CN106402202B - 一种基于离合器传扭曲线的离合器目标位置控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于离合器传扭曲线的离合器目标位置控制方法，包括如下步骤：目标扭矩计算模块根据油门踏板位置计算驾驶员目标离合器扭矩；发动机转速控制器根据驾驶员目标离合器扭矩计算对应的发动机目标转速；变化率限制模块根据计算所得的发动机目标转速和当前发动机转速之差计算允许的离合器扭矩变化率，并对当前计算出的驾驶员目标离合器扭矩进行限制，限制后得到的离合器目标扭矩；变速箱控制器根据限制后的离合器目标扭矩按离合器传扭曲线插值计算离合器目标位置。本发明所述的控制方法根据驾驶员需求的扭矩估算离合器目标位置，该方法考虑了离合器在不同位置上的扭矩传递敏感度差别，确保了驾驶员线性稳定的车辆控制感。

Description

一种基于离合器传扭曲线的离合器目标位置控制方法

技术领域

本发明属于汽车变速器控制技术领域，尤其涉及一种基于离合器传扭曲线的离合器目标位置控制方法。

背景技术

对于重型卡车而言，经常会碰到需要低速蠕行的工况(车速<5km/h)，例如对接平台/挂车，移车入库等工况，在这类工况下，需要稳定直接地控制离合器的位置，以达到灵敏可控的车辆速度控制性能。

专利申请号为201510992443.8的申请公开了一种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。该方法虽然能够实现对离合器目标位置的控制，但是并没有考虑到离合器在不同位置下的扭矩灵敏度，无法满足在不同行程下，离合器传扭特性变化对离合器结合速度的不同要求。该方法在离合器的所有行程下，都是用固定的离合器结合速度限制，通过该方法若把离合器结合速度限制设的非常小，那么在离合器接合行程的早期(0-50％行程)，离合器传递扭矩随行程增加并不敏感，这种很小的离合器结合速度限制会造成司机踩下油门，短时间内无法感觉到车辆的反应；通过上述方法若把离合器结合速度限制放的很大，那么在离合器接合行程的后期(50-70％的行程)，离合器传递扭矩对行程增加非常敏感，这种很大的离合器结合速度限制起不到减慢离合器扭矩增加速度、为发动机反应赢得时间的作用。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

发明内容

本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种基于离合器传扭曲线的离合器目标位置控制方法，该方法考虑了离合器在不同位置上的扭矩传递敏感度的差别，确保了驾驶员线性稳定的车辆控制感。

本发明所采用的技术方案为：

一种基于离合器传扭曲线的离合器目标位置控制方法，所述控制方法在车辆变速箱控制器TCU内增设目标扭矩计算模块和变化率限制模块，所述控制方法包括如下步骤：

步骤1，目标扭矩计算模块根据油门踏板位置计算驾驶员目标离合器扭矩ItdCltTrq；

步骤2，发动机转速控制器根据驾驶员目标离合器扭矩ItdCltTrq计算对应的发动机目标转速TS；

步骤3，变化率限制模块根据步骤2中计算所得的发动机目标转速TS和当前发动机转速ES之差计算允许的离合器扭矩变化率，即单位步长下允许的离合器扭矩变化差值，并对当前计算出的驾驶员目标离合器扭矩进行限制，限制后得到的离合器目标扭矩为ItdCltTrqLmt；

步骤4，变速箱控制器TCU根据限制后的离合器目标扭矩ItdCltTrqLmt按离合器传扭曲线插值计算离合器目标位置ICP。

所述控制方法通过发动机控制器ECU收集油门踏板位置信号AP和当前发动机转速信号ES，且发动机控制器ECU通过数据通信总线与变速箱控制器TCU相连，发动机控制器ECU通过数据通信总线向变速箱控制器TCU发送测量到的油门踏板位置信号AP和当前发动机转速ES；TCU直接控制离合器助力缸的进气压力以实现对离合器目标位置的控制。

所述控制方法通过在油门踏板位置处增设油门踏板传感器测量油门踏板位置信号AP，所述油门踏板传感器与车辆的发动机控制器ECU相连。

所述控制方法在发动机飞轮处增设转速传感器测量当前发动机转速ES，所述转速传感器与车辆的发动机控制器ECU相连。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的有益效果为：

本发明中的控制方法根据离合器传扭曲线控制离合器位置，考虑了离合器各传递扭矩变化率随位置的差异，保证了驾驶员能稳定线性的控制离合器扭矩和车速。

附图说明

图1示出了本发明根据油门踏板位置计算驾驶员目标离合器扭矩的曲线。

图2示出了当油门位置超过触发位置TriggerAP并达到拐点位置SwitchAP前，驾驶员目标离合器扭矩的变化状态曲线图。

图3示出了当油门位置超过拐点位置SwitchAP并达到油门位置100％前，驾驶员目标离合器扭矩的变化状态曲线图。

图4示出了根据驾驶员目标离合器扭矩计算发动机目标转速的曲线。

图5示出了发动机目标转速随驾驶员目标离合器扭矩的变化状态曲线图。

图6示出了根据发动机目标转速和当前发动机转速之差对离合器结合速度进行动态限制的逻辑框图。

图7示出了发动机目标转速TS、当前发动机转速ES、离合器传递扭矩变化量Step、被限制后的目标离合器扭矩以及驾驶员目标离合器扭矩ItdCltTrq之间的变化状态曲线图。

图8示出了本发明根据过滤后的驾驶员目标离合器扭矩计算离合器目标位置的曲线。

图9示出了一种油门快踩快放工况下的离合器扭矩和发动机转速的变化状态曲线图。

图10示出了根据本发明所述的控制方法实现油门稳定蠕行工况下的离合器扭矩和发动机转速的变化状态曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至图4所示，一种基于离合器传扭曲线的离合器目标位置控制方法，所述控制方法在油门踏板位置处增设油门踏板传感器测量油门踏板位置信号AP，在发动机飞轮处增设转速传感器测量当前发动机转速ES，所述油门踏板传感器与转速传感器均与车辆的发动机控制器ECU相连，发动机控制器ECU用于收集所述油门踏板位置信号AP和当前发动机转速信号ES，并通过数据通信总线与变速箱控制器TCU相连，发动机控制器ECU通过数据通信总线向变速箱控制器TCU发送测量到的油门踏板位置信号AP和当前发动机转速ES。同时TCU通过数据通信总线向发动机ECU发送包含发动机目标转速TS的发动机控制请求报文，以实现对发动机转速的控制。所述数据通信总线可以是任何一种符合标准定义的网络协议总线，如J1922、J1939或者ISO11898等。

所述控制方法在车辆变速箱控制器TCU内增设目标扭矩计算模块和变化率限制模块。

所述控制方法包括如下步骤：

步骤1，目标扭矩计算模块按照图1所示的曲线根据油门踏板位置计算驾驶员目标离合器扭矩ItdCltTrq；图1示出了根据油门踏板位置计算驾驶员目标离合器扭矩的曲线，该曲线通过实验标定确定，以实现不同的油门开度下，不同的系统敏感度响应。当驾驶员踩下油门位置超过触发位置TriggerAP(油门行程5％)时，驾驶员目标离合器扭矩随油门行程缓慢增加。图2示出了当油门位置超过触发位置TriggerAP并达到拐点位置SwitchAP(油门行程65％)前，驾驶员目标离合器扭矩ItdCltTrq根据图1所示的曲线计算，驾驶员目标离合器扭矩ItdCltTrq在0％-35％的发动机额定扭矩范围内比例变化。当油门位置达到拐点位置SwitchAP时，驾驶员目标离合器扭矩随油门行程迅速增加。图3示出了当油门位置超过拐点位置SwitchAP(油门行程65％)并达到油门位置100％前，驾驶员目标离合器扭矩ItdCltTrq根据图1曲线计算，驾驶员目标离合器扭矩ItdCltTrq在35％-50％的发动机额定扭矩范围内比例变化。当油门位置达到100％时，驾驶员目标离合器扭矩达到发动机瞬态最优转速下对应的可用扭矩。发动机瞬态最优转速及其对应的可用扭矩为根据发动机实验标定得到。重型增压柴油发动机受到外特性限制和烟度限制的共同影响，发动机在不同转速下瞬间能够达到的最大扭矩是不同的。转速较低时，瞬时最大可用扭矩将受到外特性的限制；转速较高时，瞬时最大可用扭矩将受到烟度控制的限制。在瞬态最优转速下，则瞬时可用扭矩可达到最大值。因此在需要发动机迅速响应的蠕行工况下，目标离合器扭矩曲线的最大值将设置为瞬态最优转速下对应的可用扭矩。

步骤2，发动机转速控制器由事先标定好的如图4所示的曲线根据驾驶员目标离合器扭矩ItdCltTrq计算对应的发动机目标转速TS；图4示出了根据目标离合器扭矩计算发动机目标转速的曲线，该曲线根据发动机转速控制器的性能实验进行标定得到。该曲线基本对应了发动机转速控制器输出需要的扭矩在比例控制环节下所需要的转速差。如图4和图5所示，当目标离合器扭矩小于起始扭矩StartTrq时，发动机目标转速维持在怠速转速；随着目标离合器扭矩的增加，发动机目标转速逐渐增加，直至离合器目标扭矩达到饱和扭矩SaturateTrq时，发动机目标转速达到饱和转速SaturateSpd。具体地说，驾驶员目标离合器扭矩每增加10％，发动机目标转速TS增加100rpm。其中，起始扭矩StartTrq、饱和扭矩SaturateTrq、饱和转速SaturateSpd均为根据发动机转速控制器性能通过标定确定。

步骤3，变化率限制模块根据步骤2中计算所得的发动机目标转速TS和当前发动机转速ES之差计算允许的离合器扭矩变化率，即单位步长下允许的离合器扭矩变化差值，并对当前计算出的驾驶员目标离合器扭矩进行限制，如图6所示，限制后得到的离合器目标扭矩为ItdCltTrqLmt；图6中TS[n]为当前计算步的发动机目标转速，ES[n]为当前计算步的实际发动机转速，ItdCltTrq[n]为当前计算步下的目标离合器扭矩，ItdCltTrqLmt[n-1]为上一计算步的经过限制后的目标离合器扭矩，ItdCltTrqLmt[n]为最终计算得到的当前计算步下经过限制后的目标离合器扭矩，Step[n]为当前计算步下允许的离合器传递扭矩变化量，Min代表对两个输入信号求最小值，1/Z代表对最上一步的计算结果进行暂存。图7示出了发动机目标转速TS、当前发动机转速ES、离合器传递扭矩变化量Step、被限制后的目标离合器扭矩以及驾驶员目标离合器扭矩ItdCltTrq之间的变化状态曲线图。从图7可以看出，变化率限制模块根据TS和ES之间的差值计算对应计算点下允许的离合器传递扭矩变化量Step，被限制后的离合器目标扭矩每个计算步下的变化量不能超过对应计算点时允许扭矩变化量Step。

步骤4，变速箱控制器TCU根据限制后的离合器目标扭矩ItdCltTrqLmt按如图8所示的离合器传扭曲线插值计算离合器目标位置ICP；TCU直接控制离合器助力缸的进气压力以实现对离合器目标位置的控制。图8示出了根据过滤后的驾驶员目标离合器扭矩计算离合器目标位置的曲线，该曲线体现了不同行程下离合器最大可传递扭矩的变化，且该曲线是在车辆正常起步和行驶过程中，通过自动变速箱AMT软件算法自识别得到的。在离合器位置到达离合器半结合点KP之前，离合器不传扭；从离合器半结合点KP位置往后，离合器最大可传递扭矩逐渐增加，且离合器结合的越深，离合器最大可传递扭矩随位置的变化率越大。

图9示出了一种油门快踩快放工况下的离合器扭矩和发动机转速的变化状态曲线图。图10示出了根据本发明所述的控制方法实现油门稳定蠕行工况下的离合器扭矩和发动机转速的变化状态曲线图。通过图9和图10的对比，可以发现根据本发明所述的离合器传扭曲线控制离合器位置，能够保证驾驶员稳定线性的控制离合器扭矩和车速。

本发明中中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种基于离合器传扭曲线的离合器目标位置控制方法，其特征在于，

所述控制方法在车辆变速箱控制器内增设目标扭矩计算模块和变化率限制模块，所述控制方法包括如下步骤：

步骤1，目标扭矩计算模块根据油门踏板位置计算驾驶员目标离合器扭矩；

步骤2，发动机转速控制器根据驾驶员目标离合器扭矩计算对应的发动机目标转速；

步骤3，变化率限制模块根据步骤2中计算所得的发动机目标转速和当前发动机转速之差计算允许的离合器扭矩变化率，即单位步长下允许的离合器扭矩变化差值，并对当前计算出的驾驶员目标离合器扭矩进行限制，限制后得到离合器目标扭矩；

步骤4，变速箱控制器根据限制后的离合器目标扭矩按离合器传扭曲线插值计算离合器目标位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于离合器传扭曲线的离合器目标位置控制方法，其特征在于，

所述控制方法通过发动机控制器收集油门踏板位置信号和当前发动机转速信号，且发动机控制器通过数据通信总线与变速箱控制器相连，发动机控制器通过数据通信总线向变速箱控制器发送测量到的油门踏板位置信号和当前发动机转速；变速箱控制器直接控制离合器助力缸的进气压力以实现对离合器目标位置的控制。

3.根据权利要求2所述的一种基于离合器传扭曲线的离合器目标位置控制方法，其特征在于，

所述控制方法通过在油门踏板位置处增设油门踏板传感器测量油门踏板位置信号，所述油门踏板传感器与车辆的发动机控制器相连。

4.根据权利要求2所述的一种基于离合器传扭曲线的离合器目标位置控制方法，其特征在于，

所述控制方法在发动机飞轮处增设转速传感器测量当前发动机转速，所述转速传感器与车辆的发动机控制器相连。