CN105221733A - 离合器的控制方法、装置和车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种离合器的控制方法、装置和车辆。其中，该方法包括以下步骤：获取车辆的油门踏板开度和当前档位；如果判断当前档位属于预设档位，且油门踏板开度大于预设开度阈值，则进一步获取车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速；根据车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速获取车辆的当前状态；以及根据车辆的当前状态确定离合器的接合位置。本发明实施例的离合器的控制方法，实现了车辆在低档位运行且油门踏板开度变化时既可以快速响应驾驶员的意图，又减小了车辆耸动和噪音，大大提高了整车的平顺性、舒适度，同时也提高了离合器的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种离合器的控制方法、装置和车辆。
背景技术
搭载双离合器自动变速箱的车辆，既继承了AMT(AutomatedMechanicalTransmission，电控机械式自动变速器)燃油效率高的优点，又实现了AT(AutomaticTransmission，液力自动变速器)、CVT(ContinuouslyVariableTransmission，无级变速器)驾驶平顺的要求，并且由于非常短的换挡时间及动力的直接机械传递，使其动力性达到一个新的高度。但是由于城市道路拥堵情况的日益加剧，低档位跟车时车辆从怠速到踩下油门踏板、从踩下油门踏板到刹车的工况反复出现，发动机扭矩在短时间内随油门变化，导致车辆加速度难以控制。油门踏板开度小，加速度小，难以快速响应跟上前方车辆，油门踏板开度大，加速度大，为了保持与前方的车距又需要刹车。如此反复的走走停停，车辆出现耸动现象，离合器滑摩时间过长又造成离合器过热现象，降低了整车的平顺性、安全性和离合器的工作寿命，从而导致用户体验差。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种离合器的控制方法，该方法实现了车辆在低档位运行且油门踏板开度变化时既可以快速响应驾驶员的意图，又减小了车辆耸动和噪音，大大提高了整车的平顺性、舒适度，同时也提高了离合器的使用寿命。
本发明的第二个目的在于提出一种离合器的控制装置。
本发明的三个目的在于提出一种车辆。
为了实现上述目的，本发明第一方面实施例的离合器的控制方法，包括以下步骤：获取车辆的油门踏板开度和当前档位；如果判断所述当前档位属于预设档位，且所述油门踏板开度大于预设开度阈值，则进一步获取所述车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速；根据所述车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速获取所述车辆的当前状态；以及根据所述车辆的当前状态确定所述离合器的接合位置。
根据本发明实施例的离合器的控制方法，首先获取车辆的油门踏板开度和当前档位，如果当前档位属于预设档位，且油门踏板开度大于预设开度阈值，则进一步获取车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速，然后根据车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速获取车辆的当前状态，并根据车辆的当前状态确定离合器的接合位置，该方法实现了车辆在低档位运行且油门踏板开度变化时既可以快速响应驾驶员的意图，又减小了车辆耸动和噪音，大大提高了整车的平顺性、舒适度，同时也提高了离合器的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明第二方面实施例的离合器的控制装置，包括：第一获取模块，用于获取车辆的油门踏板开度和当前档位；第二获取模块，用于如果判断所述当前档位属于预设档位，且所述油门踏板开度大于预设开度阈值，则进一步获取所述车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速；第三获取模块，用于根据所述车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速获取所述车辆的当前状态；以及确定模块，用于根据所述车辆的当前状态确定所述离合器的接合位置。
根据本发明实施例的离合器的控制装置，第一获取模块获取车辆的油门踏板开度和当前档位，第二获取模块判断如果当前档位属于预设档位，且油门踏板开度大于预设开度阈值，则进一步获取车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速，第三获取模块根据车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速获取车辆的当前状态，确定模块则根据车辆的当前状态确定离合器的接合位置，该装置实现了车辆低档位运行且油门踏板开度变化时既可以快速响应驾驶员的意图，又减小了车辆耸动和噪音，大大提高了整车的平顺性、舒适度，同时也提高了离合器的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明第三方面实施例的车辆，包括本发明第二方面实施例的车辆。
根据本发明实施例的车辆，由于具有了离合器的控制装置，车辆在低档位运行且油门踏板开度变化时既可以快速响应驾驶员的意图，又减小了车辆耸动和噪音，大大提高了整车的平顺性、舒适度，同时也提高了离合器的使用寿命。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的离合器的控制方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的车辆的自动变速箱控制单元TCU获取信号的示意图；
图3是根据本发明一个实施例的根据车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速获取车辆的当前状态的流程图；
图4是根据本发明一个实施例的当车辆的当前状态为正扭矩状态时，根据车辆的当前状态确定离合器的接合位置的流程图；
图5是根据本发明一个实施例的当车辆的当前状态为同步状态时，根据车辆的当前状态确定离合器的接合位置的流程图；
图6是根据本发明一个实施例的当车辆的当前状态为负扭矩状态时，根据车辆的当前状态确定离合器的接合位置的流程图；
图7是根据本发明一个实施例的离合器的控制装置的结构示意图；
图8是根据本发明另一个实施例的离合器的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
图1是根据本发明一个实施例的离合器的控制方法的流程图。如图1所示，本发明实施例的离合器的控制方法，包括以下步骤。
S101，获取车辆的油门踏板开度和当前档位。
具体地，由车辆的TCU(TransmissionControlUnit，自动变速箱控制单元)采集车辆的油门踏板开度和当前档位。
更具体地，如图2所示，油门踏板开度(4)可通过设置在油门踏板处的位置传感器获取，换档杆位置(7)可通过换挡杆传感器控制单元(C)探测换挡杆支座内的霍尔传感器得到的，车速(6)由车速传感器得到，采集车速(6)和油门踏板开度(4)，根据设定的车速-油门表格控制换挡机构挂档，TCU控制档位的拨叉驱动电磁阀(D)，推动换挡拨叉和滑动齿套移动，滑动齿套与同步器齿接合生成档位信号(8，即当前档位)。
此外，TCU还可以采集发动机转速(1)、发动机输出扭矩(2)、离合器轴速信号(3)、刹车信号(5)、离合器位置(9)等，其中，发动机转速(1)通过采集发动机转速传感器的信号得到，发动机输出扭矩(2)由发动机控制单元-ECU(ElectronicControlUnit，电子控制单元)(B)控制并输出，离合器轴速信号(3)通过采集输入轴转速传感器的信号得到，刹车信号(5)可通过设置在刹车踏板上的传感器得到，离合器位置(9)是通过变速箱控制单元-TCU(A)控制主压力、离合器驱动电磁阀来确定。
S102，如果判断当前档位属于预设档位，且油门踏板开度大于预设开度阈值，则进一步获取车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速。
具体地，例如，如果当前档位为1档或2档(即预设档位)，且油门踏板开度大于0(预设开度阈值)，则以10ms为1个时间周期，获取车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速，即在油门踏板开度从0变化为正值时刻获取发动机转速和离合器轴速。
更具体地，发动机当前转速通过采集发动机转速传感器的信号得到，离合器当前轴速，在1档在档时通过采集输入轴1转速传感器的信号得到，在2档在档时通过采集输入轴2转速传感器的信号得到。
S103，根据车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速获取车辆的当前状态。
具体地，例如，1档或2档在档时，根据油门踏板开度从0变化为正值时刻的车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速的大小关系判断车辆的当前状态，其中，车辆的当前状态为同步状态或正扭矩状态或负扭矩状态。
在本发明的一个实施例中，如图3所示，S103具体包括：
S1031，根据车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速判断发动机当前转速和离合器当前轴速是否同步。
具体地，根据车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速判断发动机当前转速和离合器当前轴速是否同步的具体判断方法为：如果发动机当前转速和离合器当前轴速的差值小于离合器当前轴速的1/40倍，且该差值的最大值不超过90转/分钟，则判定发动机当前转速和离合器当前轴速为同步。
S1032，如果判断发动机当前转速和离合器当前轴速同步，则判断车辆的当前状态为同步状态。
S1033，如果判断发动机当前转速和离合器当前轴速不同步，则进一步判断发动机当前转速是否大于离合器当前轴速。
S1034，如果判断发动机当前转速大于离合器当前轴速，则判断车辆的当前状态为正扭矩状态。
S1035，如果判断发动机当前转速不大于离合器当前轴速，则判断车辆的当前状态为负扭矩状态。
S104，根据车辆的当前状态确定离合器的接合位置。
在本发明的一个实施例中，如图4所示，当车辆的当前状态为正扭矩状态时，根据车辆的当前状态确定离合器的接合位置具体包括：
S201，根据车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速计算发动机当前转速变化率和离合器当前轴速变化率。
具体地，发动机当前转速变化率的计算方法为：以12个时间周期为计量时间段，用后6个时间周期发动机转速累加值，减去前6个时间周期发动机转速累加值，将差值乘以10/36倍(即先将差值除以时间周期的平方，然后再放大10倍)得到发动机当前转速变化率。类似的，用后6个时间周期离合器轴速累加值，减去前6个时间周期离合器轴速累加值，将差值乘以10/36倍得到离合器当前轴速变化率。
S202，根据发动机当前转速变化率和离合器当前轴速变化率计算发动机目标转速。
具体地，需要借助发动机目标转速来实现对发动机转速的控制，发动机目标转速每个时间周期均计算一次。将油门踏板开度从0到正值的时刻作为起始时刻，设置发动机目标转速的初值，为确保对发动机目标转速和实际转速的比较是从油门踏板开度从无到有的同一个时间点开始，将发动机目标转速的初值设置为与发动机起始时刻的转速相等的数值。根据发动机当前转速变化率和离合器当前轴速变化率得到当前周期发动机目标转速的变化量，该变化量加上前一个周期的发动机目标转速值，便得到当前周期的发动机目标转速。
S203，根据发动机目标转速、发动机当前转速获取离合器传递扭矩的增量。
在本发明的一个实施例中，S203具体包括：通过增量式PID控制算法根据所述发动机目标转速和所述发动机当前转速计算发动机转速在当前周期的变化量；根据所述发动机转速在当前周期的变化量和前一周期的发动机转速获取当前周期的离合器传递扭矩的增量。
在本发明的一个实施例中，根据下述公式计算发动机转速在当前周期的变化量，即增量式PID控制算法包括：
e(k)＝r(k)-c(k)，(1)
Δe(k)＝e(k)-e(k-1)，(2)
Δu(k)＝KPΔe(k)+KIe(k)+KD[Δe(k)-Δe(k-1)]，(3)
其中，k为采样序号，它对应的是时间周期，k＝0，1，2...，n，r(k)为当前周期k的发动机目标转速，c(k)为当前周期k的发动机当前转速，e(k)为发动机第k次采样时发动机目标转速与发动机当前转速的差值，△u(k)为发动机转速在当前周期k的变化量；KP为比例系数，KI为积分系数，KD为微分系数，这三个系数是在车辆实验测试中得到的常量。
更具体地，根据所述发动机转速在当前周期的变化量和前一周期的发动机转速获取当前周期的离合器传递扭矩的增量。具体地，根据△u(k)和前一周期的发动机转速，通过查询发动机的转速扭矩表格，得到当前周期发动机输出扭矩的增量，离合器则准确传递发动机输出扭矩的增量，即离合器传递扭矩的增量。
S204，根据离合器传递扭矩的增量获取离合器的接合位置。
具体地，根据离合器传递扭矩的增量通过查表法确定离合器接合的位置，所查询的表格是离合器传递扭矩的增量每增加10N.m时对应的离合器位置变化量，根据离合器位置变化量可以获取离合器的接合位置。
在本发明的一个实施例中，如图5所示，当所述车辆的当前状态为同步状态时，所述根据所述车辆的当前状态确定所述离合器的接合位置具体包括：
S301，计算油门踏板开度变化率和发动机输出扭矩变化率。
具体地，为降低后续油门踏板开度持续大于0时产生滑摩的概率，离合器应保持接合，离合器接合的位置取决于油门踏板开度和发动机输出扭矩。
更具体地，首先计算油门踏板开度变化率和发动机输出扭矩变化率。
S302，根据油门踏板开度变化率和发动机输出扭矩变化率获取当前周期的离合器传递扭矩的增量，并根据离合器传递扭矩的增量确定离合器的接合位置。
具体地，根据公式A＝B1*C+B2*D获取当前周期的离合器传递扭矩的增量，其中，A表示离合器传递扭矩的增量，C表示油门踏板开度变化率，D表示发动机输出扭矩变化率，B1表示第一权重系数，B2表示第二权重系数，B1和B2表征油门踏板开度变化率、发动机扭矩变化率在确定离合器传递发动机扭矩中所占的比例，B1和B2的具体数值通过实验得到。
进一步地，计算出离合器传递扭矩的增量后，根据查表法可以确定离合器接合的位置。
在本发明的一个实施例中，如图6所示，当车辆的当前状态为负扭矩状态时，根据车辆的当前状态确定离合器的接合位置具体包括：
S401，计算离合器轴速和发动机转速之间的差值，并根据差值计算发动机目标转速的增量。
具体地，当车辆的当前状态为负扭矩状态时，离合器轴速高于发动机转速。首先，计算离合器轴速和发动机转速之间的差值，然后取该差值的预设倍数(例如，1/10倍)作为发动机目标转速的增量。此处需要注意的是，应根据离合器轴速的不同范围限制发动机目标转速的增量小于对应的上限值。
S402，根据发动机目标转速的增量获取发动机目标转速。
具体地，将发动机目标转速的增量加上前一周期的发动机目标转速值，得到当前周期的发动机目标转速。
S403，根据发动机目标转速、发动机当前转速获取离合器传递扭矩的增量。
具体地，计算发动机目标转速与发动机当前转速的差值，然后根据增量式PID控制算法(即公式(1)、(2)、(3))得到发动机转速在当前周期的变化量，根据转速变化量和前一周期的发动机转速，通过查询发动机的转速扭矩表格，得到当前周期发动机输出扭矩的增量，即离合器传递扭矩的增量(离合器准确传递发动机的扭矩增量)。
S404，根据离合器传递扭矩的增量获取离合器的接合位置的第一增量。
具体地，根据离合器传递扭矩的增量进行查表以确定离合器接合位置的第一增量。
S405，向发动机发送提速请求，并根据目标扭矩获取离合器的接合位置的第二增量。
具体地，由于发动机转速低于离合器轴速，为防止发动机转速偏低，需要对离合器接合位置的增量进行修正。
更具体地，变速箱控制单元-TCU向发动机控制单元-ECU发送提速请求，请求发动机将发动机转速提高到与当前离合器轴速相同。
在本发明的一个实施例中，离合器至少需要接合到传递40N.m扭矩的位置，即目标扭矩为40N.m(目标扭矩是一个预先设定的值)。
进一步地，计算40N.m和离合器传递扭矩的差值，将该差值除以一个实验得到的比例系数，即得到1个周期内离合器传递扭矩的增量，再通过查表就可得到离合器的接合位置的第二增量。
S406，判断目标扭矩是否大于离合器传递的扭矩。
S407，如果目标扭矩大于离合器传递的扭矩，则根据第一增量和第二增量生成离合器的接合位置的最终增量。
具体地，如果目标扭矩大于离合器传递的扭矩，则说明离合器尚未接合到40N.m的位置，需继续接合。更具体地，选取第一增量和第二增量中的较大值作为离合器的接合位置的最终增量。
S408，如果目标扭矩不大于离合器传递的扭矩，则根据第一增量生成离合器的接合位置的最终增量。
具体地，如果目标扭矩不大于离合器传递的扭矩，则将第一增量作为离合器的接合位置的最终增量。
S409，根据离合器的接合位置的最终增量确定离合器的接合位置。
具体地，将离合器的接合位置的最终增量加上前一周期的离合器的接合位置，便得到了当前的离合器的接合位置。
进一步地，当油门踏板开度从0到持续大于0时，发动机输出扭矩逐渐增大，当发动机转速和离合器轴速同步时，车辆的状态从负扭矩状态变为同步状态，同步状态是从负扭矩状态变化为正扭矩状态的过渡状态，为避免后续变化到正扭矩状态时离合器产生较大抖动，离合器需要完全脱开，快速退回到滑摩位置。具体地，用0减去当前离合器传递的扭矩，将其差值的20％作为离合器扭矩的变化量，即当前周期在离合器退回过程中扭矩的变化量，根据查表法可以确定离合器的接合位置。
更进一步地，随着发动机输出扭矩的不断增大，当发动机转速高于离合器轴速时，车辆的状态变为正扭矩状态，此时的离合器的接合位置的确定方法在前面的实施例中已经做了详细说明，在此不再赘述。
本发明实施例的离合器的控制方法，在没有增加任何硬件的情况下，控制方法易于实现，易于应用，数据采集方便，具备可移植性，可大大提高城市跟车时驾驶员的可操控性，通过区分正扭矩、同步、负扭矩三种状态提高离合器对油门的响应速度，当油门踏板开度变化时能有效的控制车速，防止整车耸动、汽车加速过快现象，减小跟车时1档、2档反复换挡引发的冲击，既能提高整车的安全性和驾乘的舒适性，又能防止离合器滑摩时间过长发热从而影响离合器的使用寿命。
本发明实施例的离合器的控制方法，首先获取车辆的油门踏板开度和当前档位，如果当前档位属于预设档位，且油门踏板开度大于预设开度阈值，则进一步获取车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速，然后根据车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速获取车辆的当前状态，并根据车辆的当前状态确定离合器的接合位置，该方法实现了车辆在低档位运行且油门踏板开度变化时既可以快速响应驾驶员的意图，又减小了车辆耸动和噪音，大大提高了整车的平顺性、舒适度，同时也提高了离合器的使用寿命。
此外，在本发明的一个实施例中，由于车辆处于1档、2档跟车状态时刹车和油门反复交替，导致1档升2档、2档降1档之间的连续切换。1档在档时，踩下油门踏板，当车速超过设定的车速-油门表格中升2档的预挂档车速时，TCU控制换档机构挂到2档；2档在档时，踩下油门踏板或者踩下刹车，当车速低于设定的车速-油门表格中降1档的预挂档车速，TCU控制换挡机构挂到1档。累计油门踏板开度大于全油门的15％时2档降1档的油门降档次数，累计刹车时2档降1档的次数，如果油门降档次数和刹车降档次数之和超过设置的上限值，则将1档升2档预挂档车速的最小值提高至15km/h，减少1档、2档之间档位的频繁切换引发的冲击。一旦跟车状态结束，即车辆正常升到3档及以上档位，将上述累计的油门降档次数和刹车降档次数均置0。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种离合器的控制装置。
图7是根据本发明一个实施例的离合器的控制装置的结构示意图。如图7所示，本发明实施例的离合器的控制装置，包括：第一获取模块100、第二获取模块200、第三获取模块300和确定模块400。
其中，第一获取模块100用于获取车辆的油门踏板开度和当前档位。
具体地，由第一获取模块100(车辆的TCU)采集车辆的油门踏板开度和当前档位。
更具体地，如图2所示，油门踏板开度(4)可通过设置在油门踏板处的位置传感器获取，换档杆位置(7)可通过换挡杆传感器控制单元(C)探测换挡杆支座内的霍尔传感器得到的，车速(6)由车速传感器得到，采集车速(6)和油门踏板开度(4)，根据设定的车速-油门表格控制换挡机构挂档，TCU控制档位的拨叉驱动电磁阀(D)，推动换挡拨叉和滑动齿套移动，滑动齿套与同步器齿接合生成档位信号(8，即当前档位)。
此外，TCU还可以采集发动机转速(1)、发动机输出扭矩(2)、离合器轴速信号(3)、刹车信号(5)、离合器位置(9)等，其中，发动机转速(1)通过采集发动机转速传感器的信号得到，发动机输出扭矩(2)由发动机控制单元-ECU(B)控制并输出，离合器轴速信号(3)通过采集输入轴转速传感器的信号得到，刹车信号(5)可通过设置在刹车踏板上的传感器得到，离合器位置(9)是通过变速箱控制单元-TCU(A)控制主压力、离合器驱动电磁阀来确定。
第二获取模块200用于如果判断当前档位属于预设档位，且油门踏板开度大于预设开度阈值，则进一步获取车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速。
具体地，例如，如果第二获取模块200判断当前档位为1档或2档(即预设档位)，且油门踏板开度大于0(预设开度阈值)，则第二获取模块200以10ms为1个时间周期，获取车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速，即在油门踏板开度从0变化为正值时刻获取发动机转速和离合器轴速。
更具体地，发动机当前转速通过采集发动机转速传感器的信号得到，离合器当前轴速，在1档在档时通过采集输入轴1转速传感器的信号得到，在2档在档时通过采集输入轴2转速传感器的信号得到。
第三获取模块300用于根据车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速获取车辆的当前状态。
具体地，例如，1档或2档在档时，第三获取模块300用于根据油门踏板开度从0变化为正值时刻的车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速的大小关系判断车辆的当前状态，其中，车辆的当前状态为同步状态或正扭矩状态或负扭矩状态。
在本发明的一个实施例中，第三获取模块300具体用于：根据车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速判断发动机当前转速和离合器当前轴速是否同步；如果判断发动机当前转速和离合器当前轴速同步，则判断车辆的当前状态为同步状态；如果判断发动机当前转速和离合器当前轴速不同步，则进一步判断发动机当前转速是否大于离合器当前轴速；如果判断发动机当前转速大于离合器当前轴速，则判断车辆的当前状态为正扭矩状态；以及如果判断发动机当前转速不大于离合器当前轴速，则判断车辆的当前状态为负扭矩状态。
具体地，第三获取模块300根据车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速判断发动机当前转速和离合器当前轴速是否同步的具体判断过程为：如果发动机当前转速和离合器当前轴速的差值小于离合器当前轴速的1/40倍，且该差值的最大值不超过90转/分钟，第三获取模块300则判定发动机当前转速和离合器当前轴速为同步。
确定模块400用于根据车辆的当前状态确定离合器的接合位置。
在本发明的一个实施例中，当车辆的当前状态为正扭矩状态时，确定模块400具体用于：根据车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速计算发动机当前转速变化率和离合器当前轴速变化率；根据发动机当前转速变化率和离合器当前轴速变化率计算发动机目标转速；根据发动机目标转速、发动机当前转速获取离合器传递扭矩的增量；以及根据离合器传递扭矩的增量获取离合器的接合位置。
具体地，发动机当前转速变化率的计算方法为：以12个时间周期为计量时间段，用后6个时间周期发动机转速累加值，减去前6个时间周期发动机转速累加值，将差值乘以10/36倍(即先将差值除以时间周期的平方，然后再放大10倍)得到发动机当前转速变化率。类似的，用后6个时间周期离合器轴速累加值，减去前6个时间周期离合器轴速累加值，将差值乘以10/36倍得到离合器当前轴速变化率。
进一步地，需要借助发动机目标转速来实现对发动机转速的控制，发动机目标转速每个时间周期均计算一次。将油门踏板开度从0到正值的时刻作为起始时刻，设置发动机目标转速的初值，为确保对发动机目标转速和实际转速的比较是从油门踏板开度从无到有的同一个时间点开始，将发动机目标转速的初值设置为与发动机起始时刻的转速相等的数值。根据发动机当前转速变化率和离合器当前轴速变化率得到当前周期发动机目标转速的变化量，该变化量加上前一个周期的发动机目标转速值，便得到当前周期的发动机目标转速。
在本发明的一个实施例中，确定模块400根据发动机目标转速、发动机当前转速获取离合器传递扭矩的增量，具体为：通过增量式PID控制算法根据发动机目标转速和发动机当前转速计算发动机转速在当前周期的变化量；以及根据发动机转速在当前周期的变化量和前一周期的发动机转速获取当前周期的离合器传递扭矩的增量。
具体地，确定模块400根据下述公式计算发动机转速在当前周期的变化量，即增量式PID控制算法包括：
e(k)＝r(k)-c(k)，(1)
Δe(k)＝e(k)-e(k-1)，(2)
Δu(k)＝KPΔe(k)+KIe(k)+KD[Δe(k)-Δe(k-1)]，(3)
其中，k为采样序号，它对应的是时间周期，k＝0，1，2...，n，r(k)为当前周期k的发动机目标转速，c(k)为当前周期k的发动机当前转速，e(k)为发动机第k次采样时发动机目标转速与发动机当前转速的差值，△u(k)为发动机转速在当前周期k的变化量；KP为比例系数，KI为积分系数，KD为微分系数，这三个系数是在车辆实验测试中得到的常量。
更具体地，确定模块400根据所述发动机转速在当前周期的变化量和前一周期的发动机转速获取当前周期的离合器传递扭矩的增量。具体地，根据△u(k)和前一周期的发动机转速，通过查询发动机的转速扭矩表格，得到当前周期发动机输出扭矩的增量，离合器则准确传递发动机输出扭矩的增量，即离合器传递扭矩的增量。
进一步地，确定模块400根据离合器传递扭矩的增量通过查表法确定离合器接合的位置，所查询的表格是离合器传递扭矩的增量每增加10N.m时对应的离合器位置变化量，根据离合器位置变化量可以获取离合器的接合位置。
在本发明的一个实施例中，当车辆的当前状态为同步状态时，确定模块400具体用于：计算油门踏板开度变化率和发动机输出扭矩变化率；根据油门踏板开度变化率和发动机输出扭矩变化率获取当前周期的离合器传递扭矩的增量，并根据离合器传递扭矩的增量确定离合器的接合位置。
具体地，为降低后续油门踏板开度持续大于0时产生滑摩的概率，离合器应保持接合，离合器接合的位置取决于油门踏板开度和发动机输出扭矩。确定模块400首先计算油门踏板开度变化率和发动机输出扭矩变化率。
更具体地，确定模块400根据公式A＝B1*C+B2*D获取当前周期的离合器传递扭矩的增量，其中，A表示离合器传递扭矩的增量，C表示油门踏板开度变化率，D表示发动机输出扭矩变化率，B1表示第一权重系数，B2表示第二权重系数，B1和B2表征油门踏板开度变化率、发动机扭矩变化率在确定离合器传递发动机扭矩中所占的比例，B1和B2的具体数值通过实验得到。
进一步地，确定模块400计算出离合器传递扭矩的增量后，根据查表法可以确定离合器接合的位置。
在本发明的一个实施例中，当车辆的当前状态为负扭矩状态时，确定模块400具体用于：计算离合器轴速和发动机转速之间的差值，并根据差值计算发动机目标转速的增量；根据发动机目标转速的增量获取发动机目标转速；根据发动机目标转速、发动机当前转速获取离合器传递扭矩的增量；以及根据离合器传递扭矩的增量获取离合器的接合位置的第一增量。
具体地，当车辆的当前状态为负扭矩状态时，离合器轴速高于发动机转速。首先，计算离合器轴速和发动机转速之间的差值，然后取该差值的预设倍数(例如，1/10倍)作为发动机目标转速的增量。此处需要注意的是，应根据离合器轴速的不同范围限制发动机目标转速的增量小于对应的上限值。
更具体地，将发动机目标转速的增量加上前一周期的发动机目标转速值，得到当前周期的发动机目标转速。
进一步地，计算发动机目标转速与发动机当前转速的差值，然后根据增量式PID控制算法(即公式(1)、(2)、(3))得到发动机转速在当前周期的变化量，根据转速变化量和前一周期的发动机转速，通过查询发动机的转速扭矩表格，得到当前周期发动机输出扭矩的增量，即离合器传递扭矩的增量(离合器准确传递发动机的扭矩增量)。然后，根据离合器传递扭矩的增量进行查表以确定离合器接合位置的第一增量。
当车辆处于负扭矩状态时，由于发动机转速低于离合器轴速，为防止发动机转速偏低，需要对离合器接合位置的增量进行修正。下面进行详细说明。
在本发明的一个实施例中，如图8所示，本发明实施例的离合器的控制装置，还包括：发送模块500、判断模块600和最终增量生成模块700。
其中，发送模块500用于向发动机发送提速请求，并根据目标扭矩获取离合器的接合位置的第二增量。
具体地，发送模块500(变速箱控制单元-TCU)向发动机控制单元-ECU发送提速请求，请求发动机将发动机转速提高到与当前离合器轴速相同。
在本发明的一个实施例中，离合器至少需要接合到传递40N.m扭矩的位置，即目标扭矩为40N.m(目标扭矩是一个预先设定的值)。
更具体地，计算40N.m和离合器传递扭矩的差值，将该差值除以一个实验得到的比例系数，即得到1个周期内离合器传递扭矩的增量，再通过查表就可得到离合器的接合位置的第二增量。
判断模块600用于判断目标扭矩是否大于离合器传递的扭矩。
最终增量生成模块700用于如果目标扭矩大于离合器传递的扭矩，则根据第一增量和第二增量生成离合器的接合位置的最终增量，如果目标扭矩不大于离合器传递的扭矩，则根据第一增量生成离合器的接合位置的最终增量。
具体地，如果目标扭矩大于离合器传递的扭矩，则说明离合器尚未接合到40N.m的位置，需继续接合，则选取第一增量和第二增量中的较大值作为离合器的接合位置的最终增量；如果目标扭矩不大于离合器传递的扭矩，则将第一增量作为离合器的接合位置的最终增量。
更具体地，确定模块400根据离合器的接合位置的最终增量确定离合器的接合位置。
具体地，将离合器的接合位置的最终增量加上前一周期的离合器的接合位置，便得到了当前的离合器的接合位置(即车辆处于负扭矩状态时的离合器的接合位置)。
进一步地，当油门踏板开度从0到持续大于0时，发动机输出扭矩逐渐增大，当发动机转速和离合器轴速同步时，车辆的状态从负扭矩状态变为同步状态，同步状态是从负扭矩状态变化为正扭矩状态的过渡状态，为避免后续变化到正扭矩状态时离合器产生较大抖动，离合器需要完全脱开，快速退回到滑摩位置。具体地，用0减去当前离合器传递的扭矩，将其差值的20％作为离合器扭矩的变化量，即当前周期在离合器退回过程中扭矩的变化量，根据查表法可以确定离合器的接合位置。
更进一步地，随着发动机输出扭矩的不断增大，当发动机转速高于离合器轴速时，车辆的状态变为正扭矩状态，此时的离合器的接合位置的确定方法在前面的实施例中已经做了详细说明，在此不再赘述。
本发明实施例的离合器的控制装置，易于实现，易于应用，数据采集方便，具备可移植性，可大大提高城市跟车时驾驶员的可操控性，通过区分正扭矩、同步、负扭矩三种状态提高离合器对油门的响应速度，当油门踏板开度变化时能有效的控制车速，防止整车耸动、汽车加速过快现象，减小跟车时1档、2档反复换挡引发的冲击，既能提高整车的安全性和驾乘的舒适性，又能防止离合器滑摩时间过长发热从而影响离合器的使用寿命。
本发明实施例的离合器的控制装置，第一获取模块获取车辆的油门踏板开度和当前档位，第二获取模块判断如果当前档位属于预设档位，且油门踏板开度大于预设开度阈值，则进一步获取车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速，第三获取模块根据车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速获取车辆的当前状态，确定模块则根据车辆的当前状态确定离合器的接合位置，该装置实现了车辆低档位运行且油门踏板开度变化时既可以快速响应驾驶员的意图，又减小了车辆耸动和噪音，大大提高了整车的平顺性、舒适度，同时也提高了离合器的使用寿命。
此外，在本发明的一个实施例中，由于车辆处于1档、2档跟车状态时刹车和油门反复交替，导致1档升2档、2档降1档之间的连续切换。1档在档时，踩下油门踏板，当车速超过设定的车速-油门表格中升2档的预挂档车速时，TCU控制换档机构挂到2档；2档在档时，踩下油门踏板或者踩下刹车，当车速低于设定的车速-油门表格中降1档的预挂档车速，TCU控制换挡机构挂到1档。累计油门踏板开度大于全油门的15％时2档降1档的油门降档次数，累计刹车时2档降1档的次数，如果油门降档次数和刹车降档次数之和超过设置的上限值，则将1档升2档预挂档车速的最小值提高至15km/h，减少1档、2档之间档位的频繁切换引发的冲击。一旦跟车状态结束，即车辆正常升到3档及以上档位，将上述累计的油门降档次数和刹车降档次数均置0。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种车辆。该车辆包括本发明实施例的离合器的控制装置。
本发明实施例的车辆，由于具有了离合器的控制装置，车辆在低档位运行且油门踏板开度变化时既可以快速响应驾驶员的意图，又减小了车辆耸动和噪音，大大提高了整车的平顺性、舒适度，同时也提高了离合器的使用寿命。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (18)
1.一种离合器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取车辆的油门踏板开度和当前档位；
如果判断所述当前档位属于预设档位，且所述油门踏板开度大于预设开度阈值，则进一步获取所述车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速；
根据所述车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速获取所述车辆的当前状态；以及
根据所述车辆的当前状态确定所述离合器的接合位置。
2.如权利要求1所述的离合器的控制方法，其特征在于，所述根据车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速获取所述车辆的当前状态具体包括：
根据所述车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速判断所述发动机当前转速和离合器当前轴速是否同步；
如果判断所述发动机当前转速和离合器当前轴速同步，则判断所述车辆的当前状态为同步状态；
如果判断所述发动机当前转速和离合器当前轴速不同步，则进一步判断所述发动机当前转速是否大于所述离合器当前轴速；
如果判断所述发动机当前转速大于所述离合器当前轴速，则判断所述车辆的当前状态为正扭矩状态；以及
如果判断所述发动机当前转速不大于所述离合器当前轴速，则判断所述车辆的当前状态为负扭矩状态。
3.如权利要求2所述的离合器的控制方法，其特征在于，当所述车辆的当前状态为正扭矩状态时，所述根据所述车辆的当前状态确定所述离合器的接合位置具体包括：
根据所述车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速计算发动机当前转速变化率和离合器当前轴速变化率；
根据所述发动机当前转速变化率和离合器当前轴速变化率计算发动机目标转速；
根据所述发动机目标转速、所述发动机当前转速获取离合器传递扭矩的增量；以及
根据所述离合器传递扭矩的增量获取所述离合器的接合位置。
4.如权利要求3所述的离合器的控制方法，其特征在于，所述根据所述发动机目标转速、所述发动机当前转速获取离合器传递扭矩的增量具体包括：
通过增量式PID控制算法根据所述发动机目标转速和所述发动机当前转速计算发动机转速在当前周期的变化量；以及
根据所述发动机转速在当前周期的变化量和前一周期的发动机转速获取当前周期的离合器传递扭矩的增量。
5.如权利要求4所述的离合器的控制方法，其特征在于，所述发动机转速在当前周期的变化量通过下述公式(1)、(2)和(3)计算得到：
e(k)＝r(k)-c(k)，(1)
Δe(k)＝e(k)-e(k-1)，(2)
Δu(k)＝KPΔe(k)+KIe(k)+KD[Δe(k)-Δe(k-1)]，(3)
其中，k为采样序号，k＝0，1，2...，n，r(k)为当前周期k的发动机目标转速，c(k)为当前周期k的发动机当前转速，e(k)为发动机在第k次采样时所述发动机目标转速与所述发动机当前转速的差值，△u(k)为所述发动机转速在当前周期的变化量，KP为比例系数，KI为积分系数，KD为微分系数。
6.如权利要求2所述的离合器的控制方法，其特征在于，当所述车辆的当前状态为同步状态时，所述根据所述车辆的当前状态确定所述离合器的接合位置具体包括：
计算油门踏板开度变化率和发动机输出扭矩变化率；
根据所述油门踏板开度变化率和发动机输出扭矩变化率获取当前周期的离合器传递扭矩的增量，并根据所述离合器传递扭矩的增量确定所述离合器的接合位置。
7.如权利要求2所述的离合器的控制方法，其特征在于，当所述车辆的当前状态为负扭矩状态时，所述根据所述车辆的当前状态确定所述离合器的接合位置具体包括：
计算离合器轴速和发动机转速之间的差值，并根据所述差值计算发动机目标转速的增量；
根据所述发动机目标转速的增量获取发动机目标转速；
根据所述发动机目标转速、所述发动机当前转速获取离合器传递扭矩的增量；以及
根据所述离合器传递扭矩的增量获取所述离合器的接合位置的第一增量。
8.如权利要求7所述的离合器的控制方法，其特征在于，还包括：
向发动机发送提速请求，并根据目标扭矩获取所述离合器的接合位置的第二增量；
判断所述目标扭矩是否大于所述离合器传递的扭矩；
如果所述目标扭矩大于所述离合器传递的扭矩，则根据所述第一增量和所述第二增量生成所述离合器的接合位置的最终增量；
如果所述目标扭矩不大于所述离合器传递的扭矩，则根据所述第一增量生成所述离合器的接合位置的最终增量；以及
根据所述离合器的接合位置的最终增量确定所述离合器的接合位置。
9.一种离合器的控制装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取车辆的油门踏板开度和当前档位；
第二获取模块，用于如果判断所述当前档位属于预设档位，且所述油门踏板开度大于预设开度阈值，则进一步获取所述车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速；
第三获取模块，用于根据所述车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速获取所述车辆的当前状态；以及
确定模块，用于根据所述车辆的当前状态确定所述离合器的接合位置。
10.如权利要求9所述的离合器的控制装置，其特征在于，所述第三获取模块，具体用于：
根据所述车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速判断所述发动机当前转速和离合器当前轴速是否同步；
如果判断所述发动机当前转速和离合器当前轴速同步，则判断所述车辆的当前状态为同步状态；
如果判断所述发动机当前转速和离合器当前轴速不同步，则进一步判断所述发动机当前转速是否大于所述离合器当前轴速；
如果判断所述发动机当前转速大于所述离合器当前轴速，则判断所述车辆的当前状态为正扭矩状态；以及
如果判断所述发动机当前转速不大于所述离合器当前轴速，则判断所述车辆的当前状态为负扭矩状态。
11.如权利要求10所述的离合器的控制装置，其特征在于，当所述车辆的当前状态为正扭矩状态时，所述确定模块，具体用于：
根据所述车辆的发动机当前转速和离合器当前轴速计算发动机当前转速变化率和离合器当前轴速变化率；
根据所述发动机当前转速变化率和离合器当前轴速变化率计算发动机目标转速；
根据所述发动机目标转速、所述发动机当前转速获取离合器传递扭矩的增量；以及
根据所述离合器传递扭矩的增量获取所述离合器的接合位置。
12.如权利要求11所述的离合器的控制装置，其特征在于，所述确定模块，具体用于：
通过增量式PID控制算法根据所述发动机目标转速和所述发动机当前转速计算发动机转速在当前周期的变化量；以及
根据所述发动机转速在当前周期的变化量和前一周期的发动机转速获取当前周期的离合器传递扭矩的增量。
13.如权利要求12所述的离合器的控制装置，其特征在于，所述确定模块通过下述公式(1)、(2)和(3)计算所述发动机转速在当前周期的变化量：
e(k)＝r(k)-c(k)，(1)
Δe(k)＝e(k)-e(k-1)，(2)
Δu(k)＝KPΔe(k)+KIe(k)+KD[Δe(k)-Δe(k-1)]，(3)
其中，k为采样序号，k＝0，1，2...，n，r(k)为当前周期k的发动机目标转速，c(k)为当前周期k的发动机当前转速，e(k)为发动机在第k次采样时所述发动机目标转速与所述发动机当前转速的差值，△u(k)为所述发动机转速在当前周期的变化量，KP为比例系数，KI为积分系数，KD为微分系数。
14.如权利要求10所述的离合器的控制装置，其特征在于，当所述车辆的当前状态为同步状态时，所述确定模块，具体用于：
计算油门踏板开度变化率和发动机输出扭矩变化率；
根据所述油门踏板开度变化率和发动机输出扭矩变化率获取当前周期的离合器传递扭矩的增量，并根据所述离合器传递扭矩的增量确定所述离合器的接合位置。
15.如权利要求10所述的离合器的控制装置，其特征在于，当所述车辆的当前状态为负扭矩状态时，所述确定模块，具体用于：
计算离合器轴速和发动机转速之间的差值，并根据所述差值计算发动机目标转速的增量；
根据所述发动机目标转速的增量获取发动机目标转速；
根据所述发动机目标转速、所述发动机当前转速获取离合器传递扭矩的增量；以及
根据所述离合器传递扭矩的增量获取所述离合器的接合位置的第一增量。
16.如权利要求15所述的离合器的控制装置，其特征在于，还包括：
发送模块，用于向发动机发送提速请求，并根据目标扭矩获取所述离合器的接合位置的第二增量；
判断模块，用于判断所述目标扭矩是否大于所述离合器传递的扭矩；
最终增量生成模块，用于如果所述目标扭矩大于所述离合器传递的扭矩，则根据所述第一增量和所述第二增量生成所述离合器的接合位置的最终增量，如果所述目标扭矩不大于所述离合器传递的扭矩，则根据所述第一增量生成所述离合器的接合位置的最终增量。
17.如权利要求16所述的离合器的控制装置，其特征在于，
所述确定模块，还用于根据所述离合器的接合位置的最终增量确定所述离合器的接合位置。
18.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求9-17所述的离合器的控制装置。
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