CN111433479B

CN111433479B - 机动车辆的离合器的滑动状态的检测方法

Info

Publication number: CN111433479B
Application number: CN201880079100.4A
Authority: CN
Inventors: 加埃唐·罗可; 尤汗·米豪
Original assignee: PSA Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2017-12-05
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2022-07-15
Anticipated expiration: 2038-11-09
Also published as: EP3721111B1; CN111433479A; EP3721111A1; FR3074551B1; WO2019110880A1; FR3074551A1

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的动力总成的离合器的滑动状态的检测方法，该离合器联接输入轴和输出轴。根据本发明，该方法在离合器的闭合状态期间包括以下步骤：确定(42)与输出轴和输入轴之间的相对转动相对应的扭转角(αr)，比较(44)扭转角(αr)与离合器的扭转阈值(αmax)，并且在检测到扭转角超过扭转阈值的情况下指示(45)滑动状态。本发明适用于包括离合器的常规机动车辆或混合动力驱动式机动车辆，该离合器优选地配备有扭转减震器。本发明允许改善动力总成的控制精度以及驾驶舒适性。

Description

机动车辆的离合器的滑动状态的检测方法

技术领域

本发明的领域涉及一种机动车辆的动力总成的离合器的滑动状态的检测方法。

背景技术

机动车辆的动力总成通常包括具有驱动轴的发动机、变速箱和离合器，该离合器允许联接驱动轴和变速箱的输入轴，以便停止将发动机扭矩传递至车轮，或者在离合器处于闭合状态时直接将发送机扭矩传递至车轮，或者在离合器处于滑动状态时滑动地将发动机扭矩传递至车轮。

在起步、换挡或在混合动力车辆的情况下转换驱动模式(例如，从电力牵引模式切换为热力牵引模式)期间，重要的是能够尽可能精确地检测离合器从闭合状态到滑动状态的转换，以便特别优化热机的控制。

离合器的滑动状态的检测方法是已知的，并且最常用的是测量驱动轴与变速箱的主轴之间的转速差并当转速差超过通常设定在20trs/min和50trs/min之间的预定阈值时指示滑动状态。例如，已知文献FR2572032_A1，其提出了一种根据对发动机轴和变速箱主轴之间的转速差的测量来调节离合器的滑动的解决方案。然而，在转速差较小且低于设定阈值的情况下，这样的方法可能无法检测到滑动情况。

申请人已经研发了一种在文献EP1731788_A1中描述的替代解决方案。该文献描述了一种根据非均匀性比率(taux d’acyclismes)的观测来检测和估计滑动的方法。尽管是有意义的，但该方法不适用于离合器配置有扭转减震器的动力总成。实际上，为了过滤发动机非均匀性，通常在离合器片上安装扭转减震器。使用减震器的缺点在于，该减震器妨碍了实施该方法所必需的非均匀性比率的观测。

此外，扭转减震器包括弹簧，该弹簧允许在离合器的输入轴和输出轴之间的扭转自由度，并且因此引起取决于传递扭矩的小幅度的转速差，即使在离合器的闭合状态下也是如此。因此，应理解的是，当滑动的检测策略基于相对于预定转速阈值的转速差时，扭转减震器所允许的转速差异会产生错误的滑动检测。

发明内容

因此，需要提出一种允许解决上述问题的用于检测离合器的滑动状态的解决方案。本发明的目的是提高滑动状态的检测精度，以优化动力总成的控制，特别是针对诸如起步、换挡或改变牵引模式的瞬态状况。另一目的是提出一种能够适用于装配有扭转减震器的离合器的检测解决方案。

更具体地，本发明涉及一种用于机动车辆的动力总成的离合器的滑动状态的检测方法，该离合器联接输入轴和输出轴。根据本发明，该方法在该离合器的闭合状态期间包括以下步骤：

-确定对应于输出轴和输入轴之间的相对转动的扭转角，

-比较该扭转角与离合器的扭转阈值，

-并且在检测到扭转角超出扭转阈值的情况下指示滑动状态。

本发明优选地适用于离合器包括扭转减震器的机动车辆。根据该方法的变型，扭转阈值是在该闭合状态期间针对受控的离合器的最大可传递转矩的减震器的扭转变形值。

更具体地，扭转变形值是根据最大可传递扭矩和限定减震器的扭转性能的刚度来计算的。

根据该方法的变型，扭转角是由积分模块根据信息信号来计算的，该信息信号代表输出轴与输入轴之间的转速差。

更具体地，在检测到该离合器的闭合状态的情况下，积分模块开始积分运算。

在用于确定扭转角的变型方案中，扭转角是根据由角度传感器实施的测量来确定的。

在该方法的变型中，仅当该超出的持续时间大于预定持续时间时才执行滑动的指示。

根据本发明还设置了一种机动车辆，其包括由控制装置控制的动力总成，其中该控制装置配置成实施根据前述实施例中的任意一个的方法。

相对于基于转速差和转速阈值的解决方案，该方法是可靠性提高的用于检测滑动状态的解决方案，特别是当较小的转速差持续存在时。该方法改善了对过渡阶段的控制，并且允许避免由于不适应离合器的状态的热机控制而导致的扭矩不稳定、碰撞或振荡。该方法尤其避免了由于发动机转速突然增大而引起的声学和振动的不适。因此，该方法改善了驾驶舒适性。

附图说明

通过阅读下面包括作为非限制性示例给出并通过附图示出的本发明的实施方式的详细描述，本发明的其他特征和优点将更清楚地显现，在附图中：

图1示意性地示出包括离合器的机动车辆动力总成，该离合器配备有联接热机和变速箱的扭转减震器；

图2示意性地示出具有扭转减震器的离合器摩擦片，并且示出了在热机所产生的发动机扭矩的作用下在输出轴和输入轴之间出现扭转角；

图3示出配置成实施根据本发明的滑动状态的检测方法的检测模块；

图4是示出用于实施根据本发明的检测方法的算法的流程图；

图5示出行驶时序图，在该行驶过程中通过根据本发明的方法检测离合器的滑动状态。

具体实施方式

图1示意性地示出应用本发明的检测方法的机动车辆的动力总成。动力总成包括热机10，热机10包括连接至离合器11的输入元件的驱动轴14。离合器11包括连接至变速箱13的主轴15的输出元件。变速箱通过其输出轴连接至车辆的车轮。另外，离合器11包括扭转减震器12，该扭转减震器12安装在离合器的摩擦片上并用于防止由于热机10的非均匀性转动而引起的动力总成的传动链中的震动和噪声的传播。离合器11和变速箱13是自动控制式自动扭矩传递部件。当离合器被控制在闭合状态时，离合器摩擦片是所谓的贴紧的，离合器可传递的扭矩等于或大于驱动发动机扭矩。在滑动状态下，离合器传递发动机扭矩的一部分，该部分具有的值为离合器的最大可传递扭矩。在打开状态下，发动机扭矩的传递被中断。

图2示意性地示出了扭转减震器12，在该实施例中，扭转减震器12是安装在离合器11的摩擦片上的减震毂的类型。这种减震装置是本领域技术人员已知的。离合器11的扭转减震器12包括可围绕公共轴线转动的片式的输入驱动元件和输出元件。输出元件与变速箱的主轴15一体地转动，而输入驱动元件与摩擦片的圈状部16一体地转动。圈状部16具有用于与离合器11的另一摩擦片产生摩擦的环形摩擦区域18，另一摩擦片与热机的驱动轴一体地转动。

此外，减震器装置12包括例如周向作用式螺旋弹簧类型的弹性部件17，该弹性部件17径向地分布在毂12上并连接毂12的输出元件和输入驱动元件。弹性部件17具有减缓由热机产生的非均匀性的作用。

如已知的，弹性部件17允许沿着减震毂12的输入驱动元件和输出元件之间的扭转角的相对转动。另外，减震毂12的机械性能类似于可扭转变形的压缩弹簧，并且可以通过以N.m/度为单位的刚度k来表征。在闭合状态下，离合器根据代表离合器的最大可传递扭矩的设定值来控制。针对施加在毂12的输入端的最大可传递扭矩，可以推断出毂12的以度或弧度表示的最大扭转变形αmax，该最大扭转变形αmax可以根据毂12的刚度k和最大可传递扭矩值Ctr而以以下关系式来计算：αmax＝Ctr*1/k。

此外，在离合器的闭合状态期间，可以估计在离合器处于闭合状态期间形成的变速箱的主轴和热机的驱动轴之间的相对扭转角αr。如已知的，通过弹性部件17的作用，在热机的驱动轴和变速箱的主轴之间持续存在扭转角αr。在闭合状态期间，输出轴与驱动轴之间的转速差根据减震毂所允许的扭转变形而趋于在零值附近变化。因此，只要离合器处于闭合状态，扭转角αr就趋于在零值附近变化。然而，当离合器进入滑动状态时，由于滑动转速差，扭转角可能变得大于所允许的扭转变形。

本发明提出了一种离合器的滑动状态的检测方法，其巧妙地利用在离合器的闭合状态期间测量或估计的扭转角αr以及对应于受控的最大可传递扭矩的减震毂的最大扭转变形αmax。通过该方法，可以精确地检测出测量或估计的扭转角αr开始变得大于扭转减震器所允许的最大扭转变形的时刻。该时刻对应离合器的滑动阶段的开始。

现在在图3中描述配置成实施该检测方法的车辆的动力总成的控制装置的检测模块。该控制装置是具有集成电路式计算机的控制单元，通常称为监控器或代指“ElectronicControl Unit(电子控制单元)”的英语首字母缩写词ECU。该控制装置例如是热机的控制单元。

该检测模块包括第一差分计算模块30，该第一差分计算模块30适于确定离合器输入端处的驱动轴的转速与离合器的输出端处的从动轴的转速之间的转速差δreg的值，对于图1中所描述的架构，其分别对应热机10的驱动轴14的转速和变速箱13的主轴15的转速。转速值由控制装置例如根据在动力总成的通信总线上传递的数据来得知。

另外，检测模块包括积分模块31，该积分模块31适于根据转速差δreg确定与离合器的闭合状态期间输入轴和输出轴之间的相对转动相对应的扭转角αr的值。积分模块在从离合器的闭合命令的生效时刻开始的观察周期内执行时间数字积分运算。

在变型中，可以设置的是，由适于测量驱动轴和离合器的输出轴之间的相对转动的角度传感器式模块(例如光学检测式模块)代替模块30、31。

此外，检测模块包括相乘模块32，该相乘模块32适于针对离合器在闭合状态期间的最大可传递扭矩计算减震器的扭转阈值。更具体地，在适用于图1中所描述的动力总成架构的计算变型中，扭转阈值αmax根据离合器11的减震器12在闭合期间的可能的扭转变形来确定。扭矩阈值是根据在闭合状态期间的离合器的最大可传递扭矩Ctr以及限定减震器的扭转变形性能的刚度k来计算的。应明确的是，最大可传递扭矩Ctr可以根据离合器的控制电路所控制的压力、位置或力来确定。刚度k是设计且检测模块已知的预定参数(k可以是常数，或者根据诸如温度、角度、损耗的可测量物理参数而变化)。

该检测模块还包括比较模块33，该比较模块33适于检测扭转角αr对扭转阈值αmax的超出。模块33生成信息信号Sgl，该信息信号Sgl允许指示该超出并因此允许指示滑动状态的开始。

现在在图4中描述用于检测从离合器的闭合状态到离合器的滑动状态的检测方法。该检测方法在动力总成的控制范围内实施，尤其针对热机的控制来实施。例如，为了优化热机的控制，出于驾驶舒适度、转速设定值的精度或降低传动链中的噪音和振动的原因，根据离合器的滑动状态的指示，该控制可以通过扭矩设定值或通过转速设定值来实施。

该检测方法包括第一步骤41，该第一步骤41测量离合器的输入端处的驱动轴的转速与离合器的输出端处的从动轴的转速之间的转速差δreg。

然后，该方法包括第二步骤42，用于确定从控制装置确保离合器的闭合状态的时刻开始的、与驱动轴和输出端从动轴之间的相对转动相对应的扭转角αr。扭转角αr通过图3中描述的检测模块而根据时间积分运算来计算。更具体地，在根据转速差δreg检测到该离合器的闭合状态的情况下，积分模块31开始积分运算。当离合器由可传递扭矩设定值控制时，当可传递扭矩达到该设定值时达到闭合状态。

数字积分运算合理地利用了动力总成监控器可用的转速数据。这是一种经济的检测方案，其可以通过任意计算装置实施，而无需对动力总成的传动链进行重大改动。

在该方法的变型中，应注意的是，扭转角可以通过角度传感器式模块来测量，该角度传感器式模块适于测量离合器的驱动轴和从动轴之间的扭转角。因此，替代步骤41、42地，该方法包括用于测量对应于驱动轴和从动输出轴之间的相对转动的扭转角的步骤，该测量在检测到离合器处于闭合状态的情况下开始。

此外，在第三步骤43中，检测方法包括确定离合器的扭转阈值的步骤。更具体地，扭转阈值是针对闭合状态期间的受控离合器的最大可传递扭矩Ctr的离合器的减震器的扭转变形值，该最大可传递扭矩Ctr根据离合器的控制电路的压力、力或位置控制设定值而获知。通常，应用于机动车辆的最大可传递扭矩包括在大约100N.m至400N.m的数值范围内。

更具体地，扭转变形值是根据最大可传递扭矩Ctr以及限定减震器的扭转变形性能的刚度k而通过关系式αmax＝Ctr*1/k来计算的。例如，减震器的刚度约为15N.m/扭转角度。

然后在第四步骤44中，该检测方法包括扭转角αr与扭转阈值αmax的比较。在检测到扭转角αr超出扭转阈值的情况下，该方法在步骤45中包括滑动状态的指示。滑动状态的指示是通过生成动力总成控制模块、特别是热机或变速箱的控制模块可以利用的信息信号(例如二进制状态信号)来实施的。例如，可以根据指示离合器的滑动状态或闭合状态的信息信号而以扭矩设定值或转速设定值来控制对热机的控制。

在该方法的变型中，仅当超出的持续时间大于预定持续时间时才执行滑动状态的指示。这是通过延时实施的识别方法，以便稳定对滑动状态的检测。

图5示出了表示从离合器的闭合状态过渡到滑动状态的行驶时序图。上部的曲线图示出了三条以trs/min为单位的转速曲线，转速上下变化的曲线51示出热机的转速Regmth，稳定的(由于减震器装置)曲线52示出主轴的转速Reg ap，并且曲线53示出热机的转速与主轴的转速之间的转速差。

在图5的曲线图的下部，通过曲线54示出以N.m为单位的离合器的可传递扭矩Ctr，并且通过曲线55示出以度为单位的与可传递扭矩Ctr对应的扭转阈值αmax。曲线56示出以度为单位的对应于热机的驱动轴和主轴之间的相对转动的扭转角αr，该扭转角αr是根据曲线53所示出的转速差来计算的。此外，示出二进制状态信号Sgl，当该信号Sgl位于高态时，该信号指示滑动状态。分别以实线和虚线示出了该信号的两个曲线57、58，以示出无延迟的检测变型和通过施加延迟以稳定检测的检测变型。

如在图5中可见的，在时刻t1之前，由于转速差是由离合器的扭转减震器的作用产生的，因此扭转角αr是上下变化的且小于扭转阈值αmax。假设闭合状态从图5中所示的情况开始就生效。扭转角αr是从检测到闭合状态开始计算的。

在该方法的第一变型中，在时刻t1，该方法检测到超出扭转阈值αmax，由于通过热机的轴和变速箱的主轴之间开始滑动而产生的转速差的逐渐增加，扭转角增大。在时刻t1，该方法检测到大于当向减震毂施加可传递扭矩Ctr时对于该减震毂来说可以预期的扭转变形的扭转角。因此，这涉及滑动情况。信号Sgl(曲线57)因此变为高态，从而指示滑动状态。

在该方法的第二变型中，该方法仅在超出的持续时间大于根据预设延时的预定持续时间TP时执行滑动的指示。信号Sg1(曲线58)在时刻t2转换到高态。

这种滑动状态的检测方法可以在任意类型的车辆动力总成中实施，其中用于将发动机扭矩传递至车轮的传动链配备有离合器，并且优选地配备有具有扭转减震器的离合器。本发明不仅适用于常规热力驱动式车辆，也适用于混合动力驱动式车辆，在该混合动力驱动式车辆中，除了热机，传动链还可以配备有例如连接至变速箱的主轴的牵引电机。该方法优选地适用于自动化离合器和自动控制式自动化变速箱的控制。

Claims

1.一种用于机动车辆的动力总成的离合器(11)的滑动状态的检测方法，所述离合器联接输入轴和输出轴，其特征在于，所述检测方法在所述离合器的闭合状态期间包括以下步骤：

-确定(42)对应于输出轴(15)和输入轴(14)之间的相对转动的扭转角(αr)，

-比较(44)所述扭转角(αr)与所述离合器的扭转阈值(αmax)，

-并且在检测到所述扭转角(αr)超出所述扭转阈值(αmax)的情况下，指示(45)滑动状态，

其中，所述离合器包括扭转减震器(12)，

其中，所述离合器(11)包括扭转减震器(12)，所述扭转减震器(12)安装在所述离合器的摩擦片上并用于防止由于热机(10)的非均匀性转动而引起的动力总成的传动链中的震动和噪声的传播，

其中，所述扭转减震器(12)包括弹性部件(17)，所述弹性部件(17)具有减缓由热机产生的非均匀性的作用。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述扭转阈值(αmax)是在所述闭合状态期间针对受控的所述离合器(11)的最大可传递扭矩(Ctr)的所述减震器的扭转变形值。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述扭转变形值是根据所述最大可传递扭矩(Ctr)和限定所述减震器的扭转性能的刚度(k)来计算的。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的检测方法，其特征在于，所述扭转角(αr)是由积分模块(31)根据信息信号来计算的，所述信息信号代表所述输出轴(15)和所述输入轴(14)之间的转速差(δreg)。

5.根据权利要求4所述的检测方法，其特征在于，在检测到所述离合器的闭合状态的情况下，所述积分模块(31)开始积分运算。

6.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述扭转角(αr)是根据由角度传感器实施的测量来确定的。

7.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，仅当持续时间大于预定持续时间(TP)时才执行所述滑动的指示(45)。

8.一种包括由控制装置控制的动力总成的机动车辆，其特征在于，所述控制装置配置成实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法。