CN105240515A - 一种湿式双离合器变速器转速同步控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种湿式双离合器变速器转速同步控制方法，包括：TCU接收外部信号，判断是否向ECU进行发动机转速请求，如果是，则TCU将期望发动机转速和期望同步时间发送给ECU；ECU根据接收到的所述期望发动机转速和所述期望同步时间判断是否能够完成发动机转速请求，如果是，则完成发动机转速请求，如果否，则ECU向TCU发送扭矩差；TCU根据所述扭矩差计算离合器压力，从而驱动离合器动作；当TCU接收到ECU发出的转速请求实现标志位时，完成换挡。本发明能够提高转速同步的及时性、准确性，提升换挡品质。

Description

一种湿式双离合器变速器转速同步控制方法

技术领域

本发明涉及变速器控制领域，具体涉及一种湿式双离合器变速器转速同步控制方法。

背景技术

湿式双离合器变速器是利用两个湿式离合器的分离与结合将发动机扭矩分别传递到两根内外嵌套的输入轴上，然后利用输入轴与中间轴的不同挡位主、从动齿轮的啮合实现不同挡位的速比。湿式双离合器变速器转速同步的使用场合是降挡操作，包括不踩油门时的降挡和踩油门时的降挡，其基本原理是在TCU规定的时间周期内把发动机转速提升至变速器目标挡位对应的输入轴转速，以利于同步器的结合实现挡位预结合，从而实现降挡操作的准确和快速。

降挡操作需要发动机控制器实现发动机转速的精确提升，在某些工况下，比如发动机偶发性点火不良或喷油不足，将会导致发动机输出扭矩出现波动或不足，从而无法精确的把发动机转速提升至目标转速，从而影响降挡操作的成功实现。目前的技术方案一般在这种情况下一种会在设定的同步请求周期内退出该次请求，间隔10ms后再次进行转速同步请求，直至同步成功为止；另一种则是在第一次同步失败后先跳空挡，然后再根据车速判定目标挡位，根据此挡位请求对应的发动机转速，实现新的同步。

现有技术存在的缺点在于：一，仅通过转速控制实现，方式单一，灵活性差，控制精度不高；二，对于发动机客观上无法实现转速请求的特殊工况处理方式简单，影响变速箱的控制，从而影响换挡品质和换挡时间。

发明内容

本发明的目的是提高湿式双离合器变速器的转速同步控制的灵活性、准确性和换挡品质。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了如下技术方案：

一种湿式双离合器变速器转速同步控制方法，包括：

TCU接收外部信号，判断是否向ECU进行发动机转速请求，如果是，则TCU将期望发动机转速和期望同步时间发送给ECU；

ECU根据接收到的所述期望发动机转速和所述期望同步时间判断是否能够完成发动机转速请求，如果是，则完成发动机转速请求，如果否，则ECU向TCU发送扭矩差；

TCU根据所述扭矩差计算离合器压力，从而驱动离合器动作；

当TCU接收到ECU发出的转速请求实现标志位时，完成换挡。

作为优选方案，所述ECU根据接收到的所述期望发动机转速和所述期望同步时间判断是否能够完成发动机转速请求包括：

ECU根据接收到的所述期望发动机转速和所述期望同步时间计算出转速提升的梯度，根据所述转速提升的梯度计算扭矩增量，根据当前发动机转速和负荷下的发动机扭矩估算出在期望的同步时间内发动机需要输出的扭矩；

ECU判断所述发动机需要输出的扭矩是否能够得到满足。

作为优选方案，当所述TCU根据扭矩差计算离合器压力，从而驱动离合器动作完成后，TCU仍接收不到ECU发出的转速请求实现标志位时，报出转速请求响应故障。

作为优选方案，所述外部信号包括油门踏板开度、车速信号、弯道识别信号、挡位信号。

作为优选方案，所述扭矩差＝(期望的同步时间内需要发动机输出的扭矩-响应转速请求起始时刻的发动机扭矩-能够输出的扭矩增量)*安全系数。

作为优选方案，所述根据当前发动机转速和负荷下的发动机扭矩估算出在期望的同步时间内发动机需要输出的扭矩是通过发动机输出扭矩曲线图获得的。

作为优选方案，所述ECU对所述TCU发送的转速请求进行合理性校验。

在本发明的实施例中，不仅采用转速控制，而且采用离合器压力控制，当ECU发现无法通过控制实现发动机转速提升至目标值时，由TCU根据扭矩差通过改变离合器压力来保证转速请求的实现，也就是说，在仅依靠转速控制无法实现转速同步时，本发明的实施例通过改变离合器压力来匹配实际的发动机工作情况，从而确保转速同步的实现，比现有技术中多次尝试、跳空挡的技术方案相比具有更高的准确性、灵活性，在某些工况下，比如发动机偶发性点火不良或喷油不足导致发动机输出扭矩出现波动或不足，依然能够较快实现转速同步，因此换挡品质得到提高。

附图说明

图1是实现本发明的实施例的控制方法的硬件关系图；

图2是图1中的TCU的工作流程图；

图3是图1中的ECU的工作流程图；

图4是踩油门4挡降3挡的换挡示意图；

图5是同步扭矩的计算框图；

图6是一个示例性发动机输出扭矩曲线图。

具体实施方式

参考图1，实现本实施例的湿式双离合器变速器转速同步控制方法所需硬件基础包括TCU(即，变速箱控制模块)和ECU(即，发动机控制模块)两部分。其中，TCU接收包括油门踏板开度、车速信号、弯道识别信号、挡位信号等外部信号，并能够向ECU发送转速请求标志位、期望转速、期望同步时间，其中期望转速为实现转速同步的期望发动机转速；ECU接收来自于TCU的上述信号，并能够像TCU反馈TCU需要改变的扭矩、转速请求可否实现标志位。TCU控制离合器压力从而驱动离合器动作。

参考图2，TCU的工作流程为：TCU接收外部信号，结合油门踏板开度、车速、弯道识别信号和当前挡位、目标挡位信号，判断是否向ECU进行发动机转速请求，如果是，则TCU计算期望发动机转速、期望同步时间，然后将期望发动机转速、期望同步时间和转送请求标志位发送给ECU，即图2中的信号输出步骤100。TCU在接收到ECU反馈的转速请求不能实现标志位后、扭矩差后，根据该扭矩差计算对应的离合器压力，从而驱动离合器动作。如果TCU接收到ECU发出的转速请求实现标志位，则完成换挡。而在TCU根据扭矩差完成驱动离合器动作后，ECU仍然未发出转速请求实现的标志位，则证明ECU已无法控制发动机实现转速请求，此时报出转速请求相应故障。而转速请求不能实现的标志位、扭矩差的输入信号来自于步骤101。

参考图3，ECU的工作流程为：ECU接收步骤100所发出的期望发动机转速信号和期望同步时间，对转速请求进行合理性校验后，根据期望发动机转速和期望同步时间计算出发动机转速提升梯度，根据发动机转速提升的梯度计算期望提升扭矩(即，扭矩增量)，根据当前发动机转速和负荷下的发动机扭矩估算出在期望的同步时间内发动机需要输出的扭矩，判断ECU能否按照TCU的要求将发动机转速提升到目标值，从而判断是否能够完成发动机转速请求，如果是，则由ECU控制完成发动机转速提升请求，如果否，则ECU计算扭矩差并发送给TCU，并发送转速请求无法完成标志位，即图3中的输出信号步骤101为图2中的输入信号步骤101。

上述转速同步控制过程的基本原理为：驾驶员通过油门踏板给TCU发出加速降挡的请求，TCU根据车辆工况向ECU发出转速提升请求，ECU接收到该请求后，会根据发动机此时的实际扭矩储备能力做出判断，如果ECU判断能够依靠自己的能力满足TCU的要求，则ECU控制完成；如果ECU经过计算判断不能在TCU规定的时间内完成，则计算出需要TCU减小的加载在离合器上的扭矩(可根据该扭矩换算成离合器压力)，由TCU协助减扭，共同完成转速提升操作，而不是隔一段时间后再次尝试，也不是直接跳空挡，因此整个控制过程的准确性、及时性均得到提高，相应地换挡品质也得到提高。

参考图4，该图表明的是一个典型的实施双离合器变速器4挡降3挡的换挡过程。其中奇数轴上布置奇数挡齿轮，偶数轴上布置偶数挡齿轮，离合器1、离合器2分别对应奇数轴、偶数轴。TCU根据当前车速、油门开度、当前挡位查询换挡线决定是否进行降挡操作。如果条件满足，则首先推动目标挡位的换挡拨叉的活塞，使目标挡位预先进入挂挡状态，根据此时的车速，可以得到目标挡位对应的轴转速。然后，TCU发出期望的发动机转速和期望的同步时间，等待ECU进行转速请求的响应操作。ECU通过CAN网络接收到TCU发出的期望发动机转速N_Sync和期望同步时间T_Sync后，首先计算出期望的用于提升发动机转速的扭矩和转速提升的梯度，判断此时发动机是否有能力进行转速同步操作，然后根据此梯度进行扭矩的操作控制。

一个典型的转速同步请求及响应过程如下：

TCU发出N_Sync和T_Sync，ECU根据当前的发动机转速和发动机负荷计算得到响应转速请求起始时刻的发动机扭矩Tq_Base，并根据期望的发动机同步转速和同步时间利用图5所示关系计算出用于实现转速提升的扭矩增量Tq_Sync，Tq_Base+Tq_Sync即为ECU通过控制所能够达到的扭矩。然后从图6中读取TqDes，TqDes为根据当前发动机转速和负荷下的发动机扭矩估算出在期望的同步时间内发动机为实现转速提升实际需要输出的扭矩。在图6中，给定发动机节气门开度、发动机转速即可确定发动机的输出转矩(扭矩)，该图为根据标定试验结果绘制，该图的绘制为本领域公知常识，因此不再详细描述。比较Tq_Base+Tq_Sync与TqDes的大小，如果TqDes>(Tq_Base+Tq_Sync)，则证明实现转速同步实际需要的发动机扭矩比ECU通过控制所能够实现的发动机扭矩要大，ECU无法通过控制满足发动机需要输出的扭矩，此时反馈给TCU当前状态下无法仅仅通过ECU的控制实现转速提升的操作标志位，并把扭矩差△TqClu＝(TqDes-Tq_Base-Tq_Sync)*1.2发送给TCU作为计算离合器压力差的计算依据；反之，如果TqDes<＝(Tq_Base+Tq_Sync)，则反馈给TCU当前状态仅通过ECU的控制就能够实现转速提升的操作标志位，同时由ECU单独进行转速提升的控制。在此，1.2为一个安全系数，目的是使TCU进行更加充分的压力操作从而确保完成离合器驱动后能够实现转速同步，该系数能够根据需要设置为不同的值。

当发动机无法响应同步转速请求时，进行如下处理：

TCU接收到ECU反馈的当前状态下转速请求无法完成标志位及读取到扭矩差△TqClu后，TCU根据离合器传递的扭矩和压力的公式1、2、3联立反算出用于提升发动机转速的压力差△P_Clu，其中，公式中的离合器动摩擦系数与离合器油温相关，可从表1中查询得到对应的动摩擦系数。

$T_{C2}={\mathrm{\&mu;}}_d{S}_2{P}_{N2}{Z}_2\&times;\frac{2}{3}\left(\frac{R_{20}^3-R_{21}^3}{R_{20}^2-R_{21}^2}\right)$ (公式1)

$P_{C2}=T_{C2}/\&lsqb;{\mathrm{\&mu;}}_d{S}_2{Z}_2\frac{2}{3}\left(\frac{R_{20}^3-R_{21}^3}{R_{20}^2-R_{21}^2}\right)\&rsqb;$ (公式2)

${\mathrm{\&Delta;P}}_{C2}={\mathrm{\&Delta;T}}_{C2}/\&lsqb;{\mathrm{\&mu;}}_d{S}_2{Z}_2\frac{2}{3}\left(\frac{R_{20}^3-R_{21}^3}{R_{20}^2-R_{21}^2}\right)\&rsqb;$ (公式3)

上述式中：

T_C2-离合器2的扭矩；

P_C2-离合器2的压力；

ΔT_C2-发动机的实际输出扭矩能力与TCU期望的发动机扭矩之间的差；

ΔP_C2-根据ΔT_C2折算出来的离合器压力差；

μ_d-湿式离合器的动摩擦系数，与油温关系如表1下：

表1动摩擦系数查询表

油温(℃)	-10	0	10	25	40	60	75	90
									μd	0.254	0.246	0.240	0.235	0.229	0.227	0.222	0.218

S₁、S₂-离合器1、2的活塞作用面积(m²)；

Z₁、Z₂-离合器1、2的摩擦副数；

R₁₀、R₂₀-离合器1、2的摩擦片外径(m)；

R₁₁、R₂₁-离合器1、2的摩擦片内径(m)。

也就是说，通过本发明的实施例的湿式双离合器变速器转速同步控制方法进行控制不仅能够在发动机偶发性点火不良或喷油不足导致发动机输出扭矩出现波动或不足的情况下依然实现转速同步，并且这种转速同步是以精确计算的方式完成的，因此换挡品质得到提高。

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，而只受所附权利要求的限定，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)

1.一种湿式双离合器变速器转速同步控制方法，其特征在于，包括：

TCU接收外部信号，判断是否向ECU进行发动机转速请求，如果是，则TCU将期望发动机转速和期望同步时间发送给ECU；

ECU根据接收到的所述期望发动机转速和所述期望同步时间判断是否能够完成发动机转速请求，如果是，则完成发动机转速请求，如果否，则ECU向TCU发送扭矩差；

TCU根据所述扭矩差计算离合器压力，从而驱动离合器动作；

当TCU接收到ECU发出的转速请求实现标志位时，完成换挡。

2.根据权利要求1所述的双离合器变速器同步控制方法，其特征在于，所述ECU根据接收到的所述期望发动机转速和所述期望同步时间判断是否能够完成发动机转速请求包括：

ECU根据接收到的所述期望发动机转速和所述期望同步时间计算出转速提升的梯度，根据所述转速提升的梯度计算扭矩增量，根据当前发动机转速和负荷下的发动机扭矩估算出在期望的同步时间内发动机需要输出的扭矩；

ECU判断所述发动机需要输出的扭矩是否能够得到满足。

3.根据权利要求1所述的湿式双离合器变速器转速同步控制方法，其特征在于，当所述TCU根据扭矩差计算离合器压力，从而驱动离合器动作完成后，TCU仍接收不到ECU发出的转速请求实现标志位时，报出转速请求响应故障。

4.根据权利要求1所述的湿式双离合器变速器转速同步控制方法，其特征在于，所述外部信号包括油门踏板开度、车速信号、弯道识别信号、挡位信号。

5.根据权利要求1所述的湿式双离合器变速器转速同步控制方法，其特征在于，所述扭矩差＝(期望的同步时间内需要发动机输出的扭矩-响应转速请求起始时刻的发动机扭矩-能够输出的扭矩增量)*安全系数。

6.根据权利要求1所述的湿式双离合器变速器转速同步控制方法，其特征在于，所述根据当前发动机转速和负荷下的发动机扭矩估算出在期望的同步时间内发动机需要输出的扭矩是通过发动机输出扭矩曲线图获得的。

7.根据权利要求1所述的湿式双离合器变速器转速同步控制方法，其特征在于，所述ECU对所述TCU发送的转速请求进行合理性校验。