CN110242743B - 一种液力变矩器的控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液力变矩器的控制方法及控制系统，该控制方法具体包括：结合液力变矩器使发动机转速和涡轮转速处于同步状态；待车辆油门处于稳定状态时，先按第一预定速度降低锁止离合器的控制油压，直至发动机转速液力变矩器的涡轮转速出现转速差；然后按第二预定速度降低锁止离合器的控制油压，直至发动机转速和涡轮转速二者差值在预定范围内，维持发动机转速和涡轮转速二者差值在预定范围内一段时间，记录当前状态的控制油压值并将其作为当前传递扭矩下的锁止离合器的控制油压；其中，第一预定速度大于第二预定速度；本发明的控制方法可以实时获取计算当前工况下液力变矩器的扭矩‑压力曲线，获取最佳液力变矩器的控制油压值，减小控制误差。

Description

一种液力变矩器的控制方法及控制系统

技术领域

本发明涉及汽车控制技术领域，特别涉及一种液力变矩器的控制方法及控制系统。

背景技术

液力变矩器安装于发动机和变速箱之间，为汽车自动变速器的重要部件之一。

液力变矩器可以实现发动机与变速箱之间的软连接，发动机的转速和扭矩经液力变矩器传递至变速箱，减少传动系统的动载荷，以保证汽车平稳起步，在一定范围内实现无级变速。

总体上，液力变矩器具有以下优势：

1、动力性：在车辆低速工况下，液力变矩器有一定的扭矩放大作

用，可以提升车辆动力性；。

2、舒适性：液力变矩器可以起到液力隔振作用，使得行驶更加平顺，乘坐更加舒适；

3、经济性：车辆运行至中高速时，液力变矩器锁止，变为刚性连接，可以充分利用发动机的扭矩，提升动力传动效率。

从以上描述可以看出，在车辆行驶不同阶段，液力变矩器作用不完全一样，相应地，液力变矩器的控制不完全相同。

发明内容

本发明提供一种液力变矩器的控制方法，该控制方法具体包括：

S1、结合液力变矩器使发动机转速和涡轮转速处于同步状态；待车辆油门处于稳定状态时，执行步骤S2；

S2、先按第一预定速度降低锁止离合器的控制油压，直至发动机转速液力变矩器的涡轮转速出现转速差；然后按第二预定速度降低锁止离合器的控制油压，直至发动机转速和涡轮转速二者差值在预定范围内，维持发动机转速和涡轮转速二者差值在所述预定范围内一段时间，记录当前状态的控制油压值并将其作为当前传递扭矩下的所述锁止离合器的控制油压；

其中，所述第一预定速度大于所述第二预定速度。

与现有技术中利用预存的扭矩-压力曲线控制液力变矩器相比，本发明充分考虑当前工作状态液力变矩器的实际性能以及液力变矩器的磨损情况，实时模拟计算当前工况下液力变矩器的扭矩-压力曲线，获取最佳液力变矩器的控制油压值，减小控制误差。本发明具有以下两方面的技术效果：

(1)同一车辆不同生命周期磨损问题的优化：液力变矩器的硬件在全生命周期内，存在一定程度的磨损，而自适应控制，恰恰有效的解决了在不同生命周期阶段TCU(英文全称：Transmission Control Unit，简称TCU，中文名称为：变速箱控制单元))软件对硬件的覆盖度，能够实现对同一车辆在不同生命周期内都可以实现较好的控制效果。

(2)不同车辆一致性问题的优化：通过液力变矩器的自适应控制，精确的获取了扭矩-压力的特性曲线，有效的提升了液力变矩器锁止控制的精度，降低了液力变矩器锁止过程过快或者过慢带来的主观感觉问题，实现对不同车辆一致性较好的效果。

综上，该控制方法，有利于加强了TCU软件的鲁棒性，大幅提升对不同车辆一致性的兼容效果，得到很好的控制效果。

可选的，步骤S2之后还进一步执行步骤S3：液力变矩器的控制油压恢复至步骤S2之前的压力值，当检测到车辆油门再次处于稳定状态时，执行步骤S2。

可选的，执行步骤S2过程中，同时实施获取车辆行驶工况参数，当判断车辆行驶工况发生变化时，停止执行步骤S2。

可选的，所述车辆行驶工况参数至少包括油门开度参数、刹车状态参数或者转弯参数中一者。

可选的，步骤S1和步骤S3中执行步骤S2的条件具体为：车辆油门处于稳定状态，并且变速箱油温处于预定温度范围。

在上述控制方法基础上，本发明还提供了一种液力变矩器的控制系统，包括以下部件：

传感器，用于检测发动机转速和液力变矩器的涡轮转速；

控制器，结合液力变矩器使发动机转速和涡轮转速处于同步状态；待车辆油门处于稳定状态时，执行自适应控制步骤；其中自适应控制步骤包括：先按第一预定速度降低锁止离合器的控制油压，直至发动机转速液力变矩器的涡轮转速出现转速差；然后按第二预定速度降低锁止离合器的控制油压，直至发动机转速和涡轮转速二者差值在预定范围内，维持发动机转速和涡轮转速二者差值在所述预定范围内一段时间，记录当前状态的控制油压值并将其作为当前传递扭矩下的所述锁止离合器的控制油压；

其中，所述第一预定速度大于所述第二预定速度。

可选的，执行自适应控制步骤结束后，所述控制器将液力变矩器的控制油压恢复至执行自适应控制步骤之前的压力值，并且当检测到车辆油门再次处于稳定状态时，再次执行自适应控制步骤。

可选的，还包括获取部件，用于实时获取车辆行驶工况参数；在执行自适应控制步骤过程中，所述控制器还根据获取的车辆行驶工况参数判断车辆行驶工况是否发生变化，如果车辆行驶工况发生变化，则停止执行所述自适应控制步骤。

可选的，所述获取部件至少包括油门获取部件、刹车状态获取部件、行车轨迹获取部件其中一者；

所述油门获取部件，用于获取油门开度信号；

所述刹车状态获取部件，用于获取刹车制动部件的状态信号；

所述行车轨迹获取部件，用于获取车辆直行信号和转弯信号。

可选的，还包括温度传感器，用于检测变速箱油温的温度；

所述控制器判断车辆油门处于稳定状态，并且所述变速箱油温的温度处于预定温度范围时，执行自适应控制步骤。

附图说明

图1为本发明现有技术中不同扭矩-压力曲线的示意图；

图2为本发明一种实施例中油门状态曲线、发动机转速和锁止离合器转速控制曲线以及扭矩-压力控制曲线不同时刻对应示意图；

图3为本发明一种实施例中液力变矩器的控制方法的流程示意图；

图4为本发明一种实施例中液力变矩器的控制系统的框图。

具体实施方式

现有技术通常采用扭矩-压力曲线对液力变矩器的锁止进行控制。扭矩-压力曲线预先存储于整车控制单元内部，液力变矩器的锁止控制包括三阶段：准备阶段、同步阶段以及压紧/接合阶段，其中各阶段的具体控制如下。

准备阶段：液力变矩器的锁止离合器开始充油控制，即给予连接于锁止离合器控制油路的电磁阀一个较大的阶跃控制信号作为该阶段的电流指令，此时液力变矩器处于打开状态，完全处于液力传动状态。

同步阶段：液力变矩器的锁止离合器控制油路上的电磁阀的控制电流持续增大，使发动机转速出现从上升到下降的拐点；当转速逐渐下降时，逐步降低电磁阀的控制电流，进而使发动机转速和涡轮转速逐步实现同步。此时，液力变矩器滑摩至锁止状态。

压紧/接合阶段：当发动机和涡轮转速实现同步之后，电磁阀继续增大电流，实现锁止离合器的压紧过程，此时液力变矩器完全处于锁止状态。

现有技术中的液力变矩器在使用一段时间后，会出现接合冲击以及结合时间过长的技术问题。针对现有技术中出现的上述技术问题，本文进行了深入研究，研究发现：现有技术中控制液力变矩器的扭矩-压力曲线是根据液力变矩器出厂时的状态而定，图1中曲线S即为预存的扭矩-压力曲线。

液力变矩器在使用过程中锁止离合器存在一定的磨损，其压力与扭矩的关系曲线与预存的曲线不完全对应。当相同压力需求对应的液力变矩器传递扭矩偏小，如图1中曲线S2所示，则会出现液力变矩器接合时间过长的技术问题；当相同压力需求对应的液力变矩器传递扭矩偏大时，如图1中曲线S1所示，则会出现液力变矩器接合时间过短，进而带来接合冲击的技术问题。

在上述研究发现的基础上，本文还进一步探索，提出了解决上述技术问题的技术方案。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合控制方法、控制系统和附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

液力变矩器包括具有密封空腔的外壳，空腔内部设置有扭矩输入轴、扭矩输出轴、锁止离合器、涡轮以及泵轮等部件，扭矩输入轴的内端部连接涡轮，外端部穿出外壳连接发动机的动力输出端部。扭矩输出轴的内端部连接锁止离合器，外端部连接变速箱的动力输入轴。液力变矩器工作原理可以参考现有技术，在此不做详述。

请参考图2至图4，图2为本发明一种实施例中油门状态曲线、发动机转速和锁止离合器转速控制曲线以及扭矩-压力控制曲线不同时刻对应示意图；图3为本发明一种实施例中液力变矩器的控制方法的流程示意图；图4为本发明一种实施例中液力变矩器的控制系统的框图。

本发明提供了一种液力变矩器的控制方法，该方法具体包括：

S1、接合液力变矩器，使发动机转速和涡轮转速处于同步状态；待车辆油门稳定状态时，执行步骤S2；

S2、按第一预定速度降低锁止离合器的控制油压，直至发动机转速和涡轮转速出现转速差；然后按第二预定速度降低控制油压，直至发动机转速和涡轮转速二者差值在预定范围内，维持所述发动机转速和涡轮转速二者差值在所述预定范围内一段时间，记录当前状态的控制油压值，并将该控制油压值作为当前传递扭矩(油门一定，发动机的传动扭矩就一定)下锁止离合器的控制油压。

其中第二预定速度小于第一预定速度的数值。第一预定速度可以根据车辆进行合理选择。第一预定速度的大小与下述因素有关：将减压的时间(从原定的TC(英文全称为：Torque Converter，中文为液力变矩器)压力，减压至刚开始出现转速差的时刻所需的时间)，标定为2-3s左右。这一时间段决定了第一预定速度的大小。这一时间段与当前的驾驶员油门等信号有关。

第二预定速度的大小与下述因素有关：将减压的时间(从刚开始出现转速差的时刻，减压至出现额定的50rpm转速差的时刻所需的时间)，大约标定为4-6s。这一时间段决定了第二预定速度的大小。同样，这一时间段，与当前驾驶员油门等信号有关。

相应地，本文所提供的液力变矩器的控制系统包括传感器和控制器。

传感器，用于检测发动机转速和液力变矩器的涡轮转速。

控制器，可以为整车控制单元，也可以单独设置。其结合液力变矩器使发动机转速和涡轮转速处于同步状态；待车辆油门处于稳定状态时，执行自适应控制步骤；其中自适应控制步骤包括：先按第一预定速度降低锁止离合器的控制油压，直至发动机转速液力变矩器的涡轮转速出现转速差；然后按第二预定速度降低锁止离合器的控制油压，直至发动机转速和涡轮转速二者差值在预定范围内，维持发动机转速和涡轮转速二者差值在预定范围内一段时间，记录当前状态的控制油压值并将其作为当前传递扭矩下的锁止离合器的控制油压。

即控制器根据控制油压值控制锁止离合器油路上的控制阀的开度，以调整锁止离合器的控制油压。

与现有技术中利用预存的扭矩-压力曲线控制液力变矩器相比，本发明充分考虑当前工作状态液力变矩器的实际性能以及液力变矩器的磨损情况，实时模拟计算当前工况下液力变矩器的扭矩-压力曲线，获取最佳液力变矩器的控制油压值，减小控制误差。

本发明具有以下两方面的技术效果：

(1)同一车辆不同生命周期磨损问题的优化：液力变矩器的硬件在全生命周期内，存在一定程度的磨损，而自适应控制，恰恰有效的解决了在不同生命周期阶段TCU(英文全称：Transmission Control Unit，简称TCU，中文名称为：变速箱控制单元))软件对硬件的覆盖度，能够实现对同一车辆在不同生命周期内都可以实现较好的控制效果。

(2)不同车辆一致性问题的优化：通过液力变矩器的自适应控制，精确的获取了扭矩-压力的特性曲线，有效的提升了液力变矩器锁止控制的精度，降低了液力变矩器锁止过程过快或者过慢带来的主观感觉问题，实现对不同车辆一致性较好的效果。

综上，该控制方法，有利于加强了TCU软件的鲁棒性，大幅提升对不同车辆一致性的兼容效果，得到很好的控制效果。

以上仅是获取某一车辆油门对应的锁止离合器的控制油压的控制方法。在车辆行驶过程中，车辆油门是不断变化的，故本文进一步对上述控制方法进行了优化。

在执行步骤S2之后还进一步执行步骤S3:液力变矩器的控制油压恢复至步骤S2之前的压力值，当检测到车辆油门再次处于稳定状态时，执行步骤S2。

同样，控制系统中的控制器在执行自适应控制步骤结束后，将液力变矩器的控制油压恢复至执行自适应控制步骤之前的压力值，并且当检测到车辆油门再次处于稳定状态时，再次执行自适应控制步骤。

这样可以得到不同传递扭矩下的控制油压值。

进一步地，本发明中的液力变矩器的控制方法在执行步骤S2过程中，还同时检测车辆行驶工况，当车辆行驶工况发生变化时，则停止执行步骤S2，即停止执行自适应控制步骤。

相应地，控制系统中具有能够实时获取车辆行驶工况参数的获取部件。车辆行驶工况参数可以为油门开度信号参数、刹车状态参数或者转弯参数，各参数可以由相对应的获取部件获取，例如，油门获取部件、刹车状态获取部件和行车轨迹获取部件。

这样，可以进一步提高车辆行车安全性。

上述各控制方法中，执行自适应控制步骤的条件可以进一步具体化。在一种具体实施方式中，控制器还获取变速箱油温，当控制器判断车辆油门处于稳定状态，并且变速箱油温处于预定温度范围时，才执行自适应控制步骤。

相应地，变速箱油温的获取可以通过控制系统中的温度传感器获取。

其中，预定温度范围可以根据具体车辆进行合理选择。

以上对本发明所提供的一种液力变矩器的控制方法及控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种液力变矩器的控制方法，其特征在于，该控制方法具体包括：

步骤S1、结合液力变矩器使发动机转速和涡轮转速处于同步状态；待车辆油门处于稳定状态时，执行步骤S2；

步骤S2、先按第一预定速度降低锁止离合器的控制油压，直至发动机转速和液力变矩器的涡轮转速出现转速差；然后按第二预定速度降低锁止离合器的控制油压，直至发动机转速和涡轮转速二者差值在预定范围内，维持发动机转速和涡轮转速二者差值在所述预定范围内一段时间，记录当前状态的控制油压值并将其作为当前传递扭矩下的所述锁止离合器的控制油压；

其中，所述第一预定速度大于所述第二预定速度，

执行步骤S2过程中，同时实施获取车辆行驶工况参数，当判断车辆行驶工况发生变化时，停止执行步骤S2。

2.如权利要求1所述的液力变矩器的控制方法，其特征在于，步骤S2之后还进一步执行步骤S3：液力变矩器的控制油压恢复至步骤S2之前的压力值，当检测到车辆油门再次处于稳定状态时，执行步骤S2。

3.如权利要求1所述的液力变矩器的控制方法，其特征在于，所述车辆行驶工况参数至少包括油门开度参数、刹车状态参数或者转弯参数中一者。

4.如权利要求1至3任一项所述的液力变矩器的控制方法，其特征在于，步骤S1中执行步骤S2的条件具体为：车辆油门处于稳定状态，并且变速箱油温处于预定温度范围。

5.一种液力变矩器的控制系统，其特征在于，包括以下部件：

传感器，用于检测发动机转速和液力变矩器的涡轮转速；

控制器，结合液力变矩器使发动机转速和涡轮转速处于同步状态；待车辆油门处于稳定状态时，执行自适应控制步骤；其中自适应控制步骤包括：先按第一预定速度降低锁止离合器的控制油压，直至发动机转速和液力变矩器的涡轮转速出现转速差；然后按第二预定速度降低锁止离合器的控制油压，直至发动机转速和涡轮转速二者差值在预定范围内，维持发动机转速和涡轮转速二者差值在所述预定范围内一段时间，记录当前状态的控制油压值并将其作为当前传递扭矩下的所述锁止离合器的控制油压；

其中，所述第一预定速度大于所述第二预定速度；

还包括获取部件，用于实时获取车辆行驶工况参数；在执行自适应控制步骤过程中，所述控制器还根据获取的车辆行驶工况参数判断车辆行驶工况是否发生变化，如果车辆行驶工况发生变化，则停止执行所述自适应控制步骤。

6.如权利要求5所述的液力变矩器的控制系统，其特征在于，执行自适应控制步骤结束后，所述控制器将液力变矩器的控制油压恢复至执行自适应控制步骤之前的压力值，并且当检测到车辆油门再次处于稳定状态时，再次执行自适应控制步骤。

7.如权利要求6所述的液力变矩器的控制系统，其特征在于，所述获取部件至少包括油门获取部件、刹车状态获取部件、行车轨迹获取部件其中一者；

所述油门获取部件，用于获取油门开度信号；

所述刹车状态获取部件，用于获取刹车制动部件的状态信号；

所述行车轨迹获取部件，用于获取车辆直行信号和转弯信号。

8.如权利要求5所述的液力变矩器的控制系统，其特征在于，还包括温度传感器，用于检测变速箱油温的温度；

所述控制器判断车辆油门处于稳定状态，并且所述变速箱油温的温度处于预定温度范围时，执行自适应控制步骤。

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