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CN105365810A - 用于释放混合动力车辆的发动机离合器的系统和方法 - Google Patents

用于释放混合动力车辆的发动机离合器的系统和方法 Download PDF

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CN105365810A CN201410842694.3A CN201410842694A CN105365810A CN 105365810 A CN105365810 A CN 105365810A CN 201410842694 A CN201410842694 A CN 201410842694A CN 105365810 A CN105365810 A CN 105365810A
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Abstract

本发明提供一种用于释放混合动力车辆的发动机离合器的系统和方法。所述方法和系统通过使用连接到发动机的HSG扭矩将发动机离合器的输入扭矩调整为零同时从开始调整发动机离合器的释放的时刻减少进入到发动机的燃料喷射时间，来节省基于发动机的燃料喷射时间的燃料喷射量，从而增强燃料效率。

Description

用于释放混合动力车辆的发动机离合器的系统和方法
技术领域
本发明涉及用于释放混合动力车辆的发动机离合器的方法。更确切地说，本发明涉及用于使用收敛于发动机摩擦扭矩的混合式起动发电机(HSG)扭矩在无需实体滑动的情况下较容易地释放混合动力车辆的发动机离合器的方法。
背景技术
环保车辆当中的混合动力车辆为将发动机和马达用作动力源以减少废气并增强燃料效率，且包含将动力从发动机或将动力从马达单独地传送到驱动轮或将动力从发动机和马达两者传送到驱动轮的动力传送系统的车辆。
如图1中所说明，用于根据现有技术的混合动力车辆的动力传送系统例如包含：串联设置的发动机10和马达12；设置在发动机10与马达12之间以传送或中断发动机的动力的发动机离合器13；配置为将动力从马达或将动力从马达和发动机两者转换到驱动轮并输出动力的自动变速器14；混合式起动发电机(HSG)16，其为连接到发动机的曲柄滑轮以起动发动机并产生动力的类型的马达；配置为操作马达并控制发电的逆变器18；可充电且可放电地连接到逆变器以将动力提供到马达12的高压电池20，和其类似者。
用于混合动力车辆的动力传送系统为如下类型的系统，其中马达附接到自动变速器，且被称作变速器安裝式电动装置(TMED)并提供各种驱动模式，例如电动车辆(EV)模式，其为仅使用来自马达的动力的纯电动车辆模式；混合动力电动车辆(HEV)模式，其将发动机用作主动力源并将马达用作辅助动力源，和再生制动(RB)模式，当由车辆的制动或惯性驱动车辆时，其回收基于由马达进行的发电的车辆的制动和惯性能量，并在电池中将回收的制动和惯性能量充电。
在HEV模式中，当锁定发动机离合器时，由发动机和马达的输出扭矩的总和驱动车辆。在EV模式中，当锁定和释放发动机离合器时，由马达的输出扭矩驱动车辆。具体来说，为防止发生实体滑动，当在从EV模式到HEV模式的驱动模式转换期间发动机速度与马达速度同步时，需要锁定发动机离合器，而当在从HEV模式到EV模式的驱动模式转换期间发动机离合器的输入轴扭矩处于零状态时，需要释放发动机离合器。
当锁定发动机离合器时将发动机速度与马达速度同步，且当释放发动机离合器时将连接到发动机的发动机离合器的输入轴扭矩(在下文中为输入扭矩)调整为零，以防止发动机离合器的输入轴相对于连接到马达侧的发动机离合器的输出轴发生实体滑动。
具体来说，当释放发动机离合器时，将发动机离合器的输入扭矩调整为零(0)以防止发生实体滑动的原因如下。首先，在发动机离合器的滑动期间，难以通过准确地估计发动机离合器的传送扭矩的变化来补偿马达侧中的发动机离合器的滑动速率，且其次，由于当发动机离合器的输入扭矩的绝对值大于施加到发动机离合器的压力(例如，油压)的扭矩能力时发生发动机离合器的滑动，因此，当释放发动机离合器的压力时，发动机离合器的输入扭矩需要为零。
下文将参考图2描述根据现有技术释放发动机离合器的方法。为防止发动机离合器发生实体滑动，现有技术从开始调整发动机离合器的释放的时刻维持进入到发动机的燃料喷射，直至发动机扭矩(即，发动机离合器的输入扭矩)变成零(0)为止，且当发动机离合器的输入扭矩变成零时释放发动机离合器(E/C)的锁定压力(油压)以释放发动机离合器。
具体来说，当发动机因进入到发动机的燃料喷射而以较小扭矩区域操作时，归因于发动机的摩擦扭矩(例如，由从发动机的每一滑动部分所产生的摩擦力所产生的扭矩)，发动机离合器的输入扭矩在经过预定时间之后变成零。当释放发动机离合器时，停止到发动机的燃料喷射。
然而，根据现有技术释放发动机离合器的方法具有以下问题。通常，已知发动机的操作效率接近理想操作线(OOL)且因此发动机的操作效率是足够的，而已知发动机的较小扭矩区域的操作效率远离理想操作线且因此其操作效率实质上是减少的。
因此，在从HEV模式转换到EV模式期间，通过从开始调整发动机离合器的释放的时刻维持进入到发动机的燃料喷射，直至释放发动机离合器为止来将发动机的操作维持于较小扭矩区域中，此情况可为取决于燃料消耗的燃料效率减少的原因。
此章节中所揭示的上文信息仅用于增强对发明背景的理解，且因此其可含有并不形成本国中本领域的普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明提供一种用于释放混合动力车辆的发动机离合器的系统和方法，以通过使用连接到发动机的HSG扭矩将发动机离合器的输入扭矩调整为零，同时从开始调整上述发动机离合器的上述释放的时刻减少进入到上述发动机的燃料喷射时间，来通过节省基于上述发动机的上述燃料喷射时间的燃料喷射量而改良燃料效率。
在一个方面中，本发明提供一种用于释放混合动力车辆的发动机离合器的方法，其包含步骤：施加对发动机离合器的释放控制信号以将HEV模式转换成EV模式；当开始调整上述发动机离合器的释放时，用收敛于发动机的摩擦扭矩的扭矩驱动HSG同时停止进入到上述发动机的燃料喷射；和当通过将连接到上述发动机的HSG的驱动扭矩收敛于上述发动机的上述摩擦扭矩而将上述发动机离合器的输入扭矩变成零时，释放上述发动机离合器的锁定压力以释放上述发动机离合器。
在示例性实施例中，上述方法还可包含：当完成上述发动机离合器的释放时，结束对上述HSG的扭矩控制。另外，在维持以开始调整上述发动机离合器的释放的开始点为起点的发动机扭矩的递减梯度的燃料喷射持续周期之后，可停止进入到上述发动机的上述燃料喷射。
另外，在以开始调整上述发动机离合器的释放的开始点为起点的上述燃料喷射持续周期期间，在上述扭矩的递加梯度收敛于上述发动机的上述摩擦扭矩时可驱动上述HSG。在以开始调整上述发动机离合器的释放的上述开始点为起点的上述燃料喷射持续周期期间，执行控制以将上述发动机扭矩的递减梯度与上述HSG扭矩的递加梯度的总和调整为上述发动机的摩擦扭矩。
附图说明
本发明的以上和其他特点现将参照通过附图示出的示例性实施来详细描述，该附图仅通过说明的方式在下文中给出，并且因此不局限于本发明，并且其中：
图1为说明根据现有技术的混合动力车辆的动力传送系统的配置的示例性图式；
图2为说明根据现有技术释放混合动力车辆的发动机离合器的方法的示例性控制图；
图3为说明根据本发明的示例性实施例释放混合动力车辆的发动机离合器的方法的示例性控制图；
图4为说明根据本发明的示例性实施例释放混合动力车辆的发动机离合器的方法的流程图；和
图5为说明与根据现有技术释放发动机离合器的方法相比，根据本发明的示例性实施例释放发动机离合器的方法的能量消耗速率优势的示例性图式。
图式中所阐述的参考标号包含对如下文进一步所论述的以下元件的参考：
10：发动机
12：马达
13：发动机离合器
14：自动变速器
16：HSG
18：逆变器
20：电池
应该理解附图不一定是按比例的，其呈现说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化表示。如本文中所揭示的本发明的特定设计特征(例如，包含特定尺寸、方向、位置和形状)将部分由特定预期应用和使用环境来确定。在图中，在图式的若干图中参考数字始终指代本发明的相同或等效部分。
具体实施方式
应当理解，如本文中使用的术语“车辆”或“车”或其他相似的术语包括机动车辆，通常例如包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用汽车的客运汽车，包括各种船艇和舰船等的船只，航空器，以及包括混合动力车、电动车、插件混合动力车、氢动力车和其他替代燃料汽车(比如来自于非石油资源的燃料)。如本文，混合动力车是具有两个或更多动力源的车辆，比如，汽油动力和电动力车辆。
尽管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，通过一个或多个模块也可以执行示例性过程。另外，术语控制器/控制单元应被理解为指的是包括存储器和处理器的硬件设备。存储器被配置成储存模块，并且处理器被具体地配置成执行所述的模块从而执行在下文进一步描述的一个或多个处理。
此外，本发明的控制逻辑可被实施为在计算机可读介质上的非临时性计算机可读介质，其中计算机可读介质包括由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的示例包括，但不局限于，ROM、RAM、光盘只读存储器(CD-ROMs)、磁带、软盘、闪存、智能卡和光数据存储设备。计算机可读记录介质也可分布在网络连接的计算机系统中从而计算机可读介质以分布式方式储存和执行，比如，通过远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)。
本文使用的术语只是为了描述特殊实施例，并非旨在限制本发明。除非上下文另外明确指出，否则如本文使用的单数形式“一/一个”和“该”也包括复数形式。应当进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”限定了特征、整数、步骤、操作、要素和/或部件的存在，但不排除其中一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、要素、部件和/或集合的存在或添加。如本文使用的术语“和/或”包括相关列出项的一个或多个的任何和全部组合。
除非特别阐明或者从上下文显而易见，否则如本文使用的术语“约”被理解为在本领域中正常耐受性范围内，例如在平均值的2标准差之内。“约”可以被理解为在值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％之内。除非从上下文另有明晰，本文提供的所有数值由术语“约”来修饰。
在下文中将对本发明的各种示例性实施例做出详细的参考，本发明的示例在附图中示出并在下面被描述。虽然本发明将结合示例性实施例进行描述，但是应该理解，本说明并非旨在将本发明局限于那些示例性实施例。相反地，本发明旨在不仅涵盖示例性实施例，并且涵盖可包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围之内的各种替代、修改、等价物和其他实施例。在下文中，根据本发明的示例性实施例的用于车辆冷启动的方法将参考附图进行描述。
在城市驾驶(例如，都市环境中的驾驶)期间，频繁地执行混合动力车辆在EV模式与HEV模式之间的转换，和基于该转换的锁定和释放发动机离合器的重复操作，使得在如上文所描述的发动机离合器释放期间，发动机的燃料喷射维持条件为燃料效率减少原因中的一者。
因此，根据本发明的示例性实施例，通过驱动连接到发动机的HSG来将发动机离合器的输入扭矩调整为零，同时从开始调整发动机离合器的释放的时刻减少进入到发动机的燃料喷射时间，基于节省进入到发动机的燃料喷射量来增强燃料效率是可能的。
具体来说，下文将参考随附图3和图4描述用于根据本发明的示例性实施例释放发动机离合器的方法。可由具有处理器和存储器的控制器来执行本发明的方法。当以HEV模式驱动混合动力车辆时，在锁定发动机离合器时，可由来自发动机和马达的输出扭矩的总和驱动混合动力车辆。当将HEV模式转换为由马达的输出扭矩驱动车辆的EV模式时，可执行发动机离合器的锁定和释放调整。
当开始调整发动机离合器的释放时，可终止进入到发动机的燃料喷射。换句话说，如图3中所说明，当对发动机的扭矩指令从开始调整发动机离合器的释放的时刻(例如，当发动机离合器开始释放时)调整为零(0)时，可以开始调整发动机离合器的释放的开始点为起点维持具有递减的发动机扭矩梯度的燃料喷射持续周期，且接着可终止燃料喷射。
具体来说，即使终止进入到发动机的燃料喷射，但由于发动机离合器可连续地连接到驱动马达侧且存在发动机惯性力，因此在释放发动机离合器之前，发动机仍可以与马达速度同步的速度维持于连续旋转状态，且可基于发动机的旋转产生发动机的摩擦扭矩(例如，由图3中的TQFR所指示的扭矩和与发动机扭矩相对的扭矩)。当开始调整发动机离合器的释放时，在终止进入到发动机的燃料喷射时，可驱动经由滑轮和皮带连接到发动机的曲柄轴以传送动力的HSG。
可用收敛于发动机的摩擦扭矩的扭矩值驱动HSG而非发动机，且在具有以开始调整发动机离合器的释放的开始点为起点、收敛于发动机的摩擦扭矩的递加梯度时，驱动HSG。具体来说，如图3中所说明，HSG扭矩的递加梯度周期可维持于燃料喷射持续周期(例如，具有以开始调整发动机离合器的释放的开始点为起点的、实质上恒定的递减梯度的周期)内，且当经过燃料喷射持续周期时，HSG扭矩可维持为收敛于摩擦扭矩(由图3中的TQFR所指示)的水平。
因此，可以在收敛于发动机摩擦扭矩(例如，负(-)方向上的扭矩)的水平施加驱动扭矩(例如，HSG的正(+)方向上的扭矩)而非发动机扭矩，以将发动机离合器的输入扭矩调整为零同时抵消发动机的摩擦扭矩。
同时，可将燃料喷射持续周期中的发动机扭矩的递减梯度与HSG扭矩的递加梯度的总和调整为大致与发动机的摩擦扭矩(TQFR)相同。换句话说，考虑到HSG与发动机曲柄轴之间的皮带连接的滑轮比率，可将燃料喷射持续周期中的发动机扭矩的递减梯度与HSG扭矩的递加梯度的总和调整为与发动机的摩擦扭矩TQFR大致相同。
如上文所描述，可以在收敛于发动机的摩擦扭矩的水平施加HSG的驱动扭矩以抵消发动机的摩擦扭矩，以导致连接到发动机输出侧的发动机离合器的输入轴扭矩变为零。另外，当发动机离合器的输入扭矩变成零时，可释放发动机离合器的锁定压力(例如，油压)，且因此可无需实体滑动较容易地释放发动机离合器。最后，当完成释放发动机离合器时，可终止对HSG的扭矩控制。
图5为说明与用于根据现有技术释放发动机离合器的方法相比，实施用于根据本发明的示例性实施例释放发动机离合器的方法关于能量消耗速率的优势的示例性图式。如图5中所说明，在现有技术中，通过从开始调整发动机离合器的释放的时刻维持进入到发动机的燃料喷射，直至释放发动机离合器为止，来以较小扭矩区域维持发动机的操作以增加发动机的能量消耗，此情况为燃料效率减少的原因。
此外，在从开始调整发动机离合器的释放的时刻终止进入到发动机的燃料喷射，并使用HSG扭矩将发动机离合器的输入扭矩调整为零的本发明的示例性实施例中，相比于发动机的能量消耗，HSG的能量消耗(例如，电池的电能)可节省约67,892kJ，且可减少进入到发动机的燃料喷射量，籍此改良燃料效率。
因此，本发明的示例性实施例提供以下效果。能够通过将连接到发动机的HSG扭矩调整为收敛于发动机的摩擦扭矩值的水平来将发动机离合器的输入扭矩调整为零，同时从开始调整发动机离合器的释放的时刻终止进入到发动机的燃料喷射，来通过减少发动机的燃料喷射时间节省燃料喷射而增强燃料效率。
已参考本发明的示例性实施例详细描述本发明。然而，本领域的技术人员将了解，可在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些示例性实施例作出改变，所附权利要求书和其等效物中定义本发明的范围。

Claims (15)

1.一种用于释放混合动力车辆的发动机离合器的方法，其包括以下步骤：
由控制器施加对发动机离合器的释放控制信号，以将混合动力电动车辆(HEV)模式转换成电动车辆(EV)模式；
当开始调整所述发动机离合器的释放时，由所述控制器用收敛于发动机的摩擦扭矩的扭矩驱动混合式起动发电机(HSG)同时终止进入到所述发动机的燃料喷射；和
当通过将连接到所述发动机的所述HSG的驱动扭矩收敛于所述发动机的摩擦扭矩而将所述发动机离合器的输入扭矩变成零时，由所述控制器释放所述发动机离合器的锁定压力以释放所述发动机离合器。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
当完成所述发动机离合器的释放时，由所述控制器终止对所述HSG的扭矩控制。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在维持以开始调整所述发动机离合器的释放的开始点为起点的燃料喷射持续周期之后，终止进入到所述发动机的所述燃料喷射，其中所述燃料喷射持续周期具有发动机扭矩的递减梯度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中在以开始调整所述发动机离合器的释放的所述开始点为起点的所述燃料喷射持续周期期间，在具有收敛于所述发动机的摩擦扭矩的扭矩的递加梯度时，驱动所述HSG。
5.根据权利要求4所述的方法，其中在以开始调整所述发动机离合器的释放的所述开始点为起点的所述燃料喷射持续周期期间，将所述发动机扭矩的递减梯度与所述HSG扭矩的递加梯度的总和调整为所述发动机的摩擦扭矩。
6.一种用于释放混合动力车辆的发动机离合器的系统，其包括：
存储器，其被配置为存储程序指令；和
处理器，其被配置为执行所述程序指令，所述程序指令在执行时被配置为：
施加对发动机离合器的释放控制信号以将混合动力电动车辆(HEV)模式转换成电动车辆(EV)模式；
当开始调整所述发动机离合器的释放时，用收敛于发动机的摩擦扭矩的扭矩驱动混合式起动发电机(HSG)同时终止进入到所述发动机的燃料喷射；和
当通过将连接到所述发动机的所述HSG的驱动扭矩收敛于所述发动机的摩擦扭矩而将所述发动机离合器的输入扭矩变成零时，释放所述发动机离合器的锁定压力以释放所述发动机离合器。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述程序指令在执行时还被配置为：
当完成所述发动机离合器的释放时终止对所述HSG的扭矩控制。
8.根据权利要求6所述的系统，其中在维持以开始调整所述发动机离合器的释放的开始点为起点的燃料喷射持续周期之后，终止进入到所述发动机的所述燃料喷射，其中所述燃料喷射持续周期具有发动机扭矩的递减梯度。
9.根据权利要求6所述的系统，其中在以开始调整所述发动机离合器的释放的所述开始点为起点的所述燃料喷射持续周期期间，在具有收敛于所述发动机的摩擦扭矩的扭矩的递加梯度时，驱动所述HSG。
10.根据权利要求9所述的系统，其中在以开始调整所述发动机离合器的释放的所述开始点为起点的所述燃料喷射持续周期期间，将所述发动机扭矩的递减梯度与所述HSG扭矩的递加梯度的总和调整为所述发动机的摩擦扭矩。
11.一种含有由处理器或控制器执行的程序指令的非临时性计算机可读介质，所述计算机可读介质包括：
施加对发动机离合器的释放控制信号以将混合动力电动车辆(HEV)模式转换成电动车辆(EV)模式的程序指令；
当开始调整所述发动机离合器的释放时，用收敛于发动机的摩擦扭矩的扭矩驱动混合式起动发电机(HSG)同时终止进入到所述发动机的燃料喷射的程序指令；和
当通过将连接到所述发动机的所述HSG的驱动扭矩收敛于所述发动机的摩擦扭矩而将所述发动机离合器的输入扭矩变成零时，释放所述发动机离合器的锁定压力以释放所述发动机离合器的程序指令。
12.根据权利要求11所述的非临时性计算机可读介质，其还包括：
当完成所述发动机离合器的释放时，终止对所述HSG的扭矩控制的程序指令。
13.根据权利要求11所述的非临时性计算机可读介质，其中在维持以开始调整所述发动机离合器的释放的开始点为起点的燃料喷射持续周期之后，终止进入到所述发动机的所述燃料喷射，其中所述燃料喷射持续周期具有发动机扭矩的递减梯度。
14.根据权利要求11所述的非临时性计算机可读介质，其中在以开始调整所述发动机离合器的释放的所述开始点为起点的所述燃料喷射持续周期期间，在具有收敛于所述发动机的摩擦扭矩的扭矩的递加梯度时，驱动所述HSG。
15.根据权利要求14所述的非临时性计算机可读介质，其中在以开始调整所述发动机离合器的释放的所述开始点为起点的所述燃料喷射持续周期期间，将所述发动机扭矩的递减梯度与所述HSG扭矩的递加梯度的总和调整为所述发动机的摩擦扭矩。
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