CN106949234A - 双离合变速器功能安全监控方法 - Google Patents

双离合变速器功能安全监控方法 Download PDF

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Abstract

一种双离合变速器功能安全监控方法，通过实时监测车辆行驶状态获得变速器输出扭矩和车速变化率，在得到变速器输出扭矩后进行扭矩合理性判断，当输出扭矩小于两倍发动机反拖扭矩折算的变速器输出扭矩，且此时车速变化率小于阈值时，则认为变速器系统存在非预期减速的风险，从而立即进入安全状态：打开双离合器，关断所有执行器及其供电，保证车辆行驶的安全性。针对变速器可能产生的非预期减速的风险，通过计算变速器输出扭矩及车速变化率，建立变速器功能安全监控机制，即监控由于双离合变速器故障导致的车辆非预期减速的监控策略，按照ISO26262标准，本方法在控制车辆不出现异常减速情况下的安全等级可以达到ASIL的C等级。

Description

双离合变速器功能安全监控方法
技术领域
本发明涉及的是一种双离合器控制领域的技术，具体是一种双离合变速器功能安全监控方法。
背景技术
双离合自动变速器电控系统是变速器系统的重要组成部分，其除需要完成变速器控制的相关工作外，还需要与发动机管理系统(ECM)、电子车身稳定系统(EBCM)等控制单元通过CAN总线进行通信，以实施多系统的协调控制，因此其控制功能与整车的安全性能十分密切。当变速器出现功能安全相关的故障时，必须进入安全的行驶状态，保证车辆以安全的模式行驶。
发明内容
本发明针对现有技术仅仅对变速器输出扭矩进行计算，并未对输出扭矩进行监控和合理性判断，无法有效识别变速器输出扭矩异常造成的非预期减速风险等不足，提出一种双离合变速器功能安全监控方法，针对变速器可能产生的非预期减速的风险，通过计算变速器输出扭矩及车速变化率，建立变速器功能安全监控机制，即监控由于双离合变速器故障导致的车辆非预期减速的监控策略，按照ISO26262标准，本方法在控制车辆不出现异常减速情况下的安全等级可以达到ASIL的C等级。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种双离合变速器功能安全监控方法，通过实时监测车辆行驶状态获得变速器输出扭矩和车速变化率，在得到变速器输出扭矩后进行扭矩合理性判断，当输出扭矩小于两倍发动机反拖扭矩折算的变速器输出扭矩，且此时车速变化率小于阈值时，则认为变速器系统存在非预期减速的风险，从而立即进入安全状态：打开双离合器，关断所有执行器及其供电，保证车辆行驶的安全性。
所述的车辆行驶状态是指：采集来自车辆上当干传感器的输入/输出轴转速信号、离合器转速信号、拨叉位置信号、离合器压力信号以及采集来自车辆上CAN的车速信号、发动机扭矩信号、发动机转速信号。
所述的车辆行驶状态，优先对传感器信号和CAN网络信号经校验后再进行输出扭矩和车速变化率计算，该校验是指：当传感器出现短路、开路、卡滞等故障时，此时传感器信号不可信，则直接进入安全状态，即打开双离合器；当CAN网络信号出现帧丢失、CRC校验故障、Alive Counter错误等故障时，此时CAN信号不可信，则进入安全状态，即打开双离合器。
所述的变速箱输出扭矩是指：通过检测变速器实际挡位以及奇偶离合器开闭状态，得到离合器扭矩，并计算得出变速器输出扭矩。
所述的车速变化率是指：通过输出轴转速信号转成车速信号，根据采样周期，计算车速变化率。
技术效果
与现有技术相比，本发明通过CAN网络信号和传感器信号计算获得变速器输出扭矩，并结合车速信号进行扭矩合理性监控，当输出扭矩异常时，则立即进入安全状态。通过该技术可以有效地防止车辆由于变速器输出扭矩异常而导致的非预期减速风险，从而满足整车系统对变速器功能安全开发的要求
附图说明
图1为实施例中7速双离合变速器电控系统简图；
图2为本发明流程示意图；
图3为变速器实际挡位判断流程示意图；
图4为变速器奇、偶离合器状态判断流程示意图；
图5为变速器奇、偶离合器扭矩计算流程示意图；
图6为变速器输出扭矩计算流程示意图；
图7为实施功能安全监控前变速器输出扭矩异常导致了非预期减速示意图；
图中的曲线自上而下分别为：变速器计算输出扭矩、变速器正常输出扭矩下限、车速变化率、奇数输入值转速、离合器转速、偶数离合器转速、奇数离合器压力、偶数离合器压力；
图8为实施功能安全机制后变速器输出扭矩异常时进入安全状态示意图；
图中的曲线自上而下分别为：变速器计算输出扭矩、变速器正常输出扭矩下限、输出轴转速变化率、奇数输入值转速、离合器转速、偶数离合器转速、奇数离合器压力、偶数离合器压力。
具体实施方式
如图1所示，现有的7速双离合变速器电控系统包括：TCU和与之相连的输入轴转速传感器、输出轴转速传感器、奇数压力传感器、偶数压力传感器、拨叉位置传感器、离合器执行机构、EMS、ESP等。
其中传感器优选具有：换挡杆位置传感器、四个拨叉位置传感器(分别设置于1/5挡、2/6挡、3/7挡、4/R挡)、四个转速传感器(分别检测离合器主动端转速、奇偶输入轴转速、输出轴转速)、两个离合器压力传感器(分别检测奇、偶离合器压力)、两个温度传感器(分别检测离合器油温、变速器油温)、电机位置传感器等。
本实施例基于上述系统，进行如图2所示的变速器输出扭矩计算及合理性监控方法，具体包括以下步骤：
步骤1、实时采集车辆运行信号，具体包括：
1.1采集传感器信号，例如：输入/输出轴转速信号、离合器转速信号、拨叉位置信号、离合器压力信号。
1.2采集CAN信号，例如：车速信号、发动机扭矩信号、发动机转速信号。
1.3对传感器信号进行校验：当传感器出现短路、开路、卡滞等故障时，此时传感器信号不可信，则直接进入安全状态：打开双离合器。
1.4对CAN信号进行校验，当CAN网络信号出现帧丢失、CRC校验故障、AliveCounter错误等故障时，此时CAN信号不可信，则进入安全状态：打开双离合器。
步骤2、变速箱扭矩监控，具体包括：
2.1变速器实际挡位判断：将奇、偶输入转速与输出轴转速相除，得到当前变速器的实际速比，并与拨叉位置信号得到的挡位信号所在的挡位速比进行对比，当速比一致，则认为当前挡位真实有效。当不一致则，则认为当前无挡位啮合，速比为0。拨叉状态判断流程如图3所示。
2.2离合器状态判断：通过离合器转速信号、输入轴转速信号、离合器压力信号获得奇、偶离合器实际状态：
a.当离合器转速与奇、偶输入轴转速差值在100rpm内且离合器压力大于半结合点压力值，则认为奇、偶离合器处于闭合状态。
b.离合器压力小于半结合点压力值，则认为奇、偶离合器处于打开状态。
c.当离合器转速高于奇、偶输入轴转速100rpm以上且离合器压力大于半结合点压力值，则认为奇、偶离合器处于正向滑摩状态，即发动机向变速器输出正向扭矩。
d.当奇、偶输入轴转速高于离合器转速100rpm以上且离合器压力大于半结合点压力值，则认为奇、偶离合器处于反向滑摩状态，即发动机向变速器输入负扭矩(变速器反拖发动机)。变速器奇、偶离合器状态判断流程如图4所示。
2.3离合器扭矩计算
a.奇、偶离合器打开时，T_C1＝T_C2＝0。T_C1指示奇数离合器实际传递扭矩，T_C2指示偶数离合器实际传递扭矩。
b.奇、偶离合器滑摩时，根据离合器压力信号以及离合器压力/扭矩特性曲线，得到离合器滑摩状态下的扭矩值T_C1,2＝T_Cap1,2。T_Cap1指示奇数离合器滑摩时通过离合器对压力曲线换算的实际传递扭矩，T_Cap2指示偶数离合器滑摩时通过离合器对压力曲线换算的实际传递扭矩。
c.当奇或偶数离合器结合时，则根据发动机扭矩和另一离合器(滑摩或打开)状态得到结合离合器的扭矩T_C1,2＝T_engine-T_C2,1。T_engine指示发动机到变速器的实际传递扭矩。
d.根据步骤2.2得到的离合器状态，当离合器正向滑摩，则扭矩值为正的T_C1,2，当离合器反向滑摩，则扭矩值为负的T_C1,2。变速器奇、偶离合器扭矩计算流程如图5所示
2.4变速器输出扭矩计算及安全监控
根据步骤2.1得到的拨叉状态和步骤2.3得到的离合器扭矩，计算变速器输出扭矩T_out＝T_C1*i_odd+T_C2*i_even，T_out指示变速器输出扭矩，i_odd指示奇数轴结合档位对应速比，i_even指示偶数轴结合档位对应速比。当变速器输出计算扭矩＜两倍发动机反拖扭矩，且车速变化率＜阈值(例如:-10m/s2)，则说明变速器存在非预期减速的风险，需要立即进入安全状态：打开双离合器。变速器输入扭矩计算及非预期减速监控流程如图6所示。
本实施针对上汽通用车型进行实车测试，图7为实施功能安全监控前变速器输出扭矩异常导致了非预期减速测试数据。图8为实施功能安全机制后变速器输出扭矩异常时进入安全状态测试数据。图7中可以看出当车辆发生异常降档时，变速器输出扭矩快速减小，车速出现明显的波动，产生非预期减速的制动感，当此时继续行驶，存在较大安全隐患。图8中可以看出当车辆发生异常降档，当扭矩快速减小到小于两倍发动机拖曳扭矩折算的输出扭矩且车速变化率小于-10m/s2时，立即激活安全状态，打开双离合器，使得变速器输出扭矩为0，避免了非预期减速的持续发生，保障了行车安全。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (8)

1.一种双离合变速器功能安全监控方法，其特征在于，通过实时监测车辆行驶状态获得变速器输出扭矩和车速变化率，在得到变速器输出扭矩后进行扭矩合理性判断，当输出扭矩小于两倍发动机反拖扭矩折算的变速器输出扭矩，且此时车速变化率小于阈值时，则认为变速器系统存在非预期减速的风险，从而立即进入安全状态：打开双离合器，关断所有执行器及其供电，保证车辆行驶的安全性；
所述的车辆行驶状态是指：采集来自车辆上当干传感器的输入/输出轴转速信号、离合器转速信号、拨叉位置信号、离合器压力信号以及采集来自车辆上CAN的车速信号、发动机扭矩信号、发动机转速信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的车辆行驶状态，先对传感器信号和CAN网络信号经校验后再进行输出扭矩和车速变化率计算，该校验是指：当传感器出现短路、开路、卡滞时，此时传感器信号不可信，则直接进入安全状态，即打开双离合器；当CAN网络信号出现帧丢失、CRC校验故障、Alive Counter错误时，此时CAN信号不可信，则进入安全状态，即打开双离合器。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的变速箱输出扭矩是指：通过检测变速器实际挡位以及奇偶离合器开闭状态，得到离合器扭矩，并计算得出变速器输出扭矩。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的车速变化率是指：通过输出轴转速信号转成车速信号，根据采样周期，计算车速变化率。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征是，所述的检测变速器实际挡位，即将奇、偶输入转速与输出轴转速相除，得到当前变速器的实际速比，并与拨叉位置信号得到的挡位信号所在的挡位速比进行对比，当速比一致，则认为当前挡位真实有效。当不一致则，则认为当前无挡位啮合，速比为0。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征是，所述的奇偶离合器开闭状态，即通过离合器转速信号、输入轴转速信号、离合器压力信号获得奇、偶离合器实际状态：
a.当离合器转速与奇、偶输入轴转速差值在100rpm内且离合器压力大于半结合点压力值，则认为奇、偶离合器处于闭合状态；
b.离合器压力小于半结合点压力值，则认为奇、偶离合器处于打开状态；
c.当离合器转速高于奇、偶输入轴转速100rpm以上且离合器压力大于半结合点压力值，则认为奇、偶离合器处于正向滑摩状态，即发动机向变速器输出正向扭矩；
d.当奇、偶输入轴转速高于离合器转速100rpm以上且离合器压力大于半结合点压力值，则认为奇、偶离合器处于反向滑摩状态，即发动机向变速器输入负扭矩。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征是，所述的离合器扭矩，通过以下方式计算得到：
a.奇、偶离合器打开时，T_C1＝T_C2＝0，T_C1指示奇数离合器实际传递扭矩，T_C2指示偶数离合器实际传递扭矩；
b.奇、偶离合器滑摩时，根据离合器压力信号以及离合器压力/扭矩特性曲线，得到离合器滑摩状态下的扭矩值T_C1,2＝T_Cap1,2；T_Cap1指示奇数离合器滑摩时通过离合器对压力曲线换算的实际传递扭矩，T_Cap2指示偶数离合器滑摩时通过离合器对压力曲线换算的实际传递扭矩；
c.当奇或偶数离合器结合时，则根据发动机扭矩和另一离合器的滑摩或打开的状态得到结合离合器的扭矩T_C1,2＝T_engine-T_C2,1；T_engine指示发动机到变速器的实际传递扭矩；
d.根据步骤2.2得到的离合器状态，当离合器正向滑摩，则扭矩值为正的T_C1,2，当离合器反向滑摩，则扭矩值为负的T_C1,2。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的阈值为-10m/s2。
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