CN101213386A - 控制输入轴和输出轴之间的连接装置的方法 - Google Patents

控制输入轴和输出轴之间的连接装置的方法 Download PDF

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Abstract

一种对在被马达驱动的输入轴和能够传递最大转矩(Cemb)的输出轴之间的连接装置进行控制的方法，所述控制根据连接装置的致动器的位置(Xemb)进行，该控制方法包括一种取决于时间的连接装置的表现法则(Cemb＝Cemb(Xemb；t))，其将可传递的最大转矩值与连接装置的致动器的位置的值相连，根据所述方法，在每个瞬时：定义一个待传递的最大转矩赋值(Cemb，cons)，测量连接装置的致动器的实际位置(Xemb，mes)，通过使用待传递的最大转矩赋值(Cemb，cons)，致动器的实际位置(Xemb，mes)的测量和在所考虑的瞬时t的连接装置的表现法则(Cemb(xemb；t))，确定了发送给连接装置的致动器的用于连接装置的致动器的赋值(Xemb，cons)，在每个瞬时t使用连接装置的表现法则，其通过在连接装置的表现的参考的第一法则(Cemb1(Xemb))和连接装置的表现的参考的至少一个第二法则(Cemb2(Xemb，Cemb3(Xemb))之间的内插法而获得，和－进行连接装置的表现法则的内插法的调整，以便根据其应用考虑连接装置的表现的变化。

Description

控制输入轴和输出轴之间的连接装置的方法
本发明涉及对在被马达驱动的输入轴和能够传递最大转矩的输出轴之间的连接装置根据连接装置的致动器的为止遵循连接装置的表现的法则进行的控制。
混合牵引链例如包括与电动机通过离合器连接的热力发动机，并且驱动在变速箱中的输入轴，其本身驱动了汽车轮子，对该混合驱动链的控制要求转矩控制马达元件，即热力发动机和电动机，使得最好的遵循驾驶者以待提供给轮子的转矩的形式表示的期望。
在一种混合牵引链中，待提供给轮子的转矩根据汽车运转的特定条件被分布在热力发动机和电动机之间，以便特别优化牵引链的能量消耗。
为了控制所述组件，必须变换转矩在热力发动机和电动机之间的分布。这要求能够借助在热力发动机和电动机之间的连接装置连接和断开热力发动机和电动机。所述连接元件一般是摩擦离合器，必须被控制为使得至少在滑动期间精确确定被离合器传递的转矩。
常规的牵引链还包括可以被控制的连接/断开装置。当所述连接/断开装置被控制时，所述控制还必须控制被传递的转矩，特别是当启动变速箱或者进行变速箱的速比变换时。
为了能够令人满意地控制这样的装置，必须精确了解允许确定在离合器的致动器的位置和滑动期间离合器传递的最大转矩之间的存在的关系式。
因此所述牵引链的控制装置使用了提供了离合器控制元件的位置和所述离合器传递的最大转矩之间的关系式的离合器的表现法则。但是这样的法则在时间上因为不同的原因而变化，特别是因为当被经常使用时离合器的发热，因为其磨损或者生产特征的离散性。
为了考虑离合器的表现法则的变化，特别提出了一些确定舔点，即控制元件的位置的方法，所述舔点允许保证连个离合板之间的接触的开始。
这种进行的方式具有下述缺点：相当不精确。特别注意到确定舔点的这样的方法特别敏感。因此这样的方法在汽车的实际用途中的使用导致了不可接受的运转的不规则性，从而最好保证离合器的表现法则并且不考虑舔点的变化。然而在这样实施时，还观察到在控制所述组件中的非常大的不均匀性。
本发明的目的是解决上述缺点，提出了一种用于根据离合器的使用调整离合器的表现法则，从而在每个瞬时具有尽可能好的离合器的表现的模型从而获得了对离合器的良好控制。
因此，本发明提出一种对在被马达驱动的输入轴和能够传递最大转矩的输出轴之间的连接装置进行控制的方法，所述控制根据连接装置的致动器的位置进行，该控制方法包括一种取决于时间的连接装置的表现法则，其将可传递的最大转矩值与连接装置的致动器的位置的值相连，根据所述方法，在每个瞬时：
-定义一个待传递的最大转矩赋值，
-测量连接装置的致动器的实际位置，
-通过使用待传递的最大转矩赋值，致动器的实际位置的测量和在所考虑的瞬时的连接装置的表现法则，确定了发送给连接装置的致动器的用于连接装置的致动器的赋值。
为了实施所述方法：
-在每个瞬时使用连接装置的表现法则，其通过在连接装置的表现的参考的第一法则和连接装置的表现的参考的至少一个第二法则之间的内插法而获得，和
-进行连接装置的表现法则的内插法的调整，以便根据其应用考虑连接装置的表现的变化。
最好，进行连接装置的表现法则的内插法的自动调整，即通过在连接装置可以在每个顺水传递的最大转矩的开环估算和连接装置在每个瞬时传递的转矩的闭环估算之间的偏差时间的积分而进行。
最好，在第一参考法则和第二参考法则之间进行内插法以便通过内插法借助内插函数α确定在每个瞬时的中间表现法则，所述内插函数通过第一增益Kα被调整。
所述内插函数可以独立于连接装置的致动器的位置。
内插函数还可以取决于连接装置的致动器的位置，该连接装置的致动器的位置的变化范围被分为多个间隔，该内插函数的调整是一个间隔一个间隔地进行的。另外，进行了内插函数的平滑化。
最好，连接装置的在每个瞬时的表现法则等于连接装置在每个瞬时的中间表现法则。
例如，第一参考法则是在连接装置为新的并且是冷的时的连接装置的表现法则，第二参考法则是在连接装置为新的并且是热的时的该连接装置的表现法则。
另外，在中间表现法则和对应于磨损的连接装置的第三参考法则之间进行内插法，其中使用了内插系数β，通过使用第二增益Kβ调整所述内插法，所述第二增益与第一增益相反并且在绝对值上相对第一增益小。
最好，在连接装置的整个使用寿命上连续调整第二内插系数β，并且该装置的一个使用期间一个使用期间地调整第一连接系数，使得在每个使用期间的开始重新开始所述调整。
所述连接装置例如是受控的离合器，并且可以插入到牵引链中，特别是汽车的混合牵引链中。
本发明还涉及一种连接装置，包括适用于实施本发明的方法的控制装置。所述连接装置例如插入到汽车的牵引链中。
本发明将在下面参照附图更详细地但非限定地被描述，附图包括：
-图1是离合器控制原理简示图；
-图2是用在离合器控制方法中的双插入法的原理简示图；
-图3是用在离合器的控制方法中的内插函数的简示图；和
-图4是用在离合器使用一段时间后的控制中的内插函数的简示图。
为了控制可控制的离合器1，使用了整体用2表示的控制装置，该控制装置箱离合器传递了离合器的控制装置的位置的赋值Xemb，cons。所述离合器的控制装置2在入口收到了用于离合器的转矩赋值Cemb，cons。为了确定离合器控制装置的位置赋值Xemb，cons，离合器的控制装置2包括称为闭环的第一环，其允许根据测量离合器的致动器的有效位置Xemb，mes和测量马达转矩Cmot和离合器输入轴的输入转矩的驱动马达的马达转速Wmot估算当离合器在滑动状态下运转时被离合器有效传递的转矩，所述估算给出了与由牵引链的控制系统给出的离合器赋值相比较的值Cemb，bf。这样的估算本身对于本领域技术人员是公知的，所述估算特别使用了模型化牵引链的动力表现。
用于离合器的转矩赋值Cemb，cons和通过离合器有效传递的转矩的闭环估算在第一比较装置4中被比较，所述第一比较装置4得到两个转矩之间的差。所述差被发送到调节转矩Cemb，r的计算模块入口，所述调节转矩是将用来确定离合器的控制装置的调节位置的赋值的转矩赋值。这样的调节转矩的计算模块本身对于本领域技术人员是已知的。
调节转矩Cemb，r通过模块6转化为用于离合器的致动器的位置赋值Xemb，cons。所述模块6使用了在瞬时t的离合器的表现法则Cemb(Xemb；t)，其确定了可被离合器传递的最大转矩和控制元件的位置之间的关系式。
致动器的位置赋值Xemb，cons被发送到离合器的动态模型化的模块7中，该模块7考虑了离合器的自动装置的位置的动态，因此考虑了在时间上的偏差，以便确定在瞬时离合器的控制元件的理论位置。所述值因此被与模块6使用了相同的离合器表现法则的模块6’转化为离合器在瞬时t能够转化的最大转矩的开环估值Cemb，bo。
注意到在闭环中，所测量的离合器的有效位置Xemb，mes借助使用了离合器的表现法则的模块6”被转化为转矩估值Cemb，mes。
还将注意到所述3个离合器表现法则6，6’和6”在瞬时t是相同的。
为了考虑离合器根据时间的表现变化，被模块6，6’和6”使用的法则借助于自动调整方法、在瞬时t离合器可以传递的最大转矩的开环估值Cemb，bo和在瞬时t离合器有效传递的闭环估值Cemb，bf被调整，该自动调整方法考虑了在比较装置8中的比较。在所述由离合器传递的开环和闭环估值之间的差用于借助自动调整模块9调整离合器的表现法则，所述自动调整模块9通过利用增益而使用了积分类型的方法，所述增益可以根据期望的用于调整的表现而被调整。
下面将描述用于调整离合器表现法则的自动调整方法。
首先参照图2，将定义要使用的离合器的不同表现法则。
首先考虑表示当离合器是新的并且是冷的，即当摩擦片没有磨损也没有因为使用而变热时的离合器的表现法则的第一表现法则Cemb1(Xemb)。还考虑对应于新的热的离合器即没有被使用过并且处于其最高的使用温度下的新离合器的表现的离合器第二表现法则Cemb2(Xemb)。这两个曲线彼此偏离，因为离合器加热导致了膨胀。通过借助于取决于温度并且可以是一个系数或者取决于离合器的致动器(或者控制元件)的位置Xemb的内插函数α的内插法，可以确定在确定的瞬时t处于新的状态的离合器的表现法则，即该离合器处于作为离合器使用状态的函数的一定的温度下。所述中间法则Cemb，int，(Xemb，t)对应于在使用的有效条件下处于新的状态的离合器的表现法则。所述法则可以用下述形式表示：Cemb，int(Xemb，5)＝α(Xemb，t)×Cemb1(Xemb)+(1-α(Xemb，t))×Cemb2(Xemb)。
在所述公式中，α(Xemb，t)被非常广义地描述为是Xemb的函数。本领域技术人员将理解所述函数在Xemb变化时可以是恒定的。在该情况中，α是简单地取决于时间的常数。
最后使用了对应于当离合器被磨损时的离合器的表现的法则的第三法则Cemb3(Xemb)，该第三法则相对其它法则偏离，因为特别地磨损了离合器摩擦片，该磨损因此改变了离合器的几何形状。所述法则的特征在于，两离合器板的接触点相对于在离合器是新的时的接触点打字偏离。另外，控制机构的刚度和摩擦材料的特性在离合器寿命中是变化的。
为了显示将在瞬时t使用的对应于离合器的有效使用条件和磨损条件的离合器的表现的实际法则，使用了通过在离合器的中间表现法则和磨损的离合器的表现法则之间的内插法获得的法则Cemb(Xemb，t)。为了进行内插法，使用了内插系数β，该内插系数使得在可通过离合器传递的给定的最大转矩下有效的离合器的控制装置通过在离合器的控制装置的位置赋值之间的线性内插法而获得，所述位置赋值一方面是在离合器完全磨损时，另一方面在离合器遵循诸如前面限定过的离合器的中间表现法则。
如果用Xemb，int(Cemb，t)表示致动器的位置，所述致动器的位置用瞬时t的可变中间法则定义，从而获得了可传递的最大转矩Cemb，Xemb3(Cemb)，对应于完全磨损的离合器的法则定义的致动器的位置允许获得相同的转矩，和Xemb(Cemb，t)，需要在瞬时t向致动器给出的用于获得转矩Cemb的位置，考虑了离合器的加热和磨损，从而获得了：
Xemb(Cemb，t)＝βXemb，int(Cemb，t)+(1-β)Xemb3(Cemb)。
考虑了处于新的冷的状态、新的热的状态和磨损状态的离合器的表现法则和理论法则的区别特征，很明显开环的由离合器传递的最大转矩的赋值Cemb，bo和离合器传递的有效转矩的闭环估值Cemb，bf之间的比较允许了估算如何根据时间必须改变在离合器表现的不同理论法则之间的内插法。
特别地，如果闭环转矩的估值大于开环转矩估值，则表明在使处于新的冷的状态和处于新的热的状态的离合器的表现法则介入的内插法中一个特别大的权重赋予了在新的冷得状态下的离合器的表现法则。在这个条件下，期望减小内插函数α的值。
事实上，开环转矩估值对应于根据离合器的被估算的表现法则计算的值，闭环的估值临近实际的转矩。因此，当闭环估值大于开环估值时，可以得出离合器的被估算的表现法则低估了由离合器传递的转矩。
然而，在所述实施例中，在离合器的致动器的给定位置Xemb中，用于冷的离合器的被计算的转矩小于用于热的离合器的被计算的转矩。
在这些条件下，如果函数α过大，离合器的被估算的表现法则低估了被传递的转矩。
因此，在所述例子中，当开环估算的转矩小于闭环估算的转矩时，表明函数α过大。
相反，如果闭环转矩的估值小于开环转矩的估值，则期望沿相反方向改变内插函数α。
注意到这里指出的变化方向取决于离合器的构造模式和工作模式。本领域技术人员知道使其适应任何特别情况。
因此，为了保证表现法则的适应，在调节系统中引入了一个内插函数α的调整方法，所述方法在于改变所述函数使得该函数α的值的相对时间的导数与在闭环转矩估值和开环转矩估值之间的偏差成比例。所述比例系数是增益Kα。
下面将回来讨论的这样的调整具有下述优点：考虑了离合器的极热现象，即在离合器使用期间发生的现象，但是还具有下述缺点：没有考虑磨损现象。
为了考虑磨损现象，要调整上面描述过的第二内插法的系数β。与用于调整系数α进行的论证相似的论证表明系数β必须根据闭环转矩的估值和开环转矩的估值之间的偏差以与函数α的调整相反的方式被调整，调整速度非常小。因此为了调整系数β使用了一个法则：该法则使得系数β相对于时间的导数与在闭环转矩的估值和开环转矩的估值之间的的偏差成比例，具有的比例系数或者增益Kβ在绝对值上远远小于系数Kα并且符号与系数Kα相反。所述两个调整的组合导致了表现曲线Cemb(Xemb，t)，其同时考虑了离合器的加热和磨损。
鉴于离合器的加热是变化的现象，仅仅在使用离合器期间介入并且在离合器不使用时消失一段时间，而磨损现象是一直存在的现象，内插函数α的调整和内插系数β的调整是不同的。
特别地，对于使用内插函数α的内插法来说，内插结果在每个未使用离合器足够长的期间从而其温度回到了正常温度下之后被取消。另外，系数β的调整沿离合器的使用寿命被累积。
通过这样地进行，不仅根据离合器的瞬时使用还根据之前的使用获得了被自动调整的离合器的表现曲线。因此，通过这样地进行，获得了对应于在使用时刻的离合器的实际状态的离合器的控制法则。
正如前面示出的，在离合器的中间表现法则和离合器的完全磨损时的表现法则之间的内插法借助仅仅一个内插系数β进行。另外，在新的离合器的表现法则和热的离合器的表现法则之间的内插法优选通过下述一种内插法进行：其在离合器的工作范围的整体上是恒定的但是随着该离合器的一个工作间隔一个工作间隔而进行，正如下面将要描述的那样，因此并不使用内插系数而是内插函数α(Xemb，t)，该内插函数不仅随着时间而变就象系数β那样，而且还取决于离合器的控制元件的位置Xemb。
因此，正如图3所示那样，将离合器的控制装置的位置Xemb的变换范围分成一定数目的区段，例如附图示出的那样分成6个区段：第一区段11，对应于0-10％的连片部分，以20％为中心的第二区段12，对应于10-30％的间隔，以40％为中心的间隔13，以60％为中心的间隔14，以80％为中心的间隔15，从90-100％的间隔16。对于每个间隔而言，可以定义用于第一间隔的内插系数α0，用于第二间隔的α20，用于第三间隔的α40，用于第四间隔的α60，用于第五间隔的α80，用于最后的间隔的α100.还定义了在图3示出的光滑函数，其对应于每个间隔并且使得用于任何离合器控制装置的调节点的光滑函数之和等于1.这些函数分别称为L1(Xemb)，L2(Xemb)，L3(Xemb)，L5(xemb)，L6(Xemb)。每个光滑函数导致了在与之相连的间隔1x上的加权，同样在相邻的间隔1x-1和1x+1上加权，因此导致了光滑。从而定义了等于内插函数与相应的间隔的光滑函数的乘积之和的内插整体函数α(Xemb)，相应的关系式为：
A(Xemb)＝α0×L1(Xemb)+α20×L2(Xemb)+...+α100×L6(Xemb)。
为了进行调整，在任何工作间隔中确定的每个瞬时t，设置了离合器，调整对应的间隔的系数αi。在离合器的使用寿命中，因此一个间隔一个间隔地进行不同内插系数，从而通过引入到定义了内插函数的公式中来允许调整内插函数。所述每个区段的内插法仅仅在对应于考虑了离合器的加热的系数α上进行。因此，加热现象根据离合器的工作页面而具有效果。诸如上述的光滑函数的使用具有下述优点：避免了所述每个区段的自动调整导致了在被计算的离合器的表现法则的变换中的不均匀性，能够导致用于离合器控制的困难的不均匀变化。特别地，所述光滑化避免了存在的导致了不可反向的离合器表现法则的非单调性。
正如给出了在一定的调整之后的内插曲线的图4所示，内插系数α0，α20，α40，α60，等打字相对等于0.5的初始值变化，尽管每个光滑法则的权数显著改变，从而导致了图4示出的光滑内插函数。
刚刚描述过的自动调整方法考虑了两个内插法，一个对应于离合器的加热，另一个对应于磨损。另外，内插法之一是复杂的因为它每个区段地进行。但是可以实施更简单的自动调整，例如通过仅仅进行一个内插法，和一个关于新的热的离合器和磨损的离合器的法则，和/或者通过不对内插法之一分出区段。
所述方法可以通过控制装置被实施，该控制装置包括一个适用于控制连接/断开的装置例如牵引链例如汽车的离合器的计算机。

Claims (13)

1.一种对在被马达驱动的输入轴和能够传递最大转矩(Cemb)的输出轴之间的连接装置进行控制的方法，所述控制根据连接装置的致动器的位置(Xemb)进行，该控制方法包括一种取决于时间的连接装置的表现法则(Cemb＝Cemb(Xemb；t))，其将可传递的最大转矩值与连接装置的致动器的位置的值相连，根据所述方法，在每个瞬时：
-定义一个待传递的最大转矩赋值(Cemb，cons)，
-测量连接装置的致动器的实际位置(Xemb，mes)，
-通过使用待传递的最大转矩赋值(Cemb，cons)，致动器的实际位置(Xemb，mes)的测量和在所考虑的瞬时t的连接装置的表现法则(Cemb(xemb；t))，确定了发送给连接装置的致动器的用于连接装置的致动器的赋值(Xemb，cons)，
其特征在于：
-在每个瞬时t使用连接装置的表现法则，其通过在连接装置的表现的参考的第一法则(Cemb1(Xemb))和连接装置的表现的参考的至少一个第二法则(Cemb2(Xemb，Cemb3(Xemb))之间的内插法而获得，和
-进行连接装置的表现法则的内插法的调整，以便根据其应用考虑连接装置的表现的变化。
2.权利要求1所述的方法，其特征在于：进行连接装置的表现法则的内插法的自动调整，即通过在连接装置可以在每个瞬时t传递的最大转矩的开环估算(Cem，bo(t))和连接装置在每个瞬时t传递的转矩的闭环估算(Cemb，bf(t))之间的偏差时间的积分而进行。
3.权利要求2所述的方法，其特征在于：在第一参考法则(Cemb1(Xemb))和第二参考法则(CEmb2(Xemb))之间进行内插法以便通过内插法借助内插函数α(Cemb，int(Xemb；t))确定在每个瞬时的中间表现法则，所述内插函数通过第一增益Kα被调整。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述内插函数(α(Xemb，t))可以独立于连接装置的致动器的位置Xemb。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，内插函数(α(Xemb，t))还可以取决于连接装置的致动器的位置(Xemb)，该连接装置的致动器的位置的变化范围被分为多个间隔，该内插函数的调整是一个间隔一个间隔地进行的。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，进行了内插函数的平滑化。
7.根据权利要求3-6中任一项所述的方法，其特征在于，连接装置的在每个瞬时的表现法则(Cemb(Xemb；t))等于连接装置在每个瞬时的中间表现法则(Cemb，int(xemb，t))。
8.根据权利要求3-7中任一项所述的方法，其特征在于，第一参考法则是在连接装置为新的并且是冷的时的连接装置的表现法则，第二参考法则是在连接装置为新的并且是热的时的该连接装置的表现法则，在瞬时t的中间表现法则和对应于磨损的连接装置的第三参考法则(Cemb3(Xemb))之间进行内插法，其中使用了内插系数β，通过使用第二增益Kβ调整所述内插法，所述第二增益与第一增益符号相反并且在绝对值上相对第一增益小。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在连接装置的整个使用寿命上连续调整第二内插系数β，并且该装置的一个使用期间一个使用期间地调整第一连接系数，使得在每个使用期间的开始重新开始所述调整。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述连接装置例如是受控的离合器。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，其特征在于，所述连接装置插入到牵引链中，特别是汽车的混合牵引链中。
12.一种在输入轴和输出轴之间的诸如离合器的连接装置，包括适用于控制装置，其特征在于，所述控制装置实施权利要求1-10中任一项所述的方法。
13.根据权利要求12所述的连接装置，其特征在于，所述连接装置例如插入到汽车的牵引链中
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