CN112576739B - 自动控制具有伺服辅助变速箱的动力传动系统的方法 - Google Patents

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Abstract

一种对具有伺服辅助变速箱(7)的动力传动系统(6)进行自动控制的方法，该方法包括以下步骤：测量内燃机(4)的转速(ωE)；当内燃机(4)的转速(ωE)达到下限阈值(TH下)时，自主地且与驾驶员的干预无关地切换至更低档位；当内燃机(4)的转速(ωE)达到上限阈值(TH上)时，自主地且与驾驶员的干预无关地切换至更高档位；在第一时刻(t1)检测加速踏板(22)的释放；从第一时刻(t1)开始等待时间间隔(TO)直到第二时刻(t2)，第二时刻(t2)在第一时刻(t1)之后；以及从第二时刻(t2)开始增大下限阈值(TH下)的值直到后续压下加速踏板(22)为止。

Description

自动控制具有伺服辅助变速箱的动力传动系统的方法
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2019年9月30日提交的意大利专利申请第102019000017519号的优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及一种对具有伺服辅助变速箱的动力传动系统进行自动控制的方法。
本发明有利地应用在具有双离合器式伺服辅助变速箱的动力传动系统中，在下面的描述中将对此进行明确的引用，而不会因此丧失一般性。
背景技术
具有双离合器式伺服辅助变速箱的动力传动系统包括：一对主轴，它们彼此同轴、彼此独立并且插入到彼此之中；同轴的两个离合器，其各自被设计为将相应的主轴连接至内燃机的驱动轴；以及至少一个副轴，其将运动传递至驱动轮并且可以通过各自限定一个档位的相应的齿轮系耦合至主轴。
在换档期间，当前档位使副轴耦合至一个主轴，而后续档位使副轴耦合至另一个主轴；结果，通过使两个离合器交替(即，通过使与当前档位相关联的离合器打开并且同时使与后续档位相关联的离合器闭合)来进行换档。
当动力传动系统以自动模式运行时，即当不是通过驾驶员请求换档而是由动力传动系统的控制单元自主决定时(模拟自动变速箱的行为)，以及当道路车辆1以中等速度行进时(即，道路车辆1以非高性能模式驾驶)，通常使用“高”档位，以允许内燃机以低速运行(例如，在大约1500至3000转/分钟的范围内)，从而最大程度地减少燃油消耗。在这些情况下，动力传动系统的控制单元使用下限阈值和上限阈值：当内燃机的转速低于下限阈值时，进行降档(即，接合新的更低的档位)，而当内燃机的转速超过上限阈值时，进行升档(即，接合新的更高的档位)。
下限阈值不能太接近上限阈值，以避免档位之间所谓的“颤动”：如果在以自动方式确定的升档期间(即，由于内燃机的转速达到上限阈值)驾驶员释放加速踏板，则内燃机的转速可能迅速下降以至于在完成换档之前就达到下限阈值(如果下限阈值太接近上限阈值)，在这种情况下，升档被中止，从而导致上述的档位之间的“颤动”。这种档位“颤动”现象非常令人讨厌并且是非常不希望的，因而为了避免这种情况需要在下限阈值和上限阈值之间保持指定的距离。
上限阈值应尽可能低，以便降低内燃机的平均转速，并因此减少内燃机的消耗；因此，为了使上限阈值低并且同时使下限阈值适当远离上限阈值，必须将下限阈值设置在最小rpm(即，确保内燃机正常运行的内燃机的最小转速)附近。
然而，当下限阈值接近最小rpm时，当驾驶员在内燃机的转速高时释放加速踏板时，存在降档过度延迟；举例来说，假设在伺服辅助变速箱中接合高档位并且内燃机以3000转/分钟的速度运转：当释放加速踏板时，使内燃机减速到其达到下限阈值(接近最小rpm)需要较长时间，并且这种等待时间可能结果是“毫无意义地”过长，从而给驾驶员留下道路车辆响应过慢的印象。
专利US8406968B2描述了一种对具有伺服辅助变速箱的动力传动系统进行自动控制的方法。该控制方法需要在内燃机的转速达到下限阈值时自主地且与驾驶员的干预无关地进行降档，并且在内燃机的转速达到上限阈值时自主地且与驾驶员的干预无关地进行升档。
发明内容
本发明的目的是提供一种对具有伺服辅助变速箱的动力传动系统进行自动控制的方法，该方法没有上述缺点，同时实施起来容易且经济。
根据本发明，提供了一种对具有伺服辅助变速箱的动力传动系统进行自动控制的方法，该控制方法包括以下步骤：
测量内燃机的转速；
当内燃机的转速达到下限阈值时，自主地且与驾驶员的干预无关地切换至更低档位；以及
当内燃机的转速达到上限阈值时，自主地且与驾驶员的干预无关地切换至更高档位。
所述控制方法的特征在于其还包括以下步骤：
在第一时刻检测加速踏板的释放；
从第一时刻开始等待时间间隔直到第二时刻，第二时刻在第一时刻之后；以及
如果在第二时刻内燃机的转速仍然超过下限阈值，则从该时刻开始直到后续压下加速踏板为止增大下限阈值的值。
所附权利要求描述了本发明的优选实施方式，并且形成了说明书的组成部分。
附图说明
现在将参照示出本发明的非限制性实施方式的附图来描述本发明，其中：
图1是根据本发明的控制方法进行控制的、设置有具有双离合器式伺服辅助变速箱的动力传动系统的后轮驱动道路车辆的示意性平面图；
图2是图1的动力传动系统的示意图；并且
图3和图4示出了根据两个不同的实施方式的在释放加速踏板后执行某些降档期间内燃机转速的时间发展。
具体实施方式
在图1中，附图标记1总体上表示道路车辆(特别是汽车)，其具有两个前从动(即，非驱动)轮2和两个后驱动轮3。在前部位置具有内燃机4，该内燃机4具有驱动轴5，该驱动轴5产生通过动力传动系统6传递至驱动轮3的转矩。动力传动系统6包括设置在后轮驱动组件中的双离合器式伺服辅助变速箱7以及将驱动轴5连接至双离合器式伺服辅助变速箱7的输入端的传动轴8。双离合器式伺服辅助变速箱7以轮系方式连接至自锁差速器9，一对半轴10起始于该自锁差速器9、各自与驱动轮3成一体。
道路车辆1包括：发动机4的控制单元11，其控制发动机4；动力传动系统6的控制单元12，其控制动力传动系统6；以及总线线路13，其例如根据CAN(汽车局域网)协议而制造、扩展到整个道路车辆1并且允许两个控制单元11和12彼此通信。换言之，发动机4的控制单元11和动力传动系统6的控制单元12连接至总线线路13，并因此可以借助于通过总线线路13发送的信息彼此通信。此外，发动机4的控制单元11和动力传动系统6的控制单元12可以通过专用同步电缆14直接彼此连接，该专用同步电缆14能够在没有由总线线路13引起的延迟的情况下直接将信号从动力传动系统6的控制单元12传输到发动机4的控制单元11。替代地，可以不存在同步电缆14，并且两个控制单元11和12之间的所有通信都可以使用总线线路13进行交换。
根据图2，双离合器式伺服辅助变速箱7包括一对主轴15，它们彼此同轴、彼此独立并且插入到彼此之中。此外，双离合器式伺服辅助变速箱7包括同轴的两个离合器16，它们各自被设计为通过传动轴8的介入而将相应的主轴15连接至内燃机4的驱动轴5；每个离合器16都是油浴式离合器，因此是受到压力控制的(即，离合器16的打开/闭合程度由离合器16内的油的压力确定)；根据替代实施方式，每个离合器16都是干式离合器，因此是受到位置控制的(即，离合器16的打开/闭合程度由离合器16的可动元件的位置确定)。双离合器式伺服辅助变速箱7包括连接至差速器9的单个副轴17，其将运动传递至驱动轮3；根据替代和等效的实施方式，双离合器式伺服辅助变速箱7包括两个副轴17，它们均连接至差速器9。
双离合器式伺服辅助变速箱7具有用罗马数字表示的七个前进档位(一档I、二档II、三档III、四档IV、五档V、六档VI和七档VII)和倒退档位(用R表示)。主轴15和副轴17通过多个齿轮系彼此机械耦合，每个齿轮系限定相应的档位并且包括固定在主轴15上的主齿轮18和固定在副轴17上的副齿轮19。为了使双离合器式伺服辅助变速箱7正确运行，所有奇数档位(一档I、三档III、五档V、七档VII)都耦合至同一主轴15，而所有偶数档位(二档II、四档IV和六档VI)都耦合至另一个主轴15。
每个主齿轮18通过花键连接至相应的主轴15以便始终与主轴15以一体的方式旋转，并且与相应的副齿轮19永久地啮合；另一方面，每个副齿轮19以空转的方式安装在副轴17上。此外，双离合器式伺服辅助变速箱7包括四个同步器20，它们各自同轴地安装在副轴17上、设置在两个副齿轮19之间并且被设计为被操作为使相应的两个副齿轮19交替固定到副轴17上(即，交替地使相应的两个副齿轮19成角度地与副轴17成为一体)。换言之，每个同步器20可以在一个方向上移动以将一个副齿轮19固定到副轴17上，或者可以在另一个方向上移动以将另一个副齿轮19固定到副轴17上。
双离合器式变速箱7包括连接至差速器9的单个副轴17，其将运动传递至驱动轮3；根据替代和等效的实施方式，双离合器式变速箱7包括均连接至差速器9的两个副轴17。
根据图1，道路车辆1包括容纳用于驾驶员的驾驶位置的乘员舱；驾驶位置包括：座椅(未被示出)；方向盘21；加速踏板22；制动踏板23；以及两个拨片换档器24和25，它们控制双离合器式伺服辅助变速箱7并连接至方向盘21的相对两侧。升档拨片换档器24由驾驶员操作(借助于短压力)以请求升档(即，接合比当前档位更高并与当前档位相邻的新档位)，而降档拨片换档器25由驾驶员操作(借助于短压力)以请求降档(即，接合比当前档位更低并与当前档位相邻的新档位)。
在使用中，动力传动系统6可以通过自动模式运行，即，换档不是由驾驶员通过拨片换挡器24和25请求的，而是由动力传动系统6的控制单元12自主决定(模拟自动变速箱的行为)。根据图3，当动力传动系统6以自动模式运行时，动力传动系统6的控制单元12使用下限阈值TH下和上限阈值TH上：当内燃机4的转速ωE下降到低于下限阈值TH下时，(自主地且与驾驶员的干预无关地)进行降档(即，接合新的更低的档位)，而当内燃机4的转速ωE超过上限阈值TH上时，(自主地且与驾驶员的干预无关地)进行升档(即，接合新的更高的档位)。
此外，动力传动系统6的控制单元12在时刻t1检测加速踏板22的释放(即，驾驶员在时刻t1释放加速踏板22)，并且从时刻t1开始等待时间间隔TO(通常具有几秒钟的时长，例如时间间隔TO可以持续2-6秒)直到第二时刻t2，其在时刻t1之后(并且与时刻t1相隔时间间隔TO)；最后，在时刻t2，动力传动系统6的控制单元12增大下限阈值TH下的值直到后续压下加速踏板22为止(在内燃机4在第二时刻t2的转速ωE仍然超过下限阈值TH下的情况下，但是一般而言总是在时间间隔TO的时长被选择为使得其长度不足以引起道路车辆1大幅减速时发生这种情况)。即，下限阈值TH下在时刻t2之前具有标准值(在图3中示出为较低)，并且在时刻t2之后具有高于标准值VS的增大值VA(在图3中示出为较高)；举例来说，标准值VS可以等于850-950转/分钟，而增大值可以等于1400-1600转/分钟。
下限阈值TH下被减小并在后续压下加速踏板22之后再次采取标准值VS；即，后续压下加速踏板22使下限阈值TH下“重置”，其重新具有标准值。
根据优选实施方式，如果在时刻t2内燃机4的转速ωE大于或等于增大值VA，则在时刻t2使下限阈值TH下变为增大值VA(根据图3)；另一方面，如果在时刻t2内燃机4的转速ωE小于增大值VA，则在时刻t2使下限阈值TH下变为等于内燃机4在第二时刻t2的转速ωE的临时值V*(根据图4)，因此下限阈值TH下的临时值V*小于增大值VA(在这种情况下，再次地，后续压下加速踏板22使下限阈值TH下“重置”，其重新具有标准值。)
根据优选实施方式，时间间隔TO的时长是可变的，并且优选根据制动踏板23的下压量而变化；即，动力传动系统6的控制单元12测量制动踏板23的下压量(例如，通过检测制动系统的液压回路中的制动流体的压力)，并基于制动踏板23的下压量而改变时间间隔TO的时长。特别地，时间间隔TO的时长随着制动踏板23的下压量增大而减小，即，制动踏板23的下压量越大，时间间隔TO的时长越短。
如上所述，时间间隔TO的时长被选择为使得使其长度不足以引起道路车辆1的大幅减速，因此使得在时刻t2(即，自释放加速踏板22的时刻t1开始经过了时间间隔TO之后)内燃机4的转速ωE仍然超过下限阈值TH下，并因此自释放加速踏板22的时刻t1开始尚未进行任何降档。
根据图3，直到时刻t1为止加速踏板22都被压下(参见下方图示，其示出了加速踏板22的位置GAS)，因此，内燃机4的转速ωE直到时刻t1为止都增大。在时刻t1，释放加速踏板22，然后动力传动系统6的控制单元12从时刻t1开始等待时间间隔TO直到下限阈值TH下的值增大的时刻t2。在后续的时刻t3、t4和t5，每当内燃机4的转速ωE达到下限阈值TH下(等于增大值VA)时就自动进行降档。应指出的是，下限阈值TH下直到时刻t2为止都等于标准值VS，并且在时刻t2之后等于增大值VA。如果在时刻t5之后再次压下加速踏板22，则下限阈值TH下将会回到标准值VS。
根据图4，直到时刻t1为止加速踏板22都被压下(参见下方图示，其示出了加速踏板22的位置GAS)，因此，内燃机4的转速ωE直到该时刻t1为止都增大。在时刻t1，释放加速踏板22，然后动力传动系统6的控制单元12从时刻t1开始等待时间间隔TO直到下限阈值TH下的值增大的时刻t2；在时刻t2，内燃机4的转速ωE小于增大值，因此在时刻t2使下限阈值TH下变为临时值V*，其等于内燃机4在时刻t2的转速ωE(因此，下限阈值TH下的临时值V*小于增大值VA)。结果，在时刻t2自动进行降档(因为下限阈值TH下等于内燃机4在时刻t2的转速ωE)。在后续时刻t3和t4，每当内燃机4的转速ωE达到下限阈值TH下(等于临时值V*并且小于增大值VA)时就自动进行降档。应指出的是，下限阈值TH下直到时刻t2为止都等于标准值VS，并且在时刻t2之后更大(尽管小于增大值VA)。如果在时刻t4之后再次压下加速踏板22，则下限阈值TH下将会回到标准值VS。
即使道路车辆1的动力传动系统6具有单离合器式伺服辅助变速箱，上面公开的内容也可以在没有显著更改的情况下适用。
上述控制方法具有不同的优点。
首先，上述控制方法允许阈值TH下保持得非常低(接近最小rpm)，但是避免了上文所述的在驾驶员释放加速踏板22时档位之间的“颤动”；实际上，上述控制方法仅在需要时才增大下限阈值TH下，从而由此避免上文所述的在驾驶员释放加速踏板22时档位之间的“颤动”。
此外，上述控制方法以通常被驾驶员认为是“自然的”(即，对应于驾驶员的期望)、驾驶员所赞赏的方式来控制双离合器伺服辅助变速箱7。
最后，上述控制方法的实施容易且经济，因为执行该方法仅需有限的存储空间和较低的计算能力。
附图标记列表
1 道路车辆
2 前轮
3 后轮
4 发动机
5 驱动轴
6 动力传动系统
7 变速箱
8 传动轴
9 差速器
10 半轴
11 发动机控制单元
12 动力传动系统控制单元
13 总线线路
14 同步电缆
15 主轴
16 离合器
17 副轴
18 主齿轮
19 副齿轮
20 同步器
21 方向盘
22 加速踏板
23 制动踏板
24 升档拨片换档器
25 降档拨片换档器
ωE 转速
ωA 转速
ωB 转速
t1 时刻
t2 时刻
t3 时刻
t4 时刻
t5 时刻
TO 时间间隔
GAS 加速踏板的位置
TH下 下限阈值
TH上 上限阈值
VS 标准值
VA 增大值
V* 临时值

Claims (10)

1.一种对具有伺服辅助变速箱(7)的动力传动系统(6)进行自动控制的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：
测量内燃机(4)的转速(ωE)；
当内燃机(4)的转速(ωE)达到下限阈值(TH下)时，自主地且与驾驶员的干预无关地切换至更低档位；以及
当内燃机(4)的转速(ωE)达到上限阈值(TH上)时，自主地且与驾驶员的干预无关地切换至更高档位，
其特征在于，所述控制方法还包括以下步骤：
在第一时刻(t1)检测加速踏板(22)的释放；
从第一时刻(t1)开始等待时间间隔(TO)直到第二时刻(t2)，所述第二时刻(t2)在第一时刻(t1)之后；以及
如果在第二时刻(t2)内燃机(4)的转速(ωE)仍然超过下限阈值(TH下)，则从第二时刻(t2)开始增大下限阈值(TH下)的值直到后续压下加速踏板(22)为止。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，下限阈值(TH下)在第二时刻(t2)之前具有标准值(VS)，并且在第二时刻(t2)之后具有大于标准值(VS)的增大值(VA)。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，下限阈值(TH下)被减小并在后续压下加速踏板(22)之后再次采取标准值(VS)。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：
如果在第二时刻(t2)内燃机(4)的转速(ωE)大于或等于增大值(VA)，则在第二时刻(t2)使下限阈值(TH下)变为增大值(VA)；以及
如果在第二时刻(t2)内燃机(4)的转速(ωE)小于增大值(VA)，则在第二时刻(t2)使下限阈值(TH下)变为等于内燃机(4)在第二时刻(t2)的转速(ωE)的临时值(V*)。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括以下步骤：
如果在第二时刻(t2)内燃机(4)的转速(ωE)小于增大值(VA)，则在第二时刻(t2)自主地且与驾驶员的干预无关地切换至更低档位。
6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括以下步骤：
如果在第二时刻(t2)内燃机(4)的转速(ωE)小于增大值(VA)，则在第二时刻(t2)自主地且与驾驶员的干预无关地切换至更低档位。
7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，时间间隔(TO)的时长是可变的。
8.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括以下步骤：
测量制动踏板(23)的下压量；以及
基于制动踏板(23)的下压量来改变时间间隔(TO)的时长。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，随着制动踏板(23)的下压量增大，时间间隔(TO)的时长减小。
10.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，时间间隔(TO)的时长被选择为使得内燃机(4)的转速(ωE)在第二时刻(t2)仍然超过下限阈值(TH下)，因此自第一时刻(t1)开始尚未进行任何更低档位的变换。
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