CN103818230A - 单轴并联式混合动力汽车的amt离合器控制系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种单轴并联式混合动力汽车的AMT离合器控制系统及控制方法，其针对混合动力大客车上特有的结构所提出的AMT离合器控制方法及系统，充分利用发动机和电机在离合器结合过程中的调速功能，在保证舒适性的同时缩短了换挡时间，减少了离合器因滑膜所造成的磨损，进而提高了离合器的使用寿命，有效的化解了冲击度与滑膜功两者之间的矛盾。同时，本发明能够很大程度的减少换挡过程给人带来的冲击，提高乘坐人员的舒适性。
Description
技术领域
本发明涉及一种AMT离合器控制系统及方法，具体的说是一种单轴并联式混合动力汽车的AMT离合器控制系统及方法，属于混合动力汽车领域。
背景技术
电控机械式自动变速器（AMT）是在传统的手动齿轮式变速器基础上改进而来的；它揉合了 AT（自动） 和 MT（手动）两者优点的机电液一体化自动变速器；AMT既具有液力自动变速器自动变速的优点，又保留了原手动变速器齿轮传动的效率高、成本低、结构简单、易制造的长处。它揉合了二者优点，是非常适合我国国情的机电液一体化自动变速器。它是在现生产的机械变速器上进行改造的，保留了绝大部分原总成部件，只改变其中手动操作系统的换档杆部分，生产继承性好，改造的投入费用少，非常容易被生产厂家接受。它的缺点是非动力换档，这可以通过电控软件方面来得到一定弥补。在几种自动变速器中，AMT的性价比最高。
目前，机械式自动变速器AMT的关键技术之一就是离合器控制，大部分装有AMT的汽车中在换挡时都存在一定的冲击，影响驾驶员及乘车人员的舒适感，特别是将AMT装在混合动力大客车上时，这种冲击感尤为强烈，因而导致离合器的使用寿命较短。
此外，离合器结合过程中产生的冲击度与滑膜功是评价离合器结合效果好坏的指标，而这两者又是相互矛盾的。离合器结合过快，产生滑膜功较少，但冲击大；离合器结合过慢，不会产生较大的冲击，但是滑膜功过多，影响离合器的寿命。如何兼顾这两者之间的关系一直是离合器控制的难题。
发明内容
本发明的目的在于：为解决以上技术问题，提出一种单轴并联式混合动力汽车的AMT离合器控制系统及方法，在换挡过程前后利用发动机调速和电机调速来配合控制离合器，以解决换挡时冲击较大且离合器使用寿命短的问题。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种单轴并联式混合动力汽车的AMT离合器控制方法，包括以下步骤：
Ⅰ、检测混合动力汽车换挡标志位，经整车控制器HCU控制离合器分离并实时判断离合器的分离状态，仅当离合器分离成功后执行下一步；Ⅱ、变速箱在整车控制器HCU的控制下改变挡位至目标挡位；同时整车控制器HCU将目标挡位对应的发动机转速发送至发动机电控单元ECU，发动机电控单元ECU控制发动机转速的变化并记录发动机转速与变速箱输入轴转速，当发动机转速与变速箱输入轴转速的转速差绝对值小于设定值时，发动机达到目标挡位对应的转速，挡位切换成功并执行下一步；Ⅲ、离合器在整车控制器HCU的控制下进行结合，并当发动机转速与变速箱输入轴转速的转速差绝对值小于设定值时，判断离合器结合成功。
本发明进一步限定的技术方案是：
前述的单轴并联式混合动力汽车的AMT离合器控制方法，所述在电池SOC值大于设定值SOCset时，将电机设为调速模式，且电机的目标转速为发动机当前的实际转速。
一种单轴并联式混合动力汽车的AMT离合器控制系统，所述混合动力汽车的AMT离合器控制系统包括整车控制器HCU及：
输入模块，包括选换挡控制单元模块、离合器位置获取模块、发动机转速获取模块、电机转速获取模块及电池荷电状态获取模块，为离合器的控制提供当前的挡位变化状态、离合器的当前位置、发动机及电机的转速、电池SOC值；
控制模块用于根据离合器的状态进行逻辑判断，发出相应的控制指令；
输出模块，包括选换挡执行机构模块、离合器执行机构模块、请求发动机转速模块及请求电机转速模块：根据控制模块及选换挡控制单元模块发出的指令，得到目标挡位、离合器目标位置、发动机目标转速和电机目标转速，并各自执行相应动作。
前述的单轴并联式混合动力汽车的AMT离合器控制系统，所述整车控制器HCU通过CAN总线通信连接发动机控制器ECU、电机控制器MCU、电池管理系统BMS。
前述的单轴并联式混合动力汽车的AMT离合器控制系统，所述整车控制器HCU与离合器及AMT变速箱通过信号线通信连接。
本发明的有益效果是：
本发明针对混合动力大客车上特有的结构所提出的AMT离合器控制方法及系统，充分利用发动机和电机在离合器结合过程中的调速功能，在保证舒适性的同时缩短了换挡时间，减少了离合器因滑膜所造成的磨损，进而提高了离合器的使用寿命，有效的化解了冲击度与滑膜功两者之间的矛盾。同时，本发明能够很大程度的减少换挡过程给人带来的冲击，提高乘坐人员的舒适性。
附图说明
图1为本发明的动力传动系统结构示意图；
图2为本发明的AMT离合器控制系统优选实施例的结构示意图；
图3为本发明的AMT离合器控制方法优选实施例的流程示意图。
具体实施方式
本实施例是一种单轴并联式混合动力汽车的AMT离合器控制系统及方法，其动力传动系统结构如图1所示，主要动力传递路线依次为发动机、离合器、永磁同步电机、AMT变速箱、传动轴至车轮；整车控制器HCU控制各个机构的协调工作，发动机和永磁同步电机有各自对应的发动机控制器ECU和电机控制器MCU,由于混合动力大客车上增加了电池这一动力源，因此其对应有相应的电池管理系统BMS，可以时时检测电池的荷电状态。发动机控制器ECU、电机控制器MCU和电池管理系统BMS都是通过CAN总线与整车控制器HCU进行通信的。离合器和自动变速箱AMT与整车控制器HCU之间是通过信号线进行通信的。
图2示出了本发明混合动力大客车的AMT离合器控制系统，设于整车控制器HCU中，主要分为三个模块：输入模块、控制模块和输出模块。这三个模块合在一起共同实现了离合器的完美结合。
其中，输入模块包括选换挡控制单元、离合器位置获取模块、发动机转速获取模块、电机转速获取模块以及电池荷电状态获取模块。输入模块为离合器的控制提供当前的挡位变化情况、离合器的当前位置、发动机转速、电机转速以及电池SOC值，这些值分别是从自动变速箱、离合器、发动机控制器ECU、电机控制器MCU和电池管理系统BMS中获取的，它们在离合器的分离与结合过程中起着重要的作用。控制模块即离合器的控制单元，根据输入模块所提供的数据，再结合离合器控制方法的系统流程图进行逻辑判断，发出相应的指令。输出模块包括选换挡执行机构、离合器执行机构、请求发动机转速和请求电机转速。根据选换挡控制单元发出的指令，通过选换挡执行机构完成换挡动作，进一步再根据离合器控制单元，得到离合器目标位置、发动机目标转速和电机目标转速，通过请求发动机转速和请求电机转速，来减小两者之间的转速差，同时通过离合器执行机构实现离合器的平顺结合。
图3所示为本发明混合动力大客车的AMT离合器控制方法优选实施例的流程示意图,结合图2所示的离合器控制系统会对离合器控制的整个流程和方法有更深刻的了解。
本发明是针对换挡前后对离合器进行控制，所以该控制程序首先要检测混合动力大客车的换挡标志位，即是否有换挡请求，这个信号主要是由AMT选换挡控制单元发出。若整车控制器HCU判断出有换挡请求，无论是升挡还是降挡，整车控制器HCU都会发出指令给离合器的执行机构使其分离离合器，直到离合器分离成功。
离合器分离成功之后，改变挡位和发动机调速同时进行。整车控制器HCU发出指令给选换挡执行机构，使其改变挡位至目标挡位直到挡位改变成功；发动机由于负载减小转速会上升，整车控制器HCU通过CAN总线将目标挡位对应的发动机转速发送给发动机电控单元ECU，ECU控制发动机的转速向目标转速变化，并时刻记录发动机转速和变速箱输入轴转速，直到两者的转速差绝对值小于设定值发动机停止调速进入下一步，否则发动机会一直处于调速状态。
挡位改变成功后，离合器在整车控制器HCU的控制下进行结合，此时仍需判断发动机转速和变速箱输入轴的转速差是否小于设定值，如果差值小于设定值，停止电机调速和发动机调速，只进行结合离合器的动作，直到离合器结合成功，否则继续进行离合器的结合以及电机调速。
在电池SOC值大于设定值SOCset时，即电量充足时可以将电机设为调速模式，电池的SOC值是通过电池核电状态获取模块从BMS中得到的，这有助于保护电池的寿命。
综上，通过整车控制器HCU中的离合器控制单元与其他控制器以及离合器执行机构、选换挡执行机构的配合工作，可以减缓换挡时给人带来的冲击，同时又缩短了换挡时间，从而减少了离合器的磨损，有效提高了离合器的寿命。本发明的创新点在于增加了电机调速的过程，电机在电池电量充足的作用下充分发挥作用，为离合器的结合提供了更好的控制方法。
从技术角度来看，本发明是在原来AMT的离合器控制系统的基础上发展而来的，由于动力源的增加在离合器控制上作了改进，使得电机也能充分发挥其优势，具有很大程度上的可行性。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种单轴并联式混合动力汽车的AMT离合器控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
Ⅰ、检测混合动力汽车换挡标志位，经整车控制器HCU控制离合器分离并实时判断离合器的分离状态，仅当离合器分离成功后执行下一步；
Ⅱ、变速箱在整车控制器HCU的控制下改变挡位至目标挡位；同时整车控制器HCU将目标挡位对应的发动机转速发送至发动机电控单元ECU，发动机电控单元ECU控制发动机转速的变化并记录发动机转速与变速箱输入轴转速，当发动机转速与变速箱输入轴转速的转速差绝对值小于设定值时，发动机达到目标挡位对应的转速，挡位切换成功并执行下一步；
Ⅲ、离合器在整车控制器HCU的控制下进行结合，并当发动机转速与变速箱输入轴转速的转速差绝对值小于设定值时，判断离合器结合成功。
2.根据权利要求1所述的单轴并联式混合动力汽车的AMT离合器控制方法，其特征在于：在电池SOC值大于设定值SOCset时，将电机设为调速模式，且电机的目标转速为发动机当前的实际转速。
3.一种单轴并联式混合动力汽车的AMT离合器控制系统，其特征在于：所述混合动力汽车的AMT离合器控制系统包括整车控制器HCU及：
输入模块，包括选换挡控制单元模块、离合器位置获取模块、发动机转速获取模块、电机转速获取模块及电池荷电状态获取模块，为离合器的控制提供当前的挡位变化状态、离合器的当前位置、发动机及电机的转速、电池SOC值；
控制模块用于根据离合器的状态进行逻辑判断，发出相应的控制指令；
输出模块，包括选换挡执行机构模块、离合器执行机构模块、请求发动机转速模块及请求电机转速模块：根据控制模块及选换挡控制单元模块发出的指令，得到目标挡位、离合器目标位置、发动机目标转速和电机目标转速，并各自执行相应动作。
4.根据权利要求3所述的一种单轴并联式混合动力汽车的AMT离合器控制系统，其特征在于：所述AMT离合器控制系统的动力机构传递顺序依次为发动机、离合器、永磁同步电机、AMT变速箱、传动轴至车轮；所述发动机对应有发动机控制器ECU，永磁同步电机对应有电机控制器MCU，电池组对应有电池管理系统BMS，分别协调受控于整车控制器HCU。
5.根据权利要求4所述的一种单轴并联式混合动力汽车的AMT离合器控制系统，其特征在于：所述整车控制器HCU通过CAN总线通信连接发动机控制器ECU、电机控制器MCU、电池管理系统BMS。
6.根据权利要求4所述的一种单轴并联式混合动力汽车的AMT离合器控制系统，其特征在于：所述整车控制器HCU与离合器及AMT变速箱通过信号线通信连接。
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