專利名稱：汽車電控機(jī)械自動(dòng)變速器及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車電控機(jī)械自動(dòng)變速器機(jī)構(gòu)及其控制方法，主要用于燃油汽 車、燃?xì)馄?、電?dòng)汽車、氣電混合動(dòng)力車或油電混合動(dòng)力車。
背景技術(shù)：
自動(dòng)變速器具有操作容易、駕駛舒適、能減少駕駛者疲勞的優(yōu)點(diǎn)，因此成為現(xiàn)代轎 車配置的一種發(fā)展方向。常見的汽車自動(dòng)變速器有三種型式液力自動(dòng)變速器(AT)、機(jī)械 無(wú)極自動(dòng)變速器(CVT)和電控機(jī)械自動(dòng)變速器(AMT)。AMT是在普通人工換檔機(jī)械式變速 器基礎(chǔ)上加上用于替代人工換檔操作的電子控制操縱機(jī)構(gòu)，因此和另外兩種方式的變速器 相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)現(xiàn)有汽車換檔機(jī)構(gòu)改動(dòng)少且改造投入費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)。AMT僅改變手 動(dòng)換檔操縱的部分，生產(chǎn)制造繼承性較好，技術(shù)難度不大，這對(duì)資金缺乏、制造能力低、技術(shù) 力量薄弱的我國(guó)汽車工業(yè)來(lái)說(shuō)，具有一定的吸引力。另外，由于在近幾年，包括中、低檔車在 內(nèi)的許多新車型普遍采用總線(CAN)電路，也使得這種AMT變速器的應(yīng)用范圍得到了擴(kuò)大， 各種等級(jí)轎車都有使用。但是，由于AMT是采用電子控制替代駕駛員的人工控制，變速時(shí)應(yīng)兼顧平順性和 經(jīng)濟(jì)性等多方面的因素，電子控制水平與變速質(zhì)量密切相關(guān)，因此需要不斷對(duì)其電子換檔 控制系統(tǒng)及控制方法進(jìn)行優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種汽車電控機(jī)械自動(dòng)變速器及其控制方法， 采用這種變速器及其控制方法可以很好地實(shí)現(xiàn)AMT的變速，并有助于改善換檔特性。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種汽車電控機(jī)械自動(dòng)變速器，包括由換檔機(jī)構(gòu)與離合器組成的變速箱和用于操 縱變速箱的操縱機(jī)構(gòu)，還包括電子換檔控制系統(tǒng)，所述操縱機(jī)構(gòu)包括用于驅(qū)動(dòng)離合器離合 動(dòng)作的離合電機(jī)、用于驅(qū)動(dòng)換檔機(jī)構(gòu)選檔動(dòng)作的選檔電機(jī)、用于驅(qū)動(dòng)換檔機(jī)構(gòu)換檔動(dòng)作的 換檔電機(jī)以及用于控制所述各電機(jī)動(dòng)作的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，所述電子換檔控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定 的換檔策略進(jìn)行換檔決策，在需要自動(dòng)換檔時(shí)，根據(jù)車輛工況信號(hào)和駕駛員操作信號(hào)確定 目標(biāo)檔位，生成由當(dāng)前檔位轉(zhuǎn)換為目標(biāo)檔位的正常狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng)作序列，在正常狀態(tài)下， 所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊控制相關(guān)電機(jī)依據(jù)所述正常狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng)作序列順序動(dòng)作，完成換檔 過(guò)程，在存在其他優(yōu)先的動(dòng)機(jī)動(dòng)作序列時(shí)，則優(yōu)先采用其他位于優(yōu)先地位的電機(jī)動(dòng)作序列，所述電機(jī)動(dòng)作序列采用可由下列矩陣表述的電機(jī)動(dòng)作序列
權(quán)利要求
一種汽車電控機(jī)械自動(dòng)變速器，包括由換檔機(jī)構(gòu)與離合器組成的變速箱和用于操縱變速箱的操縱機(jī)構(gòu)，其特征在于還包括電子換檔控制系統(tǒng)，所述操縱機(jī)構(gòu)包括用于驅(qū)動(dòng)離合器離合動(dòng)作的離合電機(jī)、用于驅(qū)動(dòng)換檔機(jī)構(gòu)選檔動(dòng)作的選檔電機(jī)、用于驅(qū)動(dòng)換檔機(jī)構(gòu)換檔動(dòng)作的換檔電機(jī)以及用于控制所述各電機(jī)動(dòng)作的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，所述電子換檔控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的換檔策略進(jìn)行換檔決策，在需要自動(dòng)換檔時(shí)，根據(jù)車輛工況信號(hào)和駕駛員操作信號(hào)確定目標(biāo)檔位，生成由當(dāng)前檔位轉(zhuǎn)換為目標(biāo)檔位的正常狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng)作序列，所述電機(jī)動(dòng)作序列采用可由下列矩陣表述的電機(jī)動(dòng)作序列其中clutch表示離合電機(jī)，shift表示換檔電機(jī)，select表示選檔電機(jī)，step表示所述電機(jī)動(dòng)作序列中的步驟，所述矩陣中的各元素分別表示相應(yīng)電機(jī)在相應(yīng)步驟完成后的位置，其中Shf_Pos_present表示換檔電機(jī)在當(dāng)前檔位下的位置，Shf_TargetPosition表示換檔電機(jī)在目標(biāo)檔位下的位置，Sel_Pos_present表示選檔電機(jī)在當(dāng)前檔位下的位置，Sel_TargetPosition表示選檔電機(jī)在目標(biāo)檔位下的位置，離合電機(jī)下的0表示離合電機(jī)在離合器分離狀態(tài)下的位置，離合電機(jī)下的1表述離合電機(jī)在離合器完全接合狀態(tài)下的位置，換檔電機(jī)下的0.5表示換檔電機(jī)在空檔狀態(tài)下的位置。FSA00000222153500011.tif
2.如權(quán)利要求1所述的汽車電控機(jī)械自動(dòng)變速器，其特征在于所述電子換檔控制系統(tǒng) 包括系統(tǒng)輸入模塊，由模擬量輸入子模塊、數(shù)字量輸入子模塊和CAN信號(hào)輸入子模塊組成， 用于接收所需的各種車輛工況信號(hào)、駕駛員操作信號(hào)及總線信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)調(diào)理后供后續(xù) 的模塊使用；正常換檔控制模塊，用于根據(jù)車輛工況信號(hào)和駕駛員操作信號(hào)進(jìn)行換檔運(yùn)算，確定換 檔時(shí)機(jī)和目標(biāo)檔位，生成所述由當(dāng)前檔位轉(zhuǎn)換為目標(biāo)檔位的正常狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng)作序列；監(jiān)控和故障診斷模塊，用于根據(jù)接受的各有關(guān)傳感器信號(hào)進(jìn)行相關(guān)傳感器的開路、短 路和其他異常診斷，將所述換檔機(jī)構(gòu)的實(shí)際選檔位置和實(shí)際換檔位置同相應(yīng)的目標(biāo)位置進(jìn) 行比較，進(jìn)行選檔到位和換檔到位的判斷，生成涉及各電機(jī)狀態(tài)、換檔機(jī)構(gòu)狀態(tài)和離合器狀 態(tài)的系統(tǒng)狀態(tài)信號(hào)，并在出現(xiàn)異常時(shí)生成相應(yīng)的故障信號(hào)；故障處理模塊，對(duì)所述故障信號(hào)進(jìn)行換檔運(yùn)算，在出現(xiàn)需要進(jìn)行換檔處理的故障時(shí)，確 定因該故障需要換檔的目標(biāo)檔位，生成由當(dāng)前檔位轉(zhuǎn)換為目標(biāo)檔位的故障狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng) 作序列；電機(jī)動(dòng)作序列選擇模塊，用于依據(jù)設(shè)定的優(yōu)先原則對(duì)電機(jī)動(dòng)作序列進(jìn)行選擇，確定實(shí) 際執(zhí)行的電機(jī)動(dòng)作序列，在只有正常狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng)作序列時(shí)或者正常狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng)作 序列處于優(yōu)選地位時(shí)，選擇該正常狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng)作序列為實(shí)際執(zhí)行的電機(jī)動(dòng)作序列； 電機(jī)動(dòng)作序列時(shí)序解碼模塊，用于根據(jù)所述實(shí)際執(zhí)行的電機(jī)動(dòng)作序列，生成相應(yīng)的電機(jī)時(shí)序動(dòng)作指令，供所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊執(zhí)行以控制相關(guān)電機(jī)依據(jù)所述實(shí)際執(zhí)行的電機(jī)動(dòng)作 序列順序動(dòng)作。
3.如權(quán)利要求2所述的汽車電控機(jī)械自動(dòng)變速器，其特征在于還設(shè)有離合器位置過(guò) 渡控制模塊，所述正常換檔控制模塊在獲得來(lái)自所述監(jiān)控和故障診斷模塊的選檔到位和換 檔到位信號(hào)后，根據(jù)所述換檔機(jī)構(gòu)輸入軸轉(zhuǎn)速反算動(dòng)力機(jī)轉(zhuǎn)速并與動(dòng)力機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速相比 較，進(jìn)行換檔機(jī)構(gòu)輸入軸與動(dòng)力機(jī)之間的同步檢測(cè)，確定離合器接合時(shí)機(jī)并生成實(shí)時(shí)的離 合器接合時(shí)機(jī)信號(hào)，在所述換檔機(jī)構(gòu)輸入軸與動(dòng)力機(jī)同步的情況下，確定離合器的接合時(shí) 機(jī)為完全接合時(shí)機(jī)，生成的離合器接合時(shí)機(jī)信號(hào)為完全接合時(shí)機(jī)信號(hào)，所述離合器過(guò)渡控 制模塊根據(jù)所述實(shí)際執(zhí)行的電機(jī)動(dòng)作序列中的離合器目標(biāo)位置和所述實(shí)時(shí)的離合器接合 時(shí)機(jī)信號(hào)，生成實(shí)時(shí)的離合電機(jī)過(guò)渡控制指令，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)所述實(shí)時(shí)的離合器 電機(jī)過(guò)渡控制指令，控制所述離合電機(jī)的實(shí)時(shí)過(guò)渡動(dòng)作。
4.如權(quán)利要求3所述的汽車電控機(jī)械自動(dòng)變速器，其特征在于所述正常換檔控制模塊 依據(jù)下列方式確定目標(biāo)檔位在駕駛員選擇前進(jìn)檔的狀態(tài)下，根據(jù)車速、扭矩需求以及駕駛 員操作意圖確定目標(biāo)檔位；如駕駛員選擇倒檔，則確定目標(biāo)檔位為倒檔，其中所述駕駛員操 作意圖根據(jù)油門踏板的開度、駕駛員下踩油門踏板的加速度以及駕駛員下踩油門踏板持續(xù) 時(shí)間確定，所述正常換檔控制模塊設(shè)有駕駛員駕駛意圖識(shí)別學(xué)習(xí)子模塊，用于記錄和分析 不同換檔過(guò)程中車速、油門踏板的開度、駕駛員下踩油門踏板的加速度以及駕駛員下踩油 門的持續(xù)時(shí)間以及最終換檔的目標(biāo)檔位，分析在一定車輛工況下駕駛員操作方式與最終檔 位之間的關(guān)聯(lián)性，獲得并存儲(chǔ)駕駛員在一定操作方式下的換檔意圖，用做以后換檔過(guò)程中 對(duì)駕駛員操作意圖的判斷標(biāo)準(zhǔn)。
5.如權(quán)利要求4所述的汽車電控機(jī)械自動(dòng)變速器，其特征在于還設(shè)有人工換檔控制模 塊、故障燈驅(qū)動(dòng)及故障碼生成模塊和故障燈，所述人工換檔控制模塊根據(jù)駕駛員人工換檔 輸入信號(hào)生成人工換檔狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng)作序列并送入所述電機(jī)動(dòng)作序列選擇模塊，所述故 障燈驅(qū)動(dòng)及故障碼生成模塊根據(jù)所述故障信號(hào)生成故障燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)和故障碼，所述故障燈 根據(jù)所述故障燈驅(qū)動(dòng)信號(hào)工作，所述CAN信號(hào)輸入子模塊、監(jiān)控和故障診斷模塊、故障燈驅(qū) 動(dòng)及故障碼生成模塊和正常換檔控制模塊連接CAN總線，所述CAN信號(hào)輸入子模塊通過(guò)CAN 總線接收其他系統(tǒng)送入CAN總線的總線信號(hào)，所述監(jiān)控和故障診斷模塊將所述系統(tǒng)狀態(tài)信 號(hào)送入CAN總線以傳送給其他系統(tǒng)，所述故障燈驅(qū)動(dòng)及故障碼生成模塊將所述故障碼送入 CAN總線以傳送給其他系統(tǒng)，所述正常換檔控制模塊根據(jù)反算出來(lái)的動(dòng)力機(jī)轉(zhuǎn)速及動(dòng)力機(jī) 的實(shí)際轉(zhuǎn)速生成換檔期間動(dòng)力機(jī)轉(zhuǎn)速協(xié)調(diào)控制信號(hào)并送入CAN總線以傳送給其他系統(tǒng)，所 述動(dòng)力機(jī)為汽車動(dòng)力電機(jī)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)或者汽車動(dòng)力電機(jī)和汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的組合。
6.一種汽車電控機(jī)械自動(dòng)變速器的控制方法，其特征在于采用電子換檔控制系統(tǒng)進(jìn)行 換檔控制，其換檔控制過(guò)程為(1)在下列情況下，生成由當(dāng)前檔位轉(zhuǎn)換為目標(biāo)檔位的電機(jī)動(dòng)作序列(1.1)依據(jù)車輛工況信號(hào)和駕駛員操作信號(hào)，按設(shè)定的換檔策略進(jìn)行換檔決策，在需要 自動(dòng)換檔時(shí)，確定目標(biāo)檔位，生成由當(dāng)前檔位轉(zhuǎn)換為目標(biāo)檔位的正常狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng)作序 列；(1. 2)根據(jù)各有關(guān)傳感器信號(hào)進(jìn)行一般運(yùn)行的故障診斷，在換檔過(guò)程中將所述換檔機(jī) 構(gòu)的實(shí)際選檔位置和實(shí)際換檔位置同相應(yīng)的目標(biāo)位置進(jìn)行比較，進(jìn)行換檔運(yùn)行的故障診斷，在出現(xiàn)需要進(jìn)行換檔處理的故障時(shí)，確定因該故障需要換檔的目標(biāo)檔位，生成由當(dāng)前檔 位轉(zhuǎn)換為目標(biāo)檔位的故障狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng)作序列；(1.3)在駕駛員進(jìn)行換檔操作時(shí)，根據(jù)駕駛員換檔操作輸入的目標(biāo)檔位生成由當(dāng)前檔 位轉(zhuǎn)換為目標(biāo)檔位的人工換檔狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng)作序列；(2)選擇實(shí)際執(zhí)行的電機(jī)動(dòng)作序列在存在多個(gè)電機(jī)動(dòng)作序列的情況下，依據(jù)設(shè)定的 優(yōu)先原則，選擇實(shí)際執(zhí)行的電機(jī)動(dòng)作序列，在只有一個(gè)電機(jī)動(dòng)作序列的情況下，選擇該電機(jī) 動(dòng)作序列為實(shí)際執(zhí)行的電機(jī)動(dòng)作序列；(3)對(duì)實(shí)際執(zhí)行的電機(jī)動(dòng)作序列進(jìn)行電機(jī)動(dòng)作序列時(shí)序解碼，生成相應(yīng)的電機(jī)時(shí)序動(dòng) 作指令，供電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊執(zhí)行，控制相關(guān)電機(jī)依據(jù)所述實(shí)際執(zhí)行的電機(jī)動(dòng)作序列順序動(dòng)作， 實(shí)現(xiàn)由當(dāng)前檔位到目標(biāo)檔位之間的轉(zhuǎn)換，所述電機(jī)動(dòng)作序列采用可由下列矩陣表述的電機(jī)動(dòng)作序列
7.如權(quán)利要求6所述的汽車電控機(jī)械自動(dòng)變速器的控制方法，其特征在于在換檔過(guò)程 中，還根據(jù)所述換檔機(jī)構(gòu)輸入軸轉(zhuǎn)速反算動(dòng)力機(jī)轉(zhuǎn)速并與動(dòng)力機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速相比較，進(jìn)行 換檔機(jī)構(gòu)輸入軸與動(dòng)力機(jī)之間的同步檢測(cè)，確定離合器接合時(shí)機(jī)并生成實(shí)時(shí)的離合器接合 時(shí)機(jī)信號(hào)，在所述換檔機(jī)構(gòu)輸入軸與動(dòng)力機(jī)同步的情況下，確定離合器的接合時(shí)機(jī)為完全 接合時(shí)機(jī)，生成的離合器接合時(shí)機(jī)信號(hào)為完全接合時(shí)機(jī)信號(hào)，并根據(jù)所述實(shí)際執(zhí)行的電機(jī) 動(dòng)作序列中的離合器目標(biāo)位置和所述實(shí)時(shí)的離合器接合時(shí)機(jī)信號(hào)，生成實(shí)時(shí)的離合電機(jī)過(guò) 渡控制指令，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊根據(jù)所述實(shí)時(shí)的離合器電機(jī)過(guò)渡控制指令，控制所述離合 電機(jī)的實(shí)時(shí)過(guò)渡動(dòng)作。
8.如權(quán)利要求7所述的汽車電控機(jī)械自動(dòng)變速器的控制系統(tǒng)，其特征在于記錄和存儲(chǔ) 涉及換檔的車輛工況信號(hào)、駕駛員操作信號(hào)以及換檔的最終檔位，分析在一定車輛工況下 駕駛員操作方式與最終檔位之間的關(guān)聯(lián)性，獲得并存儲(chǔ)駕駛員在一定操作方式下的換檔意 圖，用做以后換檔過(guò)程中對(duì)駕駛員操作意圖的判斷標(biāo)準(zhǔn)。
9.如權(quán)利要求8所述的汽車電控機(jī)械自動(dòng)變速器，其特征在于在選擇并確定所述實(shí)際 執(zhí)行的電機(jī)動(dòng)作序列時(shí)依據(jù)的所述設(shè)定的優(yōu)先原則為(1)在人工換檔狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng)作序列、故障狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng)作序列和正常狀態(tài)下的 電機(jī)動(dòng)作序列同時(shí)存在的情況下，優(yōu)先選擇人工換檔狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng)作序列或者優(yōu)先選擇 故障狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng)作序列為實(shí)際執(zhí)行的電機(jī)動(dòng)作序列；(2)在人工換檔狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng)作序列和正常狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng)作序列同時(shí)存在的情況 下，優(yōu)先選擇人工換檔狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng)作序列為實(shí)際執(zhí)行的電機(jī)動(dòng)作序列；(3)在故障狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng)作序列和正常狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng)作序列同時(shí)存在的情況下， 優(yōu)先選擇故障狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng)作序列為實(shí)際執(zhí)行的電機(jī)動(dòng)作序列。
10.如權(quán)利要求9所述的汽車電控機(jī)械自動(dòng)變速器的控制系統(tǒng)，其特征在于在涉及所 述電機(jī)動(dòng)作序列及電機(jī)時(shí)序動(dòng)作指令的運(yùn)算中，采用下列方式定義電機(jī)的位置換檔電機(jī) 的最小位置記為0，最大位置記為1，對(duì)應(yīng)于空檔的中間位置記為0. 5 ；選檔電機(jī)的最小位置 記為0，最大位置記為1，對(duì)應(yīng)于直接檔的中間位置記為0. 5 ；離合器電機(jī)的最小位置對(duì)應(yīng)于 離合器的分離狀態(tài)，記為0，最大位置對(duì)應(yīng)于離合器的完全接合狀態(tài)，記為1，兩者之間的過(guò) 渡位置記為0 1之間的數(shù)字，其中換檔電機(jī)和選檔電機(jī)在各檔位下的位置定義為
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽車電控機(jī)械自動(dòng)變速器及其控制方式，該變速器包括變速箱、操作機(jī)構(gòu)和電子控制系統(tǒng)，所述變速箱由換擋機(jī)構(gòu)與離合器組成，所述操縱機(jī)構(gòu)包括離合電機(jī)、換擋電機(jī)和選擋電機(jī)以及用于控制所述各電機(jī)動(dòng)作的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，所述電子換擋控制系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的換擋策略進(jìn)行換檔決策，在需要自動(dòng)換檔時(shí)，根據(jù)車輛工況信號(hào)和駕駛員操作信號(hào)確定目標(biāo)檔位，生成由當(dāng)前檔位轉(zhuǎn)換為目標(biāo)檔位的正常狀態(tài)下的電機(jī)動(dòng)作序列，并對(duì)涉及其他狀態(tài)的電機(jī)動(dòng)作序列進(jìn)行選擇，依據(jù)實(shí)際執(zhí)行的電機(jī)動(dòng)作序列控制相應(yīng)的各電機(jī)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)檔位轉(zhuǎn)換。這種變速器及其控制方法可以很好地實(shí)現(xiàn)AMT的變速，并有助于改善換檔特性。
文檔編號(hào)B60W10/02GK101973270SQ20101024852
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者張虹, 李惠惠, 李潔, 陳超, 龍帆 申請(qǐng)人:海博瑞德(北京)汽車技術(shù)有限公司