CN107000713A - 动态电流补偿 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于表征具有电流补偿的流体控制螺线管的方法。电流命令被发送至流体控制螺线管。电流命令指示将被应用至螺线管的有关于期望流体输出压力的期望电流值。实际流体输出压力针对应用至螺线管的期望电流值在与流体控制螺线管相关联的阀处被测量。流体控制螺线管处的实际电流接收值也被测量。然后应用后处理。有关于实际流体输出压力的补偿电流值基于电流命令和实际电流接收值之间的差异而被确定。还描述了用于动态电流补偿的方法。

Description

动态电流补偿
相关申请的交叉引用
本申请请求于2014年10月22日递交的美国非临时专利申请No.14/520,963的权益，其通过引用被合并，如其被完全陈述。
技术领域
本公开涉及具有自动变速器的机动车辆，以及尤其，涉及主要目的用于机动车辆的自动变速器的流体系统中的螺线管(solenoid)驱动阀。
背景技术
自动变速器包括多个液压操作的摩擦装置，诸如离合器和制动器，液压被有选择地施加至摩擦装置以便使摩擦装置接合或脱离。摩擦装置负责执行自动变速器中的各种功能，诸如传动比选择、换挡等等。
在电子控制变速器(ECT)中，这些摩擦装置通过计算机系统或控制单元(例如变速器控制单元(TCU))及各种传感器和螺线管来控制。ECT已经被熟知用于改善变速器变速点的控制，具有较少突然换挡和改善的换挡平稳性。此外，ECT的灵活性允许更好的适应不断变化的条件。
在基本ECT设计中，多个传感器监控车辆的各种特性，诸如车辆的速度、齿轮位置选择、引擎速度、节气门位置、转矩变换器速度/锁、车轮滑移、温度等等。控制单元接收来自各种传感器的信号并通过一个或多个流体控制螺线管来根据该信息进行操作。
螺线管是具有固定行程范围的线性电机。在ECT中，螺线管可以被用于操作活塞和阀门以精确控制液压流体压力或流量。ECT系统的螺线管接收来自控制单元的电输入(通常是电流)并将该电能量转换成机械能，以通过提供输出压力量来机械地开启和关闭螺线管阀，其中输出压力量是电输入量的函数。输出压力转而被用于控制摩擦装置。
输出压力量和特定电流之间的关系通过特征化而被建立。该关系可能包括各种误差，例如，螺线管重复性的变化、控制单元重复性的变化、摩擦、腐蚀等等。螺线管提供的输出压力的变化或不精确度可能降低换挡品质，即，可能导致突然换挡或换挡平稳性的降低。具有对螺线管开启的严格的、精确的及可重复的控制是非常重要的，这转而允许通过应用精确的液压流体量来对换挡点进行严格的、精确的和可重复的控制。因此，期望提供表征螺线管的改善方法以及用于提供更精确的电流命令以响应于命令电流传送严格且准确的压力输出的改善方法。
发明内容
描述了用于表征具有电流补偿的流体控制螺线管的方法。电流命令被发送至所述流体控制螺线管。所述电流命令指示与将被施加至所述螺线管的期望的流体输出压力有关的期望的电流值。针对施加至螺线管的期望电流值，在与所述流体控制螺线管相关联的阀处测量实际流体输出压力。实际电流接收值还在所述流体控制螺线管处被测量。然后应用后处理。与所述实际流体输出压力有关的补偿电流值基于所述电流命令和所述实际电流接收值之间的差异而被确定。还描述了动态电流补偿的方法。
附图说明
图1是传统变速器控制电路的图；
图2是传统变速器控制过程的图；
图3是用于表征变速器或引擎中螺线管的现有技术方法的流程图；
图4是从图3中描述的方法得到的压力-电流关系的图示；
图5是图4图示的放大图；
图6是作为表征过程中考虑的TCU或ECU的原始电流误差的图示；
图7是用于表征具有电流补偿的螺线管的方法的流程图；
图8是从图7中所述方法得到的压力-电流关系的图示；
图9是图8的图示的放大图；
图10是用于在其预期使用期间动态校准螺线管的方法的流程图；以及
图11是能够进行动态电流补偿的变速器控制电路的图。
具体实施方式
图1是传统变速器控制电路的图。应该注意的是，图1的传统变速器控制电路仅被用于说明性目的，以及本发明并不限制于这种传统变速器控制电路并且可以在用于压力控制系统(例如，液压或气动)的任何变速器或引擎电路中实践。参考图1，这里示出动力系统计算机102、变速器控制单元(TCU)105、多个变排放螺线管(variable bleed solenoid)110a-n、以及变速器泵130。尽管变排放螺线管被描绘，但是任何类型的螺线管可以被使用。类似地，尽管高流量滑阀被描绘，但是任何类型的阀可以被使用。此外，相同的设计可以被用引擎控制电路中，补充用于引擎控制单元(ECU)的TCU和用于引擎泵的变速器泵。
在变速器操作期间，传动计算机102监控某些车辆操作参数，诸如车辆的速度、齿轮位置选择、引擎速度、节气门位置、转矩变换器速度/锁、车轮滑移、温度等等，以及作为应答，在车辆操作期间的某些时间向TCU 105发送执行某些功能的命令，例如，齿轮改变。TCU105以开环控制来操作以将一个或多个电流命令信号提供给相应的变排放螺线管110a-n以激励它们。每个变排放螺线管110a-n与高流量滑阀115a-n相关联，每个高流量滑阀控制至关联的变速器离合器120a-n的液压。
图2是传统变速器控制过程的图。参考图2，在步骤210处，TCU接收来自动力系统计算机的用于相应的离合器中至少一者的压力命令。在步骤210处，TCU计算命令电流信号以实现压力命令所指示的期望压力。所计算的命令电流信号使用用于流体温度的查找表或特征表和用于流体压力的查找表和特征表而被确定。在步骤215处，TCU将所述电流施加至相应螺线管中的至少一者。
查找表或特征表提供输出压力量和特定电流之间的关系。查找表或特征表通过螺线管特征化而被建立。图3是用于表征变速器或引擎中螺线管的现有技术方法的流程图。参考图3，用于表征变速器或引擎的现有技术方法通过从最小电流值(Amin)至最大电流值(Amax)来扫描电流而开始。这可以通过从TCU或ECU向螺线管发送增量式增加的电流命令而被完成。螺线管接收增加的电流命令并基于命令的特定的电流量来提供输出压力。在步骤305处，开始所述方法，期望的电流等于Amin。在步骤310处，期望的电流被从TCU或ECU的控制单元发送至螺线管。在步骤315处，作为所命令的电流的结果，螺线管传送对应的压力输出。该输出压力然后被测量并记录。在步骤320处，如果所命令的电流等于Amax，则所述方法在步骤330处完成。如果所命令的电流不等于Amax，则在步骤325处电流被增量式增加并且所述方法继续直至所述电流等于Amax。所述方法然后按照相反方向被应用(未示出)，其中电流然后按照相反方向被扫描，即从Amax至Amin。这可以通过从TCU或ECU向螺线管发送增量式减小的电流命令来完成。针对从Amax至Amin增量式减小的电流命令的对应的压力输出如上所述被测量和记录。得到的数据对(即，所命令的电流值和对应的压力值)然后被存储为特征点。数据值可以被存储在查找表或特征表中。
从TCU或ECU发送的增量式电流命令可以包括直接有关于TCU或ECU的固有误差，其可以在特征化期间被考虑进入最终记录的输出压力。例如，TCU或ECU可以命令300mA以实现期望的压力；然而所接收的电流可以仅仅是295mA或可以是305mA。这可能导致螺线管施加的压力太低或太高。该固有误差可能是螺线管重复性变化、摩擦、系统泄露、滑阀间隙变化等等的结果。
图4是从应用图3中所描述的现有技术方法得到的压力-电流关系的图示。曲线图的第一轴对应于以千帕(kPa)为单位测量的压力范围。曲线图的第二轴对应于以安培(A)为单位测量的电流值的范围。电流可以是与最大电流的百分比(例如，0％至100％，或0.0至1.0)。参考图4，如上所述，电流首先被从0.000A(Amin)至1.000A(Amax)扫描。当电流被从0.000A至1.000A扫描时，压力从大约525kPa至0kPa减小。电流然后按照反方向从1.000A至0.000A被扫描。当电流被从1.000A至0.000A扫描时，压力从大约0kPa至525kPa增加。在本示例中，扫描电流命令以10mA增量来进行。这并不意图用于限制，并且应该注意的是，可以使用任何电流增量。还应该注意的是，对于相同电流值，绘制的增加和减小的电流扫描之间的变化可能由滞后引起。特征点405a-n基于每个电流扫描期间特定电流值处所记录的压力值来确定。这些特征点可以被用于创建特征查找表，以用于确定有关于不同期望压力的多个期望电流，其转而可以被用于实施期间的校准。图4中对应于特征点405a-n的示例特征表在以下表1中被示出。
表1：示例特征表
用于增加的和减小的期望压力的单独查找表也可以被使用。例如，增加的压力表可以在期望压力大于先前施加的压力时被使用。可替代地，降低的压力表可以在期望压力小于先前施加的压力时被使用。查找表可以被零件制造商用于校准ECU或TCU以提供正确电流命令来获得各种期望压力输出。
图5是图4图示的放大图。如图5中所示，当电流按照两个方向(即增加的和减小的)被扫描时，所得到的增量数据点不是平滑的，但是在两个方向上显示轻微的波动。这些波动可能直接有关TCU或ECU的固有误差造成的，其在特征化期间被考虑进入最终记录的输出压力。
图6是被考虑进入特征化过程的TCU或ECU的原始电流误差的图示。曲线图的第一轴对应于命令的电流值的范围。曲线图的第二轴对应于通过测量在螺线管处实际接收的电流以及将该测量与命令电流相比较所确定的命令电流的误差。如图6中所示，误差的幅度是相当大的，针对命令电流从大约-0.005A至0.005A变动。
如上所述，螺线管提供的输出压力的变化或不精确性可以降低换挡品质，即，可能导致突然换挡或换挡平稳性的降低。对螺线管开启具有严格的、精确地和可重复的控制是非常重要的，这转而允许通过应用严格的液压流体量来实现换挡点的严格的、精确地和可重复的控制。通过现在将描述的电流补偿方法，可以完成TCU或ECU误差的消除，以响应于命令电流提供更精确的电流命令来传送严格且精确的压力输出。
图7是本发明优选实施方式的流程图。参考图7，描述了表征变速器或引擎中具有电流补偿的螺线管的方法。在步骤705处，开始所述方法，期望电流等于Amin。在步骤710处，期望电流从TCU或ECU的控制单元发送至螺线管。在步骤715处，作为命令电流的结果，螺线管传送对应的压力输出。所输出的压力然后被测量并记录。在步骤720处，螺线管处的实际接收电流被测量并记录。在步骤725处，后处理被应用以削减电流误差，即，命令电流和实际测量电流的差异。在步骤730，如果命令电流等于Amax，则所述方法在步骤740处完成。如果命令电流不等于Amax，则在步骤735处电流被增量式增加并且所述方法继续直至电流等于Amax。然后相反方向应用所述方法(未示出)，其中电流然后按照相反方向被扫描，即从Amax至Amin。这可以通过从TCU或ECU向螺线管发送增量式减小的电流命令来完成。针对从Amax至Amin的每个减小增量电流命令对应的压力输出如上所述被测量和记录。以相同方式来应用后处理。所得到的数据对(即，补偿的电流值和对应的压力值)然后被存储为特征点。该数据值可以被存储在特征表中。
在步骤725处的后处理可以使用以下插值公式被实施：
其中，y1是期望压力，y2是实际测量的压力，x1是命令电流，以及x2是实际测量的电流。
图8是从图7中所描述的方法得到的压力-电流关系的图示。曲线图的第一轴对应于以kPa为单位测量的压力的范围。曲线图的第二轴对应于以A为单位测量的电流值的范围。电流可以是与最大电流的百分比(例如，0％至100％，或0.0至1.0)。参考图8，如上所述，电流首先被从0.000A(Amin)至1.000A(Amax)扫描。当电流被从0.000A至1.000A扫描时，压力从大约525kPa至0kPa减小。电流然后按照反方向从1.000A至0.000A被扫描。当电流被从1.000A至0.000A扫描时，压力从大约0kPa至525kPa增加。在本示例中，扫描电流命令以10mA增量来进行。如上所述，针对每个命令电流的实际压力在螺线管处被测量。后处理被应用以削减电流误差，即，命令电流和实际测量电流的差异。特征点805a-n基于根据每个电流扫描期间的后处理的补偿电流值处记录的压力值而被确定。这些后处理的些特征点可以被用于创建更严格且准确的特征查找表，以用于确定有关于不同期望压力的多个期望电流。对应于图8的示例特征表在以下表2中被示出。
表2：具有电流补偿的示例特征表
应该注意的是，不具有电流补偿的特征表(表1)和具有电流补偿的特征表(表2)是不同的。在所提供的示例中，具有电流补偿的特征表观察到3mA＝3kPa的误差改善。
图9是图8的图示的放大图。如图9中所示，当电流在两个方向上(即，增加的和减小的)被扫描时，所得到的数据点比图5中所观察的数据点更平滑。由于电流误差而导致的轻微波动和振动已经由于图7中所示的后处理方法而被消除。这些波动是直接有关于TCU或ECU的固有误差的结果，其被考虑进入特征化期间最终记录的输出压力。因此，所选择的特征点可能包括不精确度。
在其它实施方式中，图7中所述的方法可以被动态应用。使用超时时，变速器或引擎内的状况可能退化。例如，部件可能磨损和退化，以及螺线管重复性的变化可能增加。因此期望螺线管在其寿命期间被动态校准以始终如一地实现严格的压力输出。图10是用于在预期使用期间动态校准螺线管的方法的流程图。在步骤1005处，期望电流从TCU或ECU的控制单元发送至螺线管以产生期望的压力输出。在步骤1010处，作为命令电流的结果，螺线管传送对应的压力输出。所输出的压力然后被测量并记录。在步骤1015处，螺线管处的实际接收电流被测量并记录。在步骤1020处，后处理被应用以削减电流误差，即，命令电流和实际测量电流的差异。基于后处理的结果，在步骤1025处，存储在TCU或ECU的存储器中的特征表或校正信息可以被更新以反映补偿的电流值和对应的期望压力。这转而将允许以后更严格的压力输送。
图11是能够进行动态电流补偿的变速器控制电路的图。参考图11，示出动力系统计算机1102、变速器控制单元(TCU)1105、多个电流反馈单元1107a-n、多个变排放螺线管1110a-n、多个高流量滑阀1115a-n、多个变速器离合器1120a-n、以及变速器泵1130。尽管变排放螺线管被描绘，但是任何类型的螺线管可以被使用。类似地，尽管高流量滑阀被描绘，但是任何类型的阀可以被使用。此外，相同的设计可以在引擎控制电路中使用，补充用于引擎控制单元(ECU)的TCU和用于引擎泵的变速器泵。
在变速器的操作期间，动力系统计算机1102监控某些车辆操作参数，诸如车辆的速度、齿轮位置选择、引擎速度、节气门位置、转矩变换器速度/锁、车轮滑移、温度等等，以及作为应答，在车辆操作期间的某些时间向TCU 1105发送执行某些功能的命令，例如，齿轮改变。TCU 1105以开环控制来操作以将一个或多个电流命令信号提供给相应的变排放螺线管1110a-n以激励它们。每个变排放螺线管1110a-n与高流量滑阀1115a-n相关联，每个高流量滑阀控制至关联的变速器离合器1120a-n的液压。当TCU1105接收来自动力系统计算机1102的压力命令时，TCU基于压力命令中指示的期望压力计算命令电流以应用至螺线管。如上参考图2所述，所计算的命令电流信号使用针对流体温度的查找表或特征表和针对流体压力的查找表或特征表而被确定。当电流被应用至相应的螺线管1110a-n时，相关联的电流反馈单元1107a-n将测量相应的螺线管1110a-n处应用的实际电流并将该测量反馈给TCU1105。如果需要调节，则TCU 1105将一起使用该反馈和实际测量的输出压力以动态地调节查找表或特征表。
尽管以上按照特殊组合描述了特征和元素，但是本领域技术人员将理解的是，每个特征或元素可以单独使用或以与其它特征和元素的任何组合来使用。

Claims (13)

1.一种用于表征具有电流补偿的流体控制螺线管的方法，该方法包括：
向所述流体控制螺线管发送电流命令，其中所述电流命令指示与将被应用至所述螺线管的期望流体输出压力有关的期望电流值；
针对应用至所述螺线管的所述期望电流值，在与所述流体控制螺线管相关联的阀处测量实际流体输出压力；
在所述流体控制螺线管处测量实际电流接收值；以及
应用后处理，其中有关于所述实际流体输出压力的补偿电流值基于所述电流命令和所述实际电流接收值之间的差异而被确定。
2.根据权利要求1所述的方法，该方法进一步包括：
在特征表中记录所述补偿电流值和所述实际流体输出压力。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述流体控制螺线管是变排放螺线管(VBS)。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述阀是高流量滑阀。
5.根据权利要求1所述的方法，其中使用插值公式来应用后处理，其中y1是所述期望流体输出压力，y2是所述实际流体输出压力，x1是所述命令电流，以及x2是所述实际电流接收值。
6.一种用于流体控制螺线管的动态电流补偿的方法，该方法包括：
接收压力命令，其中所述压力命令指示将在所述流体控制螺线管处应用的期望流体压力值；
计算电流命令，其中所计算的电流命令基于查找表被确定，并且其中所述查找表包括有关的电流值和流体输出压力值的列表；
向所述流体控制螺线管发送所计算的电流命令；
针对所计算的电流命令，在与所述流体控制螺线管相关联的阀处测量实际流体输出压力；
在所述流体控制螺线管处测量实际电流接收值；
应用后处理，其中有关于所述实际流体输出压力的补偿电流值基于所计算的电流命令和所述实际电流接收值之间的差异而被确定；以及
更新所述查找表。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述流体控制螺线管是变排放螺线管(VBS)。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述阀是高流量滑阀。
9.根据权利要求6所述的方法，其中使用插值公式来应用后处理，其中y1是所述期望流体输出压力，y2是所述实际流体输出压力，x1是所述命令电流，以及x2是所述实际电流接收值。
10.一种流体压力控制系统，该流体压力控制系统包括：
动力系统计算机；
流体控制螺线管；
变速器控制单元(TCU)，被配置成：
从所述动力系统计算机接收压力命令，其中所述压力命令指示将在所述流体控制螺线管处应用的期望流体压力值；
计算电流命令，其中所计算的电流命令基于查找表被确定，并且其中所述查找表包括有关的电流值和流体输出压力值的列表；以及
向所述流体控制螺线管发送所计算的电流命令；
流体压力传感器，被配置成针对所计算的电流命令在与所述流体控制螺线管相关联的阀处测量实际流体输出压力；
电流传感器，被配置成在所述流体控制螺线管处测量实际电流接收值；以及
所述TCU进一步被配置成：
应用后处理，其中有关于所述实际流体输出压力的补偿电流值基于所计算的电流命令和所述实际电流接收值之间的差异而被确定；以及
更新所述查找表。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述流体控制螺线管是变排放螺线管(VBS)。
12.根据权利要求10所述的系统，其中所述阀是高流量滑阀。
13.根据权利要求10所述的系统，其中使用插值公式来应用后处理，其中y1是所述期望流体输出压力，y2是所述实际流体输出压力，x1是所述命令电流，以及x2是所述实际电流接收值。
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