一种基于前馈PID的自动变速器怠速空挡控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于前馈PID的自动变速器怠速空挡控制方法，能够有效降低装备液力机械式自动变速器的汽车燃油消耗率，同时降低换挡过程中的换挡冲击，提高整车的舒适性。控制方法为：制动踏板位置传感器、油门开度传感器、车速传感器、变速器挡位传感器始终检测汽车的运行状态，TCU对状态做出判断后，通过改变电磁阀压力使低挡离合器分离，同时协调发动机与变速器的控制完成驱动挡到空挡变化。当TCU检测到驾驶员对车辆再次启动意图时，改变电磁阀压力使低挡离合器逐渐接合，完成空挡到驱动挡的变化，完成整个控制过程。本控制方法适用于装备液力机械式自动变速器的汽车，在动力切断过程中协调了发动机怠速系统和变速器的控制，舒适性和燃油经济性较好。

An Idle Shift Control Method of Automatic Transmission Based on Feedforward PID

【技术实现步骤摘要】
一种基于前馈PID的自动变速器怠速空挡控制方法
本专利技术涉及汽车传动领域，具体涉及一种基于前馈PID的自动变速器怠速空挡控制方法。
技术介绍
随着人们生活水平的提高和城市化建设的进程加快，人们越来越依靠汽车出行，这导致城市道路越来越拥堵。人们在选购车辆时越来越注重汽车的舒适性和经济性。装有液力机械式自动变速器的车辆能够降低驾驶员在等红灯或者交通拥堵状况下，由于频繁换挡导致驾驶的疲劳。而且液力机械式自动变速器具有良好的起步性能和对道路的适用性，深受许多驾驶员的喜爱。装备液力机械式自动变速器的汽车，由于发动机与变速器之前没有干式离合器，在变速器未挂入空挡之前始终存在动力传递。一般情况下，在等红灯或者由于前方拥堵导致停车时，驾驶员通过制动踏板将车停止，再次启动时松开制动踏板。当驾驶员踩下制动踏板时，液力变矩器泵轮一直与发动机相连，始终处于驱动状态，而涡轮此时处于静止状态，这就意味着液力变矩器的转速比为0，液力变矩器具有最大的变矩能力。此时液力变矩器涡轮负荷较大，发动机怠速转速较高，整车燃油经济性差。发动机怠速运转过程中产生的振动将通过涡轮之前传递给变速器的机械结构，对驾驶员的换挡过程产生怠速空挡振颤。目前部分公司提出了中位控制方法实现汽车在停车等待过程中由驱动挡向空挡的变化过程，但此过程低档离合器完全分离，导致低档离合器再次接合过程中涡轮转速波动较大，整车舒适性较差。
技术实现思路
本专利技术设计开发了一种基于前馈PID的自动变速器怠速空挡控制方法，本专利技术的专利技术目的之一是通过使用PI控制器和前馈PID控制器提高怠速空挡控制过程中的燃油经济性和整车舒适性。本专利技术的专利技术目的之二是在控制过程对发动机与涡轮转速的差值和目标值进行合理估算，进而提高控制稳定性。本专利技术提供的技术方案为：一种基于前馈PID的自动变速器怠速空挡控制方法，包括：步骤一、监测制动踏板的位置状态、油门踏板的位置状态、整车的行驶速度和自动变速器换挡杆的位置，并且将数据输出；步骤二、整车自动变速箱控制单元接收所述数据并判断，当满足中位控制功能的启用条件或者关闭条件时，所述中位控制功能启用或者关闭；其中，所述启用条件为所述制动踏板位移不为0，所述油门踏板位移为0，所述整车的行驶速度为0和所述自动变速器换挡杆处于驱动挡；所述关闭条件为所述自动变速器换挡杆处于空挡；以及所述制动踏板位移为0，所述油门踏板位移不为0或者所述整车的行驶速度不为0；步骤三、当所述中位控制功能启用时，控制低挡离合器的电磁阀关闭，使所述低挡离合器开始部分分离，同时控制发动机与涡轮转速的差值达到目标值，使所述自动变速器换挡杆实现从驱动挡到空挡的变化；以及当所述中位控制功能关闭时，控制低挡离合器电磁阀开启，使所述低挡离合器接合，使所述自动变速器换挡杆实现从空挡到驱动挡的变化。优选的是，在所述步骤三中，当发动机与涡轮转速的差值在60rpm时，所述低挡离合器开始部分分离。优选的是，所述目标值为50rpm。优选的是，所述制动踏板的位置状态使用制动踏板位置传感器进行监测；所述油门踏板的位置状态使用油门开度传感器进行监测；所述整车的行驶速度使用车速传感器及逆行监测；以及所述自动变速器换挡杆的位置使用变速器挡位传感器进行监测。优选的是，在所述步骤三中，根据所述低挡离合器的压力PI调节，控制控制发动机与涡轮转速的差值达到目标值。优选的是，在所述步骤三中，控制控制发动机与涡轮转速的差值包括控制发动机怠速系统减少发动机空气进气量。优选的是，所述低挡离合器的线性压力控制装置设置反馈装置，根据所述反馈装置进行所述压力调节。优选的是，在所述步骤三中，根据所述涡轮转速目标转速变化率为目标，采用前馈PID闭环控制逻辑。优选的是，在所述步骤三中，当发动机与涡轮转速的差值e满足如下条件时，所述低挡离合器开始部分分离：式中，P1为第一经验常数，n为发动机怠速时的转速，n0为发动机怠速时的经验校正转速，e为自然对数的底数，λ1为校正因子，取值范围为9.5～10.7。优选的是，所述目标值ET为式中，P2为第二经验常数，n为发动机怠速时的转速，n0为发动机怠速时的经验校正转速，e为自然对数的底数，λ1为校正因子，取值范围为10.2～11.3。本专利技术与现有技术相比较所具有的有益效果：1、本专利技术提供的一种基于前馈PID的自动变速器怠速空挡控制方法，在低挡离合器分离阶段采用PI控制器控制液力变矩器目标滑差，提高了燃油经济性，降低了低挡离合器接合时间；在低档离合器接合阶段采用了前馈PID控制器，涡轮转速目标转速变化率为目标，改善了离合器接合过程中涡轮转速的波动，提高了整车舒适性，因而比传统的中位控制在燃油经济性和整车舒适性方面都有提高；2、本专利技术在控制过程中对发动机与涡轮转速的差值和目标值进行合理估算，进而提高控制稳定性。附图说明图1为液力机械式自动变速器结构示意图。图2为液力机械式自动变速器怠速空挡控制启用过程流程图。图3为液力变矩器PI控制逻辑。图4为液力机械式自动变速器怠速空挡控制关闭过程流程图。图5为目标转速变化率为目标的前馈PID控制逻辑。图6为液力变矩器目标滑差与离合器接合时间的关系。图7为液力变矩器目标滑差与节油比例的关系。图8为实施例中D阶段涡轮转速目标变化率。图9为实施例中离合器接合过程涡轮转速变化。图10为不采用前馈PID控制的离合器接合过程涡轮转速变化。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1所示，液力机械式自动变速器组成有闭锁离合器4、低挡离合器1、反向离合器2、高挡离合器3、制动器5和7、单向离合器6、以及液力变矩器和行星排组成。来自发动机的动力由8输入，7输出，通过离合器和制动器不同的组合方式实现变速器挡位变换，实现改变转速和转矩的功能。本专利技术在中位控制方法的基础上提出一种基于前馈PID的自动变速器怠速空挡控制方法，离合器分离过程采用PI控制维持液力变矩器一定的滑差值，在离合器接合过程采用前馈PID闭环控制逻辑，两个控制器保证了此控制方法相比于中位控制具有更高的燃油经济性和整车舒适性，具体包括：如图2所示，制动踏板位置传感器检测制动踏板的状态，油门开度传感器检测油门踏板的工作状态，车速传感器检测整车的行驶速度，变速器档位传感器检测自动变速器换挡杆的位置，传感器将检测到的信号始终传递给TCU时，通过TCU做出判断，通过A阶段和B阶段，实现变速器挡位由驱动挡到空挡的变化，具体包括：A阶段为中位控制功能的启用阶段：驾驶员在驾驶过程中遇到等红灯或者由于前方拥堵导致停车时，TCU判断传感器信号同时满足下列条件：①油门踏板完全释放；②制动踏板踩下；③变速器档位处于D挡或者S挡；④车速为0；此时自动变速器进入中位控制阶段，实现D挡或S挡向N挡变化，否则中位控制不启用；B阶段为怠速空挡控制(D/S挡→N挡)，共分为两个阶段。第一阶段为输入离合器分离阶段，此阶段离合器压力以线性的方式不断降低使其部分分离，直到满足转速差要求时，进入下一阶段；同时该阶段内发动机ECU检测到怠速控制信号，发动机怠速系统通过降低发动机空气进气量，维持发动机转速，避免因负载变化导致发动机转速波动。第二阶段为滑差控制阶段，在此阶段发动机处于空转，前进离合器部分分离，此阶段目标为通过闭环本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于前馈PID的自动变速器怠速空挡控制方法，其特征在于，包括：步骤一、监测制动踏板的位置状态、油门踏板的位置状态、整车的行驶速度和自动变速器换挡杆的位置，并且将数据输出；步骤二、整车自动变速箱控制单元接收所述数据并判断，当满足中位控制功能的启用条件或者关闭条件时，所述中位控制功能启用或者关闭；其中，所述启用条件为所述制动踏板位移不为0，所述油门踏板位移为0，所述整车的行驶速度为0和所述自动变速器换挡杆处于驱动挡；所述关闭条件为所述自动变速器换挡杆处于空挡；以及所述制动踏板位移为0，所述油门踏板位移不为0或者所述整车的行驶速度不为0；步骤三、当所述中位控制功能启用时，控制低挡离合器的电磁阀关闭，使所述低挡离合器开始部分分离，同时控制发动机与涡轮转速的差值达到目标值，使所述自动变速器换挡杆实现从驱动挡到空挡的变化；以及当所述中位控制功能关闭时，控制低挡离合器电磁阀开启，使所述低挡离合器接合，使所述自动变速器换挡杆实现从空挡到驱动挡的变化。

【技术特征摘要】
1.一种基于前馈PID的自动变速器怠速空挡控制方法，其特征在于，包括：步骤一、监测制动踏板的位置状态、油门踏板的位置状态、整车的行驶速度和自动变速器换挡杆的位置，并且将数据输出；步骤二、整车自动变速箱控制单元接收所述数据并判断，当满足中位控制功能的启用条件或者关闭条件时，所述中位控制功能启用或者关闭；其中，所述启用条件为所述制动踏板位移不为0，所述油门踏板位移为0，所述整车的行驶速度为0和所述自动变速器换挡杆处于驱动挡；所述关闭条件为所述自动变速器换挡杆处于空挡；以及所述制动踏板位移为0，所述油门踏板位移不为0或者所述整车的行驶速度不为0；步骤三、当所述中位控制功能启用时，控制低挡离合器的电磁阀关闭，使所述低挡离合器开始部分分离，同时控制发动机与涡轮转速的差值达到目标值，使所述自动变速器换挡杆实现从驱动挡到空挡的变化；以及当所述中位控制功能关闭时，控制低挡离合器电磁阀开启，使所述低挡离合器接合，使所述自动变速器换挡杆实现从空挡到驱动挡的变化。2.如权利要求1所述的基于前馈PID的自动变速器怠速空挡控制方法，其特征在于，在所述步骤三中，当发动机与涡轮转速的差值在60rpm时，所述低挡离合器开始部分分离。3.如权利要求2所述的基于前馈PID的自动变速器怠速空挡控制方法，其特征在于，所述目标值为50rpm。4.如权利要求2或3所述的基于前馈PID的自动变速器怠速空挡控制方法，其特征在于，所述制动踏板的位置状态使用制动踏板位置传感器进行监测；所述油门踏板的位置状态使用油门开度传感器进行监测；所述整...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷雨龙，高新，付尧，李兴忠，张琳悦，姜赟涛，褚天争，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22