CN104196994A - 一种双离合器自动变速器跛行回家控制方法 - Google Patents

一种双离合器自动变速器跛行回家控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种双离合器自动变速器跛行回家控制方法，包括：采集车速信号、离合器输入转速信号、内输入轴转速信号、外输入轴转速信号、输出轴转速信号、换挡拨叉位置信号、第一离合器压力信号、第二离合器压力信号；当所述第一离合器压力信号和所述第二离合器压力信号全部丢失时，根据所述车速信号、所述离合器输入转速信号和当前挡位的速比校验当前挡位是否匹配；如果当前挡位匹配，保持当前挡位行驶，如果当前挡位不匹配，进行奇偶挡位切换，并且如果当前车速高于预定值时，仅允许向低挡位切换。本发明能够在离合器压力信号全部丢失的条件下保持车辆正常行驶而不停车，提高了行车安全性。

Description

一种双离合器自动变速器跛行回家控制方法
技术领域
本发明涉及汽车变速器控制领域，具体涉及双离合器自动变速器跛行回家的控制方法。
背景技术
双离合器自动变速器包括两个同轴嵌套或平行布置的离合器，同轴、内外嵌套布置的内输入轴和外输入轴，输出轴，布置在输出轴上的多个同步器装置、多个换挡拨叉以及1个差速器组成。变速器奇、偶数挡主动齿轮分别布置在内、外输入轴上，通过两个离合器的切换以及不同同步器动作，实现扭矩变换和输出。
跛行回家功能是指在变速器出现某些零部件出现损坏，无法完成正常的使用功能，但是还能够在一定范围内实现车辆动力的输出，可以利用当前功能完好的一部分零部件完成变速器的功能。
在行车过程中，电子控制单元(ECU)需要通过各种传感器来获取发动机转速信号、发动机扭矩信号、车速信号、挡位信号、油门开度信号等不同组别的信号从而对双离合器自动变速器进行控制实现自动换挡。参考图1，以湿式双离合器自动变速器为例，实现自动换挡功能需要自动变速箱控制单元(TCU)通过自动变速器内部的传感器采集不同的信号，其中离合器转速传感器1采集离合器输入转速信号(即离合器主动盘转速，一般等于发动机转速)，输出轴转速传感器2采集第一输出轴13的转速信号，内输入轴转速传感器3采集内输入轴11的转速信号，外输入轴转速传感器4采集外输入轴12的转速信号，2/6挡拨叉位置传感器5、5/N挡拨叉位置传感器6、3/1挡拨叉位置传感器7、R/4挡拨叉位置传感器8分别采集四个换挡拨叉位置信号，第一离合器压力传感器9采集第一离合器压力信号，第二离合器压力传感器10采集第二离合器压力信号，图1中的双离合器还存在第二输出轴14，当然也能够为该输出轴14设置转速传感器。但在某些特殊情况下，例如在行驶时频繁启停或切换挡位，会造成双离合器自动变速器内部的信号传感器过热使两个离合器压力传感器9、10全部失效，或者由于线路故障等原因造成两个离合器压力传感器9、10全部失效，虽然双离合器自动变速器的机械执行功能仍然正常，但此时TCU由于无法获取两个离合器的实际工作压力，无法继续进行自动变速器的控制而使整车进入故障模式，离合器脱开使整车突然失去动力而失速或者停车，而当一段时间后传感器温度下降再次工作时，TCU获得信号后又控制自动变速器恢复工作，整车突然加速，而在行车过程中突然失速、停车或者加速是十分危险的，尤其是在高速公路上行驶时。
现有的双离合器式自动变速器跛行回家的控制逻辑如图2所示，当内输入轴或者外输入轴转速传感器中的一个发生故障而另外一个仍然正常时，则控制车辆停止，然后控制换挡机构使奇偶挡同时在挡行驶，并基于正常的传感器的检测输出来计算异常的传感器所对应的输入轴转速，从而实现跛行回家功能。但是，首先该方法的实现前提是两个输入轴转速传感器中仍然有一个能够正常工作，在整组输入轴转速传感器全部异常时无法实现跛行回家功能；其次，该方法仍然需要停车进行挡位切换，这在行车过程中仍然是十分危险的；再次，该方法只能以设定的挡位行驶，而无法进行正常的挡位切换，但当道路情况复杂，或者在高速公路上行驶时，必须进行顺畅的挡位切换才能保证安全。
发明内容
本发明的目的是解决双离合器自动变速器内的两个离合器压力信号全部丢失时车辆突然失速、停车威胁安全的问题，保证车辆在不停车条件下仍然能够跛行回家，为此本发明的实施例提供了如下技术方案：
一种双离合器自动变速器跛行回家控制方法，包括：采集车速信号、离合器输入转速信号、内输入轴转速信号、外输入轴转速信号、输出轴转速信号、换挡拨叉位置信号、第一离合器压力信号、第二离合器压力信号；当所述第一离合器压力信号和所述第二离合器压力信号全部丢失时，根据所述车速信号、所述离合器输入转速信号和当前挡位的速比校验当前挡位是否匹配；如果当前挡位匹配，保持当前挡位行驶，如果当前挡位不匹配，进行奇偶挡位切换，并且如果当前车速高于预定值时，仅允许向低挡位切换。
优选地，当所述第一离合器压力信号和所述第二离合器压力信号全部丢失发生在挡位切换或离合器切换过程中时，先按照缺省压力执行换挡动作并完成离合器切换动作。
优选地，所述奇偶挡位切换步骤包括：保持当前挡位齿轮副啮合；推动目标挡位换挡拨叉；根据所述换挡拨叉位置信号判断换挡拨叉是否正确挂入目标挡位；按照缺省压力执行离合器切换；判断所述发动机转速信号、目标挡位所在输入轴转速信号及所述离合器输入转速信号是否一致，如果一致，进入正常行驶状态。
优选地，如果换挡拨叉未正确挂入目标挡位，则执行退挡动作，然后重新推动换挡拨叉，当推动换挡拨叉次数达到预定值仍未正确挂入目标挡位，离合器脱开。
优选地，所述缺省压力大于离合器正常啮合压力。
优选地，离合器切换完成后，根据所述内输入轴转速信号、所述外输入轴转速信号和车速信号判断挡位切换是否正确，如果挡位切换正确，进入正常行驶状态。
优选地，即使保持当前挡位行驶，依然打开报警系统。
在本发明中，即使两个离合器压力信号全部丢失，但由于增加了利用车速信号、离合器输入转速信号和当前挡位所在速比进行校验的步骤，因此在当前挡位匹配的条件下仍然能够保持当前挡位进行正常行驶，而不必脱开离合器，不会造成突然失速或者停车，提高了行车安全性，而且如果在奇偶挡位切换时发现当前车速已经超过预定值，只允许向低挡位切换，不再允许驾驶员加速，有利于降低风险。
进一步地，即使当前挡位不匹配，需要进行奇偶挡位切换，此时能够依靠换挡拨叉位置信号判断换挡拨叉是否正确挂入目标挡位，而在离合器输入转速与发动机转速、目标挡位所在输入轴转速三者一致后，证明离合器已经完成了切换，因此能够在跛行回家的情况下实现正常的换挡功能。
进一步地，当离合器压力信号全部丢失发生在挡位切换或离合器切换过程中时，先按照缺省压力执行换挡动作并完成离合器切换动作，能够保证后续的转速一致性校验继续进行并能够获得正确的转速参考值。
进一步地，如果换挡拨叉无法正确切换到目标挡位，退挡后再次尝试切换能够提高成功几率，而达预定次数后仍不正确，则证明自动变速器的机械执行机构出现问题，此时才脱开离合器是合理的。
进一步地，离合器切换完成后，根据内、外输入轴转速信号与车速信号再次校验挡位切换是否正确，能够保证换挡后车辆以正确挡位行驶。
进一步地，在离合器压力信号丢失的情况下，以大于离合器正常啮合压力的缺省压力执行离合器切换，能够保证控制过程安全。
进一步地，当保持当前挡位行驶时，对于驾驶员来说感觉不到车辆的操控性问题，也就判断不出车辆故障，但离合器压力信号缺失又十分危险，此时依然打开报警系统提示驾驶员车辆故障，对于驾驶员即时采取应对措施是有利的。
附图说明
接下来将结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细说明，其中：
图1是一种典型的双离合器自动变速器结构示意图；
图2是现有技术的双离合器自动变速器跛行回家控制方法逻辑框图；
图3是本发明的实施例的双离合器自动变速器跛行回家控制方法逻辑框图。
上图中标记说明：1为离合器转速传感器、2为输出轴转速传感器、3为内输入轴转速传感器、4为外输入轴转速传感器、5为2/6挡拨叉位置传感器、6为5/N挡拨叉位置传感器、7为3/1挡拨叉位置传感器、8为R/4挡拨叉位置传感器、9为第一离合器压力传感器、10为第二离合器压力传感器、11为内输入轴、12为外输入轴、13为输出轴1、14为第二输出轴。
具体实施方式
在接下来所描述的实施例中，虽然是以具有两根输出轴的湿式双离合器自动变速器为例进行说明的，但本发明的控制方法也能够应用于具有单输出轴或多输出轴、干式双离合器自动变速器，并且挡位的数量也不限于本实施例。
参考图1，在湿式双离合器自动变速器中，是通过油泵(pump)向两个离合器加压来实现离合器切换的。离合器转速传感器1采集离合器输入转速信号(即离合器主动盘转速)，第一离合器压力传感器9采集第一离合器压力信号，第二离合器压力传感器10采集第二离合器压力信号，内输入轴11与第一离合器连接，外输入轴12与第二离合器连接。在外输入轴11上布置有1挡主动齿轮和3挡主动齿轮，在内输入轴上布置有2挡主动齿轮和4挡主动齿轮，其中3挡主动齿轮同时用作5挡主动齿轮，4挡主动齿轮同时用作6挡主动齿轮，2挡主动齿轮同时用作倒挡主动齿轮，这样，奇数挡主动齿轮全部设置在内输入轴11上，偶数挡主动齿轮全部设置在外输入轴12上。在第一输出轴13上布置有驻车棘轮(park lock)、5挡从动齿轮(5TH)、6挡从动齿轮(6TH)和2挡从动齿轮(2ND)，在第二输出轴14上布置有1挡从动齿轮(1ST)、3挡从动齿轮(3RD)、4挡从动齿轮(4TH)和倒挡从动齿轮(REV)。通过第一离合器和第二离合器的切换以及各主动齿轮、从动齿轮的齿轮副啮合，经差速器(differential)来实现动力输出。输出轴转速传感器2采集第一输出轴13的转速信号，内输入轴转速传感器3采集内输入轴11的转速信号，外输入轴转速传感器4采集外输入轴12的转速信号，2/6挡拨叉位置传感器5、5/N挡拨叉位置传感器6、3/1挡拨叉位置传感器7、R/4挡拨叉位置传感器8分别采集四个换挡拨叉位置。
参考图3，在行车过程中，ECU会不断采集车速信号、油门开度信号等，由TCU采集的离合器输入转速信号、内输入轴转速信号、外输入轴转速信号、输出轴转速信号、换挡拨叉位置信号也会传递给ECU，并且ECU会根据所采集到的信号向TCU发出指令，TCU控制各换挡拨叉动作、第一离合器和第二离合器的切换。
在无信号故障时，车辆能够正常行驶，而一旦发生信号故障，首先判断是否由于两个离合器压力传感器9、10全部故障而导致第一离合器压力信号和第二离合器压力信号全部丢失，如果否则采取例如背景技术中所描述的其它控制措施，如果是则进入后续步骤。
如果两个离合器压力信号全部丢失，则TCU无法获得第一离合器和第二离合器的实际工作压力，但TCU会一直记录当前挡位的数据，由于在某一挡位下，车速、发动机转速与该挡位的速比(传动比)之间的关系是确定的，例如某款双离合器自动变速器的车辆的各挡位传动比与发动机转速、车速的关系如表1所示。
表1
档位 传动比 1500rpm 2000rpm 2500rpm 3000rpm 3500rpm 4000rpm 4500rpm 5000rpm 5500rpm 6000rpm
一档 3.545 12.761 17.016 21.268 25.522 29.775 34.029 38.283 42.536 46.79 51.044
二档 2.158 20.963 27.95 34.938 41.925 48.913 55.9 62.888 69.876 76.863 83.851
三档 1.478 30.607 40.81 51.012 61.214 71.417 81.619 91.823 102.024 112.226 122.429
四档 1.129 40.069 53.425 66.781 80.137 93.493 106.85 120.206 133.562 146.918 160.274
五档 0.886 51.058 68.077 85.097 102.116 119.135 136.155 153.174 170.193 187.213 204.232
倒档 3.333 13.573 18.097 22.621 27.145 31.669 36.194 40.718 45.242 49.766 54.29
而在一般情况下，离合器输入转速等于发动机转速，因此，根据车速信号、离合器转速传感器1采集的离合器输入转速信号和当前挡位所在的速比(即传动比)就能够校验当前挡位是否匹配。例如在3挡行驶过程中换挡拨叉位置信号全部丢失，此时TCU记录到当前挡位为3挡，所对应的速比为1.478，离合器转速传感器1采集到发动机转速(离合器输入转速信号)为2500rpm，ECU所获取的车速信号为51公里/小时，则能够证明当前3挡匹配。
如果当前挡位匹配，保持当前挡位行驶，不用停车，保证安全。但是，这样一来驾驶员由于处于正常操控车辆的状态，车辆没有发生突然失速，因此驾驶员感受不到车辆实际发生的离合器压力传感器信号故障，因此会为后续驾驶带来危险，故优选此时依然打开报警系统，以灯光、声音等方式提示驾驶员信号故障，这样能够使驾驶员及早采取措施，对汽车进行维修，排除隐患。
如果当前挡位不匹配，例如油门开度变大而发动机转速提高，造成3挡不匹配，需要进行后续的奇偶挡位切换。
当然，因为双离合器自动变速器存在预挂挡和离合器切换的过程，如果第一离合器压力信号和第二离合器压力信号全部丢失发生在挡位切换或离合器切换过程中时，先按照缺省压力执行换挡动作并完成离合器切换动作，从而使自动变速器达到在挡行驶状态，这对后续的校验是有利的。缺省压力即自动变速器出厂标定的推动换挡拨叉动作的压力或者推动离合器切换的压力。
如图3的虚线框内所示，为了执行奇偶挡位切换，需要首先保持当前挡位齿轮副啮合，然后推动目标挡位换挡拨叉，如果目标挡位换挡拨叉正确挂入目标挡位的话，则奇数挡和偶数挡各有一个挡位在挡，根据来自于拨叉位置传感器的换挡拨叉位置信号就能够判断换挡拨叉是否正确挂入目标挡位，如果换挡拨叉正确挂入目标挡位，接下来按照缺省压力执行离合器切换动作。作为优选，将缺省压力设定为大于离合器正常啮合压力是有利的，因为在两个离合器压力传感器9、10失效的模式下，更大的压力值能够保证在第一离合器与第二离合器切换过程中离合器主动盘与从动盘能够充分啮合，保证目标挡位尽快获得扭矩输出从而进行安全控制，这样虽然牺牲了一定的换挡舒适性和平滑性，但在跛行模式下能够获得更高的安全性是值得的。而一旦离合器输入转速传感器和目标挡位所在的输入轴转速传感器检测到两个速度信号与ECU中的发动机转速信号一致(线速度一致)，则意味着离合器已经正确完成切换。仍以当前挡位为3挡举例，由于油门开度变大而发动机转速提高，则3挡需要切换至4挡，但此时由于第一离合器压力传感器9和第二离合器压力传感器10故障而使TCU无法获取离合器实际压力而进行两个离合器的切换控制。此时为了实现换挡，仍然保持3挡主动齿轮与3挡从动齿轮的齿轮副啮合，不执行离合器切换，推动4挡换挡拨叉挂入4挡。如果4挡换挡拨叉被推动到位，则此时在第二输出轴14上3挡、4挡同时在挡，此时根据3/1挡拨叉位置传感器7、R/4挡拨叉位置传感器8的两个换挡拨叉位置信号，就能够判断4挡换挡拨叉是否正确挂入4挡。
如果换挡拨叉正确挂入4挡，则按照缺省的压力执行第一离合器开始脱开，第二离合器啮合的离合器切换动作。
一旦离合器输入转速传感器1和外输入轴转速传感器4检测到的转速信号与ECU中获得的发动机转速信号一致，则意味着发动机扭矩已经全部由内输入轴11切换至外输入轴12，也就是说第一离合器和第二离合器已经正确完成了切换动作，此后车辆能够以4挡行驶。
为了获得更高的安全性，在离合器切换完成后，再次通过内输入轴转速传感器3、外输入轴转速传感器4的信号与车速信号之间的速比关系是否正确进行检验，如果检验正确，证明挡位切换正确，此后再进入正常行驶状态。
其它挡位切换方式与3挡换4挡类似，不再详述。
但是，在进行奇偶挡位切换前，根据车速信号已经判断出当前车速超过预定值，则此时仅允许向低挡位切换。这对于保证行车安全是具有优势的，例如在高速路上90公里时速车道中行驶时，离合器压力信号全部丢失，此时由于采用了本发明的控制方法汽车仍然能够保持当前挡位行驶或者进行奇偶挡位切换，因此驾驶员有可能会加大油门开度希望进入120公里时速车道，但由于实际上信号丢失的故障客观存在，因此该操作是危险的。ECU判断当前车速已经超过了高速公路的法定60公里最低时速，则默认车辆正在高速公路上行驶，处于高风险驾驶状态，此时即使驾驶员继续踩下油门，依然不能向高挡位切换，而是继续保持当前挡位行驶，只有驾驶员在报警系统的提示下意识到已经发生信号故障后，减小油门开度，此时才允许向低挡位切换，进入60公里时速车道，从而尽快脱离高速公路驾驶，寻找维修站进行维修。这样，大大降低了行车风险。如果当前车速低于60公里每小时，则说明车辆未在高速路上行驶，风险程度较低，此时加大油门开度的话允许车辆向高挡位切换。
在推动换挡拨叉时，如果发现目标挡位没有正确挂入，此时证明可能存在机械故障或者其它逻辑故障，首先按照缺省的压力执行退挡动作，然后重新推动换挡拨叉进行重新换挡，并且TCU记录一次操作，经过尝试换挡拨叉仍有正确切换的可能，此时仍然不必停车，只有当推动换挡拨叉次数达到预定值仍未正确挂入目标挡位，离合器脱开，整车失去动力。
从以上描述可见，在整个控制过程中，虽然离合器压力信号全部丢失，但仍然能够安全地执行换挡动作，在跛行回家过程中不必停车或者减速行驶。
虽然本发明是结合以上实施例进行描述的，但本发明并不限定于上述实施例，而只受权利要求的限定，本领域普通技术人员能够容易地对其进行修改和变化，但并不离开本发明的实质构思和范围。

Claims (7)

1.一种双离合器自动变速器跛行回家控制方法，包括：
采集车速信号、离合器输入转速信号、内输入轴转速信号、外输入轴转速信号、输出轴转速信号、换挡拨叉位置信号、第一离合器压力信号、第二离合器压力信号；
其特征在于，当所述第一离合器压力信号和所述第二离合器压力信号全部丢失时，根据所述车速信号、所述离合器输入转速信号和当前挡位的速比校验当前挡位是否匹配；
如果当前挡位匹配，保持当前挡位行驶，如果当前挡位不匹配，进行奇偶挡位切换，并且如果当前车速高于预定值时，仅允许向低挡位切换。
2.根据权利要求1所述的双离合器自动变速器跛行回家控制方法，其特征在于，当所述第一离合器压力信号和所述第二离合器压力信号全部丢失发生在挡位切换或离合器切换过程中时，先按照缺省压力执行换挡动作并完成离合器切换动作。
3.根据权利要求1或2所述的双离合器自动变速器跛行回家控制方法，其特征在于，所述奇偶挡位切换步骤包括：
保持当前挡位齿轮副啮合；
推动目标挡位换挡拨叉；
根据所述换挡拨叉位置信号判断换挡拨叉是否正确挂入目标挡位；
按照缺省压力执行离合器切换；
判断所述发动机转速信号、目标挡位所在输入轴转速信号及所述离合器输入转速信号是否一致，如果一致，进入正常行驶状态。
4.根据权利要求3所述的双离合器自动变速器跛行回家控制方法，其特征在于，如果换挡拨叉未正确挂入目标挡位，则执行退挡动作，然后重新推动换挡拨叉，当推动换挡拨叉次数达到预定值仍未正确挂入目标挡位，离合器脱开。
5.根据权利要求3所述的双离合器自动变速器跛行回家控制方法，其特征在于，所述缺省压力大于离合器正常啮合压力。
6.根据权利要求3所述的双离合器自动变速器跛行回家控制方法，其特征在于，离合器切换完成后，根据所述内输入轴转速信号、所述外输入轴转速信号和车速信号判断挡位切换是否正确，如果挡位切换正确，进入正常行驶状态。
7.根据权利要求1所述的双离合器自动变速器跛行回家控制方法，其特征在于，即使保持当前挡位行驶，依然打开报警系统。
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