CN1570406A - 使用软件/电子设备校准自动变速器的控制系统的概念 - Google Patents

使用软件/电子设备校准自动变速器的控制系统的概念 Download PDF

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Abstract

一种用于校准自动变速器中的电磁线圈控制阀和阀系统的软件校准策略。所述策略包括确定用于阀或者阀系统的特性方程式，它是施加于电磁线圈的电流和阀或者阀系统输出处的压强之间的数学关系式。阀或者阀系统与描述变速器中的阀或者阀系统的工作的测试台相耦合。把电流信号施加于所述阀或者阀系统，并且对输出压强进行测量，以便使用曲线拟合函数来确定该方程式中的系数。然后，把所述系数存储在控制单元中。

Description

使用软件/电子设备校准自动变速器的控制系统的概念
技术领域
本发明一般来讲涉及用于电动液压变速器控制系统的软件校准策略，并且更具体来讲，涉及一种用于校准被用于控制车辆的自动变速器的电磁线圈、电磁线圈控制的阀体或者具有集成式控制装置的电磁线圈控制的阀体的软件校准策略。
背景技术
本申请要求与2003年4月11日提交的、标题为“Concept forusing Software/Electronics to Calibrate the Control Systemfor an Automatic Transmission”的美国临时申请系列第60/462,225号、以及于2004年2月27日提交的、标题为“Concept for usingSoftware/Electronics to Calibrate the Control System for anAutomatic Transmission”的美国非临时申请系列第10/789,540号的提交日期的权益。
自动车辆变速器(transmission)采用多个齿轮、同步装置、制动带以及被电子控制来自动地切换车辆的齿轮的离合器。通常，在变速器内采用电磁线圈(solenoid)控制阀来提供液压以便控制其中的各种组件和系统-例如离合器、制动带、润滑剂流、液压等等的运行。所述阀一般来讲是比例阀，因为施加于阀的电磁线圈的电流量决定阀的控制输出处的液压。
电磁线圈控制的阀包括绕电枢(armature)卷绕的线圈和阀体。所述电磁线圈和阀体能够被附着在一起或者相互分开。阀体与液压输入线、液压排出线和液压控制输出线相耦合。液压供应压强被施加于所述输入线。施加于所述阀的供应压强是稳定的，并且阀的输出线上的控制压强按照所述电枢的位置设定。当没有电流施加于线圈上的时候，控制输出线直接与排出线耦合，以致没有任何输出压强施加于控制线上。当电流被施加于电磁线圈的时候，所述电枢移动以致液压供应压强被引导到控制线。施加于绕制线圈的电流量设置电枢上的力，并且从而设置它用于维持受它调节的输出压强的能力。阀受到调节，因为如果控制线上的负荷改变，则电枢响应于此来移动，以便为该电流提供相同的输出压强。
比例电磁线圈控制阀需要被校准，以便它们相对于输入电流提供所希望的控制压强。如果变速器中的控制阀没有被正确地校准，则变速器的性能就因各种因素-例如较低燃料经济性、硬变速等等而被降低。通常，当制造阀的时候，由机械装置来校准阀。一个已知的机械装置是增加或者减少施加于电枢的弹力的螺纹式(threaded)机构。第二种用于校准电磁线圈或者电磁线圈导阀的机械技术是有选择地调节电枢和电磁线圈的极片之间的工作空气间隙，这样就调节了设备的磁力级。
已知的、校准电磁线圈阀的机械技术通常费用大，因为校准组件制造起来很昂贵，并且校准过程很费时。进一步来讲，被要求执行校准的设备是昂贵的并且具有固有精度限制。另外，电磁线圈或者电磁线圈导阀没有依据其他系统部件进行校准，例如电子设备，其他阀，泄漏电阻等等，当在系统中采用了所述阀的时候可能影响所述阀的性能。
发明内容
根据本发明的教导，公开了一种软件校准策略，其具有特定应用，用于校准在自动变速器中采用的电磁线圈控制阀和电动液压控制系统。该校准策略包括确定对于特定种类的阀或者阀系统唯一的特性方程式，并且确定施加于电磁线圈的电流与在阀或者阀系统的输出处的压强、或者其他力例如流体流动之间的数学关系。所述特性方程式将包括几个对于该类中的每一独立阀或者阀系统来讲是唯一的系数。
阀或者阀系统与模拟变速器中的阀或者阀系统的工作的测试台相耦合。控制电流信号被施加于所述阀或者阀系统中的电磁线圈，并且测定所述阀或者阀系统的输出压强(或者流量)。一旦对于几个点来讲已经知道了电流和相应压强，则能够通过在该特性方程式上使用曲线拟合技术、例如最小二乘回归来确定特定阀或者阀系统的系数。一旦确定了系数，它们被存储在变速器控制器(TCU)中的闪速存储器中，所述变速器控制器通常被集成在变速器控制模块中。然后，该系数被用于与作为存储在TCU存储器中的车辆软件的一部分的所述特性方程式结合使用，来创建阀或者阀系统工作特性的唯一的、高精度的、连续的数学表达式。
本发明的另外的优点和特征将根据下列的说明和所附权利要求书、并结合附图，而变得明白。
附图说明
图1是示出依据本发明的一个实施例的、校准阀和/或阀系统的过程的流程图；
图2是示出对于大量的定量压强控制装置来讲、在实际的测得压强和所指令的或者要求的压强之间的前/后校准关系的图表，其中横轴为指令压强、而纵轴为实际压强；以及
图3是示出对于一个自动变速器中的离合器压强控制阀来讲、在电流和液压之间的关系的图表，其中纵轴为电流、而横轴为压强。
具体实施方式
下列针对软件校准策略的、本发明的实施例的讨论本质上讲仅仅是示例性的，并且决不打算限制本发明或者它的应用或者使用。
图1是示出依据本发明的、用于校准自动变速器中的阀系统和阀的过程的方框图70。本发明的校准策略采用一个模拟变速器的工作的测试台。采用了一种算法，来模拟变速器的工作，以便确定某些工作条件下的实际压强或者流量。
每一类阀和/或阀系统能够由一个特性方程式表示，其复杂性是拟合函数的所希望的准确性和实际性能特性的非线性度以及拐点数目的函数。该方程式的通式是required input(所需的输入)＝function(desired output(期望输出))，其中期望输出是压强、流量等等，而所需的输入是电磁线圈电流。
用于每一阀或者阀系统的特性方程式是驻留在TCU存储器中的变速器控制软件代码的一部分。这一方程式从一部分到另一部分不会发生变化。用于比例控制电磁线圈的典型特性方程式是以方程式(1)的形式提供的。在(1)中的特性方程式中被标识为C1、C2、C3、C4和C5的、用于该特性方程式的唯一系数，是在使用在阀和/或阀系统的最后测试期间获取的实际测量数据作为拟合算法的输入的情况下，使用例如最小二乘回归法的曲线拟合技术创建的。
i ( P ) = C 1 + C 2 1 + P + C 3 · P + C 4 · P 2 + C 5 P 3 + 0.0001 - - - ( 1 )
该系数在最终生产测试过程的最后被闪存到TCU存储器中，结果产生一个描述阀和/或阀系统的性能特性的唯一的方程式。重要的是要注意到，因为校准是对完整系统执行的，而不是对独立部件执行的，所以整个系统由于下游/上游的阀几何形状、弹簧负荷、漏泄量、电磁线圈、电子仪器等等引起的变化显著地减少。
图2示出从已知的压强控制系统中的大量比例压强控制设备处获得的前校准结果和后校准结果。基于+/-5西格马正态分布，针对全域示出上及下边界。图形线80和82表示校准之前的+/-5西格马分布，而图形线84和86表示校准之后的+/-5西格马分布。
方框72处的过程的第一步骤包括为特定阀或者阀系统确定该特性方程式，其成为变速器控制软件的一部分，并驻留在TCU存储器中。方框74处的该过程的下一步骤包括为施加于上述讨论到的电磁线圈的一系列输入电流测量阀或者阀系统的输出压强或者流量。所需要的测试电流的数目取决于特性方程式中的变量的数目，以及该特性方程式中的非线性的度数和拐点数目，以及该拟合的期望准确性。在一个典型的实施例中，测试电流的数目可以在5-8个测试电流范围内。
如方框76所示，该过程的下一步骤包括确定系数。在一个实施例中，系数是通过回归技术、例如最小二乘法确定的，其为特性方程式计算系数，结果产生与在方框74处的前一步骤中获取的测量数据的最佳拟合。结果是一个施加于电磁线圈的电流与电动液压系统的输出处的压强(或者流量、位置等等)之间的唯一的、连续的数学关系式。
以下的方程式(2)示出一个典型的用于比例压强控制系统的特性方程式，其具有计算后的系数。一旦该系数被最小二乘法拟合函数确定或者相反，则该系数被存储在电动液压系统中的闪速存储器中，如方框78所示。该特性方程式驻留在TCU存储器中，并且被嵌入到变速器控制软件中。注意，该特性方程式不必在这次被闪存，因为它对于给定类中的每一部分不是唯一的。仅仅系数是唯一的。
i ( P ) = 0.376 - . 242 1 + P + 0.059 · P + 1.681 · 10 - 5 · P 2 - 7.328 · 10 - 9 P 3 + 0.0001 - - - ( 2 )
图3是示出对于特性方程式(1)而言的、一般的电流-压强关系的图表，其中纵轴为电流、而横轴为压强。
上述讨论仅仅公开和说明了本发明的示例性实施例。本领域中的普通技术人员将根据这种讨论并且根据附图和权利要求书容易地意识到，能够对其作出各种改变、修改和变型，而不会背离在下列权利要求书中所定义的本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种校准电动液压控制系统的方法(70)，所述电动液压控制系统响应于输入电流而提供输出响应，所述方法包括：
确定电动液压系统的特性方程式(72)，所述特性方程式包括多个系数；
将所述电动液压系统与测试台相耦合；
对所述电动液压系统施加多个电流；
针对所述多个电流中的每一个电流测量电动液压系统的输出响应(74)；并且
根据输出响应测量确定所述特性方程式中的系数(76)。
2.如权利要求1所述的方法(70)，其中，根据输出响应测量确定特性方程式中的系数(72)包括采用曲线拟合函数。
3.如权利要求2所述的方法(70)，其中，根据输出响应测量确定特性方程式中的系数(72)包括采用最小二乘法拟合函数。
4.如权利要求1所述的方法(70)，其中，进一步包括在存储器中闪存所述系数(78)。
5.如权利要求1所述的方法(70)，其中，进一步包括将所述特性方程式硬编码到控制软件里(78)。
6.如权利要求1所述的方法(70)，其中，所述电动液压系统包括比例电磁线圈和液压阀，其中对所述电动液压系统施加多个电流包括对所述比例电磁线圈施加多个电流。
7.如权利要求1所述的方法(70)，其中，所述电动液压系统被用在自动变速器中。
8.如权利要求1所述的方法(70)，其中，所述电动液压系统包括集成的变速器控制器(TCU)。
9.如权利要求1所述的方法(70)，其中，所述输出响应是从包括压强和流体流动组中选择出来的。
10.如权利要求1所述的方法(70)，其中，
对所述电动液压系统施加多个电流包括施加多个不同的电流。
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