CN112576740B - 道路车辆的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种道路车辆(1)的控制方法，当道路车辆(1)在内燃发动机(4)开启的情况下停止时，所述控制方法包括以下步骤：挂上与第一离合器(16A)相关联的前进档；挂上与第二离合器(16B)相关联的倒车档(R)，第二离合器(16B)不同于并且独立于第一离合器(16A)；使第一离合器(16A)闭合以使第一离合器(16A)传递第一转矩(TA)；以及使第二离合器(16B)闭合以使第二离合器(16B)传递第二转矩(TB)，该第二转矩(TB)等于第一转矩(TA)乘以倒车档(R)的传动比与前进档的传动比之间的商。

Description

道路车辆的控制方法
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102019000017504的优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及具有双离合器式伺服辅助变速箱并且在内燃发动机开启的情况下停止的道路车辆的控制方法。
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，彼此独立并且彼此插入；同轴的两个离合器，每个离合器被设计为将相应的主轴连接至内燃发动机的驱动轴；以及至少一个副轴，该副轴将运动传递至驱动轮并且可以通过相应的齿轮系联接至主轴，每个齿轮系限定一个档。
在换档期间，当前档使副轴联接至主轴，而后续的档使副轴联接至另一个主轴；结果，通过使两个离合器交替(即，通过使与当前档相关联的离合器松开并且同时使与后续的档相关联的离合器闭合)来进行换档。
当道路车辆在内燃发动机开启的情况下停止时(例如，在内燃发动机开启之后立即停止或在由交通造成的停顿期间更频繁地停止)，内燃发动机具有非常低的转速(即，它“空转”)并且可能具有燃烧不规则的特征(尤其是当内燃发动机被设计为以非常高的转速产生非常大的最大功率时)。当内燃发动机的转速非常低时发生的燃烧不规则现象会产生转矩/速度振荡，该振荡有时会因共振现象而加剧，该共振现象可能导致机械噪声(通常用“卵石声音”表示)，这种噪声可能被驾驶员感知到(还因为没有可以“掩盖”的其他噪声，因为道路车辆停止并且内燃发动机的转速非常低)。
专利申请US2011284336A1描述了一种减小空档时、特别是传动轴通过具有一定间隙的花键连接而连接至驱动轴时在机动车辆的动力传动系统中产生的噪声的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有双离合器式伺服辅助变速箱并且在内燃发动机开启的情况下停止的道路车辆的控制方法，该方法避免了上述机械噪声的产生，同时实施起来容易且经济。
根据本发明，提供了一种具有双离合器式伺服辅助变速箱并且在内燃发动机开启的情况下停止的道路车辆的控制方法；当道路车辆在内燃发动机开启的情况下停止时，所述控制方法包括以下步骤：
挂上与第一离合器相关联的前进档；
挂上与第二离合器相关联的倒车档，该第二离合器不同于并且独立于第一离合器；
使第一离合器闭合以使第一离合器传递第一转矩；以及
使第二离合器闭合以使第二离合器传递第二转矩，该第二转矩等于第一转矩乘以倒车档的传动比与前进档的传动比之间的商；
所述控制方法的特征在于，所述控制方法还包括以下步骤：
检测变速箱的副轴的转速；以及
根据变速箱的副轴的转速调节第一转矩和/或第二转矩。
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、具有带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；
·图3是图1的动力传动系统的示意图，突出显示了由两个离合器传递的两个不同转矩的路径；以及
·图4是在动力传动系统的控制单元中实施的控制逻辑的框图。
附图标记列表
1辆道路车；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车轴；11发动机控制单元；12动力传动系统控制单元；13BUS线；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加速器踏板；23制动器踏板；24升档拨片换档器；25降档拨片换档器；26驱动盘；27从动盘；28传感器；29减法块；30PID控制；31计算块；32控制阀；ωE转速；ω2转速；T0初始转矩；TA转矩；TB转矩；ε控制误差。
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。在前部位置存在内燃发动机4，该内燃发动机具有驱动轴5，该驱动轴5产生转矩，该转矩通过动力传动系统6传递至驱动轮3。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以火车状方式连接至自锁差速器9，一对车轴10从该自锁差速器9开始，每根车轴与驱动轮3成一体。
道路车辆1包括：控制发动机4的发动机4的控制单元11、控制动力传动系统6的动力传动系统6的控制单元12以及BUS线13，该BUS线例如根据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BUS线13，并因此可以借助于通过BUS线13发送的消息彼此通信。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，该专用同步电缆能够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，而没有由BUS线13引起的延迟。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BUS线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，彼此独立并且彼此插入。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，每个离合器被设计为通过传动轴8的插入而将相应的主轴15连接至内燃发动机4的驱动轴5；每个离合器16都是油浴离合器，因此是压力控制的(即，离合器16的松开/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是干式离合器，因此是位置控制的(即，离合器16的松开/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，该副轴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，这两个副轴均连接至差速器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(第一档I、第二档II、第三档III、第四档IV、第五档V、第六档VI和第七档VII)和倒车档(用R表示)。主轴15和副轴17通过多个齿轮系彼此机械联接，每个齿轮系限定相应的档并且包括装配在主轴15上的主齿轮18和装配在副轴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(第一档I、第三档III、第五档V、第七档VII)都联接至同一主轴15，而所有偶数档(第二档II、第四档IV和第六档VI)均连接至另一个主轴15。
每个主齿轮18均用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，每个同步器同轴地安装在副轴17上，设置在两个副齿轮19之间，并且被设计为被操作以使相应的两个副齿轮19交替装配到副轴17上(即，交替地使相应的两个副齿轮19与副轴17在角度上成一体)。换言之，每个同步器20可以在一个方向上移动以将副齿轮19装配到副轴17上，或者可以在另一个方向上移动以将另一个副齿轮19装配到副轴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，该副轴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坐厢；驾驶位置包括座椅(未被示出)、方向盘21、加速器踏板22、制动器踏板23和两个拨片换档器24和25，这两个拨片换档器24和25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)，以便请求升档(即，挂上比当前档高并与当前档相邻的新档)，而降档拨片换档器25由驾驶员操作(借助于短压力)，以便请求降档(即，挂上比当前档低并与当前档相邻的新档)。
在使用中，动力传动系统6的控制单元12在内燃发动机4开启的情况下检测道路车辆1停止的时间，并且在这种条件下(并且仅在这种条件下)，动力传动系统6的控制单元12挂上与离合器16A(与所有奇数档相关联)相关联的前进档(通常为第一档I)，挂上与离合器16B(与所有偶数档相关联)相关联的倒车档R，离合器16B不同于并且独立于离合器16A；随后，如图3示意性所示，当道路车辆1在内燃发动机4开启的情况下停止时，动力传动系统6的控制单元12使离合器16A闭合以使离合器16A传递转矩TA，并且使离合器16B闭合以使离合器16B传递转矩TB，该转矩TB等于转矩TA乘以倒车档R的传动比与前进档(即，第一档I)的传动比之间的商。以这种方式，变速箱7的副轴17整体上经受零转矩，因为在副轴17中，两个转矩TA和TB的绝对值相同并且方向相反，因此它们互相抵消。
举例来说，转矩TA在3至7Nm的范围内，即，转矩TA在内燃发动机4的最大转矩的0.4％至0.9％的范围内；结果，转矩TA(以及还有转矩TB，转矩TB与转矩TA相似，因为倒车档R的传动比与第一档I的传动比相似)非常小。实际上，由两个离合器16A和16B传递的转矩TA和TB的功能不是使道路车辆1移动的功能(而是道路车辆1必须保持静止)，而是关闭不同机械间隙的功能，从而允许动力传动系统6避免机械噪声的产生。此外，为了继续空转而由内燃发动机4产生的转矩的适度增加使发动机点移动到更有利的工作条件，该工作条件减小燃烧不规则性，并因此减小可能产生机械噪声的机械应力。
显然，在这些条件下，两个离合器16A和16B均以打滑的模式运行，因为在每个离合器中，驱动盘26(在图2中示意性示出)以与内燃发动机相同的转速ωE旋转，而从动盘27(在图2中示意性示出)是静止的(因为道路车辆1必须保持静止)。然而，由于内燃发动机4的转速ωE是适度的(内燃发动机4空转)并且由两个离合器16A和16B传递的转矩TA和TB较小，因此由于打滑模式在离合器16A和16B中发生的散热是适度的并且不明显。
根据图4示意性示出的优选实施方式，动力传动系统6的控制单元12检测变速箱7的副轴17的转速ω2(例如借助于直接或间接地连接至变速箱7的副轴17的传感器28)，并基于变速箱7的副轴17的转速ω2调节转矩TA和/或转矩TB，从而使变速箱7的副轴17的转速ω2保持零。换言之，动力传动系统6的控制单元12调节转矩TA和/或转矩TB，以使变速箱7的副轴17的转速ω2变为(并且保持为)零(因为上面已经提到过，道路车辆1不需要移动)。
根据图4所示的优选实施方式，动力传动系统6的控制单元12实施反馈控制以调节转矩TA和/或转矩TB；在反馈控制中，控制误差ε等于零(代表目标值)与变速箱7的副轴17的转速ω2之差。特别地，反馈控制需要使用通过确定零(代表目标值)与变速箱7的副轴17的转速ω2之差来计算控制误差ε的减法块29，并且还需要使用PID控制器30，该控制器接收控制误差ε作为输入并且产生分别用于控制离合器16A和离合器16B的转矩TA和转矩TB作为输出。
PID控制器30还接收初始转矩T0(非零)，首先，假定转矩TA等于初始转矩T0(根据所涉及的档的传动比来相应地计算转矩TB)；随后并且在需要时，PID控制器30基于控制误差ε改变转矩TA的值(初始等于初始转矩T0的值)和/或转矩TB的值(初始通过所涉及的档的传动比从初始转矩T0的值得出)。如果控制误差ε始终(基本上)为零，则转矩TA的值保持等于初始转矩T0的值，并且转矩TB的值保持从初始转矩T0的值得出(通过所涉及的档的传动比)。
根据优选实施方式，当变速箱7的副轴17的转速ω2不为零时，在与变速箱7的副轴17的转速ω2相同的方向上作用的转矩TA或TB减小(不是使相对于变速箱7的副轴17的转速ω2作用在相反方向上的转矩TA或TB增大)；以这种方式，防止了始终必须保持较小的转矩TA和TB过度增大。
根据优选实施方式，在变速箱7的副轴17的转速ω2的绝对值超过安全阈值的情况下，动力传动系统6的控制单元12使两个离合器16A和16B均松开，因为有机械噪声比引起能够被驾驶员感知到的道路车辆1的移动更可取(相反，驾驶员期望道路车辆1保持静止)。
作为替代，可以实施以上参照变速箱7的副轴17的转速ω2描述的控制模式，但不是使用变速箱7的副轴17的转速ω2，而是替代地使用变速箱7的副轴17的角位置(它是变速箱7的副轴17的转速ω2的时间积分，因此简单地是变速箱7的副轴17的转速ω2的另一种形式，即变速箱7的副轴17的转速ω2的变换)。
根据优选实施方式，在道路车辆1的门被打开的情况下，动力传动系统6的控制单元12使两个离合器16A和16B均松开，因为由于明显的人身安全原因，当有人进入或离开道路车辆1时，必须根本没有道路车辆1移动的可能性。
根据优选实施方式，动力传动系统6的控制单元12周期性地并且自离合器16A和16B闭合以来经过了指定的时间(例如，20至30秒)之后，使离合器16A和16B均松开瞬间(例如，小于一秒)，当两个离合器16A和16B均松开时，快速且反复地打开和关闭控制向离合器16A和16B的供油的控制阀32，以便清洁控制阀32，并且在清洁控制阀32之后，最终再次使离合器16A和16B闭合。实际上，当控制阀32长时间保持几乎关闭时(即，当它们保持半开时，这在离合器16A和16B传递很小的转矩TA和TB时是必要的)，由于油中的物理杂质，可能产生压力振荡，该压力振荡使由离合器16A和16B传递的转矩TA和TB难以精确控制；这个缺点可以通过震动控制阀32来清洁控制阀32而得到解决。换言之，如果控制阀32的半闭位置持续很长时间，则它可能导致控制阀32阻塞或卡住；因此，以规则的时间间隔震动控制阀32，从而确保能够对其进行控制。
在此描述的实施方式可以彼此组合，而不会因此超出本发明的保护范围。
上述控制方法具有不同的优点。
首先，上述控制方法避免了当道路车辆1在内燃发动机4开启的情况下停止时可以被驾驶员感知到的机械噪声的产生(通常用“卵石声音”表示)。该结果的获得是由于离合器16A和16B下游的整个动力传动系统6受到离合器16A和16B传递的转矩TA和TB的影响，因此弥补了所有机械间隙。
此外，上述控制方法的实施容易且经济，因为其执行需要的存储空间有限并且计算能力降低。

Claims (12)

1.一种具有双离合器式伺服辅助的变速箱(7)且在内燃发动机(4)开启的情况下停止的道路车辆(1)的控制方法；当所述道路车辆(1)在所述内燃发动机(4)开启的情况下停止时，所述控制方法包括以下步骤：
挂上与第一离合器(16A)相关联的前进档；
挂上与第二离合器(16B)相关联的倒车档(R)，所述第二离合器(16B)不同于并且独立于所述第一离合器(16A)；
使所述第一离合器(16A)闭合以使所述第一离合器(16A)传递第一转矩(TA)；以及
使所述第二离合器(16B)闭合以使所述第二离合器(16B)传递第二转矩(TB)，所述第二转矩(TB)等于所述第一转矩(TA)乘以所述倒车档(R)的传动比与所述前进档的传动比之间的商；
所述控制方法的特征在于，所述控制方法还包括以下步骤：
检测所述变速箱(7)的副轴(17)的转速(ω2)；以及
根据所述变速箱(7)的副轴(17)的转速(ω2)调节所述第一转矩(TA)和/或所述第二转矩(TB)。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第一转矩(TA)为3至7Nm。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第一转矩(TA)在所述内燃发动机(4)的最大转矩的0.4％至0.9％的范围内。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，第一离合器(16A)和第二离合器(16B)均以打滑的模式运行，因为在每个离合器中，驱动盘(26)以与所述内燃发动机(4)相同的转速(ωE)旋转，而从动盘(27)是静止的。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述变速箱(7)的副轴(17)的转速(ω2)由与所述副轴(17)连接的传感器(28)测量。
6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，对所述第一转矩(TA)和/或所述第二转矩(TB)进行调节，以使所述变速箱(7)的副轴(17)的转速(ω2)为零。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述第一转矩(TA)和/或所述第二转矩(TB)通过反馈控制来调节，在所述反馈控制中，控制误差(ε)为零与所述变速箱(7)的副轴(17)的转速(ω2)之差。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述第一转矩(TA)和/或所述第二转矩(TB)由PID控制器(30)调节，所述PID控制器接收所述控制误差(ε)作为输入。
9.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当所述变速箱(7)的副轴(17)的转速(ω2)不为零时，在与所述变速箱(7)的副轴(17)的转速(ω2)相同的方向上作用的所述第一转矩(TA)和所述第二转矩(TB)降低。
10.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述变速箱(7)的副轴(17)的转速(ω2)的绝对值超过安全阈值的情况下，使第一离合器(16A)和第二离合器(16B)均松开。
11.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述道路车辆(1)的门被打开的情况下，使第一离合器(16A)和第二离合器(16B)均松开。
12.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，周期性地并且自所述离合器(16A，16B)闭合以来经过了指定的时间之后，所述控制方法还包括以下步骤：
使第一离合器(16A)和第二离合器(16B)均松开；
当第一离合器(16A)和第二离合器(16B)均松开时，快速且反复地打开和关闭控制向第一离合器(16A)和第二离合器(16B)的供油的控制阀(32)，以便清洁所述控制阀(32)；以及
清洁所述控制阀(32)之后，再次使第一离合器(16A)和第二离合器(16B)闭合。
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