CN113898733B - 一种坏路工况下的无级变速器夹紧力控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种坏路工况下的无级变速器夹紧力控制方法，包括如下步骤利用车辆状态信息对坏路工况进行识别；计算坏路工况下主从动轮的最小夹紧力；通过夹紧力控制及基于前馈+PID的速比控制，动态控制主从动夹紧力。本发明利用车辆状态等信息对坏路工况进行精准识别，并通过合理的夹紧力控制及基于前馈+PID的速比控制，精确动态控制主从动夹紧力，避免坏路工况下钢带出现打滑的现象，不仅提高了系统的传动效率，而且保证了汽车的平顺性。

Description

一种坏路工况下的无级变速器夹紧力控制方法

技术领域

本发明属于自动变速器控制技术领域，更具体的说是涉及一种坏路工况下的无级变速器夹紧力控制方法。

背景技术

汽车在实际行驶过程中会经常遇到颠簸的道路环境，比如：不平整的水泥路、坑洼路、砂石路、石块路等各种可造成汽车强烈颠簸的凹凸不平的坏路。汽车强烈颠簸会给CVT变速机构内的金属钢带来打滑的风险，影响变速箱的使用寿命，因此及时、准确地识别出这种给钢带带来巨大冲击的坏路工况，并通过软件控制实现钢带保护显得尤其重要。

目前，针对此类工况下的钢带防打滑控制主要是通过软件对颠簸道路进行识别并对主从动油压进行动态控制。但没有考虑车辆状态等因素，使得对颠簸道路的识别不够精准，容易出现误判、漏判或迟判等现象。且温度、输入扭矩变化、系统响应速度等因素对速比控制产生较大的偏差，从而难以对夹紧力进行最优控制。

因此，如何提供一种坏路工况下的无级变速器夹紧力控制方法成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种坏路工况下的无级变速器夹紧力控制方法，利用车辆状态等信息对坏路工况进行精准识别，并通过合理的夹紧力控制及基于前馈+PID的速比控制，精确动态控制主从动夹紧力，避免坏路工况下钢带出现打滑的现象，不仅提高了系统的传动效率，而且保证了汽车的平顺性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种坏路工况下的无级变速器夹紧力控制方法，包括如下步骤：

S1，利用车辆状态信息对坏路工况进行识别；

S2，计算坏路工况下主从动轮的最小夹紧力；

S3，通过夹紧力控制及基于前馈+PID的速比控制，动态控制主从动夹紧力。

进一步的，步骤S1中，利用车辆状态信息对坏路工况进行识别的方法为：

A)若车速大于临界车速值，则退出对坏路工况的识别；

B)若车速小于或等于临界车速值：通过轮速传感器采集车辆的四个轮速，计算轮速加速度并进行滤波处理，任一轮速加速度的绝对值大于轮速加速度最大限值，则进入坏路工况；在预定时间长度内四个轮速加速度的绝对值均小于轮速加速度最小限值，则退出坏路工况。

进一步的，根据夹紧力计算公式

计算主从动带轮的最小夹紧力F_pri、F_sec；

其中：

α为锥面角度；

μ为钢带摩擦系数；

R_pri为主动轮工作半径；

T_pri为主动轮输入扭矩；

T_safe为正常工况下增加的安全扭矩；

T_shock为坏路工况下的补偿扭矩。

进一步的，基于前馈+PID的速比控制的方法为：

基于前馈补偿的PID控制方法来控制速比变化的调速率，表达式为：

其中：

为经前馈+PID调节后的目标速比变化率；e(t)为目标速比与当前速比的差值；KP为速比比例相控制系数，Ki为速比积分相控制系数，K_d为速比微分相控制系数，K_fd为速比前馈相控制系数，与速比变化的快慢、速比大小、油温、主动轮输入扭矩因素相关，并根据以上因素实时修正；

是根据目标速比计算的目标速比变化率。

进一步的，主从动目标夹紧力计算方法为：

主从动最小夹紧力作为输入，根据速比动态模型公式计算得到主从动目标夹紧力：

为经前馈+PID调节后的目标速比变化率；K_i为速比变化系数，n_pri为主动轮转速；F_sec为从动轮夹紧力；KpKs为稳态下的主从动轮夹紧力比值；F_pri为主动轮夹紧力。

本发明的有益效果在于：

1、结合车辆状态对坏路工况进行精准识别，能有效避免出现误判、迟判或漏判的现象，提高控制系统的精确度。

2、基于安全扭矩的夹紧力控制方法使主从动带轮的夹紧力控制在合理范围内，保证主动轮输入扭矩较小时也可以满足系统对夹紧力的要求，保证钢带在外界的巨大冲击下不会出现打滑现象，且提高了变速机构的传动效率。

3、引入前馈+PID的速比控制方法，不仅提高了控制系统的响应速度，还能提高系统的稳态进度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明的方法流程图。

图2为本发明利用车辆状态信息对坏路工况进行识别的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，本发明提供了一种坏路工况下的无级变速器夹紧力控制方法，包括如下步骤：

S1，利用车辆状态信息对坏路工况进行识别；

S2，计算坏路工况下主从动轮的最小夹紧力；

S3，通过夹紧力控制及基于前馈+PID的速比控制，动态控制主从动夹紧力。参考图2，在步骤S1中，利用车辆状态信息对坏路工况进行识别的方法为：

A)若车速大于(预设的)临界车速值，则退出对坏路工况的识别；

B)若车速小于或等于(预设的)临界车速值：通过轮速传感器采集车辆的四个轮速，计算轮速加速度并进行滤波处理，任一轮速加速度的绝对值大于(预设的)轮速加速度最大限值，则进入坏路工况；在预定时间长度内四个轮速加速度的绝对值均小于(预设的)轮速加速度最小限值，则退出坏路工况；

C)轮速加速度最大限值根据车速变化查表，轮速加速度最小限值根据车速变化查表，预定时间长度根据车速变化查表。

本实施例中，根据夹紧力计算公式

计算主从动带轮的最小夹紧力F_pri、F_sec；

其中：α为锥面角度；μ为钢带摩擦系数；R_pri为主动轮工作半径；T_pri为主动轮输入扭矩；T_safe为正常工况下增加的安全扭矩，T_shock为坏路工况下的补偿扭矩，根据四个轮速加速度的最大值查表得到。根据CVT变速器台架测试验证获得，与变速箱速比及主动轮输入扭矩相关。安全扭矩是动态输出的，即安全系数是动态变化的。与根据相对安全策略及绝对安全策略计算的夹紧力相比，此计算方法在保证钢带不打滑的前提下将夹紧力控制在合理范围内，不仅提高了传动系统的传递效率，而且提高了变速机构的响应速度。

本实施例中，基于前馈+PID的速比控制的方法为：

汽车在行驶过程中速比是动态变化的，速比变化率代表了速比的变化趋势，本发明中采用基于前馈补偿的PID控制方法来控制速比变化的调速率，使坏路工况下的变速过程也可以尽可能的平顺。其表达式为：

其中：

为经前馈+PID调节后的目标速比变化率；e(t)为目标速比与当前速比的差值；K_P为速比比例相控制系数，K_i为速比积分相控制系数，K_d为速比微分相控制系数，K_fd为速比前馈相控制系数，与速比变化的快慢、速比大小、油温、主动轮输入扭矩等因素相关，并根据以上因素实时修正；

是根据目标速比计算的目标速比变化率。把前馈和反馈结合起来，实现闭环控制，既能提高系统响应速度，也能提高控制系统的稳态精度。

本实施例中，主从动目标夹紧力计算方法为：

主从动最小夹紧力作为输入，根据速比动态模型公式计算得到主从动目标夹紧力：

为经前馈+PID调节后的目标速比变化率；K_i为速比变化系数，n_pri为主动轮转速；F_sec为从动轮夹紧力；KpKs为稳态下的主从动轮夹紧力比值；F_pri为主动轮夹紧力。

本发明结合车辆状态对坏路工况进行精准识别，能有效避免出现误判、迟判或漏判的现象，提高控制系统的精确度。基于安全扭矩的夹紧力控制方法使主从动带轮的夹紧力控制在合理范围内，保证主动轮输入扭矩较小时也可以满足系统对夹紧力的要求，保证钢带在外界的巨大冲击下不会出现打滑现象，且提高了变速机构的传动效率。引入前馈+PID的速比控制方法，不仅提高了控制系统的响应速度，还能提高系统的稳态进度。

实施例

一种坏路工况下的无级变速器夹紧力控制方法，具体的实施步骤如下：

步骤1、结合车辆状态进行坏路工况识别，如图2所示，坏路工况识别方法包括：

第一步、判断车速是否大于临界车速值，如果是，则退出坏路工况识别，否则执行下一步；

第二步、判断任一轮速加速度是否大于轮速加速度最大限值，如果是，则车辆处于坏路工况，然后结束，否则执行下一步；

第三步、判断在预定时间内四个轮速加速度是否均小于轮速加速度最小限值，如果是，则退出坏路工况，否则车辆工况保持前一时刻值不变。

其中，

1)临界车速值预设为60km/h。

2)轮速加速度最大限值基于车速变化查表得到，如表1所示：

表13)预定时间长度基于车速变化查表得到，如表2所示：

表24)轮速加速度最小限值基于车速变化查表得到，如表3所示：

表3

步骤2、根据夹紧力计算公式

计算坏路工况下主从动轮的最小夹紧力F_pri、F_sec；

1)正常工况下的安全扭矩T_safe由速比及主动轮输入扭矩查表获得，如表4所示：

表4

从表1可以看出，主动轮输入扭矩较小或等于0时，安全扭矩值大于0，满足空载状态下系统对主从动夹紧力的要求。

2)当车辆处于坏路工况时，坏路工况下的补偿扭矩值如表5所示：

表5

步骤3、按照速比动态控制模型公式

计算主从动轮的目标夹紧力，其中

K_p、K_i、K_d、K_fd系数根据速比变化的快慢、速比大小、油温、钢带夹紧扭矩等因素进行实时修正。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (2)

1.一种坏路工况下的无级变速器夹紧力控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1，利用车辆状态信息对坏路工况进行识别；

S2，计算坏路工况下主从动轮的最小夹紧力；

S3，通过夹紧力控制及基于前馈+PID的速比控制，动态控制主从动夹紧力；

根据夹紧力计算公式

计算主从动带轮的最小夹紧力F_pri、F_sec；

其中：

α为锥面角度；

μ为钢带摩擦系数；

R_pri为主动轮工作半径；

T_pri为主动轮输入扭矩；

T_safe为正常工况下增加的安全扭矩；

T_shock为坏路工况下的补偿扭矩；

基于前馈+PID的速比控制的方法为：

基于前馈补偿的PID控制方法来控制速比变化的调速率，表达式为：

其中：

为经前馈+PID调节后的目标速比变化率；e(t)为目标速比与当前速比的差值；K_P为速比比例相控制系数，K_i为速比积分相控制系数，K_d为速比微分相控制系数，K_fd为速比前馈相控制系数，与速比变化的快慢、速比大小、油温、主动轮输入扭矩因素相关，并根据以上因素实时修正；

是根据目标速比计算的目标速比变化率；

主从动目标夹紧力计算方法为：

主从动最小夹紧力作为输入，根据速比动态模型公式计算得到主从动目标夹紧力：

为经前馈+PID调节后的目标速比变化率；K_i为速比变化系数，n_pri为主动轮转速；F_sec为从动轮夹紧力；KpKs为稳态下的主从动轮夹紧力比值；F_pri为主动轮夹紧力。

2.根据权利要求1所述的一种坏路工况下的无级变速器夹紧力控制方法，其特征在于，步骤S1中，利用车辆状态信息对坏路工况进行识别的方法为：

A)若车速大于临界车速值，则退出对坏路工况的识别；

B)若车速小于或等于临界车速值：通过轮速传感器采集车辆的四个轮速，计算轮速加速度并进行滤波处理，任一轮速加速度的绝对值大于轮速加速度最大限值，则进入坏路工况；在预定时间长度内四个轮速加速度的绝对值均小于轮速加速度最小限值，则退出坏路工况。

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