WO2014094553A1 - 动力系统控制方法 - Google Patents

Abstract

一种动力系统控制方法，在收到切换动力的请求后执行的步骤包括：降低动力源的扭矩；将动力源的速度向目标速度调整；在预接合压力下将离合器（12）的第一部分与第二部分之间的间隙调整为比完全分离状态的离合器的第一部分和第二部分之间的间隙更小；以及在完成动力源的速度调整后在锁定压力下使得离合器的第一部分与第二部分稳定地接合。该控制方法降低了离合器的滑动摩擦，延长了离合器的使用寿命。

Description

动力系统控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及传动装置的控制， 尤其涉及动力系统控制方法。 背景技术 [0002] 变速器是将输入的动力进行转换速度及转变扭矩， 从而输出匹配使用需要的 动力。 例如， 在车辆中， 变速器是车辆传动系统的主要组成部分之一。 车辆的实际使 用情况非常复杂， 如存在起步、 怠速停车、 低速或高速行驶、 加速、 减速、 爬坡及倒 车等情况。这就要求车辆的驱动力和车速能在相当大的范围内变化， 由于动力源（例 如， 内燃机或者电动机）输出扭矩和转速可变化范围有限，为了适应变化的行驶条件， 在传动系统中设置了变速器。而且， 在车辆的变速器中还提供挡位切换功能， 并且随 着技术的发展，甚至出现了多种动力源（例如，同时具有内燃机和电动机两种动力源） 的模式切换。 因此， 在车辆中常常存在进行换挡或者模式切换的动力切换需求， 此时 通常需要使用离合器将不同部件的动力进行分离或者接合。由于离合器连接的两部分 之间的转速存在速度差异， 如果通过离合器的滑磨消除速差， 则在动力源端存在扭矩 的情况下， 离合器的接合将不可避免地造成传动系的振动， 使整车产生抖动。

[0003] 另外，离合器要求的接合力比较大，在车辆中通常使用液压系统驱动离合器。 但是， 由于液压系统进行工作时， 驱动动作相对于控制信号存在滞后性， 所以难以在 需要接合时及时接合， 或者难以在需要分离时及时分离， 因而操作体验差。 有时， 由 于驱动力不到位，还会引起离合器的接合力不够，造成离合器打滑，容易磨损离合器。

[0004] 因此， 有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的技术问题。 发明内容

[0005] 本发明要解决的主要技术问题是改善动力系统控制的操作体验。

[0006] 为解决上述技术问题， 本发明提供动力系统控制方法， 该动力系统包括传动 装置、动力源及离合器，所述离合器包括能在分离与接合状态之间动作的第一部分及 第二部分， 所述第一部分连接所述动力源， 所述第二部分连接所述传动装置， 其中， 在收到切换动力的请求后进行的步骤包括： 降低动力源的扭矩； 将动力源向目标速度 进行速度调整，所述目标速度用于縮小分离状态的所述离合器的所述第一部分与所述 第二部分之间的转速差； 将驱动所述离合器接合的力调整到预接合压力，在所述预接 合压力下所述离合器的所述第一部分与所述第二部分之间的间隙比完全分离状态的 离合器的所述第一部分与所述第二部分之间的间隙小；及在完成动力源的速度调整后 将驱动所述离合器接合的力从所述预接合压力增加到锁止压力，在所述锁止压力下所 述离合器的所述第一部分与所述第二部分稳定地接合。

[0007] 根据前述的控制方法， 其中在进行降低动力源的扭矩的同时， 控制驱动所述 离合器接合的力随动力源的扭矩的减小而减小。

10008] 根据前述的控制方法， 其中所述预接合压力将所述离合器保持在所述第一部 分与所述第二部分将接合而未接合的临界位置。

10009] 根据前述的控制方法， 其中包括在降低动力源的扭矩后， 分离所述第一部分 与所述第二部分，然后在接合所述离合器的所述第一部分与所述第二部分之前切换传 动装置的挡位。

10010] 根据前述的控制方法， 其中所述降低动力源的扭矩的步骤在所述将动力源的 转速向目标速度调整的步骤之前进行。

10011] 根据前述的控制方法， 其中所述完成动力源的速度调整包括： 将动力源的转 速调整到使得离合器的所述第一部分与所述第二部分之间的转速差在预期的范围；或 将动力源的转速向目标速度调整的时长达到预定的时长。

1:0012】 根据前述的控制方法， 其中进行所述将驱动所述离合器接合的力调整到预接 合压力的步骤之前先将驱动所述离合器接合的力增加到大于所述预接合压力而小于 所述锁止压力的初始预接合压力。

[0013】 根据前述的控制方法， 其中， 将驱动所述离合器接合的力增加到初始预接合 压力后逐渐调整到所述预接合压力并且保持所述预接合压力一段时间。

1:0014】 根据前述的控制方法， 其中所述动力源为电动机， 并在所述第一部分与所述 第二部分接合后提升动力源的扭矩。

1:0015】 根据前述的控制方法， 其中使用液压系统驱动离合器。

[0016】 根据本发明的动力系统控制方法， 在收到切换动力的请求后不但降低动力源 的扭矩和将动力源的转速向目标速度调整， 而且縮小离合器的间隙， 因此在完成动力 源的速度调整后可以迅速接合离合器。所以，避免发生离合器滑磨接合过程中造成传 动系抖动的问题， 可以平顺地切换动力。 同时由于减少了离合器的滑动摩擦， 大大地 延长了离合器的使用寿命。 [0017] 通过以下参考附图的详细说明， 本发明的其他方面和特征变得明显。 但是应 当知道， 该附图仅仅为解释的目的设计， 而不是作为本发明的范围的限定， 这是因为 其应当参考附加的权利要求。还应当知道， 附图仅仅意图概念地说明此处描述的结构 和流程， 除非另外指出， 不必要依比例绘制附图。 附图说明

[0018] 结合附图参阅以下具体实施方式的详细说明， 将更加充分地理解本发明， 附 图中同样的参考附图标记始终指代视图中同样的元件。 其中：

图 1显示根据本发明一种具体实施方式的动力系统的示意图；及

图 2 显示根据本发明一种具体实施方式的动力系统控制方法的离合器控制信号示意 图。 具体实施方式

[0019] 为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本发明要求保护的主题， 下面结合 附图详细描述本发明的具体实施方式。

[0020] 图 1显示根据本发明一种具体实施方式的动力系统的示意图， 其中动力系统 包括第一电机 11、 第一离合器 12、 第二电机 21、 第二离合器 22、 传动装置 3及发动 机 4等部件， 这些部件安装在主轴 30上。本领域的普通技术人员知道， 主轴 30可以 由多段轴组成， 还可以是多种结构形式 （例如， 轴可以是实心的也可以是空心的）， 然而为了便于举例说明， 在图 1中仅用标号 30指示的粗实线表示主轴。 第一电机 11 与传动装置 3之间连接第一离合器 12， 第一离合器 12包括能在分离及接合状态之间 动作的两个部分， 其中一个部分（例如主动部分）连接第一电机 11， 另一个部分（例 如从动部分）连接传动装置 3。 通过第一离合器 12控制第一电机 11与传动装置 3之 间的动力的分离和接合。 第二电机 21与传动装置 3之间连接第二离合器 22， 第二离 合器 22包括能在分离及接合状态之间动作的两个部分， 其中一个部分 （例如主动部 分）连接第二电机 21， 另一个部分（例如从动部分）连接传动装置 3。 通过第二离合 器 22控制第二电机 21与传动装置 3之间的动力的分离和接合。 作为举例， 发动机 4 为四缸活塞式汽油内燃机。然而， 本领域的普通技术人员知道， 发动机 4可以是多种 其他形式， 例如， 发动机 4的缸数可以为六缸、 八缸或者其他数目， 发动机 4的燃料 还可以是柴油、天然气或者其他燃料。传动装置 3例如可以是三挡、 四挡或者其他挡 的手动变速器、 自动变速器、手自一体变速器或者其他变速器。传动装置 3还连接输 出轴 32。 该动力系统可以应用在多种机械装置上， 例如可以用于汽车， 输出轴 32的 动力可以输出到车轮，该动力系统在汽车上安装和操作的具体细节是本领域的普通技 术人员所清楚的， 在此不再赘述。 可选地， 第一离合器 12及第二离合器 22可以是干 式离合器。本领域的普通技术人员知道，第一离合器 12及第二离合器 22的驱动装置 也可以是多种形式， 作为举例，在下面要进行进一步说明的具体实施方式中以液压驱 动装置驱动第一离合器 12及第二离合器 22。

[0021】 图 2显示本发明一种具体实施方式的动力系统控制方法的离合器控制信号示 意图。 图 2显示的示意图中， 横坐标表示时间， 纵坐标表示离合器控制信号的强度。 本领域的普通技术人员知道，控制信号的强度间接表示了离合器的驱动力，在使用电 磁阀控制离合器的驱动液压缸的情况下，控制信号强度可以用电磁阀的控制电信号的 数值（例如， 电流值）表示。 举例而言， 在某种工况下（请参阅 to至 tl时间段）， 例 如一挡时， 第一离合器 12接合， 第一电机 11提供驱动力， 此时控制驱动第一离合器 12接合的力的控制信号维持在额定强度 a。

[0022] 在一种情况下， 例如有加速需求时， 需要从一挡切换到二挡， 当控制系统收 到换挡的切换动力的请求后， 降低动力源的扭矩。在进行降低作为动力源的第一电机 11的扭矩时， 同时减小驱动第一离合器 12接合的力， 即卸压。 以第一离合器 12为 常开离合器作为举例， 在开始卸压的时刻 tl将控制驱动第一离合器 12接合的力的控 制信号的强度降到初始卸压强度 b。 在一种具体的实施方式中， 可选地， 控制驱动第 一离合器 12接合的力的控制信号的强度随作为动力源的第一电机 11的扭矩的减小而 减小， 从而在降扭的过程中 （tl至 t2时间段） 将控制信号的强度从初始卸压强度 b 逐渐地降到终止卸压强度 d。 终止卸压强度 d通常大于分离离合器的强度 f， 从而可 提供恰当的驱动力保持第一离合器 12的两个部分接合， 不出现两个部分打滑而造成 第一离合器 12的磨损。 本领域的普通技术人员知道， 虽然在图 2所示的举例中控制 信号的强度与时间成正比， 但是根据具体情况还可能是其他关系。

10023] 在作为动力源的第一电机 11 的扭矩降到目标扭矩时， 将控制驱动第一离合 器 12接合的力的控制信号的强度立即降到分离离合器的强度 f。 并且， 如图 2所示， 在 t2至 t3的卸压完成时间段， 将控制信号的强度维持在分离离合器的强度 f。 本领 域的普通技术人员知道， 在第一离合器 12是常开离合器的情况下， 分离离合器时驱 动装置对于离合器可以没有驱动力，也就是说在强度 f时液压驱动装置对于离合器的 驱动力可以是零； 如果第一离合器 12是常闭离合器， 在强度 f时， 驱动装置对于离 合器的驱动力为足以使离合器维持打开的大小。 [0024] 分离第一离合器 12后， 可以进行换挡， 例如将同步器从一挡切换到二挡。 由于从一挡切换到二挡时传动装置 3传动比增加，但汽车轮端的速度不会突变， 故第 一离合器 12的从动部分的速度将降低。第一离合器 12的从动部分的转速通过汽车轮 端的实际速度与二挡时的传动比进行计算获得。由于第一电机 11与第一离合器 12的 主动部分相连接，在第一离合器 12的从动部分转速已经变化的情况下， 因此需要将第 一电机 11的转速向目标转速调整以使得第一离合器 12的主动部分的转速与第一离合 器 12的从动部分的转速相匹配。 因此控制第一电机 11从降扭模式切换到调速模式， 将转速向目标速度调整。 所述目标速度用于縮小分离状态的第一离合器 12的主动部 分与从动部分之间的转速差。 而第一离合器 12 卸压完成后， 将驱动第一离合器 12 接合的力调整到预接合压力， 在该预接合压力下第一离合器 12的主动部分与从动部 分之间的间隙比完全分离状态的第一离合器 12 的主动部分与从动部分之间的间隙 小。 有利地， 该预接合压力将第一离合器 12保持在主动部分与从动部分将接合而未 接合的临界位置。本领域的普通技术人员知道， 该临界位置表示能可控地维持主动部 分与从动部分之间的最小间隙的位置。 因此， 在需要接合第一离合器 12时可以在很 短的时间内迅速完成第一离合器 12的接合。以第一离合器 12为常开离合器的情况为 举例， 预接合操作可以是对第一离合器 12进行预充油， 具体地， 如图 2所示， 在 t3 时刻将控制信号的强度提升到小于额定强度 a的强度， 例如初始预接合强度 c， 然后 逐渐将强度减小到预接合强度 e， 通常此时动力源可能还没有完成调速， 因此， 控制 信号的强度将在 t4至 t5时间段内维持于预接合强度 e， 等待调速完成。 [0025] 如果动力源在 t5指示的时刻完成速度调整，则将控制信号的强度立即增加到 接合强度&。 由于在 t5指示的时刻之前第一离合器 12已经处于预接合状态， 第一离 合器 12的间隙已经縮小， 因此第一离合器 12可以迅速完成接合。 而且第一离合器 12 是在完成调速后接合， 因此可以实现平稳的动力切换， 而基本不会产生抖动。 需 要说明的是，本申请中的完成动力源的速度调整包括两种情况。第一种情况是动力源 的转速达到目标速度； 在第二种情况下， 如果将动力源的转速向目标速度调整的时长 达到预定的时长， 即使动力源的转速没有达到目标速度仍视为完成动力源的速度调 整。 有利的是， 在第二种情况下， 可以避免（例如由于扭矩的限制使得动力源难以在 短时长内调整到目标速度）长时间调整。在达到预定时长后视为完成速度调整， 有利 于及时接合离合器， 通过离合器的滑磨来消除速差， 及时完成换挡动力切换。

[0026] 在又一种情况下， 第二离合器 22的两个部分原本分离， 第二电机 21暂时没 有输出动力到传动装置 3。 但是， 例如由于汽车要爬坡， 需要增加动力时， 则需要切 换动力模式， 将第二电机 21 的动力合并到动力系统中， 用第一电机 11和第二电机 21 两个电机同时驱动车轮前进， 从单一动力源驱动的工作模式切换到多个动力源驱 动的工作模式。 由于第二离合器 22原本分离， 控制信号的强度为强度 f， 因此相当于 处在图 2所示的 t2至 t3的卸压完成时间段。 当控制系统收到切换工作模式的切换动 力的请求后， 控制第二离合器 22进行预接合操作， 即縮小第二离合器 22的间隙， 将 第二离合器 22 保持在将接合而未接合的临界位置， 使得在需要接合第二离合器 22 时可以迅速动作， 可在很少的时间内完成第二离合器 22 的接合。 以第二离合器 22 为常开离合器的情况为举例， 预接合操作可以是对第二离合器 22进行预充油， 具体 地， 如图 2所示， 在 t3时刻将控制信号的强度提升到初始接合预强度 c， 然后逐渐将 强度减小到预接合强度 e， 通常此时动力源第二电机 21可能还没有完成调速， 因此， 控制信号的强度将在 t4至 t5时间段内维持于预接合强度 e， 等待调速完成。 如果动 力源第二电机 21在 t5指示的时刻完成调速， 则将控制信号的强度立即增加到接合强 度&。 由于在 t5指示的时刻之前第二离合器 22已经处于预接合状态， 第二离合器 22 的间隙已经縮小， 因此第二离合器 22可以迅速完成接合。而且第二离合器 22是在完 成调速后接合， 因此可以实现平稳的动力切换， 而基本不会产生抖动。

[0027] 以上具体实施方式仅用于说明本发明， 而并非对本发明的限制， 有关技术领 域的普通技术人员， 在不脱离本发明的范围的情况下， 还可以做出各种变化和变型， 因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求 限定。

Claims

权利要求项

1. 动力系统控制方法， 该动力系统包括传动装置、 动力源及离合器， 所述离合器包 括能在分离与接合状态之间动作的第一部分及第二部分，所述第一部分连接所述动力 源， 所述第二部分连接所述传动装置， 其特征在于， 在收到切换动力的请求后进行的 步骤包括：

降低动力源的扭矩；

将动力源向目标速度进行速度调整，所述目标速度用于縮小分离状态的所述离合器的 所述第一部分与所述第二部分之间的转速差；

将驱动所述离合器接合的力调整到预接合压力，在所述预接合压力下所述离合器的所 述第一部分与所述第二部分之间的间隙比完全分离状态的离合器的所述第一部分与 所述第二部分之间的间隙小； 及

在完成动力源的速度调整后将驱动所述离合器接合的力从所述预接合压力增加到锁 止压力， 在所述锁止压力下所述离合器的所述第一部分与所述第二部分稳定地接合。

2. 根据权利要求 1 所述的控制方法， 其中在进行降低动力源的扭矩的同时， 控制驱 动所述离合器接合的力随动力源的扭矩的减小而减小。

3. 根据权利要求 1 所述的控制方法， 其中所述预接合压力将所述离合器保持在所述 第一部分与所述第二部分将接合而未接合的临界位置。

4. 根据权利要求 2所述的控制方法， 其中包括在降低动力源的扭矩后， 分离所述第 一部分与所述第二部分，然后在接合所述离合器的所述第一部分与所述第二部分之前 切换传动装置的挡位。

5. 根据权利要求 1 所述的控制方法， 其中所述降低动力源的扭矩的步骤在所述将动 力源的转速向目标速度调整的步骤之前进行。

6. 根据权利要求 1所述的控制方法， 其中所述完成动力源的速度调整包括： 将动力源的转速调整到使得离合器的所述第一部分与所述第二部分之间的转速差在 预期的范围； 或

将动力源的转速向目标速度调整的时长达到预定的时长。

7. 根据权利要求 1 所述的控制方法， 其中进行所述将驱动所述离合器接合的力调整 到预接合压力的步骤之前先将驱动所述离合器接合的力增加到大于所述预接合压力 而小于所述锁止压力的初始预接合压力。

8. 根据权利要求 7所述的控制方法， 其中， 将驱动所述离合器接合的力增加到初始 预接合压力后逐渐调整到所述预接合压力并且保持所述预接合压力一段时间。

9. 根据权利要求 1 所述的控制方法， 其中所述动力源为电动机， 并在所述第一部分 与所述第二部分接合后提升动力源的扭矩。

10. 根据权利要求 1所述的控制方法， 其中使用液压系统驱动离合器。