混合动力输出装置中的离合器接合控制方法及控制系统的制作方法

专利名称：混合动力输出装置中的离合器接合控制方法及控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种混合动力输出装置中的离合器接合控制方法，该方法能 够提高发动机的响应速度，并且在离合器接合过程中抑制冲击。本发明还涉 及一种混合动力输出装置中的离合器接合控制系统。
背景技术：
图1所示为一种典型的混合动力输出装置的结构。如图1所示，该装置
包括依次连接的发动机1、第一电机(MG1)2、离合器4和第二电禾几(MG2) 3，与第一电机2和第二电机3电连接的电池组5，以及连接到第二电机3 输出端的减速机构(如定速比减速机构或可变速比减速机构)8和传动轴9。 在第二电机3全力驱动车辆时，此时如果仍不能满足整车的动力需求，则需 要结合离合器4将发动机1的动力输出以提供助力。
在传统的控制方法中，为了使离合器达到结合的条件，在单纯的由发动 机调节自身转速的过程中，发动机本身转速的调节比较滞后，要达到目标转 速需要的时间长，而且单纯由发动机调节的过程中其转速的超调比较大，即 转速在离合器接合的理想转速附近会发生振荡，这样给乘坐的舒适性带来一 定的影响。如果在发动机转速上升过程中，当达到目标转速但转速仍处于振 荡的时期就结合离合器，虽然系统响应时间在一定程度上变短了， f旦巨大的 冲击很可能会造成离合器的损坏，而如果等待发动机的转速自行调整结束， 则系统动态响应就比较差，即需要的时间比较长。

发明内容
本发明的一个目的是提供一种混合动力输出装置中的离合器接合控制方法，该方法能够提高发动机的响应速度，并且在离合器接合过f呈中抑制冲 击。
根据本发明的一方面，提供一种混合动力输出装置中的离合器接合控制 方法，所述装置包括依次连接的发动机、第一电机、离合器和第二电机，与 第一电机和第二电机电连接的电池组，以及连接到第二电机输出端的减速机 构和传动轴，所述方法包括如下步骤
(a) 在第二电机驱动车辆行驶且需要启动发动机为第二电机提供助力
时，检测第二电机的转速C02，并将该转速C02设定为第一电机的目标转速COo;
(b) 启动第一电机拖动发动机，使第一电机的实时转速(d接近第一电
机的目标转速coo;
(C)当第一电机的实时转速O),与第一电机的目标转速O)()相当时，使第
一电机由电动状态变为发电状态，给发动机提供负载，以稳定发动^l的转速; (d)接合离合器。
通过上述方法，在需要接合离合器，使发动机为行车提供助力时，由于 第一电机是在发动机空载的情况下进行调速，因此能够快速拖动发动机达到 目标转速。之后，通过将第一电机变成发电机为发动机提供一定的负载，能 够稳定发动机的转速，防止发动机发生超调现象，即发动机转速超过目标转 速。然后，迅速接合离合器。因此，该方法能够提高发动机的动态响应时间， 并且抑制离合器接合过程中的冲击。
根据本发明的另一方面，提供一种混合动力输出装置中的离合器接合控 制系统，所述混合动力输出装置包括依次连接的发动机、第一电机、离合器 和第二电机，与第一电机和第二电机电连接的电池组，以及连接到第二电机 输出端的减速机构和传动轴，所述系统还包括转速传感器和控制器，所述转 速传感器用于在第二电机驱动车辆行驶且需要启动发动机为第二电机提供
助力时，检测第二电机的转速C02，并将该信号发送给所述控制器；所述控制
器用于根据该信号将该转速C02设定为第一电机的目标转速C0Q，并且控制第 一电机启动且拖动发动机，使第一电机的实时转速OM接近第一电^l的目标 转速COQ;所述控制器还用于当第一电机的实时转速COi与第一电机的目标转 速(O0相当时，控制第一电机由电动状态变为发电状态，给发动机提供负载， 以稳定发动机的转速，同时控制离合器接合。


图1是一种典型的混合动力输出装置的示意图。 图2是本发明的一种典型控制方法的流程图。
图3是本发明的一种优选控制方法的流程图。
具体实施例方式
下面参考附图对本发明进行详细描述。 图l为一种典型的混合动力输出装置的结构简图。在该装置中，发动机
1的输出轴连接(优选为同轴连接)到第一电机(MG1) 2。第一电机2和 第二电机3通过离合器4连接。第一电机2和第二电机3分别通过功率变化 器6、 7电连接到电池组5。第一电机2可以将发动机1输出的机械功率转化 为电能储存于电池组5中。电池组5可以为第二电机3提供能量以驱动车辆 行驶，并且可以同时为第一电机2运行在电动状态时提供能量。第一功率变 换器6和第二功率变换器7可以在电池组5和第一电机2之间以及电池组5 和第二电机3之间进行双向的功率变换。第二电机3通过定速比减速机构或 可变速比减速机构8与传动轴9连接。第二电机控制器(MG2控制ECU) ll根据当前的档位、油门、刹车等信息，通过控制第二功率变换器7控制第 二电机3的动力输出，并根据电池组5的容量情况请求第一电机2起停发动 机1。第一电机控制器(MG1控制ECU) 10能够根据第二电机控制器11的 指令启动发动机1发电或者停止发动机1，同时能够在动力切换时根据需要
将第一电机2切换到电动状态运行。
第一电机2在混合动力输出装置处于纯串联状态时只将发动禾几1的机械 能转化为电能储存在所述的电池组5中。第二电机3为整车的主要动力输出， 其能量由电池组5提供。在纯串联状态时，发动机l的输出功率只由第一电 机2转化为电能储存在电池组1中。在第二电机3的动力输出不能满足整车 动力需求时，需要将离合器4结合，此时发动机1就能够向传动轴9输出动 力，如果还有富余的输出功率则还能够通过第一电机2向电池组1充电。
图2是本发明的一种典型的控制方法的流程图。下面将对照图2对该控 制方法进行描述。
步骤1:第二电机控制器11首先根据各信号计算整车动力输出需求，再 依据整车的动力需求确定是否需要离合器4结合使发动机1的输出动力能够 直接用来驱动车辆。当需要使用发动机1的动力时，第二电机控制器11可 以实时采集第二电机3的转速co2。作为例子，可以通过安装在第二电机3 上的旋转变压器实时采集转子的位置，并根据转子位置及采样的间隔就可以 计算出电机转子当前的转速co2，并能根据该转速求得当前的转子加速度a2 (该加速度可以用于下面的实施例中)。
步骤2:将第二电机3的实时转速(02发送给第一电机控制器10。第一 电机控制器10将第二电机3的实时转速 2设定为第一电机2的目标转速0)0。
步骤3:电池组5向第一电机2供电，使第一电机2处于电动状态。第 一电机控制器10通过功率变换器6控制第一电机2的实时转速Co,接近给定 的目标转速coo。在此过程中，由于发动机1空载，所以在拖动发动机1的同 时，第一电机2的实时转速co,能够迅速增加。
步骤4:第一电机控制器10计算第一电机2的实时转速0)p将实时转 速W与目标转速COo (=0)2)作比较，得到两者的转速差A(O，即=
|<y ,-《 0| 。
步骤5:当转速差ACD在预定值以内时(即第一电机的实时转速CO!与第
一电机的目标转速co。相当时)，例如50-200 rpm，优选为100 rpm以内时(在 此实施例中为100rpm，这可以根据整车情况进行综合设定，不发明对此不 作限制)，即Aoxl00rpm,即可认为离合器4吸合的速度条件已经满足。 如果不满足该条件，则重新回到步骤l，执行上述相同步骤。
步骤6:第一电机控制器10改变第一电机2的运行状态，即从电动状态 转变为发电状态，吸收发动机l的输出转矩发电给电池组5充电。此时，由 于第一电机2工作在发电状态，为发动机l提供负载，所以能够使发动机l 的转速相对稳定，不会发生超调现象，或者在目标转速附近发生振荡。
步骤7:在第一电机2工作在发电状态，发动机1转速保持相对稳定时， 迅速接合离合器4。
由此，即可非常迅速地实现离合器的接合，同时由于离合器两端的转速 差较小，即第一电机和第二电机的转速差较小，所以在离合器接合过程中能 够较好地抑制冲击。
图3是本发明的一种优选的控制方法的流程图。该控制方法与图2中的 控制方法相比，不同之处在于还包括控制第一电机的加速度。因为在采集第 二电机的加速度至离合器接合之间具有一段时间，即第一电机的调速和离合 器接合均需要一段时间，而在这段时间内第二电机的速度可能会进一步增 加，因此通过使第一电机的加速度略大于采集的第二电机的加速度，能够保 证最大限度地减小离合器接合过程中的冲击。
下面将对照图3对该控制方法进行描述，其中与图2中相同的内容将予 以省略或者作简要描述。
步骤1:第二电机控制器11实时采集或计算第二电机3的转速C02和加
速度a2。
步骤2:第一电机控制器将第二电机的实时转速C02作为第一电机的目标 转速G)0。
步骤3:第一电机控制器控制第一电机的实时转速COi接近目标转速CO0。 步骤4:第一电机控制器10计算第一电机2的实时转速COp将实时转 速CO，与目标转速CDc (=0)2)作比较，得到两者的转速差AO)。
步骤5:当转速差Aco在预定值以内时，即可认为离合器4吸合的速度
条件已经满足。如果不满足该条件，则重新回到步骤1，执行上述相同步骤。
步骤6:第一电机控制器将第一电机从电动状态改变为发电状态。 步骤7:将由第一电机控制器计算的第一电机的加速度a,与在上述步骤
1中确定的第二电机的加速度32做比较，要求第一电机的加速度a,略大于第 二电机的加速度32，即a,>a2。例如，第一电机的加速度a,可以比第二电 机的加速度32大10 200 rpm/min。
步骤8:如果加速度的条件不能满足，则由第一电机控制器通过调节发 电负载来调节第一电机的加速度A，再次比较两者的加速度，直至符合上述 要求。
步骤9:如果加速度符合上述离合器吸合的要求，此时的效果即能达到
离合器4的需结合的两端41和42转速基本相同，且能保证第一电机的转子 加速度略大于第二电机的转子加速度，此时迅速结合离合器4即能保证对车 辆的最小的冲击，使发动机的动力输出到驱动轴上。
根据本发明的一种实施方式，提供一种混合动力输出装置中的离合器接 合控制系统，所述混合动力输出装置包括依次连接的发动机l、第一电机2、 离合器4和第二电机3，与第一电机2和第二电机3电连接的电池组5，以 及连接到第二电机输出端的减速机构8和传动轴9，所述系统还包括转速传 感器和控制器，所述转速传感器用于在第二电机驱动车辆行驶且需要启动发
动机为第二电机提供助力时，检测第二电机的转速C02，并将该信号发送给所
述控制器；所述控制器用于根据该信号将该转速C02设定为第一电机的目标
转速COO，并且控制第一电机启动且拖动发动机，使第一电机的实时转速CO! 接近第一电机的目标转速COQ;所述控制器还用于当第一电机的实时转速叫 与第一电机的目标转速CO()相当时，控制第一电机由电动状态变为发电状态，
给发动机提供负载，以稳定发动机的转速，同时控制离合器接合。
第一电机的实时转速W与第一电机的目标转速(Dc相当是指第一电机的
实时转速W与第一电机的目标转速coo的差值小于200 rpm，优选为小于100 rpm。
另外，所述控制器还可以根据第二电机的转速C02计算出第二电机的加
速度32，并将该加速度a2设定为第一电机的目标加速度ao。当第一电机的实 时转速COi与第一电机的目标转速coo相当时，所述控制器控制第一电机由电 动状态变为发电状态，给发动机提供负载，以稳定发动机的转速，同时控制 第一电机的负载来调节第一电机的实时加速度aP使该实时加速度a,略大于 目标加速度ao，并控制离合器接合。
所述实时加速度*优选比目标加速度ao大10 200 rpm/min。 以上，通过具体的实施例对本发明的控制方法和控制系统进行了说明， 但本发明不限于这些具体的实施例。例如，在本发明的精神和范围下，完全 可以将本发明的控制方法应用于其它类似的混合动力输出装置中，或者也可 以对本发明的控制方法和控制系统本身进行一些明显的修改或者改进，这些 都将落入到本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种混合动力输出装置中的离合器接合控制方法，所述装置包括依次连接的发动机、第一电机、离合器和第二电机，与第一电机和第二电机电连接的电池组，以及连接到第二电机输出端的减速机构和传动轴，所述方法包括如下步骤(a)在第二电机驱动车辆行驶且需要启动发动机为第二电机提供助力时，检测第二电机的转速ω2，并将该转速ω2设定为第一电机的目标转速ω0；(b)启动第一电机拖动发动机，使第一电机的实时转速ω1接近第一电机的目标转速ω0；(c)当第一电机的实时转速ω1与第一电机的目标转速ω0相当时，使第一电机由电动状态变为发电状态，给发动机提供负载，以稳定发动机的转速；(d)接合离合器。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中，第一电机的实时转速w与第一电机的目标转速(Oo相当是指第一电机的实时转速Q),与第一电机的目标转速coo的差值小于200 rpm。
3、 根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(a)中，还检测第二电机的加速度a2，并将该加速度a2设定为 第一电机的目标加速度ao;在步骤(d)之前，还包括通过控制第一电机的负载来调节第一电机的 实时加速度ap使该实时加速度a,略大于目标加速度ao。
4、 根据权利要求3所述的方法，其中所述实时加速度a,比目标加速度 a0大10 200 rpm/min。
5、 根据权利要求1所述的方法，其中所述减速机构为定速比减速机构。
6、 一种混合动力输出装置中的离合器接合控制系统，所述混合动力输 出装置包括依次连接的发动机、第一电机、离合器和第二电机，与第一电机 和第二电机电连接的电池组，以及连接到第二电机输出端的减速机构和传动 轴，所述系统还包括转速传感器和控制器，所述转速传感器用于在第二电机驱动车辆行驶且需要启动发动机为第二电机提供助力时，检测第二电机的转速D)2，并将该信号发送给所述控制器;所述控制器用于根据该信号将该转速032设定为第一电机的目标转速 COw并且控制第一电机启动且拖动发动机，使第一电机的实时转速CO,接近 第一电机的目标转速C0o;所述控制器还用于当第一电机的实时转速(O,与第一电机的目标转速C00 相当时，控制第一电机由电动状态变为发电状态，给发动机提供负载，以稳 定发动机的转速，同时控制离合器接合。
7、 根据权利要求6所述的系统，其中，第一电机的实时转速叫与第一电机的目标转速COo相当是指第一电机的实时转速CO,与第一电机的目标转速co0的差值小于200 rpm。
8、 根据权利要求6所述的系统，其中所述控制器还根据第二电机的转速c)2计算出第二电机的加速度a2，并 将该加速度a2设定为第一电机的目标加速度ao;当第一电机的实时转速W与第一电机的目标转速coo相当时，所述控制 器控制第一电机由电动状态变为发电状态，给发动机提供负载，以稳定发动 机的转速，同时控制第一电机的负载来调节第一电机的实时加速度ap使该 实时加速度A略大于目标加速度ao，并控制离合器接合。
9、 根据权利要求8所述的系统，其中所述实时加速度a,比目标加速度 a0大10 200 rpm/min。
10、 根据权利要求6所述的系统，其中所述减速机构为定速比减速机构。
全文摘要
本发明提供一种混合动力输出装置中的离合器接合控制方法，装置包括依次连接的发动机、第一电机、离合器和第二电机，电池组以及连接到第二电机输出端的减速机构和传动轴，方法包括(a)在第二电机驱动车辆行驶且需要启动发动机为第二电机提供助力时，检测第二电机的转速ω₂，并将转速ω₂设定为第一电机的目标转速ω₀；(b)启动第一电机拖动发动机，使第一电机的实时转速ω₁接近目标转速ω₀；(c)当第一电机的实时转速ω₁与目标转速ω₀相当时，使第一电机由电动状态变为发电状态；(d)接合离合器。该方法能够提高发动机的动态响应时间，并且抑制离合器接合过程中的冲击。本发明还提供一种混合动力输出装置中的离合器接合控制系统。
文档编号B60W20/00GK101353043SQ20071012974
公开日2009年1月28日 申请日期2007年7月25日 优先权日2007年7月25日
发明者凯 刘, 楠 刘, 吴巧巧, 徐应物, 汤小华, 蒋县宏, 铭 郁, 剑 龚 申请人:比亚迪股份有限公司