CN109866773A - 用于快速加速dct车辆的换挡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于快速加速DCT车辆的换挡控制方法，其可以包括：通过控制器确定是否发生在加速踏板踩踏50％或者更多的情况下动力接通升挡；通过控制器估算预计时间，该预计时间为在动力接通升挡的情况下，在目标挡位齿轮的接合完成时直到发动机转速进入红色区域之前所持续的时间；当所述预计时间小于目标转矩阶段时间时，通过控制器将预定的目标转矩阶段时间更新为落入所述预计时间的范围内，并根据更新后的目标转矩阶段时间来控制分离离合器和接合离合器。

Description

用于快速加速DCT车辆的换挡控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于快速加速双离合器变速器(DCT)车辆的换挡控制方法，并且更具体的，涉及一种与换挡控制方法有关的技术，其用于存在由于快速加速而使发动机转速进入所谓的红色区域的风险的情况。

背景技术

在设置有双离合器变速器(dual-clutch-transmission,DCT)的车辆中，发动机转矩通过两个离合器经由齿轮换挡而传递到驱动轮。两个离合器连接到DCT中的各自的输入轴，从而实现分配给各自的输入轴的挡位。分配给这两个输入轴的挡位通常分为奇数挡位和偶数挡位，从而任意一个输入轴可以仅实现奇数挡位而另一输入轴可以仅实现偶数挡位。

同时，为了防止发动机由于超限而损坏，所以指定了红色区域，其为设置在车辆中的发动机每分钟的转数等于或大于允许运行值的范围。当变速器的换挡在深油门(HTI，驾驶员踩踏加速踏板50％或者更多)的情况下延迟时，发动机可能发生超限。发动机超限的发生会使发动机耐久性变差，并且由于发动机的保护逻辑，会引起发动机的输出迅速减少。因此，有效的换挡可能是困难的，并且由于车辆加速的性能可能没有被正确地运用，所以可能不能满足驾驶员的加速需求。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面致力于提供一种用于快速加速DCT车辆的换挡控制方法，其可以响应于驾驶员快速加速的需求而通过快速换挡防止发动机超限，并且因此提供发动机保护并使车辆加速性能最大化以满足驾驶员的需求。

根据本发明的一个方面，以上和其他目的可以通过提供一种用于快速加速DCT车辆的换挡控制方法来实现，其可以包括：通过控制器确定是否发生在加速踏板踩踏50％或者更多的情况下动力接通升挡；通过控制器估算预计时间，该预计时间为在动力接通升挡的情况下，在目标齿轮的接合完成时直到发动机转速进入红色区域之前所持续的时间；当所述预计时间小于目标转矩阶段时间时，通过控制器将预定的目标转矩阶段时间更新为落入所述预计时间的范围内，并根据更新后的目标转矩阶段时间来控制分离离合器和接合离合器。

所述方法还包括，当所述执行完成时，执行惯性阶段以减少发动机转矩并使发动机转速与目标挡位输入轴转速同步，从而完成换挡。

在估算时，可以使用发动机的角加速度、当前发动机转速以及红色区域下限转速来估算预计时间。

在估算时，直到当前发动机转速可以通过当前发动机角加速度增加并可以达到裕量参考转速之前所花费的时间被确定为预计时间，所述裕量参考转速比红色区域下限转速低预定的裕量范围。

在执行时，所述控制器可以把目标转矩阶段时间更新为通过从所述预计时间中减去预定的裕量时间而获得的值。

在执行时，所述控制器可以配置为使用由以下公式确定的分离离合器转矩和接合离合器转矩来控制分离离合器和接合离合器：

分离离合器转矩(t)＝分离离合器转矩(t-1)-(分离离合器转矩(t-1)-接触点转矩)/(目标转矩阶段时间-经过的转矩阶段时间)

接合离合器转矩(t)＝接合离合器转矩(t-1)+(目标转矩-接合离合器转矩(t-1))/(目标转矩阶段时间-经过的转矩阶段时间)

(在此，目标转矩＝目标发动机转矩+Je*dNe/dt，

Je:发动机转动惯量，以及

Ne:发动机转速)。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的实施方案中进行详细陈述，这些附图和实施方案共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1为示出可以应用本发明的DCT车辆的配置的示意图；

图2为示出根据本发明的示例性实施方案的用于快速加速DCT车辆的换挡控制方法的一个示例性实施方案的流程图；以及

图3为解释执行根据本发明的示例性实施方案的用于快速加速DCT车辆的换挡控制方法的示例的图。

应当理解，附图不一定是按照比例绘制，而是呈现各种特征的简化表示，以对本发明的基本原理进行说明。本发明所包括的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图中，贯穿附图的多幅图，相同的附图标记表示本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例呈现在附图中并描述如下。尽管本发明将与本发明的示例性的实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为这些示例性的实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些本发明的示例性的实施方案，而且覆盖可以被包括在本发明的精神和由所附权利要求所限定的范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

参考图1，其示出可以应用本发明的DCT车辆的配置，发动机E的动力通过DCT的两个离合器CL1和CL2选择性地施加到两个输入轴I1和I2。在DCT换挡以后，动力施加到驱动轮W。

控制器CLR连接到发动机控制单元(ECU)以接收诸如发动机转矩和请求(例如减少发动机E的转矩)的信息。控制器CLR也连接到离合器致动器CA(其控制DCT的两个离合器CL1和CL2)，并连接到齿轮致动器GA(其改变DCT的齿轮的接合)。

控制器CLR配置为从加速踏板传感器(APS)接收信号，并接收DCT的各自的输入轴I1和I2的旋转速度等。

当换挡时，两个离合器CL1和CL2的其中一个实现当前挡位，而另一个实现新的目标挡位。在随后的描述中，由于换挡过程，实现当前挡位但需要分离的离合器称为“分离离合器”，而逐步接合以实现目标挡位的离合器称为“接合离合器”。

另外，基于以上描述的离合器的分类，分离离合器连接到的输入轴称为“分离输入轴”，而接合离合器连接到的输入轴称为“接合输入轴”。

另外，在随后的描述中，“目标挡位输入轴转速”意思是当目标挡位的齿轮接合时用于实现目标挡位的输入轴的旋转速度。

参考图2，在本发明的示例性的实施方案中，用于快速加速DCT车辆的换挡控制方法可以包括：换挡情况确定步骤S10，估算步骤S20以及转矩阶段实施步骤S30，在所述换挡情况确定步骤S10中，通过控制器CLR确定是否发生在加速踏板踩踏50％或者更多的情况下动力接通升挡；在所述估算步骤S20中，通过控制器估算预计时间，该预计时间为在动力接通升挡的情况下，在目标挡位齿轮的接合完成时直到发动机转速进入红色区域之前所持续的时间；在转矩阶段实施步骤S30中，当所述预计时间小于目标转矩阶段时间时，通过控制器将预定的目标转矩阶段时间更新为落入所述预计时间的范围内，并根据更新后的目标转矩阶段时间来控制分离离合器和接合离合器。

当转矩阶段实施步骤S30完成时，执行惯性阶段以减少发动机转矩并使发动机转速与目标挡位输入轴转速同步以完成换挡。

也就是说，在本发明的示例性的实施方案中，当在驾驶员踩踏加速踏板50％或者更多的情况下实施动力接通升挡的时候存在发动机转速进入红色区域的风险时，可以减少在一般换挡情况的假设下预定的目标转矩阶段时间，从而采用缩短的目标转矩阶段时间执行换挡，这可以防止发动机超限。

图3示出在N挡位行驶期间执行升挡到N+1挡位的情况。此时，目标挡位为N+1挡，并且在N+1挡位齿轮接合完成的时候，控制器执行估算步骤S20以确定预计时间。

在估算步骤S20中，可以使用发动机的角加速度、当前发动机转速以及红色区域下限转速估算预计时间。

也就是说，在当前发动机转速通过当前发动机角加速度持续性地增加时，可以通过确定直到发动机转速达到红色区域下限转速之前所花费的时间，来确定预计时间。

在图3的示例中，为了更可靠地防止发动机转速进入红色区域，使用裕量参考转速(其低于红色区域下限转速)来确定预计时间。

也就是说，直到当前发动机转速通过当前发动机角加速度增加并达到裕量参考转速(其比红色区域下限转速低预定的裕量范围)之前所花费的时间，被确定为预计时间。

作为参考，裕量范围可以设定为几百RPM，从而直到发动机转速达到裕量参考转速(其比红色区域下限转速低几百RPM)之前所花费的时间确定为预计时间。

当使用上述确定的预计时间缩短所需要的转矩阶段时间(将在下文描述)时，相比于使用红色区域下限转速确定预计时间的情况，可以更稳定地防止发动机转速进入红色区域。

在转矩阶段实施步骤S30中，由控制器使用以控制分离离合器和接合离合器的“分离离合器转矩”和“接合离合器转矩”，可以使用以下公式确定：

分离离合器转矩(t)＝分离离合器转矩(t-1)-(分离离合器转矩(t-1)-接触点转矩)/(目标转矩阶段时间-经过的转矩阶段时间)

接合离合器转矩(t)＝接合离合器转矩(t-1)+(目标转矩-接合离合器转矩(t-1))/(目标转矩阶段时间-经过的转矩阶段时间)

这里，目标转矩＝目标发动机转矩+Je*dNe/dt，

Je:发动机转动惯量，以及Ne:发动机转速。

也就是说，控制器通过重复执行控制周期来控制分离离合器和接合离合器，并且如在以上公式中描述的，基于前一控制周期t-1的分离离合器转矩和接合离合器转矩，能够确定在当前控制周期t中所要控制的分离离合器转矩和接合离合器转矩，从而实现逐级控制。

分离离合器转矩是通过从前一控制周期t-1的分离离合器转矩中减去一个值而获得的，该值是通过下述方式获得的：用前一控制周期的分离离合器转矩与接触点转矩之间的差值除以从目标转矩阶段时间减去经过的转矩阶段时间以后的剩余时间。

这里，术语“接触点”是指分离离合器从不传递转矩的状态转换到开始传递转矩的状态的点，并且在该点转矩非常接近于零。因此，接触点转矩基本是零。

因此，分离离合器转矩随着时间的推移逐步减小并且变为零。

作为参考，经过的转矩阶段时间是指转矩阶段开始以后经过的时间。

接合离合器转矩是通过前一控制周期t-1的接合离合器转矩加上一个值而获得的，该值是通过下述方式获得的：用从目标转矩减去前一控制周期的接合离合器转矩以后的剩余值除以从目标转矩阶段时间减去经过的转矩阶段时间以后的剩余值。

即，接合离合器转矩逐步增大到目标转矩。

目标转矩是这样获得的：目标发动机转矩加上通过将发动机转动惯量乘以发动机转速变化得到的值。

在这种情况下，由于当发动机转速持续增加时发动机转速变化为正值，目标转矩设定为使接合离合器转矩基本上与目标发动机转矩相似，并且设定为当发动机转速快速增加时使接合离合器转矩增加，以防止发动机转速过度地快速增加。

在此，目标发动机转矩由ECU确定为：响应于驾驶员踩踏加速踏板的程度发动机需要执行正常输出的转矩。

同时，在转矩阶段实施步骤S30中，控制器可以把目标转矩阶段时间更新为一个值，该值是通过从预计时间中减去预定的裕量时间获得的。

这是考虑到由于控制器的确定、离合器致动器的响应延迟等导致的延迟时间，并且可以设定裕量时间在，例如50毫秒到100毫秒的范围内。

如上所述，在由于预计到发动机超限而使得目标转矩阶段时间更新为落入预计时间范围内时，尽管可能发生换挡质量变差，并因此转矩阶段过程比在通常情况下更快速，但与现有技术相比，本发明是有利的，因为本发明可以防止发动机超限，可以快速完成换挡，并且可以实现令人满意的车辆加速性能。

当转矩阶段实施步骤S30完成时，如上所述，执行惯性阶段以减少发动机转矩，并使发动机转速与目标挡位输入轴转速同步。这样，当同步完成时，减少的发动机转矩再次增加到目标发动机转矩以完成换挡。

作为参考，在以上描述中，转矩阶段指的是：不改变发动机转速，分离离合器转矩逐步减小并且接合离合器转矩逐步增大的换挡区间；惯性阶段指的是：发动机转速基本上变化并与目标挡位输入轴转速同步的换挡区间。

从上面的描述可以看出，根据本发明的示例性的实施方案，在由于响应于驾驶员快速加速需求而执行的换挡，使设置有DCT的车辆具有发动机超限的可能的情况下，可以通过更快速的换挡防止这种发动机超限，提供发动机保护并且车辆加速性能最大化，以满足驾驶员的需求。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“上面”、“下面”、“上面的”、“下面的”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背后”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“内部的”、“外部的”、“向前”、“向后”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性具体实施方案的特征。

前面对本发明具体示例性的实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围由所附权利要求及其等价形式所限定。

Claims (6)

1.一种用于快速加速DCT车辆的换挡控制方法，所述方法包括：

通过控制器确定是否发生在加速踏板踩踏50％或者更多的情况下动力接通升挡；

通过控制器估算预计时间，所述预计时间为：在动力接通升挡的情况下，目标挡位齿轮的接合完成以后直到发动机转速进入红色区域之前所持续的时间；

当所述预计时间小于目标转矩阶段时间时，通过将预定的目标转矩阶段时间更新为落入所述预计时间的范围内，由控制器对DCT执行转矩阶段，并根据更新后的目标转矩阶段时间控制分离离合器和接合离合器。

2.根据权利要求1所述的用于快速加速DCT车辆的换挡控制方法，还包括：所述转矩阶段的执行完成以后，执行惯性阶段以减少发动机转矩并使发动机转速与目标挡位输入轴转速同步，从而完成换挡。

3.根据权利要求1所述的用于快速加速DCT车辆的换挡控制方法，其中，在估算预计时间时，使用发动机的角加速度、当前发动机转速以及红色区域下限转速来估算预计时间。

4.根据权利要求3所述的用于快速加速DCT车辆的换挡控制方法，其中，在估算预计时间时，直到当前发动机转速通过当前发动机角加速度增加并达到裕量参考转速之前所花费的时间被确定为预计时间，所述裕量参考转速比红色区域下限转速低预定的裕量范围。

5.根据权利要求1所述的用于快速加速DCT车辆的换挡控制方法，其中，所述控制器配置为：在执行扭矩阶段时，把预定的目标转矩阶段时间更新为通过从所述预计时间中减去预定的裕量时间而获得的值。

6.根据权利要求1所述的用于快速加速DCT车辆的换挡控制方法，其中，在执行转矩阶段时，所述控制器配置为使用由以下公式确定的分离离合器转矩和接合离合器转矩来控制分离离合器和接合离合器：

分离离合器转矩(t)＝分离离合器转矩(t-1)-(分离离合器转矩(t-1)-接触点转矩)/(目标转矩阶段时间-经过的转矩阶段时间)

接合离合器转矩(t)＝接合离合器转矩(t-1)+(目标转矩-接合离合器转矩(t-1))/(目标转矩阶段时间-经过的转矩阶段时间)

其中，目标转矩＝目标发动机转矩+Je*dNe/dt，

Je:发动机转动惯量，以及Ne:发动机转速。