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摩擦式离合器匹配中的挑战与方法 Alex Tarasow, M. Sc., Dipl.-Ing. Thorsten Arndt, Prof. Dr.-Ing. Christian Bohn {tarasow, arndt, bohn}@iei.tu-clausthal.de Institute of Electrical Information Technology, TU Clausthal, Germany Dipl.-Ing. Guido Wachsmuth, Dipl.-Ing. Roland Serway {guido.wachsmuth, roland.serway}@iav.de IAV GmbH, Berlin, Germany 摘要 在高效的摩擦式自动离合器控制中，经常要用到离合器的传递特性模型，以便在驾驶过程中能 够对作用变量进行精确计算。为了满足对于离合器控制质量的严格要求，模型化的离合器操作 特性必须要和实际的离合器系统相一致。因此，在离合器控制中所采用的模型必须要在驾驶过 程中进行匹配与适应。在过去，已经研究出了许多不同的离合器特性的匹配方法。 本论文对现有的匹配方法给出一个总揽，主要是针对各自特点与不同之处。在进行准静态扭矩 传递模型的匹配时，考虑了以离合器特性的形式进行匹配，同时也考虑了离合器扭矩影响参数 的动态匹配，例如温度以及离合器的滑移。为了说明匹配方法，本文将按下列三方面进行阐述， 分别是匹配数据的生成，离合器特性模型的建立，以及将离合器模型和数据的匹配过程。本论 文中所提及的分析，均是基于对各论文以及各专利的研究。 引言 尽管动力总成电气化已经成为当下趋势，但是内燃式发动机在未来的十到十五年之内依然会是 汽车中十分重要的组成部分（Loesche-ter Horst 2012 ）。为协调发动机转速与转矩之间的关 系，必然需要一个部件，能够把转速转化为转矩。本文中所提到的手动与自动变速器，其主要 特征就是通过摩擦式离合器实现汽车起步与换档的操作过程。在自动变速器中，离合器的接合 与分离是通过变速器控制单元对电子、气动或者液压执行机构的控制来实现的，而不需要驾驶 员的操作。 控制单元中与控制算法相关的功能性，对于起步和换档过程的舒适性以及离合器的磨损有着很 大的影响。高效的控制算法就要求在驾驶过程中有一个精确的离合器模型的数学描述 （Kuepper, Goeppert 2006; Dolcini 2007; Vasca等2008 ）。为了满足离合器控制方面的高要 求，离合器模型与实际特性之间的匹配必须要做的足够好。因此，许多离合器模型会采用前馈 控制，将离合器特性与驾驶行为进行匹配。为了实现这一目标，在过去几年里已经有许多不同 方法得到研究和开发，在本文中将会给出一个总揽。 本论文的余下部分将按照如下几个方面组织。首先，给出一个对于摩擦式离合器的自动化和控 制的简单介绍。其次，对离合器匹配方法的文献进行研究，主要针对于匹配数据的生成，离合 器特模型的建立以及模型匹配三方面。再次，针对一种采用系统辨识的离合器特性匹配方法进 行介绍，并包含一个实例。论文最后得出结论。 离合器自动化与控制 在70年代，整车控制单元的电气化让自动离合器的实现成为可能，同时也使之更多的用在传动 系统中。从那时起，对于运动性和更短的换档时间的需求与日俱增，因此自动离合器也就成为 了研究开发的重点。现在，有越来越多的自动离合器应用在汽车中。现代化传动系统中，主要 采用的是自动化的手动变速器（AMT ）和双离合变速器（DCT）。 在各类文献与专利中，各种各样的AMT和DCT的控制方法都从理论和实际的角度被广泛的讨论 过。Arndt等 （2013 ）在文章中，对现有的控制方法，以及根据不同类别的应用场合与结果给 出了一个总揽。 采用前馈控制的控制方法能够提供一些很有价值的结果。这些方法都采用了摩擦式离合器的传 递特性模型。模型中的潜在误差可以通过一个并联算法得到补偿。而无论如何，控制质量总是 和模型精度紧密相关的，模型精度越高，则控制的质量也越好。根据模型的精度，作用信号的 前馈部分所占比重就会比反馈部分高很多（Kuepper等2002 ）。因此，模型就必须要尽可能和 实际操作环境相匹配（Kuepper, Goeppert 2006 ）。该理论也同样适用于在Pollak, Serrebren