CN115076256A - 一种离合器防过热保护方法、装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆控制技术领域，公开了一种离合器防过热保护方法、装置及车辆，离合器接合过程中采用离合器的热量产生功率作为评判标准，由于离合器的热量产生功率具有实时性，在根据离合器的热量产生功率预判离合器将要发生过热问题时，离合器的实际发热量还尚未使离合器发生过热问题；在离合器保护模式触发后，根据离合器的热量产生功率预判离合器不会继续升温时，说明以当前的热量产生功率而言，离合器不会继续升温，从而使离合器不会发生过热现象；离合器保护模式触发后，降低离合器输入端的扭矩以减小输入端和从动端之间转速差，使离合器接合过程中离合器传动扭矩不会发生明显变化，保证离合器接合过程平稳且无冲击、无动力中断等现象。

Description

一种离合器防过热保护方法、装置及车辆

技术领域

本发明涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种离合器防过热保护方法、装置及车辆。

背景技术

离合器的接合用于实现动力传递，离合器的分离用于实现动力断开，对于车辆而言，离合器是必不可少的。

在离合器应用于分动器时，分动器开始接合且离合器未完全锁止时，由于扭矩精度、控制策略鲁棒性、离合器响应等因素，离合器的输入端和从动端可能会出现非预期转速差，在离合器锁止的过程中会产生热量，转速差越大，离合器产生的热量越高。当离合器产生的热量高到一定程度，离合器将产生烧蚀风险。

为此，当前通常会在离合器接合的过程中评估离合器的实际产生热量，当实际产生热量超过阈值时会触发离合器过热模式，以禁止离合器继续使用，或者限制动力源的最高扭矩，但这样会严重影响驾驶性能，虽然可以避免离合器的温度继续攀升，但由于动力源的最高扭矩被限制会使分动器丧失分动器的分动功能。

发明内容

本发明的目的在于提出一种离合器防过热保护方法、装置及车辆，能够预防离合器过热，提高离合器的使用寿命，确保离合器接合过程平顺，无冲击、无动力中断等问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种离合器防过热保护方法，包括以下步骤：

离合器接合过程中，实时地获取离合器的热量产生功率，根据离合器的热量产生功率预判离合器是否将要发生过热问题；

若过热预判结果为离合器将要发生过热问题，则触发离合器保护模式；在离合器保护模式下，降低离合器输入端的扭矩；

根据离合器的热量产生功率预判离合器是否会继续升温，若升温预判结果为离合器不会继续升温，则退出离合器保护模式。

作为上述离合器防过热保护方法的一种优选技术方案，所述离合器的热量产生功率，按照以下步骤获取：

获取离合器输入端的输入转速和离合器从动端的输出转速，根据所述输入转速和输出转速计算转速差；

获取并根据离合器执行器接合位置、或者离合器执行器驱动力或者离合器执行器驱动压力，计算离合器的传递扭矩；

根据离合器的传递扭矩和转速差计算离合器的热量产生功率。

作为上述离合器防过热保护方法的一种优选技术方案，根据离合器的热量产生功率预判离合器是否将要发生过热问题，包括：

在热量产生功率大于等于过热阈值时，所述过热预判结果为离合器将要发生过热问题；

在热量产生功率小于过热阈值时，所述过热预判结果为离合器不会发生过热问题。

作为上述离合器防过热保护方法的一种优选技术方案，根据离合器的热量产生功率预判离合器是否会继续升温，包括：

在离合器的热量产生功率小于等于升温阈值时，所述升温预判结果为离合器不会升温；

在离合器的热量产生功率大于升温阈值时，所述升温预判结果为离合器将要升温；

所述升温阈值小于过热阈值。

作为上述离合器防过热保护方法的一种优选技术方案，所述离合器配设有液冷结构；在离合器接合过程中，控制液冷结构对离合器进行冷却。

作为上述离合器防过热保护方法的一种优选技术方案，所述升温阈值指的是在控制液冷结构对离合器进行冷却时，使离合器的温度不会上升的热量产生功率。

作为上述离合器防过热保护方法的一种优选技术方案，所述升温阈值按照以下步骤获取：

获取液冷结构内的实际冷却液温度和实际冷却液流量；

基于液冷结构内的冷却液温度、冷却液流量和使离合器的温度不会上升的热量产生功率之间的映射关系，查询与实际冷却液温度和实际冷却液流量对应的热量产生功率；

将查询到的热量产生功率作为升温阈值。

作为上述离合器防过热保护方法的一种优选技术方案，所述降低离合器输入端的扭矩，包括：

降低与离合器输入端相连的动力源的扭矩。

本发明还提供了一种离合器过热保护装置，包括：

离合器热量产生功率计算模块，用于在离合器接合过程中实时地计算离合器的热量产生功率；

过热预判模块，用于根据离合器的热量产生功率预判离合器是否将要发生过热问题；

离合器保护模式执行模块，能够在所述过热预判模块的过热预判结果为离合器将要发生过热问题时被触发，以降低离合器输入端的扭矩；

升温预判模块，用于在所述过热预判模块被触发时，根据离合器的热量产生功率预判离合器是否会继续升温，并在升温预判结果为离合器不会继续升温时发送结束指令至所述离合器保护模式执行模块。

本发明还提供了一种车辆，包括上述的离合器过热保护装置。

本发明有益效果：本发明提供的离合器防过热保护方法、装置及车辆，离合器接合过程中采用离合器的热量产生功率作为评判标准，以预判离合器是否将要发生过热问题及离合器保护模式触发后离合器是否将会继续升温；由于离合器的热量产生功率具有实时性，在根据离合器的热量产生功率预判离合器将要发生过热问题时，离合器的实际发热量还尚未使离合器发生过热问题；同理，在离合器保护模式触发后，在根据离合器的热量产生功率预判离合器不会继续升温时，说明离合器的热量产生功率已经有所下降，至少以当前的热量产生功率而言，离合器是不会继续升温的，从而实现离合器整个接合过程中，离合器不会发生过热现象；且由于离合器保护模式触发后，采用降低离合器输入端扭矩的方式，减小离合器的输入端和从动端之间转速差，不仅可以减小离合器的发热量，还可以使离合器接合过程中离合器传动扭矩不会发生明显变化，保证离合器接合过程平稳且无冲击、无动力中断等现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中一种分动器的结构简图；

图2是本发明实施例提供的离合器过热保护方法的流程图；

图3是采用本发明实施例提供的离合器过热保护方法时，输入扭矩、离合器扭矩、离合器的输入端转速和从动端转速、输入端和从动端的转速差、离合器的累积热量、热量产生功率、离合器保护模式、过热模式与时间之间的关系曲线图。

图中：

1、控制器；2、通讯线；3、执行电机；4、转子轴；5、固定凸轮；6、主动凸轮；7、钢球；8、推力轴承；9、压盘；10、复位弹簧；111、输入端；112、从动端；12、传动轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例提供了一种离合器防过热保护方法，下面以分动器的离合器为例，对上述离合器防过热保护方法进行详细介绍。但需特别说明的是，本实施例提供的离合器防过热保护方法不仅限用于分动器的离合器，还可以用于其他场景应用的离合器，如发动机动力传递用离合器、换挡用离合器等，在此不再一一列举。

分动器的作用是将单向传输的动力变更为前后传输的动力，在应用于车辆上时，具体体现为将单独前轮驱动或单独后轮驱动变为四轮驱动。对于适时型分动器而言，为了实现传递路径的变化需要用到离合器。

如图1所示，适时型分动器包括控制器1、与控制器1通过通讯线2通讯连接的执行电机3、用于传输动力的传动轴12及离合器，离合器包括输入端111和从动端112，输入端111转动套设于传动轴12上，从动端112固定套设于传动轴12上；传动轴12上套设有固定于分动器壳体的固定凸轮5及转动套设有主动凸轮6，执行电机3的转子轴4与主动凸轮6传动连接，以使主动凸轮6能够沿传动轴12轴向移动及转动，主动凸轮6和固定凸轮5相对的表面上形成有多个沟槽，沟槽内放置有钢球7，沟槽为深度渐变式沟槽，当主动凸轮6在执行电机3的作用下与固定凸轮5之间具有相对旋转移动时，钢球7会由沟槽较深位置向较浅位置移动，增大固定凸轮5和主动凸轮6之间的距离，或者，钢球7会由沟槽较浅位置向较深位置移动，减小固定凸轮5和主动凸轮6之间的距离。

主动凸轮6背对固定凸轮5的一侧设有推力轴承8，离合器设于推力轴承8背对主动凸轮6的一端，推力轴承8和离合器之间设有压盘9，推力轴承8能够在主动凸轮6的作用下作用于压盘9，使压盘9作用于离合器的输入端111，以对离合器进行压紧，实现离合器的接合。

为了保证离合器的位置稳定性，压盘9和离合器的从动端112之间设置有复位弹簧10，使复位弹簧10具有一定预紧力，避免主动凸轮6产生非预期的旋转运动而造成位置不稳。

需要说明的是，前文仅是对现有技术中一种分动器进行简要介绍，至于执行电机3如何驱动主动齿轮6转动和移动为本领域的现有技术，在此不再详细介绍。

在采用上述方式控制离合器接合的过程中，若离合器的输入端111和从动端112的转速差和扭矩过大，会导致离合器快速积累过大的热量，进而导致离合器产生温升，且温升严重情况下会导致离合器发生烧蚀失效现象。

为此，本实施例提供的离合器防过热保护方法用于在离合器接合过程中对离合器进行防护，防止离合器出现过热问题，提高离合器的使用寿命，确保离合器接合平顺及无冲击、无动力传递中断等问题出现。

如图2所示，本实施例提供的离合器防过热保护方法，包括以下步骤：

S1、离合器接合过程中，实时地获取离合器的热量产生功率，根据离合器的热量产生功率预判离合器是否将要发生过热问题；

S2、若过热预判结果为离合器将要发生过热问题，则触发离合器保护模式；在离合器保护模式下，降低离合器输入端111的扭矩；

S3、根据离合器的热量产生功率预判离合器是否会继续升温；

S4、若升温预判结果为离合器不会继续升温，则退出离合器保护模式。

如图3所示，本实施例在离合器接合过程中采用离合器的热量产生功率作为评判标准，以预判离合器是否将要发生过热问题及离合器保护模式触发后离合器是否将会继续升温；由于离合器的热量产生功率具有实时性，在根据离合器的热量产生功率预判离合器将要发生过热问题时，离合器的实际发热量还尚未使离合器发生过热问题；同理，在离合器保护模式触发后，在根据离合器的热量产生功率预判离合器不会继续升温时，说明离合器的热量产生功率已经有所下降，至少以当前的热量产生功率而言，离合器是不会继续升温的，从而实现离合器整个接合过程中，离合器不会发生过热现象，即不会触发离合器过热模式；且由于离合器保护模式触发后，采用降低离合器输入端111扭矩的方式，减小离合器的输入端111和从动端112之间转速差，不仅可以减小离合器的发热量，还可以使离合器接合过程中离合器传动扭矩不会发生明显变化，保证离合器接合过程平稳且无冲击、无动力中断等现象。

需要说明的是，本实施例中的离合器过热模式被触发时，禁止离合器继续接合，或者限制动力源的最高扭矩。需说明的是，图3中的过热标志指的是过热模式，过热标志为零，表示过热模式未被激活，过热标志为1，表示过热模式被激活。功能激活标志的是离合器保护模式，功能激活标志为零，表示离合器保护模式未被激活，功能激活标志为1，表示离合器保护模式被激活。图3中的输入扭矩指的是分动器前端扭矩，是指发动机经过变速器升扭后的扭矩。

进一步地，在过热预判结果为离合器不会发生过热问题，或升温预判结果为离合器不会升温时，维持离合器扭矩跟随。所谓离合器扭矩跟随指的是离合器接合过程中，无需主动调节分动器前端扭矩。

进一步地，离合器的热量产生功率，按照以下步骤获取：获取离合器输入端111的输入转速和离合器从动端112的输出转速，根据输入转速和输出转速计算离合器的转速差；获取并根据离合器执行器接合位置、或者离合器执行器驱动力、或者离合器执行器驱动压力，计算离合器的传递扭矩；根据离合器的传递扭矩和转速差计算离合器的热量产生功率。需要说明的是，如何获取并根据离合器执行器接合位置、或者离合器执行器驱动力、或者离合器执行器驱动压力计算离合器的传递扭矩，为本领域的现有技术，在此不再赘叙。本实施例中，离合器的热量产生功率等于离合器的传递扭矩和转速差的乘积。

进一步地，根据离合器的热量产生功率预判离合器是否将要发生过热问题，包括以下步骤：在热量产生功率大于等于过热阈值时，过热预判结果为离合器将要发生过热问题；在热量产生功率小于过热阈值时，过热预判结果为离合器不会发生过热问题。

需要说明的是，不同离合器类型对应的过热阈值不同，过热阈值可以根据多次重复试验确定，以使离合器的热量产生功率达到过热阈值时，离合器尚未发生过热问题。

进一步地，根据离合器的热量产生功率预判离合器是否会继续升温，包括以下步骤：

在离合器的热量产生功率小于等于升温阈值时，升温预判结果为离合器不会升温；在离合器的热量产生功率大于升温阈值时，升温预判结果为离合器将要升温；升温阈值小于过热阈值。

离合器配设有液冷结构；在离合器接合过程中，控制液冷结构对离合器进行冷却，从而控制离合器的升温幅度，在离合器的热量产生功率小于等于升温阈值时，存在液冷结构单位时间内带走的热量大于等于离合器单位时间内产生的热量，以使离合器不会升温，离合器单位时间内产生的热量即为离合器的热量产生功率。本实施例中，升温阈值指的是在控制液冷结构对离合器进行冷却时，使离合器的温度不会上升的热量产生功率。

考虑到离合器的液冷结构配设有流量调节阀，用于调节液冷结构工作时的冷却液流量。因此，流量调节阀的开度不同时，冷却液流量不同，相应地升温阈值不同。冷却液的温度不同，升温阈值也不同。

本实施例中，升温阈值按照以下步骤获取：获取液冷结构内的实际冷却液温度和实际冷却液流量；基于液冷结构内的冷却液温度、冷却液流量和使离合器的温度不会上升的热量产生功率之间的映射关系，查询与实际冷却液温度和实际冷却液流量对应的热量产生功率；将查询到的热量产生功率作为升温阈值。

于其他实施例中，还可以根据液冷结构的流量调节阀的开度、液冷结构内的冷却液温度和使离合器的温度不会上升的热量产生功率之间的映射关系，查询与实际冷却液温度和流量调节阀的实际开度对应的热量产生功率；将查询到的热量产生功率作为升温阈值。

进一步地，降低离合器输入端111的扭矩，指的是降低与离合器输入端111相连的动力源如发动机的扭矩，以减小分动器前端扭矩，从而减小离合器的输入端111和从动端112之间的转速差，以便于离合器接合。

示例性地，过热阈值为20kWh，升温阈值为1kWh。离合器接合过程中，在离合器的热量产生功率大于20kWh时，激活离合器保护模式，减小发动机的输出扭矩；在离合器的热量产生功率小于等于1kWh时，退出离合器保护模式，实现整个离合器的接合过程中，离合器不会出现过热现象，且离合器的传递扭矩无变化，分动器的分动过程平稳，无冲击。

本实施例还提供了一种基于上述离合器防过热保护方法的离合器过热保护装置，包括离合器热量产生功率计算模块、过热预判模块、离合器保护模式执行模块和升温预判模块，其中，离合器热量产生功率计算模块用于在离合器接合过程中实时地计算离合器的热量产生功率；过热预判模块用于根据离合器的热量产生功率预判离合器是否将要发生过热问题；离合器保护模式执行模块能够在过热预判模块的过热预判结果为离合器将要发生过热问题时被触发，以降低离合器输入端111的扭矩；升温预判模块用于在过热预判模块被触发时，根据离合器的热量产生功率预判离合器是否会继续升温，并在升温预判结果为离合器不会继续升温时发送结束指令至离合器保护模式执行模块。

本实施例还提供了一种车辆，采用上述的离合器过热保护装置，实施上述离合器过热保护方法。

此外，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种离合器防过热保护方法，其特征在于，包括以下步骤：

离合器接合过程中，实时地获取离合器的热量产生功率，根据离合器的热量产生功率预判离合器是否将要发生过热问题；

若过热预判结果为离合器将要发生过热问题，则触发离合器保护模式；在离合器保护模式下，降低离合器输入端的扭矩；

根据离合器的热量产生功率预判离合器是否会继续升温，若升温预判结果为离合器不会继续升温，则退出离合器保护模式。

2.根据权利要求1所述的离合器防过热保护方法，其特征在于，所述离合器的热量产生功率，按照以下步骤获取：

获取离合器输入端的输入转速和离合器从动端的输出转速，根据所述输入转速和输出转速计算转速差；

获取并根据离合器执行器接合位置、或者离合器执行器驱动力或者离合器执行器驱动压力，计算离合器的传递扭矩；

根据离合器的传递扭矩和转速差计算离合器的热量产生功率。

3.根据权利要求1所述的离合器防过热保护方法，其特征在于，根据离合器的热量产生功率预判离合器是否将要发生过热问题，包括：

在热量产生功率大于等于过热阈值时，所述过热预判结果为离合器将要发生过热问题；

在热量产生功率小于过热阈值时，所述过热预判结果为离合器不会发生过热问题。

4.根据权利要求1至3任一项所述的离合器防过热保护方法，其特征在于，根据离合器的热量产生功率预判离合器是否会继续升温，包括：

在离合器的热量产生功率小于等于升温阈值时，所述升温预判结果为离合器不会升温；

在离合器的热量产生功率大于升温阈值时，所述升温预判结果为离合器将要升温；

所述升温阈值小于过热阈值。

5.根据权利要求4所述的离合器防过热保护方法，其特征在于，所述离合器配设有液冷结构；在离合器接合过程中，控制液冷结构对离合器进行冷却。

6.根据权利要求5所述的离合器防过热保护方法，其特征在于，所述升温阈值指的是在控制液冷结构对离合器进行冷却时，使离合器的温度不会上升的热量产生功率。

7.根据权利要求6所述的离合器防过热保护方法，其特征在于，所述升温阈值按照以下步骤获取：

获取液冷结构内的实际冷却液温度和实际冷却液流量；

基于液冷结构内的冷却液温度、冷却液流量和使离合器的温度不会上升的热量产生功率之间的映射关系，查询与实际冷却液温度和实际冷却液流量对应的热量产生功率；

将查询到的热量产生功率作为升温阈值。

8.根据权利要求1至3任一项所述的离合器防过热保护方法，其特征在于，所述降低离合器输入端的扭矩，包括：

降低与离合器输入端相连的动力源的扭矩。

9.一种离合器过热保护装置，其特征在于，包括：

离合器热量产生功率计算模块，用于在离合器接合过程中实时地计算离合器的热量产生功率；

过热预判模块，用于根据离合器的热量产生功率预判离合器是否将要发生过热问题；

离合器保护模式执行模块，能够在所述过热预判模块的过热预判结果为离合器将要发生过热问题时被触发，以降低离合器输入端的扭矩；

升温预判模块，用于在所述过热预判模块被触发时，根据离合器的热量产生功率预判离合器是否会继续升温，并在升温预判结果为离合器不会继续升温时发送结束指令至所述离合器保护模式执行模块。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求9所述的离合器过热保护装置。

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