CN111022524B - 一种自动控制离合器系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动控制离合器系统及其控制方法，属于离合器及其控制方法领域。电控单元与信号采集装置、通讯网络、操纵机构电联接；操纵机构与离合器联接；档位显示器和报警装置与通讯网络电联接；电控单元获得信号采集装置采集的传感器角位移信号、通讯网络获取车辆相关信号进行逻辑运算，向操纵机构输出控制信号，驱动离合器分离机构实现离合器自动分离或接合。发明的优点是：具有自学习功能，模拟优秀驾驶员的离合器操纵习惯，配合起步爬行、加速换档、减速降档等工况始终保证顺畅发动机不熄火，有效避免换档期间动力中断带来的安全隐患，更好地发挥动力传动系统的机械效率，实现省油效果。

Description

一种自动控制离合器系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及离合器及其控制方法，可广泛应用于自动控制手动换档车辆的离合器。

背景技术

美国专利US20030043032A1公开了一种自动控制离合器的装置和方法，遇到诸如坡路、冰雪路面等恶劣工况，提醒驾驶员如何用脚踩踏离合器和用手操纵车辆选换挡手柄。US20040138027A1公开了一种自动控制离合器的装置和方法，通过探测车辆速度、发动转速、制动踏板与加速踏板的状态以及发动机的状态来判定此时离合器需要保持的状态，提醒驾驶员操纵车辆达到期望车辆状态。上述两个专利都从不同程度上提高了车辆的可控性，也在一定程度上提高了车辆的乘坐舒适性。但局限于由驾驶员踩踏离合器踏板。行驶过程中，驾驶员对离合器踏板位置控制不当，一方面，会导致车辆闯动，情况严重时会直接导致车辆熄火；另一方面，会导致变速器中的同步器受到损伤。起步时，忽略车辆提醒而忘记踩下离合器踏板，点火开关一旦打开，且离合器处于接合状态，车辆会迅速被发动机拖动，而车辆由于惯性又反拖发动机，导致发动机熄火。如果此时处于非N档位，会很大程度上损伤变速器中的同步器。中国专利ZL201310560730.2公开了一种适合于手动换档车辆的自动离合器，其技术方案没有公开与发动机管理系统通讯的技术特征，即尚未实现与发动机管理系统的通讯。

发明内容

本发明提供一种自动控制离合器系统及其控制方法，以克服上述的技术局限性，来优化手动换档车辆的离合器控制，进一步实现自动控制。

本发明采取的技术方案是，一种自动控制离合器系统，包括传感器信号采集装置、电控单元、操纵机构、通讯网络、档位显示器以及报警装置，离合器为车辆常规离合器，装配位置与工作机理与常规相同，传感器信号采集装置与电控单元电联接并向其输出电信号；通讯网络与发动机管理系统和电控单元电联接，获得车辆相关信号并输出给电控单元，电控单元与通讯网络和操纵机构电联接，获取信号，存贮数据，经过逻辑运算向操纵机构输出控制信号，并通过通讯网络向发电机管理系统反馈信号；档位显示器和报警装置与通讯网络电联接，并作为其信息输出装置。

所述的自动控制离合器系统是在传统的手动变速器的基础上增加自动控制离合器分离或接合功能，传感器信号采集装置实时获取角位移信号并输出给电控单元，通讯网络实时获取车辆相关信号并输出给电控单元，操纵机构反馈离合器位置传感器信号给电控单元，电控单元根据传感器信号采集装置反馈的角位移信号α、β、γ、通讯网络反馈的车速Vs、发动机转速Es、发动机扭矩Et、节气门开度Tp、加速踏板位置Ap、制动踏板位置Bp和操纵机构反馈的离合器位置传感器信号进行逻辑计算，制定控制方法并输出控制信号给操纵机构，控制操纵机构驱动离合器分离机构实现离合器的自动分离或接合。

所述档位显示器设置在仪表板的窗口内，显示驾驶员误操作或系统故障信息，可以采用数码闪烁形式。

所述报警装置设置在仪表板上，对驾驶员误操作或系统故障进行报警，发出蜂鸣等声音。

所述驾驶员误操作或系统故障信息以代码形式存储在电控单元的逻辑存储单元中，可利用诊断仪来判读。

一种自动控制离合器系统的控制方法，其特征在于，包括下列步骤：

电控单元获得传感器信号采集装置采集的角位移信号α、β、γ、通讯网络获取车辆相关信号、操纵机构反馈的离合器位置传感器信号进行逻辑运算，向操纵机构输出控制信号，操纵机构驱动离合器分离机构实现离合器的分离或接合。

所述的逻辑运算基本原则是，当车辆档位在N时，车辆静止、制动踏板释放、N档保持设定时间条件以上同时满足时，离合器处于设定数值接合状态；踩制动踏板换档准备起步时，离合器马上由数值接合状态转入分离状态；否则离合器处于接合状态；在非N档位置时，离合器处于分离状态。

所述通讯网络4获取车辆相关信号包括车速Vs、发动机转速Es、发动机扭矩Et、节气门开度Tp、加速踏板位置Ap、制动踏板位置Bp。

所述的逻辑运算包括初始化、怠速、爬行、起步、行驶、换档、诊断、断电、跛行9个过程，符合条件时进行过程转换；

逻辑运算架构分为应用层15和物理层16；所述应用层15包括任务时序管理器模块17、离合器核心控制模块18、电机控制模块19、误操作保护模块20、错误管理器和诊断模块21、自学习功能模块22、实时数据记录模块23；物理层16包括CAN数据输入输出及接口模块24、操作系统模块25、I/O信号处理模块26、断电数据及内存管理模块27以及电控单元硬件初始化模块28；

运算逻辑包括主逻辑和辅逻辑，主逻辑以较高的晶振频率周期运行；辅逻辑以次高的晶振频率周期运行；主逻辑以发动机转速Es、发动机扭矩Et为初始参考，辅逻辑以节气门开度Tp、加速踏板位置Ap、制动踏板位置Bp以及车速Vs为支撑，同时参考传感器信号采集装置反馈的角位移信号，最终形成匹配车辆当前状态的离合器传递扭矩值，依据离合器传递扭矩值调用离合器目标位置控制程序，控制操纵机构驱动离合器分离机构实现离合器的自动分离或接合。

本发明包括：

(1)初始化、诊断及怠速之间的过程转换逻辑是：

初始化过程，操纵机构(3)极限位自学习未完成、档位自学习未完成、离合器咬点自学习未完成，转入诊断过程；操纵机构(3)极限位自学习完成、档位自学习完成、离合器咬点自学习完成，初始化结束，转入怠速过程；

诊断过程，操纵机构(3)极限位自学习完成、档位自学习完成、离合器咬点自学习完成，转入初始化过程；

(2)怠速及爬行之间的过程转换逻辑是：

怠速过程，在档(非N档)、不处于选换档状态、发动机转速大于熄火转速，则转入爬行过程；

爬行过程，处于选换挡过程或发动机转速大于规定数值时，则转入怠速过程；

(3)怠速、爬行及起步之间的过程转换逻辑是：

起步过程，处于选换档状态、车速小于规定数值，或者实施制动、车速小于规定数值，则转入爬行过程；在档(非N档)、车速小于规定数值，或者发动机转速小于规定数值，则转入怠速过程；

爬行过程，在档(非N档)、未实施制动、加速踏板开度大于规定数值、不处于选换档状态、发动机转速大于规定数值，则转入起步过程；

(4)爬行、起步及行驶之间的过程转换逻辑是：

起步过程，加速踏板开度大于规定数值、离合器接合形成稳定速比、发动机转速、车速大于规定值，则转入行驶过程；

行驶过程，发动机转速小于规定数值、加速踏板开度小于规定数值，则转入爬行过程；

(5)所述行驶与爬行之间的过程转换逻辑是：

爬行过程，离合器滑磨小于规定数值、发动机转速大于规定数值、车速大于规定数值、离合器完全接合，则转入行驶过程。

(6)换档与起步、爬行之间的过程转换逻辑是，

行驶过程，处于选换档状态，则转入换档过程；

换档过程，发动机转速小于规定数值、加速踏板小于规定数值，则转入爬行过程；未处于选换档、选换档完成且离合器接合、车速小于规定数值，则转入爬行过程；未处于选换档、选换档完成且离合器接合、车速大于规定数值，则转入行驶过程；在档(非N档)、加速踏板信号有效、档位为“R”时车速为0，如果是跛行模式，则转入跛行过程；如果是非跛行模式，则调用离合器接合控制程序；如果在N档并且处于选换档状态，则调用离合器分离控制程序；

(7)断电与初始化的过程转换逻辑是：

断电后，系统对相应的数据进行保存，离合器运动到完全接合位置；

(8)所述的跛行过程保持当前状态或者某一低档位行驶状态。

本发明的优点是：在不改变手动换档车辆手动档配置和离合器结构的前提下，只是利用所述的自动控制系统解放驾驶员的一只脚，拆除离合器踏板，操纵换挡手柄直接换入所需档位，其它自动控制功能与手自一体自动变速器的手动换档模式相同。自动控制系统具有自学习功能，模拟优秀驾驶员的离合器操纵习惯，配合起步爬行、加速换档、减速降档等工况始终保证顺畅发动机不熄火，换档时机由驾驶员自主掌控，有效避免换档期间动力中断带来的安全隐患。因此对于大多数尤其新驾驶员来说，可以更好地发挥动力传动系统的机械效率，实现省油效果。

附图说明

图1是本发明的系统原理框图；

图2是本发明电控单元的电路原理图；

图3是本发明控制方法的架构图；

图4是本发明控制方法的主流程逻辑图；

图5-1是本发明初始化与诊断之间过程转移逻辑图；

图5-2是本发明初始化与怠速之间过程转移逻辑图；

图6-1是本发明表示爬行与怠速之间过程转移逻辑图；

图6-2是本发明显示爬行时，依据标定的爬行初始扭矩值和目标扭矩值，通过离合器位置扭矩模型计算出对应的离合器位置目标值，标定偏差位置与接合或分离速率关系流程图；

图7-1是本发明的怠速、爬行及起步之间过程逻辑图；

图7-2是本发明根据发动机转速变化率，标定转速变化率与接合或分离速率关系，参考车速信号进行修正，确定接合或分离速率流程图；

图8-1是本发明表示起步与行驶、爬行之间过程转移逻辑图；

图8-2是本发明表示行驶与爬行、怠速之间过程转移逻辑图；

图9是本发明的换档与起步、爬行之间过程逻辑图；

图9-1是本发明表示行驶与换档、爬行之间过程转移逻辑图；

图9-2是本发明表示换档时离合器的控制逻辑图；

图9-3是本发明显示离合器控制程序中的控制目标参数的确定方法流程图；

图10是用于本发明的断电与初始化过程逻辑图；

图中标号：传感器信号采集装置1、电控单元2、操纵机构3、通讯网络4、档位显示器5、报警装置6、微处理单元7、数/模接口单元8、信号处理单元9、电机控制单元10、温度传感单元11、程序调试入口单元12、CAN信号收发单元13、逻辑存储单元14、应用层15、物理层16、任务时序管理器模块17、离合器核心控制模块18、电机控制模块19、误操作保护模块20、错误管理器和诊断模块21、自学习功能模块22、实时数据记录模块23、CAN数据输入输出及接口模块24、操作系统模块25、I/O信号处理模块26、断电数据及内存管理模块27、电控单元硬件初始化模块28。

具体实施方式

一种自动控制离合器系统，包括传感器信号采集装置1、电控单元2、操纵机构3、通讯网络4、档位显示器5以及报警装置6，离合器为车辆常规离合器，装配位置与工作机理相同，传感器信号采集装置1与电控单元2电联接并向其输出电信号；通讯网络4与发动机管理系统和电控单元2电联接，获得车辆相关信号并输出给电控单元2，电控单元2与通讯网络4和操纵机构3电联接，获取信号，存贮数据，经过逻辑运算向操纵机构3输出控制信号，并通过通讯网络4向发电机管理系统反馈信号；档位显示器5和报警装置6与通讯网络4电联接，并作为其信息输出装置。

所述的自动控制离合器系统是在传统的手动变速器的基础上增加自动控制离合器分离或接合功能，传感器信号采集装置1实时获取角位移信号并输出给电控单元2，通讯网络4实时获取车辆相关信号并输出给电控单元2，操纵机构3反馈离合器位置传感器信号给电控单元2，电控单元2根据传感器信号采集装置1反馈的角位移信号α、β、γ、通讯网络4反馈的车速Vs、发动机转速Es、发动机扭矩Et、节气门开度Tp、加速踏板位置Ap、制动踏板位置Bp和操纵机构3反馈的离合器位置传感器信号进行逻辑计算，制定控制方法并输出控制信号给操纵机构3，控制操纵机构3驱动离合器分离机构实现离合器的自动分离或接合。

档位显示器5设置在仪表板的窗口内，显示驾驶员误操作或系统故障信息，可以采用数码闪烁形式。

报警装置6设置在仪表板上，对驾驶员误操作或系统故障进行报警，发出蜂鸣等声音。

驾驶员误操作或系统故障信息以代码形式存储在电控单元2的逻辑存储单元14中，可利用诊断仪来判读。

一种自动控制离合器系统的控制方法，其特征在于，包括下列步骤：

电控单元获得传感器信号采集装置采集的角位移信号α、β、γ、通讯网络获取车辆相关信号、操纵机构反馈的离合器位置传感器信号进行逻辑运算，向操纵机构输出控制信号，操纵机构驱动离合器分离机构实现离合器的分离或接合。

所述的逻辑运算基本原则是，当车辆档位在N时，车辆静止、制动踏板释放、N档保持设定时间条件以上同时满足时，离合器处于设定数值接合状态；踩制动踏板换档准备起步时，离合器马上由数值接合状态转入分离状态；否则离合器处于接合状态；在非N档位置时，离合器处于分离状态。

所述通讯网络(4)获取车辆相关信号包括车速Vs、发动机转速Es、发动机扭矩Et、节气门开度Tp、加速踏板位置Ap、制动踏板位置Bp。

所述的逻辑运算包括初始化、怠速、爬行、起步、行驶、换档、诊断、断电、跛行9个过程，符合条件时进行过程转换；

逻辑运算架构分为应用层15和物理层16；所述应用层15包括任务时序管理器模块17、离合器核心控制模块18、电机控制模块19、误操作保护模块20、错误管理器和诊断模块21、自学习功能模块22、实时数据记录模块23；物理层16包括CAN数据输入输出及接口模块24、操作系统模块25、I/O信号处理模块26断电数据及内存管理模块27以及电控单元硬件初始化模块28；

运算逻辑包括主逻辑和辅逻辑，主逻辑以较高的晶振频率周期运行；辅逻辑以次高的晶振频率周期运行；主逻辑以发动机转速Es、发动机扭矩Et为初始参考，辅逻辑以节气门开度Tp、加速踏板位置Ap、制动踏板位置Bp以及车速Vs为支撑，同时参考传感器信号采集装置反馈的角位移信号，最终形成匹配车辆当前状态的离合器传递扭矩值，依据离合器传递扭矩值调用离合器目标位置控制程序，控制操纵机构驱动离合器分离机构实现离合器的自动分离或接合。

(1)初始化、诊断及怠速之间的过程转换逻辑是：

初始化过程，操纵机构3极限位自学习未完成、档位自学习未完成、离合器咬点自学习未完成，转入诊断过程；操纵机构3极限位自学习完成、档位自学习完成、离合器咬点自学习完成，初始化结束，转入怠速过程；

诊断过程，操纵机构3极限位自学习完成、档位自学习完成、离合器咬点自学习完成，转入初始化过程；

(2)怠速及爬行之间的过程转换逻辑是：

怠速过程，在档(非N档)、不处于选换档状态、发动机转速大于熄火转速，则转入爬行过程；

爬行过程，处于选换挡过程或发动机转速大于规定数值时，则转入怠速过程；

(3)怠速、爬行及起步之间的过程转换逻辑是：

起步过程，处于选换档状态、车速小于规定数值，或者实施制动、车速小于规定数值，则转入爬行过程；在档(非N档)、车速小于规定数值，或者发动机转速小于规定数值，则转入怠速过程；

爬行过程，在档(非N档)、未实施制动、加速踏板开度大于规定数值、不处于选换档状态、发动机转速大于规定数值，则转入起步过程；

(4)爬行、起步及行驶之间的过程转换逻辑是：

起步过程，加速踏板开度大于规定数值、离合器接合形成稳定速比、发动机转速、车速大于规定值，则转入行驶过程；

行驶过程，发动机转速小于规定数值、加速踏板开度小于规定数值，则转入爬行过程；

(5)所述行驶与爬行之间的过程转换逻辑是：

爬行过程，离合器滑磨小于规定数值、发动机转速大于规定数值、车速大于规定数值、离合器完全接合，则转入行驶过程。

(6)换档与起步、爬行之间的过程转换逻辑是，

行驶过程，处于选换档状态，则转入换档过程；

换档过程，发动机转速小于规定数值、加速踏板小于规定数值，则转入爬行过程；未处于选换档、选换档完成且离合器接合、车速小于规定数值，则转入爬行过程；未处于选换档、选换档完成且离合器接合、车速大于规定数值，则转入行驶过程；在档(非N档)、加速踏板信号有效、档位为“R”时车速为0，如果是跛行模式，则转入跛行过程；如果是非跛行模式，则调用离合器接合控制程序；如果在N档并且处于选换档状态，则调用离合器分离控制程序；

(7)断电与初始化的过程转换逻辑是：

断电后，系统对相应的数据进行保存，离合器运动到完全接合位置；

(8)所述的跛行过程保持当前状态或者某一低档位行驶状态。

下边结合附图对发明作进一步说明。

如图1所示，一种自动控制离合器系统，包括传感器信号采集装置1、电控单元2、操纵机构3、通讯网络4、档位显示器5以及报警装置6，该自动控制离合器系统是在传统的手动变速器的基础上增加自动控制离合器分离或接合功能，驾驶员操纵油门踏板和换档手柄，电控单元2根据传感器信号采集装置1反馈的角位移信号α、β、γ、通讯网络4获取的车速Vs、发动机转速Es、发动机扭矩Et、节气门开度Tp、加速踏板位置Ap、制动踏板位置Bp和操纵机构3反馈的离合器位置传感器信号进行逻辑计算，主逻辑以发动机转速Es、发动机扭矩Et为初始参考，辅逻辑以节气门开度Tp、加速踏板位置Ap、制动踏板位置Bp以及车速Vs为支撑，同时参考传感器信号采集装置1反馈的角位移信号，最终形成匹配车辆当前状态的离合器传递扭矩值。依据离合器传递扭矩值调用图2程序调试入口单元12中存储的离合器目标位置控制程序，控制操纵机构3驱动离合器分离机构实现离合器的自动分离或接合。通讯网络4可以是车辆固有的通讯网络，也可以是匹配本自动控制离合器系统独立存在的网络。档位显示器5设置在仪表板的窗口内，显示驾驶员误操作或系统故障，可以采用数码闪烁形式。报警装置6设置在仪表板上，对驾驶员误操作或系统故障进行报警，发出蜂鸣等声音。驾驶员误操作或系统故障信息以代码形式存储在图2逻辑存储单元14中，可利用诊断仪来判读。结合变速器中同步器的工作原理，降档过程中，离合器不分离、动力不中断，不损伤同步器；而升档过程中，如果离合器不分离、动力不中断，会损伤同步器。所以，控制方法基于这一基本原理出发，当车辆静止、制动踏板释放、N档保持设定时间以上这些条件同时满足时，离合器将处于设定数值接合状态，而踩制动踏板换档准备起步时，离合器马上由数值接合状态转入分离状态，否则离合器处于接合状态，离合器位置状态设为“1”；在非N档位置时，离合器处于分离状态，离合器位置状态设为“0”。

如图2所示，本发明涉及到的这种实施例下的电控单元2的硬件逻辑单元，包含微处理单元7、数/模接口单元8、信号处理单元9、电机控制单元10、温度传感单元11、程序调试入口单元12、CAN信号收发单元13以及逻辑存储单元14，其间为电路联接，并集成在电路板上。系统检测到电源上电，有钥匙为钥匙上电，无钥匙为一键启动，微处理单元7发出采集信号指令，信号处理单元9立即采集到经数/模接口单元8转换过的点火开关信号、离合器位置传感器信号、换档意图传感器信号、选档传感器信号、换档传感器信号以及通讯网络4获取的并经CAN信号收发单元13处理的发动机转速Es、加速踏板位置Ap、发动机扭矩Et、车速Vs、制动踏板位置Bp、节气门开度Tp，迅速判别当前车辆状态、离合器位置、选换档状态、档位状态并进行离合器位置初始化，与此同时程序调试入口单元12开始进行软件初始化，并将相关数据存储到逻辑存储单元14中，通过预先设定的相关控制方法的边界条件，一旦判别车辆状态后迅速跳转到程序调试入口单元12对应的软件控制模块，调用相应的离合器目标位置控制程序，向电机控制单元10发出前进或后退指令，驱动操纵机构3，实现离合器的自动控制，温度传感单元11实时监控对应零部件的温度状态，超出预设阀值时向微处理单元7发出预警提示，微处理单元7依据温度边界条件实时从程序调试入口单元12中调用对应的控制程序来对离合器进行热保护和对自动控制离合器系统自身进行热保护。

如图3所示，控制方法的整体架构分为应用层15和物理层16，应用层15包括任务时序管理器模块17、离合器核心控制模块18、电机控制模块19、误操作保护模块20、错误管理器和诊断模块21、自学习功能模块22、实时数据记录模块23；物理层16包括CAN数据输入输出及接口模块24、操作系统模块25、I/O信号处理模块26、断电数据及内存管理模块27以及电控单元硬件初始化模块28。操作系统模块25和任务时序管理器模块17驱动任务的执行、控制硬件接口输入或输出；主要控制逻辑以较高的晶振频率周期运行；其它控制逻辑以次高的晶振频率周期运行；主逻辑在离合器核心控制模块18和电机控制模块19模块中实现，辅逻辑在其他模块中实现。自学习功能模块22负责在车辆下线前的系统相关状态的自学习和车辆使用一段时间后在实际使用过程中的运行自学习。实时数据记录模块23实时记录各模块间运行的相关过程数据并及时通过CAN数据输入输出及接口模块24与通讯网络4和电机控制模块19进行实时数据交互；I/O信号处理模块26实时处理离合器核心控制模块18和电机控制模块19与操作系统模块25之间交互的数据并反馈给其他相应模块；断电数据及内存管理模块27负责系统断电后的实时数据存储及系统运行过程中所需内存的分配；电控单元硬件初始化模块28负责在系统检测上电后确保所有涉及的电控硬件进行上电检测，并将检测反馈给错误管理和诊断模块21，经判定后反馈给误操作保护模块20或其他相应模块，系统在整个运行过程中都在错误管理器和诊断模块21的监控下，实时的将监控结果反馈给相应的模块进行实时控制调整。

如图4所示，控制方法定义了9个过程来描述整车的运行工况。它们分别是：初始化、怠速、爬行、起步、行驶、换档、诊断、跛行、断电。每个过程结束后输出离合器控制的目标位置和目标接合或分离速率，用于指导离合器的自动控制。其过程转换逻辑见图5-图10所示。

如图5-1为初始化与诊断之间过程转移逻辑，初始化过程，操纵机构3极限位自学习未完成、档位自学习未完成、离合器咬点自学习未完成，初始化失败，转入诊断过程；诊断过程，操纵机构3极限位自学习完成、档位自学习完成、离合器咬点自学习完成，转入初始化过程；图5-2为初始化与怠速之间过程转移逻辑，操纵机构3极限位自学习完成、档位自学习完成、离合器咬点自学习完成，初始化结束，转入怠速过程。怠速过程，电控单元2将控制离合器进行分离，离合器位置立即设置到离合器完全分离位置，为车辆的爬行和起步做好准备；如果发动机转速低于熄火转速，则转入熄火保护；发动机转速高于熄火转速、在档(非N档)、不处于选换档状态，转入爬行过程。

如图6-1表示爬行与怠速之间过程转移逻辑，所有低速行驶都从爬行状态开始。在怠速过程下的预爬行模式，给离合器设置了一个位置初始值，这个初始值使得离合器刚刚能够传递扭矩，为初始扭矩位置。起步前，根据发动机扭矩的大小计算出离合器能够传递相应扭矩的最大接合位置，为最终扭矩位置，这一点附近要以较慢的速度控制离合器的接合。发动机转速低于熄火转速时进入熄火保护状态，踩制动踏板进入制动保护状态，怠速过程下，在档(非N档)、不处于选换档状态、发动机转速大于熄火转速，则转入爬行过程；爬行过程下，处于选换挡过程或者发动机转速小于等于规定数值时，则转入怠速过程。图6-2显示，爬行时，依据标定的爬行初始扭矩值和目标扭矩值，通过离合器位置扭矩模型计算出对应的离合器位置目标值，标定偏差位置与接合或分离速率关系，目标离合器位置和接合或分离速率作为控制目标，离合器控制程序依据控制目标计算值控制离合器实现控制目标。

如图7-1表示起步与爬行、怠速之间过程转移逻辑。起步过程是低速行驶向正常行驶的过渡过程，驾驶员踏下加速踏板即触发起步过程，离合器的位置首先设定在根据发动机输出扭矩计算的初始目标扭矩值上，达到目标扭矩点，离合器的目标位置能够和发动机输出扭矩匹配，起步离合器的接合或分离速率依赖于档位、车速、发动机转速以及发动机转速变化率。熄火保护和制动保护通过“起步→爬行→怠速”实现。起步时，发动机输出扭矩，通过离合器位置扭矩模型计算出对应的离合器位置目标值。发动机处于稳定转速以下，输出扭矩视为“0”。起步过程下，车速小于规定数值、处于选换档状态，或者车速小于规定数值、实施制动，则转入爬行过程；在档(非N档)、车速小于规定数值，或者发动机转速小于规定数值，则转入怠速过程；爬行过程下，在档(非N档)、未实施制动、加速踏板开度大于规定数值、不处于选换档状态、发动机转速大于规定数值，则转入起步过程。如图7-2显示，根据发动机转速变化率，标定转速变化率与接合或分离速率关系，参考车速信号进行修正，确定接合或分离速率。将离合器位置、接合或分离速率作为控制目标，电控单元控制离合器实现控制目标；

表1发动机转速变化率与离合器接合速率对照表

如图8-1表示起步与行驶、爬行之间过程转移逻辑。起步过程下，加速踏板开度大于规定数值、离合器接合形成稳定速比，起步结束，起步完成后发动机转速、车速大于规定值，则转入行驶过程。图8-2表示行驶与爬行、怠速之间过程转移逻辑。爬行过程下，离合器滑磨小于规定数值、发动机转速大于规定数值、车速大于规定数值、离合器完全接合，则转入行驶过程；行驶过程下，发动机转速小于规定数值、加速踏板开度小于规定数值，则转入爬行过程。行驶过程根据发动机的扭矩输出，离合器的位置设定了与各档位匹配的扭矩传递期望值，来保证电机能够在行驶状态中保持稳定。但在换档之前也能够使电机向离合器分离方向运动。离合器的接合速率或分离速率在行驶的各种条件下都是常值。图中显示行驶过程与起步过程、爬行过程的转移关系。熄火保护和制动保护通过“行驶→爬行→怠速”实现。行驶时，依据发动机输出扭矩，经过处理后形成离合器的目标控制扭矩，再通过离合器位置扭矩图计算出对应的离合器位置目标值，标定接合或分离速率作为控制参数。将离合器位置、接合或分离速率作为控制目标，电控单元2控制离合器实现控制目标。

如图9-1所示，当换档意图传感器获悉换档手柄有换档动作或者选、换档位置传感器获悉档位状态已经不在原来档位时，进入换档过程。一旦进入换档过程，离合器将处于完全分离位置来保证换档手柄能够运转自如，这样驾驶员就能够换入目标档位。一旦目标档位有效，离合器重新接合，恢复到正常行驶过程。熄火保护和制动保护通过“换档→爬行→怠速”实现。行驶过程，处于选换档状态，则转入换档过程；发动机转速小于规定数值、加速踏板小于规定数值，则转入爬行过程；换档过程下，未处于选换档、选换档完成且离合器接合、车速大于规定数值，则转入行驶过程；未处于选换档、选换档完成且离合器接合、车速小于规定数值，则转入爬行过程。出现误操作，则转入误操作保护。图9-2表示换档时离合器的控制逻辑。离合器分离位置为目标离合器位置，离合器目标值与实际值的偏差与分离速率标定为表，查表定目标速率，最后赋值给离合器控制程序实现离合器分离控制，在非N档、加速踏板信号有效、档位为“R”时车速为0，如果是跛行模式，则转入跛行过程；如果是非跛行模式，则调用离合器接合控制程序。如果在N档并且处于选换档状态，则调用离合器分离控制程序。图9-3显示离合器控制程序中的控制目标参数的确定方法。离合器位置目标值根据发动扭矩信号、离合器扭矩模型转换成离合器位置控制目标值。离合器接合或分离速率由加速踏板开度、车速为参考值，建立接合或分离速率与两个参数的对照表，进行确定。

表2接合或分离速率与两个参数的对照表

如图4所示，诊断是贯穿于整个控制方法过程中，实时监控每个状态的运行是否正常，是否符合预先设定的相关边界条件，参考整车故障诊断优先级别，定义所述的自动控制离合器系统相应的诊断优先级别，一旦触发边界条件，故障诊断模块就会调用相应的诊断控制程序；与此同时，跛行模块开始触发，支撑诊断控制程序的实施，确保车辆在突发故障时能够避免或降低安全事故的发生。

跛行是确保车辆在发生故障后且专业维修人员无法及时到现场处理前的一种临时应急控制方法。依据跛行边界条件，自动控制离合器系统保持当前状态或者以某一低档位行驶状态配合整车及其它子系统协同使车辆行驶到就近的维修店或安全的驻车位置，电话救援或者电话寻求远程技术支持。

如图10所示，断电后，需确定发动机停止转动后，接合离合器。同时系统对相应的数据进行保存。这个状态的目的是使系统断电过程是可控的，旋转点火钥匙至“关闭”位置后(一键启动为按下“START/STOP”键后)，离合器完全接合，车辆进入驻车状态。当点火钥匙关闭(或按下“START/STOP”键后)，断电程序启动。电控单元2继续保持微处理单元7的工作状态，直到所有的数据储存完毕，离合器运动到完全接合位置。

虽然为了说明发明的目的而详细叙述了上述实施例，但是熟悉本技术领域的人士在不背离本发明权利要求书所阐述的范围和精神实质的情况下，完全可以对上述实施例作种种变化，增删或等效替代，因此本发明绝不限于上述实施例。

Claims (1)

1.一种自动控制离合器系统的控制方法，其特征在于，包括下列步骤：

电控单元获得传感器信号采集装置采集的角位移信号α、β、γ、通讯网络获取车辆相关信号、操纵机构反馈的离合器位置传感器信号进行逻辑运算，向操纵机构输出控制信号，操纵机构驱动离合器分离机构实现离合器的分离或接合；具体包括：

(1)初始化、诊断及怠速之间的过程转换逻辑是：

初始化过程，操纵机构极限位自学习未完成、档位自学习未完成、离合器咬点自学习未完成，转入诊断过程；操纵机构极限位自学习完成、档位自学习完成、离合器咬点自学习完成，初始化结束，转入怠速过程；

诊断过程，操纵机构极限位自学习完成、档位自学习完成、离合器咬点自学习完成，转入初始化过程；

(2)怠速及爬行之间的过程转换逻辑是：

怠速过程，在档(非N档)、不处于选换档状态、发动机转速大于熄火转速，则转入爬行过程；

爬行过程，处于选换挡过程或发动机转速大于规定数值时，则转入怠速过程；

(3)怠速、爬行及起步之间的过程转换逻辑是：

起步过程，处于选换档状态、车速小于规定数值，或者实施制动、车速小于规定数值，则转入爬行过程；在档(非N档)、车速小于规定数值，或者发动机转速小于规定数值，则转入怠速过程；

爬行过程，在档(非N档)、未实施制动、加速踏板开度大于规定数值、不处于选换档状态、发动机转速大于规定数值，则转入起步过程；

(4)爬行、起步及行驶之间的过程转换逻辑是：

起步过程，加速踏板开度大于规定数值、离合器接合形成稳定速比、发动机转速、车速大于规定值，则转入行驶过程；

行驶过程，发动机转速小于规定数值、加速踏板开度小于规定数值，则转入爬行过程；

(5)所述行驶与爬行之间的过程转换逻辑是：

爬行过程，离合器滑磨小于规定数值、发动机转速大于规定数值、车速大于规定数值、离合器完全接合，则转入行驶过程；

(6)换档与起步、爬行之间的过程转换逻辑是，

行驶过程，处于选换档状态，则转入换档过程；

换档过程，发动机转速小于规定数值、加速踏板小于规定数值，则转入爬行过程；未处于选换档、选换档完成且离合器接合、车速小于规定数值，则转入爬行过程；未处于选换档、选换档完成且离合器接合、车速大于规定数值，则转入行驶过程；在档(非N档)、加速踏板信号有效、档位为“R”时车速为0，如果是跛行模式，则转入跛行过程；如果是非跛行模式，则调用离合器接合控制程序；如果在N档并且处于选换档状态，则调用离合器分离控制程序；

(7)断电与初始化的过程转换逻辑是：

断电后，系统对相应的数据进行保存，离合器运动到完全接合位置；

(8)所述的跛行过程保持当前状态或者某一低档位行驶状态。

Images