基于模糊控制的湿式dct离合器温度控制系统及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于模糊控制的湿式DCT离合器温度控制系统及其控制方法。系统由传感器检测模块、信号处理模块和主控模块组成；方法为实时采集湿式DCT的离合器出油口甩出油温度、变速器输入轴转速、离合器1从动盘转速、离合器2从动盘转速、离合器1压力和离合器2压力后，判断离合器出油口甩出油温度是否≥阈值？若离合器出油口甩出油温度<阈值，则转冷却电磁阀电流恒定控制方式，若离合器出油口甩出油温度≥阈值，则将计算得出的离合器温度偏差ΔTc、离合器温度偏差变化率dΔTc/dt和滑摩功率P作为模糊控制的输入变量，转三输入单输出模糊控制方式，得到冷却电磁阀的电流。它简单便捷，实现了对离合器温度快速、准确的控制。
【专利说明】基于模糊控制的湿式DCT离合器温度控制系统及其控制方 法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种湿式DCT离合器温度控制系统及控制方法，尤其是一种基于模糊 控制的湿式DCT离合器温度控制系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 目前，有两种类型的变速装置被广泛地应用于传统的机动车辆中。一种是手动变 速器，通过拨动变速杆切换变速器内的齿轮啮合位置来改变传动比，从而达到变速的目的； 对于这种手动变速器，在驾驶过程中，驾驶员需要频繁的操纵离合器踏板和变速杆，易使驾 驶员产生疲劳感，从而影响行车的安全性。另一种是自动变速器，可以根据车辆状态自动地 改变齿轮传动比，减轻了驾驶员的负担，提高了行车的安全性，同时自动变速器可以适应各 种行驶路况和驾驶风格。因此，装备自动变速器的车辆逐渐成为汽车行业发展的趋势之一。
[0003] 常见的汽车自动变速器可分为四种：液力自动变速器（AT)、电控机械式自动变速 器（AMT)、无级变速器（CVT)和双离合器自动变速器（DCT)。其中，DCT是近年来国内外汽 车企业和研究学者关注的一种新型自动变速器，其通过双离合器分别控制奇数档和偶数档 的结构实现了动力换档。与其他几种自动变速器相比，DCT既继承了 AMT燃油效率高的优 点，又保留了 AT、CVT换档平顺的优点，同时由于非常短的换挡时间，使其具有较好的动力 性，因此具有广泛的应用范围和较好的市场前景。
[0004] 根据DCT中双离合器部分所采用的离合器的类型不同，可分为干式DCT与湿式DCT 两大类。干式DCT虽具有结构紧凑、传动效率高等特点，但由于本身热容量小、没有强制冷 却装置、散热性能差，容易产生局部高温，导致使用寿命缩短。相比较而言，湿式DCT离合器 虽压力分布均匀、能够精确地控制离合器的传递扭矩，允许较长时间的起步滑摩和高档位 起步，技术比较成熟、应用广泛，却需配备冷却油强制散热系统，且本身热容量较大。
[0005] 由于湿式DCT的摩擦副数目较多，在频繁的结合分离过程中会产生大量的热能。 另外由于本身热容量大，热量变化的速度缓慢，在结合分离时间较短的情况下，因离合器摩 擦副得不到充分的冷却而会造成热量累积。过高的温度会影响离合器的控制精度，加速离 合器的磨损和热失效，影响离合器的寿命。同时，离合器温度过高还会使冷却油超出温度范 围而变质。因此，能否对湿式DCT离合器温度进行有效地控制至关重要。
[0006] 目前，装备湿式DCT的车辆实际是根据查表法控制离合器温度的，即根据离合器 温度传感器测得的离合器出油口甩出油温度，通过查询人工设定的温度-冷却流量表获得 所需的冷却电磁阀的流量大小，再根据冷却电磁阀本身的电流-流量特性曲线，获得相应 的冷却电磁阀电流值，从而控制离合器温度。冷却电磁阀为电液比例阀，电磁阀电流大小与 冷却流量大小成反比关系。然而，由于采用的离合器温度传感器为热敏电阻传感器，其近似 传递函数为一阶惯性环节，具有较大滞后性，即当前温度需经一段时间后才能由传感器准 确反映，通常的滞后时间大于0.5s，易造成离合器冷却不及时、不充分，损坏摩擦片。另外由 于离合器温度控制系统具有非线性、复杂性、动态性等特点，上述查表法的控制方式致使控 制精度低，对离合器温度变化率没有抑制作用，会导致温度波动较大，影响离合器的正常工 作。
[0007] 因此，本领域需要一种能够实现离合器温度快速、准确控制的湿式DCT离合器温 度控制方法，以控制离合器温升，延长其寿命并提升DCT车辆的工作性能。
【发明内容】
[0008] 本发明要解决的技术问题为克服现有技术中离合器油温传感器存在着的反应延 迟及离合器温度控制精度低的不足，提供一种基于模糊控制的湿式DCT离合器温度控制系 统。
[0009] 本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述基于模糊控制的湿式DCT离合 器温度控制系统的控制方法。
[0010]为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：基于模糊控制的湿式DCT离合 器温度控制系统包括离合器出油口甩出油温度的采集和冷却电磁阀电流的输出控制，特别 是，
[0011] 所述控制系统的组成为，
[0012] 传感器检测模块，用于获取湿式DCT的离合器出油口甩出油温度、变速器输入轴 转速、离合器1从动盘转速、离合器2从动盘转速、离合器1压力和离合器2压力；
[0013] 信号处理模块，用于对传感器检测模块采集到的信号进行滤波整形处理以抑制噪 声干扰、提高信号质量，并输出至主控模块；
[0014] 主控模块，其由计算模块和控制模块构成，其中，
[0015] 计算模块，用于根据所述信号处理模块处理后的离合器出油口甩出油温度、变速 器输入轴转速、离合器1从动盘转速、离合器2从动盘转速、离合器1压力和离合器2压力 计算离合器温度偏差、离合器温度偏差变化率和滑摩功率，
[0016] 控制模块，用于根据所述信号处理模块处理后的信号和所述计算模块的计算结 果，判断适用的控制方式，并计算和发出相应的电流信号给冷却电磁阀。
[0017] 作为基于模糊控制的湿式DCT离合器温度控制系统的进一步改进：
[0018] 所述的传感器检测模块优选由离合器油温传感器、变速器输入轴转速传感器、离 合器1从动盘转速传感器、离合器2从动盘转速传感器、离合器1压力传感器和离合器2压 力传感器组成。
[0019] 为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：上述基于模糊控 制的湿式DCT离合器温度控制系统的控制方法包括离合器出油口甩出油温度的实时采集 和冷却电磁阀电流的输出控制，特别是主要步骤如下：
[0020] 步骤1，设定离合器温度的阈值为彡70°C ;
[0021] 步骤2,实时采集湿式DCT的离合器出油口甩出油温度、变速器输入轴转速、离合 器1从动盘转速、离合器2从动盘转速、离合器1压力和离合器2压力，并判断离合器出油 口甩出油温度是否>阈值？若离合器出油口甩出油温度〈阈值，则转冷却电磁阀电流恒定 控制方式，若离合器出油口甩出油温度 > 阈值，贝1J转三输入单输出模糊控制方式；
[0022] 步骤3,三输入单输出模糊控制方式的过程为，
[0023] 步骤3. 1，由步骤2中实时采集的离合器出油口甩出油温度、变速器输入轴转速、 离合器1从动盘转速、离合器2从动盘转速、离合器1压力和离合器2压力经计算得出离 合器温度偏差Λ T。、离合器温度偏差变化率d Λ Tydt和滑摩功率P，并将离合器温度偏差 Δ T。、离合器温度偏差变化率d Λ Tydt和滑摩功率P作为输入变量，冷却电磁阀电流I作为 输出变量，同时设定各输入输出变量的模糊集合及其论域范围，
[0024] 步骤3. 2,先将离合器温度偏差Λ T。、离合器温度偏差变化率d Λ Te/dt和滑摩功率 P作为模糊控制的输入变量，经尺度变换到各自的论域范围，再通过正态分布的隶属度函数 得到各自的模糊值，
[0025] 步骤3. 3,先由输入变量的模糊值和设定的模糊控制规则，按Mamdani推理法进行 模糊推理，并按ΜΙΝ-MAX法进行模糊合成运算得出输出变量，再将输出变量通过重心法转 换成精确量后，经尺度变换将其变换到实际输出范围，得到冷却电磁阀电流。
[0026] 作为基于模糊控制的湿式DCT离合器温度控制系统的控制方法的进一步改进：
[0027] 优选地，冷却电磁阀电流恒定控制方式的冷却电磁阀的电流为1100mA。
[0028] 优选地，计算离合器温度偏差ΛΤ。的公式为八1'。= 1'。-1'。，式中的1'。为离合器出油 口甩出油温度、T。为温度阐值。
[0029] 优选地，计算离合器温度偏差变化率d Λ Te/dt的公式为
[0030]
【权利要求】
1. 一种基于模糊控制的湿式DCT离合器温度控制系统，包括离合器出油口甩出油温度 的采集和冷却电磁阀电流的输出控制，其特征在于： 所述控制系统的组成为， 传感器检测模块，用于获取湿式DCT的离合器出油口甩出油温度、变速器输入轴转速、 离合器1从动盘转速、离合器2从动盘转速、离合器1压力和离合器2压力； 信号处理模块，用于对传感器检测模块采集到的信号进行滤波整形处理以抑制噪声干 扰、提高信号质量，并输出至主控模块； 主控模块，其由计算模块和控制模块构成，其中， 计算模块，用于根据所述信号处理模块处理后的离合器出油口甩出油温度、变速器输 入轴转速、离合器1从动盘转速、离合器2从动盘转速、离合器1压力和离合器2压力计算 离合器温度偏差、离合器温度偏差变化率和滑摩功率， 控制模块，用于根据所述信号处理模块处理后的信号和所述计算模块的计算结果，判 断适用的控制方式，并计算和发出相应的电流信号给冷却电磁阀。
2. 根据权利要求1所述的基于模糊控制的湿式DCT离合器温度控制系统，其特征是传 感器检测模块由离合器油温传感器、变速器输入轴转速传感器、离合器1从动盘转速传感 器、离合器2从动盘转速传感器、离合器1压力传感器和离合器2压力传感器组成。
3. -种权利要求1所述基于模糊控制的湿式DCT离合器温度控制系统的控制方法，包 括离合器出油口甩出油温度的实时采集和冷却电磁阀电流的控制，其特征在于主要步骤如 下： 步骤1，设定离合器温度的阈值为> 70°C ; 步骤2,实时采集湿式DCT的离合器出油口甩出油温度、变速器输入轴转速、离合器1从 动盘转速、离合器2从动盘转速、离合器1压力和离合器2压力，并判断离合器出油口甩出 油温度是否>阈值？若离合器出油口甩出油温度〈阈值，则转冷却电磁阀电流恒定控制方 式，若离合器出油口甩出油温度 > 阈值，贝1J转三输入单输出模糊控制方式； 步骤3,三输入单输出模糊控制方式的过程为， 步骤3. 1，由步骤2中实时采集的离合器出油口甩出油温度、变速器输入轴转速、离合 器1从动盘转速、离合器2从动盘转速、离合器1压力和离合器2压力经计算得出离合器温 度偏差Λ T。、离合器温度偏差变化率d Λ Tydt和滑摩功率P，并将离合器温度偏差Λ T。、离 合器温度偏差变化率d Λ Tydt和滑摩功率Ρ作为输入变量，冷却电磁阀电流I作为输出变 量，同时设定各输入输出变量的模糊集合及其论域范围， 步骤3. 2,先将离合器温度偏差Λ T。、离合器温度偏差变化率d Λ Tydt和滑摩功率P作 为模糊控制的输入变量，经尺度变换到各自的论域范围，再通过正态分布的隶属度函数得 到各自的模糊值， 步骤3. 3,先由输入变量的模糊值和设定的模糊控制规则，按Mamdani推理法进行模糊 推理，并按MIN-MAX法进行模糊合成运算得出输出变量，再将输出变量通过重心法转换成 精确量后，经尺度变换到实际输出范围，得到冷却电磁阀电流。
4. 根据权利要求3所述的基于模糊控制的湿式DCT离合器温度控制系统的控制方法， 其特征是冷却电磁阀电流恒定控制方式的冷却电磁阀的电流为1 l〇〇mA。
5. 根据权利要求3所述的基于模糊控制的湿式DCT离合器温度控制系统的控制方法， 其特征是计算离合器温度偏差ΛΤ。的公式为Λ?； = Τ。-!'。，式中的T。为离合器出油口甩出 油温度、Τ。为温度阐值。
6. 根据权利要求3所述的基于模糊控制的湿式DCT离合器温度控制系统的控制方法， 其特征是计算离合器温度偏差变化率d Λ Tydt的公式为
式中的ATjk-l)为第k-1次采集的离合器温度偏差、 ATc(k)为第k次采集的离合器温度偏差、At为离合器温度偏差的采样周期。
7. 根据权利要求3所述的基于模糊控制的湿式DCT离合器温度控制系统的控制方法， 其特征是计算滑摩功率P的公式为
式中的Tql、Tq2为滑摩状态下离合器1、2传递 的扭矩、h为变速器输入轴转速、r^、为离合器1、2从动盘转速；其中，计算滑摩状态下 离合器传递扭矩的公式为
式中的Δω^为变速器输入轴与离合器从动盘 的转速差、sign(A coj为符号函数，
μ d为湿式离合器摩擦 片的动摩擦系数、S为离合器活塞作用面积、Pn为离合器的活塞单位面积上的作用压力、Z为 离合器摩擦副数、R〇、&分别为离合器的摩擦片外径、内径。
8. 根据权利要求3所述的基于模糊控制的湿式DCT离合器温度控制系统的控制方法， 其特征是 离合器温度偏差Λ T。的模糊集合为{VST，ST，RST，MT，RBT，BT，VBT}，离合器温度偏差 变化率d Λ Te/dt的模糊集合为{NB，NM，NS，0, PS，ΡΜ，ΡΒ}，滑摩功率Ρ的模糊集合为{VSP， SP，MP，RBP，BP，VBP}，冷却电磁阀电流 I 的模糊集合为{VSI，SI，MI，RBI，BI，VBI}， 离合器温度偏差ΛΤ。的基本论域为[0,70]，论域为[0, 1，2,3,4,5,6,7,8,9, 10， 11，12, 13, 14]，则量化因子& = 14/70 = 0.2,离合器温度偏差变化率dATydt的基 本论域为[-20, 20]，论域为[-6, -5, -4, -3, -2, -1，0, 1，2, 3, 4, 5, 6]，则量化因子 k2 = 6/20 = 0· 3,滑摩功率 P 的基本论域为[0, 20]，论域为[0, 1，2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]， 则量化因子k3 = 10/20 = 0.5,冷却电磁阀电流I的基本论域为[0,1200]，论域为 [0, 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11，12]，则比例因子 k4 = 1200/12 = 100。
9. 根据权利要求3所述的基于模糊控制的湿式DCT离合器温度控制系统的控制方法， 其特征是正态分布的隶属度函数为
10. 根据权利要求3所述的基于模糊控制的湿式DCT离合器温度控制系统的控制方法， 其特征是模糊控制规则如下表所示，
，其中的规则的句子连接词and采用求交运算、句子连接词also采用求并运算。
【文档编号】G05B13/02GK104049650SQ201410233052
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月27日 优先权日:2014年5月27日
【发明者】孔慧芳, 段锐, 鲍伟, 张晓雪, 姜凯文 申请人:合肥工业大学