换挡协同控制方法及相关设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种换挡协同控制方法及控制装置、自动变速器控制系统、汽车，获取随时更新的当前挡位和当前扭矩挡位，以及需求挡位；根据初始当前挡位和需求挡位确定目标挡位，以及由初始当前挡位至目标挡位对应的换挡类型和目标挡位对应的每个离合器的状态；根据随时更新的当前挡位和当前扭矩挡位、换挡类型、目标挡位、每个离合器的状态确定发动机在换挡过程中的扭矩控制状态和每个离合器控制状态，并将其输出。通过发动机和每个离合器的协同控制，最终完成换挡过程；以及通过发动机和每个离合器的协同控制，使得发动机和每个离合器在换挡过程中的控制状态结合分析，可以保证离合器在换挡过程中冲击小，发动机输出扭矩平稳，提高换挡品质。
【专利说明】换挡协同控制方法及相关设备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车【技术领域】，更具体地说，涉及一种换挡协同控制方法及控制装置、 自动变速器控制系统、汽车。
【背景技术】
[0002] 随着汽车工业的发展，自动变速汽车越来越受到消费者的青睐。相比手动变速汽 车需要频繁的换挡操作、易使驾驶员疲劳、影响行驶安全而言，自动变速汽车操纵轻便、具 有良好的自适应性，大大提高了发动机和传动系统的使用寿命。
【发明内容】
[0003] 有鉴于此，本发明提供一种换挡协同控制方法及控制装置、自动变速器控制系统、 汽车，通过该方法及相关设备，确定发动机在换挡过程中的扭矩控制状态和每个离合器控 制状态，进而通过发动机和离合器的协同控制，完成换挡过程。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0005] -种换挡协同控制方法，包括：
[0006] S1、获取随时更新的当前挡位和当前扭矩挡位，以及需求挡位；
[0007] S2、根据初始当前挡位和所示需求挡位确定目标挡位，以及由所述初始当前挡位 至目标挡位对应的换挡类型和所述目标挡位对应的每个离合器的状态；
[0008] S3、根据随时更新的当前挡位和当前扭矩挡位、换挡类型、目标挡位、每个离合器 的状态确定发动机在换挡过程中的扭矩控制状态和每个离合器控制状态；
[0009] S4、将所述扭矩控制状态和每个离合器控制状态输出。
[0010] 优选的，所述步骤S2包括：
[0011] S21、根据所述初始当前挡位和需求挡位判断是否需要换入或换出空挡，若是，则 所述目标挡位为所述需求挡位，所述换挡类型为空挡换挡类型，并根据所述需求挡位确定 每个离合器的状态；若否，则进入步骤S22 ;
[0012] S22、判断所述初始当前挡位至需求挡位是否为简单换挡类型，若是，则所述目标 挡位为所述需求挡位，所述换挡类型为简单换挡类型，并根据所述需求挡位确定每个离合 器的状态；若否，则进入步骤S23 ;
[0013] S23、判断所述初始当前挡位至需求挡位是否适合跳挡，若是，则所述目标挡位为 所跳挡位，所述换挡类型为简单换挡类型，并根据所述需求挡位确定每个离合器的状态；若 否，则所述需求挡位失败，所述目标挡位为所述初始当前挡位。
[0014] 优选的，所述步骤S3包括：
[0015] S31、判断所述目标挡位是否为所述初始当前挡位，若是，则保持所述每个离合器 控制状态不变；若否，则判断所述换挡类型为简单换挡类型，进入步骤S32 ;
[0016] S32、判断结合离合器时是否会导致发动机熄火，若是或不确定，则分离的离合 器SP0FF，结合的离合器FILL，并进入步骤S33 ;若否，则分离的离合器ETG，结合的离合器 FILL ；
[0017] S33、判断结合的离合器FILL是否结束，若是，则分离的离合器DTK，结合的离合器 TP ;若否，则保持所述每个离合器的控制状态不变；
[0018] S34、判断现阶段的当前扭矩挡位是否与所述目标挡位相对应，若是，则分离的离 合器DTN，结合的离合器SP0N，并请求所述发动机降扭；若否，则保持所述每个离合器的控 制状态不变；
[0019] S35、判断现阶段的当前挡位是否等于所述目标挡位，若是，则分离的离合器DTN， 结合的离合器Lock UP ;若否，则保持每个离合器的控制状态和发动机的控制状态不变。
[0020] 优选的，所述步骤S32中判断结合离合器时不会导致发动机熄火包括：
[0021] 当所述目标挡位对应的滑差范围为大于500rpm时，或者，所述目标挡位对应的滑 差范围为-15rmp?500rmp、且所述发动机的扭矩大于-10Nm时，结合离合器不会导致所述 发动机熄火。
[0022] 优选的，所述步骤S32中判断结合离合器时导致发动机熄火包括：
[0023] 当所述目标挡位对应的滑差范围为-lOOOrmp?-15rmp、且所述发动机的扭矩小 于-10Nm时，或者，所述目标挡位对应的滑差范围为小于-lOOOrmp时，结合离合器会导致所 述发动机熄火。
[0024] 优选的，所述步骤S32中判断结合离合器时不确定是否导致发动机熄火包括：
[0025] 当所述目标挡位对应的滑差范围为-lOOOrmp?-15rmp、且所述发动机的扭矩大 于10Nm时，或者，所述目标挡位对应的滑差范围为15rmp?500rmp、且所述发动机的扭矩小 于-10Nm时，无法确定结合离合器是否会导致所述发动机熄火。
[0026] 优选的，在所述步骤S34中：
[0027] 根据现阶段的扭矩挡位对应的滑差在结合的离合器SP0N时间内瞬间变大的情 况，请求所述发动机降扭。
[0028] 一种换挡协同控制装置，包括：
[0029] 获取单元，获取随时更新的当前挡位和当前扭矩挡位，以及需求挡位；
[0030] 离合器状态确定单元，用于根据初始当前挡位和需求挡位确定目标挡位，以及由 所述初始当前挡位至目标挡位对应的换挡类型和所述目标挡位对应的每个离合器的状 态；
[0031] 离合器和发动机控制状态确定单元，用于根据随时更新的当前挡位和当前扭矩挡 位、换挡类型、目标挡位、每个离合器的状态确定发动机在换挡过程中的扭矩控制状态和每 个离合器控制状态；以及，
[0032] 输出单元，用于将所述扭矩控制状态和每个离合器控制状态输出。
[0033] -种自动变速器控制系统，包括上述的换挡协同控制装置。
[0034] 一种汽车，包括上述的自动变速器控制系统。
[0035] 与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：
[0036] 本发明所提供的换挡协同控制方法及控制装置、自动变速器控制系统、汽车，获取 随时更新的当前挡位和当前扭矩挡位，以及需求挡位；根据初始当前挡位和需求挡位确定 目标挡位，以及由初始当前挡位至目标挡位对应的换挡类型和目标挡位对应的每个离合器 的状态；根据随时更新的当前挡位和当前扭矩挡位、换挡类型、目标挡位、每个离合器的状 态确定发动机在换挡过程中的扭矩控制状态和每个离合器控制状态，并将其输出。通过发 动机和每个离合器的协同控制，最终完成换挡过程；以及通过发动机和每个离合器的协同 控制，使得发动机和每个离合器在换挡过程中的控制状态结合分析，可以保证离合器在换 挡过程中冲击小，发动机输出扭矩平稳，提高换挡品质。
【专利附图】
【附图说明】
[0037] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0038] 图1为本申请实施例提供的一种换挡协同控制方法的流程图；
[0039] 图2为本申请实施例提供的一种确定每个离合器的状态的方法流程图；
[0040] 图3为本申请实施例提供的一种确定发动机的扭矩控制状态和离合器控制状态 的方法流程图；
[0041] 图4a和4b为本申请实施例提供的发动机扭矩控制状态和离合器控制状态的示意 图；
[0042] 图5为图4a或4b中A至D阶段发动机扭矩判断示意图；
[0043] 图6为本申请实施例提供的一种换挡协同控制装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0044] 正如【背景技术】所述，随着汽车工业的发展，自动变速汽车越来越受到消费者的青 睐。自动变速汽车操纵轻便、具有良好的自适应性，大大提高了发动机和传动系统的使用寿 命。
[0045] 基于此，本发明提供了一种换挡协同控制方法，包括：
[0046] S1、获取随时更新的当前挡位和当前扭矩挡位，以及需求挡位；
[0047] S2、根据初始当前挡位和所示需求挡位确定目标挡位，以及由所述初始当前挡位 至目标挡位对应的换挡类型和所述目标挡位对应的每个离合器的状态；
[0048] S3、根据随时更新的当前挡位和当前扭矩挡位、换挡类型、目标挡位、每个离合器 的状态确定发动机在换挡过程中的扭矩控制状态和每个离合器控制状态；
[0049] S4、将所述扭矩控制状态和每个离合器控制状态输出。
[0050] 本发明还提供了一种换挡协同控制装置，包括：
[0051] 获取单元，获取随时更新的当前挡位和当前扭矩挡位，以及需求挡位；
[0052] 离合器状态确定单元，用于根据初始当前挡位和需求挡位确定目标挡位，以及由 所述初始当前挡位至目标挡位对应的换挡类型和所述目标挡位对应的每个离合器的状 态；
[0053] 离合器和发动机控制状态确定单元，用于根据随时更新的当前挡位和当前扭矩挡 位、换挡类型、目标挡位、每个离合器的状态确定发动机在换挡过程中的扭矩控制状态和每 个离合器控制状态；以及，
[0054] 输出单元，用于将所述扭矩控制状态和每个离合器控制状态输出。
[0055] 本发明还提供了一种自动变速器控制系统，包括上述换挡协同控制装置。
[0056] 相应的，本发明还提供了一种汽车，包括上述的自动变速器控制系统。
[0057] 本发明所提供的换挡协同控制方法及控制装置、自动变速器控制系统、汽车，获取 随时更新的当前挡位和当前扭矩挡位，以及需求挡位；根据初始当前挡位和需求挡位确定 目标挡位，以及由初始当前挡位至目标挡位对应的换挡类型和目标挡位对应的每个离合器 的状态；根据随时更新的当前挡位和当前扭矩挡位、换挡类型、目标挡位、每个离合器的状 态确定发动机在换挡过程中的扭矩控制状态和每个离合器控制状态，并将其输出。通过发 动机和每个离合器的协同控制，最终完成换挡过程；以及通过发动机和每个离合器的协同 控制，使得发动机和每个离合器在换挡过程中的控制状态结合分析，可以保证离合器在换 挡过程中冲击小，发动机输出扭矩平稳，提高换挡品质。以上是本发明的核心思想，为使本 发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】 做详细的说明。
[0058] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以 采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的 情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0059] 其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表 示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应 限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0060] 本申请实施例提供了一种换挡协同控制方法，通过发动机的扭矩控制和离合器的 控制协同合作，以达到换挡的过程，提高换挡品质。具体参考图1所示，为本申请实施例提 供的一种换挡协同控制方法的流程图，其中，
[0061] 换挡协同控制方法包括：
[0062] S1、获取随时更新的当前挡位和当前扭矩挡位，以及需求挡位；
[0063] 在换挡过程中，每个阶段的当前挡位和当前扭矩挡位是不同的，因此需要随时获 取更新的当前挡位和当前扭矩挡位，以保证换挡的效率。其中，需求挡位即为换挡策略通过 分析判断得出的一种预选挡位。
[0064] S2、根据初始当前挡位和所示需求挡位确定目标挡位，以及由所述初始当前挡位 至目标挡位对应的换挡类型和所述目标挡位对应的每个离合器的状态；
[0065] 为了方便对本申请进行说明，后续内容均以4挡和5挡进行具体描述。4自由度 AT变速器具有4个湿式离合器（C1、C2、C3、C4)和1个制动器（B1)，其中，每个挡位对应的 离合器的状态是不同的，例如4挡时，B1和C1为分离状态，而C2、C3和C4为结合状态；5挡 时，B1和C3为分离状态，而Cl、C2和C4为结合状态。
[0066] 在进行换挡时，当获取初始当前挡位和需求挡位后，首先要确定目标挡位，目标挡 位即为最终换挡后的挡位。而后根据由初始当前挡位至目标挡位确定换挡类型和目标挡位 对应的离合器的状态。
[0067] 具体的，参考图2所示，为本申请实施例提供的一种确定每个离合器的状态的方 法流程图，包括：
[0068] S21、根据所述初始当前挡位和需求挡位判断是否需要换入或换出空挡，若是，则 所述目标挡位为所述需求挡位，所述换挡类型为空挡换挡类型，并根据所述需求挡位确定 每个离合器的状态；若否，则进入步骤S22 ;
[0069] 首选根据初始当前挡位和需求挡位判断是否为换入或换出空挡，若是，则目标挡 位确定，即为需求挡位。具体的需要根据初始当前挡位的离合器状态和需求挡位的离合器 状态进行判断，如果在初始当前挡位的离合器状态和需求挡位的离合器状态之间只有一个 离合器结合，或者只有一个离合器分离时，那么换挡可以实现，可以确定目标挡位为需求挡 位；进而可以确定换挡类型为空挡换挡类型，即为只有一个离合器结合，或者只有一个离合 器分离的类型，以及确定了目标挡位对应的每个离合器的状态。
[0070] 如果判断出在初始当前挡位的离合器状态和需求挡位的离合器状态之间不是只 有一个离合器结合，或者只有一个离合器分离时，那么就需要进行后续的判断。
[0071] S22、判断所述初始当前挡位至需求挡位是否为简单换挡类型，若是，则所述目标 挡位为所述需求挡位，所述换挡类型为简单换挡类型，并根据所述需求挡位确定每个离合 器的状态；若否，则进入步骤S23 ;
[0072] 换挡类型分为空挡换挡类型和简单换挡类型，其中，空挡换挡类型即为上述的换 挡时只有一个离合器结合或者只有一个离合器分离的类型；而简单换挡类型为一个离合器 结合和一个离合器分离的类型。简单换挡类型根据相邻挡位之间的离合器的状态得出：在 顺序换挡或者间隔换挡时，仅需要一个换挡元件结合，而一个换挡元件分离即可完成换挡 过程，而其他3个换挡元件的状态保持不变，处于完全分离或者完全结合的状态，在短时间 的换挡过程中其传递的扭矩保持不变。因此，换挡过程即为结合的离合器和分离的离合器 之间的扭矩交换过程。
[0073] 当在步骤S21中确定为不是空挡换挡类型时，需要根据离合器的状态判断是否为 简单换挡类型，若是，则确定目标挡位即为需求挡位，确定了每个离合器的状态；若不是，则 还需要后续的再次判断分析。
[0074] S23、判断所述初始当前挡位至需求挡位是否适合跳挡，若是，则所述目标挡位为 所跳挡位，所述换挡类型为简单换挡类型，并根据所述需求挡位确定每个离合器的状态；若 否，则所述需求挡位失败，所述目标挡位为所述初始当前挡位。
[0075] 在S22中判断换挡类型不为简单换挡类型时，即由初始当前挡位至需求挡位所需 要结合或分离的离合器不止一个时，首先考虑是否适合跳挡，如4 - 1挡过程中有两个离合 器结合，两个离合器分离，不符合简单换挡类型；而由于4 - 3,4 - 2均满足简单换挡类型， 并且优选的采用就近降挡原则，所以目标档位等于3挡。
[0076] S3、根据随时更新的当前挡位和当前扭矩挡位、换挡类型、目标挡位、每个离合器 的状态确定发动机在换挡过程中的扭矩控制状态和每个离合器控制状态；
[0077] 扭矩控制状态和每个离合器控制状态即为由初始当前挡位至目标挡位时，控制发 动机扭矩变化和控制每个离合器变化的过程，通过将发动机和离合器协同控制，完成换挡 过程。
[0078] 具体的，结合图3和4a、4b对扭矩控制状态和离合器控制状态进行说明，图3为本 申请实施例提供的一种确定发动机的扭矩控制状态和离合器控制状态的方法流程图，图4a 和4b为本申请实施例提供的发动机扭矩控制状态和离合器控制状态的示意图（图4a为加 油门由4至5升档示意图，图4b为加油门由5至4降挡示意图）。
[0079] 包括步骤：
[0080] S31、判断所述目标挡位是否为所述初始当前挡位，若是，则保持所述每个离合器 控制状态不变；若否，则判断所述换挡类型为简单换挡类型，进入步骤S32 ;
[0081] 首先根据目标挡位和初始当前挡位是否相等，判断是否进入换挡过程。如果相等， 则每个离合器的控制状态保持不变。如果不相等，则判断换挡类型为简单换挡类型后，进入 换挡过程。
[0082] S32、判断结合离合器时是否会导致发动机熄火，若是或不确定，则分离的离合 器SP0FF，结合的离合器FILL，并进入步骤S33 ;若否，则分离的离合器ETG，结合的离合器 FILL ；
[0083] 进入换挡过程后，结合的离合器首先进入充油阶段（FILL)，并需要判断结合的离 合器对发动机熄火的影响。本申请实施例优选的判断方法为通过目标挡位对应的滑差和发 动机的扭矩进行判断，其中，目标挡位对应的滑差计算方法为：
[0084]
【权利要求】
1. 一种换挡协同控制方法，其特征在于，包括： 51、 获取随时更新的当前挡位和当前扭矩挡位，以及需求挡位； 52、 根据初始当前挡位和所示需求挡位确定目标挡位，以及由所述初始当前挡位至目 标挡位对应的换挡类型和所述目标挡位对应的每个离合器的状态； 53、 根据随时更新的当前挡位和当前扭矩挡位、换挡类型、目标挡位、每个离合器的状 态确定发动机在换挡过程中的扭矩控制状态和每个离合器控制状态； 54、 将所述扭矩控制状态和每个离合器控制状态输出。
2. 根据权利要求1所述的换挡协同控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括： 521、 根据所述初始当前挡位和需求挡位判断是否需要换入或换出空挡，若是，则所述 目标挡位为所述需求挡位，所述换挡类型为空挡换挡类型，并根据所述需求挡位确定每个 离合器的状态；若否，则进入步骤S22 ; 522、 判断所述初始当前挡位至需求挡位是否为简单换挡类型，若是，则所述目标挡位 为所述需求挡位，所述换挡类型为简单换挡类型，并根据所述需求挡位确定每个离合器的 状态；若否，则进入步骤S23 ; 523、 判断所述初始当前挡位至需求挡位是否适合跳挡，若是，则所述目标挡位为所跳 挡位，所述换挡类型为简单换挡类型，并根据所述需求挡位确定每个离合器的状态；若否， 则所述需求挡位失败，所述目标挡位为所述初始当前挡位。
3. 根据权利要求2所述的换挡协同控制方法，其特征在于，所述步骤S3包括： 531、 判断所述目标挡位是否为所述初始当前挡位，若是，则保持所述每个离合器控制 状态不变；若否，则判断所述换挡类型为简单换挡类型，进入步骤S32 ; 532、 判断结合离合器时是否会导致发动机熄火，若是或不确定，则分离的离合器 SPOFF，结合的离合器FILL，并进入步骤S33 ;若否，则分离的离合器ETG，结合的离合器 FILL ； 533、 判断结合的离合器FILL是否结束，若是，则分离的离合器DTK，结合的离合器TP ; 若否，则保持所述每个离合器的控制状态不变； 534、 判断现阶段的当前扭矩挡位是否与所述目标挡位相对应，若是，则分离的离合器 DTN，结合的离合器SPON，并请求所述发动机降扭；若否，则保持所述每个离合器的控制状 态不变； 535、 判断现阶段的当前挡位是否等于所述目标挡位，若是，则分离的离合器DTN，结合 的离合器Lock UP ;若否，则保持每个离合器的控制状态和发动机的控制状态不变。
4. 根据权利要求3所述的换挡协同控制方法，其特征在于，所述步骤S32中判断结合离 合器时不会导致发动机熄火包括： 当所述目标挡位对应的滑差范围为大于500rpm时，或者，所述目标挡位对应的滑差范 围为-15rmp?500rmp、且所述发动机的扭矩大于-10Nm时，结合离合器不会导致所述发动 机熄火。
5. 根据权利要求3所述的换挡协同控制方法，其特征在于，所述步骤S32中判断结合离 合器时导致发动机熄火包括： 当所述目标挡位对应的滑差范围为-lOOOrmp?-15rmp、且所述发动机的扭矩小 于-10Nm时，或者，所述目标挡位对应的滑差范围为小于-lOOOrmp时，结合离合器会导致所 述发动机熄火。
6. 根据权利要求3所述的换挡协同控制方法，其特征在于，所述步骤S32中判断结合离 合器时不确定是否导致发动机熄火包括： 当所述目标挡位对应的滑差范围为-lOOOrmp?-15rmp、且所述发动机的扭矩大于 10Nm时，或者，所述目标挡位对应的滑差范围为15rmp?500rmp、且所述发动机的扭矩小 于-10Nm时，无法确定结合离合器是否会导致所述发动机熄火。
7. 根据权利要求3所述的换挡协同控制方法，其特征在于，在所述步骤S34中： 根据现阶段的扭矩挡位对应的滑差在结合的离合器SP0N时间内瞬间变大的情况，请 求所述发动机降扭。
8. -种换挡协同控制装置，其特征在于，包括： 获取单元，获取随时更新的当前挡位和当前扭矩挡位，以及需求挡位； 离合器状态确定单元，用于根据初始当前挡位和需求挡位确定目标挡位，以及由所述 初始当前挡位至目标挡位对应的换挡类型和所述目标挡位对应的每个离合器的状态； 离合器和发动机控制状态确定单元，用于根据随时更新的当前挡位和当前扭矩挡位、 换挡类型、目标挡位、每个离合器的状态确定发动机在换挡过程中的扭矩控制状态和每个 离合器控制状态；以及， 输出单元，用于将所述扭矩控制状态和每个离合器控制状态输出。
9. 一种自动变速器控制系统，其特征在于，包括权利要求8所述的换挡协同控制装置。
10. -种汽车，其特征在于，包括权利要求9所述的自动变速器控制系统。
【文档编号】F16H61/04GK104089002SQ201410310600
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】鲁曦, 范维栋, 李强, 王帅, 辛彩云 申请人:盛瑞传动股份有限公司