用于检测车辆离合器接触点的方法和系统的制作方法
【专利说明】用于检测车辆离合器接触点的方法和系统
【背景技术】
[0001] 随着对全球气候变化W及石油供应的日益关注，近期迫切需要发展用于机动车辆 的商业上可行的混合动力化ybird)系统。混合动力系统节能的一种方式是当车辆停止时 W及在例如处于再生制动、惯性滑移和/或动力输出（PT0)单元操作期间的其他情况下关 闭内燃机。但是，在运类情况中需要能够快速地重启发动机W提供充足的功率。例如，当车 辆在停止信号处停止时，内燃机关闭并且不燃烧任何燃料。当驾驶员将他或她的脚从制动 踏板上移开时，内燃机需要在驾驶员将其脚放置在油口踏板上之前快速重启。如果没有快 速重启，则驾驶员从完全停止状态移动车辆时会体验到滞后和/或功率不足的感觉。
[0002] 因此，需要对该领域进行改善。
【发明内容】
[0003] 本文中所描述的混合动力系统和技术解决了上述几个问题W及其他问题。
[0004] 如下文将详细解释的，在从关闭状态重启发动机中发生延迟的一个来源是离合器 滞后。在某些混合动力车辆设计中，电动机/发电机（通常被称为电机）不仅用于产生功 率W及移动车辆，还用于重启发动机。在一个运样的设计中，在电机和内燃机之间操作性地 设置离合器，W便选择性地使运两者接合和分离。当发动机例如在停止信号处停止时，离合 器张开，W便在发动机关闭的同时使得电机能够给例如液压累等辅助装置提供功率。为了 重启发动机，离合器闭合，W便能够转动曲柄启动发动机。 阳〇化]由于代表性地使用液压技术来移动离合器踏板，因此在接合离合器踏板方面存在 严重时间延迟或滞后。为了改善响应时间，通常有利的是将离合器驱动至踏板恰好形成接 触的点一-在此处对离合器施加了较小量的转矩。该点通常被称为接触点。离合器踏板必 须恰好接触并保持在该接触点处，W便能够快速重启发动机。从驾驶员释放制动踏板的时 间开始，混合动力系统必须在一秒的一半（0.5秒）内闭合离合器并且重启发动机。一个困 难之处在于识别离合器踏板之间的该接触点并且使离合器踏板维持或保持在该接触点处。 随着时间增长，离合器踏板W及其他部件会磨损，运反过来会改变接触点。而且，散热状况 的变化W及其他变化都会改变接触点。由于重启发动机需要快速响应，因此需要使将发动 机连接到旋转变速箱输入部的离合器保持在接触点。下文所描述技术的允许在不需要额外 的传感器和/或输入的情况下就容易地检测到并维持接触点。
[0006] 如下文将描述的，研发了一种在作用于电动机的变速箱中检测、保持并量化接触 点的方法和系统。该独特的控制系统和方法允许使离合器保持在接触点上较长一段时间而 不损伤离合器。在一个示例中，使用具有下垂反馈的独特的比例-积分-微分（PID)控制 器来量化或检测接触点。下垂反馈允许受控速度随着所需转矩的增加而线性降低，运反过 来用于识别和量化接触点。另一个PID控制器则用于驱动离合器，直到得到马达速度的固 定下垂为止。
[0007] 从本文提供的详细的说明书和附图中，将显而易见本发明的其他形式、目的、特 征、方面、益处、优点W及实施例。
【附图说明】
[0008] 图1是混合动力系统的一个示例的示意图。
[0009] 图2是图1的混合动力系统中的电通讯系统的总示意图。
[0010] 图3是混合动力系统中使用的混合动力模块的剖面图。 W11] 图4是描绘了离合器接触点的检测和维持方法的流程图。
[0012] 图5是连续PID控制的框图。
[0013] 图6是离散PID控制的框图。
[0014] 图7是具有用于电机转矩控制的下垂反馈的PID控制器的框图。
[0015] 图8是用于离合器压力控制的PID控制器的框图。
[0016] 图9是描绘了在离合器张开状况下的电动机速度和转矩之间的关系的示意图。
[0017]图10是描绘了当离合器位于接触点时电动机速度和转矩之间的关系的示意图。
【具体实施方式】
[0018]为了促进对本发明原理的理解，现将参考附图中图示的实施例，并使用特定的语 言来对运些实施例进行描述。然而应当理解的是，运并不意在对本发明的范围进行限制。应 当认为，任何对所描述实施例的变型和进一步修改W及任何对本文所描述的本发明原理的 其他应用都是本发明所设及领域的技术人员能通常想到的。对本发明的一个实施例进行了 非常详细地示出，但是相关领域技术人员显而易见的是，为了清楚起见并没有示出与本发 明不相关的某些特征。
[0019] 在W下说明书中的附图标号安排用于帮助读者快速识别首次示出了各种部件的 附图。具体地，首次出现的某元件的那个附图中通常用相应的附图标号中最左边的数字来 指示。例如，用"100"系列的附图标号来标识的元件通常将会首次出现在图1中，用"200" 系列的附图标号来标识的元件将首次出现在图2中，等等。参照本文的说明书、摘要W及权 利要求部分，应当注意的是，除非明确地讨论过，否则单数形式的"一"、"该"、"所述"等包括 复数指代。例如，"装置"或"该装置"的指代包括一个或多个运类装置及其等同物。
[0020] 图1示出了根据一个实施例的混合动力系统100的示意图。图1中图示的混合 动力系统100适于在商业级卡车W及其他类型的车辆或运输系统中使用，但是可W预期的 是，混合动力系统100的各方面可W结合到其他的环境中。如图所示，混合动力系统100包 括发动机102、混合动力模块104、自动变速箱106,W及用于从变速箱106向轮子110传递 功率的驱动系108。混合动力模块104包含通常被称为电机112的电动机，W及从电机112 和变速箱106上操作性地连接或断开发动机102的离合器114。混合动力系统100包括用 于控制各种部件的操作的多个控制系统。例如，发动机102具有发动机控制模块146,该发 动机控制模块146控制发动机102的各种操作性质，例如燃料注入等。变速箱/混合动力控 制模块灯CM/HCM) 148替代了传统的变速箱控制模块并设计成控制变速箱106W及混合动 力模块104两者的操作。在代表性的实施例中，变速箱/混合动力控制模块148和发动机控 制模块146均包括具有处理器、存储器和输入/输出连接的计算机。此外，其他车辆子系统 还可W包括具有类似的处理器、存储器和输入/输出连接的计算机。系统100包括换挡选 择器152,该换挡选择器152用于选择车辆是否要处于行驶档、空档、倒车档等。图2示出了 可用于混合动力系统100的通讯系统200的一个示例的示意图。虽然示出了一个示例，但是 应当认识到的是，其他实施例中的通讯系统200可W不同于所示出的那样来进行构造。图 3示出了使用在混合动力系统100中的混合动力模块104的一个示例的剖面图。如可W看 到的，除其他W外，混合动力模块还包括电机112和离合器114,W及用于测量电机112转速 的解析器302。混合动力系统100的各种部件及其功能更为详细地论述在于2012年6月 20日提交的、公开号为US2012/0258838A1的美国专利申请No. 13/527953W及于2011年9 月9日提交的、公开号为W02012/034031A2的国际申请NO.PCT/US2011/051018中，该文献 的全部内容通过引入并入本文。
[0021] 首先将参照图4中的流程图400对用于检测、保持W及量化离合器114中的接触 点的技术进行描述。该方法曾开发作为混合动力特征的一部分，从而在变速箱106处于例 如停止信号灯处的驱动状态时甚至是车辆不行驶的在其他情况下来关闭发动机102。可W 在需要快速闭合离合器114和/或快速起动发动机的许多情况下使用该技术。例如，也可 W在再生制动和/或电动力输出（ePTO)操作的期间或之后使用该技术，运里仅举几例。由 于需要快速响应来重启发动机102,因此使将发动机102连接到变速箱106的