CN106438984A - 想法改变换档操纵的预测控制 - Google Patents

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Abstract

一种系统包括具有涡轮机的变矩器、具有摩擦离合器和连接至涡轮机的输入构件的变速器，以及控制器。该控制器被编程为控制变速器的想法改变换档操纵。通过执行一种方法，控制器检测想法改变换档操纵，预测用于所检测的换档操纵的下一次请求换档的涡轮机加速度分布作为校准期望换档时间和变速器的输出速度的函数，使用所预测的加速度分布来计算用于换档操纵的下一次请求换档的换档控制值，并且使用所计算的换档控制值经由离合器来执行下一次请求换档。换档操纵可以是跳过同步快速换档至快速换档或动力减档至动力减档。换档值可以是待分离保持离合器的离合器压力或来自发动机的扭矩管理水平。

Description

想法改变换档操纵的预测控制
技术领域
本公开涉及一种想法改变换档操纵的预测控制。
背景技术
自动变速器通常包括一组摩擦离合器，其接合以联接变速器的可转动输入和输出构件。摩擦离合器以不同组合进行的接合将一个或多个行星齿轮组中的环形齿轮、太阳齿轮和齿轮架构件连接在一起和/或将它们连接到固定构件，以实现期望的变速器输出速度比。从一个变速器输出速度比到另一个变速器输出速度比的离合器至离合器换档响应于来自控制器的命令而自动执行。与当前速度比相关联的离合器(即，待分离离合器)被松开，而与期望新速度比相关联的离合器被采用，其中新采用的离合器被称为待接合离合器。如相对于离合器至离合器换档使用的术语“想法改变换档”通常描述例如，经由驾驶员使用换档拨片的动作请求换档至某个档位状态，其在完成先前请求的换档事件之前开始。
发明内容
本文公开了一种车辆，其包括内燃机、具有涡轮机的变矩器、由涡轮机驱动且具有摩擦离合器的变速器，以及控制器。控制器被配置(即，以硬件配备且以软件编程)成在上述类型的离合器至离合器换档期间自动控制变速器的摩擦离合器。控制器进一步编程有预测控制逻辑，其适于改善想法改变换档操纵的性能，如上所述该想法改变换档操纵包括在完成先前请求的换档事件之前开始的任何至另一档位状态的请求换档，即“跳过同步”操纵。本文所示的两个示例性跳过同步想法改变换档为通过空档的待接合离合器控制的快速换档至快速换档操纵以及动力减档至动力减档操纵，它们的主要区别在于跳过同步快速换档至快速换档操纵在车辆惰行且因此节流为零时发生，而跳过同步动力减档至动力减档操纵与正节流请求一起发生。此外，跳过同步快速换档至快速换档操纵涉及双扭矩控制换档策略，其以本文所述的特定方式将第一换档的扭矩控制与随后的第二换档扭矩控制相结合。
控制器包括扭矩请求模块，其实施为控制器的特定硬件/软件块。扭矩请求模块可操作用来请求来自发动机或其它原动机的一定水平扭矩管理。分布预测模块(同样也是控制器的对应硬件/软件块)可操作用来预测上述想法改变换档情形期间的下一请求换档的涡轮机加速度分布，其作为校准期望换档时间和变速器输出速度的函数。
例如，对于先前请求的6档至5档动力减档，驾驶员可拨动换档拨片一次以请求从6档换档至5档。然而，在请求换档至5档完成之前，驾驶员可能再次拨动换档拨片以请求换档至4档，那么在这个特定示例中，4档即为下一请求档位。根据换档操纵，控制器计算换档控制值，并且使用所计算的换档控制值来执行下一请求换档。
跳过同步快速换档至快速换档操纵的换档控制值为来自发动机的管理扭矩水平，其当传输越过变矩器时提供变速器输入扭矩。然而，对于示例性跳过同步动力减档至动力减档操纵，换档控制值为下一请求换档的待分离离合器的预测离合器扭矩。在后一个示例中，动力系部件的集总惯性模型可被用来计算换档控制值。对于邻近待分离离合器，其离合器压力然后可被分级，以恢复弹簧压力，从而减少执行下一请求换档时的换档延迟和噪声。
特别地，公开了一种动力系，其包括具有涡轮机的变矩器、具有摩擦离合器和连接至涡轮机的输入构件的变速器，
以及控制器。控制器具有处理器和存储器，在其上记录有指令，该指令用于控制从第一请求换档至下一请求换档(即，涉及至少部分摩擦离合器的离合器至离合器换档)的想法改变变速器换档操纵。控制器被配置成检测想法改变换档操纵、预测下一请求换档的涡轮机加速度分布(其作为想法改变换档操纵的校准期望换档时间和变速器输出速度的函数)、使用所预测的加速度分布来计算下一请求换档的换档控制值，以及使用所计算的换档控制值来命令执行下一请求换档。
还公开了一种用于控制动力系的想法改变换档操纵的方法，该动力系包括具有涡轮机的变矩器，和具有多个摩擦离合器和连接至涡轮机的输入构件的变速器。想法改变换档操纵包括第一请求换档和下一请求换档。该方法包括经由控制器接收一组车辆或动力系参数，且使用该组参数经由控制器检测想法改变换档操纵。该方法进一步包括预测下一请求换档的涡轮机加速度分布(其作为校准期望换档时间和变速器输出速度的函数)，以及使用所预测的加速度分布来计算下一请求换档的换档控制值。该方法进一步包括经由控制器命令所计算的换档控制值，从而完成下一请求换档。
参考附图和下文对实施本发明最佳方式的详细说明，本发明上述特征以及其它特征和优点是显而易见的。
附图说明
图1是示例性车辆的示意图，该示例性车辆具有变速器和被编程为控制如本文所述的想法改变变速器换档的控制器。
图2是描述了用于控制想法改变变速器换档的示例性控制逻辑的流程图。
图3是参数的时间曲线图，该参数由图1的控制器使用来控制示例性跳过同步快速换档至快速换档想法改变换档操纵。
图4是描述了用于控制示例性跳过同步动力减档至动力减档操纵的示例性控制逻辑的流程图。
具体实施方式
参照附图，其中所有附图中相同的参考标号对应于相同或类似部件，且以图1开始，示例性车辆10包括控制器(C)50。控制器50经由实施图3所示的方法100所必须的硬件和相关联软件编程被配置成控制上述类型的想法改变换档操纵。控制器50可包括发动机控制模块(ECM)51和变速器控制模块(TCM)52，它们例如通过如图所示的控制器区域网络(CAN)总线16彼此通信，其中在图1的非限制性示例中，TCM52为被编程为执行方法100的控制器50的特定控制模块。如本领域已知，尽管在图1中简化地描绘为单一控制器50的一部分，但ECM51和TCM52可为独立的硬件/软件装置。
车辆10可包括原动机，诸如内燃机(E)12。发动机12例如经由具有涡轮机17的液力变矩器(TC)联接至变速器(T)14。发动机12可经由曲轴13将输入扭矩(箭头TI)传递到变矩器(TC)。涡轮机17直接连接至变速器14的输入构件15。变速器14还包括输出轴19，其最终将输出扭矩(箭头TO)传递到一组驱动轮25。
在变速器14内部，多个齿轮组(诸如三个示例性齿轮组PG1、PG2和PG3)经由电动液压控制装置(未示出)通过一组摩擦离合器(例如五个摩擦离合器C1、C2、C3、C4、C5)选择性地接合。摩擦离合器C1-C5经由从流体泵和流量控制阀(未示出)在压力下循环的流体(未示出)来接合，从而将各个齿轮组PG1、PG2、PG3的节点/构件连接在一起或将它们连接至变速器14的固定构件27。如本领域已知，术语“节点”可包含典型行星齿轮配置中的太阳齿轮、环形齿轮和齿轮架元件。图1的变速器14可为多档变速器，例如，8档变速器，尽管变速器14并不局限于这种实施例。例如，双离合器变速器或DCT可在本发明的意图范围内使用。
在车辆10的想法改变换档操纵期间，图1的控制器50选择性地执行实施方法100的控制逻辑，其一个示例在图2中示出。这种逻辑可预先记录为计算机可读指令，其存储在有形非暂时性存储器(M)上，且经由处理器(P)执行。至控制器50的输入可包括来自节流输入装置30(诸如加速踏板)的节流水平(箭头Th％)、来自制动踏板32的制动水平(箭头BX)，和来自换档请求装置33(例如，换档拨片)的换档请求(箭头R)。
控制器50可被配置成具有诸如处理器(P)和存储器(M)的共同元件的计算装置，该存储器(M)包括有形非暂时性存储器装置或介质，诸如只读存储器、随机存取存储器、光学存储器、闪速存储器、电子可编程只读存储器等等。扭矩请求模块(TRM)38(其可实施为控制器50内的TCM52的特定硬件/软件块)可操作用于请求来自发动机12的期望水平扭矩管理。预测模块(PM)70可包括在控制器50的整体结构和软件中。控制器50还可包括任何所需的逻辑电路，其包括但不限于比例-积分-微分(PID)控制逻辑、高速时钟、模拟-数字(A/D)电路、数字-模拟(D/A)电路、数字信号处理器或DSP，以及必要的输入/输出(I/O)装置和其它信号调节和/或缓冲电路。
除了其它可能的功能之外，控制器50还被编程为执行本文所公开的想法改变换档操纵控制方法，且经由一组控制信号(双向箭头11)根据该方法控制图1的变速器14。因此，在执行方法100的过程中传输到变速器14的任何换档控制命令(诸如下文分别在图3和图4中描述的不同示例性实施例中的来自发动机12的管理扭矩水平或待分离离合器的分级离合器压力)可作为由双向箭头11指示的一组控制信号的一部分来传输。
参考图2，上文提及的控制逻辑可以被编程至控制器50的存储器(M)中以提供期望功能性。开始于方法100的步骤S102，图1的控制器50监测一组车辆或动力系参数作为其整体换档控制作用的部分。该组参数可以包括当前的固定齿轮状态(例如，第8个齿轮、第7个齿轮、第6个齿轮等)以及变速器输入速度和输出速度、对应于驾驶员的扭矩请求的节流水平(Th％)、制动级(箭头Bx)和换档请求(箭头R)。当监测这些值时，方法100进行至步骤S104。
在步骤S104处，控制器50接着确定正进行步骤S102处监测的所述组参数是否指示预定想法改变的换档操纵。虽然可以使用各种方法来完成此步骤，但是在简易方法中，控制器50可以监测相对于第一次请求换档的齿轮状态的当前齿轮状态，并且接着确定是否在完成第一次请求换档之前监测到下一次请求换档。即，控制器50意识到变速器14的给定离合器是在经由TCM52进行的离合器-离合器换档的转矩阶段还是惯性阶段中，并且因此意识到诸如从第6至第5个齿轮的第一次请求换档是否完成在检测到下一次请求换档(例如，换档至第4个齿轮)之时。零节流或正节流的存在还允许控制器在步骤S104处认识到控制何种特定想法改变的换档操纵。所检测的想法改变的换档的确定可以被记录在存储器(M)中作为(例如)位标记。如果步骤S104处没有检测到想法改变换档，那么方法100进行至步骤S105。否则，方法100进行至步骤S106。
在步骤S105处，由于步骤S104处先前未检测到想法改变换档，控制器50不访问图1中所示的预测模块70。相反地，控制器50根据现有换档控制策略来执行所请求换档。控制器50此后可重复步骤S102。
当步骤S104处检测到想法改变换档时到达步骤S106。步骤S106必须确定步骤S104处检测的下一次请求换档的期望换档时间。此信息可以被预记录在查找表中的存储器(M)中，所述查找表例如由目标变速器输出速度和驾驶员预期输入转矩加索引的二维数据表。方法100接着进行至步骤S108。
在步骤S108处，控制器50接着计算获得下一次请求齿轮状态所需要的涡轮机速度的变化。此步骤包括确定图1的在当前或第一次请求齿轮状态(其可如本领域中已知般报告或测量)的涡轮机17的速度与下一次请求齿轮状态下的速度(即，NNR＝(GRNR)(NO))之间的差，其中NNR是下一次请求齿轮状态下的速度，其继而又可由控制器50计算为所需要的目标变速器输出速度(NO)与下一次请求换档的齿轮比(GRNR)的乘积，NO和GRNR这两者均是来自图1的预测模块38的已知或校准值。方法100接着进行至步骤S110。
步骤S110包括使用来自步骤S106和S108的值来计算涡轮机17在下一次请求换档时的所预测加速度分布，即，其中αTP是涡轮机17的加速度分布，ΔNT是来自步骤S108的第一次请求状态和下一次请求状态下的涡轮机速度之间的差，且tD是来自步骤S106的期望换档时间。如果控制器50被如此编程，那么方法100进行至步骤S112或S114或任何数量的另外或替代想法改变换档操纵分布中的一个。在图2的实例中，这两种已编程的想法改变换档分布是如步骤S112处执行的跳过同步快速换档-快速换档(S-QS2QS)分布和如步骤S114处执行的动力减档-动力减档(S-PD2PD)分布。
在步骤S112处，控制器执行所请求的跳过同步快速换档-快速换档操纵。传统地，此操纵中的转矩管理将攀升并且将必须再次降低，这可导致延迟和降低换档性能。方法100反而在第一次请求换档的待接合和待分离离合器的同步之前的校准时间将转矩管理倾斜至下一次请求换档的计算值。
具体地说，控制器50可以使用以下动力系集中惯性等式来促进QS2QS操纵：
TM＝K1·αTP+K2·TO,DES+K3·αO,DES-TCL
其中TM是呈来自发动机12的所计算管理转矩的形式的输入转矩，K1、K2、K3是(例如)针对特定变速器14建模的校准值，αTP是下一次请求齿轮的所预测涡轮机加速度，TO、DES是下一次请求齿轮的期望输出转矩，即，是输入速度的函数的校准值，且αO、DES是(即，被计算为)期望输出加速度，所述输出加速度是其存在于下一次请求换档的起始时刻时的瞬间加速度。TCL是图1中所示的变矩器(TC)中的损耗，
即，(IE)(αE)。其中NGR2和NGR1分别是下一次请求和第一次请求换档的已知齿轮比，且tD2是完成下一次请求换档的期望换档时间，其全部均为校准值。如本领域中众所周知，可以通过将齿轮比乘以输出速度获得NGR2或NGR1。
参考图3，迹线40描绘如经由控制器50使用图1的预测模块70控制的示例性QS2QS，其中时间(t)被描绘在水平轴上且信号振幅(A)被描绘在垂直轴上。第一次请求换档以(例如)图1的换档装置33的快速拨片换档或从当前齿轮(例如，第7个齿轮)至第一次请求齿轮(例如，第6个齿轮)的另一请求开始于约t1处。至主要待接合离合器的压力命令(迹线PONP)上升至校准等级，而主要待分离离合器压力命令(迹线POFP)快速降低。仅在涡轮机速度(迹线NT)斜升之前，管理转矩(TM)的等级下降，且接着随着用于换档的变速器14的保持离合器的待分离离合器压力(POFH)排放而快速上升并且达到稳定水平。
在t2周围，驾驶员请求想法改变换档，例如在完成第一次请求换档之前换档至第5个齿轮。在不使用方法100的情况下，将如由虚线迹线42指示般导致来自发动机12的管理转矩(TM)的急剧下降，这可以被感知为发动机速度中的简单滞后或非预期变化。方法100反而通过在t2处开始倾斜至所计算转矩管理级别(如由t2与t3之间的迹线44指示)而运作。迹线44的区域中的管理转矩请求(TM)的值因此是由如上所述的预测模块70的操作而提供。
在图2的步骤S114处，控制器50执行示例性动力减档-动力减档(PD2PD)操纵。在此替代性操纵中，控制器50计算用于下一次请求换档所需要的待分离离合器的所预测离合器转矩(TCP)。在实施例中，可以使用如下的动力系惯性模型来计算所预测离合器转矩(TCP)：
即，发动机惯性值(IE)描述发动机12以及每个附接的辅助驱动、阀门系、飞轮、柔性板等的已知惯性。此信息可以提前基于车辆10的设计而确定并且被记录在存储器M中。还使用变矩器TC的叶轮/泵的已知惯性(ITC)和图1的涡轮机17的惯性值(ITI)。RC是已知的离合器杠杆比，即，关于输入构件的转矩比。TE、TR和αE分别是发动机转矩、TC的转矩比和发动机加速度。K是代表图1的变矩器(TC)的特性的校准值。αTP是上述所预测的涡轮机加速器。
参考图4，迹线60示出了计算值TCP允许控制器50将用于S-PD2PD换档操纵的待分离保持离合器压力(POFH)分级在高于但接近离合器的复位弹簧压力(PRS)的所预测目标离合器压力(PCP)级别以减少其滑移时间，并且最小化下一次请求换档中的所感知延迟。目标离合器压力(PCP)可以被计算为所预测分离器转矩(TCP)的函数，所述所预测分离器转矩(TCP)是如上文陈述般使用所预测分布加速度(αTP)来计算，例如，其中转矩与压力之间的关系是预定的并且被捕捉在查找表中。
迹线62指示动力减档之后的待分离保持离合器压力的正常轨迹，其中离合器压力被设置成校准的固定级别P1，其是被设置成充分高于复位弹簧压力(PRS)的任意级别以充分为后续升档或减档做准备。校准的固定级别P1与复位弹簧压力PRS之间的差(D)大概代表将必须在当前方法停止下一次请求减档之前排空的离合器中的流体体积，其中对应的时间延迟由当前方法消除。
步骤S116包括使用步骤S112或S114处确定的换档控制值来执行变速器14的换档控制动作，其中特定值取决于步骤S104处识别的换档类型。方法100因此完成于执行特定想法改变换档时。因此，使用上述方法100，预测下一次请求换档的控制参数以增强换档的整体质量。对于所描述的跳过同步快速换档-快速换档操纵，方法100可以通过减少转矩管理的苛刻攀升/降低来改进性能，这可延长换档并且由于发动机速度中的非预期变化而产生换档噪音。对于跳过同步快速换档-快速换档，所述方法帮助避免现有技术的校准密集型方法而促成基于物理学的惯性建模以确定所需控制压力。所述方法还导致通过经由减少后续换档的滑移时间完成的减少操纵的总持续时间来增加性能。
虽然已经详细地描述了用于实行本公开的最佳模式，但是熟悉本公开涉及的领域的技术人员将认识到可以存在属于随附权利要求书的范围内的各种替代设计和实施例。

Claims (10)

1.一种动力系，其包括：
变矩器，其具有涡轮机；
变速器，其具有多个摩擦离合器和连接至所述涡轮机的输入构件；以及
控制器，其具有处理器和上面记录有用于控制所述变速器从第一次请求换档至下一次请求换档的想法改变换档操纵的指令的存储器，其中所述控制器被配置成检测所述想法改变换档操纵、预测用于所述下一次请求换档的所述涡轮机的加速度分布作为所述想法改变换档操纵的所校准期望换档时间和所述变速器的输出速度的函数、使用所述所预测的加速度分布来计算所述下一次请求换档的换档控制值，并且使用所述所计算的换档控制值来命令执行所述下一次请求换档。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器被编程为接收动力系参数并且使用所接收的动力系参数来检测所述想法改变换档操纵，其包括接收节流水平、制动水平和换档请求。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述想法改变换档操纵为所述变速器的动力减档至动力减档操纵，并且所述换档控制值为用于第一次请求换档的待分离保持离合器的计算离合器压力，并且其中所述控制器在执行所述下一次请求换档之前自动命令所述待分离保持离合器的所述计算离合器压力。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述动力系包括经由具有所述涡轮机的变矩器流体连接至所述变速器的发动机，并且其中所述控制器使用所述动力系的惯性模型来计算用于所述动力减档至动力减档操纵的所述换档控制值。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述想法改变换档操纵为所述变速器的跳过同步快速换档至快速换档操纵，并且其中所述换档控制值为来自发动机的请求转矩管理水平。
6.一种用于控制动力系的想法改变换档操纵的方法，所述动力系包括：具有涡轮机的变矩器、具有多个摩擦离合器和连接至所述涡轮机的输入构件的变速器，以及
控制器，其中所述想法改变换档操纵包括第一次请求换档和下一次请求换档，所述方法包括：
经由所述控制器接收一组动力系参数；
使用所述一组动力系参数经由所述控制器来检测所述想法改变换档操纵；
预测用于所述下一次请求换档的所述涡轮机的加速度分布作为校准期望换档时间和所述变速器的输出速度的函数；
使用所预测的加速度分布来计算用于所述下一次请求换档的换档控制值；以及
经由所述控制器命令所述计算换档控制值，从而完成所述下一次请求换档。
7.如权利要求6所述的方法，其中接收一组动力系参数包括接收节流水平、制动水平和换档请求中的每一者。
8.如权利要求6所述的方法，其中所述想法改变换档操纵为跳过同步动力减档至动力减档操纵，并且计算所述换档控制值包括计算所述变速器的待分离保持离合器的离合器压力，然后在执行所述下一次请求换档之前经由所述控制器命令所述待分离保持离合器的所述离合器压力。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述动力系包括经由具有所述涡轮机的变矩器流体连接至所述变速器的发动机，并且其中计算换档控制值包括使用所述动力系的惯性模型。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述想法改变换档操纵为跳过同步快速换档至快速换档操纵，并且其中计算换档控制值包括计算来自所述发动机的请求转矩管理水平。
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