CN109058451A - 一种汽车自动换挡控制方法 - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/04—Smoothing ratio shift
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    • F16H61/04—Smoothing ratio shift
    • F16H2061/0474—Smoothing ratio shift by smoothing engagement or release of positive clutches; Methods or means for shock free engagement of dog clutches

Abstract

自动变速箱控制模块是保证换挡品质的最重要的单元，换挡是否平顺主要与车的加速度变化率有关。本发明提出一种汽车自动换挡控制方法，换挡过程包括步骤：步骤1.开环控制阶段：控制接合离合器的电流处于它的初始占空比下，变速箱控制器发出信号，使接合离合器的压力按照设定的梯度增加，直到变速箱控制器探测到涡轮转速开始降低；步骤2.闭环控制阶段：变速箱控制器采用闭环控制方式改变接合离合器的压力，进而实现对涡轮转速的主动控制，闭环控制将会持续作用，直到涡轮转速等于输出轴转速与齿轮传动比的乘积；步骤3.完全接合阶段：变速箱控制器发出控制指令，使接合离合器完全接合。

Description

一种汽车自动换挡控制方法
技术领域
本发明属于变速控制领域，尤其是一种汽车自动换挡控制方法。
背景技术
大功率液力自动变速器是各种重型、超重型特种车辆及工程装备的核心总成部件。其中的自动变速箱控制模块是保证换挡品质的最重要的单元，换挡是否平顺主要与车的加速度变化率有关，当结合与分离离合器配合不当，在同步速度时输出轴加速度会有较大波动，造成冲击感。
发明内容
车辆运行时，车加速度是通过涡轮加速度经过变速器、主减速器等传动到输出轴上的，所以只要控制好换挡过程中的涡轮加速度变化趋势，基本上就保证了换挡的平顺。
基于此，提出一种汽车自动换挡控制方法，采用的技术方案如下：
一种汽车自动换挡控制方法，换挡过程包括步骤：
步骤1.开环控制阶段：控制接合离合器的电流处于它的初始占空比下，变速箱控制器发出信号，使接合离合器的压力按照设定的梯度增加，直到变速箱控制器探测到涡轮转速开始降低；
步骤2.闭环控制阶段：变速箱控制器采用闭环控制方式改变接合离合器的压力，进而实现对涡轮转速的主动控制，闭环控制将会持续作用，直到涡轮转速等于输出轴转速与齿轮传动比的乘积；
步骤3.完全接合阶段：变速箱控制器发出控制指令，使接合离合器完全接合。
进一步的，步骤1中的初始占空比和梯度由以下公式决定：
其中r3o为摩擦片外径，r3i为摩擦片内径，ud为摩擦片的动摩擦系数，P3为离合器结合压力，Z3为离合器摩擦副的个数，To为变速器输出轴扭矩，TI为变速器输入轴扭矩，T3为接合离合器传递的扭矩，T4为分离离合器传递的扭矩，m1、m2、m3为通过星型齿轮机构转速比结合转动惯量计算出的系数。
进一步的，步骤2中控制涡轮转速的具体方法为：闭环控制中输入为涡轮转速和输出轴转速，计算出转速比后，通过理想涡轮角加速度曲线得到当前理想的涡轮角加速度，将实际采集的涡轮角加速度作为反馈量，实时调整接合离合器电磁阀的占空比信号，进而达到控制涡轮转速的目的。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：换挡控制主要包括开环控制和闭环控制两个阶段，闭环控制过程中通过对涡轮转速和速比的判断，生成一系列占空比可变的PWM信号，输入到离合器液压控制系统中，用来控制接合离合器的压力，当涡轮转速等于输出轴转速与齿轮传动比的乘积时，离合器完全结合，避免了换挡过程中出现冲击感，实现了平顺换挡。
附图说明
图1是控制方法中开环控制方框图；
图2是换挡电磁阀占空比与离合器压紧力的关系图；
图3是控制方法中闭环控制方框图；
图4是升挡过程中离合器自动控制曲线图；
图5是换挡控制系统结构图。
具体实施方式
本发明提出的汽车自动换挡控制方法主要包括开环控制和闭环控制两个阶段，其中开环控制的具体方法为：利用变速器行星齿轮运动学方程(1)和虚功原理方程(2)，可以得到动力学方程方程(3)与方程(4)。
T4＝-m1TI-m2TO-m3T3 (4)
式中ω为变速器中轴的角速度，单位为(rad/s)，α由变速器中的齿数确定，δθ为变速器中齿轮的虚位移，q由齿轮齿数与轮系轴的转动惯量确定，To为变速器输出轴扭矩，TI为变速器输入轴扭矩，T3为接合离合器传递的扭矩，T4为分离离合器传递的扭矩，m1、m2、m3为通过星型齿轮机构转速比结合转动惯量计算出的系数。
利用动力学方程(3)和(4)可以得到如图1所示的开环控制过程，其中开环控制过程中的输入量为初始占空比，该初始占空比由方程(4)和方程(5)共同决定，具体为由方程(4)可知，换挡过程中分离离合器T4传递的转矩由接合离合器T3传递的转矩决定。换挡电磁阀占空比通过液压控制系统产生高压油使离合器主、从动盘间产生压紧力。则可以通过控制接合离合器T3的换挡电磁阀占空比，来控制T3离合器主、从动盘间产生压紧力的大小和传递的扭矩，进而控制T4传递的转矩。也可以通过期望得到的T4转矩来反推换挡电磁阀占空比的大小。换挡电磁阀占空比与离合器产生压紧力的关系如图2所示。
式中r3o为摩擦片外径，r3i为摩擦片内径，ud为摩擦片的动摩擦系数，P3为离合器结合压力，Z3为离合器摩擦副的个数。
开环控制的主要目的为，通过合适的增长梯度，使扭矩T4逐渐变化到0。
当变速箱控制器探测到涡轮转速开始降低时，T4变为0，进入闭环控制阶段，此时方程(3)变为方程(6)，基于方程(6)可以得出如图3所述的闭环控制过程，闭环控制中输入为涡轮转速和输出轴转速，计算出转速比后，通过理想涡轮角加速度曲线得到当前理想的涡轮角加速度，将实际采集的涡轮角加速度作为反馈量，实时调整接合离合器电磁阀的占空比信号，进而达到控制涡轮转速的目的。
图4为换挡过程时域曲线如图，图示中最上面一条曲线代表着一个典型升挡过程中的涡轮转速，中间那条曲线代表着接合离合器的电磁占空比指令，下面那条代表着分离离合器的电磁阀占空比指令。换挡开始时接合离合器压力指令的值为设定的初始占空比，此时通过预先设计的压力增长率进行开环控制，当涡轮转速下降时进入闭环控制阶段，闭环控制将会持续作用，直到涡轮转速等于输出轴转速与齿轮传动比的乘积，此时离合器完全结合。
图5是换挡控制系统结构图，该控制系统包括发动机、机械系统、液压控制系统和变速箱控制器，发动机的动力经机械系统后传递到输出轴上，机械系统包括液力变矩器、行星齿轮变速器和缓速器，变速箱控制器接收发动机的节气门开度信号，液力变矩器的泵轮和涡轮转速，机械系统的温度信号、缓速器踏板信号和车速信号，变速箱控制器将控制指令发送给液压控制系统，液压控制系统分别控制液力变矩器和行星齿轮变速器。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种汽车自动换挡控制方法，其特征在于，换挡过程包括步骤：
步骤1.开环控制阶段：控制接合离合器的电流处于它的初始占空比下，变速箱控制器发出信号，使接合离合器的压力按照设定的梯度增加，直到变速箱控制器探测到涡轮转速开始降低；
步骤2.闭环控制阶段：变速箱控制器采用闭环控制方式改变接合离合器的压力，进而实现对涡轮转速的主动控制，闭环控制将会持续作用，直到涡轮转速等于输出轴转速与齿轮传动比的乘积；
步骤3.完全接合阶段：变速箱控制器发出控制指令，使接合离合器完全接合。
2.如权利要求1所述一种汽车自动换挡控制方法，其特征在于，步骤1中的初始占空比和梯度由以下公式决定：
其中r3o为摩擦片外径，r3i为摩擦片内径，ud为摩擦片的动摩擦系数，P3为离合器结合压力，Z3为离合器摩擦副的个数，To为变速器输出轴扭矩，TI为变速器输入轴扭矩，T3为接合离合器传递的扭矩，T4为分离离合器传递的扭矩，m1、m2、m3为通过星型齿轮机构转速比结合转动惯量计算出的系数。
3.如权利要求1所述一种汽车自动换挡控制方法，其特征在于，步骤2中控制涡轮转速的具体方法为：闭环控制中输入为涡轮转速和输出轴转速，计算出转速比后，通过理想涡轮角加速度曲线得到当前理想的涡轮角加速度，将实际采集的涡轮角加速度作为反馈量，实时调整控制接合离合器的占空比信号，进而达到控制涡轮转速的目的。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110261105A (zh) * 2019-08-13 2019-09-20 潍柴动力股份有限公司 一种电控离合器的标定方法及装置
CN111022632A (zh) * 2019-12-30 2020-04-17 天津福云天翼科技有限公司 自动变速箱控制方法、装置、电子设备及存储介质
CN114776801A (zh) * 2022-04-18 2022-07-22 哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司 一种自动变速器移库换档中离合器压力的前馈控制方法

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