[發明專利]一種液力自動變速器的換擋控制方法

有效

• 申請號: 201310725871.5
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103671898B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 劉祥伍;魯曦;李強;史春光
• 申請（專利權）人: 盛瑞傳動股份有限公司
• 主分類號: F16H61/40
• 分類號: F16H61/40
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司37205
• 代理人: 李江

1.一種液力自動變速器的換擋控制方法，其特征在于：8擋液力自動變速器通過4個濕式離合器及1個制動器實現了8個前進檔及1個倒檔功能；

每次換檔時，僅需要一個換檔元件打開，一個換檔元件結合就可以完成換檔過程，由于在換檔過程中其他3個換檔元件的狀態保持不變，處于完全打開或者完全結合狀態，在短時間的換檔過程中其傳遞的轉矩保持不變；

在轉矩相階段，K1離合器逐漸放油，但在滑摩之前，仍然傳遞慣性轉矩，K2離合器完成充油后，開始傳遞摩擦轉矩，K1為即將分離離合器，K2為即將結合離合器；

（1）

（2）

（3）

Tt為渦輪轉矩，TK1為K1傳遞的慣性轉矩，To為變速器輸出端的負載轉矩， 為渦輪轉速，為變速器輸出軸轉速，為發動機轉速；Jt為渦輪-離合器主動端部分的自由體轉動慣量，Jo為離合器從動端-輸出軸部分的自由體轉動慣量；i1i為低檔時變速器輸入軸到離合器主動端的傳動比，i1o為低檔時離合器從動端到變速器輸出軸的傳動比，兩者乘積為低檔傳動比i1；摩擦轉矩由離合器片的摩擦系數、有效摩擦面積Af、摩擦副數Z、內外圓半徑Ro和Ri以及控制壓力P計算得到，摩擦轉矩的方向由離合器主、從動端的轉速差決定；

（4）

隨著K1離合器油壓繼續降低，兩個離合器均處于滑摩階段，傳遞摩擦轉矩；

（5）

（6）

其中，T_f1和T_f2分別為K1、K2離合器的摩擦轉矩；i_2i為高檔時變速器輸入軸到離合器主動端的傳動比，i_2o為高檔時離合器從動端到變速器輸出軸的傳動比，兩者乘積為高檔傳動比i₂；

在慣性相階段，K1離合器打開，K2離合器進入滑摩同步階段，傳遞摩擦轉矩；

（7）

（8）

自動變速器換檔品質通常由換檔時間t、滑摩功W和沖擊度大小j進行評價；

（9）

其中a為車輛縱向加速度，v為車速，r_r為車輪動半徑，將式（4）（5）（8）（9）分別代入上式，假設換檔過程中負載轉矩T_o的變化率為零，通過計算可知，在換檔的各個階段，沖擊度僅與發動機轉矩變化率和離合器控制壓力P_K1、P_K2的變化率呈正比，即

（10）

在換檔過程中通過對K1和K2控制壓力的調節，保證離合器結合柔和；同時控制發動機轉矩變化，實現自動變速器換檔品質優化；

換擋過程先進行轉矩相，再進行慣性相控制，電控系統根據目標檔位對相應的離合器進行控制，K2離合器充油完成，達到離合器開始傳遞轉矩的臨界點之后，進入轉矩相階段，控制系統對K1離合器放油和K2離合器充油進行協同控制，避免轉矩交換過程中出現動力中斷或者換檔干涉；

為了杜絕離合器反拖發動機的現象，K1離合器完全分離之后，才能進入慣性相階段，通過滑差控制使K2離合器主、從動端結合柔和，減小換檔沖擊，由于升檔之后傳動比將減小，為了保證當前發動機轉速與目標檔位的預計發動機轉速同步，需要通過繼續增加K2離合器控制壓力，增大發動機負荷使發動機轉速降低，隨著K2離合器傳遞摩擦轉矩的增大，減小發動機轉矩可以有效地減少離合器滑摩，縮短換檔時間，保持輸出軸轉矩穩定，提高換檔品質；

所述控制方法通過結合離合器控制步驟和分離離合器控制步驟控制油壓：

所述結合離合器控制步驟包括：

步驟S101，判斷離合器狀態是否為脫開至空擋狀態，是則保持0.5bar預充油壓力狀態，否則進入步驟S102；

在步驟S102，判斷離合器狀態是否為充油狀態，是則快速充油階段通過對結合的離合器進行充油，消除空行程，使離合器達到接觸點，為轉矩交換進行準備，否則進入步驟S103；

在步驟S103，判斷離合器狀態是否為轉矩相狀態，是則結合的離合器在采樣時間n的轉矩T_oc(n)通過如下公式進行計算：

（11）

否則進入步驟S104，其中P_oc(n)為該離合器的實際壓力，P_b(n)為離合器平衡補償壓力，為壓力vs轉矩特性曲線的轉換系數，為由離合器滑差狀態決定的相對系數，P_k為離合器接觸點壓力；

因此，其轉矩變化率可以由當前采樣時間的轉矩減去上一采樣時間的轉矩值得到：

（12）

在步驟S104，判斷離合器狀態是否為慣性相狀態，是則基于PI增益調度的典型非線性、時變控制系統對離合器控制壓力進行負反饋閉環調節；同時根據不同工況對控制參數靈活調整，具有一定的自適應性；

離合器慣性相狀態下控制方法采用PI滑差負反饋閉環控制，其控制系統定義如下：

（13）

P為比例相控制系數，I為積分相控制系數，u(t)為比例積分相轉矩，系統誤差e(t)由以下公式計算：

（14）

其中目標滑差ω_tslip由目標渦輪轉速ω_tt、輸出軸轉速ω_o和目標檔位的傳動比i_tgear計算得到，實際滑差ω_cslip由實際渦輪轉速ω_ct、輸出軸轉速ω_o和當前檔位的傳動比i_cgear計算得到；

（15）

（16）

控制系統通過滑差差值實時調整結合的離合器的需求轉矩，進而控制該離合器控制壓力，使閉環控制系統的實際滑差跟隨目標滑差變化，保證離合器結合平順，消除換檔沖擊；

正轉矩降檔和負轉矩升檔的慣性相階段先于轉矩相階段，此時結合離合器處于快速充油階段，尚未傳遞轉矩；

因此，控制系統計算分離離合器主、從動端的目標滑差和實際滑差，基于小滑差差值實時調節該離合器的控制壓力，控制分離離合器逐漸放油并完成發動機升速，否則進入步驟S105；

在步驟S105，判斷離合器狀態是否為完全鎖止狀態，是則結合離合器壓力建立至系統壓力，即最大壓力；否則返回至離合器初始狀態，控制壓力為零，離合器完全脫開；

所述分離離合器控制步驟包括：

步驟S201，判斷離合器狀態是否為完全鎖止狀態，是則分離離合器壓力建立至系統最大壓力，否則進入步驟S202；

在步驟S202，判斷離合器狀態是否為擋位結合狀態，是則分離離合器保持主從動盤40rpm速度的滑動摩擦狀態，否則進入步驟S203；

在步驟S203，判斷離合器狀態是否為脫開至接靠點狀態，是則控制系統計算結合的離合器的轉矩，并基于轉矩估計方法實時調節分離的離合器的需求轉矩，保證兩個離合器按相似的轉矩變化率進行轉矩交換；

參考結合的離合器壓力變化區間以及轉矩相時間，對該離合器的轉矩變化率進行限制，分離的離合器在采樣時間n的控制壓力T_og(n)通過下列公式進行估計：

（17）

其中，T_e(n)為發動機轉矩，K為液力變矩器變矩比，為可標定的經驗系數，T_max為該離合器最大允許轉矩容量，否則進入步驟204；

在步驟S204，判斷離合器狀態是否為脫開至空擋狀態，分離離合器泄壓至零并預充油，否則返回至離合器初始狀態，控制壓力為零，離合器完全脫開。