用于对手动变速箱进行自动换档的基于观察的控制方法

专利名称：用于对手动变速箱进行自动换档的基于观察的控制方法
技术领域：
本发明大体而言涉及一种用于对手动变速箱进行自动换档的方法，且更具体而言涉及适用于同步啮合式变速箱的此种方法。
背景技术：
同步啮合式变速箱实际上用于所有配备有手动变速箱的现有汽车型号上，且通常还见于任何需要在移动的同时对齿轮进行换档的其它机器上。同步啮合式变速箱在啮合前使用磨擦来将传动齿轮带至与一输出轴相同的速度。通常，使一相对于所述输出轴以可旋转方式固定的同步器组合件沿所述输出轴在轴向方向上移动，直至其与一选定的传动齿轮进行磨擦接触为止。利用所述同步器的一轴环或套筒与所选定的传动齿轮之间的磨擦使所选定的传动齿轮的速度与所述输出轴同步。
人们已提出几种使用致动器来提供为移动离合器及/或变速箱元件所需的动力从而使同步啮合式变速箱中的齿轮转换过程自动化的方法。例如，2001年10月2日授予Miyake等人且名称为“用于齿轮变速箱的控制方法及控制设备(CONTROLMETHOD AND CONTROL APPARATUS FOR GEAR TRANSMISSION)”的第6,295,884号美国专利即阐述一种用于同步啮合式变速箱的控制方法，所述控制方法根据车辆特性使用一预定截止节气门来以一可变速率换档。转换速度随节气门角度线性增加。换档速度因齿轮啮合过程的不同状况而异，例如，在同步期间为一较长的速度转换而在套筒啮合期间为一较短的速度时间。然而，Miyake等人并未揭示用以判定各不相同的时间的方法。
一种用于自动同步啮合式变速箱的控制装置揭示于2002年5月28日授予ShinjiWatanabe且名称为“用于同步啮合式自动变速箱的控制装置(CONTROL DEVICE FORSYNCHROMESH A UTOMATIC TRANSMISSION)”的第6,393,928号美国专利中。Watanabe的控制装置对换档拨叉的一经校准的直线及斜角位置进行感测。发现并存储在各档位之间达到一选定位置所需的换档拨叉位置。根据经验得出实施档位变换的速率并微调/获知所述速率以在变速箱的整个寿命内获得最佳的性能。Watanabe提出的控制装置需要使用档位传感器且不提供对离合器的调节以帮助实现速度匹配。
另一种用于在自动同步啮合式变速箱中控制换档过程的装置揭示于2002年7月23日授予Mitsutoshi Kamiya且名称为“用于在自动齿轮变速箱中选择用于改变速度的选择活门位置的设备(APPARATUS FOR SELECTING SELECTION GATE POSITIONSFOR CHANGE SPEED IN AUTOMATIC GEAR TRANSMISSION)的第6,422,104号美国专利中。Kamiya阐述一种用于齿轮换档过程的机械及开关构造，其使用开关及联锁装置来排定对所述换档拨叉的线性及转子致动器的控制顺序。然而，Kamiya需要使用若干硬传感器且不提供用于使所述同步时间最小化的方法。
本发明涉及克服上述与用于对同步啮合式变速箱进行自动换档的现行方法相关的问题。需要具有一种用于对同步啮合式变速箱进行快速换档的方法，其应提供良好的换档感觉并在使传动链卷绕最小化的同时使变速箱组件的磨损最小化。还需要具有一种用于对一同步啮合式变速箱进行自动换档的方法，所述方法不需要使用会增加所述变速箱控制系统的成本及复杂性的外在的、补充的或辅助的传感器(例如换档拨叉位置传感器)。此外，需要具有一种用于对一同步啮合式变速箱进行自动换档的方法，所述方法在所述换档过程期间控制发动机节气门以阻尼传动链振荡并借此减少所述同步过程所需的时间长度。

发明内容
根据本发明的一方面，提供一种用于对一车辆上的一手动变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其包括对一离合器致动器的一本征工作参数进行监控并判定与所述离合器致动器的所述本征工作参数的一观察值相对应的离合器啮合或分离状态。还对一换档拨叉致动器的至少一个本征工作参数进行监控，并判定一与所述换档拨叉致动器的所述本征工作参数的一观察值相对应的所述换档拨叉的空间位置。
根据本发明的另一方面，一种用于对一车辆上的一手动变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法包括选择一当前未连接至所述变速箱的一输出轴的所需齿轮并向一变速箱控制器传送一与所选择的齿轮相关的信号。向一离合器致动器系统提供一离合器分离命令并启动所述离合器的分离。在所述离合器分离期间，同时采取对所述发动机节气门的过程控制以减轻传动链的振荡。对所述离合器的分离进行观察并将一当前啮合的齿轮与所述输出轴分离。当在空载状态下对所述发动机的节气门进行调节的同时使一换档拨叉移动至与一和所选齿轮相关联的同步器初始接触。同时对一其中监控所述同步器与所选齿轮之间磨擦力的对轴速度控制过程及所述发动机节气门进行控制，以将所选齿轮及所述输出轴带至相同的速度。将所选齿轮连接至所述输出轴，并启动所述离合器的啮合。启动一离合器啮合过程并同时对所述发动机节气门进行控制以在啮合所述离合器的过程期间减少传动链振荡。响应于观察到所述离合器啮合而将节气门控制回交至车辆驾驶员。
用于对一手动变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法的其它特征包括判定在使所述离合器啮合及分离时及在整个对轴速度控制过程中变速箱扭矩特性变化对传动链振荡的影响。


通过结合附图阅读下文详细说明，可更全面地了解根据本发明用于控制对一手动变速箱进行自动换档的方法，在图式中图1为一图解说明根据本发明在换档过程期间管理发动机节气门及变速箱致动器事件的图式；及图2及3为一解释根据本发明用于对一手动变速箱进行自动换档的控制策略的流程图。
具体实施例方式
本发明涉及一种用于对自动同步啮合式变速箱进行换档的控制策略，其使用本征工作参数的观察值来控制离合器啮合/分离及动力致动器进行的齿轮换档。本征工作参数为表示固有物理属性的参数，所述固有物理属性决定一特定致动器的运行且为源自于所述致动器内的内在属性。例如，在一液压致动器系统中，作用于所述致动器的一施力部件上的流体压力为所述致动器的一本征工作参数。同样地，流过一电动式致动器的电流为一本征工作参数。重要的是，体现本发明的控制策略不需要使用外在的(即外部的)硬传感器(例如一编码器或线性位移传感器)来判定一致动器的施力元件的空间位置。重要的是，通过无需使用外部致动器位置传感器，可避免此种传感器(尤其在并入生产系统中时)所带来的附加成本。
迄今为止，致动器或操纵杆位移一直由安装于所述致动器上或紧密靠近所述致动器的适当硬传感器(例如编码器或线性位移变送器)来测量。然而，应注意，一致动器的可移动部件的位移可能不同于所接触部件的物理位移。当根据由线性位移传感器或编码器传感器所提供的值来测量致动器位移时，机构窜动、组件磨损及游隙均会致使无法完全精确地指示所接触部件的位置。根据本发明，施加于离合器磨擦片或换档拨叉上的力与驱动相应致动器的液体压力或电流成正比，且因此认为如本发明中所体现的为实现特定离合器磨擦盘位移或同步器接触及啮合所需的力的值会更精确地估测实际物理位移。
体现本发明的控制策略包含用于在换档过程期间控制事件的基于观察器的定时。本文使用的用语“观察”是指(例如)由一可编程电子变速箱控制单元(ETCU)通过观察(即监控)所述离合器及换档拨叉致动器的一本征属性以及其它固有属性(例如发动机及车辆速度)来对换档过程的的不同阶段进行控制。在体现本发明的控制方法中，在接收到一指示需要换档至一不同齿轮的初始换档命令后，便不再需要来自外在的离合器或换档拨叉位置传感器的额外信号。在体现本发明的基于观察器的控制策略中，所述ETCU的作用很像一旁观者或观众，因为相应致动器的当前状态是根据在所述换档过程中所观察到的本征参数来估测的。因此，所述观察者成为“眼睛”且是按照下文所界定的算法根据流体压力或电流对所述致动器所处的物理位置进行大体预测。压力或电流反馈值可从致动器系统自然地获得且因此不需要使用额外的硬传感器。
本发明所提供的方法的一重要方面是如图1中所示的对发动机节气门及变速箱致动器的管理。图1为在一包含本发明的换档过程期间所发生的事件的图式。如图式中所图解说明，存在三个所观察到(即不取决于硬传感器)的事件，这些事件提供向所述换档过程中下一阶段的过渡。在接收到一换档决策后的一初始阶段中，观察到一离合器分离过程，在该过程期间对发动机进行控制以阻尼传动链振荡。当观察到所述离合器分离时，观察到一同步啮合控制过程-在该过程期间，一当前啮合的齿轮分离而所选齿轮啮合，同时在空载状态下对所述发动机进行控制以在所选齿轮与变速箱的一输出轴相啮合前使所选齿轮的速度与车辆速度同步。当观察到所选齿轮与所述输出轴啮合(下文还将对此加以更详细阐述)时，观察到一离合器啮合过程，在该过程期间，同时在增加负载状态下对所述发动机进行控制以在离合器啮合期间阻尼传动链振荡。最后，当观察到所述离合器啮合时，对所述发动机节气门进行控制以为驾驶者提供一平稳的节气门控制过渡。
重要的是，通过同时执行诸如离合器啮合/分离、发动机控制及齿轮换档等任务而有效地利用所述换档过程期间的等待时间，以减少卷绕及速度匹配时间。卷绕定义为变速箱输出轴与车轮之间的机械部件的类似于弹簧的扭转变形。此方法使换档时间及对变速箱组件(特别是同步器系统)的磨损最小化。体现本发明的方法使用观察器(即数学模型)来估测实施并行任务执行所需的信号。对于一特定车辆、发动机及变速箱构造而言，所述观察器可通过对一底盘测力计进行开环测试来加以最初验证，从而避免产生批量生产特定车辆/发动机/变速箱组合的传感器成本开销。
图2及3中显示一解释根据本发明用于对一手动变速箱进行自动换档的控制方法的流程图。一旦接收到一如图2中决策方块20处所表示的换档决策，便由一传统可编程电子节气门控制器(ETCU)自动启动体现本发明的控制方法。所述换档决策可由一车辆操作员通过操纵一齿轮换档杆或其它由操作员控制的输入装置(例如一安装于转向柱上的换档拨杆)手动作出，或者可从发动机扭矩与车辆速度的一发动机特性图自动获得。
所述离合器分离过程的初始步骤是将一命令信号自所述ETCU发至所述离合器的一致动器(其指示于方块22中)。通常，在一自动的同步啮合式变速箱中，所述离合器致动器为一直接作用于一连接至离合器磨擦盘的换档杆上的线性或旋转式致动器。所述致动器通常为液压驱动或电驱动式。所述ETCU判定将如何处理发至所述致动器的信号以开始离合器分离系列事件。所述离合器观察过程(如方块24中所示)根据下列算法对所述离合器的啮合/分离状态进行估测Factl＝kdxc+bxc(1)其中Fact为离合器致动力l 为杠杆比(如果有)
kd为膜片弹簧的刚度xc为控制杆的位移xc为xc的导数b 为离合器机构中的集总粘性阻尼通过上述数学表达式，可见离合器致动力Fact与控制杆的位移xc直接相关。通常，液压驱动或电驱动式致动器提供或固有地能够提供一表示压力或电流的数据信号。在液压系统中，作用于离合器致动器上的液体压力将与由离合器杠杆施加于离合器磨擦盘上的力成正比。同样地，在一电驱动式致动器中，在移动所述控制杆期间流过电致动器电路的电流将与致动器施加于离合器磨擦盘上的力成正比。因此可见，根据本发明，不需要使用适于测量离合器部件的实际位移或位置的硬传感器。在整个离合器分离过程中监控离合器分离的状态或程度并判定离合器是否已分离。如上述算法(1)所列出，当离合器完全分离时，本征致动力Fact的值将可与所述控制杆的位移直接相关。只有在一特定系统的初始校准期间才可能需要对所需施加的力与实际物理位移之间的关系加以验证及(如果需要)修改。
在实施所述离合器分离过程(其始于所述离合器分离命令并终止于观察到所述离合器分离时，如上所述及在方块26中所示)的同时，对所述发动机节气门进行控制以减少传动链振荡，如图2中的方块28所示。例如，当在换档过程期间离合器分离且因此发动机与传动链分离时，通常发动机速度会增大，除非对所述节气门进行控制以减小速度增大量。此外，变速箱的扭矩特性会极大地影响发动机速度，且较佳应在所述离合器分离过程期间向所述节气门施加控制信号时对此加以考虑。变速箱扭矩特性可由下列算法表示，其中(2)变速箱扭矩＝Jω+Bu其中J=(Jm+Jt1)kJ1n(Jm+Jt1)J1(b1+c/n2)-bt1-(Jm+Jt1)cJ1nT,ω=ωen-ωvω·eω·vand B=1-(Jm+Jt1)J1]]>其中Jm＝发动机惯性Jt1＝输入侧上的变速箱惯性J1＝发动机+变速箱+输出轴惯性J2＝车轮及车辆质量惯性Jt2＝输出侧上的变速箱惯性
ωe，ωv＝发动机及车辆速度b1＝发动机、变速箱及输出轴的粘性阻尼bt1＝变速箱输入侧上的粘性阻尼c＝输出轴及传动轴的扭转阻尼k＝输出轴及传动轴的扭转刚度n＝当前齿轮比，及u＝发动机扭矩(等同于发动机特性图与带有查找表的节气门)离合器分离与离合器分离过程期间的发动机节气门控制为一双向过程。节气门控制器与离合器观察过程相互合作，以同时实施所述离合器分离的速率及传动链振荡节气门控制。举例而言，如果离合器分离得太快，则可能发生一剧烈的振荡变化，而如果离合器在一有限时间长度(例如约20-30毫秒左右)内分离，则节气门控制器将更容易能够稳定发动机振荡。因此可见，节气门控制性能取决于离合器分离命令是如何成形的。
如上所述，极度需要在对所述发动节气门进行控制的时间期间考虑变速箱扭矩特性以减少传动链振荡。为控制传动链振荡，需要一有限响应时间，因为传动链惯性、阻尼及磨擦的变化会对如何快地控制传动链振荡带来现实的限制。
本发明的目标是对所述换档过程进行管理以使实施下文所述诸如离合器分离、再啮合、同步啮合齿轮换档等各别事件及其它任务所需的时间量尽可能地最小，同时确保得到良好的换档感觉并使对传动链组件的磨损最小化。此外，在分别阻尼发动机与传动链振荡(例如使用车辆速度及发动机速度值)时所需要的时间长于根据本发明同时实施所述控制及事件过程所需的时间。例如，根据本发明，并行(即联合)地控制所述离合器分离过程与传动链振荡阻尼，且整个换档过程所需的时间由此得到最小化。通过在传动链振荡阻尼过程期间控制发动机节气门时考虑到变速箱扭矩特性，相应速度变化的观察值会因将变速箱及传动链组件的惯性、粘性及扭转阻尼、及扭转刚度因素考虑在内而产生偏移。
在ETCU观察到与离合器致动器所施加的力相关联的受监控本征参数值具有一足以指示离合器分离的值(如在决策方块26处所示)后，所述ETCU自动进入所述换档过程的下一阶段。如方块30处所示，所述ETCU提供命令来将轴向及径向换档拨叉移动至使一当前啮合的齿轮与所述输出轴分离的相应位置并将一同步器组合件移动至一与所选齿轮进行初始接触的位置。可根据下列算法来估测所述换档拨叉的实际物理位置并相应地估测所述同步器组合件的实际物理位置，其中下面的算法(3)提供对所述换档拨叉或同步器的轴向位置的估计而后面的算法(4)提供对所述换档拨叉的径向位置的估计。
MsaXs+bsXs＝Faxial(3)其中Msa为换档拨叉、同步器及致动器沿轴向方向的质量惯性
Xs为换档拨叉或同步器的轴向位置bs为换档拨叉机构沿轴向方向的阻尼常数Faxial为轴向或齿轮换档致动力Msrαs+bsrαs＝Fradial(4)其中Msr为换档拨叉、同步器及致动器沿径向方向的质量惯性αs为换档拨叉的径向位置bsr为沿径向方向的阻尼常数为径向或齿轮换档选择致动力如上文参照所述离合器致动器所述，所述换档拨叉致动器可由几种已知致动器机构中的任何一种以液压方式或以电方式驱动。通常，所述换档拨叉致动器可包括两个独立的致动器一个用于如算法(3)中所示沿轴向方向移动所述换档拨叉，一第二致动器则用于如由算法(4)所示沿径向方向移动所述换档拨叉。通过监控提供至各个致动器的液体压力或流过各个致动器的电流的固有值，可容易地观察到致动器以液压或电驱动方式施加于所述换档拨叉上的力。
在对一所选齿轮进行的整个齿轮分离及同步器方法中，在空载状态下对所述发动机进行节流以将一安装于一自所述发动机以旋转方式连接至一变速箱输入轴的对轴上的同步齿轮带至一与所选齿轮速度相匹配的速度，如方块34处所示。以一类似于上文参照在所述离合器分离过程期间的发动机节气门控制所述的方式，在所述分离及同步器移动过程期间在空载状态下对所述发动机进行控制及并对其进行调节以虑及按照上述方程式(2)的变速箱扭矩特性。
在所述ETCU如在决策方块32中所示根据上文所述所观察到的本征力值观察到所述同步器处于与所选齿轮进行初始接触的点处后，在一如图3中方块35处所示的对轴速度观察过程中，观察可与发动机速度直接相关的对轴速度及可与车辆速度直接相关的输出轴速度。在此过程期间，所述观察器根据下列算法对不同变速箱齿轮的速度进行估测以便如方块36处所示通过控制所述同步啮合式致动器来实现快速匹配 其中Jgear为要啮合的齿轮的惯性ωgear为要估测的齿轮速度b1为变速箱中的粘性阻尼μ为蓝色与橙所同步器圆锥齿轮之间的接触磨擦系数Fsynchromesh同步啮合致动力通常在所有车辆上均可得到车辆及发动机速度。车辆速度一般提供至速度表而发动机速度通常由一检测发动机的凸轮轴或曲柄轴的旋转速度的传感器提供。
同步啮合式变速箱使用磨擦来将齿轮在啮合前带至相同的速度。更具体而言，使所述同步器上的一圆锥齿轮或轴环沿所述变速箱的输出轴朝安装于所述变速箱的输出轴上的选定齿轮移动。所选齿轮以一独立于所述输出轴的旋转速度的速度旋转，直至其被所述同步器机构锁定至所述输出轴为止。发生于所述同步器的圆锥齿或轴环与所选齿轮之间的摩擦将所选齿轮与所述变速箱的输出轴的速度带至相同的速度，即同步。
一旦发生接触并达到同步，通常一设置于以可旋转方式固定至所述输出轴的同步器上的带齿环便啮合所选齿轮的侧面上的犬齿且所选齿轮与输出轴耦合并一起旋转。如算法(5)所示，可见当所述同步圆锥齿轮分离时，所要啮合的齿轮的惯性与所要估测的所选齿轮的速度导数的乘积加上所述变速箱中的粘性阻尼与所估测的齿轮速度的乘积将等于零，而当所述同步啮合式圆锥齿轮与所选齿轮啮合时，这两个积之和将等于所述同步器圆锥齿轮与所选齿轮之间的接触摩擦系数与所述同步啮合式致动力的乘积。
在空载状态下对所述发动机节气门进行调节以将所述对轴速度带至与所选齿轮速度同步，如方块37处所示。在整个该过程中，如上文参照在离合器观察过程期间所进行的发动机节气门控制及在所述同步器与前一齿轮分离且所述同步器朝所选齿轮移动期间在空载状态下所进行的发动机节气门控制所述，使用如上文方程式(2)中所示的变速箱扭矩特性来减少使所述对轴与输出轴之间的速度相匹配所需的时间。
当如决策方块38处所示观察到所选齿轮与所述输出轴的速度匹配时，所述同步器移动至与所选齿轮固定啮合且所选齿轮与输出轴一致地旋转，如上所述及在方块40处所示。
在所选齿轮与所述输出轴啮合后，所述变速箱控制器开始啮合所述离合器的过程，如方块42处所示。根据本发明，观察所述离合器啮合过程，如方块44处所示，并根据所述离合器致动器所提供的力值对离合器位置进行估测，如上文参照所述离合器啮合过程所述。在所述离合器啮合过程期间，施加于所述发动机上的负载不断增大，且根据本发明，在不断增大的负载状态期间，继续对所述节气门加以控制以便同时阻尼传动链振荡，如方块48处所示。在所述离合器啮合过程期间同时阻尼传动链振荡不仅使所述发动机与传动链能够更快地啮合，而且还会减轻对离合器摩擦盘及其它传动链组件的磨损。
当如方块46处所示，与离合器致动力相关联的观察值指示所述离合器啮合时，将节气门控制回交至驾驶员，如方块49处所示。在将节气门控制回交至驾驶员的过程期间，最好在过渡期间对所述发动机节气门进行控制，以在体现本发明的基于观察器的控制方法的节气门控制与驾驶员所实施的控制之间提供一平稳的内插。
通过上文对用于对一手动变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法的说明，可见本发明特别适用于使用发动机扭矩控制及发动机速度控制来管理同步啮合式变速箱的整个换档过程，以使传动链卷绕及磨损最小化。还可看到，本发明在不使用附加硬传感器的情况下在发动机扭矩控制与速度控制之间提供基于观察器的过渡时间估测。此外，本发明提供一对离合器啮合后的对轴速度的基于观察器的估测。而且，本发明在离合器分离之后提供对对轴速度的基于观察器的估测。另外，通过在所述对轴与输出轴之间的速度匹配期间对同步器运动进行非线性控制，使安装于所述对轴上的同步啮合式齿轮与安装于所述输出轴上的所选齿轮之间的机械啮合时间缩短。本发明的另一重要特征在于，离合器啮合或分离的状态是根据致动器机构的运动学及动力学而不是唯独依靠所述离合器组合件的各摩擦盘之间的相对速度来估测。
虽然本文根据一较佳例示性实施例阐述本发明，但所属领域的技术人员将认识到，用于对同步啮合式变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法可使用由各种致动器所施加的不同的固有力值来实施。例如，在一电驱动式致动器中，可使用致动器两端的压降对所述致动器施加于一特定部件上的力进行估测。意图使体现本发明的方法的此类应用归属于随附权利要求书的范围内。通过对此揭示内容及图式连同随附权利要求书加以研究，还可得知本发明的其它方面、特征及优点。
权利要求
1.一种用于对一同步啮合式变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，所述同步啮合式变速箱具有一输入轴，其通过一可分离式离合器连接至一发动机；一输出轴；复数个传动齿轮，其安装于所述输出轴上；一换档拨叉，其适于移动复数个同步器中的一所选同步器，所述复数个同步器经设置以在将所述所选传动齿轮连接至所述输出轴之前将一安装于所述输出轴上的所选传动齿轮带至一大致等于所述输出轴的旋转速度的旋转速度；一离合器致动器；及一换档拨叉致动器，所述方法包括首先，对所述离合器致动器的一本征工作参数进行监控并判定对应于所述离合器致动器的所述本征工作参数的一观察值的离合器分离状态，以在作出一换档决策时使所述可分离式离合器分离；其次，对所述换档拨叉致动器的至少一个本征工作参数进行监控并判定所述换档拨叉的一对应于所述换档拨叉致动器的所述至少一个本征工作参数的一观察值的空间位置，以在同步时啮合所述复数个传动齿轮中的下一齿轮；及第三，对所述离合器致动器的所述本征工作参数进行监控并判定对应于所述离合器致动器的所述本征工作参数的一观察值的离合器啮合状态，以啮合所述可分离式离合器从而实现平稳内插。
2.如权利要求1所述的用于对一同步啮合式变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述离合器致动器为一液压式致动器且所述离合器致动器的所述本征工作参数为作用于所述致动器的一离合器摩擦盘施力部件上的流体压力。
3.如权利要求1所述的用于对一同步啮合式变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述离合器致动器为一电致动器且所述离合器致动器的所述本征工作参数为流过所述致动器的电流。
4.如权利要求1所述的用于对一同步啮合式变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述至少一个换档拨叉致动器为一液压式致动器且所述换档拨叉致动器的所述本征工作参数为作用于所述换档拨叉致动器的一换档拨叉施力部件上的流体压力。
5.如权利要求1所述的用于对一同步啮合式变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述至少一个换档拨叉致动器为一电致动器且所述换档拨叉致动器的所述本征工作参数为在所述换档拨叉致动器移动所述换档拨叉期间流过所述换档拨叉致动器的电流。
6.如权利要求1所述的用于对一同步啮合式变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述方法包括同时控制一耦接至所述同步啮合式变速箱的所述输入轴的发动机的节气门，以在所述离合器分离期间阻尼发动机振荡。
7.如权利要求1所述的用于对一同步啮合式变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述方法包括同时控制一耦接至所述同步啮合式变速箱的所述输入轴的发动机的节气门，以在各传动齿轮之间进行一换档期间阻尼发动机振荡。
8.如权利要求1所述的用于对一同步啮合式变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述方法包括同时控制一耦接至所述同步啮合式变速箱的所述输入轴的发动机的节气门，以在所述离合器啮合期间阻尼发动机振荡。
9.一种用于对一车辆上的一手动变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，所述车辆具有至少一个传动轮；一具有一节气门的发动机；一同步啮合式变速箱，其具有一通过一可分离式离合器连接至所述发动机的输入轴、一连接至所述车辆的所述至少一个传动轮的输出轴、复数个安装于所述输出轴上以选择性地随其旋转的齿轮；一换档拨叉，其适于移动复数个同步器中的一个，所述复数个同步器适于在将一安装于所述输出轴上的所选齿轮连接至所述输出轴之前将所述所选齿轮带至一与所述输出轴的速度相匹配的速度；一离合器致动器系统；一换档拨叉致动器系统；及一可编程变速箱控制器，其适于接收发动机速度、车辆速度及齿轮选择输入信号，监控所述离合器及换档拨叉致动器系统的预选定本征工作参数，并向所述发动机节气门、所述离合器致动器系统及所述换档拨叉致动器系统提供控制信号，所述方法包括选择一以不可旋转方式连接至所述输出轴上的所需齿轮并将一信号传送至与所述所选齿轮相关的所述变速箱控制器；向所述离合器致动器系统提供一离合器分离命令并以可控方式启动所述离合器的分离；启动一离合器分离过程并同时采取对所述发动机节气门的控制，以在使所述离合器分离的过程期间减少传动链振荡；对所述离合器分离过程进行监控并在观察到所述离合器致动器系统的所述本征工作参数的一预定值时判定所述离合器分离；将一以可旋转方式连接至所述输出轴上的齿轮自所述输出轴分离；在空载状态下对所述发动机节气门进行调节的同时将所述换档拨叉移动至与一和所述所选齿轮相关联的同步器初始接触；观察一对轴速度控制过程，在所述对轴速度控制过程中对所述同步器与所述所选齿轮之间的磨擦接触进行监控并同时对所述发动机节气门进行控制以将所述所选齿轮与所述输出轴带至相同的速度；将所述同步器移动至与所述所选齿轮呈可旋转固定的关系并响应于观察到所述对轴与所述输出轴处于相同速度下而将所述所选齿轮连接至所述输出轴；启动一离合器啮合过程并同时控制所述发动机节气门，以在啮合所述离合器的过程期间减少传动链振荡；观察到离合器啮合；及响应于观察到所述离合器啮合，将发动机节气门控制回交至车辆驾驶员。
10.如权利要求9所述的用于对一手动变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述选择一当前未连接至所述输出轴的所需齿轮及将一信号传送至与所述所选齿轮相关的所述变速箱控制器包括由一车辆操作员手动选择所述所需齿轮。
11.如权利要求9所述的用于对一手动变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述选择一当前未连接至所述输出轴的所需齿轮及将一信号传送至与所述所选齿轮相关的所述变速箱控制器包括观察车辆速度及负载并根据所述车辆速度及负载的所述观察值按照预定换档点来选择所述所需齿轮。
12.如权利要求9所述的用于对一手动变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述离合器致动器系统包括一由加压流体操纵的致动器，且所述启动一离合器分离过程及同时采取对所述发动机节气门的控制以在使所述离合器分离的过程期间减少传动链振荡包括在所述离合器分离过程期间观察作用于所述致动器的一离合器磨擦盘施力部件上的所述流体的压力。
13.如权利要求9所述的用于对一手动变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述离合器致动器系统包括一电驱动式致动器，且所述启动一离合器分离过程及同时采取对所述发动机节气门的控制以在使所述离合器分离的过程期间减少传动链振荡包括在所述离合器分离过程期间观察流过所述电驱动式致动器的电流的流量。
14.如权利要求9所述的用于对一手动变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述启动一离合器分离过程及同时采取对所述发动机节气门的控制以在使所述离合器分离的过程期间减少传动链振荡包括计算变速箱扭矩变化对所述传动链振荡的同期影响。
15.如权利要求9所述的用于对一手动变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述响应于观察到所述离合器分离而将一以旋转方式连接的齿轮自所述输出轴分离及所述在空载状态下在对所述发动机节气门进行调节的同时将所述换档拨叉移动至与一和所述所选齿轮相关联的同步器初始接触包括计算变速箱扭矩变化对所述传动链振荡的同期影响。
16.如权利要求9所述的用于对一手动变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述将所述换档拨叉移动至与一和所述所选齿轮相关联的同步器初始接触及所述观察一其中监控所述同步器与所述所选齿轮之间的磨擦接触并同时控制所述发动机节气门以将所述所选齿轮与所述输出轴带至相同速度的对轴速度控制过程包括监控所述换档拨叉致动器系统的至少一个本征工作参数并判定所述换档拨叉的一对应于所述本征工作参数的一观察值的空间位置。
17.如权利要求9所述的用于对一手动变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述观察一其中监控同步器磨擦接触力并同时控制所述发动机节气门以将所述所选齿轮与所述输出轴带至相同速度的对轴速度控制过程包括在所述对轴速度控制过程期间同时计算变速箱扭矩变化对所述传动链振荡的同期影响。
18.如权利要求9所述的用于对一手动变速箱进行自动换档的基于观察器的控制方法，其中所述启动一离合器啮合过程及在啮合所述离合器的所述过程期间同时控制所述发动机节气门以减少传动链振荡包括在所述离合器啮合过程期间同时计算变速箱扭矩变化对所述传动链振荡的同期影响。
全文摘要
本发明揭示一种用以控制一自动手动变速箱的换档的方法，其基于所述换档过程中不同阶段的基于观察器的定时。所述基于观察器的控制策略包括同时管理所述发动机节气门及变速箱致动器。在控制所述发动机节气门期间还考虑到所述变速箱的扭矩特性，从而使换档时间及对变速箱组件的磨损最小化。所述控制策略使用称作观察器的数学模型来监控可归因于特定致动器的固有属性值及提供用于实现并行任务执行的信号。
文档编号F16H59/50GK1942693SQ200580011006
公开日2007年4月4日 申请日期2005年3月21日 优先权日2004年4月21日
发明者巴皮拉珠(Nmn)·苏拉姆普迪 申请人:西南研究协会