CN105317993A - 用于车辆的干式离合器控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于车辆的干式离合器控制方法。公开了用于车辆的干式离合器控制方式和装置。该方法可包括根据车轮速度产生虚拟目标输入轴速度的参考速度产生步骤，基于实际测得的输入轴速度和虚拟目标输入轴速度之间的差检测振动分量的振动识别步骤，以及向控制连接至输入轴的干式离合器的离合器控制扭矩额外施加抗颤动控制输入的控制输入步骤。抗颤动控制输入可以以从脉冲控制输入开始连续衰减的形式施加至在振动识别步骤中识别的振动分量。

Description

用于车辆的干式离合器控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的干式离合器控制方法，并且更具体地，涉及处理在自动手动变速器(AMT)中所使用的干式离合器中产生的颤动的技术，该自动手动变速器(AMT)包括双离合器变速器(DCT)。

背景技术

目前，已进行开发能够同时实现自动变速器的方便驾驶和手动变速器的燃料效率和高动力利用效率的双离合器变速器(DCT)的许多尝试。DCT是一种基于手动变速器系统的自动手动变速器(ATM)并且具有两个扭矩传送轴以降低和防止在传送期间的扭矩减少，从而确保传送的质量，并且是一种在没有扭矩转换器的情况下自动控制离合器以能够增加燃料效率的系统。

然而，DCT或ATM直接紧固离合器而没有扭矩转换器来转换动力，因此离合器控制性能支配车辆的发动和传送性能。

同样地，在DCT或AMT中所使用的离合器被分成由油压控制的湿式离合器和具有简单结构的机械操作设计的干式离合器。在一般的驾驶情况下，已经知道，干式离合器具有高于湿式离合器3％的动力传递效率，因此，干式离合器已经作为燃料效率改进技术的焦点。

然而，当如车辆在上坡道路处启动等情况下干式离合器过热时，离合器性能可由于摩擦系数的变化或干式离合器振动的发生等而变差。

也就是说，在特定滑动段中取决于由于如上所述的干式离合器的高温情况引起的发动机飞轮和离合器片之间的旋转速度差和车辆的重量或刚度的干式离合器的振动现象被称为颤动。

硬件特性使驾驶员能够感觉到车辆的纵向振动，从而降低了驾驶性能。为了解决上述问题，改变离合器片材料等的方法已被使用，但其可能对车辆的动力传递性能有效果。

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

本发明旨在的通过排除测量比如离合器片的材料的变化而在没有额外费用或改变车辆的重量的情况下大大改善车辆的驾驶性能，当在干式离合器中发生颤动时利用干式离合器控制方法有效抑制和去除颤动。

根据本发明的各个方面，提供一种用于车辆的干式离合器控制方法，包括：根据车轮速度生成虚拟目标输入轴速度的参考速度生成步骤；基于实际测得的输入轴速度和虚拟目标输入轴速度之间的差检测振动分量的振动识别步骤；以及向控制连接至输入轴的干式离合器的离合器控制扭矩额外施加抗颤动控制输入的控制输入步骤，其中抗颤动控制输入以从脉冲控制输入开始连续衰减的形式施加至在振动识别步骤识别的振动分量。

根据本发明的各个其他方面，提供一种用于车辆的干式离合器控制装置，包括：振动分量提取器和反馈控制器，其中振动分量提取器配置成根据车轮速度生成虚拟目标输入轴速度并基于实际测得的输入轴速度和虚拟目标输入轴速度之间的差检测振动分量；反馈控制器配置成向控制连接至输入轴的干式离合器的离合器控制扭矩额外施加抗颤动控制输入，其中抗颤动控制输入以从脉冲控制输入开始连续衰减的形式施加至在振动分量提取器中识别的振动分量。

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

通过随后结合附图所呈现的详细描述将会更为清楚地理解本发明的以上和其他目的、特征以及优点，在这些附图中：

图1为示出了根据本发明的示例性干式离合器控制方法的流程图；

图2为用于描述根据本发明的用于车辆的示例性干式离合器控制装置的框图；

图3A和3B为作为配备有DCT的车辆的测试结果的用于描述根据是否应用本发明而降低离合器颤动的影响的图示；

图4为示意性地示出了根据本发明的考虑车辆的驾驶状态情况的示例性过程的图示；

图5为示出了根据本发明的用于车辆的示例性干式离合器控制装置的结构的框图；

图6为示出了图5的示例性振动分量提取器的结构的图示；以及

图7A和7B为示出了在图5的示例性反馈控制器中施加抗颤动扭矩的原理的曲线图。

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。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限定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。

参照图1，根据本发明的各个实施方案的用于车辆的干式离合器控制方法包括：根据车轮速度生成虚拟目标输入轴速度的参考速度生成步骤(S10)；基于实际测得的输入轴速度和虚拟目标输入轴速度之间的差来检测振动分量的振动识别步骤(S20)；以及额外向离合器控制扭矩施加抗颤动控制输入以控制连接至输入轴的干式离合器的控制输入步骤(S50)，其中抗颤动控制输入以从脉冲控制输入开始连续衰减的形式施加至在振动识别步骤(S20)识别的振动分量。

在参考速度生成步骤(S10)中，通过接收车辆的车轮速度将当前变速器齿数比乘以最终减速比以计算与当前驾驶相关联的输入轴速度，然后通过高通滤波器处理计算出的输入轴速度，从而获得虚拟目标输入轴速度。

也就是说，通过从车辆的车轮速度传感器输入的速度信号将当前啮合的换挡齿轮的变速器齿数比乘以最终减速比以计算通过当前车轮提供动力的输入轴速度(在DCT的情况下，由于输入轴为两个)，然后通过高通滤波器处理计算出的信号以去除漂移并获得作为稳定的输入轴速度的参考的虚拟目标输入轴速度。

在振动识别步骤(S20)中，通过获得如本文中所述获得的虚拟目标输入轴速度和当前实际测得的输入轴速度之间的差以提取输入轴所连接至的干式离合器的虚拟分量。

为了参考起见，图2为虚拟目标输入轴速度与实际测得的输入轴速度的比较图。

在控制输入步骤(S50)中施加的抗颤动控制输入通过在时间上的差分方程确定为以下方程式：

${\stackrel{\·}{T}}_{\mathrm{AJ}}=-\mathrm{\σ}{T}_{\mathrm{AJ}}+\mathrm{\λ}|{\mathrm{\ω}}_i-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{id}}|$

在以上方程式中，T_AJ表示抗颤动控制扭矩，σ表示确定抗颤动控制扭矩的衰减速度的常数，λ表示抗颤动控制扭矩的脉冲幅度，ω_i表示实际测得的输入轴速度，ω_id表示虚拟目标输入轴速度。

也就是说，随着车辆通过加速器踏板的操作从停止状态启动，执行用于使离合器遵循发动机的RPM的发动控制。在这种情况下，用于操作离合器的离合器致动器输入有离合器控制扭矩以主要执行发动控制。在这种情况下，当在离合器中发生颤动时，确定控制输入步骤(S50)需要通过参考速度发生步骤(S10)和振动识别步骤(S20)来执行，并且在控制输入步骤(S50)中，抗颤动扭矩额外施加至主要提供的离合器控制扭矩。在这种情况下，抗颤动扭矩以施加脉冲控制扭矩的形式施加至离合器以如本文所描述控制振动的振幅然后逐步连续衰减。

同样地，将以施加脉冲控制扭矩形式然后逐步连续衰减的抗颤动扭矩施加至离合器振动分量的振幅的原因是要考虑以下事项。

也就是说，对抗颤动扭矩在一个方向上进行反馈控制以简单地偏移由于离合器颤动而发生的振动分量的对应振幅的情况下，离合器振动而是可由于离合器致动器等的响应延迟而引起，并且在简单地施加脉冲抗颤动扭矩的情况下，当颤动振动并且立即发生相位差时，可导致误差。因此，根据本发明的各个实施方案，可通过将脉冲抗颤动扭矩施加至颤动的振动然后使抗颤动扭矩连续衰减来解决由于离合器致动器的响应延迟而引起的问题等。

图3A和3B为示出了配备有包括离合器1和离合器2的DCT的车辆的测试结果的图示，离合器1和离合器2为干式离合器，其中图3A示出了不将本发明应用至在通过踩踏加速器踏板发动车辆时发生颤动的情形的情况，并且图3B示出了将本发明应用至在通过踩踏加速器踏板发动车辆时发生颤动的情形的情况。

在不应用本发明的情况下，示出了向上和向下严重振动的颤动状态同时离合器1的速度根据由APS表示的加速器踏板的操作与发动机速度成正比地增加，并且在应用本发明的情况下，可以确认在相同条件下施加抗颤动扭矩，因此显著降低了由于离合器1的颤动引起的振动。

在一些实施方案中，将控制输入步骤(S50)限制成仅在振动识别步骤(S20)中识别的振动分量的振幅等于或超过预定的参考值时执行的振动状态确定步骤(S30)进一步包括在振动识别步骤(S20)和控制输入步骤(S50)之间。

振动状态确定步骤(S30)仅在需要积极减小由于颤动引起的振动的情况下施加本发明的控制，其中预定的参考值为不被驾驶员识别的颤动水平的情况下不执行控制输入步骤(S50)并且在需要通过本发明的控制积极降低的颤动水平的情况下执行控制输入步骤(S50)的值，并且为可通过多个实验等适当选择的值。

在一些实施方案中，根据车辆的驾驶状态确定是否开始控制输入步骤(S50)的驾驶状态确定步骤(S40)进一步包括在振动状态确定步骤(S30)和控制输入步骤(S50)之间，并且确定在驾驶状态确定步骤(S40)中确定的车辆的驾驶状态是否为从车辆的停止状态的发动状态，并且在从车辆的停止状态的发动状态的情况下，执行控制输入步骤(S50)。

也就是说，在一些实施方案中，本发明包括用于仅向车辆的发动状态应用本发明的控制输入步骤(S50)的驾驶状态确定步骤(S40)。这是仅向为在驾驶车辆时的主要问题的离合器颤动在从车辆的停止状态发动时发生的情况应用本发明，并且在重复发动的进入和结束的情况下不应用本发明。

具体而言，用于确定车辆是否处于从停止状态的发动状态的方法将在开始发动时的输入轴速度小于预定设置值的情况理解为从停止状态的发动状态。也就是说，从大约为0的车辆速度(输入轴速度)开始执行发动控制的情况被理解为从停止状态的发动。因此，设置值可被设置为表示大约为0的车辆速度的值。

在一些实施方案中，在驾驶状态确定步骤(S40)中确定的车辆的驱动状态可被配置成进一步包括以下驾驶状态。也就是说，可额外考虑的驾驶状态可包括：车辆速度状态、滑动状态、发动机速度变化状态和发动机速度状态，其中车辆速度状态表示在车辆速度超过预定水平的情况下车辆速度是否在可能发生离合器的颤动的范围内；滑动状态表示在离合器的滑动小于预定水平的情况下滑动是否在可能发生离合器的颤动的范围；发动机速度变化状态表示在发动机速度的变化在预定范围内的情况下发动机是否处于正常状态；发动机速度状态表示发动机速度是否大于发动机的空转速度。

回顾以上驾驶状态，当车辆速度状态在可能发生离合器的颤动的范围内，离合器的滑动在可能发生离合器的颤动的范围内，发动机速度变化表示发动机处于正常状态，并且发动机速度大于发动机的空转速度时，执行控制输入步骤(S50)。

具体而言，车辆速度状态确定与当前驾驶相关联的输入轴速度是否等于或大于预定的设置值，以确定车辆速度是否在可能发生离合器的颤动的范围内。其在车辆速度太低而难以与停止状态区分的状态下不应用本发明，并且仅在由于车辆速度增加至一定程度而可能发生离合器颤动的车辆速度水平的范围内应用本发明，其中为了满足意图，设置值通过实验和分析设置为在其中不发生颤动的区域和在其中开始发生颤动的区域之间的值。

滑动状态考虑在哪个区域中存在为与当前驾驶相关联的输入轴速度和发动机速度之间的旋转速度差的滑动速度，并且当滑动速度太大时不发生颤动而是趋于在大约400到800RPM的范围内发生，使得可仅在滑动速度在例如300到900RPM的范围内的情况下执行控制输入步骤(S50)。

关于发动机速度中的变化表示发动机是否处于正常状态的条件，发动机速度通过加速器踏板的操作突然改变的过渡段被排除并且在发动机速度的变化不太大的正常状态下，频繁发生颤动，从而执行控制输入步骤(S50)。关于对是否执行控制输入步骤(S50)的具体确定，当发动机速度变化小于设置值时，确定发动机处于正常状态，其中为了满足意图，设置值可基于实验等被设置为可确认发动机是否处于正常状态的水平。

而且，确定发动机速度是否大于发动机的空转速度的原因是防止当在发动机速度等于或小于空转速度的状态下执行控制输入步骤(S50)时发动机熄火。

在一些实施方案中，在驾驶状态确定步骤(S40)中确定的车辆的驾驶状态进一步包括在预定时间内通过驾驶员踩踏和松开加速器踏板的重复数量的操作，因此当重复在预定时间内踩踏和松开加速器踏板的操作时，可能不执行控制输入步骤(S50)。

当重复通过驾驶员连续踩踏和松开加速器踏板的所谓的下压/松开操作时，可通过不应用本发明的颤动防止控制进一步改善车辆的发动感觉。

因此，执行本发明的控制器根据驾驶员的加速器踏板的操作计数下压/松开操作以仅当值例如为0时执行控制输入步骤(S50)，并且当经过预定时间时，计数执行将值初始化为0的例程，使得当驾驶员在很短时间周期内重复操作加速度踏板时不应用本发明。

因此，可通过多次实验适当地设置用于初始化计数的预定时间，以及有关是否优选将本发明应用至在某一时间内重复执行的加速器踏板的操作的类似设置。

同时，在车辆的驾驶状态中，当车辆速度状态、滑动状态和发动机速度状态从执行控制输入步骤(S50)的条件偏离时或当驾驶员的脚松开加速度踏板时，停止控制输入步骤(S50)的性能可以满足对于如本文所述的每个状态的意图。

可如图4所示的示意性地表示有关根据车辆的驾驶状态是否执行控制输入步骤(S50)的确定。

同时，可通过以下控制装置实现根据如本文所述的本发明的各个实施方案的控制方法。如图5和6所示，根据本发明的各个实施方案的控制装置包括：振动分量提取器和反馈控制器，其中振动分量提取器配置成根据车轮速度生成虚拟目标输入轴速度并基于实际测得的输入轴速度和虚拟目标输入轴速度之间的差检测振动分量；反馈控制器配置成额外向控制连接至输入轴的干式离合器的离合器控制扭矩施加抗颤动控制输入，其中抗颤动控制输入以从脉冲控制输入开始连续衰减的形式被施加至在振动分量提取器中识别的振动分量。

如图6所示，振动分量提取器包括：集成部件、高通滤波器和比较器，其中集成部件配置成将变速器齿数比和最终减速乘以车轮速度获得与当前驾驶相关联的输入轴的旋转速度；高通滤波器配置成处理如本文中所述的所获得的输入轴的旋转速度；比较器配置成基于实际测得的输入轴速度和从高通滤波器输出的虚拟目标输入轴速度之间的差提取振动分量。

反馈控制器仅当从振动分量提取器输入的振动分量的振幅等于或大于预定的参考值时通过对于时间的差分方程确定并施加抗颤动控制输入，以首先将脉冲抗颤动扭矩输入至颤动振动的振幅以进行控制然后使抗颤动扭矩如图7A和7B中概念地示出的曲线图中地逐渐衰减，从而随着时间推移而逐渐减少振动分量。

如本文所示，根据本发明的各个实施方案，能够通过排除测量比如离合器片的材料的变化以在没有额外费用或改变车辆的重量的情况下大大改善车辆的驾驶性能，当在干式离合器中发生颤动时利用干式离合器控制方法有效抑制和去除颤动。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限制为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。选择示例性实施方案并进行描述是为了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示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (10)

1.一种用于车辆的干式离合器控制方法，包括：

参考速度生成步骤，所述参考速度生成步骤根据车轮速度产生虚拟目标输入轴速度；

振动识别步骤，所述振动识别步骤基于实际测得的输入轴速度和虚拟目标输入轴速度之间的差检测振动分量；

控制输入步骤，所述控制输入步骤向控制连接至输入轴的干式离合器的离合器控制扭矩额外施加抗颤动控制输入，其中所述抗颤动控制输入以从脉冲控制输入开始连续衰减的形式施加至在所述振动识别步骤中所识别的振动分量。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的干式离合器控制方法，其中通过差分方程在时间上确定在所述控制输入步骤施加的所述抗颤动控制输入：

${\stackrel{.}{T}}_{\mathrm{AJ}}=-{\mathrm{\σT}}_{\mathrm{AJ}}+\mathrm{\λ}|{\mathrm{\ω}}_i-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{id}}|$

其中

T_AJ表示抗颤动控制扭矩，

σ表示确定所述抗颤动控制扭矩的衰减速度的常数，

λ表示所述抗颤动控制扭矩的脉冲幅度，

ω_i表示实际测得的输入轴速度，以及

ω_id表示虚拟目标输入轴速度。

3.根据权利要求1所述的用于车辆的干式离合器控制方法，进一步包括：

振动状态确定步骤，所述振动状态确定步骤将所述控制输入步骤限制成仅当在所述振动识别步骤中所识别的振动分量的振幅等于或大于预定的参考值时执行，其中所述振动状态确定步骤在所述振动识别步骤和所述控制输入步骤之间执行。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的干式离合器控制方法，进一步包括：

驾驶状态确定步骤，所述驾驶状态确定步骤确定车辆的驾驶状态，其中

所述驾驶状态确定步骤在所述振动状态确定步骤和所述控制输入步骤之间执行，以及

如果在所述驾驶状态确定步骤中确定的车辆的驾驶状态为从车辆的停止状态的发动状态，则执行所述控制输入步骤。

5.根据权利要求4所述的用于车辆的干式离合器控制方法，其中在所述驾驶状态确定步骤中确定的车辆的驾驶状态包括：

车辆速度状态，所述车辆速度状态表示在车辆速度超过预定水平的情况下车辆速度是否在发生离合器的颤动的范围内；

滑动状态，所述滑动状态表示在离合器的滑动小于预定水平的情况下滑动是否在发生离合器的颤动的范围内；

发动机速度变化状态，所述发动机速度变化状态表示在发动机速度的变化在预定的范围内的情况下发动机是否处于正常状态；以及

发动机速度状态，所述发动机速度状态表示发动机速度是否高于发动机的空转速度，

其中当所述车辆速度状态在发生离合器的颤动的范围内，所述离合器的滑动在发生离合器的颤动的范围内，所述发动机处于正常状态，和/或所述发动机速度高于所述发动机的空转速度时，执行所述控制输入步骤。

6.根据权利要求5所述的用于车辆的干式离合器控制方法，其中在所述驾驶状态确定步骤中确定的车辆的驾驶状态进一步包括：

在预定时间内通过驾驶员踩踏和松开加速度踏板的重复数量的操作，

其中如果在预定时间内重复踩踏和松开加速器踏板的操作，则不执行所述控制输入步骤。

7.根据权利要求6所述的用于车辆的干式离合器控制方法，其中当所述车辆速度状态、滑动状态和/或发动机速度状态从用于执行所述控制输入步骤的条件偏离或当驾驶员松开所述加速器踏板时，所述控制输入步骤的实施停止。

8.一种用于车辆的干式离合器控制装置，包括：

振动分量提取器，所述振动分量提取器配置成根据车轮速度生成虚拟目标输入轴速度并基于实际检测的输入轴速度和虚拟目标输入轴速度之间的差检测振动分量；以及

反馈控制器，所述反馈控制器配置成向控制连接至输入轴的干式离合器的离合器控制扭矩额外施加抗颤动控制输入，其中所述抗颤动控制输入以从脉冲控制输入开始连续衰减的形式施加至在所述振动分量提取器中所识别的振动分量。

9.根据权利要求8所述的干式离合器控制装置，其中所述振动分量提取器包括：

集成部件，所述集成部件配置成通过将变速器齿数比和最终减速率乘以所述车轮速度获得与当前驾驶相关联的输入轴的旋转速度；

高通滤波器，所述高通滤波器配置成处理所获得的所述输入轴的旋转速度；以及

比较器，所述比较器配置成基于实际测得的输入轴速度和从所述高通滤波器输出的虚拟目标输入轴速度之间的差提取所述振动分量。

10.根据权利要求9所述的干式离合器控制装置，其中所述反馈控制器仅当从所述振动分量提取器输入的振动分量的振幅等于或大于预定的参考值时通过在时间上的差分方程确定并施加抗颤动控制输入，其中所述差分方程为：

${\stackrel{.}{T}}_{\mathrm{AJ}}=-{\mathrm{\σT}}_{\mathrm{AJ}}+\mathrm{\λ}|{\mathrm{\ω}}_i-{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{id}}|$

其中

T_AJ表示抗颤动控制扭矩，

σ表示确定所述抗颤动控制扭矩的衰减速度的常数，

λ表示所述抗颤动控制扭矩的脉冲幅度，

ω_i表示实际测得的输入轴速度，以及

ω_id表示虚拟目标输入轴速度。