[发明专利]一种利用车辆发动机扭矩实时估计离合器传递扭矩的方法

说明书

技术领域

本发明属于车辆动力传动系统参数估计与控制技术领域，尤其是涉及一种根据发动机扭矩实时估计车辆摩擦离合器传递扭矩的方法。

背景技术

车辆发动机离合器系统如图1所示，目前自动离合器往往以离合器主从动端的转速或转速差为控制目标，通过控制执行机构动作，实现离合器分离和接合的控制。由于发动机和离合器具有非线性特性,如何保证在各种工况下都有较好的控制效果是一个问题。

若能够通过在线实时测量离合器传递的摩擦扭矩，则能够根据实时发动机的扭矩和转速的变化及时估计出扭矩传递的大小，经过车辆ECU的调整，使对离合器的控制更高效，更可靠地工作。

但是，根据目前的查新检索结果，汽车摩擦离合器传递扭矩的在线估计，还缺乏完善的方法与技术。宝马股份公司在专利CN103688078A中阐释的方法是理论上的扭矩加入干扰扭矩,其干扰扭矩通过卡尔曼滤波进行观测。干扰扭矩影响因素较多，且卡尔曼滤波的校正仅在内燃机启动时刻才起作用，且校正是基于模型和现实之间的离合器转速误差，对于模型要求较高，误差相对大。

发明内容

本发明的目的在于，通过建立发动机与离合器主动端动力学系统离散状态空间模型，采用卡尔曼滤波技术，提出一种根据发动机扭矩估计离合器实时传递扭矩的方法。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种利用车辆发动机扭矩实时估计离合器传递扭矩的方法，其特征是，所述方法包括：

步骤1：初始化发动机角速度估计值、发动机角加速度的估计值、车辆发动机离合器系统状态向量和估计误差协方差矩阵；初始化角速度估计值；初始化采样时间间隔和采样时长；

步骤2：列车辆发动机离合器系统动力学微分方程；

步骤3：根据采样时间间隔和采样时长采样发动机输出扭矩和发动机角速度的测量值；

步骤4：将车辆发动机系统动力学微分方程离散化，得到其线性随机微分方程；

步骤5：判断车辆发动机离合器系统是否满足：系统的状态转换过程可以描述为一个离散时间的随机过程；系统状态受发动机扭矩和角速度的影响；系统状态及观测过程都不可避免受噪声影响；对系统状态是非直接可观测的，这列车辆发动机离合器系统观测方程；

步骤6：利用步骤4中车辆发动机离合器系统线性随机微分方程，得到车辆发动机离合器系统下一时刻的预测值；

步骤7：计算车辆发动机离合器系统的协方差，由步骤6得到车辆发动机离合器系统协方差下一时刻的预测值；

步骤8：结合步骤5中车辆发动机离合器系统观测方程和步骤6中车辆发动机离合器系统测量值，得到下一时刻车辆发动机离合器系统的最优化估算值，即可得到最优化离合器扭矩估算值；

步骤9：更新车辆发动机系统下一时刻的最优化估算值的协方差；

步骤10：当k≤t/T_s时，循环步骤4-步骤9，其中k为k时刻，t为采样时长，Ts为采样间隔。

所述车辆发动机离合器系统线性随机微分方程为

X_k+1＝AX_k+BU_k+W_k；

其中，X_k是系统状态向量，U_k是车辆发动机离合器系统的控制量，W_k是车辆发动机离合器系统过程噪声向量，满足正态分布的白噪声，均值为0，方差为Q；k是离散化时刻；为k时刻发动机的转速；为k-1时刻发动机的转速；为k时刻离合器动摩擦扭矩的测量值，为k-1时刻离合器动摩擦扭矩的测量值，为k时刻发动机扭矩的测量值，为k-1时刻发动机扭矩的测量值；A是系统状态转移矩阵；B是系统输出矩阵。

所述系统状态转移矩阵A为：

系统输出矩阵B为：

其中，J_e是发动机的转动惯量，T_s是采样时刻。

所述步骤3中车辆发动机离合器系统测量值为：

Z_k＝HX_k+V_k

其中H＝[1 0 0 0]是系数，V_k是系统量测噪声向量；均值为0，方差为R，与W_k相互独立，满足正态分布的白噪声。

所述步骤8中下一时刻系统的最优化估算值为：