用于控制齿轮箱轴上的小齿轮同步的方法与流程

本发明涉及车辆齿轮箱的齿轮换档控制，该车辆齿轮箱具有至少一个动力源，例如内燃牵引发动机和/或电动牵引机器。

更确切地，本发明涉及一种用于无同步机构地控制小齿轮的同步的方法，该小齿轮在由车辆的牵引机器驱动的主轴上旋转并且被可旋转地连接至平行轴齿轮箱的副轴上。这种方法基于在将小齿轮联接在主轴上之前给牵引机器发送转矩命令来使得在主轴速度与副轴速度乘以在这两个轴之间的减速比之间的差值最小化。

背景技术：

本发明适用于所有平行轴变速器，其中尤其在电动和混合动力传动系中通过无同步环地移动联接器件来产生档位变化。

当通过将滑动齿轮接合在小齿轮上的联接系统不具有机械同步器件时，可以通过控制齿轮箱的主轴速度使旋转元件同步。这种控制需要通过牵引机器对速度进行精确控制，以便避免转矩冲击。

公开文件FR 2 988 799披露了一种已知方法，该方法用于无机械同步器地使小齿轮与其轴同步。根据此方法，车辆的牵引机器被控制成使在主轴速度与齿轮箱的副轴速度乘以在这两个轴之间的齿轮传动比之间的差值最小化。该方法的优点是对牵引机器进行控制直到电动机器轴和连接至车轮的轴的速度完全相等，以处于齿轮传动比内。然而，尤其当这个牵引机器是内燃发动机时，其精度的上升与牵引机器的惯量和其对转矩控制指令的响应时间是对立的。在陡坡上重制动过程中遭遇主要困难。

为了在令人满意的条件下进行换档，操作必须对驾驶者完全透明，同时继续满足车轮处对于转矩的需求。具体地，速度差值必须非常快速地达到30rpm(每分钟转数)范围。

技术实现要素：

本发明的目的是在开始轴联接阶段之前确保在最小的时间量中对两个齿轮箱轴进行同步。

为此目的，本发明提出当一旦同步阶段完成而速度差值的绝对值大于在目标主轴速度上的所期望的精度时对经计算的转矩信号的幅值进行限制。

该方法允许在所有情况下的平滑档位变化，尤其是在陡峭的下斜坡上重制动过程中。该方法消除了在联接阶段过程中可能遭受的转矩冲击的主要源头。因此避免了对联接系统的机械零件的过量磨损。

附图说明

从遵循本发明的非限制性实施例参照附图给出的说明书中，本发明的其他特征和优点将变得更加清楚明显，在附图中：

-图1是联接的示意性表示，并且

-图2以逻辑图的形式提供了本发明的方法的概要。

具体实施方式

图1A至图1C代表齿轮换档滑动齿轮2及其套3、其控制拨叉4和小齿轮6的示意图。在这些图的下部部分中还示出了滑动齿轮和小齿轮的齿2a和6a。滑动齿轮2和小齿轮3在被连接至车辆的动力源(牵引机器)的齿轮箱“主”轴(未示出)上同轴。小齿轮6可旋转地连接至齿轮箱副轴，该齿轮箱副轴连接至车辆的车轮。

图1A代表空档中系统的初始状态。滑动齿轮2以主轴的速度ω₁进行旋转。小齿轮6以由齿轮箱的副轴强加的速度ω₂进行旋转，该速度与ω₁不同。在图1B中，滑动齿轮2移动，直到其齿2a遭遇小齿轮6的那些齿。当其旋转速度相等时，即，一旦同步阶段完成，滑动齿轮的齿就与小齿轮的那些齿啮合以接合该档位：这是小齿轮和滑动齿轮的联接阶段。

所提出的控制策略的目的是使得滑动齿轮和小齿轮的联接阶段尽可能地透明，即，几乎没有转矩冲击。为了实现这一点，对同步进行控制，从而在联接阶段过程中给联接器传递最小量的转矩。

在对图2中展示的策略的以下说明中，采用了以下符号：

ω₁：被链接至动力源的滑动齿轮2和主轴的速度；

T₁：动力源的转矩；

T_d1：动力源的抵抗转矩(未知的外源输入)；

J₁：施加到滑动齿轮2的轴上的惯量；

ω₂：小齿轮4的速度，该速度用作为待达到的目标；

T_d2：小齿轮4的抵抗转矩(未知的外源输入)；

J₂：施加到小齿轮4的惯量；

K：在主轴与副轴之间的减速比；

通过假设在初始状态下齿轮箱的这两个轴完全解除联接，并且通过应用机械基本原理，获得以下动态模型：

-对于副轴(小齿轮6)：副轴的抵抗转矩，以及

-对于主轴(滑动齿轮2)：发动机转矩与主轴的抵抗转矩之和。

根据图2，通过以下方式产生基准命令信号T₁^ref使主轴和副轴同步(从而在齿轮传动比K内)。将经测量的基准信号(副轴速度)乘以减速比K，从而将乘积K.与基准信号(主轴速度)进行对比。该符号和差值的幅值可以计算待施加给动力源或者电动或内燃牵引机器的输入的转矩值转矩命令T₁^ref取决于转矩信号T₁^calc，该转矩信号被计算成使在主轴速度ω₁与副轴速度ω₂乘以在这两个轴之间的减速比K之间的差值σ最小化。对经计算的转矩T₁^calc进行监测以确定其是否在牵引机器的最小转矩与最大转矩之间。如果其没有在该最小转矩与该最大转矩之间，则信号在这些值之一上饱和。

将速度差值σ与校准参数ε进行对比，该校准参数代表在主轴速度目标上所期望达到的精度。ε是在目标速度值与一旦同步阶段完成时所获得的主轴速度值之间可接纳的速度差值。当σ＞ε或σ＜-ε时(一旦同步阶段完成，差值σ的绝对值大于在目标主轴速度ω₁上所期望的精度ε)，由大于或等于1的校准系数α对经计算的转矩T₁^calc的幅值进行限制。更确切地，经计算的转矩信号T₁^calc的幅值因此被限制在与牵引机器的最大转矩和最小转矩与校准限制系数α的比率相等的值。值或确定了可以用于同步的牵引转矩。

当差值σ的绝对值大于精度ε时，经计算的转矩T₁^calc是平滑的，例如通过将以下类型的公式应用到其上：

本发明的另一个创新之处在于，当这个差值的绝对值低于所期望的ε精度ε时，激活对差值σ乘以校准增益K_i进行的积分操作。增益K_i具有非零值K_i^#。否则K_i为零，并且积分修正项也为零。通过这个积分项对经计算的转矩T₁^calc进行修正。如在图中所示，积分项被添加至来自之前的幅值限制或平滑步骤的信号T₁^calc。

通过在“限制器”中将经计算的信号T₁^calc限制在牵引机器的最大转矩值与最小转矩值之间来获得牵引机器的转矩命令信号T₁^ref。在由积分项对经计算的信号T₁^calc进行可能的修正之后作出了这种限制。

最后，在图2中提及的“限制器”中将经修正的信号T₁^calc限制在最大转矩值与最小转矩值之间，该限制器将牵引机器的基准命令信号T₁^ref进行递送以使滑动齿轮2和小齿轮6同步。

当这些旋转元件同步时，可以进行第二阶段或联接阶段，该第二阶段或联接阶段在于使滑动齿轮从其“打开”位置移动至其“关闭”位置。

总之，由本发明实施的策略可以使速度差值非常快速地减少以达到约30rpm的值。该方法使得使用者对这两个轴的随后联接阶段满意，无视转矩的重新开始，即，具有最低可能的转矩冲击。该方法尤其允许对对应于上述重制动的不利情况的斜坡类型轨迹追踪进行管理。最后，朝向目标速度的收敛不取决于系统的内在参数(例如，致动器和/或牵引机器的惯量和响应时间、或可能的延迟)，这使得这种策略鲁棒。该方法与请求同步的动力源的类型无关，无论其是电动机器还是内燃发动机、无论其是否以空转速度进行旋转、是否将转矩传递至车轮。