CN114635962B - 一种无离合器无同步器amt换档控制方法、系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种无离合器无同步器AMT换档控制方法、系统及车辆，包括，当换档时发生堵齿，卸载换档执行机构扭矩，且当目标固定接合齿和目标移动接合齿转速差处于预设转速范围内，等待第一预设时间后控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动，若发生堵齿则重复执行上述控制直至不发生堵齿或所述转速差不处于预设转速范围内。通过采用被动转角同步的方式，使得无离合器无同步器AMT在换档过程中省去了转角同步过程，无需设置精度要求较高的转速转角传感器，同时对于传感器的安装位置要求降低；且相较于现有技术，依靠较小的换档力实现换档过程，减小打齿的冲击力，同时基于小的换档力可以降低换档执行机构的速比，提高换档执行机构移动至目标档位的速度。

Description

一种无离合器无同步器AMT换档控制方法、系统及车辆
技术领域
本发明实施例涉及档位控制技术，尤其涉及一种无离合器无同步器AMT换档控制方法、系统及车辆。
背景技术
基于日益严峻的气候和能源问题，越来越多的国家把发展新能源车辆作为新世纪的发展战略。为了使得新能源车辆的驱动电机在高效率区间运行，通常采用AMT(机械式自动变速箱)与驱动电机结合的方式，AMT具有结构简单，传动效率高，成本低，有助于提高电动汽车的动力性和经济性。
现有的AMT控制方法通常采用传统的有离合器和同步器的变速器，但该变速器使用一段时间后，离合器和同步器产生磨损，需要对变速箱进行维护；近几年出现了无同步器、离合器的变速器，如CN106195249B，其换档控制方法基于对目标接合齿圈和目标接合齿套转速和转角同步，当转速和转角同步后完成换档动作，该方法可以实现无冲击换档，但该技术方案需要设置精度较高的传感器，使得控制过程稳定性较低，且转速转角同步的时间间隔较短，难以满足换档机构的换档过程。
发明内容
本发明的目的是针对以上问题，提供一种无离合器无同步器AMT换档控制方法、装置及车辆。当车辆换档时发生堵齿，采用被动转角同步的方式，使得无离合器无同步器AMT在换档过程中省去了转角同步过程，无需设置精度要求较高的转速转角传感器，同时对于传感器的安装位置要求降低；且相较于现有技术，可以依靠较小的换档力实现换档过程，减小打齿的冲击力，同时基于小的换档力可以降低换档执行机构的速比，提高换档执行机构移动至目标档位的速度，缩短换档时间。
本发明实施例的第一方面提供一种无离合器无同步器AMT换档控制方法，包括：当换档时发生堵齿，卸载换档执行机构扭矩，且当目标固定接合齿和目标移动接合齿转速差处于预设转速范围内，等待第一预设时间后控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动，若发生堵齿则重复执行上述控制直至不发生堵齿或所述转速差不处于预设转速范围内。
在一种可能的实现方式中，所述第一预设时间t1通过以下方法计算：
其中，N为目标固定接合齿或目标移动接合齿齿数，Δω为实际转速差，λ为与齿数相关的补偿系数，取值大于1，S是齿尖宽度加齿隙的弧度周期系数，S取值为自然数。
本发明实施例的第二方面提供了一种无离合器无同步器AMT换档控制方法，包括当换档时发生堵齿，控制换档执行机构向空档方向移动预设距离，且当目标固定接合齿和目标移动接合齿转速差处于预设转速范围内，等待第二预设时间后控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动，若发生堵齿则重复执行上述控制直至不发生堵齿或所述转速差不处于预设转速范围内。
在一种可能的实现方式中，所述第二预设时间t2通过以下方法计算：
其中，N为目标固定接合齿或目标移动接合齿齿数，Δω为实际转速差，λ为与齿数相关的补偿系数，取值大于1，S是齿尖宽度加齿隙的弧度周期系数，S取值为自然数，tc为换档执行机构从预设位置移动至目标档位开始接合位置所用的时间。
本发明实施例的第三方面提供了一种无离合器无同步器AMT换档控制方法，包括以下步骤：
S1，换档前的调速，基于目标固定接合齿和目标移动接合齿转速差对驱动系统进行调速；
S2，当所述转速差处于预设转速差范围内，控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动；若未发生堵齿，执行S4；
S3，若发生堵齿，则卸载换档执行机构扭矩，判定转速差是否处于预设转速差范围内，若为是，等待第一预设时间后控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动并判断是否发生堵齿，若发生堵齿则继续执行S3，若未发生堵齿则执行S4；若为否，则执行S1-S3；
S4，控制目标移动接合齿停置在目标档位位置，再恢复驱动系统扭矩，完成换档。
在一种可能的实现方式中，所述第一预设时间t1通过以下方法计算：
其中，N为目标固定接合齿或目标移动接合齿齿数，Δω为实际转速差，λ为与齿数相关的补偿系数，取值大于1，S是齿尖宽度加齿隙的弧度周期系数，S取值为自然数。
在一种可能的实现方式中，所述步骤S1中，基于目标固定接合齿和目标移动接合齿的前k个时刻的转速差，采用残差预测算法，预测出终了时刻的相对转速残差；再根据预测的相对转速残差，采用前馈控制算法，输出驱动电机转矩的前馈控制序列；驱动电机转矩的目标控制序列和前馈控制序列叠加后构成跟踪控制序列，即得出驱动系统的目标转矩，通过该目标扭矩对驱动系统进行调速。
本发明实施例的第四方面提供了一种无离合器无同步器AMT换档控制方法，包括以下步骤：
S1，换档前的调速，基于目标固定接合齿和目标移动接合齿转速差对驱动系统进行调速；
S2，当所述转速差处于预设转速差范围内，控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动；若未发生堵齿，执行S4；
S3，若发生堵齿，则控制换档执行机构向空档方向移动预设距离，判定转速差是否处于预设转速差范围内，若为是，等待第二预设时间后控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动并判断是否发生堵齿，若发生堵齿则继续执行S3，若未发生堵齿则执行S4；若为否，则执行S1-S3；
S4，控制目标移动接合齿停置在目标档位位置，再恢复驱动系统扭矩，完成换档。
在一种可能的实现方式中，所述第二预设时间t2通过以下方法计算：
其中，N为目标固定接合齿或目标移动接合齿齿数，Δω为实际转速差，λ为与齿数相关的补偿系数，取值大于1，S是齿尖宽度加齿隙的弧度周期系数，S取值为自然数，tc为换档执行机构从预设位置移动至目标档位开始接合位置所用的时间。
本发明实施例的第五方面提供了一种无离合器无同步器AMT换档控制系统，所述换档控制系统包括：变速器，驱动系统，控制器和换档执行机构；所述控制器与驱动系统和换档执行机构连接；当换档时发生堵齿，所述控制器卸载换档执行机构扭矩，且当目标固定接合齿和目标移动接合齿转速差处于预设转速范围内，等待第一预设时间后控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动，若发生堵齿则控制器重复执行上述控制直至不发生堵齿或所述转速差不处于预设转速范围内；所述换档执行机构与变速器机械连接；所述驱动系统输出轴直接与变速器输入轴机械连接。
在一种可能的实现方式中，所述第一预设时间t1通过以下方法计算：
其中，N为目标固定接合齿或目标移动接合齿齿数，Δω为实际转速差，λ为与齿数相关的补偿系数，取值大于1，S是齿尖宽度加齿隙的弧度周期系数，S取值为自然数。
本发明实施例的第六方面提供了一种无离合器无同步器AMT换档控制系统，所述换档控制系统包括：变速器，驱动系统，控制器和换档执行机构；所述控制器与驱动系统和换档执行机构连接；当换档时发生堵齿，所述控制器控制换档执行机构向空档方向移动预设距离，且当目标固定接合齿和目标移动接合齿转速差处于预设转速范围内，等待第二预设时间后控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动，若发生堵齿则控制器重复执行上述控制直至不发生堵齿或所述转速差不处于预设转速范围内；所述换档执行机构与变速器机械连接；所述驱动系统输出轴直接与变速器输入轴机械连接。
在一种可能的实现方式中，所述第二预设时间t2通过以下方法计算：
其中，N为目标固定接合齿或目标移动接合齿齿数，Δω为实际转速差，λ为与齿数相关的补偿系数，取值大于1，S是齿尖宽度加齿隙的弧度周期系数，S取值为自然数，tc为换档执行机构从预设位置移动至目标档位开始接合位置所用的时间。
本发明实施例的第七方面提供了一种车辆，所述车辆采用上述换档控制方法或换档控制系统。
本发明实施例提供的一种无离合器无同步器AMT换档控制方法、装置及车辆，采用被动转角同步，即当换档时发生堵齿，卸载换档执行机构扭矩，目标固定接合齿和目标移动接合齿之间相对自由转动，且当目标固定接合齿和目标移动接合齿转速差处于预设转速范围时，则等待第一预设时间后控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动，若发生堵齿则重复执行上述控制直至不发生堵齿或转速差不处于预设转速范围内，通过该换档方式使得无离合器无同步器AMT在换档过程中省去了转角同步过程，无需设置精度要求较高的转速转角传感器，同时对于传感器的安装位置要求降低；其次，本发明提出的换档控制方法通过限定预设转速范围和第一预设时间，使得变速器换档成功率大大增加，即使发生堵齿，则等待第一预设时间后成功完成挂档，基本无需重复执行上述控制过程；再次，相较于现有的具有同步器的AMT，本发明实施例可以依靠较小的换档力实现换档过程，减小打齿的冲击力，同时基于小的换档力可以降低换档执行机构的速比，提高换档执行机构移动至目标档位的速度，缩短换档时间。本发明另一实施例提供了一种无离合器无同步器AMT换档控制方法、装置及车辆，通过设置被动转角同步，即当换档时发生堵齿，则控制换档执行机构向空档方向移动预设距离，目标固定接合齿和目标移动接合齿之间相对转动，且当目标固定接合齿和目标移动接合齿转速差处于预设转速范围时，则等待第二预设时间后控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动，若发生堵齿则重复执行上述控制直至不发生堵齿或转速差不处于预设转速范围内，该实施例除了具有上述实施例所具有的有益技术效果外，还具有防止目标固定接合齿和目标移动接合齿相对自由转动时产生干涉或打齿，提高驾驶体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例一提供的为一种无离合器无同步器AMT换档控制系统框图；
图2a和2b为本发明实施例一提供的无离合器无同步器变速器构型一正视图和立体图；
图3a和3b为本发明实施例一提供的无离合器无同步器变速器构型二正视图和立体图；
图4a和4b为本发明实施例一提供的无离合器无同步器变速器构型三正视图和立体图；
图5为本发明实施例一提供的目标固定接合齿和目标移动接合齿齿形示意图；
图6为本发明实施例一提供的另一目标固定接合齿和目标移动接合齿齿形示意图；
图7为本发明实施例一提供的换档过程的流程图；
图8为本发明实施例一提供的基于转速差控制驱动系统转速的控制信号框图；
图9为本发明实施例二提供的换档过程的流程图。
附图标记：1-换档控制系统；10-变速器；11-驱动系统；12-控制器；120-扭矩控制模块；121-驱动电机驱动模块；122-信号延迟处理模块；123-换档电机驱动模块；124-传感器信号读取模块；125-信号滤波模块；126-转速差计算模块；13-换档执行机构；20-目标接合齿圈；201-目标接合齿圈啮合齿；21-目标接合齿套；211目标接合齿套啮合齿；A-轴线；B-开始接合位置；C-预设位置。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将接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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
本发明中，控制器为可实现本发明所提供的一种无离合器无同步器AMT换档控制方法的控制器，而现有技术中的TCU(变速器控制单元)，MCU(驱动电机控制单元)等依据该控制器所应用的场景进行划分，本发明中的控制器具有TCU和MCU的控制功能，因此本发明的控制器可以为将TCU和MCU功能集成的一体控制器，也可以为独立的TCU+MCU，即TCU和MCU通过CAN总线连接。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的一种无离合器无同步器AMT换档控制系统1，所述换档控制系统包括：变速器10，驱动系统11，控制器12和换档执行机构13；所述控制器12与驱动系统11和换档执行机构13电连接，所述换档执行机构13与变速器10机械耦合；所述驱动系统11输出轴直接与变速器10输入轴机械连接。其中变速器及换档执行机构采用低成本和高可靠性的成熟产品，驱动电机采用目前市场上电动车常用的驱动电机，变速器10采用两档或两档以上变速器，并且取消了同步器。
控制器12与驱动系统11和换档执行机构13电连接，用以控制所述驱动系统11的转动以及换档执行机构13的换档动作；所述控制器12通过传感器监测目标固定接合齿和目标移动接合齿转速，并监测换档执行机构13的档位位置信息及换档电流大小；所述控制器12基于目标固定接合齿和目标移动接合齿转速，以及换档执行机构13的档位位置及换档电流大小，对驱动系统11及换档执行机构13发出控制指令，协调两者之间的动作。
所述控制器12包括扭矩控制模块120，驱动电机驱动模块121，信号延迟处理模块122，换档电机驱动模块123，传感器信号读取模块124，信号滤波模块125和转速差计算模块126。所述控制器的传感器信号读取模块124用以读取目标固定接合齿和目标移动接合齿转速，以及换档执行机构的档位位置信息和换档电流大小；所述转速差计算模块126计算出目标固定接合齿和目标移动接合齿的转速差，所述扭矩控制模块120基于所述转速差计算驱动系统的控制扭矩，并通过驱动电机驱动模块121驱动所述驱动系统运行；所述换档电机驱动模块123用于驱动换档执行机构的换档电机；所述信号延迟处理模块122用于处理信号传递过程中的延迟问题；所述信号滤波模块125用于过滤信号传递过程中的噪音，防止信号失真。
目标固定接合齿和目标移动接合齿分别连接至目标输入轴和目标输出轴，即目标固定接合齿固定连接于目标输入轴或目标输出轴，或目标移动接合齿可相对目标输入轴或输出轴轴向移动且不可相对转动地连接于目标输入轴或目标输出轴上，通过移动目标移动接合齿使其与目标固定接合齿不可相对转动地啮合，实现动力从目标输入轴传递至目标输出轴。目标固定接合齿可以绕轴转动并在加工或装配误差范围内轴向微量移动，目标移动接合齿可以绕轴转动并在较大范围内沿轴向移动，上述“不可相对转动”是效果描述，在实际加工或设计过程中对目标移动接合齿和目标固定结合齿进行设计使两者之间具有一定的间隙方便啮合，以及由于装配因素导致接合齿与轴之间有相对微小转动也属于不可相对转动效果的具体实施方式。无离合器无同步器变速器构型一，如图2a和2b所示，目标固定接合齿为目标接合齿圈20，目标接合齿圈20与档位齿轮固定连接，目标接合齿圈20径向外周设置有多个目标接合齿圈啮合齿201；目标移动接合齿为目标接合齿套21，所述目标接合齿套21具有与目标接合齿圈啮合齿201相匹配的目标接合齿套啮合齿211，所述目标接合齿套21为内齿；所述目标接合齿套21可以沿着轴线A进行轴向往复移动，所述开始接合位置B为一临界位置，当目标接合齿套21越过开始接合位置时则输入轴与输出轴动力连通；当其未越过开始接合位置B时，则目标接合齿圈20和目标接合齿套可以相对自由转动。
无离合器无同步器变速器构型二，如图3a和3b所示，与无离合器无同步器变速器构型一工作原理类似，其区别为：目标固定接合齿为目标接合齿圈20，所述目标接合齿圈20为内齿，目标接合齿圈20与档位齿轮固定连接，目标接合齿圈20径向内周设置有多个目标接合齿圈啮合齿201；目标移动接合齿为目标接合齿套21，所述目标接合齿套21径向外周设置有多个目标接合齿套啮合齿211，所述目标接合齿套21可以沿着轴线A进行轴向往复移动，带动目标接合齿套啮合齿211与目标接合齿圈啮合齿201啮合或分离从而实现目标输入轴与目标输出轴动力的连通与断开。
无离合器无同步器变速器构型三，如图4a和4b所示，与无离合器无同步器变速器构型一工作原理类似，其区别为：目标固定接合齿为目标接合齿圈20，所述目标接合齿圈20为端面齿，目标接合齿圈20与档位齿轮固定连接，目标接合齿圈20端面朝向目标移动接合齿方向设置有多个目标接合齿圈啮合齿201；目标移动接合齿为目标接合齿套21，所述目标接合齿套21端面朝向目标接合齿圈20方向设置有多个目标接合齿套啮合齿211，所述目标接合齿套21可以沿着轴线A进行轴向往复移动，带动目标接合齿套啮合齿211与目标接合齿圈啮合齿201啮合或分离从而实现目标输入轴与目标输出轴动力的连通与断开。
本发明实施例1中的所述目标固定接合齿和目标移动接合齿相对侧最外端迎着所述相对旋转方向一侧向外突出，如图2a和5所示，目标接合齿套啮合齿211和目标接合齿圈啮合齿201相对侧最外端迎着所述相对旋转方向向外突出。具体地，以目标接合齿套啮合齿211为例，以目标接合齿圈啮合齿201为参照对象，则目标接合齿套啮合齿211相对于目标接合齿圈啮合齿201向上运动，目标接合齿套啮合齿211迎着所述旋转方向ω向外突出，即目标接合齿套啮合齿211的上端向外突出，本实施例中目标接合齿套啮合齿211向外突出形成上端直角的形状，所述目标接合齿圈啮合齿201和目标接合齿套啮合齿211的具体形状也可以如图6所示。所述目标接合齿圈20与目标接合齿套21为目标固定接合齿与目标移动接合齿的一种具体实施方式，本发明中的目标固定接合齿与目标移动接合齿包括但不限于上述结构。
如图7，该无离合器无同步器AMT换档控制系统的控制方法如下：
S1，换档前的调速，基于目标固定接合齿和目标移动接合齿转速差对驱动系统进行调速。
具体地，如图8所示，基于检测到的目标固定接合齿和目标移动接合齿转速，计算出两者之间当前转速差Δωslv-gr(k)＝ωslv(k)-ωgr(k)，ωgr(k)为目标固定接合齿转速，ωslv(k)为目标移动接合齿转速，控制算法以令转速差为控制目标，以控制器使能后得到的第一个相对转速Δωslv-gr(1)为初始状态，计算出电机转矩的目标控制序列Tm1(1,…，k,…,n)；考虑系统扰动(如：车辆行驶阻力，变速器阻力及路面状况等)的变化对模型预测控制精度的影响，残差预测算法根据前k个时刻的相对转速Δωslv-gr(1,…,k)预测出终了时刻的相对转速残差εΔω(n)；前馈控制算法根据预测的残差εΔω(n)输出驱动电机转矩的前馈控制序列Tm2(a,…，b)；电机转矩的目标控制序列Tm1(1,…，k,…,n)和前馈控制序列Tm2(a,…，b)叠加后构成目标跟踪控制序列Tmf(1,…，k,…,n)
需要指出的是，本发明实施例中，从目标固定接合齿和目标移动接合齿的转速同步开始进行换档控制，对于开始换档前的驱动系统卸载扭矩并控制换档执行机构摘回空档为现有技术，不做具体限定。
目标固定接合齿和目标移动接合齿的转速可以通过测量输出轴或输入轴的转速差进行间接计算得到，也可以通过输入轴与车轮转速进行间接计算得到，相较于现有的“转速转角均同步”技术，本发明实施例所提供的方法对于传感器精度和位置精度要求较低。
S2，当所述转速差处于10-20rpm范围内，控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动；若未发生堵齿，执行S4。
与现有技术不同的是，本实施例中无需控制驱动系统卸载扭矩，通过实时控制系统扭矩来调整目标固定接合齿和目标移动接合齿之间的转速差，缩短换档时间，提高换档成功率；其次，基于本实施例提供的无离合器无同步器的AMT允许驱动系统调速过程中挂档。
控制器12通过档位位置传感器和换档电流来判定是否发生堵齿现象，具体地，若档位位置传感器监测到目标固定接合齿和目标移动接合齿已经啮合，且目标移动接合齿运动到指定位置，则判定挂档成功，未发生堵齿现象；若档位位置传感器监测到目标移动接合齿处于开始接合位置，且换档电流增大到一定值时，则判定已经发生堵齿现象，即换档执行机构13的输出扭矩增大但目标移动接合齿仍然处于开始接合位置，则目标固定接合齿与目标移动接合齿的啮合齿轴向相抵，目标移动接合齿无法越过开始接合位置B与目标固定接合齿啮合。
S3，若发生堵齿，则卸载换档执行机构扭矩，判定转速差是否处于10-20rpm内，若为是，等待第一预设时间后控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动并判断是否发生堵齿，若发生堵齿则继续执行S3，若未发生堵齿则执行S4；若为否，则执行S1-S3。
第一预设时间t1通过以下方法计算：
其中，N为目标固定接合齿或目标移动接合齿齿数，Δω为实际转速差，λ为与齿数相关的补偿系数，取值大于1，如λ可以取1.1，S是齿尖宽度加齿隙的弧度周期系数，S取值为自然数，即，S可以取0，1，2……；当S取1时，则代表一个齿尖宽度加齿隙的弧度周期系数，S取2时，则代表两个齿尖宽度加齿隙的弧度周期系数。
S4，控制目标移动接合齿停置在目标档位位置，再恢复驱动系统扭矩，完成换档。
本发明还提供了一种车辆，所述车辆采用上述换档控制方法或采用上述换档控制系统。
本发明实施例的用于无离合器无同步器AMT换档控制方法及系统，通过设置被动转角同步，即当换档时发生堵齿，则卸载换档执行机构扭矩，目标固定接合齿和目标移动接合齿之间相对自由转动，且当目标固定接合齿和目标移动接合齿转速差处于预设转速范围时，则等待第一预设时间后控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动，若发生堵齿则重复执行上述控制直至不发生堵齿或转速差不处于预设转速范围内，通过该换档方式使得无离合器无同步器AMT在换档过程中省去了转角同步过程，无需设置精度要求较高的转速转角传感器，同时对于传感器的安装位置要求降低；其次，本发明提出的换档控制方法通过限定预设转速范围和第一预设时间，使得变速器换档成功率大大增加，即使发生堵齿，则等待第一预设时间后成功完成挂档，基本无需重复执行上述控制过程；再次，相较于现有的具有同步器的AMT，本发明实施例可以依靠较小的换档力实现换档过程，减小打齿的冲击力，同时基于小的换档力可以降低换档执行机构的速比，提高换档执行机构移动至目标档位的速度，缩短换档时间。
实施例2
实施例2与实施例1的不同点在于，如图9，本实施例提供的一种无离合器无同步器AMT换档控制系统的控制方法如下：
S1，换档前的调速，基于目标固定接合齿和目标移动接合齿转速差对驱动系统进行调速。
具体地，基于检测到的目标固定接合齿和目标移动接合齿转速，计算出两者之间当前转速差Δωslv-gr(k)＝ωslv(k)-ωgr(k)，ωgr(k)为目标固定接合齿转速，ωslv(k)为目标移动接合齿转速，控制算法以令转速差为控制目标，以控制器使能后得到的第一个相对转速Δωslv-gr(1)为初始状态，计算出电机转矩的目标控制序列Tm1(1,…，k,…,n)；考虑系统扰动(如：车辆行驶阻力，变速器阻力及路面状况等)的变化对模型预测控制精度的影响，残差预测算法根据前k个时刻的相对转速Δωslv-gr(1,…,k)预测出终了时刻的相对转速残差εΔω(n)；前馈控制算法根据预测的残差εΔω(n)输出驱动电机转矩的前馈控制序列Tm2(a,…，b)；电机转矩的目标控制序列Tm1(1,…，k,…,n)和前馈控制序列Tm2(a,…，b)叠加后构成目标跟踪控制序列Tmf(1,…，k,…,n)
需要指出的是，本发明实施例中，从目标固定接合齿和目标移动接合齿的转速同步开始进行换档控制，对于开始换档前的驱动系统卸载扭矩并控制换档执行机构摘回空档为现有技术，不做具体限定。
目标固定接合齿和目标移动接合齿的转速可以通过测量输出轴或输入轴的转速差进行间接计算得到，也可以通过输入轴与车轮转速进行间接计算得到，相较于现有的“转速转角均同步”技术，本发明实施例所提供的方法对于传感器精度选择和设置位置要求较低。
S2，当所述转速差处于10-20rpm范围内，控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动；若未发生堵齿，执行S4。
与现有技术不同的是，本实施例中无需控制驱动系统卸载扭矩，通过实时控制系统扭矩来调整目标固定接合齿和目标移动接合齿之间的转速差，缩短换档时间，提高换档成功率；其次，基于本实施例提供的无离合器无同步器的AMT允许驱动系统调速过程中挂档。
控制器12通过档位位置传感器和换档电流来判定是否发生堵齿现象，具体地，若档位位置传感器监测到目标固定接合齿和目标移动接合齿已经啮合，且目标移动接合齿运动到指定位置，则判定挂档成功，未发生堵齿现象；若档位位置传感器监测到目标移动接合齿处于开始接合位置，且换档电流增大到一定值时，则判定已经发生堵齿现象，即换档执行机构13的输出扭矩增大但目标移动接合齿仍然处于开始接合位置，则目标固定接合齿与目标移动接合齿的啮合齿轴向相抵，目标移动接合齿无法越过开始接合位置B与目标固定接合齿啮合。
S3，若发生堵齿，则控制换档执行机构向空档方向移动预设距离，判定转速差是否处于预设转速差范围内，若为是，等待第二预设时间后控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动并判断是否发生堵齿，若发生堵齿则继续执行S3，若未发生堵齿则执行S4；若为否，则执行S1-S3。
第二预设时间t2通过以下方法计算：
其中，N为目标固定接合齿或目标移动接合齿齿数，Δω为实际转速差，λ为与齿数相关的补偿系数，取值大于1，如λ可以取1.1，S是齿尖宽度加齿隙的弧度周期系数，S取值为自然数，即，S可以取0，1，2……；当S取1时，则代表一个齿尖宽度加齿隙的弧度周期系数，S取2时，则代表两个齿尖宽度加齿隙的弧度周期系数。
tc为换档执行机构从预设位置移动至目标档位开始接合位置所用的时间。
具体地，如图2a所示，所述预设距离为从开始接合位置B朝向空档所移动至预设位置C之间的距离，所述预设距离的设定满足两个条件：1)目标固定接合齿与目标移动接合齿相对自由转动时不会产生干涉或打齿；2)设定距离足够小使得当换档执行机构从预设位置移动至目标档位开始接合位置所用的时间tc的两倍小于此处不对预设距离的取值做具体限定。
S4，控制目标移动接合齿停置在目标档位位置，再恢复驱动系统扭矩，完成换档。
本发明还提供了一种车辆，所述车辆采用上述换档控制方法或采用上述换档控制系统。
本发明实施例的用于无离合器无同步器AMT换档控制方法及系统，通过设置被动转角同步，即当换档时发生堵齿，则控制换档执行机构向空档方向移动预设距离，目标固定接合齿和目标移动接合齿之间相对自由转动，且当目标固定接合齿和目标移动接合齿转速差处于预设转速范围时，则等待第二预设时间后控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动，若发生堵齿则重复执行上述控制直至不发生堵齿或转速差不处于预设转速范围内，实施例2除了具有实施例1所具有的有益技术效果外，还具有防止目标固定接合齿和目标移动接合齿相对自由转动时产生干涉或打齿，提高驾驶体验。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无离合器无同步器AMT换档控制方法，其特征在于，包括，
当换档时发生堵齿，卸载换档执行机构扭矩，且当目标固定接合齿和目标移动接合齿转速差处于预设转速范围内，等待第一预设时间后控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动，若发生堵齿则重复执行上述控制直至不发生堵齿或所述转速差不处于预设转速范围内；
所述第一预设时间通过以下方法计算：
；
其中，N为目标固定接合齿或目标移动接合齿齿数，为实际转速差，/>为与齿数相关的补偿系数，取值大于1，S是齿尖宽度加齿隙的弧度周期系数，S取值为自然数。
2.一种无离合器无同步器AMT换档控制方法，其特征在于，包括，
当换档时发生堵齿，控制换档执行机构向空档方向移动预设距离，且当目标固定接合齿和目标移动接合齿转速差处于预设转速范围内，等待第二预设时间后控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动，若发生堵齿则重复执行上述控制直至不发生堵齿或所述转速差不处于预设转速范围内；
所述第二预设时间t2通过以下方法计算：
；
其中，N为目标固定接合齿或目标移动接合齿齿数，为实际转速差，/>为与齿数相关的补偿系数，取值大于1，S是齿尖宽度加齿隙的弧度周期系数，S取值为自然数，/>为换档执行机构从预设位置移动至目标档位开始接合位置所用的时间。
3.一种无离合器无同步器AMT换档控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，换档前的调速，基于目标固定接合齿和目标移动接合齿转速差对驱动系统进行调速；
S2，当所述转速差处于预设转速差范围内，控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动；若未发生堵齿，执行S4；
S3，若发生堵齿，则卸载换档执行机构扭矩，判定转速差是否处于预设转速差范围内，若为是，等待第一预设时间后控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动并判断是否发生堵齿，若发生堵齿则继续执行S3，若未发生堵齿则执行S4；若为否，则执行S1-S3；
S4，控制目标移动接合齿停置在目标档位位置，再恢复驱动系统扭矩，完成换档；
所述第一预设时间t1通过以下方法计算：
；
其中，N为目标固定接合齿或目标移动接合齿齿数，为实际转速差，/>为与齿数相关的补偿系数，取值大于1，S是齿尖宽度加齿隙的弧度周期系数，S取值为自然数。
4.根据权利要求3所述的换档控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，基于目标固定接合齿和目标移动接合齿的前k个时刻的转速差，采用残差预测算法，预测出终了时刻的相对转速残差；再根据预测的相对转速残差，采用前馈控制算法，输出驱动电机转矩的前馈控制序列；驱动电机转矩的目标控制序列和前馈控制序列叠加后构成跟踪控制序列，即得出驱动系统的目标转矩，通过该目标转矩对驱动系统进行调速。
5.一种无离合器无同步器AMT换档控制方法，其特征在于，包括：
S1，换档前的调速，基于目标固定接合齿和目标移动接合齿转速差对驱动系统进行调速；
S2，当所述转速差处于预设转速差范围内，控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动；若未发生堵齿，执行S4；
S3，若发生堵齿，则控制换档执行机构向空档方向移动预设距离，判定转速差是否处于预设转速差范围内，若为是，等待第二预设时间后控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动并判断是否发生堵齿，若发生堵齿则继续执行S3，若未发生堵齿则执行S4；若为否，则执行S1-S3；
S4，控制目标移动接合齿停置在目标档位位置，再恢复驱动系统扭矩，完成换档；
所述第二预设时间t2通过以下方法计算：
；
其中，N为目标固定接合齿或目标移动接合齿齿数，为实际转速差，/>为与齿数相关的补偿系数，取值大于1，S是齿尖宽度加齿隙的弧度周期系数，S取值为自然数，/>为换档执行机构从预设位置移动至目标档位开始接合位置所用的时间。
6.一种无离合器无同步器AMT换档控制系统，其特征在于，所述换档控制系统包括：变速器，驱动系统，控制器和换档执行机构；所述控制器与驱动系统和换档执行机构连接；当换档时发生堵齿，所述控制器卸载换档执行机构扭矩，且当目标固定接合齿和目标移动接合齿转速差处于预设转速范围内，等待第一预设时间后控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动，若发生堵齿则控制器重复执行上述控制直至不发生堵齿或所述转速差不处于预设转速范围内；所述换档执行机构与变速器机械连接；所述驱动系统输出轴直接与变速器输入轴机械连接；
所述第一预设时间t1通过以下方法计算：
；
其中，N为目标固定接合齿或目标移动接合齿齿数，为实际转速差，/>为与齿数相关的补偿系数，取值大于1，S是齿尖宽度加齿隙的弧度周期系数，S取值为自然数。
7.一种无离合器无同步器AMT换档控制系统，其特征在于，所述换档控制系统包括：变速器，驱动系统，控制器和换档执行机构；所述控制器与驱动系统和换档执行机构连接；当换档时发生堵齿，所述控制器控制换档执行机构向空档方向移动预设距离，且当目标固定接合齿和目标移动接合齿转速差处于预设转速范围内，等待第二预设时间后控制换档执行机构推动目标移动接合齿向目标档位移动，若发生堵齿则控制器重复执行上述控制直至不发生堵齿或所述转速差不处于预设转速范围内；所述换档执行机构与变速器机械连接；所述驱动系统输出轴直接与变速器输入轴机械连接；
所述第二预设时间t2通过以下方法计算：
；
其中，N为目标固定接合齿或目标移动接合齿齿数，为实际转速差，/>为与齿数相关的补偿系数，取值大于1，S是齿尖宽度加齿隙的弧度周期系数，S取值为自然数，/>为换档执行机构从预设位置移动至目标档位开始接合位置所用的时间。
8.一种车辆，其特征在于，采用权利要求6-7任一所述的换档控制系统。
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