CN109139898B - 双离合两挡变速器控制方法及系统 - Google Patents

双离合两挡变速器控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双离合两挡变速器控制方法，包括：步骤S1、监测挡位变化；步骤S2、当发生升挡或降挡时，控制第一离合器执行分离动作；步骤S3、向驱动电机控制器发送降扭指令；步骤S4、判断第一离合器和第二离合器是否均处于完全分离状态；步骤S5、若两个离合器均完全分离，则获取第二离合器的主动盘和从动盘的转速差；步骤S6、根据所述转速差与预设的门限值的关系，控制第二离合器直接结合。本发明针对双离合两挡变速器，通过在挡位切换工况下对驱动电机的同步控制，以此减少甚至消除待结合离合器的滑摩过程，大大缩短换挡时间，并能够有效降低换挡冲击，使车速在换挡阶段更为平稳，进而能够提升用户的驾乘体验。

Description

双离合两挡变速器控制方法及系统
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种双离合两挡变速器控制方法及系统。
背景技术
随着能源和环境问题的日益严峻，节能环保概念深入人心，电动汽车具有能量效率高、排放低等显著优点，作为“绿色交通工作”，得到世界范围内的高度关注。纯电动汽车动力总成系统匹配作为纯电动汽车开发的首要工作，为动力总成系统部件(驱动电机、减速器、DCDC、动力电池、高压系统)的开发提供输入。动力总成系统匹配的结果直接关系到整车的关键目标能否达成以及核心部件的成本，因此合适的余量取舍是动力系统匹配的关键。
驱动电机作为纯电动汽车的唯一动力源，具有低速恒扭矩、高速恒功率的特点。因此纯电动汽车并不需要像传统内燃机汽车一样匹配多挡位的变速器，当前市场在售所有纯电动汽车均采用单速比减速器的方案。虽然现有纯电动汽车匹配单速比减速器具有结构简单、减速机构成本低的优点，但电机峰值转速过高、电机经常工作在低效率区域、起步加速性能不足等问题易燃突出。因此越来越多的汽车厂家和零部件供应商开始着手研究纯电动汽车匹配两挡变速机构的产品。
当前市场主流纯电动汽车两挡变速器主要采用自动变速器(AT)和双离合变速器(DCT)，而DCT又成为今年来的趋势，主要原因是DCT结合了手动变速器和自动变速器的优点，没有使用变矩器，而是通过两套离合器的相互交替工作，使得换挡时间缩短，换挡更加直接，动力损失变小。DCT控制中最难的部分就是合理的控制两个离合器的滑摩和结合，滑摩时间长，整车动力输出就会出现延迟或动力中断，滑摩时间短，整车会出现冲击，驾驶性不平顺。由于一般纯电动汽车均采用单挡，针对双离合双挡变速器的电动汽车，则缺乏对其DCT控制的研究，而双挡中的第一挡速比一般都很大，为保证最高车速要求同时降低电机峰值转速，第二挡速比则较小，这就导致速比差值较大，使得在挡位切换过程中两个挡位之间的转速差较高；若采用传统的控制方法，即先滑摩再结合的方式，在较高的速差下极有可能导致离合器烧毁。
发明内容
本发明的目的是提供一种双离合两挡变速器控制方法及系统，以针对双离合双挡变速器提出一种新的控制方式。
本发明采用的技术方案如下：
一种双离合两挡变速器控制方法，包括：
步骤S1、监测挡位变化；
步骤S2、当发生升挡或降挡时，控制第一离合器执行分离动作；
步骤S3、向驱动电机控制器发送降扭指令；
步骤S4、判断第一离合器和第二离合器是否均处于完全分离状态；
步骤S5、若两个离合器均完全分离，则获取第二离合器的主动盘和从动盘的转速差；
步骤S6、根据所述转速差与预设的门限值的关系，控制第二离合器直接结合。
可选地，所述方法还包括：
步骤S7、在升挡工况下，根据目标扭矩向驱动电机控制器发送升扭指令；或者在降挡工况下，根据制动踏板的开度变化向驱动电机控制器发送扭矩控制指令。
可选地，步骤S7还包括：根据加速踏板的开度及开度变化率计算目标扭矩。
可选地，步骤S1具体包括：S10、根据加速踏板或制动踏板的开度以及车速变化，监测挡位变化。
可选地，步骤S6具体包括：S60、判断所述转速差是否低于预设的门限值，若是，则执行步骤S61、控制第二离合器直接结合。
一种双离合两挡变速器控制系统，包括：
挡位监测模块，用于监测挡位变化；
第一离合器控制模块，用于当发生升挡或降挡时，控制第一离合器执行分离动作；
电机指令发送模块，用于向驱动电机控制器发送降扭指令；
离合器状态判定模块，用于判断第一离合器和第二离合器是否均处于完全分离状态；
转速差计算模块，用于当两个离合器均完全分离时，获取第二离合器的主动盘和从动盘的转速差；
第二离合器控制模块，用于根据所述转速差与预设的门限值的关系，控制第二离合器直接结合。
可选地，所述电机指令发送模块还用于在升挡工况下，根据目标扭矩向驱动电机控制器发送升扭指令；或者在降挡工况下，根据制动踏板的开度变化向驱动电机控制器发送扭矩控制指令。
可选地，所述电机指令发送模块包括：
目标扭矩计算单元，用于根据加速踏板的开度及开度变化率计算目标扭矩。
可选地，所述挡位监测模块具体用于根据加速踏板或制动踏板的开度以及车速变化，监测挡位变化。
可选地，所述第二离合器控制模块包括：
比较单元，用于判断所述转速差是否低于预设的门限值；
第二离合器控制单元，用于当所述比较单元输出为是时，控制第二离合器直接结合。
本发明针对双离合两挡变速器，通过在挡位切换工况下对驱动电机的同步控制，实现迅速拉低待结合离合器的主动盘转速，以此减少甚至消除待结合离合器的滑摩过程，大大缩短换挡时间，并能够有效降低换挡冲击，使车速在换挡阶段更为平稳，进而能够提升用户的驾乘体验。
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为本发明提供的双离合两挡变速器控制方法的实施例的流程图；
图2为本发明提供的双离合两挡变速器控制方法的另一实施例的流程图；
图3为本发明提供的双离合两挡变速器控制系统的实施例的方框示意图。
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。
本发明的构思是基于驱动电机转速响应快的特点，通过对驱动电机的主动且同步控制，减少甚至消除在换挡阶段离合器的滑摩过程。
假设以满载全负荷加速过程为例，在升挡工况工况下的换挡车速为76km/h，那么换挡前驱动电机的性能参数为7500rpm&100Nm，换挡后驱动电机的性能参数为4400rpm&180Nm，换挡前后的电机转速差高达3100rpm，采用传统的控制方法，先让离合器滑磨，待离合器主从动盘转速接近时再结合，该过程既要保证换挡时间短又要保证换挡无冲击，那么在3100rpm如此之高的转速差下，离合器极有可能烧毁。
据此，本发明提供了一种双离合两挡变速器控制方法，如图1所示，可以包括如下步骤：
步骤S1、监测挡位变化；
步骤S2、当发生升挡或降挡时，控制第一离合器执行分离动作；
步骤S3、向驱动电机控制器发送降扭指令；
该过程可以按照预定的斜率执行，并且斜率可根据实际情况调整，如果期望迅速拉低结合速差，则优选根据较大斜率控制降速，由于驱动电机的响应速度较快，因此可以保证短时间内达到结合所需速差。再者，该过程可以理解为与步骤S2是并行执行，即挡位变化时，一方面控制第一离合器分离，另一方面输出驱动电机控制指令。
步骤S4、判断第一离合器和第二离合器是否均处于完全分离状态；
该过程是双离合切换的扭矩传递中断区间，在本发明中，该过程的长短取决前述结合速差的拉低效率。
步骤S5、若两个离合器均完全分离，则获取第二离合器的主动盘和从动盘的转速差；
该过程是后续结合的前提，同时也是前述降速的目标。
步骤S6、根据所述转速差与预设的门限值的关系，控制第二离合器直接结合。
即当主从速差在可接受范围内，则无需使二者滑摩，直接控制二者结合，实现挡位切换。
需说明的是，本申请所称第一、第二离合器，仅起到说明区分作用，也即是在升挡时，可以是由第一离合器切换至第二离合器；在降挡时，也可以同样是指由第一离合器切换至第二离合器。
上述实施例针对双离合两挡变速器，通过在挡位切换工况下对驱动电机的同步控制，实现迅速拉低待结合离合器的主动盘转速，以此减少甚至消除待结合离合器的滑摩过程，大大缩短换挡时间，并能够有效降低换挡冲击，使车速在换挡阶段更为平稳，进而能够提升用户的驾乘体验。该方法能够有效克服现有控制方式容易造成离合器烧毁的现状，保证离合器产生的热量不会太高。
基于上述实施例，本发明还提供了另一种实施参考，如图2所示，在该方法中，对前述步骤S1和S6进行拓展，并加入步骤S7(其中，各步骤改进均可以独立应用在其他实施方案中)，具体包括如下步骤：
步骤S10、根据加速踏板或制动踏板的开度以及车速变化，监测挡位变化；
该过程是指由驾驶员的驾驶意图决策挡位状态，在其他实施例中还可以综合考虑当前车速以及动力电池的输出功率等其他指标。
步骤S2、当发生升挡或降挡时，控制第一离合器执行分离动作；
步骤S3、向驱动电机控制器发送降扭指令；
步骤S4、判断第一离合器和第二离合器是否均处于完全分离状态；
步骤S5、若两个离合器均完全分离，则获取第二离合器的主动盘和从动盘的转速差；
步骤S60、判断所述转速差是否低于预设的门限值，若是，则执行步骤S61、控制第二离合器直接结合。
该过程是以小于门限值为执行第二离合器直接结合的标准，例如主从转速差小于100rpm，但在其他实施例中，还可以是以等于门限值作为结合触发条件，或者还可以设定一个更为具体的门限范围区间，例如在70rpm～95rpm之间，对此本发明不限定。
接着，执行步骤S7、在升挡工况下，根据目标扭矩向驱动电机控制器发送升扭指令；或者在降挡工况下，根据制动踏板的开度变化向驱动电机控制器发送扭矩控制指令。
需对该步骤说明的是，在完成上述离合器切换后对于不同的换挡工况，可以分别采取不同的驱动电机控制策略。在升挡工况，一般是因为驾驶员有升速意图，因此具体可以是根据加速踏板的开度及开度变化率计算目标扭矩，由目标扭矩向驱动电机控制器发送升扭指令(同时也可包含升速指令)；在降挡工况，可能是由于驾驶员的制动意图也可能是车辆处于滑行工况，因此借鉴前述，则可以根据制动踏板的开度变化控制驱动电机的扭矩：如果在车辆减速降档时制动踏板开度的变化量为0，说明车辆处于滑行状态，此时可以根据预先标定的能量回收梯度表向驱动电机控制器发送扭矩控制指令；如果在车辆减速降档时制动踏板开度发生变化，说明驾驶员有制动意图，此时可以进一步根据制动踏板变化率判定属于紧急制动或是一般制动，一般制动时同样可以采用能量回收梯度表，而紧急制动工况则可以直接按照制动踏板的开度控制驱动电机的扭矩。本领域技术人员均知晓，能量回收梯度表在标定时应结合当前车速及减速度考虑，本发明对此不作赘述。
上述实施例经过仿真验证，整个换挡时间能够维持在300ms(第一离合器分离大约需100ms，扭矩中断时间可以控制在80ms甚至更低，完成离合切换后扭矩、车速平稳过渡约需120ms)，该过程中电机扭矩中断导致的车速变化仅为0.22km/h，因此驾驶员基本无法察觉两挡切换所带来的顿挫感；由此可见，该控制方法对整车驾驶性无不良影响，基本不会对整车带来任何驾驶冲击，并且该实施方式还能增加离合器的可靠性，据验证理论分析，甚至可做到终生免维护。
相应于上述方法实施例及优选方案，本发明还提供了一种双离合两挡变速器控制系统的实施例，如图1所示，系统构成可以包括：用于监测挡位变化的挡位监测模块、用于当发生升挡或降挡时，控制第一离合器执行分离动作的第一离合器控制模块、用于向驱动电机控制器发送降扭指令的电机指令发送模块、用于判断第一离合器和第二离合器是否均处于完全分离状态的离合器状态判定模块、用于当两个离合器均完全分离时，获取第二离合器的主动盘和从动盘的转速差的转速差计算模块以及用于根据所述转速差与预设的门限值的关系，控制第二离合器直接结合的第二离合器控制模块。
在另一个系统实施例中，所述电机指令发送模块还用于在升挡工况下，根据目标扭矩向驱动电机控制器发送升扭指令；或者在降挡工况下，根据制动踏板的开度变化向驱动电机控制器发送扭矩控制指令。并且在实际应用中，所述电机指令发送模块可以包括：用于根据加速踏板的开度及开度变化率计算目标扭矩的目标扭矩计算单元。
在另一个系统实施例中，所述挡位监测模块具体用于根据加速踏板或制动踏板的开度以及车速变化，监测挡位变化。
进一步地，所述第二离合器控制模块可以包括：用于判断所述转速差是否低于预设的门限值的比较单元以及用于当所述比较单元输出为是时，控制第二离合器直接结合的第二离合器控制单元。
上述系统实施例及优选方案的实施过程及技术原理已在前文说明，此处不再赘述；但需指出的是本发明的系统实施例可以以现有的硬件实体实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以软硬件的组合实现。还可以把实施例中所述模块或单元组合成一个模块或单元，此外，还可以把它们分成多个子模块或子单元，对此本发明不作限定。
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，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)

1.一种双离合两挡变速器控制方法，其特征在于，包括：
步骤S1、监测挡位变化；
步骤S2、当发生升挡或降挡时，控制第一离合器执行分离动作；
步骤S3、向驱动电机控制器发送降扭指令；
步骤S4、判断第一离合器和第二离合器是否均处于完全分离状态；
步骤S5、若两个离合器均完全分离，则获取第二离合器的主动盘和从动盘的转速差；
步骤S6、根据所述转速差与预设的门限值的关系，控制第二离合器直接结合；步骤S6具体包括：步骤S60、判断所述转速差是否低于预设的门限值，若是，则执行步骤S61、控制第二离合器直接结合。
2.根据权利要求1所述的双离合两挡变速器控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
步骤S7、在升挡工况下，根据目标扭矩向驱动电机控制器发送升扭指令；或者在降挡工况下，根据制动踏板的开度变化向驱动电机控制器发送升扭指令。
3.根据权利要求2所述的双离合两挡变速器控制方法，其特征在于，步骤S7还包括：根据加速踏板的开度及开度变化率计算目标扭矩。
4.根据权利要求1所述的双离合两挡变速器控制方法，其特征在于，步骤S1具体包括：步骤S10、根据加速踏板或制动踏板的开度以及车速变化，监测挡位变化。
5.一种双离合两挡变速器控制系统，其特征在于，包括：
挡位监测模块，用于监测挡位变化；
第一离合器控制模块，用于当发生升挡或降挡时，控制第一离合器执行分离动作；
电机指令发送模块，用于向驱动电机控制器发送降扭指令；
离合器状态判定模块，用于判断第一离合器和第二离合器是否均处于完全分离状态；
转速差计算模块，用于当两个离合器均完全分离时，获取第二离合器的主动盘和从动盘的转速差；
第二离合器控制模块，用于根据所述转速差与预设的门限值的关系，控制第二离合器直接结合；所述第二离合器控制模块具体包括：比较单元，用于判断所述转速差是否低于预设的门限值；第二离合器控制单元，用于当所述比较单元输出为是时，控制第二离合器直接结合。
6.根据权利要求5所述的双离合两挡变速器控制系统，其特征在于，所述电机指令发送模块还用于在升挡工况下，根据目标扭矩向驱动电机控制器发送升扭指令；或者在降挡工况下，根据制动踏板的开度变化向驱动电机控制器发送扭矩控制指令。
7.根据权利要求6所述的双离合两挡变速器控制系统，其特征在于，所述电机指令发送模块包括：
目标扭矩计算单元，用于根据加速踏板的开度及开度变化率计算目标扭矩。
8.根据权利要求5所述的双离合两挡变速器控制系统，其特征在于，所述挡位监测模块具体用于根据加速踏板或制动踏板的开度以及车速变化，监测挡位变化。
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