干式离合器摩擦转矩实时监测和控制方法技术

本发明专利技术涉及一种干式离合器摩擦转矩实时监测和控制方法以及系统，本发明专利技术基于膜片弹簧在大小端同时受载时的力学特性，利用汽车上的传感器实时测量膜片弹簧的小端位移和小端作用力，可以实现实时监测离合器的摩擦转矩的目的，还可以依据监测所得的摩擦转矩实现对摩擦转矩更为精确的控制。在摩擦转矩控制过程中可以对当前摩擦转矩和控制后的摩擦转矩进行精确测量，确保了摩擦转矩的控制效果，避免了控制黑箱系统或者灰箱系统时的各种问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及汽车自动控制
，具体涉及一种干式离合器摩擦转矩实时监测和控制方法。
技术介绍
在汽车自动控制
，离合器传递的摩擦转矩是一个关键参数，离合器传递的摩擦转矩对汽车的纵向冲击度、离合器摩擦片的滑磨功和离合器摩擦片的温度有直接关系。对离合器摩擦转矩的测量和控制一直以来都是难点。目前对离合器摩擦转矩的测量和控制主要通过两种方法：第一种是通过电控发动机输出的发动机名义转矩以及发动机转速进行的；第二种是直接利用实验获取的离合器分离轴承位移与离合器摩擦转矩关系曲线进行的；第三种是利用膜片弹簧弹性特性、波形弹簧弹性特性以及离合器摩擦转矩公式得到离合器的分离轴承位移与摩擦转矩的关系，进而进行测量和控制。通过电控发动机输出的发动机名义转矩以及发动机转速进行对离合器摩擦转矩的测量和控制，有两个缺点：①只能在电控发动机上使用，使用范围有局限。②摩擦转矩的计算精度依赖于发动机的名义转矩的精度，而发动机名义转矩精度较低。发动机名义转矩一般有两种获取方式：一种是通过发动机转矩计算模型，在车上根据实时采集的各种参数计算出实时的发动机转矩，缺点是计算精度低，存在很大的时间延迟；另一种是通过查表的方式，经过大量的发动机稳态实验得到实时的发动机转矩，缺点是发动机处于动态工作过程时误差较大，采集数据表时要进行大量的测量工作。直接利用台架实验获取的离合器分离轴承位移——摩擦转矩关系曲线监测摩擦转矩。有两个缺点：①监测的摩擦转矩会受到摩擦片磨损的影响：当摩擦片磨损后，波形弹簧工作的初始位移会发生变化，进而导致离合器分离轴承位移——摩擦转矩曲线发生变化，所以方案二只在经过标定的新车中较为精确，而当摩擦片磨损后，监测效果会减弱。②监测的摩擦转矩会受到摩擦片温度的影响：在摩擦片滑磨过程中，波形弹簧的温度会发生变化，导致其弹性特性发生变化，进而使得离合器分离轴承位移——摩擦转矩曲线发生变化，所以监测的摩擦转矩的精度低。利用膜片弹簧弹性特性、波形弹簧弹性特性以及离合器摩擦转矩公式得到离合器的分离轴承位移与摩擦转矩的关系，进而进行测量和控制，有三个缺点：①该方案仅仅考虑了波形弹簧的轴向弹性，忽略了离合器盖、以及可能存在的传动片的轴向弹性，由于离合器盖与传动片的刚度与波形弹簧处在同一数量级上，所以会导致摩擦转矩的计算误差。②监测的摩擦转矩会受到摩擦片磨损的影响：当摩擦片磨损后，波形弹簧工作的初始位移会发生变化，进而导致离合器分离轴承位移——摩擦转矩曲线发生变化，所以方案二只在经过标定的新车中较为精确，而当摩擦片磨损后，监测效果会减弱。③监测的摩擦转矩会受到摩擦片温度的影响：在摩擦片滑磨过程中，波形弹簧的温度会发生变化，导致其弹性特性发生变化，进而使得离合器分离轴承位移——摩擦转矩曲线发生变化，所以监测的摩擦转矩的精度低。
技术实现思路
为了实现对干式AMT和干式DCT中摩擦转矩的有效控制，克服摩擦转矩的监测和控制过程中由于离合器摩擦片磨损和摩擦片温度升高带来的误差，本专利技术基于膜片弹簧在大小端同时受载时的力学特性，利用汽车上的传感器(或离合器执行机构)实时测量膜片弹簧的小端位移和小端作用力，可以实现实时监测离合器的摩擦转矩的目的，还可以依据监测所得的摩擦转矩实现对摩擦转矩更为精确的控制。本专利技术的目的是提供一种干式离合器摩擦转矩实时监测和控制方法。一种干式离合器摩擦转矩实时监测方法，包括以下步骤：(1)获取膜片弹簧小端位移信号λ2和小端作用力信号F；(2)根据膜片弹簧大小位移端关系式λ2＝h(F)+Kλ1得到膜片弹簧大端位移λ1；(3)根据膜片弹簧的弹性特性P+KF＝f(λ1)获得实时的离合器压紧力数据；(4)通过摩擦转矩计算公式Tc＝μPRcZ获得离合器实时的摩擦转矩；式中，μ——摩擦片与压盘、飞轮的摩擦系数P——膜片弹簧提供的压紧力Rc——摩擦片等效摩擦半径Z——摩擦面数量。进一步地，步骤(1)中，通过汽车的位移传感器和力传感器或离合器执行机构，在汽车上实时测得膜片弹簧小端的位移信号λ2和作用力信号F。进一步地，步骤(2)中，λ2＝h(F)+Kλ1，λ2为膜片弹簧小端位移，h(F)为膜片弹簧分离指的挠度随膜片弹簧小端作用力变化的函数关系式，K为膜片弹簧杠杆比，其中h(F)＝λ′2＝aF，h(F)表示膜片弹簧分离指的挠度λ′2随膜片弹簧小端作用力F变化的函数关系式，因该挠度较小，故可近似认为F与λ′2成正比关系，a为比例系数，a可以通过三种方法获得：①直接通过力学公式计算：其中上述式子中，E为膜片弹簧材料的弹性模量；t为膜片弹簧钢板厚度(mm)；rf为膜片弹簧小端与分离轴承的接触半径(mm)；δ1、δ2分别为膜片弹簧分离指前部、根部的切槽宽度(mm)；n为膜片弹簧分离指数目；re为膜片弹簧窗孔内半径(mm)；r为膜片弹簧的碟簧内半径；②建立膜片弹簧有限元模型，通过仿真获得比例系数a；③通过实验获得比例系数a。进一步地，步骤(3)中，膜片弹簧大小端同时加载时的工作特性方程：P+KF＝f(λ1)为式中，P为膜片弹簧大端作用力；λ1为膜片弹簧大端位移；f(λ1)为膜片弹簧负载特性；K为膜片弹簧杠杆比；E为膜片弹簧材料的弹性模量(MPa)；μ为材料泊松比；H为膜片弹簧自由状态下碟簧部分的內截锥高度(mm)；h为膜片弹簧钢板厚度(mm)；R、r分别为自由状态下碟簧部分大、小端半径(mm)；L、l分别为压盘加载点和支撑环加载点半径(mm)。进一步地，提供一种利用摩擦转矩实时监测对摩擦转矩进行控制的方法，包括以下步骤：(1)摩擦转矩决策系统提供目标摩擦转矩Tc,target；(2)根据上述的干式离合器摩擦转矩实时监测方法获得监测摩擦转矩Tc,monitor；(3)比较：e＝Tc,target-Tc,monitor,如果e＝0，则结束控制，如果e不等于0，将信号发送到摩擦转矩控制系统，摩擦转矩控制系统调整分离轴承小端位移或小端作用力，直到e＝0，结束控制。进一步地，提供一种执行上述方法的控制系统，包括：摩擦转矩监测系统，用于根据获取的膜片弹簧小端位移信号λ2和小端作用力信号F计算离合器实时的摩擦转矩Tc,monitor；摩擦转矩决策系统，用于确定目标摩擦转矩Tc,target；摩擦转矩控制系统，调整膜片弹簧小端位移信号λ2和小端作用力信号F，直到使得实时监测的摩擦转矩与目标摩擦转矩相同。根据上述技术方案，本专利技术的有益效果包括：通过实时采集离合器分离轴承位移和分离轴承作用力并结合膜片弹簧弹性特性的方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种干式离合器摩擦转矩实时监测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)获取膜片弹簧小端位移信号λ2和小端作用力信号F；(2)根据膜片弹簧大小位移端关系式λ2＝h(F)+Kλ1得到膜片弹簧大端位移λ1；(3)根据膜片弹簧的弹性特性P+KF＝f(λ1)获得实时的离合器压紧力数据；(4)通过摩擦转矩计算公式Tc＝μPRcZ获得离合器实时的摩擦转矩；式中，μ：摩擦片与压盘、飞轮的摩擦系数，P：膜片弹簧提供的压紧力，Rc：摩擦片等效摩擦半径，Z:摩擦面数量。

【技术特征摘要】
1.一种干式离合器摩擦转矩实时监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)获取膜片弹簧小端位移信号λ2和小端作用力信号F；
(2)根据膜片弹簧大小位移端关系式λ2＝h(F)+Kλ1得到膜片弹簧大端位移λ1；
(3)根据膜片弹簧的弹性特性P+KF＝f(λ1)获得实时的离合器压紧力数据；
(4)通过摩擦转矩计算公式Tc＝μPRcZ获得离合器实时的摩擦转矩；
式中，μ：摩擦片与压盘、飞轮的摩擦系数，P：膜片弹簧提供的压紧力，Rc：摩擦片等效摩
擦半径，Z:摩擦面数量。
2.根据权利要求1所述的干式离合器摩擦转矩实时监测方法，其特征在于，步骤(1)中，
通过汽车的位移传感器和力传感器或离合器执行机构，在汽车上实时测得膜片弹簧小端的
位移信号λ2和作用力信号F。
3.根据权利要求1或2所述的干式离合器摩擦转矩实时监测方法，其特征在于，步骤(2)
中，λ2＝h(F)+Kλ1，λ2为膜片弹簧小端位移，h(F)为膜片弹簧分离指的挠度随膜片弹簧小端
作用力变化的函数关系式，K为膜片弹簧杠杆比，其中
h(F)＝λ′2＝aF，h(F)表示膜片弹簧分离指的挠度λ′2随膜片弹簧小端作用力F变化的函
数关系式，因该挠度较小，故可近似认为F与λ′2成正比关系，a为比例系数，a可以通过三种
方法获得：①直接通过力学公式计算：其中
其中，E为膜片弹簧材料的弹性模量；t为膜片弹簧钢板
厚度(mm)；rf为膜片弹簧小端与分离轴承的接触半径(mm)；δ1、δ2分别为膜片弹簧分离指前
部、根部的切槽宽度(mm)；n为膜片弹簧分离指数目；re为膜片弹簧窗孔内半径(mm)；r为膜
片弹簧的碟簧内半径；②建立膜片弹簧有限元模型...

【专利技术属性】
技术研发人员：席军强，林晓华，胡宇辉，刘海鸥，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11