电动汽车两挡线控自动变速器降挡介入控制方法与流程

本发明涉及一种自动变速器的控制方法，更确切的说是一种电动汽车两挡线控自动变速器降挡介入控制方法。

背景技术：

自动变速器被广泛应用于汽车、电动汽车、工程机械等各种车辆。现有自动变速器主要有液力机械式自动变速器(AT)、金属带式无级自动变速器(CVT)、机械式自动变速器(AMT)、双离合器式自动变速器(DCT)四大类型。

上述四类自动变速器均采用电控液压伺服装置，实现换挡过程控制，结构复杂、成本高且增加了控制难度和复杂度。尤其是DCT的执行机构包括：由液压泵、液压阀及蓄能器组成的供油机构、由液压或电机驱动的脉宽调制换挡执行机构、由液压或电机驱动的离合器操纵机构。这些液压控制机构使得变速器整体结构复杂、成本高且增加了控制难度和复杂度。

随着汽车电子技术、自动控制技术的逐步成熟和汽车网络通信技术的广泛应用，汽车线控技术已成为汽车未来的发展趋势。汽车线控(X-By-Wire)技术就是以电线和电子控制器来代替机械和液压系统，将驾驶员的操纵动作经过传感器变成电信号，输入到电控单元，由电控单元产生控制信号驱动执行机构进行所需操作。汽车线控技术可以降低部件的复杂度，减少液压与机械传动装置，同时电线走向布置的灵活性扩大了汽车设计的自由空间。

为实现线控自动变速器的动力换挡，即换挡过程中驾驶员无需中断电动机与线控自动变速器之间的动力，若不对电动机采用介入控制，换挡过程中电动机转速不能满足换挡转速的要求，从而造成换挡冲击，并降低电动机和线控自动变速器的寿命。为确保电动汽车两挡线控自动变速器的平稳换挡，避免换挡过程中电动机输入动力的中断和换挡冲击，必须对电动汽车两挡线控自动变速器的换挡过程进行控制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种既能够避免换挡过程中电动机输入动力的中断和换挡冲击，又能够实现电动汽车平稳降挡的两挡线控自动变速器降挡介入控制方法。一种电动汽车两挡线控自动变速器降挡介入控制方法，实现该控制方法的电动汽车两挡线控自动变速器的控制系统包括变速器电控单元、电动机电控单元、电动机、D挡开关、变速器输出轴转速传感器、电动机转速传感器、加速踏板位置传感器、一挡电磁离合器、二挡电磁离合器，在变速器电控单元中事先存储有二挡降一挡规律曲线。

本发明的技术方案如下：

电动机起动后，变速器电控单元和电动机电控单元上电，电动汽车两挡线控自动变速器降挡介入控制方法开始运行，该控制方法包括以下步骤：

步骤1、变速器电控单元检测D挡开关信号、变速器输出轴转速传感器的转速信号n₂、电动机转速传感器的转速信号n₁、加速踏板位置传感器的开度信号α；

步骤2、判断是否挂入D挡：当变速器电控单元检测到D挡开关信号接通时，判断为挂入D挡，进行步骤3；否则，当变速器电控单元检测到D挡开关信号未接通时，判断未为挂入D挡，返回到步骤1；

步骤3、判断是否需要由二挡降一挡：当变速器电控单元检测到变速器输出轴转速传感器的转速信号n₂和加速踏板位置传感器的开度信号α满足电动汽车两挡线控自动变速器二挡降一挡规律曲线上的降挡点时，判断为需要由二挡降一挡，进行步骤4；否则，当变速器电控单元检测到变速器输出轴转速传感器的转速信号n₂和加速踏板位置传感器的开度信号α不满足电动汽车两挡线控自动变速器二挡降一挡规律曲线上的降挡点时，判断为不需要由二挡降一挡，返回到步骤1；

步骤4、二挡降一挡过程控制：变速器电控单元通过检测到的变速器输出轴转速传感器的转速信号n₂和二挡降一挡电动机目标转速函数f(n₂)= βn₂[(Z₁Z₁₁)/(Z₀Z₁₀)] /[(Z₁Z₁₁)/(Z₀Z₁₀)- (Z₂Z₂₁)/(Z₀Z₂₀)]确定二挡降一挡电动机目标转速，电动机电控单元控制电动机转速达到二挡降一挡电动机目标转速，式中：n₂为变速器输出轴的转速；Z₀为输入齿轮的齿数；Z₁为一挡输入齿轮的齿数； Z₁₀为一挡主动齿轮的齿数；Z₁₁为一挡从动齿轮的齿数；Z₂为二挡输入齿轮的齿数；Z₂₀为二挡主动齿轮的齿数；Z₂₁为二挡从动齿轮的齿数；β为降挡目标转速变化系数；

步骤5、判断二挡降一挡是否结束：当二挡降一挡控制过程电动机转速n₁小于等于二挡降一挡电动机目标转速f(n₂)时，判断为二挡降一挡控制过程尚未结束，返回到步骤4；否则，当二挡降一挡控制过程电动机转速n₁大于二挡降一挡电动机目标转速f(n₂)时，判断为二挡降一挡控制过程结束，返回到步骤1；

驾驶员关断点火开关后，变速器电控单元和电动机电控单元断电，电动汽车两挡线控自动变速器降挡介入控制方法结束运行。

在上述步骤4二挡降一挡过程控制，降挡目标转速变化系数β是设定的一个固定值，β=0.95～1.05。

本发明与现有技术相比，其优点是：

本发明的电动汽车两挡线控自动变速器降挡介入控制方法，采用降挡介入的方式控制电动机转速，根据二挡降一挡电动机目标转速函数确定电动机降挡目标转速，由变速器电控单元将控制信号输送给电动机电控单元，电动机电控单元控制电动机转速，在驾驶员正常操纵加速踏板的情况下实现平顺降挡，避免降挡过程中的换挡冲击和动力中断。

附图说明

图1是本发明实施例的电动汽车两挡线控自动变速器控制系统与传动装置的结构示意图及其动力传递路线。

图2是本发明实施例的电动汽车两挡线控自动变速器降挡介入控制方法流程图。

图3是本发明实施例的电动汽车两挡线控自动变速器降挡规律曲线示意图。

图中：10.输入轴 11.一挡输入轴 12.二挡输入轴 30.输入齿轮 31.一挡输入齿轮 32.二挡输入齿轮 41.一挡电磁离合器 411.一挡电磁离合器电磁线圈42.二挡电磁离合器 421.二挡电磁离合器电磁线圈 51.一挡主动齿轮 52.二挡主动齿轮 61.一挡输出轴 62.二挡输出轴 71.一挡从动齿轮 72.二挡从动齿轮 8.变速器输出轴 100.变速器电控单元 100a.一挡控制输出端子 100b.二挡控制输出端子 100d.电动机目标转速控制输出端子 200.电动机电控单元 300.电动机 D-SW.D挡开关 APS.加速踏板位置传感器 OSS.变速器输出轴转速传感器 ESS. 电动机转速传感器 D₂₁.二挡降一挡规律曲线。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

一种电动汽车两挡线控自动变速器降挡介入控制方法，实现本发明实施例的电动汽车两挡线控自动变速器的控制系统包括变速器电控单元100、电动机电控单元200、电动机300、D挡开关D-SW、变速器输出轴转速传感器OSS、电动机转速传感器ESS、加速踏板位置传感器APS、一挡电磁离合器41、二挡电磁离合器42，在变速器电控单元100中事先存储有二挡降一挡规律曲线D₂₁。

一挡电磁离合器电磁线圈411的接线端子通过导线与变速器电控单元100的一挡控制输出端子100a相连接；二挡电磁离合器电磁线圈421的接线端子通过导线与变速器电控单元100的二挡控制输出端子100b相连接。

变速器电控单元100通过控制一挡电磁离合器电磁线圈411、二挡电磁离合器电磁线圈421的通电或断电，从而控制一挡电磁离合器41、二挡电磁离合器42的接合和分离。

变速器电控单元100的电动机目标转速控制输出端子100d通过导线与电动机电控单元200相连接，电动机电控单元200通过导线与电动机300相连接，控制电动机转速达到电动机目标转速。

实现本发明实施例的电动汽车两挡线控自动变速器的传动装置包括输入轴10、一挡输入轴11、二挡输入轴12、一挡输出轴61、二挡输出轴62、变速器输出轴8；在输入轴10上固定连接有输入齿轮30；输入齿轮30沿其齿轮周向外侧依次与一挡输入齿轮31、二挡输入齿轮32常啮合；一挡输入齿轮31、二挡输入齿轮32分别与一挡电磁离合器41的被动端、二挡电磁离合器42的被动端连接；一挡电磁离合器41的主动端、二挡电磁离合器42的主动端分别通过一挡输出轴61、二挡输出轴62与一挡主动齿轮51、二挡主动齿轮52连接；一挡主动齿轮51、二挡主动齿轮52分别沿其齿轮周向外侧依次与一挡从动齿轮71、二挡从动齿轮72常啮合。

下面结合图1、图2、图3进一步说明本发明实施例的电动汽车两挡线控自动变速器的各前进挡的动力传递路线。

一挡传动：变速器电控单元100控制一挡电磁离合器41通电接合，二挡电磁离合器42断电分离，电动机300输出的动力通过输入轴10传递给输入齿轮30，输入齿轮30将该动力进一步传递给一挡输入齿轮31，再通过接合的一挡电磁离合器41传递给一挡从动齿轮71，进而将动力传递至变速器输出轴8，实现一挡传动。

二挡传动：变速器电控单元100控制二挡电磁离合器42通电接合，一挡电磁离合器41断电分离，电动机300输出的动力通过输入轴10传递给输入齿轮30，输入齿轮30将该动力进一步传递给二挡输入齿轮32，再通过接合的二挡电磁离合器42传递给二挡从动齿轮72，进而将动力传递至变速器输出轴8，实现二挡传动。

空挡：变速器电控单元100控制一挡电磁离合器41、二挡电磁离合器42均处于断电分离状态，实现空挡。

本发明的电动汽车两挡线控自动变速器降挡介入控制方法流程图如图2所示，电动机300起动后，变速器电控单元100和电动机电控单元200上电，电动汽车两挡线控自动变速器降挡介入控制方法开始运行，该控制方法包括以下步骤：

步骤S1、变速器电控单元100检测D挡开关D-SW信号、变速器输出轴转速传感器OSS的转速信号n₂、电动机转速传感器ESS的转速信号n₁、加速踏板位置传感器APS的开度信号α；

步骤S2、判断是否挂入D挡：当变速器电控单元100检测到D挡开关D-SW信号接通时，判断为挂入D挡，进行步骤S3；否则，当变速器电控单元100检测到D挡开关D-SW信号未接通时，判断未为挂入D挡，返回到步骤S1；

步骤S3、判断是否需要由二挡降一挡：当变速器电控单元100检测到变速器输出轴转速传感器OSS的转速信号n₂和加速踏板位置传感器APS的开度信号α满足电动汽车两挡线控自动变速器二挡降一挡规律曲线D₂₁上的降挡点时，判断为需要由二挡降一挡，进行步骤S4；否则，当变速器电控单元100检测到变速器输出轴转速传感器OSS的转速信号n₂和加速踏板位置传感器APS的开度信号α不满足电动汽车两挡线控自动变速器二挡降一挡规律曲线D₂₁上的降挡点时，判断为不需要由二挡降一挡，返回到步骤S1；

步骤S4、二挡降一挡过程控制：变速器电控单元100通过检测到的变速器输出轴转速传感器OSS的转速信号n₂和二挡降一挡电动机目标转速函数f(n₂)= βn₂[(Z₁Z₁₁)/(Z₀Z₁₀)] /[(Z₁Z₁₁)/(Z₀Z₁₀)- (Z₂Z₂₁)/(Z₀Z₂₀)]确定二挡降一挡电动机目标转速，电动机电控单元200控制电动机转速达到二挡降一挡电动机目标转速，式中：n₂为变速器输出轴8的转速；Z₀为输入齿轮30的齿数；Z₁为一挡输入齿轮31的齿数； Z₁₀为一挡主动齿轮51的齿数；Z₁₁为一挡从动齿轮71的齿数；Z₂为二挡输入齿轮32的齿数；Z₂₀为二挡主动齿轮52的齿数；Z₂₁为二挡从动齿轮72的齿数；β为降挡目标转速变化系数；

步骤S5、判断二挡降一挡是否结束：当二挡降一挡控制过程电动机转速n₁小于等于二挡降一挡电动机目标转速f(n₂)时，判断为二挡降一挡控制过程尚未结束，返回到步骤S4；否则，当二挡降一挡控制过程电动机转速n₁大于二挡降一挡电动机目标转速f(n₂)时，判断为二挡降一挡控制过程结束，返回到步骤S1；

驾驶员关断点火开关后，变速器电控单元100和电动机电控单元200断电，电动汽车两挡线控自动变速器降挡介入控制方法结束运行。

本实施例中，降挡目标转速变化系数β取为1。

下面结合图3进一步说明本发明实施例步骤S3判断是否需要由二挡降一挡：

如图3所示，本发明实施例电动汽车两挡线控自动变速器降挡规律曲线示意图，D₂₁为二挡降一挡规律曲线；当变速器输出轴转速信号n₂和加速踏板开度信号α运行到D₂₁曲线上的A(1250,50)点时，变速器电控单元100根据电动汽车两挡线控自动变速器降挡规律判定A点为二挡降一挡规律曲线D₂₁上的降挡点，判定为需要进行二挡降一挡过程控制；否则，判定为不需要进行二挡降一挡过程控制。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。