CN109606371B - 换档过程中发动机与变速器协调控制方法 - Google Patents

换档过程中发动机与变速器协调控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种换档过程中发动机与变速器控制方法，包括：接收变速箱控制器信息，是则判断为升/降档求情；升档流程为：获取离合器位移点信息，当离合器位于摩滑点前时，进入升档协调控制模式，当离合器位于摩滑点后时，进入升档转速控制模式；降档流程为：获取离合器位移点信息，当离合器位于摩滑点前时，进入降档协调控制模式，当离合器位于摩滑点后时，进入降档转速控制模式。换挡过程中，在发动机减载、加载阶段，通过变速箱干预转矩，采用发动机斜坡函数对发动机的输出转矩进行转矩控制，有效地减小换挡过程中发动机转矩突变。发动机空载阶段采用的转速闭环PID控制与转速控制，能够快速地将发动机转速调节至目标转速，减小滑磨功。

Description

换档过程中发动机与变速器协调控制方法
技术领域
本发明涉及换档过程中发动机与变速器协调控制方法。
背景技术
随着汽车工业的发展，自动变速箱配置车辆成为人们选择的主流，电控机械式自动变速器是在传统的有级式手动齿轮式变速器基础上加装自动换挡机构改进而来的，具有操作方便、制造成本低、传动效率高等优点。由于电控机械式自动变速器是有级式变速器，因此，在换挡过程中存在传动比的突变，从而引起换挡冲击，降低了驾乘的舒适性和换挡平顺性。
对于电控机械式自动变速箱车辆换挡过程的基本要求是：换挡过程应尽量迅速完成，以减少离合器的磨损，减小换挡期间因动力中断所引起的速度损失，换挡过程应尽量平稳地过度，以提高换挡平稳性。所以在电控机械式自动变速器换挡过程中需要对发动机和离合器进行协调控制。
目前主流方法是换档过程中通过调节发动机节气门开度来调节发动机转速，以改善换挡品质。
上述方法是一种慢转矩调节方式，对于有限的换挡时间来说常常达不到期望的控制精度和响应速度。
发明内容
本发明的目的是提供一种换档过程中发动机与变速器协调控制方法，减小换挡过程中发动机转矩突变，减小滑磨功。
本发明的换档过程中发动机与变速器控制方法，包括：接收变速箱控制器信息，判断是否为换挡请求，如果是则判断为升档或者降档求情；升档则进入升档流程，降档则进入降档流程；所述升档流程为：获取离合器位移点信息，当所述离合器位于摩滑点前时，进入升档协调控制模式(M1)，当所述离合器位于摩滑点后时，进入升档转速控制模式(M2)；所述降档流程为：获取离合器位移点信息，当所述离合器位于摩滑点前时，进入降档协调控制模式(M3)，当所述离合器位于摩滑点后时，进入降档转速控制模式(M4)；所述升档协调控制模式(M1)和所述降档协调控制模式(M3)为：调整发动机斜坡函数，以及调整发动机的目标转矩；所述升档转速控制模式(M2)为：通过转速差以及PID控制进行速度调节；所述降档转速控制模式(M4)为：根据目标转速，进行PID控制调节速度。
如上所述的换档过程中发动机与变速器控制方法，其中，所述升档协调控制模式(M1)的流程为：接收离合器位移，并根据所述离合器位移，减小发动机斜坡函数，并减小目标转矩；或者，接收离合器位移，并根据所述离合器位移，增大发动机斜坡函数，并增大目标转矩。
如上所述的换档过程中发动机与变速器控制方法，其中，所述降档协调控制模式(M3)的流程与所述升档协调控制模式(M1)的流程相同。
如上所述的换档过程中发动机与变速器控制方法，其中，所述升档转速控制模式(M2)为：获取当前转速和目标转速，并得到所述当前转速和所述目标转速的转速差，当所述转速差大于阀值时，通过调节油门大小，进行速度调节；当所述转速差小于等于阀值时，通过PID控制进行速度调节。
如上所述的换档过程中发动机与变速器控制方法，其中，所述目标转速为：
n1＝(ig1/ig0)n0
其中，n1为目标转速；ig1为换当前变速箱传动比；ig0为换挡后的变速箱传动比；n0为离合器分离式的输出轴的转速。
本发明的换档过程中发动机与变速器控制方法，换挡过程中，在发动机减载、加载阶段，通过变速箱干预转矩，采用发动机斜坡函数对发动机的输出转矩进行转矩控制，有效地减小换挡过程中发动机转矩突变。发动机空载阶段采用的转速闭环PID控制与转速控制，能够快速地将发动机转速调节至目标转速，减小滑磨功。
附图说明
图1为本发明换档过程中发动机与变速器控制方法的逻辑框图。
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。
本发明公开一种换档过程中发动机与变速器控制方法，参见图1，包括：接收变速箱控制器信息，判断是否为换挡请求，如果是则判断为升档或者降档求情；升档则进入升档流程，降档则进入降档流程。不是换挡请求时，可以是正常调速操作。
所述升档流程为：获取离合器位移点信息，当所述离合器位于摩滑点前时，进入升档协调控制模式(M1)，当所述离合器位于摩滑点后时，进入升档转速控制模式(M2)。
所述降档流程为：
获取离合器位移点信息，当所述离合器位于摩滑点前时，进入降档协调控制模式(M3)，当所述离合器位于摩滑点后时，进入降档转速控制模式(M4)。
所述升档协调控制模式(M1)和所述降档协调控制模式(M3)为：调整发动机斜坡函数，以及调整发动机的目标转矩；
所述升档转速控制模式(M2)为：通过转速差以及PID控制进行速度调节；
所述降档转速控制模式(M4)为：通过PID控制进行速度调节，当然，该模式内通过PID调节，也是和目标转速有关的。即根据目标转速，进行PID控制调节速度。
所述升档协调控制模式(M1)的流程为：
接收离合器位移，并根据所述离合器位移，减小发动机斜坡函数，并减小目标转矩。
所述降档协调控制模式(M3)的流程为：
接收离合器位移，并根据所述离合器位移，增大发动机斜坡函数，并增大目标转矩。
所述升档转速控制模式(M2)为：
获取当前转速和目标转速，并得到所述当前转速和所述目标转速的转速差，当所述转速差大于阀值时，通过调节油门大小，进行速度调节；当所述转速差小于等于阀值时，通过PID控制进行速度调节。
所述升档协调控制模式(M1)的流程为：接收离合器位移，并根据所述离合器位移，减小发动机斜坡函数，并减小目标转矩；或者，接收离合器位移，并根据所述离合器位移，增大发动机斜坡函数，并增大目标转矩。
所述降档协调控制模式(M3)的流程与所述升档协调控制模式(M1)的流程相同。
所述目标转速为：
n1＝(ig1/ig0)n0
其中，n1为目标转速；ig1为换当前变速箱传动比；ig0为换挡后的变速箱传动比；n0为离合器分离式的输出轴的转速。
电控机械式自动变速器换挡过程中，实现发动机转矩、转速与离合器协调控制的基本条件是通过控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)总线使电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)与变速箱控制器(Transmission Control Unit，TCU)之间进行通信。在换挡过程中，当达到换挡条件后，TCU根据车辆的行驶工况通过CAN总线向ECU发出换挡请求控制信号、目标转速、离合器位移等信号，ECU接收到TCU的指令后，允许变速箱干预转矩对发动机转矩进行短时的协调控制，同时，ECU将发动机的转速、转矩信号实时传递给TCU。TCU接收到发动机转速、转矩的信息后根据离合器转矩传递规律，对离合器结合速率进行控制并执行自动换挡操作。
变速箱换挡过程中，无论是升档还是降挡，发动机都要经历减载、空载、加载3个阶段。：
第一阶段：减载。当达到换挡条件后，TCU会控制离合器主、从动盘进行分离。离合器分离阶段控制目标是发动机转速平稳，减小发动机的输出转矩，TCU控制离合器在尽量短的时间内分离，保证车辆不能出现明显的减速冲击，防止出现发动机转速突然上升或发动机倒拖现象。
第二阶段：空载。离合器完全分离后，由TCU执行选挡、挂挡操作。此时，发动机处于空载状态，如果不对发动机的输出转速进行控制，将会造成飞车现象。空载阶段，发动机需要根据TCU传递的新档位下目标转速进行调速使发动机转速达到新档位下的目标转速，这样能够减少离合器在结合时的滑磨功，加速离合器主、从动盘同步，减少换挡时间。
第三阶段：加载。选、挂挡完成后，离合器的主、从动盘开始结合。加载阶段，发动机需要逐渐增加发动机输出转矩，保持新档位下的转速平稳。当离合器主从动盘转速同步后，发动机的输出转矩应迅速恢复到驾驶员的需求转矩。
根据上面对换挡过程中发动机的特性分析可知，ECU协调控制发动机的输出转矩和转速需要根据TCU传递过来的离合器位移信号来判断发动机处于哪一阶段，在不同阶段采取转矩控制或转速控制模式。离合器的分离或结合的过程通常分为快-慢-快3个阶段。将离合器的位移变化情况分为滑磨点(离合器刚好能够传递转矩的点)前、后两种状态。当离合器位移处于滑磨点前时，发动机与传动系统处于接合状态；当离合器位移处于滑磨点后时，发动机与传动系统处于断开状态。
发动机ECU根据TCU传递得来的信息，首先判断是否处于换挡请求，接着判断是升档协调控制请求还是降挡协调控制请求，然后根据发动机所处的不同换挡阶段，采取不同的协调控制方法。各阶段具体控制方法如下：
①在换挡过程中，当离合器位移处于滑磨点前时，发动机可能处于第一或第三阶段，即减载或加载过程。
1)减载过程发动机采用转矩协调控制模式，即上述的降档协调控制模式(M3)与升档协调控制模式(M1)。
此时变速箱渐减干预转矩开始采用减小发动机斜坡函数(Ramp)，同时对发动机的目标转矩进行取小限制，使发动机输出转矩逐渐减小，转矩斜坡减小的下限值为维持发动机怠速所需要的最小值。当换挡结束后，变速箱渐减干预转矩阶跃为一个最大值，停止对发动机转矩的干预。
2)加载过程发动机同样采用转矩协调控制模式。与减载过程不同的是，此时变速箱渐增干预转矩采用发动机斜坡函数增加，同时对发动机的目标转矩进行取大限制，使发动机输出转矩逐渐增加，转矩斜坡增加的上限值为换挡结束后驾驶员需求转矩。当检测到离合器主、从动盘的转速同步后，变速箱渐增干预转矩阶跃到当前油门开度下驾驶员需求转矩，迅速恢复车辆的动力需求。换挡结束后，变速箱渐增干预转矩阶跃为一个最小值，停止对发动机转矩的干预。
在换挡过程中，当离合器位移处于滑磨点后时动机处于第二阶段，即空载过程。空载时，发动机协调控制采用转速控制模式。转速的调节通常有两种方式，一种方式为通过调节油泵齿条位置改变供油量来调节转速，或者是上述的调节油门大小；另一种方式为通过协调控制发动机的目标转矩，间接达到调节转速的目的。虽然两种方式本质上都是对供油量的改变来调节转速，但随着基于转矩的发动机控制算法的发展以及共轨技术的广泛应用，第二种方式更加方便整车电控单元的集成，因此，本发明采用第二种方式对转速进行调节。转速控制过程为：发动机ECU通过CAN总线接收到TCU传递过来的新档位下发动机的目标转速后，根据不同的换挡要求，选择不同的转速控制策略，自动实现转速的闭环调节。目标转速的计算规则(假设换挡过程车速保持不变)。
Figure BDA0001909134010000071
式中：n1为发动机转速控制的目标转速；n0为离合器分离时的输出轴的转速；ig0为换档后的变速箱传动比；ig1为换挡前的变速箱传动比。
1)升档(空载)时，需要降低发动机转速到新档位下的目标转速。为了减少换挡时间，迅速降低发动机转速，当转速差>阈值时，发动机采取断油控制(令发动机目标转矩阶跃为0)；当转速差<阈值时，发动机采用转速PID闭环控制，使转速能够跟随目标转速。
2)降挡(空载)时，需要增加发动机转速到新档位下的目标转速。此时，发动机只需采用转速PID闭环控制，将发动机转速迅速调节到目标转速。
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，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但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 (3)

1.一种换档过程中发动机与变速器控制方法，其特征在于，包括：
接收变速箱控制器信息，判断是否为换挡请求，如果是则判断为升档或者降档求情；
升档则进入升档流程，降档则进入降档流程；
所述升档流程为：
获取离合器位移点信息，当所述离合器位于摩滑点前时，进入升档协调控制模式(M1)，当所述离合器位于摩滑点后时，进入升档转速控制模式(M2)；
所述降档流程为：
获取离合器位移点信息，当所述离合器位于摩滑点前时，进入降档协调控制模式(M3)，当所述离合器位于摩滑点后时，进入降档转速控制模式(M4)；
所述升档协调控制模式(M1)和所述降档协调控制模式(M3)为：调整发动机斜坡函数，以及调整发动机的目标转矩；
所述升档转速控制模式(M2)为：通过转速差以及PID控制进行速度调节；
所述降档转速控制模式(M4)为：根据目标转速，进行PID控制调节速度；
所述升档协调控制模式(M1)的流程为：
接收离合器位移，并根据所述离合器位移，减小发动机斜坡函数，并减小目标转矩；或者，
接收离合器位移，并根据所述离合器位移，增大发动机斜坡函数，并增大目标转矩；
所述升档转速控制模式(M2)为：
获取当前转速和目标转速，并得到所述当前转速和所述目标转速的转速差，当所述转速差大于阀值时，通过调节油门大小，进行速度调节；当所述转速差小于等于阀值时，通过PID控制进行速度调节。
2.根据权利要求1所述的换档过程中发动机与变速器控制方法，其特征在于，
所述降档协调控制模式(M3)的流程与所述升档协调控制模式(M1)的流程相同。
3.根据权利要求1所述的换档过程中发动机与变速器控制方法，其特征在于，
所述目标转速为：
n1＝(ig1/ig0)n0
其中，n1为目标转速；ig1为换当前变速箱传动比；ig0为换挡后的变速箱传动比；n0为离合器分离式的输出轴的转速。
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