CN104179965B - 一种自动变速器起步扭矩控制方法 - Google Patents

Abstract

一种自动变速器起步扭矩控制方法，包括：判断离合器是否已经进入离合器扭矩传递控制阶段；通过油门踏板传感器检测当前油门开度，并根据发动机工作特性，查取当前油门下发动机的经济性或动力性工作点所对应的发动机扭矩，将该扭矩作为离合器控制的目标扭矩；查取扭矩控制阶段离合器控制的目标时间，计时器开始计时；计算扭矩步长和控制扭矩，并根据扭矩步长和控制扭矩改变发动机扭矩；判断控制扭矩是否达到目标值，并在控制扭矩达到目标值时进入转速同步阶段；判断发动机转速与变速器输入轴转速是否同步，并在发动机转速与变速器输入轴转速同步时，进入离合器快速闭合阶段。该方法可以使发动机快速达到经济性或动力性工作区。

Description

一种自动变速器起步扭矩控制方法

技术领域

本发明属于汽车自动控制技术领域，涉及一种自动变速器起步扭矩控制方法。

背景技术

AMT变速器也称自动变速器，是电控机械自动变速器的简称。它是在干式摩擦离合器和手动固定轴式齿轮变速器的基础上加装微机控制的自动变速系统。因此，既具有液力自动变速器的自动变速优点，同时又保留了原手动变速器齿轮传动效率高、成本低、结构简单、易于制造的优势。

其中，AMT自动变速器通过若干个齿轮和同步器，来实现车辆前进或后退所要求的变速器输入轴与输出轴的变速比。当需要改变车速时，是通过调整变速杆的位置来实现的，也就是常说的换挡。换挡时，需要先分离离合器，具体操作是：退出当前档位、选档、换档，最后再控制离合器的结合。

众所周知，汽车的起步在车辆驾驶过程中起着至关重要的作用，其性能品质与驾驶员开车时的方便性和舒适性密切相关。在起步过程中，如果离合器结合太快，会产生冲击，降低舒适性，甚至有可能导致发动机熄火；如果结合太慢，则离合器的摩擦时间过长，有可能使离合器因过热而烧坏。通常的起步扭矩控制，采用标定的方法，在动力性和舒适性之间取平衡，但是都没有考虑发动机工作的动力性与经济性的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种自动变速器起步扭矩控制方法，该控制方法将发动机转速稳定在经济性或动力性工作点附近，达到平稳、舒适起步的效果，从而提高车辆的经济性和动力性。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：一种自动变速器起步扭矩控制方法，包括以下步骤：步骤一、判断离合器是否已经进入离合器扭矩传递控制阶段；步骤二、通过油门踏板传感器检测当前油门开度，并根据发动机工作特性，查取当前油门下发动机的经济性或动力性工作点所对应的发动机扭矩，将当前油门下发动机的经济性或动力性工作点所对应的发动机扭矩作为离合器控制的目标扭矩；步骤三、查取扭矩控制阶段离合器控制的目标时间，计时器开始计时；步骤四、计算扭矩步长和控制扭矩，并根据扭矩步长和控制扭矩改变发动机扭矩；步骤五、判断控制扭矩是否达到目标值，并在控制扭矩达到目标值时进入转速同步阶段；步骤六，判断发动机转速与变速器输入轴转速是否同步，并在发动机转速与变速器输入轴转速同步时，进入离合器快速闭合阶段。

根据本发明的一个实施例，在步骤二中：当发动机以小油门启动时，选取经济性工作点；当发动机以大油门启动时，选择动力性工作点。

根据本发明的一个实施例，在步骤二中：当发动机以大油门启动时，选取的目标扭矩为削减后的发动机扭矩；当发动机以小油门启动时，选取的目标扭矩即为该油门对应的经济性工作点所对应的发动机扭矩。

根据本发明的一个实施例，在步骤四中，扭矩步长和控制扭矩的计算公式为：扭矩步长＝180*已经用去的滑摩时间/控制目标时间-90；

控制扭矩Kn＝当前扭矩+(sin(扭矩步长Kn)-sin(扭矩步长Kn-1))*(目标扭矩-当前扭矩)/2。

根据本发明的一个实施例，在步骤五中，若控制扭矩没有达到目标值，则判断油门是否有突变；若油门没有突变，则重新判断控制扭矩是否达到目标值；若油门有突变则重新查取目标扭矩和控制目标时间，并对剩余控制时间进行修正，并在修正后返回步骤四。

根据本发明的一个实施例，判断油门是否有突变的步骤包括：判断油门变化率是否大于设定值，以及判断油门开度是否大于设定值，当油门变化率和油门开度都大于对应的设定值时判定油门发生突变。

根据本发明的一个实施例，修正后的剩余控制时间＝再次查取的控制目标时间-已经用去的滑摩时间+控制时间修正值，其中控制时间修正值为理想的控制目标时间与实际达到控制目标的时间的差值。

根据本发明的一个实施例，所述控制目标时间和所述控制时间修正值均来自预先提供的标定表格，且它们的数值均与油门大小相匹配。

根据本发明的一个实施例，步骤六包括：判断发动机转速和变速器输入轴转速的转速差是否小于一预定值；若转速差小于预定值，则判断此时的目标扭矩是否与油门开度相对应，目标扭矩是否经过了削减；若目标扭矩未经过削减，则直接进行转速是否同步的判断；若目标扭矩经过削减，则逐步提高发动机扭矩，直到达到油门对应的扭矩，并在发动机扭矩达到油门对应的目标扭矩后再次进行转速的同步及转速是否同步的判断。

根据本发明的一个实施例，转速是否同步的判断包括：判断发动机转速和变速器输入轴转速的转速差是否小于该预定值；以及判断发动机转速和变速器输入轴转速的转速差是否在预定的时间内都小于该预定值。

本发明的有益效果在于：

本发明以经济性或动力性工作区的发动机扭矩为离合器控制的目标扭矩，离合器扭矩与发动机扭矩在该点平衡，维持发动机匀速转动或在一个小范围内变动，可以保持发动工作在经济性范围内，减少燃油消耗，或者保持在动力性工作区内，提高动力性，从而在产品生命周期内，提高了整车的经济性和动力性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明电控机械自动变速器起步控制过程图。

图2为本发明自动变速器起步控制流程的逻辑图。

图3为本发明转速同步标志位处理流程的逻辑图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

如图1所示，电控机械自动变速器的起步过程包括五个阶段：

第一阶段，快速消除离合器自由间隙阶段，此阶段离合器的主动盘和从动盘没有接触，离合器没有滑动摩擦，没有扭矩传递；

第二阶段，达到半结合点阶段，离合器的主动盘和从动盘接触并开始滑动摩擦，但摩擦力小于使车辆移动的力，车辆静止；

第三阶段，扭矩同步阶段，离合器的摩擦力克服车辆的静摩擦力，车辆移动，发动机转速增加，变速器输入轴转速增加，摩擦扭矩增加到设定值时保持；

第四阶段，转速同步阶段，摩擦扭矩保持不变，发动机转速继续增加，直到发动机转速与输入轴转速同步，进入第五阶段；

第五阶段，转速同步，离合器快速闭合。

本发明主要是通过对上述第三阶段到第五阶段的过程进行控制，通过在已确定起步控制程序的电子控制自动变速器中，根据油门大小设定预期的发动机工作点，定义离合器控制目标扭矩，改变标定时间，而是发动机可以快速达到理想的动力性或经济性工作点，从而可以延长发动机在理想工作区的工作时间，提高发动机工作的经济性或动力性。

大体上而言，本发明主要包括如下步骤：

步骤一、判断是否已经进入离合器扭矩传递控制阶段；

在本发明中，若车辆已经发出起步命令，并且已经经历离合器自由间隙消除阶段和离合器半结合阶段，则表明车辆已经进入离合器扭矩传递控制阶段。

步骤二、利用油门踏板传感器获取当前油门值，根据发动机的工作特性表，查取当前油门下，发动机的经济性或动力性工作点，得到对应的发动机转速和发动机扭矩，将查取的发动机转速和发动机扭矩分别作为离合器的控制目标扭矩TargetControltorque和控制目标转速；

在该步骤中，选择经济性或动力性工作点的发动机扭矩作为离合器控制的目标扭矩的意义在于，离合器扭矩与发动机扭矩在该点平衡，维持发动机匀速转动或在一个小范围内变动，可以保持发动机工作在经济性范围内，减少燃油消耗，或者保持发动机工作在动力性工作区内，提高动力性。

在本实施例中，具体是选取发动机动力性工作点，还是经济性工作点作为理想工作点是按照油门大小进行选择的，在小油门启动时选取经济性工作点，大油门启动时选择动力性工作点。

另外需要说明的是，当车辆采用大油门启动时，需要对发动机的扭矩进行削减控制，以避免扭矩过大造成的起步冲击；也就是说，在大油门起步时，离合器的控制目标扭矩和控制目标转速为削减后的发动机扭矩和发动机转速，在小油门起步时，离合器的控制目标扭矩和控制目标转速即对应该油门的经济性工作点所对应的发动机扭矩和发动机转速。

步骤三、由标定表格查取扭矩控制阶段离合器控制目标时间Timetarget1，计时器开始计时。

在该步骤中，控制目标时间来自标定表格，标定表格值与油门大小相关。标定表格是依据本发明的方法经过无数次试验数据的不断修正后获得。

步骤四、根据当前扭矩CurrentTorque与目标扭矩TargetControltorque的扭矩差torquedifference计算控制过程中各步的扭矩步长Stepsize和控制扭矩Controltorque，并根据计算的扭矩步长和控制扭矩逐步改变发动机的扭矩。

在本发明中，由于发动机的目标扭矩是由当前扭矩通过扭矩的一步步变化而得到的，因此，在控制过程的每一步都需要计算该步中需要改变的扭矩量(即扭矩步长)以及该步结束后需要达到的扭矩值(即控制扭矩)，以将其作为下一步扭矩改变的基础。

在本发明中，第n步的扭矩步长StepsizeKn＝180*Time Kn(已经用去的滑摩时间)/Timetarget1-90；

第n步的控制扭矩Controltorque Kn＝CurrentTorque+(sin(StepsizeKn)-sin(StepsizeKn-1))*currenttorquedifference/2；

在本发明中，选取上述扭矩控制算法的意义在于，在开始控制时，离合器的扭矩增加比较慢，起步更舒适；并且可以在起步时，快速提高发动机转速至经济性或动力性工作区，提高了响应速度，还可以充分利用发动机的转动惯量，使离合器的主动盘和从动盘的结合更快。控制方法的要点在于，在满足舒适性要求的前提下，尽快完成扭矩同步，使得发动机有更长的时间工作在动力性或经济性工作区。

步骤五、在各步动作结束后，判断当前的控制扭矩是否达到目标值，若到达目标值则保持，并进入转速同步阶段；若当前的控制扭矩没有达到目标值，则判断油门是否有突变，若油门没有改变，则重新判断控制扭矩是否达到目标值；若油门改变则重新查取目标扭矩和控制目标时间，并对剩余控制时间进行修正，并在修正后返回步骤四。

在该步骤中，当控制扭矩达到目标值时，发动机转速也同时达到目标值，因此，在转速同步阶段主要改变的是离合器输入轴的转速，使离合器输入轴转速逐渐靠近发动机转速。

在该步骤中，判断油门是否有突变的意义在于，当在起步过程中，若油门发生突变，则发动机扭矩突然增加，如果仍然保持离合器控制扭矩不变，会使得发动机转速快速增加，增加滑动摩擦。而且油门改变时，发动机的经济性和动力性区间也会随之改变，因此需要重新计算。

在该步骤中，再次查取得到的控制目标时间为Timetarget2，控制目标扭矩为targettorque2，需要注意的是，此时的控制目标时间是假定从开始控制即采用该油门时，合理的控制时间。因此，为了减少滑动摩擦，需要进行控制切换。实际剩余的控制时间为：timeleft＝timetarget2-Time Kn(已经用去的滑摩时间)+控制时间修正值。

控制时间修正值表示理想的控制目标时间与实际控制目标时间的差值，其从标定表格查取，且该值与油门大小有正相关性。

步骤六、判断发动机转速与变速器输入轴转速是否同步，在发动机转速与变速器输入轴转速同步时，进入离合器快速闭合阶段。

在该步骤中，在判断发动机转速与输入轴转速同步之前，先判断此时的目标扭矩是否与油门开度相对应，即目标扭矩是否经过了削减。若未经过削减(对应小油门起步)，直接进行转速是否同步的判断。若是扭矩经过削减(对应大油门起步)，则需先逐步提高发动机扭矩，直到达到油门对应的最终目标扭矩，在这个过程中，控制离合器扭矩跟随发动机扭矩，保持微滑摩，使离合器输入轴转速跟随发动机转速改变，而在此过程中也可实现发动机转速和离合器输入轴转速的同步。当离合器扭矩达到未削减的最终目标扭矩时，再进行转速是否同步的判断。

在该步骤中，若转速差在预定时间zerosliptimer(如50ms)内都小于标定值Zeroslip(如20rpm)，则表明发动机转速与输入轴转速同步。

在该步骤中，提高发动机扭矩时扭矩的增加率来自标定表格，该值与当前扭矩与最终目标扭矩的差值正相关。如扭矩差为20N.m，发动机扭矩增加率设为200N.m/s，扭矩差为35N.m,发动机扭矩增加率设为300N.m/s。

本发明在大油门起步时，通过扭矩缩减，使发动机先到达经济性工作区，先进行转速的同步，再提升扭矩，使其与油门大小相对应，其意义在于，可以减少冲击，提高舒适性，在经济性工作区进行转速同步之后，保持微滑摩，通过恢复发动机扭矩，最终达到与油门对应的最终目标扭矩，可以提高响应速度和动力性，并可减少滑动摩擦功，减少摩擦热的产生。具体地，如图2及图3所示，本发明的电控机械式自动变速器起步控制方法包括起步控制流程和转速同步标志处理流程。

图2所示为起步控制处理流程，其具体包括如下：1)步骤101：开始；2)步骤102：判断是否进入了扭矩传递控制阶段，若是，则转入步骤103，若否，则重新返回步骤101；3)步骤103：根据当前油门值由发动机的工作特性表中查取离合器控制的目标扭矩，根据当前油门值由标定表格查取离合器控制目标时间；4)进入步骤104，计时器开始计时，计算各步的扭矩步长和控制扭矩，通过扭矩步长和控制目标扭矩改变发动机扭矩；5)在步骤105进行逻辑判断，判断离合器的当前控制扭矩是否等于目标扭矩，若是，进入步骤108的转速同步标志位处理流程，若否，则进入步骤106；6)步骤106：判断离合器控制目标扭矩变化请求标志位是否为1。当油门变化率大于设定值(如100％/s)，同时，油门开度大于其对应的设定值(如50％)时，设离合器扭矩变化请求标志位为1，若是，进入步骤107重新查取目标扭矩，若否，则返回步骤105，在扭矩改变后继续判断；7)在步骤107中重新查取目标扭矩和控制目标时间，计算修正后的剩余控制时间；8)在步骤108进入转速同步标志位处理流程；9)进入步骤109判断发动机转速与输入轴转速是否同步，即转速同步标志位是否为1，若是，进入离合器快速闭合控制阶段110；若否，则返回步骤108。

图3所示为转速同步标志位处理流程，其具体步骤如下：(1)步骤201：开始，进行转速同步；(2)步骤202：判断发动机与输入轴的转速差是否小于设定值(如20rpm)，若是则进入步骤203，否则返回到步骤201的开始状态，继续改变转速；(3)步骤203：判断目标扭矩是否经过削减，若是则进入步骤204，若否则进入步骤206；(4)步骤204：从标定表格查取发动机扭矩增加率，按照此增加率改变发动机扭矩，离合器控制扭矩跟随发动机扭矩，然后进入步骤205；(5)步骤205：判断发动机扭矩是否等于最终目标扭矩(油门开度对应的扭矩)，若是，进入步骤206，若否则返回到步骤204重新查取；(6)步骤206：保持当前离合器的控制扭矩，计时器开始计时，并进入步骤207；(7)步骤207：判断计时器时间是否超过设定值(如50ms)，若是则进入步骤208，若否则返回到步骤206继续计时；(8)步骤208：设定转速同步标志位为1。

当发出车辆起步命令后，离合器即进入离合器自由间隙消除控制阶段。通过本发明的方法，在离合器到达半结合点之后，按油门大小计算当前的离合器控制目标扭矩，将目标扭矩设定在发动机的经济性或动力性工作点。采用本发明的离合器扭矩控制方法，可以使得发动机的转速快速提高，达到经济性或动力性工作区，而可以使发动工作在经济性范围内，减少燃油消耗，或者保持在动力性工作区内，提高动力性。

利用本发明的方法，可以在开始控制时，使离合器的扭矩增加较慢，减小了起步初始阶段的冲击，使起步更加舒适；并且在起步阶段，发动机转速快速提高至经济性或动力性工作区，提高了响应速度，缩短了扭矩传递阶段的时间，而可以在满足舒适性要求的前提下，尽快完成扭矩同步，缩短了离合器的响应时间，使得发动机有更长的时间工作在动力性或经济性工作区，达到起步平稳、快速，同时保护离合器的目的。

本发明的离合器扭矩控制方法在大油门时，通过扭矩缩减，先到达经济性工作区，进行转速同步，再提升扭矩，而可以减少起步阶段的冲击，提高舒适性，转速同步之后，保持微滑摩，通过恢复发动机扭矩，最终达到与油门对应的目标扭矩，是为了减少滑摩功，减少摩擦热的产生。

本发明采用发动机工作特性点为控制目标的控制方法，使TCU各种离合器起步扭矩控制方法和功能更加完善。

上述的实施例是以AMT自动变速器为例对本发明的起步控制方法进行说明，但可以理解地，本发明的自动变速器的起步控制方法还适用于DCT或其它等类似的自动变速器。

以上所述，仅为本发明说明书描述之实现本发明具体实施例的详细说明与图式，用于例证而非限制，但本发明的特征并不局限于此，本领域技术人员显然理解，本发明的所有范围应以其权利要求的保护范围为准，在不背离所附权利要求书所界定的发明精神和发明范围的前提下，凡根据本发明的精神与其类似变化而实施的其它实施例，皆应包含在本发明的保护范畴之中。

Claims (10)

1.一种自动变速器起步扭矩控制方法，其特征在于：所述控制方法包括以下步骤：

步骤一、判断离合器是否已经进入离合器扭矩传递控制阶段；

步骤二、通过油门踏板传感器检测当前油门开度，并根据发动机工作特性，查取当前油门下发动机的经济性或动力性工作点所对应的发动机扭矩，将当前油门下发动机的经济性或动力性工作点所对应的发动机扭矩作为离合器控制的目标扭矩；

步骤三、查取扭矩控制阶段离合器控制的目标时间，计时器开始计时；

步骤四、计算扭矩步长和控制扭矩，并根据扭矩步长和控制扭矩改变发动机扭矩；

步骤五、判断控制扭矩是否达到目标值，并在控制扭矩达到目标值时进入转速同步阶段；

步骤六，判断发动机转速与变速器输入轴转速是否同步，并在发动机转速与变速器输入轴转速同步时，进入离合器快速闭合阶段。

2.根据权利要求1所述的自动变速器起步扭矩控制方法，其特征在于：在步骤二中：当发动机以小油门启动时，选取经济性工作点；当发动机以大油门启动时，选择动力性工作点。

3.根据权利要求2所述的自动变速器起步扭矩控制方法，其特征在于：在步骤二中：当发动机以大油门启动时，选取的目标扭矩为削减后的发动机扭矩；当发动机以小油门启动时，选取的目标扭矩即为该油门对应的经济性工作点所对应的发动机扭矩。

4.根据权利要求1所述的自动变速器起步扭矩控制方法，其特征在于：在步骤四中，扭矩步长和控制扭矩的计算公式为：

扭矩步长＝180*已经用去的滑摩时间/控制目标时间-90；

控制扭矩Kn＝当前扭矩+(sin(扭矩步长Kn)-sin(扭矩步长Kn-1))*(目标扭矩-当前扭矩)/2。

5.根据权利要求1所述的自动变速器起步扭矩控制方法，其特征在于：在步骤五中，若控制扭矩没有达到目标值，则判断油门是否有突变；若油门没有突变，则重新判断控制扭矩是否达到目标值；若油门有突变则重新查取目标扭矩和控制目标时间，并对剩余控制时间进行修正，并在修正后返回步骤四。

6.根据权利要求5所述的自动变速器起步扭矩控制方法，其特征在于：判断油门是否有突变的步骤包括：判断油门变化率是否大于设定值，以及判断油门开度是否大于设定值，当油门变化率和油门开度都大于对应的设定值时判定油门发生突变。

7.根据权利要求5所述的自动变速器起步扭矩控制方法，其特征在于：修正后的剩余控制时间＝再次查取的控制目标时间-已经用去的滑摩时间+控制时间修正值，其中控制时间修正值为理想的控制目标时间与实际达到控制目标的时间的差值。

8.根据权利要求7所述的自动变速器起步扭矩控制方法，其特征在于：所述控制目标时间和所述控制时间修正值均来自预先提供的标定表格，且它们的数值均与油门大小相匹配。

9.根据权利要求1所述的自动变速器起步扭矩控制方法，其特征在于：步骤六包括：判断发动机转速和变速器输入轴转速的转速差是否小于一预定值；若转速差小于预定值，则判断此时的目标扭矩是否与油门开度相对应，目标扭矩是否经过了削减；若目标扭矩未经过削减，则直接进行转速是否同步的判断；若目标扭矩经过削减，则逐步提高发动机扭矩，直到达到油门对应的扭矩，并在发动机扭矩达到油门对应的目标扭矩后再次进行转速的同步及转速是否同步的判断。

10.根据权利要求9所述的自动变速器起步扭矩控制方法，其特征在于：转速是否同步的判断包括：

判断发动机转速和变速器输入轴转速的转速差是否小于该预定值；以及

判断发动机转速和变速器输入轴转速的转速差是否在预定的时间内都小于该预定值。