一种自动变速器系统及自动变速器自动启停控制方法

摘要

本发明涉及变速器技术领域，提供一种自动变速器系统及自动变速器自动启停控制方法，自动变速器系统包括液力自动变速器液压机械系统和变速器控制单元，液力自动变速器液压机械系统包括阀板、换挡离合器和机械泵，换挡离合器和机械泵分别与阀板连接，阀板与变速器控制单元电连接，自动变速器系统还包括与机械泵并联设置的电泵，电泵与阀板连接，电泵连接有电泵控制器，电泵控制器与变速器控制单元连接，实现车辆的启停功能，满足在车辆启停阶段液力自动变速器液压机械系统所需要的最小系统压力的同时，为发动机启动过程中提供传动链结合所需要压力，保证液力自动变速器液压机械系统快速平稳的接合传动链并输出动力，提高车辆点火到起步的响应时间。

说明书

技术领域

本发明属于变速器技术领域，尤其涉及一种自动变速器系统及自动变速器 自动启停控制方法。

背景技术

起步-停车系统(简称启停系统)在自动档车辆行驶过程中临时停车(例如 等红灯)时，发动机自动熄火，当需要继续前进时，系统自动重启发动机的一 套系统。其具体的原理为：行驶中只要直接踩制动踏板，车辆完全停止大概两 秒钟后发动机就会自动熄火，一直踩着制动踏板，发动机就会保持关闭。只要 一松开刹车，或者转动方向盘，发动机又会马上自动点火，立即又可以踩油门 起步，整个过程都处于D档状态。该启停系统可以大大降低拥挤的城市工况下 停车(等红灯)过程中的燃油消耗，避免驾驶员停车过程中主动熄火而带来的 操作繁琐。

启停系统不仅需要控制发动机能够根据驾驶员的意图自动熄火和启动，还 需要控制自动变速器能够配合发动机打开传动链来降低发动机启动过程的负 载，同时接合传动链来输出发动机的动力，但是，目前的启停系统在节省燃油 消耗的同时，发动机启动接续效果较弱，响应速度较慢，发动机动力提升较慢， 影响用户的启动起步体验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动变速器系统，旨在解决现有技术中启停系 统在节省燃油消耗的同时，发动机启动接续效果较弱，响应速度较慢，发动机 动力提升较慢，影响用户的启动起步体验的问题。

本发明是这样实现的，一种自动变速器系统，包括液力自动变速器机械液 压系统和变速器控制单元，所述液力自动变速器机械液压系统包括阀板、换挡 离合器和机械泵，所述换挡离合器和机械泵分别与所述阀板连接，所述阀板与 所述变速器控制单元电连接，所述自动变速器系统还包括与所述机械泵并联设 置的电泵，所述电泵与所述阀板连接，所述电泵电连接有电泵控制器，所述电 泵控制器与所述变速器控制单元连接。

作为一种改进的方案，所述电泵设置在所述自动变速器的外侧，所述电泵 控制器与所述变速器控制单元之间通过CAN总线连接。

本发明的另一目的在于提供一种基于自动变速器系统的自动变速器自动启 停控制方法，所述方法包括下述步骤：

发动机控制单元对车速、制动信号、发动机水温以及档位信号进行监测， 判断是否满足启停功能开启的初始条件；

当满足启停功能开启的初始条件时，所述发动机控制单元向变速器控制单 元发送启停工作请求和打开传动链请求；

所述变速器控制单元判断是否满足启停功能开启的必要条件；

当满足启停功能开启的必要条件时，所述变速器控制单元控制打开传动链， 同时向所述发动机控制单元发送传动链状态标志和启停准备完成标志；

所述发动机控制单元控制发动机执行熄火操作，并判断发动机转速是否小 于预先设置的第一发动机转速阈值；

当发动机转速小于预先设置的第一发动机转速阈值时，所述发动机控制单 元通过所述变速器控制单元向电泵控制器发送发动机转速指令，所述电泵控制 器控制电泵运转维持所述液力自动变速器机械液压系统所需要的最小油压状 态。

作为一种改进的方案，所述变速器控制单元判断是否满足启停功能开启的 必要条件的步骤具体包括下述步骤：

所述变速器控制单元对当前换挡离合器是否处于换挡过程进行判断；

当所述当前换挡离合器没有处于换挡过程时，所述变速器控制单元判断所 述电泵是否存在故障；

当所述电泵没有故障时，所述变速器控制单元对所述液力自动变速器机械 液压系统内的油温进行判断，判断所述液力自动变速器机械液压系统内的油温 是否处于正常范围；

当所述液力自动变速器机械液压系统内的油温处于正常范围时，所述变速 器控制单元对所述液力自动变速器机械液压系统是否存在故障信息进行判断；

若所述液力自动变速器机械液压系统没有存在故障信息，则判定当前车辆 满足启停功能开启的必要条件。

作为一种改进的方案，所述启停功能开启的初始条件包括车速是否等于0、 制动信号是否为真、发动机水温是否在正常范围以及档位是否在D档。

本发明的另一目的在于提供一种自动变速器系统的自动变速器自动启停控 制方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

对当前车辆的制动强度信号进行监测，判断当前车辆的制动强度是否小于 预先设定的制动强度标定值；

当当前车辆的制动强度小于预先设定的制动强度标定值时，发动机控制单 元控制发动机执行点火操作，同时，变速器控制单元向电泵控制器发送转速增 加指令；

所述电泵控制器根据所述转速增加指令，控制电泵给液力自动变速器机械 液压系统补充系统油压；

所述变速器控制单元判断是否满足传动链接合的条件；

当满足传动链接合的条件时，所述变速器控制单元控制接合传动链；

所述变速器控制单元向发动机控制单元发送传动链结合的状态信息。

作为一种改进的方案，所述变速器控制单元判断是否满足传动链接合的条 件的步骤具体包括下述步骤：

所述变速器控制单元判断发动机是否进入工作状态；

当所述发动机进入工作状态时，判断发动机转速是否大于预先设置发动机 第二转速阈值；

当发动机转速大于预先设置发动机第二转速阈值时，判定当前满足传动链 接合的条件。

本发明的另一目的在于提供一种基于自动变速器系统的电泵控制器的转速 控制方法，所述方法包括下述步骤：

当发动机转速下降到第一电泵参考转速值时，控制电泵控制器开始工作， 提升所述电泵控制器的转速至保持液力自动变速器机械液压系统处于最小系统 压力的启停阶段转速；

在车辆启停阶段，所述电泵控制器控制运行在所述启停阶段转速上；

当发动机转速由0开始的上升阶段，所述电泵控制器提高电泵的转速至预 先设定的第二电泵参考转速值；

当发动机转速到达所述第二电泵参考转速值时，电泵控制器控制电泵停止 工作。

作为一种改进的方案，所述方法还包括下述步骤：

根据发动机转速n_Eng、油门开度α以及自动变速器油温T_Oil，计算启停阶段转 速n_EOP，其中：

n_EOP＝f₁(n_Eng,α)*f₂(n_Eng,T_Oil)；

f₁(n_Eng,α)为电泵控制器根据发动机转速n_Eng和油门开度α进行查表得到的目 标控制转速，f₂(n_Eng,T_Oil)为电泵控制器根据发动机转速n_Eng和自动变速器油温T_Oil进行查表得到的对目标控制转速f₁(n_Eng,α)进行修正的补偿系数。

作为一种改进的方案，所述方法还包括下述步骤：

预先设置发动机的第一电泵参考转速值和第二电泵参考转速值。

在本发明实施例中，自动变速器系统包括液力自动变速器机械液压系统和 变速器控制单元，液力自动变速器机械液压系统包括阀板、换挡离合器和机械 泵，换挡离合器和机械泵分别与阀板连接，阀板与所述变速器控制单元电连接， 自动变速器系统还包括与机械泵并联设置的电泵，电泵与所述阀板连接，电泵 电连接有电泵控制器，电泵控制器与变速器控制单元连接，实现车辆的启停功 能，满足在车辆启停阶段液力自动变速器机械液压系统所需要的最小系统压力 的同时，为发动机启动过程中提供传动链结合所需要压力，保证液力自动变速 器机械液压系统快速平稳的接合传动链并输出动力，提高车辆点火到起步的响 应时间。

附图说明

图1是本发明实施例提供的自动变速器系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的自动变速器自动启停控制方法(自动变速器系 统启停功能开启)的实现流程图；

图3是本发明实施例提供的变速器控制单元判断是否满足启停功能开启的 必要条件的具体实现流程图；

图4是本发明实施例提供的自动变速器自动启停控制方法(自动变速器系 统启停功能关闭)的实现流程图；

图5是本发明实施例提供的变速器控制单元判断是否满足传动链接合的条 件的步骤的具体实现流程图；

图6是本发明实施例提供的电泵控制器的转速控制方法的实现流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明提供的自动变速器系统的结构示意图，为了便于说明， 图中仅给出了与本发明相关的部分。

自动变速器系统包括液力自动变速器机械液压系统1和变速器控制单元2， 该液力自动变速器机械液压系统1包括阀板3、换挡离合器4和机械泵6，换挡 离合器4和机械泵6分别与阀板3连接，阀板3与变速器控制单元2电连接， 自动变速器系统还包括与机械泵6并联设置的电泵7，电泵7与阀板3连接，电 泵7电连接有电泵控制器8，电泵控制器8与变速器控制单元2连接。

当然，如图1所示的自动变速器系统还包括其他组成结构，在此不再赘述。

其中，该自动变速器系统采用双泵结构，即机械泵6和电泵7并联的结构， 该电泵7可以设置在自动变速器的壳体外侧，电泵控制器8与变速器控制单元2 之间通过CAN总线连接。

在发动机熄火后，与发动机输出轴连接的机械泵6停止供油，液力自动变 速器机械液压系统1内的壳体油道9和换挡离合器4的活塞腔内的自动变速器 油(润滑油)将会由于重力的远离回流到液力自动变速器机械液压系统1油底 壳10内，液力自动变速器机械液压系统1的系统油压变为0；当发动机再次点 火时，首先要填充完壳体油道9和换挡离合器4的活塞腔，才能控制接合传动 链完成动力传递，整个传动链接合时间增加，接续效果较差；而上述电泵7和 电泵控制器8的设计，解决了该问题，其具体为：

在液力自动变速器机械液压系统1的壳体外侧设置一电泵7，该电泵7并联 在原有机械泵6的油路上，即电泵7的油路管道一端与油底壳10连通，另一端 与阀板3连通，该电泵7的工作由电泵控制器8(EOP)控制；

当发动机转速低于预先设定的第一电泵参考转速值时，电泵控制器8控制 电泵7给液力自动变速器机械液压系统补充自动变速器油，使液力自动变速器 机械液压系统1的系统油压保持在最小系统压力范围内，其中该液力自动变速 器机械液压系统1所需要的最小系统压力即保持换挡离合器4处于接合点的压 力状态，当驾驶员松开制动后能快速的接合传动链；

当发动机再次点火时，机械泵6在为液力自动变速器机械液压系统1供油 的同时，电泵控制器8也提升供油转速，电泵7持续高速给液力自动变速器机 械液压系统1供油，使传动链快速接合，完成动力传递，省去了机械泵6缓慢 的填充壳体油道9和换挡离合器4的活塞腔的过程，提高该自动变速器系统的 启停功能的响应时间，提升驾驶员的驾驶体验，同时也省油、环保。

在本发明实施例中，如图1所示，变速器控制单元2通过与阀板3的电连 接实现换挡离合器4的换挡控制，同时，采用CAN总线5通信的方式对电泵控 制器8进行转速的控制，从而实现电泵7输出自动变速器油的流量的控制；

变速器控制单元2与发动机控制单元11通过CAN总线5连接，发动机控制 单元11根据输入的车速、制动强度和油门等信号决策是否进入发动机启停的控 制。

在该实施例中，发动机控制单元11、变速器控制单元2和电泵控制器8作 为实现自动变速器系统启停功能的核心组件，发动机控制单元11与变速器控制 单元2之间、变速器控制单元2与电泵控制器8之间分别采用CAN总线5通信 的方式进行内容控制，其具体为：

发动机控制单元11和变速器控制单元2之间的通信主要是为了完成传动链 打开关闭的控制和发动机熄火启动的控制；

变速器控制单元2和电泵控制器8之间的通信主要是为了完成对电泵7转 速的控制和对电泵7的故障制定相关安全策略的保护；

变速器控制单元2向发动机控制单元11发送档位位置、启停禁止标志、传 动链状态标志、启停准备完成标志的信号，发动机控制单元11向变速器控制单 元2发送发动机状态、打开传动链、启停工作请求的信号；

变速器控制单元2向电泵控制器8发送转速参数和目标状态的控制指令， 电泵控制器8向变速器控制单元2返回电泵控制器8的实际转速、电压故障、 电流故障、开路故障、断路故障、温度过高故障。

结合图1所示的实施例，图2示出了本发明实施例提供的自动变速器自动 启停控制方法(自动变速器系统启停功能开启)的实现流程图，其具体的步骤 如下所示：

在步骤S101中，发动机控制单元对车速、制动信号、发动机水温以及档位 信号进行监测。

在步骤S102中，判断自动变速器系统是否满足启停功能开启的初始条件， 若是则执行步骤S103，否则返回继续执行步骤S101。

在步骤S103中，当满足启停功能开启的初始条件时，发动机控制单元向变 速器控制单元发送启停工作请求和打开传动链请求。

在步骤S104中，变速器控制单元判断是否满足启停功能开启的必要条件， 若是则执行步骤S105，否则执行返回执行步骤S103。

在步骤S105中，当满足启停功能开启的必要条件时，变速器控制单元控制 打开传动链，同时向发动机控制单元发送传动链状态标志和启停准备完成标志。

在步骤S106中，发动机控制单元控制发动机执行熄火操作。

在步骤S107中，判断发动机转速是否小于预先设置的第一发动机转速阈值， 是则执行步骤S108，否则返回继续判断。

在步骤S108中，当发动机转速小于预先设置的第一发动机转速阈值时，发 动机控制单元通过变速器控制单元向电泵控制器发送发动机转速指令，电泵控 制器控制电泵运转维持液力自动变速器机械液压系统所需要的最小油压状态；

其中，该第一发动机转速阈值为根据发动机的实际转速设定的参数，例如 500rpm。

上述启停功能开启的初始条件具体包括下述内容：启停功能开启的初始条 件包括车速是否等于0、制动信号是否为真、发动机水温是否在正常范围以及档 位是否在D档；

当上述条件均满足时，表示启停功能开始的初始条件满足，否则不满足。

在本发明实施例中，如图3所示，变速器控制单元判断是否满足启停功能 开启的必要条件的步骤具体包括下述步骤：

在步骤S201中，变速器控制单元对当前换挡离合器是否处于换挡过程进行 判断，若是则执行步骤S206，否则执行步骤S202。

在步骤S202中，当当前换挡离合器没有处于换挡过程时，变速器控制单元 判断电泵是否存在故障，若是则执行步骤206，否则执行步骤S203。

在步骤S203中，当电泵没有故障时，变速器控制单元对液力自动变速器机 械液压系统内的油温进行判断，判断液力自动变速器机械液压系统内的油温是 否处于正常范围，是则执行步骤S204，否则执行步骤S206。

在步骤S204中，当液力自动变速器机械液压系统内的油温处于正常范围时， 变速器控制单元对液力自动变速器机械液压系统是否存在故障信息进行判断， 若是则执行步骤S206，否则执行步骤S205。

在步骤S205中，若液力自动变速器机械液压系统没有存在故障信息，则判 定当前车辆满足启停功能开启的必要条件。

在步骤S206中，变速器控制单元需要向发动机控制单元发送禁止启停指令。

如图2和图3所示，启停工作模式的请求由发动机控制单元进行判断，当 监测到车速等于0、脚刹信号为真、变速器在D(P/N)档、发动机水温在一定的 范围满足启停功能开启的初始条件则向变速器控制单元发送启停工作请求，并 请求打开变速器的传动链；变速器控制单元在接收到启停工作请求指令后，需 要对换挡过程、电泵故障、油温范围、液力自动变速器机械液压系统故障进行 判断，如果不满足初始条件则变速器控制单元需要向发动机控制单元发送禁止 启停指令。当满足初始条件时，变速器控制单元控制打开变速器的传动链即进 入空挡状态，然后变速器控制单元向发动机控制单元发送传动链打开状态和启 停准备完成状态，发动机控制单元根据接收到的指令控制发动机熄火；当发动 机转速小于500rpm以后，机械泵将会无法继续提供油压，所以变速器控制单元 需要向电泵控制器发送转速指令来维持系统最小油压，最后进入启停工作状态。

结合图1所示的实施例，图4示出了本发明实施例提供的自动变速器自动 启停控制方法(自动变速器系统启停功能关闭)的实现流程图，其具体的步骤 如下所示：

在步骤S301中，对当前车辆的制动强度信号进行监测，判断当前车辆的制 动强度是否小于预先设定的制动强度标定值，若是则执行步骤S302，否则执行 步骤S308。

在步骤S302中，当当前车辆的制动强度小于预先设定的制动强度标定值时， 发动机控制单元控制发动机执行点火操作，同时，变速器控制单元向电泵控制 器发送转速增加指令。

在步骤S303中，电泵控制器根据转速增加指令，控制电泵给液力自动变速 器机械液压系统补充系统油压。

在步骤S304中，变速器控制单元判断是否满足传动链接合的条件，是则执 行步骤S305，否则返回执行步骤S303。

在步骤S305中，当满足传动链接合的条件时，变速器控制单元控制接合传 动链。

在步骤S306中，判断传动链接合是否完成，是则执行步骤S307，否则返回 执行步骤S305。

在步骤S307中，变速器控制单元向发动机控制单元发送传动链结合的状态 信息。

在步骤S308中，保持启停状态。

在该实施例中，如图5所示，上述变速器控制单元判断是否满足传动链接 合的条件的步骤具体包括下述步骤：

在步骤S401中，变速器控制单元判断发动机是否进入工作状态，是则执行 步骤S402，否则执行步骤S404。

在步骤S402中，当发动机进入工作状态时，判断发动机转速是否大于预先 设置发动机第二转速阈值，是则执行步骤S403，否则执行步骤S404。

在步骤S403中，当发动机转速大于预先设置发动机第二转速阈值时，判定 当前满足传动链接合的条件。

在步骤S404中，返回执行控制电泵给液力自动变速器机械液压系统补充系 统油压的步骤。

其中上述发动机第二转速阈值为预先设定一个标定值，例如600rpm。

在本发明实施例中，如图4和图5所示，当驾驶员松开刹车过程中，通过 检测刹车的制动强度信号，来提前识别驾驶员的意图。如果制动强度小于设定 值，则需要启动发动机，接合传动链让车移动起步，具体为:

首先由发动机控制单元控制发动机点火启动，变速器控制单元根据发动机 的转速来控制电泵控制器的转速补充自动变速器系统流量；

在低发动机转速区域，原有的机械泵提供的系统流量较少，由电泵控制器 的转速控制来补充接合离合器所需的最小系统压力；

变速器控制单元还需要根据发动机的工作状态(Running)和转速来判定是 否接合传动链，如果转速大于600rpm且发动机进入Running状态，则变速器控 制单元控制接合传动链；

当接合传动链动作完成后，则向发动机控制单元发送传动链闭合状态指令；

最后变速器控制单元控制电泵控制器关闭电泵，完成启停功能的关闭。

在本发明实施例中，图6示出了本发明实施例提供的电泵控制器的转速控 制方法的实现流程图，其具体的步骤如下所述：

在步骤S501中，当发动机转速下降到第一电泵参考转速值时，控制电泵控 制器开始工作，提升电泵控制器的转速至保持液力自动变速器机械液压系统处 于最小系统压力的启停阶段转速。

在步骤S502中，在车辆启停阶段，电泵控制器控制运行在启停阶段转速上。

在步骤S503中，当发动机转速由0开始的上升阶段，电泵控制器提高电泵 的转速至预先设定的第二电泵参考转速值。

在步骤S504中，当发动机转速到达第二电泵参考转速值时，电泵控制器控 制电泵停止工作。

其中，该实施例中还包括下述步骤：

根据发动机转速n_Eng、油门开度α以及自动变速器油温T_Oil，计算启停阶段转 速n_EOP，其中：

n_EOP＝f₁(n_Eng,α)*f₂(n_Eng,T_Oil)；

f₁(n_Eng,α)为电泵控制器根据发动机转速n_Eng和油门开度α进行查表得到的目 标控制转速，f₂(n_Eng,T_Oil)为电泵控制器根据发动机转速n_Eng和自动变速器油温T_Oil进行查表得到的对目标控制转速f₁(n_Eng,α)进行修正的补偿系数。

其中，该发动机转速n_Eng和油门开度α的对应表为预先生成的数据表，其具 体的对应关系可以参考如下表格：

发动机转速n_Eng和自动变速器油温T_Oil的对应表为预先生成的数据表，其具 体的对应关系可以参考如下表格：

上述两个表格为根据实际的情况预先设置的表格，在此不再赘述。

在该实施例中，发动机的第一电泵参考转速值和第二电泵参考转速值需要 预先设置，以便对发动机的转速值进行监测。

在本发明实施例中，在自动变速器系统中，采用机械泵和电泵并联提供自 动变速器系统流量的方式，结构简单，在传统的液力自动变速器机械液压系统 的基础上，在液力自动变速器机械液压系统壳体的外部增加一个电泵即可满足 启停功能的要求，避免变速器内部结构的变更，成本低；

自动变速器系统能够安全、高效的实现整车的启停功能，通过CAN信号协 同发动机控制单元、变速器控制单元和电泵系统之间的控制实现整车的启停功 能，达到降低油耗的目的，而且能够真实的响应驾驶员的意图在最佳时机控制 启停的开启和关闭，不会因为发动机熄火而牺牲整车的驾驶性；

上述自动变速器系统启停功能的开启和关闭控制方法，控制流程简单能够 根据制动强度信号对传动链的接合实现提前预判，在发动机熄火的时候保持离 合器处于离合器的接合点压力，能够在驾驶员松开制动发动机启动后快速的接 合传动链，让整车移动起步，提高启停功能的响应特性；

电泵控制器的控制策略简单灵活，采用查表的方式来满足不同发动机转速 区域的电泵控制器控制转速要求，能够方便的实现控制参数的调整，根据油门、 油温、发动机转速进行控制满足所有可能工况的控制要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。