一种湿式双离合器换挡控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种湿式双离合器换挡控制方法及系统。该控制方法包括：实时采集车辆运行状态信息以及车辆属性信息；利用车辆纵向动力学方程建立离合器扭矩估计模型；采用扩展卡尔曼滤波器对离合器扭矩估计模型进行校正，确定换挡时离合器传递的扭矩，并将换挡时离合器的接合过程分为三个阶段；利用递推最小二乘法分别估计出三个阶段的摩擦系数；利用斯特里贝克摩擦模型计算换挡时离合器的动态摩擦系数；采用模型预测控制的方法优化换挡时离合器传递的扭矩，确定换挡时离合器的最优扭矩，并结合动态摩擦系数，通过压力扭矩脉谱图逆推出离合器油压控制离合器的接合。本发明专利技术无需改变变速器结构，通过该控制方法即可快速提高离合器换挡质量。挡质量。挡质量。

【技术实现步骤摘要】
一种湿式双离合器换挡控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及汽车自动变速器控制领域，特别是涉及一种湿式双离合器换挡控制方法及系统。

技术介绍

[0002]随着汽车电控技术的不断发展，双离合自动变速器已成为越来越多用户的选择，其换挡控制仍然是研究热点。受限于双离合器的结构和工作原理，整个换挡过程当中两离合器的扭矩不可避免地会出现重叠现象，当扭矩在两离合器上分配不合理时，便会影响其换挡品质。为解决这一问题，业内曾出现过改变变速器结构或优化摩擦材料的方式改善换挡品质的先例，然而，这些从硬件入手的方法会增加双离合变速箱(Dual Clutch Transmission，DCT)的设计和制造成本，尤其是改变变速器结构将伴随着非常长的研发周期，随着现代控制技术的不断发展，利用控制方法对DCT换挡过程进行控制成为一种更具性价比的提高其换挡品质的方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种湿式双离合器换挡控制方法及系统，以解决改变变速器结构的制造成本高，研发周期长，无法短期内快速提高离合器换挡质量的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种湿式双离合器换挡控制方法，包括：
[0006]实时采集车辆运行状态信息以及车辆属性信息；所述车辆运行状态信息包括发动机转速、变速器输出轴转速、车轮转速以及两离合器油压；所述车辆属性信息包括发动机名义扭矩、整车质量、发动机及其飞轮等效转动惯量、离合器主动端转动惯量、输入轴等效转动惯量、输出轴转动惯量、整车等效转动惯量、各挡传动比、主减速器传动比、车轮有效半径、空气阻力系数、滚动阻力系数以及汽车迎风面积；
[0007]根据所述车辆运行状态信息以及所述车辆属性信息，利用车辆纵向动力学方程建立离合器扭矩估计模型；
[0008]采用扩展卡尔曼滤波器对所述离合器扭矩估计模型进行校正，确定换挡时离合器传递的扭矩，并将换挡时离合器的接合过程分为近零滑动阶段、低速滑动阶段和高速滑动阶段；
[0009]利用递推最小二乘法分别估计出三个阶段的摩擦系数；所述近零滑动阶段的摩擦系数为静摩擦系数，所述低速滑动阶段的摩擦系数为动摩擦系数，所述高速滑动阶段的摩擦系数为粘性摩擦系数；
[0010]基于所述三个阶段的摩擦系数，利用斯特里贝克摩擦模型计算换挡时离合器的动态摩擦系数；
[0011]采用模型预测控制的方法优化所述换挡时离合器传递的扭矩，确定所述换挡时离合器的最优扭矩，并结合所述动态摩擦系数，通过压力扭矩脉谱图逆推出离合器油压控制
离合器的接合。
[0012]可选的，所述离合器扭矩估计模型的估计状态方程为：
[0013]其中，ω
o
为输出轴的角速度；ω
v
为车轮的角速度；ω
e
表示发动机角速度；T
e
为发动机名义扭矩；T
c1
为离合器C1传递的扭矩；T
c2
为离合器C2传递的扭矩；T
o
为输出轴的转矩；J
e
为发动机曲轴及飞轮的等效转动惯量；J
eq
为离合器C1，离合器C2，中间轴1和中间轴2等效到输出轴的等效转动惯量；J
v
为车轮的等效转动惯量；i
t1
为主减速器1的传动比；i
t2
为主减速器2的传动比；i
g豠
为奇数挡齿轮传动比；i
g2
为偶数挡齿轮传动比；C
A
为常系数；R
w
为车轮半径；T
v
为汽车的行驶阻力矩，其中，k
o
为输出轴刚度；M为整车质量；g为重力加速度；α为坡道角度；ρ
air
为空气密度；f为空气阻力系数；A
V
为汽车迎风面积；C
D
为路面滚动阻力系数；v为车身相对速度；
[0014]测量方程为：
[0015][0016]可选的，所述采用扩展卡尔曼滤波器对所述离合器扭矩估计模型进行校正，确定换挡时离合器传递的扭矩，具体包括：
[0017]对所述离合器扭矩估计模型进行离散化处理，确定离散化后的估计状态方程以及量测方程；所述离散化后的估计状态方程以及量测方程为
其中，x
k
为k时刻系统的状态；f(x
k-1
,u
k-1
,W
k-1
)为系统非线性状态函数；x
k-1
为k-1时刻系统的状态；u
k-1
为k-1时刻系统的输入；W
k-1
为k-1时刻系统的噪声矩阵；z
k
为k时刻系统观测值；h(x
k
,V
k
)为量测函数；
[0018]采用扩展卡尔曼滤波器对所述离合器扭矩估计模型进行校正，确定校正后的估计状态方程以及量测方程；
[0019]根据所述校正后的估计状态方程以及量测方程确定换挡时离合器传递的扭矩。
[0020]可选的，所述利用递推最小二乘法分别估计出三个阶段的摩擦系数，具体包括：
[0021]当离合器的活塞处于最大位移处且离合器滑差小于静态摩擦阈值角速度时，获取所述近零滑动阶段产生的所有摩擦系数，并计算所有摩擦系数的平均值；所述所有摩擦系数的平均值为静摩擦系数；
[0022]当离合器的活塞处于最大位移处，离合器滑差大于静态摩擦阈值角速度且离合器滑差小于离合器低速滑动和高速滑动的特征角速度时，利用公式确定所述低速滑动阶段的摩擦系数为动摩擦系数；其中，为k时刻估计的动摩擦系数；为k-1时刻估计的动摩擦系数；K(k)为k时刻的增益矢量；μ
LOW,m
(k)为低速滑动摩擦系数；为k时刻的数据矢量；m＝1或2，当m＝1时，表示离合器C1，当m＝2时，表示离合器C2；
[0023]当离合器的活塞处于最大位移的0.85倍至最大位移之间，且离合器滑差大于离合器低速滑动和高速滑动的特征角速度时，利用公式确定所述高速滑动阶段的摩擦系数为粘性摩擦系数；其中，δ
v,est,m
(k)为k时刻估计的粘性摩擦系数；δ
v,est,m
(k-1)为k-1时刻估计的粘性摩擦系数；μ
HIGH,m
(k)为高速滑动摩擦系数。
[0024]可选的，所述基于所述三个阶段的摩擦系数，利用斯特里贝克摩擦模型计算换挡时离合器的动态摩擦系数，具体包括：利用计算所述换挡时离合器的动态摩擦系数；其中，μ
k,est,m
为换挡时离合器C1或离合器C2的动态摩擦系数；μ
d,est,m
为换挡时离合器C1或离合器C2的动摩擦系数；μ
s,est,m
为换挡时离合器C1或离合器C2的静摩擦系数；ω
slip,m
为离合器C1或离合器C2的主从动盘转速差；ω
s
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种湿式双离合器换挡控制方法，其特征在于，包括：实时采集车辆运行状态信息以及车辆属性信息；所述车辆运行状态信息包括发动机转速、变速器输出轴转速、车轮转速以及两离合器油压；所述车辆属性信息包括发动机名义扭矩、整车质量、发动机及其飞轮等效转动惯量、离合器主动端转动惯量、输入轴等效转动惯量、输出轴转动惯量、整车等效转动惯量、各挡传动比、主减速器传动比、车轮有效半径、空气阻力系数、滚动阻力系数以及汽车迎风面积；根据所述车辆运行状态信息以及所述车辆属性信息，利用车辆纵向动力学方程建立离合器扭矩估计模型；采用扩展卡尔曼滤波器对所述离合器扭矩估计模型进行校正，确定换挡时离合器传递的扭矩，并将换挡时离合器的接合过程分为近零滑动阶段、低速滑动阶段和高速滑动阶段；利用递推最小二乘法分别估计出三个阶段的摩擦系数；所述近零滑动阶段的摩擦系数为静摩擦系数，所述低速滑动阶段的摩擦系数为动摩擦系数，所述高速滑动阶段的摩擦系数为粘性摩擦系数；基于所述三个阶段的摩擦系数，利用斯特里贝克摩擦模型计算换挡时离合器的动态摩擦系数；采用模型预测控制的方法优化所述换挡时离合器传递的扭矩，确定所述换挡时离合器的最优扭矩，并结合所述动态摩擦系数，通过压力扭矩脉谱图逆推出离合器油压控制离合器的接合。2.根据权利要求1所述的湿式双离合器换挡控制方法，其特征在于，所述离合器扭矩估计模型的估计状态方程为：其中，ω
o
为输出轴的角速度；ω
v
为车轮的角速度；ω
e
表示发动机角速度；T
e
为发动机名义扭矩；T
c1
为离合器C1传递的扭矩；T
c2
为离合器C2传递的扭矩；T
o
为输出轴的转矩；J
e
为发动机曲轴及飞轮的等效转动惯量；J
eq
为离合器C1，离合器C2，中间轴1和中间轴2等效到输出轴的等效转动惯量；J
v
为车轮的等效转动惯量；i
t1
为主减速器1的传动比；i
t2
为主减速器2的传动比；i
g1
为奇数挡齿轮传动比；i
g2
为偶数挡齿轮传动比；C
A
为常系数；R
w
为车轮半径；T
v
为汽车的行驶阻力矩，其中，k
o
为输出轴刚度；M为整车质量；g为重力
加速度；α为坡道角度；ρ
air
为空气密度；f为空气阻力系数；A
v
为汽车迎风面积；C
D
为路面滚动阻力系数；v为车身相对速度；测量方程为：3.根据权利要求2所述的湿式双离合器换挡控制方法，其特征在于，所述采用扩展卡尔曼滤波器对所述离合器扭矩估计模型进行校正，确定换挡时离合器传递的扭矩，具体包括：对所述离合器扭矩估计模型进行离散化处理，确定离散化后的估计状态方程以及量测方程；所述离散化后的估计状态方程以及量测方程为其中，x
k
为k时刻系统的状态；f(x
k-1
，u
k-1
，W
k-1
)为系统非线性状态函数；x
k-1
为k-1时刻系统的状态；u
k-1
为k-1时刻系统的输入；W
k-1
为k-1时刻系统的噪声矩阵；z
k
为k时刻系统观测值；h(x
k
，V
k
)为量测函数；采用扩展卡尔曼滤波器对所述离合器扭矩估计模型进行校正，确定校正后的估计状态方程以及量测方程；根据所述校正后的估计状态方程以及量测方程确定换挡时离合器传递的扭矩。4.根据权利要求3所述的湿式双离合器换挡控制方法，其特征在于，所述利用递推最小二乘法分别估计出三个阶段的摩擦系数，具体包括：当离合器的活塞处于最大位移处且离合器滑差小于静态摩擦阈值角速度时，获取所述近零滑动阶段产生的所有摩擦系数，并计算所有摩擦系数的平均值；所述所有摩擦系数的平均值为静摩擦系数；当离合器的活塞处于最大位移处，离合器滑差大于静态摩擦阈值角速度且离合器滑差小于离合器低速滑动和高速滑动的特征角速度时，利用公式确定所述低速滑动阶段的摩擦系数为动摩擦系数；其中，为k时刻估计的动摩擦系数；为k-1时刻估计的动摩擦系数；K(k)为k时刻的增益矢量；μ
LOW，m
(k)为低速滑动摩擦系数；为k时刻的数据矢量；m＝1或2，当m＝1时，表示离合器C1，当m＝2时，表示离合器C2；当离合器的活塞处于最大位移的0.85倍至最大位移之间，且离合器滑差大于离合器低速滑动和高速滑动的特征角速度时，利用公式
确定所述高速滑动阶段的摩擦系数为粘性摩擦系数；其中，δ
v，est，m
(k)为k时刻估计的粘性摩擦系数；δ
v，est，m
(k-1)为k-1时刻估计的粘性摩擦系数；μ
HIGH，m
(k)为高速滑动摩擦系数。5.根据权利要求4所述的湿式双离合器换挡控制方法，其特征在于，所述基于所述三个阶段的摩擦系数，利用斯特里贝克摩擦模型计算换挡时离合器的动态摩擦系数，具体包括：利用计算所述换挡时离合器的动态摩擦系数；其中，μ
k，est，m
为换挡时离合器C1或离合器C2的动态摩擦系数；μ
d，est，m
为换挡时离合器C1或离合器C2的动摩擦系数；μ
s，est，m
为换挡时离合器C1或离合器C2的静摩擦系数；ω
slip，m
为离合器C1或离合器C2的主从动盘转速差；ω
s
和λ
s
均为斯特里贝克系数；γ
v
为依赖于温度的粘度系数；λ为油液粘度。6.根据权利要求5所述的湿式双离合器换挡控制方法，其特征在于，所述采用模型预测控制的方法优化所述换挡时离合器传递的扭矩，确定所述换挡时离合器的最优扭矩，并结合所述动态摩擦系数，通过压力扭矩脉谱图逆推出离合器油压控制离合器的接合，具体包括：获取控制器输入参数；所述控制器输入参数包括参考轨迹、测量输入参数以及汽车的行驶阻力矩；所述测量输入参数包括发动机角速度、离合器C1的主从动盘转速差以及离合器C2的主从动盘转速差；基于代价方程minJ＝||Δu
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝洪涛，马辉，韩涛，
申请(专利权)人：宁夏大学，
类型：发明
国别省市：