Способ управления положением исполнительного механизма коробки передач

Изобретение относится к трансмиссиям транспортных средств. Способ контроля положения исполнительного механизма коробки передач, предназначенного для введения в зацепление передаточного отношения в конце предварительной фазы синхронизации двух валов коробки передач с помощью тяговой машины, заключается в том, что мониторинг переключения исполнительного механизма в нейтральное положение выполняется во время изменения передаточного отношения посредством обеспечения схождения измеряемой скорости одного из двух валов со скоростью, наблюдаемой в виде функции величины силы инерции, наблюдаемой на этом валу, относительно ожидаемой величины в виде функции исполнительного механизма коробки передач и оценочного значения крутящего момента машины. Способ подразумевает отсутствие датчика положения. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Данное изобретение относится к мониторингу коробок передач, в частности гибридных коробок передач с кулачковыми муфтами, для обеспечения различных передаточных отношений коробки передач с использованием двух первичных двигателей, таких как тепловой двигатель и электрическая тяговая машина.

Более точно, изобретение относится к способу мониторинга положения исполнительного механизма коробки передач, предназначенного для введения в зацепление передаточного отношения в конце предварительной фазы синхронизации двух валов коробки передач с помощью тяговой машины, крутящий момент которой подвергается управлению с целью приведения разницы между скоростями двух валов в диапазон, который обеспечивает возможность их механического сцепления.

Данное изобретение применимо, в частности, но не исключительно, к известным как коробки передач с кулачковыми муфтами с переключательными исполнительными механизмами типа скользящего зубчатого колеса, не имеющих механических средств синхронизации. Однако синхронизация валов коробки передач является существенной для обеспечения возможности вхождения в зацепление кулачковых муфт во время переключения передач. Это требует точного управления первичным двигателем для создания управляемой разницы скоростей, позволяющей выполнять сцепление кулачковой муфты.

На фиг. 1 показан пример гибридной трансмиссии, состоящей из теплового двигателя 1, электрической машины 2 и коробки передач 3 с параллельными валами, снабженной тремя переключательными исполнительными механизмами С1, С2, С3 типа скользящего зубчатого колеса, без механической синхронизации. Для случая переключения передаточного отношения с EV1 (низшая передача) на EV2 (высшая передача) на фиг. 2 показаны различные стадии переключения. Кривые (а1) и (а2) показывают, соответственно, заданное положение кулачковой муфты и ее измеряемое положение. Положение свыше 5 мм означает, что включено передаточное отношение EV1. Положение меньше -5 мм означает, что включено передаточное отношение EV2. Для переключения передаточного отношения кулачковая муфта сначала переводится в нейтральное положение в точке 0 мм (передаточное отношение не включено). Затем используется контроллер электрической машины для приведения ее во вращение со скоростью, позволяющей включать передаточное отношение EV2. Кривая (b) скорости электрической машины показывает изменение с 6000 об/мин до примерно 2200 об/мин во время синхронизации. Когда скорость стабилизирована, то кулачковая муфта входит в зацепление для переключения в передаточное отношение EV2.

Для выполнения требований надежности для механизма, должно обеспечиваться выведение из зацепления кулачковых муфт из исходного передаточного отношения; в противном случае невозможна синхронизация электрической машины 2. Это обусловлено тем, что если выведение из зацепления не происходит, то алгоритм синхронизации машины будет прикладывать очень большой крутящий момент к коробке передач, с целью попытки согласования скорости двигателя для обеспечения синхронизации. В указанном выше примере переключения передаточного отношения, машина создает свой минимальный крутящий момент, который составляет примерно -220 Нм (крутящий момент торможения). Если выведение из зацепления не состоялось, и машина может создавать этот крутящий момент, то это приведет к не желательному замедлению, поскольку тормозящий крутящий момент машины передается на колесо. В случае обратного переключения (например, с EV2 на EV1), отказ выведения из зацепления приводит к не желательному ускорению.

В публикации FR 2 917 479 раскрыт датчик положения коробки передач для подтверждения информации о включенном передаточном отношении в системе управления. Этот датчик содержит щуп, взаимодействующий с мишенью, соединенной с внутренним исполнительным элементом коробки передач, таким как скользящее зубчатое колесо, для создания аналогового сигнала, преобразуемого в цифровой сигнал, поставляющий периодическую информацию, находится или нет исполнительный элемент в своем положении нулевой точки. Способ мониторинга, описание которого приведено в этой публикации, имеет тот недостаток, что требуется включение специальной системы датчика положения внутрь коробки передач на переключательном исполнительном механизме.

Данное изобретение имеет задачей обеспечения нейтрального положения гибридной коробки передач без физического датчика.

С этой целью предлагается обеспечение схождения измеряемой скорости одного из двух валов со скоростью, наблюдаемой в виде функции силы инерции, наблюдаемой на этом валу, относительно ожидаемой величины в виде функции исполнительного механизма коробки передач и оценочного значения крутящего момента машины. Предпочтительно, выполняются следующие операции:

- вычисления оценочного значения фактического крутящего момента, поставляемого машиной;

- уточнения величины наблюдаемой скорости с использованием последней наблюдаемой величины силы инерции;

- уточнения величины наблюдаемой силы инерции в виде функции разницы между измеряемой скоростью и наблюдаемой скоростью.

Для лучшего понимания данного изобретения ниже приводится описание не имеющего ограничительного характера варианта осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 изображает упрощенную схему гибридной коробки передач;

фиг. 2 - кривые синхронизации переключения коробки передач;

фиг. 3 - результаты первого способа вычисления;

фиг. 4 - схематичное пояснение действия изобретения;

фиг. 5 - схему метода уточнения силы инерции;

Фиг. 6 и 7 - результаты использования изобретения в номинальном случае и в случае отказа выхода из зацепления.

Уравнение движения вала, подлежащего синхронизации, имеет следующий вид:

J =T,

где

- J - сила инерции вала, подлежащего синхронизации,

- - угловое ускорение вала, т.е. производная от его скорости вращения, и

- T - крутящий момент, создаваемый валом с помощью электрической машины.

В вычислительный блок трансмиссии подается измеренная величина скорости ω вращения вала и крутящего момента Т в точке синхронизации. Эти данные используются для мониторинга положения исполнительного механизма коробки передач, предназначенного для включения передаточного отношения в конце предварительной фазы синхронизации двух валов коробки передач с помощью тяговой машины, управление крутящим моментом которой осуществляется с целью приведения разницы между скоростями двух валов в диапазон, который обеспечивает возможность их механического сцепления.

Как указывалось выше, предлагаемое решение для обеспечения нейтрального положения гибридной коробки передач основывается на оценке силы инерции вала коробки передач, подлежащего защите. Первый метод мониторинга силы инерции вала состоит в вычислении его ускорения посредством дифференцирования измеренной скорости, затем оценки силы инерции посредством деления заданного значения крутящего момента на полученное так ускорение. На фиг. 3 показаны результаты, полученные с помощью этого метода для специального примера. Изображенные кривые означают следующее:

- изменение скорости ω вдоль кривой (кривая i),

- непосредственное вычисление силы инерции J с помощью метода (кривая j), и

- заданное значение крутящего момента Т синхронизации на самой нижней кривой (кривая k).

За счет шума при измерении скорости, операция дифференцирования приводит к таким большим ошибкам, что этот метод не может обеспечивать точную оценку силы инерции, даже при добавлении фильтров нижних частот с целью сглаживания оценки. Для оценки силы инерции характеристики этого простого метода не достаточно высоки, чтобы быть приемлемыми.

Согласно изобретению, предлагается другой метод обеспечения точной оценки силы инерции, на который не оказывает влияния уровень шума при измерении, поскольку в нем не используется операция дифференцирования, которая может усиливать шум, а лишь операции интегрирования, которые отфильтровывают шум. Метод состоит в использовании наблюдателя скорости вала во время регулирования величины силы инерции для обеспечения совпадения измеряемой скорости с наблюдаемой скоростью. Согласно изобретению, обеспечивается, что измеряемая скорость двух валов сходится с наблюдаемой скоростью в виде функции наблюдаемой силы инерции на этом валу относительно ожидаемой величины в виде функции исполнительного механизма коробки передач и оценочного значения крутящего момента машины. Этот метод особенно пригоден для мониторинга переключения в нейтральное положение исполнительного механизма коробки передач во время изменения передаточного отношения, но может также использоваться в аналогичных условиях для мониторинга других положений исполнительного механизма, без выхода за объем изобретения.

Схема действия показана на фиг. 4. Блок для оценки реального крутящего момента является простым фильтром нижних частот при заданном значении крутящего момента, представляющего инерционность управления крутящим моментом электрической машины. Оценочное значение реального крутящего момента делится на оценочное значение силы инерции, и «наблюдаемая скорость» является интегрированным понятием этого отношения. Сила инерции уточняется на основе разницы между величиной «наблюдаемой скорости» и измеряемой скорости и на основе оценки реального крутящего момента, в блоке уточнения силы инерции.

Сила инерции уточняется в этом блоке в соответствии со схемой на фиг. 5, в контроллере силы инерции, в ответ на сигнал активирования. Этот сигнал подается, если абсолютная величина оценочного значения крутящего момента выше порогового значения. «Наблюдаемая сила инерции» вычисляется в контроллере на основе произведения разницы скорости и оценочного значения крутящего момента. Это является суммой коэффициента передачи пропорционального регулятора и коэффициента передачи интегрального регулятора (определяемого посредством интегрирования) этого произведения.

Для этого выполняются следующие стадии вычисления:

- вычисления оценочного значения крутящего момента, фактически поставляемого машиной, например, посредством фильтрации заданного значения, полученного из алгоритма синхронизации,

- уточнения наблюдаемой скорости с использованием последней наблюдаемой величины силы инерции,

- уточнения величины наблюдаемой силы инерции в виде функции разницы между измеряемой скоростью и наблюдаемой скоростью.

Последнее уточнение может выполняться в зависимости от условия, что заданное значение крутящего момента является достаточно большим для вызывания изменения скорости. Приемлемое пороговое крутящего момента составляет, например, примерно 5 Н⋅м для машины, которая может поставлять до 220 Н⋅м. Наблюдаемая скорость предпочтительно определяется посредством интегрирования оценочного реального крутящего момента, поделенного на последнюю величину наблюдаемой силы инерции.

Эта последовательность операций может воспроизводиться при каждом уточнении измерения скорости и крутящего момента синхронизации. В этом процессе мониторинг силы инерции коробки передач, подлежащей синхронизации, осуществляется посредством обеспечения схождения измеренной скорости одного из двух валов со скоростью, наблюдаемой в виде функции величины силы инерции, наблюдаемой на этом валу, и оценочного значения крутящего момента машины.

Результаты, полученные при использовании метода, показаны с помощью кривых на фиг. 6 и 7. На фиг. 6 показано применение метода при нормальной работе переключательного исполнительного механизма (без отказа сцепления кулачковой муфты). Первая кривая (u) показывает наложение измеряемой и наблюдаемой скоростей, при этом наблюдатель обеспечивает схождение наблюдаемой скорости в направлении измеряемой скорости. Вторая кривая (s) показывает изменение наблюдаемой силы инерции J. Последняя кривая (t) показывает изменение заданного значения крутящего момента Т синхронизации.

Кривые (u), (s), (y) на фиг. 7 соответствуют кривым на фиг. 6 и представляют отказ выхода из зацепления, поскольку наблюдаемая сила инерции превышает пороговое значение 900 гм2 примерно в течение 50 мс. В этом состоянии, если последовательность синхронизации останавливается лишь после 50 мс, то водитель не ощущает крутящий момент, подаваемый в колесо в этот небольшой интервал времени. За счет остановки последовательности можно исключать не желательные ускорения и замедления, которые обычно ощутимы при отказе выхода из зацепления.

Для обеспечения выполнения синхронизации при нормальных условиях, согласно изобретению предлагается введение «наблюдателя силы инерции» машины, который выполняет синхронизацию, в контроллер. Во время процесса управления в нормальных условиях, сила инерции на валу должна обычно ограничиваться силой инерции машины (поскольку кулачковая муфта находится в нейтральном положении), что составляет примерно 50 гм2. Однако, если происходит отказ выхода из зацепления, то сила инерции транспортного средства, преобразованная в силу инерции машины, приводит к эквивалентной силе инерции примерно 1 кгм2. Если сила инерции оперативно оценивается в соответствии с изобретением, то синхронизацию можно останавливать, как только наблюдаемая сила инерции превышает пороговое значение (например, 900 кгм2 в указанном примере).

Таким образом, предлагаемый способ состоит из последовательности операций для надежного обнаружения любых отказов исполнительного механизма коробки передач и для обеспечения переключения скоростей, если происходит отказ выхода из зацепления, за счет использовании виртуального «контроллера силы инерции», который добавляет коэффициент передачи пропорционального регулятора и коэффициент передачи интегрального регулятора к произведению разницы скорости и оценочного крутящего момента. Эта операция обеспечивает, что коробка передач имеет высокий уровень характеристик. В указанном примере выполнения контроллер может обнаруживать отказ исполнительного механизма в случае изменения отношения, равного 20, между прогнозируемой силой инерции и наблюдаемой силой инерции.

Также установлено, что точность оценки является достаточной для обеспечения других функций, таких как:

- контролирование выхода из зацепления тепловой машины посредством наблюдения уменьшения силы инерции, или

- обеспечения вхождения в зацепление новой передачи на основе изменения силы инерции транспортного средства, преобразованной в силу инерции двигателя.

1. Способ контроля положения исполнительного механизма коробки передач, предназначенного для введения в зацепление передаточного отношения в конце предварительной фазы синхронизации двух валов коробки передач с помощью тяговой машины, управление крутящим моментом которой осуществляется с целью приведения разницы между скоростями двух валов в диапазон, который обеспечивает возможность их механического сцепления, отличающийся тем, что мониторинг переключения исполнительного механизма в нейтральное положение выполняется во время изменения передаточного отношения посредством обеспечения схождения измеряемой скорости одного из двух валов со скоростью, наблюдаемой в виде функции величины силы инерции, наблюдаемой на этом валу, относительно ожидаемой величины в виде функции исполнительного механизма коробки передач и оценочного значения крутящего момента машины.

2. Способ управления положением по п. 1, отличающийся тем, что выполняются следующие операции:

вычисления оценочного значения фактического крутящего момента, поставляемого машиной;

уточнения величины наблюдаемой скорости с использованием последней наблюдаемой величины силы инерции и

уточнения величины наблюдаемой силы инерции в виде функции разницы между измеряемой скоростью и наблюдаемой скоростью.

3. Способ управления положением по п. 2, отличающийся тем, что уточнение силы инерции выполняется в зависимости от условия, что заданное значение крутящего момента является достаточно большим для вызывания значительного изменения скорости.

4. Способ управления положением по п. 3, отличающийся тем, что уточнение силы инерции выполняется в контроллере силы инерции посредством добавления коэффициента передачи пропорционального регулятора и коэффициента передачи интегрального регулятора к произведению разницы скорости и оценочного крутящего момента.

5. Способ управления положением по любому из пп. 3 или 4, отличающийся тем, что пороговое значение крутящего момента составляет примерно 5 Н⋅м для машины, которая может поставлять до 220 Н⋅м.

6. Способ управления положением по любому из пп. 2-5, отличающийся тем, что оценочное значение крутящего момента, фактически поставляемого машиной, вычисляется посредством фильтрации величины его заданного значения крутящего момента.

7. Способ управления положением по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что наблюдаемая скорость определяется посредством интегрирования реального крутящего момента, поделенного на последнюю наблюдаемую величину силы инерции.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к трансмиссиям транспортных средств. Устройство управления трансмиссией транспортного средства содержит контроллер, выполняющий управление с обратной связью по частоте вращения относительно электромотора, соединенного с зацепляющей муфтой, во время запроса на переключение передач.

Изобретение относится к автомобильной системе гидроусиления. Система гидроусиления содержит основный двигатель (М), гидравлическую машину (140) - в качестве насоса, гидравлическую машину (240, 250) - в качестве двигателя.

Изобретение относится к области управления автоматической трансмиссией. В случае включения водителем заднего хода во время движения транспортного средства вперед контроллер трансмиссии использует фрикционные элементы переключения в составе трансмиссии для создания частично связанного состояния с целью замедления транспортного средства.

Изобретение относится к транспортным средствам. В способе управления коробкой передач сельскохозяйственной рабочей машины с устройством управления исполнительным органом, в котором записана базовая характеристическая кривая для управления коробкой передач, представляющая зависимость между регулирующим параметром исполнительного органа и передаточным отношением коробки передач, запускают характеристическую кривую при пуске рабочей машины для управления коробкой передач.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. Устройство для гидравлического управления масляным насосом транспортного средства содержит механический масляный насос переменной производительности, приводимый в действие посредством двигателя и выполненный с возможностью подавать гидравлическое давление в модуль привода транспортного средства и электронный модуль управления.

Изобретение относится к способу управления устройством комбинированной трансмиссии. Устройство содержит приводной двигатель (18), механическую трансмиссию (16) и гидравлическую трансмиссию (20), имеющую насос (24) и n гидравлических двигателей (26А, 26В).

Механизм управления может быть использован в системах с электромагнитным пропорциональным управлением гидромеханическими передачами. Механизм содержит пилотную ступень с шариковым клапанным механизмом и вторую ступень с дифференциальным золотниковым клапаном.

Изобретение относится к транспортным средствам. Система управления трансмиссией транспортного средства, содержащего двигатель и соединенную с ним трансмиссию, содержит переключатели передач на рулевом колесе и контроллер, содержащий исполняемые инструкции, хранимые в долговременной памяти, для переключения передачи трансмиссии на нейтральную передачу от передачи переднего хода в ответ на скорость транспортного средства ниже пороговой величины и первое управляющее воздействие водителя на переключатели передач на рулевом колесе.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к способу согласования угловых скоростей валов. Способ согласования угловых скоростей ведущего вала с ведомым валом магнитно-жидкостной муфтой в коробке переключения передач состоит в следующем.

Изобретение относится к трансмиссиям транспортных средств. В способе управления гидростатической трансмиссией автотранспортного средства, содержащей гидравлический насос, связанный с первой осью транспортного средства; гидравлический двигатель, связанный со второй осью транспортного средства, два взаимодополняющих гидравлических контура соединяют гидронасос и гидродвигатель.

Изобретение относится к трансмиссиям транспортных средств. Устройство управления трансмиссией транспортного средства содержит контроллер, выполняющий управление с обратной связью по частоте вращения относительно электромотора, соединенного с зацепляющей муфтой, во время запроса на переключение передач.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. Устройство управления приводом гибридного автомобиля содержит электронный блок управления, управляющий расцеплением и зацеплением устройства зацепления.

Изобретение относится к трансмиссиям транспортных средств. Устройство управления трансмиссией транспортного средства содержит электронный блок управления, назначающий целевую длительность периода изменения крутящего момента во время переключения передач на основе величины изменения крутящего момента на выходном валу.

Изобретение относится к электромобилям. Устройство управления коробкой передач электрического транспортного средства содержит средство управления для переключения коэффициента распределения крутящего момента и средство управления перегрузочной способностью зацепления для управления перегрузочной способностью зацепления фрикционного элемента зацепления в течение периода выполнения переключения передач.

Настоящее изобретение оснащается мотор-генератором (4) и бесступенчатой трансмиссией (6) ременного типа. Это FF-гибридное транспортное средство снабжается модулем (81) гибридного управления, который, когда существует запрос для увеличения величины рекуперации во время замедления, выполняет рекуперативное управление скоростью для понижения передачи бесступенчатой трансмиссии (6) ременного типа в сторону низкого передаточного отношения и увеличивает скорость вращения входного вала трансмиссии, с которым соединяется мотор-генератор (4).

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. В способе управления гибридной силовой передачей зацепляют шестерни одной зубчатой пары, соединенной с первой планетарной передачей в коробке передач; соединяют два вращающихся компонента в первой планетарной передаче посредством первого соединительного устройства и приводят в действие вторую электрическую машину так, что она формирует тяговый момент на выходном валу через одну зубчатую пару, соединенную со второй планетарной передачей и выходным валом.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. В способе управления гибридной силовой передачей отсоединяют первую зубчатую пару; соединяют первую планетарную передачу с выходным валом через соединительный механизм, который соединяет первый главный вал с выходным валом.

Изобретение относится к трансмиссии транспортных средств (ТС). Устройство управления трансмиссией ТС содержит электронный блок управления, выполненный с возможностью во время переключения передачи мощности с первого тракта на второй тракт, во время движения ТС, приводить в действие второй и первый механизм сцепления трансмиссии так, что второй механизм сцепления включается из выключенного состояния, и затем первый механизм сцепления выключается.

Изобретение относится к транспортным средствам. Система управления транспортного средства с двигателем, бесступенчатой трансмиссией, ведущими колесами и муфтой содержит электронный модуль управления, расцепляющий муфту и останавливающий двигатель в ходе движения, так что транспортное средство выполняет движение по инерции.

Изобретение относится к бесступенчатым приводам. Способ основан на применении системы взаимосвязи двух валов.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. Устройство управления приводом гибридного автомобиля содержит электронный блок управления, управляющий расцеплением и зацеплением устройства зацепления.

Изобретение относится к трансмиссиям транспортных средств. Способ контроля положения исполнительного механизма коробки передач, предназначенного для введения в зацепление передаточного отношения в конце предварительной фазы синхронизации двух валов коробки передач с помощью тяговой машины, заключается в том, что мониторинг переключения исполнительного механизма в нейтральное положение выполняется во время изменения передаточного отношения посредством обеспечения схождения измеряемой скорости одного из двух валов со скоростью, наблюдаемой в виде функции величины силы инерции, наблюдаемой на этом валу, относительно ожидаемой величины в виде функции исполнительного механизма коробки передач и оценочного значения крутящего момента машины. Способ подразумевает отсутствие датчика положения. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

Наверх