CN107965573B - 一种自动变速器的液压换挡控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自动变速器的液压换挡控制系统，包括：压力源、压力控制阀、流量控制阀、换挡油缸、压力传感器，压力控制阀的入口与压力源连接。流量控制阀根据换挡需求控制相应阀口的开度，以将换挡需求所对应的油量输入给换挡油缸，使得换挡油缸通过活塞的切换来进行相应的换挡操作。本发明还提供一种液压换挡控制系统的控制方法。本发明通过一个压力控制阀与一个流量控制阀联合控制就可完成整个换挡过程，该双参数的液压换挡控制既能精确控制换挡过程，也能减少只用压力控制阀换挡过程时的冲击，同时也减少了电磁阀和换向阀及滑阀数量，降低了成本，提高了效率和换挡品质。

Description

一种自动变速器的液压换挡控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及自动变速器的技术领域，尤其是涉及一种自动变速器的液压换挡控制系统及其控制方法。

背景技术

随着科技的进步，汽车实现变速的方式逐渐由手动朝向自动变速演变，自动变速是通过自动变速器来实现的。自动变速器在实现自动换挡时，需要换挡执行机构这一系统零部件，其作用是实现自动换挡功能，目前较多采用液压式换挡执行机构。

现有液压换挡技术中，都在用尽可能少的电磁阀和滑阀组合来实现换挡控制，其中大部分技术方案都以压力控制为主，无法精确控制换挡执行机构的移动速率以实现换挡过程的精确控制。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种自动变速器的液压换挡控制系统及其控制方法，通过尽可能少的电磁阀和滑阀数量，实现换挡执行机构在换挡过程中的精确控制，使系统更加的轻便，控制逻辑更加简洁。

本发明采用的技术方案为：

本发明实施例提供一种自动变速器的液压换挡控制系统，包括：压力源、压力控制阀、流量控制阀、换挡油缸、压力传感器，所述压力控制阀的入口与所述压力源连接，所述压力控制阀的出口与所述流量控制阀的入口连接，在所述压力控制阀的出口与所述流量控制阀的入口连接的油路上设置有所述压力传感器，所述流量控制阀的出口与所述换挡油缸连接，并具有多个阀位；所述压力控制阀根据换挡需求输出不同的换挡压力，所述流量控制阀根据所述换挡需求控制相应阀口的开度，以将换挡需求所对应的油量输入给所述换挡油缸，使得所述换挡油缸通过活塞的切换来进行相应的换挡操作。

可选地，所述压力控制阀为比例电磁阀，且所述压力控制阀的出口的压力通过油路反馈至所述压力控制阀的一端。

可选地，所述流量控制阀为三位四通可换向比例电磁阀。

本发明另一实施例提供一种自动变速器的液压换挡控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S101、接收指示换挡的换挡命令，并基于所述换挡命令赋予压力控制阀初始命令压力和流量控制阀初始命令流量；

S102、所述压力控制阀和所述流量控制阀分别基于所述初始命令压力和所述初始命令流量，对换挡油缸进行充油；

S103、在从赋予所述初始命令压力和所述初始命令流量到拨叉达到同步点位置的第一控制时间小于第一预设时间，并且拨叉位移值大于同步点值且拨叉速率等于为零时，进入步骤S104；

S104、使压力控制阀的命令压力以预设步长增大到第一预设命令压力，并使流量控制阀的命令流量减少至第一预设流量；

S105、在从拨叉达到同步点位置到拨叉速率大于零的第二控制时间小于第二预设时间，并且所述第一预设命令压力小于预设压力值时，进入步骤S106；

S106、使压力控制阀的命令压力减少至第二预设命令压力和使流量控制阀的命令流量减少至第二预设命令流量；

S107、在拨叉位移值大于拨叉位移极限值并且从赋予所述初始命令压力和所述初始命令流量到同步器结合齿在倒锥角作用下吸入进挡的总控制时间小于换挡过程设定时间时，结束换挡控制。

可选地，在步骤S101之后还包括如下步骤：

对所赋予的初始命令压力和初始命令流量分别施加补偿命令压力和补偿命令流量；

步骤S102具体包括：

所述压力控制阀和所述流量控制阀分别基于所述初始命令压力和所施加的补偿命令压力以及所述初始命令流量和所施加的补偿命令流量，对换挡油缸进行充油。

本发明实施例提供的自动变速器的液压换挡控制系统包括一个压力控制阀与一个流量控制阀，该流量控制阀根据换挡需求控制相应阀位的开度，以将换挡需求所对应的油量输入给换挡油缸，使得换挡油缸的活塞左右切换来进行相应的换挡操作，即可通过一个压力控制阀和一个流量控制阀的联合控制就可完成整个换挡过程，该双参数的液压换挡控制既能精确控制换挡过程，也能减少只用压力控制阀换挡过程时的冲击，同时也减少了电磁阀和换向阀及滑阀数量，降低了成本，提高了效率和换挡品质。

附图说明

图1为本发明实施例提供的液压换挡控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的液压换挡控制系统的控制逻辑示意图；

图3为本发明实施例提供的液压换挡控制系统的控制过程示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供一种自动变速器的液压换挡控制系统，包括：压力源、压力控制阀1、流量控制阀2、换挡油缸3、压力传感器D1，所述压力控制阀1的入口与所述压力源连接，所述压力控制阀1的出口与所述流量控制阀2的入口连接，在所述压力控制阀1的出口与所述流量控制阀2的入口连接的油路上设置有所述压力传感器D1，所述流量控制阀2的出口与所述换挡油缸3连接，并具有多个阀位。所述压力控制阀1根据换挡需求输出不同的换挡压力，所述流量控制阀2根据所述换挡需求控制相应阀口的开度，以将换挡需求所对应的油量输入给所述换挡油缸3，使得所述换挡油缸3通过活塞的切换来进行相应的换挡操作，在本发明示例中，换挡油缸3具体通过活塞左右切换来进行相应的换挡操作。

具体地，压力控制阀1具有入口A1、出口B1、回油口A2和电磁阀控制端C1，流量控制阀2具有入口A3、两个出口B2和B3、回油口A4和电磁阀控制端C2。压力控制阀1的入口A1通过油路与压力源相连，压力控制阀1的出口B1与流量控制阀2的入口A3通过油路相连，该油路上设置压力传感器D1，B1输出的压力油在油路中经过压力传感器D1，从流量控制阀2的入口A3进入流量控制阀，流量控制阀根据工作需求选择某一阀口开度，然后输出的工作油进入换挡油缸，使换挡油缸活塞左右切换进行换挡操作。

在不同挡位进行换挡操作时，所需的换挡压力通常会有所不同。为实现压力控制阀1的出口B1输出的换挡压力可以满足在不同挡位下的换挡需求，本实施例中，压力控制阀1为比例电磁阀，且压力控制阀1的出口B1的压力通过油路反馈到压力控制阀1的一端(图1所示为反馈至弹簧负载端)，因此压力控制阀1在工作时，压力控制阀1的阀芯在电磁力、弹簧负载力和液压反馈力的共同作用下可以对出口B1的输出压力进行调节和控制。即，通过变速器控制器控制输入至压力控制阀1的电磁铁中的电流值大小，可以实现压力控制电磁阀1的出口B1在不同换挡需求下输出不同的换挡压力。

为了在实现换挡控制的基础上，使液压系统对换挡过程控制更精确，本实施例中，流量控制阀2为三位四通可换向比例电磁阀。流量控制阀2在工作时，流量控制阀2的阀芯在电磁力和弹簧负载力的共同作用下可以对两个出口B2、B3的输出流量进行一定幅度的调节和控制。即，通过调整输入至流量控制阀2的电磁铁中的电流值大小，可以连续改变流量控制阀2在当前工作位下的阀口开度，从而调节流量控制阀2的两个出口B2、B3中的输出流量，进而实现控制换挡油缸的移动速率，以实现换挡过程的精确控制。

此外，如图1所示，压力控制阀1和流量控制阀2的回油口与回油箱连接，以对油进行回收。

此外，换挡油缸3在两端设置有位移传感器S1和S2，用于测量换挡执行油缸的位置，进而可根据测量的油缸位置得到拨叉位置。

本实施例提供的液压换挡系统通过一个压力控制阀与一个流量控制阀联合控制就可完成整个换挡过程，该双参数的液压换挡控制既能精确控制换挡过程，也能减少只用压力控制阀换挡过程时的冲击，同时也减少了电磁阀和换向阀及滑阀数量，降低了成本，提高了效率和换挡品质。

本发明另一实施例提供一种自动变速器的液压换挡控制系统的控制方法，用于对前述实施例的液压换挡控制系统进行控制。该控制方法可包括如下步骤：

S101、接收指示换挡的换挡命令，并基于所述换挡命令赋予压力控制阀初始命令压力和流量控制阀初始命令流量。

在该步骤中，换挡命令由变速器控制器发出，初始命令压力Bpress1和初始命令流量Lflow1的具体数值通过试验标定得到，与变速器类型有关，不同的变速器所赋予的初始命令压力和初始命令流量不同。

S102、所述压力控制阀和所述流量控制阀分别基于所述初始命令压力和所述初始命令流量，对换挡油缸进行充油。

S103、在从赋予所述初始命令压力和所述初始命令流量到拨叉达到同步点位置的第一控制时间△Tboost小于第一预设时间△T1，并且拨叉位移值ForkPos大于同步点值KissPos且拨叉速率Vfork等于为零时，进入步骤S104。

在该步骤中，同步点是指同步器锁环的锥面与齿圈外端锥面刚好接触的位置，第一预设时间△T1通过试验标定得到。

S104、使压力控制阀的命令压力以预设步长△step增大到第一预设命令压力Bpress2，并使流量控制阀的命令流量减少至第一预设流量Lflow2。

在该步骤中，预设步长△step通过实验标定得到。

S105、在从拨叉达到同步点位置到拨叉速率大于零的第二控制时间△T2小于第二预设时间△T，并且所述第一预设命令压力小于预设压力值Pmax时，进入步骤S106。

在该步骤中，第二预设时间△T和预设压力值Pmax通过试验标定得到。

S106、使压力控制阀的命令压力减少至第二预设命令压力Bpress3和使流量控制阀的命令流量减少至第二预设命令流量Lflow3。

S107、在拨叉位移值大于拨叉位移极限值并且从赋予所述初始命令压力和所述初始命令流量到同步器结合齿在倒锥角作用下吸入进挡的总控制时间小于换挡过程设定时间时，结束换挡控制。

在该步骤中，换挡过程设定时间Tset通过试验标定得到，拨叉位移极限值ForkPosSet由相应的变速器出厂时配置确定。

进一步地，在步骤S101之后还包括如下步骤：

对所赋予的初始命令压力和初始命令流量分别施加补偿命令压力△p0和补偿命令流量△f0；所述步骤S102具体包括：

所述压力控制阀和所述流量控制阀分别基于所述初始命令压力和所施加的补偿命令压力以及所述初始命令流量和所施加的补偿命令流量，对换挡油缸进行充油。

具体地，如图3所示，本发明的液压换挡系统控制过程分为三个阶段，第一阶段为同步器消除间隙，拨叉位移达到同步点KissPos位置，第二阶段为同步器同步过程，第三阶段为同步器结合齿吸入进挡过程。具体的控制过程将参见图2进行描述。

如图2和图3所示，本实施例提供的控制方法的具体控制过程如下：

第一阶段控制过程：

当系统换挡命令需求发出后，系统首先会赋予压力控制阀一个初始命令压力Bpress1，赋予流量控制阀一个初始命令流量Lflow1，为了使液压换挡系统快速充油，系统会通过增大压力控制阀的命令电流而为压力控制阀命令压力施加一个充油补偿(补偿命令压力)△p0，为流量控制阀命令流量施加一个充油补偿(补偿命令电流)△f0，充油补偿△p0的持续时间为△T0，充油补偿和持续时间均通过试验标定确定。

之后，压力控制阀和流量控制阀会基于初始命令压力Bpress1和所施加的补偿命令压力△p0以及所述初始命令流量Lflow1和所施加的补偿命令流量△f0，即Bpress1+△p0和Lflow1+△f0对换挡油缸进行充油。

在充油过程中，判断从赋予所述初始命令压力和所述初始命令流量到拨叉达到同步点位置的第一控制时间△Tboost是否大于充油补偿△p0的持续时间△T0，如果大于，则表明压力与流量控制阀开度偏大，需要重新标定调整压力控制阀和流量控制阀的开度。如果不大于，则继续向下一个流程进行。

接着，判断△Tboost是否小于等于第一预设时间△T1，如果是，则判断拨叉位移值ForkPos是否大于同步点KissPos值以及拨叉速率Vfork是否等于0；否则，如果△Tboost大于第一预设时间△T1，则液压换挡系统充油慢，导致换挡异常，此时则需要退出该阶段控制。在判断拨叉位移值ForkPos大于同步点KissPos值且拨叉速率Vfork等于0的情况下，则认为第一阶段控制完成，否则返回开始，重新调整初始命令压力Bpress1和初始命令流量Lflow1。

第二阶段控制过程：

当换挡拨叉达到同步点后，压力控制阀命令压力开始以一定步长△step增大，达到Bpress2，流量控制阀命令流量减小至Lflow2，保证同步过程平顺无冲击。

之后判断拨叉速率Vfork是否大于0，从拨叉达到同步点位置到拨叉速率大于零的第二控制时间△T2是否大于第二预设时间(设定的同步时间)△T以及压力控制阀的压力Bpress2是否大于预设压力值Pmax。

如果Vfork大于0，且△T2大于△T并且Bpress2大于Pmax，则第二阶段控制完成，即当同时满足以下三个条件：

(1)拨叉速率Vfork大于0，

(2)Bpress2小于设定压力值Pmax

(3)△T2小于设定同步时间△T同步，

那么第二阶段控制完成，否则则有以下几种结果发生：

第一种结果：条件(1)不满足，条件(2)及条件(3)均满足，则继续增加△step，重新进行三个条件判断；

第二种结果：条件(2)满足和条件(3)任意条件不满足，则同步失败，整个换挡过程结束，退回空挡。

第三阶段控制过程：

当同步器同步完成后，压力控制阀1命令压力减小至Bpress3，流量控制阀2命令流量减少至Lflow3，保证同步器结合齿在倒锥角作用下吸入进挡时减小冲击。

之后，判断拨叉位移值ForkPos是否大于拨叉位移极限值ForkPosSet并且从赋予所述初始命令压力和所述初始命令流量到同步器结合齿在倒锥角作用下吸入进挡的总控制时间T_总是否小于换挡过程设定时间Tset，如果是，则该阶段控制完成，即当同时满足以下两个条件：

(1)ForkPos＞ForkPosSet；

(2)T总＜换挡过程设定时间Tset；

那么第三阶段控制完成，换挡完成，否则则有以下几种结果发生：

第一种结果：条件(1)不满足，条件(2)满足，继续等待，直到满足条件1，完成换挡动作；

第二种结果：条件(1)满足，条件(2)不满足，则挂挡失败，整个换挡过程结束，退回空挡。

在本发明的液压换挡系统的整个控制过程中，压力控制阀命令压力Bpress1、Bpress3是与同步器主动端和从动端转速差n0、油温传感器测得的油温Temp、压力传感器测量的油源压力P、拨叉速率Vfork和拨叉位移KissPos相关的一个Map1表，即Bpress1、Bpress3可通过查表所得，流量控制阀2命令流量Lflow1、Lflow2和Lflow3是与系统转速差n0、油温Temp、压力控制阀实际压力Bpressure、拨叉速率Vfork和拨叉位移ForkPos相关的一个Map2表，即Lflow1、Lflow2和Lflow3可通过查表所得。Map表1和Map2分别是一个五维的输入量，一个输出量的超三维表格，其中Map表1的输入量分别为转速差n0、油温Temp、油源压力P、拨叉速率Vfork和拨叉位移KissPos，输出量为压力控制阀命令压力；Map表2的输入量分别为转速差n0、油温Temp、压力控制阀实际压力Bpressure、拨叉速率Vfork和拨叉位移KissPos，输出量为流量控制阀命令流量。

以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种自动变速器的液压换挡控制系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S101、接收指示换挡的换挡命令，并基于所述换挡命令赋予压力控制阀初始命令压力和流量控制阀初始命令流量；

S102、所述压力控制阀和所述流量控制阀分别基于所述初始命令压力和所述初始命令流量，对换挡油缸进行充油；

S103、在从赋予所述初始命令压力和所述初始命令流量到拨叉达到同步点位置的第一控制时间小于第一预设时间，并且拨叉位移值大于同步点值且拨叉速率等于为零时，进入步骤S104；

S104、使压力控制阀的命令压力以预设步长增大到第一预设命令压力，并使流量控制阀的命令流量减少至第一预设流量；

S105、在从拨叉达到同步点位置到拨叉速率大于零的第二控制时间小于第二预设时间，并且所述第一预设命令压力小于预设压力值时，进入步骤S106；

S106、使压力控制阀的命令压力减少至第二预设命令压力和使流量控制阀的命令流量减少至第二预设命令流量；

S107、在拨叉位移值大于拨叉位移极限值并且从赋予所述初始命令压力和所述初始命令流量到同步器结合齿在倒锥角作用下吸入进挡的总控制时间小于换挡过程设定时间时，结束换挡控制。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在步骤S101之后还包括如下步骤：

对所赋予的初始命令压力和初始命令流量分别施加补偿命令压力和补偿命令流量；

步骤S102具体包括：

所述压力控制阀和所述流量控制阀分别基于所述初始命令压力和所施加的补偿命令压力以及所述初始命令流量和所施加的补偿命令流量，对换挡油缸进行充油。