自动变速器动力降挡返回控制方法研究

夏洪彬

自动变速器动力降挡返回控制方法研究

夏洪彬

（哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，黑龙江 哈尔滨 150060）

当发生换挡意图改变时，为提高驾驶性与换挡响应性，需要及时根据目标挡位变化实时调整控制电流，快速响应换挡。文章从换挡控制原理开始分析，研究某6速液力自动变速器换挡控制方法，根据各个动力降档阶段的控制方法的不同分别进行策略对应。根据实车验证，此方法能够平稳快速响应档位变化。

自动变速器；换挡意图转移；控制方法；降挡

前言

目前，自动变速器在中国的发展非常迅速，不仅自动变速器核心零部件是中国企业发展的弱项，自动变速器控制系统更是被开发公司垄断，而且其中很多关键控制技术都被封装为黑盒子，根本无法得到关键技术。本文所涉及内容就是自动变速器核心的换挡控制技术。

自动变速器是根据驾驶员控制的油门、刹车，并结合当前的整车状态来自行计算出合适的挡位，并根据相应的计算结果，自动变速器控制单元对自动变速器内部的执行单元实时控制，保证能够自动控制换挡。

在汽车产业高速发展的今天，对自动变速器的换挡质量要求越来越高，自动变速器不仅仅是能够自动完成换挡控制，还要求面对各种各样的工况都要能够保证换挡的平顺性。本文对换挡控制中的油门反复变化下的换挡返回控制进行介绍。

1 变速器结构

本文对某6速液力自动变速器的换挡返回控制进行介绍。包括一个普通行星机构、一个拉维纳行星机构、三个离合器（C1、C2、C3）、两个制动器（B1、B2）和一个单向离合器（F1）。

1—输入轴；2—简单行星外齿圈；3—简单行星排太阳轮；4—行星轮；5—行星架；6—拉维纳小太阳轮；7—拉维纳大太阳轮；8—拉维纳行星轮；9—拉维纳公共行星轮；10—拉维纳行星架；11—C2离合器毂；12—拉维纳外齿圈；13—传动驱动齿轮；14—传动从动齿轮；15—输出轴；

2 不带单项离合器的挡位决策与控制

不带单项离合器的换挡包含目标挡位是1挡的所有换挡类型。

自动变速器挡位决策，主要是根据油门与车速，找到换挡线上对应的目标挡位来实现挡位决策[1]。当驾驶员在某一油门下驾驶车辆在实际挡位4挡行驶，突然踩下较大油门时，根据图 2 车速不变油门变大，会穿越降挡线，自动变速器控制单元内部会根据穿越的换挡线，计算出新的目标挡位3挡，自动变速器控制单元换挡执行控制部分根据新的目标挡位实施换挡控制。

图2 换档线

当驾驶员在踩下大油门后，自动变速器控制单元已经执行降挡的换挡过程中，如果此时松开油门踏板，因根据图2车速不变，油门信号变为0 ，会穿越升挡线，自动变速器控制单元内部会根据穿越的换挡线计算出更新的目标挡位4挡。

因自动变速器控制单元当前正在换挡过程中如果因驾驶员操作出现新的目标挡位，早期的控制方法是需要等到第一个换挡换完即4挡降3挡换挡完成，再进行3挡升4挡的换挡控制，这样会导致换挡响应慢，变速器不能实时根据驾驶员的操作进行换挡，影响驾驶体验。

现根据正常的换挡过程，将换挡过程分为充油阶段、转速相阶段、扭矩相阶段和结束阶段，正常的换挡过程逻辑图如图3。在换挡过程中，这四个阶段都有可能出现新的目标挡位，将原来的换挡过程打断。

图3 4挡降3挡控制逻辑图

2.1 充油阶段返回控制

在换挡充油阶段触发新的目标挡位，充油阶段未发生实质性质的换挡，仅进行了结合侧的预充油和分离侧的压力预降低，返回控制时，分离侧按斜率分段提升至换挡前的电流；结合侧电流直接释放。整个过程输入轴转速稳定无变化。

图4 4挡降3挡充油阶段返回控制逻辑图

2.2 速度相阶段返回控制

图5 4挡降3挡速度相返回控制逻辑图

在换挡速度相阶段触发新的目标挡位，换挡过程已经实质发生，分离侧已开始PID控制，结合侧依然保持充油状态，返回控制时，分离侧此时更换PID控制目标，通过PID控制保证换挡平顺，结合侧因仅为离合器预充油状态，直接释放即可。

2.3 扭矩相和结束阶段换挡控制

在换挡扭矩相和结束阶段因换挡过程基本已完成，同时考虑如连续的进行速度相控制离合器滑磨产热较大，容易烧蚀离合器，故不考虑在这两个阶段进行返回控制。待换挡完成后，在开始控制新的换挡过程。

3 带单项离合器的档位决策与控制

根据变速器结构可以看出，在B2制动器位置还存在单项离合器F1。有通常情况下降1挡的换挡过程中，不需要自动变速器控制单元再控制结合侧B2动作，仅靠单向离合器与控制C1离合器动作就可以实现降1挡控制。

换挡打断时机与不带单项离合器的换挡过程时机一致，在换挡不同进程时刻，通过控制油门，以实现2挡降1挡过程为例，在换挡中不同阶段进行返回控制。

图6 2挡降1挡控制逻辑图

3.1 充油阶段返回控制

带单项离合器的降挡过程中，因没有结合侧控制，仅进行分离侧的控制，在速度相之前的阶段均视为不带单向离合器换挡过程中的充油阶段。

在发出换挡返回指令后，控制分离侧按斜率提升至安全范围。

图7 2挡降1挡充油阶段返回控制逻辑图

3.2 速度相阶段返回控制

在速度相阶段发生换挡返回，控制分离侧PID目标，按升档的PID目标对换挡过程进行控制，保证换挡的平顺性。

3.3 扭矩相和结束阶段换挡控制

在换挡扭矩相和结束阶段同不带单项离合器换挡控制部分，不允许返回控制，需等待换挡结束后，再开始新的返回控制。

图8 2挡降1挡速度相返回控制逻辑图

4 实车测试

在实车上测试次工况，涡轮转速变化平滑，换挡迅速、无冲击。

图9 实车2档降1档速返回换档图

图10 实车4档降3档速返回换档图

5 结束语

综上所述，在发生踩油门降挡换挡过程中因收油门发生换挡返回时，通过主动控制，能够达到预期需求的驾驶性与响应性。

[1] 余志生.汽车理论:第5版[M].北京:机械工业出版社,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

B

1671-7988(2021)22-72-03

U463.212

B

1671-7988(2021)22-72-03

CLC NO.:U463.212

夏洪彬（1987—），男，本科，工程师，就职于哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术中心，研究方向：自动变速器控制策略开发。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.022.018