液压控制器的制作方法与工艺

本公开内容涉及用于控制车辆的变速器的油压回路的电磁阀的输出压力的液压控制器。

背景技术：
当电磁阀的线圈的励磁电流急剧变化时，电磁阀的输出压力过冲然后振动。在对应于JP-A-H8-320066的US5,762,581中所公开的液压控制器中，励磁电流逐渐变化以抑制输出压力中的振动。在JP-A-H8-320066中公开的液压控制器中，以牺牲对输出压力的响应性为代价来抑制输出压力中的振动。结果，控制液压所需的时间变得更长。

技术实现要素：
鉴于上述情况，它是本公开内容的一个目的是提供一种用于抑制电磁阀的输出压力中的振动而不降低对输出压力的响应性的液压控制器。根据本公开内容的第一方面，一种液压控制器用于控制车辆的变速器的油压回路中的电磁阀的输出压力。所述液压控制器包括目标值获取部、实际值获取部、操作值设定部和校正部。所述目标值获取部获取作为所述电磁阀的励磁电流的目标值的目标励磁电流。所述实际值获取部获取作为所述电磁阀的所述励磁电流的实际测量值的实际励磁电流。所述操作值设定部基于所述目标励磁电流和所述实际励磁电流来设定操作信号的占空比。所述操作信号被输入到用于驱动所述电磁阀的驱动回路。校正部通过使用用于使所述电磁阀的所述输出压力的振动模型的谐振频率分量消除或衰减的滤波器，来校正所述占空比、所述目标励磁电流和所述实际励磁电流中的至少一个。根据本公开内容的第二方面，一种方法用于控制车辆的变速器的油压回路中的电磁阀的输出压力。所述方法包括获取作为所述电磁阀的励磁电流的目标值的目标励磁电流的步骤。所述方法还包括获取作为所述电磁阀的所述励磁电流的实际测量值的实际励磁电流的步骤。所述方法还包括基于所述目标励磁电流和所述实际励磁电流设定操作信号的占空比的步骤。所述操作信号被输入到用于驱动所述电磁阀的驱动回路。所述方法还包括通过使用用于使所述电磁阀的所述输出压力的振动模型的谐振频率分量消除或衰减的滤波器来校正所述占空比、所述目标励磁电流和所述实际励磁电流中的至少一个的步骤。附图说明通过下面的描述和附图中，上述和其它目的、特征和优点将变得更加显而易见。在附图中相似的附图标记表示相似的元件。在附图中：图1是示出采用根据本公开内容的第一实施例的液压控制器的无级变速器的示意图；图2是示出油压回路的示意图；图3是示出用于驱动线性电磁阀的驱动回路的示意图；图4是液压控制器的框图；图5是液压控制器的操作值设定部的框图；图6是液压控制器的校正部的框图；图7是示出用于液压控制器的压力-面积变换表的示意图；图8是示出用于液压控制器的面积-电流变换表的示意图；图9是示出用于液压控制器的电流-占空比变换表的示意图；图10是示出表示校正部的滤波器部的频率响应的增益曲线的波特（Bode）图；图11是由液压控制器执行的控制过程的流程图；图12是控制过程中包括的操作值设定例程的流程图；图13是控制过程中包括的振动抑制例程的流程图；图14是示出从驱动回路提供到线性电磁阀的实际励磁电流随时间的变化的示意图；图15是示出响应于实际励磁电流的线性电磁阀的输出压力随时间的变化的示意图；图16是根据本公开内容的第二实施例的液压控制器的框图；图17是示出了表示根据第二实施例的液压控制器的滤波器部的频率响应的增益曲线的波特图；图18是根据本公开内容的第三实施例的液压控制器的框图；图19是根据第三实施例的液压控制器的校正部的框图；图20是根据本公开内容的第四实施例的液压控制器的框图；以及图21是根据第四实施例的液压控制装置的校正部的框图。具体实施方式下面将参照附图描述本公开的实施例。（第一实施例）根据本公开内容的第一实施例的液压控制器50配置成控制图1所示的无级变速器（CVT）20的油压回路28。CVT20设置在车辆的驱动装置10中。CVT20改变从发动机12通过转矩变换器14和向前/向后移动切换器16而输入的转速，并且向减速齿轮18输出旋转。首先，以下参照图1和图2描述CVT20。CVT20包括输入轴21、输出轴22、主动带轮（primarypulley）23、从动带轮（secondarypulley）25、动力传动带27和油压回路28。输入轴21和输出轴22彼此平行地布置。主动带轮23随输入轴21旋转。从动带轮25随输出轴22旋转。传动带27卷绕在主动带轮23和从动带轮25上。主动带轮23的槽宽根据液压缸24的液压而变化，从动带轮25的槽宽根据液压缸26的液压而变化。带轮23和25上的传送带27的直径根据带轮23和25的槽宽而变化。CVT20的变速比（gearratio）随传动带27的直径的变化而连续变化。CVT20的变速比是输入轴21的转数与输出轴22的转数的比值。液压缸24是用于改变CVT20的变速比的液压致动器。液压缸26是用于改变施加到传动带27的夹紧力的液压致动器。如图2所示，油压回路28包括初始压力调节器29、变速控制器30和夹紧力控制器40。初始压力调节器29将液压泵44泵送的液压油的压力调节为管线压力PL、第一调制器压力PM1和第二调制器压力PM2。变速控制器30包括电磁开关阀31、流率控制阀32、电磁开关阀33和流率控制阀34。电磁开关阀31和流率控制阀32用于升挡。电磁开关阀33和流率控制阀34用于降档。电磁开关阀31由液压控制器50通过驱动回路45来进行占空比控制，使得可以将第一调制器压力PM1调节到预定控制压力PVU。流率控制阀32由控制压力PVU驱动。流率控制阀32将基于管线压力PL调节的供给压力PS1提供到液压缸24，由此减小主动带轮23的槽宽，从而可以减小变速比。电磁开关阀33由液压控制器50通过驱动回路46进行占空比控制，使得可以将第一调制器压力PM1调节到预定控制压力PVD。流率控制阀34由控制压力PVD驱动。流率控制阀34根据控制压力PVD来打开排放口35并排放液压缸26中的液压油，由此增大主动带轮23的槽宽，从而可以增大变速比。夹紧力控制器40包括滑阀型线性电磁阀41和夹紧力控制阀43。线性电磁阀41根据由驱动回路47提供的励磁电流来将第二调制器压力PM2调节到预定输出压力PO。夹紧力控制阀43由输出压力PO驱动。即，输出压力PO是夹紧力控制阀43的先导压力。夹紧力控制阀43向液压缸26输出基于管线压力PL调节的供给压力PS2，由此调节从动带轮25的槽宽，从而可以控制传动带27上的夹紧力。夹紧力控制阀43对应于权利要求中的压力调节阀。如图3所示，驱动回路47具有作为开关元件的晶体管48。晶体管48连接在电源39与线性电磁阀41的线圈42之间。可以通过调节晶体管48的占空比来调节线圈42的励磁电流，晶体管48的占空比是晶体管48的导通时段与一个周期的时间的比值。电流传感器49测量线圈42的实际励磁电流I。接下来，下面除图1外还参照图4至7来描述液压控制器50。液压控制器50配置为具有中央处理单元（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）和输入/输出接口（I/O）的微型计算机。液压控制装置50基于来自传感器的检测信号并通过执行预定控制程序来控制线性电磁阀41、电磁开关阀31和电磁开关阀33。具体而言，液压控制器50接收来自电流传感器49、加速器位置传感器70、输入转速传感器71、输入轴转矩传感器72和车速传感器73的检测信号。加速器位置传感器70检测表示车辆的加速器踏板的操作量的加速器开度AP。输入转速传感器71检测CVT20的输入转速NIN。输入轴转矩传感器72检测CVT20的输入轴转矩NT。车辆速度传感器73检测车辆的行驶速度V。如图4至6所示，液压控制器50具有各种控制夹紧力的功能。虽然附图中未示出，但是液压控制器50具有用于控制变速的变速控制部。变速控制部基于加速器开度AP和行驶速度V并通过使用例如存储在ROM中的目标输入计算表来计算CVT20的目标输入转速。然后，变速控制部通过控制驱动回路45和46来驱动电磁开关阀31和33，以使得实际输入转速NIN变为等于目标输入转速。如图4所示，液压控制装置50包括目标值设定部51、操作值设定部52、校正部58和操作部68。目标值设定部51具有变速比计算器、必要液压计算器和目标值计算器。目标值设定部51设定控制系统的目标值，即，目标励磁电流I*。变速比计算器基于输入转速NIN和行驶速度V来计算CVT20的变速比。必要液压计算器基于变速比和输入轴转矩NT并通过使用例如存储在ROM中的液压计算表来计算液压缸26中的必要液压。另外，基于车辆状况（诸如发动机12是否正在运行、向前/向后移动切换器16被切换到向前移动侧还是向后移动侧、以及车辆是否在斜坡上启动等）来计算必要液压。目标值计算器基于必要液压并通过使用图7所示的压力-面积变换表和图8所示的面积-电流变换表来计算目标励磁电流I*。操作值设定部52获取目标励磁电流I*和实际励磁电流I。操作值设定部52设定控制系统的操作值。具体而言，操作值设定部52设定输入到驱动回路47的操作信号的占空比。操作值设定部52对应于权利要求中的目标值获取部、实际值获取部和操作值设定部。如图5所示，操作值设定部52包括前馈控制器53、比较器54、积分控制器55、比例控制器56和加法器57。前馈控制器53基于目标励磁电流I*计算前馈项Dff。比较器54计算目标励磁电流I*与实际励磁电流I之间的偏差ΔI。积分控制器55基于偏差ΔI计算积分项Di。比例控制器56基于偏差ΔI计算比例项Dp。加法器57通过将前馈项Dff、积分项Di和比例项Dp加到一起来计算占空比D。因此，操作值设定部52调节占空比D，使得可以减小目标励磁电流I*与实际励磁电流I之间的偏差ΔI。积分控制器55和比例控制器56对应于权利要求中的反馈控制器。回过来参照图4，校正部58将操作值设定部52设定的占空比D校正为校正占空比Dr，以使得线性电磁阀41的输出压力中的振动得到抑制。具体而言，如图6所示，校正部58包括第一变换器62、滤波器部63和第二变换器67。第一变换器62具有占空比-电流变换器59、电流-面积变换器60和面积-压力变换器61。第二变换器67具有压力-面积变换器64、面积-电流变换器65和电流-占空比变换器66。第一变换器62将占空比D变换为适合的液压Pc，其为适合于滤波器部63中的滤波处理的形式。首先，占空比-电流变换器59通过使用图9所示的电流-占空比变换表将占空比D变换为适合的励磁电流Ic。电流-占空比变换表定义了占空比D与励磁电流I之间的非线性关系。然后，电流-面积变换器60使用图8所示的面积-电流变换表将适合的励磁电流Ic变换为适合的开口面积Ac。面积-电流变换表定义了励磁电流I与线性电磁阀41的开口面积A之间的非线性关系。然后，面积-压力变换器61通过使用图7所示的压力-面积变换表将适合的开口面积Ac变换为适合的液压Pc。压力-面积变换表定义了开口面积A与输出压力PO之间的非线性关系。滤波器部63通过使用用于使线性电磁阀41的输出压力PO的振动模型的谐振频率分量衰减的陷波滤波器（即，带阻滤波器），来将适合的液压Pc校正为校正液压Pr。该陷波滤波器的传递函数G1(s)由下式（1）给出，其中“s”表示复杂变量：G1(s)=G-1(s)×G2(s)···(1)公式（1）中的G-1(s)是线性电磁阀41的输出压力PO的振动模型的传递函数G的倒数。G-1(s)由下式（2）给出；在公式（2）中，“ωP”表示谐振频率，“d”表示衰减系数，“K”表示振动模型的增益常数。振动模型是在值ωP处具有谐振点的二次振动系统。具有作为传递函数的G-1(s)的模型以下称为“逆模型”。公式（1）中的G2(s)对应于低通滤波器的传递函数，且由下式（3）给出：在公式（3）中，“ωC1”表示截止频率且高于谐振频率ωP。因此，陷波滤波器的传递函数G1(s)表示为逆模型的传递函数G-1(s)与低通滤波器的传递函数G2(s)的乘积，该低通滤波器的截止频率ωC1高于振动模型的谐振频率ωP。从图10中所示的波特图可以看出，截止频率ωC1设定为由双点划线表示的逆模型的增益曲线等于或小于增益常数K的范围内的最高频率。第二变换器67将从滤波器部63输出的校正液压Pr变换成适合于输出到驱动回路47的形式的校正占空比Dr。首先，压力-面积变换器64通过使用图7所示的压力-面积变换表将校正液压Pr变换成校正开口面积Ar。然后，面积-电流变换器65通过使用图8所示的面积-电流变换表将校正开口面积Ar变换成校正励磁电流Ir。然后，电流-占空比变换器66通过使用图9所示的电流-占空比变换表将校正励磁电流Ir变换成校正占空比Dr。回到图4，操作部68向驱动回路47输出具有校正占空比Dr的操作信号，从而控制线性电磁阀41的励磁电流I。接着，下面参照图11至图13描述由液压控制器50执行的控制过程。图11是控制过程的主流程图。在启动发动机12之后，液压控制器50基于ROM中存储的程序，以预定时间间隔反复执行控制过程，直到发动机12停止。在控制过程中使用的参数例如存储在RAM中，并根据需要对其进行更新。控制过程开始于S100，其中基于输入转速NIN和行驶速度V计算CVT20的变速比。然后，控制过程进行到S110，其中基于变速比和输入轴的转矩NT并通过使用存储在ROM中的液压计算表来计算液压缸26中的必要液压。然后，控制过程进行到S120，其中基于必要液压并通过使用图7中所示的压力-面积变换表和图8中所示的面积-电流变换表来计算目标励磁电流I*。然后，控制过程进行到S130，其中执行用于设定输入到驱动回路47的操作信号的占空比D的操作值设定例程。图12示出了操作值设定例程的流程图。操作值设定例程开始于S131，其中基于目标励磁电流I*计算前馈项Dff。然后，操作值设定例程进行到S132，其中计算目标励磁电流I*与实际励磁电流I之间的偏差ΔI。然后，操作值设定例程进行到S133，其中基于偏差ΔI计算积分项Di。然后，操作值设定例程进行到S134，其中基于偏差ΔI计算比例项Dp。然后，操作值设定例程进行到S135，其中通过将前馈项Dff、积分项Di和比例项Dp加在一起来计算占空比D。在S135之后，控制过程返回到图11所示的主流程。以这种方式，操作值设定例程调节操作信号的占空比D，从而可以减小目标励磁电流I*与实际励磁电流I之间的偏差ΔI。回到图11，在S130之后，控制过程进行到S140，其中执行用于将占空比D校正为校正占空比Dr的振动抑制例程，从而可以抑制线性电磁阀41的输出压力PO中的振动。图13示出了振动抑制例程的流程图。振动抑制例程开始于S141，其中通过使用图9所示的电流-占空比变换表将占空比D变换成适合的励磁电流Ic。然后，振动抑制例程进行到S142，其中通过使用图8所示的面积-电流变换表将适合的励磁电流Ic变换成适合的开口面积Ac。然后，振动抑制程序进行到S143，其中通过使用图7所示的压力-面积变换表将适合的开口面积Ac变换成适合的液压Pc。然后，振动抑制例程进行到S144，其中通过使用具有由公式（1）给出的传递函数G1(s)的陷波滤波器将适合的液压Pc校正为校正液压Pr。该陷波滤波器用于使线性电磁阀41的输出压力PO的谐振频率分量衰减。然后，振动抑制例程进行到S145，其中通过使用图7所示的压力-面积变换表将校正液压Pr变换成校正开口面积Ar。然后，振动抑制例程进行到S146，其中通过使用图8所示的面积-电流变换表将校正开口面积Ar变换成校正励磁电流Ir。然后，振动抑制程序进行到S147，其中通过使用图9所示的电流-占空比变换表将校正励磁电流Ir变换成校正占空比Dr。在S147之后，控制过程返回到图11所示的主流程。回到图11，在步骤S140之后，控制过程进行到S150，其中将具有校正占空比Dr的操作信号输出到驱动回路47，从而可以控制线性电磁阀41的励磁电流I。在S150之后，控制过程结束。图14示出了当目标励磁电流I*设定为预定值I*(1)时，从驱动回路47提供到线性电磁阀41的励磁电流I(1)随时间的变化。如图14中的实线所示，在根据第一实施例的液压控制器50中，励磁电流I(1)急剧上升至预定值I*(1)的约70%，再下降至预定值I*(1)的约40%，然后逐渐增大到预定值I*(1)。与之相比，如图14中的单点划线所示，在常规液压控制器中，以阶梯式方式输出励磁电流I#(1)。图15示出了当图14所示的励磁电流I(1)提供到线性电磁阀41时，线性电磁阀41的输出压力PO(1)随时间的变化。如图15中的实线所示，在根据第一实施例的液压控制器50中，输出压力PO(1)快速收敛到预定值PO*(1)且具有轻微的振动幅度。与之相比，在常规液压控制器中，如图15中的单点划线所示，输出压力PO#(1)缓慢收敛到预定值PO*(1)且具有大的振动幅度。如上所述，根据第一实施例，液压控制装置50将占空比D（即，控制系统的操作值）变换成适合的液压Pc。然后，液压控制器50通过使用用于使线性电磁阀41的输出压力PO的振动模型的谐振频率分量衰减的陷波滤波器，将适合的液压Pc校正为校正液压Pr。然后，液压控制器50将校正液压Pr变换成校正占空比Dr。然后，液压控制器50向驱动回路47输出具有校正占空比Dr的操作信号以驱动线性电磁阀41。陷波滤波器用于消除线性电磁阀41的输出压力PO的谐振。因此，即使当线性电磁阀41的线圈42的励磁电流I以阶梯式方式急剧变化时，也可以抑制线性电磁阀41的输出压力PO中的振动。因此，能够以阶梯式方式急剧地改变线圈42的励磁电流I。因此，可以抑制输出压力PO中的振动而不会降低对线性电磁阀41的输出压力PO的响应性。另外，根据第一实施例，陷波滤波器的传递函数G1(s)表示为线性电磁阀41的输出压力PO的振动模型的逆模型的传递函数G-1(s)与截止频率ωC1高于振动模型的谐振频率ωP的低通滤波器的传递函数G2(s)的乘积。截止频率ωC1设定为逆模型的增益曲线等于或小于传递函数G-1(s)的增益常数K的范围内的最高频率。因此，可以充分地使振动模型的谐振频率分量衰减。另外，根据第一实施例，操作值设定部52计算目标励磁电流I*与实际励磁电流I之间的偏差ΔI，并且执行操作信号的占空比的反馈控制，使得可以减小偏差ΔI。因此，可以提高对线性电磁阀41的输出压力PO的响应性。（第二实施例）下面参照图16描述了根据本公开内容的第二实施例的液压控制器80。液压控制器80与液压控制器50之间的差别在于，液压控制器80具有校正部81而不是校正部58。校正部81的滤波器部82所使用的陷波滤波器的传递函数G3(s)由下式（4）给出：G3(s)=G-1(s)×G4(s)···(4)公式（4）中的G4(s)对应于低通滤波器的传递函数。G4(s)由下式（5）给出：因此，陷波滤波器的传递函数G3(s)表示为逆模型的传递函数G-1(s)与截止频率ωC2高于振动模型的谐振频率ωP的低通滤波器的传递函数G4(s)的乘积。如图17所示的波特图可以看出，截止频率ωC2设定为比由双点划线表示的逆模型的增益曲线等于或小于增益常数K的范围内的最高频率大一预定值。在这种方法中，根据第二实施例，可以进一步提高对线性电磁阀41的输出压力PO的响应性。（第三实施例）下面将参照图18和19描述根据本公开内容的第三实施例的液压控制器90。液压控制器90的校正部91在将目标励磁电流I*输入到操作值设定部52之前，通过使用与第一实施例的滤波器部63中所使用的相同的陷波滤波器，来将目标励磁电流I*校正为校正目标励磁电流Ir*。具体而言，如图19所示，校正部91包括第一变换器94、滤波器部95及第二变换器98。第一变换器94具有电流-面积变换器92和面积-压力变换器93。第二变换器98具有压力-面积变换器96和面积-电流变换器97。第一变换器94将目标励磁电流I*变换成适合于滤波器部95中的滤波处理的形式的适合的液压Pc。首先，电流-面积变换器92将目标励磁电流I*变换成适合的开口面积Ac。然后，面积-压力变换器93将适合的开口面积Ac变换成适合的液压Pc。滤波器部95通过使用与第一实施例的滤波器部63中所使用的相同的陷波滤波器，来将适合的液压Pc校正为校正液压Pr。第二变换器98将从滤波器部95输出的校正液压Pr变换成校正目标励磁电流Ir*。首先，压力-面积变换器96将校正液压Pr变换成校正开口面积Ar。然后，面积-电流变换器97将校正开口面积Ar变换成校正目标励磁电流Ir*。操作值设定部52基于校正目标励磁电流Ir*和实际励磁电流I来设定占空比D。如上所述，根据第三实施例，通过使用陷波滤波器来对目标励磁电流进行校正。因此，类似于第一实施例的液压控制器50，液压控制器90可以抑制输出压力PO中的振动，而不降低对线性电磁阀41的输出压力PO的响应性。（第四实施例）以下参照图20和21描述根据本公开内容的第四实施例的液压控制器100。液压控制器100的校正部101在将实际励磁电流I输入到操作值设定部52之前，通过使用与第一实施例的滤波器部63中所使用的相同的陷波滤波器，来将实际励磁电流I校正为校正励磁电流Ir。具体而言，如图21所示，校正部101包括第一变换器104、滤波器部105及第二变换器108。第一变换器104具有电流-面积变换器102和面积-压力变换器103。第二变换器108具有压力-面积变换器106和面积-电流变换器107。第一变换器104将实际励磁电流I变换成适合于滤波器部105中的滤波处理的形式的适合的液压Pc。首先，电流-面积变换器102将实际励磁电流I变换成适合的开口面积Ac。然后，面积-压力变换器103将适合的开口面积Ac变换成适合的液压Pc。滤波器部105通过使用与第一实施例的滤波器部63中所使用的相同的陷波滤波器，来将适合的液压Pc变换成校正液压Pr。第二变换器108将从滤波器部105输出的校正液压Pr变换成校正励磁电流Ir。首先，压力-面积变换器106将校正液压Pr变换成校正开口面积Ar。然后，面积-电流变换器107将校正开口面积Ar变换成校正励磁电流Ir。操作值设定部52基于目标励磁电流I*和校正励磁电流Ir来设定占空比D。如上所述，根据第四实施例，通过使用陷波滤波器来对实际励磁电流进行校正。因此，类似于第一实施例的液压控制器50，液压控制器100可以抑制输出压力PO中的振动，而不降低对线性电磁阀41的输出压力PO的响应性。（变形例）虽然已经参照本公开内容的实施例而描述本公开内容，但是应当理解本公开内容并不限于上述实施例和构造。本公开内容意在涵盖各种修改和等同布置。此外，虽然各种组合和配置，但是包括更多、更少或仅单个要素的其它组合和配置也是在本公开内容的精神和范围之内。用于液压控制器的滤波器部的滤波器不限于特定滤波器，只要滤波器可以使电磁阀的输出压力的振动模式的谐振频率分量衰减或消除。“使谐振频率分量衰减或消除”是指不仅使谐振频带内的所有分量衰减或消除，还使谐振频带内的某些分量衰减或消除。耦合到逆模型的低通滤波器并不限于实施例中所描述的那些。例如，低通滤波器的截止频率并不限于ωC1或ωC2。第一变换器可以将占空比或励磁电流直接变换成适合的液压。第二变换器可以将校正液压直接变换成校正占空比或校正励磁电流。液压控制器不仅可以应用于线性电磁阀，还可以应用于由占空比控制来改变液压的电磁阀。液压控制器可以控制用于CVT的变速控制的电磁开关阀的输出压力。液压控制器可以控制CVT的液压致动器的压力调节阀的信号压力。液压控制器可以控制CVT的液压致动器的供给压力。车辆的变速器并不限于CVT，并可以具有有限的变速比数。即，根据本公开内容的液压控制器可以控制车辆的变速器的油压回路中的任意电磁阀的输出压力。目标值设定部可以在响应于由车辆驾驶员进行的手动操作而输入的信号的基础上，计算电磁阀的目标励磁电流。除ROM以外，由液压控制器执行的程序还可以存储在计算机可读的有形介质中。例如，程序可以存储在诸如闪速存储器等的非易失性计算机存储装置中。