用于基于随机模拟识别湿式离合器设计要求的方法与流程

1.本公开涉及机动车辆中的湿式离合器。


背景技术：

2.混合电动动力传动系统包括发动机和电机。由发动机和/或电机产生的扭矩和动力可以通过变速器传递到从动轮以推进车辆。牵引电池为电机供应能量。混合动力传动系统还能够执行再生制动，其中电机通过将机械动力转换成电力以对电池充电来制动车辆。分离离合器可以用于选择性地连接发动机和电机。


技术实现要素：

3.根据一个实施例，一种配置被配置为将发动机选择性地联接到电机的分离离合器的方法包括生成基线离合器传递函数，所述基线离合器传递函数与所述分离离合器相关联，表示离合器扭矩容量与离合器压力之间的关系。所述方法还包括基于所述基线离合器传递函数来使用所述电机模拟所述发动机的起动以确定变速器输出轴扭矩的估计可变性，并且响应于所述变速器输出轴扭矩的所述估计可变性超过阈值，基于变速器输出轴扭矩的所述估计可变性与所述阈值之间的差值减小所述基线离合器传递函数的斜率，以生成第二离合器传递函数。所述方法还包括基于所述第二离合器传递函数来使用所述电机模拟所述发动机的起动以确定所述变速器输出轴扭矩的第二估计可变性，并且响应于所述变速器输出轴扭矩的所述第二估计可变性小于所述阈值，配置分离离合器以表现出所述第二离合器传递函数。
4.根据另一个实施例，一种产生分离离合器的方法包括产生分离离合器，所述分离离合器被配置为选择性地连接发动机和电机，使得所述分离离合器表现出在使用所述电机进行的所述发动机的模拟起动期间导致小于预定阈值的变速器输出轴扭矩可变性的离合器传递函数。
5.根据又一个实施例，一种配置被配置为将发动机选择性地联接到电机的分离离合器的方法包括：响应于基于产生超过预定阈值的变速器输出轴扭矩可变性的基线离合器传递函数的发动机起动模拟，基于所述可变性与所述阈值之间的差值来减小所述基线离合器传递函数的斜率，以生成第二离合器传递函数。所述方法还包括响应于基于产生小于所述预定阈值的另一个变速器输出轴扭矩可变性的第二离合器传递函数的另一个发动机起动模拟，配置分离离合器以表现出所述第二离合器传递函数。
附图说明
6.图1是根据一个实施例的混合动力电动车辆的示意图。
7.图2是示出根据一个或多个实施例的离合器和扭矩传递函数的测试数据的曲线图。
8.图3是示出发动机起动模拟的若干迭代的曲线图。
9.图4是示出根据一个或多个实施例的离合器和扭矩传递函数的测试数据的曲线图。
10.图5是用于对湿式离合器进行建模和分析的方法的流程图。
11.图6是用于对湿式离合器进行建模和分析的另一种方法的流程图。
具体实施方式
12.本文描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可以呈现各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构细节和功能细节不应解释为限制性的，而仅应解释为用于教导本领域技术人员以各种形式利用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任一者示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。所示特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或实施方式，可能期望与本公开的教导一致的对特征的各种组合和修改。
13.参考图1，示出了根据本公开的实施例的混合动力电动车辆(hev) 10的示意图。图1示出了部件之间的代表性关系。部件在车辆内的实体布局和取向可以变化。hev 10包括动力传动系统12。动力传动系统12包括驱动变速器16的发动机14，所述变速器可被称为模块化混合动力变速器(mht)。如下文将进一步详细描述，变速器16包括电机，诸如电动马达/发电机(m/g)18、相关联的牵引电池20、变矩器22和多阶梯式传动比自动变速器或齿轮箱24。发动机14、m/g 18、变矩器22和自动变速器16顺序地串联连接，如图1所示。为简单起见，m/g 18可以被称为马达。
14.发动机14和m/g 18都是hev 10的驱动源，并且可被称为致动器。发动机14通常表示动力源，其可包括内燃发动机，诸如汽油、柴油或天然气动力发动机。当发动机14与m/g 18之间的分离离合器26至少部分地接合时，发动机14产生发动机动力和对应的发动机扭矩，所述发动机扭矩被供应到m/g 18。m/g 18可以通过多种类型的电机中的任何一种来实施。例如，m/g 18可以是永磁同步马达。电力电子器件按照m/g 18的要求调节由电池20提供的直流(dc)电力，如下文将描述。例如，电力电子器件可以向m/g 18提供三相交流电(ac)。
15.分离离合器26是湿式离合器，其包括具有多个离合器片和压盘的离合器组件。离合器26可以通过向活塞施加流体压力来进行液压控制。活塞基于流体压力压缩离合器组件，以跨离合器传递扭矩(也称为离合器扭矩容量)。
16.当分离离合器26至少部分地接合时，从发动机14到m/g 18的动力流或从m/g 18到发动机14的动力流是可能的。例如，分离离合器26可以被接合，并且m/g 18可以充当发电机操作以将由曲轴28 和m/g轴30提供的旋转能量转换为电能以存储在电池20中。分离离合器26也可以脱离以将发动机14与动力传动系统12的其余部分隔离，使得m/g 18可以充当hev 10的唯一驱动源。轴30延伸穿过 m/g 18。m/g 18连续地传动地连接到轴30，而发动机14仅在分离离合器26至少部分地接合时传动地连接到轴30。当分离离合器26被锁定(完全接合)时，曲轴28被固定到轴30。
17.单独的起动机马达31可以选择性地与发动机14接合以使发动机旋转以允许燃烧开始。一旦发动机起动，起动机马达31就可以经由例如起动机马达31与发动机14之间的离
合器(未示出)从发动机脱开。在一个实施例中，起动机马达31是带传动起动发电机(bisg)。在一个实施例中，发动机14由起动机马达31起动，而分离离合器26 断开，从而保持发动机与m/g 18分离。一旦已经起动发动机并且使其与m/g 18一起加速，分离离合器26就可以将发动机14联接到 m/g 18以允许发动机提供驱动扭矩。
18.发动机14也可以由m/g 18起动。在一些实施例中，车辆可以被编程为在一些情况下使用起动机31并且在其他情况下利用m/g 18 来起动发动机14。替代地，可以不提供起动机马达31，并且在所有情况下都由m/g 18起动发动机14。为此，分离离合器26部分地接合以将扭矩从m/g 18传递到发动机14。可能需要m/g 18使扭矩斜升以满足驾驶员要求，同时还起动发动机14。一旦发动机转速达到 m/g的转速，分离离合器26便可以完全接合。
19.m/g 18经由轴30连接到变矩器22。因此，当分离离合器26至少部分地接合时，变矩器22连接到发动机14。变矩器22包括固定到m/g轴30的泵轮23和固定到变速器输入轴32的涡轮23。变矩器22在轴30与变速器输入轴32之间提供液压联轴器。当泵轮比涡轮旋转得更快时，变矩器22将动力从泵轮23传输到涡轮25。涡轮扭矩和泵轮扭矩的量值通常取决于相对转速。当泵轮转速与涡轮转速的比足够高时，涡轮扭矩是泵轮扭矩的若干倍。还可提供变矩器旁通离合器34，其在接合时摩擦地或机械地联接变矩器22的泵轮和涡轮，从而允许更有效的动力传递。变矩器旁通离合器34可作为起步离合器操作以提供平稳的车辆起步。替代地或组合地，对于不包括变矩器 22或变矩器旁通离合器34的应用，可在m/g 18与齿轮箱24之间提供类似于分离离合器26的起步离合器。在一些应用中，分离离合器 26通常被称为上游离合器，并且起步离合器34(其可以是变矩器旁通离合器)一般被称为下游离合器。
20.齿轮箱24可以包括齿轮组，诸如行星齿轮组，齿轮组通过诸如离合器和制动器的摩擦元件的选择性接合而选择性地以不同的齿轮比放置，以便建立所期望的多个离散或阶梯传动比。为简单起见，齿轮比可被称为挡位，即第一挡、第二挡等。摩擦元件经由换挡计划而为可控的，所述换挡计划连接和断开齿轮组的某些元件以控制变速器输出轴36与变速器输入轴32之间的速度和扭矩比。齿轮箱24可以具有六种速度，包括第一档至第六档。在这个示例中，第六档位可以被称为最高档。第一挡在输入轴32与输出轴36之间具有最低传动比和最高扭矩比，并且最高挡具有最高传动比和最低扭矩比。齿轮箱24 基于各种车辆和环境工况而通过相关联的控制器(诸如动力传动系统控制单元(pcu))自动从一个比率换挡到另一个比率。然后，齿轮箱24 向输出轴36提供动力传动系统输出扭矩。
21.应当理解，与变矩器22一起使用的液压控制的齿轮箱24仅仅是齿轮箱或变速器布置的一个示例；接受来自发动机和/或马达的输入扭矩然后以不同的比率向输出轴提供扭矩的任何多传动比齿轮箱都可被接受与本公开的实施例一起使用。例如，齿轮箱24可通过自动化机械(或手动)变速器(amt)来实现，所述变速器包括一个或多个伺服马达以使换挡拨叉沿着换挡导轨平移/旋转来选择期望的齿轮比。如本领域普通技术人员通常所理解的，amt可以用于例如具有较高扭矩需求的应用中。
22.如图1的代表性实施例所示，输出轴36连接到差速器40。差速器40经由连接到差速器40的相应车桥44驱动一对车轮42。差速器向每个车轮42传输大致相等的扭矩，同时诸如当车辆转弯时允许轻微的转速差异。可以使用不同类型的差速器或类似装置来将扭矩从动力传动系统分配到一个或多个车轮。在一些应用中，扭矩分配可取决于例如特定的操作模式或工况而变化。
23.动力传动系统12还包括一个或多个控制器50，诸如动力传动系统控制单元(pcu)、发动机控制模块(ecm)和马达控制单元(mcu)。虽然被示出为一个控制器，但是控制器50可以是较大控制系统的一部分，并且可由整个车辆10中的各种其他控制器(诸如车辆系统控制器 (vsc))来控制。因此，应当理解，控制器50和一个或多个其他控制器可统称为“控制器”，其响应于来自各种传感器的信号而控制各种执行器以控制诸如起动/停止，操作m/g 18以提供车轮扭矩或对电池20 充电，选择或计划变速器换挡等功能。控制器50可包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理单元(cpu)。计算机可读存储装置或介质可包括例如只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)和保活存储器(kam)中的易失性和非易失性存储器。 kam是可用于在cpu断电时存储各种操作变量的持久性或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可使用许多已知存储器装置中的任一种来实施，诸如prom(可编程只读存储器)、eprom(电 prom)、eeprom(电可擦除prom)、快闪存储器或能够存储数据的任何其他电、磁性、光学或组合存储器装置，所述数据中的一些表示由控制器用于控制车辆的可执行指令。
24.控制器经由输入/输出(i/o)接口与各种车辆传感器和致动器通信，所述i/o接口可以实施为提供各种原始数据或信号调节、处理和/或转换、短路保护等的单个集成接口。替代地，可使用一个或多个专用硬件或固件芯片在将特定信号供应给cpu之前调节和处理所述特定信号。如图1的代表性实施例中一般所示，控制器50可向和/或从发动机14、分离离合器26、m/g 18、起步离合器34、变速器齿轮箱24和电力电子器件56传送信号。尽管未明确示出，但本领域普通技术人员将认识到可在上文标识的子系统中的每一者内由控制器50控制的各种功能或部件。可使用由控制器执行的控制逻辑直接或间接致动的参数、系统和/或部件的代表性示例包括：燃料喷射正时、速率和持续时间，节气门位置，火花塞点火正时(用于火花点火发动机)，进气/排气门正时和持续时间，前端附件驱动(fead)部件(诸如交流发电机、空调压缩机)，电池充电，再生制动，m/g操作，用于分离离合器26 的离合器压力，起步离合器34和变速器齿轮箱24等。通过i/o接口传送输入的传感器可用于指示例如涡轮增压器增压压力、曲轴位置 (pip)、发动机转速(rpm)、车轮速度(ws1，ws2)、车速(vss)、冷却剂温度(ect)、进气歧管压力(map)、加速踏板位置(pps)、点火开关位置(ign)、节气门位置(tp)、空气温度(tmp)、排气氧(ego)或其他排气成分浓度或存在、进气流量(maf)、变速器挡位、传动比或模式、变速器油温(tot)、变速器-涡轮转速(ts)、变矩器旁通离合器34状态(tcc)、减速或换挡模式(mde)。
25.由控制器50执行的控制逻辑或功能可由一个或多个附图中的流程图或类似图示来表示。这些附图提供了可使用一个或多个处理策略 (诸如，事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)来实现的代表性控制策略和/或逻辑。因此，示出的各种步骤或功能可以按示出的序列执行、并行地执行、或者在一些情况下被省略。尽管没有总是明确示出，但是本领域普通技术人员将认识到，根据所使用的特定处理策略，可重复执行示出的步骤或功能中的一者或多者。类似地，所述处理次序不一定是实现本文描述的特征和优点所必需的，而是为了易于说明和描述而提供的。控制逻辑可以主要以由基于微处理器的车辆、发动机和/或动力传动系统控制器(诸如控制器50)执行的软件来实施。当然，根据特定应用，控制逻辑可以在一个或多个控制器中以软件、硬件或软件与硬件的组合实施。当以软件实施时，控制逻辑可提供在一个或多个计算机可读存储装置或介质中，所述计算机可读存储装置或介质存储
有表示由计算机执行以控制车辆或车辆子系统的代码或指令的数据。计算机可读存储装置或介质可以包括利用电存储、磁性存储和 /或光学存储来保存可执行指令和相关联的校准信息、操作变量等的若干已知物理装置中的一者或多者。
26.加速踏板52由车辆的驾驶员使用来提供所需的扭矩、动力或驱动命令以推进车辆。一般来讲，压下和释放踏板52产生加速踏板位置信号，所述信号可由控制器50解译为分别需要增大功率或减小功率。这可被称为驾驶员需求扭矩。至少基于来自踏板的输入，控制器50命令来自发动机14和/或m/g 18的扭矩。控制器50还控制齿轮箱24内的换挡的正时，以及分离离合器26和变矩器旁通离合器34 的接合或脱开。与分离离合器26一样，变矩器旁通离合器34可以在接合位置与脱离位置之间的范围内调节。除了由泵轮与涡轮之间的液力联接产生的可变滑移之外，这还在变矩器22中产生可变滑移。替代地，根据特定应用，变矩器旁通离合器34可在不使用调节后的操作模式的情况下操作为锁定或打开。
27.为了用发动机14驱动车辆，分离离合器26至少部分地接合以将发动机扭矩的至少一部分通过分离离合器26传递到m/g 18，然后从 m/g 18传递通过变矩器22和齿轮箱24。当发动机14单独提供推进车辆所需的扭矩时，这种操作模式可被称为“发动机模式”、“仅发动机模式”或“机械模式”。
28.m/g 18可通过提供附加的动力使轴30转动来辅助发动机14。这种操作模式可被称为“混合动力模式”、“发动机-马达模式”或“电动辅助模式”。
29.为了用m/g 18作为唯一动力源来驱动车辆，除了分离离合器26 将发动机14与动力传动系统12的其余部分隔离之外，动力流保持相同。在此期间可以停用或以其他方式关闭发动机14中的燃烧以节省燃料。牵引电池20通过接线54将存储的电能传输到可以包括例如逆变器的电力电子器件56。电力电子器件56将来自电池20的dc电压转换成待由m/g 18使用的ac电压。控制器50命令电力电子器件 56将来自电池20的电压转换为提供给m/g 18的ac电压，以向轴 30提供正扭矩(驱动扭矩)或负扭矩(再生制动)。这种操作模式可被称为“纯电动模式”、“ev(电动车辆)模式”或“马达模式”。
30.在任何操作模式中，m/g 18可充当马达并且为动力传动系统12 提供驱动力。替代地，m/g 18可以充当发电机并将来自动力传动系统12的动能转换为电能以存储在电池20中。例如，当发动机14为车辆10提供推进动力时，m/g 18可充当发电机。m/g 18另外可在再生制动时间期间充当发电机，在再生制动中，来自转动的车轮42 的旋转能量通过齿轮箱24传递回来并且被转换成电能以存储在电池 20中。m/g 18在充当发电机时可被称为提供负扭矩。
31.应当理解，图1中所示的示意图仅仅是示例性的，而不意图是限制性的。可以设想利用发动机和马达两者的选择性接合以通过变速器进行传输的其他配置。例如，m/g 18可从曲轴28偏移，和/或m/g18可设置在变矩器22与齿轮箱24之间。在不脱离本公开的范围的情况下，可设想其他配置。
32.湿式离合器(诸如分离离合器26)可由液压致动器(诸如液压活塞) 控制。湿式离合器也可以用于变速器的自动换挡等。湿式离合器的扭矩容量通过向相关联的活塞命令流体以增大和减小施加到离合器盘和离合器片的压力来控制。液压致动器的压力与湿式离合器的扭矩容量之间的数学关系可被称为离合器传递函数。这种传递函数可用于控制离合器扭矩。在实践中，难以在车辆开发的早期确定对离合器传递函数形状和对应的可变性的要
求，因为离合器行为是特定于应用的。例如，离合器传递函数对液压致动器压力曲线(诸如初始压力上升的时间常数)高度敏感。即使命令相同的压力曲线，它也表现出取决于诸如温度和滑移速度等工况的可变性。这种可变性进而影响发动机重新起动的质量和一致性。离合器可变性对发动机重新起动质量的时间依赖性影响还由动力传动系统的其他部件(诸如发动机和m/g)的扭矩可变性以及驾驶员动作(诸如踏板位置)的不确定性组成。来自多个源的不确定性在它们通过动力传动系统传播时以复杂的方式彼此动态地相互作用。它们可能会放大或抑制离合器扭矩不确定性对发动机重新起动质量的影响。在当前实践中，没有实用的设计方法来量化离合器扭矩不确定性对发动机重新起动质量的时间依赖性影响。常规的确定性系统模拟努力预测各种不确定性的复杂相互作用，以确定早期车辆开发过程中对离合器扭矩传递函数和对应可变性的要求，以始终如一地提供目标发动机重新起动质量。因此，在没有针对每种应用的可靠离合器设计规范的情况下，在车辆中测试离合器硬件以通过低效且昂贵的试错过程来评估发动机重新起动质量。根据需要经常修改离合器设计，直到在存在其他不确定性的情况下在车辆测试中满足目标重新起动质量为止。
33.为了解决这些和其他问题，本公开的方法在没有车辆级测试的情况下迭代地确定离合器扭矩可控性要求(例如，以离合器传递函数的形式)，同时考虑其他系统部件和控制动作的可变性。这些要求在早期车辆开发过程中作为离合器设计规范级联传递给部件工程师，使他们能够选择合适的摩擦材料和特征，以减少开发过程后期的昂贵设计迭代的量。
34.离合器扭矩传递函数指定离合器扭矩与离合器致动器压力之间的关系。可以通过使用参数回归方法(诸如线性回归)将数学函数拟合到测试数据来获得离合器传递函数。离合器控制可变性可以被定义为离合器传递函数的回归表示的方差。离合器控制可变性可以被定义为对基于部件行为的先前了解的离合器传递的回归表示的假定方差。离合器扭矩传递函数可变性可以根据高斯过程回归(gpr)借由均值和方差的概率非参数表示来表达。瞬态模拟可以借由诸如广义多项式混沌 (gpc)的随机方法进行，以概率地确定离合器扭矩不确定性(可变性)加上其他系统部件和控制动作的可变性对发动机重新起动的时间依赖性影响。所述方法可以在存在其他系统不确定性的情况下迭代地确定离合器扭矩传递函数可变性的要求以满足目标发动机重新起动质量。可以应用类似的迭代方法来确定任何其他部件的控制可变性要求，以满足系统级性能要求。
35.图2是湿式离合器(诸如发动机分离离合器)的测试数据的曲线图 100。如数据点102所示，离合器扭矩对于相同的命令压力而变化。这被称为离合器扭矩变化或离合器扭矩变化规格。所述变化在某种程度上被分组为下部组的数据点104和上部组的数据点106。下部组104 表示在离合器接合期间收集的数据，而上部组106表示在离合器脱离期间收集的数据。离合器扭矩的变化取决于离合器的设计，并且一些离合器具有比其他离合器更紧密的变化。离合器扭矩的变化还取决于液压压力曲线和诸如温度的工况。
36.参考图3，离合器扭矩的变化还由动力传动系统的其他变化组成，以在例如变速器输出轴处产生更大的输出扭矩变化。示例性曲线图示出了不同迭代的输出扭矩数据，其表示不同的离合器，每个离合器具有不同的标准偏差或离合器扭矩传递函数变化的规格。曲线图110、 112针对具有标准偏差或扭矩变化规格为10(例如，围绕传递函数的均值的10nm的离合器扭矩变化)的第一离合器，曲线图114、116针对具有扭矩变化规格为5(例如，围绕传递函数的均值的5nm的离合器扭矩变化)的第二离合器，并且曲线118、120针对具有扭矩
变化规格为1(例如，围绕传递函数的均值的1nm的离合器扭矩变化)的第三离合器。在该示例中，来自发动机和马达的扭矩不确定性分别设置为5nm和1nm。在该示例中，总体系统刚度和阻尼系数的统计变化被设置为围绕标称值的20％。第一离合器的总输出变化为200nm，第二离合器的总输出变化为120nm，并且第三离合器的总输出变化为30nm。因此，很明显，当离合器行为与来自发动机扭矩、马达扭矩和驾驶员踏板位置的不确定性混合时，离合器扭矩变化的小变化导致总输出扭矩变化的大变化。车辆程序可以具有离合器(和其他车辆部件)必须满足的输出扭矩可变性目标。例如，如果程序限制是125 nm，则离合器2和3适合于车辆程序，但离合器1不适合。包括各种不确定性之间的动态相互作用使得能够准确地确定满足输出轴扭矩可变性目标的离合器设计要求。
37.返回参考图2，数据点102可以用于计算离合器传递函数122。可以使用如下所述的不同方法来确定离合器传递函数。在图2中，使用高斯过程回归(gpr)来计算离合器传递函数122。gpr模型可以在稍后用于gpc模拟之前进行简化，或者gpr模型可以直接用于gpc。可以在迭代期间调整离合器传递函数的形状，例如，调整形状以评估滞后和方差的影响。作为gpr的替代方案，可以在基于gpc的迭代方法中使用简单的参数回归，诸如具有rms方差的线性拟合。这例如在图4中示出，其具有线性传递函数124。
38.各方法可以由一个或多个附图中的流程图或类似图表示。这些图提供了可以实施以测试和分析湿式离合器的性能的代表性方法或过程。所示的各种步骤可以按所示顺序执行、并行地执行、按不同的顺序执行或者在一些情况下被省略。尽管不总是明确示出，但是本领域普通技术人员将认识到，可根据特定过程重复执行所示步骤中的一者或多者。
39.参考图5，在没有车辆测试的情况下确定给定离合器的离合器传递函数的形状和可变性要求的方法150。方法150包括在操作152处对离合器进行台架测试。操作152的台架测试针对给定的施加压力产生离合器扭矩的数据点，例如，如图2所示。替代进行离合器台架测试，在操作154处，基于先前设计知识来开发关于离合器行为的假设。这些假设可以包括离合器扭矩传递函数行为和给定离合器设计的对应不确定性。
40.在操作156处，使用在操作152处生成的测试数据和操作154的假设来使用参数回归方法生成基线离合器传递函数及其方差。图4中所示的传递函数124是在操作156处生成的传递函数的示例。传递函数124是基于在操作152的台架测试期间收集的数据点125。除了传递函数的形状之外，还在操作156处确定方差126。
41.在操作158处，进行发动机重新起动模拟。重新起动模拟可以利用gpc(广义多项式混沌)方法，同时明确地考虑各种不确定性来源并计算它们的动态交互作用。动力学系统(诸如mht发动机重新起动过程)的行为可以常规地使用一组确定性方程式来建模。在方程式1中， x(t)表示系统状态，诸如输出轴扭矩，u(t)表示系统输入，诸如离合器扭矩、发动机扭矩和马达扭矩，并且t是时间。如果没有不确定性，则确定性方程式可以准确地描述系统行为。
[0042][0043]
然而，如果模型f中或系统输入u(t)中存在不确定性，则确定性方程式变得不充分。可以使用一组随机方程式(诸如方程式2)来对具有不确定性的系统进行建模。在方程式2中，z是表示不确定性的一组随机变量。
[0044][0045]
使用传统的采样方法(例如，蒙特卡罗)运行模拟来求解这些随机系统方程式通常在计算上是昂贵的。因此，使用gpc可能更适合于求解方程式2。广义多项式混沌是一种频谱分解方法，其可以通过利用多项式近似来分解随机系统来明显减少该计算开销，如方程式3所示：
[0046][0047]
这里，其中m是用户定义的分解顺序，xi(t)是一组gpc系数，并且φi(z)是一组正交多项式基。gpc系数是独立于随机不确定性的系统的确定性动态，并且多项式基是独立于时间的随机变量集合。
[0048]
方程式3中的分解代入方程式2中的系统模型，并且应用随机伽略金投影来相对于如方程式4中所示的正交多项式基重建系统方程式，其中φ
l
(z)是方程式3中的多项式基中的每一个。
[0049][0050]
对于方程式3中的gpc系数，可以找到一组确定性微分方程式，如方程式5所示：
[0051][0052]
可以使用方程式6和7以统计矩(例如，均值和方差)的形式获得模拟结果。(在发动机重新起动模拟中，均值是输出扭矩，并且方差是其变化。)
[0053]
均值＝x0(t)
ꢀꢀꢀ
方程式6
[0054][0055]
这里，均值x0(t)是方程式3中的第一gpc系数，并且方差是方程式3中的其余gpc系数的平方和。如果方程式2中的不确定性z接近零，则方程式6中的均值将接近方程式1的确定性解，并且方程式7 中的方差值将接近零。在gpc中，可以提前计算多项式基并将其存储在存储器中。当运行随机模拟时，仅需要计算gpc系数。可以根据需要从存储器中提取必要的多项式基值。如果不确定性没有显着变化，则可以重新使用预先计算的多项式基。因此，与运行随机模拟相关联的计算成本可能比需要采样的传统方法(例如，蒙特卡罗)低几个数量级。图3示出了在模拟(诸如在操作158中执行的那些)期间的发动机起动的示例性输出。具体地，实线示出了根据方程式(6)计算的变速器输出扭矩的均值。每对虚线(诸如110和112)指示95％置信水平下的扭矩可变性，其是基于根据方程式(7)的方差计算的。
[0056]
在操作160处，评估操作158的输出。评估的一个参数是输出变化。在示出三个迭代的图3中，95％置信水平内的输出变化是峰值之间的差值。例如，第一次迭代的输出变化是曲线图110与曲线图112 之间的差值，其为200nm。在其他实施例中，当评估加速度的输出和变化时，gpc模拟可以生成车辆加速度。
[0057]
如上面所讨论的，车辆程序可以设定离合器必须满足的最大可允许输出扭矩可变性作为发动机重新起动质量要求的一致性度量。在操作162处，将发动机重新起动模拟的输出扭矩变化与程序阈值进行比较，以确定具有特定传递函数要求的离合器设计是否满足重新起动质量要求。例如，如果95％置信区间下的输出扭矩变化阈值是130nm，则具有200nm的输出变化的迭代1不会通过。换句话说，对于不一致的发动机重新起动质量，具有10nm的扭
矩传递函数可变性的迭代1中的离合器设计在95％置信度水平下导致200nm的输出扭矩变化。控制然后转到操作164，其中更新传递函数形状和可变性。
[0058]
例如，可以减小表示离合器控制增益的传递函数的斜率以使离合器行为对压力变化不那么敏感。离合器传递函数的可变性可以收紧预定量，以使离合器行为更加一致。
[0059]
然后在操作158处模拟更新的传递函数，然后在操作160处重新评估。例如，更新的传递函数可以是图3中所示的迭代2，其在曲线图114、116之间具有120nm的输出变化。在操作162处，再次将最新模拟的输出变化与阈值进行比较。这里，120nm的输出变化小于130nm的要求。因此，第二次迭代满足重新起动质量要求。如果车辆程序需要更紧密的输出扭矩变化，诸如50nm，则在操作164处调整离合器扭矩传递函数形状和可变性之后，过程移动到迭代3。
[0060]
一旦在操作162处满足发动机重新起动质量要求(诸如输出扭矩变化阈值)，所述方法就前进到操作166，其中最终确定离合器扭矩传递函数的形状和可变性要求。这些要求在早期车辆开发过程中作为离合器设计规范级联传递给部件工程师，使他们能够在将离合器硬件集成到车辆中时提供满足系统级性能的离合器硬件。也就是说，然后根据更新的离合器传递函数来配置离合器。所述配置可包括设计离合器以表现出离合器传递函数。所述设计可包括基于离合器传递函数来选择离合器摩擦材料，和/或修改凹槽设计。一旦设计了离合器，就可对其进行测试以确定其是否表现出期望的离合器传递函数。如果否，则可丢弃离合器设计并重新设计以满足离合器传递函数。
[0061]
图6示出了与方法150类似的替代方法200，不同之处在于使用高斯过程回归(gpr)来生成传递函数。为简洁起见，将仅解释操作202，因为其他步骤类似于方法150。在某些情况下，gpr可能比参数回归更好。
[0062]
参数回归方法可以假定函数的形状。例如，它将预定义的参数函数t＝θ0 θ1p拟合到一组离合器测试数据[(tn，pn)，n＝0，.....n]，其中t 是离合器扭矩，并且p是施加的压力。使用最小二乘法来确定参数θ0和θ1，以使rms(均方根)方差最小化。一旦识别出回归参数，就使用 t＝θ0 θ1p来计算给定压力的离合器扭矩，而rms方差表示扭矩不确定性。诸如t＝θ0 θ1p的参数表示适合于离合器行为遵循已知功能特性的那些应用。然而，当离合器偏离假定的行为时，它固有地限制了扭矩准确度。例如，t＝θ0 θ1p的线性表示不能捕获图2中所示的非线性滞后行为。当回归函数不能紧密地表示均值离合器行为时，其 rms方差也不是离合器扭矩不确定性的准确量度。例如，图3中所示的rms或误差条不足以覆盖样本数据点。与参数模型不同，非参数方法(诸如gpr)使用核函数k(.)将概率性表示拟合到一组离合器测试数据[(tn，pn)，n＝0，.....n]。因为不存在特定参数形式的假设，所以 gpr利用核函数来学习各种非线性行为，包括来自测试数据的滞后。一旦用测试数据完成回归训练过程，就使用gpr模型来计算给定压力值的离合器扭矩和对应的方差。与参数回归中的不确定性的单个 rms表示不同，这使得能够将扭矩不确定性表示为压力的函数。与参数回归(例如，线性回归)相比，gpr可能更能够学习数据中的非线性和滞后，并且提供对离合器扭矩可变性的概率性扭矩估计。
[0063]
现在转到操作202，使用方程式8考虑每个数据集(离合器扭矩) 上的噪声，其中tn＝t(pn)，n＝1...n和n是测试数据的总数。∈n是对于每个观察值独立的随机噪声tn和σ是噪声方差。p∈rq是输入向量(压力)。q是输入向量的总维数(在该示例中，有两个输
入：压力和压力的一阶导数)。是带噪声的离合器扭矩，并且被假定遵循高斯分布
[0064][0065]
为了根据压力估计离合器扭矩，可以将其转换为估计边际分布其可以表示为：
[0066][0067]
其中t＝(t1，...tn)
t
和注意，小写斜体p表示概率分布，而大写pn表示输入向量(压力及其导数)。协方差矩阵c如方程式10所示，其中k是核函数。pn是n
th
压力值，pm是m
th
压力值，β是表示噪声精度的超参数，并且δ
nm
是单位脉冲函数。
[0068]
c(pn，pm)＝k(pn，pm) β-1
δ
nm
ꢀꢀ
方程式10
[0069]
使用核函数的一个好处是其描述数据非线性的灵活性。因此，它是准确地对离合器扭矩进行建模的合适方法。方程式11中示出了核函数的示例。
[0070][0071]
可以通过最大化对数后验来利用基于梯度的方法来求解参数θk，k＝0，1，2，3：
[0072][0073][0074]
这里，是似然函数，是的转置向量，并且cn是由元素 c(pn，pm)组成的n乘n协方差矩阵。在给定新压力值的情况下用经学习的gpr模型估计离合器扭矩等效于找到条件(预测)分布其中(测试数据)。条件分布可以表示为具有均值m(p
n 1
)和方差σ2(p
n 1
)的高斯分布，其分别表示离合器扭矩和估计扭矩的可变性。估计的离合器扭矩由方程式14示出，并且离合器扭矩的可变性由方程式15示出。向量k由n＝1，...，n的k(xn，x
n 1
)组成， k
t
是k的转置向量，是cn的倒数，并且标量c0＝k(x
n 1
，x
n 1
) β-1
。图2示出了由gpr生成的示例性离合器传递函数(均值)122。
[0075][0076][0077]
然后，在操作202处确定的传递函数用于gpc模拟，以确定离合器是否满足如上所述的重新起动质量要求。在迭代期间调整均值 m(p
n 1
)和方差σ2(p
n 1
)，以确定满足目标发动机重新起动质量度量的离合器传递函数要求。
[0078]
本发明的方法唯一地耦合了gpr和/或gpc方法，以在没有车辆测试的情况下以统计方式评估湿式分离离合器的应用中的发动机重新起动质量时表示离合器传递函数形状和方差。所公开的方法通过有限数量的模拟来迭代地确定离合器扭矩形状和方差要求，而不是在蒙特卡罗等中运行数百万次确定性模拟。
[0079]
尽管上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所
有可能形式。在说明书中使用的词语是描述词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。如先前所述，各种实施例的特征可以组合以形成可能未明确描述或示出的本发明的另外的实施例。尽管各种实施例可能已经被描述为就一个或多个期望的特性而言提供优点或优于其他实施例或现有技术实现方式，但是本领域普通技术人员认识到，可以折衷一个或多个特征或特性以实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实现方式。这些属性可以包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、大小、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实施方式期望的实施例处在本公开的范围内，并且对于特定应用来说可能是期望的。
[0080]
根据本发明，一种配置被配置为将发动机选择性地联接到电机的分离离合器的方法包括：生成基线离合器传递函数，所述基线离合器传递函数具有与所述分离离合器相关联的对应的扭矩可变性规格，表示离合器扭矩容量与离合器压力之间的关系；基于所述基线离合器传递函数使用所述电机来模拟所述发动机的起动，以确定变速器输出轴扭矩的估计可变性；响应于所述变速器输出轴扭矩的所述估计可变性超过阈值，基于变速器输出轴扭矩的所述估计可变性与所述阈值之间的差值来减小所述基线离合器传递函数的斜率并收紧所述可变性规格，以生成第二离合器传递函数；基于所述第二离合器传递函数使用所述电机来模拟所述发动机的起动，以确定所述变速器输出轴扭矩的第二估计可变性；以及响应于所述变速器输出轴扭矩的所述第二估计可变性小于所述阈值，配置分离离合器以表现出所述第二离合器传递函数。
[0081]
在本发明的一个方面，所述模拟所述发动机的起动包括计算所述变速器输出轴扭矩的均值和所述变速器输出轴扭矩的方差。
[0082]
在本发明的一个方面，所述模拟所述发动机的起动还包括广义多项式混沌(gpc)模拟，其中所述均值是第一gpc系数，并且所述方差是所有其他gpc系数的平方和。
[0083]
在本发明的一个方面，使用高斯过程回归(gpr)生成所述基线离合器传递函数和所述离合器扭矩可变性规格。
[0084]
在本发明的一个方面，所述方法包括对所述分离离合器进行台架测试，包括向所述离合器施加压力并记录离合器扭矩容量数据。
[0085]
在本发明的一个方面，所述基线离合器传递函数和所述离合器扭矩可变性规格基于所述离合器扭矩容量数据。
[0086]
在本发明的一个方面，所述配置分离离合器包括基于所述第二离合器传递函数来选择离合器摩擦材料和离合器盘几何形状设计。
[0087]
根据本发明，一种产生分离离合器的方法包括：产生分离离合器，所述分离离合器被配置为选择性地连接发动机和电机，使得所述分离离合器表现出在使用所述电机进行的所述发动机的模拟起动期间导致小于预定阈值的变速器输出轴扭矩可变性的离合器传递函数。
[0088]
在本发明的一个方面，所述发动机的所述模拟起动包括计算所述变速器输出轴扭矩的均值和所述变速器输出轴扭矩的方差，并且其中所述变速器输出轴扭矩可变性基于所述均值和所述方差。
[0089]
在本发明的一个方面，所述模拟所述发动机的起动还包括广义多项式混沌(gpc)
模拟，其中所述均值是第一gpc系数，并且所述方差是其余gpc系数的平方和。
[0090]
在本发明的一个方面，所述离合器传递函数基于高斯过程回归 (gpr)。
[0091]
在本发明的一个方面，所述产生分离离合器还包括基于所述离合器传递函数来选择离合器摩擦材料。
[0092]
在本发明的一个方面，所述方法包括丢弃表现出在使用所述电机进行的所述发动机的模拟起动期间产生大于预定阈值的变速器输出轴扭矩可变性的离合器传递函数的分离离合器。
[0093]
根据本发明，一种配置被配置为将发动机选择性地联接到电机的分离离合器的方法包括：响应于发动机起动模拟，基于具有对应的离合器扭矩可变性规格的基线离合器传递函数，产生超过预定阈值的变速器输出轴扭矩可变性，基于所述输出轴扭矩的所述可变性与所述阈值之间的差值来减小所述基线离合器传递函数的斜率并收紧所述离合器扭矩可变性规格，以生成第二离合器传递函数；以及响应于基于所述第二离合器传递函数使用所述电机来模拟所述发动机的起动，以确定所述变速器输出轴扭矩的第二估计可变性；以及响应于基于产生小于所述预定阈值的另一个变速器输出轴扭矩可变性的第二离合器传递函数的另一个发动机起动模拟，配置分离离合器以表现出所述第二离合器传递函数。
[0094]
在本发明的一个方面，所述变速器输出轴扭矩可变性基于变速器输出轴扭矩的均值和方差。
[0095]
在本发明的一个方面，所述发动机起动模拟包括广义多项式混沌 (gpc)模拟，其中所述均值是第一gpc系数，并且所述方差是其余gpc 系数的平方和。
[0096]
在本发明的一个方面，所述基线离合器传递函数基于高斯过程回归(gpr)。
[0097]
在本发明的一个方面，所述离合器传递函数表示离合器扭矩容量与离合器压力之间的关系。
[0098]
在本发明的一个方面，所述配置分离离合器包括基于所述第二离合器传递函数来选择离合器摩擦材料。
[0099]
在本发明的一个方面，所述方法包括：响应于所述另一个变速器输出轴扭矩可变性超过所述预定阈值，基于所述另一个可变性与所述阈值之间的差值来减小所述第二离合器传递函数的斜率并收紧所述离合器扭矩可变性规格，以生成第三离合器传递函数；以及响应于基于所述第二离合器传递函数使用所述电机来模拟所述发动机的起动，以确定所述变速器输出轴扭矩的第二估计可变性；以及响应于基于产生小于所述预定阈值的又一个变速器输出轴扭矩可变性的第三离合器传递函数的又一个发动机起动模拟，配置分离离合器以表现出所述第三离合器传递函数。