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CN101353042B - 配备有机械伺服传动装置的车辆的控制方法 - Google Patents

配备有机械伺服传动装置的车辆的控制方法 Download PDF

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CN101353042B
CN101353042B CN2008101276009A CN200810127600A CN101353042B CN 101353042 B CN101353042 B CN 101353042B CN 2008101276009 A CN2008101276009 A CN 2008101276009A CN 200810127600 A CN200810127600 A CN 200810127600A CN 101353042 B CN101353042 B CN 101353042B
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法布里齐奥·阿米萨诺
切萨雷·索拉
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Magneti Marelli Powertrain SpA
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Abstract

一种配备有机械伺服传动装置的车辆的控制方法，包括：在内燃发动机启动时，检验校准存储器是否含有离合器的可传动性函数和/或变速装置中齿轮接合和齿轮选择的有效位置；如果校准存储器不含有离合器的可传动性函数和/或变速装置中齿轮接合和齿轮选择的有效位置，给驾驶员发送开始第一自校准步骤的信号，在此期间驾驶员必须使内燃发动机保持开启且使车辆保持静止状态；在第一自校准步骤中由驾驶员自动选择和接合变速装置中的所有齿轮若干次以测定变速装置中齿轮接合和齿轮选择的有效位置；在第一自校准步骤中由驾驶员自动使离合器脱离和接合空转状态的变速装置以测定离合器的接合起始点；和在第一自校准步骤终点，给驾驶员发送该终点的信号。

Description

配备有机械伺服传动装置的车辆的控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制配备有机械伺服传动装置的车辆的方法。
背景技术
机械伺服传动装置正变得越来越普及。除了驾驶员操作的离合器踏板以及变速杆被相应的电子或液压伺服控制器替代之外，机械伺服传动装置与传统类型的手动传动装置具有类似的结构。
在使用机械伺服传动装置时，驾驶员仅需要操作(例如，使用布置在驾驶杆的相对侧的两根控制杆)传动装置控制单元，以转换至更高级的齿轮或更低级的齿轮，传动装置控制单元就通过作用发动机以及作用与离合器和变速装置(gearchange)相连的伺服控制器两者进行自动的齿轮变换。
通常，机械伺服传动装置包括三个分开的液压作动器(actuator)，以及三个位置传感器，所述液压作动器驱动离合器的接合/脱离、齿轮的接合/脱离，以及齿轮选择，所述三个位置传感器与所述三个液压作动器关联，以探测离合器的位置、齿轮接合/脱离的位置，以及齿轮选择的位置。所述传动装置控制单元利用由所述位置传感器提供的信号反馈控制液压作动器。
传动装置、液压作动器和位置传感器的机械部件的不可避免的构造公差使得有必要对机械伺服传动装置进行充分的初始校准，以使传动装置控制单元能存储有效的离合器的可传动性函数(transmissibilityfunction)(即，将离合器的各位置与发动机轴和变速装置的主轴之间的离合器传递的扭矩的各个值关联的一对一函数)以及齿轮接合和齿轮选择的有效位置。
目前，车辆的机械伺服传动装置的初始校准要求：车辆一离开生产线，熟练的操作工人就应该将其配备的计算机连接至车辆的传动装置控制单元，以便使传动装置控制单元自身能进行校准操作。因此，车辆的机械伺服传动装置的初始校准是漫长、繁重以及需要熟练的技术人员介入的操作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种配备有机械伺服传动装置的车辆的控制方法，所述控制方法没有上述缺陷，尤其是，所述方法实施简便而经济。
根据本发明，提供了一种车辆的控制方法，所述车辆包括：
一设有传动轴的内燃发动机；
一机械伺服变速装置，所述机械伺服变速装置由至少一个第一伺服控制器驱动；
一伺服离合器，所述伺服离合器由至少一个第二伺服控制器驱动并设在所述传动轴和所述变速装置的主轴之间，以使所述传动轴连接至所述变速装置的主轴以及使所述传动轴从所述变速装置的主轴上分离；
至少一个第一位置传感器，所述第一位置传感器用于探测所述变速装置的位置；
至少一个第二位置传感器，所述第二位置传感器用于探测所述离合器的位置；
一用于控制传动装置的控制单元，所述控制单元设有校准存储器，所述校准存储器设计成用于存储离合器的可传动性函数以及变速装置中齿轮接合和齿轮选择的有效位置；
所述控制方法的特征在于包括如下步骤：
在内燃发动机启动时，检验校准存储器是否含有离合器的可传动性函数和/或变速装置中齿轮接合和齿轮选择的有效位置；
如果校准存储器不含有离合器的可传动性函数和/或变速装置中齿轮接合和齿轮选择的有效位置，给驾驶员发送开始一第一自校准步骤的信号，在此期间，驾驶员必须使内燃发动机保持开启，且使车辆保持静止状态；
在所述第一自校准步骤期间，利用第一伺服控制器并由驾驶员自动地选择和接合变速装置中的所有齿轮若干次，以测定变速装置中齿轮接合和齿轮选择的有效位置；
在所述第一自校准步骤期间，利用第二伺服控制器并由驾驶员自动地使离合器脱离和接合空转状态的变速装置，以测定离合器的接合起始点；以及
在第一自校准步骤的终点，给驾驶员发送第一自校准步骤的终点的信号。
附图说明
本发明现将参照附图进行描述，所述附图图示了本发明实施方案的非限制性实施例，其中：
图1是配备有本发明机械伺服传动装置和实施构成本发明主题的控制方法的车辆的示意性俯视图；以及
图2是图1所示机械伺服传动装置的示意图。
具体实施方式
在图1中，附图标记1表示设有两个前轮2和两个后驱动轮3的汽车的整体，所述后驱动轮3通过伺服传动装置5接受由内燃发动机4产生的扭矩。伺服传动装置5包括一伺服离合器6，所述伺服离合器6容纳在相对于发动机4固定的钟形物内，并设计成将发动机4的传动轴7连接至传动装置轴8，所述传动装置轴8终止于布置在后轴上的伺服变速装置9内。一自闭锁差速器10以级联方式连接至所述伺服变速装置9，一对主动轴11从该自闭锁差速器10出发延伸，所述主动轴11的每一个相对于各个后驱动轮3固定。
汽车1包括一发动机控制单元12(示意性地示出)、一传动装置控制单元13(示意性地示出)，以及一线路14母线(BUS)，所述线路14母线执行CAN(汽车局部网络)协议并延伸至整个汽车1。发动机控制单元12和传动装置控制单元13两者都连接至线路14母线，并因此能通过在线路14母线自身上发送的信息相互通讯。
根据图2中示出的内容，伺服变速装置9包括主轴16和副轴17，所述主轴16以角速度ω1旋转，所述副轴17以角速度ω2旋转，所述伺服变速装置9通过差速器10和该对主动轴11将运动传递至后驱动轮3。所述伺服变速装置9由用于接合/脱离齿轮的伺服控制器18驱动，以及由用于选择齿轮的伺服控制器19驱动；所述伺服控制器18和伺服控制器19可以是电子类型或液压类型，并由传动装置5的控制单元13驱动。
通过插入伺服离合器6，主轴16被连接至传动轴7，所述传动轴7由发动机4驱动旋转，并以角速度ωm旋转。伺服离合器6由伺服控制器20驱动，所述伺服控制器20优选为液压类型，并由传动装置5的控制单元13驱动。
在伺服传动装置5是手动控制的情况下，汽车1的驾驶员以已知的方式向传动装置控制单元13发送进行齿轮改变的请求。在齿轮从当前齿轮改变至后续齿轮期间，控制单元13发出一命令，用于依次执行一系列操作，每一操作都必须在可能完成下一操作之前完成。特别地，执行从当前齿轮改变至后续齿轮的齿轮改变的待完成的系列操作包括：
●切断由发动机4供应的扭矩，以防止传动轴7的角速度ωm急剧而不受控制地增加；
●通过驱动伺服控制器20脱离伺服离合器6；
●通过驱动伺服控制器18脱离当前齿轮；
●通过驱动伺服控制器19选择后续齿轮；
●通过驱动伺服控制器18接合后续齿轮；
●通过驱动伺服控制器20接合伺服离合器6；以及
●恢复由发动机4供应的扭矩。
当汽车从静止状态启动时，上述操作的一些就不再需要，尤其是不需要切断由发动机4供应的扭矩，脱离伺服离合器6和脱离当前齿轮，所述静止状态即是伺服变速装置9在空挡、伺服离合器6通常脱离，以及发动机4空转的状态。
伺服控制器18、19和20由传动装置控制单元13直接驱动。相反，由发动机4供应的扭矩的变化由发动机4的控制单元12在紧随通过线路14母线送达的、来自传动装置控制单元13的具体请求后进行。
根据图2中示出的内容，两个位置传感器21和22与伺服变速装置9关联，以分别用于测定伺服变速装置9的接合/脱离位置和选择位置。此外，一位置传感器23与伺服离合器6关联，以测定伺服离合器6的位置。位置传感器21、22和23直接连接至传动装置控制单元13，所述传动装置控制单元13利用由位置传感器21、22和23提供的信号用于反馈控制伺服控制器18、19和20。
此外，传动装置控制单元13包括一校准存储器24，所述校准存储器24设计成用于存储伺服离合器6的可传动性函数以及伺服变速装置9中齿轮接合和齿轮选择的有效位置。
伺服离合器6的可传动性函数是将伺服离合器6的每一位置与传动轴7和伺服变速装置9的主轴16之间的伺服离合器6传递的扭矩的各个值关联的一对一函数。伺服离合器6的可传动性函数有两个极限点：一个接合起始点，在该点，伺服离合器6开始传递扭矩(即在接合起始点的上游，伺服离合器6不传递任何扭矩，而不论其位置)，以及一个接合点，在该点，伺服离合器6开始完全接合(即在接合点的下游，伺服离合器6传递恒定的扭矩，而不论其位置)。在接合起始点和接合点之间，离合器6的可传动性函数以倾向抛物线状遵循一增长态势。
伺服变速装置9中齿轮接合和齿轮选择的有效位置表示位置传感器21和22在齿轮接合/脱离以及齿轮选择发生的位置的读数。
传动装置控制单元13利用存储在校准存储器24中的信息控制伺服控制器18、19和20，以便考虑伺服传动装置、液压作动器18、19和20，以及位置传感器21、22和23的机械部件的不可避免的制造公差。
在内燃发动机4启动时，传动装置控制单元13检验校准存储器24是否含有伺服离合器6的可传动性函数和/或伺服变速装置9中齿轮接合和齿轮选择的有效位置；如果校准存储器24不含有伺服离合器6的可传动性函数和/或伺服变速装置9中齿轮接合和齿轮选择的有效位置，则传动装置控制单元13确定，这正是内燃发动机4的第一次启动(或内燃发动机4更换伺服传动装置5的部件后的第一次启动)，并启动一自校准过程，所述自校准过程包括一第一自校准步骤和一随后的第二自校准步骤。
起先，传动装置控制单元13检查是否存在错误，即所有的传感器21-23和所有的电磁阀都存在且正确连接；一旦核实没有错误，传动装置控制单元13可开始向伺服控制器18-20发出命令。
最初，传动装置控制单元13从第一自校准步骤的开始给驾驶员发送一信号，在此期间，驾驶员必须使内燃发动机4保持开启，且使汽车1保持静止状态。然后传动装置控制单元13利用伺服控制器18和19并从驾驶员自动地选择和接合伺服变速装置9的所有齿轮若干次，以测定伺服变速装置9中齿轮接合和齿轮选择的有效位置。
一旦以足够的精确性和可重复性测得伺服变速装置9中齿轮接合和齿轮选择的有效位置，在伺服变速装置9处于空转状态下，传动装置控制单元13利用伺服控制器20并由驾驶员自动地脱离和接合伺服离合器6，以测定伺服离合器6的接合起始点。
一旦测得伺服离合器6的接合起始点，传动装置控制单元13就给驾驶员发送一第一自校准步骤的终点的信号，然后一第二自校准步骤的开始的信号，在此期间，驾驶员必须沿着一测试跑道(test run)驾驶汽车1，所述测试跑道具有(envisage)一系列从静止状态的起始点；所述测试跑道可以是一测试轨道或滚轴测试工作台(roller test bench)。
根据一个优选的实施方案，在第一自校准步骤的终点，传动装置控制单元13将伺服离合器6的可传动性函数和/或伺服变速装置9中齿轮接合和齿轮选择的有效位置与在设计阶段储存的相应的期望平均比较值进行比较，以检验在在第一自校准步骤期间测得的值与期望平均比较值不相差太远。如果在第一自校准步骤期间测得的值与期望平均比较值相差太远，则传动装置控制单元13中止自校准过程并发出一可能的机械错误。
在第二自校准步骤期间，传动装置控制单元13在每一齿轮改变时测定伺服离合器6的接合起始点和伺服离合器6的接合点，在从静止状态开始期间，评估接合起始点和接合点之间伺服离合器6的可传动性函数的行为。一旦以足够的精确度和可重复性测得伺服离合器6的可传动性函数，传动装置控制单元13就给驾驶员发送一第二自校准步骤的终点的信号，并终止自校准步骤。
根据一个优选的实施方案，在第一自校准步骤的开始时，在测定伺服离合器6的可传动性函数和/或伺服变速装置9中齿轮接合和齿轮选择的有效位置前，传动装置控制单元13驱动伺服控制器18、19和20一定量的次数；伺服控制器18、19和20的在先驱动的目的在于在继续测量之前安置(settle)伺服传动装置5的结构(mechanics)和伺服控制器18、19和20的结构。
优选地，在第一自校准步骤期间，汽车由驾驶员利用(如果有的话)由自身的伺服控制器驱动的伺服停车制动，或利用汽车1的制动系统自动保持刹车状态。或者，可能会需要驾驶员在第一自校准步骤期间踩住制动踏板。
根据一个优选的实施方案，通过控制设置在汽车1自身的仪表板上的汽车仪器，传动装置控制单元13给驾驶员发送信号(例如通过在显示器上发送文字信息，或通过点亮警告灯的特定组合)。
为了考虑伺服传动装置5的部件的随时间过去的机械磨损以及偏差，传动装置控制单元13在汽车1的寿命期间周期性地升级伺服离合器6的可传动性函数和/或伺服变速装置9中齿轮接合和齿轮选择的有效位置。专利申请EP0856677和EP1201955中给出了用于升级伺服离合器6的可传动性函数的形式的一个实例，所述专利申请并入此处供参考。
上述的控制方法(在传动装置控制单元13中实施)具有许多优点，例如在配备有伺服传动装置5的车辆中实施简易而经济，首先是使得伺服传动装置5的初始校准极其简单和直观。在操作中，一旦汽车1离开生产线，测试者就足以能开启汽车1的发动机4，并在通过汽车仪表面板告知的特定时间间隔后，就可以进行预定的测试运行(沿着真实的回路或使用滚轴测试工作台)。

Claims (8)

1.一种车辆（1）的控制方法，所述车辆（1）包括：
设有传动轴（7）的内燃发动机（4）；
机械伺服变速装置（9），所述机械伺服变速装置（9）由至少一个第一伺服控制器（18，19）驱动；
伺服离合器（6），所述伺服离合器（6）由至少一个第二伺服控制器（20）驱动并设在所述传动轴（7）和所述变速装置（9）的主轴（16）之间，以使所述传动轴（7）连接至所述变速装置（9）的主轴（16）以及使所述传动轴（7）从所述变速装置（9）的主轴（16）上分离；
至少一个第一位置传感器（21，22），所述第一位置传感器（21，22）用于探测所述变速装置（9）的位置；
至少一个第二位置传感器（23），所述第二位置传感器（23）用于探测所述离合器（6）的位置；
用于控制传动装置的控制单元（13），所述控制单元（13）设有校准存储器（24），所述校准存储器（24）设计成用于存储离合器（6）的可传动性函数以及变速装置（9）中齿轮接合和齿轮选择的有效位置；
所述控制方法的特征在于包括如下步骤：
在内燃发动机（4）启动时，检验校准存储器（24）是否含有离合器（6）的可传动性函数和/或变速装置（9）中齿轮接合和齿轮选择的有效位置；
如果校准存储器（24）不含有离合器（6）的可传动性函数和/或变速装置（9）中齿轮接合和齿轮选择的有效位置，给驾驶员发送开始第一自校准步骤的信号，在此期间，驾驶员必须使内燃发动机（4）保持开启，且使车辆（1）保持静止状态；
在所述第一自校准步骤期间，利用第一伺服控制器（18，19）并由驾驶员自动地选择和接合变速装置（9）中的所有齿轮若干次，以测定变速装置（9）中齿轮接合和齿轮选择的有效位置；
在所述第一自校准步骤期间，利用第二伺服控制器（20）并由驾驶员自动地使离合器（6）脱离和接合空转状态的变速装置（9），以测定离合器（6）的接合起始点；以及
在第一自校准步骤的终点，给驾驶员发送第一自校准步骤的终点的信号。
2.根据权利要求1所述的控制方法，进一步包括下述步骤：
在第一自校准步骤的终点，给驾驶员发送第二自校准步骤的开始的信号，在此期间，驾驶员必须沿着一测试跑道驾驶车辆（1），所述测试跑道具有一系列从静止状态的起始点；
在第二自校准步骤期间，测定离合器（6）的接合起始点和离合器（6）的接合点；以及
在第二自校准步骤的终点，给驾驶员发送第二自校准步骤的终点的信号。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，在从第二自校准步骤的静止状态开始期间，评估接合起始点和接合点之间离合器（6）的可传动性函数的行为。
4.根据权利要求1所述的控制方法，进一步包括下述步骤：在第一自校准步骤期间，在测定离合器（6）的可传动性函数和/或变速装置（9）中齿轮接合和齿轮选择的有效位置前，驱动所述第一伺服控制器（18，19）和所述第二伺服控制器（20）一定量的次数。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在第一自校准步骤期间，车辆（1）保持刹车状态。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述车辆（1）由驾驶员自动地通过驱动所述车辆（1）的制动系统保持刹车状态。
7.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，通过驱动设置在车辆（1）自身的仪表板上的车辆（1）仪器，给驾驶员发送信号。
8.根据权利要求1所述的控制方法，进一步包括下述步骤：在车辆（1）的寿命期间，周期性地升级离合器（6）的可传动性函数和/或变速装置（9）中齿轮接合和齿轮选择的有效位置。
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