專利名稱：一種純電動汽車用兩檔機械式自動變速器換檔控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及汽車自動變速器控制技術領域，特別是一種電動汽車兩檔機械式自動變速器換檔控制方法。
背景技術：
隨著能源危機和環(huán)境污染的日益嚴重，純電動汽車無污染、零排放的優(yōu)勢顯得愈加明顯。同時，隨著技術的發(fā)展進步，純電動汽車的各項性能指標將會接近傳統(tǒng)汽車，純電動車的價格也將進一步降低，它必將成為未來的主要交通工具之一。而自動變速器作為純電動汽車傳動系的核心零部件之一，也已經(jīng)成為電動汽車領域研究的重點。目前純電動車的動力傳動方式主要采用的是固定速比減速器和兩檔或者三檔機械式自動變速器。所謂機械式自動變速器(automated mechanical transmission, AMT), 就是通過電控單元操縱執(zhí)行機構自動完成摘檔、選擋和掛擋過程的機械式變速器。它具有傳動效率高、經(jīng)濟性好、結構簡單、成本低等優(yōu)點，因此AMT具有廣闊的發(fā)展前景，國內(nèi)也展開了大量對機械式自動變速器的相關研究。而對純電動汽車而言，考慮到若使用固定速比減速器的傳動方式，會使得對驅(qū)動電機的要求提高，并且不能較好的發(fā)揮驅(qū)動電機的效率，因此，在純電動汽車上加裝自動變速器就成為該領域未來發(fā)展的方向。目前，純電動汽車用自動變速器主要為兩檔或三檔機械式自動變速器，其中三檔機械式自動變速器主要用于純電動客車。由于純電動汽車與傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的結構不同，其換檔過程也有所區(qū)別，因此如何使得純電動汽車平順可靠的完成換檔，就是其自動變速器性能研究的重點內(nèi)容。目前，純電動汽車兩檔自動變速器的換檔過程主要為車輛正常行駛時，驅(qū)動電機處于力矩模式；換檔開始后，為使整個過程平順進行，摘檔前驅(qū)動電機將從力矩模式切換為自由模式，對外輸出轉矩為零；摘檔完成后，即進入空擋位置時，驅(qū)動電機從自由模式切換至調(diào)速模式，通過調(diào)速減小同步器主動部分和從動部分轉速差；調(diào)速完成后，為進行掛擋，驅(qū)動電機由調(diào)速模式切換回自由模式；掛擋完成后，驅(qū)動電機由自由模式切換至力矩模式，并按照駕駛員意圖輸出驅(qū)動轉矩。以上換檔過程中，對同步器接合套運動位置的判斷是通過位移傳感器來完成的，因此，位移傳感器的輸出信號就成精確可靠的完成換檔的關鍵。但是，由于環(huán)境溫度等客觀因素，以及汽車可能長期不使用等主觀因素的影響，不可避免的會導致傳感器產(chǎn)生信號漂移的現(xiàn)象，從而影響其輸出信號的準確性，這樣就會降低換檔過程的精確性和可靠性，甚至導致?lián)Q檔操作無法順利完成。對于純電動汽車來說，應該尋求一種簡單有效的方法，來減小傳感器信號漂移的影響，提高整個換檔過程的精確性和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種純電動汽車用兩檔機械式自動變速器換檔控制方法，它能夠及時修正控制程序中相應檔位是否在檔的判斷范圍，減小傳感器信號漂移對換檔過程產(chǎn)生的影響，提高換檔的可靠性和精確性。本發(fā)明的目的是通過這樣的技術方案實現(xiàn)的，它包括有變速器控制單元TCU、用于驅(qū)動換檔執(zhí)行機構的換檔電機和監(jiān)測換檔過程中同步器接合套位置的位移傳感器，換檔具體方法包括
O等待換檔信號，接收到換檔信號后轉為步驟2)；
2)進入摘檔控制，TCU控制換檔電機運轉，摘檔完成后進入步驟3)；
3)換檔電機停止工作，整車控制器ECU控制驅(qū)動電機進行調(diào)速，調(diào)速完成后轉入步驟
4)；· 4)進入掛檔控制，T⑶控制換檔電機開始運轉，T⑶通過位移傳感器判斷是否已經(jīng)掛檔完畢，若位移傳感器輸出信號達到目標檔位掛上所對應的值，則換檔電機停止工作，若位移傳感器輸出信號未達到目標檔位掛上所對應的值，則繼續(xù)掛檔，直到位移傳感器輸出信號達到目標檔位掛上所對應的判斷值；
其特征在于，汽車啟動后，TCU記錄當前檔位狀態(tài)下，位移傳感器的輸出值a I ;TCU接收到換檔信號后，判斷是否為第一次換檔，若不是，則步驟4)進入正常掛檔行程；若是，則步驟4)中所述掛檔行程還包括以下步驟
4-1) T⑶通過位移傳感器的輸出值判斷掛檔是否到位，若到位，則延遲^后，進入步驟4-2);若沒有到位，則進入步驟4-3)；
4-2 )TCU根據(jù)換檔電機實時電流信號判斷換檔電機是否堵轉，若產(chǎn)生堵轉信號，則進入步驟4-4);若沒有產(chǎn)生堵轉信號，則TCU將傳感器故障碼設置為1，換檔電機繼續(xù)運轉掛檔，直到產(chǎn)生堵轉信號，進入步驟4-4)；
4-3) TCU根據(jù)換檔電機實時電流信號判斷換檔電機是否堵轉，若產(chǎn)生堵轉信號，則TCU將傳感器故障碼設置為1，進入步驟4-4);若沒有產(chǎn)生堵轉信號，則繼續(xù)掛檔，進入步驟4-1)；
4-4)換檔電機停止工作，T⑶記錄當前檔位下位移傳感器的輸出值α 2，若傳感器故障碼為I，進入修正步驟4-5)；
4-5)利用α 和α 2對位移傳感器進行標定，修正控制程序中相應檔位是否在檔判的斷范圍，修正完成后，T⑶將傳感器故障碼置O。進一步，所述步驟2)中摘檔行程包括有
2-1)驅(qū)動電機從力矩模式切換為自由模式，力矩模式下驅(qū)動電機輸出動力，自由模式下驅(qū)動電機停止輸出動力；
2-2)換檔電機開始運轉，通過位移傳感器的輸出信號判斷摘檔是否完成。進一步，步驟2)中判斷摘檔是否完成的判斷方法為位移傳感器的輸出值用于記錄同步器接合套的當前位置狀態(tài)，通過位移傳感器的輸出值可以判斷目標檔位同步器接合套是接合狀態(tài)或脫離狀態(tài)，處于脫離狀態(tài)下時，即到達空擋位置，摘檔完成。進一步，步驟3)中驅(qū)動電機調(diào)速的方法為根據(jù)汽車當前運行速度與目標檔位對應的傳動比計算出目標檔位對應的結合齒輪的轉速，并以此為目標轉速對驅(qū)動電機進行調(diào)速控制。進一步，正常掛檔行程包括有驅(qū)動電機切換為自由模式，力矩模式下驅(qū)動電機輸出動力，自由模式下驅(qū)動電機停止輸出動力；換檔電機開始運轉，進行掛檔，通過位移傳感器判斷掛檔是否結束。由于采用了上述技術方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點
1、本發(fā)明提出的策略步驟簡單，控制方便，實現(xiàn)容易；
2、通過在換檔過程中加入換檔電機堵轉信號，可判斷出位移傳感器是否發(fā)生信號漂移現(xiàn)象；
3、可實現(xiàn)對位移傳感器的標定，及時修正控制程序中對相應檔位是否在檔的判斷范圍，有效的減小位移傳感器漂移對換檔過程的影響，使電控單元能準確判斷出當前同步器接合套的位置，從而達到精確換檔的目的； 4、可避免傳統(tǒng)控制策略中，由于傳感器信號漂移使得TCU對換檔過程中的位置產(chǎn)生誤判，從而導致不能順利換檔的現(xiàn)象，提高換檔過程的可靠性。本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導。本發(fā)明的目標和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書和權利要求書來實現(xiàn)和獲得。


本發(fā)明的

如下。圖I為本發(fā)明診斷換檔流程示意 圖2為正常換檔流程示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。一種純電動汽車用兩檔機械式自動變速器換檔控制方法，包括有變速器控制單元TCU、用于驅(qū)動換檔執(zhí)行機構的換檔電機和監(jiān)測換檔過程中同步器接合套位置的位移傳感器，換檔具體方法包括
1)等待換檔信號，接收到換檔信號后轉為步驟2)；
2)進入摘檔控制，TCU控制換檔電機運轉，摘檔完成后進入步驟3)；
3)換檔電機停止工作，整車控制器ECU控制驅(qū)動電機進行調(diào)速，調(diào)速完成后轉入步驟
4)；
4)進入掛檔控制，T⑶控制換檔電機開始運轉，T⑶通過位移傳感器判斷是否已經(jīng)掛檔完畢，若位移傳感器輸出信號達到目標檔位掛上所對應的值，則換檔電機停止工作，若位移傳感器輸出信號未達到目標檔位掛上所對應的值，則繼續(xù)掛檔，直到位移傳感器輸出信號達到目標檔位掛上所對應的判斷值；
其特征在于，汽車啟動后，TCU記錄當前檔位狀態(tài)下，位移傳感器的輸出值a I ;TCU接收到換檔信號后，判斷是否為第一次換檔，若不是，則步驟4)進入正常掛檔行程；若是，則步驟4)中所述掛檔行程還包括以下步驟
4-1) T⑶通過位移傳感器的輸出值判斷掛檔是否到位，若到位，則延遲^后，進入步驟4-2);若沒有到位，則進入步驟4-3)；4-2 )TCU根據(jù)換檔電機實時電流信號判斷換檔電機是否堵轉，若產(chǎn)生堵轉信號，則進入步驟4-4);若沒有產(chǎn)生堵轉信號，則TCU將傳感器故障碼設置為1，換檔電機繼續(xù)運轉掛檔，直到產(chǎn)生堵轉信號，進入步驟4-4)；
4-3) TCU根據(jù)換檔電機實時電流信號判斷換檔電機是否堵轉，若產(chǎn)生堵轉信號，則TCU將傳感器故障碼設置為1，進入步驟4-4);若沒有產(chǎn)生堵轉信號，則繼續(xù)掛檔，進入步驟4-1)；
4-4)換檔電機停止工作，T⑶記錄當前檔位下位移傳感器的輸出值α 2，若傳感器故障碼為I，進入修正步驟4-5)；
4-5)利用α 和α 2對位移傳感器進行標定，修正控制程序中相應檔位是否在檔判的斷范圍，修正完成后，T⑶將傳感器故障碼置O。

本發(fā)明所述的位移傳感器作用于同步器接合套，可以判斷出同步器接合套當前位置，在汽車領域中，驅(qū)動電機的動力輸出經(jīng)過變速器輸入軸、同步器接合套、目標檔位齒輪畐O、變速器輸出軸、傳動軸的路線傳遞至汽車車輪，帶動汽車前進。位移傳感器通過輸出電壓值告知TCU當前同步器接合套的位置，TCU從而判斷出汽車摘檔和掛檔過程是否完成。例如同步器接合套位于檔位I時，位移傳感器輸出-5V電壓，同步器接合套位于檔位2時，位移傳感器輸出5V電壓，同步器接合套在摘檔和掛檔過程中，位移傳感器輸出電壓在-5V至5V之間。TCU控制換檔電機掛檔，換檔電機保持運轉，帶動同步器接合套移動，TCU監(jiān)控位移傳感器的輸出值，在位移傳感器輸出值達到-5V或5V值時，TCU根據(jù)程序判斷掛檔過程已經(jīng)完成，即同步器接合套已經(jīng)運轉到掛檔的極限位置，T⑶命令換檔電機停止工作。當同步器接合套運轉到極限位置后，若換檔電機繼續(xù)轉動，同步器接合套已經(jīng)無法繼續(xù)運動，此時換檔電機就會產(chǎn)生堵轉信號，即換檔電機的實時電流會在極短的時間內(nèi)
顯著升高。在診斷換檔過程中，根據(jù)位移傳感器的輸出信號和電機堵轉信號來判斷目標檔位是否掛上時，可能出現(xiàn)四種情況
情況一，由位移傳感器輸出的信號判斷出目標檔位未掛上，換檔電機也沒有堵轉；
情況二，由位移傳感器輸出的信號判斷出目標檔位未掛上，但換檔電機發(fā)生堵轉；
情況三，由位移傳感器輸出的信號判斷出目標檔位已經(jīng)掛上，并且經(jīng)過時間后，換檔電機沒有堵轉；
情況四，由位移傳感器輸出的信號判斷出目標檔位已掛上，并且經(jīng)過u時間后，換檔電機發(fā)生堵轉。其中，考慮到實際換檔過程中，對目標檔位是否到位的判斷是一個小的值域范圍，即在正常情況下，TCU通過位移傳感器的輸出信號判斷出目標檔位已掛上，但此時換檔電機實際上還可以帶動同步器接合套前進一小段距離才會發(fā)生者堵轉。以升檔為例，目標檔位2檔的判斷范圍假設為+4. 9V至+5V，即位移傳感器輸出信號為+5V時，表示同步器接合套已經(jīng)運動到底，無法繼續(xù)前進，換檔電機若繼續(xù)工作則會發(fā)生堵轉；而在實際判斷過程中，當位移傳感器輸出信號大于+4. 9V后T⑶就認為2檔已經(jīng)掛上，此時換檔電機實際上還可以帶動同步器接合套向前運動相當于位移傳感器輸出信號增加O. IV的距離，即換檔電機不會立刻發(fā)生堵轉。因此，為避免TCU出現(xiàn)對位移傳感器信號是否漂移的誤判，在情況三和情況四中，當TCU判斷完位移傳感器輸出信號后，應經(jīng)過時間Δ 后，再進行判斷換檔電機是否堵轉。ΔΙ是根據(jù)換檔電機帶動的同步器接合套的移動速度和目標檔位是否到位的值域判斷范圍所代表的同步器接合套實際前進距離所決定的，它取決于具體的變速器和換檔電機的參數(shù)。在四種情況中，若發(fā)生情況二，即傳感器輸出信號小于+4. 9V，但換檔電機已經(jīng)堵轉，或發(fā)生情況三，即傳感器輸出信號大于+4. 9V并經(jīng)過時間Δ ,換檔電機還沒有堵轉，則說明傳感器信號產(chǎn)生漂移，需要進行修正；若發(fā)生情況一，即傳感器輸出信號小于+4. 9V并且換檔電機還未堵轉，則說明掛檔過程還未結束，繼續(xù)掛檔；若發(fā)生情況四，即傳感器輸出信號大于+4. 9V并經(jīng)過時間Λ ,換檔電機堵轉，則說明傳感器信號正常，無需修正。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中?！?br> 權利要求
1.一種純電動汽車用兩檔機械式自動變速器換檔控制方法，所述自動變速器包括有變速器控制單元TCU、用于驅(qū)動換檔執(zhí)行機構的換檔電機和監(jiān)測換檔過程中同步器接合套位置的位移傳感器，換檔具體方法包括 1)等待換檔信號，接收到換檔信號后轉為步驟2)； 2)進入摘檔控制，TCU控制換檔電機運轉，摘檔完成后進入步驟3)； 3)換檔電機停止工作，整 車控制器ECU控制驅(qū)動電機進行調(diào)速，調(diào)速完成后轉入步驟4)； 4)進入掛檔控制，T⑶控制換檔電機開始運轉，T⑶通過位移傳感器判斷是否已經(jīng)掛檔完畢，若位移傳感器輸出信號達到目標檔位掛上所對應的值，則換檔電機停止工作，若位移傳感器輸出信號未達到目標檔位掛上所對應的值，則繼續(xù)掛檔，直到位移傳感器輸出信號達到目標檔位掛上所對應的判斷值； 其特征在于，汽車啟動后，TCU記錄當前檔位狀態(tài)下，位移傳感器的輸出值a I ;TCU接收到換檔信號后，判斷是否為第一次換檔，若不是，則步驟4)進入正常掛檔行程；若是，則步驟4)中所述掛檔行程還包括以下步驟 4-1) T⑶通過位移傳感器的輸出值判斷掛檔是否到位，若到位，則延遲ΔΙ后，進入步驟4-2);若沒有到位，則進入步驟4-3)； 4-2 )TCU根據(jù)換檔電機實時電流信號判斷換檔電機是否堵轉，若產(chǎn)生堵轉信號，則進入步驟4-4);若沒有產(chǎn)生堵轉信號，則TCU將傳感器故障碼設置為1，換檔電機繼續(xù)運轉掛檔，直到產(chǎn)生堵轉信號，進入步驟4-4)； 4-3) TCU根據(jù)換檔電機實時電流信號判斷換檔電機是否堵轉，若產(chǎn)生堵轉信號，則TCU將傳感器故障碼設置為1，進入步驟4-4);若沒有產(chǎn)生堵轉信號，則繼續(xù)掛檔，進入步驟4-1)； 4-4)換檔電機停止工作，T⑶記錄當前檔位下位移傳感器的輸出值α 2，若傳感器故障碼為I，進入修正步驟4-5)； 4-5)利用α 和α 2對位移傳感器進行標定，修正控制程序中相應檔位是否在檔判的斷范圍，修正完成后，T⑶將傳感器故障碼置O。
2.如權利要求I所述的一種純電動汽車用兩檔機械式自動變速器換檔控制方法，其特征在于，所述步驟2)中摘檔行程包括有 2-1)驅(qū)動電機從力矩模式切換為自由模式，力矩模式下驅(qū)動電機輸出動力，自由模式下驅(qū)動電機停止輸出動力； 2-2)換檔電機控開始運轉，通過位移傳感器的判斷摘檔是否完成。
3.如權利要求2所述的一種純電動汽車用兩檔機械式自動變速器換檔控制方法，其特征在于，步驟2)中判斷摘檔是否完成的判斷方法為位移傳感器的輸出值用于記錄同步器接合套的當前位置狀態(tài)，通過位移傳感器的輸出值可以判斷同步器接合套是接合狀態(tài)或脫離狀態(tài)，同步器接合套處于脫離狀態(tài)下時，即檔位到達空位，摘檔完成。
4.如權利要求I所述的一種純電動汽車用兩檔機械式自動變速器換檔控制方法，其特征在于，步驟3)中驅(qū)動電機調(diào)速的方法為根據(jù)汽車當前運行速度和目標檔位傳動比計算出目標檔位對應結合齒輪的轉速，并以此為目標轉速對驅(qū)動電機進行調(diào)速控制。
5.如權利要求I所述的一種純電動汽車用兩檔機械式自動變速器換檔控制方法，其特征在于，正常掛檔行程包括有驅(qū)動電機切換為自由模式，力矩模式下驅(qū)動電機輸出動力，自由模式下驅(qū)動電機停止輸出動力；換檔電機開始運轉，進行掛檔，通過位移傳感器判斷掛檔是否結束。·
全文摘要
一種用于純電動汽車兩檔機械式自動變速器換檔控制的方法，在汽車每次啟動后的第一次換檔時，不僅以位移傳感器信號來判斷目標檔位是否掛上，同時也加入了換檔電機的堵轉信號來進行控制，從而判斷位移傳感器是否發(fā)生信號漂移，并標定其輸出值，以及時修正控制程序中對相應檔位是否在檔的數(shù)值判斷范圍。它可以在每次駕駛車輛時，都對位移傳感器進行一次診斷，在產(chǎn)生信號漂移現(xiàn)象后，及時進行修正，減小信號漂移對換檔過程的影響，以提高整個換檔過程的精確性和可靠性。
文檔編號F16H61/32GK102889375SQ20121042691
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權日2012年10月31日
發(fā)明者胡建軍, 陳曦, 李濤, 吉毅 申請人:重慶大學