CN115045998A - 一种车辆动力换向控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆动力换向控制方法及系统，将离合器分解为主离合器组和换挡离合器组；将主离合器组中当前闭锁的方向离合器的油压降低至压力P0，使之完全分离；将换挡离合器组中当前闭锁的档位离合器的油压降至半接合点压力Pkp，并保持；判断车辆车速降低至设定的车速阈值以下或达到预设延时的时间阈值时，将换挡离合器组中处于半接合点的档位离合器的油压快速升高至离合器最大油压，使处于半接合点的档位离合器完全闭锁；将主离合器组中目标闭锁的方向离合器的油压到达最大油压，使之完全闭锁，实现动力换向。本发明换向快速且平稳，降低了驾驶员的疲劳度，提高了车辆的作业效率，解决了现有技术中换向操作操作繁琐且难度大的问题。

Description

一种车辆动力换向控制方法及系统

技术领域

本发明属于车辆动力控制技术领域，涉及一种车辆动力换向控制方法及系统。

背景技术

目前，拖拉机缺乏舒适的动力换向系统设计，没有合理的控制策略，因此拖拉机田间掉头换向的功能实现大都是传统的手动方式，需要执行先踩离合、再操作挡杆、后松离合的过程，对驾驶员来说操作繁琐且难度大，在驾驶感受上冲击也较为剧烈。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中车辆换挡中的是手动方式，操作繁琐且难度大，震动较为剧烈的问题，提供一种车辆动力换向控制方法及系统，实现车辆田间掉头换向过程的自动化，解放驾驶员双脚，单纯操作方向杆即可完成方向切换。在控制效果上，换向迅速且平稳，显著降低驾驶员劳动强度，有效提高车辆作业效率。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种车辆动力换向控制方法，包括以下步骤：

S1：将离合器分解为主离合器组和换挡离合器组，所述主离合器组中包括若干个方向离合器，所述换挡离合器中包括若干个档位离合器；

S2：将主离合器组中当前闭锁的方向离合器的油压降低至压力P0，使当前闭锁的方向离合器完全分离；

S3：将换挡离合器组中当前闭锁的档位离合器的油压降至半接合点压力Pkp，并保持；

S4：判断车辆车速降低至设定的车速阈值以下或达到预设延时的时间阈值时，将换挡离合器组中处于半接合点的档位离合器的油压快速升高至离合器最大油压，使处于半接合点的档位离合器完全闭锁；

S5：将主离合器组中目标闭锁的方向离合器的油压到达最大油压，使之完全闭锁，实现动力换向。

本发明的进一步改进在于：

所述步骤S2中，油压P0小于当前闭锁的方向离合器油压的K点。

所述步骤S2中，以200bar/s斜率将当前闭锁的方向离合器的油压降低至压力P0。

所述步骤S4中，以170bar/s斜率将当前闭锁的档位离合器的油压降至半接点合压力Pkp。

所述步骤S2中，将主离合器组当前闭锁的方向离合器的油压降低至压力P0的斜率计算方法为：

(Pmax-P0)/T1

其中，Pmax表示液压系统最大油压，P0表示当前闭锁方向离合器的目标油压，T1为主离合器组完全分离的目标时间；

所述步骤S3中，将换挡离合器组当前闭锁的档位离合器的油压降至半接点合压力Pkp的斜率计算方法为：

(Pmax-Pkp)/T2

其中，Pmax表示液压系统最大油压，Pkp表示当前闭锁挡位离合器的k点油压，T2表示挡位离合器油压降低的目标时间。

所述步骤S2执行前，需检测并判断系统执行条件，所述执行条件包括：方向杆方向非空挡、车辆行驶方向与方向杆方向一致、车辆车速不高于限制值和PTO系统不工作。

所述步骤S4中，所述车速阈值为0.2km/h，所述延时的时间阈值为1s。

所述步骤S5中，控制主离合器组中目标闭锁的方向离合器的油压到达最大油压需要经过四个阶段；

所述四个阶段包括充油阶段、半接合阶段、扭矩传递阶段和转速同步阶段。

所述步骤S1中，所述方向离合器包括前进离合器和后退离合器。

一种车辆动力换向控制系统，包括离合器分组模块、主离合器组降压模块、换挡离合器组降压模块、换挡离合器组升压模块和主离合器组升压模块；

离合器分组模块，用于将离合器分解为主离合器组和换挡离合器组，所述主离合器组中包括若干个方向离合器，所述换挡离合器中包括若干个档位离合器；

主离合器组降压模块，用于将主离合器组中当前闭锁的方向离合器的油压降低至压力P0，使当前闭锁的方向离合器完全分离；

换挡离合器组降压模块，用于将换挡离合器组中当前闭锁的档位离合器的油压降至半接合点压力Pkp，并保持；

换挡离合器组升压模块，用于判断车辆车速降低至设定的车速阈值以下或达到预设延时的时间阈值时，将换挡离合器组中处于半接合点的档位离合器的油压快速升高至离合器最大油压，使处于半接合点的档位离合器完全闭锁；

主离合器组升压模块，用于将主离合器组中目标闭锁的方向离合器的油压到达最大油压，使之完全闭锁，实现动力换向。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种车辆动力换向控制方法，首先将离合器分为两组，并将主离合器组当前闭锁的方向离合器油压降低，可以迅速切断主离合器组前后端的扭矩传递，使车辆的车速快速降低，同时降低换挡离合器组的油压，可以防止档位离合器在主离合器完全脱开的瞬间扭矩突然增大而引起离合器非正常滑摩，减少换向过程中的离合器磨损；并且使档位离合器的油压保持在半接合点可以保证档位离合器先保持不传扭，待条件满足时快速响应，建立油压并传递扭矩，一定程度上改善了车辆换向时的顿挫感；并且当车辆车速降低至设定的车速阈值以下或达到预设延时的时间阈值时才进行油压升压，是由于车辆车速降低之后可以降低整车加速力，从而减轻车辆动力换向系统中换挡离合器组的负载，为后续离合器接合过程做准备，降低冲击度，而在此情况下升压之后可以为主离合器组的方向离合器接合做准备，本发明公开的方法将离合器分为主离合器组和换挡离合器组，两组离合器组相互独立，协同工作，可以快速实现车辆的换向操作，换向快速且平稳，解放了驾驶员的双脚，降低了驾驶员的疲劳度，提高了车辆的作业效率。

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为本发明动力换向系统的结构简图；

图2为本发明动力换向检测方案的示意图；

图3为本发明动力换向系统控制时序的流程图。

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1-3，本发明实施例公开了一种车辆动力换向控制方法，包括以下步骤：

本发明实施例公开的方法基于Simulink平台，对变速器机械本体的主离合器组、动力换挡离合器组分开建模，形成两个独立的子模块，将变速器的离合器分为两部分，主离合器组和换挡离合器组，其中，主离合器组包括前进离合器和后退离合器两个方向离合器，换挡离合器组包括N个挡位离合器。主离合器组的湿式离合器兼具主离合器和方向离合器两个特性，既有动力中断、整车起步功能又有方向切换功能；换挡离合器组的湿式离合器主要完成挡位切换功能，换挡离合器组独立于主离合器组，通过挡位离合器的切换实现不同速比，两个离合器组在结构上相互独立，节省了机械布置空间，在功能上协同工作。

步骤1：执行动力换向检测。基于所述的车辆动力换向检测方案进行条件判断，满足条件执行步骤2。

步骤1中包含四个方面的检测：检测方向杆位置非空挡；检测行驶方向与方向杆位置不一致；检测车速不高于某一限制值和检测PTO系统不工作。

在执行动力换向之前，先基于车辆动力换向检测方案进行条件判断，所述条件都符合时再对动力换向系统的两个离合器组进行精细控制，这对整个系统形成了有效的保护机制。

步骤2：控制主离合器组当前闭锁的方向离合器，油压以一定斜率K1降低至压力P0，使之完全分离。这种控制方法有助于迅速切断主离合器组前后端的扭矩传递，使车辆车速快速降低，有效防止挡位离合器在主离合器完全脱开的瞬间承受较大扭矩而导致过度滑摩，减少挡位离合器磨损。

其中，斜率K1为200bar/，斜率K1的计算方法为：

(Pmax-P0)/T1

其中，Pmax为液压系统最大油压，P0为当前闭锁方向离合器的目标油压，T1为主离合器完全分离的目标时间。

步骤3：控制换挡离合器组当前闭锁的挡位离合器，油压以一定斜率K2降低至半接合点压力Pkp并保持。这种控制方法的作用是，第一，降低油压是为了防止挡位离合器在主离合器完全脱开的瞬间扭矩突然增大而引起离合器非正常滑摩，减少换向过程中的离合器磨损；其二，保持油压在半接合点是为了使挡位离合器先保持不传扭，待条件满足时快速响应，建立油压并传递扭矩，一定程度地改善车辆换向时的顿挫感。

本发明公开的一实施例中，斜率K2为170bar/s，K2的计算方法为：

(Pmax-Pkp)/T2

其中，Pmax为液压系统最大油压，Pkp为当前闭锁挡位离合器的k点油压，T2为挡位离合器油压降低的目标时间。

步骤4：判断车辆车速是否降低至某一车速阈值Vthd以下(Vthd＝0.2km/h，该阈值可标定根据主机厂匹配情况而定)，或者达到某一延时时间Tthd(Tthd＝1s)，满足条件执行步骤5。这种控制方法的原理在于：在车辆车速降低之后可以降低整车加速力，从而减轻车辆动力换向系统中换挡离合器组的负载，为后续离合器接合过程做准备，降低冲击度。

步骤5：控制换挡离合器组当前处于半接合点的挡位离合器，油压快速升高至离合器最大油压Pmax，使之完全闭锁。这种控制方法的原理在于：先使换挡离合器组的挡位离合器接合，为主离合器组的方向离合器接合做准备。

步骤6：控制主离合器组目标闭锁的方向离合器，经过4个阶段控制直至油压达到最大油压Pmax，使之完全闭锁。所述的4个阶段包括：充油阶段、半接合阶段、扭矩传递阶段和转速同步阶段。这种控制方法的原理在于：由于换挡离合器组已经接合，此时车辆整车负载和挡位离合器组全部作为主离合器组的负载，通过4个阶段控制，主要依靠主离合器组的滑摩直至完全接合来实现动力传输。

本发明公开了一种应用在拖拉机上的体实施例：

在车辆驾驶室方向盘左侧的方向杆处于“前进”位置，车辆在前进挡下向前行驶，此时受TCU软件控制的主离合器组中前进离合器接合，换挡离合器组中一个挡位离合器接合。当驾驶员有换向意图时，拨动方向杆至“后退”位置，启动车辆动力换向检测方案，当检测到方向杆位置非空挡、行驶方向与方向杆位置不一致、车速不高于15km/h和PTO系统不工作时，触发动力换向操作。

首先控制主离合器组中前进离合器的电磁阀电流，使当前闭锁的前进离合器油压降低到0bar，摩擦片的主动片和从动片完全分离，不再传递扭矩。

然后控制换挡离合器组中挡位离合器的电磁阀电流，使当前闭锁的挡位离合器油压降低到K点压力3bar，并且保持。

此时，主离合器已将动力脱开，发动机输入扭矩无法经过变速箱传递到车轮，车辆车速会降低，待车速降低至0.2km/h或者时间超过1s，控制换挡离合器组中挡位离合器的电磁阀电流，使当前处于半接合点的挡位离合器油压升高到最大值，进入完全闭锁状态。

最后控制主离合器组中后退离合器的电磁阀电流，经过充油阶段、半接合阶段、扭矩传递阶段和转速同步阶段，直至离合器油压升高到最大值，进入完全闭锁状态。

本发明实施例公开了一种车辆动力换向控制系统，包括离合器分组模块、主离合器组降压模块、换挡离合器组降压模块、换挡离合器组升压模块和主离合器组升压模块；

离合器分组模块，用于将离合器分解为主离合器组和换挡离合器组，所述主离合器组中包括若干个方向离合器，所述换挡离合器中包括若干个档位离合器；

主离合器组降压模块，用于将主离合器组中当前闭锁的方向离合器的油压降低至压力P0，使当前闭锁的方向离合器完全分离；

换挡离合器组降压模块，用于将换挡离合器组中当前闭锁的档位离合器的油压降至半接合点压力Pkp，并保持；

换挡离合器组升压模块，用于判断车辆车速降低至设定的车速阈值以下或达到预设延时的时间阈值时，将换挡离合器组中处于半接合点的档位离合器的油压快速升高至离合器最大油压，使处于半接合点的档位离合器完全闭锁；

主离合器组升压模块，用于将主离合器组中目标闭锁的方向离合器的油压到达最大油压，使之完全闭锁，实现动力换向。

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 (10)

1.一种车辆动力换向控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将离合器分解为主离合器组和换挡离合器组，所述主离合器组中包括若干个方向离合器，所述换挡离合器中包括若干个档位离合器；

S2：将主离合器组中当前闭锁的方向离合器的油压降低至压力P0，使当前闭锁的方向离合器完全分离；

S3：将换挡离合器组中当前闭锁的档位离合器的油压降至半接合点压力Pkp，并保持；

S4：判断车辆车速降低至设定的车速阈值以下或达到预设延时的时间阈值时，将换挡离合器组中处于半接合点的档位离合器的油压快速升高至离合器最大油压，使处于半接合点的档位离合器完全闭锁；

S5：将主离合器组中目标闭锁的方向离合器的油压到达最大油压，使之完全闭锁，实现动力换向。

2.根据权利要求1所述的一种车辆动力换向控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，油压P0小于当前闭锁的方向离合器油压的K点。

3.根据权利要求1所述的一种车辆动力换向控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，以200bar/s斜率将当前闭锁的方向离合器的油压降低至压力P0。

4.根据权利要求3所述的一种车辆动力换向控制方法，其特征在于，所述步骤S4中，以170bar/s斜率将当前闭锁的档位离合器的油压降至半接点合压力Pkp。

5.根据权利要求4所述的一种车辆动力换向控制方法，其特征在于，所述步骤S2中，将主离合器组当前闭锁的方向离合器的油压降低至压力P0的斜率计算方法为：

(Pmax-P0)/T1

其中，Pmax表示液压系统最大油压，P0表示当前闭锁方向离合器的目标油压，T1为主离合器组完全分离的目标时间；

所述步骤S3中，将换挡离合器组当前闭锁的档位离合器的油压降至半接点合压力Pkp的斜率计算方法为：

(Pmax-Pkp)/T2

其中，Pmax表示液压系统最大油压，Pkp表示当前闭锁挡位离合器的k点油压，T2表示挡位离合器油压降低的目标时间。

6.根据权利要求1所述的一种车辆动力换向控制方法，其特征在于，所述步骤S2执行前，需检测并判断系统执行条件，所述执行条件包括：方向杆方向非空挡、车辆行驶方向与方向杆方向一致、车辆车速不高于限制值和PTO系统不工作。

7.根据权利要求1所述的一种车辆动力换向控制方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述车速阈值为0.2km/h，所述延时的时间阈值为1s。

8.根据权利要求1所述的一种车辆动力换向控制方法，其特征在于，所述步骤S5中，控制主离合器组中目标闭锁的方向离合器的油压到达最大油压需要经过四个阶段；

所述四个阶段包括充油阶段、半接合阶段、扭矩传递阶段和转速同步阶段。

9.根据权利要求1所述的一种车辆动力换向控制方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述方向离合器包括前进离合器和后退离合器。

10.根据权利要求1所述的一种车辆动力换向控制系统，其特征在于，包括离合器分组模块、主离合器组降压模块、换挡离合器组降压模块、换挡离合器组升压模块和主离合器组升压模块；

离合器分组模块，用于将离合器分解为主离合器组和换挡离合器组，所述主离合器组中包括若干个方向离合器，所述换挡离合器中包括若干个档位离合器；

主离合器组降压模块，用于将主离合器组中当前闭锁的方向离合器的油压降低至压力P0，使当前闭锁的方向离合器完全分离；

换挡离合器组降压模块，用于将换挡离合器组中当前闭锁的档位离合器的油压降至半接合点压力Pkp，并保持；

换挡离合器组升压模块，用于判断车辆车速降低至设定的车速阈值以下或达到预设延时的时间阈值时，将换挡离合器组中处于半接合点的档位离合器的油压快速升高至离合器最大油压，使处于半接合点的档位离合器完全闭锁；

主离合器组升压模块，用于将主离合器组中目标闭锁的方向离合器的油压到达最大油压，使之完全闭锁，实现动力换向。

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