CN112664650B - 一种用于静液压自动at变速箱的换档控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于静液压自动AT变速箱的换档控制方法及系统，用于静液压自动AT变速箱的换档控制方法包括：控制换挡间隔期间的马达的转速与换挡后起始时刻马达的需求转速相等，若需求档位为三挡，则自二挡换到三挡后的起始时刻起，进入第一阶段，在第一阶段时，控制马达的排量为最大排量，控制泵的排量增大，当泵的排量增大到最大值时，进入第二阶段，在第二阶段时，控制泵的排量维持为最大值，控制马达的排量减小。本发明提出的换挡控制方法中，通过调节泵的排量实现马达转速的调节，在换挡间隔期间使马达的转速逐步变化至换挡后的马达需求转速，进而减小换挡过程中产生的冲击，提高换挡的平稳性。

Description

一种用于静液压自动AT变速箱的换档控制方法及系统

技术领域

本发明实施例涉及车辆工程技术，尤其涉及一种用于静液压自动AT变速箱的换档控制方法及系统。

背景技术

随着工程机械技术的发展，液压传动技术已经逐渐取代传统传动形式，在工程机械中的应用越发广泛。

静液压传动技术是液压传动技术中的一种，静液压传动是用液压油直接传递动力，其主要组成部件为：液压泵、操控装置和液压马达等。静液压驱动优点是传动比大，传动效率高，能够无级调速等等。目前，采用静液压传动技术的工程机械通常配置三个档位，其控制方法存在的缺陷包括：在一档、二档时，车辆在加速过程中的牵引力较小；三档时，在加速过程难以协调牵引力与最大车速；在换挡间隔期间存在一定的换挡冲击。

发明内容

本发明提供一种用于静液压自动AT变速箱的换档控制方法及系统，以达到提高换挡平稳性的目的。

第一方面，本发明实施例提出一种用于静液压自动AT变速箱的换档控制方法，控制换挡间隔期间的马达的转速与换挡后起始时刻所述马达的需求转速相等，

若需求档位为三挡，则自二挡换到三挡后的起始时刻起，进入第一阶段，在所述第一阶段时，控制所述马达的排量为最大排量，控制泵的排量增大，当所述泵的排量增大到最大值时，进入第二阶段，

在所述第二阶段时，控制所述泵的排量维持为最大值，控制所述马达的排量减小。

可选的，若当前档位为一档，则控制所述马达的排量为最大排量，控制所述泵的排量增大，直至满足二挡换挡条件。

可选的，若当前档位为二挡，则自一挡换到二挡后的起始时刻起，控制所述马达的排量为最大排量，控制所述泵的排量增大，直至满足三挡换挡条件。

可选的，控制换挡间隔期间的马达的转速与换挡后起始时刻所述马达的需求转速相等时，通过控制所述泵的排量调节所述马达的转速。

可选的，根据所述马达的需求转速确定所述泵的期望排量，

将所述泵的期望排量作为目标值，将所述泵的排量作为控制量构建闭环调节方程，控制所述泵的排量。

可选的，根据所述马达的需求转速确定所述泵的期望排量时，采用的公式为：

式中，q_p为泵的期望排量，

为马达的需求转速，q_{motor_max}为马达的最大排量，n_Eng为发动机转速，R_E2P为发动机与泵的速比，η为泵的容积效率。

可选的，控制所述泵的排量增大时，采用的公式为：

式中，q_pump为泵的排量，r_cmd为控制手柄的需求开度，V_Max为最大车速，q_{motor_max}为马达的最大排量，n_Eng为发动机转速，R_E2P为发动机与泵的速比，η为泵的容积效率，R_Act为传动比，R_reducer为轮边减速比，r为轮胎半径。

可选的，在所述第二阶段时，控制所述马达的排量采用的公式为：

式中，q_{pump_max}为泵的最大排量，r_cmd为控制手柄的需求开度，V_Max为最大车速，R_reducer为轮边减速比，R_E2P为发动机与泵的速比，R₃为变速箱三挡齿轮速比。

可选的，还包括判断转向角度是否大于设定值，

若所述转向角度大于设定值，则设定所述马达的需求转速低于上限值。

第二方面，本发明实施例还提供了一种用于静液压自动AT变速箱的换档控制系统，包括控制器，所述控制器用于执行本发明实施例记载的用于静液压自动AT变速箱的换档控制方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提出的换挡控制方法中，通过调节泵的排量实现马达转速的调节，在换挡间隔期间使马达的转速逐步变化至换挡后的马达需求转速，即控制换挡间隔期间的马达的转速与换挡后起始时刻马达的需求转速相等，进而减小换挡过程中产生的冲击，提高换挡的平稳性。

附图说明

图1是实施例中的换档控制方法流程图；

图2是实施例中的另一种控制方法流程图；

图3是实施例中的换挡控制系统框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是实施例中的换档控制方法流程图，参考图1，换档控制方法具体包括：

S101.控制换挡间隔期间的马达的转速与换挡后起始时刻马达的需求转速相等。

示例性的，本实施例中，换档控制方法适用于静液压行驶驱动系统，静液压行驶驱动系统通常包括行驶液压泵、行驶液压马达和变速箱(静液压自动AT变速箱)，其中，行驶液压泵与发动机飞轮分动箱直接相连，行驶液压泵与行驶液压马达构成闭式回路，行驶液压泵用于驱动行驶液压马达，行驶液压马达通过变速箱将动力传输至输出轴实现车辆的前进、后退。

此外，静液压行驶驱动系统还可以包括转向液压泵、转向液压马达，转向液压泵用于驱动转向液压马达，转向液压马达通过变速箱将动力传输至轮边，实现车辆的转向。

本实施例中，如未做特殊说明，则泵指静液压行驶驱动系统中的行驶液压泵，马达指静液压行驶驱动系统中的行驶液压马达。

示例性的，本实施例中，换挡间隔期间指，换挡起始时刻至变速箱变换至目标档位时所经过的时间段。

示例性的，本实施例中，马达的转速由马达转速传感器获取，设定换挡初始时刻马达的转速为换挡后起始时刻马达的需求转速。

本步骤中，通过调节泵的排量实现马达转速的调节，在换挡间隔期间，使由于速比改变导致发生变化的马达转速逐步变化至换挡后的马达需求转速，即控制换挡间隔期间的马达的转速与换挡后起始时刻马达的需求转速相等，进而减小换挡过程中产生的冲击，提高换挡的平稳性。

在一个可实施方案中，根据马达的需求转速确定泵的期望排量，将泵的期望排量作为目标值，将泵的排量作为控制量构建闭环调节方程，控制泵的排量。

本方案中，根据马达的需求转速确定泵的期望排量时，采用的公式为：

式中，q_p为泵的期望排量，

为马达的需求转速，q_{motor_max}为马达的最大排量，n_Eng为发动机转速，R_E2P为发动机与泵的速比，η为泵的容积效率。

示例性的，泵当前的排量可以通过斜盘摆角传感器的测量值计算获取，也可以通过泵的实际电流计算获取。

示例性的，可以通过PID、模糊PID等方法建立针对泵排量的闭环调节方程，控制泵的排量快速变化至泵的期望排量，进而使马达的转速快速变化至马达的需求转速。

S102.若需求档位为三挡，则自二挡换到三挡后的起始时刻起，进入第一阶段，在第一阶段时，控制马达的排量为最大排量，控制泵的排量增大。

示例性的，当变速箱档位变换至目标档位后，在换挡完成的起始阶段，即第一阶段，静液压行驶驱动系统的负载基本不变，因此在该阶段马达的输出转矩基本不变，为使马达的输出功率可以满足当前档位的行驶需求，因此设定马达的排量为最大排量，并控制马达的转速逐渐提高。

本步骤中，通过控制泵的排量调节马达的转速，即通过控制泵的排量增大调节马达的转速逐渐提高。

在一个可实施方案中，控制泵的排量时，采用的公式为：

式中，q_pump为泵的排量，r_cmd为控制手柄的需求开度，V_Max为当前档位的最大车速，q_{motor_max}为马达的最大排量，n_Eng为发动机转速，R_E2P为发动机与泵的速比，η为泵的容积效率，R_Act为传动比，R_reducer为轮边减速比，r为轮胎半径。

示例性的，上式中，泵的排量与控制手柄的需求开度正相关，q_pump可以作为当前控制手柄的需求开度下，泵的目标排量，可以通过闭环调节的方式将泵当前的排量逐渐调节至目标排量，进而使马达的转速逐渐上升，保证马达的输出功率可以满足当前档位的行驶需求。

S103.当泵的排量增大到最大值时，进入第二阶段，在第二阶段时，控制泵的排量维持为最大值，控制马达的排量减小。

示例性的，当泵的排量达到最大排量时，马达的转速上升至一定值，为了维持马达的转速始终处于较高的转速，使车辆可以以较高的速度行驶，因此在第二阶段，若静液压行驶驱动系统的负载发生变化，则通过调节马达的排量的方式调节马达的输出功率。

在一个可实施方案中，通过泵排量与马达排量的比例关系确定马达的排量，计算马达的排量采用的公式为：

式中，q_{pump_max}为泵的最大排量，r_cmd为控制手柄的需求开度，V_Max为最大车速，R_reducer为轮边减速比，R_E2P为发动机与泵的速比，R₃为变速箱三挡齿轮速比。

示例性的，上式中，马达的排量与控制手柄的需求开度负相关，q_motor可以作为当前控制手柄的需求开度下，马达的目标排量，可以通过闭环调节的方式将马达当前的排量逐渐调节至目标排量，进而控制马达的转速，保证车辆的行驶速度。

示例性的，在步骤S2和S3中，通过控制手柄的需求开度建立计算控制过程中泵、马达目标排量的函数关系式，可以减少上述函数关系式中需要检测的参量的数量，减小获取参量的难度，进而简化计算过程，提高计算效率。

本实施例中，若当前档位为一档，则控制马达的排量为最大排量，控制泵的排量增大，直至满足二挡换挡条件。若当前档位为二挡，则自一挡换到二挡后的起始时刻起，控制马达的排量为最大排量，控制泵的排量增大，直至满足三挡换挡条件。

示例性的，本实施例中，将控制手柄的需求开度作为判断是否满足换挡条件的依据，例如，当控制手柄的需求开度大于与二挡对应的设定开度时，则进行换挡操作。

在以一档和二档运行时，为使马达的输出转矩足够大，使车辆具备足够的牵引力，因此设定马达的排量为最大排量，为使马达的输出功率可以满足当前档位的行驶需求，若负载发生变化，则通过改变马达转速的方式调节马达的输出功率。

本实施例中，处于一档或二档时，通过控制泵的排量调节马达的转速，控制泵的排量时，采用的公式为：

式中，q_pump为泵的排量，r_cmd为控制手柄的需求开度，V_Max为最大车速，q_{motor_max}为马达的最大排量，n_Eng为发动机转速，R_E2P为发动机与泵的速比，η为泵的容积效率，R_Act为传动比，R_reducer为轮边减速比，r为轮胎半径。

图2是实施例中的另一种控制方法流程图，参考图2，作为一种可实施方案，换档控制方法还可以为：

S201.判断转向角度是否大于设定值，若转向角度大于设定值，则设定马达的需求转速低于上限值。

示例性的，本步骤中，将车辆的转向角作为设定马达需求转速时的限定条件，若转向角过大，即超过设定值，则对马达的需求转速进行限制，设定马达的需求转速低于设定的上限值，进而避免车辆转向时，因为车速过快而发生侧翻事故。

S202.控制换挡间隔期间的马达的转速与换挡后起始时刻马达的需求转速相等。

S203.若需求档位为三挡，则自二挡换到三挡后的起始时刻起，进入第一阶段，在第一阶段时，控制马达的排量为最大排量，控制泵的排量增大。

S204.当泵的排量增大到最大值时，进入第二阶段，在第二阶段时，控制泵的排量维持为最大值，控制马达的排量减小。

实施例二

图3是实施例中的换挡控制系统框图，参考图3，本实施例提出一种换挡控制系统框图，包括控制器100，控制器100配置有检测单元101、泵控制单元102以及马达控制单元103。

其中，检测单元101用于：获取控制手柄的需求开度，并根据控制手柄的需求开度确定是否需要进行换挡，并在换挡期间以及处于当前档位运行期间触发泵控制单元102以及马达控制单元103完成相应的控制运算。

泵控制单元102用于：控制换挡间隔期间控制泵的排量，进而使马达的转速与换挡后起始时刻马达的需求转速相等；若需求档位为三挡，则自二挡换到三挡后的起始时刻起，在第一阶段时，控制泵的排量增大；在第二阶段时，控制泵的排量维持为最大值；若当前档位为一档，控制泵的排量增大，直至满足二挡换挡条件；若当前档位为二挡，则自一挡换到二挡后的起始时刻起，控制泵的排量增大，直至满足三挡换挡条件。

马达控制单元103用于：若需求档位为三挡，则自二挡换到三挡后的起始时刻起，在第一阶段时，控制马达的排量为最大排量；在第二阶段时，控制马达的排量减小；若当前档位为一档，则控制马达的排量为最大排量，直至满足二挡换挡条件；若当前档位为二挡，则自一挡换到二挡后的起始时刻起，控制马达的排量为最大排量，直至满足三挡换挡条件。

在一个可实施方案中，检测单元101还用于判断转向角度是否大于设定值，若转向角度大于设定值，则设定马达的需求转速低于上限值。

本实施例中，在一档、二挡、三挡以及换挡间隔期间，泵排量、马达排量的具体控制方式与实施例一中记载的方式相同，其有益效果也相同，在此不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (5)

1.一种用于静液压自动AT变速箱的换档控制方法，其特征在于，控制换挡间隔期间的马达的转速与换挡后起始时刻所述马达的需求转速相等，

控制换挡间隔期间的马达的转速与换挡后起始时刻所述马达的需求转速相等时，通过控制泵的排量调节所述马达的转速，

若当前档位为一档，则控制所述马达的排量为最大排量，控制所述泵的排量增大，直至满足二挡换挡条件，

若当前档位为二挡，则自一挡换到二挡后的起始时刻起，控制所述马达的排量为最大排量，控制所述泵的排量增大，直至满足三挡换挡条件，

若需求档位为三挡，则自二挡换到三挡后的起始时刻起，进入第一阶段，在所述第一阶段时，控制所述马达的排量为最大排量，控制泵的排量增大，

当所述泵的排量增大到最大值时，进入第二阶段，在所述第二阶段时，控制所述泵的排量维持为最大值，控制所述马达的排量减小；

根据所述马达的需求转速确定所述泵的期望排量，

将所述泵的期望排量作为目标值，将所述泵的排量作为控制量构建闭环调节方程，控制所述泵的排量；

根据所述马达的需求转速确定所述泵的期望排量时，采用的公式为：

式中，q_p为泵的期望排量，

为马达的需求转速，q_{motor_max}为马达的最大排量，n_Eng为发动机转速，R_E2P为发动机与泵的速比，η为泵的容积效率。

2.如权利要求1所述的用于静液压自动AT变速箱的换档控制方法，其特征在于，控制所述泵的排量增大时，采用的公式为：

式中，q_Pump为泵的排量，r_cmd为控制手柄的需求开度，V_Max为最大车速，q_{motor_max}为马达的最大排量，n_Eng为发动机转速，R_E2P为发动机与泵的速比，η为泵的容积效率，R_Act为传动比，R_reducer为轮边减速比，r为轮胎半径。

3.如权利要求1所述的用于静液压自动AT变速箱的换档控制方法，其特征在于，在所述第二阶段时，控制所述马达的排量采用的公式为：

式中，q_{pump_max}为泵的最大排量，r_cmd为控制手柄的需求开度，V_Max为最大车速，R_reducer为轮边减速比，R_E2P为发动机与泵的速比，R₃为变速箱三挡齿轮速比。

4.如权利要求1所述的用于静液压自动AT变速箱的换档控制方法，其特征在于，还包括判断转向角度是否大于设定值，

若所述转向角度大于设定值，则设定所述马达的需求转速低于上限值。

5.一种用于静液压自动AT变速箱的换档控制系统，其特征在于，包括控制器，所述控制器用于执行权利要求1至4任一所述的用于静液压自动AT变速箱的换档控制方法。

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