CN110953263B - 基于湿式双离合器表面温度的控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明是基于湿式双离合器表面温度的控制方法及装置，其特征在于：通过湿式双离合器转速、当前温度、冷却液条件计算对偶钢片和摩擦片表面温度以及冷却液出口温度，且能根据计算结果进行判断向系统返回指令，对冷却液流量及扭矩进行调整，有效地避免离合器因温度过高而导致失效的情况。

Description

基于湿式双离合器表面温度的控制方法及装置

技术领域

本发明涉及离合器控制领域，具体涉及了一种基于湿式双离合器表面温度的控制方法及装置。

背景技术

湿式双离合器作为机械传动装置中重要部件，广泛地应用于汽车传动系统中，通过控制油压和分离弹簧作用使多片摩擦副接合或分离，实现负载及传动装置与车辆动力系统良好协调匹配。

湿式双离合器浸泡在变速箱冷却油中，热容量较高。但是当传递扭矩过大，或汽车处于特殊工况，如坡道起步，竞速起步等，导致湿式双离合器长时滑摩或频繁接合与分离，从而使摩擦副产生局部高温。热量无法在短时间内散去，容易引起摩擦片烧蚀，大大降低传扭能力。因此建立一个有效的湿式双离合器热模型用于监测离合器表面温度可以起到保护离合器提高驾驶安全性的效果。

目前，现有技术方法是在离合器表面某一位置安装热电偶温度传感器，通过监测固定点的温度进行判断是否达到温度限值得方案不够准确。同时也有技术方法是监测冷却液出口温度来判断是否要启动热保护措施，但是经过试验后发现，冷却液达到温度限值要比摩擦副达到温度限值更晚，所以冷却液出口温度不能完全作为热保护的判断机制。另外，湿式双离合器热模型在频繁起步工况中尤为重要，目前并没有方法提出频繁起步时摩擦副每一次的初始温度如何确定。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供基于湿式双离合器表面温度的控制方法及装置，可以有效地避免离合器因温度过高而导致失效。

本发明的技术方案包括一种基于湿式双离合器表面温度的控制方法，其特征在于，该方法包括：S100，读取内离合器主动盘转速n_{e_in}、内离合器从动盘转速n_{v_in}、内离合器传递扭矩T_{c_in}、外离合器主动盘转速n_{e_out}、外离合器从动盘转速n_{v_out}、外离合器传递扭矩T_{c_out}，获取内离合器当前滑摩功率P_in和外离合器当前滑摩功率P_out；S200，采集冷却液当前流量Q_l、入口温度T_{li_in}、对偶钢片初始温度和摩擦片初始温度T_keti，S300，根据内离合器对偶钢片和摩擦片物理性质参数、内离合器冷却液带走热量、内离合器当前滑摩功率P_in，获取对偶钢片当前温度T_{s_in_cur}及摩擦片当前温度T_{p_in_cur}；S400，对所述对偶钢片当前温度T_{s_in_cur}和所述摩擦片当前温度T_{p_in_cur}与当前工况内离合器摩擦副温度阈值进行对比，根据对比结果对变速箱系统下发对应的控制指令。

根据所述的基于湿式双离合器表面温度的控制方法，其中S100具体包括：所述内离合器当前滑摩功率P_in的计算方式为，

所述外离合器当前滑摩功率P_out的计算方式为

根据所述的基于湿式双离合器表面温度的控制方法，其中S200还包括：对汽车熄火经自然冷却时间后再起步的时间与预设时间进行对比，具体地，汽车熄火时间大于预设时间，采集变速箱壳体的初始温度T_keti作为起步时内离合器对偶钢片初始温度和摩擦片初始温度，根据当前流量查询内离合器对偶钢片和摩擦片散热系数表获取第一个时间步冷却液带走的热量Q_in，Q_in的计算方式为Q_in＝h_{s_in}(T_{li_in}-T_keti)+h_{p_in}(T_{li_in}-T_keti)，其中h_{s_in}是内离合器对偶钢片散热系数，h_{p_in}是内离合器摩擦片散热系数；汽车熄火后再起步的时间处于预设时间内，根据摩擦副温度迭代计算最后的对偶钢片和摩擦片温度T_old，并根据自然冷却时间△t，空气冷却系数h_o，当前壳体温度获取起步时摩擦副初始温度为

其中，T_{s_in_old}和T_{s_out_old}为最后的内离合器和外离合器对偶钢片温度，m_{s_in}和m_{s_out}分别为内离合器和外离合器的对偶钢片质量，C_s是对偶钢片比热容，m_{p_in}和m_{p_out}分别为内离合器和外离合器的摩擦片质量，T_{s_in}和T_{s_out}为内离合器和外离合器对偶钢片的摩擦副初始温度，T_{p_in}和T_{p_out}为内离合器和外离合器摩擦片的摩擦副初始温度，C_p是摩擦片比热容，h_o是空气对流换热系数。

根据所述的基于湿式双离合器表面温度的控制方法，其中S300具体包括：偶钢片当前温度T_{s_in_cur}及摩擦片当前温度T_{p_in_cur}通过以下方式进行计算，

其中，m_{s_in}是内离合器对偶钢片质量，m_{p_in}是内离合器摩擦片质量，C_s是对偶钢片比热容，C_p是摩擦片比热容，k_s是对偶钢片热量分配系数，k_p是摩擦片热量分配系数。

根据所述的基于湿式双离合器表面温度的控制方法，其中S400具体包括：所述对偶钢片当前温度T_{s_in_cur}和所述摩擦片当前温度T_{p_in_cur}若超过内离合器摩擦副温度阈值，则向变速箱系统发出指令，增大一级冷却流量。

根据所述的基于湿式双离合器表面温度的控制方法，其中该方法还包括：S500，根据内离合器冷却液带走热量Q_in、冷却液入口油温T_{li_in}和冷却液性质参数，获取内离合器冷却液出口温度T_{lo_in}；S600，根据内离合器冷却液出口温度T_{lo_in}、上一个时间步迭代的外离合器对偶钢片温度T_{s_out_old}，摩擦片温度T_{p_out_old}，内离合器当前滑摩功率P_in，获取外离合器对偶钢片当前温度T_{s_out_cur}和外离合器摩擦片当前温度T_{p_out_cur}；S700，将对偶钢片当前温度T_{s_out_cur}、摩擦片当前温度T_{p_out_cur}构成的摩擦副温度与当前工况外离合器摩擦副温度阈值进行对比，根据对比结果对变速箱系统下发对应的控制指令。

根据所述的基于湿式双离合器表面温度的控制方法，其中S500具体包括：其中T_{lo_in}的计算方式为

其中，h_{s_in}是内离合器对偶钢片散热系数，h_{p_in}是内离合器摩擦片散热系数，ρ_l是离合器冷却液密度，C_l是离合器冷却液比热容，Q_l是离合器冷却液流量。

根据所述的基于湿式双离合器表面温度的控制方法，其中S600具体包括：其中，外离合器对偶钢片当前温度T_{s_out_cur}和外离合器摩擦片当前温度T_{p_out_cur}的计算方式为

其中，m_{s_out}是外离合器对偶钢片质量，m_{p_out}是外离合器摩擦片质量，C_s是对偶钢片比热容，C_p是摩擦片比热容，k_s是对偶钢片热量分配系数，k_p是摩擦片热量分配系数。

根据所述的基于湿式双离合器表面温度的控制方法，其中S600具体包括：对偶钢片当前温度T_{s_out_cur}、摩擦片当前温度T_{p_out_cur}构成的摩擦副温度超过当前工况外离合器摩擦副温度阈值，则向变速箱系统发出指令，增大一级冷却流量。

根据所述的基于湿式双离合器表面温度的控制方法，其中该方法还包括：S800，根据外离合器冷却液带走热量Q_out、冷却液入口油温T_{li_out}和冷却液性质参数，获取外离合器冷却液出口温度T_{lo_out}；S900，判断外离合器冷却液出口温度T_{lo_out}是否超过冷却液温度阈值，若外离合器冷却液出口温度超过了冷却液温度阈值，则下发指令降低发动机扭矩。

根据所述的基于湿式双离合器表面温度的控制方法，其中外离合器冷却液出口温度T_{lo_out}的计算方式为

本发明的技术方案还包括一种基于湿式双离合器表面温度控制装置，所述控制装置用于执行权利要求1-11任一所述方法，其特征在于：

温度传感器模块，用于检测湿式双离合器总成冷却液入口温度T_{li_in}和变速器壳体温度；

流量传感器模块，用于检测湿式双离合器总成当前冷却液流量Q_l；

Can信号模块，用于获取内离合器主动盘转速ne_in和从动盘转速nv_in，外离合器主动盘转速ne_in和从动盘转速nv_in，内离合器传递扭矩Tc_in，外离合器传递扭矩Tc_out；

控制模块，用于判断摩擦副当前温度与摩擦副温度阈值关系以及冷却液出口温度与冷却液温度阈值关系，并根据判断结果向系统发送对应的控制指令；

数据库，用于存储计算时的多项参数，所述参数包括述热量分配系数、散热系数、冷却液性质参数及对偶钢片和摩擦片物理参数。

本发明的有益效果为：通过湿式双离合器当前温度、冷却液条件计算对偶钢片和摩擦片表面温度以及冷却液出口温度，且能根据计算结果进行判断向系统返回指令，所述的热模型起到了实时监控湿式双离合器的作用

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；

图1所示为根据本发明实施方式的总体流程示意图；

图2所示为根据本发明实施方式的装置框图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

图1所示为根据本发明实施方式的总体流程示意图。构成该流程的流程如下所示：

步骤1：根据Can通信模块读取内离合器主动盘转速n_{e_in}、内离合器从动盘转速n_{v_in}、内离合器传递扭矩T_{c_in}、外离合器主动盘转速n_{e_out}、外离合器从动盘转速n_{v_out}、外离合器传递扭矩T_{c_out}，获取内离合器当前滑摩功率P_in和外离合器当前滑摩功率P_out。

外离合器滑摩功率计算方法同内离合器。

步骤2：根据安装在湿式双离合器总成冷却液入口处的传感器采集冷却液当前流量Q_l、入口温度T_{li_in}。

当汽车熄火，经长时间自然冷却后再起步时,安装在变速箱壳体的温度传感器采集初始温度T_keti作为起步时内离合器对偶钢片初始温度和摩擦片初始温度，根据当前流量查询内离合器对偶钢片和摩擦片散热系数表获取第一个时间步冷却液带走的热量Q_in。

Q_in＝h_{s_in}(T_{li_in}-T_keti)+h_{p_in}(T_{li_in}-T_keti)

其中，h_{s_in}是内离合器对偶钢片散热系数，h_{p_in}是内离合器摩擦片散热系数。

当汽车熄火，短时间内再起步时，应根据摩擦副温度迭代计算最后的对偶钢片和摩擦片温度T_old，并根据自然冷却时间△t，空气冷却系数h_o，当前壳体温度获取起步时摩擦副初始温度。

其中，m_{s_in}是内离合器对偶钢片质量，C_s是对偶钢片比热容，m_{p_in}是内离合器摩擦片质量，C_p是摩擦片比热容，h_o是空气对流换热系数。

外离合器摩擦副初始温度计算方法同内离合器。

步骤3：根据内离合器对偶钢片和摩擦片物理性质参数、内离合器冷却液带走热量、内离合器当前滑摩功率P_in，获取对偶钢片当前温度T_{s_in_cur}、摩擦片当前温度T_{p_in_cur}；

其中，m_{s_in}是内离合器对偶钢片质量，m_{p_in}是内离合器摩擦片质量，C_s是对偶钢片比热容，C_p是摩擦片比热容，k_s是对偶钢片热量分配系数，k_p是摩擦片热量分配系数。

步骤4：判断对偶钢片当前温度T_{s_in_cur}、摩擦片当前温度T_{p_in_cur}构成的摩擦副温度是否超过当前工况内离合器摩擦副温度阈值；若超过内离合器摩擦副温度阈值，则向变速箱系统发出指令，增大一级冷却流量。

步骤5：根据内离合器冷却液带走热量Q_in、冷却液入口油温T_{li_in}和冷却液性质参数，获取内离合器冷却液出口温度T_{lo_in}。

其中，h_{s_in}是内离合器对偶钢片散热系数，hp_{_in}是内离合器摩擦片散热系数，ρ_l是离合器冷却液密度，C_l是离合器冷却液比热容，Q_l是离合器冷却液流量。

步骤6：根据内离合器冷却液出口温度T_{lo_in}、上一个时间步迭代的外离合器对偶钢片温度T_{s_out_old}，摩擦片温度T_{p_out_old}，内离合器当前滑摩功率P_in，获取外离合器对偶钢片当前温度T_{s_out_cur}和外离合器摩擦片当前温度T_{p_out_cur}。

其中，m_{s_out}是外离合器对偶钢片质量，m_{p_out}是外离合器摩擦片质量，C_s是对偶钢片比热容，C_p是摩擦片比热容，k_s是对偶钢片热量分配系数，k_p是摩擦片热量分配系数。

步骤7：判断对偶钢片当前温度T_{s_out_cur}、摩擦片当前温度T_{p_out_cur}构成的摩擦副温度是否超过当前工况外离合器摩擦副温度阈值；若超过外离合器摩擦副温度阈值，则向变速箱系统发出指令，增大一级冷却流量。

步骤8：根据外离合器冷却液带走热量Q_out、冷却液入口油温T_{li_out}和冷却液性质参数，获取外离合器冷却液出口温度T_{lo_out}。

步骤9：判断外离合器冷却液出口温度T_{lo_out}；是否超过冷却液温度阈值；若外离合器冷却液出口温度超过了冷却液温度阈值，则需要降低发动机扭矩。

温度传感器模块，用于检测湿式双离合器总成冷却液入口温度Tli_in和变速器壳体温度；

流量传感器模块，用于检测湿式双离合器总成当前冷却液流量Q_l；

Can信号模块，用于获取内离合器主动盘转速n_{e_in}和从动盘转速n_{v_in}，外离合器主动盘转速n_{e_in}和从动盘转速n_{v_in}，内离合器传递扭矩T_{c_in}，外离合器传递扭矩T_{c_out}；

控制模块，用于判断摩擦副当前温度与摩擦副温度阈值关系以及冷却液出口温度与冷却液温度阈值关系，并根据判断结果向系统发送相关指令。

图2所示为根据本发明实施方式的装置框图。包括温度传感器模块100、流量传感器模块200、CAN信号模块300、控制模块400及数据库500。

温度传感器模块100，用于检测湿式双离合器总成冷却液入口温度Tli_in和变速器壳体温度；

流量传感器模块200，用于检测湿式双离合器总成当前冷却液流量Q_l；

Can信号模块300，用于获取内离合器主动盘转速n_{e_in}和从动盘转速n_{v_in}，外离合器主动盘转速n_{e_in}和从动盘转速n_{v_in}，内离合器传递扭矩T_{c_in}，外离合器传递扭矩T_{c_out}；

控制模块400，用于判断摩擦副当前温度与摩擦副温度阈值关系以及冷却液出口温度与冷却液温度阈值关系，并根据判断结果向系统发送相关指令。

数据库500，用于存储计算时的多项参数，所述参数包括述热量分配系数、散热系数、冷却液性质参数及对偶钢片和摩擦片物理参数。

需要说明得是，上述热量分配系数，散热系数，冷却液性质参数，对偶钢片和摩擦片物理参数皆根据台架试验建立数据库，此处不展开详细介绍。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (9)

1.一种基于湿式双离合器表面温度的控制方法，其特征在于，该方法包括：

S100，读取内离合器主动盘转速n_{e_in}、内离合器从动盘转速n_{v_in}、内离合器传递扭矩T_{c_in}、外离合器主动盘转速n_{e_out}、外离合器从动盘转速n_{v_out}、外离合器传递扭矩T_{c_out}，获取内离合器当前滑摩功率P_in和外离合器当前滑摩功率P_out；

S200，采集冷却液当前流量Q_l、入口温度T_{li_in}、对偶钢片初始温度和摩擦片初始温度T_keti，

S300，根据内离合器对偶钢片和摩擦片物理性质参数、内离合器冷却液带走热量、内离合器当前滑摩功率P_in，获取对偶钢片当前温度T_{s_in_cur}及摩擦片当前温度T_{p_in_cur}；

S400，对所述对偶钢片当前温度T_{s_in_cur}和所述摩擦片当前温度T_{p_in_cur}与当前工况内离合器摩擦副温度阈值进行对比，根据对比结果对变速箱系统下发对应的控制指令；

S500，根据内离合器冷却液带走热量Qin、冷却液入口油温Tli_in和冷却液性质参数，获取内离合器冷却液出口温度Tlo_in；

S600，根据内离合器冷却液出口温度Tlo_in、上一个时间步迭代的外离合器对偶钢片温度Ts_out_old，摩擦片温度Tp_out_old，内离合器当前滑摩功率Pin，获取外离合器对偶钢片当前温度Ts_out_cur和外离合器摩擦片当前温度Tp_out_cur；

S700，将对偶钢片当前温度Ts_out_cur、摩擦片当前温度Tp_out_cur构成的摩擦副温度与当前工况外离合器摩擦副温度阈值进行对比，根据对比结果对变速箱系统下发对应的控制指令；

其中，所述S600具体包括：

外离合器对偶钢片当前温度T_{s_out_cur}和外离合器摩擦片当前温度T_{p_out_cur}的计算方式为

其中，m_{s_out}是外离合器对偶钢片质量，m_{p_out}是外离合器摩擦片质量，C_s是对偶钢片比热容，C_p是摩擦片比热容，k_s是对偶钢片热量分配系数，k_p是摩擦片热量分配系数；

其中，所述S200还包括：

对汽车熄火经自然冷却时间后再起步的时间与预设时间进行对比，具体地，

汽车熄火时间大于预设时间，采集变速箱壳体的初始温度T_keti作为起步时内离合器对偶钢片初始温度和摩擦片初始温度，根据当前流量查询内离合器对偶钢片和摩擦片散热系数表获取第一个时间步冷却液带走的热量Q_in，Q_in的计算方式为Q_in＝h_{s_in}(T_{li_in}-T_keti)+h_{p_in}(T_{li_in}-T_keti)，其中h_{s_in}是内离合器对偶钢片散热系数，h_{p_in}是内离合器摩擦片散热系数；

汽车熄火后再起步的时间处于预设时间内，根据摩擦副温度迭代计算最后的对偶钢片和摩擦片温度T_old，并根据自然冷却时间△t，空气冷却系数h_o，当前壳体温度获取起步时摩擦副初始温度为：

其中，T_{s_in_old}和T_{s_out_old}为最后的内离合器和外离合器对偶钢片温度，m_{s_in}和m_{s_out}分别为内离合器和外离合器的对偶钢片质量，C_s是对偶钢片比热容，m_{p_in}和m_{p_out}分别为内离合器和外离合器的摩擦片质量，T_{s_in}和T_{s_out}为内离合器和外离合器对偶钢片的摩擦副初始温度，T_{p_in}和T_{p_out}为内离合器和外离合器摩擦片的摩擦副初始温度，C_p是摩擦片比热容，h_o是空气对流换热系数。

2.根据权利要求1所述的基于湿式双离合器表面温度的控制方法，其特征在于，所述S100具体包括：

所述内离合器当前滑摩功率P_in的计算方式为，

所述外离合器当前滑摩功率P_out的计算方式为

3.根据权利要求1所述的基于湿式双离合器表面温度的控制方法，其特征在于，所述S300具体包括：

对偶钢片当前温度T_{s_in_cur}及摩擦片当前温度T_{p_in_cur}通过以下方式进行计算，

其中，m_{s_in}是内离合器对偶钢片质量，m_{p_in}是内离合器摩擦片质量，C_s是对偶钢片比热容，C_p是摩擦片比热容，k_s是对偶钢片热量分配系数，k_p是摩擦片热量分配系数。

4.根据权利要求1所述的基于湿式双离合器表面温度的控制方法，其特征在于，所述S400具体包括：

所述对偶钢片当前温度T_{s_in_cur}和所述摩擦片当前温度T_{p_in_cur}若超过内离合器摩擦副温度阈值，则向变速箱系统发出指令，增大一级冷却流量。

5.根据权利要求1所述的基于湿式双离合器表面温度的控制方法，其特征在于，所述S500具体包括：

其中T_{lo_in}的计算方式为

其中，h_{s_in}是内离合器对偶钢片散热系数，h_{p_in}是内离合器摩擦片散热系数，ρ_l是离合器冷却液密度，C_l是离合器冷却液比热容，Q_l是离合器冷却液流量。

6.根据权利要求1所述的基于湿式双离合器表面温度的控制方法，其特征在于，所述S600具体包括：

对偶钢片当前温度T_{s_out_cur}、摩擦片当前温度T_{p_out_cur}构成的摩擦副温度超过当前工况外离合器摩擦副温度阈值，则向变速箱系统发出指令，增大一级冷却流量。

7.根据权利要求1所述的基于湿式双离合器表面温度的控制方法，其特征在于，该方法还包括：

S800，根据外离合器冷却液带走热量Q_out、冷却液入口油温T_{li_out}和冷却液性质参数，获取外离合器冷却液出口温度T_{lo_out}；

S900，判断外离合器冷却液出口温度T_{lo_out}是否超过冷却液温度阈值，若外离合器冷却液出口温度超过了冷却液温度阈值，则下发指令降低发动机扭矩。

8.根据权利要求7所述的基于湿式双离合器表面温度的控制方法，其特征在于，所述外离合器冷却液出口温度T_{lo_out}的计算方式为

9.一种基于湿式双离合器表面温度控制装置，所述控制装置用于执行权利要求1-8任一所述方法，其特征在于：

温度传感器模块，用于检测湿式双离合器总成冷却液入口温度T_{li_in}和变速器壳体温度；

流量传感器模块，用于检测湿式双离合器总成当前冷却液流量Q_l；

Can信号模块，用于获取内离合器主动盘转速ne_in和从动盘转速nv_in，外离合器主动盘转速ne_in和从动盘转速nv_in，内离合器传递扭矩Tc_in，外离合器传递扭矩Tc_out；

控制模块，用于判断摩擦副当前温度与摩擦副温度阈值关系以及冷却液出口温度与冷却液温度阈值关系，并根据判断结果向系统发送对应的控制指令；

数据库，用于存储计算时的多项参数，所述参数包括述热量分配系数、散热系数、冷却液性质参数及对偶钢片和摩擦片物理参数。

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