CN105128851A - 用于控制混合动力车的离合器的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于控制混合动力车的离合器的装置和方法。方法包括：由控制器对电动机转矩设置极限转矩并且当从EV驱动模式向HEV驱动模式转换时比较变速器的输入速度与发动机的最小速度。控制器配置成当变速器的输入速度等于或大于最小阈值点并且等于或小于发动机的最小速度时启动发动机。此外，方法包括通过控制器增加电动机转矩以超过预设的极限转矩，当发动机速度与电动机速度同步时使第一离合器接合，并且当变速器的输入速度超过发动机的最小速度时使第二离合器接合。

Description

用于控制混合动力车的离合器的装置和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年6月2日提交的韩国专利申请第10-2014-0067185号优先权及其权益，其全部内容通过引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及用于控制混合动力车内的离合器的装置和方法，更具体地，本发明涉及用于控制混合动力车内的离合器的装置和方法，当将安装有双离合变速器(DCT)的混合动力车的驱动模式从电动车(EV)驱动模式向混合动力车(HEV)驱动模式转换时，对电动机转矩设置极限转矩并使用双离合变速器(DCT)的滑移转换混合动力车的模式。

背景技术

混合动力车是使用两种或更多种不同类型的动力源的车辆。通常，混合动力车由通过燃烧燃料获得驱动转矩的发动机以及从电池电源获得驱动转矩的电动机进行驱动。混合动力车可以以使用发动机和电动机作为动力源的多种结构形成。使用电动机将发动机机械动力直接传递给车轮并使用来自电池的动力进行操作的车辆被称为并联式混合动力车。此外，通过使用发电机将发动机的机械动力转换成电力以驱动电动机或将电力充入电池的车辆被称为串联式混合动力车。在并联式混合动力车内，发动机和电动机可以由发动机离合器连接，DCT可以与发动机和电动机的轴连接，并且变速器可以与DCT连接。

混合动力车的主要驱动模式包括发动机离合器分开并仅由电动机驱动的EV模式、同时驱动与发动机离合器接合的发动机和电动机的HEV模式以及可以不完全接合HEV模式中的发动机离合器并在发动机和电动机的旋转速度不同时传递发动机转矩的滑移驱动模式。具体地，EV模式和HEV模式之间的转换是混合动力车的主要功能，并且可以对混合动力车的行驶性能、燃料消耗和动力性能具有影响。

当混合动力车启动时，电动机由充在电池中的动力和电动机内产生的驱动转矩来驱动。此外，DCT在混合动力车内完全接合以将动力传递到驱动轴。然而，为从电动机与DCT接合时的EV模式向HEV模式转换，DCT的接合力减小以产生DCT的滑移并且加速度的线性度(例如，加速度线性地调整)可能降低。此外，当电动机和发动机同步并且车轮转矩减小时加速度的线性度可能下降得更多。

在该章节中公开的上述信息仅用于加强对本发明背景的理解，因此其可能包含不形成该国本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明提供通过向电动机转矩设置极限转矩并且当将混合动力车驱动模式从EV驱动模式向HEV驱动模式转换时使用DCT的滑移转换混合动力车的模式来控制混合动力车的离合器的装置和方法。

本发明的示例性实施方式提供用于控制混合动力车的离合器的方法。混合动力车可以包括经由第二离合器选择性地与变速器连接的电动机、以及发动机。此外，发动机可以经由第一离合器选择性地与电动机连接。方法可以包括：限定电动机转矩的输出；当从EV驱动模式向HEV驱动模式转换时比较变速器的输入速度与发动机的最小速度；当变速器的输入速度等于或大于最小阈值点并且等于或小于发动机的最小速度时启动发动机；增加电动机的转矩以超过预设的极限转矩；当发动机速度与电动机速度同步时使第一离合器接合；以及当变速器的输入速度超过发动机的最小速度时使第二离合器接合。发动机的启动还可以包括降低第二离合器的接合力以产生滑移。

方法还可以包括：当变速器的输入速度小于最小阈值点时解除第二离合器的接合，使第一离合器接合并且启动发动机；以及产生第二离合器的滑移。此外，方法还可以包括当保持第二离合器的接合并且变速器的输入速度超过(例如，大于)发动机的最小速度时启动发动机。电动机可以配置成在EV驱动模式下使用极限转矩以下的电动机转矩。

本发明的另一个示例性实施方式提供用于混合动力车的离合器控制装置，其可以包括：第一离合器，其可以选择性地使电动机与发动机连接；第二离合器，其可以选择性地使电动机与变速器连接；以及控制器，其配置成操作第一离合器和第二离合器，在EV驱动期间对电动机转矩设置极限转矩，并且调节电动机以输出极限转矩以下的转矩。

此外，控制器可以配置成当模式从EV驱动模式向HEV驱动模式转换时产生第二离合器的滑移，并且使电动机的速度与变速器的速度同步。而且，控制器可以配置成当变速器的输入速度等于或大于最小阈值点并且等于或小于最小发动机速度时使用超过预设的极限转矩的电动机转矩。

另外，控制器可以配置成使用超过(例如，大于)预设的极限转矩的电动机转矩来提高电动机的速度，并且当发动机速度与电动机速度同步时使第一离合器接合。控制器还可以配置成当从EV驱动向HEV驱动转换并且当变速器的输入速度小于最小阈值点时，解除第二离合器的接合，使第一离合器接合，并且启动发动机以产生第二离合器的滑移。

控制器还可以配置成当从EV驱动向HEV驱动转换并且变速器的输入速度超过发动机的最小速度时，在保持第二离合器的接合时，启动发动机。另外，控制器可以配置成当发动机速度与电动机速度同步时使第一离合器接合。

如上所述，根据本发明的示例性实施方式，当混合动力车驱动模式使用DCT的滑移从EV模式向HEV模式转换时，车辆生产成本可以降低并且燃料消耗可得以改善。此外，通过设置极限转矩，电动机和发动机可以同步而无需在相当程度上减小DCT的转矩，并且加速度的线性度可以增加。

附图说明

本发明的上述和其他特征现在将参考其在附图中示出的某些实施方式进行详细说明，这些实施方式在以下仅以说明的方式给出，因此不限制本发明，其中：

图1是示出根据本发明的示例性实施方式的混合动力车的离合器控制装置的配置的示例性框图；

图2是示出控制根据本发明的示例性实施方式的控制混合动力车的离合器的方法的示例性流程图；

图3是示出当在常规混合动力车中驱动模式转换时速度与转矩之间的关系以及相对于时间的离合器接合力的示例图；以及

图4是示出根据本发明的示例性实施方式的当混合动力车驱动模式转换时速度与转矩之间的关系以及相对于时间的离合器接合力的示例图。

具体实施方式

应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其他代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。本文中提到的混合动力车是具有两种或更多种动力来源的车，例如同时为汽油动力和电动力的车。

尽管示例性实施方式被描述为使用多个单元以执行示例性进程，但应理解的是，示例性进程还可以由一个或多个模块执行。另外，应当理解的是，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器配置成对模块进行存储，处理器具体配置成执行该模块以执行将在以下进一步描述的一个或更多进程。

此外，本发明的控制逻辑可以具体表现为，在含有由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非瞬时性计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光数据存储装置。计算机可读记录介质也可以在连接网络的计算机系统中分布，从而计算机可读介质可以通过例如远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)以分布方式进行存储并执行。

本文使用的术语仅为说明具体实施方式，而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种、该”也意在包括复数形式，除非上下文中另外明确指明。还应当理解的是，在说明书中使用的术语“包括、包含、含有”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元素和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任何和所有结合。

除非特别指出或从上下文清晰得到，本文使用的术语“约”应理解为在本领域的正常容忍范围内，例如在均值的2个标准差内。“约”可以理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非另外从上下文清晰得出，本文中提供的所有数值都被术语“约”修饰。

在下面的具体说明中，仅有本发明的示例性实施方式已简单地通过举例说明的方式被示出和描述。正如本领域技术人员将认识到的，示例性实施方式可以以各种不同的方式修改，所有这些都不脱离本发明的精神或范围。贯穿整个说明书，相似的附图标记表示相似的元件。

本发明的示例性实施方式将在下文中参考附图进行详细描述。图1是示出根据本发明的示例性实施方式的混合动力车的离合器控制装置的配置的示例性框图。参考图1，混合动力车的离合器控制装置可以包括发动机10、混合式起动发电机(HSG)15、发动机离合器20、电动机30、双离合变速器(DCT)40、变速器50、和控制器60。如图1所示，发动机10可以经由发动机离合器20与电动机30连接，该发动机离合器可以是第一离合器，可以是第二离合器的DCT40可以与发动机10及电动机30的轴连接，并且变速器50可以与DCT40连接。在本说明书中，第一离合器是发动机离合器20并且第二离合器是DCT40，但是第一离合器和第二离合器不限于此。例如，第二离合器可以是自动/手动变速器(AMT)。

HSG15可以配置成点燃布置在发动机10内的气缸内的燃料，并且可以与发动机10连接。HSG15可以是配置成启动发动机10的电动机。此外，当在混合动力车运行中发生过剩输出时，HSG15可以是配置成给电池充电的发电机。发动机离合器20可以布置在发动机10与电动机30之间，并可以配置成从控制器60接收控制信号，从而基于混合动力车驱动模式选择性地使发动机10与电动机30连接。

在DCT40内，多个输入齿轮可以分散地布置在两个输入轴内，并且多个输出齿轮可以是分别与多个输入齿轮接合的齿轮并且可以分散地布置在两个输出轴。此外，DCT40可以包括多个同步装置，并且多个同步装置可以选择性地使多个输出齿轮之一与两个输出轴之一连接。而且，DCT40可以包括两个离合器。各个离合器可以配置成将动力从动力源(例如，发动机或电动机)传递到两个输入轴。离合器可以是干式或湿式离合器。

通常，电动机30可以使用在初始启动时充入电池内的动力以及可以在电动机30内产生的驱动转矩。DCT40可以完全地接合以将动力传递到驱动轴。可以基于发动机离合器20的接合和放开来确定的电动机输出转矩与发动机输出转矩的总和可以供应为输入转矩。此外，随机传输电平可以基于车辆速度和驱动条件进行选择以使得变速器50配置成输出驱动力至驱动轮以维持车辆的运行。

控制器60可以配置成通过输出控制信号来切换发动机离合器20与DCT40的连接。另外，控制器60可以配置成使用布置在混合动力车内的数个控制器之间的协作控制来调节混合动力车内的离合器。例如，可以使用可以是上级控制器的混合动力整车控制器(HCU)、可以配置成操作整个发动机运行的发动机控制单元(ECU)、可以配置成操作驱动电动机的电动机控制单元(MCU)、以及可以配置成执行变速器的变速器控制单元(TCU)。因此，为方便描述，在本说明书和权利要求中，在混合动力车内布置的数个控制器称为控制器60。

当混合动力车通过对电动机最大转矩设置极限转矩而以EV模式操作时，控制器60可以配置成执行电动机30以输出极限转矩以下的电动机转矩。此外，当混合动力车以EV模式操作并且通过产生DCT40的滑移而向HEV模式转换时，控制器60还可以配置成使电动机30的速度与变速器50的速度同步。因此，控制器60可以配置成比较变速器的输入速度与发动机的最小速度，并且基于其值确定发动机离合器20与DCT40的接合、滑移和放开。对于这样的目的，控制器60可以以使用预定程序的至少一个处理器来实现，并且预定程序可以编程为执行对根据本发明示例性实施方式的混合动力车的离合器滑移进行控制的方法的各个步骤。

在下文中，根据本发明示例性实施方式的控制混合动力车的离合器的方法将参考图2至图4进行详细说明。图2是示出控制根据本发明示例性实施方式的控制混合动力车的离合器的方法的示例性流程图。如图2所示，控制混合动力车的离合器的方法可以包括对电动机转矩设置极限转矩(S10)，并且确定是否需要从EV模式转换到HEV模式(S20)。当需要从EV模式转换到HEV模式时，控制器60可以配置成确定变速器50的输入速度是否小于最小阈值点(S30)。

此外，当变速器50的输入速度小于最小阈值点时，混合动力车可能停止。换言之，混合动力车的电池充电量(SOC)可能耗尽，电池输出可能限定在相当低的温度状态，电动机30可能已经过热，或者当在陡坡(例如，大幅度倾斜的)道路上驱动电动机30时混合动力车可能已经停止。因此，在本发明中，变速器50的输入速度小于最小阈值点，可以同时包括当变速器50的输入速度为约0时以及当变速器50的输入速度大于约0但小于可被视为混合动力车已经停止的最小阈值点时。

当变速器50的输入速度小于最小阈值点时，控制器60可以配置成解除DCT40的接合(S32)。控制器60还可以配置成使发动机离合器20接合并经由电动机30或HSG15启动发动机10(S34)。当变速器50的输入速度小于最小阈值点时，电动机30的操作可能是不可能的，并且当发动机离合器20接合时，控制器60可以配置成启动发动机10，这可以直接地将发动机驱动转矩传递到驱动轴。此外，控制器60可以配置成产生DCT40的滑移(S36)。当发动机10初始启动时，由于发动机10的相当低的速度，可能无法在发动机10内生成足够的转矩。因此，控制器60可以配置成产生DCT40的滑转以将发动机10的转矩传递到驱动轴。此外，控制器60可以配置成确定变速器50的输入速度是否超过发动机的最小速度(S38)。当变速器50的输入速度超过发动机的最小速度时，足够的转矩可以存在于发动机10内并且控制器60可以配置成使DCT40接合(S40)。

当在S30变速器50的输入速度等于或大于最小阈值点时，控制器60可以配置成比较变速器50的输入速度与发动机的最小速度(S50)。当在S30变速器50的输入速度大于最小阈值点时，混合动力车可以运行。特别地，当在进程S50变速器50的输入速度超过发动机的最小速度时，混合动力车可以在正常的EV模式下操作。因此，当保持DCT40的接合时，控制器60可以配置成启动发动机10并且使发动机速度与电动机速度同步(S52)。

当控制器60启动发动机10并提高发动机速度时，发动机离合器20可以不接合，因此发动机驱动转矩可以不传送到驱动轴。控制器60可以配置成确定发动机速度和电动机速度，以及发动机速度与电动机速度是否同步(S54)。当发动机速度与电动机速度同步时，控制器60可以配置成使发动机离合器20接合(S56)，并且混合动力车可以以HEV模式驱动。当变速器50的输入速度等于或小于发动机的最小速度时，控制器60可以配置成启动发动机10并且以空挡状态待命(S70)。

当在进程S30和S50中变速器50的输入速度等于或大于最小阈值点并且等于或小于发动机的最小速度时，进程可以在进程S70继续。当变速器50的输入速度等于或大于最小阈值点并且等于或小于发动机的最小速度时，混合动力车可以在EV模式下以相当低的速度运行。此后，控制器60可以配置成通过将DCT40的接合力减少到当前电动机转矩水平以产生DCT40的滑移(S72)。因为在步骤S10可以对电动机转矩设置极限转矩，仅可以输出极限转矩以下的转矩。

当DCT40的滑移发生时，控制器60可以配置成解除极限转矩并提高电动机转矩以超过极限转矩(S74)。因此，控制器60可以配置成操作电动机以输出最大电动机转矩，这可以迅速地提高电动机速度。此外，控制器60可以配置成确定发动机速度和电动机速度以及发动机速度是否与电动机速度同步(S76)。

当发动机速度与电动机速度同步时，控制器60可以配置成使发动机离合器20接合(S78)。当发动机离合器20与可以保持滑移状态的DCT40接合时，混合动力车的车辆速度可以增加。控制器60可以配置成比较变速器50的输入速度与发动机的最小速度(S80)。当变速器50的输入速度超过发动机的最小速度时，控制器60可以配置成终止DCT40的滑移状态并且使DCT40接合以将转矩传递到驱动轴(S82)。

图3是示出当在常规混合动力车中转换驱动模式时速度与转矩之间的关系以及相对于时间的离合器接合力的示例图，并且图4是示出当根据本发明示例性实施方式的混合动力车在转换驱动模式时速度与转矩之间的关系以及相对于时间的离合器接合力的示例图。如图3所示，DCT40的接合力(摩擦力)可以减少到电动机转矩或更小转矩以产生DCT40的滑移。具体地，在DCT40的滑移状态内，当电动机速度与发动机速度同步时，发动机离合器20可以接合。因此，在常规混合动力车内，DCT40的接合力可以进一步减小以增加电动机的速度，这会进一步减小车轮转矩以及加速度的线性度。

如图4所示，根据本发明示例性实施方式的混合动力车可以在EV驱动期间设置极限转矩并且调节电动机输出电动机转矩到极限转矩以下的转矩。因此，当减小DCT40的接合力时可以发生DCT40的滑移。此外，通过解除极限转矩，当电动机最大转矩超过极限转矩时，可以维持恒定的车轮转矩。在根据本发明示例性实施方式的混合动力车内，由于设置极限转矩，基于转矩输出的动力性能可以通过使EV模式向HEV模式转换的时点提前而获得。

如上所述，根据本发明的示例性实施方式，通过限定电动机转矩的输出，DCT40的转矩可以不显著降低并且电动机与发动机可以同步，并且加速度的线性度可以通过保持恒定的车轮转矩而改善。

尽管本发明已结合目前被认为是示例性实施方式的内容进行了描述，应当理解的是，本发明并不限于示例性实施方式。相反，本发明旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同配置。

Claims (16)

1.一种控制混合动力车的离合器的方法，所述混合动力车包含通过第二离合器选择性地与变速器连接的电动机以及通过第一离合器选择性地与所述电动机连接的发动机，所述方法包括以下步骤：

由控制器限定电动机转矩的输出；

由所述控制器在从电动车(EV)驱动模式向混合动力车(HEV)驱动模式转换时比较所述变速器的输入速度与所述发动机的最小速度；

由所述控制器在所述变速器的输入速度等于或大于最小阈值点并且等于或小于所述发动机的最小速度时启动所述发动机；

由所述控制器增加所述电动机转矩以超过预设的极限转矩；

由所述控制器在发动机速度与电动机速度同步时使所述第一离合器接合；以及

由所述控制器在所述变速器的输入速度超过所述发动机的最小速度时使所述第二离合器接合。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述发动机的启动包括由所述控制器通过降低所述第二离合器的接合力而产生滑移。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

由所述控制器在所述变速器的输入速度小于最小阈值点时解除第二离合器的接合；

由所述控制器使所述第一离合器接合并启动所述发动机；以及

由所述控制器产生所述第二离合器的滑移。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：

由所述控制器在保持所述第二离合器的接合并且所述变速器的输入速度超过所述发动机的最小速度时启动所述发动机。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述电动机配置成在电动车(EV)模式下使用所述极限转矩以下的电动机转矩。

6.一种混合动力车的离合器控制装置，所述离合器控制装置包含：

第一离合器，其选择性地使配置成产生动力的电动机与发动机连接；

第二离合器，其选择性地使所述电动机与变速器连接；以及

控制器，其配置成：

操作所述第一离合器和所述第二离合器，

在电动车(EV)驱动模式过程中对电动机转矩设置极限转矩；以及

调节所述电动机以输出所述极限转矩以下的转矩。

7.根据权利要求6所述的离合器控制装置，其中所述控制器还配置成：

当模式从电动车(EV)驱动模式向混合动力车(HEV)驱动模式转换时产生所述第二离合器的滑移；以及

使所述电动机的速度与所述变速器的速度同步。

8.根据权利要求7所述的离合器控制装置，其中所述控制器还配置成：

当所述变速器的输入速度等于或大于最小阈值点并且等于或小于所述发动机的最小速度时，使用超过所预设的极限转矩的电动机转矩。

9.根据权利要求8所述的离合器控制装置，其中所述控制器还配置成：

使用超过所预设的极限转矩的电动机转矩来提高所述电动机的速度；并且

当发动机速度与电动机速度同步时使所述第一离合器接合。

10.根据权利要求6所述的离合器控制装置，其中所述控制器还配置成：

当从电动车(EV)驱动模式向混合动力车(HEV)驱动模式转换并且所述变速器的输入速度小于最小阈值点时，解除所述第二离合器的接合；

使所述第一离合器接合；以及

启动所述发动机以产生所述第二离合器的滑移。

11.根据权利要求6所述的离合器控制装置，其中所述控制器还配置成：

在从电动车(EV)驱动模式向混合动力车(HEV)驱动模式转换中，当保持所述第二离合器的接合并且所述变速器的输入速度超过所述发动机的最小速度时启动所述发动机。

12.根据权利要求11所述的离合器控制装置，其中所述控制器还配置成当发动机速度与电动机速度同步时使所述第一离合器接合。

13.一种包含由处理器或控制器执行的程序指令的非瞬时性计算机可读介质，所述计算机可读介质包含：

限定电动机转矩的输出的程序指令；

当从电动车(EV)驱动模式向混合动力车(HEV)驱动模式转换时比较变速器的输入速度与发动机的最小速度的程序指令；

当所述变速器的输入速度等于或大于最小阈值点并且等于或小于所述发动机的最小速度时启动所述发动机的程序指令；

增加所述电动机转矩以超过所预设的极限转矩的程序指令；

当发动机速度与电动机速度同步时使第一离合器接合的程序指令；以及

当所述变速器的输入速度超过所述发动机的最小速度时使第二离合器接合的程序指令。

14.根据权利要求13所述的非瞬时性计算机可读介质，其中所述启动所述发动机的程序指令包括通过减小所述第二离合器的接合力而产生滑移的程序指令。

15.根据权利要求13所述的非瞬时性计算机可读介质，还包含：

当所述变速器的输入速度小于最小阈值点时解除所述第二离合器的程序指令；

使所述第一离合器接合并启动所述发动机的程序指令；以及

产生所述第二离合器的滑移的程序指令。

16.根据权利要求13所述的非瞬时性计算机可读介质，还包含当保持所述第二离合器的接合并且所述变速器的输入速度超过所述发动机的最小速度时启动所述发动机的程序指令。