動態電流補償的製作方法

2023-05-08 08:13:51

相關申請的交叉引用

本申請請求於2014年10月22日遞交的美國非臨時專利申請no.14/520,963的權益，其通過引用被合併，如其被完全陳述。

本公開涉及具有自動變速器的機動車輛，以及尤其，涉及主要目的用於機動車輛的自動變速器的流體系統中的螺線管(solenoid)驅動閥。

背景技術：

自動變速器包括多個液壓操作的摩擦裝置，諸如離合器和制動器，液壓被有選擇地施加至摩擦裝置以便使摩擦裝置接合或脫離。摩擦裝置負責執行自動變速器中的各種功能，諸如傳動比選擇、換擋等等。

在電子控制變速器(ect)中，這些摩擦裝置通過計算機系統或控制單元(例如變速器控制單元(tcu))及各種傳感器和螺線管來控制。ect已經被熟知用於改善變速器變速點的控制，具有較少突然換擋和改善的換擋平穩性。此外，ect的靈活性允許更好的適應不斷變化的條件。

在基本ect設計中，多個傳感器監控車輛的各種特性，諸如車輛的速度、齒輪位置選擇、引擎速度、節氣門位置、轉矩變換器速度/鎖、車輪滑移、溫度等等。控制單元接收來自各種傳感器的信號並通過一個或多個流體控制螺線管來根據該信息進行操作。

螺線管是具有固定行程範圍的線性電機。在ect中，螺線管可以被用於操作活塞和閥門以精確控制液壓流體壓力或流量。ect系統的螺線管接收來自控制單元的電輸入(通常是電流)並將該電能量轉換成機械能，以通過提供輸出壓力量來機械地開啟和關閉螺線管閥，其中輸出壓力量是電輸入量的函數。輸出壓力轉而被用於控制摩擦裝置。

輸出壓力量和特定電流之間的關係通過特徵化而被建立。該關係可能包括各種誤差，例如，螺線管重複性的變化、控制單元重複性的變化、摩擦、腐蝕等等。螺線管提供的輸出壓力的變化或不精確度可能降低換擋品質，即，可能導致突然換擋或換擋平穩性的降低。具有對螺線管開啟的嚴格的、精確的及可重複的控制是非常重要的，這轉而允許通過應用精確的液壓流體量來對換擋點進行嚴格的、精確的和可重複的控制。因此，期望提供表徵螺線管的改善方法以及用於提供更精確的電流命令以響應於命令電流傳送嚴格且準確的壓力輸出的改善方法。

技術實現要素：

描述了用於表徵具有電流補償的流體控制螺線管的方法。電流命令被發送至所述流體控制螺線管。所述電流命令指示與將被施加至所述螺線管的期望的流體輸出壓力有關的期望的電流值。針對施加至螺線管的期望電流值，在與所述流體控制螺線管相關聯的閥處測量實際流體輸出壓力。實際電流接收值還在所述流體控制螺線管處被測量。然後應用後處理。與所述實際流體輸出壓力有關的補償電流值基於所述電流命令和所述實際電流接收值之間的差異而被確定。還描述了動態電流補償的方法。

附圖說明

圖1是傳統變速器控制電路的圖；

圖2是傳統變速器控制過程的圖；

圖3是用於表徵變速器或引擎中螺線管的現有技術方法的流程圖；

圖4是從圖3中描述的方法得到的壓力-電流關係的圖示；

圖5是圖4圖示的放大圖；

圖6是作為表徵過程中考慮的tcu或ecu的原始電流誤差的圖示；

圖7是用於表徵具有電流補償的螺線管的方法的流程圖；

圖8是從圖7中所述方法得到的壓力-電流關係的圖示；

圖9是圖8的圖示的放大圖；

圖10是用於在其預期使用期間動態校準螺線管的方法的流程圖；以及

圖11是能夠進行動態電流補償的變速器控制電路的圖。

具體實施方式

圖1是傳統變速器控制電路的圖。應該注意的是，圖1的傳統變速器控制電路僅被用於說明性目的，以及本發明並不限制於這種傳統變速器控制電路並且可以在用於壓力控制系統(例如，液壓或氣動)的任何變速器或引擎電路中實踐。參考圖1，這裡示出動力系統計算機102、變速器控制單元(tcu)105、多個變排放螺線管(variablebleedsolenoid)110a-n、以及變速器泵130。儘管變排放螺線管被描繪，但是任何類型的螺線管可以被使用。類似地，儘管高流量滑閥被描繪，但是任何類型的閥可以被使用。此外，相同的設計可以被用引擎控制電路中，補充用於引擎控制單元(ecu)的tcu和用於引擎泵的變速器泵。

在變速器操作期間，傳動計算機102監控某些車輛操作參數，諸如車輛的速度、齒輪位置選擇、引擎速度、節氣門位置、轉矩變換器速度/鎖、車輪滑移、溫度等等，以及作為應答，在車輛操作期間的某些時間向tcu105發送執行某些功能的命令，例如，齒輪改變。tcu105以開環控制來操作以將一個或多個電流命令信號提供給相應的變排放螺線管110a-n以激勵它們。每個變排放螺線管110a-n與高流量滑閥115a-n相關聯，每個高流量滑閥控制至關聯的變速器離合器120a-n的液壓。

圖2是傳統變速器控制過程的圖。參考圖2，在步驟210處，tcu接收來自動力系統計算機的用於相應的離合器中至少一者的壓力命令。在步驟210處，tcu計算命令電流信號以實現壓力命令所指示的期望壓力。所計算的命令電流信號使用用於流體溫度的查找表或特徵表和用於流體壓力的查找表和特徵表而被確定。在步驟215處，tcu將所述電流施加至相應螺線管中的至少一者。

查找表或特徵表提供輸出壓力量和特定電流之間的關係。查找表或特徵表通過螺線管特徵化而被建立。圖3是用於表徵變速器或引擎中螺線管的現有技術方法的流程圖。參考圖3，用於表徵變速器或引擎的現有技術方法通過從最小電流值(amin)至最大電流值(amax)來掃描電流而開始。這可以通過從tcu或ecu向螺線管發送增量式增加的電流命令而被完成。螺線管接收增加的電流命令並基於命令的特定的電流量來提供輸出壓力。在步驟305處，開始所述方法，期望的電流等於amin。在步驟310處，期望的電流被從tcu或ecu的控制單元發送至螺線管。在步驟315處，作為所命令的電流的結果，螺線管傳送對應的壓力輸出。該輸出壓力然後被測量並記錄。在步驟320處，如果所命令的電流等於amax，則所述方法在步驟330處完成。如果所命令的電流不等於amax，則在步驟325處電流被增量式增加並且所述方法繼續直至所述電流等於amax。所述方法然後按照相反方向被應用(未示出)，其中電流然後按照相反方向被掃描，即從amax至amin。這可以通過從tcu或ecu向螺線管發送增量式減小的電流命令來完成。針對從amax至amin增量式減小的電流命令的對應的壓力輸出如上所述被測量和記錄。得到的數據對(即，所命令的電流值和對應的壓力值)然後被存儲為特徵點。數據值可以被存儲在查找表或特徵表中。

從tcu或ecu發送的增量式電流命令可以包括直接有關於tcu或ecu的固有誤差，其可以在特徵化期間被考慮進入最終記錄的輸出壓力。例如，tcu或ecu可以命令300ma以實現期望的壓力；然而所接收的電流可以僅僅是295ma或可以是305ma。這可能導致螺線管施加的壓力太低或太高。該固有誤差可能是螺線管重複性變化、摩擦、系統洩露、滑閥間隙變化等等的結果。

圖4是從應用圖3中所描述的現有技術方法得到的壓力-電流關係的圖示。曲線圖的第一軸對應於以千帕(kpa)為單位測量的壓力範圍。曲線圖的第二軸對應於以安培(a)為單位測量的電流值的範圍。電流可以是與最大電流的百分比(例如，0％至100％，或0.0至1.0)。參考圖4，如上所述，電流首先被從0.000a(amin)至1.000a(amax)掃描。當電流被從0.000a至1.000a掃描時，壓力從大約525kpa至0kpa減小。電流然後按照反方向從1.000a至0.000a被掃描。當電流被從1.000a至0.000a掃描時，壓力從大約0kpa至525kpa增加。在本示例中，掃描電流命令以10ma增量來進行。這並不意圖用於限制，並且應該注意的是，可以使用任何電流增量。還應該注意的是，對於相同電流值，繪製的增加和減小的電流掃描之間的變化可能由滯後引起。特徵點405a-n基於每個電流掃描期間特定電流值處所記錄的壓力值來確定。這些特徵點可以被用於創建特徵查找表，以用於確定有關於不同期望壓力的多個期望電流，其轉而可以被用於實施期間的校準。圖4中對應於特徵點405a-n的示例特徵表在以下表1中被示出。

表1：示例特徵表

用於增加的和減小的期望壓力的單獨查找表也可以被使用。例如，增加的壓力表可以在期望壓力大於先前施加的壓力時被使用。可替代地，降低的壓力表可以在期望壓力小於先前施加的壓力時被使用。查找表可以被零件製造商用於校準ecu或tcu以提供正確電流命令來獲得各種期望壓力輸出。

圖5是圖4圖示的放大圖。如圖5中所示，當電流按照兩個方向(即增加的和減小的)被掃描時，所得到的增量數據點不是平滑的，但是在兩個方向上顯示輕微的波動。這些波動可能直接有關tcu或ecu的固有誤差造成的，其在特徵化期間被考慮進入最終記錄的輸出壓力。

圖6是被考慮進入特徵化過程的tcu或ecu的原始電流誤差的圖示。曲線圖的第一軸對應於命令的電流值的範圍。曲線圖的第二軸對應於通過測量在螺線管處實際接收的電流以及將該測量與命令電流相比較所確定的命令電流的誤差。如圖6中所示，誤差的幅度是相當大的，針對命令電流從大約-0.005a至0.005a變動。

如上所述，螺線管提供的輸出壓力的變化或不精確性可以降低換擋品質，即，可能導致突然換擋或換擋平穩性的降低。對螺線管開啟具有嚴格的、精確地和可重複的控制是非常重要的，這轉而允許通過應用嚴格的液壓流體量來實現換擋點的嚴格的、精確地和可重複的控制。通過現在將描述的電流補償方法，可以完成tcu或ecu誤差的消除，以響應於命令電流提供更精確的電流命令來傳送嚴格且精確的壓力輸出。

圖7是本發明優選實施方式的流程圖。參考圖7，描述了表徵變速器或引擎中具有電流補償的螺線管的方法。在步驟705處，開始所述方法，期望電流等於amin。在步驟710處，期望電流從tcu或ecu的控制單元發送至螺線管。在步驟715處，作為命令電流的結果，螺線管傳送對應的壓力輸出。所輸出的壓力然後被測量並記錄。在步驟720處，螺線管處的實際接收電流被測量並記錄。在步驟725處，後處理被應用以削減電流誤差，即，命令電流和實際測量電流的差異。在步驟730，如果命令電流等於amax，則所述方法在步驟740處完成。如果命令電流不等於amax，則在步驟735處電流被增量式增加並且所述方法繼續直至電流等於amax。然後相反方向應用所述方法(未示出)，其中電流然後按照相反方向被掃描，即從amax至amin。這可以通過從tcu或ecu向螺線管發送增量式減小的電流命令來完成。針對從amax至amin的每個減小增量電流命令對應的壓力輸出如上所述被測量和記錄。以相同方式來應用後處理。所得到的數據對(即，補償的電流值和對應的壓力值)然後被存儲為特徵點。該數據值可以被存儲在特徵表中。

在步驟725處的後處理可以使用以下插值公式被實施：

其中，y1是期望壓力，y2是實際測量的壓力，x1是命令電流，以及x2是實際測量的電流。

圖8是從圖7中所描述的方法得到的壓力-電流關係的圖示。曲線圖的第一軸對應於以kpa為單位測量的壓力的範圍。曲線圖的第二軸對應於以a為單位測量的電流值的範圍。電流可以是與最大電流的百分比(例如，0％至100％，或0.0至1.0)。參考圖8，如上所述，電流首先被從0.000a(amin)至1.000a(amax)掃描。當電流被從0.000a至1.000a掃描時，壓力從大約525kpa至0kpa減小。電流然後按照反方向從1.000a至0.000a被掃描。當電流被從1.000a至0.000a掃描時，壓力從大約0kpa至525kpa增加。在本示例中，掃描電流命令以10ma增量來進行。如上所述，針對每個命令電流的實際壓力在螺線管處被測量。後處理被應用以削減電流誤差，即，命令電流和實際測量電流的差異。特徵點805a-n基於根據每個電流掃描期間的後處理的補償電流值處記錄的壓力值而被確定。這些後處理的些特徵點可以被用於創建更嚴格且準確的特徵查找表，以用於確定有關於不同期望壓力的多個期望電流。對應於圖8的示例特徵表在以下表2中被示出。

表2：具有電流補償的示例特徵表

應該注意的是，不具有電流補償的特徵表(表1)和具有電流補償的特徵表(表2)是不同的。在所提供的示例中，具有電流補償的特徵表觀察到3ma＝3kpa的誤差改善。

圖9是圖8的圖示的放大圖。如圖9中所示，當電流在兩個方向上(即，增加的和減小的)被掃描時，所得到的數據點比圖5中所觀察的數據點更平滑。由於電流誤差而導致的輕微波動和振動已經由於圖7中所示的後處理方法而被消除。這些波動是直接有關於tcu或ecu的固有誤差的結果，其被考慮進入特徵化期間最終記錄的輸出壓力。因此，所選擇的特徵點可能包括不精確度。

在其它實施方式中，圖7中所述的方法可以被動態應用。使用超時時，變速器或引擎內的狀況可能退化。例如，部件可能磨損和退化，以及螺線管重複性的變化可能增加。因此期望螺線管在其壽命期間被動態校準以始終如一地實現嚴格的壓力輸出。圖10是用於在預期使用期間動態校準螺線管的方法的流程圖。在步驟1005處，期望電流從tcu或ecu的控制單元發送至螺線管以產生期望的壓力輸出。在步驟1010處，作為命令電流的結果，螺線管傳送對應的壓力輸出。所輸出的壓力然後被測量並記錄。在步驟1015處，螺線管處的實際接收電流被測量並記錄。在步驟1020處，後處理被應用以削減電流誤差，即，命令電流和實際測量電流的差異。基於後處理的結果，在步驟1025處，存儲在tcu或ecu的存儲器中的特徵表或校正信息可以被更新以反映補償的電流值和對應的期望壓力。這轉而將允許以後更嚴格的壓力輸送。

圖11是能夠進行動態電流補償的變速器控制電路的圖。參考圖11，示出動力系統計算機1102、變速器控制單元(tcu)1105、多個電流反饋單元1107a-n、多個變排放螺線管1110a-n、多個高流量滑閥1115a-n、多個變速器離合器1120a-n、以及變速器泵1130。儘管變排放螺線管被描繪，但是任何類型的螺線管可以被使用。類似地，儘管高流量滑閥被描繪，但是任何類型的閥可以被使用。此外，相同的設計可以在引擎控制電路中使用，補充用於引擎控制單元(ecu)的tcu和用於引擎泵的變速器泵。

在變速器的操作期間，動力系統計算機1102監控某些車輛操作參數，諸如車輛的速度、齒輪位置選擇、引擎速度、節氣門位置、轉矩變換器速度/鎖、車輪滑移、溫度等等，以及作為應答，在車輛操作期間的某些時間向tcu1105發送執行某些功能的命令，例如，齒輪改變。tcu1105以開環控制來操作以將一個或多個電流命令信號提供給相應的變排放螺線管1110a-n以激勵它們。每個變排放螺線管1110a-n與高流量滑閥1115a-n相關聯，每個高流量滑閥控制至關聯的變速器離合器1120a-n的液壓。當tcu1105接收來自動力系統計算機1102的壓力命令時，tcu基於壓力命令中指示的期望壓力計算命令電流以應用至螺線管。如上參考圖2所述，所計算的命令電流信號使用針對流體溫度的查找表或特徵表和針對流體壓力的查找表或特徵表而被確定。當電流被應用至相應的螺線管1110a-n時，相關聯的電流反饋單元1107a-n將測量相應的螺線管1110a-n處應用的實際電流並將該測量反饋給tcu1105。如果需要調節，則tcu1105將一起使用該反饋和實際測量的輸出壓力以動態地調節查找表或特徵表。

儘管以上按照特殊組合描述了特徵和元素，但是本領域技術人員將理解的是，每個特徵或元素可以單獨使用或以與其它特徵和元素的任何組合來使用。