專利名稱：用于確定干式離合器變速器中初始溫度的方法
技術領域：
本發明涉及進行熱模擬以確定干式雙離合器變速器中離合器的溫度。
背景技術：
機動車輛使用雙離合器變速器以將手動和自動變速器兩者的一些特點結合。雙離合器變速器使用兩個離合器以在同一變速器的齒輪組之間進行切換，以手動和常規自動變速器兩者的一些特點來操作。一些雙離合器變速器使用油浴潤濕的多片式離合器，而一些使用沒有油或流體的干式離合器。
發明內容
提供一種用于確定在車輛啟動時干式雙離合器機構的初始或開始溫度的方法。該方法包括一個或多個步驟，例如確定從車輛熄火到車輛啟動的時間流逝。該方法確定雙干式離合器機構的變速器殼箱體中殼體空氣的殼體空氣開始溫度，讀取車輛熄火時第一離合器的第一離合器停止溫度，讀取車輛熄火時殼體空氣的殼體空氣停止溫度。該方法確定第一離合器和殼體空氣之間的熱傳遞系數。該方法包括至少通過以下參數確定第一離合器開始溫度第一離合器和殼體空氣之間的熱傳遞系數；第一離合器停止溫度和殼體空氣停止溫度之間的溫度差；和殼體空氣開始溫度。該方法還包括通過經確定的第一離合器開始溫度執行控制動作。在下文結合附圖進行的對實施本發明的較佳模式做出的詳盡描述中能容易地理解上述的本發明的特征和優點以及其他的特征和優點。
圖I是可使用本文所述的熱模型的、具有示例性干式雙離合器變速器的動力傳動系的示意性平面截面圖；圖2其中示出了用于確定干式雙離合器變速器中離合器溫度的方法或算法的示意性流程圖，例如如圖I所示的；圖3顯示了應用于如圖I所示的干式雙離合器變速器的熱模型的基本示例性的測試和驗證的示意圖；圖4顯示了大致地使出了初始溫度模型的示意圖；圖5是用于在干式雙離合器變速器中確定初始(或開始)溫度的算法或方法的示意性流程圖，例如如圖I所示的。
具體實施例方式參見附圖，其中在幾幅圖中可能的情況下相同的附圖標記對應相同的或相似的部件，如圖I所示為動力傳動系100的示意圖。動力傳動系100可以并入到混合動力車輛(未示出)或常規的車輛中(未示出)。其他圖中所示或所述的特征、部件、或方法也可以并入和與如圖I所示的那些一起使用。盡管本發明針對汽車應用進行了詳細描述，但是本領域技術人員應理解本發明的更廣的應用性。本領域技術人員還應理解例如“上方”、“下方”、“向上、“向下”、“前”、“后”、等是用于描述附圖的，而不代表對本發明范圍的限制，本發明的范圍通過所附權利要求限定。動力傳動系100包括干式雙離合器變速器110，其在本文中可以稱為干式DCT 110并從內燃發動機112接收動力。干式DCT 110包括變速器齒輪箱114和雙離合器機構116。發動機112驅動地連接為與干式DCT 110動力流連通(powerflow communication)。雙離合器機構116選擇性地允許發動機112和齒輪箱114之間的扭矩傳遞。齒輪箱114操作性地連接到最終驅動部118 (或驅動系統)。最終驅動部118示意性地示出且可以包括前或后差動器、或其他扭矩傳遞機構，其最終將扭矩輸出提供給一個 或多個車輪(未示出)。最終驅動部118可以包括任何公知的構造，包括前輪驅動(FWD)、后輪驅動(RWD)、四輪驅動(4WD)、或全輪驅動(AWD)，而不會改變本文的描述。在圖I中僅示出一部分動力傳動系100。動力傳動系100的下面半部(如圖I所示)在中心軸線120下方，但是可以基本上類似于所示的部分。雙離合器機構116與發動機112、齒輪箱114之間的傳遞軸在圖I中未示出。雙離合器機構116承裝在變速器殼(bellhousing)或變速器殼箱體(bell housing case) 122 中。雙離合器機構116包括第一離合器132或離合器一(Cl)和第二離合器134或離合器二(C2)。中心板136(CP)在第一離合器132和第二離合器134之間。每一個第一離合器132和第二離合器134包括摩擦片、摩擦板或其他摩擦材料。中心板136包含相應的摩擦板。第一摩擦界面142設置或發生在第一離合器132和中心板136之間的摩擦板處。在雙離合器機構116允許在第一離合器132和中心板136之間的轉差(旋轉速度的相對的差異)并傳遞扭矩時，第一摩擦界面142產生熱。第二摩擦界面144發生在第二離合器134和中心板136之間的摩擦板處。在雙離合器機構116允許在第二離合器134和中心板136之間的轉差并傳遞扭矩時，第二摩擦界面144產生熱。第一拉蓋(pull cover)146和第二拉蓋148 (分別為PCl和PC2)操作性地連接到雙離合器機構116的其他部件并配置為選擇性地應用或接合第一離合器132和第二離合器134。第一拉蓋146和第二拉蓋148用于促動第一離合器132和第二離合器134的扭矩傳遞，以選擇性地控制去往齒輪箱114的動力傳遞。部件之間的一些連接例如經由螺栓或緊固件實現，且一些連接用條帶形成。部件之間的不同連接部的傳導性(conduction)通過將部件連接的材料的類型和通過傳導面積來改變。指定為“第一”或“第二”的任何具體元件或部件僅是示意性的和描述性的。符號標記的指定不是限制性的且不應從具有相同符號的部件暗示出連接的需求。干式DCT 110和雙離合器機構116可以被控制器或控制系統(未示出)控制和監視。控制系統可以包括具有存儲介質和合適量的可編程存儲器的一個或多個部件，其能存儲并執行一個或多個算法或方法，以實現干式DCTllO或動力傳動系100的控制。控制系統的每一個部件可以包括分布式控制器架構，例如基于微處理器的電子控制單元(ECU)。額外的模塊或處理器可以存在于控制系統中。控制系統可以替換地被稱為變速器控制處理器(TCM)。變速器殼箱體122的內部腔室填充有殼體空氣(housing air) 150。取決于雙離合器機構116的構造和用于確定雙離合器機構116的溫度的熱模型，動力傳動系100可以包括殼體空氣溫度傳感器152。殼體空氣溫度傳感器152測量變速器殼箱體122中空氣的溫度。動力傳動系也可以包括周圍空氣溫度傳感器154、發動機冷卻劑溫度傳感器156和齒輪箱油傳感器158。如在本文使用的，周圍空氣是指正好在變速器殼箱體122外部的空氣。傳感器也可以測量或感應其他數據。來自這些傳感器的溫度測量結果可以用在熱模型中以確定雙離合器機構116的部件的溫度。在雙離合器機構116中，存在摩擦表面的臨界溫度，該摩擦表面攜帶用于第一離合器132和第二離合器134的扭矩。在該溫度以上，部件會開始遭受永久損害。進而，離合器的摩擦特點一即第一離合器132和第二離合器134的扭矩攜帶容量和摩擦系數一是 第一摩擦界面142和第二摩擦界面144的溫度的函數。在干式DCT 110的許多構造中，難以直接地將溫度傳感器置于第一離合器132和第二離合器134上，且不能將溫度傳感器置于雙離合器機構116的第一摩擦界面142和第二摩擦界面144的附近。因此，控制系統使用熱模型來確定第一離合器132和第二離合器134的溫度，以估計第一摩擦界面142和第二摩擦界面144處的扭矩容量(torquecapac i ty )，且還向司機提供警報以防止誤用干式DCT 110。七態熱模型可以用于確定干式DCT 110的第一離合器132和第二離合器134的溫度。然而，在一些構造中，可以代替地使用簡化的五態熱模型。五態熱模型需要更少的計算量。在使用七態熱模型時，狀態(或溫度)在以下部位計算第一離合器132、第二離合器134、中心板136、第一拉蓋146、第二拉蓋148、變速器殼箱體122、和殼體空氣150。在簡化時，使用五態熱模型，狀態被減少到第一離合器132、第二離合器134、中心板136、第一拉蓋146、和第二拉蓋148。五態熱模型可以在殼體空氣150的溫度是已知的時使用，例如通過包括殼體空氣溫度傳感器152。五態熱模型將被首先描述。在應用第一離合器132或第二離合器134時，施加力推動第一離合器132或第二離合器134的相應壓力板，抵靠中心板136擠壓摩擦片。雙離合器機構116被裝在變速器殼箱體122中，該箱體被安裝在發動機112和齒輪箱114之間。第一離合器132、第二離合器134、中心板136、第一拉蓋146和第二拉蓋148全都是能導熱的質量體(mass)，且該系統中的每一個質量體通過單個溫度狀態表示。如圖I所示的變速器殼箱體122沒有強制冷卻且沒有通風口。然而，本文所述的模型可以改變為并入具有不同冷卻和氣流的情況。從質量體而來的熱量通過對流傳遞(convention)到殼體空氣150且從殼體空氣150傳遞到變速器殼箱體122的質量體。熱量隨后從變速器殼箱體122對流傳遞到正好在變速器殼箱體122外部的周圍空氣。還存在變速器殼箱體122、發動機112和齒輪箱114之間的熱傳遞。然而，假定來自質量體的熱量僅傳遞到變速器殼空氣150。因此，在殼體空氣溫度傳感器152提供殼體空氣150的已知溫度時，五態熱模型配置為使用代表質量體溫度的狀態方程。五態熱模型還假定其他熱源(例如發動機112、齒輪箱114、和周圍空氣)將不會分別地影響超過殼體空氣150測量溫度的溫度預測。以下給出描述每一個個別質量體的熱平衡的控制方程 Massi=IiCpi^dTi=Qi in-Qi 0Ut其中Massi和Cpi代表所考慮的雙離合器機構116的具體部件的質量和比熱弗in和Qi—out分別代表對所述質量的熱輸入和熱輸出；和dTi是質量溫度(mass temperature)相對于時間的變化。本文所述的所有方程僅是示意性的且可以基于動力傳動系100、干式DCT110和雙離合器機構116的具體構造而修改。在第一離合器132或第二離合器被應用且通過離合器扭矩傳遞時，如果所應用的離合器正出現轉差，則在第一摩擦界面142或第二摩擦界面144處產生熱量。在沒有轉差時，離合器的兩側基本上同步旋轉且基本上所有的動力通過離合器傳遞。 用第一離合器132來說明，五態熱模型假定在第一摩擦界面142產生的熱量基本上等同地被第一離合器132和中心板136吸收。第一離合器132和中心板136的溫度在轉差事件期間增加，由于與雙離合器機構116中的其他部件的傳導和對流而形成熱傳遞。因為對于用在五態和七態熱模型中的所有質量體的方程都是相似的，所以本文僅展示了用于第一離合器132的方程。到第一離合器132的熱輸入功率(瓦特)是第一離合器132處的扭矩(Nm)和轉差速度(rad/s)的乘積。熱功率隨時間積分形成熱量(焦耳)。轉差速度是已知的或可以通過雙離合器機構116或干式DCT 110的輸入速度和輸出速度的測量結果或估計值來確定。類似地，通過第一離合器132攜帶的扭矩是已知的或通過發動機112的扭矩或其他參數來確定。第一離合器132的不連續形式的加熱模式通過以下給出Thcl (k+1) =Tcl (k) + (l/2Torquecl*cocl—slip*delta_time)/ (Cpcl*Masscl)其中Cpel是第一離合器132的材料的比熱且Massel是第一離合器132的質量。k項代表變量(例如第一離合器132的溫度)被計算或給出時的當前時刻且是熱模型的瞬間(或當前)時間段或循環(loop)。k+1項代表下一個時間段，在流逝了 delta_time之后。由于從第一離合器132到第一拉蓋146和到中心板136的傳導而造成的熱量損失通過下列的表達式給出 Heatloss_PCl= [Tcl (k) -Tpcl (k) ] *Cond*Area_PClHeatloss_CP= [Tcl (k) -Tcp (k) ] *Cond*Area_CPCond連接材料熱傳導性。Area_PCl和Area_CP是被除以了傳導部分厚度的傳導面積。每一個傳導路徑的面積/厚度值可以通過CAD模型或通過測試和數據優化來識別。由于在第一摩擦界面142處的滑動而從熱量輸入中減去這些熱量損失。下面給出由于對流造成的第一離合器132的冷卻Tccl (k+1) = (Tcl (k) - Thousing (k)) *exp (_b*delta_time) +Thousing (k)其中Thwsing是測量的殼體空氣溫度且b是第一離合器132的冷卻系數。冷卻系數通過以下給出b=hcl*Acl/ (Cpcl*Masscl)其中Acl是第一離合器132的對流傳遞熱量的表面面積且h是熱傳遞系數。熱傳遞系數使用Nusselt數計算。Nusselt數與雷諾數的平方根成比例，具有比例常數NuReConstel,以通過用于第一離合器132的冷卻數據確定。雷諾數是離合器速度的函數，如以下方程所示hcl=Nu*Kair/mean_radiusNu=NuReConstcl*sqrt (Re)Re= ω cl*mean_radius2/ (mu/rho)其中mu是空氣的粘性,rho是空氣的密度,K&是空氣中的傳導性且mean_radius是第一離合器132的平均半徑。可針對雙離合器機構116中的其他四個質量體(第二離合器134、中心板136、第一拉蓋146和第二拉蓋148)使用相似的方程。通過用于雙離合器機構116中的所有五個質量體的相似方程,控制系統確定由于轉差事件(通常來自檔位變換或啟動)期間的加熱和無轉差事件(穩態運行)期間的冷卻造成的任何各個部件的操作溫度。五態熱模型的目標或目的是確定第一離合器132和第二 離合器134的溫度。這些溫度可以被稱為第一離合器132和第二離合器134的整體溫度(bulk temperature)且代表部件整個質量上的平均溫度。通過整體溫度,控制系統可確定第一離合器132和第二離合器134是否低于臨界溫度并估計第一摩擦界面142和第二摩擦界面144處的扭矩容量。加熱和冷卻方程的一些輸入和值可能不能通過檢查、參考表或CAD模型容易地確定。這些輸入和值可以通過將雙離合器機構116的測試數據與預優化模擬進行比較而通過數據優化確定。通過將模擬與測試數據比較來優化數據，且通過用于所用的實際雙離合器機構116的更精確的輸入和值來開發五態熱模型。五態熱模型被開發為基于加熱事件(離合器轉差)和冷卻事件(無轉差接合或無接合的階段)來確定第一離合器132和第二離合器134的溫度。五態熱模型可以總是在控制系統中運轉，包括在車輛停駛階段。在這種情況下，五態熱模型追蹤第一離合器132和第二離合器134的溫度的所有變化，且溫度是準確的絕對溫度。然而，如果五態熱模型不運行而車輛停駛或處于熄火模式，則五態熱模型將實際上確定第一離合器132和第二離合器134的溫度變化。因此，控制系統還需要知道在車輛啟動時第一離合器132和第二離合器134的初始(開始)溫度，以便用通過五態熱模型確定的溫度變化(增量溫度)確定絕對溫度。車輛啟動和車輛熄火狀態可以以多種方式限定或可以基于發動機112的運轉狀態限定。初始溫度可以分立地通過控制系統確定，例如用另一模型。五態熱模型以來自殼體空氣150的已知的溫度運行，例如來自殼體空氣溫度傳感器152。然而，讓殼體空氣溫度傳感器152或另一機構確定殼體空氣150溫度可能不能總是可實施的或可行的。在不知道殼體空氣150的溫度的情況下，五態熱模型不足以確定第一離合器132和第二離合器134的溫度。因此，在殼體空氣150的溫度不已知或不能容易確定時，使用非簡化模型、七態熱模型來確定第一離合器132和第二離合器134的溫度。額外的溫度狀態可以并入到本文詳細示出的五態和七態熱模型中。七態熱模型包括用于變速器殼箱體122和用于包含在其中的殼體空氣150的溫度狀態或節點。五態熱模型包括僅兩個熱源，熱量分別在第一離合器132和第二離合器134的第一摩擦界面142和第二摩擦界面144處在轉差事件期間產生。然而，雙離合器機構116也與發動機112、齒輪箱114和變速器殼箱體122外部的周圍空氣熱交換地連通。這些其他加熱或冷卻源的作用實際上通過殼體空氣150的已知溫度并入到五態熱模型中。因為七態熱模型不包括殼體空氣150的已知溫度，所以發動機112、齒輪箱114和周圍空氣的熱作用并入到七態熱模型。在使用七態熱模型時，動力傳動系100配備有用于確定發動機112、齒輪箱114、和變速器殼箱體122外部的周圍空氣溫度的機構。如圖I所示，發動機冷卻劑溫度傳感器156、齒輪箱油傳感器158和周圍空氣溫度傳感器154可以確定這些用在七態熱模型中的溫度。替換地，特別是對于環境溫度，可以使用其他傳感器來近似地估計溫度。例如，傳感器可以位于發動機112的空氣進入口，且該溫度可以用作用于七態熱模型的周圍空氣溫度，代替正好在變速器殼箱體122外部定位周圍空氣溫度傳感器154。兩個額外的溫度狀態和三個額外的加熱和冷卻源在七態熱模型中是對五態熱模型中殼體空氣150的已知溫度的替換。因此，五態熱模型是七態熱模型的簡化形式。七態熱模型僅包括與發動機112和齒輪箱114的傳導熱傳遞，而這些源的對流和輻射假定是可忽略的。對于殼體空氣150的溫度和變速器殼箱體122的箱體溫度的方程可如下書寫。對 于殼體空氣150 Massh*Cph*dTh=Qh in_Qh out其中下標h是指殼體空氣150而dTh是空氣溫度相對于時間的變化。Qh in是從雙離合器機構116中的五個質量體對流傳遞的熱量的量。對Qh in的說明在五態熱模型的描述中已給出。Q1^ut是對流傳遞到變速器殼箱體122的熱量的量且通過以下給出Qh 0Ut=hair*Areaair (Th (k) -Tc (k))其中和Area&是熱傳遞系數和對流面積且它們通過參數優化確定。類似地，對于變速器殼箱體122 Qh 0Ut=hair*Areaair (Th (k) -Tc (k))其中下標c是指變速器殼箱體且dT。是變速器殼箱體122相對于時間的溫度變化。Qe in是從殼體150對流傳遞的熱量的量(Qhut在上方給出)和從發動機112和齒輪箱114側傳導的熱量的量。僅針對從發動機112和齒輪箱114到變速器殼箱體122的傳導的話，可寫出Qeng gear=Kc*Areaeng (Teng (k) - Tc (k)) +Kc*Areagear (Tgear (k) - Tc (k))其中Teng是發動機122中冷卻劑的溫度，如通過發動機冷卻劑溫度傳感器156測量，且Tgem是齒輪箱114中油的溫度并通過齒輪箱油傳感器158測量。傳導面積Areaeng和Areagear由于部件的奇特形狀和界面而會非常復雜的。因此傳導面積可以針對任何具體的動力傳動系100通過用測試數據進行參數優化而確定。值Qe wt是傳導到正好在變速器殼箱體122外部的周圍空氣的熱量的量且通過以下給出Qc 0Ut=Kc*Areac (Tc (k) -TambQO)其中Area。是變速器殼箱體122的對流面積且也可以通過參數優化確定。TambGO是變速器殼箱體122的周圍溫度。該溫度可以與車輛外部的溫度不同。發動機112的進入口空氣溫度用環境溫度代替。因此，可確定針對七態熱模型中七個部件每一個的對流和傳導。七態熱模型通過集中參數方法(lumped parameter approach)開發,其中每一個部件通過一個溫度狀態代表。在針對具體車輛和動力傳動系100進行實施之后，控制系統使用七態熱模型來確定第一離合器132和第二離合器134的整體溫度。七態熱模型可以不在車輛停駛或在處于熄火模式中的同時運行，從而七態熱模型實際上確定第一離合器132和第二離合器134的溫度的變化一與絕對溫度相對。因此，控制系統還需要知道在車輛啟動時第一離合器132和第二離合器134的初始(開始)溫度，以便用與通過七態熱模型確定的溫度變化(增量溫度)來確定絕對溫度。現在參見圖2，并繼續參考圖1，其中示出了用于確定干式雙離合器變速器中離合器溫度的算法或方法200的示意性流程圖，例如如圖I所示的干式DCT 110。圖2僅顯示了方法200的高度示意圖。如圖2所示的算法或方法200的確切的步驟順序不是必須的。步驟可以重新排序，步驟可以省略，且可以包括額外的步驟。進而，方法200可以是另一算法或方法的一部分或子程序。出于說明的目的，方法200可以針對圖I所示和相關描述的元件和部件進行描述且可以通過控制系統執行。然而，其他部件可以用于實施所附權利要求中限定的本發明以 及方法200。任何步驟可以通過控制系統中的多個部件執行。步驟208:開始。方法200可以以開始或初始化步驟開始，在該步驟期間方法200監視車輛和動力傳動系100的運行條件。初始化例如響應于車輛操作者插入點火鑰匙或響應于所滿足的其他具體條件而發生。無論合適車輛在使用則方法200就可以不斷地或循環迭代地的運轉。步驟210 :初始循環？在車輛已經開動之后方法200確定是否運轉在初始或開始循環。如是初始循環，則方法200將確定要被用在五態或七態熱模型的初始溫度。為了確定初始溫度，方法200通過子過程400進行，該子過程使用初始溫度模型(本文所述的)以計算或確定所需的初始溫度。步驟212 :讀取以前的狀態(溫度)。方法200讀取以前的五個或七個溫度狀態。通過控制系統從方法200的上一次循環來存儲所述以前的狀態。如果方法200運轉了第一時間，例如在發動機112正好已經啟動之后，則以前的狀態可以被部件的初始條件代替。如果需要，初始條件可以通過控制系統計算或估計。步驟214 :確定來自離合器的熱量。方法200確定正通過離合器產生的熱量。產生的熱量是第一離合器132和第二離合器134的轉差速度和扭矩容量的函數。熱量在第一摩擦界面142和第二摩擦界面144處產生。在第一離合器132或第二離合器134兩者都不轉差時，例如在穩態運行期間，不通過離合器產生熱量。通常，在沒有通過離合器產生熱量時，雙離合器機構116冷卻。步驟216 :確定殼體空氣溫度。方法200納入殼體空氣150的溫度而不管所使用的熱模型如何。如果殼體空氣150的溫度是已知的,例如來自殼體空氣溫度傳感器152,則可以使用五態熱模型,且方法200簡單地從殼體空氣溫度傳感器152獲取已知溫度。然而，如果殼體空氣150的溫度不是已知的，則方法200使用七態熱模型，而不是直接測量殼體空氣150的溫度。
步驟218 :確定周圍溫度、發動機溫度和齒輪箱溫度。如果方法200使用七態熱模型，則還執行步驟218和220。方法200確定或測量變速器殼箱體122外部的周圍空氣、發動機112的溫度和齒輪箱114的溫度。周圍空氣溫度傳感器154、發動機冷卻劑溫度傳感器156和齒輪箱油傳感器158分別可以測量這些溫度。替換地，溫度可以從其他已知條件獲得或近似。步驟220 :確定來自周圍環境、發動機和齒輪箱的熱量。方法200計算變速器殼箱體122與變速器殼箱體122外部周圍空氣、發動機112和齒輪箱114之間的熱傳遞。取決于所涉及的相對溫度，熱量可以流入或流出變速器殼箱體122
步驟222 :載入模型參數。方法200載入用于五態或七態熱模型的雙離合器機構116的參數。參數包括但不限于制成部件的具體材料的熱傳遞系數和其他特點，用于經歷對流的部件的Nusselt數和雷諾數，和部件之間傳導界面的面積和厚度。步驟224 :應用五態或七態熱模型。方法200應用熱模型中的一個。如果殼體空氣150的溫度是已知的，則方法200應用五態熱模型且包括以下部件的溫度狀態第一離合器132、第二離合器134、中心板136、第一拉蓋146、和第二拉蓋148。在殼體空氣150的溫度不是已知的，則方法200應用七態熱模型且進一步包括變速器殼箱體122和殼體空氣150的溫度狀態。步驟226 :輸出離合器Cl和C2的整體溫度。通過熱模型，方法200確定第一離合器132和第二離合器134的溫度。這些溫度可以是五態或七態熱模型以及本方法的主要目標。第一離合器132和第二離合器134的溫度可以與第一離合器132和第二離合器134的摩擦襯里的臨界溫度的比較并警告司機可能的損壞條件。進而，第一離合器132和第二離合器134的溫度可被用于計算第一摩擦界面142和第二摩擦界面144處的摩擦系數。步驟228 :執行控制動作。方法200至少基于經確定的第一離合器132和第二離合器134的溫度執行控制動作。執行控制動作可以包括許多任務或操作。例如，控制動作可以包括存儲所有(五個或七個)經確定的溫度。存儲溫度可以在下一個循環期間使用，或可以存儲作為車輛或發動機112關閉時的最后條件。執行控制可動作以包括基于第一離合器132和第二離合器134的經確定的溫度來確定第一摩擦界面142和第二摩擦界面144處的實際摩擦系數。控制動作也可以包括存儲溫度，以用于計算動力傳動系100的第一離合器132和第二離合器134或其他部分的時間線的維護或維修操作以及(t ime line)。步驟230:停止/循環。方法200可以停止運轉直到被控制系統要求再次運轉，例如由于發生了可能改變雙離合器機構116的部件溫度的事件。替換地，方法200可以以計劃好的每時間段的循環次數來運轉,例如每秒幾次。現在參見圖3，且繼續參考圖1-2，其示出了大致展示了本文所述的熱模型的測試和驗證的示意圖。圖3顯示了與從五態熱模型和七態熱模型(在圖3的描述中兩者通常被稱為“熱模型”)中的一個而來的實際數據進行比較的實際測試數據。在測試期間，第一離合器132用于反復地從Orpm啟動直到1200rpm轉差速度，且隨后被允許冷卻。在如圖3所示的測試中，實際測量第一離合器132、第二離合器134和中心板136的溫度。具有優化參數的熱模型的結果也被計算。曲線圖310顯示了第一離合器132的溫度，溫度顯示在y軸線312上且時間顯示在X軸線314上。第一離合器132的測量溫度顯示因為實線320。線320中的向上尖峰是在啟動事件期間由于第一離合器132從未接合到完全接合而發生轉差時形成的熱量而造成的溫度增加。來自熱模型的模擬溫度顯示為虛線322。曲線圖330顯示了第二離合器134的溫度，溫度顯示在y軸線332上且時間顯示在X軸線334上。第二離合器134的測量溫度顯示因為實線340。來自熱模型的第二離合器134的模擬溫度顯示為虛線342。曲線圖350顯示了中心板136的溫度，溫度顯示在y軸線352上且時間顯示在x 軸線354上。中心板136的測量溫度顯示因為實線370。來自熱模型的中心板136的模擬溫度顯示為虛線372。實線370中的向上尖峰是由于第一離合器132中形成且從第一摩擦界面142傳遞到中心板136的熱量而造成的溫度增加。如圖3所示，熱模型近似地與預測了所示測試期間第一離合器132的溫度。熱模型還近似地預測了第二離合器134和中心板136的溫度。本文所述的五態和七態熱模型通常基于車輛運行期間加熱和冷卻的流動而確定第一離合器132和第二離合器134 (和其他部件)的溫度。然而，溫度變化，尤其是雙離合器機構的冷卻，甚至在車輛停駛時也會發生。因此，除非初始溫度已知或被計算，否則熱模型可以在沒有準確的開始點的情況下計算第一離合器132和第二離合器134的溫度變化。用于確定雙離合器機構116的初始溫度狀態的初始溫度模型或方法也在本文描述。如同七態熱模型，初始溫度模型可以被簡化，如果殼體空氣150的溫度從殼體空氣溫度傳感器152已知的話。如果殼體空氣150的溫度是未知的，則初始溫度模型將首先計算殼體空氣150的溫度。應注意在殼體空氣150的溫度是未知的時，控制系統將把初始溫度模型的結果用于七態熱模型，以在車輛行駛時確定第一離合器132和第二離合器134的溫度。為了計算用于雙離合器機構116的部件的初始溫度，假定在控制系統在車輛熄火時被減少動力供應時，存儲熱模型的最后的可用狀態(溫度)。還有，最后的可用環境溫度和其他溫度(例如發動機冷卻劑溫度和齒輪箱溫度)也可以被存儲。進而，控制系統配置為確定控制系統關閉期間的時間流逝。應注意在干式DCT 110并入到混合動力車輛中時，發動機112可以不是用于干式DCT 110的唯一動力來源。因此，發動機112的開動/關閉狀態可以不是干式DCT 110和動力傳動系100是否在使用中的唯一指示，且控制系統甚至可以在發動機112仍熄火時(或沒被提供燃料時)操作。在車輛重新啟動時變速器殼箱體122的溫度的方程可被寫為Tc start= (Tc stop-Tamb stop) *exp (_bc*t ime) +Tamb start其中下標“c”是指變速器殼箱體122且下標“amb”是指周圍空氣。Te stop從七態熱模型獲取，Tamb stop通過周圍空氣傳感器152測量，且這兩個溫度在發動機112或車輛循環時存儲。Tambstart是車輛在所述時間流逝之后隨后重新啟動時的經測量周圍溫度。發動機112中冷卻劑的溫度也可以用在變速器殼箱體122的開始溫度的計算中。變速器殼箱體112的熱傳遞系數b。可以通過數據優化確定且是變速器殼箱體122和周圍空氣之間的溫度差OVsttjp-Tamb stop)的函數.熱傳遞系數的優化可以通過將表格查找函數擬合到經測量的經驗數據中來確定。在變速器殼箱體122的溫度被確定之后，殼體空氣150的溫度使用以下方程確定Tc start= (Tc stop - Tamb stop) *exp (_bc*t ime) +Tamb start其中下標“h”是指殼體空氣150且“ c ”是指變速器殼箱體122。Th stop和Testtjp (來自七態熱模型)是在上一次熄火時存儲的溫度，且Te start是從以上方程而來的變速器殼箱體112的估計溫度。 如果殼體空氣150的溫度是從殼體空氣溫度傳感器152得知，從而控制系統使用五態熱模型，則初始溫度模型的上述部分可以忽略。因此，用于五態模型的初始溫度可以被認為是用于七態熱模型的初始溫度的簡化形式。初始溫度模型(不如五態和七態熱模型那樣)假定第一離合器132、第二離合器134和中心板136中的熱量傳導是可以忽略的。因此，初始溫度模型假定主熱傳遞路徑是與
殼體空氣150的對流。用于離合器質量體-第一離合器132、第二離合器134和中心板
136-冷卻方程被分尚(decouple),且分開考慮質量體。對于第一離合器132、第二離合器134和中心板136來說冷卻方程是類似的，所以這里僅顯示了用于第一離合器132的方程。熱傳遞(冷卻)可使用用于車輛啟動時第一離合器132的溫度(Tca start)的溫度差指數函數來描述。關鍵參數是冷卻系數bd，其用于第一離合器132的W1，如下Tcl start= (Tcl stop-Th stop) *exp (_bcl*t ime) +Th start其中冷卻系數是h。冷卻系數通過以下給出bcl=hclAci/(Cpcl*Masscl)其中Aca是第一離合器132的對流傳熱的壓力板表面面積，且hel是第一離合器132和殼體空氣150之間的熱傳遞系數。熱傳遞系數hel是第一離合器132和殼體空氣150之間的溫度差的函數，且可從查找函數獲得，如方程所示hcl=f (Tclstop-Thstop)其中查找表用非線性優化方法校準，將測試數據與通過初始溫度模型做出的反復模擬進行比較。因此熱傳遞系數通過初始溫度模型認為是第一離合器132的存儲溫度和殼體空氣150的存儲溫度之間的溫度差的函數。應注意如果初始溫度的計算在車輛啟動時在控制系統的一個循環中完成了，則將使用熱傳遞系數的僅一個值，而不管時間流逝情況(車輛停駛的持續時間)。然而，時間流逝可是從數分鐘到數小時不等。在長的冷卻過程中(車輛停駛加倍)，熱傳遞系數的值由于第一離合器132 (或其他部件)和殼體空氣150之間的溫度差的變化而變化。為了并入變化的熱傳遞系數，初始溫度模型使用車輛重新啟動時一個控制循環中的多個步驟計算開始溫度。每一時間流逝的段或步驟的數量可以基于動力傳動系100的具體構造優化。替換地，可以使用固定數量的時間段，而不管時間流逝情況。例如，且非限制性地，初始溫度模型可以使用十段計算算法。在所述的十段計算期間，車輛停駛時間流逝被分成十個相等的段一例如每一個六分鐘，如果時間流逝是六十分鐘的話。殼體空氣150的溫度隨后使用Th s_和Th start針對這十個時間點而被線性插值。對于十個段中的每一個，通過將來自一個段的開始開始溫度作為下一個段的停止溫度來輸入而連續地使用熱傳遞系數方程，從而針對第三段計算的Th
start成為用于第四段的Th—st()p。為了估計用于第一拉蓋146和第二拉蓋148的初始溫度，初始溫度模型使用不同邏輯。第一拉蓋146和第二拉蓋148被直接地栓接到第一離合器132和第二離合器134的質量體。在車輛停駛之后，第一拉蓋146和第二拉蓋148的溫度最初會甚至在沒有在雙離 合器機構116中形成額外的熱量的情況下增加。這種溫度增加在第一離合器132和第二離合器134處在較高溫度下時發生。因此，初始溫度模型假定第一拉蓋146和第二拉蓋148的溫度將開始最終分別接近第一離合器132和第二離合器134的溫度。初始溫度模型使用經校準的收斂時間(convergence time)以允許第一拉蓋146和第二拉蓋148的溫度等于第一離合器132和第二離合器134的溫度。在收斂時間之后，第一拉蓋146的溫度被假定為等于第一離合器132的溫度，且第二拉蓋148的溫度被假定為等于第二離合器134的溫度。在收斂時間經過之前，第一拉蓋146的溫度線性接近第一離合器132的溫度，且第二拉蓋148的溫度線性地接近第二離合器134的溫度。現在參見圖4，并繼續參考圖1-3，大致示出了初始溫度模型的示意圖。圖4顯示了大約六十分鐘的一段時間流逝(車輛停駛)的曲線圖400，其可以是圖2中示出的子過程400。圖I中所示的動力傳動系包括殼體空氣溫度傳感器152，從而殼體空氣150的溫度是已知的。從圖4所示的初始溫度模型確定的數據可以饋送到五態熱模型用于在車輛重新啟動之后使用。曲線圖400顯示了初始溫度模型，其確定冷卻過程中第一離合器132的溫度。溫度(以攝氏度表示)顯示在I軸線412上且時間(以分鐘表示)顯示在X軸線414上。殼體空氣150的測量溫度顯示為實線420。第一離合器132的溫度通過虛線422所示的初始溫度模型確定。通過初始溫度模型確定的第一拉蓋146的溫度通過長虛線424示出。在如圖4所示的位置中，初始溫度模型將六十分鐘的時間流逝分成每個六分鐘的十個段426。在車輛停止時，第一離合器132的溫度(Tca stop)大約是100度，且殼體空氣150的溫度(Th stop)大約是50度。在應用初始溫度模型時，控制系統針對每一段計算第一離合器132和殼體空氣150之間的熱傳遞系數。該熱傳遞系數用于確定每一個段結束時第一離合器132的開始溫度，該開始溫度隨后成為用于下一段的第一離合器132的停止溫度。因此，虛線422上所示的經確定第一離合器132的溫度是用十個直線段形成的曲線。最后，第一離合器132的溫度和殼體空氣150的溫度將合并，并與周圍空氣溫度均等化。初始溫度模型通過在收斂時間期間應用直線的部分直到第一拉蓋146的溫度達到第一離合器132的溫度，從而確定第一拉蓋146的溫度。在收斂時間之后，該所示初始溫度模型中大約15分鐘之后，第一拉蓋146的溫度等于第一離合器132的溫度。控制系統可以簡單地注意到，時間流逝比收斂時間更大并將第一拉蓋146的溫度設置為等于第一離合器132的溫度。雖然沒有分別地輸出顯示，但是初始溫度模型類似地確定第二離合器134和第二拉蓋148的溫度，也確定中心板136的溫度。現在參見圖5，并繼續參考圖1-4，顯示了用于確定干式雙離合器變速器中初始(或開始)溫度的算法或方法500的示意性流程圖，例如如圖I所示的干式DCT 110。圖5可以是如圖2所示的方法200的子過程。如圖5所示的算法或500的確切步驟順序不是必 須的，且圖5僅顯示了高度示意的方法500。步驟可以重新排序，步驟可以省略，且可以包括額外的步驟。出于說明的目的，方法500可以針對圖I所示和相關描述的元件和部件進行描述且可以通過控制系統執行。然而，其他部件可以用于實施方法500和要求保護的主題。任何步驟可以通過控制系統中的多個部件執行。步驟510:開始。方法500可以以開始或初始化步驟開始，在該步驟期間方法500監視車輛和動力傳動系100的運行條件。初始化例如響應于車輛操作者插入點火鑰匙或響應于所滿足的其他具體條件或響應于方法200的子過程所做出的要求而發生。方法500可以配置為僅在單個循環上運行或運行多次以驗證其結果。步驟512 :讀取/載入停止溫度。方法500 (從控制系統存儲器)讀取或載入停止溫度，其通過車輛停止時的最后的運行狀態進行存儲。停止溫度的讀取包括但不限于第一離合器132、第二離合器134、中心板136、第一拉蓋146、和第二拉蓋148。取決于雙離合器機構116,也可以讀取其他停止溫度，包括從殼體空氣150或從變速器殼箱體122和周圍空氣讀取。步驟514 :讀取/載入時間流逝。方法500讀取、載入或確定時間流逝。控制系統可以包括時鐘或計數器，或與它們通信。時間流逝是車輛熄火和車輛啟動之間的持續時間。步驟516 :殼體空氣溫度已知？方法500確定殼體空氣150的溫度是否已知。如果殼體空氣150的初始溫度在車輛啟動時是已知的，則初始溫度模型和方法500可被簡化。該步驟的結果可以被預先確定并編程到用于動力傳動系100的控制系統中，該控制系統包括或不包括空氣溫度傳感器152。步驟518 :確定箱體溫度。如果殼體空氣150的溫度不是已知的，則方法500確定變速器殼箱體122的初始溫度。變速器殼箱體122的初始溫度被確定為是在車輛以前的熄火時周圍空氣和變速器殼箱體122之間的以前的溫度差、當前(或開始)周圍空氣溫度、時間流逝和熱傳遞系數的函數。周圍空氣傳感器154測量初始周圍空氣溫度。熱傳遞系數可以從查找表確定。步驟520 :確定殼體空氣溫度。通過變速器殼箱體122的初始溫度，方法500確定填充了變速器殼箱體122的殼體空氣150的初始溫度。殼體空氣150的初始溫度被確定為是在車輛以前熄火時殼體空氣150和變速器殼箱體122之間的以前的溫度差、當前(或開始)的變速器殼箱體122的溫度、時間流逝和熱傳遞系數的函數。步驟522 :確定段的數量。方法500將確定在初始溫度模型中計算雙離合器機構116的開始溫度時所使用的段的數量。方法500可以確定單個段——并做單次計算——就足夠了，或方法500可以將時間流逝劃分為多個段。步驟524 :計算離合器和中心板溫度。方法500應用初始溫度模型來確定第一離合器132、第二離合器134和中心板136的開始溫度。該計算包括使用內部循環以基于用于每一段的溫度差重新計算具體部件和殼體空氣150的熱傳遞系數。在溫度差改變時，熱傳遞系數也改變。方法500在每一時間段期間計算用于每一個部件(第一離合器132、第二離合器 134和中心板136)的開始溫度。隨后，用于每一段的開始溫度用作下一段的停止溫度。來自最后一段的開始溫度是期望的初始溫度且可以模型在車輛運行期間確定部件溫度時用于五態或七態熱模型。步驟526 :計算拉蓋溫度。方法使用初始溫度模型以確定第一拉蓋146的溫度。初始溫度模型在收斂時間過程中使用直線逼近并隨后在收斂時間之后將第一拉蓋146的溫度設置為等于第一離合器132的溫度。步驟528 :輸出初始溫度。方法500通過經確定的初始溫度執行控制動作。控制動作可以包括將經確定的溫度輸出到控制系統用于存儲或在其他過程中使用。在方法500運行為如圖2所示的方法200的子過程時，控制動作包括發送或輸出初始溫度到方法200，作為五態或七態熱模型的一部分。附圖中的詳細的描述和顯示是對本發明的支持和描述，而本發明的范圍僅通過權利要求限定。盡管已經對執行本發明的較佳模式進行了詳盡的描述，但是本領域技術人員可得知在所附的權利要求的范圍內的用來實施本發明的許多替換設計和實施例。
權利要求
1.一種用于確定在車輛啟動時干式雙離合器機構的初始溫度的方法，包括 確定從車輛熄火到車輛啟動的時間流逝； 確定車輛啟動時干式雙離合器機構的變速器殼箱體中殼體空氣的殼體空氣開始溫度； 讀取在車輛熄火時第一離合器的第一離合器停止溫度； 讀取在車輛熄火時殼體空氣的殼體空氣停止溫度； 確定第一離合器和殼體空氣之間的熱傳遞系數； 通過以下參數確定第一離合器開始溫度 第一離合器和殼體空氣之間的所述熱傳遞系數， 第一離合器停止溫度和殼體空氣停止溫度之間的溫度差，和 所述殼體空氣開始溫度；和 使用經確定的第一離合器開始溫度執行控制動作。
2.如權利要求I所述的方法，進一步包括 讀取在車輛熄火時第二離合器的第二離合器停止溫度； 確定第二離合器和殼體空氣之間的熱傳遞系數； 通過以下參數確定第二離合器開始溫度 第二離合器和殼體空氣之間的所述熱傳遞系數， 第二離合器停止溫度和殼體空氣停止溫度之間的溫度差，和 所述殼體空氣開始溫度；和 通過經確定的第二離合器開始溫度執行控制動作。
3.如權利要求2所述的方法，其中確定殼體空氣開始溫度包括通過殼體空氣傳感器測量殼體空氣開始溫度。
4.如權利要求3所述的方法，進一步包括 將時間流逝分成多個段； 確定對于多個段的每一個的第一離合器開始溫度，其中從多個段中的一個段確定的第一離合器開始溫度成為對于多個段中下一個段的第一離合器停止溫度。
5.如權利要求4所述的方法，進一步包括 讀取在車輛熄火時第一拉蓋的第一拉蓋停止溫度； 將時間流逝與收斂時間比較； 確定第一拉蓋開始溫度，包括 如果時間流逝大于收斂時間，則將第一拉蓋開始溫度設置為等于第一離合器開始溫度，和 如果時間流逝小于收斂時間，則在收斂時間處應用第一拉蓋停止溫度和第一離合器的溫度之間的線性逼近函數。
6.如權利要求2所述的方法，其中確定殼體空氣開始溫度不包括測量殼體空氣開始溫度，且該方法進一步包括 測量周圍空氣開始溫度； 讀取在車輛熄火時周圍空氣的周圍空氣停止溫度； 讀取車輛熄火時變速器殼箱體的變速器殼箱體停止溫度；確定變速器殼箱體和周圍空氣之間的熱傳遞系數；通過以下參數確定變速器殼箱體開始溫度變速器殼箱體和周圍空氣之間的所述熱傳遞系數，變速器殼箱體停 止溫度和周圍空氣停止溫度之間的溫度差，和所述周圍空氣開始溫度；確定殼體空氣和變速器殼箱體之間的熱傳遞系數；和作為以下的函數來確定殼體空氣開始溫度殼體空氣和變速器殼箱體之間的所述熱傳遞系數，殼體空氣停止溫度和變速器殼箱體停止溫度之間的溫度差，和所述確定變速器殼箱體停止溫度。
全文摘要
一種用于確定車輛啟動時干式雙離合器機構的初始或開始溫度的方法包括確定從停止到啟動的時間流逝。該方法確定車輛啟動時干式雙離合器機構的變速器殼箱體中殼體的殼體空氣開始溫度，讀取車輛停止時第一離合器的第一離合器停止溫度，讀取車輛停止時殼體空氣的殼體空氣停止溫度和確定第一離合器和殼體空氣之間的熱傳遞系數。該方法包括至少通過以下確定第一離合器開始溫度第一離合器和殼體空氣之間的熱傳遞系數；第一離合器停止溫度和殼體空氣停止溫度之間的溫度差；和殼體空氣開始溫度。
文檔編號F16H61/688GK102777589SQ20121014451
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月10日 優先權日2011年5月10日
發明者F.薩米, K.V.赫巴爾 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司