用于控制混合動力車輛的發動機離合器的設備和方法與流程

相關申請的交叉引用

本申請要求于2016年4月18日在韓國知識產權局提出的韓國專利申請號為10-2016-0047087的優先權和權益，其全部內容通過引用納入本文。

本發明涉及一種混合動力車輛的發動機離合器控制設備，更具體地，本發明涉及這樣一種用于控制混合動力車輛的發動機離合器的設備和方法：基于集成的起動機-發電機的充電扭矩，通過計算發動機離合器的離合器輸入扭矩來控制發動機離合器的釋放。

背景技術：

如今，隨著環境污染關注的增加，正在更加積極地研究對于無污染能源的使用。特別地，在較大的城市中，來自車輛的排放氣體是造成空氣污染的因素。因此，為了改善燃料消耗并降低排放氣體，已經開發了混合動力車輛。

特別地，混合動力車輛使用利用發動機和電機產生的動力，并且通過適當地使用由發動機的燃燒操作而產生的動力以及由利用電能(該電能存儲在電池中)的電機的旋轉而產生的動力來驅動。在混合動力車輛中，通常應用tmed(transmissionmountedelectricdevice，安裝有變速器的電動設備)類型的傳動方式，在這種傳動方式中，驅動電機與變速器連接。此外，為了將發動機的動力傳遞至驅動軸，將發動機離合器安裝在發動機和驅動電機之間。

可以在多種驅動模式下驅動混合動力車輛，多種驅動模式例如：電動車輛(ev)模式、混合動力電動車輛(hev)模式以及再生制動(rb)模式，其中，電動車輛(ev)模式是基于是否連接發動機離合器而使用驅動電機的動力的純電動車輛模式；混合動力電動車輛(hev)模式使用電機的扭矩作為輔助動力，同時使用發動機的扭矩作為主動力，再生制動(rb)模式在通過車輛的剎車和慣性而驅動時，利用制動和慣性能量使得電機產生電力，從而回收能量并且使用該能量給電池充電。

換句話說，在ev模式下驅動時，當駕駛員的需求動力大于電機動力時，混合動力車輛執行接合發動機離合器以連接發動機和電機的控制。此外，由于最小的需求動力，所以當駕駛員松開加速踏板或者當混合動力車輛可能僅利用電機動力來驅動時，混合動力車輛執行釋放發動機離合器的控制。基于發動機離合器的離合器輸入扭矩來釋放發動機離合器。但是，由于離合器輸入扭矩可能不準確，所以當釋放發動機離合器時，在離合器輸入扭矩傳遞至驅動軸的情況下，由扭矩切斷而產生不同的感覺。

公開于本部分的上述信息僅僅用于加深對發明背景的理解，因此其可以包含的信息并不構成在相關國家已為本領域技術人員所公知的現有技術。

技術實現要素：

本發明提供一種用于控制混合動力車輛的發動機離合器的設備和方法，其具有以下優點：當hev模式轉換成ev模式時，通過調整發動機離合器的離合器輸入扭矩，能夠釋放發動機離合器。本發明還提供一種用于控制混合動力車輛的發動機離合器的設備和方法，其具有以下優點：基于集成的起動機-發電機的充電扭矩，通過計算發動機離合器的離合器輸入扭矩，能夠控制發動機離合器的釋放。

本發明的示例性實施方案提供了一種混合動力車輛的發動機離合器控制設備，該控制設備可以包括：發動機離合器，其設置在發動機和驅動電機之間，以選擇性地連接發動機和驅動電機；集成的起動機-發電機，其與發動機連接，以起動發動機或者產生電力；以及車輛控制器，其配置為釋放或者接合發動機離合器，以實現驅動模式；其中該車輛控制器可以配置為：基于集成的起動機-發電機中的發電機的轉速來確定可充電扭矩和發動機目標估計扭矩；基于該可充電扭矩來設定發動機目標扭矩和充電扭矩；利用發動機目標扭矩、發動機摩擦扭矩和充電扭矩中的至少一個來產生離合器輸入扭矩；以及當該離合器輸入扭矩小于參考值時，釋放發動機離合器。

本發明的另一個示例性實施方案提供了一種控制混合動力車輛的發動機離合器的方法，該方法可以包括如下步驟：當發動機停止或者進入ev模式時，基于集成的起動機-發電機的發電機轉速來確定可充電扭矩；基于發電機轉速來確定發動機目標估計扭矩；基于可充電扭矩來設定發動機目標扭矩和充電扭矩中的至少一個；使用發動機目標扭矩、發動機摩擦扭矩和充電扭矩中的至少一個來計算離合器輸入扭矩；當該離合器輸入扭矩小于參考值時，釋放發動機離合器。

在本發明的示例性實施方案中，當hev模式轉換為ev模式時，通過調整發動機離合器的離合器輸入扭矩，可以釋放發動機離合器并因此可以更快速地執行發動機離合器的釋放，以及可以最小化由于扭矩切斷而引起的差異感。此外，通過基于集成的起動機-發電機的充電扭矩來計算發動機離合器的離合器輸入扭矩，可以控制發動機離合器的釋放并因此可以降低燃料消耗，從而燃料消耗可以得到改善，并且駕駛性可以得到提高。

此外，在本發明的示例性實施方案的具體說明中直接地或者暗含地描述了由于本發明的示例性實施方案而可以獲得或估計出的效果。即，將會在隨后所描述的具體說明中描述根據本發明的示例性實施方案而估計出的各種效果。

附圖說明

通過下文結合附圖所進行的詳細描述，將會更加清楚地理解本發明的以上和其它目的、特征以及其他優點，在這些附圖中：

圖1為示出了根據本發明的示例性實施方案的混合動力車輛的發動機離合器控制設備的圖；

圖2和3為示出了根據本發明的示例性實施方案的混合動力車輛的發動機離合器控制方法的流程圖；以及

圖4為示出了根據本發明的示例性實施方案的混合動力車輛的發動機離合器控制方法的效果的曲線圖。

附圖標記

100：混合動力車輛的發動機離合器控制設備

110：發動機

115：hsg

130：驅動電機

135：逆變器

140：電池

150：變速器

160：ecu

170：mcu

180：tcu

200：hcu。

具體實施方式

應當理解，本文中所使用的術語“車輛”或“車輛的”或其它類似術語一般包括機動車輛，例如包括運動型多用途車輛(suv)、大客車、大卡車、各種商用車輛的乘用汽車，包括各種舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、插電式混合動力電動車輛、氫動力車輛以及其它替代性燃料車輛(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此處所提到的，混合動力車輛是具有兩種或更多動力源的車輛，例如汽油動力和電力動力兩者的車輛。

雖然示例性的實施方案描述為使用多個單元來執行示例性處理，但是應當理解，示例性處理也可以由一個或多個模塊來執行。此外，應當理解的是，術語控制器指代的是包括存儲器和處理器的硬件設備。該存儲器被配置成存儲模塊，并且處理器具體配置成執行所述模塊以進行以下進一步描述的一個或多個處理。

此外，本發明的控制邏輯可以實施為計算機可讀介質上的非易失性計算機可讀介質，其包含由處理器、控制器等執行的可執行程序指令。計算機可讀介質的示例包括但不限于rom、ram、緊湊盤(cd)-rom、磁帶、軟盤、閃存驅動器、智能卡和光學數據存儲設備。計算機可讀記錄介質還可以分布在網絡連接的計算機系統上，使得計算機可讀介質例如通過遠程信息處理服務器或控制器局域網絡(can)以分布方式來存儲和執行。

本文所使用的術語僅用于描述具體實施方案的目的，并非旨在限制本發明。如本文所使用的，單數形式“一”、“一個”和“所述”旨在也包括復數形式，除非上下文另有清楚的說明。還將理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或加入一種或多種其他的特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其群組。如本文所述的，術語“和/或”包括一種或多種相關列舉項目的任意組合和所有組合。

下面，將參考所附附圖和說明書來具體描述根據本發明的示例性實施方案的用于控制發動機離合器的設備和方法的操作原理。然而，為了有效地描述本發明的特征，下面所示的附圖和之后將要描述的具體說明涉及多個示例性實施方案中的一個示例性實施方案。因此，本發明不僅限于所附附圖和描述。

可以省略合并至本文的已知作用和結構的具體描述，以避免模糊本發明的主題。本文中所使用的術語考慮到本發明的作用來限定，并且可以根據使用者或者操作者的意圖和用途來改變。因此，本文中所使用的術語應當基于本文做出的描述來理解。此外，為了有效地描述本發明的核心技術特征，下面的示例性實施方案通過適當地改變、結合或者分離來使用術語，以被本領域的技術人員清楚地理解，但是本發明并不限制于此。

下面將參考附圖來具體地描述本發明的示例性實施方案。圖1為示出了根據本發明的示例性實施方案的混合動力車輛的發動機離合器控制設備的圖。參見圖1，混合動力車輛的發動機離合器控制設備100(在下文中，稱作為“發動機離合器控制設備”)可以包括：信息檢測器50、發動機110、混合動力起動機-發電機(hsg)115、發動機離合器120、驅動電機130、逆變器135、電池140、變速器150、發動機控制單元160(在下文中，稱作為“ecu”或者控制器)、電機控制單元170(在下文中，稱作為“mcu”或者電機控制器)、變速器控制單元180(在下文中，稱作為“tcu”或者變速器控制器)、以及混合動力控制單元200(在下文中，稱作為“hcu”或者混合動力控制器)。系統中的各個部件可以全部由具有處理器和存儲器的控制器來進行操作。該控制器可以為上層的或者集成的控制器。

在混合動力車輛的動力傳遞時，在發動機110或者驅動電機130中產生的動力可以選擇性地傳遞至變速器150的輸入軸，并且從變速器150的輸出端輸出的動力可以經由差速器傳遞到車軸。隨著車軸帶動車輪旋轉，混合動力車輛可以通過在發動機110或者驅動電機130中產生的動力來驅動。信息檢測器50(例如，各種傳感器)可以配置為：檢測用于操作發動機離合器120的信息并且將檢測的信息提供至hcu200。例如，當驅動混合動力車輛時，該信息檢測器50可以配置為檢測車輛狀態信息，該車輛狀態信息包括：發動機110的發動機轉速、hsg115的發電機轉速、驅動電機130的電機轉速、車輛速度、加速踏板的接合值或者接合度(例如，有多少壓力施加在該踏板上)、以及制動踏板的接合值或者接合度(例如，有多少壓力施加在該踏板上)。

發動機110燃燒燃料以產生動力。換句話說，對于發動機110，可以使用各種已知的發動機110，例如使用現有化石燃料的汽油發動機或者柴油發動機。發動機110的輸出可以利用ecu160來調整，并且利用ecu160，發動機110的驅動可以執行到最佳驅動點。hsg115可以與發動機110連接。換句話說，hsg115經由傳動帶113可以與發動機110連接。hsg115可以配置為起動發動機110，或者在發動機110起動的狀態下，hsg115可以配置為作為發電機操作以產生電能。

利用從mcu170施加的三相交流(ac)電壓可以操作驅動電機130以產生扭矩。驅動電機130可以配置為根據滑行或者再生制動而操作為發電機，以向電池140供應電壓。逆變器135可以配置為向驅動電機130和hsg115供應電流。換句話說，逆變器135可以配置為根據mcu170的控制，向驅動電機130和hsg115供應電流或者停止供應電流。發動機離合器120可以設置在發動機110和驅動電機130之間，并且可以通過hcu200進行操作，以連接或斷開發動機110與驅動電機130之間的動力傳遞。換句話說，發動機離合器120可以配置為基于電動車輛(ev)模式與混合動力電動車輛(hev)模式之間的切換，來連接或斷開發動機110與驅動電機130之間的動力。

此外，電池140可以形成為具有多個單位單元，并且在電池140中，可以存儲用于將驅動電壓提供至驅動電機130的高電壓。電池140可以配置為：在ev模式或者hev模式中將驅動電壓供應至驅動電機130，并且在再生制動時，可以使用在驅動電機130中產生的電壓進行充電。當插電連接商用電力時，可以利用充電設備的電壓和電流來對電池140進行充電。

變速器150可以配置為：根據hcu200的控制來調整傳動比，并且基于驅動模式，分配經由發動機離合器120添加和施加的具有傳動比的輸出扭矩，以將分配的輸出扭矩傳遞至驅動車輪，從而能夠驅動車輛。對于變速器150，可以應用自動變速器或者連續可變變速器。此外，對于變速器150，可以應用多擋位變速器。換句話說，變速器150可以形成為具有多個換擋擋位。

ecu160經由網絡可以與huc200連接，并且可以與hcu200互鎖，以基于發動機110的運行狀態(例如，駕駛員的需求扭矩信號、冷卻劑溫度和發動機扭矩)來執行發動機110的總體操作。ecu160可以配置為將發動機110的運行狀態提供或者傳輸至hcu200。mcu170可以配置為：根據hcu200的控制來驅動和調整驅動電機130的扭矩，并且在再生制動時，將在驅動電機130中產生的電量存儲在電池140。

mcu170可以配置為向驅動電機130和hsg115施加三相ac電壓。tcu180可以配置為：基于ecu160和mcu170的每個輸出扭矩來調整傳動比，并且執行變速器150的總體操作(例如，確定再生制動量)。tcu180可以配置為將變速器150的運行狀態傳輸或者提供至hcu200。hcu200可以為最上層的控制器并且配置為執行環保車輛的混合動力驅動模式設定和總體操作。hcu200可以配置為整體地操作經由控制單元局域網絡(can)的通信網絡連接的下級控制單元、收集和分析每一個下級控制單元的信息(例如，檢測來自信息的狀態或者值)、執行協作控制、以及調整發動機110和驅動電機130的輸出扭矩。

當發動機停止起動或者從hev模式進入ev模式時，hcu200可以配置為基于hsg115的發電機轉速來確定可充電扭矩和發動機目標估計扭矩。該可充電扭矩可以表示能夠在hsg115充電的扭矩的估計值，而該發動機目標估計扭矩可以表示基于發電機轉速的發動機110的目標扭矩估計值。hcu200可以配置為基于可充電扭矩來設定發動機目標扭矩和充電扭矩，并且使用發動機目標扭矩、發動機摩擦扭矩和充電扭矩中的至少一個來產生離合器輸入扭矩。該離合器輸入扭矩可以表示輸入至發動機離合器的扭矩。

當離合器輸入扭矩小于參考值時，hcu200可以配置為釋放發動機離合器。具體地，該參考值為用于確定何時釋放發動機離合器的值，并且可以由操作者來設定或者可以經由預定算法(例如，程序和概率模型)來設定。hcu200可以實施為利用預定程序來操作的至少一個處理器，并且該預定程序包括一系列用于執行每個步驟的指令，這些步驟包括在隨后要描述的根據本發明的示例性實施方案的控制或操作發動機離合器的方法中。參考圖2和圖3，將具體地描述該種控制發動機離合器的方法。在根據本發明的包括該作用的車輛中，執行與現有車輛中等同或類似的通常操作，并因此將省略對這些具體操作的詳細描述。

圖2和3為示出了根據本發明的示例性實施方案的混合動力車輛的發動機離合器的控制方法的流程圖。參考圖1所描述的根據本發明的示例性實施方案的混合動力車輛的發動機離合器控制設備100的各個控制器可以被集成或者分割，并且執行上述功能的控制器不管對應的名稱可以為根據本發明的示例性實施方案的混合動力車輛的發動機離合器控制設備100的組成元件。在下文中，當描述根據本發明的示例性實施方案的混合動力車輛的發動機離合器控制設備100中的控制發動機離合器120的方法時，每一個步驟的對象是發動機離合器控制設備100而不是相應的控制器，并且將主要描述發動機離合器控制設備100。

參見圖2和圖3，在步驟s210，當通過駕駛員的命令而起動車輛時，發動機離合器控制設備100可以配置為驅動車輛。該發動機離合器控制設備100可以配置為利用安裝在車輛中的各種傳感器來檢測車輛狀態信息。這些車輛狀態信息可以包括：混合動力車輛的車輛速度、換擋擋位、加速踏板的接合度、制動踏板的接合度、發電機的轉速、以及發動機轉速。

在步驟s215，該發動機離合器控制設備100可以配置為確定是否滿足用于釋放發動機離合器120的條件。換句話說，該發動機離合器控制設備100可以配置為基于車輛的狀態信息，來確定是否滿足用于釋放發動機離合器120的條件。例如，發動機離合器控制設備100可以配置為基于車輛的狀態信息，來確定是否從hev模式轉換到ev模式以及確定發動機110是否停止。當用于釋放發動機離合器120的條件不滿足時，該過程返回至步驟s215，并且發動機離合器控制設備100可以配置為監控是否滿足用于釋放發動機離合器120的條件。當滿足用于釋放發動機離合器120的條件時，在步驟s220，發動機離合器控制設備100可以配置為確定可充電扭矩。換句話說，當滿足用于釋放發動機離合器120的條件時，發動機離合器控制設備100可以配置為基于發電機的轉速來確定發電機的轉速并且確定hsg115的可充電扭矩。

在步驟s225，發動機離合器控制設備100可以進一步地配置為確定發動機目標估計扭矩。具體地，該發動機離合器控制設備100可以配置為基于發電機轉速來確定發動機轉速，并且基于發動機轉速來確定發動機目標估計扭矩。換句話說，該發動機離合器控制設備100可以配置為設定或者產生預定表，在該預定表中，發動機目標估計扭矩可以匹配至多個發動機轉速中的每一個(例如，該表或者映射表可以預存儲在控制器的存儲器中)。發動機離合器控制設備100可以配置為訪問該表以提取和確定在預定表中的對應于發動機轉速的發動機目標估計扭矩。

在步驟s230，該發動機離合器控制設備100可以配置為確定可充電扭矩是否對應于第一預定值。換句話說，該發動機離合器控制設備100可以配置為確定在步驟s220確定的可充電扭矩是否對應于第一預定值。具體地，該第一預定值為預設值并且可以為0。當可充電扭矩對應于第一預定值時，在步驟s235，發動機離合器控制設備100可以配置為將發動機目標扭矩設定至第二預定值。具體地，該第二預定值為預設值并且可以為0。換句話說，當可充電扭矩對應于0時，發動機離合器控制設備100可以配置為將發動機目標扭矩設定為0。

在步驟s240，發動機離合器控制設備100可以配置為將可充電扭矩設定至第一預定值。換句話說，由于可充電扭矩為0，所以發動機離合器控制設備100可以配置為將可充電扭矩設定為0。在步驟s245，之后發動機離合器控制設備100可以配置為利用發動機目標扭矩、發動機摩擦扭矩、充電扭矩和帶輪傳動比來計算離合器輸入扭矩。換句話說，發動機離合器控制設備100可以配置為將發動機摩擦扭矩與在步驟s235中設定的發動機目標扭矩相加來計算發動機指令扭矩。發動機離合器控制設備100可以配置為利用發動機指令扭矩、在步驟s240設定的充電扭矩、發動機摩擦扭矩、以及發動機110和hsg115的帶輪傳動比來計算離合器輸入扭矩。具體地，該發動機摩擦扭矩可以為基于發動機110設定的值。換句話說，發動機離合器控制設備100可以配置為基于下述等式1來計算離合器輸入扭矩。

等式1

tci＝(teg+tf)tf+(thc×p)

其中，tci表示離合器輸入扭矩，teg表示發動機目標扭矩，tf表示發動機摩擦扭矩，thc表示充電扭矩，以及p表示帶輪傳動比。

此外，在步驟s250，該發動機離合器控制設備100可以配置為確定離合器輸入扭矩是否小于參考值。當離合器輸入扭矩等于或者大于參考值時，該過程將返回至步驟s225，并且發動機離合器控制設備100可以配置為確定發動機目標估計扭矩。當離合器輸入扭矩小于參考值時，在步驟s255，發動機離合器控制設備100可以配置為釋放發動機離合器120。當在步驟s230，充電扭矩不與第一預定值相對應時，在步驟s310，發動機離合器控制設備100可以配置為確定發動機目標估計扭矩是否小于計算值。具體地，該計算值可以為通過將可充電扭矩與皮帶輪傳動比相乘而產生的值。

當發動機目標估計扭矩小于計算值時，在步驟s320，發動機離合器控制設備100可以配置為將發動機目標扭矩設定至發動機目標估計扭矩。換句話說，當發動機目標估計扭矩小于計算值時，發動機離合器控制設備100可以配置為將發動機目標扭矩設定至在步驟s225確定的發動機目標估計扭矩。在步驟s330，發動機離合器控制設備100可以配置為利用發動機目標扭矩和帶輪傳動比來設定充電扭矩。換句話說，發動機離合器控制設備100可以配置為通過將在步驟s320中設定的發動機目標扭矩除以帶輪傳動比來設定充電扭矩。

此后，該過程可以返回至步驟s245并且發動機離合器控制設備100可以配置為計算離合器輸入扭矩。發動機離合器控制設備100可以配置為利用發動機摩擦扭矩和在步驟s320設定的發動機目標扭矩來產生發動機指令扭矩，以及可以配置為利用發動機指令扭矩、發動機摩擦扭矩、在步驟s330設定的充電扭矩以及帶輪傳動比來計算離合器輸入扭矩。在步驟s250，當計算的離合器輸入扭矩小于參考值時，發動機離合器控制設備100可以配置為釋放發動機離合器120。

當在步驟s310，發動機目標估計扭矩等于或者大于計算值時，在步驟s340，發動機離合器控制設備100可以配置為利用可充電扭矩和帶輪傳動比來設定發動機目標扭矩。換句話說，當發動機目標估計扭矩等于或者大于計算值時，發動機離合器控制設備100可以配置為通過將可充電扭矩乘以帶輪傳動比來設定發動機目標扭矩。在步驟s350，發動機離合器控制設備100可以進一步地配置為將充電扭矩設定至在步驟s220中確定的可充電扭矩。

此后，該過程將返回至步驟s245，并且發動機離合器控制設備100可以配置為計算離合器輸入扭矩。換句話說，發動機離合器控制設備100可以配置為通過將發動機摩擦扭矩和在步驟s340中設定的發動機目標扭矩相加來產生發動機指令扭矩，以及可以配置為將發動機指令扭矩、發動機摩擦扭矩、在步驟s350設定的充電扭矩以及帶輪傳動比代入至等式1來計算離合器輸入扭矩。當計算的離合器輸入扭矩小于參考值時，離合器控制設備100可以配置為釋放發動機離合器120。

因此，由于根據本發明的混合動力車輛的發動機離合器控制設備可以配置為利用充電扭矩來計算輸入至發動機離合器的離合器輸入扭矩，并且基于離合器輸入扭矩來釋放發動機離合器，所以與現有的情況相比，發動機離合器的輸入扭矩的縮減時間可以減少，并且發動機離合器的釋放時間點和燃油中斷時間點可以快速地執行。換句話說，如圖4所示，與由點化線表示的現有技術相比，在根據本發明的發動機離合器控制設備中(其由實線表示)，可以確定出發動機離合器釋放控制進入時間點和燃料中斷時間點減少。因此，根據本發明的發動機離合器控制設備可以確保駕駛性并且可以通過減少燃料消耗量來獲得燃料消耗的改進。

雖然參考目前被視為是示例性實施方案的內容描述了本發明，但是應理解本發明并不限于所公開的示例性實施方案，相反，本發明旨在覆蓋包括在所附權利要求的精神和范圍之內的各種修改形式和等同布置。