双离合器变速器的预挂挡控制方法、系统及车辆与流程

本发明涉及双离合变速器领域，尤其涉及一种双离合器变速器的预挂挡控制方法、系统及车辆。

背景技术：

双离合器变速器基于目标挡预啮合和双离合器无缝交互实现无动力中断的快速换挡，提高了车辆燃油经济性和动力性，在全世界尤其亚欧大陆得到飞速的发展。目标挡预啮合是指双离合器变速器在换挡前预先将挡位拨叉挂至目标挡位置上，是双离合器变速器控制技术的重要一环，对车辆nvh、变速器传动效率、容错性能、换挡响应速度有着重要的影响。

双离合器变速器包括湿式双离合器变速器和干式双离合变速器，其中，湿式双离合器变速器的两个离合器浸渍在油液里，当离合器处于打开状态，且相应的挡位拨叉位于空挡位置时，该离合器及与其相连的输入轴组件被油液拖拽至发动机转速同步；而干式双离合器变速器的两个离合器没有浸渍在油液里，当离合器处于打开状态，且相应的挡位拨叉位于空挡位置时，该离合器及与其相连的输入轴组件不会被油液拖拽至与发动机同步，而是以较低转速甚至为零的转速运转。

传统的干式双离合器变速器软件控制策略中，车辆一旦换挡完成，变速器电子控制单元立即根据变速器和发动机的速度信号来预判并预啮合下一目标挡，防止非当前挡输入轴脱空挡后转速下降以致挂挡同步转速差过大。因此，在车辆行驶过程中，变速器时刻保持啮合两个挡位，一个当前挡，一个目标挡。

但发明人在实施上述控制策略时发现，现有的干式双离合器变速器软件控制策略存在以下不足：

1.由于驾驶员的驾驶意图多变性，过早的预判和预啮合目标挡势必会增大误判和误啮合的概率，增加无必要的挂挡和脱挡动作，从而缩短同步器组件的生命周期。

2.变速器在非换挡过程中长时间同时啮合奇数挡和偶数挡，其中一个离合器处于闭合状态，另一离合器处于打开状态，存在例如非当前挡离合器支撑轴承失效等故障导致该离合器非正常接合的可能情况，此类故障难以通过软件在故障初期诊断出来，而两个离合器同时接合会导致离合器烧蚀或者挡位组件瞬时失效。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种双离合器变速器的预挂挡控制方法、系统及车辆，可提高预判和预啮合的正确率和效率，并避免变速器在非换挡过程中长时间同时啮合奇数挡和偶数挡而导致的离合器烧蚀或者挡位组件瞬时失效的问题。

本发明提供了一种双离合器变速器的预挂挡控制方法，包括：

在非预啮合状态下，识别车辆的当前挡位，并根据所述当前挡位确定当前挡输入轴和非当前挡输入轴；

控制非当前挡输入轴的所有挡位拨叉处于空挡位置；

当根据所述车辆的行驶参数判断所述车辆符合预设的换挡条件时，控制非当前挡离合器打开，并对非当前挡输入轴上的与所述行驶参数对应的目标挡进行挂挡；其中，所述车辆行驶参数包括当前车速。

优选地，所述控制非当前挡输入轴的所有挡位拨叉处于空挡位置具体为：

当判断非当前挡输入轴的所有挡位拨叉不都处于空挡位置时，在非当前挡离合器的接合位置低于预设位置时，控制非当前挡输入轴的所有挡位拨叉进行脱空挡。

优选地，所述行驶参数还包括当前挡位及当前挡输入轴转速；

则当根据所述车辆的行驶参数判断所述车辆符合预设的换挡条件时，控制非当前挡离合器打开，并对非当前挡输入轴上的与所述行驶参数对应的目标挡进行挂挡具体包括：

比较当前挡位与预设挡位；

当当前挡位不高于所述预设挡位且当前挡输入轴的转速不高于预设的闭合转速时，控制非当前挡离合器打开，并在当前车速达到目标挡位的预啮合车速且非当前挡离合器的接合位置低于预设预置后，控制目标挡位进行挂挡；其中，所述闭合转速根据当前挡位和当前油门开度获得；所述预啮合车速根据换挡车速及预设车速偏移量生成，所述预设车速偏移量根据当前挡位和当前油门开度获得。

优选地，当根据所述车辆的行驶参数判断所述车辆符合预设的换挡条件时，控制非当前挡离合器打开，并对非当前挡输入轴上的与所述行驶参数对应的目标挡进行挂挡还包括：

当当前挡位不高于所述预设挡位且当前挡输入轴的转速高于预设的闭合转速时，控制非当前挡离合器闭合，并在当前车速达到目标挡位的预啮合车速后，控制非当前挡离合器打开，在非当前挡离合器的接合位置低于预设预置后，控制目标挡位进行挂挡；

当当前挡位高于所述预设挡位时，控制非当前挡离合器闭合，并在当前车速达到目标挡位的预啮合车速后，控制非当前挡离合器打开，并在非当前挡离合器的接合位置低于预设预置后，控制目标挡位进行挂挡。

优选地，所述预设挡位根据所述车辆的nvh性能设定。

本发明还提供了一种双离合器变速器的预挂挡控制系统，包括：

当前挡位识别单元，用于在非预啮合状态下，识别车辆的当前挡位，并根据所述当前挡位确定当前挡输入轴和非当前挡输入轴；

空挡控制单元，用于控制非当前挡输入轴的所有挡位拨叉处于空挡位置；

挂挡单元，用于当根据所述车辆的行驶参数判断所述车辆符合预设的换挡条件时，控制非当前挡离合器打开，并对非当前挡输入轴上的与所述行驶参数对应的目标挡进行挂挡；其中，所述车辆行驶参数包括当前车速。

优选地，所述空挡控制单元具体用于，当判断非当前挡输入轴的所有挡位拨叉不都处于空挡位置时，在非当前挡离合器的接合位置低于预设位置时，控制非当前挡输入轴的所有挡位拨叉进行脱空挡。

优选地，所述挂挡单元具体包括：

挡位比较模块，用于比较当前挡位与预设挡位；其中，所述预设挡位根据所述车辆的nvh性能设定；

第一挂挡控制模块，用于当当前挡位不高于所述预设挡位且当前挡输入轴的转速不高于预设的闭合转速时，控制非当前挡离合器打开，并在当前车速达到目标挡位的预啮合车速且非当前挡离合器的接合位置低于预设预置后，控制目标挡位进行挂挡。

优选地，所述挂挡单元还包括：

第二挂挡控制模块，用于当当前挡位不高于所述预设挡位且当前挡输入轴的转速高于预设的闭合转速时，控制非当前挡离合器闭合，并在当前车速达到目标挡位的预啮合车速后，控制非当前挡离合器打开，在非当前挡离合器的接合位置低于预设预置后，控制目标挡位进行挂挡；其中，所述闭合转速根据当前挡位和当前油门开度获得；

第三挂挡控制模块，用于当当前挡位高于所述预设挡位时，控制非当前挡离合器闭合，并在当前车速达到目标挡位的预啮合车速后，控制非当前挡离合器打开，并在非当前挡离合器的接合位置低于预设预置后，控制目标挡位进行挂挡；其中，所述预啮合车速根据换挡车速及预设车速偏移量生成，所述预设车速偏移量根据当前挡位和当前油门开度查获得。

本发明还提供了一种车辆，包括上述的双离合器变速器的预挂挡控制系统。

本发明提供的双离合器变速器的预挂挡控制方法、系统及车辆，在还未临近换挡时，非当前挡输入轴处于脱空挡状态，而在根据车辆的行驶参数判断所述车辆符合预设的换挡条件时，才进行目标挡位的预啮合，因此一方面，可以提高预啮合的准确率，避免目标挡过早预判导致大概率误判而导致增加无必要的挂挡和脱挡动作，从而缩短同步器的生命周期的问题；另一方面，变速器在非换挡过程中不需要时间同时啮合奇数挡和偶数挡，避免了当两个离合器异常同时接合时导致离合器烧蚀或挡位组件瞬时失效的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的双离合器变速器的预挂挡控制方法的流程示意图。

图2(a)-图2(b)是现有的干式双离合器变速器协调控制时的接合套力传递方向的示意图。

图3(a)-图3(b)是本发明实施例的干式双离合器变速器控制时的接合套力传递方向的示意图。

图4是本发明实施例提供的车辆行驶过程中的控制示意图。

图5是本发明实施例提供的双离合器变速器的预挂挡控制系统的结构示意图。

图6是图5的挂挡控制单元的一种结构示意图。

具体实施方式

下面将接合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种双离合器变速器的预挂挡控制方法，其至少包括如下步骤：

s101，在非预啮合状态下，识别车辆的当前挡位，并根据所述当前挡位确定当前挡输入轴和非当前挡输入轴。

在本发明实施例中，对于双离合器变速器，其具有两个离合器和一个变速装置，变速装置的输入轴被分为两条，一条是放于内里实心的输入轴(以下称为奇数挡输入轴)，而另一条则是外面空心的输入轴(以下称为偶数挡输入轴)。奇数挡输入轴连接了1、3、5及倒挡的齿轮，且这些齿轮分别与对应的奇数挡动力输出轴上的不同半径的接合齿啮合，奇数挡动力输出轴的接合齿之间设置有同步器，同步器连接至挡位拨叉。而外面空心的偶数挡输入轴则连接2、4及6挡的齿轮，同样的，这些齿轮分别与偶数挡动力输出轴上的不同半径的接合齿啮合。两具离合器各自负责一条输入轴的啮合动作，引擎动力(发动机)便会由其中一条输入轴做出动力传送至相应的动力输出轴。

在本发明实施例中，预啮合状态指的是从目标挡挂挡完成，到双离合器扭矩交互开始的这段时间的控制状态；而非预啮合状态指的是从双离合器扭矩交互结束到目标挡挂挡完成之间或者指车辆首次挂挡后到目标挡挂挡完成之间的控制状态。

在本发明实施例中，在识别得到当前挡位后，即可用确定当前挡输入轴和非当前挡输入轴。例如，若当前挡位是1、3、5或倒挡，则当前挡输入轴为奇数挡输入轴，非当前挡输入轴为偶数挡输入轴；若当前挡位是2、4、6挡，则当前挡输入轴为偶数挡输入轴，非当前挡输入轴为奇数挡输入轴。

s102，控制非当前挡输入轴的所有挡位拨叉处于空挡位置。

具体地，首先判断与非当前挡输入轴对应的所有挡位拨叉是否都处于空挡位置，若是，则不进行任何操作；若否，则判断非当前挡离合器的接合位置是否低于预设的位置，若低于，则控制非当前挡的挡位拨叉脱空挡；若不低于，则在非当前挡离合器的接合位置低于预设的位置后，再控制非当前挡的挡位拨叉脱空挡。其中，脱空挡为使得与非当前挡输入轴对应的动力输出轴上的同步器不与任何一个接合齿接合。

在本发明实施例中，在非当前挡离合器的接合位置低于预设的预置才进行脱空挡的目的是为了避免非当前挡离合器未充分被打开，如在非当前挡离合器未充分被打开即进行脱空挡，可能导致脱空档困难或者换挡冲击等。

s103，当根据所述车辆的行驶参数判断所述车辆符合预设的换挡条件时，控制非当前挡离合器打开，并对非当前挡输入轴上的与所述行驶参数对应的目标挡进行挂挡；其中，所述车辆行驶参数包括当前车速。

在本发明实施例中，具体地，当当前车速达到目标挡位的预啮合车速时，说明已经临近换挡了，此时控制所述非当前挡离合器打开，以进行目标挡的挂挡准备。

其中，预啮合车速＝换挡车速-预设车速偏移量。

在本发明实施例中，在所述非当前挡离合器打开过程中，若判断非当前挡离合器的接合位置低于预设位置后，控制所述目标挡位进行挂挡(即通过控制挡位拨叉在非当前挡的动力输出轴上移动同步器，使同步器与目标挡位对应的接合齿进行接合)。此后，结束非预啮合状态，进入预啮合状态，双离合器扭矩交互开始，直到当前挡离合器分离，非当前挡离合器结合成为当前挡离合器，从而车辆完成换挡(从当前挡位切换到目标挡位)。

本发明实施例中，在还未临近换挡时，非当前挡输入轴处于脱空挡状态，而在根据车辆的行驶参数判断所述车辆符合预设的换挡条件时，才进行目标挡位的预啮合，因此一方面，可以提高预啮合的准确率，避免目标挡过早预判导致大概率误判而导致增加无必要的挂挡和脱挡动作，从而缩短同步器的生命周期的问题；另一方面，变速器在非换挡过程中不需要时间同时啮合奇数挡和偶数挡，避免了当两个离合器异常同时接合时导致离合器烧蚀或挡位组件瞬时失效的问题。

为便于对本发明的理解，下面对本发明的一些优选实施例做更进一步的描述。

请参阅图2(a)及图2(b)，在低挡位脱空挡后，立即向高挡位挂挡时，接合齿的转速高于同步器上的接合套转速，接合套传递阻力使接合齿同步，挂挡后接合套推动接合齿一起跟随车速变化。此过程接合套的作用力方向发生变化，将会产生接合套和接合齿的相互撞击，并发生噪音。噪音在低车速安静的环境下容易被非专业人员容易感知，并产生硬件损坏的疑虑。

为解决上述问题，在本优选实施例中，所述行驶参数还包括当前挡位及当前挡输入轴转速，则步骤s103具体为：

s2031，比较当前挡位与预设挡位。

在本发明实施例中，所述预设挡位根据所述车辆的nvh(noise、vibration、harshness，噪声、振动与声振粗糙度)性能设定。例如，所述预设挡位可为3挡，则当当前挡位高于所述预设挡位时，说明车辆当前处于高挡行驶状态，否则，说明车辆当前处于抵挡行驶状态。

s2032，当当前挡位不高于所述预设挡位且当前挡输入轴的转速不高于预设的闭合转速时，控制非当前挡离合器打开，并在当前车速达到目标挡位的预啮合车速且非当前挡离合器的接合位置低于预设预置后，控制目标挡位进行挂挡。

优选地，步骤s103还包括：

s2033，当当前挡位不高于所述预设挡位且当前挡输入轴的转速高于预设的闭合转速时，控制非当前挡离合器闭合，并在当前车速达到目标挡位的预啮合车速后，控制非当前挡离合器打开，在非当前挡离合器的接合位置低于预设预置后，控制目标挡位进行挂挡；其中，所述闭合转速根据当前挡位和当前油门开度获得。

s2034，当当前挡位高于所述预设挡位时，控制非当前挡离合器闭合，并在当前车速达到目标挡位的预啮合车速后，控制非当前挡离合器打开，并在非当前挡离合器的接合位置低于预设预置后，控制目标挡位进行挂挡；其中，所述预啮合车速根据换挡车速及预设车速偏移量生成，所述预设车速偏移量根据当前挡位和当前油门开度查获得。

请参阅图3(a)及图3(b)，在上述两个优选实施例中，当变速器处于非预啮合状态，且处于高挡或者高转速时，所有非当前挡的挡位拨叉都在空挡位置，非当前挡离合器处于闭合状态。如此，可以防止非当前挡输入轴脱空挡后转速下降以致挂挡同步转速差过大的问题。而当变速器处于非预啮合状态，且处于低挡低转速时所有非当前挡的挡位拨叉都在空挡位置，非当前挡离合器处于打开状态，如此，可以降低接合齿的转速，避免低车速工况挂挡后因接合齿的转速高于接合套转速而导致接合套和接合齿的相互撞击，消除由此产生的噪音。

请参阅图4，下面将对上述的优选实施例的工作过程进行详细的描述。

对于s2032的情况：

1)实时监控挡位拨叉位置和离合器接合状态；

2)识别出当前挡；

3)检测出非当前挡输入轴的所有挡位拨叉都在空挡位置上；

4)检测出当前挡不高于预设挡，且当前挡输入轴转速不高于预设闭合转速w1；

5)保持非当前挡离合器处于打开状态；

6)检测出当前车速达到目标挡预啮合车速v1(t1时刻点)，且目标挡的离合接合位置低于预设位置；

7)执行目标挡挂挡控制。

对于步骤s2033的情况：

1)实时监控挡位拨叉位置和离合器接合状态；

2)识别出当前挡，且非当前挡输入轴的挡位拨叉在挡位上；

3)待换挡扭矩交互过程中非当前挡离合器的接合位置低于预设位置时(t2时刻点)，执行挡位拨叉脱空挡控制；

4)检测出当前挡不高于预设挡，且当前挡输入轴转速不高于预设闭合转速w1；

5)保持非当前挡离合器处于打开状态；

6)检测出当前挡输入轴转速高于预设闭合转速w1(t3时刻点)；

7)执行非当前挡离合器闭合控制；

8)检测出当当前车速达到目标挡预啮合车速v2(t4时刻点)；

9)执行目标挡的离合器打开控制；

10)待目标挡离合器的接合位置低于预设位置时(t5时刻点)，执行目标挡挂挡控制。

对于步骤s2034的情况：

1)实时监控挡位拨叉位置和离合器接合状态；

2)识别出当前挡，且非当前挡输入轴的挡位拨叉在挡位上；

3)待换挡扭矩交互过程中非当前挡离合器的接合位置低于预设位置时(t6时刻点)，执行挡位拨叉脱空挡控制；

4)检测出当前挡高于预设挡；

5)执行非当前挡离合器闭合控制；

6)检测出当前车速达到目标挡预啮合车速v3(t7时刻点)；

7)执行目标挡的离合器打开控制；

8)待目标挡的离合接合位置低于预设位置时(t8时刻点)，执行目标挡挂挡控制。

请参阅图5，本发明还提供了一种双离合器变速器的预挂挡控制系统100，包括：

当前挡位识别单元10，用于在非预啮合状态下，识别车辆的当前挡位，并根据所述当前挡位确定当前挡输入轴和非当前挡输入轴；

空挡控制单元20，用于控制非当前挡输入轴的所有挡位拨叉处于空挡位置；

挂挡单元30，用于当根据所述车辆的行驶参数判断所述车辆符合预设的换挡条件时，控制非当前挡离合器打开，并对非当前挡输入轴上的与所述行驶参数对应的目标挡进行挂挡；其中，所述车辆行驶参数包括当前车速。

优选地，所述空挡控制单元20具体用于，当判断非当前挡输入轴的所有挡位拨叉不都处于空挡位置时，在非当前挡离合器的接合位置低于预设位置时，控制非当前挡输入轴的所有挡位拨叉进行脱空挡。

请参阅图6，优选地，所述挂挡单元30具体包括：

挡位比较模块31，用于比较当前挡位与预设挡位；其中，所述预设挡位根据所述车辆的nvh性能设定；

第一挂挡控制模块32，用于当当前挡位高于所述预设挡位时，控制非当前挡离合器闭合，并在当前车速达到目标挡位的预啮合车速后，控制非当前挡离合器打开，并在非当前挡离合器的接合位置低于预设预置后，控制目标挡位进行挂挡；其中，所述预啮合车速根据换挡车速及预设车速偏移量生成，所述预设车速偏移量根据当前挡位和当前油门开度查获得。

优选地，所述挂挡单元30还包括：

第二挂挡控制模块33，用于当当前挡位不高于所述预设挡位且当前挡输入轴的转速高于预设的闭合转速时，控制非当前挡离合器闭合，并在当前车速达到目标挡位的预啮合车速后，控制非当前挡离合器打开，在非当前挡离合器的接合位置低于预设预置后，控制目标挡位进行挂挡；其中，所述闭合转速根据当前挡位和当前油门开度获得；

第三挂挡控制模块34，用于当当前挡位不高于所述预设挡位且当前挡输入轴的转速不高于预设的闭合转速时，控制非当前挡离合器打开，并在当前车速达到目标挡位的预啮合车速且非当前挡离合器的接合位置低于预设预置后，控制目标挡位进行挂挡。

本发明实施例中，在还未临近换挡时，非当前挡输入轴处于脱空挡状态，而在根据车辆的行驶参数判断所述车辆符合预设的换挡条件时，才进行目标挡位的预啮合，因此一方面，可以提高预啮合的准确率，避免目标挡过早预判导致大概率误判而导致增加无必要的挂挡和脱挡动作，从而缩短同步器的生命周期的问题；另一方面，变速器在非换挡过程中不需要时间同时啮合奇数挡和偶数挡，避免了当两个离合器异常同时接合时导致离合器烧蚀或挡位组件瞬时失效的问题。

本发明实施例还提供了一种车辆，包括上述任一实施例所述的双离合器变速器的预挂挡控制系统。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory，rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)等。