一种32挡双态逻辑自动变速器换挡过程控制方法

1.本发明属于变速器控制技术领域，更确切地说，本发明涉及一种32挡双态逻辑自动变速器换挡过程控制方法。


背景技术：

2.随着国家对车辆燃油经济性和排放性能要求的日益严苛，《节能与新能源汽车技术路线图2.0》中指出自动变速器正向着多挡化的方向持续发展。挡位增多可以保证更细密、更合理的速比分配，有利于提升车辆的动力性能和经济性能，但增加传统变速器的挡位数量会加大自动变速器的成本与结构复杂度。同时，自动变速器还需要向着高功率密度、大承载能力、轻型化和模块化的方向发展，然而当前主流自动变速器的功率密度有限，传动效率有待提高。基于此，当前国内外提出一种新型的32挡双态逻辑自动变速器，可以弥补当前主流自动变速器存在的明显不足，可应用于各种重型车辆和特种车辆。相比于无级变速器，该自动变速器具有更大的转矩承载能力和更高的可靠性，相比于液力自动变速器，该自动变速器具有更高的传递效率和功率密度，因此32挡双态逻辑自动变速器具有广阔的发展前景。
3.由于32挡双态逻辑自动变速器同时存在二自由度换挡过程和多自由度换挡过程，因此当前传统自动变速器的换挡过程控制方法无法直接应用在32挡双态逻辑自动变速器上。同时，当前传统自动变速器中每个换挡油压仅控制一个离合器，而32挡双态逻辑自动变速器中每个换挡油压同时控制一对离合器/制动器，这需要对各离合器提出新的换挡时序控制方法。其次， 32挡双态逻辑自动变速器中各个行星排为串联结构，各行星排的输入输出转矩相互影响，在换挡过程中各行星排产生的换挡冲击会进行叠加，进而保证该自动变速器的换挡品质也更加困难。
4.基于上述技术背景，公布号为cn 111810597 a的发明专利提出了一种双态逻辑变速器及其换挡过程控制方法，该方法以滑摩功、换挡时间、换挡冲击度为优化指标，通过开环设计换挡油压曲线，以保证良好的换挡品质，但开环控制会降低系统的鲁棒性，也降低了32挡双态逻辑自动变速器的工况适应性，在恶劣工况下无法保证良好的换挡品质，同时对于超多挡位自动变速器，设计大量的换挡过程油压曲线十分繁琐，不利于变速器控制器的开发，因此需要对32挡双态逻辑自动变速器设计一套工况适应性较强的换挡过程控制方法。
5.本发明提出了一种32挡双态逻辑自动变速器换挡过程控制方法，以32挡双态逻辑自动变速器为研究对象，考虑了各自由度下的换挡过程类型，系统地设计了动力升降挡过程的控制方法，显著地提高了该自动变速器的换挡品质以及系统鲁棒性。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是系统化地设计一套32挡双态逻辑自动变速器的换挡过程控制方法，并保证良好的换挡品质，同时提高系统鲁棒性。为解决上述技术问题，本
发明是采用如下技术方案实现的：所述的一种32挡双态逻辑自动变速器换挡过程控制方法，其特征在于，包括以下内容：
7.第一步，获取换挡过程中的控制信号
8.当变速器控制器发出换挡执行信号时，该自动变速器的换挡过程开始，此时该自动变速器中的传感器获取各行星排的输入轴转速信号、各行星排的输出轴转速信号和换挡油压温度信号，并将上述获取的控制信号输入到变速器控制器中；
9.第二步，判断换挡过程类型
10.该自动变速器由五个行星排串联组成，当换挡过程中仅有一个行星排进行变速时，该换挡过程类型为二自由度换挡过程；当换挡过程中有两个及以上个数的行星排进行变速时，该换挡过程类型为多自由度换挡过程，多自由度换挡过程具体包括四自由度换挡过程、六自由度换挡过程、八自由度换挡过程和十自由度换挡过程；
11.第三步，进行二自由度换挡过程控制，具体包括以下步骤
12.①
进行快速充放油控制
13.将换挡油压快速调至接合离合器接触点油压，各离合器接触点油压由试验得到；
14.②
判断动力升降挡过程
15.若该换挡过程为动力升挡过程，则执行步骤
③
；若该换挡过程为动力降挡过程，则执行步骤
④
；
16.③
动力升挡过程先进行转矩相再进行惯性相
17.在调整好离合器弹簧刚度的条件下，在转矩相进行换挡油压开环控制，并将换挡油压斜率作为控制目标；根据换挡油压与离合器摩擦转矩的关系，以及离合器摩擦转矩变化率与换挡冲击度的关系，求出在最大换挡冲击度允许条件下的最大换挡油压斜率；在转矩相，k时刻的换挡油压和换挡油压斜率表示为式(1)，在最大换挡油压斜率范围内，通过测试标定选取合适的γ值，并在转矩相按照设定的γ值控制换挡油压变化；
[0018][0019]
式中，p
t
(k)为转矩相k时刻的油压，p
t
(k-1)为转矩相k-1时刻的实际油压，γ为增益系数，由测试标定确定，δpb为转矩相设定补偿油压，δt为单位步长；
[0020]
当分离离合器开始打滑时，换挡过程进入惯性相，分离离合器开始打滑的判定依据为，该行星排的输入轴转速与输出轴转速之比不处于原挡位传动比误差范围内；在惯性相，控制接合离合器主从动端转速差滑差率按照目标滑差率曲线进行闭环控制，所述目标滑差率曲线斜率的绝对值按照“小-大-小”的趋势变化，接合离合器主从动端转速差滑差率计算方法如式 (2)所示；当惯性相时间达到设定时间时，惯性相结束，并执行第五步；所述设定时间与油门开度有关，并通过标定测试确定；
[0021][0022]
式中，rs为接合离合器的滑差率，δω为接合离合器主从动端转速差，δω
base
为进入惯性相时刻的接合离合器主从动端转速差；
[0023]
④
动力降挡过程先进行惯性相再进行转矩相
[0024]
在惯性相，控制接合离合器主从动端转速差滑差率按照目标滑差率曲线进行闭环控制，所述目标滑差率曲线斜率的绝对值按照“小-大-小”的趋势变化，当惯性相时间达到设定时间时，换挡过程进入转矩相；在调整好离合器弹簧刚度的条件下，在转矩相进行换挡油压开环控制，在最大换挡油压斜率范围内，通过测试标定选取合适的γ值，并在转矩相按照设定的γ值控制换挡油压变化，当换挡油压达到系统工作油压时，换挡过程结束；
[0025]
第四步，进行多自由度换挡过程控制，具体包括以下步骤
[0026]
①
进行同步快速充放油控制
[0027]
将各换挡油压在相同时间内快速调至各接合离合器接触点油压；
[0028]
②
判断动力升降挡过程
[0029]
若该换挡过程为动力升挡过程，则执行步骤
③
；若该换挡过程为动力降挡过程，则执行步骤
④
；
[0030]
③
动力升挡过程先进行转矩相延迟再进行惯性相同步
[0031]
多自由度动力升挡过程中各行星排均按照二自由度动力升挡过程进行单独控制，同时在转矩相，各行星排中的换挡油压均以设定的换挡油压斜率进行开环控制，并控制各离合器按转矩相时间由长到短依次进入转矩相，当转矩相时间最长的离合器进入转矩相后，其他离合器给定适当延时并等待进入转矩相，等待进入转矩相的离合器的换挡油压维持在离合器接触点油压，当各分离离合器基本同时开始打滑时，各离合器同时进入惯性相；在惯性相，控制各接合离合器同步进行滑差率闭环控制，当惯性相时间达到设定时间时，所有离合器的惯性相同时结束，并执行第五步；
[0032]
④
动力降挡过程先进行惯性相同步再进行转矩相
[0033]
多自由度动力降挡过程中各行星排均按照二自由度动力降挡过程进行单独控制，同时在惯性相，控制各接合离合器同步进行滑差率闭环控制，当惯性相时间达到设定时间时，所有离合器的惯性相同时结束，并同时进入转矩相；在转矩相，各行星排中的换挡油压均以设定的换挡油压斜率进行开环控制，当最后一个换挡油压达到系统工作油压时，换挡过程结束；
[0034]
第五步，将各换挡油压调至系统工作油压，换挡过程结束。
[0035]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0036]
1.本发明所述的一种32挡双态逻辑自动变速器换挡过程控制方法解决了多行星排串联结构下的解耦合问题，并基于惯性相同步控制的方法，保证了换挡过程中传动比准确平稳变化；
[0037]
2.本发明所述的一种32挡双态逻辑自动变速器换挡过程控制方法在保证合理的换挡时间和许用离合器滑摩功的条件下，有效地减小了换挡冲击度，显著地提升了32挡双态逻辑自动变速器的换挡品质；
[0038]
3.本发明所述的一种32挡双态逻辑自动变速器换挡过程控制方法通过对各个行星排变速比过程进行闭环控制，显著增强了该变速器换挡过程的鲁棒性与工况适应能力。
附图说明
[0039]
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
[0040]
图1为本发明所述的一种32挡双态逻辑自动变速器换挡过程控制方法中的32挡双
态逻辑自动变速器的结构简图；
[0041]
图2为本发明所述的一种32挡双态逻辑自动变速器换挡过程控制方法的流程图；
[0042]
图3为本发明所述的一种32挡双态逻辑自动变速器换挡过程控制方法中的目标滑差率曲线；
[0043]
图4为本发明所述的一种32挡双态逻辑自动变速器换挡过程控制方法中的动力升挡过程中惯性相同步示意图；
[0044]
图5为本发明所述的一种32挡双态逻辑自动变速器换挡过程控制方法中的动力升挡过程中惯性相同步时传动比变化示意图；
[0045]
图6为本发明所述的一种32挡双态逻辑自动变速器换挡过程控制方法中的动力降挡过程中惯性相同步示意图；
[0046]
图7为本发明所述的一种32挡双态逻辑自动变速器换挡过程控制方法中的动力降挡过程中惯性相同步时传动比变化示意图。
具体实施方式
[0047]
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
[0048]
参阅图1，为解决现有技术问题，本发明提供一种32挡双态逻辑自动变速器换挡过程控制方法，其中所述的32挡双态逻辑自动变速器包括行星排x1、行星排x2、行星排x4、行星排x8、行星排x16和行星排fr，行星排x1、行星排x2、行星排x4、行星排x8和行星排x16均为前进挡行星排，行星排fr为倒挡行星排，各行星排中均包括太阳轮、行星轮、齿圈、行星架、制动器和离合器，各行星排均为双内啮合行星排，各行星排中的行星轮均以内啮合的方式与太阳轮进行啮合，各行星排中的行星轮均以内啮合的方式与齿圈进行啮合；变速器动力输入端与行星排x1的齿圈相连，行星排x1的太阳轮与行星排fr的行星架相连，行星排fr的太阳轮与行星排x2的太阳轮相连，行星排x2与行星排x4共用一个齿圈，行星排x4的太阳轮与行星排x8的太阳轮相连，行星排x8的齿圈与行星排x16的太阳轮相连，行星排x16的行星架与变速器动力输出端相连；通过制动器和离合器的相互配合，每个行星排可以形成两个速比，所以该32挡双态逻辑自动变速器具有25个前进挡和25个倒挡。
[0049]
参阅图2，一种32挡双态逻辑自动变速器换挡过程控制方法具体流程如下：
[0050]
第一步，获取换挡过程中的控制信号
[0051]
当变速器控制器发出换挡执行信号时，该自动变速器的换挡过程开始，此时该自动变速器中的传感器获取各行星排的输入轴转速信号、各行星排的输出轴转速信号和换挡油压温度信号，并将上述获取的控制信号输入到变速器控制器中；
[0052]
第二步，判断换挡过程类型
[0053]
该自动变速器由五个行星排串联组成，当换挡过程中仅有一个行星排进行变速时，该换挡过程类型为二自由度换挡过程；当换挡过程中有两个及以上个数的行星排进行变速时，该换挡过程类型为多自由度换挡过程，多自由度换挡过程具体包括四自由度换挡过程、六自由度换挡过程、八自由度换挡过程和十自由度换挡过程；
[0054]
第三步，进行二自由度换挡过程控制，具体包括以下步骤
[0055]
①
进行快速充放油控制
[0056]
将换挡油压快速调至接合离合器接触点油压，各离合器接触点油压由试验得到；
[0057]
②
判断动力升降挡过程
[0058]
若该换挡过程为动力升挡过程，则执行步骤
③
；若该换挡过程为动力降挡过程，则执行步骤
④
；
[0059]
③
动力升挡过程先进行转矩相再进行惯性相
[0060]
在调整好离合器弹簧刚度的条件下，在转矩相进行换挡油压开环控制，并将换挡油压斜率作为控制目标；根据换挡油压与离合器摩擦转矩的关系，以及离合器摩擦转矩变化率与换挡冲击度的关系，求出在最大换挡冲击度允许条件下的最大换挡油压斜率；在转矩相，k时刻的换挡油压和换挡油压斜率表示为式(1)，在最大换挡油压斜率范围内，通过测试标定选取合适的γ值，并在转矩相按照设定的γ值控制换挡油压变化；
[0061][0062]
式中，p
t
(k)为转矩相k时刻的油压，p
t
(k-1)为转矩相k-1时刻的实际油压，γ为增益系数，由测试标定确定，δpb为转矩相设定补偿油压，δt为单位步长；
[0063]
参阅图3，当分离离合器开始打滑时，换挡过程进入惯性相，分离离合器开始打滑的判定依据为，该行星排的输入轴转速与输出轴转速之比不处于原挡位传动比误差范围内；在惯性相，控制接合离合器主从动端转速差滑差率按照目标滑差率曲线进行闭环控制，为了避免惯性相开始前后离合器摩擦转矩突变，以及保证接合离合器接合结束时主从动端转速差及其变化率均趋于零，且还需满足较短的惯性相时间要求，所述目标滑差率曲线斜率的绝对值按照“小-大-小”的趋势变化，接合离合器主从动端转速差滑差率计算方法如式(2)所示；当惯性相时间达到设定时间时，惯性相结束，并执行第五步；所述设定时间与油门开度有关，并通过标定测试确定；
[0064][0065]
式中，rs为接合离合器的滑差率，δω为接合离合器主从动端转速差，δω
base
为进入惯性相时刻的接合离合器主从动端转速差；
[0066]
④
动力降挡过程先进行惯性相再进行转矩相
[0067]
在惯性相，控制接合离合器主从动端转速差滑差率按照目标滑差率曲线进行闭环控制，所述目标滑差率曲线斜率的绝对值按照“小-大-小”的趋势变化，当惯性相时间达到设定时间时，换挡过程进入转矩相；在调整好离合器弹簧刚度的条件下，在转矩相进行换挡油压开环控制，在最大换挡油压斜率范围内，通过测试标定选取合适的γ值，并在转矩相按照设定的γ值控制换挡油压变化，当换挡油压达到系统工作油压时，换挡过程结束；
[0068]
第四步，进行多自由度换挡过程控制，具体包括以下步骤
[0069]
①
进行同步快速充放油控制
[0070]
将各换挡油压在相同时间内快速调至各接合离合器接触点油压；
[0071]
②
判断动力升降挡过程
[0072]
若该换挡过程为动力升挡过程，则执行步骤
③
；若该换挡过程为动力降挡过程，则执行步骤
④
；
[0073]
③
动力升挡过程先进行转矩相延迟再进行惯性相同步
[0074]
参阅图4和图5，多自由度动力升挡过程中各行星排均按照二自由度动力升挡过程进行单独控制，该方法可以解决多行星排串联耦合问题，但各行星排中的离合器的转矩相和惯性相在时序上是各自进行的，会造成换挡时序上的混乱，导致换挡过程中传动比发生突变，进而引起较大的换挡冲击；考虑到传动比变化过程发生在惯性相，应保证各离合器的惯性相同时开始，由于各离合器的惯性相时间是相同的，因此各离合器的惯性相同时结束，进而保证了各离合器的惯性相同步；为实现各离合器换挡结束时刻t1相同，并同时进入惯性相，需要保证转矩相时间最长的离合器最先进入转矩相，转矩相时间最短的离合器最后进入转矩相，进而实现各分离离合器基本同时滑摩，进而保证各离合器再同步进入惯性相，此时转矩相的开始时刻存在t
01
《t
03
《t
02
的时序关系；按照该换挡时序控制方法，各离合器的惯性相开始时刻相同，各离合器对应的行星排也同时进行速比变化，传动比由原挡位速比向目标挡位速比过渡变化，该过程中传动比波动较小，整体变化趋势合理，因此对于多自由度动力升挡过程，应采用惯性相同步、转矩相延迟的方法来解决换挡时序问题；
[0075]
同时在转矩相，各行星排中的换挡油压均以设定的换挡油压斜率进行开环控制，并控制各离合器按转矩相时间由长到短依次进入转矩相，当转矩相时间最长的离合器进入转矩相后，其他离合器给定适当延时并等待进入转矩相，等待进入转矩相的离合器的换挡油压维持在离合器接触点油压，当各分离离合器基本同时开始打滑时，各离合器同时进入惯性相；在惯性相，控制各接合离合器同步进行滑差率闭环控制，当惯性相时间达到设定时间时，所有离合器的惯性相同时结束，并执行第五步；
[0076]
④
动力降挡过程先进行惯性相同步再进行转矩相
[0077]
参阅图6和图7，多自由度动力降挡过程中各行星排均按照二自由度动力降挡过程进行单独控制，与多自由度动力升挡过程类似，为了保证传动比准确平稳变化，应采用惯性相同步的换挡时序控制方法，即各离合器的惯性相开始时刻与结束时刻均相同；同时在惯性相，控制各接合离合器同步进行滑差率闭环控制，当惯性相时间达到设定时间时，所有离合器的惯性相同时结束，并同时进入转矩相；在转矩相，各行星排中的换挡油压均以设定的换挡油压斜率进行开环控制，但各离合器的转矩相时间不同，因此转矩相的结束时刻存在t
22
《t
23
《t
21
的时序关系，当最后一个换挡油压达到系统工作油压时，换挡过程结束；
[0078]
第五步，将各换挡油压调至系统工作油压，换挡过程结束。
[0079]
在上述说明的基础上可对该32挡双态逻辑自动变速器的换挡过程控制方法做出多种其他组合变型，或对本发明专利中的各种控制方法进行简单替换，这里不再对所有实施例组合给予穷举，而由此引申出的明显变化或改动仍属于本发明创造的保护范围之内，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。