CN114857258A - 一种双离合自动变速器升挡过程扭矩切换控制方法 - Google Patents

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CN114857258A CN202210468302.6A CN202210468302A CN114857258A CN 114857258 A CN114857258 A CN 114857258A CN 202210468302 A CN202210468302 A CN 202210468302A CN 114857258 A CN114857258 A CN 114857258A
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黄清蓝
冉力
赵琦
曾开莲
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Abstract

一种双离合自动变速器升挡过程扭矩切换控制方法，包括以下步骤：1)采集发动机扭矩、当前挡位速比、目标挡位速比、当前挡位轴转速、发动机转动惯量、当前挡位值、目标挡位值、轮胎半径；2)判断当前挡位是否需要升挡；3)根据当前挡位值与油门开度设定目标冲击度X；4)计算当前挡位离合器实际传递扭矩T0；5)计算轮上扭矩与当前挡位轴转速变化率的比例关系K；6)计算目标挡位离合器目标扭矩T1；7)计算轮上扭矩变化量Δ；8)计算扭矩切换时间t；9)计算当前挡位离合器分离斜率与目标挡位离合器结合斜率，使当前离合器按分离斜率完成分离，目标离合器按结合斜率完成结合。

Description

一种双离合自动变速器升挡过程扭矩切换控制方法
技术领域
本发明涉及变速器扭矩控制技术领域，特别涉及一种双离合自动变速器升挡过程扭矩切换控制方法。
背景技术
双离合自动变速器(简称DCT)基于手动变速箱基础之上，而与手动变速箱所不同的是，双离合自动变速器中的两幅离合器与二根输入轴相连，换挡和离合操作都是通过一集成电子和液压元件的机械电子模块来实现。由于双离合自动变速器具有高传动效率的特点，其应用范围越来越广。目前，现有的升挡过程的扭矩切换方法为，通过标定试验的方式确定扭矩切换的目标挡位离合器目标值与扭矩切换时间，这种方法只能依靠人工试验，容易出现试验误差，因此具有很大的局限性，而且标定过程将耗费大量的人力物力。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种双离合自动变速器升挡过程扭矩切换控制方法，其省去了标定过程，通过直接计算升挡过程中目标挡位离合器的目标扭矩和扭矩切换时间，能提高换挡效率。
本发明的技术方案是：一种双离合自动变速器升挡过程扭矩切换控制方法，其特征在于包括以下步骤：
1)通过自动变速器控制单元TCU实时采集发动机扭矩、当前挡位速比、目标挡位速比、当前挡位轴转速、发动机转动惯量、当前挡位值、目标挡位值、轮胎半径；
2)判断当前挡位是否需要升挡，若当前挡位值小于目标挡位值，则进入步骤3)，否则，返回步骤1)继续等待；
3)根据当前挡位值与油门开度设定目标冲击度X；
4)根据发动机扭矩、发动机转动惯量、当前挡位轴转速变化率，计算当前挡位离合器实际传递扭矩T0；
5)根据当前挡位离合器实际传递扭矩T0、当前挡位速比、当前挡位轴转速变化率，计算轮上扭矩与当前挡位轴转速变化率的比例关系K；
6)根据轮上扭矩与当前挡位轴转速变化率的比例关系K、目标挡位速比、发动机扭矩、发动机转动惯量，计算目标挡位离合器目标扭矩T1；
7)根据当前挡位离合器实际传递扭矩T0、目标挡位离合器目标扭矩T1、当前挡位速比、目标挡位速比，计算轮上扭矩变化量Δ；
8)根据轮上扭矩变化量Δ、目标冲击度X、轮胎半径、当前挡位离合器实际传递扭矩T0、当前挡位速比，计算扭矩切换时间t；
9)根据当前挡位离合器实际传递扭矩T0、目标挡位离合器目标扭矩T1、扭矩切换时间t，计算当前挡位离合器分离斜率与目标挡位离合器结合斜率，使当前离合器按分离斜率完成分离，目标离合器按结合斜率完成结合。
进一步地，步骤4)按以下方式计算当前挡位离合器实际传递扭矩，
发动机扭矩≥0时，T0＝Eng-J·a0
发动机扭矩＜0时，T0＝J·a0-Eng
式中，T0为当前挡位离合器实际传递扭矩，Eng为发动机扭矩，J为发动机转动惯量，a0为当前挡位轴转速变化率。
进一步地，所述当前挡位轴转速变化率a0通过对当前挡位轴转速进行微分计算得到。
进一步地，步骤5)按以下方式计算轮上扭矩与当前挡位轴转速变化率的比例关系K，
发动机扭矩≥0时，
Figure BDA0003625444920000021
发动机扭矩＜0时，
Figure BDA0003625444920000022
式中，T0为当前挡位离合器实际传递扭矩，Eng为发动机扭矩，J为发动机转动惯量，a0为当前挡位轴转速变化率，i0为当前挡位速比。
进一步地，步骤6)按以下步骤计算目标挡位离合器目标扭矩T1，
6-1)计算当前挡位轴转速目标变化率a1，
发动机扭矩≥0时，
Figure BDA0003625444920000031
发动机扭矩＜0时，
Figure BDA0003625444920000032
6-2)计算目标挡位离合器目标扭矩T1与当前挡位轴转速目标变化率a1的关系，
发动机扭矩≥0时，Eng-T1＝J·a1
发动机扭矩＜0时，Eng+T1＝J·a1
6-3)联合步骤6-1)和6-2)计算目标挡位离合器目标扭矩T1，
发动机扭矩≥0时，
Figure BDA0003625444920000033
发动机扭矩＜0时，
Figure BDA0003625444920000034
步骤6-1)、6-2)、6-3)的式中，T1为目标挡位离合器目标扭矩，i1为目标挡位速比，K为轮上扭矩与当前挡位轴转速变化率的比例关系，a1为当前挡位轴转速目标变化率，Eng为发动机扭矩，J为发动机转动惯量，a0为当前挡位轴转速变化率，i0为当前挡位速比。
进一步地，步骤7)按以下方式计算轮上扭矩变化量Δ，
Δ＝|T0·i0-T1·i1|
式中，T0为当前挡位离合器实际传递扭矩，i0为当前挡位速比，T1为目标挡位离合器目标扭矩，i1为目标挡位速比。
进一步地，步骤8)按以下方式计算扭矩切换时间t，
Figure BDA0003625444920000035
式中，a0为当前挡位轴转速变化率，r为轮胎半径，T0为当前挡位离合器实际传递扭矩，i0为当前挡位速比，X为目标冲击度。
进一步地，步骤9)按以下方式计算当前挡位离合器分离斜率与目标挡位离合器结合斜率，
Figure BDA0003625444920000041
Figure BDA0003625444920000042
式中，t为扭矩切换时间，T0为当前挡位离合器实际传递扭矩，T1为目标挡位离合器目标扭矩，f0为当前挡位离合器分离斜率，f1为目标挡位离合器结合斜率。
进一步地，所述目标冲击度X为整车标定试验中根据驾驶员的体验感所标定的经验值。
采用上述技术方案的有益效果：本发明依靠发动机扭矩、当前挡位速比、目标档位速比、目标冲击度，以及当前挡位轴转速，实时判断当前变速器是否需要升挡，并同步计算目标挡位离合器的目标扭矩与扭矩切换时间，不需要进行标定试验，能节省大量的标定时间，节约人力、物力，且本发明是根据实时的当前挡位轴转速和当前挡位速比进行计算，能精确计算出扭矩切换所需时间、当前离合器的分离斜率和目标离合器的结合斜率，避免标定试验的人为误差，从而提高双离合自动变速器的换挡效率、传动效率，不用局限于标定试验数据，使本发明的扭矩切换使用范围更广，能极大地提高扭矩切换控制的准确性，并能够兼容不同的负载、坡度、海拔，能极大地改善驾驶体验感。
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
参见图1，一种双离合自动变速器升挡过程扭矩切换控制方法的实施例，步骤如下：
1)通过自动变速器控制单元TCU实时采集发动机扭矩Eng、当前挡位速比i0、目标挡位速比i1、当前挡位轴转速、发动机转动惯量J、当前挡位值、目标挡位值、轮胎半径r。
2)判断当前挡位是否需要升挡，若当前挡位值小于目标挡位值，则进入步骤3)，否则，返回步骤1)继续等待。
3)根据当前挡位值与油门开度设定目标冲击度X，本实施例目标冲击度X为整车标定试验中根据驾驶员的体验感所标定的经验值。
4)根据发动机扭矩Eng、发动机转动惯量J、当前挡位轴转速变化率，计算当前挡位离合器实际传递扭矩T0；
发动机扭矩≥0时，T0＝Eng-J·a0
发动机扭矩＜0时，T0＝J·a0-Eng
式中，T0为当前挡位离合器实际传递扭矩，Eng为发动机扭矩，J为发动机转动惯量，a0为当前挡位轴转速变化率；
所述当前挡位轴转速变化率a0通过对当前挡位轴转速进行微分计算得到。
5)根据当前挡位离合器实际传递扭矩T0、当前挡位速比i0、当前挡位轴转速变化率a0，计算轮上扭矩与当前挡位轴转速变化率的比例关系K；
发动机扭矩≥0时，
Figure BDA0003625444920000051
发动机扭矩＜0时，
Figure BDA0003625444920000052
式中，T0为当前挡位离合器实际传递扭矩，Eng为发动机扭矩，J为发动机转动惯量，a0为当前挡位轴转速变化率，i0为当前挡位速比。
6)根据轮上扭矩与当前挡位轴转速变化率的比例关系K、目标挡位速比i1、发动机扭矩Eng、发动机转动惯量J，计算目标挡位离合器目标扭矩T1；
6-1)计算当前挡位轴转速目标变化率a1，
发动机扭矩≥0时，
Figure BDA0003625444920000053
发动机扭矩＜0时，
Figure BDA0003625444920000054
6-2)计算目标挡位离合器目标扭矩T1与当前挡位轴转速目标变化率a1的关系，
发动机扭矩≥0时，Eng-T1＝J·a1
发动机扭矩＜0时，Eng+T1＝J·a1
6-3)联合步骤6-1)和6-2)计算目标挡位离合器目标扭矩T1，
发动机扭矩≥0时，
Figure BDA0003625444920000061
发动机扭矩＜0时，
Figure BDA0003625444920000062
步骤6-1)、6-2)、6-3)的式中，T1为目标挡位离合器目标扭矩，i1为目标挡位速比，K为轮上扭矩与当前挡位轴转速变化率的比例关系，a1为当前挡位轴转速目标变化率，Eng为发动机扭矩，J为发动机转动惯量，a0为当前挡位轴转速变化率，i0为当前挡位速比。
7)根据当前挡位离合器实际传递扭矩T0、目标挡位离合器目标扭矩T1、当前挡位速比i0、目标挡位速比i1，计算轮上扭矩变化量Δ；
Δ＝|T0·i0-T1·i1|
式中，T0为当前挡位离合器实际传递扭矩，i0为当前挡位速比，T1为目标挡位离合器目标扭矩，i1为目标挡位速比。
8)根据轮上扭矩变化量Δ、目标冲击度X、轮胎半径、当前挡位离合器实际传递扭矩T0、当前挡位速比，计算扭矩切换时间t；
Figure BDA0003625444920000063
式中，a0为当前挡位轴转速变化率，r为轮胎半径，T0为当前挡位离合器实际传递扭矩，i0为当前挡位速比，X为目标冲击度。
9)根据当前挡位离合器实际传递扭矩T0、目标挡位离合器目标扭矩T1、扭矩切换时间t，计算当前挡位离合器分离斜率与目标挡位离合器结合斜率，
Figure BDA0003625444920000064
Figure BDA0003625444920000065
式中，t为扭矩切换时间，T0为当前挡位离合器实际传递扭矩，T1为目标挡位离合器目标扭矩，f0为当前挡位离合器分离斜率，f1为目标挡位离合器结合斜率。
10)将目标挡位的待结合离合器的扭矩初始值置为0，并根据目标挡位离合器结合斜率f1使待结合离合器结合，直至扭矩为目标挡位离合器目标扭矩T1；将当前挡位的待分离离合器的扭矩初始值置为当前挡位离合器实际传递扭矩T0，并根据当前挡位离合器分离斜率f0使待分离离合器分离，直至扭矩为0，从而完成双离合自动变速器升挡过程的换挡。
实施例2，设定发动机扭矩Eng为400N·m，当前挡位速比i0为16，目标挡位速比i1为9，当前挡位值为1，目标档位值为2，当前挡位轴转速变化率a0为50，发动机转动惯量J为0.4，目标冲击度X为12，轮胎半径r为0.5m。
按上述步骤计算得到：当前挡位离合器实际传递扭矩T0＝380N·m，目标挡位离合器目标扭矩T1＝388.5N·m，扭矩切换时间t＝0.347s，当前挡位离合器分离斜率f0＝1095，目标挡位离合器结合斜率f1＝1119。
计算结果满足换挡需求，结果精确，证明本方法有效可行。
本发明依靠发动机扭矩、当前挡位速比、目标档位速比、目标冲击度、发动机扭矩，以及当前挡位轴转速，实时判断当前变速器是否需要升挡，并同步计算目标挡位离合器的目标扭矩与扭矩切换时间，不需要进行标定试验，能节省大量的标定时间，节约人力、物力，且本发明是根据实时的当前挡位轴转速和当前挡位速比进行计算，能精确计算出扭矩切换所需时间、当前离合器的分离斜率和目标离合器的结合斜率，避免标定试验的人为误差，从而提高双离合自动变速器的换挡效率、传动效率，提高换挡平顺性，不用局限于标定试验数据，使本发明的扭矩切换使用范围更广，且本发明能极大地提高扭矩切换控制的准确性，此外，本发明综合考虑了发动机转矩大于等于0和小于0的情况，计算结果全面可靠，能够兼容不同的负载、坡度、海拔，极大地改善驾驶体验感。

Claims (9)

1.一种双离合自动变速器升挡过程扭矩切换控制方法，其特征在于包括以下步骤：
1)通过自动变速器控制单元TCU实时采集发动机扭矩、当前挡位速比、目标挡位速比、当前挡位轴转速、发动机转动惯量、当前挡位值、目标挡位值、轮胎半径；
2)判断当前挡位是否需要升挡，若当前挡位值小于目标挡位值，则进入步骤3)，否则，返回步骤1)继续等待；
3)根据当前挡位值与油门开度设定目标冲击度X；
4)根据发动机扭矩、发动机转动惯量、当前挡位轴转速变化率，计算当前挡位离合器实际传递扭矩T0；
5)根据当前挡位离合器实际传递扭矩T0、当前挡位速比、当前挡位轴转速变化率，计算轮上扭矩与当前挡位轴转速变化率的比例关系K；
6)根据轮上扭矩与当前挡位轴转速变化率的比例关系K、目标挡位速比、发动机扭矩、发动机转动惯量，计算目标挡位离合器目标扭矩T1；
7)根据当前挡位离合器实际传递扭矩T0、目标挡位离合器目标扭矩T1、当前挡位速比、目标挡位速比，计算轮上扭矩变化量Δ；
8)根据轮上扭矩变化量Δ、目标冲击度X、轮胎半径、当前挡位离合器实际传递扭矩T0、当前挡位速比，计算扭矩切换时间t；
9)根据当前挡位离合器实际传递扭矩T0、目标挡位离合器目标扭矩T1、扭矩切换时间t，计算当前挡位离合器分离斜率与目标挡位离合器结合斜率，使当前离合器按分离斜率完成分离，目标离合器按结合斜率完成结合。
2.根据权利要求1所述的双离合自动变速器升挡过程扭矩切换控制方法，其特征在于：步骤4)按以下方式计算当前挡位离合器实际传递扭矩，
发动机扭矩≥0时，T0＝Eng-J·a0
发动机扭矩＜0时，T0＝J·a0-Eng
式中，T0为当前挡位离合器实际传递扭矩，Eng为发动机扭矩，J为发动机转动惯量，a0为当前挡位轴转速变化率。
3.根据权利要求2所述的双离合自动变速器升挡过程扭矩切换控制方法，其特征在于：所述当前挡位轴转速变化率a0通过对当前挡位轴转速进行微分计算得到。
4.根据权利要求1所述的双离合自动变速器升挡过程扭矩切换控制方法，其特征在于：步骤5)按以下方式计算轮上扭矩与当前挡位轴转速变化率的比例关系K，
发动机扭矩≥0时，
Figure FDA0003625444910000021
发动机扭矩＜0时，
Figure FDA0003625444910000022
式中，T0为当前挡位离合器实际传递扭矩，Eng为发动机扭矩，J为发动机转动惯量，a0为当前挡位轴转速变化率，i0为当前挡位速比。
5.根据权利要求1所述的双离合自动变速器升挡过程扭矩切换控制方法，其特征在于：步骤6)按以下步骤计算目标挡位离合器目标扭矩T1，
6-1)计算当前挡位轴转速目标变化率a1，
发动机扭矩≥0时，
Figure FDA0003625444910000023
发动机扭矩＜0时，
Figure FDA0003625444910000024
6-2)计算目标挡位离合器目标扭矩T1与当前挡位轴转速目标变化率a1的关系，
发动机扭矩≥0时，Eng-T1＝J·a1
发动机扭矩＜0时，Eng+T1＝J·a1
6-3)联合步骤6-1)和6-2)计算目标挡位离合器目标扭矩T1，
发动机扭矩≥0时，
Figure FDA0003625444910000025
发动机扭矩＜0时，
Figure FDA0003625444910000031
步骤6-1)、6-2)、6-3)的式中，T1为目标挡位离合器目标扭矩，i1为目标挡位速比，K为轮上扭矩与当前挡位轴转速变化率的比例关系，a1为当前挡位轴转速目标变化率，Eng为发动机扭矩，J为发动机转动惯量，a0为当前挡位轴转速变化率，i0为当前挡位速比。
6.根据权利要求1所述的双离合自动变速器升挡过程扭矩切换控制方法，其特征在于：步骤7)按以下方式计算轮上扭矩变化量Δ，
Δ＝|T0·i0-T1·i1|
式中，T0为当前挡位离合器实际传递扭矩，i0为当前挡位速比，T1为目标挡位离合器目标扭矩，i1为目标挡位速比。
7.根据权利要求1所述的双离合自动变速器升挡过程扭矩切换控制方法，其特征在于：步骤8)按以下方式计算扭矩切换时间t，
Figure FDA0003625444910000032
式中，a0为当前挡位轴转速变化率，r为轮胎半径，T0为当前挡位离合器实际传递扭矩，i0为当前挡位速比，X为目标冲击度。
8.根据权利要求1所述的双离合自动变速器升挡过程扭矩切换控制方法，其特征在于：步骤9)按以下方式计算当前挡位离合器分离斜率与目标挡位离合器结合斜率，
Figure FDA0003625444910000033
Figure FDA0003625444910000034
式中，t为扭矩切换时间，T0为当前挡位离合器实际传递扭矩，T1为目标挡位离合器目标扭矩，f0为当前挡位离合器分离斜率，f1为目标挡位离合器结合斜率。
9.根据权利要求1所述的双离合自动变速器升挡过程扭矩切换控制方法，其特征在于：所述目标冲击度X为整车标定试验中根据驾驶员的体验感所标定的经验值。
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