CN104709270B - 用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的装置和方法，该用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的装置和方法可以包括驱动信息检测器、发动机离合器和控制器，其中驱动信息检测器用于检测用于驱动的需求信息和混合动力电动车辆的状态信息，发动机离合器选择性连接产生动力的发动机和电动机，控制器从驱动信息检测器接收信息并通过控制发动机离合器的操作来改变混合动力电动车辆的驱动模式，其中在混合动力电动车辆的驱动模式从电动车辆(EV)模式改变成混合动力电动车辆(HEV)模式时，控制器根据模式改变条件而不同地控制发动机离合器的待机液压压力。

Description

用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的装置和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年12月16日提交的韩国专利申请第10-2013-0156677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
本发明涉及一种用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的装置和方法。更具体地，本发明涉及这样的一种用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的装置和方法，其在混合动力电动车辆的驱动模式从电动车辆(EV)模式变成混合动力电动车辆(HEV)模式时根据模式改变条件不同地控制发动机离合器的待机液压压力。
背景技术
众所周知，根据对提高车辆的燃料效率的需求和更强的废气的车载诊断规则，已经提出一种环境友好的车辆。
环境友好的车辆一般包括燃料电池车辆、电动车辆、插电式电动车辆以及混合动力电动车辆，并且包括一个或多个电动机和发动机。
混合动力电动车辆可以根据发动机和电动机的动力源分为两类。并行式混合动力电动车辆直接通过发动机的机械动力驱动并且在需要的情况下使用电动机的电力。另一方面，串联式混合动力电动车辆通过电动机的电力动力驱动，电动机的电力动力从发动机的机械动力通过发电机转换而来。
混合动力电动车辆可以在驱动模式下驾驶，诸如，作为仅利用电动机的动力的真正的电动车辆模式的电动车辆(EV)模式、使用发动机的旋转力作为主动力并使用电动机的旋转力作为辅助动力的混合动力车辆(HEV)模式，也可以在再生制动(RB)模式下驾驶，其在驾驶过程中通过车辆的制动或惯性收集制动和惯性能量以通过发电机的发电给电池充电。
此处，混合动力电动车辆在发动机启动之后根据驾驶员的需求扭矩、电池充电状态等等通过联接发动机离合器将驱动模式从EV模式改变成HEV模式。
发动机离合器在发动机和电动机之间传输动力并且通过在发动机启动之后将待机液压压力增加至锁定液压压力得以联接，并同步发动机转速和电动机转速。
然而，在发动机离合器处产生的待机液压压力由于发动机离合器和电磁阀的硬件偏差而不同。因此，当待机液压压力未被控制为相等时，在驱动模式从EV模式改变到HEV模式时混合动力电动车辆的驾驶性能可能根据启动动力的缺乏而恶化。
常规技术将待机液压压力控制成低于实际液压压力大约0.2巴以便解决发动机离合器和电磁阀的硬件偏差。
然而，由于当发动机离合器被联接时的液压压力反应性，因此不能估计实际液压压力。
因此，在EV模式期间由于当发动机离合器根据强制降挡请求而联接时的液压压力反应性，因此不能确保强制降挡请求的响应性。
此外，发动机离合器在同步发动机转速和电动机转速之后得到联接，因此当驾驶员的需求扭矩为高时，响应性根据液压压力反应性的延迟而延迟。
公开于该发明背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的背景的理解，并且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用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的装置和方法，其具有在驱动模式从电动车辆(EV)模式变成混合动力电动车辆(HEV)模式时根据模式改变条件而不同地控制车辆离合器的待机液压压力以改善混合动力电动车辆的驾驶性能的优点。
此外，本发明的各个方面致力于提供一种用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的装置和方法，其具有根据驾驶员的需求扭矩和发动机转速和电动机转速的变化率而不同地控制电动机离合器的待机液压压力以通过缩短发动机离合器的联接时间来改善混合动力电动车辆的响应性的优点。
在本发明的一个方面中，用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的装置可以包括驱动信息检测器、发动机离合器和控制器，其中驱动信息检测器用于检测用于驱动的需求信息和混合动力电动车辆的状态信息，发动机离合器选择性连接产生动力的发动机和电动机，控制器从驱动信息检测器接收信息并通过控制发动机离合器的操作来改变混合动力电动车辆的驱动模式，其中在混合动力电动车辆的驱动模式从电动车辆(EV)模式改变成混合动力电动车辆(HEV)模式时，控制器根据模式改变条件而不同地控制发动机离合器的待机液压压力。
在混合动力电动车辆的驱动模式从EV模式改变成HEV模式时，所述控制器根据发动机转速和电动机转速的变化率而不同地控制所述发动机离合器的待机液压压力。
当驾驶员的需求扭矩大于或等于预定的扭矩并且发动机转速和电动机转速的变化率大于或等于预定的变化率时，所述控制器将发动机离合器的待机液压压力控制为第二流量，其中当混合动力电动车辆的驱动模式从EV模式改变成HEV模式时，在驾驶员的需求扭矩小于预定的扭矩或发动机转速和电动机转速的变化率小于预定的变化率时，所述控制器将所述发动机离合器的待机液压压力控制为第一流量。
当在模式改变条件中需要快速响应性时，所述控制器将所述发动机离合器的待机液压压力控制为第二流量。
当在模式改变条件中需要强制降挡时，所述控制器将所述发动机离合器的待机液压压力控制为第二流量。
当在模式改变条件中电池需要充电时，所述控制器将所述发动机离合器的待机液压压力控制为第一流量。
当在模式改变条件中需要混合动力电动车辆的一般启动时，所述控制器将所述发动机离合器的待机液压压力控制为第一流量。
在本发明的另一方面中，用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的方法可以包括基于检测到的驱动信息，由控制器确定混合动力电动车辆的驱动模式是否需要从电动车辆(EV)模式改变到混合动力电动车辆(HEV)模式；在混合动力电动车辆的驱动模式需要改变到HEV模式时，根据驾驶员的需求扭矩和发动机转速和电动机转速的变化率，由控制器确定模式改变条件；以及根据模式改变条件，由控制器不同地控制所述发动机离合器的待机液压压力。
当驾驶员的需求扭矩大于或等于预定的扭矩并且发动机转速和电动机转速的变化率大于或等于预定的变化率时，所述发动机离合器的待机液压压力被控制为第二流量。
当驾驶员的需求扭矩小于预定的扭矩，或发动机转速和电动机转速的变化率小于预定的变化率时，所述发动机离合器的待机液压压力被控制为第一流量。
当模式改变条件需要快速响应性时，所述发动机离合器的待机液压压力被控制为第二流量。
当模式改变条件需要强制降挡时，所述发动机离合器的待机液压压力被控制为第二流量。
当模式改变条件需要对电池充电时，所述发动机离合器的待机液压压力被控制为第一流量。
当模式改变条件需要混合动力电动车辆的一般启动时，所述发动机离合器的待机液压压力被控制为第一流量。
在本发明的另一方面中，用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的方法可以包括由控制器确定混合动力电动车辆的驱动模式是否需要从电动车辆(EV)模式改变到混合动力电动车辆(HEV)模式；当混合动力电动车辆的驱动模式需要改变到HEV模式时，由控制器检测驾驶员的需求扭矩和发动机转速和电动机转速的变化率；当驾驶员的需求扭矩大于或等于预定的扭矩并且发动机转速和电动机转速的变化率大于或等于预定的变化率时，由控制器将所述发动机离合器的待机液压压力控制为第二流量；以及当驾驶员的需求扭矩小于预定的扭矩，或发动机转速和电动机转速的变化率小于预定的变化率时，将发动机离合器的待机液压压力控制为第一流量。
如上所述，根据本发明的示例性实施方案，即使驾驶员的需求扭矩较高，在混合动力电动车辆的驱动模式从EV模式改变到HEV模式时，仍可以通过缩短发动机离合器的联接时间来改善发动机离合器的响应性。
此外，可通过在联接发动机离合器时确保液压压力反应性来改善混合动力电动车辆的驾驶性能。
以下讨论了本发明的其他方面和优选的实施方案。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共车辆、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非汽油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些其它特征和优点将从结合于此的附图和以下具体实施方式中显而易见，或在附图和具体实施方式中详细陈述，附图和具体实施方式共同用于解释本发明的某些原理。
附图说明
图1为示出了根据本发明的示例性实施方案的用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的装置的示意框图。
图2为示出了根据本发明的示例性实施方案的用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的方法的流程图。
附图中陈列的附图标记包括对以下元件的引用，其进一步说明如下：
应当了解，所附附图不是必须按比例地显示了本发明的基本原理的说明性的各种优选特征的略微简化的画法。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，附图标记表示本发明的同样的或等同的部分。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各个实施方案，其示例在附图中示出并在下文中描述。虽然本发明将结合示例性实施例来描述，但将可理解，本说明书不旨在将本发明限制于那些示例性实施例。相反，本发明意图不仅覆盖示例性实施方案，而且覆盖可包含在如所附权利要求所定义的本发明的精神和范围内的各种替代方案、修改、等效物以及其它实施方案。
在下文中，将参考所附附图具体描述本发明的示例性实施方案，从而使本发明所属的发明领域的技术人员能够容易地实现本发明。
在以下详细描述中，作为说明，仅简单地示出并描述本发明的某些示例性实施方案。
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。
在本说明书中，除非明确地描述为相反，词语“包括”及其诸如“包括”或“包含”之类变型，将被理解成隐含包括所述元件但不排除任何其他元件。
未示出与示例性实施方案的描述无关的部件以使描述清楚，并且在整个说明书中同样的附图标记指定同样的元件。
为了便于描述，在附图中可任选地示出配置，并且本发明不限于附图。
图1为示出了根据本发明的示例性实施方案的用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的装置的示意框图。
如图1所示，根据本发明的示例性实施方案的用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的装置包括驱动信息检测器101、控制器102、逆变器103、电池104、电池管理系统105、离合器控制器106、电动机107、发动机108、混合动力启动器和发电机(HSG)109、发动机离合器110和变速器111。
驱动信息检测器101在混合动力车辆行驶时检测整体驱动信息并将该信息提供至控制器102，整体驱动信息包括车辆速度、换挡、加速踏板的位移和制动踏板的位移。
控制器102从驱动信息检测器101接收驾驶员的需求扭矩并从电池管理系统105接收电池104的充电状态(SOC)，当驱动模式需要改变成HEV模式时启动发动机108，并且通过利用离合器控制器106联接设置在发动机108和电动机107之间的发动机离合器。
控制器102可以通过设置在混合动力车辆中的许多控制器之间的协作来执行以下描述的根据本发明的示例性实施方案的用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的方法。
例如，可以使用作为顶部控制器的混合动力控制单元(HCU)、控制整个发动机操作的发动机控制单元(ECU)、控制驱动电动机的整个操作的电动机控制单元(MCU)、控制变速器的变速器控制单元(TCU)等等。
因此，为了便于描述，在该说明书和权利要求书中，设置在混合动力车辆中的许多控制器通常称为控制器102.
当混合动力电动车辆的驱动模式从EV模式改变到HEV模式时，控制器102可以根据模式改变条件而不同地控制发动机离合器110的待机液压压力。
特别地，当混合动力电动车辆的驱动模式从EV模式改变到HEV模式时，控制器102可以根据的发动机转速和电动机转速的变化率而不同地控制发动机离合器110的待机液压压力。
当混合动力电动车辆的驱动模式从EV模式改变成HEV模式时，在驾驶员的需求扭矩大于或等于预定的扭矩并且发动机转速和电动机转速的变化率大于或等于预定的变化率时，控制器102可以将发动机离合器110的待机液压压力控制为第二流量。另一方面，当驾驶员的需求扭矩小于预定的扭矩或发动机转速和电动机转速的变化率小于预定的变化率时，控制器102可以将发动机离合器110的待机液压压力控制为第一流量。
此外，当在模式改变条件中需要快速响应性或强制降挡时，控制器102可将发动机离合器110的待机液压压力控制为第二流量。
相反，当电池104需要充电或在模式改变条件中需要混合动力电动车辆的一般启动时，控制器102可以将发动机离合器110的待机液压压力控制为第一流量。
第一流量可以被设置作为混合动力电动车辆的一般待机流量，并且第二流量可以被设置作为大于第一流量(更高的液压压力)的待机流量。
控制器102根据模式改变条件而不同地控制发动机离合器110的待机液压压力，产生发动机离合器110的滑动，并且准备发动机离合器110的联接。此后，当发动机转速和电动机转速同步时，控制器102将发动机离合器110完全联接，因此混合动力电动车辆的驱动模式从EV模式改变成HEV模式。
逆变器103由多个功率开关元件构成并且响应于来自控制器102的控制信号通过将从电池104供应的DC电压转换成3相交流电压来驱动电动机107。
逆变器103的功率开关元件每一个可以由IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)、晶体管和继电器中的任意一个实现。
逆变器103包括保护电路并且保护电路监测电源的流，并且当过电压或过电流由于多种原因(诸如，追尾碰撞或碰撞和暴露至雷电)而流入电源时，保护电路保护混合动力车辆中的所有系统并保证乘客安全免受高电压。
电池104由多个单元电池构成并且存储高电压以将电压供应至电动机107，例如，400V或450V DC。
电池管理系统105通过在操作范围内检测电池的电流、电压和温度来管理SOC并且通过控制电池104的充电/放电电压来防止由于在临界电压下的过放电或在临界电压上的过充电引起的寿命减少。
离合器控制器106响应于从控制器102通过网络提供的控制信号通过控制变速器111中的致动器来控制所需的换挡，并且通过控制供应至发动机离合器110的流体的压力来接合和分离发动机离合器110，以允许在EV模式和HEV模式下行驶。
电动机107由从逆变器103施加的3相AC电压操作以产生扭矩，并且在滑行模式下作为发电机操作并且将再生能量供应至电池104。
当打开时，发动机108作为动力源输出动力。
当发动机108保持操作时，HSG 109作为启动器和发电器操作，响应于从混合动力车辆到控制器102的控制信号启动发动机108，并且通过作为发电机操作来产生功率并且将产生的功率作为充电电压通过逆变器103提供至电池104。
发动机离合器110设置在发动机108和电动机107之间，使得发动机离合器110提供EV模式和HEV模式。
变速器111为自动变速器或CVT并且通过控制离合器控制器106来利用液压压力，操作接合元件和分离元件切换至所需挡位。
根据本发明的具有包括以上描述的功能的配置的混合动力车辆中的发动机离合器的操作如下实现。
图2为示出了根据本发明的示例性实施方案的用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的方法的流程图。
如图2所示，根据本发明的示例性实施方案的用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的方法在步骤S101处当驱动信息检测器101检测到用于驱动的需求信息和混合动力电动车辆的状态信息时开始。
在步骤S102处，控制器102接收在步骤S101处检测到的驱动信息并且确定混合动力电动车辆的驱动模式需要从EV模式改变到HEV模式。
当在步骤S102处混合动力电动车辆的驱动模式需要改变至HEV模式时，在步骤103处控制器102确定模式改变条件。
在这个方面，控制器102可以通过将HSG 109作为启动器操作来启动发动机108，以便将混合动力电动车辆的驱动模式改变至HEV模式。
此外，控制器102可以确定需要快速响应性、强制降挡、一般启动或电池充电的模式改变条件。
也就是说，在步骤S104处，控制器102确定驾驶员的需求扭矩大于或等于预定的扭矩以及发动机转速和电动机转速的变化率大于或等于预定的变化率。
当在步骤S104处驾驶员的需求扭矩大于或等于预定的扭矩以及发动机转速和电动机转速的变化率大于或等于预定的变化率时，在步骤S105处，控制器102将发动机离合器110的待机液压压力控制为第二流量。
另一方面，当在步骤S104处驾驶员的需求扭矩小于预定的扭矩或发动机转速和电动机转速的变化率小于预定的变化率时，在步骤S106处，控制器102将发动机离合器110的待机液压压力控制为第一流量。
也就是说，当混合动力电动车辆的驱动模式从EV模式改变到HEV模式时，控制器102可以根据模式改变条件而不同地控制发动机离合器110的待机液压压力，所以关于发动机离合器110的联接的反应性可以得到提升。
此后，控制器102根据模式改变条件将发动机离合器110的待机液压压力控制为第二流量或第一流量，并且在S107步骤处控制发动机离合器110的联接。
在步骤S107中，当在滑动发动机离合器110之后同步发动机转速和电动机转速时发动机离合器110的联接可以将发动机离合器110完全联接。
本发明的特定示例性实施例的上述描述是为了说明和描述而给出。它们不旨在穷举或将本发明限制于所描述的精确形式，而且鉴于以上教导，许多修改和变化显然是可能的。选择和描述示例性实施例以说明本发明的某些原理和它们的实际应用，由此使本领域普通技术人员能作出和利用本发明的各个示例性实施例及其替代方案或修改。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等价技术方案限定。

Claims (13)

1.一种用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的装置，包括：
驱动信息检测器，所述驱动信息检测器用于检测用于驱动的需求信息和所述混合动力电动车辆的状态信息；
发动机离合器，所述发动机离合器选择性地连接产生动力的发动机和电动机；以及
控制器，所述控制器从所述驱动信息检测器接收信息并且通过控制所述发动机离合器的操作来改变所述混合动力电动车辆的驱动模式，
其中，在所述混合动力电动车辆的驱动模式从电动车辆模式改变成混合动力电动车辆模式时，所述控制器根据模式改变条件而不同地控制发动机离合器的待机液压压力；
其中当驾驶员的需求扭矩大于或等于预定的扭矩并且发动机转速和电动机转速的变化率大于或等于预定的变化率时，所述控制器将发动机离合器的待机液压压力控制为第二流量，
当混合动力电动车辆的驱动模式从电动车辆模式改变成混合动力电动车辆模式时，在驾驶员的需求扭矩小于预定的扭矩或发动机转速和电动机转速的变化率小于预定的变化率时，所述控制器将所述发动机离合器的待机液压压力控制为第一流量。
2.根据权利要求1所述的用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的装置，其中，在混合动力电动车辆的驱动模式从电动车辆模式改变成混合动力电动车辆模式时，所述控制器根据发动机转速和电动机转速的变化率而不同地控制所述发动机离合器的待机液压压力。
3.根据权利要求1所述的用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的装置，其中，当在模式改变条件中需要快速响应性时，所述控制器将所述发动机离合器的待机液压压力控制为第二流量。
4.根据权利要求1所述的用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的装置，其中，当在模式改变条件中需要强制降挡时，所述控制器将所述发动机离合器的待机液压压力控制为第二流量。
5.根据权利要求1所述的用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的装置，其中，当在模式改变条件中电池需要充电时，所述控制器将所述发动机离合器的待机液压压力控制为第一流量。
6.根据权利要求1所述的用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的装置，其中，在当模式改变条件中需要混合动力电动车辆的一般启动时，所述控制器将所述发动机离合器的待机液压压力控制为第一流量。
7.一种用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的方法，包括：
基于检测到的驱动信息，由控制器确定混合动力电动车辆的驱动模式是否需要从电动车辆模式改变到混合动力电动车辆模式；
在混合动力电动车辆的驱动模式需要改变到混合动力电动车辆模式时，根据驾驶员的需求扭矩和发动机转速和电动机转速的变化率，由控制器确定模式改变条件；以及
根据模式改变条件，由控制器不同地控制所述发动机离合器的待机液压压力；
其中，当驾驶员的需求扭矩小于预定的扭矩，或发动机转速和电动机转速的变化率小于预定的变化率时，所述发动机离合器的待机液压压力被控制为第一流量。
8.根据权利要求7所述的用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的方法，其中，当驾驶员的需求扭矩大于或等于预定的扭矩并且发动机转速和电动机转速的变化率大于或等于预定的变化率时，所述发动机离合器的待机液压压力被控制为第二流量。
9.根据权利要求7所述的用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的方法，其中，当模式改变条件需要快速响应性时，所述发动机离合器的待机液压压力被控制为第二流量。
10.根据权利要求7所述的用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的方法，其中，当模式改变条件需要强制降挡时，所述发动机离合器的待机液压压力被控制为第二流量。
11.根据权利要求7所述的用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的方法，其中，当模式改变条件需要对电池充电时，所述发动机离合器的待机液压压力被控制为第一流量。
12.根据权利要求7所述的用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的方法，其中，当模式改变条件需要混合动力电动车辆的一般启动时，所述发动机离合器的待机液压压力被控制为第一流量。
13.一种用于控制混合动力电动车辆的发动机离合器的方法，包括：
由控制器确定混合动力电动车辆的驱动模式是否需要从电动车辆模式改变到混合动力电动车辆模式；
当混合动力电动车辆的驱动模式需要改变到混合动力电动车辆模式时，由控制器检测驾驶员的需求扭矩和发动机转速和电动机转速的变化率；
当驾驶员的需求扭矩大于或等于预定的扭矩并且发动机转速和电动机转速的变化率大于或等于预定的变化率时，由控制器将所述发动机离合器的待机液压压力控制为第二流量；以及
当驾驶员的需求扭矩小于预定的扭矩，或发动机转速和电动机转速的变化率小于预定的变化率时，将发动机离合器的待机液压压力控制为第一流量。
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