CN102442305A - 混合动力车辆的离合器控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种混合动力车辆的离合器控制装置，包括：将被发动机驱动并与驱动轴连接的发动机轴和被引擎驱动的引擎轴相互接合的离合器，该离合器可将发动机轴和引擎轴相互释放；通过油压来控制离合器的液压单元；检测油温度的油温度检测单元；检测车辆的车辆速度的车辆速度检测单元；通过利用液压单元来控制离合器从而在引擎驱动模式和发动机驱动模式之间切换驱动模式的控制单元。在引擎驱动模式中发动机轴和引擎轴彼此接合并且混合动力车辆由引擎来驱动，在发动机驱动模式中发动机轴和引擎轴相互释放并且混合动力车辆由发动机驱动。当从引擎驱动模式切换到发动机驱动模式时，控制单元可基于油温度和车辆速度获得离合器的响应时间。

Description

混合动力车辆的离合器控制装置
技术领域
本发明涉及混合动力车辆的离合器控制装置。
背景技术
装备有引擎和发动机的混合动力车辆具有包括EV驱动模式、串联驱动模式和并联驱动模式的多种驱动模式。如图8至10所示，这种混合动力车辆包括将引擎31侧的引擎轴32与发动机33侧的发动机轴34接合或者从发动机轴34释放的离合器35，并且该混合动力车辆基于驱动模式将离合器35保持在接合状态/释放状态(参见，例如日本专利第3702897B号)。任何一个湿式(单盘/多盘)和干式(单盘/多盘)都可以用作离合器。以下，这两种均被引用为离合器。
此处，将参考图8至10描述每个驱动模式和离合器之间的关系。
在EV驱动模式中，如图8所示，通过驱动发动机33来驱动车辆30的轮胎36。在此情况下，引擎31停止，发电机37也停止发电，离合器35处于释放状态。
在串联驱动模式中，通过驱动引擎31使得发发电机37发电，并且通过使用发发电机37发的电和电池(未显示)充的电来驱动发动机33，以驱动车辆30的轮胎36，如图9所示。即使在此情况下，离合器35仍处于释放状态。
同时，在并联驱动模式中，通过驱动引擎31来驱动车辆30的轮胎36，离合器35处于接合状态。因此，引擎31的驱动力被传递至发动机轴34侧(驱动轴侧)，如图10所示。在并联驱动模式中，可通过驱动引擎31和发动机33来驱动车辆30的轮胎36。
如上所示，在发动机33被用作驱动力的EV驱动模式和串联驱动模式中，当离合器35被释放且引擎轴32和发动机轴34处于机械断开状态时，车辆30被驱动。相反地，在引擎31被用作驱动力的并联驱动模式中，当离合器35被接合且引擎轴32和发动机轴34被相互机械联接时，车辆30被驱动。
因此，当驱动模式从EV驱动模式或串联驱动模式切换到并联驱动模式时，已经被释放的离合器35会被接合，而当驱动模式从并联驱动模式切换到EV驱动模式或串联驱动模式时，已经被接合的离合器35会被释放。
当驱动模式从并联驱动模式切换到串联驱动模式时，通过释放已经被接合的离合器35，驱动力从引擎31转移到发动机33。在此情况下，使用离合器压力传感器(未显示)对离合器35进行操作，但是当离合器压力传感器故障时，将会无法确定离合器35的操作状态，从而导致二次故障。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种混合动力车辆的离合器控制装置，这种离合器控制装置即使是在离合器压力传感器发生故障时仍然能够防止在混合动力车辆的驱动模式转换时发生二次故障。
为了达到此目的，根据本发明，这里提供了一种混合动力车辆的离合器控制装置，该离合器控制装置包括：离合器，该离合器将被发动机驱动并与驱动轴连接的发动机轴和被引擎驱动的引擎轴相互接合，并且该离合器可将发动机轴和引擎轴相互释放；液压单元，该液压单元可通过油的油压来控制该离合器；油温度检测单元，该油温度检测单元检测油的油温度；车辆速度检测单元，该车辆速度检测单元检测混合动力车辆的车辆速度；和控制单元，该控制单元通过利用液压单元来控制该离合器从而在引擎驱动模式和发动机驱动模式之间切换驱动模式，在该引擎驱动模式中发动机轴和引擎轴彼此接合并且混合动力车辆由引擎来驱动，在该发动机驱动模式中发动机轴和引擎轴相互释放并且混合动力车辆由发动机驱动，当驱动模式从引擎驱动模式切换到发动机驱动模式时，该控制单元可基于油温度和车辆速度获得离合器的状态从接合状态变成释放状态的响应时间，在开始控制离合器以将发动机轴和引擎轴相互释放之后经过响应时间之后，确定离合器被释放，允许在发动机驱动模式中的控制。
该离合器控制装置可能进一步地包括：第一检测单元，该第一检测单元检测发动机轴的转数；和第二检测单元，该第二检测单元检测引擎轴的转数。在开始控制离合器已将发动机轴和引擎轴相互释放后经过响应时间之后，控制单元控制发动机以使得发动机轴以驱动所需的发动机轴的目标转数旋转，并且控制引擎以使得引擎轴以引擎轴的目标转数旋转，该引擎轴的目标转数与发动机轴的目标转数相差预定转数，当发动机轴的测得的转数与引擎轴的测得的转数之间的差值等于或大于预定转数时，控制单元可以确定离合器被释放，并且允许在发动机驱动模式中的控制。
当发动机轴的测得的转数和引擎轴的测得的转数之间的差值小于预定转数时，控制单元可确定离合器发生故障，并阻止在发动机驱动模式中的控制。
控制单元可以基于用于车辆速度的第一估计时间映射图获取用于车辆速度的第一估计时间，并且控制单元可以基于用于油温度的第二估计时间映射图获取用于油温度的第二估计时间。控制单元可以设定第一估计时间和第二估计时间中较大的那个作为响应时间。
附图说明
图1是根据本发明的具有混合动力车辆的离合器控制装置的车辆的结构示意图；
图2是说明液压控制阀的液压特性的图；
图3是说明液压控制阀的液压响应的图；
图4是说明在根据本发明的混合动力车辆的离合器控制装置中进行控制的流程图；
图5是在根据本发明的混合动力车辆的离合器控制装置中计算离合器释放时间的框图；
图6是说明在根据本发明的混合动力车辆的离合器控制装置中进行另一控制的流程图；
图7是说明图6所示流程图中的差异旋转控制(difference revolution control)的示意图；
图8是说明混合动力车辆中EV驱动模式的示意图；
图9是说明混合动力车辆中串联驱动模式的示意图；
图10是说明混合动力车辆中并联驱动模式的示意图。
具体实施方式
以下，将参考图1至7描述根据本发明的示例性实施例的混合动力车辆的离合器控制装置。
图1是根据本发明的具有混合动力车辆的离合器控制装置的车辆的结构示意图。图2是说明液压控制阀的液压特性的图表，图3是说明液压控制阀的液压响应的图表。图4和图5是说明在本发明的混合动力车辆的离合器控制装置中进行控制的图。图4是说明该控制的流程图；图5是计算离合器释放时间时的框图。
在根据本示例性实施例的混合动力车辆的离合器控制装置中，车辆10是使用引擎11和发动机15作为能量源的混合动力车辆，如图1所示。具体地，车辆10包括驱动车辆时用作发电的能量来源的引擎11，由引擎11驱动以发电的发电机12，为其充由发电机12发的电的高压电池13和发动机15，该发动机15通过换流器14接收来自发电机12和高压电池13的电，并且利用发电机12发的电和高压电池13中充的电之中至少其中一个以驱动车辆10。
发动机15驱动前轮18的驱动轴并通过变速箱(变速器)17(具体地，通过变速箱17内的差动器)与前轮18的驱动轴连接。同时，引擎11也通过变速箱17与前轮18连接，而当驱动前轮18的驱动轴时，通过安装在变速箱17中的离合器16(另外，通过变速箱17中的差动器)与前轮18连接。离合器16由液压控制阀(液压单元；未显示)如电磁阀来控制，具体地，相互接合/释放引擎11的引擎轴(参见下面即将描述的图7中的引擎轴25)和发动机15的发动机轴(参见下面即将描述的图7中的发动机轴26)。由于离合器16和变速箱17可能具有任何配置，因此这里将省略其详细描述。离合器16可与变速箱17分离，并且任何一个湿式(单盘/多盘)和干式(单盘/多盘)都可以用作离合器16。
在示例性实施例中，作为例子，发动机15被安装在前轮18侧，而驱动后轮19的发动机可能需要进一步地安装。在示例性实施例中，举例说明了其中引擎11被驱动并且由发电机12产生电从而将产生的电充进高压电池13中的混合动力车辆，也可使用其中高压电池13可由车辆外部的家用电源或快速充电器充电的插入式混合动力车辆。
车辆10包括控制引擎11的引擎电子控制单元(ECU)21、控制发电机12的发电机ECU 22和控制高压电池13、发动机15和变速箱17(离合器16)的EV-ECU(车辆集成控制器，控制单元)23。高压电池13通过管理高压电池13的电池管理单元(BMU)24与EV-ECU 23连接。BMU 24监视高压电池13的电压、电流、温度和充电状态(SOC)并基于温度和SOC计算可能的电池输出，并将电压、电流、温度和SOC通知给EV-ECU 23。
引擎ECU 21、发电机ECU 22和EV-ECU 23可通过使用例如控制器区域网络(CAN)相互发送和接收信息。在根据示例性实施例的离合器控制装置中，根据车辆速度和车辆10所需驱动力，并且通过执行下述离合器控制，EV-ECU 23控制离合器16以切换EV驱动、串联驱动和并联驱动，其中该EV驱动使用电池、该串联驱动使用电池和引擎的组合，并且该并联驱动使用引擎。
EV-ECU 23从车辆速度传感器(车辆速度检测单元，未显示)检测车辆10的车辆速度，并基于从油门踏板(未显示)检测到的油门开度获取所需的驱动力。EV-ECU从离合器16的油温度传感器(油温度检测单元，未显示)检测离合器16的离合器油的油温度，并分别地从多个独立的旋转传感器(发动机轴旋转检测单元和引擎轴旋转检测单元，未显示)检测引擎11的引擎轴(图7的引擎轴25)的转数和发动机15的发动机轴(图7的发动机轴26)的转数。
首先，参考图2和图3描述液压控制阀的液压特性和液压响应性。
控制离合器16的接合/释放的液压控制阀(电磁阀)具有与来自EV-ECU 23的控制电流大体成比例地单调增加的液压特性，如图2所示，并且EV-ECU 23通过根据液压特性控制控制电流来控制液压控制阀。
同时，由于在液压控制阀中产生有机械延迟时间，所以即使在提供给离合器16的液压压力的变化过程中也会产生延迟时间，并且即使在离合器16的响应过程中也会产生延迟时间。例如，当释放离合器16时，即使来自EV-ECU 23的控制电流从离合器接合控制电流变化为离合器释放控制电流，在提供给离合器16的液压压力的变化过程中也会产生延迟时间，因此，需要离合器释放时间Ta表示的响应时间，直到已被接合的离合器16被完全释放，如图3所示。因此，当预定响应时间被设定时，即使离合器压力传感器发生故障，也可避免发生二次故障。然而，由于离合器释放时间Ta取决于车辆速度和离合器的油温度，如下面将要描述的图5所示，所以仅通过设定预定响应时间并不能完全防止发生二次故障。
因此，在示例性实施例中，下面将要描述的离合器控制基于图4所示的流程图和图5所示的框图进行。在下文中将根据图4的流程图描述EV-ECU 23中的控制序列。
(步骤S1)
在EV-ECU 23中检查离合器释放标志是否是ON。当离合器释放标志是NO时，由于离合器16处于释放状态并且车辆处于EV驱动或串联驱动，因此会终止一系列控制序列，当离合器释放标志不是ON时，由于离合器16处于接合状态并且车辆处于并联驱动，因此过程会进行到步骤S2。
(步骤S2)
检查并联驱动是否终止。例如，当车辆10的车辆速度变成驱动模式从并联驱动变为EV驱动或串联驱动的速度时，并联驱动会被终止。当并联驱动被终止时，过程进行到步骤S3，当并联驱动未被终止时，一系列的控制序列会被终止。
(步骤S3)
离合器释放控制电流从EV-ECU 23流向液压控制阀，过程进行到步骤S4。
(步骤S4)
通过估计时间映射图(estimation time map)计算离合器释放时间Ta(响应时间)。
将参考图5描述离合器释放时间Ta的计算。关于离合器释放时间Ta，可通过第一计算单元B1中的车辆速度的估计时间映射图获得车辆速度d1的第一估计时间T1，可通过第二计算单元B2中的油温度的估计时间映射图获得离合器16的油温度d2的第二估计时间T2，第一估计时间T1和第二估计时间T2中较大的一个被设置成为第三计算单元B3中的离合器释放时间Ta，如图5所示。
车辆速度的估计时间易于与车辆速度的增加成反比地减少，直到达到预定车辆速度，并且易于在预定车辆速度之后保持恒定，如第一计算单元B1的映射图中所示。同时，油温度的估计时间易于与油温度的升高大体成反比地减少，直到达到预定油温度，并且在预定油温度之后易于与油温度的升高大体成比例地增大，如图第二计算单元B2的映射图中所示。
如上所述，离合器释放时间Ta可通过车辆10的车辆速度和离合器16的油温度获得，计算离合器释放时间Ta之后，过程进行到步骤S5。
(步骤S5)
直到离合器释放控制电流开始流动后的流逝时间T超过计算的离合器释放时间Ta，过程才会准备好。流逝时间T超过离合器释放时间Ta之后，过程进行到步骤S6。
(步骤S6)
在EV-ECU 23中，离合器释放标志是ON。因此，后继控制，即EV驱动和串联驱动中的控制被允许和执行。
如上所述，在示例性实施例中，可从车辆10的车辆速度和离合器16的油温度获得离合器释放时间Ta，经过获得的离合器释放时间Ta之后，即经过被接合的离合器16被完全释放的时间之后，后继控制会被允许以使得即使离合器压力传感器发生故障，也可防止发生二次故障。
(第二示例性实施例)
图6和图7是说明根据本发明的混合动力车辆的离合器控制装置中的另一控制的示意图。图6是说明该控制的流程图，图7是说明差异旋转控制的图。
在本示意性实施例中，基于图6所示的流程图和图7所示的示意图来进行以下所述的离合器控制。然而，根据第二示例性实施例的混合动力车辆的离合器控制装置可能具有与图1所示的根据第一示例性实施例的混合动力车辆的离合器控制装置相同的构造。图6的流程图与根据第一示例性实施例的图4的流程图相同，除了步骤SP1到SP3的控制序列被插入到步骤S5和S6之间。因此，这里省略或简化了重复的描述。
在下文中，将根据图6的流程图描述EV-ECU 23中的控制序列。
(步骤S1)
在EV-ECU 23中，检查离合器释放标志是否为ON。当离合器释放标志是ON时，一系列的控制序列会被终止，当离合器释放标志不是ON时，过程会进行到步骤S2。
(步骤S2)
检查并联驱动是否被终止。当并联驱动被终止时，过程进行到步骤S3，当并联驱动未被终止时，一系列的控制序列会被终止。
(步骤S3)
离合器释放控制电流从EV-ECU 23流向液压控制阀，过程进行到步骤S4。
(步骤S4)
可使用估计时间映射图计算离合器释放时间Ta，计算之后，过程进行到步骤S5。
(步骤S5)
流逝时间T超过离合器释放时间Ta，这之后，过程进行到步骤SP1。离合器释放时间Ta可能会被提供以获得下一步骤SP1中的差异旋转控制的开始时刻。
(步骤SP1)
流逝时间T超过离合器释放时间Ta之后，为了检查发动机轴和引擎轴是否机械断开会进行差速旋转控制。下面将参考图7描述差速旋转控制。在差速旋转控制中，当通过控制发动机15使得发动机轴26以驱动所需的发动机轴的目标转数Nmt(rpm)旋转时，可通过控制引擎11使得引擎轴25以与发动机轴的目标转数Nmt相差特定转数(例如，100rmp)的引擎轴的目标转数Net(rpm)旋转。引擎轴的目标转数Net被设定成通过从发动机轴的目标转圈Nmt中减去差值转数Na[rpm]来获得，这样引擎轴的目标转数Net不同于发动机轴的目标转数Nmt。把离合器16发生故障的情况考虑进去，为了防止车辆10快速加速，设定在差速旋转控制中的引擎轴的目标转数Net可以被设定为减速一方。因此，满足了等式[引擎轴的目标转数Net＝发动机轴的目标转数Nmt-差值转数Na]。
(步骤SP2)
在上述差速旋转控制过程中，当使用旋转传感器分别检测引擎轴25的转数和发动机轴26的转数时，会检查检测到的引擎轴的转数Ne和检测到的发动机轴的转数Nm是否满足下面的等式1。当检测到的引擎轴的转数Ne和检测到的发动机轴的转数Nm满足下面的等式1时，过程进行到步骤S6，当检测到的引擎轴的转数Ne和检测到的发动机轴的转数Nm不满足等式1时，过程进行到步骤SP3。
|发动机轴的转数Nm-引擎轴的转数Ne|≥转数差值Na……等式1
(步骤S6)
当离合器16未发生故障，并且离合器16被完全释放时，发动机轴的转数Nm等于发动机轴的目标转数Nmt，并且引擎轴的转数Ne等于引擎轴的目标转数Net，因此，发动机轴的转数Nm和引擎轴的转数Net满足等式1。因此，满足等式1时，可以确认离合器16被释放，这样EV-ECU 23中的离合器释放标志是ON。因此，后继控制，即EV驱动和串联驱动中的控制会被允许和执行。
同时，若离合器16由于离合器16故障(例如，固定)而处于接合状态，那么发动机轴的转数Nm不等于发动机轴的目标转数Nmt，引擎轴的转数Ne也不等于引擎轴的目标转数Net。并且，发动机轴的转数Nm和引擎轴的转数Ne会相互同步，这样使得发动机轴的转数Nm和引擎轴的转数Ne不能满足等式1。因此，当不满足等式1时，可以确定的是离合器16处于属于故障状态的接合状态(或者半离合)，EV-ECU 23中的离合器释放标志不是ON。因此，通过避免后继控制，即EV驱动和串联驱动中的控制，可防止发生二次故障。
如上所述，在示例性实施例中，离合器释放时间Ta可从车辆10的车辆速度和离合器16的油温度中获得，获得的离合器释放时间Ta流逝后，进行差异旋转控制并确定离合器16是否发生故障。由于是基于确定结果确定是否允许或拒绝后继控制，因此即使离合器压力传感器发生故障，也可避免发生二次故障。并且，由于确定了离合器16的故障，因此也可基于确定结果通知离合器16发生故障。
本发明适合用于混合动力车辆。

Claims (4)

1.一种混合动力车辆的离合器控制装置，其特征在于，所述离合器控制装置包括：
离合器，所述离合器将被发动机驱动并与驱动轴连接的发动机轴和被引擎驱动的引擎轴相互接合，所述离合器释放所述发动机轴和所述引擎轴彼此的接合；
液压单元，所述液压单元通过油的油压来控制所述离合器；
油温度检测单元，所述油温度检测单元检测所述油的油温度；
车辆速度检测单元，所述车辆速度检测单元检测所述混合动力车辆的车辆速度；和
控制单元，所述控制单元通过利用所述液压单元来控制所述离合器从而在引擎驱动模式和发动机驱动模式之间切换驱动模式；在所述引擎驱动模式中，所述发动机轴和所述引擎轴彼此接合并且所述混合动力车辆由所述引擎来驱动；在所述发动机驱动模式中，所述发动机轴和所述引擎轴释放彼此的接合并且所述混合动力车辆由所述发动机驱动；当所述驱动模式从所述引擎驱动模式切换到所述发动机驱动模式时，所述控制单元基于所述油温度和所述车辆速度来获得所述离合器的状态从接合状态变成释放状态的响应时间，在开始控制所述离合器以释放所述发动机轴和所述引擎轴彼此接合之后经过所述响应时间之后，确定所述离合器被释放，并且允许在所述发动机驱动模式中的控制。
2.权利要求1中所述的离合器控制装置，其特征在于，所述离合器控制装置进一步包括：
第一检测单元，所述第一检测单元检测所述发动机轴的转数；和
第二检测单元，所述第二检测单元检测所述引擎轴的转数；其中，
在开始控制所述离合器以释放所述发动机轴和所述引擎轴彼此接合之后经过所述响应时间之后，所述控制单元控制所述发动机以使得所述发动机轴以驱动所需的所述发动机轴的目标转数旋转，并且控制所述引擎以使得所述引擎轴以所述引擎轴的目标转数旋转，该引擎轴的目标转数与所述发动机轴的目标转数相差预定转数；并且
当所述发动机轴的所述检测的转数和所述引擎轴的所述检测的转数之间的差值等于或大于所述预定转数时，所述控制单元确定所述离合器被释放，并且允许在所述发动机驱动模式中的所述控制。
3.权利要求2中所述的离合器控制装置，其特征在于，其中，当所述发动机轴的所述检测的转数和所述引擎轴的所述检测的转数之间的差值小于所述预定转数时，所述控制单元确定所述离合器发生故障，并阻止在所述发动机驱动模式中的控制。
4.如权利要求1所述的离合器控制装置，其特征在于，其中
所述控制单元基于用于所述车辆速度的第一估计时间映射图获取用于车辆速度的第一估计时间，
所述控制单元基于用于所述油温度的第二估计时间映射图获取用于油温度的第二估计时间；并且
所述控制单元将所述第一估计时间和所述第二估计时间中较大的那个设定为所述响应时间。
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