李 育

(上海汽车变速器有限公司 上海 201807)

DCT升档过程中ChangeMind策略研究

李 育

(上海汽车变速器有限公司 上海 201807)

本文研究双离合自动变速器在升档过程中的Change Mind策略。该方法以驾驶意图为输入，根据升档过程处于充油、转速同步和扭矩交换等不同阶段，设计快速、可行且符合驾驶意图的change mind策略。该方法应用于实车测试，结果表明该方法适用性好，稳定性高，可以有效改善车辆的驾驶性能。

双离合 Change Mind 策略研究

自动变速系统是现代汽车技术发展的重要方向之一，湿式自动变速器是汽车自动变速系统中的重要部件，对汽车行驶过程中的驾驶性能和效率传递有重要影响。在车辆的行驶过程中，换档需要一定的时间来完成，在这段时间中，不可避免地驾驶员会基于周围的环境和实时的路况更改意向。如无油门升档过程中猛踩油门，需要立刻执行降档增加动力使车辆加速。本文主要研究自动双离合变速器在升挡过程中的Change Mind策略，快速、准确地响应驾驶员的操作意图，使车辆保持最佳的动力性和最佳的经济性。

目前国内外文献中均提出过基本的升档控制策略[1][2]，对于升档过程中的change mind策略没有提到，本文从这一角度进行分析，研究和实验。以6档湿式双离合变速箱为例进行研究和分析，1/3/5/N档与输入轴1相连，2/4/6/R档位与输入轴2相连，两个输入轴分别与两个离合器相连。本文主要包括三个部分：正常升档策略介绍，升档过程中的change mind策略，change mind策略的验证和结果分析。

1 正常升档策略介绍

对于双离合的自动变速箱来说，正常的自动升档策略包含两种：Power on升档，Power off升档。每个升档过程包含三个阶段：目标离合器预充阶段，转速同步阶段和扭矩交换阶段。要开始一个升档或降档过程，首先有预充阶段，把推动目标离合器移动的活塞油腔充满。扭矩交换阶段交换两个离合器的扭矩，正在工作的离合器逐渐打开，目标离合器逐渐结合；同步阶段把发动机转速调整到目标转速，使发动机转速和目标离合器转速保持一致扭。离合器交换结束后，目标离合器转速和发动机转速一致，目标离合器传递发动机的全部扭矩。

1.1Poweron升档策略

Power on升档是指驾驶员踩油门工况下的自动升档。目标离合器预充过程完成后，通常先进行扭矩交换，然后是转速同步，如图Figure1所示。这种策略的好处是先用目标的离合器扭矩传递大部分的发动机扭矩，然后通过请求发动机降扭甚至请求发动机断油等方式使转速同步，整个离合器交换过程中，输出端扭矩相对比较平顺。换挡过程比较舒适。

图1 Power on升档过程图示Fig.1 Power on upshift process

其中：

Ne: 发动机的转速

Non: 目标离合器的转速

Noff: 即将打开的离合器的转速

Tcon: 目标离合器的扭矩

Tcoff: 即将打开的离合器的扭矩

1.2Poweroff升档策略

Power off升档是指驾驶员不踩油门工况下的自动升档。目标离合器预充完成后，通常先进行转速同步，然后是扭矩交换，如图Figure2所示。先把两个离合器都打开，让发动机转速自由下落，在转速接近同步的时候，进行扭矩交换。这种策略的好处是靠发动机自由下落，无任何制动感，升档过程比较平顺。

图2 Power off降档过程图示Fig.2 Power off downshift process

2 升档过程中的change mind策略

升档过程中如果驾驶员突然踩中、大油门或者踩刹车使目标档位发生变化，为了使车子更具动力性或者加快响应速度，需要快速转降档。否则车子会出现无力感或者容易产生冲击感或制动感，换挡过程会不平顺。以下分不同的工况来分析change mind策略。

2.1升档过程中踩油门changemind转降档

升档过程分power on升档和power off升档，分工况进行分析。

2.1.1 Power on升档过程中踩油门change mind转降档

以power on 5升6为例，如果驾驶员在升档过程中加大油门，目标档位可以返回5档甚至更低的档位4/3/2/1。基于升档的不同阶段来分析change mind。

如果在目标离合器的预充过程中返5档，则立刻中断预充过程，目标离合器完全打开，回到5档；如果在目标离合器的预充过程中转1/2/3/4档，则立刻转入降档逻辑5-1/2/3/4，因为此时5档依然是传递扭矩的档位，发动机转速也和5档所连接的离合器转速同步。然后按照前面描述的power on降档策略执行离合器交换至目标档位。

如果在扭矩交换阶段目标档位返回5档，则立刻再次执行扭矩交换把全部的目标扭矩用5档所在的离合器传递，6档所连接的离合器完全打开，回到5档。如果目标档位为1/2/3/4档，则立刻转入5降1/2/3/4的降档，按照前面描述的power on降档策略执行离合器交换至目标档位。

如果在转速同步阶段目标档位为1/2/3/4/5档，则需要考虑当前升档的实际转速差。如果升档的实际转速差已经很接近，则把本次升档结束再执行降档；如果升档的实际转速差没有很接近，则立刻转入6降1/2/3/4/5的降档。因为在转速同步阶段，6档离合器已经在传递几乎全部的发动机扭矩，发动机转速在目标转速上方，可以认为实际档位是6档。然后按照前面描述的power on降档策略执行离合器交换至目标档位。

本文以下地方提到转速同步阶段的change mind，均指实际目标转速还没有很接近的阶段。

图3 Power on升档过程中加大油门转降档Fig.3 Increase the throttle to downshift during power on upshift

2.1.2 Power off升档过程中踩油门change mind转降档

以Power off 5升6为例，如果驾驶员在升档过程中加大油门，目标档位可以返回5档甚至更低的档位1/2/3/4。基于升档的不同阶段来分析change mind。

如果在目标离合器的预充过程中返回5档，同样地，立刻中断预充过程。回到5档。如果目标档位为1/2/3/4，则执行降档5降1/2/3/4。

如果在转速同步阶段回1/2/3/4/5档，则立刻执行6档降1/2/3/4/5。此处认为实际档位已经是6档是考虑到发动机转速已经在往下调，而且两个离合器扭矩都是打开的状态。然后按照前面描述的power on降档策略执行离合器交换至目标档位。

如果在扭矩交换阶段回1/2/3/4/5档，则把本次升档执行完，然后执行降档。这样做的好处是避免离合器长时间滑膜调速导致温升过快。而且扭矩交换的时间也比较短。

图4 Power off升档过程中加大油门转降档Fig.4 Increase the throttle to downshift during power off upshift

2.2升档过程中踩刹车changemind转降档

在升档过程中踩刹车，容易造成转速无法同步。因为发动机转速和两个离合器的转速都在下降。如果目标离合器压力过大，还有可能把发动机转速拉至怠速以下，造成熄火风险，所以升档过程中踩刹车change mind转降档只在转速同步阶段考虑，基于目标档位change mind转降档。

2.2.1 power on升档过程中踩刹车change mind转降档

以Power on 5升6为例，如果在目标离合器预充阶段回5档，立刻中断预充过程回5档。预充阶段回1/2/3/4档或者扭矩交换阶段回1/2/3/4/5档则不响应change mind降档需求。在转速同步阶段响应change mind降档需求。按照前面描述的power off 降档策略执行离合器交换至目标档位。

2.2.2 power off升档过程中踩刹车change mind转降档

以power off 5升6为例, 如果在目标离合器预充阶段回5档，立刻中断预充过程回5档。预充阶段回1/2/3/4/5档则不响应change mind降档需求。在转速同步阶段响应change mind降档需求。按照前面描述的power off降档策略执行离合器交换至目标档位。如果在扭矩交换阶段回1/2/3/4/5档，则把本次升档执行完，然后执行降档。

3 Change mind策略的验证和数据分析

基于Matlab建立上述change mind策略模型，并通过DSPACE生成代码并编译后进行实车测试，试验车型为上汽荣威550 1.8L，变速箱型号DCT360。在正常水平路面下，利用CANape进行实车数据采集分析。

图5 Power on升档过程中踩刹车转降档Fig.5 vehicle braking to downshift during power on upshift

图6 Power off升档过程中踩刹车转降档Fig.6 vehicle braking to downshift during power off upshift

以无油门升档转速同步过程中驾驶员踩油门工况为例。Figure 7为无change mind控制逻辑的行驶工况，当驾驶员踩下100%的油门，变速箱会继续把发动机转速往下调节，先完成本次升档，然后执行大油门降档，车辆动力响应较慢；实车测试过程中感觉到明显的不平顺感，车速加速度有震荡；发动机转速和输入轴转速长时间滑磨，滑磨功增加，容易造成离合器表面升温过快并出现过热。Figure 8为加入change mind控制逻辑的行驶工况，当驾驶员踩下100%的油门，变速箱会立刻响应驾驶需求转为大油门降档，提高动力响应，快速调节发动机转速停止下降，反向上升到达目标转速，待发动机实际转速和目标输入轴转速一致后，目标输入轴完全传递发动机扭矩，实现目标离合器接合和锁止；实车测试过程中车辆加速度比较平稳，换挡舒适性较好；发动机转速能够及时停止下降反向上升，离合器滑磨时间较短，有效减少了滑磨功，避免离合器表面温升过快。

图7 升档过程中踩油门继续升档

图8 升档过程中踩油门转降档Fig.8 Increase the throttle to offshift during the upshif

以上分析内容总结如下：

表1 升档过程中踩油门工况对比

本文所研究的升档过程中的change mind策略优点明显，适用性较好。能够快速、准确地响应驾驶员的操作意图，车速加速度也相对比较平顺，车辆更具有动力感和经济性。整体上有效改善车辆在行驶过程中的驾驶性能，且多次实车测试后证明该策略性能比较稳定。

[1] 刘永刚. 轿车双离合器自动变速系统综合匹配控制研究[D]. 重庆大学. 2010年

[2] 吴光强,杨伟斌,秦大同. 双离合器式自动变速器控制系统的关键技术[J]. 机械工程学报. 2007年02期

[3] 何晓鹏. 车辆自动换挡规律研究[D]. 河北工业大学. 2007年

TheresearchofChangeMindStrategyinupshiftprocessofDoubleClutchTransmission

LiYu

(ShangHaiAutomobileGearWorksShanghai201807)

Change Mind Method in upshift process is researched in this paper based on the mechanical structure, features of hydraulic system and electronic control system of double clutch transmission. The method considering the driver’s intention, the dynamic performance and economy, based on different phase of current upshift, performs fast and accurate shift strategy by both clutches. Then apply the new method to vehicle test, and the test results shows that it has good applicability and stability. It can effectively improve the vehicle driving performance.

Double clutch Change Mind Strategy research

U463.212

B

1006-8244(2017)03-038-05