CN101590851A - 设有带不连续比值的半自动变速箱的机动车辆的控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及设有带不连续比值的半自动变速箱的机动车辆的控制系统。控制系统包括：能够提供表示预定状态变量值的电信号或数据的检测器或估计器；能够提供指示状态变量的检测值与相应参考值之间“误差”的信号或数据的计算装置；滤波器装置，其能够有选择地增大发动机曲轴角速度误差以及上述角速度差的误差的相对权重；处理装置，其能够来自于计算装置的信号或数据，并且能够产生指示将由发动机传递的转矩部分值和将由摩擦离合器输送至变速箱主轴的转矩部分值的输出信号或数据；以及加法器，其能够将转矩部分值加到作为相关值来传递或输送的对应的其它转矩部分值中，以便提供指示发动机曲轴中将产生的转矩和将由摩擦离合器输送的转矩的信号或数据。

Description

设有带不连续比值的半自动变速箱的机动车辆的控制系统
技术领域
本发明涉及一种用于设有发动机的机动车辆的控制系统，发动机的曲轴通过由相关促动器控制的(至少)一个摩擦离合器而连接到具有不连续比值(ratio)的半自动变速箱的主轴上。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种如下类型的控制系统，该系统特别地针对控制通常所说的摩擦离合器的滑动阶段而研制，在滑动阶段，输送到变速箱主轴上的转矩借助于该离合器以受控的方式进行变化或调整。
此目的及其它目的根据本发明借助于上文所限定类型的控制系统而实现，该种类型的控制系统包括：
检测或估计装置，其能够提供指示预定状态变量值的电信号或数据，这些电信号或数据包括发动机曲轴角速度、所述角速度与所述主轴角速度之间的差、由发动机曲轴传递的转矩，以及由摩擦离合器传递的转矩；
计算装置，其能够提供指示所述状态变量的检测值或以其它方式的确定值与其参考值之间的差或“误差”；
滤波器装置，其能够在预定频带内有选择地增大曲轴角速度的误差的相对权重以及上述角速度差的误差的相对权重；
处理装置，其能够作为输入接收部分地经过所述滤波器装置而来自于所述计算装置的信号或数据，并且能够根据预定的传递函数来产生指示将由发动机传递的转矩部分值或基值(contribution)以及将由摩擦离合器传输到主轴上的转矩部分值或基值的输出信号或数据；以及
加法器装置，其能够将所述转矩部分值或基值加到将作为相关值进行传递或输送的、由预定方法确定的对应的其它转矩部分值或基值中，以便以总输出的形式提供指示将在发动机曲轴中产生的转矩的信号或数据以及指示将由所述摩擦离合器输送的转矩的信号或数据。
上述滤波器装置优选设计成用以执行基本上为低通的滤波作用，特别是积分作用。
该系统适当地设有能够乘以相应增益系数的装置，该增益系数的值是基于变速箱中的速比或在变速箱中接合的齿轮而预先确定的，上述误差信号或数据部分地经由上述滤波器装置而来自于计算装置。
上述处理装置可适当地包括
相位超前网络，其作用于由发动机产生的转矩误差，以及
滤波器网络，其能够对由摩擦离合器输送的转矩的误差执行本质上为低通的作用，特别是积分作用。
附图说明
通过如下详细描述，本发明的其它特征和优点将变得明显，所给出的该详细描述仅为参照附图的非限制性实例，在附图中：
图1为示出安装到机动车辆上的根据本发明的控制系统的框图；以及
图2为更为详细地示出根据本发明的控制系统架构的框图。
具体实施方式
在图1中，标号MV表示装有根据本发明的控制系统CS的机动车辆。
机动车辆MV的有些零件仅以概略形式示出：发动机E，其曲轴ES通过由促动器A控制的摩擦离合器FC而连接到具有不连续速比的变速箱GS的主轴PS上。
发动机E和促动器A具有各自的电子控制单元ECU和ACU。
S1和S2分别表示连接到发动机E曲轴ES和变速箱GS主轴PS上的两个角速度传感器。
由传感器S1和S2提供的信号或数据可由控制系统CS直接使用。作为备选，如图1的框图中所示，由这些传感器提供的信号经过装置D，该装置D将代表发动机E曲轴角速度ωE，meas以及所述角速度与变速箱GS的主轴PS角速度之间的差ωD，meas的信号或数据馈送给控制系统CS。
控制速度差ωD，meas的优点在于，其简化了允许和重置所测量的角速度与稍后将论述的对应参考值接近同步(相等)的控制。而且，有可能直接控制速度彼此之间同步的方式，然而如果两个速度都受到控制(而不是一个速度和它们的差)，则将更难以确保令人满意的同步，这是因为将存在两个跟踪误差的负面影响。
发动机E还设有另一传感器S3，用以将代表由发动机E传递的转矩CE的信号或数据提供给控制系统CS。
作为借助于传感器的直接检测的备选方案，上文所提及的状态变量可由本来公知的其它方式如估计算法来确定。
参看图1，控制系统CS基本上包括接收状态变量ωE，meas、ωD，meas和CE的值的处理单元PB。如稍后将变得更为清楚的那样，基于这些状态变量的获取值，处理单元PB估计由摩擦离合器FC输送的转矩CF。
处理单元PB还接收参考值ωE，ref，ωD，ref和CF，ref。
基于上文所限定的状态变量的获取值，连同输入其中的参考值，处理单元PB将以下文参照图2描述的方式产生输出信号或数据，这些输出信号或数据表示将由发动机E传递的转矩部分值或基值CE，CL，以及表示将通过摩擦离合器FC而输送到变速箱主轴上的转矩部分值或基值CF，CL。
在由总体标号AD表示的加法器装置中，上述转矩部分值或基值加到对应的其它转矩部分值或基值CE，OL和CF，OL中，以作为总输出来提供表示将由发动机E传递的转矩CET的信号或数据，以及表示由摩擦离合器FC输送的转矩CFT的其它信号或数据。这些信号或数据分别提供给连接到发动机E和摩擦离合器FC上的控制单元ECU和ACU。
转矩基值CE，OL和CF，OL称为开环转矩基值，并且可通过例如在本申请人名下的在先欧洲专利EP-1198365-B1中所述的方法来确定。
可称为闭环基值的转矩基值CE，CL和CF，CL事实上是由根据本发明的控制系统CS以如下方式来确定的，该方式为在摩擦离合器FC调整传递给变速箱GS主轴的转矩的阶段期间，发动机E曲轴的角速度ωE，发动机曲轴ES和主轴PS之间的角速度差ωD以及由离合器输送的转矩CF遵循输入到处理单元PB中的对应参考值。
在图2中，对已经描述的零件和元件给出了与前文相同的参考数字标号。
为了简化图示，在图2中以矢量形式示出了状态变量和相关参考值。
参看该图，处理单元PB包括减法器装置SD，其输出代表受控状态变量的矢量X值与矢量r值之间的差的矢量e，矢量r为相应参考值的矢量。
矢量e的值指示上述状态变量的检测值(或以一些其它方式确定的值)与各相关参考值之间的差或“误差”。
矢量e发送到将其值分成两组的选择器装置S上：
第一组值，其包括发动机E曲轴的角速度误差以及在该曲轴与变速箱主轴PS之间的角速度差的误差，经过对其执行本质上为低通的作用、特别是大致积分作用的滤波器单元FB；因此经过滤的数据到达表示为AB1的“放大器”单元，在其中它们乘以增益系数Ke，该增益系数可取基于变速箱GS中的速比或在变速箱GS中接合的齿轮而区分开的预定值；
矢量e的其余数据直接通向表示为AB2的另一“放大器”单元，在该处，它们乘以增益系数KP，该增益系数KP也取可基于变速箱GS中的速比或在变速箱GS中接合的齿轮而区分开的值。
滤波器单元或积分器FB的作用对于通过更为重要的优先状态变量来改善参考值的跟踪准确度相当重要。
由“放大器”单元AB1和AB2输出的数据到达另一减法器SD2，减法器SD2的输出连接到两个处理网络SYSE和SYSF的输入上。
处理网络SYSE作用于与确定将由发动机E传递的转矩基值CE，CL相关的数据，并且执行本质上为求导的动作，以便响应于发动机E来弥补迟滞。该网络本质上为相位超前网络。
处理网络SYSF作用于与确定转矩基值CF，CL相关的数据，并且例如为低通滤波器或积分器。该SYSF网络的存在对于能够将由离合器输送的转矩CF转变成可控状态变量相当重要，以便可促使其跟踪对应的适当参考值。低通滤波或积分还对导出用于离合器FC的促动器A的连续命令有用，从而避免会给机动车辆使用者带来不舒适感觉的突发转矩振荡。
在图2中，XE和YE分别表示内部状态矢量和SYSE网络的标量输出，而YF表示SYSF网络的标量输出。
在SYSE网络和SYSF网络的输出处，转矩部分值或基值CE，CL和CF，CL到达加法器装置AD的输入处，加法器装置AD输出包含值CET和CFT的矢量u，该CET和CFT分别表示将由发动机E曲轴产生的转矩和将由离合器FC输送到变速箱主轴上的转矩。
矢量u还发送至估计器TE的输入，估计器TE还接收由发动机E产生的转矩CE的值以及该发动机的曲轴的角速度ωE，meas。
估计器TE基于简化的数学模型，该模型通过使用上述状态变量的值，以及还可选地使用控制本身的其它内在量来提供对由离合器FC所输送的转矩CF的估计。这种估计并非基于所用特定离合器FC的名义上所谓的“传递率图”的特性，即使在离合器磨损和促动器老化时，以及甚至在特定的物理情况如举例来说快速的热变而引起离合器传输特性改变的情况下仍然较为“稳健”。
显然，在不脱离本发明原理的情况下，实施例及构造细节可明显不同于仅通过非限制性实例的方式进行描述和图示的那些，而由此不脱离在所附权利要求中限定的本发明范围。
例如，SYSE网络和SYSE网络可设计成用以执行与实现且符合受控物理系统特性的控制的目标相对应的普通传递功能。

Claims (5)

1.一种用于设有发动机(E)的机动车辆(MV)的控制系统(CS)，所述发动机(E)的曲轴(ES)通过由相关的促动器(A)所控制的至少一个摩擦离合器(FC)而连接到具有不连续比值的半自动变速箱(GS)的主轴(PS)上；
所述控制系统(CS)包括
检测或估计装置(S1，S2，S3，D，TE)，其能够提供指示预定状态变量的值的电信号或数据，所述预定状态变量包括所述发动机(E)的曲轴(ES)的角速度(ωE，meas)、所述角速度与所述主轴(PS)的角速度之间的差(ωD，meas)、由所述发动机(E)曲轴所传递的转矩(CE)，以及由所述摩擦离合器(FC)所传递的转矩(CF)；
计算装置(SD1)，其能够提供指示所述状态变量的检测值或以其它方式的确定值与它们的参考值(r)之间的差或误差的信号或数据(e)；
滤波器装置(FB)，其能够在预定频带内有选择地增大所述发动机(E)的曲轴(ES)角速度的误差的相对权重，以及上述角速度差(ωD，meas)的误差的相对权重；
处理装置(SD2；SYSE，SYSF)，其能够作为输入接收来自于所述计算装置(SD1)、部分地通过所述滤波器装置(FB)的信号或数据，并且能够根据预定的传递函数来产生输出信号或数据，所述输出信号或数据指示将由所述发动机(E)传递的转矩部分值或基值(CE，CL)和将由所述摩擦离合器(FC)输送到所述变速箱(GS)的主轴(PS)上的转矩部分值或基值(CF，CL)；以及
加法器装置(AD)，其能够将所述转矩部分值或基值(CE，CL，CF，CL)加到将作为相关值传递或输送的、由预定方法所确定的对应的其它转矩部分值或基值(CE，OL，CF，OL)中，以便以总输出的形式提供指示将在所述发动机(E)曲轴中产生的所述转矩(CET)的信号或数据以及指示将由所述摩擦离合器(FC)输送的所述转矩(CFT)的信号或数据。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，上述滤波器装置(FB)设计成用以执行本质上为低通滤波的作用，特别是积分作用。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括能够乘以相应的增益系数(Ke，Kp)的放大器装置(AB1，AB2)，所述增益系数(Ke，Kp)的值优选基于所述变速箱(GS)中的速比或在所述变速箱(GS)中接合的齿轮来预先确定，上述误差信号或数据(e)部分地经由上述滤波器装置(FB)而来自于所述计算装置(SD1)。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述处理装置包括：
相位超前网络(SYSE)，其作用于由所述发动机(E)产生的转矩误差，以及
滤波器网络(SYSF)，其能够对由所述摩擦离合器(FC)所输送的转矩的误差执行本质上为低通的作用、特别是积分作用。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括估计器装置(TE)，所述估计器装置(TE)用于提供指示至少一个预定状态变量的值的信号或数据、特别是由所述摩擦离合器(FC)所输送的转矩(CF)的值的信号或数据。
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