CN104691300A - 用于控制混合动力车辆的模糊发动机离合器的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制混合动力车辆的模糊发动机离合器的系统及方法，允许通过将动态状态信息用作模糊系统中的输入信息，生成能够利用模糊系统的输出信息接合发动机离合器的力(压力)。系统包括：负载扭矩计算器，用于基于负载主体和补偿主体的负载差计算负载转矩，及为补偿主体补偿负载扭矩；扭矩控制器，用于传送动力源的输出信息，及控制传动比；以及发动机离合器接合控制模糊控制器，用于基于包括从负载扭矩计算器输入的负载扭矩信息的从扭矩控制器输入的扭矩信息来确定用于接合发动机离合器的液压压力。

Description

用于控制混合动力车辆的模糊发动机离合器的系统及方法
技术领域
本发明涉及用于控制混合动力车辆的模糊发动机离合器的系统及方法。更具体地，本发明涉及用于控制混合动力车辆的主动模糊发动机离合器的系统及方法，借此可以通过将动态状态信息用作模糊系统中的输入信息，生成能够借助模糊系统的输出信息接合发动机离合器的力(压力)。
背景技术
混合动力车辆指的是其中可通过使用两个或更多动力源(包括发动机和电机)配置各种动力传递结构的环保车辆，并且大多数混合动力车辆采用并行或串行动力传递结构。
参考图1，在并行混合动力车辆的动力传递系中，发动机10、ISG(Integrated Starter & Generator,起动发电一体化电机)20、湿式多片式发动机离合器30、电机40和变速器50按顺序排列在一个轴上，并且电池70通过逆变器60连接于电机40和ISG 20以便充电和放电。
在采用发动机和电机的混合动力车辆中，当车辆初始启动时驱动电机40(通过利用电机优选在低转速(RPM)下具有极高效率的特性)，并且如果车辆以预定速度或更快的速度行驶，则发电机(即ISG)20启动发动机，并且发动机离合器30可操作地耦接至发动机，以便发动机的输出和电机的输出均被同时使用。
具体地，混合动力车辆包括EV操作模式和HEV操作模式，其中在EV操作模式中，车辆仅由电机40的驱动力驱动，同时位于发动机10和电机40之间的发动机离合器30未齿合，在HEV操作模式中，发动机10和电机40的动力被传递到驱动轴，同时发动机离合器30未齿合，并且其中，行驶模式到EV操作模式或到HEV操作模式的频繁转换可以通过根据驾驶员在驾驶车辆期间所需的扭矩的发动机离合器的接合来发生。
当EV操作模式被转换成HEV操作模式时，即，当需要发动机的驱动力时，需要控制发动机离合器的同步，借此使得当发动机的转速(RPM)和电机的转速(RPM)同步时发动机离合器齿合，并且适当地控制液压压力以用于操作发动机离合器。
按常规来讲，为适当地控制用于齿合发动机离合器的液压压力，湿式离合器采用通过接触点的学习和传递扭矩的学习来识别扭矩传递时间点，并且通过使用液压传感器调整和补偿发动机离合器接合期间的偏差及摩擦能的方法。然而，由于在学习中使用的值是过去值，因此实时通信是不可能的。另外，由于控制具有非线性趋势的液压压力是不确定的，因此在应对接合期间的撞击诸如冲击和喘振时，液压压力的控制是不利的。
发明内容
本发明提供用于控制混合动力车辆的模糊发动机离合器的系统及方法，借此，能够通过使用模糊系统接合发动机离合器的力(压力)具有实时反馈功能并且对非线性稳定，同时当发动机离合器接合在打开状态时采取动态现象(负载扭矩，负载扭矩的变化等等)。
一种用于控制混合动力车辆的模糊发动机离合器的系统，系统包括：负载扭矩计算器，其用于基于负载主体和补偿主体的负载差计算负载扭矩，并且对补偿主体补偿负载扭矩；扭矩控制器，其用于传递动力源的输出信息，和控制传动比；以及发动机离合器接合控制模糊控制器，其用于基于从扭矩控制器输入的扭矩信息(包括从负载扭矩计算器输入的负载扭矩信息)确定用于接合发动机离合器的液压压力。
模糊控制器可包括：传递扭矩指数定义单元，其用于定义传递扭矩指数，传递扭矩指数是将输入信息的扭矩与输出信息的液压压力相关联的参数；液压压力计算单元，其用于计算液压压力，借此通过使用定义的传递扭矩指数，可以传递用于接合发动机离合器的必要扭矩；以及确定液压压力输出单元，其用于确定和输出精准的液压压力增量和精准的液压压力减量，包括基础液压压力。
根据本发明的另一方面，提供一种用于控制混合动力车辆的模糊发动机离合器的方法，方法包括：基于负载主体与补偿主体的负载差计算负载扭矩，并且计算用于对所述补偿主体补偿负载扭矩的负载扭矩的步骤；以及基于所计算的负载扭矩信息和从扭矩控制器输入的扭矩信息确定用于接合发动机离合器的液压压力的模糊控制步骤。
模糊控制步骤可包括：定义传递扭矩指数的步骤，其中传递扭矩指数是使输入信息的扭矩与输出信息的液压压力相关联的参数；计算液压压力的步骤，借此可通过使用定义的传递扭矩指数传递用于接合发动机离合器的必要扭矩；以及所确定的液压压力输出步骤，该步骤基于传递扭矩指数和用于传递必要扭矩的液压压力，确定液压压力增量和液压压力减量(包括用于接合发动机离合器的基础液压压力)。
传递扭矩指数(H)可由[需求扭矩–电机扭矩/发动机扭矩+电机扭矩+发动机离合器负载扭矩]定义。
液压压力(借此液压压力，可通过使用传递扭矩指数(H)传递必要扭矩)可以由[P＝H*Pmax]计算，并且Pmax是负载扭矩为“0”时可生成的液压压力。
用于满足除了用于接合发动机离合器的基础液压压力(P_base)以外的接合目标的液压压力增量(Del P)可通过[Del P＝H*(Pmax–P_base)]确定。
一种包括由控制器上的处理器执行的程序指令的非临时性计算机可读介质可包括：基于负载主体与补偿主体的负载差计算负载扭矩，并且计算用于对所述补偿主体补偿负载扭矩的负载扭矩的程序指令；以及基于所计算的负载扭矩信息和从扭矩控制器输入的扭矩信息确定用于接合发动机离合器的液压压力，以便控制混合动力车辆的模糊发动机离合器的程序指令。另外，计算机可读介质可包括：定义传递扭矩指数的程序指令，传递扭矩指数是使输入信息的扭矩与输出信息的液压压力相关联的参数；计算液压压力的程序指令，借此，可通过使用所定义的传递扭矩指数传递用于接合发动机离合器必要扭矩；以及基于传递扭矩指数和用于传递必要扭矩的液压压力，确定液压压力增量和液压压力减量(包括用于接合发动机离合器的基础液压压力)的程序指令。
本发明可提供以下效果。
首先，通过使用实现实时反馈并且对非线性稳定的模糊系统，可以增加发动机离合器的接合控制精确度。
其次，可以实现无关于发动机离合器的类型的发动机离合器控制器。
具体地，由模糊控制器确定和输出的用于控制发动机离合器的接合的目标是一种力，并且该力可以是借助于液压压力或电机的推力。因此，如果力值是根据发动机离合器系统的输出值的物理特性调节的，则本发明可用于控制离合器的接合，无论是湿式还是干式离合器。
附图说明
现在参考说明附图的本发明的一些示例性实施例对本发明的上述和其他特征进行详细地描述，附图在下文中仅以说明的方式给出，并且因此不限制不发明，其中：
图1(现有技术)是混合动力车辆的动力传递系统的示意图；
图2是示出根据本发明的混合动力车辆的模糊发动机离合器控制系统的图；
图3是示出根据本发明的计算和补偿用于控制混合动力车辆的模糊发动机离合器的方法的图示；以及
图4是示出根据本发明的补偿用于控制混合动力车辆的模糊发动机离合器的示例的示意图。
应当理解，附图不一定按比例绘制，其示出说明本发明的基本原理的各种优选特征的略微简化的表示。如本文所公开的本发明的具体设计特征，包括，例如，具体尺寸、定向、位置和形状，将部分由特定的预期应用和使用环境确定。
图中，参考编号指的是贯穿若干附图的本发明的相同或等同部分。
具体实施方式
在下文中，将参考附图对本发明的示例性实施例进行详细地描述。
应当理解，如本文使用的，术语“车辆”或“车”或其他类似术语总体包括机动交通工具，诸如包括运动型多功能车(SUV)、公交车、卡车、各类商用车辆的乘用车辆、包括各种船只和船舶的水运交通工具、飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(如源自石油之外的资源的燃料)。如本文所指的，混合动力车辆是具有两种或多种动力源的车辆，例如汽油动力和电动车辆。
本发明使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。如本文使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另外明确地说明。应当进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包括的”指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件、和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。如本文使用的，术语“和/或”包括一个或多个关联的所列项目的任何和所有组合。
另外，本发明的控制逻辑可以被实现为包括由处理器、控制器等执行的程序指令的计算机可读介质上的非临时性计算机可读介质。计算机可读介质的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储设备。计算机可读介质还可以分布在网络耦接的计算机系统中，使得计算机可读介质以分布式方式存储和执行，例如，通过远程信息服务器或控制器局域网(CAN)。
根据本发明，发动机离合器的动态状态信息被用作模糊控制器的输入信息，并且用于接合发动机离合器的力由模糊控制器基于输入信息来确定。
图2是示出根据本发明的用于控制混合动力车辆的系统的示意图。
如图2所示，根据本发明的用于控制模糊发动机离合器的系统包括：负载扭矩计算器；扭矩控制器，其用于传送动力源的输出信息来控制传齿轮比和确定再生制动量；以及发动机离合器接合控制模糊控制器，其用于基于从扭矩控制器输入的扭矩信息(包括从负载扭矩计算器输入的负载扭矩)，确定用于发动机离合器的接合的基力(在下文中，称作液压压力)以及精准的液压增量和精准的液压减量。
具体来讲，模糊控制器包括：传递扭矩指数定义单元，其用于定义传递扭矩指数，即，使输入信息的扭矩与输出信息的液压压力相关联的参数；液压压力计算器，其用于计算液压压力，该液压压力能够通过使用所定义的传递扭矩指数，传递接合发动机离合器必要扭矩；以及确定的液压压力输出单元，其用于确定和输出精准的液压压力增量和精准的液压压力减量(包括基础液压压力)。
以下将描述根据本发明的基于配置对混合动力车辆的模糊发动机离合器进行控制的方法。
首先，将负载扭矩差(Δ负载扭矩)(包括基于负载主体与补偿主体之间的负载差计算的负载扭矩信息)从负载扭矩计算器输入至发动机离合器接合控制模糊控制器，将目标负载液压压力与实际负载压力之间的差(即目标负载动力(Pff)与实际负载动力(P实际)之间的差)从扭矩控制器输入，作为用于控制传递的扭矩信息。
在下文中，将对借助于负载扭矩计算器基于负载主体与补偿主体之间的负载差计算负载扭矩的过程进行详细地描述，并且如果电机为负载主体，则补偿主体(即负载扭矩补偿物)为发动机，并且与此相反的是，如果发动机为负载主体，则补偿主体(即负载扭矩补偿物)为电机。
目标负载动力与实际负载动力之间的差(包括输入到模糊控制器的负载扭矩)用于根据负载扭矩的补偿来确定液压压力和接合速度。
将负载扭矩差输入到模糊控制器的原因是，通过识别发动机离合器的相对端之间的状态来调整液压压力，可阻止发生冲击和喘振现象。
然后模糊控制器基于从扭矩控制器输入的扭矩信息(包括从扭矩计算器输入的负载扭矩信息)确定并输出用于接合发动机离合器的液压压力。
其中，首先，模糊控制器的传递扭矩指数定义单元将整个扭矩的通知需要被传递至离合器的扭矩的指数定义在方程式1中。
方程式1
传递扭矩指数(H)＝需求扭矩–电机扭矩/发动机扭矩+电机扭矩+发动机离合器负载扭矩
接着，液压压力(P)(借此，可通过使用方程式1所定义的传递扭矩指数(H)传递必要扭矩)由模糊控制器的液压压力计算单元计算。
方程式2
P＝H*Pmax
然后，需求扭矩为[需求扭矩–电机扭矩]，并且指的是应当通过接合发动机离合器传递到驱动轴的扭矩。
在方程式2中，Pmax是当负载扭矩为“0”是可生成的液压压力。具体地，当生成Pmax时，整个扭矩被传递以生成液压压力P。
接下来，在模糊控制器的确定的液压压力输出单元执行以下步骤：确定并输出精准的液压压力增量和精准的液压压力减量(包括基础液压压力)。
具体地，基于从负载扭矩计算器输入的负载扭矩信息和从扭矩控制器输入的扭矩信息确定和输出用于接合发动机离合器的精准液压压力增量和精准液压压力减量(包括基础液压压力)。
下面将采用湿式发动机离合器作为示例，对借助于模糊控制器的确定的液压压力输出单元确定和输出精准的液压压力增量和精准的液压压力减量(包括基础液压压力)的实施例进行描述。
作为参考，离合器的打开状态指的是发动机离合器的相对端轴不互相干扰并且离合器是物理分离的状态，并且离合器的锁定状态指的是离合器的相对端的速度不同并且施加到输入轴的扭矩被100％地传递到输出轴的状态。
如果将负载扭矩和负载扭矩变化输入到模糊控制器，则模糊控制器生成并输出用于接合发动机离合器的基础液压压力(P_base)，其中借助所述负载扭矩，相对端(用于电机的连接轴和用于发动机的连接轴)的接合状态可通过发动机和电机负载扭矩计算器识别，并且借助所述负载扭矩变化，发动机和电机系统的瞬时变化状态可以被识别。
进一步地，通过方程式3确定液压压力增量Del P，以到达接合目标。
方程式3
Del P＝H*(Pmax–P_base)
具体地，增量所必要的压力Del P是通过比较基础液压压力P_base和通过模糊控制器生成的最大锁定液压压力Pmax确定的。
然后，最终通过反映传递扭矩指数H纠正额外必要压力增量Del P，并且用于到达接合目标的最大液压压力极限值P如方程式4所示。
方程式4
P＝P_base+Del_P
因此用于到达发动机离合器的接合目标的控制可由液压压力来执行，其中对所述液压压力施加除了基础压力以外的液压压力增量。
尽管已经关于具体的实施例描述本发明，对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离由所附的权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种改变和修改。

Claims (12)

1.一种用于控制混合动力车辆的模糊发动机离合器的系统，所述系统包括：
负载扭矩计算器，其用于基于负载主体与补偿主体的负载差计算负载扭矩，及对所述补偿主体补偿所述负载扭矩；
扭矩控制器，其用于传递动力源的输出信息，及控制传动比；以及
发动机离合器接合控制模糊控制器，其用于基于包括从所述负载扭矩计算器输入的负载扭矩信息的从所述扭矩控制器输入的扭矩信息来确定用于接合发动机离合器的液压压力。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述模糊控制器包括：
传递扭矩指数定义单元，其用于定义传递扭矩指数，所述传递扭矩指数是使输入信息的扭矩与输出信息的液压压力相关联的参数；
液压压力计算单元，其用于计算液压压力，借助所述液压压力，通过使用所定义的传递扭矩指数可传递用于接合所述发动机离合器的必要扭矩；以及
确定的液压压力输出单元，其用于确定和输出精准的液压压力增量和精准的液压压力减量，包括基础液压压力。
3.一种用于控制混合动力车辆的模糊发动机离合器的方法，所述方法包括：
基于负载主体与补偿主体的负载差计算负载扭矩，并且计算用于对所述补偿主体补偿所述负载扭矩的负载扭矩的步骤；以及
根据所计算的负载扭矩信息和从扭矩控制器输入的扭矩信息确定用于接合所述发动机离合器的液压压力的模糊控制步骤。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述模糊控制步骤包括：
定义传递扭矩指数的步骤，所述传递扭矩指数是使输入信息的扭矩与输出信息的液压压力相关联的参数；
计算液压压力的步骤，借助所述液压压力，可通过使用所定义的传递扭矩指数传递用于接合发动机离合器的必要扭矩；以及
确定的液压压力的输出步骤，基于所述传递扭矩指数和用于传递必要扭矩的液压压力，确定包括用于接合所述发动机离合器的基础液压压力的液压压力增量和液压压力减量。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述传递扭矩指数H由需求扭矩–电机扭矩/发动机扭矩+电机扭矩+发动机离合器负载扭矩来定义。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述液压压力由P＝H*Pmax来计算，借助所述液压压力，能够通过使用所述传递扭矩指数H传递必要扭矩，并且Pmax是能够在负载扭矩为0时生成的液压压力。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，用于满足除了用于接合所述发动机离合器的基础液压压力P_base以外的接合目标的液压压力增量Del P通过Del P＝H*(Pmax–P_base)来确定。
8.一种非临时性计算机可读介质，包括由控制器上的处理器执行的程序指令，所述计算机可读介质包括：
基于负载主体与补偿主体的负载差计算负载扭矩，并且计算用于对所述补偿主体补偿所述负载扭矩的负载扭矩的程序指令；以及
基于所计算的负载扭矩信息和从扭矩控制器输入的扭矩信息确定用于接合发动机离合器的液压压力，以便控制混合动力车辆的模糊发动机离合器的程序指令。
9.根据权利要求8所述的计算机可读介质，还包括：
定义传递扭矩指数的程序指令，所述传递扭矩指数是使输入信息的扭矩与输出信息的液压压力相关联的参数；
计算液压压力的程序指令，借助所述液压压力，可通过使用所定义的传递扭矩指数传递用于接合发动机离合器的必要扭矩；以及
基于所述传递扭矩指数和用于传递必要扭矩的液压压力，确定包括用于接合所述发动机离合器的基础液压压力的液压压力增量和液压压力减量的程序指令。
10.根据权利要求9所述的计算机可读介质，其中，所述传递扭矩指数H由需求扭矩–电机扭矩/发动机扭矩+电机扭矩+发动机离合器负载扭矩来定义。
11.根据权利要求9所述的计算机可读介质，其中，所述液压压力由P＝H*Pmax来计算，借助所述液压压力，可通过使用所述传递扭矩指数H传递必要扭矩，并且Pmax是可在负载扭矩为“0”时生成的液压压力。
12.根据权利要求9所述的计算机可读介质，其中，用于满足除了用于接合所述发动机离合器的基础液压压力P_base以外的接合目标的液压压力增量Del P通过Del P＝H*(Pmax–P_base)来确定。
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