CN108223608B - 用于车辆的离合器控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的离合器控制方法，其包括以下步骤：由控制器通过将多个参数和感测的离合器致动器的冲程代入预定特性函数中来计算估计的离合器扭矩；由控制器通过基于扭矩误差的预测误差法将参数更新为新的值，该扭矩误差是参考离合器扭矩与估计的离合器扭矩之差；通过将期望离合器扭矩和更新的参数代入预定特性反函数中来计算期望冲程；并且由控制器基于计算的期望冲程来驱动离合器致动器，以控制离合器。多个参数表示离合器的物理特性，并且预定特性函数表示离合器传递扭矩对离合器致动器冲程的特性。另外，预定特性反函数表示离合器致动器冲程对离合器传递扭矩。

Description

用于车辆的离合器控制方法

技术领域

本公开涉及一种用于车辆的离合器控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

AMT(手自一体变速器)或DCT(双离合变速器)使用干式离合器，其允许动力从诸如发动机的动力源传输到变速器。

由于干式离合器不使用单独的液压装置，所以其在部件数量少和成本相对低的方面有利。然而，由于干式离合器的特性根据温度等而相对广泛地变化，所以精确地控制干式离合器需要付出很多努力。

在AMT或DCT中，按以下方式控制干式离合器(以下简称“离合器”)。一旦离合器致动器形成冲程，在离合器被操作的同时，离合器的传递扭矩根据冲程的大小而变化。因此，控制器控制离合器致动器以确定将离合器致动器的冲程形成到什么程度以便产生所期望的离合器传递扭矩的大小，从而控制离合器。为了控制离合器，提供一种表示离合器传递扭矩对离合器致动器冲程的特性的T-S(扭矩-冲程)曲线。

然而，由于传递扭矩对冲程的特性根据离合器的温度或其他行驶状态变化很大，所以试图根据变化的离合器特性适当地调整T-S曲线。

前述内容仅旨在帮助理解本公开的背景，并不意味着本公开落入本领域技术人员已知的相关领域的范围。

发明内容

本公开提出一种用于车辆的离合器控制方法，其能够更精确地实时估计离合器传递扭矩对离合器致动器冲程的特性，以便利用离合器控制精度的改善来提高换挡质量并且提高车辆的可销售品质。

在本公开的一个方面，用于车辆的离合器控制方法包括以下步骤：由控制器通过将表示离合器的物理特性的多个参数和感测的离合器致动器的冲程代入表示离合器传递扭矩对离合器致动器冲程的特性的预定特性函数中来计算估计的离合器扭矩；由控制器通过基于扭矩误差的预测误差法将多个参数更新为新的值，该扭矩误差是为离合器的当前传递扭矩的参考离合器扭矩与在计算估计的离合器扭矩的步骤中计算出的估计的离合器扭矩之差；由控制器通过将期望离合器扭矩和更新的参数代入表示离合器致动器冲程对离合器传递扭矩的预定特性反函数中来计算期望冲程，并且由控制器基于计算出的期望冲程来驱动离合器致动器，以控制离合器。

多个参数可包括接触点、缓冲弹簧常数、膜片弹簧常数、膜片弹簧开始变形的离合器致动器冲程以及通过将缓冲弹簧常数和膜片弹簧常数相加而获得的值的变化基于离合器致动器冲程的变化的比率。

特性函数可被计算为：

其中：

估计的离合器扭矩，

感测的离合器致动器冲程，

p₀：离合器接触点，

p₁：缓冲弹簧常数，

p₂：膜片弹簧常数，

p₃：膜片弹簧开始变形的离合器致动器冲程，以及

p₄：通过将缓冲弹簧常数和膜片弹簧常数相加而获得的值的变化基于离合器致动器冲程的变化的比率。

特性反函数可被计算为：

其中：

期望冲程，

期望离合器扭矩，

并且

可使用以下等式来执行参数更新：

p_n(k)＝p_n(k-1)+q(k)e(k)，

其中：

n：1、2、3和4，

k：当前控制周期，

k-1：先前控制周期，

参考离合器扭矩，

q(k)＝p_n(k-1)ψ(k)/s(k)，

s(k)＝ψ^T(k)p_n(k-1)ψ(k)-λ(k)，

λ(k)：遗忘因子(0<λ(k)<1)，以及

其中：

并且

参考离合器扭矩可以是扭矩观测器的扭矩值。

在离合器的微打滑保持在大约50RPM以下的状态下，连接到离合器的发动机的扭矩可用作参考离合器扭矩。

如从上述说明中明显的是，本公开的示例性形式的用于车辆的离合器控制方法能够更精确地实时估计离合器传递扭矩对离合器致动器冲程的特性，以便利用离合器控制精度的改善来提高换挡质量，并且提高车辆的可销售品质。

根据本文提供的描述，其他适用范围将变得显而易见。应当理解的是，描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，并不旨在限制本公开的范围。

附图说明

为了能很好地理解本公开，现在将通过参照附图给出示例的方式描述其各种形式，其中：

图1是说明本公开涉及的具有DCT的车辆的配置的简图；

图2是说明本公开的一种形式的用于车辆的离合器控制方法的流程图；

图3是用于解释本公开的一种形式的T-S曲线与参数之间的关系的曲线图；

图4是用于解释本公开的一种形式的弹簧常数对离合器致动器冲程的激发(activation)的曲线图；

图5是说明本公开的一种形式的参数随时间变化的曲线图；并且

图6是用于解释通过图5的参数的变化来更新T-S曲线的曲线图。

本文描述的附图仅用于说明的目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。

具体实施方式

以下描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开、应用或用途。应当理解的是，相应的附图标记在整个附图中表示相似或相应的部件和特征。

图1说明本公开涉及的具有DCT(双离合变速器)的车辆的配置，并且该车辆被构造成通过DCT将动力从发动机E供给到驱动车轮W。DCT的两个组成离合器1分别由离合器致动器3控制，并且形成各个变速级的换挡齿轮由通过选择同步器驱动的换挡致动器4转换。离合器致动器3和换挡致动器4由控制器5控制，并且控制器5响应于从APS(加速器位置传感器)7输入的信号接收加速器踏板的操作量。

当然，控制器5还可接收发动机扭矩信息和发动机转速信息，并且可通过来自离合器致动器3的传感器接收离合器致动器3的操作冲程。

另外，在混合动力车辆中，控制器可接收作为动力源的发动机的扭矩信息和驱动马达的扭矩信息，以利用这些信息控制离合器致动器3和换挡致动器4。

如图2所示，本公开的一种形式的用于车辆的离合器控制方法包括：扭矩估计步骤(S10)，其由控制器5通过将表示离合器1的物理特性的多个参数和感测的离合器致动器的冲程代入表示离合器传递扭矩对离合器致动器冲程的特性的预定特性函数中来计算估计的离合器扭矩；参数更新步骤(S20)，其由控制器5通过使用扭矩误差的预测误差法将参数更新为新的值，该扭矩误差是为离合器1的当前传递扭矩的参考离合器扭矩与在扭矩估计步骤中计算出的估计的离合器扭矩之差；冲程计算步骤(S30)，其由控制器5通过将期望离合器扭矩和更新的参数代入表示离合器致动器冲程对离合器传递扭矩的预定特性反函数中来计算期望冲程；以及驱动步骤(S40)，其由控制器5基于所计算的期望冲程来驱动离合器致动器3，以控制离合器1。

这里，本公开可在通过以下方法来实时地跟踪离合器的物理特性的变化的同时更精确地控制离合器1：将离合器致动器的当前冲程和参数代入特性函数来计算估计的离合器扭矩；通过使用通过从参考离合器扭矩减去估计的离合器扭矩而获得的扭矩误差的预测误差法更新参数；将离合器所需的期望离合器扭矩和更新的参数代入特性反函数来计算期望冲程；基于计算出的期望冲程驱动离合器致动器；将实时地变化的离合器的物理特性的变化反映为参数的变化；以及使用变化的参数将期望冲程计算到新的期望离合器扭矩。

表示离合器1的物理特性的参数包括接触点p₀、缓冲弹簧常数p₁、膜片弹簧常数p₂、膜片弹簧开始变形的离合器致动器冲程p₃以及通过将缓冲弹簧常数和膜片弹簧常数相加而获得的值的变化根据离合器致动器冲程的变化的比率p₄。

接触点p₀是随着离合器致动器3的冲程增加离合器大体上开始接触的时间点，在这种情况下，离合器的传递扭矩理论上开始从“0”增加到高于“0”的水平。

缓冲弹簧常数p₁可表示由摩擦材料本身为离合器提供的弹性，并且是指在图3中的接触点之后立即线性地增加的离合器传递扭矩的梯度。

膜片弹簧常数p₂表示根据离合器致动器的冲程的增加离合器的膜片弹簧的弹性。参数p₃是膜片弹簧开始变形的离合器致动器冲程。

因此，如图3所示，随着离合器致动器的冲程增加，离合器传递扭矩在参数p₃之前以缓冲弹簧常数p₁的梯度增加，然后以缓冲弹簧常数p₁和膜片弹簧常数p₂之和的梯度增加。

然而，在膜片弹簧变形的初始阶段，膜片弹簧常数实质上没有100％被表现出，而是随着离合器致动器的冲程增加而从0％变化到100％。因此，本公开使用参数p₄来反映这种变化。

也就是说，参数p₄是通过将缓冲弹簧常数和膜片弹簧常数相加而获得的值的变化根据离合器致动器冲程的变化的比率。在图3中，参数p₄允许离合器传递扭矩在离合器致动器的冲程通过p₃之后立即在微小部分中呈平滑圆形并增加。

作为参考，图4是说明随着离合器致动器的冲程增加，膜片弹簧常数的激发从0％变化到100％的曲线图，并且“～p₄”表示参数p₄根据离合器致动器的冲程而变化。

根据离合器致动器冲程的变化，缓冲弹簧常数被添加到参数p₄的原因是因为缓冲弹簧常数在膜片弹簧的工作范围内一直作用在已被100％激发的状态下。

特性函数由以下等式表示：

其中：

估计的离合器扭矩，

感测的离合器致动器冲程，

p₀：离合器接触点，

p₁：缓冲弹簧常数，

p₂：膜片弹簧常数，

p₃：膜片弹簧开始变形的离合器致动器冲程，以及

p₄：通过将缓冲弹簧常数和膜片弹簧常数相加而获得的值的变化根据离合器致动器冲程的变化的比率。

控制器首先在控制周期中使用参数的初始值来计算估计的离合器扭矩

初始值可以是根据离合器的物理特性预定并输入的值，或者可以是在先前车辆的行驶期间确定和存储的值，使得当新的车辆开始行驶时将存储的值用作初始值。

另外，虽然可通过单独的传感器获得计算估计的离合器扭矩

所期望的感测的离合器致动器冲程

但是它可通过来自感测离合器致动器的马达驱动状态的霍尔传感器的值来计算。

使用以下等式执行参数更新步骤：

p_n(k)＝p_n(k-1)+q(k)e(k)，

其中：

n：1、2、3和4，

k：当前控制周期，

k-1：先前控制周期，

参考离合器扭矩，

q(k)＝p_n(k-1)ψ(k)/s(k)，

s(k)＝ψ^T(k)p_n(k-1)ψ(k)-λ(k)，

λ(k):遗忘因子(0<λ(k)<1)，并且

其中，

并且

作为参考，预测误差法是在Ljung和Soderstrom的“递推辨识的理论与实践(Theory and Practice of Recursive Identification)”(MIT出版社，1983)中公开的已知技术。

在参数更新步骤(S20)中使用的参考离合器扭矩

表示离合器的当前传递扭矩，并且如果可能，可使用从离合器实际传递的扭矩值。

然而，由于没有直接测量从离合器传递的当前扭矩的实质传感器，所以如果可能，根据车辆的行驶状态可最准确地表示离合器的当前传递扭矩的值可用作参考离合器扭矩。

因此，在离合器的微打滑被稳定地保持在50RPM以下的状态下，与离合器连接的发动机的扭矩可用作参考离合器扭矩。

这是因为在离合器的微打滑被稳定地保持的状态下，发动机的整体动力通过离合器传递。

当然，在混合动力车辆中存在使用马达扭矩作为离合器的微打滑状态下的参考离合器扭矩的行驶状态。

当离合器不处于微打滑状态时，扭矩观测器的扭矩值可用于车辆。

当然，通过扭矩观测器计算的扭矩值是估计值，并且可能与实际离合器传递扭矩不同。然而，这可以是在离合器不处于微打滑状态时检测最接近实际扭矩的离合器传递扭矩的方法之一。

用于冲程计算步骤中的特性反函数由以下等式表示：

其中：

期望冲程，

期望离合器扭矩，

并且

作为参考，p₁p₃表示在离合器致动器冲程位于p₃时的离合器传递扭矩。

这里，期望离合器扭矩是应当通过控制器在下一个控制周期中实现的离合器传递扭矩。期望离合器扭矩通过反映车辆的各种行驶状态，例如驾驶员的加速器踏板的按压量、换挡状态和变速级来设定，并且根据车辆的行驶状态来确定期望离合器扭矩的方法使用了常规的已知技术。

如上所述，控制器可通过以下步骤来更精确地控制离合器：在扭矩估计步骤(S10)和参数更新步骤(S20)中反映随着参数的变化而实时地变化的离合器的物理特性的变化，在冲程计算步骤(S30)中获得用于完成根据车辆的行驶状态应当在下一个控制周期中控制的期望离合器扭矩的离合器致动器冲程，并基于此执行驱动步骤(S40)。最终，可以提高车辆的换挡质量和行驶质量，从而提高车辆的可销售品质。

控制器5在车辆继续行驶的同时重复执行上述过程，并且在驱动步骤(S40)中驱动的感测的离合器致动器的冲程被最终用于下一个控制周期的扭矩估计步骤(S10)中。

作为参考，图5说明参数根据从初始状态逐渐变化的离合器的状态而变化，图6说明根据参数的变化来调整T-S曲线。在图5和图6中，附图标记(0)表示初始状态，附图标记(1)和(2)表示在初始状态之后依次变化的状态。

状态(1)是其中当使用状态(0)中的参数计算估计的离合器扭矩并且使用估计的离合器扭矩计算的扭矩误差为正值时，在参数更新步骤中更新参数的状态。在状态(1)中，与状态(0)相比，更新参数使得在相应的冲程中的误差以增加p₁和p₂并减小p₃的方式减小。如图6的状态(1)所示，与状态(0)相比，T-S曲线处于其中通过参数的变化而稍微逆时针方向旋转的状态。

状态(2)是其中当使用状态(1)中的参数计算估计的离合器扭矩并且使用估计的离合器扭矩计算的扭矩误差为负值时，在参数更新步骤中更新参数的状态。在状态(2)中，与状态(1)相比，更新参数使得在相应的冲程中的误差以减小p₁和p₂并增加p₃的方式减小。如图6的状态(2)所示，与状态(1)相比，T-S曲线处于其中通过参数的变化而稍微顺时针方向旋转的状态。

虽然为了说明的目的已经公开了本公开的示例性形式，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的范围和精神的情况下，可进行各种修改、添加和替换。

Claims (5)

1.一种用于车辆的离合器控制方法，其包括以下步骤：

由控制器通过将表示离合器的物理特性的多个参数和感测的离合器致动器的冲程代入表示离合器传递扭矩对离合器致动器冲程的特性的预定特性函数中来计算估计的离合器扭矩；

由所述控制器通过基于扭矩误差的预测误差法将所述多个参数更新为新的值，所述扭矩误差是为所述离合器的当前传递扭矩的参考离合器扭矩与在计算所述估计的离合器扭矩的步骤中计算出的所述估计的离合器扭矩之差；

由所述控制器通过将期望离合器扭矩和所更新的参数代入表示离合器致动器冲程对离合器传递扭矩的预定特性反函数中来计算期望冲程；以及

由所述控制器基于所计算的期望冲程来驱动所述离合器致动器，以控制所述离合器，

其中所述多个参数包括接触点、缓冲弹簧常数、膜片弹簧常数、膜片弹簧开始变形的离合器致动器冲程以及通过将所述缓冲弹簧常数和所述膜片弹簧常数相加而获得的值的变化基于所述离合器致动器冲程的变化的比率，并且

其中所述特性函数被计算为：

其中：

为估计的离合器扭矩，

为感测的离合器致动器冲程，

p₀为离合器接触点，

p₁为缓冲弹簧常数，

p₂为膜片弹簧常数，

p₃为膜片弹簧开始变形的离合器致动器冲程，以及

p₄为通过将所述缓冲弹簧常数和所述膜片弹簧常数相加而获得的值的变化基于所述离合器致动器冲程的变化的比率。

2.根据权利要求1所述的离合器控制方法，其中所述特性反函数被计算为：

其中：

为期望冲程，

为期望离合器扭矩，

并且

3.根据权利要求2所述的离合器控制方法，其中更新所述参数可被执行为：

p_n(k)＝p_n(k-1)+q(k)e(k)，

其中：

n为1、2、3和4，

k为当前控制周期，

k-1为先前控制周期，

为参考离合器扭矩，

q(k)＝p_n(k-1)ψ(k)/s(k)，

s(k)＝ψ^T(k)p_n(k-1)ψ(k)-λ(k)，

λ(k)为遗忘因子(0<λ(k)<1)，并且

其中：

并且

4.根据权利要求1所述的离合器控制方法，其中所述参考离合器扭矩是扭矩观测器的扭矩值。

5.根据权利要求1所述的离合器控制方法，其中在所述离合器的微打滑保持在50RPM以下的状态下，连接到所述离合器的发动机的扭矩用作所述参考离合器扭矩。

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