用于检测车辆的发动机离合器传递扭矩的系统和方法
【专利摘要】本发明公开了一种车辆的发动机离合器传递扭矩的检测方法，其包括：通过控制器，确定变速杆的位置何时满足发动机离合器传递扭矩的检测条件；通过控制器，通过操作无负载的电动机，收敛于预定的目标转速；通过控制器，测量在目标转速下的无负载的电动机扭矩，并根据控制逻辑以接触点之上的控制压力（接触点+α）接合发动机离合器；通过控制器，当电动机的转速和扭矩随着发动机离合器的接合而收敛时，检测包括发动机离合器传递扭矩的电动机扭矩；通过控制器，比较无负载的电动机扭矩与包括发动机离合器传递扭矩的电动机扭矩，计算扭矩偏差；以及通过控制器，通过比较发动机离合器传递扭矩的模型值与扭矩偏差，检测补偿因子。
【专利说明】用于检测车辆的发动机离合器传递扭矩的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2012年6月5日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2012-0060458优先权及其权益，其全部内容通过弓I用的方式合并入本文。
【技术领域】
[0003]本发明涉及一种环保车辆。具体地，本发明涉及用于检测环保车辆的发动机离合器传递扭矩的系统和方法，其能够通过检测发动机离合器的传递扭矩来改善行驶性能和燃料消耗。
【背景技术】
[0004]环保车辆改善燃料消耗并遵从近来的排放条例。环保车辆，通常包括燃料电池车、电动车、插电式电动车、以及混合动力车，配备有一个或更多的电动机和发动机、存储用于运行电动机的高电压电力的电池、将电池的直流(DC)电压转换为交流(AC)电压的逆变器、以及布置在发动机与电动机之间向传动轴传输发动机功率的发动机离合器。
[0005]根据驾驶员操作加速踏板和刹车踏板的意愿、负载、车辆速度以及电池的SOC (充电状态)，通过接合/分离发动机离合器，环保车辆可以以HEV (混合电动汽车)驾驶模式或EV (电动汽车)驾驶模式运行。
[0006]当从EV模式变化到HEV模式时，可以在发动机转速和电动机转速同步后接合发动机，以在发动机与电动机之间的功率传输期间保持恒定的扭矩，从而确保环保车辆的行驶性能。
[0007]不过，在电池保持低S0C、电池和电动机的温度高于参考温度条件、以及当车辆行驶的道路具有陡坡的条件下，必须要控制起动时发动机离合器的打滑。此外，必须控制离合器的压力，以控制行驶条件下的发动机离合器的打滑。
[0008]发动机离合器的传递扭矩可以从摩擦系数的有效压力估算出，其中传递扭矩是通过发动机离合器的两个端部的摩擦表面之间的物理接触而传输的扭矩(例如，在发动机离合器的两个端部的负载)。
[0009]控制发动机离合器是确定环保车辆起动时的行驶性能和燃料消耗的重要因素，摩擦系数随着操作发动机离合器的电磁阀的电流和压力特性的偏差、电磁阀的老化以及在发动机离合器的两个端部的摩擦元件的劣化而改变，从而产生特性偏差(characteristicdeviation)。
[0010]如上所述，因为由与发动机离合器的控制相关的部件劣化生成的特性偏差，难以精确控制环保车辆中的发动机离合器，从而使行驶性能和燃料消耗变糟。
[0011]根据车辆的类型，在估计的传递扭矩中生成特性偏差，由于在相关领域中检测发动机离合器的传递扭矩的技术还未施加于环保车辆，因此起动的加速特性可能随车辆类型和耐用性(老化)而不同。
[0012]此外，当对起动中的发动机离合器进行控制时，对发动机转速的控制和起动时的反应性(responsiveness)被劣化,且不正确的因子可能被输入到发动机控制器。
[0013]在该章节中公开的上述信息仅用于加强对本发明背景部分的理解，因此可能包含不形成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
【发明内容】
[0014]本发明提供用于环保车辆的发动机离合器传递扭矩的检测方法和系统，其具有改善行驶性能、起动反应性和燃料消耗的优势，其根据与环保车辆中控制发动机离合器相关的部件的特性偏差来检测传递扭矩，无论部件劣化与否。
[0015]根据本发明的实施方式，用于配备有发动机和电动机作为动力源的环保车辆的发动机离合器传递扭矩的检测系统可以包括:发动机离合器，通过将发动机与电动机接合/分离来实施EV (电动车)模式/HEV (混合电动车)模式；逆变器，由混合动力控制器控制，以运转电动机；变速箱传感器，检测变速箱的状态；以及混合动力控制器，控制环保车辆的行驶，其中当变速箱状态为发动机离合器传递扭矩的检测条件时，混合动力控制器可以通过以目标转速运转电动机，而保持电动机与无负载的发动机之间的预定相对转速，可以使用在接触点之上的控制压力(接触点压力+ “ α ”)来接合发动机离合器，可以测量包括发动机离合器传递扭矩的电动机扭矩，可以与基础模型值比较差异，从而检测发动机离合器的传递扭矩。
[0016]无负载的发动机是指，当在发动机不运行或处于怠速的条件下，电动机与发动机之间能够保持预定水平的RPM的状态。接合发动机离合器时的接触点是指，当电动机扭矩在发动机离合器的两个端部的接触下开始改变时的控制压力。发动机离合器的检测条件是指，变速箱的换挡齿轮是处于P挡位(停车)或N挡位(空挡)。
[0017]根据本发明的另一实施方式，环保车辆的发动机离合器传递扭矩的检测方法可以包括:确定变速杆的位置何时满足发动机离合器传递扭矩的检测条件；当满足发动机离合器传递扭矩的检测条件时，通过运转无负载的电动机，收敛于(converge)预定的目标转速；测量处于目标转速的无负载的电动机扭矩A，并根据控制逻辑以接触点之上的控制压力(接触点+ α )接合发动机离合器；当电动机的转速和扭矩随着发动机离合器的接合而收敛时，检测包括发动机离合器传递扭矩的电动机扭矩B ;通过比较无负载的电动机扭矩与包括发动机离合器传递扭矩的电动机扭矩B，计算扭矩偏差；以及通过比较发动机离合器传递扭矩的模型值与扭矩偏差，检测补偿因子。
[0018]发动机离合器传递扭矩的检测条件可以设置为变速杆在N-范围或P-范围的空载条件。在发动机离合器传递扭矩的检测条件下，发动机可以保持在非运行或怠速模式。
[0019]如上所述，随着环保车辆的耐久性劣化，本发明可以通过确保发动机离合器控制的精度，通过检测传递扭矩，以提供改善的燃料消耗和车辆启动的响应性，其中，传递扭矩的特性偏差随着操作发动机离合器的电磁阀的电流和压力偏差、电磁阀的劣化、以及在发动机离合器的两个端部的摩擦部件的恶化而变化。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是示出根据本发明示例性实施方式的用于环保车辆的发动机离合器传递扭矩的检测系统的示意图。[0021]图2是示出根据本发明示例性实施方式的用于环保车辆的发动机离合器传递扭矩的获知进程的示例流程图。
[0022]图3是示出根据本发明示例性实施方式的获知环保车辆的发动机离合器传递扭矩的概念的示意图。
[0023]符号描述
[0024]101:变速箱检测器102:混合动力控制器
[0025]103:逆变器104:电池
[0026]105:电池管理器 106:发动机控制器
[0027]107:电动机108:发动机
[0028]109:HSG110:发动机离合器
【具体实施方式】
[0029]应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。
[0030] 虽然示例性实施方式被描述成使用多个单元来进行示例性进程，应当理解的是，示例性进程还可以由一个或多个模块执行。此外，应当理解的是，术语控制器是指，包括存储器和处理器的硬件设备。存储器被配置成将模块/单元进行存储，而处理器被具体配置成执行上述模块以进行在以下做进一步描述的一个或更多进程。
[0031 ] 此外，本发明的控制逻辑可以具体表现为，在含有由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD) -ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光数据存储装置。计算机可读记录介质也可以在连接网络的计算机系统中分布，从而计算机可读媒体可以通过例如远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)以分布方式存储并执行。
[0032]本文使用的术语仅仅是为了说明【具体实施方式】，而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种、该”也意在包括复数形式，除非上下文中另外清楚指明。还应当理解的是，在说明书中使用的术语“包括、包含、含有”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任何和所有组合。
[0033]在下文中，将参考附图对本发明做更详细的描述，附图中示出本发明的示例性实施方式。正如本领域技术人员所应当意识到的，可以以多种不同方式改变所描述的实施方式而不偏离本发明精神或范围。为清晰地描述本发明，不描述与本说明书无关的部件，相似的附图标记贯穿说明书指代相似的元件。此外，为说明的便利，选择性地提供在附图中示出的配置，本发明并不限于在附图中示出的那些。
[0034]图1是示出根据本发明示例性实施方式的用于环保车辆的发动机离合器传递扭矩的检测系统的示意图。[0035]参照图1，本发明的示例性实施方式可以包括:变速箱传感器101、混合动力控制器102、逆变器103、电池104、电池管理器105、发动机控制器106、电动机107、发动机108、HSG (Hybrid Starter and Generator,混合动力起动器和发电机)109、发动机离合器110、以及变速箱111。
[0036]变速箱传感器101可以检测由驾驶员选择的变速杆位置，并且可以将位置信息的电信号发送到混合动力控制器102。当从变速箱传感器101确定变速杆位置在P挡位(停车)或N挡位(空挡)时，混合动力控制器102可以以保持在电动机107与无负载的发动机之间的预定相对转速的在接触点之上的控制压力接合发动机离合器110，可以测量传输到电动机107的发动机离合器110的传递扭矩，并比较测量值与基础模型值之间的偏差，从而检测发动机离合器110的传递扭矩。混合动力控制器102可以根据所检测的发动机离合器110的传递扭矩来计算补偿值，并将该补偿值施加于控制压力。
[0037]无负载的发动机108的条件是指，发动机不在运行或控制在怠速模式时的条件，这是指可以在发动机108与电动机107之间保持预定水平的RPM的状态(例如，存在发动机与电动机的RPM偏差)。接合发动机离合器110时的接触点是指，根据检测逻辑确定的用于接合发动机离合器110的控制压力。
[0038]混合动力控制器102可以经由下列检测进程检测发动机离合器的传递扭矩，来计算补偿值。
[0039]当变速箱传感器101确定变速杆处于P范围或N范围时，混合动力控制器102可以进入检测模式并通过逆变器103将电动机的转速控制在预定的目标转速。而且，发动机108可以被停止或控制在怠速状态，且可以在发动机108与电动机107之间保持预定水平的RPM。
[0040]当电动机107的转速收敛于预定的目标转速时，可以测量并存储无负载的电动机107的扭矩A，并可以根据检测逻辑通过在接触点之上的压力(接触点压力+ “ α ”)接合发动机离合器110。接触点是指，当电动机107的扭矩在发动机离合器110板的接触下开始变化时的离合器控制压力，以及“ α ”是指使得发动机108的扭矩传输到电动机且可以事先通过实验设置的附加控制压力。
[0041]之后，可以测量包括发动机离合器110传递扭矩的电动机107的扭矩B，当电动机107的转速和扭矩稳定时，可以比较所测量的无负载的电动机107的扭矩与包括发动机离合器110传递扭矩的电动机107的扭矩，从而计算经由发动机离合器110而传输的扭矩。此夕卜，可以通过比较与所设定的发动机离合器110传递扭矩的模型值的扭矩偏差来计算补偿因子，并施加至发动机离合器110的控制压力。
[0042]响应于在发动机离合器110的检测模式中从混合动力控制器102发送而来的控制信号，逆变器103可以将电动机108控制在预定的目标转速。逆变器103可以向混合动力控制器102提供关于将电动机108控制在目标转速而产生的消耗电流量的信息，以检测无负载的电动机107的扭矩，并可以向混合动力控制器102提供接合有发动机离合器110的电动机的消耗电流量，以检测包括发动机离合器110传递扭矩的电动机107的扭矩。
[0043]电池104可以包括多个电池单元，并且可以存储用于向电动机107供应驱动电压的高电压，例如，DC 350 V到450 V。电池管理器105可以通过检测在电池104的运行区段的电池单元的电流、电压和温度来管SOC (充电状态)，并可以通过控制电池104的充电/放电电压来防止电池104过度放电至极限电压或过度充电至极限电压。
[0044]发动机控制器106可以控制发动机108的操作，以响应于从混合动力控制器102经由网络发送的控制信号。电动机107可以通过被逆变器103供应而来的三相AC电压操作而生成扭矩，并且可以通过作为发电机的操作来供应再生的能量。发动机108的启动、停止和输出可以由发动机控制器106控制，且吸入空气的量可以由未示出的ETC(电子节气门控制)来控制。
[0045]HSG 109可以作为起动器和发电机而操作，可以响应于从混合动力控制器102供应而来的控制信号而启动发动机108，可以作为发电机通过随着发动机108的运行而运行来产生电压，并且可以经由逆变器103向电池104提供作为充电电压的生成电压。
[0046]发动机离合器110可以布置在发动机108与电动机107之间，并根据EV模式和HEV模式的转换来连接或切断发动机108与电动机107之间的电力(power)。变速箱111可以经由网络而连接至混合动力控制器102，并切换到所期望的档位。
[0047]根据本发明的具有上述功能的环保车辆发动机离合器传递扭矩的检测过程描述如下。
[0048]图2是示出根据本发明示例性实施方式的用于环保车辆的发动机离合器传递扭矩的检测过程的示例流程图。
[0049]在应用有本发明的环保车辆中，混合动力控制器102可以检测从变速箱传感器101提供的变速杆的位置(S101)，并可以确定何时为发动机离合器110的传递扭矩的检测进入条件(S102)。发动机离合器110的传递扭矩的检测条件是指变速杆处于P范围或N范围。
[0050]当在S102中满足发动机离合器110传递扭矩的检测条件时，混合动力控制器102可以进入检测模式，并通过逆变器103将电动机107运转并控制在预定的目标转速(S103)。而且，发动机108可以被停止或控制在怠速模式，其中可以在发动机108与电动机107之间保持预定水平的RPM，且发动机离合器110的液压指令可以被输出为零“O”。
[0051]混合动力控制器102可以检测电动机107的转速，并确定转速何时收敛于预定的目标转速(S104)，当其与目标转速趋于相同时，测量并存储无负载的电动机107的扭矩(图3 中的 “A”)(S105)。
[0052]此外，如图3所示，混合动力控制器102可以根据检测逻辑以在接触点之上的控制压力(接触点压力+ “ α ”)接合发动机离合器110 (S106)o当电动机107的转速和扭矩随着发动机离合器Iio的接合而稳定收敛时(S107)，混合动力控制器102可以测量包括发动机离合器110的传递扭矩(负载扭矩)的电动机107扭矩(图3中的“B”)(SlOS)0
[0053]之后，通过比较在S105中测量的无负载的电动机的扭矩与包括发动机离合器110传递扭矩的电动机107的扭矩，混合动力控制器102可以计算经由发动机离合器110传输的扭矩偏差(S109)。
[0054]此外，通过比较发动机离合器110的传递扭矩的预定模型值与扭矩偏差，混合动力控制器102可以计算补偿因子(S110)。例如，补偿因子可以通过将扭矩偏差除以预定传递扭矩而获得。
[0055]之后，检测值可以被存储，以施加至发动机离合器110的控制压力，并且可以通过累加补偿因子与发动机离合器110的传递扭矩的模型值而获得。当完成根据上述程序的发动机离合器110传递扭矩的检测时，可以通过将发动机离合器110的液压指令输出为零“O”而分离发动机离合器110，且可以停止对电动机107的操作(S112)。存储的检测值可以用于发动机离合器110的接合进行控制，且进一步的检测可以被新的检测值取代。
[0056]尽管已结合目前被认为是示例性实施方式的内容描述了本发明，但是应当理解，本发明不局限于已公开的实施方式，恰恰相反，其意在包括含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同配置。
【权利要求】
1.一种用于配备有发动机和电动机作为动力源的车辆的发动机离合器传递扭矩的检测系统，所述系统包括: 发动机离合器，配置成通过将所述发动机与所述电动机接合和分离来执行EV (电动车)模式和HEV (混合电动车)模式； 逆变器，配置成通过混合动力控制器来运转所述电动机； 变速箱传感器，配置成检测变速箱的状态；以及 混合动力控制器，配置成 当所述变速箱的状态为发动机离合器传递扭矩的检测条件时，通过使所述电动机以目标转速运转，保持所述电动机与无负载的所述发动机之间的预定相对转速， 以在接触点之上的控制压力(接触点压力+ “ α ”)接合所述发动机离合器； 测量包括所述发动机离合器的传递扭矩的所述电动机的扭矩；以及 比较与基础模型值的扭矩差，以检测所述发动机离合器的传递扭矩。
2.根据权利要求1所述的系统，其中， 所述无负载的发动机是当所述发动机不运转或处于怠速模式时，所述电动机与所述发动机之间保持预定水平的RPM的时候。
3.根据权利要求1所述的系统,其中， 接合所述发动机离合器时的所述接触点是指，在所述发动机离合器的两个端部的接触下，所述电动机的扭矩开始改变时的控制压力。
4.根据权利要求1所述的系统，其中， 所述发动机离合器的检测条件是所述变速箱的变速杆处于停车挡位或空挡位的时候。
5.一种车辆的发动机离合器传递扭矩的检测方法，所述方法包括: 通过控制器，确定变速杆的位置何时满足发动机离合器传递扭矩的检测条件； 通过所述控制器，当满足所述发动机离合器传递扭矩的检测条件时，通过运转无负载的电动机，以收敛于预定目标转速； 通过所述控制器，测量在所述目标转速下无负载的电动机扭矩； 通过所述控制器，根据控制逻辑，以在接触点之上的控制压力(接触点+ α )接合所述发动机离合器； 通过所述控制器，当所述电动机的转速和扭矩随着所述发动机离合器的接合而收敛时，检测包括所述发动机离合器的传递扭矩的电动机扭矩； 通过所述控制器，比较所述无负载的电动机扭矩与所述包括所述发动机离合器传递扭矩的电动机扭矩，计算扭矩偏差；以及 通过所述控制器，通过比较所述发动机离合器传递扭矩的模型值与所述扭矩偏差，检测补偿因子。
6.根据权利要求5所述的方法，其中， 所述发动机离合器传递扭矩的检测条件设置为变速杆处于空挡位或停车挡位的空载条件。
7.根据权利要求5所述的方法，其中， 通过所述控制器，当满足所述发动机离合器传递扭矩的检测条件时，所述发动机保持不运转或控制在怠速。
8.一种包含由处理器或控制器执行的程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述计算机可读介质包括: 确定变速杆的位置何时满足发动机离合器传递扭矩的检测条件的程序指令； 当满足所述发动机离合器传递扭矩的检测条件时，运转无负载的电动机至预定目标转速的程序指令； 测量在所述目标转速下无负载的电动机的扭矩的程序指令； 根据控制逻辑以在接触点之上的控制压力(接触点+ α )接合所述发动机离合器的程序指令； 当所述电动机的转速和扭矩随着所述发动机离合器的接合而收敛时，检测包括所述发动机离合器的传递扭矩的电动机扭矩的程序指令； 通过比较所述无负载的电动机扭矩与所述包括发动机离合器传递扭矩的电动机扭矩来计算扭矩偏差的程序指令；以及 通过比较所述发动机离合器传递扭矩的模型值与所述扭矩偏差来检测补偿因子的程序指令。
9.根据权利要求8所述的计算机可读介质，其中， 还包括检测设置为变速杆处于空挡位或停车挡位的空载条件的所述发动机离合器的检测条件的程序指令。
10.根据权利要求8所述的计算机可读介质，其中， 还包括将所述发动机保持在不运转或将所述发动机控制在怠速以检测所述发动机离合器传递扭矩的条件的程序指令。
【文档编号】B60W20/00GK103465766SQ201310030108
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年1月25日 优先权日:2012年6月5日
【发明者】朴俊泳 申请人:现代自动车株式会社, 起亚自动车株式会社