CN104712685B - 估算变速器离合器扭矩的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种估算变速器离合器扭矩的方法，其可以包括：调整误差，推导出估算的发动机角速度以及推导出估算的离合器扭矩。可以通过基于使用传感器测得的发动机角速度推导出发动机瞬时扭矩和使用数据映射和取决于驱动负载的负载扭矩推导出发动机静态扭矩来调整所述误差；估算的发动机角速度可以基于发动机静态扭矩和发动机瞬时扭矩推导而出。估算的离合器扭矩可以通过将积分值和误差补偿值相加推导而出。积分值和误差补偿值可以基于估算的发动机角速度和测得的发动机角速度之间的差推导而出。

Description

估算变速器离合器扭矩的方法
技术领域
本发明总体上涉及一种变速器离合器，更加具体地说，涉及一种准确地估算变速器离合器的扭矩的方法，该扭矩通过双离合器变速器的干式离合器打滑而进行传递。
背景技术
近来，双离合器变速器(DCTs)的发展正在积极进行中，因为DCTs不仅能够实现自动变速器的驱动便利，还能够实现手动变速器的高燃料效率和高功率效率。DCTs是一种基于手动变速器系统的半自动变速器，其中设置有两个扭矩传动轴并且不需要液力变矩器就能自动控制离合器。DCTs具有高燃料效率的优点。然而，在使用干式离合器的DCT系统中，离合器的两个工作部分直接接合而没有液力变矩器，因而车辆的启动和传动性能取决于离合器控制性能。进一步地，由于不可能直接测量发生于盘的摩擦表面的传动扭矩，因此获得离合器的传动扭矩的测量很重要。
在估算离合器扭矩的传统方法中，有一种利用控制工程的观察理论的方法。这是一种计算发生在离合器盘打滑时的传动扭矩的方法。从电子控制单元(ECU)输出的发动机扭矩基于通过在静态下的重复测试获得的数据。然而，要求离合器扭矩信息的时间点总是对应于发动机的瞬态(蠕动，分离等等)，因而来自ECU的发动机扭矩和实际扭矩之间存在着差异。因此，基于不确定的发动机扭矩获得的估算的离合器扭矩也会有误差，这是成问题的。
本发明旨在提供一种通过调整不确定的发动机扭矩模型中的误差来估算准确的离合器扭矩的方法。
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
所以，本发明已考虑到发生在相关技术中的上述问题和/或其他问题，并且本发明旨在提供一种估算变速器离合器扭矩的方法，以便于估算通过双离合器变速器(DCT)的干式离合器打滑而传递的准确的扭矩。
根据本发明的各个方面，提供一种估算变速器离合器扭矩的方法。所述方法可以包括以下步骤：基于使用传感器测得的发动机角速度、使用数据映射的推导出发动机静态扭矩和基于驱动负载的负载扭矩推导出发动机瞬时扭矩；基于发动机静态扭矩和发动机瞬时扭矩推导出估算的发动机角速度；以及通过将积分值(integration value)和误差补偿值相加，推导出由变速器离合器打滑引起的估算的离合器扭矩，其中积分值和误差补偿值是基于估算的发动机角速度和测得的发动机角速度之间的差推导而出。
根据本发明的一方面，所述方法可以进一步包括反馈估算的离合器扭矩，其中估算的发动机角速度的推导是基于发动机静态扭矩、发动机瞬时扭矩和估算的离合器扭矩。
所述误差调整步骤可以包括：通过发动机角速度的微分(differential)以及基于发动机惯性动量推导出发动机输出扭矩，其中，发动机瞬时扭矩的推导是基于发动机输出扭矩、发动机静态扭矩和负载扭矩。所述发动机瞬时扭矩可以通过将发动机静态扭矩从发动机输出扭矩中减去并且将负载扭矩加入到所得到的扭矩中推导而出。
调整误差的步骤可以包括：通过对推导出的发动机瞬时扭矩的低通滤波，从而推导出发动机瞬时扭矩的最终结果。估算的发动机角速度可以通过将发动机静态扭矩和发动机瞬时扭矩相加并且基于发动机惯性动量推导而出。
根据本发明的估算变速器离合器扭矩的方法，可以估算通过离合器(特别是DCT的干式离合器)打滑而传递的准确的扭矩。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以说明。
附图说明
通过以下结合说明书附图的具体实施方式，本发明的以上及其他目的、特征和优点将被更加清楚地理解。
图1为示出根据本发明的示例性估算离合器扭矩的方法的框图。
图2为示出了根据本发明的示例性估算离合器扭矩的方法的流程图。
图3A至6B为示出了根据本发明的示例性估算离合器扭矩的方法的作用的曲线图。
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。当本发明结合示例性实施方案描述时，应当理解，现有描述不应当使得本发明受到这些示例性实施方案的限制。相反地，本发明旨在不仅覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖各种替代方案、修改、等同方案以及其他实施方案，这些替代方案、修改、等同方案以及其他实施方案能够被包括于由所附权利要求书限定的本发明的精神及范畴内。
只要有可能，在整个说明书附图和说明书中，相同的附图标记用于表示相同或类似的部分。
图1为示出根据本发明的各个实施方案的估算离合器扭矩的方法的框图，图2为示出了根据本发明的各个实施方案的估算离合器扭矩的方法的流程图，以及图3A至6B为示出了根据本发明的各个实施方案的估算离合器扭矩的方法的作用的曲线图。
根据该示例性实施方案的估算变速器离合器扭矩的方法包括：误差调整步骤S100，其基于使用传感器测得的发动机角速度、使用数据映射推导出的发动机静态扭矩和基于驱动负载的负载扭矩推导出发动机瞬时扭矩；角速度推导步骤S200，其基于发动机静态扭矩和发动机瞬时扭矩推导出估算的发动机角速度(或者重建的发动机转速)；以及结果推导步骤S300，其基于估算的发动机角速度和发动机角速度之间的差，推导出由变速器离合器打滑引起的估算的离合器扭矩。
参考图1中的方框图，在动力学方面考虑发动机系统，来自EMS(发动机管理系统)的发动机扭矩或者发动机静态扭矩Te_TQI和发动机瞬时扭矩δe是发动机产生的总扭矩。实际负载扭矩TL因为驱动负载而导致损失，而实际离合器扭矩TC因为离合器打滑而导致损失。然后，合成扭矩朝向飞轮输出。飞轮设置有转速传感器，该转速传感器测量实际发动机角速度ωe。
踏板压下量和使用在飞轮一侧处的转速传感器测得的发动机角速度ωe被输入，然后被替换到数据映射，该数据映射是作为测试值在发动机电子控制单元(ECU)中预先设置好的。按这种方式，可以在稳定的状态下推导出发动机静态扭矩Te_TQI。然后，发动机静态扭矩Te_TQI和发动机瞬时扭矩δe被加入到实际发动机驱动扭矩。
因此，要求准确地估算和反映在瞬态下(经常发生于发动机低RPM范围内)的发动机瞬时扭矩，以便于准确地估算离合器打滑扭矩。按这种方式，可以估算准确的离合器扭矩。这对离合器的耐久性有很大作用，特别是在对双离合器变速器(DCT)的干式离合器的控制上。
关于发动机动力学的布置能够通过以下公式1表达：：
其中Je为发动机惯性动量，ωe为发动机角速度，Te_TQI为发动机静态扭矩，δe为发动机瞬时扭矩，TC为离合器扭矩，并且TL为车辆负载。
在图1中，其中ωe为发动机角速度，为估算的发动机角速度，δe为发动机瞬时扭矩，为估算的发动机瞬时扭矩，TC为离合器扭矩，TL为车辆负载，并且Te_TQI为发动机静态扭矩或者为来自EMS的发动机扭矩，TL0为名义上的车辆负载(使用驱动负载的公式计算得出的值)。
具体地，如图1所示，基于使用传感器测得的发动机角速度ωe、使用数据映射推导出的发动机静态扭矩Te_TQI和基于驱动负载的负载扭矩来执行误差调整步骤S100，该误差调整步骤S100推导出发动机瞬时扭矩误差调整步骤能够通过发动机角速度的微分(differential)以及基于发动机惯性动量推导出发动机输出扭矩，并且基于发动机输出扭矩、发动机瞬时扭矩和负载扭矩推导出发动机瞬时扭矩。另外，误差调整步骤能够通过从发动机输出扭矩中移除发动机静态扭矩并加入负载扭矩，从而推导出发动机瞬时扭矩。
另外，误差调整步骤能够通过对推导出的发动机瞬时扭矩的低通滤波，从而推导出发动机瞬时扭矩的最终结果。
即，发动机输出终端的实际扭矩是通过将测得的发动机角速度ωe进行微分、并且把微分的发动机角速度和发动机惯性动量相乘而获得的。然后，将由数据映射产生的发动机静态扭矩Te_TQI从发动机的实际扭矩中移除。另外，发动机瞬时扭矩能够通过加入由于计算的驱动负载引起的负载扭矩TL0而产生。由于发动机在瞬态下在具体的频率范围内操作，因此能够通过低通滤波准确地获得发动机瞬时扭矩的预期值。获得的发动机瞬时扭矩定义为逻辑中的估算值。
作为参考，负载扭矩TL0能够通过以下公式计算得出：
其中，Mv为车辆质量，g为重力加速度，θ为倾角，Kr为滚动阻力系数，ρ为空气密度，Cd为空气阻力系数，AF为正面面积，Vx为车速，rwheel为有效车轮半径，以及i为总齿数比(变速器，最终的齿轮)
随后，执行角速度推导步骤S200，以基于发动机静态扭矩和发动机瞬时扭矩而推导出估算的发动机角速度。通过从估算的离合器扭矩(其在结果推导步骤中进行估算)的反馈中，一并考虑发动机静态扭矩、发动机瞬时扭矩和估算的离合器扭矩，能够推导出估算的发动机角速度。
另外，角速度推导步骤能够通过将发动机静态扭矩和发动机瞬时扭矩相加并且使用惯性动量，从而以相反的方式推导出估算的发动机角速度。
即，发动机的总扭矩通过将估算的发动机瞬时扭矩值和发动机瞬时扭矩Te_TQI相加而产生。发动机的总扭矩用发动机惯性动量Je除，接下来积分(integration)，由此产生估算的发动机角速度
基于这一理论假设：离合器扭矩的影响反映在实际测得的发动机角速度ωe和估算的发动机角速度之间的差，估算的离合器扭矩能够基于该差的积分并且使用系数L1和L2而产生。另外，根据一些实施例，通过将发动机角速度ωe和估算的发动机角速度之间的差与系数L3相乘，从而推导出误差补偿值。然后，通过将推导出的误差补偿值和积分值相加，从而获得估算的离合器扭矩按照这种方式，能够获得在低扭矩范围内的更加可靠的估算值。
估算的离合器扭矩与实际测得的发动机角速度ωe和估算的发动机角速度之间的差一起反馈回来，然后用于估算的离合器扭矩的推导。
如图1所示，反馈回来的值从总的发动机静态扭矩Te_TQI和发动机瞬时扭矩δe中去除或者减掉，然后推导出估算的发动机角速度以这种方式，重复的反馈转变成准确的估算的离合器扭矩。
在该反馈控制中，系数L0、L1、L2和L3作为调节因素存在或者起作用。
图3A至6B为示出了根据本发明的各个实施方案的估算离合器扭矩的方法的作用的曲线图。这些图示出了在多个APS量(例如：10％、20％、25％和30％的踏板压下量)处传统的估算的扭矩和本发明的估算的扭矩之间的差。在这些曲线图中，观察扭矩(传统)表示结果推导步骤没有执行时的估算的离合器扭矩。观察扭矩(新的)表示在结果推导步骤中误差补偿值没有加入的结果。观察扭矩(新的，改进的)表示根据本发明的示例的完整的结果，其中误差补偿值在结果推导步骤中加入。从曲线图的这些结果里明显可知，本发明能够获得更接近实际测得值的估算的离合器扭矩。
根据如上所述的本发明或者其类似的实施方式，可以实时调节ECU发动机扭矩和实际的发动机扭矩之间的误差，用于离合器扭矩的估算，并且在发动机扭矩不确定的驱动范围内估算准确的离合器扭矩。另外，可以促进传统的发动机基于扭矩的方法的可靠性以及准确性的改进，并且在正常状态下可以省略发动机扭矩误差调整逻辑。
存在着这样的优点：不需要离合器扭矩和离合器致动器位置(扭矩-行程图表)之间的信息。
特别地，本发明更有优势，因为传统技术在低发动机RPM范围内的准确性很低(1000RPM或者更少、或者APS 30％或者更少的低发动机扭矩范围)。发动机动力学中对各种变化的敏感度通过发动机RPM的直接反馈而得以提升。在低发动机RPM范围中，误差率比发动机RPM集成(integrated)于其中的反馈方法降低了20％或者更多。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。对示例性实施方案进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (8)

1.一种估算变速器离合器扭矩的方法，包括：
基于使用传感器测得的发动机角速度、使用数据映射推导出的发动机静态扭矩和基于驱动负载的负载扭矩推导出发动机瞬时扭矩；
基于所述发动机静态扭矩和发动机瞬时扭矩推导出估算的发动机角速度；以及
通过将积分值和误差补偿值相加，推导出由变速器离合器打滑引起的估算的离合器扭矩，其中所述积分值和误差补偿值是基于所述估算的发动机角速度和测得的发动机角速度之间的差推导而出。
2.根据权利要求1所述的估算变速器离合器扭矩的方法，进一步包括：
反馈所述估算的离合器扭矩，其中所述估算的发动机角速度的推导基于所述发动机静态扭矩、发动机瞬时扭矩和估算的离合器扭矩。
3.根据权利要求1所述的估算变速器离合器扭矩的方法，其中误差的调整包括：
通过发动机角速度的微分以及基于发动机惯性动量推导出发动机输出扭矩，其中，所述发动机瞬时扭矩的推导是基于所述发动机输出扭矩、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扭矩的方法，其中所述发动机瞬时扭矩通过将发动机静态扭矩从发动机输出扭矩中减去并且将负载扭矩加入到所得到的扭矩中推导而出。
5.根据权利要求1所述的估算变速器离合器扭矩的方法，其中误差的调整包括：
通过对推导出的发动机瞬时扭矩的低通滤波，推导出发动机瞬时扭矩的最终结果。
6.根据权利要求1所述的估算变速器离合器扭矩的方法，其中所述估算的发动机角速度通过将发动机静态扭矩和发动机瞬时扭矩相加并且基于发动机惯性动量推导而出。
7.根据权利要求1所述的估算变速器离合器扭矩的方法，其中误差补偿值是通过将所述估算的发动机角速度和发动机角速度之间的差与扭矩观察增益相乘而推导得出。
8.一种估算变速器离合器扭矩的方法，其包括：
推导与瞬态下的发动机输出扭矩相对应的发动机瞬时扭矩；
基于发动机静态扭矩和发动机瞬时扭矩推导出估算的发动机角速度；以及
通过将积分值和误差补偿值相加，推导出由变速器离合器打滑引起的估算的离合器扭矩，其中所述积分值和误差补偿值是基于所述估算的发动机角速度和传感器测得的发动机角速度之间的差异推导而出。
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