CN107120427B - 液压换档执行器的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压换档执行器的控制方法及系统，其方法包括：确定液压换档执行器换档动作所需的目标油压和目标流量；以初始驱动电流开启压力阀和流量阀；查询预设的压力特性曲线，根据查询到的压力阀目标电流值，控制所述压力阀的开度；检测并依据流量阀的入口压力信号查询预设的流量特性曲线，再根据查询到的流量阀目标电流值，调整所述流量阀的开度；最后，通过压力阀和流量阀输出的所述目标油压和目标流量，使所述液压换档执行器完成换档动作。本发明在一定程度上弥补了由于入口压力波动导致的流量输出误差，使换档控制精度得到提升，进而减弱了对换档速度及换档冲击力控制的不良影响，改善了换档舒适性。

Description

液压换档执行器的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及汽车的变速控制领域，尤其涉及一种液压换档执行器的控制方法及系统。

背景技术

同步器是汽车换档系统的重要组成部分，同步器中的换档执行器的驱动方式主要有拉丝手动换档、电机驱动和液压驱动三种方式，目前自动变速器中同步器的换档执行器多由液压驱动，其中，工作介质为油液，因此，换档执行器的油液的流量和压力控制对汽车换档舒适性有非常重要的影响。

换档系统中主要由压力控制电磁阀(简称压力阀)控制供油压力，流量控制电磁阀(简称流量阀)控制供油流量，达到对液压换档执行器(简称执行器)换档力和换档速度的实时控制；换档时，根据执行器对油压和流量的需求，向两个电磁阀分别输出驱动电流，以开启对应的电磁阀，从而实现执行器动作。

但在实际执行换档过程中，由于执行器的动作、换档力的作用以及油管损耗等，会引起流量阀的入口压力发生波动，导致输出至执行器的油液流量出现误差，然而，由于受到检测装置体积、安装空间以及检测精度等约束，使采用流量闭环控制的方案的可行性较低，无法对上述误差进行有效补偿；因此，在目前，换档执行器的实际控制精度仍然不足，不利于换档速度及换档冲击力的控制，进而也影响了换档舒适性。

发明内容

本发明的目的是提供一种液压换档执行器的控制方法及系统，用于提高液压换档系统的流量控制精度，以消除对换档速度及换档冲击力控制的不良影响。

本发明采用的技术方案如下：

一种液压换档执行器的控制方法，包括：

确定液压换档执行器换档动作所需的目标油压和目标流量；

向压力阀和流量阀分别输出初始驱动电流，使压力阀和流量阀开启；

查询预设的压力特性曲线，获得压力阀目标电流值；

根据所述压力阀目标电流值，控制所述压力阀的开度；

检测流量阀的入口压力信号；

根据所述入口压力信号，查询预设的流量特性曲线，获得流量阀目标电流值；

根据所述流量阀目标电流值，调整所述流量阀的开度；

根据所述压力阀和流量阀的输出，使所述液压换档执行器完成换档动作。

优选地，还包括：获取油温；所述流量特性曲线为与油温相关的入口压力-目标流量-电流特性曲线，所述压力特性曲线为与油温相关的目标油压-电流特性曲线。

优选地，所述与油温相关的目标油压-电流特性曲线以及所述与油温相关的入口压力-目标流量-电流特性曲线，由台架试验或仿真方法获得。

优选地，所述压力阀目标电流值以及流量阀目标电流值包括：电流强度、电流频率和电流幅值。

优选地，所述确定液压换档执行器换档动作所需的目标油压和目标流量包括：根据换档拨叉当前位置及目标档位，确定执行器换档动作所需的目标油压和目标流量。

一种液压换档执行器的控制系统，包括：控制器、压力阀、流量阀、液压换档执行器；所述压力阀、流量阀及液压换档执行器通过油管依次连接，且所述控制器分别与压力阀和流量阀电信号连接，还包括设置在所述流量阀入口处的油压传感器，所述油压传感器与所述控制器电信号连接；

所述控制器在确定换档所需的目标油压和目标流量后，向所述压力阀和流量阀输出初始驱动电流，以开启所述压力阀和流量阀；

在所述压力阀和流量阀开启后，所述控制器查询预设的压力特性曲线，获得压力阀目标电流值，并通过所述压力阀目标电流值，控制所述压力阀的开度，使所述压力阀输出所述目标油压；

在换挡过程中，所述控制器实时检测油压传感器发送的入口压力信号，并且所述控制器根据所述入口压力信号查询预设的流量特性曲线，获得流量阀目标电流值，并通过所述流量阀目标电流，调整所述流量阀的开度，使所述流量阀输出所述目标流量；

所述控制器通过所述目标油压和目标流量，驱动所述液压换档执行器完成换档动作。

优选地，还包括：设置在油路上的油温传感器，所述油温传感器与所述控制器电信号连接；

所述控制器还用于获取所述油温传感器发送的油温信号；

并且，所述控制器查询预设的压力特性曲线包括：所述控制器根据所述油温信号和目标油压，查询与油温相关的目标油压-电流特性曲线；

所述控制器根据所述入口压力信号查询预设的流量特性曲线包括：所述控制器根据所述油温信号、入口压力信号和目标流量，查询与油温相关的入口压力-目标流量-电流特性曲线。

优选地，所述压力阀为自反馈压力控制电磁阀。

本发明增加了流量阀入口压力反馈，并通过预设的入口压力、需求的目标流量和电流的特性关系，能够根据当前流量阀前端的入口压力对流量阀的控制电流进行调整，从而在一定程度上弥补由入口压力波动导致的流量输出误差，使换档控制精度得到提升，进而减弱了对换档速度及换档冲击力控制的不良影响，改善了换档舒适性。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：

图1为本发明提供的液压换档执行器的控制方法的流程图；

图2为本发明提供的液压换档执行器的控制系统的示意图；

图3为本发明提供的与油温相关的目标油压-电流特性曲线图。

附图标记说明：

1控制器 2压力阀 3流量阀 4液压换档执行器 5油压传感器

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明提供了一种液压换档执行器的控制方法的实施例，如图1所示，其包括如下步骤：

步骤S1、确定液压换档执行器换档动作所需的目标油压和目标流量；

需要说明的是，自动档变速箱换档依据油门踏板信号的变化、当前车速及当前档位等确定目标档位，当换档指令下达后，具体实施则由变速箱内的换挡拨叉等部件执行，因此，实际执行换挡动作的是同步器内的液压换档执行器(简称执行器)，而驱动执行器产生位移则需要油液进行驱动，一般可以理解为油压决定换挡力度，流量决定换档速度，但实际上，二者是相辅相成、互相影响的，只有二者都满足需求时才能确保整个换档动作顺利进行、完成；因此，在决定执行换档动作后，首先应确定执行器换挡动作所需油液的油压和流量，具体地，可以根据换档拨叉当前位置及目标档位，确定执行器换档动作所需的目标油压和目标流量。

步骤S2、向压力阀和流量阀分别输出初始驱动电流，使压力阀和流量阀开启；

在上述步骤确定目标油压和目标流量后，则需要对压力控制电磁阀(简称压力阀)和流量控制电磁阀(流量阀)进行分别控制，因此，在实施具体控制策略前，先以初始驱动电流开启上述两个阀门，这里所述的初始驱动电流可以根据具体阀门进行调整，其目的仅是驱动阀门开启，本发明对初始驱动电流强度等不做限定。在本发明的另一个实施例中，则是先以初始驱动电流开启压力阀，而不开启流量阀，目的是先在管路中建立起油压。

步骤S3、查询预设的压力特性曲线，获得压力阀目标电流值；

该步骤是通过预先设定的压力特性曲线，查找到对应前述目标油压的电流值，这里所说的电流值包括电流强度、电流频率和电流幅值，当然也可以仅是电流强度。

步骤S4、根据所述压力阀目标电流值，控制所述压力阀的开度；

具体可以是向压力阀输出前述步骤通过查表获得的电流值所对应的驱动电流，用于控制压力阀的开度，以使压力阀输出的油压满足所需的目标油压，这里需要指出的是，在实际操作中可以对压力阀输出的实际压力进行检测和反馈，以实时调整压力阀开度，但本发明对此不做限定。

步骤S5、检测流量阀的入口压力信号；

需要对此说明的是，在换档过程中，一旦压力阀打开，油路内部建立起油压后即可对入口压力信号进行检测，而且具体来说，在整个换档过程中，对入口压力信号可以采取实时检测方式，以确保对油压的的变化进行实时地监控。

步骤S6、根据所述入口压力信号，查询预设的流量特性曲线，获得流量阀目标电流值；

对于流量输出的控制，本发明摒弃了传统的仅仅根据标定的目标流量和电流关系的控制方式，而是引入了前述入口压力信号，作为驱动流量阀的参考因素之一；此外，这里提及的流量阀目标电流值包括电流强度、电流频率和电流幅值，当然也可以仅是电流强度。

步骤S7、根据所述流量阀目标电流值，调整所述流量阀的开度；

具体地，根据前述通过查表获得的流量阀目标电流值，对流量阀的开度进行调节，虽然由于受到种种约束，无法对实际流量进行高精度的监测，但通过本发明提出的对入口压力信号进行监测以及预设的流量特性表，可以得到对应不同入口压力变化时的驱动电流，以使流量阀输出达到预期的目标流量。

步骤S8、根据所述压力阀和流量阀的输出，使所述液压换档执行器完成换档动作。

最后，在执行上述步骤后，根据压力阀和流量阀输出的实际油压和实际流量，驱使执行器完成换挡动作，从而在一定程度上弥补了由入口压力波动导致的流量输出误差，因而使换档控制精度得到显著提升，进而减弱了对换档速度及换档冲击力控制的不良影响，有效地改善了换档舒适性。

对于上述步骤，还可以做进一步的考虑，例如，为了优化前述参考曲线、提升控制精度，在本发明的另一个实施例中，在确定液压换档执行器换档动作所需的目标油压和目标流量的同时，还可以获取油液的温度；因为，工作介质的温度对其流动性影响至关重要，而流动性又决定了其压力和流量是否能够良好体现，所以本发明还提出对油液的工作温度进行全面考量，并将油温与前文中提及的两个特性曲线相结合，综上，前文中提到的流量特性曲线可以为与油温相关的入口压力-目标流量-电流特性曲线，压力特性曲线为与油温相关的目标油压-电流特性曲线，并且上述曲线都可以由台架试验或仿真方法获得，具体来说：

搭建压力阀单阀测试台架，在特定油液温度T1下，设置台架供油压力不小于变速箱系统需求的最大压力，再使电磁阀输入电流以一定的斜率上升到最大值，读取电流上升过程中电磁阀出口压力数值，得到电磁阀PI数据，改变油液温度为T2(后续为T3、T4等)，重复上述过程，得到一系列与油温相关的PI数据，最终得到与油温相关的目标油压-电流特性曲线，如图3曲线所示，不同温度下的压力电磁阀PI有一定的差异，应用时根据当前油液温度，及期望压力差查找对应的控制电流强度；举例来说，假设当前油液温度为50℃，执行器此时期望压力(即目标油压)为8bar，则可以通过查询该曲线(或表格)得出此时驱动压力阀的电流强度应为0.768A。

同理，可以搭建流量阀单阀测试台架，在特定油液温度T1下，设置流量阀入口压力为p1,电磁阀输入电流以一定的斜率上升到最大值，读取流量阀出口流量，得到流量阀QI数据；改变流量阀入口压力为p2，重复上述过程，得到一系列与入口压力相关的QI数据；再改变油液温度为T2，重复前述步骤，得到一系列与入口压力、油温相关的QI数据，最终得到与油温相关的入口压力-目标流量-电流特性曲线，这里补充说明一点，该曲线可以通过下述表格予以表示，在实际操作中，前述特性曲线都可以换成表格形式表达，本发明对此不做限定。

如上述表格，其中主要涉及三个参考量，根据该三个参考量的数据能够获得控制流量阀的驱动电流；举例来说，假设当前油液温度为40℃，入口压力信号为8bar，并且执行器此时期望的目标流量为3.4L/min，通过查表得出此时流量阀的驱动电流应为0.7A。

此外，相应于上述控制方法，本发明还提供了一种液压换档执行器的控制系统的实施例，如图2所示，包括：控制器1、压力阀2、流量阀3、液压换档执行器4；其中，压力阀2、流量阀3及液压换档执行器4通过油管依次连接，并且控制器1分别与压力阀2和流量阀3电信号连接(图中虚线表示)，具体地，本系统还包括了设置在流量阀3入口的管路处的油压传感器5，该油压传感器5也与控制器1电信号连接(图中虚线表示)；需要说明的是，在实际操作中，控制器1可以采用变速箱控制单元TCU，也可以根据需要套以整车控制器或其他控制模块替代，再有，为了保证能较为迅速、准确地在管路中建立起油压，压力阀2可以选用自反馈式的压力控制电磁阀，也即是可以实时地对供油的压力及进行调整。

该系统的工作方式是前述控制器1在确定换档所需的目标油压和目标流量后，向压力阀2和流量阀3输出初始驱动电流，使压力阀2和流量阀3开启；并且，在压力阀2和流量阀3开启后，控制器1查询预设的压力特性曲线，获得压力阀目标电流值，并通过该压力阀目标电流值，控制压力阀2的开度，使压力阀2输出目标油压；若采用了自反馈式的压力阀，可以根据实际输出的油压对压力阀2的输出进行调整，具体来说，自反馈式压力电磁阀的电磁驱动力与输出油压所产生的反向力(大小由具体结构而定)和弹簧反向力产生动态平衡，自反馈式压力电磁阀调整补偿压力，是通过调整控制电流的大小从而影响电磁阀的电磁驱动力，达到控制输出压力大小的目的。

接续上文，在换挡过程中，控制器1实时检测油压传感器5发送的流量阀3的入口压力信号，并且控制器1根据该入口压力信号查询预设的流量特性曲线，获得流量阀目标电流值，并通过流量阀目标电流，调整流量阀的开度，使流量阀3输出目标流量；

最终，控制器1通过目标油压和目标流量，驱动液压换档执行器4完成换档动作。

前文已经提到，工作介质的温度对其流动性影响至关重要，因此在本系统的另一个实施例中，还在油路上设置了油温传感器，具体位置可以是压力阀入口之前的管路上，其用于采集油液的当前温度，而且该油温传感器与前述控制器电信号连接，控制器还用于获取油温传感器发送的油温信号。由于引入了油温信号，可以将上述曲线做进一步细化，例如，可以通过台架试验或仿真方式获得与油温相关的目标油压-电流特性曲线以及与油温相关的入口压力-目标流量-电流特性曲线，前文已对此进行了说明，此处不再赘述；而关于控制器查询预设的压力特性曲线，则可以具体地根据油温信号和目标油压，再进行查表操作；同理，查询预设的流量特性曲线也可以综合更多的参考因素，例如根据油温信号、入口压力信号和目标流量进行查表。

通过上述系统和其优选方案，可以在一定程度上弥补了由入口压力波动导致的流量输出误差，因而使换档控制精度得到显著提升，进而减弱了对换档速度及换档冲击力控制的不良影响，有效地改善了换档舒适性。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上所述仅为本发明的较佳实施例，但需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种液压换档执行器的控制方法，其特征在于，包括：

确定液压换档执行器换档动作所需的目标油压和目标流量；

向压力阀和流量阀分别输出初始驱动电流，使压力阀和流量阀开启；

查询预设的压力特性曲线，获得压力阀目标电流值；

根据所述压力阀目标电流值，控制所述压力阀的开度；

检测流量阀的入口压力信号；

根据所述入口压力信号，查询预设的流量特性曲线，获得流量阀目标电流值；

根据所述流量阀目标电流值，调整所述流量阀的开度；

根据所述压力阀和流量阀的输出，使所述液压换档执行器完成换档动作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

获取油温；

所述流量特性曲线为与油温相关的入口压力-目标流量-电流特性曲线，所述压力特性曲线为与油温相关的目标油压-电流特性曲线。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述与油温相关的目标油压-电流特性曲线以及所述与油温相关的入口压力-目标流量-电流特性曲线，由台架试验或仿真方法获得。

4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述压力阀目标电流值以及流量阀目标电流值均包括：电流强度；

或，所述压力阀目标电流值以及流量阀目标电流值均包括：电流强度、电流频率和电流幅值三者。

5.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，所述确定液压换档执行器换档动作所需的目标油压和目标流量包括：根据换档拨叉当前位置及目标档位，确定执行器换档动作所需的目标油压和目标流量。

6.一种液压换档执行器的控制系统，包括：控制器、压力阀、流量阀、液压换档执行器；所述压力阀、流量阀及液压换档执行器通过油管依次连接，且所述控制器分别与压力阀和流量阀电信号连接，其特征在于，还包括设置在所述流量阀入口处的油压传感器，所述油压传感器与所述控制器电信号连接；

所述控制器在确定换档所需的目标油压和目标流量后，向所述压力阀和流量阀输出初始驱动电流，以开启所述压力阀和流量阀；

在所述压力阀和流量阀开启后，所述控制器查询预设的压力特性曲线，获得压力阀目标电流值，并通过所述压力阀目标电流值，控制所述压力阀的开度，使所述压力阀输出所述目标油压；

在换挡过程中，所述控制器实时检测油压传感器发送的入口压力信号，并且所述控制器根据所述入口压力信号查询预设的流量特性曲线，获得流量阀目标电流值，并通过所述流量阀目标电流，调整所述流量阀的开度，使所述流量阀输出所述目标流量；

所述控制器通过所述目标油压和目标流量，驱动所述液压换档执行器完成换档动作。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：设置在油路上的油温传感器，所述油温传感器与所述控制器电信号连接；

所述控制器还用于获取所述油温传感器发送的油温信号；

并且，所述控制器查询预设的压力特性曲线包括：所述控制器根据所述油温信号和目标油压，查询与油温相关的目标油压-电流特性曲线；

所述控制器根据所述入口压力信号查询预设的流量特性曲线包括：所述控制器根据所述油温信号、入口压力信号和目标流量，查询与油温相关的入口压力-目标流量-电流特性曲线。

8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述压力阀为自反馈压力控制电磁阀。