5.12 离合器控制和离合器执行模块
自动变速器的换档逻辑中，主要关注的是动力状态下的换档（R和D），大致可以分成4类：
1）动力升档：驾驶人踩着加速踏板由低档位向高档位换档，发动机转速整体呈上升趋势。
2）动力降档：驾驶人踩着加速踏板由高档位向低档位换档，发动机转速整体呈上升趋势。
3）滑行升档：驾驶人没有踩加速踏板由低档位向高档位换档，发动机转速整体呈下降趋势。
图5-57 变速器离合器控制流程图
4）滑行降档：驾驶人没有踩加速踏板由高档位向低档位换档，发动机转速整体呈下降趋势。
动力换档和滑行换档区别在于节气门开度和变速器的输入转矩，如果加速踏板开度大于某个标定值或者变速器的输入转矩大于某个标定值，可以定义为是动力换档还是滑行换档。
这4种换档中，动力换档和滑行换档的控制方法基本相当，这里仅介绍动力换档的控制逻辑。
自动变速器的换档过程如图5-57所示，由几个主要部分组成：
1）输入信号处理及信息管理。
2）离合器控制时间和流量的计算和预估。
3）决定换档前后和换档过程中的变速器输入转速曲线。
4）上位离合器控制。
5）下位离合器控制。
6）发动机转矩控制。
其中上位离合器是换档时即将进入工作状态的离合器，而下位离合器是即将退出工作状态的离合器。在表5-12中，一档时，离合器C123、C1R工作，二档时离合器C123、C24工作。一档换入二档时，离合器C1R即将退出工作状态，为下位离合器，而离合器C24即将进入工作状态，为上位离合器。反之，在二档降为一档时，C1R为上位离合器，而C24为下位离合器。
输入信号处理及信息管理是采集即将进行的换档过程所需要的信息并实时更新，如不同换档阶段的时间、标定常量等信息。
首先，根据搜集的所需换档信息确定上位离合器和下位离合器，并对被控离合器的控制起止时刻、持续时间以及油液的流量（决定离合器内腔油液填充速度和离合器摩擦片的相应位置）进行计算和预估。
然后，确定变速器的目标输入转速曲线，这条曲线对换档品质及换档时间非常重要。最佳的转速曲线应该是光滑的正弦曲线的一部分，但考虑到控制软件的难度及执行机构的特性，最终只能以分段直线逼近目标转速曲线。
同时，需要考虑上位离合器和下位离合器的配合控制，以快速、稳定、准确地实现目标转速曲线，并对可能出现的交叠和走空（下文会有介绍）进行消除。
在换档过程中，由于惯性的影响，作用于离合器上的转矩可能出现超过输入转矩的现象，这对换档品质有负面影响，因此需要对发动机的输出转矩进行管理。
图5-58 液压控制离合器开合示意图
控制离合器开合的方式有多种，如干式电机控制和湿式油路控制等，其中湿式油路控制在自动变速器中应用比较普遍。液压系统通过向离合器液压腔内注入变速器油，使离合器活塞移动，推动离合器片接触产生摩擦阻力实现离合器的接合与分离，如图5-58所示。
发动机输出端直接驱动液力变矩器油泵。油泵直接将沉积在油底壳的变速器油抽取上来，在变速器主油路中产生油压。主油路油压经过主油压控制调节阀对流入液压回路的压力进行调节，液压控制的自动变速器一般带有蓄能器，特别是具有发动机起停功能的自动变速器，另外，蓄能器也能够对液压回路的压力进行调节。有一定压力的变速器油经过液压回路进入控制离合器的液压支路，如图5-59所示，且每个液压支路都有相应的离合器压力控制执行器对输入液压进行调节，控制离合器的接合和分离。
图5-59 自动变速器液压控制离合器控制示意图
换档过程中由于液力变矩器的输出转矩需要从下位离合器切换到上位离合器，切换前后发动机转速、上位离合器转速会发生变化，由于惯性作用，为促使发动机、液力变矩器和离合器的转速根据换档要求进行变化，应调整发动机的输出转矩。
发动机所需变化转矩计算：(https://www.daowen.com)
其中aturb为发动机输出端角加速度，计算方法为
（换档后转速-换档前转速）/换档持续时间其中换档持续时间在进行换档控制时还无法计算，为预估的换档时间，所以计算的角加速度也是预估的角加速度或角减速度。
整体的惯量包括两部分：液力变矩器涡轮转动惯量和发动机转动惯量，即
JTC为涡轮转动惯量，根据已知的液力变矩器涡轮惯量
，应用能量守恒定理计算得出：
其中，iTrqTC是液力变矩器变扭比，iCvtr_Spd是变矩器变速比。
将计算出的发动机转矩经CAN总线发送给发动机控制器，发动机将此转矩值作为目标响应值，通过调节进气量或喷油量最终输出转矩，但对此转矩的输出响应会受到其他很多因素的影响。
1）发动机温度过低。
2）车速过高。
3）转矩要求对当前换档过程来说过高。
4）同一个换档过程有多个转矩请求。
5）发动机反应延迟，转矩响应比要求慢。
6）超过预定的时间限制，发动机认为变速器已经完成换档而终止变速器转矩请求。
7）发动机中的其他转矩请求，比如速度、温度、排放、ABS请求、转向请求、自检请求、服务请求等，因此变速器转矩请求需要与之进行协作。
对于每一种换档，都需要尽量避免一些换档的失误与误差。由于控制不精确或执行元件的偏差，在换档时，不一定都会按照要求最优的实现换档。
目前自动变速器的换档控制通常涉及多个离合器，一般包含一个上位离合器、一个下位离合器及一个或多个状态不变的离合器。这样在换档过程中就会出现上位离合器和下位离合器的配合控制问题。这些离合器在换档的过程中需要进行很好的配合控制，在下位离合器脱开时，上位离合器恰好完全推入（图5-60）。
以本章5.5节图5-28所示的四档自动变速器为例。如果离合器控制配合不好，会出现以下两种现象：
图5-60 上位离合器与下位离合器理想压力控制曲线图
1）上位离合器已经进入接合状态，而下位离合器还没有完全分离，会出现3个离合器同时带有转矩的现象，称为交叠，如图5-61所示。不同变速比的齿轮机构胶合在一起，变速器无法工作。由于惯性和摩擦的作用，换档通常是可以完成的，但发动机的涡轮转速会因为交叠作用产生的受阻力使转速下降，驾驶人会有类似制动的感觉。
图5-61 变速器交叠现象示意图
2）与前一种相反，如果下位离合器已经完全脱开，而上位离合器还没有完全接合，形成一段空档期，称为走空，如图5-62所示。液力变矩器涡轮在发动机带动下提速，驾驶人会有类似中间档的无动力感觉。
图5-62 变速器走空现象示意图
对于上述两种是不期望出现的现象，必须对上位离合器和下位离合器进行精确的配合控制才能消除。另外，由于控制精度、执行器的误差以及其他许多因素（如温度、磨损等）的影响，上一次能够进行准确控制的控制参数在下一次就不一定准确了，所以在控制软件中需要加入自学习机制，以应对系统的动态变化，并进行有针对性的调节。