[发明专利]用于干式离合器的温度-摩擦综合建模方法

说明书

一种用于干式离合器的温度‑摩擦综合建模方法，属于离合器技术领域。本发明的目的是考虑AMT干式离合器在不同工作状态下的主要热过程，以及受温度影响的动态摩擦过程，提供一种基于AMESim高级建模与仿真平台的用于干式离合器的温度‑摩擦综合建模方法。本发明将离合器整体模型分成离合器工作状态判断模块、离合器热量产生模块以及离合器动态摩擦模块进行建模。本发明所述的建模方法采用了汽车厂商广泛应用的高级建模与仿真软件AMESim作为平台，进行建模方法研究和仿真验证，利于方法的应用和推广。为以此模型为基础的估计、控制器开发和控制参数预调整等各种研究奠定良好的基础，对离合器的设计，分析和改进具有一定的指导意义及应用价值。

技术领域

本发明属于离合器技术领域。

背景技术

对于干式离合器来说，由于在工作过程中不能如湿式离合器一样采取有效的强制冷却措施，故而在频繁换挡工况下，离合器会经常工作在较高的温度范围内。而高温的工作环境，尤其是离合器摩擦面的温度会严重影响离合器系统的工作特性，例如摩擦系数，摩擦片的膨胀度，膜片弹簧的弹簧刚度等，因此会影响离合器传递转矩的能力，并且会直接导致离合器磨损的增加。温度过高时，离合器可能由于局部过热导致的熔结或粘结而失效，直接影响车辆行驶安全性。

同时，离合器的主要作用就是通过其分离、滑磨以及接合来切断或者传递动力，离合器是车辆系统中应用摩擦作用的典型部件之一，汽车起步和换挡过程的舒适性更是依赖于对离合器摩擦扭矩的大小及变化过程的合理、精确控制。而离合器的摩擦过程是一个复杂的动态过程，且温度对摩擦表面的摩擦特性有很大的影响，对于换挡控制来说，若不考虑温度补偿，很难保证好的换挡质量。建立反映离合器复杂摩擦特性和过程的模型对离合器的研究有重要的意义。

因此，建立干式离合器的温度模型，以及受温度影响且可反映摩擦动态特性的干式离合器综合模型，不仅可以为离合器的温度保护提供依据，有利于对离合器磨损和剩余寿命的预测，从而保证离合器的可靠性，更可以为离合器的控制策略的制定提供指导意义。对于考虑温度及复杂摩擦特性的离合器控制系统设计提供依据，便于对离合器控制量做出修正来提高离合器控制精度，以及控制器的参数调整预开发，同时对应用于AMT，DCT自动变速器的干式离合器及其控制系统开发也具有重要意义。

由于离合器工作时在封闭壳体内高速旋转，使得离合器总成上安装测量主从部分温度的传感器十分困难，测量压紧的摩擦表面的温度更为困难，同时，离合器传递转矩无法直接测得，利用模型观测器的方法获取离合器温度和传递转矩是合理且经济的选择。目前为了解决实际离合器控制中对离合器温度和摩擦动态信息的需求问题，许多专家和企业在仿真建模方法设计方面进行了努力，针对于离合器的建模问题已经提出了一些方法。

目前对于AMT干式离合器温度的研究较少，对DCT干式离合器温度建模有以下研究：

中国专利公开号CN10277513A，公开日2012年11月14日，专利申请号为：201210143103.4，专利申请名称为“用于干式双离合器变速器的热模型”。专利申请中描述了一种确定干式双离合器机构温度的方法，包括对第一离合器和第二离合器以及中心飞轮、离合器壳体内温度的热力建模，其热力建模方案主要基于对热传导，热对流的数学建模。由于实际的离合器器件在不同的温度下热特性系数有较大变化，而这种方法并没有反映此部分的热力特性，故而可能影响其模型精度。

目前对于反映离合器动态摩擦特性建模的研究较少。中国专利公开号CN103790999A，公开日2014年05月14日，专利申请号为：201310163575.0，专利申请名称为“估算车辆的干式离合器的传动扭矩的方法”。该方法通过对离合器执行机构的操作，让离合器从接合到逐渐释放使离合器发生滑动并保持滑动状态，利用本状态执行机构位置和动力源扭矩相同的特性，来更新扭矩转速T-S曲线，用于对离合器传递转矩控制。本方法的优点是估算方法简单易实现，局限是更新后T-S曲线依然不能反映滑磨过程中不同滑磨时刻由于温度所引起的离合器转矩特性的变化，难以较完整地反映离合器的摩擦特性。