自動變速器動力降擋返回控制方法研究

夏洪彬

自動變速器動力降擋返回控制方法研究

夏洪彬

（哈爾濱東安汽車發動機制造有限公司技術中心，黑龍江 哈爾濱 150060）

當發生換擋意圖改變時，為提高駕駛性與換擋響應性，需要及時根據目標擋位變化實時調整控制電流，快速響應換擋。文章從換擋控制原理開始分析，研究某6速液力自動變速器換擋控制方法，根據各個動力降檔階段的控制方法的不同分別進行策略對應。根據實車驗證，此方法能夠平穩快速響應檔位變化。

自動變速器；換擋意圖轉移；控制方法；降擋

前言

目前，自動變速器在中國的發展非常迅速，不僅自動變速器核心零部件是中國企業發展的弱項，自動變速器控制系統更是被開發公司壟斷，而且其中很多關鍵控制技術都被封裝為黑盒子，根本無法得到關鍵技術。本文所涉及內容就是自動變速器核心的換擋控制技術。

自動變速器是根據駕駛員控制的油門、剎車，并結合當前的整車狀態來自行計算出合適的擋位，并根據相應的計算結果，自動變速器控制單元對自動變速器內部的執行單元實時控制，保證能夠自動控制換擋。

在汽車產業高速發展的今天，對自動變速器的換擋質量要求越來越高，自動變速器不僅僅是能夠自動完成換擋控制，還要求面對各種各樣的工況都要能夠保證換擋的平順性。本文對換擋控制中的油門反復變化下的換擋返回控制進行介紹。

1 變速器結構

本文對某6速液力自動變速器的換擋返回控制進行介紹。包括一個普通行星機構、一個拉維納行星機構、三個離合器（C1、C2、C3）、兩個制動器（B1、B2）和一個單向離合器（F1）。

1—輸入軸；2—簡單行星外齒圈；3—簡單行星排太陽輪；4—行星輪；5—行星架；6—拉維納小太陽輪；7—拉維納大太陽輪；8—拉維納行星輪；9—拉維納公共行星輪；10—拉維納行星架；11—C2離合器轂；12—拉維納外齒圈；13—傳動驅動齒輪；14—傳動從動齒輪；15—輸出軸；

2 不帶單項離合器的擋位決策與控制

不帶單項離合器的換擋包含目標擋位是1擋的所有換擋類型。

自動變速器擋位決策，主要是根據油門與車速，找到換擋線上對應的目標擋位來實現擋位決策[1]。當駕駛員在某一油門下駕駛車輛在實際擋位4擋行駛，突然踩下較大油門時，根據圖 2 車速不變油門變大，會穿越降擋線，自動變速器控制單元內部會根據穿越的換擋線，計算出新的目標擋位3擋，自動變速器控制單元換擋執行控制部分根據新的目標擋位實施換擋控制。

圖2 換檔線

當駕駛員在踩下大油門后，自動變速器控制單元已經執行降擋的換擋過程中，如果此時松開油門踏板，因根據圖2車速不變，油門信號變為0 ，會穿越升擋線，自動變速器控制單元內部會根據穿越的換擋線計算出更新的目標擋位4擋。

因自動變速器控制單元當前正在換擋過程中如果因駕駛員操作出現新的目標擋位，早期的控制方法是需要等到第一個換擋換完即4擋降3擋換擋完成，再進行3擋升4擋的換擋控制，這樣會導致換擋響應慢，變速器不能實時根據駕駛員的操作進行換擋，影響駕駛體驗。

現根據正常的換擋過程，將換擋過程分為充油階段、轉速相階段、扭矩相階段和結束階段，正常的換擋過程邏輯圖如圖3。在換擋過程中，這四個階段都有可能出現新的目標擋位，將原來的換擋過程打斷。

圖3 4擋降3擋控制邏輯圖

2.1 充油階段返回控制

在換擋充油階段觸發新的目標擋位，充油階段未發生實質性質的換擋，僅進行了結合側的預充油和分離側的壓力預降低，返回控制時，分離側按斜率分段提升至換擋前的電流；結合側電流直接釋放。整個過程輸入軸轉速穩定無變化。

圖4 4擋降3擋充油階段返回控制邏輯圖

2.2 速度相階段返回控制

圖5 4擋降3擋速度相返回控制邏輯圖

在換擋速度相階段觸發新的目標擋位，換擋過程已經實質發生，分離側已開始PID控制，結合側依然保持充油狀態，返回控制時，分離側此時更換PID控制目標，通過PID控制保證換擋平順，結合側因僅為離合器預充油狀態，直接釋放即可。

2.3 扭矩相和結束階段換擋控制

在換擋扭矩相和結束階段因換擋過程基本已完成，同時考慮如連續的進行速度相控制離合器滑磨產熱較大，容易燒蝕離合器，故不考慮在這兩個階段進行返回控制。待換擋完成后，在開始控制新的換擋過程。

3 帶單項離合器的檔位決策與控制

根據變速器結構可以看出，在B2制動器位置還存在單項離合器F1。有通常情況下降1擋的換擋過程中，不需要自動變速器控制單元再控制結合側B2動作，僅靠單向離合器與控制C1離合器動作就可以實現降1擋控制。

換擋打斷時機與不帶單項離合器的換擋過程時機一致，在換擋不同進程時刻，通過控制油門，以實現2擋降1擋過程為例，在換擋中不同階段進行返回控制。

圖6 2擋降1擋控制邏輯圖

3.1 充油階段返回控制

帶單項離合器的降擋過程中，因沒有結合側控制，僅進行分離側的控制，在速度相之前的階段均視為不帶單向離合器換擋過程中的充油階段。

在發出換擋返回指令后，控制分離側按斜率提升至安全范圍。

圖7 2擋降1擋充油階段返回控制邏輯圖

3.2 速度相階段返回控制

在速度相階段發生換擋返回，控制分離側PID目標，按升檔的PID目標對換擋過程進行控制，保證換擋的平順性。

3.3 扭矩相和結束階段換擋控制

在換擋扭矩相和結束階段同不帶單項離合器換擋控制部分，不允許返回控制，需等待換擋結束后，再開始新的返回控制。

圖8 2擋降1擋速度相返回控制邏輯圖

4 實車測試

在實車上測試次工況，渦輪轉速變化平滑，換擋迅速、無沖擊。

圖9 實車2檔降1檔速返回換檔圖

圖10 實車4檔降3檔速返回換檔圖

5 結束語

綜上所述，在發生踩油門降擋換擋過程中因收油門發生換擋返回時，通過主動控制，能夠達到預期需求的駕駛性與響應性。

[1] 余志生.汽車理論:第5版[M].北京:機械工業出版社,2013.

Research on Control Method of Power on Down Shifting Return of Automatic Transmission

XIA Hongbin

( Center of Technology, Harbin Dongan Automotive Engine Manufacturing Co., Ltd., Heilongjiang Harbin 150060 )

When the shifting intention changes, in order to improve the drivability and shift responsiveness, it is necessary to adjust the control current in real time according to the change of the target gear and respond to the shift quickly.This article starts with the analysis of the shift control principle, study the shift control method of a 6-speed hydraulic automatic transmissionand carries out strategy correspondence according to the different control methods of eachpower on down shift stage.According to the actual vehicle verification, this method can smoothly and quickly respond to gear changes.

Automatic transmission; Shifting intention changes; Control method; Down shift

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1671-7988(2021)22-72-03

U463.212

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1671-7988(2021)22-72-03

CLC NO.:U463.212

夏洪彬（1987—），男，本科，工程師，就職于哈爾濱東安汽車發動機制造有限公司技術中心，研究方向：自動變速器控制策略開發。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.022.018