CN1140427C - 估计离合器温度的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不需要温度传感器低成本地估计密切跟随实际离合器温度的离合器温度的设备。该设备采用根据检测的转速差和估计的转矩计算施加给驱动离合器的能量的方法和根据计算的能量估计离合器温度变化并且根据估计的离合器温度变化估计离合器温度的方法。

Description

估计离合器温度的设备
技术领域
本发明涉及估计诸如四轮驱动汽车中的转矩分配离合器或者左右主动轮之间的差动限制离合器之类传动离合器的温度的技术。
背景技术
四轮驱动汽车采用例如用于控制主动轮和从动轮之间的转矩分配的电控离合器。如果通过离合器传送的转矩较大并且持续较长的时间，则离合器将过热。为了解决过热问题，提供一种把正常离合器控制转换成保护离合器控制，从而松开离合器并降低离合器温度。当在低摩擦路面，例如沙质路面或积雪路面上驾驶时，安装在例如多用途运动车(SUV)中的轻小型四轮驱动***必须频繁使用离合器传输最大转矩。这种情况下，必须采用保护离合器控制以控制离合器的温度。
保护离合器控制需要离合器温度作为数据。离合器温度由例如附着在离合器上的温度传感器提供，或者根据转矩估计离合器温度。
发明内容
从温度传感器获得离合器温度的保持离合器控制必须在诸如电控离合器之类离合器上安装温度传感器。温度传感器必须能够承受离合器工作环境严酷的热和振动条件。另外，必须防止温度传感器损坏或者短路。这些必要性增大了保护离合器控制的费用。
根据转矩估计离合器温度的保护离合器控制也存在下述问题。当预定量值的转矩持续预定的时间时，启动保护离合器控制。在图1A中，在大于标准时段的从t0到t2的时段内转矩曲线I持续超过阈值。转矩曲线I的幅值较小，于是如图1B中所示，不产生超过离合器保护温度的热量。因此，转矩曲线I不需要保护离合器控制。但是，当超过阈值的转矩曲线I经过标准时段时，在t2启动保护离合器控制。这是多余的保护，于是离合器传输不足的转矩。
图1A的转矩曲线II也在从t0到t2的时段内超过阈值，于是，保护离合器控制同样在t2启动。转矩曲线II的幅值较大，于是如图1B中所示在t2之前，在t1产生超过离合器保护温度的热量。这是不充分的保护，即离合器保护启动太迟。
图2表示基于现有技术的虽然离合器的温度缓慢下降，但是当离合器的指示转矩值低于阈值时重置估计的离合器温度的保护离合器控制。当指示的转矩交替升高到大于阈值和下降到小于阈值时，由于离合器温度下降缓慢，因此估计的离合器温度严重偏离实际的离合器温度。这降低了估计的离合器温度的可靠性。
本发明的目的是通过提供一种用于密切跟随实际离合器温度估计离合器温度的设备解决这些问题。该设备不采用任何温度传感器，因此成本较低。
为了实现该目的，本发明的第一方面提供一种用于估计驱动离合器的温度的设备，包括滑动啮合在内的所述驱动离合器的啮合是可控制的。所述设备具有检测驱动离合器的输入轴和输出轴之间的转速差的离合器速度差检测器，估计通过驱动离合器传输的转矩的转矩估计器，根据检测的转速差和估计的转矩计算施加给驱动离合器的能量的能量计算器，根据计算的能量估计离合器温度变化并且根据估计的离合器温度变化估计离合器温度的温度估计器，以及确定计算的能量是否高于参考能量水平的确定装置。如果确定计算的能量等于或大于参考能量水平，则温度估计器使估计的离合器温度增大某一增量，如果确定计算的能量低于参考能量水平，则温度估计器使估计的离合器温度降低某一减量。
本发明的第二方面提供一种估计驱动离合器的温度的方法，包括滑动啮合在内的所述离合器的啮合是可控制的。该方法包括检测驱动离合器的输入轴和输出轴之间的转速差的操作，估计通过驱动离合器传输的转矩的操作，根据检测的转速差和估计的转矩计算施加给驱动离合器的能量的操作，根据计算的能量估计离合器温度变化并且根据估计的离合器温度变化估计离合器温度的操作，以及确定计算的能量是否高于参考能量水平的操作。如果确定计算的能量等于或大于参考能量水平，则离合器温度估计操作使估计的离合器温度增大某一增量，如果确定计算的能量低于参考能量水平，则离合器温度估计操作使估计的离合器温度降低某一减量。
附图说明
图1A和1B是表示根据现有技术启动保护离合器控制的条件的时间图；
图2表示指示的转矩值(图(a))和对应于指示的转矩值的实际和估计的离合器温度(图(b))。
图3表示采用根据本发明第一实施例的离合器温度估计设备的四轮驱动转矩分配控制***的示意图；
图4概略表示安装在图3的***中的电控离合器；
图5是表示图4的离合器的凸轮机构的透视图(a)和剖视图(b)；
图6是表示根据第一实施例由四轮驱动控制器(16)执行的离合器温度估计程序的流程图；
图7是表示根据第一实施例由四轮驱动控制器(16)执行的保护离合器控制的流程图；
图8A和8B表示了根据本发明的估计离合器温度和增量梯度及减量梯度，以及实际的离合器温度；
图9是根据第一实施例表示(a)输入能量，(b)增加/减小确定，(c)增加/减小计算，(d)温度估计和(e)离合器保护标记的时间图；
图10是表示根据本发明第二实施例由四轮驱动控制器执行的离合器温度估计程序的流程图；
图11概略表示了根据第二实施例当一个车轮被锁住，其它三个车轮空转时的四轮驱动汽车；
图12是表示根据本发明的第三实施例由四轮驱动控制器执行的保护离合器控制的流程图；
图13是表示根据第三实施例的保护离合器控制和正常离合器控制的恢复的时间图。
具体实施方式
下面将参考附图说明本发明的各个实施例。
实施例1
图3是表示采用根据本发明第一实施例的离合器温度估计设备的四轮驱动转矩分配控制***的示意图。该***包括发动机1、变速箱2、前差速器3、左右前驱动轴4和5、左右前轮6和7、传送装置8、传动轴9、电控离合器(传动离合器)10、后差速器11、左右后驱动轴12和13和左右后轮14和15。
这是一种基于FF(前置式发动机、前轮驱动)的汽车，其中发动机1产生转矩，所述转矩通过变速箱2被传送给前轮6和7。一部分转矩通过电控离合器10被传送给后轮14和15，以实现四轮驱动。当离合器10松开时前轮和后轮之间的转矩分配比例为100∶0(％)，以实现前轮驱动。当离合器10完全啮合时，该比例为50∶50(％)从而在前轮和后轮之间平均分配转矩。根据离合器10的啮合程度，相对于后轮的转矩分配比例在0％和50％之间连续变化。
电控离合器10由来自四轮驱动(4WD)控制器16的驱动电流控制。控制器16接收来自模式转换器17的模式转换信号，来自发动机速度传感器18的发动机转速信号，来自加速风门开度传感器19的加速风门开度信号，来自左前轮速度传感器20的左前轮速度信号，来自右前轮速度传感器21的右前轮速度信号，来自左后轮速度传感器22的左后轮速度信号和来自右后轮速度传感器23的右后轮速度信号。控制器16向离合器10的电磁螺线管24提供驱动电流，向指示器25提供显示指令，向发光/发声报警装置26提供报警指令。
图4概略表示了电控离合器10的结构，图5是表示离合器10中的凸轮机构的结构和操作的透视图。在图4和5中，电控离合器10包括螺线管24、输入轴27、输出轴28、机座29、电枢30、控制离合器31、控制凸轮32、主凸轮33、滚珠34、主离合器35和凸轮沟槽36。
输入轴27的一端与传动轴9相连，另一端固定到机座29上。输出轴28固定在后差速器11的输入齿轮上。
控制离合器31置于机座29和控制凸轮32之间。主离合器35置于机座29和输出轴28之间。控制凸轮32、主凸轮33和夹持在形成于凸轮32和33上的凸轮沟槽36中的滚珠34构成图5的凸轮机构。
下面说明电控离合器10的啮合操作。四轮驱动控制器16发出指令把电流传递给螺线管24。螺线管24产生磁场从而把电枢吸引到控制离合器31。控制离合器31产生摩擦转矩，所述摩擦转矩被传输给控制凸轮32。该摩擦转矩通过凸轮沟槽36和滚珠34被放大并被转换成轴转矩，从而向前推动主凸轮33。主凸轮33推动主离合器35，主离合器35产生与螺线管24的电流成正比的摩擦转矩。主离合器35产生的摩擦转矩作为驱动转矩通过输出轴28被传输给后差动器11。离合器温度估计
图6是表示根据本发明第一实施例由四轮驱动控制器16执行的离合器温度估计程序的流程图。
步骤40读取来自左前轮速度传感器20的左前轮速度VFL，来自右前轮速度传感器21的右前轮速度VFR，来自左后轮速度传感器22的左后轮速度VRL，来自右后轮速度传感器23的右后轮速度VRR和控制器16提供给螺线管24的驱动电流A。每隔20毫秒执行该读取步骤。
步骤41通过使离合器传输转矩TE乘以前后轮转速之间的前-后离合器速度差(转速差)ΔVω，计算采样时间内的单位输入能量或者输入能量比率En。根据基于驱动电流A的关系表达式TE＝f(A)计算离合器传输转矩TE[Nm]。速度差ΔVω是左右前轮速度的平均值和左右后轮速度的平均值之间的差值。单位输入能量En包括离合器10的热能产生比率。
步骤42把单位输入能量En的数值保存到诸如RAM之类的存储器中。
步骤43使计数值N加1，即N＝N+1。
步骤44检查计数值N是否等于或大于设定的计数值N0(例如，N0＝32)。如果步骤44的结果为否，则流程返回步骤40，如果为是，则流程前进到步骤45。
步骤45清除计数值N，即N＝0。
步骤46通过计算保存的单位输入能量值En的平均值计算输入能量比率E。如果N0＝32，则输入能量E是如图9中所示在640毫秒(＝20毫秒×32)的时段内保存的单位输入能量值Eni的平均值。即E＝(∑iEni)/N0(i＝1～32)。
步骤50根据左右后轮速度的平均值计算车速V。
步骤51检查车速V是否等于或大于估计极限速度V0。如果是，则步骤52把最后一次估计的离合器温度T1重置为初始温度T0，停止估计离合器温度，并且执行初始化。估计极限速度V0是允许离合器温度估计的上限车速。如果步骤51的结果为否，则执行步骤53。
步骤53检查输入能量E是否等于或大于增加/减小阈值(参考能量比率水平)E0。如果步骤53的结果为是，则执行步骤54-57的温度递增估计程序，如果为否，则执行步骤58-61的温度递减估计程序。增加/减小阈值E0是离合器10中的热产生和热辐射彼此几乎平衡，使离合器基本保持恒定温度的能量水平。增加/减小阈值E0是特定于离合器10的固定值。
步骤54通过求临时增量ΔT1up与最后一次估计的离合器温度T1之和，计算临时离合器温度T1z。在初始状态下T1被设置为T0。根据输入能量E相对于增加/减小阈值E0的余量ΔEup(＝E-E0)计算临时增量ΔT1up。
步骤55根据临时离合器温度T1z找出增量梯度Kup。更准确地说，如果临时离合器温度T1z在图8A和8B中所示的实际的驱动温度范围DT1内，则采用小于实际温度梯度的增量梯度Kup1(＜1)。如果临时离合器温度T1z在高负载温度范围DT2内，则采用大于实际温度梯度的增量梯度Kup2(＞1)。在图8B中，区段l0对应于梯度K0＝1。
步骤56计算增量ΔTup＝Kup·ΔT1up，这里Kup是在步骤55得到的增量梯度，ΔT1up是在步骤54中设定的临时梯度。
步骤57估计离合器温度T1n＝T1+ΔTup，这里T1是最后一次估计的离合器温度。下一次的估计离合器温度T1将被设置为目前的T1n值。
在步骤58中，热辐射是离合器10的热平衡中的主要因素。因此，步骤58通过从最后一次的估计离合器温度T1中减去临时减量ΔT1dn计算临时离合器温度T1z。在初始状态下T1＝T0。临时减量ΔT1dn以增加/减小阈值E0和输入能量E之间的能量差ΔEdn(＝E0-E)为基础。这里，能量差ΔEdn被设置为常数，于是临时减量ΔT1dn也是常数。
步骤59根据临时离合器温度T1z得到减量梯度Kdn。如果临时离合器温度T1z在图8A和8B中的实际驱动温度范围DT1中，则采用大于实际温度梯度的减量梯度Kdn1(＞1)。如果临时离合器温度T1z在高负载温度范围DT2中，则采用小于实际温度梯度的减量梯度Kdn2(＜1)。
步骤60根据在步骤59中规定的减量梯度Kdn和在步骤58中规定的临时减量ΔT1dn(常数)计算减量ΔTdn＝ΔKdn·ΔT1dn。
步骤61通过从最后一次估计的离合器温度T1中减去温度减量ΔTdn估计离合器温度T1n＝T1-ΔTdn。这些步骤和步骤54-56相似。保护离合器控制
图7是表示根据本发明第一实施例由四轮驱动控制器16执行的保护离合器控制程序的流程图。根据第一实施例每隔640毫秒执行该程序。
步骤69读取根据图6的流程图计算的本次估计离合器温度T1n。
步骤62检查T1n是否等于或大于离合器保护温度Tp。
如果T1n＜Tp，则步骤63检查本次的估计离合器温度T1n是否大于初始温度T0。如果T1n＞T0，则步骤64把本次的估计离合器温度T1n设置为最后一次的估计离合器温度T1并且执行步骤70。如果在步骤63中T1n≤T0，则步骤65把初始温度T0设置为最后一次的估计离合器温度T1，并且执行步骤70。
如果在步骤62中T1n≥Tp，则从步骤66执行离合器保护控制。
步骤66把驱动电流A置为零，即A＝0，从而松开电控离合器10。
步骤67打开发光/发声报警装置26把保护离合器控制模式通知驾驶员。
步骤68检查计时器TIM是否等于或大于规定的计时器数值TIM0(例如60秒)。当步骤62的结果为是时启动计时器TIM。在计时器TIM达到规定的计时器数值TIM0之前，继续步骤66和67的离合器保护控制。当计时器TIM达到规定的计时器数值TIM0时，步骤70把离合器10从松开状态转换到正常的离合器控制状态或者自动离合器控制状态。即，步骤70重新开始自动离合器控制(正常离合器控制)模式。离合器温度估计的基础
下面将说明在诸如沙质或积雪路面之类低摩擦路面上驾驶的情况。图6的步骤41根据前-后轮速度差ΔVω计算电控离合器10的输入和输出轴之间的转速差，根据驱动电流A估计离合器10的离合器传输转矩TE，并且通过把ΔVω乘以TE计算施加给离合器10的单位输入能量En。步骤46根据保存在存储器中的单位输入能量值En的平均值计算输入能量E。如图9(a)中所示，间隔20毫秒计算32单位输入能量值En，并且通过求Δt＝640毫秒时段的单位输入能量值En的平均值计算输入能量比率E，并且通过E×Δt计算该时段内的总输入能量。
图6的步骤53-61检查计算的输入能量E的量值并根据能量E的量值估计离合器温度增量或减量。根据估计的离合器温度增量或减量，步骤57-61计算本次的估计离合器温度。
这样，第一实施例在没有温度传感器的情况下低成本地估计离合器温度，所述离合器温度如实地跟随实际的离合器温度。根据输入能量的离合器温度估计
为了估计离合器温度，第一实施例采用离合器10的热平衡维持恒定的离合器温度时的增加/减小阈值(参考能量水平)E0。步骤53确定在图6的步骤40-46(输入能量计算装置)计算的输入能量E是否等于或大于参考能量水平E0。如果E≥E0，则步骤54-61(温度估计装置)计算增量ΔTup和最后一次的估计离合器温度T1之和，从而估计本次的离合器温度T1n。如果E＜E0，则温度估计装置从最后一次的估计离合器温度T1中减去减量ΔTdn，从而估计本次的离合器温度T1n。
参见图9(b)，如果输入能量E大于增加/减小阈值E0，则第一实施例增加最后一次的估计离合器温度T1，如果输入能量E小于增加/减小阈值E0，则第一实施例降低最后一次的估计离合器温度T1。这样，第一实施例比较输入能量E和增加/减小阈值E0，并根据比较结果估计离合器温度。
由于第一实施例通过比较输入能量E和特定于离合器10的温度特性的增加/减小阈值E0估计离合器温度，因此第一实施例不受热平衡的影响。离合器温度估计和温度梯度
如果临时离合器温度T1z在图8A和8B的实际驱动温度范围DT1中，则第一实施例采用小于实际温度梯度的增量梯度Kup1或者大于实际温度梯度的减量梯度Kdn1来估计离合器温度。如果临时离合器温度T1z在高负载温度范围DT2内，则第一实施例采用大于实际温度梯度的增量梯度Kup2或者小于实际温度梯度的减量梯度Kdn2来估计离合器温度。
参见图9(c)，图6的步骤55和56根据增量梯度Kup1或Kup2计算要添加到最后一次的估计离合器温度中的增量ΔTup。图6的步骤59和60根据减量梯度Kdn1或Kdn2计算将从最后一次的估计离合器温度中减去的减量ΔTdn。
在临时离合器温度T1z在高负载温度范围DT2内的情况下当汽车在沙质或积雪路面上行驶时，第一实施例根据大于实际温度梯度的增量梯度Kup2估计高离合器温度。另一方面，第一实施例采用小于实际温度梯度的减量梯度Kdn2抑制估计的离合器温度的下降。这样，当在极限条件下驱动电控离合器10时，第一实施例估计比实际温度更高的离合器温度，以确保保护离合器10。
在临时离合器温度T1z在实际驱动温度范围DT1内的情况下当汽车在正常路面上行驶时，第一实施例采用小于实际温度梯度的温度增量系数Kup1使估计的离合器温度从实际驱动温度范围DT1持续到高负载温度范围DT2。另一方面，第一实施例采用大于实际温度梯度的减量梯度Kdn1朝着正常的离合器控制水平快速降低估计的离合器温度。借助这些技术，第一实施例防止估计的离合器温度偏离实际的离合器温度，从而即使在实际的驱动温度范围DT1中也能正确地执行保护离合器控制。
在实际驱动温度范围DT1和高负载温度范围DT2中，第一实施例都能够根据驾驶现场正确估计离合器温度。离合器温度估计的终止
第一实施例规定估计极限速度V0。如果在图6的步骤51和52(估计终止装置)中车速V等于或大于估计极限速度V0，则在步骤53-61不估计任何离合器温度(T1n)，并且把最后一次的估计离合器温度T1重置为初始值T0。这可防止由持续温度估计引起的误码差累积并且提高离合器温度估计的准确性。离合器温度补偿
如果本次的估计离合器温度T1n等于或大于图7中的离合器保护温度Tp，则第一实施例执行保护离合器控制，从而通过松开离合器10规定的时间以降低电控离合器10的温度。
第一实施例根据相对离合器滑动(前-后转速差ΔVω和离合器传输转矩TE)计算施加给离合器10的输入能量比率E，根据输入能量E估计离合器温度变化并估计离合器温度T1n。就图2的现有技术来说，当指示的转矩值低于阈值时，估计的离合器温度就被重置为初始值。和现有技术不同，如图9(d)中所示，本发明的第一实施例根据输入能量比率E增大或减小最后一次的估计离合器温度T1。即，第一实施例估计正确地跟随实际离合器温度的离合器温度。
第一实施例在没有温度传感器的情况下低成本地估计基本跟随实际离合器温度的离合器温度。即使在突然改变行驶条件的环境中，第一实施例也能够控制离合器10的温度。当车辆在沙质或积雪路面上行驶，同时驱动离合器传输最大转矩的时候，第一实施例也能够确实地控制离合器10的温度。
如果输入能量比率E大于增加/减小阈值E0，则第一实施例估计增大的离合器温度，如果输入能量E小于增加/减小阈值E0，则第一实施例估计减小的离合器温度。这样，第一实施例总体掌握离合器10的能量平衡，检查输入能量比率E的量值并在不存在热流波动的影响的情况下估计离合器温度。
当车辆在沙质或积雪路面上行驶，同时临时离合器温度T1z在高负载温度范围DT2中时，第一实施例采用大于实际温度梯度的增量梯度Kup2来估计更高的离合器温度，或者使用小于实际温度梯度的减量梯度Kdn2来估计逐渐降低的温度。即，在恶劣的离合器工作条件下第一实施例估计比实际温度更恶劣的离合器温度以便确实保护电控离合器10。
当车辆在正常路面上行驶，同时临时离合器温度T1z在实际驱动温度范围DT1中，则第一实施例采用小于实际温度梯度的增量梯度Kup1使估计的离合器温度从实际驱动温度范围DT1到高负载温度范围DT2连续。另外，第一实施例采用大于实际温度梯度的减量梯度Kdn1估计朝着正常离合器控制水平快速下降的离合器温度。这可防止估计的离合器温度偏实际的离合器温度，确实控制实际驱动温度范围DT1中的离合器操作。
当车速V大于估计极限速度V0时，第一实施例终止离合器温度估计并且把最后一次的估计离合器温度T1重置为初始温度T0。这可防止连续温度估计中误差的累积，提高离合器温度估计的准确性。
电控离合器10是被安排成部分地把发动机转矩从前轮输送到后轮的驱动离合器。本次的估计离合器温度T1n被用于执行保护离合器控制以防止离合器10过热。在没有温度传感器的情况下，第一实施例低成本地估计跟随实际离合器温度的离合器温度。即使离合器10频繁传输最大转矩，第一实施例也可确实补偿离合器10的温度。
实施例2
下面说明根据本发明第二实施例的估计离合器温度的设备和方法。第二实施例采用和图3的第一实施例完全相同的结构。根据第二实施例，车速传感器20-23分别被布置在汽车的车轮上。左右前轮速度传感器20和21提供左右前轮速度VFL和VFR。左右后轮速度传感器22和23提供左右后轮速度VRL和VRR。第二实施例计算VFL和VFR的平均值及VRL和VRR的平均值，并且根据平均值计算电控离合器10的前-后轮速度差(旋转离合器速度差)ΔVω。第二实施例比较速度差ΔV和根据传感器20-23的检测极限规定的最小速度差ΔVmin，如果ΔVω≤ΔVmin，则把速度差ΔVω置零。
第二实施例采用和图3-5中所示的第一实施例完全相同的结构，于是省略对第二实施例的结构的详细说明和描述。离合器温度估计
图10是表示根据第二实施例由四轮驱动控制器16执行的离合器温度估计的流程图。
步骤40读取来自左前轮速度传感器20的左前轮速度VFL，来自右前轮速度传感器21的右前轮速度VFR，来自左后轮速度传感器22的左后轮速度VRL，来自右后轮速度传感器23的右后轮速度VRR和控制器16提供给螺线管24的驱动电流A。间隔20毫秒执行该读取步骤。
步骤71计算VFL和VFR的平均值以及VRL和VRR的平均值，并且根据平均值之间的差值计算电控离合器10的前-后轮速度差ΔV。
步骤72检查ΔVω是否大于根据轮速传感器20-23的检测极限规定的最小速度差ΔVmin。如果ΔVω＞ΔVmin，则执行步骤41。如果ΔVω≤ΔVmin，则执行步骤73。轮速传感器20-23均具有为2.7km/h的检测极限VL。这种情况下，ΔVmin＝VL/2＝1.35km/h。
步骤73设置ΔVω＝0并且前进到步骤41。步骤41通过使离合器传输转矩TE乘以ΔVω[rad/s]，计算单位输入能量En[J/s]。如果步骤73设定ΔVω＝0，则En＝TE·0＝0。根据驱动电流计算离合器传输转矩TE。
步骤42-46与图6的第一实施例的步骤42-46相同，因此不再进行说明。步骤74执行图6的步骤50-61以估计离合器温度T1n。输入能量计算
如果前-后轮速度差ΔVω大于最小速度差ΔVmin，则图10的流程图继续步骤40、71、72和41，照原样使用在步骤71中计算的ΔVω计算单位输入能量En。
如果ΔVω等于或小于ΔVmin，则图10的流程图继续步骤40、71、72、73和41，利用在步骤73中规定的ΔVω＝0计算单位输入能量En。
轮速传感器20＝23分别包括一个用于检测磁通量的传感器本体和一个与车轮一起旋转并且产生将被传感器本体检测的磁通量的传感器转子。传感器本体把检测的磁通量转换成正弦电压，把正弦电压转换成脉冲并对脉冲计数，根据脉冲计数值确定轮速。如果和车轮一起旋转的传感器转子的转速很慢，则由于检测时间被缩短，计数脉冲的数目降低。这导致使检测的轮速发生波动。轮速传感器20-23具有轮速传感器20-23能够无波动地检测的最小检测速度。如果实际的轮速低于最小检测速度，例如为零，则最小检测速度用作检测到的轮速。
如果如图11中所示，右前轮被锁住并且其它三个车轮空转，则实际的前-后轮速度差ΔVs为零，如下所示：
ΔVs＝(VFL+VFR)/2-(VRL+VRR)/2
    ＝(10+0)/2-(5+5)/2＝0        (1)
但是检测到锁住的右前轮具有为2.7km/h最小检测速度的速度。从而，前-后轮速度差ΔVm计算如下：
ΔVm＝(VFL+VFR)/2-(VRL+VRR)/2
    ＝(10+2.7)/2-(5+5)/2＝1.35    (2)
这样，通常检测前-后轮速度差ΔVm。虽然离合器10中不存在滑动但是仍然检测前-后轮速度差ΔV的另一实例是当汽车在不规则路面上行驶，从而振动汽车的驱动***的时候。
如果当离合器10中不存在任何实际滑动时检测速度差ΔVm，则根据输入能量比率E估计的离合器温度将下降，从而偏离实际的离合器温度。
为了解决该问题，如果ΔVω小于最小速度差ΔVmin，则第二实施例把用于计算输入能量比率E的转速差ΔVω置零。这可防止估计的离合器温度偏离实际的离合器温度，从而提高离合器温度估计的准确性。
实施例3
和如果估计的离合器温度T1n高于离合器保护温度Tp，则松开电控离合器10规定的一段时间，从而实现两轮驱动的第一实施例不同，如果T1n≥Tp，则第三实施例完全啮合离合器10，从而完全把离合器锁定到四轮驱动状态。如果T1n达到离合器极限温度Tc，则第三实施例松开离合器10实现两轮驱动。第三实施例的结构和第一实施例的结构完全相同，于是省略对第三实施例的结构的详细说明和描述。根据第三实施例由控制器16执行的输入能量和离合器温度估计程序和第一实施例的完全相同，于是不再对其进行说明。保护离合器控制
图12是表示根据本发明的第三实施例由四轮驱动控制器16执行的保护离合器控制的流程图。间隔640毫秒执行图12的流程。
步骤80读取由图6的过程计算的输入能量E和车速V。
步骤81检查车速V是否等于或大于估计极限速度V0。如果步骤81的结果为是，则步骤82把最后一次的估计离合器温度T1设置为初始温度T0，终止离合器温度估计，并且重置为初始状态。估计极限速度V0是允许离合器温度估计达到的最大车速。如果步骤81的结果为否，则执行步骤83。
步骤83类似于第一实施例(图6的步骤53-61)计算本次的估计离合器温度T1n。
步骤84检查T1n是否等于或大于离合器极限温度Tc。如果是则执行步骤94，如果否则执行步骤85。
步骤85检查T1n是否等于或大于离合器保护温度Tp。如果是则执行步骤88，如果否则执行步骤86。
步骤86检查T1n是否大于自动模式(正常离合器控制)温度TA。如果是则执行步骤89，如果否则执行步骤87。
步骤87检查T1n是否大于初始温度T0。如果是则执行步骤92。如果否则执行步骤91。
步骤88检查4WD转矩是否等于0。这里“4WD转矩”是通过电控离合器10传输的转矩。如果4WD转矩＝0，则离合器10被松开，不传输任何转矩。如果步骤88的结果为是，则执行步骤94，如果为否，则执行步骤93。
步骤89检查4WD转矩是否等于0。如果是则执行步骤94，如果否则执行步骤90。
步骤90检查4WD转矩是否被锁定，即离合器10是否被锁定在完全啮合状态。如果是则执行步骤93，如果否则执行步骤92。
在步骤87确定T1n≤T0之后，步骤91把最后一次的估计离合器温度T1重置为初始温度T0。
如果步骤90确定4WD转矩未被锁定，或者如果步骤87确定T1n＞T0，或者如果步骤91设定T1＝T0，则步骤92把4WD转矩设置成自动，从而根据四轮驱动控制规则，例如速度差自适应控制规则在正常的前-后轮转矩分配控制下，电控离合器10被易变地啮合，从而随着前-后轮速度差的增大而增大离合器10的啮合。
如果步骤88确定4WD转矩不为零，或者如果步骤90确定4WD转矩被锁定，则步骤93通过使驱动电流A达到最大锁定4WD转矩，从而完全啮合离合器10。
如果步骤84确定T1n≥Tc，或者如果步骤88或89确定4WD转矩＝0，则步骤94通过把驱动电流置零把4WD转矩设置为零，松开离合器10从而执行保护离合器控制。
步骤95打开发光/发声报警装置26，把保护离合器控制模式通知驾驶员。离合器温度补偿
下面将参考图12和13说明电控离合器10的温度补偿。
(1)T1≥Tc的情况
假定汽车以低于估计极限速度V0的车速V在沙漠路面上行驶并且在估计离合器温度中用到较大的增量梯度。在图13的t0和t1之间，图12的流程图沿着步骤80、81、83、84、85、96、87、91和92进行，其中步骤91把最后一次的估计离合器温度T1设置为初始温度T0，步骤92把4WD转矩设置为自动，以实现自动离合器控制(正常离合器控制)。
在图13的t1和t2之间，本次的估计离合器温度T1n朝着离合器保护温度Tp增大。在t1-t2的时间内，图12的流程图沿着步骤80、81、83、84、85、86、87和92进行，其中步骤92把4WD转矩设置为自动。
在图13的时间t2，估计的离合器温度T1n达到离合器保护温度Tp。随后，图12的流程图沿着步骤80、81、83、84和85进行。步骤85确定T1n≥Tp，并且执行步骤88。如果步骤88确定4WD转矩不等于0，则执行步骤93。步骤93把4WD转矩从自动改变为锁定。在图13的t2和t3之间，T1n≥Tp并且估计的离合器温度T1n达到离合器极限温度Tc。在t2-t3的时间内，图12的流程图沿着步骤80、81、83、84、85、88和93进行，保持锁定的4WD转矩。
锁定4WD转矩抑制输入能量和温度增加梯度。尽管如此，估计的离合器温度T1n仍然在图13的t3达到离合器极限温度Tc。随后，图12的流程图沿着步骤80、81、83和84进行。步骤84确定T1n≥Tc，步骤94把4WD转矩从锁定改变为零，并且步骤95打开发光/发声报警装置26。
在图3的t3和t4之间，T1n≥Tp，由于4WD转矩＝0(离合器10被松开)，估计的离合器温度T1n下降。在t3-t4的时间内，图12的流程图沿着步骤80、81、83、84、85、88、94和94进行，保持4WD转矩＝0并且打开发光/发声报警装置26。在图13的t4和t5之间，TA＜T1n＜Tp并且4WD转矩＝0，从而降低估计的离合器温度T1n。在t4-t5的时间内，图12的流程图沿着步骤80、81、83、84、85、86、89、94和95进行，保持4WD转矩＝0并且打开发光/发声报警装置26。
在图13的时间t5，估计的离合器温度T1n降低到自动模式温度TA。此时，图12的流程图沿着步骤80、81、83、84、85、86、87和92进行，其中步骤92把4WD转矩从零改变为自动，并且保持自动4WD转矩。
(2)Tp≤T1＜Tc的情况
在图13的t0和t2之间，4WD转矩是自动的。在t2，估计的离合器温度T1n达到离合器保护温度Tp，4WD转矩从自动被改变为锁定。这些和T1≥Tc情况中完全相同。
在图13的t2和t6之间，T1n≥Tp。在该时段内，图12的流程图沿着步骤80、81、83、84、85、88和93进行，保持4WD转矩被锁定。
锁定4WD转矩逐汽车降低离合器温度，并且在图13的t6，估计的离合器温度T1n降低到低于离合器保护温度Tp。此时，图12的流程图沿着步骤80、81、83、84、85、86、89和90进行。如果步骤90确定4WD转矩被锁定，则步骤93保持锁定的4WD转矩。
在图13的t7，估计的离合器温度T1n降低到自动模式温度TA。此时，图12的流程图沿着步骤80、81、83、84、85、86、87和92进行。步骤92把4WD转矩从锁定改变为自动，并且保持自动4WD转矩。离合器保护
第三实施例的保护离合器控制采用高于离合器保护温度Tp的离合器极限温度Tc。当估计的离合器温度T1n超过离合器保护温度Tp时，第三实施例通过锁定4WD转矩，即通过把电控离合器10锁定为完全啮合状态加强离合器啮合。当估计的离合器温度T1n增大到离合器极限温度Tc时，第三实施例松开离合器10，即使4WD转矩为零。
根据第一实施例，如果估计的离合器温度超过离合器保护温度Tp，则保护离合器控制松开离合器10。这种情况下，汽车处于图13的t2时的两轮驱动状态，以缩短实现较高驱动性能和转向稳定性的四轮驱动状态的距离和时间。
和第一实施例不同，如果估计的离合器温度T1n急剧增大到超过离合器保护温度Tp，则第三实施例增强离合器啮合。增强离合器啮合可降低前-后离合器速度差，并使估计的离合器温度T1n的温度增加梯度趋缓，从而在图13的t3启动保护离合器控制之前获得四轮驱动状态。
当估计的离合器温度T1n达到离合器极限温度Tc时，第三实施例执行保护离合器控制，类似于第一实施例松开离合器10。这可防止离合器10加热到超过离合器极限温度Tc。
锁定4WD转矩的第一保护离合器控制可抑制估计的离合器温度T1n的增大，防止估计的离合器温度T1n达到离合器极限温度Tc。如果估计的离合器温度T1n持续低于离合器极限温度Tc，则类似于图13的t2-t7时段保持四轮驱动状态。自动模式的恢复
第三实施例设置小于离合器保护温度Tp的自动模式温度TA。如果估计的离合器温度T1n超过离合器保护温度Tp，则第三实施例增强离合器啮合(图13中T1n＜Tc)。如果估计的离合器温度T1n达到离合器极限温度Tc，则第三实施例松开离合器10(图13中T1n≥Tc)。如果估计的离合器温度T1n降低到自动模式温度TA，则第三实施例把保护离合器控制模式改变为正常自动离合器控制模式。
如果正在执行保护离合器控制模式，并且如果离合器T1n降低到低于离合器保护温度Tp的自动模式温度TA，则第三实施例启动自动离合器控制模式。由于TA和Tp之间的差值的缘故，将不会很快恢复保护离合器控制模式，因此启动自动离合器控制模式的时机选择是恰当的。当估计的离合器温度T1n低于离合器保护温度Tp时，第三实施例获得自动离合器控制模式。其它实施例
任意第一到第三实施例的电控离合器10实现基于前轮驱动的前-后轮转矩分配。本发明也适用于实现基于后轮驱动的前-后轮转矩分配的电控离合器。本发明还适用于分别为前轮驱动***和后轮驱动***安排的电控离合器。本发明还适用于布置在左右驱动轮之间的电控差速限制离合器。
虽然任意第一到第三实施例的电控离合器10采用由电磁螺线管操纵的控制离合器和将被凸轮机构放大的转矩啮合的主离合器，不过本发明也适用于例如在日本未经审查的专利公开No.04-103433中公开的液压控制多盘离合器。
虽然如果车速大于估计极限速度，本发明终止离合器温度估计并恢复初始状态，但是本发明可采用在计时器计数设定的时间之后终止离合器温度估计并且恢复初始状态的计时器管理。
虽然第一到第三实施例采用固定的增加/减小阈值E0，但是本发明在促进热辐射的低温环境中可采用较高的增加/减小阈值。这样，本发明可采用根据由例如环境温度传感器提供的环境温度而变化的增加/减小阈值。另外，本发明可采用根据环境温度而变化的初始温度。
虽然第二实施例采用最小速度差ΔVmin，不过如果轮速低于轮速传感器的检测极限，则本发明也可把由附着在车轮上的车速传感器提供的轮速置为零，从而实现和第二实施例相同的效果。
按照35USC§119，本申请要求在2000年9月19日提交的日本专利申请No.2000-282896，在2001年1月30日提交的日本专利申请No.2001-21320和在2001年1月30日提交的日本专利申请No.2001-021321的优先权，上述日本专利申请的整个内容作为参考包含于此。虽然参考本发明的某些实施例说明了本发明，不过本发明并不局限于上述实施例。根据上述说明本领域的技术人员易于做出上述实施例的各种修改和变化。本发明的范围由下述权利要求限定。

Claims (12)

1、一种用于估计驱动离合器的温度的设备，包括滑动啮合在内的所述驱动离合器的啮合是可控制的，所述设备包括：
检测驱动离合器的输入轴和输出轴之间的转速差的离合器速度差检测器；
估计通过驱动离合器传输的转矩的转矩估计器；
根据检测的转速差和估计的转矩计算施加给驱动离合器的能量的能量计算器；
根据计算的能量估计离合器温度变化并且根据估计的离合器温度变化估计离合器温度的温度估计器；和
确定计算的能量是否等于或高于参考能量水平的确定单元，其中
如果确定计算的能量等于或大于参考能量水平，则温度估计器使估计的离合器温度增大某一增量，如果确定计算的能量低于参考能量水平，则温度估计器使估计的离合器温度降低某一减量。
2、按照权利要求1所述的设备，其中
参考能量水平对应于驱动离合器基本维持恒定温度的能量水平。
3、按照权利要求1所述的设备，其中
增量被设置为正比于计算的能量和参考能量水平之间的差值，减量被设置成预定的数值。
4、按照权利要求1所述的设备，还包括：
一个温度梯度设置器，如果估计的离合器温度在实际驱动温度范围内，则设置小于实际温度梯度的温度增量梯度和大于实际温度梯度的温度减量梯度，如果估计的离合器温度在高负载温度范围内，则设置大于实际温度梯度的温度增量梯度和小于实际温度梯度的温度减量梯度，设置的温度增量梯度被用于确定所述增量，设置的温度减量梯度被用于确定所述减量。
5、按照权利要求1所述的设备，还包括：
检测车速的车速检测器；和
估计终止器，其中：
如果检测的车速等于或大于参考速度，则估计终止器终止估计离合器温度的温度估计器，并且恢复初始状态。
6、按照权利要求1所述的设备，还包括：
离合器控制器，其中：
驱动离合器被安排成在前后轮之间分配发动机转矩，估计的离合器温度被用作启动保护离合器控制从而防止驱动离合器过热的数据；和
如果估计的离合器温度等于或高于离合器保护温度，则离合器控制器工作从而降低驱动离合器的温度。
7、按照权利要求6所述的设备，其中：
离合器控制器设置高于离合器保护温度的离合器极限温度；和
如果估计的离合器温度等于或高于离合器保护温度，则离合器控制器增强驱动离合器的啮合，如果估计的离合器温度等于或高于离合器极限温度，则离合器控制器松开驱动离合器。
8、按照权利要求7所述的设备，其中：
在估计的离合器温度达到离合器保护温度之前执行正常离合器控制，为正常离合器控制设置低于离合器保护温度的正常控制温度；和
所述设备还包括正常离合器控制恢复机构，如果估计的离合器温度等于或高于离合器保护温度，则所述设备增强驱动离合器的啮合，如果估计的离合器温度等于或高于离合器极限温度，则所述设备松开驱动离合器，并且如果估计的离合器温度等于或低于正常控制温度，则所述设备把保护离合器控制转换成正常离合器控制。
9、按照权利要求8所述的设备，其中：
离合器速度差检测器根据由左右前轮速度传感器提供的前轮速度的平均值和由左右后轮速度传感器提供的后轮速度的平均值之间的差值，检测驱动离合器的输入轴和输出轴之间的转速差；和
能量计算器比较检测的转速差和根据轮速传感器的检测极限设置的最小差值，如果检测的转速差高于最小差值，则根据检测的转速差计算施加给驱动离合器的能量，如果检测的转速差等于或低于最小差值，则通过把检测的转速差置零来计算施加给驱动离合器的能量。
10、一种估计驱动离合器的温度的方法，包括滑动啮合在内的所述离合器的啮合是可控制的，所述方法包括：
检测驱动离合器的输入轴和输出轴之间的转速差；
估计通过驱动离合器传输的转矩；
根据检测的转速差和估计的转矩计算施加给驱动离合器的能量；
根据计算的能量估计离合器温度变化并且根据估计的离合器温度变化估计离合器温度；
确定计算的能量是否高于参考能量水平，其中
如果确定计算的能量等于或大于参考能量水平，则离合器温度估计操作使估计的离合器温度增大某一增量，如果确定计算的能量低于参考能量水平，则离合器则温度估计操作使估计的离合器温度降低某一减量。
11、按照权利要求10所述的方法，其中
参考能量水平对应于驱动离合器基本维持恒定温度的能量水平。
12、按照权利要求10所述的方法，其中如果估计的离合器温度在实际驱动温度范围内，则离合器温度估计操作设置小于实际温度梯度的温度增量梯度和大于实际温度梯度的温度减量梯度，如果估计的离合器温度在高负载温度范围内，则离合器温度估计操作设置大于实际温度梯度的温度增量梯度和小于实际温度梯度的温度减量梯度，设置的温度增量梯度被用于确定所述增量，设置的温度减量梯度被用于确定所述减量。
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