一種基于離合器傳扭曲線的離合器目標位置控制方法與流程

本發明屬于汽車變速器控制技術領域，尤其涉及一種基于離合器傳扭曲線的離合器目標位置控制方法。

背景技術：

對于重型卡車而言，經常會碰到需要低速蠕行的工況(車速<5km/h)，例如對接平臺/掛車，移車入庫等工況，在這類工況下，需要穩定直接地控制離合器的位置，以達到靈敏可控的車輛速度控制性能。

專利申請號為201510992443.8的申請公開了一種AMT車輛起步控制方法，該方法包括：監測到起步信號后，檢測發動機的轉速、發動機的扭矩、離合器的當前位置和油門踏板的開度；根據發動機的轉速和發動機的扭矩獲取離合器位置的變化步長，根據離合器的當前位置和變化步長獲取離合器的目標位置和離合器的位移速度；根據油門踏板的開度獲取發動機的設定轉速；根據離合器的目標位置、離合器的位移速度和發動機的設定轉速對AMT車輛進行起步控制。該方法雖然能夠實現對離合器目標位置的控制，但是并沒有考慮到離合器在不同位置下的扭矩靈敏度，無法滿足在不同行程下，離合器傳扭特性變化對離合器結合速度的不同要求。該方法在離合器的所有行程下，都是用固定的離合器結合速度限制，通過該方法若把離合器結合速度限制設的非常小，那么在離合器接合行程的早期(0-50％行程)，離合器傳遞扭矩隨行程增加并不敏感，這種很小的離合器結合速度限制會造成司機踩下油門，短時間內無法感覺到車輛的反應；通過上述方法若把離合器結合速度限制放的很大，那么在離合器接合行程的后期(50-70％的行程)，離合器傳遞扭矩對行程增加非常敏感，這種很大的離合器結合速度限制起不到減慢離合器扭矩增加速度、為發動機反應贏得時間的作用。

由此可見，現有技術有待于進一步的改進和提高。

技術實現要素：

本發明為避免上述現有技術存在的不足之處，提供了一種基于離合器傳扭曲線的離合器目標位置控制方法，該方法考慮了離合器在不同位置上的扭矩傳遞敏感度的差別，確保了駕駛員線性穩定的車輛控制感。

本發明所采用的技術方案為：

一種基于離合器傳扭曲線的離合器目標位置控制方法，所述控制方法在車輛變速箱控制器TCU內增設目標扭矩計算模塊和變化率限制模塊，所述控制方法包括如下步驟：

步驟1，目標扭矩計算模塊根據油門踏板位置計算駕駛員目標離合器扭矩ItdCltTrq；

步驟2，發動機轉速控制器根據駕駛員目標離合器扭矩ItdCltTrq計算對應的發動機目標轉速TS；

步驟3，變化率限制模塊根據步驟2中計算所得的發動機目標轉速TS和當前發動機轉速ES之差計算允許的離合器扭矩變化率，即單位步長下允許的離合器扭矩變化差值，并對當前計算出的駕駛員目標離合器扭矩進行限制，限制后得到的離合器目標扭矩為ItdCltTrqLmt；

步驟4，變速箱控制器TCU根據限制后的離合器目標扭矩ItdCltTrqLmt按離合器傳扭曲線插值計算離合器目標位置ICP。

所述控制方法通過發動機控制器ECU收集油門踏板位置信號AP和當前發動機轉速信號ES，且發動機控制器ECU通過數據通信總線與變速箱控制器TCU相連，發動機控制器ECU通過數據通信總線向變速箱控制器TCU發送測量到的油門踏板位置信號AP和當前發動機轉速ES；TCU直接控制離合器助力缸的進氣壓力以實現對離合器目標位置的控制。

所述控制方法通過在油門踏板位置處增設油門踏板傳感器測量油門踏板位置信號AP，所述油門踏板傳感器與車輛的發動機控制器ECU相連。

所述控制方法在發動機飛輪處增設轉速傳感器測量當前發動機轉速ES，所述轉速傳感器與車輛的發動機控制器ECU相連。

由于采用了上述技術方案，本發明所取得的有益效果為：

本發明中的控制方法根據離合器傳扭曲線控制離合器位置，考慮了離合器各傳遞扭矩變化率隨位置的差異，保證了駕駛員能穩定線性的控制離合器扭矩和車速。

附圖說明

圖1示出了本發明根據油門踏板位置計算駕駛員目標離合器扭矩的曲線。

圖2示出了當油門位置超過觸發位置TriggerAP并達到拐點位置SwitchAP前，駕駛員目標離合器扭矩的變化狀態曲線圖。

圖3示出了當油門位置超過拐點位置SwitchAP并達到油門位置100％前，駕駛員目標離合器扭矩的變化狀態曲線圖。

圖4示出了根據駕駛員目標離合器扭矩計算發動機目標轉速的曲線。

圖5示出了發動機目標轉速隨駕駛員目標離合器扭矩的變化狀態曲線圖。

圖6示出了根據發動機目標轉速和當前發動機轉速之差對離合器結合速度進行動態限制的邏輯框圖。

圖7示出了發動機目標轉速TS、當前發動機轉速ES、離合器傳遞扭矩變化量Step、被限制后的目標離合器扭矩以及駕駛員目標離合器扭矩ItdCltTrq之間的變化狀態曲線圖。

圖8示出了本發明根據過濾后的駕駛員目標離合器扭矩計算離合器目標位置的曲線。

圖9示出了一種油門快踩快放工況下的離合器扭矩和發動機轉速的變化狀態曲線圖。

圖10示出了根據本發明所述的控制方法實現油門穩定蠕行工況下的離合器扭矩和發動機轉速的變化狀態曲線圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體的實施例對本發明作進一步的詳細說明，但本發明并不限于這些實施例。

如圖1至圖4所示，一種基于離合器傳扭曲線的離合器目標位置控制方法，所述控制方法在油門踏板位置處增設油門踏板傳感器測量油門踏板位置信號AP，在發動機飛輪處增設轉速傳感器測量當前發動機轉速ES，所述油門踏板傳感器與轉速傳感器均與車輛的發動機控制器ECU相連，發動機控制器ECU用于收集所述油門踏板位置信號AP和當前發動機轉速信號ES，并通過數據通信總線與變速箱控制器TCU相連，發動機控制器ECU通過數據通信總線向變速箱控制器TCU發送測量到的油門踏板位置信號AP和當前發動機轉速ES。同時TCU通過數據通信總線向發動機ECU發送包含發動機目標轉速TS的發動機控制請求報文，以實現對發動機轉速的控制。所述數據通信總線可以是任何一種符合標準定義的網絡協議總線，如J1922、J1939或者ISO11898等。

所述控制方法在車輛變速箱控制器TCU內增設目標扭矩計算模塊和變化率限制模塊。

所述控制方法包括如下步驟：

步驟1，目標扭矩計算模塊按照圖1所示的曲線根據油門踏板位置計算駕駛員目標離合器扭矩ItdCltTrq；圖1示出了根據油門踏板位置計算駕駛員目標離合器扭矩的曲線，該曲線通過實驗標定確定，以實現不同的油門開度下，不同的系統敏感度響應。當駕駛員踩下油門位置超過觸發位置TriggerAP(油門行程5％)時，駕駛員目標離合器扭矩隨油門行程緩慢增加。圖2示出了當油門位置超過觸發位置TriggerAP并達到拐點位置SwitchAP(油門行程65％)前，駕駛員目標離合器扭矩ItdCltTrq根據圖1所示的曲線計算，駕駛員目標離合器扭矩ItdCltTrq在0％-35％的發動機額定扭矩范圍內比例變化。當油門位置達到拐點位置SwitchAP時，駕駛員目標離合器扭矩隨油門行程迅速增加。圖3示出了當油門位置超過拐點位置SwitchAP(油門行程65％)并達到油門位置100％前，駕駛員目標離合器扭矩ItdCltTrq根據圖1曲線計算，駕駛員目標離合器扭矩ItdCltTrq在35％-50％的發動機額定扭矩范圍內比例變化。當油門位置達到100％時，駕駛員目標離合器扭矩達到發動機瞬態最優轉速下對應的可用扭矩。發動機瞬態最優轉速及其對應的可用扭矩為根據發動機實驗標定得到。重型增壓柴油發動機受到外特性限制和煙度限制的共同影響，發動機在不同轉速下瞬間能夠達到的最大扭矩是不同的。轉速較低時，瞬時最大可用扭矩將受到外特性的限制；轉速較高時，瞬時最大可用扭矩將受到煙度控制的限制。在瞬態最優轉速下，則瞬時可用扭矩可達到最大值。因此在需要發動機迅速響應的蠕行工況下，目標離合器扭矩曲線的最大值將設置為瞬態最優轉速下對應的可用扭矩。

步驟2，發動機轉速控制器由事先標定好的如圖4所示的曲線根據駕駛員目標離合器扭矩ItdCltTrq計算對應的發動機目標轉速TS；圖4示出了根據目標離合器扭矩計算發動機目標轉速的曲線，該曲線根據發動機轉速控制器的性能實驗進行標定得到。該曲線基本對應了發動機轉速控制器輸出需要的扭矩在比例控制環節下所需要的轉速差。如圖4和圖5所示，當目標離合器扭矩小于起始扭矩StartTrq時，發動機目標轉速維持在怠速轉速；隨著目標離合器扭矩的增加，發動機目標轉速逐漸增加，直至離合器目標扭矩達到飽和扭矩SaturateTrq時，發動機目標轉速達到飽和轉速SaturateSpd。具體地說，駕駛員目標離合器扭矩每增加10％，發動機目標轉速TS增加100rpm。其中，起始扭矩StartTrq、飽和扭矩SaturateTrq、飽和轉速SaturateSpd均為根據發動機轉速控制器性能通過標定確定。

步驟3，變化率限制模塊根據步驟2中計算所得的發動機目標轉速TS和當前發動機轉速ES之差計算允許的離合器扭矩變化率，即單位步長下允許的離合器扭矩變化差值，并對當前計算出的駕駛員目標離合器扭矩進行限制，如圖6所示，限制后得到的離合器目標扭矩為ItdCltTrqLmt；圖6中TS[n]為當前計算步的發動機目標轉速，ES[n]為當前計算步的實際發動機轉速，ItdCltTrq[n]為當前計算步下的目標離合器扭矩，ItdCltTrqLmt[n-1]為上一計算步的經過限制后的目標離合器扭矩，ItdCltTrqLmt[n]為最終計算得到的當前計算步下經過限制后的目標離合器扭矩，Step[n]為當前計算步下允許的離合器傳遞扭矩變化量，Min代表對兩個輸入信號求最小值，1/Z代表對最上一步的計算結果進行暫存。圖7示出了發動機目標轉速TS、當前發動機轉速ES、離合器傳遞扭矩變化量Step、被限制后的目標離合器扭矩以及駕駛員目標離合器扭矩ItdCltTrq之間的變化狀態曲線圖。從圖7可以看出，變化率限制模塊根據TS和ES之間的差值計算對應計算點下允許的離合器傳遞扭矩變化量Step，被限制后的離合器目標扭矩每個計算步下的變化量不能超過對應計算點時允許扭矩變化量Step。

步驟4，變速箱控制器TCU根據限制后的離合器目標扭矩ItdCltTrqLmt按如圖8所示的離合器傳扭曲線插值計算離合器目標位置ICP；TCU直接控制離合器助力缸的進氣壓力以實現對離合器目標位置的控制。圖8示出了根據過濾后的駕駛員目標離合器扭矩計算離合器目標位置的曲線，該曲線體現了不同行程下離合器最大可傳遞扭矩的變化，且該曲線是在車輛正常起步和行駛過程中，通過自動變速箱AMT軟件算法自識別得到的。在離合器位置到達離合器半結合點KP之前，離合器不傳扭；從離合器半結合點KP位置往后，離合器最大可傳遞扭矩逐漸增加，且離合器結合的越深，離合器最大可傳遞扭矩隨位置的變化率越大。

圖9示出了一種油門快踩快放工況下的離合器扭矩和發動機轉速的變化狀態曲線圖。圖10示出了根據本發明所述的控制方法實現油門穩定蠕行工況下的離合器扭矩和發動機轉速的變化狀態曲線圖。通過圖9和圖10的對比，可以發現根據本發明所述的離合器傳扭曲線控制離合器位置，能夠保證駕駛員穩定線性的控制離合器扭矩和車速。

本發明中中未述及的部分采用或借鑒已有技術即可實現。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明的精神所作的舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。