車輛起步時的無離合器合檔方法以及合檔控制系統的製作方法
2023-10-27 03:46:57 2
專利名稱：車輛起步時的無離合器合檔方法以及合檔控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種車輛起步時的無離合器合檔方法以及合檔控制系統。
背景技術：
在傳統的內燃機車輛中通常具有離合器，在換檔之前斷開離合器，在換 檔之後重新接合離合器。在離合器斷開過程中會出現行車動力的中斷，並且 在離合器重新接合時還會出現車輛的衝擊，影響車輛駕乘的舒適性。
在可以由電機驅動行駛的車輛中，例如電動汽車或者混合動力車中，由 於可以方便地對電機進行調速，因此可以採用一種無離合器的換檔方法。
例如，CN1974262A公開了一種電機驅動汽車無離合器變速系統，該系 統包括驅動電機、機械式多檔位變速器、驅動電機控制器以及變速器控制器。 在需要換檔時，變速器控制器將換檔信號發送給驅動電機控制器，由驅動電 機控制器控制驅動電機的轉矩和轉速，使變速器的第一軸和第二軸轉速匹 配，從而實現平順換檔。
在行車過程中，由於電機的轉速可以精確調節，因此上述方法通常可以 達到較好的換檔效果。但是，在車輛從靜止狀態開始起步時，變速器有可能 不在一個確定的檔位上。例如，在車輛行駛過程中，在換檔的同時對車輛進 行制動(如遇到緊急情況)，可能會使車輛停止之後變速器不在任何一個確 定的檔位上。因此，在車輛起步時首先需要將變速器合到一個確定的目標檔 位上。在此合檔過程中，由於電機處於靜止狀態，變速器的第一軸上的齒輪 和第二軸上的齒輪之間存在固定的相位差。如果該相位差正好滿足合檔時的 相位要求，則變速器能順利地合到目標檔位，然後啟動電機，驅動車輛起步。 然而，該相位差在大部分情況下不能夠滿足上述要求，從而不能順利地完成合檔。
在上述相位差不能滿足合檔要求的情況下，為了實現合檔，則換檔或合 檔執行機構(例如換檔電機)需要不斷地增加撥檔力，對變速器的第一軸產 生連續的撞擊，使第一軸由於不斷受到撞擊而逐漸地轉過一定的角度，最終 使上述相位差滿足合檔要求以完成合檔。但是，由於電機的轉子與變速器的 第一軸連接，該轉子在靜止時的慣量大，使轉子轉動所需的起步力矩也較大， 因此換檔執行機構需要以較大的力對變速器第一軸進行不斷的撞擊。因此， 在該過程中會產生大量的噪音和振動，並且還會大大縮短變速器的使用壽 命，尤其是變速器中用於撥檔的同步器的使用壽命。
發明內容
因此，本發明的一個目的是提供一種車輛起步時的無離合器合檔方法， 該方法能夠容易地使變速器的第一軸上的齒輪和第二軸上的齒輪之間的相 位差滿足合檔要求，從而順利地實現合檔，並且基本上不會產生噪音和振動， 並且不會影響同步器的使用壽命。
為了實現上述目的，本發明提供一種車輛起步時的無離合器合檔方法， 該方法包括如下步驟
(a) 檢測變速器的當前檔位；
(b) 判斷變速器的當前檔位是否處於目標檔位，如果處於目標檔位， 則控制電機來驅動車輛起步，如果不處於目標檔位，則執行下面的步驟；
(c) 控制合檔執行機構以恆定的合檔力執行合檔操作；
(d) 檢測步驟(c)中的合檔操作是否成功，如果合檔成功，則控制電 機來驅動車輛起步，如果合檔失敗，則控制電機來驅動變速器的第一軸轉動 一個角度；
(e) 重複執行上述步驟(c) - (d)，直到變速器合檔成功並由電機驅動車輛起步。
在車輛開始起步時，首先判斷變速器是否處於目標檔位。在有些情況下， 變速器在車輛從靜止狀態開始起步時有可能不在一個確定的目標檔位上。此 時，通過控制合檔執行機構以恆定的合檔力進行合檔操作。如果合檔不成功， 則表明變速器的第一軸上的齒輪與第二軸上的齒輪之間存在相位差，且該相 位差不滿足合檔要求。此時，由電機控制器控制電機來驅動變速器的第一軸 轉過一個預定的角度，用以消除上述相位差或者使相位差滿足合檔要求。然 後重複執行上述合檔操作，之後再次啟動電機，直到合檔成功，使變速器處 於預定的目標檔位上。
在此方法中，在合檔失敗時，合檔執行機構不需要以逐漸增大的合檔力 來強行合檔，因此不會對變速器產生撞擊，從而不會產生噪音和振動，也不 會影響變速器正常的使用壽命。
本發明的另一個目的是提供一種車輛起步時的無離合器合檔控制系統， 該系統包括
變速器控制器，被配置為發送變速器的當前檔位信號到電機控制器；和 電機控制器，被配置為接收當前檔位信號並根據當前檔位信號判斷當前檔位 是否處於目標檔位，如果處於目標檔位則控制電機來驅動車輛起步，如果不 處於目標檔位則發送合檔信號到變速器控制器；其中，
所述變速器控制器還被配置為當接收到來自電機控制器的合檔信號 時，控制合檔執行機構以恆定的合檔力執行合檔操作，檢測合檔操作是否成 功，並發送合檔成功信號或合檔失敗信號到電機控制器；
所述電機控制器還被配置為當接收到來自變速器控制器的合檔成功信 號時，控制電機來驅動車輛起步，而當接收到來自變速器控制器的合檔失敗 信號時，控制電機來驅動變速器的第一軸轉動一個角度，然後再次發送合檔 信號到變速器控制器。通過該系統進行合檔操作時，不會對變速器產生撞擊，從而不會產生噪 音和振動，也不會影響變速器正常的使用壽命。
圖1是根據本發明一種實施方式的車輛起步時的無離合器合檔方法的流 程圖。
圖2是根據本發明一種實施方式的車輛起步時的無離合器合檔控制系統 的框圖。
具體實施例方式
圖1是根據本發明一種實施方式的車輛起步時的無離合器合檔方法的流
程圖。如圖1所示，本發明的車輛起步時的無離合器合檔方法包括如下步驟
(a) 檢測變速器的當前檔位；
(b) 判斷變速器的當前檔位是否處於目標檔位，如果處於目標檔位， 則控制電機來驅動車輛起步，如果不處於目標檔位，則執行下面的步驟；
(c) 控制合檔執行機構以恆定的合檔力執行合檔操作；
(d) 檢測步驟(c)中的合檔操作是否成功，如果合檔成功，則控制電 機來驅動車輛起步，如果合檔失敗，則控制電機來驅動變速器的第一軸轉動 一個角度；
(e) 重複執行上述步驟(c) - (d)，直到變速器合檔成功並由電機驅動 車輛起步。
在本發明中，車輛優選是可以由電機驅動行駛或起步的電動汽車或者混 合動力車。
在本發明，電機直接與變速器的第一軸(輸入軸)機械連接，將動力輸 入到變速器中。變速器的第二軸(輸出軸)用於將來自電機的動力輸出以驅動車輛起步或行駛。所述變速器優選為機械式自動變速器。所述合檔執行機 構優選由合檔電機驅動。所述合檔執行機構可以採用現有的結構， 一般包括 合檔撥叉、撥塊、合檔軸等。
下面通過具體的實施例對本發明的車輛起步時的合檔方法進行詳細說明。
首先判斷車速是否為零，如果車速不為零，則表明車輛並不滿足從靜止 狀態開始起步的情況，因此不執行本發明的方法。
如果車速為零，則變速箱控制器判斷變速箱是否處於確定的目標檔位 上。如果變速箱處於確定的目標檔位上，則直接由電機驅動車輛起步，合檔 程序結束。如果變速箱不在確定的目標檔位上，則檢測加速踏板信號。如果 加速踏板被踩下，則表明車輛開始起步，這時進入合檔狀態。
首先，變速器控制器控制合檔執行機構以恆定的合檔力執行合檔操作， 以便使變速器處於確定的目標檔位。如果合檔成功，則變速器處於目標檔位， 由電機驅動車輛起步，合檔程序結束。如果合檔失敗，則表明變速器第一軸 上的齒輪與第二軸上的齒輪之間存在相位差且該相位差不滿足合檔要求，此 時停止合檔操作，合檔執行機構停止，而不是嘗試用更大的合檔力繼續執行 合檔操作。變速器控制器將合檔失敗的信號發送給電機控制器。
在電機控制器收到上述合檔失敗的信號之後，電機控制器控制電機啟 動，以驅動變速器的第一軸轉過一個預定的角度，以消除上述相位差或者使 相位差滿足合檔要求，然後停止電機。
所述預定的角度優選由電機控制器輸出的脈寬調製控制信號確定。所述
脈寬調製控制信號的佔空比優選為5% 10%。所述脈寬調製控制信號的加 載時間為優選為10毫秒 100毫秒。
電機停止之後，再次執行上述合檔操作。此時，如果上述相位差己經消 除或者相位差滿足合檔要求，則變速器可以順利合檔。如果相位差仍然不滿足合檔要求，則合檔失敗，然後重複執行由電機使變速器的第一軸轉過一定 角度的步驟，然後再次執行合檔操作，直到合檔成功。
如上所述，在合檔執行機構的合檔操作中，合檔執行機構始終以恆定大 小的合檔力(正常合檔時的合檔力)執行合檔操作，從而避免了在合檔不成 功時不斷增大合檔力以嘗試合檔所造成的一些問題，例如產生噪音和振動， 以及對變速器造成損害。
因此，通過本發明的方法，在合檔執行機構合檔失敗後，由電機控制器 向電機輸出脈寬調製控制信號，並選擇合適的佔空比和加載時間，使得在短 時間內進行反覆合檔，直到合檔成功，因此不會產生振動和噪音，也不會對 變速器造成任何損害。
圖2是根據本發明一種實施方式的車輛起步時的無離合器合檔控制系統 的框圖。
如圖2所示，本發明的一種車輛起步時的無離合器合檔控制系統包括
變速器控制器，被配置為發送變速器的當前檔位信號到電機控制器；和電機 控制器，被配置為接收當前檔位信號並根據當前檔位信號判斷當前檔位是否 處於目標檔位，如果處於目標檔位則控制電機來驅動車輛起步，如果不處於 目標檔位則發送合檔信號到變速器控制器；其中，
所述變速器控制器還被配置為當接收到來自電機控制器的合檔信號 時，控制合檔執行機構以恆定的合檔力執行合檔操作，檢測合檔操作是否成 功，並發送合檔成功信號或合檔失敗信號到電機控制器；
所述電機控制器還被配置為當接收到來自變速器控制器的合檔成功信
號時，控制電機來驅動車輛起步，而當接收到來自變速器控制器的合檔失敗 信號時，控制電機來驅動變速器的第一軸轉動一個角度，然後再次發送合檔 信號到變速器控制器。
所述變速器控制器可以包括檔位傳感器，用於檢測變速器的當前檔位，並將該當前檔位信號發送給電機控制器。所述變速器的第一軸轉動的所述角 度優選由電機控制器輸出的脈寬調製控制信號確定。所述脈寬調製控制信號 的佔空比優選為5% 10%;所述脈寬調製控制信號的加載時間優選為10 毫秒 100毫秒。
因此，使用本發明的合檔系統，在合檔執行機構合檔失敗後，由電機控 制器向電機輸出脈寬調製控制信號，並選擇合適的佔空比和加載時間，使得 在短時間內進行反覆合檔，直到合檔成功，因此不會產生振動和噪音，也不 會對變速器造成任何損害。
本發明的合檔控制系統的其它附加技術特徵與上述針對合檔方法的附 加技術特徵相同，因此不再重複說明。
權利要求
1、一種車輛起步時的無離合器合檔方法，該方法包括如下步驟(a)檢測變速器的當前檔位；(b)判斷變速器的當前檔位是否處於目標檔位，如果處於目標檔位，則控制電機來驅動車輛起步，如果不處於目標檔位，則執行下面的步驟；(c)控制合檔執行機構以恆定的合檔力執行合檔操作；(d)檢測步驟(c)中的合檔操作是否成功，如果合檔成功，則控制電機來驅動車輛起步，如果合檔失敗，則控制電機來驅動變速器的第一軸轉動一個角度；(e)重複執行上述步驟(c)-(d)，直到變速器合檔成功並由電機驅動車輛起步。
2、 根據權利要求1所述的無離合器合檔方法，其中所述變速器的第一 軸轉動的所述角度由電機控制器輸出的脈寬調製控制信號確定。
3、 根據權利要求2所述的無離合器合檔方法，其中所述脈寬調製控制 信號的佔空比為5。％ 10%;所述脈寬調製控制信號的加載時間為10毫秒 100毫秒。
4、 根據權利要求1所述的無離合器合檔方法，其中所述變速器為機械 式自動變速器。
5、 根據權利要求4所述的無離合器合檔方法，其中所述合檔執行機構 由合檔電機驅動。
6、 一種車輛起步時的無離合器合檔控制系統，該系統包括變速器控制器，被配置為發送變速器的當前檔位信號到電機控制器；和電機控制器，被配置為接收當前檔位信號並根據當前檔位信號判斷當前 檔位是否處於目標檔位，如果處於目標檔位則控制電機來驅動車輛起步，如 果不處於目標檔位則發送合檔信號到變速器控制器；其中，所述變速器控制器還被配置為當接收到來自電機控制器的合檔 信號時，控制合檔執行機構以恆定的合檔力執行合檔操作，檢測合檔操作是 否成功，並發送合檔成功信號或合檔失敗信號到電機控制器；所述電機控制器還被配置為當接收到來自變速器控制器的合檔成功信 號時，控制電機來驅動車輛起步，而當接收到來自變速器控制器的合檔失敗 信號時，控制電機來驅動變速器的第一軸轉動一個角度，然後再次發送合檔 信號到變速器控制器。
7、 根據權利要求6所述的無離合器合檔控制系統，其中所述變速器控 制器包括檔位傳感器，用於檢測變速器的當前檔位，並將該當前檔位信號發 送給電機控制器。
8、 根據權利要求6所述的無離合器合檔控制系統，其中所述變速器的 第一軸轉動的所述角度由電機控制器輸出的脈寬調製控制信號確定。
9、 根據權利要求8所述的無離合器合檔控制系統，其中所述脈寬調製 控制信號的佔空比為5% 10%;所述脈寬調製控制信號的加載時間為10 毫秒 100毫秒。
10、 根據權利要求6所述的無離合器合檔控制系統，其中所述變速器為 機械式自動變速器。
全文摘要
一種車輛起步時的無離合器合檔方法，包括(a)檢測變速器的當前檔位；(b)判斷變速器的當前檔位是否處於目標檔位，如果處於目標檔位，則控制電機來驅動車輛起步，如果不處於目標檔位，則執行下面的步驟；(c)控制合檔執行機構以恆定的合檔力執行合檔操作；(d)檢測步驟(c)中的合檔操作是否成功，如果合檔成功，則控制電機來驅動車輛起步，如果合檔失敗，則控制電機來驅動變速器的第一軸轉動一個角度；(e)重複執行上述步驟(c)-(d)，直到變速器合檔成功並由電機驅動車輛起步。合檔執行機構不需要以逐漸增大的合檔力強行合檔，因此不會產生噪音和振動以及影響變速器的使用壽命。還提供一種車輛起步時的無離合器合檔控制系統。
文檔編號F16H61/32GK101451612SQ20071019590
公開日2009年6月10日 申請日期2007年12月4日 優先權日2007年12月4日
發明者凱 劉, 楠 劉, 吳巧巧, 徐應物, 湯小華, 銘 鬱, 劍 龔 申請人:比亞迪股份有限公司