CN103832428B - 控制混合动力车的引擎离合器传递扭矩的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种控制混合动力车的引擎离合器传递扭矩的系统和方法。该系统包括：引擎离合器，被配置为控制引擎与电动机之间的动力传动；集成启动发电机（ISG），被配置为启动引擎或按照引擎的输出来产生电力；传动装置，被配置为改变施加于车轮的动力；以及控制器，被配置为在预定条件下控制引擎、电动机、集成启动发电机以及引擎离合器并且在预定条件下检测它们的状态，其中，在学习引擎离合器传递扭矩的同时，控制器操作并控制集成启动发电机以便在怠速的变化超出预定值时使引擎维持怠速。

Description

控制混合动力车的引擎离合器传递扭矩的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2012年11月23日提交至韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2012-0133817号的优先权，通过引用将其全部内容结合在此。
技术领域
本公开涉及一种用于控制混合动力车的引擎离合器传递扭矩的系统和方法。更具体地，本公开涉及一种系统和方法，其维持预定转速（诸如怠速）的引擎转速进而控制集成启动发电机的操作，使得当习得引擎离合器传递扭矩时，集成启动发电机可根据引擎离合器的液压产生引擎离合器传递扭矩，以便不发生引擎轰鸣并降低噪音、振动和声振粗糙度。
背景技术
混合动力车通过使用来自内燃机的动力和来自电池的动力运行。具体地，混合动力车被设计成有效结合并且使用内燃机和电动机的动力。
例如，如图1所示，混合动力车包括：引擎10、电动机20、引擎离合器30、传动装置40、差速齿轮单元50、电池60、集成启动发电机（ISG）70、以及车轮80。引擎离合器30控制引擎10和电动机20之间的动力，并且ISG70启动引擎10或通过引擎10的输出产生电力。
如进一步所示，混合动力车包括：控制混合动力车的整体运行的混合控制单元（HCU）200；控制引擎10的运行的引擎控制单元（ECU）；控制电动机20的运行的电动机控制单元（MCU）120；控制传动装置40的运行的传动控制单元（TCU）140；以及管理并控制电池60的电池控制单元（BCU）160。
电池控制单元160也可称为电池管理系统（BMS）。在车辆行业中，ISG70也可称为启动/发电电动机或混合启动器&发电机。
混合动力车可以诸如仅使用电动机20的动力的电动车（EV）模式、将引擎10的扭矩用作主动力并且将电动机20的扭矩用作辅助动力的混合动力车（HEV）模式、以及在刹车期间或当车辆通过惯性行驶时的再生制动（RB）模式的驾驶模式行驶。在RB模式中，通过电动机20的发电收集制动和惯性能量，并且利用收集的能量对电池60充电。
尤其是，混合动力车可根据操作油门踏板和刹车踏板的驾驶员的意图、负荷、车辆速度、电池的充电状态（SOC）等通过啮合或脱离引擎离合器以HEV模式、EV模式以及RB模式中的一种模式行驶。
在从EV模式变为HEV模式的情况下，可以通过在引擎转速和电动机转速同步之后啮合引擎离合器来维持引擎和电动机之间的动力传动期间的恒力扭矩来确保混合动力车的驾驶性能。为此，有助于精确地控制引擎离合器。
引擎离合器的两端的摩擦表面之间的物理接触传送的引擎离合器的传递扭矩（其为引擎离合器的两端处的扭矩或负荷）可根据有效压力和摩擦系数进行评估。
控制引擎离合器是确定在启动混合动力车中的驾驶性能和油耗的非常重要的因素。然而，摩擦系数随着电流偏差和可能会产生性能偏差的操作引擎离合器的电磁阀的压力特性、电磁阀的老化、以及引擎离合器的两端处的摩擦构件的劣化而变化。
如上所述，由于产生了引擎离合器的特性偏差，所以难以精确地控制引擎离合器，从而降低了驾驶性能和油耗。因此，如果通过习得引擎离合器传递扭矩来补偿或校正引擎离合器的特性偏差将是有益的。
主要在引擎离合器的低液压区域中执行习得引擎离合器传递扭矩的常规方法以防止在引擎的低速大扭矩运行区域中可能出现的轰鸣操作，但是不在引擎离合器的高液压区域中执行。
在该背景部分中公开的上述信息仅仅是为了增强对本公开的背景的了解。
发明内容
本公开提供了一种系统和方法，用于维持预定转速（诸如怠速）的引擎转速，并控制ISG的运行以便在习得引擎离合器传递扭矩时ISG根据引擎离合器的液压产生引擎离合器传递扭矩，因此在低速大扭矩运行区域引擎不发生引擎轰鸣并且降低了噪音、振动和声振粗糙度（NVH）。本公开的示例性实施方式提供了一种控制混合动力车的引擎离合器传递扭矩的方法，该车辆包括在学习引擎离合器传递扭矩的同时控制引擎和电动机之间的动力传动的引擎离合器和ISG，该方法包括：判定混合动力车的传动装置的状态何时满足引擎离合器传递扭矩的习得条件；在满足引擎离合器传递扭矩的习得条件的情况下，分别将引擎的转速控制至预定引擎目标转速并且将电动机的转速控制至预定电动机目标转速，其中，预定引擎目标转速和预定电动机目标转速彼此不同；分别检测引擎和电动机的转速变化和扭矩变化，同时向引擎离合器提供液压；并且在检测出的引擎的转速变化等于或大于预定值时，操作ISG以便通过补偿引擎的转速变化来维持预定引擎目标转速。
预定引擎目标转速可以是怠速。
可在引擎的怠速的变化率等于或大于10%时运行ISG。
与操作ISG的引擎的转速变化进行比较的预定值可以根据引擎排量而改变。
与引擎的转速变化进行比较的预定值可以与引擎排量成比例。本公开的另一个示例性实施方式提供了一种用于控制混合动力车的引擎离合器传递扭矩的控制系统，该系统包括：引擎离合器，被配置为控制引擎和电动机之间的动力传动；ISG，被配置为启动引擎或通过引擎的输出来产生电力；传动装置，被配置为改变施加于车轮的动力；以及控制器，被配置为在预定的条件下控制引擎、电动机、ISG以及引擎离合器并且在预定的条件下检测它们的状态，其中，控制器是按照预定程序来运行的。预定程序包括用于执行以下方法的一系列指令，该方法包括：判定混合动力车的传动装置的状态是否满足引擎离合器传递扭矩的习得条件；在满足引擎离合器传递扭矩的习得条件的情况下，将引擎的转速控制至预定引擎目标转速并且将电动机的转速控制至预定电动机目标转速，其中，预定引擎目标转速和预定电动机目标转速彼此不同；分别检测引擎和电动机的转速变化和扭矩变化，同时向引擎离合器提供液压；以及当检测的引擎的转速变化等于或大于预定值时，操作ISG以便通过补偿引擎的转速变化维持预定引擎目标转速。
本公开的又一示例性实施方式提供了在学习引擎离合器传递扭矩的同时控制混合动力车的引擎离合器传递扭矩的系统，该系统包括：引擎离合器，被配置为控制引擎和电动机之间的动力传动；ISG，被配置为启动引擎或者通过引擎的输出产生电力；传动装置，被配置为改变施加于车轮的动力；以及控制器，被配置为在预定条件下控制引擎、电动机、ISG、以及引擎离合器并且在预定条件下检测它们的状态，其中，在学习引擎离合器传递扭矩的同时，控制器操作并控制ISG以便引擎在怠速超出预定值变化时维持怠速。
如上所述,本公开通过维持在诸如怠速的预定目标转速下的引擎的转速并且在学习引擎离合器传递扭矩的情况下根据引擎离合器的液压控制ISG以产生引擎离合器传递扭矩可防止在低速大扭矩运行区域中出现引擎轰鸣并增强NVH。
附图说明
图1是概念性地示出了混合动力车的构造的示例性框图。
图2是根据本公开示例性实施方式的用于控制混合动力车的引擎离合器传递扭矩的系统的示例性构造图。
图3是示出了根据本公开示例性实施方式的控制混合动力车的引擎离合器传递扭矩的方法的示例性流程图。
图4是示出了引擎的驱动点和NVH之间的关系的曲线图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图更全面地描述本公开，在附图中示出了本公开的示例性实施方式。在没有偏离本公开的精神或者范围的情况下，所描述的实施方式可以以各种不同的方式修改。
此外，贯穿本说明书，相同的参考标号指代相同的元件。
图1是示意性地示出了根据本公开示例性实施方式的用于控制引擎离合器传递扭矩的系统所适用的混合动力车辆的示例性示图。
如图1所示，混合动力车通常可包括：引擎10；电动机20；引擎离合器30，被配置为控制引擎10和电动机20之间的动力；传动装置40；差速齿轮单元50；电池60；以及ISG70，被配置为启动引擎10或通过引擎10的输出产生电力。
混合动力车还可包括：HCU200，被配置为控制混合动力车的总体运行；ECU110，被配置为控制引擎10的运行；MCU120，被配置为控制电动机20的运行；TCU140，被配置为控制传动装置40的运行；以及BCU160，被配置为管理和控制电池60。
图2是根据本公开示例性实施方式的用于控制混合动力车的引擎离合器传递扭矩的系统的示例性构造图。
根据本公开的示例性实施方式的系统是可以控制和/或习得混合动力车的引擎离合器传递扭矩的系统。
根据本公开示例性实施方式的用于控制混合动力车的引擎离合器传递扭矩的系统，该系统可包括：引擎离合器30，被配置为控制引擎10和电动机20之间的动力；ISG70，被配置为启动引擎10或通过引擎10的输出产生电力；传动装置40，被配置为改变施加于车轮80的动力；以及控制器300，被配置为在预定条件下通过控制引擎10、电动机20、ISG70以及引擎离合器30并且在预定条件下检查它们的状态来对引擎离合器传递扭矩进行控制。
控制器300可包括按照包括用于执行图3中示出的流程图的过程的一系列命令的程序来运行的一个或多个处理器或者微处理器和/或硬件。
在本公开的示例性实施方式中，控制器300可包括：ECU110，被配置为控制引擎10的整体运行；MCU120，被配置为控制电动机20的运行；TCU140，被配置为控制传动装置40的运行；以及HCU200，被配置为控制混合动力车的整体运行。
在稍后描述的根据本公开示例性实施方式的控制引擎离合器传递扭矩的方法中，部分处理可由ECU执行，并且剩下的处理可由MCU、TCU、以及HCU中的任何一个来执行。
然而，本公开的范围不限于以下示例性实施方式。可通过结合本公开示例性实施方式的描述来实现该控制器。此外，ECU、MCU、TCU以及HCU可执行不同于示例性实施方式中描述的处理组合。
在下文中，参考附图详细地描述根据本公开的示例性实施方式的控制引擎离合器传递扭矩的方法。
图3是示出了根据本公开示例性实施方式的控制混合动力车的引擎离合器传递扭矩的方法的示例性流程图。
如图3所示，控制器300判定混合动力车的传动装置40的状态是否满足引擎离合器传递扭矩的习得条件（S110和S120）。
控制器300可通过阻回开关（inhibitor switch）检测传动装置40的状态。
当传动装置40的状态是空挡状态（N范围）或停车状态（P范围）时，控制器300进入学习模式。
当传动装置40的状态是N范围或P范围时，控制器300是否启动学习模式并不影响混合动力车的行驶。
随着启动学习模式时，如根据相关技术的学习引擎离合器传递扭矩的方法，控制器300运行并控制引擎10和电动机20。
具体地，控制器300可以大约1300RPM的怠速运行引擎10，并且以大约为1000RPM的怠速（其比引擎10的转速慢）运行电动机20。
当引擎10和电动机20中的每个达到预定目标转速时，控制器300向引擎离合器30提供液压（S140）。
当向引擎离合器30提供液压时，向引擎10施加与引擎离合器30的传递扭矩（T_clutch）一样多的负荷，向电动机20施加与增加传递扭矩（T_clutch）的转速一样多的力。
上述内容可表示为下面的等式。
在下面的等式中，T_eng表示引擎扭矩，T_speedcontrol表示为了在无负荷状态中维持引擎10的怠速所需的扭矩，以及T_mot表示电动机扭矩。
T_eng=T_speedcontrol+T_clutch
T_mot=T_speedcontrol-T_clutch
由于向引擎离合器30供应的液压增加，T_clutch值增加，并且引擎10的负荷增加。在这种情况下，当引擎10处于引擎转速较低的怠速状态中时，有必要增加T_eng值。
在引擎10的怠速状态中，由于T_eng值增加时，引擎10的NVH性能由于引擎10的特性而下降，并且可能出现轰鸣的效果。
因此，在相关技术中用于控制和/或学习引擎离合器传递扭矩的方法主要在液压范围内执行，这就使得T_clutch值小。
如图4中所示，当引擎的驱动点处于低速大扭矩范围内时，出现轰鸣的效果。
相应地，如图4所示，有必要将引擎的驱动点改变成低速小扭矩范围以防止轰鸣效果。
为防止轰鸣效果，本公开的示例性实施方式通过控制ISG70将引擎的驱动点移动至引擎的低速小扭矩范围内。
具体地，当控制器300向引擎离合器30供应液压时，控制器300分别检测引擎10和电动机20的转速变化和扭矩改变（S150）。
在向引擎离合器30供应液压的同时检测引擎10和电动机20的转速变化和扭矩变化之后，控制器300判定引擎10的转速变化是否大于等于预定值（S160）。
如果引擎10的转速变化大于等于预定值，控制器300控制ISG70的运行，因此ISG70产生会引起转速变化的T_clutch值的增加的传递扭矩（S170）。在某些实施方式中，引擎10的转速变化比的预订值可大于10%。
即，控制器300控制ISG70的运行使引擎10维持预定引擎目标转速。例如，预定引擎目标转速可以是怠速。
然后，在控制ISG70的运行以便引擎10可维持例如目标怠速的同时，控制器300基于向引擎离合器30供应的液压以及引擎10和电动机20的检测出的转速和扭矩可连续执行引擎离合器传递扭矩的学习（S180）。
在S180的操作中，根据现有技术，控制器300可基于向引擎离合器30供应的液压以及检测出的引擎10和电动机20的转速和扭矩执行引擎离合器传递扭矩的学习。
相应地，根据本公开的示例性实施方式的用于学习混合动力车的引擎离合器传递扭矩的系统和方法，在习得引擎离合器传递扭矩的情况下，可根据引擎离合器的液压用引擎离合器传递扭矩给ISG充电以将引擎的转速维持为诸如怠速的预定转速。
尽管已经结合目前认为的示例性实施方式来描述本公开，然而，应当理解为，本公开并不局限于所公开的实施方式，相反，而是旨在涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种变型和等效配置。

Claims (5)

1.一种用于控制混合动力车的引擎离合器传递扭矩的方法，所述混合动力车包括在学习所述引擎离合器传递扭矩的同时控制引擎和电动机之间的动力传动的引擎离合器和集成启动发电机(ISG)，所述方法包括：
判定所述混合动力车的传动装置的状态是否满足所述引擎离合器传递扭矩的习得条件；
在满足所述引擎离合器传递扭矩的所述习得条件的情况下，将所述引擎的转速控制至预定引擎目标转速，并且将所述电动机的转速控制至预定电动机目标转速，其中，所述预定引擎目标转速和所述预定电动机目标转速彼此不同；
分别检测所述引擎和所述电动机的转速变化和扭矩变化，同时向所述引擎离合器供应液压；以及
在检测到的所述引擎的所述转速变化等于或大于预定值时，操作所述集成启动发电机，以便通过补偿所述引擎的所述转速变化来维持所述预定引擎目标转速。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定引擎目标转速为怠速。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述引擎的所述怠速的变化比率等于或大于10％时，对所述集成启动发电机进行操作。
4.一种用于控制混合动力车的引擎离合器传递扭矩的系统，所述系统包括：
引擎离合器，被配置为控制引擎与电动机之间的动力传动；
集成启动发电机(ISG)，被配置为启动所述引擎或按照所述引擎的输出来产生电力；
传动装置，被配置为改变施加于车轮的动力；以及
控制器，被配置为在预定条件下控制所述引擎、所述电动机、所述集成启动发电机以及所述引擎离合器并且在所述预定条件下检查它们的状态，
其中，所述控制器按照预定程序运行，所述预定程序包括用于执行以下方法的一系列指令，所述方法包括：
判定所述混合动力车的传动装置的状态是否满足所述引擎离合器传递扭矩的习得条件；
在满足所述引擎离合器传递扭矩的所述习得条件的情况下，将所述引擎的转速控制至预定引擎目标转速，并且将所述电动机的转速控制至预定电动机目标转速，其中，所述预定引擎目标转速和所述预定电动机目标转速彼此不同；
分别检测所述引擎和所述电动机的转速变化和扭矩变化，同时向所述引擎离合器供应液压；以及
在检测到的所述引擎的所述转速变化等于或大于预定值时，操作所述集成启动发电机，以便通过补偿所述引擎的所述转速变化来维持所述预定引擎目标转速。
5.一种用于在学习引擎离合器传递扭矩的同时控制混合动力车的引擎离合器传递扭矩的系统，所述系统包括：
引擎离合器，被配置为控制引擎与电动机之间的动力传动；
集成启动发电机(ISG)，被配置为启动所述引擎或按照所述引擎的输出来产生电力；
传动装置，被配置为改变施加于车轮的动力；以及
控制器，被配置为在预定条件下控制所述引擎、所述电动机、所述集成启动发电机以及所述引擎离合器并且在所述预定条件下检查它们的状态，
其中，在学习所述引擎离合器传递扭矩的同时，所述控制器操作并控制所述集成启动发电机以便在怠速的变化超出预定值时使所述引擎维持怠速。
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