CN104653660B - 用于变速器离合器的扭矩估算方法 - Google Patents

用于变速器离合器的扭矩估算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于变速器离合器的扭矩估算方法，该估算变速器离合器的扭矩的方法可包括通过基于利用传感器测得的发动机角速度，利用数据映射图推导的发动机静态扭矩，以及取决于驱动负载的负载扭矩推导发动机瞬时扭矩来校正误差；基于发动机静态扭矩和发动机瞬时扭矩推导发动机角速度估算值；以及从发动机角速度估算值和测得的发动机角速度之差推导取决于变速器离合器中的滑动的离合器扭矩估算值。

Description

用于变速器离合器的扭矩估算方法
技术领域
本发明一般涉及一种变速器离合器，并且更具体地，涉及一种用于变速器离合器的扭矩估算方法，其估算经由离合器(具体地，双离合变速器(DCT)的干式离合器)中的滑动所传送的精确扭矩值。
背景技术
近来，已在双离合变速器(DCT)中取得了许多进展，其可实现自动变速器的驱动的便利性和燃料效率以及手动变速器的高动力效率。DCT指的是基于手动变速器的自动变速器，并且为具有两个扭矩传动轴并且在没有扭矩转换器的情况下自动地控制离合器的系统。DCT具有高燃料效率的优点。然而，由于利用干式离合器的DCT系统会使离合器在没有扭矩转换器的情况下直接接合两个工作部件，控制离合器的能力确定车辆的启程和换档性能。此外，由于不可能直接测量在离合器片的摩擦表面处发生的传动扭矩，因此利用有关安装在车辆中的传感器的预设值的信息来确定离合器传动扭矩是重要的。
传统的离合器扭矩估算方法使用控制工程的观测器理论。这是基于发动机扭矩计算在离合器片滑动时发生的传动扭矩的方法。此处，来自电子控制单元(ECU)的发动机扭矩输出是基于通过在静止状态下重复测试产生的数据。然而，由于需要离合器扭矩信息的时间点总是对应于发动机的瞬态(爬行、启程等等)，因此在ECU的发动机扭矩和实际值之间会出现差异。因此，基于不可靠的发动机扭矩产生的离合器扭矩估算值也具有误差，这是有问题的。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
因此，本发明一直考虑相关技术中出现的上述问题和/或其他问题，并且本发明旨在提供一种通过校正不可靠的发动机扭矩模型中的误差来精确地估算离合器扭矩的方法。本发明旨在提供一种用于变速器离合器的扭矩估算方法，其估算经由离合器(具体地，双离合变速器(DCT)的干式离合器)中的滑动所传送的精确扭矩值。
根据本发明的各个方面，提供一种估算变速器离合器的扭矩的方法，所述方法包括以下步骤：通过基于利用传感器测得的发动机角速度，利用数据映射图推导的发动机静态扭矩，以及取决于驱动负载的负载扭矩推导发动机瞬时扭矩来校正误差；基于发动机静态扭矩和发动机瞬时扭矩推导发动机角速度估算值；以及从发动机角速度估算值和测得的发动机角速度之差推导取决于变速器离合器中的滑动的离合器扭矩估算值。
根据本发明的一个方面，推导发动机角速度估算值的步骤可进一步基于通过所推导的离合器扭矩估算值的反馈所推导的离合器扭矩估算值。
校正误差的步骤可包括基于对发动机角速度和发动机的惯性力矩的积分推导发动机动力扭矩，其中发动机瞬时扭矩的推导基于发动机动力扭矩、发动机静态扭矩和负载扭矩。发动机瞬时扭矩的推导可通过从发动机动力扭矩减去发动机静态扭矩并且将负载扭矩加至从发动机动力扭矩减去发动机静态扭矩的结果而得以进行。
校正误差的步骤可包括通过低通滤波从所推导的发动机瞬时扭矩推导最终发动机瞬时扭矩。
角速度估算值的推导可包括：将发动机静态扭矩和发动机瞬时扭矩相加以产生总扭矩，以及将总扭矩除以发动机的惯性力矩以确定发动机角速度估算值。
此外，根据本发明的各个其他方面，提供一种估算变速器离合器的扭矩的方法，所述方法包括：通过推导在瞬态下的对应于发动机动力扭矩的发动机瞬时扭矩来校正误差；基于发动机静态扭矩和发动机瞬时扭矩推导发动机角速度估算值；以及从发动机角速度估算值和发动机角速度之差推导取决于变速器离合器中的滑动的离合器扭矩估算值。
根据如上所述的用于变速器离合器的扭矩估算方法，能够估算经由离合器(具体地，DCT的干式离合器)中的滑动所传递的精确扭矩值。
本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些其它特征和优点将从结合于此的附图和以下具体实施方式中显而易见，或在附图和具体实施方式中详细陈述，附图和具体实施方式共同用于解释本发明的某些原理。
附图说明
通过结合所附附图进行的以下详细描述，将更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征、和优点，其中：
图1为示出了根据本发明的用于变速器离合器的示例性扭矩估算方法的框图；以及
图2为示出了根据本发明的用于变速器离合器的示例性扭矩估算方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各个实施方案，其示例在附图中示出并在下文中描述。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明意图不仅覆盖示例性实施方案，而且覆盖可包含在如所附权利要求所定义的本发明的精神和范围内的各种替代方案、修改、等效物以及其它实施方案。
图1为示出了用于变速器离合器的扭矩估算方法的框图，以及图2为示出了根据本发明的各个实施方案的用于变速器离合器的扭矩估算方法的流程图。用于变速器离合器的扭矩估算方法包括误差校正步骤S100、角速度推导步骤S200以及结果推导步骤S300，其中，误差校正步骤S100基于利用传感器测得的发动机角速度，利用数据映射图推导的发动机静态扭矩，和取决于驱动负载的负载扭矩来推导发动机瞬时扭矩，角速度推导步骤S200基于发动机静态扭矩和发动机瞬时扭矩来推导发动机角速度估算值，结果推导步骤S300从发动机角速度估算值和发动机角速度之差推导取决于变速器离合器中的滑动的离合器扭矩估算值。
参照图1所示的框图，关于从动力学角度的发动机系统，发动机静态扭矩Te_TQI和发动机瞬时扭矩δe被规定为来自发动机的总扭矩。由此，会发生由于驱动负载引起的实际负载扭矩TL中的损失和由于变速器离合器的滑动引起的实际离合器扭矩TC的损失，并且这些损失然后被输出至飞轮侧。速度传感器设置在飞轮上，并且测量实际角速度ωe。
具体地，能够通过接收踏板踩踏量(APS)和利用在飞轮侧处的速度传感器测得的发动机角速度ωe并且将踏板踩踏量(APS)和发动机角速度ωe代入数据映射图来产生在稳定状态下的发动机静态扭矩Te_TQI，数据映射图被制作为发动机电子控制单元(ECU)中的测试值。此外，通过将发动机瞬时扭矩δe加至发动机静态扭矩Te_TQI产生发动机的实际驱动扭矩。
因此，为了精确地估算变速器中的离合器滑动扭矩，需要精确地估算和反应时常在发动机的低RPM范围内发生的瞬态下的发动机瞬时扭矩，以便精确地估算离合器扭矩。这也对离合器的耐久性有很大影响，特别是，涉及对DCT变速器的干式离合器的控制。
有关发动机动力的命题可通过以下公式表示：
......公式1
其中：
Je：发动机的惯性力矩
：重建的发动机转速
：过滤的发动机转速
Te_TQI：来自EMS的发动机扭矩
：估算的离合器扭矩
L1：L2、L3：扭矩观测器增益
：估算的发动机扭矩误差
TL：车辆负载(实际驱动负载)
TL0：标称车辆负载(根据驱动负载公式计算的值)
具体地，如图1所示，执行基于利用传感器测得的发动机角速度ωe、利用数据映射图推导的发动机静态扭矩Te_TQI和取决于驱动负载的负载扭矩TL0来推导发动机瞬时扭矩的的误差校正步骤的步骤。误差校正步骤可基于对发动机角速度和发动机的惯性力矩的积分来推导发动机动力扭矩，并且基于发动机动力扭矩、发动机静态扭矩和负载扭矩来推导发动机瞬时扭矩。此外，误差校正步骤可通过从发动机动力扭矩排除发动机静态扭矩并且将负载扭矩加至结果来推导发动机瞬时扭矩。
此外，误差校正步骤可通过低通滤波器从所推导的发动机瞬时扭矩推导发动机瞬时扭矩的最终结果。
具体地，对测得的发动机角速度ωe进行积分，然后与发动机的惯性力矩Je相乘，从而产生发动机输出端的实际扭矩。从实际发动机扭矩去除利用数据映射图产生的发动机静态扭矩Te_TQI。此外，有可能通过将负载扭矩TL0加至计算得的驱动扭矩来产生发动机瞬时扭矩此外，由于发动机在瞬态下在特定的频率范围内操作，因此可通过低通滤波器产生发动机瞬时扭矩的精确值。所产生的发动机瞬时扭矩被定义为在逻辑上估算的值。
为了参考，可根据以下公式计算负载扭矩TL0：
......公式2
其中：
Mv：车辆质量
g：重力加速度
θ：倾斜角
Kr：滚动阻力系数
ρ：空气密度
Cd：空气阻力系数
Af：正面面积
vs：车辆速度
rwheel：有效车轮半径
i：总的齿轮比(变速器，主齿轮)
然后，执行基于发动机静态扭矩和发动机瞬时扭矩来推导发动机角速度估算值的角速度推导步骤。角速度推导步骤可通过在结果推导步骤中估算的离合器扭矩估算值的反馈通过考虑发动机静态扭矩、发动机瞬时扭矩和离合器扭矩估算值来推导发动机角速度估算值。
此外，角速度推导步骤可使发动机静态扭矩和发动机瞬时扭矩相加并且基于发动机的惯性力矩反向推导发动机角速度估算值。
也就是说，通过将发动机瞬时扭矩的估算值和发动机静态扭矩Te_TQI相加产生发动机的总扭矩。总扭矩除以发动机的惯性力矩Je，随后进行积分，从而产生发动机角速度估算值
基于离合器扭矩的影响反应在实际测得的发动机角速度ωe和发动机角速度估算值之间的差值上的理论假设，可利用对差值和系数L1和L2的积分产生离合器扭矩估算值
此外，离合器扭矩估算值与实际测得的发动机角速度ωe和发动机角速度估算值一起被反馈，并且用于推导离合器扭矩估算值。
如图1所示，在将待反馈的值从发动机静态扭矩Te_TQI和发动机瞬时扭矩之和去除之后，推导发动机角速度估算值因此，通过重复反馈，结果收敛至精确的离合器扭矩估算值。
在该反馈控制中，系数L0、L1和L2作为调整因子存在。
根据如上所述的本发明的各个实施方案，能够校正ECU的发动机扭矩值和实时的实际发动机扭矩之间的误差，对估算的离合器扭矩应用经校正的值，并且精确地估算发动机扭矩不可靠的驱动范围内的离合器扭矩。此外，与传统的基于发动机扭矩的方法相比，能够提高可靠性和精确度，并且排除标准状态下的发动机扭矩误差校正逻辑。而且，存在的优点在于，不需要离合器扭矩和离合器致动器(扭矩冲程图)的位置之间的信息。
本发明的特定示例性实施方案的上述描述是为了说明和描述而给出。它们不旨在穷举或将本发明限制于所描述的精确形式，而且鉴于以上教导，许多修改和变化显然是可能的。选择和描述示例性实施方案以说明本发明的某些原理和它们的实际应用，由此使本领域普通技术人员能作出和利用本发明的各个示例性实施方案及其替代方案或修改。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等价技术方案限定。

Claims (7)

1.一种估算变速器离合器的扭矩的方法，所述方法包括：
通过基于利用传感器测得的发动机角速度，利用数据映射图推导的发动机静态扭矩，以及取决于驱动负载的负载扭矩推导发动机瞬时扭矩来校正误差；
基于所述发动机静态扭矩和所述发动机瞬时扭矩推导发动机角速度估算值；以及
从所述发动机角速度估算值和测得的发动机角速度之差推导取决于变速器离合器中的滑动的离合器扭矩估算值。
2.根据权利要求1所述的估算变速器离合器的扭矩的方法，其中所述发动机角速度估算值的推导进一步基于通过所推导的离合器扭矩估算值的反馈所推导的离合器扭矩估算值。
3.根据权利要求1所述的估算变速器离合器的扭矩的方法，其中误差的校正包括：
基于对所述发动机角速度和发动机的惯性力矩的积分推导发动机动力扭矩，其中所述发动机瞬时扭矩的推导基于所述发动机动力扭矩、发动机静态扭矩和负载扭矩。
4.根据权利要求3所述的估算变速器离合器的扭矩的方法，其中所述发动机瞬时扭矩的推导通过从所述发动机动力扭矩减去所述发动机静态扭矩并且将所述负载扭矩加至从所述发动机动力扭矩减去所述发动机静态扭矩的结果而得以进行。
5.根据权利要求1所述的估算变速器离合器的扭矩的方法，其中误差的校正包括：
通过低通滤波从所推导的发动机瞬时扭矩推导最终发动机瞬时扭矩。
6.根据权利要求1所述的估算变速器离合器的扭矩的方法，其中所述发动机角速度估算值的推导包括：
将所述发动机静态扭矩和所述发动机瞬时扭矩相加以产生总扭矩；以及
将所述总扭矩除以所述发动机的惯性力矩以确定发动机角速度估算值。
7.一种估算变速器离合器的扭矩的方法，所述方法包括：
通过推导在瞬态下的对应于发动机动力扭矩的发动机瞬时扭矩来校正误差；
基于发动机静态扭矩和发动机瞬时扭矩推导发动机角速度估算值；以及
从所述发动机角速度估算值和发动机角速度之差推导取决于变速器离合器中的滑动的离合器扭矩估算值。
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