CN106438980B - 一种带液力变矩器的机械式自动变速器起步控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带液力变矩器的机械式自动变速器起步控制方法，包括起步意图判断步骤，采集制动信号、油门信号和换挡手柄位置确定起步意图；起步方式选择步骤，采集加速度传感器信号计算道路坡度和行驶阻力，根据行驶阻力大小自动选择合适的起步方式；起步启动步骤，根据所选择的起步方式，以及采集的制动信号和油门信号，控制液力变矩器或离合器动作，实现起步。在平路和坡路等不同路况路况下，所述系统根据坡度、行驶阻力等信息自动选择合适的起步方式，实现车辆平稳快速的起步和降低油耗的要求。

Description

一种带液力变矩器的机械式自动变速器起步控制方法
技术领域
本发明涉及一种带液力变矩器的机械式自动变速器起步控制方法，属于自动变速器控制技术领域。
背景技术
目前，常见的汽车自动变速器技术形式有：液力自动变速器(AT)、机械式自动变速器(AMT)、机械式无级变速器(CVT)、双离合自动变速器(DCT)。每一种技术形式都有优缺点。
采用液力变矩器(TC)+机械式自动变速器(AMT)的传动形式，结合了AT和AMT的特点，能够实现传动效率高、低速扭矩大、操作方便、动力传动舒适的特点，是自动变速器技术的研究方向之一。要充分发挥TC+AMT系统的优点，关键是找出它们的最佳工作方式，包括起步控制和换挡控制。
AMT的起步是通过控制离合器的接合来实现的，在坡路起步时，这种起步方法配合不好容易造成溜车；AT的起步是通过液力变矩器的特性来实现，这种起步方法的缺点是变矩器的传动效率较低，尤其是在长时间处于待起步状态时，会造成不必要的油耗。结合了两者特性的TC+AMT系统同时具备两种系统的优点。通过选择合适的起步方式，既保证了坡路起步不溜车，又不会造成油耗的增加。
对比专利1“液力机械式自动换挡系统”，专利号200810050631.9，介绍的是一种TC+AMT系统，侧重点为机械结构的专利保护；对比专利2“车辆的起步控制装置及起步控制方法”，专利号20138021255.X，介绍的是一种起步过程对离合器控制的计算方法，侧重点为发动机目标转速和离合器指令值的计算。
但上述对比专利，没有对TC+AMT系统的起步控制方法如何应用进行设计。
发明内容
本发明的目的在于找出TC+AMT系统的最佳起步控制方式。重型车辆处于坡路上时，采用离合器起步方式配合不好容易发生溜坡问题，处于平路时，液力变矩器起步方式会增加离合器滑磨功，且会使变矩器长时间处于工作状态，产生不必要的油耗。采用本发明后，在不同的路况下，通过控制器采集的信息计算道路坡度和阻力，自动选择合适的起步方式，实现平路和坡路路况下平稳快速的起步，并降低油耗。
本发明提供了一种带液力变矩器的机械式自动变速器起步控制方法，所述方法包括：
起步意图判断步骤、起步方式选择步骤、起步启动判断步骤。
所述起步意图判断步骤包括：采集车速信号、制动信号和换挡手柄位置；
在车速为0、制动信号有效、换挡手柄位置处于起步挡位时，车辆有起步意图。
所述起步方式选择步骤包括：控制器根据采集到的传感器信息和车辆系统动力学计算道路坡度和行驶阻力，根据车辆行驶阻力的大小选择起步方式；
当车辆行驶阻力大于阈值时，选择液力变矩器起步方式；
当车辆行驶阻力小于等于阈值时，选择离合器起步方式。
所述行驶阻力阈值实际上转化为道路坡度的计算，监测量为加速度传感器加速度阈值a′，其计算公式为
a′＝Tig i0η/mr-gf
其中T为液力变矩器能够输出的扭矩，ig为变速箱速比，i0为后桥速比，η为传动系效率，r为车辆半径，g为重力加速度，f为滚动阻力系数，m为整车质量，
即加速度超过阈值a′，则选择液力变矩器起步方式，当加速度小于等于阈值a′时，选择离合器起步方式。
所述起步启动判断步骤：采集制动信号和油门信号判断车辆是否起步。液力变矩器起步方式的判断信号为解除制动，离合器起步方式的判断信号为踩下油门踏板。
所述液力变矩器起步步骤：换入起步挡位，离合器接合，松开制动踏板，完成起步。
所述离合器起步步骤：换入起步挡位，松开制动踏板，踩下油门踏板，离合器接合，完成起步。
采用本发明的上述带液力变矩器的机械式自动变速器起步控制方法的系统，具有以下优点：
(1)智能化程度高，可自动计算车辆所处道路坡度及行驶阻力，自动选择起步方式。
(2)系统结构简单、操作方便、控制精确、成本低。
(3)使用效果好，兼顾车辆的动力性与经济性。坡路起步时防止车辆后溜，平路起步时降低油耗。
相比对比文件，本专利所应用的车辆为TC+AMT系统，设计要点为起步控制方法，侧重点为起步条件判断及起步方式的选择。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
图1是本发明的带液力变矩器的机械式自动变速器起步控制方法所适用的系统的结构图。
图2是本发明的带液力变矩器的机械式自动变速器起步控制方法的步骤图。
图3是本发明的带液力变矩器的机械式自动变速器起步控制方法的详细流程图。
(附图标记说明)
1-发动机；2-液力变矩器；3-离合器；4-AMT自动变速箱
具体实施方式
下面结合附图对发明的一种带液力变矩器的机械式自动变速器起步控制方法进行详细介绍。
本发明的控制方法结合在具体的整车系统中，在本发明中，该系统为一种带液力变矩器的机械式自动变速器系统，该系统的结构示意图如图1所示，包括发动机1、液力变矩器2、离合器3、AMT自动变速箱4。
所述系统在电路上的组成包括：TCU控制单元、换挡手柄、制动踏板、油门踏板、坡度传感器、离合器位置传感器、离合器电磁阀、换挡执行机构。电路部件未图示。
其中，TCU控制单元收集换挡手柄、制动踏板、坡度传感器、离合器位置传感器等信号，同时通过CAN总线接受发动机油门、转速等信息，根据设定条件通过换挡执行机构控制AMT自动变速箱换挡、通过离合器电磁阀控制离合器接合分离。
图2是本发明的一种带液力变矩器的机械式自动变速器起步控制方法的步骤图。图3是本发明的一种带液力变矩器的机械式自动变速器起步控制方法的详细流程图。下面结合图2和图3对本发明的一种带液力变矩器的机械式自动变速器起步控制方法进行详细介绍。
(1)起步意图判断步骤S101，其中，确定车辆起步意图。
具体地，通过TCU控制单元采集车速信号、制动信号和换挡手柄信号确定车辆是否有起步意图。当车速为0、制动有效、换挡手柄处于起步位置时，车辆有起步意图，TCU控制离合器电磁阀动作分离离合器，控制换挡机构动作换入起步挡位。否则，判定车辆无起步意图。
(2)起步模式选择步骤S102，其中，选择起步模式。
具体地，在判断车辆有起步意图后，TCU控制器采集坡度传感器信息，计算所处道路坡度，当系统处于起步挡位、车辆行驶阻力大于设定阈值时，系统选择液力变矩器起步方式；否则，系统选择离合器起步方式。
道路坡度的计算方法：起步时车辆处于静止状态，车辆加速度为0，利用加速度传感器值a计算道路坡度。其中，θ为道路坡度，g为重力加速度。
a＝g sinθ
θ＝sin-1(a/g)
具体地，静止状态下行驶阻力的计算只考虑坡度阻力和滚动阻力，则阻力的计算公式为：
其中，m为整车总质量，f为滚动阻力系数。
对于液力变矩器来讲，其所输出的扭矩与泵轮和涡轮转速相关，起步时，泵轮转速与发动机转速一致，为怠速；在车辆静止的状态下涡轮转速为0，此时液力变矩器能够输出的扭矩为T。
Ft＝Tigi0η/r
其中，Ft为驱动力，ig为变速箱速比，i0为后桥速比，η为传动系效率，r为车辆半径。
阈值的计算：当时，得到此时的θ′，而通过θ与加速度d的换算关系，可以得到此时的a′，当大于Ft时，即a大于a′时采用液力变矩器起步方式；当小于等于Ft时，即d小于等于a′时采用离合器起步方式。
行驶阻力的计算是本发明的重点，它实际上是道路坡度阻力和滚动阻力的和。其中，道路坡度θ是由加速度传感器获得的值计算，计算方法文中已说明。g，f为常数。整车质量m可以通过载荷传感器获得，也可以通过动力学计算获得。
在滚动阻力系数f已知的条件下，实际上计算的就是道路坡度θ的大小，通过加速度传感器监控加速度阈值a′即可。假设车辆行驶道路道路坡度cosθ＝1，则有：
sinθ′＝Tig i0η/mgr-f
a′＝Tig i0η/mr-gf
其中T为液力变矩器能够输出的扭矩，ig为变速箱速比，i0为后桥速比，η为传动系效率，r为车辆半径，g为重力加速度，f为滚动阻力系数，m为整车质量，
即加速度超过阈值a′，则选择液力变矩器起步方式，当加速度小于等于阈值a′时，选择离合器起步方式。
起步时，当车辆行驶阻力大于怠速液力变矩器输出驱动力时，采用液力变矩器起步方式，预先接合离合器，通过提高液力变矩器泵轮转速提高输出扭矩，保证车辆起步所需的驱动力；当车辆行驶阻力小于等于怠速液力变矩器输出驱动力时，液力变矩器和离合器能够提供足够驱动力保证车辆正常起步，这时采用离合器起步方式。
(3)起步启动判断步骤S103，其中，根据制动信号和油门信号判断驾驶员是否有起步意图。
具体地，液力变矩器起步方式，系统换入起步挡位后TCU控制离合器电磁阀动作，接合离合器，这时车辆处于待起步状态，松开制动踏板，车辆起步；
离合器起步方式，系统换入起步挡位后，松开制动踏板，TCU判断油门踏板位置，当油门踏板位置大于0时，TCU控制离合器电磁阀动作，离合器接合，车辆起步。
通过上述方法以及结合使用该方法的一种带液力变矩器的机械式自动变速器系统，结合加速度传感器信息，计算行驶阻力，根据行驶阻力大小自动选择合适的起步方式，实现平路和坡路路况下平稳快速的起步，并降低油耗。

Claims (7)

1.一种带液力变矩器的机械式自动变速器起步控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
起步意图判断步骤，采集制动信号、油门信号和换挡手柄位置确定起步意图；
起步方式选择步骤，采集加速度传感器信号计算道路坡度和行驶阻力，根据行驶阻力大小自动选择合适的起步方式；
起步启动判断步骤，根据所选择的起步方式，以及采集的制动信号和油门信号，控制液力变矩器或离合器动作，实现起步；
其中，所述起步方式选择步骤，当车辆行驶阻力大于阈值时，选择液力变矩器起步方式，当车辆行驶阻力小于等于阈值时，选择离合器起步方式。
2.如权利要求1所述的一种带液力变矩器的机械式自动变速器起步控制方法，其特征在于，所述起步意图判断步骤，当车速为0、制动信号有效、手柄位置处于起步位置时，车辆有起步意图。
3.如权利要求1所述的一种带液力变矩器的机械式自动变速器起步控制方法，其特征在于，所述起步方式选择步骤，利用加速度传感器计算道路坡度，利用车辆系统动力学计算行驶阻力。
4.如权利要求1所述的一种带液力变矩器的机械式自动变速器起步控制方法，其特征在于，所述行驶阻力的阈值转化为道路坡度的计算，通过加速度传感器来监控加速度阈值a′,计算公式为
a′＝Tigi0η/mr-gf，
其中T为液力变矩器能够输出的扭矩，ig为变速箱速比，i0为后桥速比，η为传动系效率，r为车辆半径，g为重力加速度，f为滚动阻力系数，m为整车质量，
即加速度超过阈值a′，则选择液力变矩器起步方式，当加速度小于等于阈值a′时，选择离合器起步方式。
5.如权利要求1所述的一种带液力变矩器的机械式自动变速器起步控制方法，其特征在于，所述起步意图判断步骤，采集制动信号和油门信号确定车辆是否起步；所述起步方式选择步骤，在液力变矩器起步方式下，当制动信号无效时，判定车辆有起步意图；在离合器起步方式下，当油门信号大于0时，判断车辆有起步意图。
6.如权利要求1所述的一种带液力变矩器的机械式自动变速器起步控制方法，其特征在于，液力变矩器起步过程，根据起步意图换入起步挡位，离合器接合，松开制动踏板，完成起步。
7.如权利要求1所述的一种带液力变矩器的机械式自动变速器起步控制方法，其特征在于，所述离合器起步过程，根据起步意图换入起步挡位，松开制动踏板，踩下油门踏板，离合器接合，完成起步。
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