CN104847811B - 混合动力车用离合器控制方法 - Google Patents

Abstract

一种混合动力车用离合器控制方法，属于车辆离合器控制技术领域，该控制方法主要包括以下步骤：1）HCU发送离合器传递扭矩需求给CCU；2）CCU对接收到的离合器传递扭矩需求信号进行计算分析，得到离合器的需求位置；3）通过离合器位置传感器获取离合器的实际位置，根据离合器的需求位置和实际位置的差别，调整离合器的位置，使离合器向该需求位置运动；4）实时通过位置传感器获取离合器的实际位置，调整该离合器的运动方向，直到达到需求位置。解决了电机容易损坏、加工精度要求高、控制精确度低且系统不可靠等技术问题。实现了混合动力车模式切换、扭矩传递、起停、换挡分离以及离合器的精确扭矩控制。

Description

混合动力车用离合器控制方法

技术领域

本发明涉及车辆离合器控制技术领域，具体地说涉及一种混合动力车用离合器控制方法。

背景技术

离合器安装在发动机与变速器之间，是汽车传动系中直接与发动机相联系的总成件。通常离合器与发动机曲轴的飞轮组安装在一起，是发动机与汽车传动系之间切断和传递动力的部件。汽车从起步到正常行驶的整个过程中，驾驶员可根据需要操纵离合器，使发动机和传动系暂时分离或逐渐接合，以切断或传递发动机向传动系输出的动力。它的作用是使发动机与变速器之间能逐渐接合，从而保证汽车平稳起步；暂时切断发动机与变速器之间的联系，以便于换档和减少换档时的冲击；当汽车紧急制动时能起分离作用，防止变速器等传动系统过载，从而起到一定的保护作用。

根据调研，现有的离合器控制方案主要有：1）电机式，通过电机驱动涡轮蜗杆推动离合器摇臂的分离和结合；2）液压式，通过液压电磁阀开启的油管油压推动摇臂实现离合器的开启；3）电液式，控制为模拟电路，通过电机产生油管油压推动摇臂实现离合器的开启。

但是，现有的离合器控制方案的缺点有：1）电机式，该种方案控制和机械机构较简单，但由于电机经常工作在大负荷区，电机很容易烧坏；2）液压式，该种方案控制和机械方案较简单，但机械加工要求很高，油管若有一些铁屑，会很容易损坏电磁阀；3）电液模拟电路式，模拟控制电路无法实现扭矩传统的精确控制，无法实现和整车控制器的CAN通讯，无法实现全面的诊断，同时成本较高。

如图1所示，实线表示机械连接，虚线表示控制信号，为现有技术中的一种客车混合动力系统结构，包括发动机、离合器1、离合器执行机构1、电机1、电机2、离合器2、离合器执行结构2、AMT变速箱及主减速器。该种方案为双电机双离合器模式，控制系统复杂，但可以实现纯电动、串联、并联、起停等各种模式的切换，可以实现客车混合动力系统极大地降低能耗的同时，保持良好的起停性能和驾驶性能。该技术方案中，离合器的控制为关键技术之一。通过离合器的控制，才能实现纯电动和混合动力的各种模式切换，实现良好的起停性能，实现良好的扭矩精度的传递，以实现能耗大幅降低的同时保证驾驶性。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中电机容易损坏、加工精度要求高、控制精确度低且系统不可靠，从而提出一种混合动力车用离合器控制方法，能实现混合动力车模式切换、扭矩传递、起停、换挡分离以及离合器的精确扭矩控制。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种混合动力车用离合器控制方法，包括以下步骤：

1）整车控制器HCU发送离合器传递扭矩需求给离合器控制器CCU；

2）离合器控制器CCU对接收到的离合器传递扭矩需求信号进行计算分析，得到离合器的需求位置；

3）通过离合器位置传感器获取离合器的实际位置，根据离合器的需求位置和实际位置的差别，调整离合器的位置，使离合器向该需求位置运动；

4）实时通过位置传感器获取离合器的实际位置，调整该离合器的运动方向，直到达到需求位置，离合器锁定在该需求位置；

5）离合器控制器CCU根据位置传感器再次采集到的离合器当前实际位置，计算得到离合器的当前传递扭矩，将离合器当前传递扭矩发送给整车控制器HCU，整车控制器HCU判断是否达到传递扭矩需求，离合器当前传递扭矩达到目标需求后，整车控制器HCU执行整车控制。

作为优化，在所述步骤3）中，根据离合器的需求位置和实际位置的差别，调整离合器的位置，使离合器向该需求位置运动的过程，包括：通过对比离合器的需求位置和离合器的实际位置之间的差值，决定电机的转向和占空比，电机根据该转向和占空比推动离合器的分离轴承运动，使离合器向需求位置运动。

作为优化，步骤2）中离合器控制器CCU接收到离合器传递扭矩需求信号后，通过传递扭矩到离合器位置的对应Map图以及各种修正，计算得到离合器的需求位置；步骤5）离合器控制器CCU根据位置传感器再次采集到的离合器当前实际位置，通过离合器位置与传递扭矩的对应Map图及各种修正，计算得到离合器的当前传递扭矩。

作为优化，将传递扭矩到离合器位置的对应Map图在混动台架上进行标定。

作为优化，根据离合器实际位置与需求位置的差值，利用PID算法，得出电机的转向和占空比。

作为优化，离合器电机通过带动蜗轮蜗杆机构推动离合器液压泵的活塞运动，离合器液压泵再通过油管油压传递给分泵动力，以推动摇臂运动，摇臂再通过摇臂轴推动分离轴承活动，最终使离合器达到快速开启、关闭及精确控制位置的需求。

作为优化，蜗轮蜗杆机构有自锁功能，当电机驱动蜗轮蜗杆正向运转到指定位置后，电机停止工作，蜗轮蜗杆在自锁的功能下定位在目标位置。

作为优化，离合器控制器CCU通过液位传感器对液压泵的液压油位置进行检测，同时对离合器的位置传感器、电机及控制装置内的CAN通讯系统进行诊断，当检测出相应故障时，离合器控制器CCU执行相应的故障模式。

作为优化，离合器执行机构包括两个电机，其中一个为备用电机。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1、一种混合动力车用离合器控制方法，包括以下步骤：1）HCU发送离合器传递扭矩需求给CCU；2）CCU对接收到的离合器传递扭矩需求信号进行计算分析，得到离合器的需求位置；3）通过离合器位置传感器获取离合器的实际位置，根据离合器的需求位置和实际位置的差别，调整离合器的位置，使离合器向该需求位置运动；4）实时通过位置传感器获取离合器的实际位置，调整该离合器的运动方向，直到达到需求位置，离合器锁定在该需求位置。根据上述混合动力车用离合器控制方法，可以实现汽车的混合动力模式切换、扭矩传递、起停、换挡时的分离与结合等功能，同时实现离合器的精确扭矩控制。利用离合器的结合过程控制、电机转矩控制与发动机转矩控制的协调，以实现汽车混动系统在极大地降低油耗的同时，保持良好的起停性能和驾驶性能。

2、本发明所述的混合动力车用离合器控制方法中，将传递扭矩到离合器位置的对应Map图在混动台架上进行标定，方便离合器根据需要的扭矩进行相应的位置变化。

3、本发明所述的混合动力车用离合器控制方法中，通过对比离合器的需求位置和离合器的实际位置之间的差值，决定电机的转向和占空比，离合器电机通过带动蜗轮蜗杆机构推动离合器液压泵的活塞运动，离合器液压泵再通过油管油压传递给分泵动力，以推动摇臂运动，摇臂再通过摇臂轴推动分离轴承活动，最终使离合器达到快速开启、关闭及精确控制位置的需求。

4、本发明所述的混合动力车用离合器控制方法中，蜗轮蜗杆机构有自锁功能，当电机驱动蜗轮蜗杆正向运转到指定位置后，电机停止工作，蜗轮蜗杆在自锁的功能下定位在目标位置，以确保离合器固定在需要的位置而不随意变动。

5、本发明所述的混合动力车用离合器控制方法中，离合器控制器CCU通过液位传感器对液压泵的液压油位置进行检测，同时对离合器的位置传感器、电机及控制装置内的CAN通讯系统进行诊断。具有很强的自诊断能力，能够迅速准确地检测出相应故障，离合器控制器CCU能够针对相应的故障类型启动相应的故障模式，以保证行车安全。

6、本发明所述的混合动力车用离合器控制方法中，离合器执行机构包括两个电机，其中一个为备用电机。当一个电机控制失效的时候能够启用备用电机工作。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是现有技术中的一种客车混合动力系统结构示意图；

图2是本发明一个实施例的控制装置结构示意图；

图3是本发明一个实施例的控制方法流程图。

图中附图标记表示为：1-涡轮，2-位置传感器，3-蜗杆，4-连杆，5-液位传感器，6-液压泵，7-油管，8-分泵，9-摇臂，10-分离轴承，11-电机。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好的理解本发明技术方案，下面结合附图和实施例对本发明所提供的技术方案作进一步地详细描述。

如图1所示，是本发明混合动力车用离合器控制方法所使用的控制装置，用于控制机械离合器的开启、保持和关闭，包括整车控制器HCU、离合器控制器CCU及离合器执行机构，离合器执行机构包括电机11及涡轮蜗杆机构，电机11与蜗轮蜗杆机构连接，离合器执行机构还包括液压泵6、油管7、分泵8、摇臂9和分离轴承10，蜗轮蜗杆机构通过连杆4与液压泵6连接，液压泵6与油管7、分泵8、摇臂9和分离轴承10依次连接，离合器控制器CCU分别与采集离合器位置信息的位置传感器2、电机11电信号连接。离合器执行机构包括两个电机11。还包括对液压泵6的液压油位置进行检测的液位传感器5，液位传感器5与离合器控制器CCU电信号连接。

本实施例提供的一种混合动力车用离合器控制方法，包括以下步骤：

1）整车控制器HCU发送离合器传递扭矩需求给离合器控制器CCU；

2）离合器控制器CCU对接收到的离合器传递扭矩需求信号进行计算分析，得到离合器的需求位置；

3）通过离合器位置传感器2获取离合器的实际位置，根据离合器的所述需求位置和所述实际位置的差别，调整离合器的位置，使离合器向该需求位置运动；

4）实时通过位置传感器2获取离合器的实际位置，调整该离合器的运动方向，直到达到需求位置，离合器锁定在该需求位置；

5）离合器控制器CCU根据位置传感器2再次采集到的离合器当前实际位置，计算得到离合器的当前传递扭矩，将离合器当前传递扭矩发送给整车控制器HCU，整车控制器HCU判断是否达到传递扭矩需求，离合器当前传递扭矩达到目标需求后，整车控制器HCU执行整车控制。

本实施例混合动力车用离合器控制方法步骤1）中，整车控制器HCU发送发送离合器传递扭矩需求给离合器控制器CCU，传递扭矩为0时表示离合器完全打开，传递扭矩最大表示离合器完全闭合，传递扭矩在最小和最大之间表示离合器控制器CCU需要控制离合器在特定位置进行滑膜。

根据上述混合动力车用离合器控制方法，可以实现汽车的混合动力模式切换、扭矩传递、起停、换挡时的分离与结合等功能，同时实现离合器的精确扭矩控制。利用离合器的结合过程控制、电机转矩控制与发动机转矩控制的协调，以实现汽车混动系统在极大地降低油耗的同时，保持良好的起停性能和驾驶性能。

本实施例混合动力车用离合器控制方法步骤3）中，根据离合器的所述需求位置和所述实际位置的差别，调整离合器的位置，使离合器向该需求位置运动的过程，包括：

通过对比离合器的需求位置和离合器的实际位置之间的差值，决定电机11的转向和占空比，电机11根据该转向和占空比推动离合器的分离轴承10运动，使离合器向需求位置运动。

本实施例混合动力车用离合器控制方法，步骤2）中离合器控制器CCU接收到离合器传递扭矩需求信号后，通过传递扭矩到离合器位置的对应Map图以及各种修正，计算得到离合器的需求位置；步骤5）离合器控制器CCU根据位置传感器2再次采集到的离合器当前实际位置，通过离合器位置与传递扭矩的对应Map图及各种修正，计算得到离合器的当前传递扭矩。将传递扭矩到离合器位置的对应Map图在混动台架上进行标定。

上述的离合器电机11是根据电机转向和占空比来将离合器从实际位置驱动到需求位置的，其转向和占空比是根据离合器实际位置与需求位置的差值，利用PID算法计算得出的。

本实施例混合动力车用离合器控制方法中，控制装置内的离合器电机11通过带动蜗轮蜗杆机构推动离合器液压泵6的活塞运动，离合器液压泵6再通过油管7油压传递给分泵8动力，以推动摇臂9运动，摇臂9再通过摇臂轴推动分离轴承10活动，最终使离合器达到快速开启、关闭及精确控制位置的需求。

本实施例混合动力车用离合器控制方法中，控制装置内的蜗轮蜗杆机构有自锁功能，当电机11驱动蜗轮1和蜗杆3正向运转到指定位置后，电机11停止工作，蜗轮1和蜗杆3在自锁的功能下定位在目标位置。

本实施例混合动力车用离合器控制方法中，离合器控制器CCU通过液位传感器5对液压泵6的液压油位置进行检测，同时对离合器的位置传感器2、电机11及控制装置内的CAN通讯系统进行诊断，当检测出相应故障时，离合器控制器CCU执行相应的故障模式。如有离合器位置故障时，离合器控制器CCU控制电机11驱动离合器到最小位置，以保证离合器打开，以保证离合器整个控制系统的安全。

本实施例混合动力车用离合器控制方法中，离合器执行机构包括两个电机11，其中一个为备用电机。当一个电机11控制失效的时候能够启用备用电机工作。

对于其他类型的离合器，如电机式离合器或液压式离合器，该控制方法仍然适用，只是在最后实现离合器执行方式不同，电机式离合器通过电机来实现离合器位置的调整；液压式离合器是由离合器控制器发送信号驱动电动液压系统，通过液压操纵离合器动作，从而实现离合器位置的调整。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种混合动力车用离合器控制方法，其特征在于包括以下步骤：

1)整车控制器HCU发送离合器传递扭矩需求给离合器控制器CCU；

2)离合器控制器CCU对接收到的离合器传递扭矩需求信号进行计算分析，得到离合器的需求位置；

3)通过离合器位置传感器获取离合器的实际位置，根据离合器的所述需求位置和所述实际位置的差别，调整离合器的位置，使离合器向该需求位置运动；

4)实时通过位置传感器获取离合器的实际位置，调整该离合器的运动方向，直到达到需求位置，离合器锁定在该需求位置；

5)离合器控制器CCU根据位置传感器再次采集到的离合器当前实际位置，计算得到离合器的当前传递扭矩，将离合器当前传递扭矩发送给整车控制器HCU，整车控制器HCU判断是否达到传递扭矩需求，离合器当前传递扭矩达到目标需求后，整车控制器HCU执行整车控制；

步骤2)中离合器控制器CCU接收到离合器传递扭矩需求信号后，通过传递扭矩到离合器位置的对应Map图以及各种修正，计算得到离合器的需求位置；步骤5)离合器控制器CCU根据位置传感器再次采集到的离合器当前实际位置，通过离合器位置与传递扭矩的对应Map图及各种修正，计算得到离合器的当前传递扭矩；

将传递扭矩到离合器位置的对应Map图在混动台架上进行标定。

2.如权利要求1所述的混合动力车用离合器控制方法，其特征在于：在所述步骤3)中，根据离合器的所述需求位置和所述实际位置的差别，调整离合器的位置，使离合器向该需求位置运动的过程，包括：

通过对比离合器的需求位置和离合器的实际位置之间的差值，决定电机的转向和占空比，电机根据该转向和占空比推动离合器的分离轴承运动，使离合器向需求位置运动。

3.如权利要求1或2所述的混合动力车用离合器控制方法，其特征在于：根据离合器实际位置与需求位置的差值，利用PID算法，得出电机的转向和占空比。

4.如权利要求1或2所述的混合动力车用离合器控制方法，其特征在于：离合器电机通过带动蜗轮蜗杆机构推动离合器液压泵的活塞运动，离合器液压泵再通过油管油压传递给分泵动力，以推动摇臂运动，摇臂再通过摇臂轴推动分离轴承活动，最终使离合器达到快速开启、关闭及精确控制位置的需求。

5.如权利要求4所述的混合动力车用离合器控制方法，其特征在于：蜗轮蜗杆机构有自锁功能，当电机驱动蜗轮蜗杆正向运转到指定位置后，电机停止工作，蜗轮蜗杆在自锁的功能下定位在目标位置。

6.如权利要求4所述的混合动力车用离合器控制方法，其特征在于：离合器控制器CCU通过液位传感器对液压泵的液压油位置进行检测，同时对离合器的位置传感器、电机及控制装置内的CAN通讯系统进行诊断，当检测出相应故障时，离合器控制器CCU执行相应的故障模式。

7.如权利要求4所述的混合动力车用离合器控制方法，其特征在于：离合器执行机构包括两个电机，其中一个为备用电机。