電動汽車兩擋線控自動變速器換擋介入控制方法與流程

本發明涉及一種自動變速器的控制方法，更確切的說是一種電動汽車兩擋線控自動變速器換擋介入控制方法。

背景技術：

自動變速器被廣泛應用于汽車、電動汽車、工程機械等各種車輛。現有自動變速器主要有液力機械式自動變速器(AT)、金屬帶式無級自動變速器(CVT)、機械式自動變速器(AMT)、雙離合器式自動變速器(DCT)四大類型。

上述四類自動變速器均采用電控液壓伺服裝置，實現換擋過程控制，結構復雜、成本高且增加了控制難度和復雜度。尤其是DCT的執行機構包括：由液壓泵、液壓閥及蓄能器組成的供油機構、由液壓或電機驅動的脈寬調制換擋執行機構、由液壓或電機驅動的離合器操縱機構。這些液壓控制機構使得變速器整體結構復雜、成本高且增加了控制難度和復雜度。

隨著汽車電子技術、自動控制技術的逐步成熟和汽車網絡通信技術的廣泛應用，汽車線控技術已成為汽車未來的發展趨勢。汽車線控(X-By-Wire)技術就是以電線和電子控制器來代替機械和液壓系統，將駕駛員的操縱動作經過傳感器變成電信號，輸入到電控單元，由電控單元產生控制信號驅動執行機構進行所需操作。汽車線控技術可以降低部件的復雜度，減少液壓與機械傳動裝置，同時電線走向布置的靈活性擴大了汽車設計的自由空間。

為實現線控自動變速器的動力換擋，即換擋過程中駕駛員無需中斷電動機與線控自動變速器之間的動力，若不對電動機采用介入控制，換擋過程中電動機轉速不能滿足換擋轉速的要求，從而造成換擋沖擊，并降低電動機和線控自動變速器的壽命。為確保電動汽車兩擋線控自動變速器的平穩換擋，避免換擋過程中電動機輸入動力的中斷和換擋沖擊，必須對電動汽車兩擋線控自動變速器的換擋過程進行控制。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種既能夠避免換擋過程中電動機輸入動力的中斷和換擋沖擊，又能夠實現電動汽車平穩換擋的兩擋線控自動變速器換擋介入控制方法。一種電動汽車兩擋線控自動變速器換擋介入控制方法，實現該控制方法的電動汽車兩擋線控自動變速器的控制系統包括變速器電控單元、電動機電控單元、電動機、D擋開關、變速器輸出軸轉速傳感器、電動機轉速傳感器、加速踏板位置傳感器、一擋電磁離合器、二擋電磁離合器，在變速器電控單元中事先存儲有一擋升二擋規律曲線、二擋降一擋規律曲線。

本發明的技術方案如下：

電動機起動后，變速器電控單元和電動機電控單元上電，電動汽車兩擋線控自動變速器換擋介入控制方法開始運行，該控制方法包括以下步驟：

步驟1、變速器電控單元檢測D擋開關信號、變速器輸出軸轉速傳感器的轉速信號n₂、電動機轉速傳感器的轉速信號n₁、加速踏板位置傳感器的開度信號α；

步驟2、判斷是否掛入D擋：當變速器電控單元檢測到D擋開關信號接通時，判斷為掛入D擋，進行步驟3；否則，當變速器電控單元檢測到D擋開關信號未接通時，判斷未為掛入D擋，返回到步驟1；

步驟3、判斷是否需要由一擋升二擋：當變速器電控單元檢測到變速器輸出軸轉速傳感器的轉速信號n₂和加速踏板位置傳感器的開度信號α滿足電動汽車兩擋線控自動變速器一擋升二擋規律曲線上的升擋點時，判斷為需要由一擋升二擋，進行步驟4；否則，當變速器電控單元檢測到變速器輸出軸轉速傳感器的轉速信號n₂和加速踏板位置傳感器的開度信號α不滿足電動汽車兩擋線控自動變速器一擋升二擋規律曲線上的升擋點時，判斷為不需要由一擋升二擋，進行步驟6；

步驟4、一擋升二擋過程控制：變速器電控單元通過檢測到的變速器輸出軸轉速傳感器的轉速信號n₂和一擋升二擋電動機目標轉速函數f₁₂(n₂)=βn₂[(Z₁Z₁₁)/(Z₀Z₁₀)- (Z₂Z₂₁)/(Z₀Z₂₀)]/ [(Z₁Z₁₁)/(Z₀Z₁₀)]確定一擋升二擋電動機目標轉速，電動機電控單元控制電動機轉速達到一擋升二擋電動機目標轉速，式中：n₂為變速器輸出軸的轉速；Z₀為輸入齒輪的齒數；Z₁為一擋輸入齒輪的齒數； Z₁₀為一擋主動齒輪的齒數；Z₁₁為一擋從動齒輪的齒數；Z₂為二擋輸入齒輪的齒數；Z₂₀為二擋主動齒輪的齒數；Z₂₁為二擋從動齒輪的齒數；β為換擋目標轉速變化系數；

步驟5、判斷一擋升二擋是否結束：當一擋升二擋控制過程電動機轉速n₁大于等于一擋升二擋電動機目標轉速f₁₂(n₂)時，判斷為一擋升二擋控制過程尚未結束，返回到步驟4；否則，當一擋升二擋控制過程電動機轉速n₁小于一擋升二擋電動機目標轉速f₁₂(n₂)時，判斷為一擋升二擋控制過程結束，返回到步驟1；

步驟6、判斷是否需要由二擋降一擋：當變速器電控單元檢測到變速器輸出軸轉速傳感器的轉速信號n₂和加速踏板位置傳感器的開度信號α滿足電動汽車兩擋線控自動變速器二擋降一擋規律曲線上的降擋點時，判斷為需要由二擋降一擋，進行步驟7；否則，當變速器電控單元檢測到變速器輸出軸轉速傳感器的轉速信號n₂和加速踏板位置傳感器的開度信號α不滿足電動汽車兩擋線控自動變速器二擋降一擋規律曲線上的降擋點時，判斷為不需要由二擋降一擋，返回到步驟1；

步驟7、二擋降一擋過程控制：變速器電控單元通過檢測到的變速器輸出軸轉速傳感器的轉速信號n₂和二擋降一擋電動機目標轉速函數f₂₁(n₂)= βn₂[(Z₁Z₁₁)/(Z₀Z₁₀)] /[(Z₁Z₁₁)/(Z₀Z₁₀)-(Z₂Z₂₁)/(Z₀Z₂₀)]確定二擋降一擋電動機目標轉速，電動機電控單元控制電動機轉速達到二擋降一擋電動機目標轉速，式中：n₂為變速器輸出軸的轉速；Z₀為輸入齒輪的齒數；Z₁為一擋輸入齒輪的齒數； Z₁₀為一擋主動齒輪的齒數；Z₁₁為一擋從動齒輪的齒數；Z₂為二擋輸入齒輪的齒數；Z₂₀為二擋主動齒輪的齒數；Z₂₁為二擋從動齒輪的齒數；β為換擋目標轉速變化系數；

步驟8、判斷二擋降一擋是否結束：當二擋降一擋控制過程電動機轉速n₁小于等于二擋降一擋電動機目標轉速f₂₁(n₂)時，判斷為二擋降一擋控制過程尚未結束，返回到步驟7；否則，當二擋降一擋控制過程電動機轉速n₁大于二擋降一擋電動機目標轉速f₂₁(n₂)時，判斷為二擋降一擋控制過程結束，返回到步驟1；

駕駛員關斷點火開關后，變速器電控單元和電動機電控單元斷電，電動汽車兩擋線控自動變速器換擋介入控制方法結束運行。

在上述步驟4一擋升二擋過程、步驟7二擋降一擋過程控制中，換擋目標轉速變化系數β是設定的一個固定值，β=0.95～1.05。

本發明與現有技術相比，其優點是：

本發明的電動汽車兩擋線控自動變速器換擋介入控制方法，采用換擋介入的方式控制電動機轉速，根據電動機換擋目標轉速函數確定電動機換擋目標轉速，由變速器電控單元將控制信號輸送給電動機電控單元，電動機電控單元控制電動機轉速，在駕駛員正常操縱加速踏板的情況下實現平順換擋，避免換擋過程中的換擋沖擊和動力中斷。

附圖說明

圖1是本發明實施例的電動汽車兩擋線控自動變速器控制系統與傳動裝置的結構示意圖及其動力傳遞路線。

圖2是本發明實施例的電動汽車兩擋線控自動變速器換擋介入控制方法流程圖。

圖3是本發明實施例的電動汽車兩擋線控自動變速器換擋規律曲線示意圖。

圖中：10.輸入軸 11.一擋輸入軸 12.二擋輸入軸 30.輸入齒輪 31.一擋輸入齒輪 32.二擋輸入齒輪 41.一擋電磁離合器 411.一擋電磁離合器電磁線圈42.二擋電磁離合器 421.二擋電磁離合器電磁線圈 51.一擋主動齒輪 52.二擋主動齒輪 61.一擋輸出軸 62.二擋輸出軸 71.一擋從動齒輪 72.二擋從動齒輪 8.變速器輸出軸 100.變速器電控單元 100a.一擋控制輸出端子 100b.二擋控制輸出端子 100d.電動機目標轉速控制輸出端子 200.電動機電控單元 300.電動機 D-SW.D擋開關 APS.加速踏板位置傳感器 OSS.變速器輸出軸轉速傳感器 ESS. 電動機轉速傳感器 D₁₂.一擋升二擋規律曲線 D₂₁.二擋降一擋規律曲線。

具體實施方式

下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中技術方案進行詳細的描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例；基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例都屬于本發明保護的范圍。

一種電動汽車兩擋線控自動變速器換擋介入控制方法，實現本發明實施例的電動汽車兩擋線控自動變速器的控制系統包括變速器電控單元100、電動機電控單元200、電動機300、D擋開關D-SW、變速器輸出軸轉速傳感器OSS、電動機轉速傳感器ESS、加速踏板位置傳感器APS、一擋電磁離合器41、二擋電磁離合器42，在變速器電控單元100中事先存儲有一擋升二擋規律曲線D₁₂、二擋降一擋規律曲線D₂₁。

一擋電磁離合器電磁線圈411的接線端子通過導線與變速器電控單元100的一擋控制輸出端子100a相連接；二擋電磁離合器電磁線圈421的接線端子通過導線與變速器電控單元100的二擋控制輸出端子100b相連接。

變速器電控單元100通過控制一擋電磁離合器電磁線圈411、二擋電磁離合器電磁線圈421的通電或斷電，從而控制一擋電磁離合器41、二擋電磁離合器42的接合和分離。

變速器電控單元100的電動機目標轉速控制輸出端子100d通過導線與電動機電控單元200相連接，電動機電控單元200通過導線與電動機300相連接，控制電動機轉速達到電動機目標轉速。

實現本發明實施例的電動汽車兩擋線控自動變速器的傳動裝置包括輸入軸10、一擋輸入軸11、二擋輸入軸12、一擋輸出軸61、二擋輸出軸62、變速器輸出軸8；在輸入軸10上固定連接有輸入齒輪30；輸入齒輪30沿其齒輪周向外側依次與一擋輸入齒輪31、二擋輸入齒輪32常嚙合；一擋輸入齒輪31、二擋輸入齒輪32分別與一擋電磁離合器41的被動端、二擋電磁離合器42的被動端連接；一擋電磁離合器41的主動端、二擋電磁離合器42的主動端分別通過一擋輸出軸61、二擋輸出軸62與一擋主動齒輪51、二擋主動齒輪52連接；一擋主動齒輪51、二擋主動齒輪52分別沿其齒輪周向外側依次與一擋從動齒輪71、二擋從動齒輪72常嚙合。

下面結合圖1、圖2、圖3進一步說明本發明實施例的電動汽車兩擋線控自動變速器的各前進擋的動力傳遞路線。

一擋傳動：變速器電控單元100控制一擋電磁離合器41通電接合，二擋電磁離合器42斷電分離，電動機300輸出的動力通過輸入軸10傳遞給輸入齒輪30，輸入齒輪30將該動力進一步傳遞給一擋輸入齒輪31，再通過接合的一擋電磁離合器41傳遞給一擋從動齒輪71，進而將動力傳遞至變速器輸出軸8，實現一擋傳動。

二擋傳動：變速器電控單元100控制二擋電磁離合器42通電接合，一擋電磁離合器41斷電分離，電動機300輸出的動力通過輸入軸10傳遞給輸入齒輪30，輸入齒輪30將該動力進一步傳遞給二擋輸入齒輪32，再通過接合的二擋電磁離合器42傳遞給二擋從動齒輪72，進而將動力傳遞至變速器輸出軸8，實現二擋傳動。

空擋：變速器電控單元100控制一擋電磁離合器41、二擋電磁離合器42均處于斷電分離狀態，實現空擋。

本發明的電動汽車兩擋線控自動變速器換擋介入控制方法流程圖如圖2所示，電動機300起動后，變速器電控單元100和電動機電控單元200上電，電動汽車兩擋線控自動變速器換擋介入控制方法開始運行，該控制方法包括以下步驟：

步驟S1、變速器電控單元100檢測D擋開關D-SW信號、變速器輸出軸轉速傳感器OSS的轉速信號n₂、電動機轉速傳感器的轉速信號n₁、加速踏板位置傳感器APS的開度信號α；

步驟S2、判斷是否掛入D擋：當變速器電控單元100檢測到D擋開關D-SW信號接通時，判斷為掛入D擋，進行步驟S3；否則，當變速器電控單元100檢測到D擋開關D-SW信號未接通時，判斷未為掛入D擋，返回到步驟S1；

步驟S3、判斷是否需要由一擋升二擋：當變速器電控單元100檢測到變速器輸出軸轉速傳感器OSS的轉速信號n₂和加速踏板位置傳感器APS的開度信號α滿足電動汽車兩擋線控自動變速器一擋升二擋規律曲線D₁₂上的升擋點時，判斷為需要由一擋升二擋，進行步驟S4；否則，當變速器電控單元100檢測到變速器輸出軸轉速傳感器OSS的轉速信號n₂和加速踏板位置傳感器APS的開度信號α不滿足電動汽車兩擋線控自動變速器一擋升二擋規律曲線D₁₂上的升擋點時，判斷為不需要由一擋升二擋，進行步驟S6；

步驟S4、一擋升二擋過程控制：變速器電控單元100通過檢測到的變速器輸出軸轉速傳感器OSS的轉速信號n₂和一擋升二擋電動機目標轉速函數f₁₂(n₂)=βn₂[(Z₁Z₁₁)/(Z₀Z₁₀)- (Z₂Z₂₁)/(Z₀Z₂₀)]/ [(Z₁Z₁₁)/(Z₀Z₁₀)]確定一擋升二擋電動機目標轉速，電動機電控單元200控制電動機轉速達到一擋升二擋電動機目標轉速，式中：n₂為變速器輸出軸8的轉速；Z₀為輸入齒輪30的齒數；Z₁為一擋輸入齒輪31的齒數； Z₁₀為一擋主動齒輪51的齒數；Z₁₁為一擋從動齒輪71的齒數；Z₂為二擋輸入齒輪32的齒數；Z₂₀為二擋主動齒輪52的齒數；Z₂₁為二擋從動齒輪72的齒數；β為換擋目標轉速變化系數；

步驟S5、判斷一擋升二擋是否結束：當一擋升二擋控制過程電動機轉速n₁大于等于一擋升二擋電動機目標轉速f₁₂(n₂)時，判斷為一擋升二擋控制過程尚未結束，返回到步驟S4；否則，當一擋升二擋控制過程電動機轉速n₁小于一擋升二擋電動機目標轉速f₁₂(n₂)時，判斷為一擋升二擋控制過程結束，返回到步驟S1；

步驟S6、判斷是否需要由二擋降一擋：當變速器電控單元100檢測到變速器輸出軸轉速傳感器OSS的轉速信號n₂和加速踏板位置傳感器APS的開度信號α滿足電動汽車兩擋線控自動變速器二擋降一擋規律曲線D₂₁上的降擋點時，判斷為需要由二擋降一擋，進行步驟S7；否則，當變速器電控單元100檢測到變速器輸出軸轉速傳感器OSS的轉速信號n₂和加速踏板位置傳感器APS的開度信號α不滿足電動汽車兩擋線控自動變速器二擋降一擋規律曲線D₂₁上的降擋點時，判斷為不需要由二擋降一擋，返回到步驟S1；

步驟S7、二擋降一擋過程控制：變速器電控單元100通過檢測到的變速器輸出軸轉速傳感器OSS的轉速信號n₂和二擋降一擋電動機目標轉速函數f₂₁(n₂)= βn₂[(Z₁Z₁₁)/(Z₀Z₁₀)] /[(Z₁Z₁₁)/(Z₀Z₁₀)-(Z₂Z₂₁)/(Z₀Z₂₀)]確定二擋降一擋電動機目標轉速，電動機電控單元200控制電動機轉速達到二擋降一擋電動機目標轉速，式中：n₂為變速器輸出軸8的轉速；Z₀為輸入齒輪30的齒數；Z₁為一擋輸入齒輪31的齒數； Z₁₀為一擋主動齒輪51的齒數；Z₁₁為一擋從動齒輪71的齒數；Z₂為二擋輸入齒輪32的齒數；Z₂₀為二擋主動齒輪52的齒數；Z₂₁為二擋從動齒輪72的齒數；β為換擋目標轉速變化系數；

步驟S8、判斷二擋降一擋是否結束：當二擋降一擋控制過程電動機轉速n₁小于等于二擋降一擋電動機目標轉速f₂₁(n₂)時，判斷為二擋降一擋控制過程尚未結束，返回到步驟S7；否則，當二擋降一擋控制過程電動機轉速n₁大于二擋降一擋電動機目標轉速f₂₁(n₂)時，判斷為二擋降一擋控制過程結束，返回到步驟S1；

駕駛員關斷點火開關后，變速器電控單元100和電動機電控單元200斷電，電動汽車兩擋線控自動變速器換擋介入控制方法結束運行。

本實施例中，換擋目標轉速變化系數β取為1。

下面結合圖3進一步說明本發明實施例步驟S3判斷是否需要由一擋升二擋：

如圖3所示，本發明實施例電動汽車兩擋線控自動變速器換擋規律曲線示意圖，D₁₂為一擋升二擋規律曲線；當變速器輸出軸轉速信號n₂和加速踏板開度信號α運行到D₁₂曲線上的A(1450,50)點時，變速器電控單元100根據電動汽車兩擋線控自動變速器升擋規律判定A點為一擋升二擋規律曲線D₁₂上的升擋點，判斷為需要進行一擋升二擋過程控制；否則，判斷為不需要進行一擋升二擋過程控制。

下面結合圖3進一步說明本發明實施例步驟S6判斷是否需要由二擋降一擋：

如圖3所示，本發明實施例電動汽車兩擋線控自動變速器換擋規律曲線示意圖，D₂₁為二擋降一擋規律曲線；當變速器輸出軸轉速信號n₂和加速踏板開度信號α運行到D₂₁曲線上的B(950,50)點時，變速器電控單元100根據電動汽車兩擋線控自動變速器降擋規律判定B點為二擋降一擋規律曲線D₂₁上的降擋點，判定為需要進行二擋降一擋過程控制；否則，判定為不需要進行二擋降一擋過程控制。

上面結合附圖對本發明的實施方式作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施方式，在所屬技術領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下做出各種變化。