CN104373586A - 混合动力车辆的换档控制方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种混合动力车辆的换档控制方法和系统，其通过控制换档时间，防止了当在不适宜的行驶条件下发动机离合器的传输转矩大于允许的传输转矩时发生发动机离合器滑动，其可以包括：（a）检测发动机转矩，（b）基于所述发动机转矩确定发动机离合器的输入转矩，（c）将所述发动机离合器的确定的输入转矩与预先确定的允许的传输转矩进行比较，（d）当确定的输入转矩大于允许的传输转矩时将当前的换档时间增加预先确定的值，并且应用增加的换档时间。

Description

混合动力车辆的换档控制方法和系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年8月13日提交的韩国专利申请第10-2013-0095813号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种混合动力车辆的换档控制方法和系统。更具体而言，本发明涉及一种混合动力车辆的换档控制方法和系统，其通过控制换挡时间，防止当在不适宜的行驶条件下发动机离合器的传输转矩大于允许的传输转矩时发生发动机离合器滑动。
背景技术
如在本领域中众所周知的，混合动力车辆同时使用内燃发动机和电池电源。也即，混合动力车辆针对使用有效地组合内燃发动机的动力和驱动电动机的动力。
如图1所示，混合动力车辆可以包括，例如，发动机10、驱动电动机20、用于中断发动机10和驱动电动机20之间的动力的发动机离合器30、变速器40、差动齿轮装置50、电池60、用于通过发动机10的旋转力起动发动机10或产生电力的集成起动机发电机70以及车轮80。
此外，混合动力车辆可以包括用于控制混合动力车辆的整体操作的混合动力控制单元（HCU）200、用于控制发动机10的操作的发动机控制单元（ECU)110、用于控制驱动电动机20的操作的电动机控制单元（MCU）120、用于控制变速器40的操作的变速器控制单元（TCU）140以及用于控制和管理电池60的电池控制单元（BCU）160。
电池控制单元160可以被称作电池管理系统（BMS）。集成起动机发电机70可以被称作集成起动机&发电机（ISG），或者混合动力起动机&发电机（HSG）。
混合动力车辆可以在例如电动车辆（EV）模式、混合动力车辆（HEV）模式和再生制动（RB）模式的驱动模式下被驱动，电动车辆（EV）模式为仅使用驱动电动机20的动力的真实电动车辆模式，混合动力车辆（HEV）模式使用发动机10的旋转力作为主动力并且使用驱动电动机20的旋转力作为辅助动力，再生制动（RB）模式用于经由驱动电动机20的发电通过制动或车辆的惯性在行驶期间采集制动和惯性能量以给电池60充电。
混合动力车辆可以使用干式发动机离合器，并且所述干式发动机离合器在换挡时应当完全地维持关闭条件。因此，干式发动机离合器的允许的传输转矩可以通过电动机、发动机的旋转惯性、角加速度和发动机转矩来确定。
然而，可能发生发动机离合器滑动，这是因为当混合动力车辆在不适宜的行驶条件下运行时传输转矩大于允许的传输转矩。例如，当混合动力车辆在极低温度下运行或者混合动力车辆根据额外的发动机转矩换档时，可能发生发动机离合器滑动。
也即，当混合动力车辆在不适宜的行驶条件下运行时，由于在换档期间当传输转矩大于允许的传输转矩时产生的电动机和发动机之间的旋转惯性的差异而可能发生发动机离合器滑动。当这样的发动机离合器滑动发生时，对于换档安全、车辆振动和燃料消耗而言，混合动力车辆受到负面的影响。
为了防止上述问题，增加发动机离合器的允许的传输转矩，但是发动机离合器的尺寸和用于安装它的安全空间也需要增加。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种混合动力车辆的换档控制方法和系统，其具有这样的优点：通过控制换挡时间，防止当因不适宜的行驶条件而发动机离合器的传输转矩大于允许的传输转矩时发生发动机离合器滑动。
在本发明的一个方面中，一种混合动力车辆的换档控制方法可以包括（a）检测发动机转矩，（b）基于所述发动机转矩确定发动机离合器的输入转矩，（c）将所述发动机离合器的确定的输入转矩与预先确定的允许的传输转矩进行比较，以及（d）当确定的输入转矩大于允许的传输转矩时将当前的换档时间增加预先确定的值，并且应用增加的换档时间。
所述方法可以进一步包括（e）将所述预先确定的允许的传输转矩与在应用增加了所述预先确定的值的换档时间之后重新计算的输入转矩进行比较，其中当在应用增加了所述预先确定的值的换档时间之后重新计算的输入转矩大于所述预先确定的允许的传输转矩时重复执行步骤（d）和（e）。
所述输入转矩由等式Tin=TE*(I输入*a)确定，并且Tin为所述输入转矩，TE为所述发动机转矩，I输入为发动机的输入惯性或旋转惯性，并且a为角加速度。
所述输入转矩通过将所述预先确定的允许的传输转矩乘以预先确定的安全系数来确定。
所述换档时间增加预先确定的比例。
在本发明的另一个方面中，一种混合动力车辆的换档控制系统可以包括：干式发动机离合器、发动机控制单元（ECU）、电动机控制单元（MCU）、变速器控制单元（TCU）、混合动力控制单元（HCU）以及换档控制器，所述干式发动机离合器配置成控制发动机和电动机之间的动力传输，所述发动机控制单元（ECU）配置成控制所述发动机，所述电动机控制单元（MCU）配置成控制所述电动机，所述变速器控制单元（TCU）配置成控制变速器，所述混合动力控制单元（HCU）配置成控制所述混合动力车辆的整体操作，所述换档控制器配置成当基于发动机转矩、输入惯性和角加速度确定的所述发动机离合器的输入转矩大于所述发动机离合器的预先确定的允许的传输转矩时，将换档时间增加预先确定的值，其中所述换档控制器通过预先确定的程序操作以执行前述的方法。
如上所述，根据本发明的示例性实施方案，本发明通过控制换挡时间，防止当在不适宜的行驶条件下发动机离合器的传输转矩大于允许的传输转矩时发生发动机离合器滑动，从而提高了混合动力车辆的换档安全性和燃料效率。
本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1为普通的混合动力车辆的示意方框图。
图2为根据本发明的示例性实施方案的混合动力车辆的换档控制系统的示意方框图。
图3为显示根据本发明的示例性实施方案的混合动力车辆的换档控制方法的流程图。
图4A和图4B为根据本发明的示例性实施方案的用于描述混合动力车辆的换档控制方法和系统的操作的曲线图。
应当了解，所附附图并不一定是按比例绘制的，其显示了说明本发明基本原理的各种特征的略微简化的表示。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记指向本发明的同样的或等同的部分。
具体实施方式
现在将具体参考本发明的各个实施方案，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方案的实例。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施方案。
在下文中将参考所附附图对本发明进行更为全面的描述，在这些附图中显示了本发明的示例性实施方案。本领域技术人员将意识到，可以对所描述的实施方案进行各种不同方式的修改，所有这些修改将不脱离本发明的精神或范围。
贯穿本说明书，除非明确地另外描述，否则“包括”任何组件将被理解为意指包括其他组件但不排除任何其他的组件。
在整个说明书中，同样的组件给以同样的附图标记。
图2为根据本发明的示例性实施方案的混合动力车辆的换档控制系统的示意方框图。
根据本发明的示例性实施方案的混合动力车辆的换档控制系统在混合动力车辆的发动机离合器的输入转矩大于预先确定的允许的传输转矩时控制换档时间。
根据本发明的示例性实施方案的混合动力车辆的换档控制系统可以包括发动机离合器30、发动机控制单元（ECU）110、电动机控制单元（MCU）120、变速器控制单元（TCU）140以及控制器300，发动机离合器30用于控制发动机10和电动机20之间的动力传输，发动机控制单元（ECU）110用于控制发动机10，电动机控制单元（MCU）120用于控制电动机20，变速器控制单元（TCU）140用于控制变速器40，控制器300用于当基于发动机转矩、输入惯性和角加速度计算的发动机离合器30的输入转矩大于发动机离合器30的预先确定的允许的传输转矩时，将换档时间增加预先确定的值。
如图1所示，发动机10、电动机20、变速器40、发动机控制单元110、电动机控制单元120和变速器控制单元140可以安装在普通的混合动力车辆中。
根据本发明的示例性实施方案的发动机离合器30可以优选为干式发动机离合器。
控制器300可以利用通过预先确定的程序或包括微处理器的硬件操作的一个或多个微处理器来实施，并且预先确定的程序包括用于执行待被在下面描述的根据本发明的示例性实施方案的混合动力车辆的换挡控制方法的一系列指令。
如图1所示，根据本发明的示例性实施方案的控制器300可以优选发挥混合动力控制单元（HCU）200的作用。也即，控制器300可以包括混合动力控制单元200，或者被包括在混合动力控制单元200中。
在下文中，将参考所附附图详细地描述根据本发明的示例性实施方案的车辆的换档控制方法。
图3为显示根据本发明的示例性实施方案的混合动力车辆的换档控制方法的流程图。
如图3所示，在步骤S110处，控制器300在混合动力车辆运行的同时检测发动机转矩。例如，控制器300可以使用由发动机控制单元ECU110检测的发动机转矩。发动机控制单元ECU110检测发动机转矩的事实是公知的，因此在本说明书中将省略其具体说明。
如果检测到发动机转矩，则控制器300在步骤120处计算发动机离合器30的输入转矩。控制器300在计算输入转矩的同时可以使用发动机转矩。例如，控制器300可以通过下面的等式计算输入转矩。
Tin=TE*(I输入*a)
(Tin，输入转矩、TE，发动机转矩、I输入，发动机的输入惯性或旋转惯性、a，角加速度)
控制器300可以根据上面的等式计算输入转矩，但是应当理解，本发明并不受限于此。控制器300可以通过在本领域中众所周知的任何方法来计算输入转矩。而且，控制器300可以通过将发动机离合器30的允许的传输转矩（将稍后进行描述）乘以预先确定的安全系数（例如，0.8）来计算输入转矩。
在上面的等式中发动机离合器30的输入惯性和角加速度在本领域中被计算或被检测，因此在本说明书中将省略其具体说明。
发动机离合器30的输入惯性可以为发动机的旋转惯性。
如果计算了输入转矩，则控制器300在步骤S130处将输入转矩和预先确定的允许的传输转矩进行比较。
允许的传输转矩可以为通过利用发动机离合器30的可用值而找到的预先确定的值。
在步骤S130中将输入转矩和允许的传输转矩进行比较之后，如果当输入转矩大于允许的传输转矩，则在步骤S140处控制器300增加当前换档时间（例如，增加0.3秒）。
例如，如果输入转矩大于允许的传输转矩，则控制器300可以将当前0.3秒的换档时间增加至0.7秒，如图4A和图4B所示。
在过去，当输入转矩大于允许的传输转矩时，换档时间被设定为较短的0.3秒，如图4A所示，因此由于发动机速度和/或电动机速度变化为3000rpm/s而发生发动机离合器30的滑动。也即，在过去，当输入转矩大于允许的传输转矩时，较短地维持换档时间。因此，由于发动机10和电动机20之间的旋转惯性的差异产生的换档，发动机速度并不跟随电动机速度的减速，因此发生发动机离合器30的滑动。
相反地，根据本发明的示例性实施方案，当输入转矩大于允许的传输转矩时，控制器300可以将换档时间增加预先确定的值，例如增加至0.7秒，如图4B所示，以便控制器300可以防止在过去发生的发动机离合器30的滑动。
也即，如果在换档时间被延长到0.7秒时，当输入转矩大于允许的传输转矩，则发动机速度和/或电动机速度变化为1740rpm/s，并且重新计算的输入转矩相应地降低（S150），从而由于发动机速度几乎等于电动机速度而没有发生发动机离合器30的滑动。
在混合动力车辆在不适宜的行驶条件（例如，低于-40摄氏度）下行驶时发生如上所述的输入转矩大于允许的传输转矩的情况下，控制器30可以仅在预先确定的行驶条件下执行根据本发明的示例性实施方案的方法，但是应当理解，本发明并不受限于此。
如果基于在步骤S140中增加的换档时间而在步骤S150中重新计算的输入转矩仍然大于允许的传输转矩（S160），则控制器300重复执行在S140之后的步骤，以试图通过增加换档时间来降低输入转矩。
在步骤S140中，换档时间增加了预先确定的比例，例如，从当前换档时间的100%至250%。
如果在步骤S130和/或S160中输入转矩小于或等于允许的传输转矩，则在步骤S170中控制器300将每个对应的换档时间应用于换档。
从而，根据本发明的示例性实施方案，通过控制换档时间能够解决具有发生发动机离合器滑动的问题，而不增加发动机离合器的尺寸。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以对其进行很多改变和变化。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种混合动力车辆的换档控制方法，包括：
a）检测发动机转矩；
b）基于所述发动机转矩确定发动机离合器的输入转矩；
c）将所述发动机离合器的确定的输入转矩与预先确定的允许的传输转矩进行比较；以及
d）当确定的输入转矩大于允许的传输转矩时将当前的换档时间增加预先确定的值，并且应用增加的换档时间。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆的换档控制方法，进一步包括：
e）将所述预先确定的允许的传输转矩与在应用增加了所述预先确定的值的换档时间之后重新计算的输入转矩进行比较，
其中当在应用增加了所述预先确定的值的换档时间之后重新计算的输入转矩大于所述预先确定的允许的传输转矩时重复执行步骤d）和e）。
3.根据权利要求1所述的混合动力车辆的换档控制方法，
其中所述输入转矩由等式Tin=TE*(I输入*a)确定，以及
其中Tin为所述输入转矩，TE为所述发动机转矩，I输入为发动机的输入惯性或旋转惯性，以及a为角加速度。
4.根据权利要求1所述的混合动力车辆的换档控制方法，其中所述输入转矩通过将所述预先确定的允许的传输转矩乘以预先确定的安全系数来确定。
5.根据权利要求1所述的混合动力车辆的换档控制方法，其中所述换档时间增加预先确定的比例。
6.一种混合动力车辆的换档控制系统，包括：
干式发动机离合器，所述干式发动机离合器配置成控制发动机和电动机之间的动力传输；
发动机控制单元ECU，所述发动机控制单元ECU配置成控制所述发动机；
电动机控制单元MCU，所述电动机控制单元MCU配置成控制所述电动机；
变速器控制单元TCU，所述变速器控制单元TCU配置成控制变速器；
混合动力控制单元HCU，所述混合动力控制单元HCU配置成控制所述混合动力车辆的整体操作；以及
换档控制器，所述换档控制器配置成当基于发动机转矩、输入惯性和角加速度确定的所述发动机离合器的输入转矩大于所述发动机离合器的预先确定的允许的传输转矩时，将换档时间增加预先确定的值，
其中所述换档控制器通过预先确定的程序操作以执行权利要求1的方法。
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