CN105644561B - 一种amt车辆起步控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种AMT车辆起步控制方法及系统，该方法包括：监测到起步信号后，检测发动机的转速、发动机的扭矩、离合器的当前位置和油门踏板的开度；根据发动机的转速和发动机的扭矩获取离合器位置的变化步长，根据离合器的当前位置和变化步长获取离合器的目标位置和离合器的位移速度；根据油门踏板的开度获取发动机的设定转速；根据离合器的目标位置、离合器的位移速度和发动机的设定转速对AMT车辆进行起步控制。本发明提出的AMT车辆起步控制方法及系统，对离合器采用目标位置和位移速度双参数的控制，对发动机采用转速越权控制，能准确地根据复杂工况对离合器和发动机进行控制，很好地兼顾起步动力性和平顺性需求。
Description
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种AMT车辆起步控制方法及系统。
背景技术
AMT在车辆起步时控制离合器渐进闭合，利用离合器主从动盘间的滑摩，提升车辆速度，并缩小速差完成闭合。离合器的控制直接影响车辆起步的舒适性和加速能力。若离合器闭合速度过快，会造成车身加速度冲击以及发动机憋火，若离合器闭合速度过慢，则难以满足驾驶员的急加速需求，特别是在坡路起车时，离合器闭合过慢则会出现车辆溜坡的危险。
现有的一种AMT车辆起步控制方法根据油门踏板变化、大小及发动机转速情况确定离合器目标结合位置，根据冲击度变化对离合器目标位置做相应修改，确保离合器结合行程实行分区域控制目标结合速率，并对目标结合速率进行修正。步骤1，起步前，根据离合器第一次运行，确认车辆的滑摩区间；步骤2，从滑摩区间中解析油门踏板，判断驾驶员是否有加速请求；步骤3，当检测到有加速请求时，根据油门踏板变化、大小及发动机转速情况确定离合器目标结合位置，并建立冲击度与离合器变化的一维表；步骤4，根据冲击度变化对离合器目标位置做相应修改，确保离合器结合行程实行分区域控制目标结合速率；步骤5，根据离合器主动轴与从动轴转速差、油门踏板及发动机转速对目标结合速率进行修正。该方法从原理上可以改善起步控制的平顺性，但是控制中冲击度在离散差分计算时，误差大而且信号容易混入噪声，若处理不好，反而会影响起步的平顺性，实现难度较大。
现有的另外一种AMT车辆起步控制方法采用以下步骤：a.启动发动机，挂入起步档位，电控机械式自动变速器AMT控制发动机保持怠速状态，轻踩油门发出起步信号；b.接收到起步信号后，控制动力源驱动离合器到半结合点；c.电控机械式自动变速器AMT控制发动机转速为650～1300rpm，检测输出轴转速是否大于50rpm；d.电控机械式自动变速器AMT控制发动机扭矩限值从40％逐步提高至100％，同时控制动力源驱动离合器逐渐结合，检测离合器滑移率是否小于5％，同时输出轴转速是否大于120rpm；e.电控机械式自动变速器AMT停止对发动机控制，车辆起步过程结束。但该控制方法工况适应性较差，在驾驶员急加速或者坡路起车时动力性损失较大，且控制过程参数动态修正少，难以很好的跟随驾驶员主动的踏板需求。特别地，该方法应用于气体发动机时发动机转速响应较差，效果受影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有的AMT车辆起步控制方法的车辆起步平顺性差，无法适应复杂的工况的问题。
为解决上述技术问题，本发明一方面提出了一种AMT车辆起步控制方法，该方法包括：
监测到起步信号后，检测发动机的转速、发动机的扭矩、离合器的当前位置和油门踏板的开度；
根据发动机的转速和发动机的扭矩获取离合器位置的变化步长，根据离合器的当前位置和变化步长获取离合器的目标位置和离合器的位移速度；
根据油门踏板的开度获取发动机的设定转速；
根据离合器的目标位置、离合器的位移速度和发动机的设定转速对AMT车辆进行起步控制。
可选地，在所述监测到起步信号后，检测发动机的转速、发送机的扭矩、离合器的当前位置和油门踏板的开度之前，还包括：监测车辆运行状态；
所述监测车辆运行状态包括：检测制动踏板和AMT车辆的车速，当所述制动踏板为释放状态且车速小于第一阈值时，则判断车辆为起步状态，发出起步信号。
可选地，该方法还包括：
若发动机转速设定值与实际值的差值大于转速第一阈值时，保持离合器位置不变，等待转速差值恢复到小于转速第二阈值后继续闭合离合器；
若发动机转速低于转速第三阈值时，快速分离离合器，直到发动机转速恢复到第三阈值之上；
其中，转速第一阈值大于转速第二阈值，转速第三阈值低于发动机怠速值。
可选地，所述根据发动机的转速和发动机的扭矩获取离合器的步长包括：
在预设的第一表格中根据发动机的转速和发动机的扭矩查找离合器的步长；
其中，所述第一表格保存有发动机的转速、发动机的扭矩和与所述发动机的转速、发动机的扭矩相对应的离合器的步长。
可选地，当发动机的转速大于第二阈值且发动机的扭矩大于第三阈值时，增大离合器的步长。
可选地，所述根据油门踏板的开度获取发动机的设定转速，包括：
当油门踏板的开度大于0时，在预设的第二表格中根据油门踏板的开度查找发动机的设定转速；
当油门踏板的开度等于0时，在预设的第三表格中根据实际车速线性插值获取发动机的设定转速；
其中，所述第二表格保存有油门踏板开度和与所述油门踏板开度对应的发动机的设定转速；
所述第三表格保存有车速和与所述车速对应的发动机的设定转速。
可选地，所述第二表格中的发动机的设定转速与所述油门踏板的开度成正比。
可选地，所述第三表格中保存的发动机的设定转速随着车速增加先升后降。
另一方面，本发明还提出了一种AMT车辆起步控制系统，该系统包括：
工况获取单元，用于监测到起步信号后，检测发动机的转速、发动机的扭矩、离合器的当前位置和油门踏板的开度；
离合器控制信号获取单元，用于根据发动机的转速和发动机的扭矩获取离合器位置的变化步长，根据离合器的的当前位置和变化步长获取离合器的目标位置和离合器的位移速度；
发动机控制信号获取单元，用于根据油门踏板的开度获取发动机的设定转速；
起步控制单元，用于根据离合器的目标位置、离合器的位移速度和发动机的设定转速对AMT车辆进行起步控制。
可选地，该系统还包括：
车辆运行状态监测单元，用于检测制动踏板和AMT车辆的车速，当所述制动踏板为释放状态且车速小于第一阈值时，则判断车辆为起步状态，发出起步信号。
本发明提出的AMT车辆起步控制方法及系统，对离合器采用目标位置和位移速度双参数的控制，对发动机采用转速越权控制，能准确地根据复杂工况对离合器和发动机进行控制，很好地兼顾起步动力性和平顺性需求。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1示出了本发明一个实施例的AMT车辆起步控制方法的流程示意图；
图2示出了本发明一个实施例的AMT车辆驱动系统的结构示意图；
图3示出了本发明一个实施例的起步信号监测的流程示意图；
图4示出了本发明一个实施例的AMT车辆起步控制方法的工作原理图；
图5示出了本发明一个实施例的AMT车辆起步控制方法的实车测试数据分析示意图；
图6示出了本发明一个实施例的AMT车辆起步控制系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
图1示出本发明一个实施例的AMT车辆起步控制方法的流程示意图。如图1所示，该AMT车辆起步控制方法包括：
S1：监测到起步信号后，检测发动机的转速、发动机的扭矩、离合器的当前位置和油门踏板的开度；
S2：根据发动机的转速和发动机的扭矩获取离合器位置的变化步长，根据离合器的当前位置和变化步长获取离合器的目标位置和离合器的位移速度；
S3：根据油门踏板的开度获取发动机的设定转速；
S4：根据离合器的目标位置、离合器的位移速度和发动机的设定转速对AMT车辆进行起步控制。
本实施例的AMT车辆起步控制方法及系统，对离合器采用目标位置和位移速度双参数的控制，对发动机采用转速越权控制，能准确地根据复杂工况对离合器和发动机进行控制，很好地兼顾起步动力性和平顺性需求。
图2示出了本发明一个实施例的AMT车辆驱动系统的结构示意图。AMT，泛指机械式自动变速器，可通过机电液或电控气动执行机构，实现车辆自动换挡，离合器自动控制。离合器，主要包括主动盘、从动盘和压紧/分离执行机构，常态为压紧，工作态为分离。主动盘与发动机飞轮机械连接，从动盘与变速器输入轴机械连接，压紧/分离执行机构常见有气动、电动等方式。主从动盘之间压紧时实现同步转动，并传递动力；分离时实现动力中断。如图2所示，离合器安装于发动机与变速器之间，离合器的主动盘与发动机飞轮机械连接，从动盘与变速器输入轴机械连接。
本发明主要涉及起步过程控制，且本发明提供的起步控制算法不限于AMT传统车辆，同样适用于配置有AMT的混合动力车辆。控制算法一般集成于AMT控制器，对于混合动力车辆可集成于整车控制器中。
在一种可选的实施方式中，在所述监测到起步信号后，检测发动机的转速、发送机的扭矩、离合器的当前位置和油门踏板的开度之前，还包括：监测车辆运行状态；
所述监测车辆运行状态包括：检测制动踏板和AMT车辆的车速，当所述制动踏板为释放状态且车速小于第一阈值时，则判断车辆为起步状态，发出起步信号。
图3示出了本发明一个实施例的起步信号监测的流程示意图。如图3所示，车辆钥匙上电后，变速器自动回空挡，启动发动机后分离离合器，踩制动踏板并挂挡，挂挡完成后且车速小于V1则进入起步控制状态。
在实际应用中，起步控制过程分为如下5个状态：初始化、制动、扭矩建立、发动机防熄火、起步完成。
图4示出了本发明一个实施例的AMT车辆起步控制方法的工作原理图。如图4所示，
该实施例的AMT车辆起步控制方法包括：
1-进入起步控制；2-制动踏板释放；3-离合器完全闭合；4-发动机实际转速低于设定转速值，且偏差超过容忍值N1；5-发动机实际转速接近设定值，偏差小于N2(N2<N1)；6-制动踏板踩下。
各个子状态下，离合器和发动机的控制有所差异，离合器采用位移和速度控制，发动机采用越权控制(工作于外部扭矩或转速控制模式，本发明主要使用转速越权控制)具体如下：
1)初始化状态。
非起步控制，无发动机和离合器控制权限；
2)制动状态。
离合器需求位置为离合器风动点(即将而尚未滑磨)，位移速度为100％，发动机怠速控制；
3)扭矩建立。
所述根据发动机的转速和发动机的扭矩获取离合器的步长包括：
在预设的第一表格中根据发动机的转速和发动机的扭矩查找离合器的步长；
其中，所述第一表格保存有发动机的转速、发动机的扭矩和与所述发动机的转速、发动机的扭矩相对应的离合器的步长。
可选地，当发动机的转速大于第二阈值且发动机的扭矩大于第三阈值时，增大离合器的步长；
扭矩建立中，闭合离合器时主动降低离合器位移速度，可减小位移控制超调量，而且需求位置采用渐变的方式，离合器位置变化均匀，车身加速度冲击小。
所述根据油门踏板的开度获取发动机的设定转速，包括：
当油门踏板的开度大于0时，在预设的第二表格中根据油门踏板的开度查找发动机的设定转速；
当油门踏板的开度等于0时，在预设的第三表格中根据实际车速线性插值获取发动机的设定转速；
其中，所述第二表格保存有油门踏板开度和与所述油门踏板开度对应的发动机的设定转速；
所述第三表格保存有车速和与所述车速对应的发动机的设定转速。
本实施例的AMT车辆起步控制方法，无加速踏板输入时，离合器缓慢闭合，发动机转速设定值为车速的凸函数，保证车辆平稳起步，并使车辆稳定在某一车速；有加速踏板输入时，根据踏板开度设定发动机转速，基于发动机实际转速和扭矩响应去动态修正离合器的闭合速度，保证起步动力性。
所述第二表格中的发动机的设定转速与所述油门踏板的开度成正比。
所述第三表格中保存的发动机的设定转速随着车速增加先升后降。
本实施例的AMT车辆起步控制方法的扭矩建立中，无油门踏板输入时，发动机转速设定值根据实际车速查表得出，实现车辆蠕动行驶，避免了游车现象(车速忽快忽慢)。
在实际应用中，离合器需求位置在离合器当前位置基础上减小，步长根据当前发动机实际转速和发动机实际扭矩查表1插值得出，在大转速和大扭矩的情况下，增大离合器闭合速度；发动机调速控制，发动机的转速设定值根据加速踏板开度查表2获得，油门越大设定转速越大。特别地，当油门踏板未踩下时，发动机的设定转速需根据当前实际车速查表3线性插值得出，该表的车速-发动机转速曲线设计为凸函数的方式，发动机设定转速随着车速增大先升后降，离合器接合过程中适当提高发动机转速，可避免发动机动力不足，发动机转速设定最终为高怠速值，此时离合器完全闭合，表中相应的车速设计值为高怠速在起步挡位对应的车速。
本实施例的AMT车辆起步控制方法，发动机转速设定值可由油门直接设定，动力性响应好；而且离合器位移变化步长通过发动机实际转速和实际扭矩查表得出，自适应的修正离合器闭合速度，很好的兼顾起步动力性和平顺性需求；
4)起步完成：离合器保持闭合状态，发动机工作在扭矩控制模式(发动机根据油门自行控制)；
5)发动机防熄火：
起步控制中，需根据发动机实际转速与设定转速的差异，进行必要的发动机防熄火保护，即发动机转速设定值与实际值的差值大于转速第一阈值时，保持离合器位置不变，等待转速差值恢复到小于转速第二阈值后继续闭合离合器，若发动机转速低于转速第三阈值时，以较快速度分离离合器，直到发动机转速恢复到第三阈值之上。(转速第一阈值大于转速第二阈值，转速第三阈值略低于发动机怠速值)
发动机调速控制，方法与扭矩建立相同；离合器的控制则根据发动机的实际转速选择不同的方式，若发动机转速高于怠速值，则保持离合器位置不变，等待发动机转速恢复；若发动机转速低于怠速值，则快速分离离合器，离合器的分离速度可根据发动机转速确定，转速越低，分离速度越大，避免发生发动机熄火。
本实施例的AMT车辆起步控制方法，根据发动机实际转速与设定值的差异，以及发动机转速与怠速值的关系，选择不同的离合器控制方式，使起步过程更平顺，避免出现发动机被憋熄火的情况。
在实际应用中，可以在制动和扭矩建立之间增加一个离合器间隙已经消除的校验状态，在未完成间隙消除的情况下快速消除间隙，可减少起步过程的时间。
图5示出了本发明一个实施例的AMT车辆起步控制方法的实车测试数据分析示意图，如图5所示，从从动盘转速可以看出起步顺利完成。
图6示出了本发明一个实施例的AMT车辆起步控制系统的结构示意图。如图6所示，该AMT车辆起步控制系统包括：
工况获取单元61，用于监测到起步信号后，检测发动机的转速、发动机的扭矩、离合器的当前位置和油门踏板的开度；
离合器控制信号获取单元62，用于根据发动机的转速和发动机的实际扭矩获取离合器位置的变化步长，根据离合器的当前位置和变化步长获取离合器的目标位置和离合器的位移速度；
发动机控制信号获取单元63，用于根据油门踏板的开度获取发动机的设定转速；
起步控制单元64，用于根据离合器的目标位置、离合器的位移速度和发动机的设定转速对AMT车辆进行起步控制。
在一种可选的实施方式中，该系统还包括：
车辆运行状态监测单元，用于检测制动踏板和AMT车辆的车速，当所述制动踏板为释放状态且车速小于第一阈值时，则判断车辆为起步状态，发出起步信号。
本实施例所述的发动机控制系统可以用于执行上述方法实施例，其原理和技术效果类似，此处不再赘述。
本发明提出的AMT车辆起步控制方法及系统，对离合器采用目标位置和位移速度双参数的控制，对发动机采用转速越权控制，能准确地根据复杂工况对离合器和发动机进行控制，很好地兼顾起步动力性和平顺性需求。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (9)
1.一种AMT车辆起步控制方法，其特征在于，包括：
监测到起步信号后，检测发动机的转速、发动机的扭矩、离合器的当前位置和油门踏板的开度；
根据发动机的转速和发动机的扭矩获取离合器位置的变化步长，根据离合器的当前位置和变化步长获取离合器的目标位置和离合器的位移速度；
根据油门踏板的开度获取发动机的设定转速；
根据离合器的目标位置、离合器的位移速度和发动机的设定转速对AMT车辆进行起步控制；
若发动机的设定转速值与实际值的差值大于转速第一阈值时，保持离合器位置不变，等待转速差值恢复到小于转速第二阈值后继续闭合离合器；
若发动机转速低于转速第三阈值时，快速分离离合器，直到发动机转速恢复到第三阈值之上；
其中，转速第一阈值大于转速第二阈值，转速第三阈值低于发动机怠速值。
2.根据权利要求1所述的AMT车辆起步控制方法，其特征在于，在所述监测到起步信号后，检测发动机的转速、发送机的扭矩、离合器的当前位置和油门踏板的开度之前，还包括：监测车辆运行状态；
所述监测车辆运行状态包括：检测制动踏板和AMT车辆的车速，当所述制动踏板为释放状态且车速小于第一阈值时，则判断车辆为起步状态，发出起步信号。
3.根据权利要求1所述的AMT车辆起步控制方法，其特征在于，所述根据发动机的转速和发动机的扭矩获取离合器的步长包括：
在预设的第一表格中根据发动机的转速和发动机的扭矩查找离合器的步长；
其中，所述第一表格保存有发动机的转速、发动机的扭矩和与所述发动机的转速、发动机的扭矩相对应的离合器的步长。
4.根据权利要求3所述的AMT车辆起步控制方法，其特征在于，当发动机的转速大于第二阈值且发动机的扭矩大于第三阈值时，增大离合器的步长。
5.根据权利要求1所述的AMT车辆起步控制方法，其特征在于，所述根据油门踏板的开度获取发动机的设定转速，包括：
当油门踏板的开度大于0时，在预设的第二表格中根据油门踏板的开度查找发动机的设定转速；
当油门踏板的开度等于0时，在预设的第三表格中根据实际车速线性插值获取发动机的设定转速；
其中，所述第二表格保存有油门踏板开度和与所述油门踏板开度对应的发动机的设定转速；
所述第三表格保存有车速和与所述车速对应的发动机的设定转速。
6.根据权利要求5所述的AMT车辆起步控制方法，其特征在于，所述第二表格中的发动机的设定转速与所述油门踏板的开度成正比。
7.根据权利要求5所述的AMT车辆起步控制方法，其特征在于，所述第三表格中保存的发动机的设定转速随着车速增加先升后降。
8.一种AMT车辆起步控制系统，其特征在于，包括：
工况获取单元，用于监测到起步信号后，检测发动机的转速、发动机的扭矩、离合器的当前位置和油门踏板的开度；
离合器控制信号获取单元，用于根据发动机的转速和发动机的实际扭矩获取离合器位置的变化步长，根据离合器的当前位置和变化步长获取离合器的目标位置和离合器的位移速度；
发动机控制信号获取单元，用于根据油门踏板的开度获取发动机的设定转速；
起步控制单元，用于根据离合器的目标位置、离合器的位移速度和发动机的设定转速对AMT车辆进行起步控制；
所述起步控制单元，还用于若发动机转速设定值与实际值的差值大于转速第一阈值时，保持离合器位置不变，等待转速差值恢复到小于转速第二阈值后继续闭合离合器；
若发动机转速低于转速第三阈值时，快速分离离合器，直到发动机转速恢复到第三阈值之上；
其中，转速第一阈值大于转速第二阈值，转速第三阈值低于发动机怠速值。
9.根据权利要求8所述的AMT车辆起步控制系统，其特征在于，还包括：
车辆运行状态监测单元，用于检测制动踏板和AMT车辆的车速，当所述制动踏板为释放状态且车速小于第一阈值时，则判断车辆为起步状态，发出起步信号。
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