控制发动机离合器的装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于控制发动机离合器的装置和方法。
【背景技术】
[0002] 如在本领域中众所周知的，混合动力车使用内燃发动机和电池一起提供动力。换 句话说，混合动力车辆使用内燃发动机的扭矩和电动机的扭矩的组合。一般来说，混合动力 车辆包括发动机、电动机、被配置为调整发动机和电动机之间的扭矩的发动机离合器、变速 器、差动齿轮装置、高压电池、被配置为启动发动机或基于发动机的输出产生动力的混合启 动器/发电机（HSG:hybrid starter&generator)、以及车轮。该HSG可以指代一体化启动 器 / 发电机（ISG integrated starter&generator) 〇
[0003] 混合动力车辆能够：在电动车辆（EV)模式下行驶，在该模式下，通过基于根据对 加速器踏板和制动器踏板的操控的加速或减速意图、车辆速度、电池的充电状态（SOC)等 来接合或释放（例如，松开）发动机离合器，以此使用电动机的扭矩；在混合动力电动车辆 (HEV)模式下行驶，在该模式下，发动机的扭矩被用作主动力，而电动机的扭矩被用作辅动 力；以及在再生制动模式下行驶，在该模式下，在对车辆进行制动期间或车辆由于惯性而行 驶期间，通过电动机的电能产生来回收制动和惯性能量，以对高压电池进行充电。由于混合 动力车辆使用发动机的机械能和电池的电能两种动力，利用发动机和电动机的最佳工作区 域，并且在制动时回收能量，因此可以提高燃料效率并且可以高效地使用能量。
[0004] 在根据现有技术控制发动机离合器的方法中，当EV模式切换到HEV模式（即，当 发动机启动）时，通过在发动机转速与电动机转速同步之后接合发动机离合器，以此可以 确保驾驶性，防止在作为不同扭矩源的发动机和电动机之间传递扭矩时发生接合冲击。具 体地，基于电动机的转速（即，发动机离合器的输出轴的转速），使用滤波器生成发动机的 目标转速（即，发动机离合器的输入轴的目标转速），并且调整发动机的转速以跟踪（例如， 对应于）该目标转速。然而，如图7所示，当发动机的目标转速是随时间变化的或发生扰动 时，使用根据现有技术操作发动机离合器的方法进行精确控制可能是困难的。因此，可能会 发生发动机转速的过冲，接合发动机离合器所需的时间增加，并且可能发生接合冲击。
[0005] 上述在【背景技术】部分公开的信息仅用于增强对本发明的【背景技术】的理解，因此它 可能包含不构成在该国中本领域技术人员已知的现有技术的信息。
【发明内容】
[0006] 本发明提供了一种用于控制发动机离合器的装置和方法，其具有当混合动力车辆 的模式从EV模式切换到HEV模式时减小接合发动机离合器所需的时间并且减小接合冲击 的优点。
[0007] 根据本发明的示例性实施例的用于控制发动机离合器的方法可以包括以下步骤： 当发动机为停止时，确定是否满足发动机启动条件；当满足发动机启动条件时，通过驱动混 合启动器/发电机（HSG)来执行发动机启动操作；确定发动机转速是否大于或等于第一基 准转速；当发动机转速大于或等于第一基准转速时，减少HSG扭矩；确定发动机转速是否大 于或等于第二基准转速；当发动机转速大于或等于第二基准转速时，计算发动机的目标转 速；使用发动机的目标转速来执行发动机的转速控制；当执行转速控制时，确定是否满足 发动机离合器接合条件；以及当满足发动机离合器接合条件时，接合发动机离合器。
[0008] 通过驱动HSG来执行发动机启动操作的步骤可以包括，通过保持最大HSG扭矩来 增加发动机转速。该方法还可以包括以下步骤：当发动机转速小于第一基准转速时，继续 保持最大HSG扭矩。计算发动机的目标转速的步骤可以包括：当发动机转速达到第二基准 转速时，基于第二基准转速和电动机转速来计算初始偏移；划分初始偏移以生成偏移输入； 以及对偏移输入进行内插，以生成内插的偏移输入。
[0009] 划分初始偏移以生成偏移输入的步骤可以包括：将从0到初始偏移的范围划分成 多个子范围；确定与各子范围对应的斜率；以及生成按所确定的斜率增加的偏移输入。划 分初始偏移以生成偏移输入的步骤可以包括：计算与初始偏移的第一预设比例对应的第一 值；计算与初始偏移的第二预设比例对应的第二值；生成按第一斜率增加的偏移输入，直 到偏移输入从〇达到第一值；当偏移输入达到第一值时，生成按第二斜率增加的偏移输入， 直到偏移输入从第一值达到第二值；以及当偏移输入达到第二值时，生成按第三斜率增加 的偏移输入，直到偏移输入从第二值达到初始偏移。
[0010] 第一斜率可以通过考虑（例如，基于）当发动机转速达到第二基准转速时的发动 机转速的斜率来确定。第二斜率A2可以通过在满足公式
的值中考虑（例如， 基于）第一斜率来确定，其中MaxTQ是在当前行驶状态下包含发动机和HSG的扭矩源输出 的最大扭矩，J是发动机离合器的输入轴的转动惯量。第三斜率可以通过考虑（例如，基于） 第二斜率和电动机转速的斜率来确定。
[0011] 划分初始偏移以生成偏移输入的步骤可以包括：基于初始偏移来确定发动机离合 器的接合完成时的目标时刻；将从发动机转速达到第二基准转速的时刻到目标时刻的区间 划分成多个子区间；确定与各子区间对应的斜率；以及生成按所确定的斜率增加的偏移输 入。
[0012] 多个子区间可以包括第一子区间、第二子区间和第三子区间，并且可以通过考虑 当发动机转速达到第二基准转速时的发动机转速的斜率来确定与第一子区间对应的第一 斜率。可以通过在满足公式
的值中考虑第一斜率来确定与第二子区间对应的 第二斜率A2，其中MaxTQ是在当前行驶状态下包含发动机和HSG的扭矩源输出的最大扭 矩，J是发动机离合器的输入轴的转动惯量。可以通过考虑第二斜率和电动机转速的斜率 来确定与第三子区间对应的第三斜率。
[0013] 计算发动机的目标转速的步骤还可以包括：计算电动机转速和初始偏移之间的差 值；以及将内插的偏移输入加上电动机转速和初始偏移之间的差值。执行发动机的转速控 制的步骤包括：计算发动机的目标转速和发动机的当前转速之间的差值；使用发动机的目 标转速和发动机的当前转速之间的差值来计算反馈控制输入；使用发动机离合器的输入轴 的转动惯量和发动机的目标转速来计算前馈控制输入；基于发动机的当前转速，使用逆标 称模型和至少一个低通滤波器来计算扰动控制输入；以及使用反馈控制输入、前馈控制输 入和扰动控制输入来计算扭矩命令。
[0014] 特别地，逆标称模型(.0可以被设计成满足公式；
·其中J是发动机 离合器的输入轴的转动惯量。低通滤波器Q(s)可以被设计成满足公式
其中η大于或等于m，％和b g是设计参数并且被设计成在扰动中所包括的最大频率w "或其 之下的频率处，满足公式
[0015] 当满足公式IW13-W11彡WJt，可以满足发动机离合器接合条件，其中W。是电动机转 速，W 1是发动机转速,W1是第一预设值。当同时满足公式
时，可以满足发动机离合器接合条件，其中W。是电动机转速，W :是发动机转速，W 1是第一预 设值，^是第二预设值。
[0016] 根据本发明的示例性实施例的用于控制发动机离合器的装置可以包括：数据检测 器，其被配置为检测用于操作发动机离合器的数据；扭矩源，其连接到发动机离合器的输入 轴并且包含发动机和混合启动器/发电机（HSG);以及控制器，其通过预定程序进行动作以 基于数据来操作发动机离合器。
[0017] 如上所述，根据本发明的示例性实施例，当混合动力车辆的模式从EV模式切换到 HEV模式时，通过使用发动机的转速调节，可以减小接合发动机离合器所需的时间并且减小 接合冲击。
【附图说明】
[0018] 从下面结合附图进行的详细描述中，本公开的上述目的、特征和优点以及其它目 的、特征和优点将更加清楚。
[0019] 图1是示出根据本发明的示例性实施例的混合动力车辆的结构的示例性方框图；
[0020] 图2是示出根据本发明的示例性实施例的控制发动机离合器的方法的示例性流 程图；
[0021] 图3是用于解释根据本发明的示例性实施例的控制发动机离合器的方法的示例 性图示；
[0022] 图4是示出根据本发明的示例性实施例的控制发动机转速的方法的示例性流程 图；
[0023] 图5是用于解释根据本发明的示例性实施例的产生偏移输入的示例性图示；
[0024] 图6是示出根据本发明的示例性实施例的发动机转速和电动机转速的示例性图 示；以及
[0025] 图7是示出根据现有技术的发动机转速和电动机转速的示例性图示。
[0026] 符号说明
[0027] 10:发动机
[0028] 20:电动机
[0029] 30:发动机离合器
[0030] 40:变速器
[0031] 50:电池
[0032] 60: HSG
[0033] 70:差动齿轮装置
[0034] 80:车轮
[0035] 90:数据检测器
[0036] 100:控制器
【具体实施方式】
[0037] 应当理解，在此使用的术语"车辆"或"车辆的"或者其他类似的术语包括一般机 动车辆，例如客运汽车（包括运动型多功能车辆（SUV))、公共汽车、卡车、各种商用车辆、水 运工具（包括各种艇和船）、飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电 动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆（例如，从石油以外的资源得到的燃料）。如在此 提到的，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如，既有汽油动力又有电动力 的车辆。
[0038] 虽然示例性实施例被描述为使用多个单元来执行示例性过程，但是应当理解，示 例性过程也可以由一个或复数个模块执行。此外，应当理解