一种DCT变速器的同轴换挡控制方法与流程

一种dct变速器的同轴换挡控制方法
技术领域
1.本发明涉及dct变速器领域，具体涉及一种dct变速器的同轴换挡控制方法。


背景技术：

2.dct变速器可视为将两台手动变速箱的功能合二为一，并建立在单一的系统内。这两台手动变速箱分别包含一个由奇/偶数轴控制的奇/偶数离合器，没有液力变矩器也没有行星齿轮组，直接由电子控制及液压推动奇/偶数轴，控制奇/偶数离合器的运作，即dct变速器的挡位按奇数、偶数分开布置，奇数挡位与偶数挡位分别对应奇/偶数轴，奇/偶数轴分别与奇/偶数离合器连接，通过切换两个离合器的工作状态，就可以完成换挡动作。
3.车辆运行时的换挡过程中，奇数轴和偶数轴上必然有一个挡位在挡，例如挡位为1挡对应的为奇数离合器；挡位为r档对应的为偶数离合器。即当dct变速器运作时，一组齿轮被啮合，而接近换挡时，tcu根据车辆速度和发动机转速对驾驶者的换挡意图做出判断，预见性地控制另一个离合器与相对应的挡位齿轮组相连，但仅处于准备状态，尚未与发动机动力相连；当换挡时，奇/偶数离合器将使用中的齿轮分离，同时，另一个离合器与相对应的挡位齿轮组啮合，开始传递发动机动力，即在整个换挡期间能确保最少有一组齿轮在输出动力，从而不会出现动力中断的状况。
4.而在dct变速器的控制中，离合器控制和拨叉控制均极其重要，离合器控制的精度直接影响整车动力输出的响应快慢及换挡品质，拨叉控制的精度则直接影响整车nvh品质。
5.目前，dct变速器在进行同轴换挡时，如奇数轴对应的挡位切换到奇数轴对应的另外一个挡位，一般是使用偶数轴对应的挡位作为过渡挡位，即先由奇数轴对应的挡位切换到偶数轴对应的挡位，再由偶数轴对应的挡位切换到奇数轴对应的另外一个挡位，由于每次挡位的切换，均是在对应挡位的拨叉同步并锁止成功后离合器才进行结合动作，导致同轴换挡时间过长，动力输出响应滞后，不但极易引起驾驶员的不满，甚至会因驾驶员对车况判断不清，导致车辆在行驶过程中造成事故。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对现有技术对应的不足，提供一种dct变速器的同轴换挡控制方法，在拨叉动作时间和离合器结合时间一定的情况下，使两者合理重叠，优化动力输出响应迟滞现象，在控制过程上应尽可能缩短同轴换挡的换挡时间。
7.本发明的目的是采用下述方案实现的：一种dct变速器的同轴换挡控制方法，包括以下步骤：
8.1)通过整车实验获取变速器油温阈值范围、发动机水温阈值范围、油门开度阈值范围，并存储在tcu中；
9.2)车辆运行过程中进行同轴换挡时，若满足下列条件，则拨叉预同步时，离合器同步进行预结合，若不满足，则拨叉挂挡完成后离合器才开始进行结合：
10.①
实时变速器油温∈变速器油温阈值范围；
11.②
实时发动机水温∈发动机水温阈值范围；
12.③
实时油门开度∈油门开度阈值范围；
13.3)按照以下公式计算同步器等效初始力矩t
isyn
：
[0014][0015]
式中，f
isyn
为拨叉初始挂档力，μ为同步器锥面动摩擦系数，k为同步器锥面角度换算系数，r为同步器锥面外环半径，r为同步器锥面内环半径；
[0016]
4)按照以下公式计算同步器最终请求同步力矩t
syn
：
[0017]
t
syn
＝t
isyn
k*t
δ
[0018]
式中，t
syn
为同步器最终请求同步力矩，t
isyn
为同步器等效初始力矩，t
δ
为离合器结合力矩，k为离合器端至同步器端的总传动比；
[0019]
5)按照以下公式计算拨叉最终挂档力f
syn
：
[0020][0021]
式中，t
syn
为同步器最终请求同步力矩，μ为同步器锥面动摩擦系数，k为同步器锥面角度换算系数，r为同步器锥面外环半径，r为同步器锥面内环半径；
[0022]
6)拨叉按照最终挂档力f
syn
进行同步动作时，离合器按照离合器结合力矩t
δ
同步进行结合动作，并在拨叉进行锁止时维持离合器结合扭矩t
δ
，直到拨叉锁止成功后离合器任然维持离合器结合力矩t
δ
。
[0023]
所述离合器结合力矩t
δ
按照下列步骤获得：
[0024]2‑
1)结合离合器初始请求压力为0，按固定斜率逐渐增大请求结合压力，当离合器实际传递扭矩大于0时，记录当前的离合器请求压力值；
[0025]2‑
2)结合离合器完全结合时，按固定斜率逐渐减小请求结合压力，当离合器实际传递扭矩等于0时，记录当前的离合器请求压力值；
[0026]2‑
3)重复步骤2
‑
1)、步骤2
‑
2)，重复n次，且n≥50，n越大，即重复次数越多，所得的离合器请求压力值越准确，得到的离合器结合力矩t
δ
的精度越高。
[0027]2‑
4)对步骤2
‑
3)中获得的若干离合器请求压力值取平均值，得到离合器请求压力值，再通过压力
‑
扭矩特性关系曲线得到离合器结合力矩t
δ
。
[0028]
所述拨叉初始挂档力f
isyn
与挂挡同步时间的对应关系按照下列步骤获得：
[0029]3‑
1)设置整车发动机最高转速为a，将a均分为n份，且n≥10；
[0030]3‑
2)设置拨叉所能承受的最大力矩为b，将b均分为m份，且m≥100；
[0031]3‑
3)设置台架驱动电机转速为a/n rpm；
[0032]3‑
4)设置拨叉初始挂挡力f
isyn
为b/m n
·
m，所述拨叉初始挂挡力f
isyn
每增大b/m n
·
m，dct变速器进行一次挂挡动作，且记录当前的拨叉初始挂档力f
isyn
以及对应的挂挡同步时间，直到出现挂挡噪音；
[0033]3‑
5)台架驱动电机转速每增大a/n rpm，重复一次步骤3
‑
4)，直到台架驱动电机转速等于整车发动机最高转速a；
[0034]3‑
6)将步骤3
‑
4)至步骤3
‑
5)中得到的拨叉初始挂档力f
isyn
以及对应的挂挡同步
时间进行拟合，得到各个转速、各个扭矩下的拨叉初始挂挡力f
isyn
和挂挡同步时间的对应关系，即，扭矩一定的情况下，按照当前转速下的拨叉初始挂档力f
isyn
和挂挡同步时间的对应关系，可以根据挂挡同步时间得到拨叉初始挂档力f
isyn
。
[0035]
离合器同步进行预结合时，离合器预结合力小于离合器结合力矩t
δ
。
[0036]
在tcu中设置拨叉挂挡时间阈值，车辆运行过程中同轴换挡时，当过渡挡位对应的拨叉挂挡时间大于拨叉挂挡时间阈值，则离合器立刻分离，拨叉挂挡完成后离合器才开始进行结合。
[0037]
所述拨叉挂挡时间阈值，以及变速器油温阈值范围、发动机水温阈值范围、油门开度阈值范围，均可以在若干次整车试验中根据拨叉挂挡成功率来获取。
[0038]
步骤2)中，拨叉预同步时，离合器同步进行预结合后，判断拨叉预同步是否成功，如果成功，则拨叉开始同步，离合器结合，若不成功，则拨叉挂挡完成后离合器才开始进行结合。
[0039]
步骤6)中，拨叉按照最终挂档力f
syn
进行同步动作时，离合器结合后，判断拨叉同步是否成功，如果成功，则拨叉锁止，维持离合器结合状态，若不成功，则离合器立刻分离，拨叉挂挡完成后离合器才开始进行结合。
[0040]
步骤6)中，拨叉锁止后，判断拨叉锁止是否成功，如果成功，则换挡成功，离合器维持结合状态，若不成功，则离合器立刻分离，拨叉挂挡完成后离合器才重新进行结合。
[0041]
本发明包含如下有益效果：车辆运行过程中进行同轴换挡时，拨叉动作与离合器动作时间维持不变情况下，将离合器结合力与同步器同步力进行等效换算，进而同时开始拨叉动作与离合器结合动作，统筹管理拨叉动作与离合器结合动作所需时间，缩短了同轴换挡时间，为优化整车同轴换挡动力响应迟滞问题提供了一种全新的控制方法，大大减少了动力响应的迟滞时间，大大提高了驾驶员对车况判断的精度，不再会因为动力响应的迟滞时间过长的问题导致车辆在行驶过程中造成事故。
附图说明
[0042]
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
[0043]
如图1所示，一种dct变速器的同轴换挡控制方法，包括以下步骤：
[0044]
1)通过整车实验获取变速器油温阈值范围、发动机水温阈值范围、油门开度阈值范围，并存储在tcu中；
[0045]
2)车辆运行过程中进行同轴换挡时，若满足下列条件，则拨叉预同步时，离合器同步进行预结合，若不满足，则拨叉挂挡完成后离合器才开始进行结合：
[0046]
①
实时变速器油温∈变速器油温阈值范围；
[0047]
②
实时发动机水温∈发动机水温阈值范围；
[0048]
③
实时油门开度∈油门开度阈值范围；
[0049]
离合器同步进行预结合时，离合器预结合力小于离合器结合力矩t
δ
。
[0050]
在tcu中设置拨叉挂挡时间阈值，车辆运行过程中同轴换挡时，当过渡挡位对应的拨叉挂挡时间大于拨叉挂挡时间阈值，则离合器立刻分离，拨叉挂挡完成后离合器才开始
进行结合。
[0051]
所述拨叉挂挡时间阈值，以及变速器油温阈值范围、发动机水温阈值范围、油门开度阈值范围，均可以在若干次整车试验中根据拨叉挂挡成功率来获取。
[0052]
拨叉多次挂挡后，记录相对应的变速器油温、发动机水温、油门开度、拨叉挂挡时间，最后将所记录的数据整合成变速器油温阈值范围、发动机水温阈值范围、油门开度阈值范围、拨叉挂挡时间阈值，在变速器油温阈值范围、发动机水温阈值范围、油门开度阈值范围、拨叉挂挡时间阈值外的数据则认为是拨叉挂挡不成功。
[0053]
步骤2)中，拨叉预同步时，离合器同步进行预结合后，判断拨叉预同步是否成功，如果成功，则拨叉开始同步，离合器结合，若不成功，则拨叉挂挡完成后离合器才开始进行结合。
[0054]
3)按照以下公式计算同步器等效初始力矩t
isyn
：
[0055][0056]
式中，f
isyn
为拨叉初始挂档力，μ为同步器锥面动摩擦系数，k为同步器锥面角度换算系数，r为同步器锥面外环半径，r为同步器锥面内环半径；
[0057]
所述拨叉初始挂档力f
isyn
与挂挡同步时间的对应关系按照下列步骤获得：
[0058]3‑
1)设置整车发动机最高转速为a，将a均分为n份，且n≥10；
[0059]3‑
2)设置拨叉所能承受的最大力矩为b，将b均分为m份，且m≥100；
[0060]3‑
3)设置台架驱动电机转速为a/n rpm；
[0061]3‑
4)设置拨叉初始挂挡力f
isyn
为b/m n
·
m，所述拨叉初始挂挡力f
isyn
每增大b/m n
·
m，dct变速器进行一次挂挡动作，且记录当前的拨叉初始挂档力f
isyn
以及对应的挂挡同步时间，直到出现挂挡噪音；
[0062]3‑
5)台架驱动电机转速每增大a/n rpm，重复一次步骤3
‑
4)，直到台架驱动电机转速等于整车发动机最高转速a；
[0063]3‑
6)将步骤3
‑
4)至步骤3
‑
5)中得到的拨叉初始挂档力f
isyn
以及对应的挂挡同步时间进行拟合，得到各个转速、各个扭矩下的拨叉初始挂挡力f
isyn
和挂挡同步时间的对应关系，即，扭矩一定的情况下，按照当前转速下的拨叉初始挂档力f
isyn
和挂挡同步时间的对应关系，可以根据挂挡同步时间得到拨叉初始挂档力f
isyn
。
[0064]
本实施例中，整车发动机最高转速为6500rpm，拨叉所能承受的最大力矩为500n
·
m，所述拨叉初始挂档力f
isyn
与挂挡同步时间的对应关系在整车试验中，利用台架按照下列步骤进行试验获得：
[0065]3‑
1)设置整车发动机最高转速为a＝6500rpm，将a均分为10份；
[0066]3‑
2)设置拨叉所能承受的最大力矩为b＝500n
·
m，将b均分为100份；
[0067]3‑
3)设置台架驱动电机转速为650rpm；
[0068]3‑
4)设置拨叉初始挂挡力f
isyn
为5n
·
m，所述拨叉初始挂挡力f
isyn
每增大5n
·
m，dct变速器进行一次挂挡动作，且记录当前的拨叉初始挂档力f
isyn
以及对应的挂挡同步时间，直到出现挂挡噪音；
[0069]3‑
5)台架驱动电机转速每增大650rpm，重复一次步骤3
‑
4)，直到台架驱动电机转速等于整车发动机最高转速6500rpm；
[0070]3‑
6)将步骤3
‑
4)至步骤3
‑
5)中得到的拨叉初始挂档力f
isyn
以及对应的挂挡同步时间进行拟合，得到各个转速、各个扭矩下的拨叉初始挂挡力f
isyn
和挂挡同步时间的对应关系，即，扭矩一定的情况下，按照当前转速下的拨叉初始挂档力f
isyn
和挂挡同步时间的对应关系，可以根据挂挡同步时间得到拨叉初始挂档力f
isyn
。
[0071]
此时，拨叉初始挂档力f
isyn
与挂挡同步时间的对应关系成反比，拨叉初始挂档力f
isyn
越大，挂挡同步时间越短，由挂挡同步时间可以得到拨叉初始挂档力f
isyn
并计算出同步器等效初始力矩t
isyn
。
[0072]
4)按照以下公式计算同步器最终请求同步力矩t
syn
：
[0073]
t
syn
＝t
isyn
k*t
δ
[0074]
式中，t
syn
为同步器最终请求同步力矩，t
isyn
为同步器等效初始力矩，t
δ
为离合器结合力矩，k为离合器端至同步器端的总传动比；
[0075]
所述离合器结合力矩t
δ
按照下列步骤获得：
[0076]2‑
1)结合离合器初始请求压力为0，按固定斜率逐渐增大请求结合压力，此处的固定斜率很小，以保证离合器的请求结合压力可以缓慢上升，当离合器实际传递扭矩大于0时，记录当前的离合器请求压力值；
[0077]2‑
2)结合离合器完全结合时，按固定斜率逐渐减小请求结合压力，此处的固定斜率很小，以保证离合器的请求结合压力可以缓慢上升，当离合器实际传递扭矩等于0时，记录当前的离合器请求压力值；
[0078]2‑
3)重复步骤2
‑
1)、步骤2
‑
2)，重复n次，且n≥50，n越大，即重复次数越多，所得的离合器请求压力值越准确，得到的离合器结合力矩t
δ
的精度越高。
[0079]2‑
4)对步骤2
‑
3)中获得的若干离合器请求压力值取平均值，得到离合器请求压力值，再通过压力
‑
扭矩特性关系曲线得到离合器结合力矩t
δ
。
[0080]
5)按照以下公式计算拨叉最终挂档力f
syn
：
[0081][0082]
式中，t
syn
为同步器最终请求同步力矩，μ为同步器锥面动摩擦系数，k为同步器锥面角度换算系数，r为同步器锥面外环半径，r为同步器锥面内环半径；
[0083]
6)拨叉按照最终挂档力f
syn
进行同步动作时，离合器按照离合器结合力矩t
δ
同步进行结合动作，并在拨叉进行锁止时维持离合器结合扭矩t
δ
，直到拨叉锁止成功后离合器任然维持离合器结合力矩t
δ
。
[0084]
步骤6)中，拨叉按照最终挂档力f
syn
进行同步动作时，离合器结合后，判断拨叉同步是否成功，如果成功，则拨叉锁止，维持离合器结合状态，若不成功，则离合器立刻分离，拨叉挂挡完成后离合器才开始进行结合。
[0085]
步骤6)中，拨叉锁止后，判断拨叉锁止是否成功，如果成功，则换挡成功，离合器维持结合状态，若不成功，则离合器立刻分离，拨叉挂挡完成后离合器才重新进行结合。
[0086]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神的前提提下，对本发明进行的改动均落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种dct变速器的同轴换挡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)通过整车实验获取变速器油温阈值范围、发动机水温阈值范围、油门开度阈值范围，并存储在tcu中；2)车辆运行过程中进行同轴换挡时，若满足下列条件，则拨叉预同步时，离合器同步进行预结合，若不满足，则拨叉挂挡完成后离合器才开始进行结合：
①
实时变速器油温∈变速器油温阈值范围；
②
实时发动机水温∈发动机水温阈值范围；
③
实时油门开度∈油门开度阈值范围；3)按照以下公式计算同步器等效初始力矩t
isyn
：式中，f
isyn
为拨叉初始挂档力，μ为同步器锥面动摩擦系数，k为同步器锥面角度换算系数，r为同步器锥面外环半径，r为同步器锥面内环半径；4)按照以下公式计算同步器最终请求同步力矩t
syn
：t
syn
＝t
isyn
k*t
δ
式中，t
syn
为同步器最终请求同步力矩，t
isyn
为同步器等效初始力矩，t
δ
为离合器结合力矩，k为离合器端至同步器端的总传动比；5)按照以下公式计算拨叉最终挂档力f
syn
：式中，t
syn
为同步器最终请求同步力矩，μ为同步器锥面动摩擦系数，k为同步器锥面角度换算系数，r为同步器锥面外环半径，r为同步器锥面内环半径；6)拨叉按照最终挂档力f
syn
进行同步动作时，离合器按照离合器结合力矩t
δ
同步进行结合动作，并在拨叉进行锁止时维持离合器结合扭矩t
δ
，直到拨叉锁止成功后离合器任然维持离合器结合力矩t
δ
。2.根据权利要求1所述的同轴换挡控制方法，其特征在于：所述离合器结合力矩t
δ
按照下列步骤获得：2
‑
1)结合离合器初始请求压力为0，按固定斜率逐渐增大请求结合压力，当离合器实际传递扭矩大于0时，记录当前的离合器请求压力值；2
‑
2)结合离合器完全结合时，按固定斜率逐渐减小请求结合压力，当离合器实际传递扭矩等于0时，记录当前的离合器请求压力值；2
‑
3)重复步骤2
‑
1)、步骤2
‑
2)，重复n次，且n≥50；2
‑
4)对步骤2
‑
3)中获得的若干离合器请求压力值取平均值，得到离合器请求压力值，再通过压力
‑
扭矩特性关系曲线得到离合器结合力矩t
δ
。3.根据权利要求1所述的同轴换挡控制方法，其特征在于：所述拨叉初始挂档力f
isyn
与挂挡同步时间的对应关系按照下列步骤获得：3
‑
1)设置整车发动机最高转速为a，将a均分为n份，且n≥10；3
‑
2)设置拨叉所能承受的最大力矩为b，将b均分为m份，且m≥100；
3
‑
3)设置台架驱动电机转速为a/n rpm；3
‑
4)设置拨叉初始挂挡力f
isyn
为b/m n
·
m，所述拨叉初始挂挡力f
isyn
每增大b/m n
·
m，dct变速器进行一次挂挡动作，且记录当前的拨叉初始挂档力f
isyn
以及对应的挂挡同步时间，直到出现挂挡噪音；3
‑
5)台架驱动电机转速每增大a/n rpm，重复一次步骤3
‑
4)，直到台架驱动电机转速等于整车发动机最高转速a；3
‑
6)将步骤3
‑
4)至步骤3
‑
5)中得到的拨叉初始挂档力f
isyn
以及对应的挂挡同步时间进行拟合，得到各个转速、各个扭矩下的拨叉初始挂挡力f
isyn
和挂挡同步时间的对应关系。4.根据权利要求1所述的同轴换挡控制方法，其特征在于：离合器同步进行预结合时，离合器预结合力小于离合器结合力矩t
δ
。5.根据权利要求1所述的同轴换挡控制方法，其特征在于：在tcu中设置拨叉挂挡时间阈值，车辆运行过程中同轴换挡时，当过渡挡位对应的拨叉挂挡时间大于拨叉挂挡时间阈值，则离合器立刻分离，拨叉挂挡完成后离合器才开始进行结合。6.根据权利要求1所述的同轴换挡控制方法，其特征在于：步骤2)中，拨叉预同步时，离合器同步进行预结合后，判断拨叉预同步是否成功，如果成功，则拨叉开始同步，离合器结合，若不成功，则拨叉挂挡完成后离合器才开始进行结合。7.根据权利要求1所述的同轴换挡控制方法，其特征在于：步骤6)中，拨叉按照最终挂档力f
syn
进行同步动作时，离合器结合后，判断拨叉同步是否成功，如果成功，则拨叉锁止，维持离合器结合状态，若不成功，则离合器立刻分离，拨叉挂挡完成后离合器才开始进行结合。8.根据权利要求1所述的同轴换挡控制方法，其特征在于：步骤6)中，拨叉锁止后，判断拨叉锁止是否成功，如果成功，则换挡成功，离合器维持结合状态，若不成功，则离合器立刻分离，拨叉挂挡完成后离合器才重新进行结合。
技术总结
本发明涉及DCT变速器领域，具体涉及一种DCT变速器的同轴换挡控制方法，为一种DCT执行机构全新的控制时序，车辆运行过程中进行同轴换挡时，拨叉动作与离合器动作时间维持不变情况下，将离合器结合力与同步器同步力进行等效换算，进而同时开始拨叉动作与离合器结合动作，统筹管理拨叉动作与离合器结合动作所需时间，缩短了同轴换挡时间，为优化整车同轴换挡动力响应迟滞问题提供了一种全新的控制方法。动力响应迟滞问题提供了一种全新的控制方法。动力响应迟滞问题提供了一种全新的控制方法。


技术研发人员：方世杰 刘德财 李益华 银联作 刘宏 王丁 袁桃 李江华
受保护的技术使用者：重庆青山工业有限责任公司
技术研发日：2021.02.28
技术公布日：2021/6/29