CN111819430A - 确定机动车辆传动系的传动系灵敏度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定机动车辆(1)传动系(2)的所述传动系灵敏度的方法。为此，提出了将车身(5)放置为沿所述行驶方向纵向振荡，并且提出了根据所述车身(5)的确定的纵向加速度和所述机动车辆(1)的变速器的变速器输入轴的所得角加速度来确定所述传动系灵敏度的参数。

Description

确定机动车辆传动系的传动系灵敏度的方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定机动车辆传动系的传动系灵敏度的方法。
背景技术
由关于一种机动车辆的传动系，其中车身放置为沿行驶方向纵向振荡的DE 19628 789 A1已知本文要确定的车身的纵向速度和机动车辆变速器的变速器输入轴的所得角速度是传动系灵敏度的参数。DE 10 2016 124 732 A1公开了一种用于评估发动机速度振荡的测量数据的方法。DE 10 2007 008 613 A1公开了一种方法，根据该方法，在传动系中的至少两个不同的点处测量转速，其中将测得的速度馈送至评估电路，该评估电路在两点之间发生冲击振荡的情况下引起两个测得的速度之间的速度差，并确定清洁、无冲击振荡速度和/或冲击振荡信息值。
WO 2015/158341 A2公开了一种用于对软件质量阻尼器进行参数化的方法，该软件质量阻尼器用于阻尼机动车辆的传动系中的振颤振荡。
发明内容
机动车辆传动系的传动系灵敏度与布置在位于内燃机与变速器之间的传动系中的摩擦离合器对振颤的敏感度有关。目前，使用大量的车辆传感器或由测试人员单独估计传动系灵敏度。近年来，已经使用传动系的对应模拟模型来确定传动系灵敏度，借助所述模拟模型可确定给定机动车辆的传动系灵敏度。然而该程序的缺点是，如果没有数据或仅有不充分的数据，则用于模拟模型的参数辨识与相对较高的支出相关。本发明的目的是提出一种用于确定传动系灵敏度的简单且客观的方法。
该目的通过权利要求1的主题来实现。从属于权利要求1的权利要求表示权利要求1的主题的有利实施例。
所提出的方法用于确定机动车辆传动系的传动系灵敏度。为了简化和客观化传动系灵敏度的确定，使具有要测试的传动系的机动车辆的车身放置为沿行驶方向纵向振荡，并且根据车身的纵向加速度以及机动车辆的变速器的变速器输入轴的所得角加速度来确定传动系灵敏度的参数。
借助该参数可确定对布置在内燃机与变速器之间的摩擦离合器对振颤的敏感度的估计。该参数可以根据纵向振荡频率的频率相关性来确定。根据本发明，例如，具有预定偏心质量的线性振荡器连接至车身以生成纵向振荡。该参数可以根据偏心质量确定。所检测到的角加速度的角加速度信号可以使用至少一个阶次分选滤波器来处理。可以根据变速器中选择的档位来确定参数。可以使用预先确定的相干来验证参数。纵向振荡的频率扫描可以有利地在预定数量的相同振荡周期内进行。纵向振荡可以由随频率变化恒定的力激励来指定。可以提供谐波或非谐波振荡、噪声等以激励纵向振荡。由于车身的加速度和相关联的力对于确定传动系灵敏度是决定性的，因此可以变化地指定纵向振荡器的质量以生成对应的力。
换言之，可以提供传动系灵敏度以估计机动车辆或机动车辆的传动系对振颤的敏感度。根据方程式1，传动系灵敏度SFzg表示在滑动摩擦离合器的扭矩调制Mexc,Ci与机动车辆的加速度幅值aFzg之间的变速性质，驾驶员能够感受到所述变速性质的结果：
Figure BDA0002668588080000021
由于测量摩擦离合器上运行的扭矩调制或提供靶向、恒定和已知的离合器激励(正常振颤)是不可行的或需要付出大量努力，因此通常无法直接根据方程式1确定传动系灵敏度。
因此，提出以下程序：
对于机械系统，可以通过以下运动方程式完全描述该系统的性质：
Figure BDA0002668588080000022
在传动系灵敏度的情况下，就该运动方程式而言会出现一个问题，即系统将如何对给定的力/扭矩激励做出反应。仅考虑周期性激励，方程式2的运动方程式可以由方程式3的解
Figure BDA0002668588080000031
以及方程式4的运动方程式的解改变：
Figure BDA0002668588080000032
从该方程式中可以看出，可以使用频率响应矩阵G(Ω)清楚地描述系统在给定激励频率下的变速性质。由于底层系统矩阵的对称特性，频率响应矩阵本身是对称的。因此，根据方程式5：
Figure BDA0002668588080000033
根据本发明，可以使用根据方程式5的机械系统的基本对称特性来实施所提出的用于确定传动系灵敏度的方法。假设具有两个彼此弹性耦接的质量的模型，其中质量中的一个质量弹性耦接至一个非常大的质量或壳体。使用方程式5，该模型给出了来自方程式6的以下结果
Figure BDA0002668588080000034
如果该模型受力的激励，则根据方程式7得出两种配置结果：
Figure BDA0002668588080000035
并且
Figure BDA0002668588080000036
如从该示例可以容易地看出，可以以两种不同的方式确定相同的传递函数G1,2。在第一种情况下，通过激励第一质量并观察第二质量，在第二种情况下，通过激励第二质量并观察第一质量。对应地，根据根据本发明的概念，当摩擦离合器由使驾驶员感到不舒服的车辆纵向加速度激励时，期望的传递函数可以通过激励机动车辆的纵向加速度并且观察扭转变速器输入加速度以相反的方式确定。
为此，将纵向加速器，例如不平衡器、直线电机、气压操纵门环等牢固地附接至车身，例如附接至座椅保持器等。例如，可以提供两个反向旋转的偏心质量作为力激励。最大力由不同的偏心尺寸和速度极限设定。这意味着，由优选地行驶的车辆定义的动力激励以及通过数值推导测得的速度曲线来测量扭转变速器的输入加速度，允许使用少量实验工作量和有限数量的传感器直接在摩擦离合器的对应操作点处确定所需的传递函数。
附图说明
参考图1至图7所示的示例性实施例更详细地解释本发明。在附图中：
图1示出了用于实施该方法的机动车辆的示意图，
图2示出了线性振荡器的示例性实施例的示意图，
图3示出了不同振荡质量下的特征激励曲线，
图4示出了给定振荡质量的传动系灵敏度和相关联相干的图表，
图5示出了不同振荡质量和变速器中挂入的不同档位下的传动系灵敏度的图表，
图6示出了不同振荡质量下确定的传动系灵敏度之相干的图表
并且
图7示出了用于确定传递函数的改进激励的图表。
具体实施方式
图1示出了用于确定传动系2的传动系灵敏度的机动车辆1的示意图，在此处示出为带有驱动轮3的前横向安装。当机动车辆1沿行驶方向在道路4上行驶时，借助线性振荡器6激励车身5沿行驶方向纵向振荡。借助加速度传感器7检测纵向振荡，并且该纵向振荡与由传动系2的变速器输入轴的速度传感器8所确定的角加速度相关。由此确定了布置在传动系2中的摩擦离合器的传动系灵敏度和对振颤的敏感度。
图2示出了图1中的线性振荡器6的示意图。布置两个互锁的偏心盘9、10，使得它们能够绕旋转轴线d1、d2旋转，并且由例如至少一个直流电机旋转地驱动。偏心盘9、10具有相对于旋转轴d1、d2偏心布置的偏心质量11、12，从而在使用旋转驱动时，引起沿箭头13方向的线性力，该线性力对应于图1中机动车辆1的行驶方向。将两个反向旋转的偏心质量11、12用作力激励，其中最大力由不同的偏心质量和速度极限设定。
图3示出了具有特征曲线15、16、17、18、19、20和21的图表14，所述特征曲线示出了通过在不同线性振荡器质量下的频率对传动系进行激励的力。水平线22示出了期望的激励，且水平线23示出了最大的所需激励。该质量介于特征曲线21的0.073kg和特征曲线15的1.27kg之间。大多数驾驶员感受到了0.3m/s2的机动车辆上的所述加速度幅值，并且在此将所述加速度幅值定义为最小加速度幅值。因此，从1500kg至3000kg的普通车辆质量需要从500N至1000N的力激励。优选地确定机动车辆在3Hz至30Hz的频率范围内的传递函数。
由于非线性刚度，力激励的大量增加可导致传递函数失真。为了实现均匀、慢速的斜率，从而对频率进行准静态评估，可以将两个直流电机作为两个旋转轴d1、d2的驱动(图2)。速度的缓慢增加或速度的缓慢降低是有利的，使得自然频率可以在足够的时间内发展。
图4示出了具有局部图I和局部图II的图表24。局部图I示出了在给定质量为0.45kg的情况下，传动系对线性振荡器频率的灵敏度。曲线25示出了不使用阶次分选滤波器的实时测量，曲线26示出了使用阶次分选滤波器的实时测量，而曲线27则示出了模拟结果。可以看出，未经调整的本征模和干扰分量使测量结果失真，并且优选地在测量变速器输入轴的角加速度中使用阶次分选滤波器。
局部图II使用曲线28、29来示出曲线25、26随频率变化的相干。相干可以理解为输入对输出信号的线性相关性程度的量度，并且被定义为在从0至1的数值范围内。相干为1意味着输入信号与输出信号之间存在完全的线性相关性。因此，相干是用于借助线性系统理论来评定所测得的信号是否适于识别线性非时变系统的系统性质的合适的量度。对于实际使用，相干≥0.75足以能够根据测得的信号确定可靠的传递函数。相干偏离另一相干的原因通常是：
非线性系统性质，
与输入信号不相关的其他信号对输出信号的影响，
与输入/输出信号不相关的噪声，
由于频率分辨率不足而产生的泄漏效应。
因此曲线29示出了与不使用阶次分选滤波器的曲线28中示出的信号性质相比，应用了阶次分选滤波器的角加速度的信号曲线的相干明显改进。
图5示出了具有局部图I、局部图II和局部图III的图表30。局部图I示出了挂入第一档位时的传动系灵敏度。曲线31基于1.2kg的质量，曲线32基于0.45kg的质量，且曲线33基于0.3kg的质量。为了进行比较，曲线34示出了传动系的模拟。
局部图II示出了挂入第二档位时的传动系灵敏度，其中曲线35处于1.2kg的质量下、曲线36处于0.45kg的质量下且曲线37处于模拟下。
局部图III示出了挂入倒档时的传动系。曲线38示出了处于1.2kg质量下的灵敏度，曲线39示出了处于0.45kg质量下的灵敏度，曲线40示出了处于0.3kg质量下的灵敏度，曲线41示出了处于模拟下的灵敏度。
相对于具有所测得的灵敏度模拟的相应偏差，例如15Hz，是由于过大或非恒定的力幅值所引起的。
图6示出了图表42，该图表示出了不同质量下相干随频率变化的曲线43、44、45、46、47。曲线43示出了处于1.2kg质量下的相干，曲线44示出了处于0.45kg质量下的相干，曲线45示出了处于0.117kg质量下的相干，曲线46示出了处于0.095kg质量下的相干，曲线47示出了处于0.073kg质量下的相干。
图6示出了线性振荡器必须提供哪些力幅值才能在变速器输入轴上生成可评估的反应。表1示出了基于具有所测得灵敏度的相干的可评估性评定标准。假设对相干为λ≥0.8的测得的传递函数进行可靠的评估。在此，假设机动车辆的质量为约1500kg。根据210N的力幅值，可以根据表1评估3Hz至30Hz频率范围内的传递函数。外推至更高的车辆质量，这意味着在400N的力幅值下，线性振荡器应足以激励高达约3000kg的机动车辆。
偏心质量 在λ≈0.8下的频率 在λ≈0.8下的力 在450N下的频率
0.073kg 16.3Hz 138N 30Hz
0.095kg 17.77Hz 190N 26Hz
0.117kg 14.11Hz 166N 23Hz
0.45kg 7.26Hz 168N 12Hz
1.2kg 4.97Hz 210N 7Hz
表1
图7示出了具有线性振荡器的最佳频率扫描的频率随时间变化的图表48。为形成鲁棒评估，在所有频率下激励相同数量的测量周期，从而在较小频率下提供的时间比在较高频率下提供的时间更长，并生成曲线49中所示的频率曲线。
此外，提出了恒定的力激励，所述恒定的力激励有助于改进传递函数。其原因在于，在恒定激励的情况下，刚度的非线性和阻尼的非线性对传递函数的影响较小。在此提到的所有测量改进都可以通过具有恒定力激励和可自由配置的频率响应的线性振荡器来实现。
附图标记说明
1 机动车辆
2 传动系
3 车轮
4 道路
5 车身
6 线性振荡器
7 加速度传感器
8 速度传感器
9 偏心盘
10 偏心盘
11 偏心质量
12 偏心质量
13 箭头
14 图表
15 特征曲线
16 特征曲线
17 特征曲线
18 特征曲线
19 特征曲线
20 特征曲线
21 特征曲线
22 线
23 线
24 图表
25 曲线
26 曲线
27 曲线
28 曲线
29 曲线
30 图表
31 曲线
32 曲线
33 曲线
34 曲线
35 曲线
36 曲线
37 曲线
38 曲线
39 曲线
40 曲线
41 曲线
42 图表
43 曲线
44 曲线
45 曲线
46 曲线
47 曲线
48 图表
49 曲线
I 局部图
II 局部图
III 局部图
d1 旋转轴线
d2 旋转轴线。

Claims (9)

1.一种用于确定机动车辆(1)传动系(2)的传动系灵敏度的方法，其中车身(5)放置为沿行驶方向纵向振荡，并且根据所述车身(5)的纵向加速度和所述机动车辆(1)的变速器的变速器输入轴的角加速度确定所述传动系灵敏度的参数，其中所述传动系灵敏度(SFzg)表示在滑动摩擦离合器的扭矩调制(Mexc,Ci)与所述机动车辆的驾驶员所能感受到的加速度幅值(aFzg)之间的变速性质，其特征在于，具有至少一个偏心质量(11、12)的线性振荡器(6)连接至所述车身(5)以生成所述纵向振荡。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数用于确定布置在内燃机与所述变速器之间的摩擦离合器对振颤的敏感度的估计。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述参数根据所述纵向振荡频率的频率相关性来确定。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参数根据所述至少一个偏心质量(11、12)来确定。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，借助至少一个阶次分选滤波器处理所述角加速度的所检测到的角加速度信号。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述参数根据所述变速器中选择的档位来确定。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述参数通过预先确定的相干(λ)来验证。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，在预先确定的数量的相同振荡周期内进行所述纵向振荡的频率扫描。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，使用随所述频率变化恒定的力激励来预先确定纵向振荡。
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