动机转速的精确控制。
3.根据权利要求1所述的混合动力汽车的AMT挡位控制方法，其特征在于：所述离合器采用气动执行机构，变速器控制器TCU控制各挡位电磁阀的驱动，进行PWM脉宽调节，控制气压计液压操纵离合器执行机构，以完成离合器分离和结合动作的控制。
4.根据权利要求1所述的混合动力汽车的AMT挡位控制方法，其特征在于：所述选换挡采用双电机执行机构，变速器控制器TCU直接驱动电机，以机械方式完成选换挡动作的控制。
5.根据权利要求1所述的混合动力汽车的AMT挡位控制方法，其特征在于：目标挡位换入后触发STG信号，挂挡开始，所述挂挡的流程包括以下步骤： 
Ⅰ、模式设定及输出设定换挡位置，将换挡位置请求至目标挡位的同步起始点；
Ⅱ、计算换挡电机的输出模式，同步过程对应电机的力输出模式，完成同步过程；
Ⅲ、进入锁止阶段，变速器控制器TCU控制换挡电机的PWM占空比输出，将换挡位置设定至目标挡位的设定点，确认挂挡成功完成挂挡。
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