一种双速变速箱的电机离合器的高效脱开控制方法技术

本发明专利技术公开了一种双速变速箱的电机离合器的高效脱开控制方法，先配置双速变速器，并将双速变速器与感应组件连接，再根据刚体面运动特性和运动学约束建立双速变速器的数学模型，利用楔形块的运动对机电离合执行器进行建模，最后通过卡尔曼滤波器对轴扭矩进行估算和校正，当轴扭矩首次降至零时离合器进行脱开换挡，该双速变速器只用一个机电离合执行器可以在不使用两个的情况下实现双面离合器的控制，通过感应组件用以保证获取精确的驱动轴扭矩以实现离合器控制，在双速变速器的数学模型和对机电离合执行器建立的模型基础上开发了卡尔曼滤波器来估计驱动轴扭矩，以实现对变速器的精确控制。的精确控制。的精确控制。

【技术实现步骤摘要】
一种双速变速箱的电机离合器的高效脱开控制方法


[0001]本专利技术属于变速箱
，具体涉及一种双速变速箱的电机离合器的高效脱开控制方法。

技术介绍

[0002]由于车载储能系统的能量密度低，电池电动汽车(BEV)的续航里程较低。为了进一步提高能源效率，已经采取了许多措施。因此，双速变速器(DST)的应用可以在不牺牲车辆动态性能的情况下提高BEV的经济性，因为它可以在低速和高车速下都保持电机在更高的效率范围内运行，并提高车辆速度范围。
[0003]与常规的单挡固定速比系统相比，DST中的第一齿轮比大于单挡速比，第二齿轮比小于它，即具有DST的车辆在一挡时将具有更好的加速度性能，在二挡时具有更高的速度。尽管目前，用于ICEV的变速器也可以用于BEV，例如自动变速器(AT)，自动手动变速器(AMT)，无级变速器(CVT)，双离合变速器(DCT)和双电机变速器等。通常，ICEV中使用的此类变速器利用一组液压系统作为执行器来操作离合器。对于没有变矩器的车辆，液压动作系统非常占用空间，并且遭受粘性摩擦损失和无例外的漏油等问题困扰。因此，许多新的设计和控制方法不断被提出，用新型机电机构代替液压执行机构，使离合器驱动系统电气化，而不是直接在BEV中采用液压执行机构。不过，所有这些设计机理都是为了控制单面离合器而设计的，因而在多速变速器中就需要多个离合执行器。
[0004]传统上，在变速箱的离合执行器控制中，扭矩信息用于主动阻尼控制应用。尽管如此，由于考虑了成本，安装和可靠性，大多数量产车辆都无法提供来源于直接传感器的扭矩信息。因此，已经提出了许多方法来估算传统ICEV中AMT和DCT的轴扭矩，其中却很少有方法关注在EV变速器中应用的机电离合器执行器的扭矩测量信息，从而不能满足对变速器的精准控制，因此，我们需要提出一种双速变速箱的电机离合器的高效脱开控制方法来解决上述存在的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种双速变速箱的电机离合器的高效脱开控制方法，通过感应组件用以保证获取精确的驱动轴扭矩以实现离合器控制，在双速变速器的数学模型和对机电离合执行器建立的模型基础上开发了卡尔曼滤波器来估计驱动轴扭矩，以实现对变速器的精确控制，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]一种双速变速箱的电机离合器的高效脱开控制方法，包括如下步骤：
[0008]S1、配置双速变速器，并将双速变速器与感应组件连接；
[0009]S2、根据刚体面运动特性和运动学约束建立双速变速器的数学模型；
[0010]S3、利用楔形块的运动对机电离合执行器进行建模；
[0011]S4、通过卡尔曼滤波器对轴扭矩进行估算和校正，当轴扭矩首次降至零时离合器
进行脱开换挡。
[0012]优选的，所述双速变速器包括两组行星齿轮组、两组离合器组、一个机电离合执行器和一个输入轴，两组行星齿轮组分别安装在两组离合器组上，所述机电离合执行器安装在两组离合器组之间，所述离合器通过环形齿轮与行星齿轮连接，两组所述行星齿轮组的一侧均安装有太阳齿轮组，两组所述太阳齿轮组放置连接到输入轴的同一轴上。
[0013]优选的，所述机电离合执行器由换挡电机、蜗杆轴和蜗轮组成，所述换挡电机安装在蜗杆轴的一端，所述蜗轮与蜗杆轴啮合。
[0014]优选的，所述感应组件包括位置传感器和转速传感器，所述位置传感器用于感应离合器的位置以确认离合器是否存在打滑、分离不彻底、颤动和响声不正常的情况，所述转速传感器用于感应输入轴的转速以实时监测双速变速器的速度。
[0015]优选的，所述双速变速器的数学模型定义公式为：
[0016]ω
c1
(r
s1
+2r
p1
)+ω
p1
r
p1
‑
ω
c1
r
c1
＝0
[0017]ω
c2
(r
s2
+2r
p2
)+ω
p2
r
p2
‑
ω
c2
r
c2
＝0
[0018]ω
s1
+k1ω
r1
‑
(1+k1)ω
c1
＝0
[0019]ω
s2
+k2ω
r2
‑
(1+k2)ω
c2
＝0
[0020]其中，ω
s1
、ω
s2
表示太阳齿轮的角速度，ω
r1
、ω
r2
表示行星齿轮的角速度，ω
c1
、ω
c2
表示载体的角速度，ω
p1
、ω
p2
表示环形齿轮的角速度，r
p1
、r
p2
表示环形齿轮的半径，r
s1
、r
s2
表示行星齿轮的半径，r
c1
、r
c2
表示太阳齿轮的半径。
[0021]优选的，所述机电离合执行器还包括两个离合器片和楔形块，两个所述离合器片安装在蜗杆轴上，所述楔形块将换挡电机旋转运动转化为蜗轮在平面方向的线性运动，以挤压离合器片。
[0022]优选的，所述机电离合执行器建模的公式为：
[0023]J
bm
θ
bm
＝k
t
I
bm
‑
T
ml
‑
C
bm
θ
bm
[0024]其中，J
bm
表示换挡电机惯量，θ
bm
表示换挡电机的角位移，k
t
表示换挡电机转矩常数，C
bm
表示阻尼系数，I
bm
是电机的电枢电流，T
ml
是负载转矩。
[0025]优选的，所述卡尔曼滤波器在进行扭矩估算时，通过选择X1＝ω
s1
，X2＝ω
c2
，X3＝ωW和X4＝T
s
作为动力总成系统的状态变量，状态空间模型如下所示：
[0026]x＝Ax+Bu+w
[0027]y＝Cx+v
[0028]其中w和v分别表示过程和测量噪声，空间模型初始化后，用于多输出动力总成系统的卡尔曼滤波器分为预测部分和更新部分两部分，预测部分包括预测状态估计和预测误差协方差，更新部分包括创新协方差、最佳卡尔曼增益、更新的状态估计和更新的估计协方差。
[0029]优选的，所述机电离合执行器在离合脱离控制时将离合器的啮合力Fn作为控制变量，通过离合器片传递的扭矩为：
[0030][0031]其中，i
g
是齿轮位置，锁定情本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双速变速箱的电机离合器的高效脱开控制方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、配置双速变速器，并将双速变速器与感应组件连接；S2、根据刚体面运动特性和运动学约束建立双速变速器的数学模型；S3、利用楔形块的运动对机电离合执行器(3)进行建模；S4、通过卡尔曼滤波器对轴扭矩进行估算和校正，当轴扭矩首次降至零时离合器进行脱开换挡。2.根据权利要求1所述的一种双速变速箱的电机离合器的高效脱开控制方法，其特征在于：所述双速变速器包括两组行星齿轮组(1)、两组离合器组(2)、一个机电离合执行器(3)和一个输入轴，两组行星齿轮组(1)分别安装在两组离合器组(2)上，所述机电离合执行器(3)安装在两组离合器组(2)之间，所述离合器通过环形齿轮(5)与行星齿轮连接，两组所述行星齿轮组(1)的一侧均安装有太阳齿轮组(4)，两组所述太阳齿轮组(4)放置连接到输入轴的同一轴上。3.根据权利要求2所述的一种双速变速箱的电机离合器的高效脱开控制方法，其特征在于：所述机电离合执行器(3)由换挡电机、蜗杆轴和蜗轮组成，所述换挡电机安装在蜗杆轴的一端，所述蜗轮与蜗杆轴啮合。4.根据权利要求3所述的一种双速变速箱的电机离合器的高效脱开控制方法，其特征在于：所述感应组件包括位置传感器和转速传感器，所述位置传感器用于感应离合器的位置以确认离合器是否存在打滑、分离不彻底、颤动和响声不正常的情况，所述转速传感器用于感应输入轴的转速以实时监测双速变速器的速度。5.根据权利要求3所述的一种双速变速箱的电机离合器的高效脱开控制方法，其特征在于：所述双速变速器的数学模型定义公式为：ω
c1
(r
s1
+2r
p1
)+ω
p1
r
p1
‑
ω
c1
r
c1
＝0ω
c2
(r
s2
+2r
p2
)+ω
p2
r
p2
‑
ω
c2
r
c2
＝0ω
s1
+k1ω
r1
‑
(1+k1)ω
c1
＝0ω
s2
+k2ω
r2
‑
(1+k2)ω
c2
＝0其中，ω
s1
、ω
s2
表示太阳齿轮的角速度，ω
r1
、ω
r2
表示行星齿轮的角速度，ω
c1
、ω
c2
表示载体的角速度，ω
p1
、ω
p2
表示环形齿轮(5)的角速度，r
p1
、r
p2
表示环形齿轮(5)的半径，r

【专利技术属性】
技术研发人员：阎全忠，江运宝，张连新，
申请(专利权)人：上饶洛信智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：