CN110056644B - 用于控制换挡变速器的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制换挡变速器的方法，该换挡变速器包括输入轴、可按比例控制的第一和第二切换元件。切换元件能控制在换挡变速器中挂上或脱开挡位。用于控制换挡变速器的方法(200)包括：确定设定转速差历程曲线作为在输入轴的转速和要挂上的挡位的同步转速之间的差的历程曲线的步骤；和基于设定转速差历程曲线确定与输入轴连接的驱动发动机的力矩要求或确定用于要闭合的切换元件的控制历程曲线的步骤，确定与输入轴连接的驱动发动机的力矩要求或确定用于切换元件的控制历程曲线这样进行，使得包括在输入轴的转速和同步转速之间的差的历程曲线的当前转速差历程曲线与设定转速差历程曲线相符。本发明还涉及一种用于控制换挡变速器的装置。

Description

用于控制换挡变速器的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于控制换挡变速器的方法和一种变速器控制装置。尤其是，本发明涉及控制用在机动车中的换挡变速器。
背景技术
机动车包括动力传动系，该动力传动系包括驱动发动机、换挡变速器和驱动轮。在换挡变速器中可以挂上不同的挡位，以便使驱动发动机的转速匹配于驱动轮的转速。换挡变速器包括多个齿轮组，这些齿轮组可借助切换元件不同地配置和组合。控制装置控制切换元件并且因而确定：挂上了哪个挡位、亦即在变速器的输入侧和输出侧之间存在哪个降速比(或升速比)，并且借助哪些齿轮组以何种配置实现降速。在从一个挡位向另一挡位变换时，通常必须打开至少一个切换元件并且闭合另一个切换元件，以便创造尽可能不突然的过渡。
通过控制装置引起地影响驱动发动机的力矩或将控制历程曲线转换成操纵切换元件可能经历延迟，使得要挂上的挡位或许未在合适的同步转速时被激活。通常，这样确定过渡或操控，使得所述过渡或操控在预先确定的时间间隔内在达到要接通的挡位的同步转速之前完成，以便允许延迟的转换。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种改进的用于在变换挂上的挡位时使换挡变速器同步的技术。本发明借助如下所述的技术方案实现所述目的。
换挡变速器包括输入轴、可按比例控制的第一和第二切换元件。切换元件能控制在换挡变速器中挂上或脱开挡位。用于控制换挡变速器的方法包括：确定设定转速差历程曲线作为在输入轴的转速和要挂上的挡位的同步转速之间的差的历程曲线的步骤；和基于设定转速差历程曲线确定与输入轴连接的驱动发动机的力矩要求或确定用于要闭合的切换元件的控制历程曲线的步骤，确定与输入轴连接的驱动发动机的力矩要求或确定用于切换元件的控制历程曲线这样进行，使得包括在输入轴的转速和同步转速之间的差的历程曲线的当前转速差历程曲线与设定转速差历程曲线相符。
与已知的控制相反，可以改善地使换挡变速器同步，以便激活要挂上的挡位。在此，要挂上的挡位可以配设如下的切换元件，该切换元件形锁合地工作、例如作为爪齿式切换装置、亦即不能以可变的打滑工作。受控制的切换元件尤其是可以在挡位变换的范围内要闭合。同步化尤其是可在从较高的挡位向较低的挡位降挡时有利地应用。设定转速差历程曲线例如可以被确定为目标值为零的线性斜坡。设定转速差历程曲线的初始值可以由换挡变速器上存在的转速确定。
设定转速差历程曲线可以关于预先确定的滑转时间来确定。在此，滑转时间可以在控制期间被多次检查并且必要时也被改变。滑转时间说明：一个切换元件或两个切换元件在哪个时间上保持打滑。滑转时间越长，在挡位变换时两个挡位可同时激活的时间就越长。在一种进一步的实施方式中，也可以确定不同于线性形状的设定转速差历程曲线，例如渐近线式、对数式或多项式。
控制尤其是可以这样进行，使得包括在输入轴转速和同步转速之间的差的历程曲线的当前转速差历程曲线尽可能与设定转速差历程曲线相符。换言之，优选的是，通过影响驱动力矩或切换元件的控制历程曲线，实现按设定转速差历程曲线控制当前转速差历程曲线。
可以有利地关于不同的控制参数确定力矩要求和控制历程曲线。控制参数可被可变地加权，尤其是根据调节偏差。
通常，仅仅影响控制值之一、亦即力矩要求或控制历程曲线。可以基于要传递的力矩来决定应影响哪个控制值。例如，在利用接通中的爪齿式离合器的惯性滑行降挡的情况下可以选择影响力矩要求，而通常在低载荷范围和中等载荷范围内优选选择一个或两个切换元件的控制历程曲线。在挡位变换的范围内断开中的切换元件可以借助影响力矩要求而得到保护免于过载。在另一例子中可以情景地决定，是应当影响力矩要求、还是闭合中的切换元件亦或打开中的切换元件。在一种实施方式中，影响的类型也可以在挡位变换期间改变，例如当要传递的力矩改变时。据以确定执行哪种类型影响的各阈值可以预存在一个表格中。在一种实施方式中，分开的表格设置用于影响力矩要求和切换历程曲线。每个表格可以说明如下阈值，所述阈值指明在哪个力矩范围中允许或优选所配置的影响。
也可以关于根据换挡变速器的温度确定的控制参数确定所述力矩要求或控制历程曲线。尤其是可以考虑在换挡变速器中循环的流体的、亦即油的温度。控制参数可以借助预先确定的特性曲线基于温度来确定。
以类似的方式，也可以关于根据要传递的力矩确定的控制参数确定所述力矩要求或控制历程曲线。在这里，特性曲线也可以用于确定。进一步优选地，特性曲线族用于不仅根据温度而且根据力矩确定控制参数。
控制可以在确定满足了用于控制的开始条件之后开始，该控制将换挡变速器保持在同步点。这样的控制以名称HINSYN(保持在同步)已知。根据开始条件开始控制可以与实际开始HINSYN控制无关地进行。
当已达到目标同步转速时，可以结束确定输出参量。可选地，只有当可将同步转速保持预先确定的时间时，才可以结束所述确定。在一种变型方案中，当形锁合构成的闭合中的切换元件已经闭合时可以结束确定输出参量。通过受事件控制地结束，可以改善地如必需那样长时间地维持同步。
换挡变速器具有输入轴、可按比例控制的第一和第二切换元件，用于控制该换挡变速器的装置包括：用于与切换元件之一连接的接口或用于与驱动发动机连接的接口，所述驱动发动机与输入轴连接；和处理装置。在此，该处理装置设置：用于确定设定转速差历程曲线作为在输入轴的转速和要挂上的挡位的同步转速之间的差的历程曲线；和用于基于设定转速差历程曲线确定驱动发动机的力矩要求或确定用于切换元件的控制历程曲线。
所述装置可以用于实施这里描述的方法。本方法的优点或特征可以转用于所述装置，并且反之亦然。
附图说明
现在参考附图更详细地描述本发明，在这些图中：
图1示出换挡变速器，例如用在机动车的动力传动系中；
图2示出用于控制换挡变速器的方法的流程图；和
图3示出在变换挂上的挡位期间在换挡变速器上的典范的历程曲线。
具体实施方式
图1示出示例性的换挡变速器100的示意图，该换挡变速器构造成多挡行星齿轮变速器。变换在换挡变速器100中挂上的挡位优选可液压控制。参照所示出的换挡变速器100描述本发明，但本发明也可用在允许受控制地挂上或脱开挡位的其他变速器类型中。
换挡变速器100典范地设计成具有倒挡的9挡变速器并且优选可以用在机动车中。换挡变速器100包括四个齿轮组RS1至RS4，这四个齿轮组可以分别作为公转轮传动机构实现，尤其是以行星齿轮传动机构的形式。一个输入轴105设置用于与驱动发动机连接。可选地，一个液力变矩器110设置在驱动发动机和输入轴105之间。变矩器110可以与换挡变速器100集成地构造或者被该换挡变速器包括。换挡变速器100的输出轴115优选设置用于与机动车的驱动轮以转矩锁合的方式连接。
液力变矩器110包括一个驱动泵110.2的输入侧110.1和一个由涡轮110.4驱动的输出侧110.3。耦合借助流体110.5实现，该流体在泵110.2和涡轮110.4之间流动。优选设有一个导轮110.6，用以引导和必要时控制流体流。变矩器110尤其是设置作为起动接合器并且可以根据在输入侧110.1和输出侧110.3之间的滑差引起转矩提高。输出侧110.3可以与减振器110.7连接，以便减小在转矩路径中的扭振。如果取消变矩器110，也可以设有减振器110.7。通常设有桥接离合器110.8，用以尤其是在较高的转速时、亦即在起动之后将输入侧110.1与输出侧110.3之间的转速差确定为零并且因而使变矩器110中的流动损失最小。
齿轮组RS1至RS4例如按所示的方式相互连接。每个齿轮组包括三个元件，这三个元件借助齿部相互啮合。径向最内侧的元件也称为太阳轮，最外侧的元件也称为齿圈并且位于其间的元件也称为行星轮。行星轮相对于行星轮架可转动地支承，该行星轮架又能绕与太阳轮和齿圈相同的转动轴线转动地支承。在图1的图示中，转动轴线(未示出)水平地沿着输入轴105延伸。齿轮组RS1至RS4的及其轴的以轴对称的方式在转动轴线下方的部分未示出。如果太阳轮、行星轮架和齿圈之一是固定的，尤其是通过该元件相对于变速器壳体120被制动的方式，则其他两个装置可以用于耦合输入和耦合输出转矩，其中达到预先确定的升速或降速。
为了控制通过齿轮组RS1至RS4的转矩流，在所示出的实施方式中提供总共六个切换元件A至F可用，这六个切换元件可以分别被操控打开或闭合。切换元件C和D分别在一个可转动的元件和变速器壳体120之间起作用并且也称为制动器。切换元件A、B、E和F分别在两个可转动的元件之间起作用并且也称为离合器。切换元件A至F之中的至少一个切换元件优选设置用于能在完全打开的状态和完全闭合的状态之间按比例可控地断开或建立转矩锁合。为此可以设有摩擦元件，这些摩擦元件被沿轴向压紧彼此贴靠，以便建立可变的摩擦锁合。轴向的压紧力可以尤其是以液压方式实现，为此例如电子压力调节器可以根据控制信号调节液压控制压力，以便控制转矩传递的程度。
在本实施方式中，至少切换元件B至E在其传递性能方面可按比例控制。尤其是切换元件A和F也可以构造成只能完全打开或完全闭合的形锁合的切换元件。下表说明典范的换挡矩阵。对于每个挡位，为了挂上挡位必须闭合的切换元件A至F用点标记，其他切换元件A至F必须是打开的。
挡位 C D B E F A
1 ● ● ●
2 ● ● ●
3 ● ● ●
4 ● ● ●
5 ● ● ●
6 ● ● ●
7 ● ● ●
8 ● ● ●
9 ● ● ●
R ● ● ●
从一个挂上的挡位向另一个挡位的过渡要求打开至少一个闭合的切换元件A至F并且闭合至少一个打开的切换元件A至F。
如果例如在换挡变速器100中挂上了第二挡位，则转矩被从输入轴105经由切换元件A引导到第一齿轮组RS1的齿圈上。该第一齿轮组的太阳轮经由切换元件C而与壳体120连接。切换元件D是打开的，从而第二齿轮组RS2不转换转矩。由第一齿轮组RS1在其行星轮架上提供的转矩被引导到第三齿轮组RS3的齿圈上。第三齿轮组RS3的和第四齿轮组RS4的太阳轮经由切换元件F而与壳体120连接。转矩从第三齿轮组RS3的行星轮架耦合输入到第四齿轮组RS4的齿圈中。输出轴115由第四齿轮组RS4的行星轮架驱动。
现在为了挂上第三挡位，闭合切换元件B并且打开切换元件A。齿轮组RS2至RS4的功能保持不变。如在第二挡位中那样，第一齿轮组RS1经由齿圈驱动并且转矩经由行星轮架提供。不过，现在太阳轮经由切换元件A和B而与齿圈连接，从而第一齿轮组RS1的降速比被确定为1。
为了确保高的换挡舒适性或高的换挡速度，切换元件A至F上的状态变化必须精确地彼此协调。通常，在挡位变换期间短时间地同时接通两个挡位并且传递转矩，切换元件A至F之中的至少一个切换元件处于打滑中。
控制装置125设置用于匹配地打开或闭合切换元件A至F并且因而在换挡变速器100中挂上所希望的挡位。切换元件A至F通常被液压操纵，其中，切换元件A至F的打开力或闭合力或者说打开状态或闭合状态与存在的液压压力有关。为了控制液压压力，通常每个切换元件A至F配设有一个电子压力调节器。压力调节器将规定的、通常电信号转换成对应的液压压力并且可以按照比例阀、调节阀或伺服阀的型式工作。控制装置125优选用电工作并且可以包括可编程的微型计算机或微控制器。提供给电子压力调节器的信号可以作为脉宽调制的信号(PWM)存在。
控制装置125通常关于可借助适当的传感器探测的变速器参数、时间或事件为切换元件A至F确定要调节的控制信号。变速器参数例如可以包括在换挡变速器100的不同部位处的转速、液压压力、准备好的或要传输的转矩、切换元件A至F的温度或位置。事件可以由一个探测到的参数或由多个探测到的参数的组合导出。例如，当在切换元件A至F上出现打滑并且摩擦元件具有不同的转速时，可以确定离开了同步点。离开同步点也可以依据输入轴105的转速与输出轴110的转速的比例来确定。如果该比例与某一挡位的预先确定的降速比不一致，则未处于该挡位的同步点。事件也可以关于外部的参数确定，例如当检测到关于改变的驾驶员愿望、驱动发动机的改变的运行或在输出轴115和驱动轮之间的动力传动系中的变化的信号时。
处理装置125可以以时间历程曲线的形式预定要为切换元件A至F调节的液压控制压力，该时间历程曲线也称为控制历程曲线或梯度。对于在换挡变速器100中的预先确定的进程、例如从第三挡位向第二挡位的变换，通常对于切换元件A至F确定并提供多个彼此协调的历程曲线。挡位变换可以要求约四分之一秒或更少的时间，但在确定的前提条件下也可以在更长的时间上延展。控制历程曲线可以由多个部分组成，这些部分可以彼此相加地组合。一个部分可以是局部或完全静态的，当该部分仅与时间并且不与事件或参数有关时。一个部分也可以是动态的，当与事件或参数存在相关性时。在这种情况下，控制历程曲线可以在该控制历程曲线已经用于控制切换元件A至F期间被确定或改变。例如，第一部分可以在第一接近中确保所希望的功能，第二部分可以实现精细化、例如为了提高舒适性，而第三部分可以在特殊情况下实现进一步优化，例如在制动驱动轮的情况下降挡时。
为了支持变换所挂上的挡位，也可以给与驱动轴105相连接的驱动发动机发送要求，以便将由该驱动发动机提供的转矩限于预先确定的值。
图2示出用于控制换挡变速器100的方法200的流程图。方法200尤其是可以结合上级的或交叉的用于变换在换挡变速器100中挂上的挡位的方法使用。在步骤205中确定，满足预先确定的开始条件。开始条件例如可以包括开始HINSYN控制或存在对于开始HINSYN控制所需的条件。在步骤210中确定所希望的设定转速差历程曲线。设定转速差历程曲线优选包括在换挡变速器输入轴的转速与要挂上的挡位的同步转速之间的差的历程曲线。设定转速差历程曲线尤其是可以被确定为趋近于零的线性斜坡，其中，斜坡的时间长度可以由参与挡位变换的切换元件的预先确定的滑转时间确定。
在步骤215中可以确定调节偏差，该调节偏差尤其是包括当前转速差历程曲线与设定转速差历程曲线的偏差。要影响的参数可以基于要传递的转矩和/或确定的调节偏差来确定。预先确定的上阈值和/或下阈值可以对于每个可供使用的变型方案针对要传递的力矩预定。在第一种情况下，在步骤225中影响与换挡变速器100连接的驱动发动机的力矩要求。在第二种情况下，在步骤230中影响在挡位变换的范围内闭合中的切换元件A至F；而在第三种情况下，在步骤235中影响打开中的切换元件A至F。影响可以分别根据调节偏差、可选地也根据附加的控制参数来进行。在步骤210中确定设定转速差历程曲线可以在控制期间循环地或者说周期性地或者受事件控制地重复。决定步骤225至235之一也可以在控制期间重复地做出。
影响所选择的参数优选进行如此长时间，直至在步骤240中满足预先确定的停止条件。停止条件例如可以包括：输入轴105已经达到预先确定的目标同步转速。如果闭合中的切换元件是形锁合的、尤其是以爪齿式切换装置的形式，则停止条件也可以要求：闭合中的切换元件已经闭合。在示例性的图1的换挡变速器中，这尤其是可以涉及切换元件之一A或F。
图3示出换挡变速器100上的参数的典范的历程曲线300。在左边的区域中以图表形式示出时间历程曲线，在右边的区域中用数字说明在第一时刻305和在第二时刻310时的换挡变速器100上的参量的绝对值。所示出的值已经在实际的示例性的换挡变速器100上在同样示例性的降挡时确定。
作为历程曲线标出了输入轴105的当前转速315、所测量的相对于要挂上的挡位的同步转速的转速差320nd_syn、相对于要挂上的挡位的同步转速的设定转速差325nd_syn_soll_synreg、在转速320和325之间的调节偏差330xd_synreg、打开中的切换元件A至F(PKAB)的设定压力历程曲线335、根据调节切换的所测定的调节值340m_synreg、所测定的压力调节值345p_synreg、另一值350和又另一值355。在图3的下部区域中标出示例性的与时间有关的状态或者说条件360和365。当输入轴105处于预先确定的同步转速时，条件360有高的潜在性，否则有低的潜在性。
变换挂上的挡位在时刻t0开始。在时刻t1，这里描述的同步和可选地HINSYN切换变成激活的。
附图标记
100 换挡变速器
105 输入轴
110 液力变矩器
110.1 输入侧
110.2 泵
110.3 输出侧
110.4 涡轮
110.5 流体
110.6 导轮
110.7 减振器
110.8 桥接离合器
115 输出轴
120 变速器壳体
A-F 切换元件
200 方法
205 确定开始条件
210 确定设定转速差历程曲线
215 确定调节偏差
220 确定要影响的参数
225 控制力矩要求
230 控制闭合中的切换元件的控制历程曲线
235 控制打开中的切换元件的控制历程曲线
240 确定停止条件
300 历程曲线
305 第一时刻
310 第二时刻
315 输入轴的当前转速
320 相对于新挡位的同步转速的所测量的转速差
325 相对于新挡位的同步转速的设定转速差
330 调节偏差
335 打开中的切换元件的设定压力历程曲线
340 根据调节切换的调节值
345 所测定的压力调节值
350 值
355 值
360 第一状态
365 第二状态

Claims (8)

1.用于控制换挡变速器(100)的方法(200)，所述换挡变速器具有输入轴(105)、可按比例控制的第一和第二切换元件(A至F)，其中，所述方法(200)包括如下步骤：确定(210)设定转速差历程曲线作为在输入轴(105)的转速和要挂上的挡位的同步转速之间的差的历程曲线；和基于设定转速差历程曲线确定(225)与输入轴(105)连接的驱动发动机的力矩要求或确定(230、235)用于切换元件(A至F)的控制历程曲线，其中，确定(225)与输入轴(105)连接的驱动发动机的力矩要求或确定(230、235)用于切换元件(A至F)的控制历程曲线这样进行，使得包括在输入轴(105)的转速和同步转速之间的差的历程曲线的当前转速差历程曲线与设定转速差历程曲线相符。
2.根据权利要求1所述的方法(200)，其中，关于预先确定的滑转时间来确定所述设定转速差历程曲线。
3.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中，能关于不同的控制参数确定(225)与输入轴(105)连接的驱动发动机的力矩要求和确定(230、235)用于切换元件(A至F)的控制历程曲线。
4.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中，关于根据换挡变速器(100)的温度确定的控制参数确定(225)与输入轴(105)连接的驱动发动机的力矩要求或确定(230、235)用于切换元件(A至F)的控制历程曲线。
5.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中，关于根据要传递的力矩确定的控制参数确定(225)与输入轴(105)连接的驱动发动机的力矩要求或确定(230、235)用于切换元件(A至F)的控制历程曲线。
6.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中，在确定(205)满足用于控制的开始条件之后，开始所述控制，该控制将换挡变速器(100)保持在同步点。
7.根据权利要求1或2所述的方法(200)，其中，当已经达到目标同步转速时，结束确定(225)与输入轴(105)连接的驱动发动机的力矩要求或确定(230、235)用于切换元件(A至F)的控制历程曲线。
8.用于控制换挡变速器(100)的装置(125)，该换挡变速器具有输入轴(105)、可按比例控制的第一和第二切换元件(A至F)，所述装置包括：用于与切换元件(A至F)之一连接的接口或用于与驱动发动机连接的接口，所述驱动发动机与输入轴(105)连接；和处理装置(125)，该处理装置设置用于确定设定转速差历程曲线作为在输入轴(105)的转速和要挂上的挡位的同步转速之间的差的历程曲线和用于基于设定转速差历程曲线确定与输入轴(105)连接的驱动发动机的力矩要求或确定用于切换元件(A至F)的控制历程曲线，其中，确定(225)与输入轴(105)连接的驱动发动机的力矩要求或确定(230、235)用于切换元件(A至F)的控制历程曲线这样进行，使得包括在输入轴(105)的转速和同步转速之间的差的历程曲线的当前转速差历程曲线与设定转速差历程曲线相符。
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