CN106233022B - 用于减小机动车辆的动力传动系中的摩擦离合器的抖振振动的方法 - Google Patents

用于减小机动车辆的动力传动系中的摩擦离合器的抖振振动的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于减小摩擦离合器(3)的抖振振动的方法，所述摩擦离合器由离合器执行器自动地根据分配给要传递的离合器力矩的离合器理论力矩(M(s))控制，并且所述摩擦离合器在机动车辆的动力传动系中设置在内燃机和变速器之间，所述摩擦离合器具有由于暂时出现的振动而附带振动的离合器实际力矩(M(i))，其中从所述离合器实际力矩(M(i))的传递特性中，确定在所述摩擦离合器(3)的输出端上确定的输入信号的绝对幅值和相，所述输入信号输送给调节器(5)，从所述绝对幅值和相中确定相选择的干扰力矩，从所述干扰力矩中确定相正确的校正力矩(M(k))，并且借助所述校正力矩利用所述调节器(5)修正所述离合器理论力矩(M(s))。为了能够将该方法鲁棒地构成，将所述校正力矩(M(k))用可预设的放大系数加权。

Description

用于减小机动车辆的动力传动系中的摩擦离合器的抖振振动 的方法
技术领域
本发明涉及一种用于减小摩擦离合器的抖振振动的方法，所述摩擦离合器由离合器执行器自动地根据分配给要传递的离合器力矩的离合器理论力矩控制，并且在机动车辆的动力传动系中设置在内燃机和变速器之间，所述摩擦离合器具有由于暂时出现的抖振振动而附带振动的离合器实际力矩。
背景技术
在机动车辆的动力传动系中位于内燃机和变速器之间的自动的摩擦离合器已广为人知。在此，替代驾驶者的脚，借助于控制装置控制的离合器执行器沿操纵路径移动操纵元件，例如离合器杠杆、盘簧、杆弹簧等。操纵路径分配有力矩特性曲线，所述力矩特性曲线例如能够匹配于外部关系，例如离合器温度、离合器衬片的摩擦特性、运行时间等，并且所述力矩特性曲线例如能够借助于到操纵路径上的键控点校准。例如根据驾驶者所期望的或从变速器控制中得到的摩擦离合器的运行条件，由控制单元确定离合器理论力矩或者与其关联的变量，并且作为控制变量输出，以设定离合器执行器的对应于离合器实际力矩的操纵路径。根据离合器执行器的构成方案，在电驱动离合器执行器时，所述变量能够是电学变量，例如电压、电流或供给电压的脉冲宽度，或者在液压或气动运行的离合器执行器中，所述变量能够是压力、体积流等。操纵路径的定能够借助于相对和/或绝对路径传感器来监控或调节。
受制于不对应于理想状态的几何特征和制造公差，例如摩擦离合器的摩擦配对件之间的引起不相等的摩擦作用的角度和/或轴偏差，在这种摩擦离合器上出现所谓的抖振振动，在出现所述抖振振动时，基于预设的离合器理论力矩设定的离合器力矩叠加有具有预设的幅值和频率的离合器干扰力矩，所述离合器干扰力矩会引起机动车辆的舒适性受到影响和磨损提高。为了减小这种抖振振动，例如从DE 10 2012 217 132 A1中已知一种方法，其中确定与变速器输出信号叠加的振动的频率、幅值和相。根据确定的频率，在此产生相同频率的放大的且相移的信号，并且作为控制信号调制到离合器理论力矩，以便触发变速器输入信号的振动。当在确定的范围中出现具有相似幅值的多个频率分量时，所述补偿能够引起可难于控制的特性。此外，如果在变速器输入信号中发生相突变，那么频率确定是困难的，同样在幅值或频率极大改变时也如此，因为幅值、相和频率调制彼此关联。
在DE 10 2013 204 698 A1中公开一种方法，以便通过消除谐振频率，以普遍的方式衰减动力系统振动。借助于所述方法，减小几何上造成的抖振振动仅是受限可能的。虽然通过调整滤波器参数能够改变已知的激发频率，以便对所述激发执行优化，但是由此其他的激发频率会被放大，例如促使在其他频率中的几何上造成的抖振。
从没有预先公开的德国专利申请10 2013 206 446.2中，已知一种用于减小摩擦离合器的抖振振动的方法，所述摩擦离合器由离合器执行器自动地根据分配给要传递的离合器力矩的离合器理论力矩控制，并且在机动车辆的动力传动系中设置在内燃机和变速器之间。在此，通过下述方式修正与离合器实际力矩叠加的抖振振动：从离合器实际力矩的传递特性中，确定在摩擦离合器的输出端上确定的、输送给调节器的输入信号的绝对幅值和相，从所述绝对幅值和相中，确定相选择的干扰力矩，从所述干扰力矩中确定相正确的校正力矩，并且利用所述校正力矩，借助于调节器来修正离合器理论力矩，所述调节器借助校正力矩调节离合器理论力矩。
发明内容
本发明的目的是这种方法的有利的改进方案。
所述目的通过根据本发明的实施例的方法的特征来实现。
提出的方法用于减小摩擦离合器的抖振振动，所述摩擦离合器由离合器执行器自动地根据分配给要传递的离合器力矩的离合器理论力矩控制，并且在机动车辆的动力传动系中设置在内燃机和变速器之间，所述摩擦离合器具有由于暂时出现的振动而附带振动的离合器实际力矩。通过下述方式测定抖振振动：从离合器实际力矩的传递特性中，确定在摩擦离合器的输出端上测定的输入信号的绝对幅值和相。对此，能够使用锁定调节器，所述锁定调节器调节从机动车辆的输入信号、例如变速器输入转速、纵向加速度等中获得的相选择的变量(幅值和相位)。调节器以及必要时在上游和/或下游连接的滤波器和/或计算单元从所述变量中确定相选择的干扰变量和相应相关的相正确的校正力矩。借助所述校正力矩，通过下述方式修正离合器实际力矩：调节器将校正力矩馈送到离合器理论力矩中。在此，为了使校正力矩匹配于附带振动的输入信号，使其相位、幅值匹配于确定的干扰力矩等，将校正力矩尤其相选择地借助于可预设的放大系数加权。
以所述方式，例如能够借助于放大系数预设，补偿多少从输入信号中确定的如识别的振动幅值。放大系数的大小的预设在此能够用于有针对性地在关键的或不可调节的条件下屏蔽(Ausblenden)/关断，在所述条件下，例如由于不稳定的输入信号，期待调节器的稳定的工作方式。
用于减小或衰减抖振振动的稳定的或有意义的防抖振调节并非在任何运行状态中都是有利的。例如，防抖振调节仅在摩擦离合器滑转时给出，因为抖振振动仅在所述运行状态中典型地出现，因为可由摩擦离合器传递的离合器力矩仅在所述运行状态中也与实际传递的离合器力矩相关。此外，出现下述运行状态，其中动力传动系特性仅不充分已知并且进而不能够确定输入信号，使得能够期待调节器的稳定的工作方式。
放大系数能够根据至少一个在该方法之内存在的变量来预设。该方法的一个有利的实施方式例如提出防抖振策略，其中例如以可参数化的软件减振器的形式的线性工作的调节器和锁定调节器组合。在此，在激活软件减振器的情况下，系统的有效频率响应进入到锁定调节器中，所述系统例如能够由离合器控制装置、具有操纵机械装置的离合器执行器、摩擦离合器以及连接的承受包含振动的负荷的动力传动系形成。因此在此在锁定调节器中保存的、例如与干扰相反的频率响应仅在激活软件减振器的情况下是充分已知的，所以锁定调节器连同所述软件减振器经由条件相关的总放大被屏蔽。这以将锁定调节器自身的放大系数限制到所述总放大上的形式表现。
所述放大系数能够与内部的、即在方法之内处理的参数和变量相关。例如，能够预设具有放大系数的相应的加权的特性曲线族，所述特性曲线族与锁定调节器的识别的幅值和参考频率相关。此外，能够出现下述运行状态，所述运行状态归因于方法的内部的变量和参数，其中有利地，将锁定调节器关断或者减小放大系数。例如，能够根据参考频率预设放大系数，因为对于低的和高的频率而言，频率响应不是充分已知的。例如，在小于典型的抖振频率的低频率的情况下，会出现与其余的驾驶策略的相互作用，在高于典型的抖振频率的高频率的情况下，离合器系统的相精度和动力学会是不充分的并进而差地可预测的。
此外，能够确定并且必要时考虑放大系数与识别的振动幅值的相关性。例如，在小幅值的情况下，能够将放大系数必要时减小至零(调节器不作用)，因为离合器执行器能够借助其调节系统由于不足的分辨率、滞后等不能被足够精确地调节。
此外，由于在小幅值时几乎不可感受到的干扰、如干扰幅值，能够放弃调节，因为所述干扰可能根本不能被驾驶者或车辆的乘客感受到。在幅值相应高时，调节器例如能够关断，或者将放大系数必要时减小至零，因为所基于的线性特性不再可靠，并且摩擦离合器可能具有故障。
根据方法的另一个有利的实施方式，放大系数可以根据在方法之外预设的变量来预设，例如减弱或置于零。例如，放大系数可以由上级的策略、例如上级的控制设备来限制。在本文中，方法可以具有接口，车辆的其他控制程序可以作用到所述接口中。例如，这种访问可以由机动车辆的制造商进行，以便访问方法。访问例如可以包含运行状态，例如在生产线终端(EOL)上的首次投入使用等。
作为借助于放大系数限制校正力矩的替选方案或附加方案，可以对输入信号就其调节质量进行检查，并且在质量不佳时，将调节器复位到其初始状态下。在此，在输入信号不可用时，能够进行调节器的重新初始化。例如，抖振振动的识别会受制于调节器而具有记忆的形式，并且基于连续信号的滤波。当输入信号的质量例如由于传感器的受限的信号检测率、输入信号上的干扰等之一而位于预设的质量阈值之下时，抖振振动的调节可以通过下述方式被屏蔽：关断调节器，并且清除其记忆，所述记忆例如呈综合成分(integrativerAnteile)、滤波器内容等的形式。
在该方法的一个优选的实施方式中，等距地在参考频率的相空间中确定输入信号的振动分量。由此，调节器能够在保护表示调节器的处理器源的条件下构成。频率成分的确定与相对高的计算耗费关联。例如，可能需要计算耗费的三角函数、经由缓存器的求平均等。因此提出，为调节设有矢量，所述矢量根据用于所谓离散傅里叶变换的基频的复数的傅里叶分量来计算。基频在此是随时间可变的，并且可以通过参考频率、例如动力传动系的内燃机的转速、在曲轴的转速和变速器输入转速之间的变速器输入或滑转转速来预设。在此，可以将输入信号、例如变速器输入转速分配给连续的相，所述相通过参考频率关于时间的积分、例如求和得出。在此，确定能够以足够的且保持不变的质量通过下述方式实现：所述分配以在下述时刻再采样相应的输入信号的形式进行，所述时刻对应于等距的相步长。例如作为π/4步长，例如每周期八个采样点证实为是有利的。确定傅里叶分量以两次加和的方式进行：
其中l是整数，c是归一化系数，并且关于八个最后再采样的输入信号nk的缓存器。在此，要注意的是，在此适用的是使得三角函数的计算限于余弦函数的八个取样点(Stützstellen)，这能够非常有效地经由数值表实现。此外，可以省去在每个采样步骤中对和的重新计算，因为仅其边界值不同，即从最后的和中仅减去最旧的数值，并且根据移动平均，最新的数值被加上。此外，被加数由于周期性的余弦函数具有相同的前因子。
振动显示能够以关于相空间具有幅值和相位的矢量的形式来描绘，并且借助此来确定干扰力矩。振动分量在此以矢量的形式被处理，所述矢量关于参考频率描绘幅值和相位。解释成复数也能够实现有效地描绘幅值和相补偿，或者作为根据相应的矢量、例如转动和路段矢量(Streckzeigern)的预调。通过将属于参考频率的振动分量表达为矢量的形式，得出在计算上简单的用于补偿或预调典型的影响的操纵的可能性。以复数的形式进行描述是有利的。以放大A和相旋转的形式的变换能够通过复数表达，其中更有益地，幅值A和相不用于变换，而是直接使用实部和虚部。特定的矢量变换成复数描绘因此表示与变换矢量的复数乘法。所述方式例如能够对应于相量和矩阵的使用，其中变换矩阵仅由两个无关的部分组成。
根据该方法的一个有利的实施方式，从离合器理论力矩和离合器实际力矩中，能够确定变化的传递特性的频率响应函数，并且在传递特性变化时，提出与所述传递特性相关地预调校正力矩。对此，有利的预调可以涉及对执行器子系统的可变的传递特性的补偿，例如在频率改变时离合器执行器的位置调节器。
在此，锁定调节器基于振动矢量、例如变速器输入转速、保存的频率响应和闭合的调节回路来识别用于离合器理论力矩的振动矢量。调节器基于下述假设：在离合器实际力矩上存在足够(相)稳定的几何干扰。在离合器理论力矩和离合器实际力矩之间，在此以下述关系为前提条件，所述关系能够近似地通过频率响应函数来表达。所述频率响应函数在参考频率改变时被确定，其中计算变换矢量，所述变换矢量作为频率改变时的预调而表示被识别的理论力矩矢量的期望的改变。已经证实为有利的是，将变换矢量以固定矢量的形式保存，所述固定矢量与参考频率的例如经滤波的导数相乘。固定矢量在双离合器的情况下以优选的方式对两个摩擦离合器中的每个摩擦离合器分开地确定和保存。作为替选方案，固定矢量能够匹配于离合器位置调节器的不同的调节器设定。
根据另一个实施方式，能够修正由于对输入信号的传感器测定而引起的相移。在此，补偿输入信号的典型的延时的补偿或修正，所述延时在经由检测例如两个齿轮齿之间的时间差进行转速测定时出现。例如，由于转速传感器典型地构成为霍尔传感器的形式，会出现在这种时间差，转速传感器检测齿轮的扫过的齿并且使用其时间差来确定转速。在此，所测量的转速信号包含相对于物理转速的时间偏移，所述时间偏移与转速成反比。这在调节器的有效的频率响应中作为相移起作用，所述相移对于特定的转速而言与观察的频率成比例。有利地，所述可确定的相移的关系用于校正保存的频率响应函数。对此，在预设的转速情况下，确定相移，并且换算成出现的其他转速。为了在不使用三角函数的情况下有效地计算校正，将计算函数线性化，以便得到中心基准频率nD[rpm]。在此，分析计算的校正矢量根据得到，其中其中当前参考频率nref并且其中当前转速nlps并且齿轮上的齿数nz。通过针对基准频率修正保存的频率响应，或者在所述基准频率中确定：校正矢量能够围绕所述基准频率良好地近似：
为了得到例如在200rpm和非常大的转速之间均衡的误差，基准频率可以设置在倒数的有效的中间值处、例如在400rpm处。
根据另一个有利的实施方式，调节器构成为积分调节器，并且校正力矩作为加和信号由已经输出的相选择的校正力矩和当前从输入信号中确定的残余力矩形成。例如，积分调节器以加和信号的PT1滤波装置的形式设置，由已经由调节器调制的校正力矩和从剩余的转速中识别的振动和从其中确定的残余力矩形成。
在此，积分调节器能够构成为，使得与要修正的离合器理论力矩的目标的偏差连同预设的权重添加到已经输出的调节器信号、如校正力矩上。
在锁定调节器的情况下，所述方式能够用于输出的振动矢量。作为替选方案，所述和能够由已经输出的信号和还存在的剩余振动矢量形成，并且借助于PT1滤波装置被滤波。有利地，如果由于预设的放大系数小于1所以不应将所确定的完整的校正力矩调制到离合器理论力矩上，由此在没有附加的计算耗费的情况下能够获得用于识别的振动的经滤波的矢量。例如，所述实施方式在识别的幅值小的情况下减小放大系数本身。为了将总和信号相正确地调制到离合器理论力矩上，相选择的校正力矩能够相对于残余力矩借助于延时相选择地构成。在此，已经调制的校正力矩的振动矢量被延迟，以便补偿在识别残余力矩时的延时。在将已经输出的振动矢量和剩余振动矢量相加时，在此，注意相正确的求和。对此，例如剩余振动矢量通过在参考频率的最后的周期上求平均值来获得，并且相对于当前输出的振动矢量以适当的相角延迟。有利地，这借助于相同的求平均值或例如借助于简单延迟半个周期持续时间来进行。
附图说明
根据在图1至图3中示出的实施例详细阐述本发明。在此示出：
图1示出用于执行提出的方法的方框图，
图2示出图1的方框图的细节，其中转速指示器变换成力矩指示器，并且
图3示出图1的方框图的细节连带相差的补偿。
具体实施方式
图1示出用于控制摩擦离合器的方框图1。在此，根据驾驶策略馈送离合器理论力矩M(s)，并且在离合器控制装置2中，在位置调节器中，将路径信号、例如以控制电压V(c)的形式输出给离合器执行器连同摩擦离合3。摩擦离合器3传递所设定的离合器实际力矩M(i)并且与干扰力矩M(e)叠加，所述干扰力矩例如由于几何上的离合器故障等而产生。借助于干扰力矩M(e)，连续地再调节摩擦离合器3的位置调节器。由此在变速器输入端4上得到变速器输入转速n(g)。由于摩擦离合器3的抖振特性，与转速相关地，并且与动力传动系等的动态特性相关地，例如在起步和爬行过程中，以及在变速器换挡过程之后的接合时，出现抖振振动，所述抖振振动借助于调节器5被修正。对此，借助于调节器5、例如锁定调节器，识别变速器输入端上的抖振振动，并且转换成相选择的校正力矩M(k)，借助所述校正力矩，在节点6上修正离合器理论力矩M(s)，由此至少衰减抖振振动。
调节器5在方框7中根据参考频率fref将识别的振动分量转换成相域，所述参考频率例如作为摩擦离合器3的滑转频率、作为变速器输入转速n(g)、作为内燃机的转速等来馈送。在方框8中，确定振动分量的傅里叶分量。在方框9中，将振动分量转换成力矩分量。在方框10中，例如以积分调节单元的形式，调节力矩分量。在方框11中，根据参考频率fref和相选择的校正力矩M(k)的输出，分配力矩分量的相位。
图2示出图1的方框9的细节。在方框9中，将转速矢量Zd变换成力矩矢量Zm。在此，修正转速矢量Zd的例如由于转速传感器引起的相移。在此，在节点13上，借助于由参考频率fref和变速器输入转速n(g)形成的校正矢量Zk，修正来自保存的、例如存储的频率响应中的变换矢量Zt。在节点14上，变换矢量Zt将转速矢量Zd变换成力矩矢量Zm。
图3示出图1的方框10的细节。已经在方框9中针对由转速传感器引起的相移被修正的力矩矢量Zm馈送到用作为积分单元的方框10中。通过PT1滤波器15，将力矩矢量Zm减小到经滤波的输出Zm1。经滤波的输出信号Zm1近似为滤波器的记忆：将新的数值在每个实施步骤中用目前的滤波值加权地求和，并且随后馈送到PT1滤波器15的输入端中。对此，将经滤波的输出信号Zm1在调节回路中在节点16上与校正矢量Zs相乘。校正矢量Zs在节点19中由在方框17中保持的差分的校正矢量系数和在方框18中对时间微分的参考频率形成，并且在PT1滤波器15之前馈送。在将借助于矢量滤波的输出信号Zm1和相选择的校正力矩M(k)的校正矢量Zs从方框10中输出之前，设有方框12，用于校正力矩M(k)的加权。在此，能够将校正力矩M(k)在方框10中与外部的或内部的参数和变量相关地加权，以便例如在以变速输入转速n(g)的形式的输入信号不可靠(图1)的情况或类似情况下，和/或在从外部期望地作用的情况下，限制调节器5对离合器理论力矩M(s)的负面影响(图1)，或者关断调节器5。为了将校正力矩M(k)和由经滤波的输出信号Zm1和校正矢量Zs形成的相正确的力矩矢量Zp相互同步化到精确的相位中，在方框20中将校正力矩M(k)延迟。延迟了参考频率fref的半个周期，其中在此补偿转速矢量的由于在傅里叶分量确定时的移动平均产生的延时。
附图标记列表：
1 方框图
2 离合器控制装置
3 摩擦离合器
4 变速器输入端
5 调节器
6 节点
7 方框
8 方框
9 方框
10 方框
11 方框
12 方框
13 节点
14 节点
15 PT1滤波器
16 节点
17 方框
18 方框
19 节点
20 方框
fref 参考频率
M(e) 控制力矩
M(i) 离合器实际力矩
M(k) 校正力矩
M(s) 离合器理论力矩
n(g) 变速器输入转速
V(c) 控制电压
Zd 转速矢量
Zk 校正矢量
Zm 力矩矢量
Zm1 输出信号
Zp 力矩矢量
Zs 校正矢量
Zt 变换矢量

Claims (10)

1.一种用于减小摩擦离合器(3)的抖振振动的方法，所述摩擦离合器由离合器执行器自动地根据分配给要传递的离合器力矩的离合器理论力矩(M(s))控制，并且所述摩擦离合器在机动车辆的动力传动系中设置在内燃机和变速器之间，所述摩擦离合器具有由于暂时出现的振动而附带振动的离合器实际力矩(M(i))，其特征在于，从所述离合器实际力矩(M(i))的传递特性中，确定输入信号的绝对幅值和相，所述输入信号在所述摩擦离合器(3)的输出端上被确定并且输送给调节器(5)，从所述绝对幅值和相中确定相选择的干扰力矩，从所述干扰力矩中确定相正确的校正力矩(M(k))，并且借助所述校正力矩利用所述调节器(5)修正所述离合器理论力矩(M(s))，
将所述校正力矩(M(k))用可预设的放大系数加权。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
根据至少一个在所述方法内存在的变量，预设所述放大系数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
根据在所述方法之外预设的变量，预设所述放大系数。
4.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
对所述输入信号就其调节质量进行检查，并且在质量不佳的情况下，将调节器(5)复位到其初始状态中。
5.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
等距地在参考频率(fref)的相空间中确定所述输入信号的振动分量。
6.根据权利要求5所述的方法，
其特征在于，
以关于所述相空间具有幅值和相位的矢量的形式描绘振动显示，并且借助于所述振动显示，确定所述校正力矩(M(k))。
7.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
从所述离合器理论力矩(M(s))和所述离合器实际力矩(M(i))中确定变化的传递特性的频率响应函数，并且在传递特性变化时，提出与所述传递特性相关地预调所述校正力矩(M(k))。
8.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
修正由于所述输入信号的传感器测定引起的相移。
9.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
所述调节器(5)构成为积分调节器，并且所述校正力矩(M(k))作为总和信号由已经输出的相选择的校正力矩和当前从所述输入信号中确定的残余力矩形成。
10.根据权利要求9所述的方法，
其特征在于，
相选择的所述校正力矩相对于所述残余力矩借助于延时以相选择的方式构成。
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