CN106567924A - 一种混合动力轿车机电耦合式变速器挡位故障诊断及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种混合动力轿车机电耦合式变速器挡位故障诊断及处理方法，其特征包括如下步骤：在发动机驱动行驶过程中，如机电耦合式变速器换挡过程中诊断识别发生摘挡、选挡故障，如判断为可恢复摘、选挡故障，则协调整车进入串联行驶状态再进行挡位恢复。如判断为不可恢复摘、选挡故障，或摘、选挡故障恢复失效，则协调进入跛行模式。在摘、选挡故障恢复后，整车再恢复至发动机驱动行驶状态。此方法可以保证挡位故障处理过程中整车动力传输无中断，从而提高整车驾驶性。

Description

一种混合动力轿车机电耦合式变速器挡位故障诊断及处理 方法

技术领域

本发明涉及一种混合动力轿车机电耦合式变速器挡位故障诊断及处理方法, 属于混合动力轿车变速器控制领域。

背景技术

变速器挡位故障诊断及处理是变速器电控系统的重要组成部分，其直接影响变速器工作乃至整车行驶的可靠性。目前，混合动力轿车使用的机电耦合式变速器挡位故障诊断及处理方法，大多仍沿用传统变速器的处理方式及方法，没有根据机电耦合式变速器构型特点从整车层面进行综合考虑。

专利《机械式自动变速器AMT的挡位识别方法和故障诊断方法》（申请号201310350199.6）中，描述了一种根据输入轴和输出轴转速，选挡和换挡位置传感器的数值识别挡位故障的方法。首先，该方法中没有考虑执行器电机反馈电流这一关键因素，从而无法判断执行器选换挡执行器是否存在故障，并进行针对处理。其次，该方法只提到了脱挡故障的识别，没有提供摘挡和选挡故障的识别及处理。此外，该专利也没有提及如何与混合动力车辆的整车控制器协调处理变速器挡位故障，从而保证在变速器挡位故障处理过程中车辆能够可靠的运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混合动力轿车机电耦合式变速器挡位故障诊断及处理方法, 可有效识别摘挡、选挡故障，并以机电耦合式变速器构型特点为基础，从整车控制角度出发，提供针对上述两种挡位故障的处理方法；一种混合动力轿车机电耦合式变速器，其整车动力构型为双电机混联构型，其中机电耦合式变速器由动力电机和机械式自动变速器（AMT）构成，动力电机通过传动链连接到变速器输出轴端。在发动机驱动行驶过程中，如机电耦合式变速器换挡过程中诊断识别发生摘挡、选挡故障，如判断为可恢复摘、选挡故障，则协调整车进入串联行驶状态再进行挡位恢复。如判断为不可恢复摘、选挡故障，或摘、选挡故障恢复失效，则协调进入跛行模式。在摘、选挡故障恢复后，整车再恢复至发动机驱动行驶状态。此方法可以保证挡位故障处理过程中整车动力传输无中断，从而提高整车驾驶性。

本发明的技术方案是这样实现的：一种混合动力轿车机电耦合式变速器挡位故障诊断及处理方法，其特征包括如下步骤：

诊断摘挡故障时，将TCU读取的执行器换挡电机反馈电流值是否在合理范围内作为是否可恢复摘挡故障判断条件；

诊断选挡故障时，将TCU读取的执行器选挡电机反馈电流值是否在合理范围内作为是否可恢复选挡故障判断条件；

当TCU诊断发生摘挡、选挡故障后，首先向HCU发送申请进入串联行驶请求，当收到HCU反馈的串联行驶标志后，再进行摘挡、选挡故障恢复，避免整车行驶过程中动力中断，以保证驾驶性；

在进行摘挡故障恢复时，首先进行故障挡位换挡动作，而后再进行摘挡动作，可有效避免执行器存在卡滞现象，提高故障恢复成功率；

在进行选挡故障恢复时，在进行选挡动作的同时，在换挡方向上同时进行颤振动作，

可有效避免执行器在换挡方向上卡滞，提高故障恢复成功率；

当摘、选挡故障恢复后，TCU向HCU发送故障恢复标志，整车恢复发动机驱动状态；

当摘、选挡故障无法恢复，或TCU判定为不可恢复摘选挡故障，则TCU向HCU发送跛行请求标志，整车进入跛行状态。

本发明的积极效果是在变速器换挡过程中，综合利用选、换挡位置传感器反馈值，输入轴、输出轴转速传感器反馈值，选、换挡执行器电机电流反馈值判断识别摘、选挡故障，故障识别准确可靠。在摘、选挡故障处理过程中，通过协调整车进入串联行驶状态，保证整车动力传输无中断，从而保证整车的驾驶性。

附图说明

图1是动力总成构型图。

图2是摘挡故障识别及处理示意图。

图3是选档故障识别及处理示意图。

图4是挡位故障处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述：一种混合动力轿车机电耦合式变速器挡位故障诊断及处理方法，其特征在于：

1）在发动机驱动行驶过程中，换挡开始后，机电耦合式变速器控制器（TCU）首先控制离合器分离并协调发动机降扭，当离合器分离至半结合点后开始摘挂挡动作。在摘挡过程中，TCU通过换挡及选挡位置传感器，输入轴、输出轴转速传感器、TCU内部的执行器电机电流反馈值实时监控摘挡动作状态。当换挡执行器电机输出达到定义的最大摘挡力，持续时间大于定义的最大摘挡时间，换挡位置传感器反馈值不在定义的空挡范围内，根据输入轴转速与根据输出轴转速及当前档位速比计算的理论输入轴转速之差小于转速判断阈值，换挡电机反馈电流位于定义的合理范围内时，TCU判断发生可恢复摘挡故障。如换挡电机反馈电流超出定义的合理范围内时，TCU判断发生不可恢复摘挡故障；

2）当选挡执行器电机输出最大选挡力，持续时间大于定义的最大选挡时间，选挡位置传感器反馈值没有位于定义的选挡位置范围内，换挡位置传感器反馈值位于定义的空挡位置范围内，选挡电机反馈电流位于定义的合理范围内时，TCU判断发生可恢复选挡故障。当选挡电机反馈电流超出定义的合理范围内时，TCU判断发生不可恢复选挡故障；

3）TCU识别发生可恢复摘、选挡故障后，控制离合器分离至完全分离点，通过整车can网络向整车控制器（HCU）发送进入串联行驶请求，使整车进入串联行驶状态，在串联行驶状态下，由动力电机驱动整车行驶，以保证整车动力无中断，整车进入串联行驶模式后，HCU向TCU发送串联行驶信号，TCU接到此信号后再进行摘选挡故障处理；

4）TCU进行摘挡故障处理时，首先进行故障挡位挂档动作，当拨叉到达换挡极限位置后，立刻进行摘挡动作。如TCU仍判定为摘挡故障，则等待一段时间后重复上述动作循环，当故障处理动作超过最大设定次数时，TCU退出摘挡故障恢复模式；

5）TCU进行选挡故障处理时，在选挡电机动作的同时，换挡电机会在换挡方向进行颤振动作，当故障处理动作超过最大设定次数时，TCU退出选挡故障恢复模式；

6）当TCU退出摘挡及选挡故障处理模式后，如故障已恢复，则向HCU发送退出串联行驶请求，整车恢复为混合驱动状态。当TCU判定摘挡、选挡故障仍无法恢复，或为不可恢复故障，则向HCU发送跛行模式请求，整车进入跛行模式。

如图1所示，双电机混联构型中，机电耦合变速器由AMT变速器14和动力电机15构成，动力电机通过传动链与变速器的输出轴连接。串联行驶时发动机5带动BSG电机3发电并给动力电池16充电，动力电机15消耗电能驱动整车行驶，变速器14不参与驱动。发动机驱动行驶时，变速器14将动力传递给整车。TCU6通过安装在变速器上的输入轴传感器12和输出轴转速传感器13读取变速器输入、输出轴转速，通过控制选换挡执行器11上的选挡电机7和换挡电机11执行选换挡动作，通过选挡位移传感器8和换挡位移传感器9监控选换挡动作。

实施例1以4挡为例：

摘挡故障诊断识别过程为：当换挡执行器电机输出达到定义的最大摘挡力，持续时间大于定义的最大摘挡时间T₁，通过TCU内部电流传感器读到的换挡电机电流反馈值大于A_SMin且小于A_SMax，通过换挡位移传感器得到的换挡指位置不在定义的摘挡完成位置范围内，离合器转速与由输出轴转速计算得到的4挡目标转速差小于S_err，当以上条件同时满足时，则判定发生4挡可恢复摘挡故障。当TCU通过内部电流传感器读到的换挡电机电流值小于A_SMin或大于A_SMax时，判断发生不可恢复选挡故障。

摘挡可恢复故障诊断识别具体过程如图2的S₁所示。其中最大摘挡力由执行器设计参数获得，本例中最大摘挡力为900N。最大摘挡时间T₁由试验获得，本例中设定为0.3秒。换挡电机电流反馈最大值为15A,最小值为0.5A，分别对应电机的堵转电流和正常工作时的电流。摘挡完成位置=空挡位置±空挡位置偏移量，空挡位置偏移量由变速器机械结构决定，本例中空挡位置定义为0mm，空挡位置偏移量定义为0.5mm。S_err由试验获得，本例中定义为20rpm。

以5挡为例，选挡故障诊断识别过程为：当选挡执行器电机输出最大选挡力，持续时间大于定义的最大选挡时间T₃ ，通过选挡位移传感器得到的换挡指位置不在定义的5挡选挡完成位置范围内，通过TCU内部电流传感器读到的换挡电机电流反馈值大于A_XMin且小于A_XMax，同时满足以上条件时则判定发生5挡可恢复选挡故障。当TCU通过内部电流传感器读到的选挡电机电流值小于A_SMin或大于A_SMax时，判断发生不可恢复选挡故障。

选挡可恢复故障诊断识别具体过程如图3的Q₁所示。其中最大选挡力由执行器设计参数获得，本例中为600N。最大选挡时间T₃由试验获得，本例中定义为0.2S。选挡完成位置=最大选挡位置-选挡位置偏移量，最大选挡位置由整车下线检测中得到并存储到变速器控制单元中，选挡位置偏移量由试验获得，本例中为0.8mm。选挡电机电流反馈最大值为10A,最小值为0.5A，分别对应电机的堵转电流和正常工作时的电流。

当发生可恢复摘挡或选挡故障时，TCU控制离合器分离到完全分离位置，向HCU发送进入串联行驶标志，协调整车进入串联行驶状态。进入串联行驶状态后，发动机不再响应驾驶员扭矩需求并驱动整车行驶，而是工作在最佳经济区，通过BSG电机给动力电池充电。动力电机响应驾驶员扭矩需求，直接通过变速器输出端驱动整车行驶，避免挡位故障处理过程中整车出现动力中断。如整车不能进入串联行驶状态，则报故障并停驶。

摘挡故障处理过程以4挡为例，TCU首先进行挂4挡动作，挂档力大小由试验确定，本例中为400N。当换挡传感器反馈值显示达到4挡最大换挡位置，4挡最大换挡位置由TCU自学习得到，则TCU立刻以最大摘挡力900N进行摘挡动作。如依据摘挡故障识别过程仍识别为摘挡故障，则重复上述摘挡故障处理动作，最大重复次数为3次，过程如图2的S₂所示。每次动作间隔时间为1秒。

选挡故障处理过程以5挡为例。TCU控制选换挡执行器重复选挡动作，并在执行选挡动作的同时以设定换挡力执行换挡动作，换挡力大小由试验确定，本例中为400N。当检测到换挡位移传感器反馈值达到设定位置P₁后，以相同设定换挡力执行摘挡动作，当检测到换挡位移传感器反馈值达到设定位置P₂后，重复换挡动作。本例中P₁为1mm，P₂为-1mm。即使选换挡执行器在换挡方向上进行震颤动作，避免换挡拨叉挡口对换挡指的卡滞。过程如图3的Q₂阶段所示。如依据选挡故障识别过程仍识别为选挡故障，则重复上述选挡故障处理动作，最大重复次数为3次，过程如图3的Q₂所示。每次动作间隔时间为1秒。

如挡位故障恢复：如图2 的S₃所示，通过换挡位移传感器得到的换挡指位置在定义的摘挡完成位置范围内；如图3的Q₃所示，选挡位移传感器得到的换挡指位置在定义的5挡选挡完成位置范围内，则TCU向HCU发出申请退出串联行驶模式信号，HCU接到信号后控制整车退出串联行驶模式，同时向TCU发送退出串联行驶模式信号。TCU接到HCU退出串联行驶模式信号后，控制离合器结合及协调发动机扭矩恢复，则发动机负责响应驾驶员扭矩需求并驱动整车。

当发生不可恢复摘挡、选挡故障，或者摘挡选挡故障经过故障处理仍无法恢复时，TCU通过Can网络向HCU发送跛行标志，整车进入跛行模式。

Claims (1)

1.一种混合动力轿车机电耦合式变速器挡位故障诊断及处理方法，其特征包括如下步骤：

诊断摘挡故障时，将TCU读取的执行器换挡电机反馈电流值是否在合理范围内作为是否可恢复摘挡故障判断条件；

诊断选挡故障时，将TCU读取的执行器选挡电机反馈电流值是否在合理范围内作为是否可恢复选挡故障判断条件；

当TCU诊断发生摘挡、选挡故障后，首先向HCU发送申请进入串联行驶请求，当收到HCU反馈的串联行驶标志后，再进行摘挡、选挡故障恢复，避免整车行驶过程中动力中断，以保证驾驶性；

在进行摘挡故障恢复时，首先进行故障挡位换挡动作，而后再进行摘挡动作，可有效避免执行器存在卡滞现象，提高故障恢复成功率；

在进行选挡故障恢复时，在进行选挡动作的同时，在换挡方向上同时进行颤振动作，

可有效避免执行器在换挡方向上卡滞，提高故障恢复成功率；

当摘、选挡故障恢复后，TCU向HCU发送故障恢复标志，整车恢复发动机驱动状态；

当摘、选挡故障无法恢复，或TCU判定为不可恢复摘选挡故障，则TCU向HCU发送跛行请求标志，整车进入跛行状态。