CN104295732A - 多挡线控自动变速器的脉宽调制起步控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多挡线控自动变速器的脉宽调制起步控制方法，该方法通过设定起步终了车速值 v 0、固定循环控制周期 T 0，检测D挡开关信号、车速传感器的车速信号 v ，由电控单元按循环通电脉宽函数 T ( v )=(1+ α ) T δ + βT δv / v0 所确定的循环通电脉宽控制一挡电磁离合器的通电脉宽，实现线控自动变速器一挡起步控制，该起步控制方法可满足不同驾驶员的驾驶习惯，避免起步过程发动机熄火，实现线控自动变速器平稳起步。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动变速器的控制方法，更确切的说是一种多挡线控自动变速器的脉宽调制起步控制方法。
背景技术
自动变速器被广泛应用于汽车、电动汽车、工程机械等各种车辆。现有自动变速器主要有液力机械式自动变速器(AT)、金属带式无级自动变速器(CVT)、机械式自动变速器(AMT)、双离合器式自动变速器(DCT)四大类型。
上述四类自动变速器均采用电控液压伺服装置，实现换挡过程控制，结构复杂、成本高且增加了控制难度和复杂度。尤其是DCT的执行机构包括：由液压泵、液压阀及蓄能器组成的供油机构、由液压或电机驱动的换挡执行机构、由液压或电机驱动的离合器操纵机构。这些液压控制机构使得变速器整体结构复杂、成本高且增加了控制难度和复杂度。
随着汽车电子技术、自动控制技术的逐步成熟和汽车网络通信技术的广泛应用，汽车线控技术已成为汽车未来的发展趋势；汽车线控(X-By-Wire)技术就是以电线和电子控制器来代替机械和液压系统，将驾驶员的操纵动作经过传感器变成电信号，输入到电控单元，由电控单元产生控制信号驱动执行机构进行所需操作。汽车线控技术可以降低部件的复杂度，减少液压与机械传动装置，降低制造成本，同时电线走向布置的灵活性，扩大了汽车设计的自由空间。
多挡环形布置式线控自动变速器的各前进挡高速齿轮与飞轮内啮合齿轮常啮合，倒挡高速齿轮与中央外啮合齿轮常啮合，电磁离合器控制各挡高速齿轮与主动齿轮的分离与接合，变速器中间轴上的各挡从动齿轮通过行星齿轮机构将动力输出；这种多挡环形布置式线控自动变速器的电磁离合器采用线控方式动力换挡，无打滑和动力中断现象。
为确保多挡线控自动变速器的平稳起步，避免起步过程中的发动机熄火，适应不同驾驶员快速起步或缓慢加速起步等驾驶习惯，需要对多挡线控自动变速器的起步过程进行控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种既能够考虑驾驶员意图和适应不同的驾驶习惯，又能够实现车辆平稳起步的多挡线控自动变速器的脉宽调制起步控制方法。一种多挡线控自动变速器的脉宽调制起步控制方法，实现该起步控制方法的多挡线控自动变速器的控制装置包括发动机、车速传感器、D挡开关、电控单元、一挡电磁离合器。
本发明的技术方案如下：
发动机起动点火后，电控单元上电，多挡线控自动变速器的脉宽调制起步控制方法开始运行，该控制方法包括以下步骤：
步骤1、电控单元检测D挡开关信号和车速传感器的车速信号v；
步骤2、判断是否挂入D挡：当电控单元检测到D挡开关信号接通时，判断为线控自动变速器挂入D挡，进行步骤3；否则，当电控单元检测到D挡开关信号未接通时，判断为线控自动变速器未挂入D挡，进行步骤1；
步骤3、判断车速传感器的车速信号v是否小于起步终了车速值v 0：当电控单元检测到车速传感器的车速信号v小于起步终了车速值v 0时，进行步骤4；否则，当电控单元检测到车速传感器的车速信号v大于等于起步终了车速值v 0时，起步控制过程结束；
步骤4、起步循环控制：电控单元根据固定循环控制周期T 0=(1+α+β)T δ ，按循环通电脉宽函数T(v)=(1+α)T δ +βT δ v/v 0 所确定的循环通电脉宽控制一挡电磁离合器的通电脉宽，进行起步循环控制，式中T δ 为消除一挡电磁离合器分离间隙所需要的最小通电时间，α为初始增加脉宽时间系数，β为车速相关增加脉宽时间系数。
上述多挡线控自动变速器的脉宽调制起步控制方法中步骤3所述的起步终了车速值v 0是设定的一个固定值，v 0=5～10km/h；步骤4所述的初始增加脉宽时间系数α是设定的一个固定值，α=0.1～0.5；步骤4所述的车速相关增加脉宽时间系数β是设定的一个固定值，β=0.1～0.5。
控制一挡电磁离合器的通电脉宽的循环通电脉宽函数T(v)是车速v的函数，因而循环通电脉宽的大小随车速的变化而变化，又由于车速的变化由驾驶员控制，因此本控制方法能够适应不同的驾驶习惯。
本发明与现有技术相比，其优点是：
（1）本发明的多挡线控自动变速器的脉宽调制起步控制方法，根据固定循环控制周期，采用脉冲宽度调制的方法，按循环通电脉宽函数控制电磁离合器的通电脉宽，控制简单灵活，动态响应好；
（2）本发明的多挡线控自动变速器的脉宽调制起步控制方法，电控单元根据车速的变化，按循环通电脉宽函数控制每一个控制循环中一挡电磁离合器的通电脉宽，低速时，一挡电磁离合器的通电脉宽时间短，一挡电磁离合器的接合时间与固定循环控制周期的比率低；随着车速的提高，一挡电磁离合器的通电脉宽时间增大，一挡电磁离合器的接合时间与固定循环控制周期的比率提高。这样不仅能够避免起步过程中发动机熄火，实现车辆的平稳起步，而且能够适应不同的驾驶员的起步加速习惯。
附图说明
图1是本发明实施例的多挡线控自动变速器的一挡和倒挡的控制装置与传动装置结构示意图。
图2是本发明实施例的多挡线控自动变速器的一挡和二挡的控制装置与传动装置结构示意图。
图3是本发明实施例的多挡线控自动变速器的三挡和四挡的控制装置与传动装置结构示意图。
图4是本发明实施例多挡线控自动变速器的脉宽调制起步控制方法流程图。
图5是本发明实施例多挡线控自动变速器的脉宽调制起步控制方法的车速变化过程和一挡电磁离合器循环通电脉宽变化曲线示意图。
图中： 1.变速器输入轴 2.壳体 200.发动机 24.变速器中间轴 25.变速器输出轴 3.飞轮 3a.动力输入端 3b.动力输出端 31.飞轮内啮合齿轮 32.中央外啮合齿轮 33.中间齿轮 41.一挡电磁离合器 411.一挡电磁离合器滑环 412.一挡电磁离合器电刷 42.二挡电磁离合器 421.二挡电磁离合器滑环 422.二挡电磁离合器电刷 43.三挡电磁离合器 431.三挡电磁离合器滑环 432.三挡电磁离合器电刷 44.四挡电磁离合器 441.四挡电磁离合器滑环 442.四挡电磁离合器电刷 4R.倒挡电磁离合器 4R1.倒挡电磁离合器滑环 4R2.倒挡电磁离合器电刷 4Z1.一挡主轴 4Z2.二挡主轴 4Z3.三挡主轴 4Z4.四挡主轴 4ZR.倒挡主轴 51.一挡高速齿轮 52.二挡高速齿轮 53.三挡高速齿轮 54.四挡高速齿轮 5R.倒挡高速齿轮 61.一挡主动齿轮 62.二挡主动齿轮 63.三挡主动齿轮 64.四挡主动齿轮 6R.倒挡主动齿轮 71.一挡从动齿轮 72.二挡从动齿轮 73.三挡从动齿轮 74.四挡从动齿轮 7R.倒挡从动齿轮 91.太阳轮 92.行星齿轮 93.齿圈 94.行星架 100.电控单元 100a.一挡控制输出端子 100b.二挡控制输出端子 100c.三挡控制输出端子 100d.四挡控制输出端子 100r.倒挡控制输出端子 VSS.车速传感器 D-SW.D挡开关。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例都属于本发明保护的范围。
一种多挡线控自动变速器的脉宽调制起步控制方法，实现本发明实施例的多挡线控自动变速器的控制装置包括发动机200、车速传感器VSS、D挡开关D-SW、电控单元100、一挡电磁离合器41。
壳体2上固定安装有一挡电磁离合器电刷412、二挡电磁离合器电刷422、三挡电磁离合器电刷432、四挡电磁离合器电刷442、倒挡电磁离合器电刷4R2，一挡电磁离合器电刷412、二挡电磁离合器电刷422、三挡电磁离合器电刷432、四挡电磁离合器电刷442、倒挡电磁离合器电刷4R2分别与一挡电磁离合器滑环411、二挡电磁离合器滑环421、三挡电磁离合器滑环431、四挡电磁离合器滑环441、倒挡电磁离合器滑环4R1保持滑动接触；一挡电磁离合器电刷412的接线端子、二挡电磁离合器电刷422的接线端子、三挡电磁离合器电刷432的接线端子、四挡电磁离合器电刷442的接线端子、倒挡电磁离合器电刷4R2的接线端子分别通过导线与电控单元100的一挡控制输出端子100a、二挡控制输出端子100b、三挡控制输出端子100c、四挡控制输出端子100d、倒挡控制输出端子100r相连接。
电控单元100通过控制一挡电磁离合器电刷412、二挡电磁离合器电刷422、三挡电磁离合器电刷432、四挡电磁离合器电刷442、倒挡电磁离合器电刷4R2的通电或断电，控制一挡电磁离合器41、二挡电磁离合器42、三挡电磁离合器43、四挡电磁离合器44、倒挡电磁离合器4R的接合和分离；电控单元100通过控制一挡电磁离合器电刷412、二挡电磁离合器电刷422、三挡电磁离合器电刷432、四挡电磁离合器电刷442、倒挡电磁离合器电刷4R2的通电脉宽或通电占空比的大小，控制一挡电磁离合器41、二挡电磁离合器42、三挡电磁离合器43、四挡电磁离合器44、倒挡电磁离合器4R的接合和分离的速度。
实现本发明实施例的多挡线控自动变速器的传动装置包括变速器输入轴1、飞轮3、变速器中间轴24、变速器输出轴25、壳体2；飞轮3的一端为动力输入端3a，动力输入端3a与变速器输入轴1的一端连接；飞轮3的另一端为动力输出端3b，动力输出端3b设置有飞轮内啮合齿轮31和中央外啮合齿轮32；飞轮内啮合齿轮31位于中央外啮合齿轮32的外侧；在变速器中间轴24上依次固定连接有倒挡从动齿轮7R、四挡从动齿轮74、三挡从动齿轮73、二挡从动齿轮72、一挡从动齿轮71，在变速器中间轴24的远离飞轮3的一端还固定连接有太阳轮91。
飞轮内啮合齿轮31沿其齿轮周向内侧依次与一挡高速齿轮51、二挡高速齿轮52、三挡高速齿轮53、四挡高速齿轮54常啮合；各前进挡高速齿轮与空套在变速器中间轴24上的中间齿轮33常啮合；中央外啮合齿轮32与倒挡高速齿轮5R常啮合。
一挡高速齿轮51、二挡高速齿轮52、三挡高速齿轮53、四挡高速齿轮54分别与一挡电磁离合器41的被动端、二挡电磁离合器42的被动端、三挡电磁离合器43的被动端、四挡电磁离合器44的被动端连接；一挡电磁离合器41的主动端、二挡电磁离合器42的主动端、三挡电磁离合器43的主动端、四挡电磁离合器44的主动端分别通过一挡主轴4Z1、二挡主轴4Z2、三挡主轴4Z3、四挡主轴4Z4与一挡主动齿轮61、二挡主动齿轮62、三挡主动齿轮63、四挡主动齿轮64连接；一挡主动齿轮61、二挡主动齿轮62、三挡主动齿轮63、四挡主动齿轮64分别与一挡从动齿轮71、二挡从动齿轮72、三挡从动齿轮73、四挡从动齿轮74常啮合。
倒挡高速齿轮5R与倒挡电磁离合器4R的被动端连接；倒挡电磁离合器4R的主动端与倒挡主动齿轮6R连接；倒挡主动齿轮6R通过倒挡主轴4ZR与倒挡从动齿轮7R常啮合。
太阳轮91与行星齿轮92常啮合，行星齿轮92还与齿圈93常啮合，行星齿轮92通过其中心承孔滚动安装在行星架94上，行星架94固定在变速器壳体2上，齿圈93通过花键连接在变速器输出轴25的一端，变速器输出轴25的另一端作为变速器动力输出端。
下面结合图1、图2、图3进一步说明本发明实施例的多挡线控自动变速器的各前进挡和倒挡的动力传递路线。
一挡传动：电控单元100控制一挡电磁离合器41通电接合，其余电磁离合器断电分离，变速器输入轴1的扭矩通过飞轮内啮合齿轮31传递给一挡高速齿轮51，再通过接合的一挡电磁离合器41由一挡主动齿轮61和一挡从动齿轮71的啮合将动力传递至太阳轮91，最后通过齿圈93上的花键输出至变速器输出轴25，实现一挡传动。
二挡传动：电控单元100控制二挡电磁离合器42通电接合，其余电磁离合器断电分离，变速器输入轴1的扭矩通过飞轮内啮合齿轮31传递给二挡高速齿轮52，再通过接合的二挡电磁离合器42由二挡主动齿轮62和二挡从动齿轮72的啮合将动力传递至太阳轮91，最后通过齿圈93上的花键输出至变速器输出轴25，实现二挡传动。
三挡传动：电控单元100控制三挡电磁离合器43通电接合，其余电磁离合器断电分离，变速器输入轴1的扭矩通过飞轮内啮合齿轮31传递给三挡高速齿轮53，再通过接合的三挡电磁离合器43由三挡主动齿轮63和三挡从动齿轮73的啮合将动力传递至太阳轮91，最后通过齿圈93上的花键输出至变速器输出轴25，实现三挡传动。
四挡传动：电控单元100控制四挡电磁离合器44通电接合，其余电磁离合器断电分离，变速器输入轴1的扭矩通过飞轮内啮合齿轮31传递给四挡高速齿轮54，再通过接合的四挡电磁离合器44由四挡主动齿轮64和四挡从动齿轮74的啮合将动力传递至太阳轮91，最后通过齿圈93上的花键输出至变速器输出轴25，实现四挡传动。
倒挡传动：电控单元100控制倒挡电磁离合器4R通电接合，其余电磁离合器断电分离，变速器输入轴1的扭矩通过中央外啮合齿轮32传递给倒挡高速齿轮5R，再通过接合的倒挡电磁离合器4R由倒挡主动齿轮6R和倒挡从动齿轮7R的啮合将动力传递至太阳轮91，最后通过齿圈93上的花键输出至变速器输出轴25，实现倒挡传动。
空挡：电控单元100控制一挡电磁离合器41、二挡电磁离合器42、三挡电磁离合器43、四挡电磁离合器44、倒挡电磁离合器4R均处于断电分离状态，实现空挡。
本发明的多挡线控自动变速器的脉宽调制起步控制方法流程图如图4所示，发动机200起动点火后，电控单元100上电，多挡线控自动变速器的脉宽调制起步控制方法开始运行，该控制方法包括以下步骤：
步骤S1、电控单元100检测D挡开关D-SW信号和车速传感器VSS的车速信号v；
步骤S2、判断是否挂入D挡：当电控单元100检测到D挡开关D-SW接通时，判断为线控自动变速器挂入D挡，进行步骤S3；否则，当电控单元100检测到D挡开关D-SW未接通时，判断为线控自动变速器未挂入D挡，进行步骤S1；
步骤S3、判断车速传感器VSS的车速信号v是否小于起步终了车速值v 0：当电控单元100检测到车速传感器VSS的车速信号v小于起步终了车速值v 0时，进行步骤S4；否则，当电控单元100检测到车速传感器VSS的车速信号v大于等于起步终了车速值v 0时，起步控制过程结束；
步骤S4、起步循环控制：电控单元100根据固定循环控制周期T 0=(1+α+β)T δ ，按循环通电脉宽函数T(v)=(1+α)T δ +βT δ v/v 0 所确定的循环通电脉宽控制一挡电磁离合器41的通电脉宽，进行起步循环控制，式中T δ 为消除一挡电磁离合器41分离间隙所需要的最小通电时间，α为初始增加脉宽时间系数，β为车速相关增加脉宽时间系数。
驾驶员关断点火开关后，电控单元100断电，多挡线控自动变速器的脉宽调制起步控制方法结束运行。
本实施例中，初始增加脉宽时间系数α取为0.2；车速相关增加脉宽时间系数β取为0.3；消除一挡电磁离合器41分离间隙所需要的最小通电时间T δ 取为250ms；起步终了车速值v 0取为7km/h；因此，固定循环控制周期T 0=(1+α+β)T δ =(1+0.2+0.3)×250=375ms；每一个控制循环的一挡电磁离合器41的通电脉宽函数T(v)=(1+α)T δ +βT δ v/v 0 =(1+0.2)×250+0.3×250·v/7=300+10.71·v。
如图5所示，本发明实施例多挡线控自动变速器的脉宽调制起步控制方法的车速变化过程和一挡电磁离合器循环通电脉宽变化曲线示意图，第一个控制循环时，车速为零，第一个控制循环一挡电磁离合器41的通电脉宽T(v)=(1+α)T δ +βT δ v/v 0 =(1+0.2)×250+0.3×250×0/7=300ms，此时，一挡电磁离合器41的通电脉宽占空比T(v)/T 0=300/375=80%；第二个工作循环时，车速为0.3km/h，第二个控制循环一挡电磁离合器41的通电脉宽T(v)=(1+α)T δ +βT δ v/v 0 =(1+0.2)×250+0.3×250×0.3/7=303.21ms，此时，一挡电磁离合器41的通电脉宽占空比T(v)/T 0=303.21/375=80.86%；以此类推，一挡电磁离合器41的通电脉宽逐渐增大，直到车速v等于起步终了车速值v 0时，即一挡电磁离合器41的通电脉宽T(v)=(1+α)T δ +βT δ v/v 0 =(1+0.2)×250+0.3×250×7/7=375ms，此时，一挡电磁离合器41的通电脉宽占空比T(v)/T 0=375/375=100%，起步控制过程结束。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (3)
1.一种多挡线控自动变速器的脉宽调制起步控制方法，实现该起步控制方法的多挡线控自动变速器的控制装置包括发动机(200)、车速传感器(VSS)、D挡开关(D-SW)、电控单元(100)、一挡电磁离合器(41)，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
步骤1、电控单元(100)检测D挡开关(D-SW)信号和车速传感器(VSS)的车速信号v；
步骤2、判断是否挂入D挡：当电控单元(100)检测到D挡开关(D-SW)信号接通时，判断为线控自动变速器挂入D挡，进行步骤3；否则，当电控单元(100)检测到D挡开关(D-SW)信号未接通时，判断为线控自动变速器未挂入D挡，进行步骤1；
步骤3、判断车速传感器(VSS)的车速信号v是否小于起步终了车速值v 0：当电控单元(100)检测到车速传感器(VSS)的车速信号v小于起步终了车速值v 0时，进行步骤4；否则，当电控单元(100)检测到车速传感器(VSS)的车速信号v大于等于起步终了车速值v 0时，起步控制过程结束；
步骤4、起步循环控制：电控单元(100)根据固定循环控制周期T 0=(1+α+β)T δ ，按循环通电脉宽函数T(v)=(1+α)T δ +βT δ v/v 0 所确定的循环通电脉宽控制一挡电磁离合器(41)的通电脉宽，进行起步循环控制，式中T δ 为消除一挡电磁离合器(41)分离间隙所需要的最小通电时间，α为初始增加脉宽时间系数，β为车速相关增加脉宽时间系数。
2.如权利1所述的多挡线控自动变速器的脉宽调制起步控制方法，其特征在于，在所述步骤3判断车速传感器(VSS)的车速信号v是否小于起步终了车速值v 0中，所述起步终了车速值v 0是设定的一个固定值，v 0=5～10km/h。
3.如权利1所述的多挡线控自动变速器的脉宽调制起步控制方法，其特征在于，在所述步骤4起步循环控制中，所述初始增加脉宽时间系数α是设定的一个固定值，α=0.1～0.5；所述车速相关增加脉宽时间系数β是设定的一个固定值，β=0.1～0.5。
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