專利名稱：一種機械式自動變速器換檔控制方法
技術領域：
本發明屬于汽車自動控制技術領域，涉及一種機械式自動變速器的換檔控制方法。
背景技術：
一般來說，車用電控機械式自動變速器是在干式摩擦離合器和傳統的收集固定軸式齒輪變速器基礎上改進的，它既具有液力自動變速器自動變速的優點，又保留了原手動變速器齒輪傳動效率高、成本低、結構簡單、易于制造的優點。自動變速箱擁有若干個齒輪和同步器，以實現車輛前進或后退所要求的變速器輸入軸與輸出軸的變速比。當換擋時，需要先分離離合器，退出當前檔位、選檔、換檔，然后再控制離合器的結合。 眾所周知，汽車的換檔在車輛駕駛過程中起著至關重要的作用，其性能品質與駕駛員開車時的方便性和舒適性密切相關。配有自動變速器的車輛會根據換檔圖譜進行自動換檔。以常用的二參數換檔為例，當車速和油門與換檔圖譜相匹配時，自動變速器進行換檔，以滿足動力性要求或者經濟性要求。在特定的車速和油門下換檔時，離合器先進行分離，然后退檔、選檔、掛檔，最后離合器進行結合。由于存在機械延遲，在車輛滿足換檔條件時進行換檔，會導致實際已經錯過了發動機最佳的動力性或經濟性換檔工作點。
發明內容
針對上述缺點，本發明提出一種可提前控制離合器執行機構完成自由間隙的換擋控制方法，其技術方案為該方法包括以下步驟(I)實時檢測車速、車輛加速度；(2)計算車輛運行到換擋點所需的時間，并與執行機構完成自由間隙所用時間進行對比；(3)當滿足執行機構提前進入待命狀態條件時，提前控制執行機構進行分離，等待換擋確認。(4)若換擋確認完成且需要換擋，則進行后續的換擋流程。其中，所述步驟(2)中所述執行機構完成自由間隙的時間為換擋控制方法中已知的固定值。進一步優選的，步驟(2)中計算車輛運行到換擋點所需時間的方法為將當前車速與換擋點車速之差與當前車輛加速度之比作為車輛運行到換擋點所需的時間。進一步優選的，步驟(2)中根據本車輛的換擋圖譜來確定換擋點。進一步優選的，步驟(3)中執行機構提前進入待命狀態條件指的是車輛運行到換擋點所需的時間小于或者等于執行機構完成自由間隙的時間。步驟(3)中執行機構提前進入待命狀態的條件還包括期望檔位與要求檔位不相同。步驟(4)中需要換擋指的是要求檔位與當前檔位不同。步驟(4)中的后續換擋流程為正常換擋流程中完成自由間隙后的流程。本發明提出的換擋控制方法，通過檢測檔位、車速、油門踏板位置、車輛加速度的信號，通過邏輯判斷，控制離合器執行機構提前完成自由間隙，確保在換檔請求時，離合器執行機構已經處于待命狀態，達到快速、經濟換檔的目的；由于在換擋請求時離合器執行機構已經處于待命狀態，使得換擋點更接近理論值，提高了整車的經濟性和動力性；采用本發明技術方案的電控機械式自動變速器的電子控制器TCU執行機構控制方法和功能更加完
圖I為本發明實施例中電控機械式自動變速器的換檔過程；圖2為本發明實施例中離合器的換擋控制邏輯圖。圖I 中:trt2 :完成自由間隙； t2' :滑摩分離； t3' :分離間隙；t4 t5 :退檔；t5 t6 :選檔；t6 t7 :掛檔；t7、分離間隙；t8、滑摩結合； t9'Q :完成自由間隙。
具體實施例方式本發明旨在解決汽車在換擋時由于機械延遲而錯過最佳換擋工作點的問題，提出一種控制執行機構提前完成自由間隙的換擋控制方法。下面結合附圖和具體實施例對本發明的技術方案作進一步的解釋。本發明的技術方案如下本發明提出一種電控機械式自動變速器的換擋控制方法。在該方法實施前，根據車輛的固有特性可以得到離合器執行機構完成自由間隙所需的時間Time_0ff_free，這個時間作為一個定值存在于該控制方法中。該控制方法的步驟為步驟一、該控制方法實時檢測車速和車輛的加速度；步驟二、實時計算車輛從當前工況運行到換擋點所需的時間，并與離合器執行機構完成自由間隙需要的時間作比較；步驟三、當滿足離合器執行機構工作條件時，提前控制執行機構進行分離，等待換擋確認；步驟四、若檔位確認完成且需要換擋，則進行后續的換擋流程。步驟二中計算車輛從當前工況運行到換擋點所需時間的方法為PredTime= (Vs - Vc) /a式中=PredTime為當前工況到換檔點需要的時間；Vs為換檔車速；Vc為當前車速；a為當前車輛加速度。換擋點通過查換擋圖譜來確定，可以是升檔點也可以是降檔點。
步驟三中離合器執行機構工作條件為車輛按照當前工況的車速和加速度運行到換擋點所需的時間PredTime小于或等于執行機構完成自由間隙的時間Time_off_free,且期望檔位與要求檔位不相同。步驟四中檔位確認完成且需要換擋，指的是車輛的要求檔位與當前檔位不相同，需要換擋；而其中的后續換擋流程指的是除了離合器完成自由間隙外的其他過程，包括滑摩分離、徹底分離、退檔、選檔、掛檔和離合器的結合。以下實施例將該控制方法具體應用于電控機械式自動變速器的換擋控制邏輯中。車輛在運行時，電控機械式自動變速器的電子控制器(后文采用其英文縮寫形式TCU)通過油門踏板位置傳感器、發動機轉速傳感器、離合器位置傳感器、選檔執行機構位置傳感器、換擋執行機構位置傳感器等獲得油門踏板的位置、發動機轉速、變速器輸出軸轉 速、換擋桿位置等信息。這些信息是執行離合器換擋控制方法的基礎。圖I所示為電控機械式自動變速器換擋過程。其中各時間段與其表示的對應階段分別為t^t2 :完成自由間隙；tf t3 :滑摩分離；tf t4 :徹底分離；t4 t5 :退檔；t5 t6 :選檔； t6 t7 :掛檔；t7、消除自由間隙山、9 :滑摩結合；t9'Q :完成自由間隙。從中可以看出，換擋過程包括三個部分離合器分離、同步器操作和離合器結合，這三個部分又分別包括幾個階段，各部分及其階段依次為(I)離合器的分離完成自由間隙、滑摩分離和徹底分離；(2)同步器的操作退檔、選檔和掛檔；(3)離合器的結合消除自由間隙、滑摩結合和完成自由間隙。在傳統的控制方法中，變速器以某一個檔位運行，當經過控制器的邏輯運算后需要新的檔位時，在發出檔位請求命令后，離合器進行分離，待其徹底分離后，進行退檔、選檔和掛檔的操作。完成檔位選擇后，進行離合器的結合從而完成整個換擋過程。將本發明的換擋控制方法融入到上述傳統的控制過程中，使得在檔位請求之前離合器已經完成自由間隙。改進后的離合器換擋控制邏輯圖如圖2所示，具體步驟為(I)開始；(2)判斷期望檔位與要求檔位是否相同，若是，則轉入步驟(3)，若否，則轉入步驟
(4)；(3)判斷換擋標志位shif_start_flag是否等于I,若是,則轉入(11)，若否，則返回步驟⑴；(4)計算當前工況到換擋點所需的工作時間PredTime,并轉入步驟(5)；計算PredTime的方法為當前車速與換擋點車速之差除以當前車輛加速度；(5)判斷當前工況到換擋點所需的工作時間PredTime是否小于或等于執行機構完成自由間隙的時間Time_0ff_free，若是，轉入步驟(6);若否，則返回步驟(I)；(6)判斷自由間隙是否完成，若是，則返回步驟⑴；若否，則轉入步驟(7)；(7)給電機施加控制電流，以控制離合器執行機構完成自由間隙，同時轉入步驟
(8)；(8)判斷是否完成檔位確認，若是，則轉入步驟(9);若否，則返回步驟(I)；
(9)判定當前檔位與要求檔位是否相同，若是，轉入步驟(I);若否，則轉入步驟
(10)(10)設置檔位開始標志shif_start_fIag==I,并轉入步驟(11)；(11)進入換擋控制。期望檔位是根據換擋圖譜直接計算出的檔位，要求檔位是對期望檔位進行確認和修正后確定的目標檔位。當期望檔位與要求檔位相等，并且換擋標志位設置為I時，則期望檔位、要求檔位和當前檔位三者相等，車輛處于正常行駛的狀態。 當車輛的行駛狀態發生改變，并且根據換擋圖譜車輛將要發生換擋時，期望檔位會發生改變，導致期望檔位與要求檔位不相等。因此可以通過判斷期望檔位和要求檔位是否相等來判斷車輛是否將要進行換擋，即步驟(2)。步驟(8)中檔位確認是否完成的具體方法有多種，如可以采用計時器，經過一段時間后，將期望檔位的值賦給要求檔位；為了避免發動機轉速過低而熄火，將查表計算得到的安全檔位賦值給要求檔位。檔位確認的意義在于在有新的檔位需求時，需要經過計時器時間設置值的確認；在這段時間內如果發生了換檔忽略或產生了新的檔位請求，則需要重新確認，不設置換檔開始標志位。步驟(9)判斷要求檔位與當前檔位是否相同，目的是判斷當前車況下車輛是否還有換擋需求，如果有則進行換擋，如果沒有則不需換擋。該實施例中變量說明如下shif_start_flag :換檔開始標志位,為I時，表明可以開始換檔；Time_off_free :離合器執行機構完成自由間隙所用的時間。本發明提出的電控機械式自動變速器控制方法，當TCU上電后，其內部的控制軟件的各個模塊開始工作。在進行換擋控制的過程中，控制軟件根據TCU采集系統采集到了轉速、油門和檔位信號可判斷變速器的狀態，而本發明的控制方法實時計算當前車況運行到換擋點所需的時間，并與離合器執行機構完成自由間隙的時間比較，確定離合器執行機構控制開始的時機，并控制電機開始推動執行機構完成自由間隙，進入等待狀態。這種控制方法通過提前完成離合器的自由間隙，達到縮短換擋時間，提高響應速度的目的。上述對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對上述實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，對于本發明做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種機械式自動變速器的換擋控制方法，其特征在于所述方法包括以下步驟(1)實時檢測車速和車輛加速度；(2)計算車輛運行到換擋點所需的時間，并與執行機構完成自由間隙所用時間進行比較；(3)當滿足執行機構提前進入待命狀態條件時，提前控制執行機構進行分離，等待換擋確認；(4)若換擋確認完成且需要換擋，則進行后續的換擋流程。
2.根據權利要求I所述的機械式自動變速器的換擋控制方法，其特征在于所述步驟(2)中所述執行機構完成自由間隙的時間為換擋控制方法中已知的固定值。
3.根據權利要求I所述的機械式自動變速器的換擋控制方法，其特征在于所述步驟(2)中計算車輛運行到換擋點所需時間的方法為將當前車速與換擋點車速之差與當前車輛加速度之比作為車輛運行到換擋點所需的時間。
4.根據權利要求I所述的機械式自動變速器的換擋控制方法，其特征在于所述步驟(2)中根據本車輛的換擋圖譜來確定換擋點。
5.根據權利要求I所述的機械式自動變速器的換擋控制方法，其特征在于所述步驟(3)中執行機構提前進入待命狀態條件指的是車輛運行到換擋點所需的時間小于或者等于執行機構完成自由間隙的時間。
6.根據權利要求I所述的機械式自動變速器的換擋控制方法，其特征在于所述步驟(3)中執行機構提前進入待命狀態的條件還包括期望檔位與要求檔位不相同。
7.根據權利要求I所述的機械式自動變速器的換擋控制方法，其特征在于所述步驟(4)中需要換擋指的是要求檔位與當前檔位不同。
8.根據權利要求I所述的電控機械式自動變速器的換擋控制方法，其特征在于所述步驟(4)中的后續換擋流程為正常換擋流程中完成自由間隙后的流程。
全文摘要
本發明提出一種機械式自動變速器的換擋控制方法，屬于汽車自動控制技術領域。由于傳統機械式自動變速器在換擋時存在機械延遲，因此在車輛滿足換檔條件時進行換檔實際上已經錯過了發動機最佳的動力性或經濟性換檔工作點。本發明提出的技術方案利用當前的車速和車輛加速度，計算車輛從當前開始運行到換檔點的時間，并與離合器執行機構完成自由間隙的時間進行比較，控制離合器執行機構提前完成自由間隙，處于待命狀態，從而有效地縮短了離合器的響應時間，提高了車輛的經濟性和動力性。
文檔編號F16H59/50GK102829173SQ20121034693
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月18日 優先權日2012年9月18日
發明者李俊茂, 陳勇, 羅大國, 劉文忠, 徐秀華, 張俊祥, 趙福全 申請人:浙江吉利汽車研究院有限公司杭州分公司, 浙江吉利汽車研究院有限公司, 浙江吉利控股集團有限公司