用于檢測(cè)車輛離合器接觸點(diǎn)的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】用于檢測(cè)車輛離合器接觸點(diǎn)的方法和系統(tǒng)
【背景技術(shù)】
[0001] 隨著對(duì)全球氣候變化W及石油供應(yīng)的日益關(guān)注，近期迫切需要發(fā)展用于機(jī)動(dòng)車輛 的商業(yè)上可行的混合動(dòng)力化ybird)系統(tǒng)?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)節(jié)能的一種方式是當(dāng)車輛停止時(shí) W及在例如處于再生制動(dòng)、慣性滑移和/或動(dòng)力輸出（PT0)單元操作期間的其他情況下關(guān) 閉內(nèi)燃機(jī)。但是，在運(yùn)類情況中需要能夠快速地重啟發(fā)動(dòng)機(jī)W提供充足的功率。例如，當(dāng)車 輛在停止信號(hào)處停止時(shí)，內(nèi)燃機(jī)關(guān)閉并且不燃燒任何燃料。當(dāng)駕駛員將他或她的腳從制動(dòng) 踏板上移開(kāi)時(shí)，內(nèi)燃機(jī)需要在駕駛員將其腳放置在油口踏板上之前快速重啟。如果沒(méi)有快 速重啟，則駕駛員從完全停止?fàn)顟B(tài)移動(dòng)車輛時(shí)會(huì)體驗(yàn)到滯后和/或功率不足的感覺(jué)。
[0002] 因此，需要對(duì)該領(lǐng)域進(jìn)行改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本文中所描述的混合動(dòng)力系統(tǒng)和技術(shù)解決了上述幾個(gè)問(wèn)題W及其他問(wèn)題。
[0004] 如下文將詳細(xì)解釋的，在從關(guān)閉狀態(tài)重啟發(fā)動(dòng)機(jī)中發(fā)生延遲的一個(gè)來(lái)源是離合器 滯后。在某些混合動(dòng)力車輛設(shè)計(jì)中，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)（通常被稱為電機(jī)）不僅用于產(chǎn)生功 率W及移動(dòng)車輛，還用于重啟發(fā)動(dòng)機(jī)。在一個(gè)運(yùn)樣的設(shè)計(jì)中，在電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)之間操作性地 設(shè)置離合器，W便選擇性地使運(yùn)兩者接合和分離。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)例如在停止信號(hào)處停止時(shí)，離合 器張開(kāi)，W便在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉的同時(shí)使得電機(jī)能夠給例如液壓累等輔助裝置提供功率。為了 重啟發(fā)動(dòng)機(jī)，離合器閉合，W便能夠轉(zhuǎn)動(dòng)曲柄啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。 陽(yáng)〇化]由于代表性地使用液壓技術(shù)來(lái)移動(dòng)離合器踏板，因此在接合離合器踏板方面存在 嚴(yán)重時(shí)間延遲或滯后。為了改善響應(yīng)時(shí)間，通常有利的是將離合器驅(qū)動(dòng)至踏板恰好形成接 觸的點(diǎn)一-在此處對(duì)離合器施加了較小量的轉(zhuǎn)矩。該點(diǎn)通常被稱為接觸點(diǎn)。離合器踏板必 須恰好接觸并保持在該接觸點(diǎn)處，W便能夠快速重啟發(fā)動(dòng)機(jī)。從駕駛員釋放制動(dòng)踏板的時(shí) 間開(kāi)始，混合動(dòng)力系統(tǒng)必須在一秒的一半（0.5秒）內(nèi)閉合離合器并且重啟發(fā)動(dòng)機(jī)。一個(gè)困 難之處在于識(shí)別離合器踏板之間的該接觸點(diǎn)并且使離合器踏板維持或保持在該接觸點(diǎn)處。 隨著時(shí)間增長(zhǎng)，離合器踏板W及其他部件會(huì)磨損，運(yùn)反過(guò)來(lái)會(huì)改變接觸點(diǎn)。而且，散熱狀況 的變化W及其他變化都會(huì)改變接觸點(diǎn)。由于重啟發(fā)動(dòng)機(jī)需要快速響應(yīng)，因此需要使將發(fā)動(dòng) 機(jī)連接到旋轉(zhuǎn)變速箱輸入部的離合器保持在接觸點(diǎn)。下文所描述技術(shù)的允許在不需要額外 的傳感器和/或輸入的情況下就容易地檢測(cè)到并維持接觸點(diǎn)。
[0006] 如下文將描述的，研發(fā)了一種在作用于電動(dòng)機(jī)的變速箱中檢測(cè)、保持并量化接觸 點(diǎn)的方法和系統(tǒng)。該獨(dú)特的控制系統(tǒng)和方法允許使離合器保持在接觸點(diǎn)上較長(zhǎng)一段時(shí)間而 不損傷離合器。在一個(gè)示例中，使用具有下垂反饋的獨(dú)特的比例-積分-微分（PID)控制 器來(lái)量化或檢測(cè)接觸點(diǎn)。下垂反饋允許受控速度隨著所需轉(zhuǎn)矩的增加而線性降低，運(yùn)反過(guò) 來(lái)用于識(shí)別和量化接觸點(diǎn)。另一個(gè)PID控制器則用于驅(qū)動(dòng)離合器，直到得到馬達(dá)速度的固 定下垂為止。
[0007] 從本文提供的詳細(xì)的說(shuō)明書和附圖中，將顯而易見(jiàn)本發(fā)明的其他形式、目的、特 征、方面、益處、優(yōu)點(diǎn)W及實(shí)施例。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 圖1是混合動(dòng)力系統(tǒng)的一個(gè)示例的示意圖。
[0009] 圖2是圖1的混合動(dòng)力系統(tǒng)中的電通訊系統(tǒng)的總示意圖。
[0010] 圖3是混合動(dòng)力系統(tǒng)中使用的混合動(dòng)力模塊的剖面圖。 W11] 圖4是描繪了離合器接觸點(diǎn)的檢測(cè)和維持方法的流程圖。
[0012] 圖5是連續(xù)PID控制的框圖。
[0013] 圖6是離散PID控制的框圖。
[0014] 圖7是具有用于電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制的下垂反饋的PID控制器的框圖。
[0015] 圖8是用于離合器壓力控制的PID控制器的框圖。
[0016] 圖9是描繪了在離合器張開(kāi)狀況下的電動(dòng)機(jī)速度和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系的示意圖。
[0017]圖10是描繪了當(dāng)離合器位于接觸點(diǎn)時(shí)電動(dòng)機(jī)速度和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了促進(jìn)對(duì)本發(fā)明原理的理解，現(xiàn)將參考附圖中圖示的實(shí)施例，并使用特定的語(yǔ) 言來(lái)對(duì)運(yùn)些實(shí)施例進(jìn)行描述。然而應(yīng)當(dāng)理解的是，運(yùn)并不意在對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。應(yīng) 當(dāng)認(rèn)為，任何對(duì)所描述實(shí)施例的變型和進(jìn)一步修改W及任何對(duì)本文所描述的本發(fā)明原理的 其他應(yīng)用都是本發(fā)明所設(shè)及領(lǐng)域的技術(shù)人員能通常想到的。對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了 非常詳細(xì)地示出，但是相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，為了清楚起見(jiàn)并沒(méi)有示出與本發(fā) 明不相關(guān)的某些特征。
[0019] 在W下說(shuō)明書中的附圖標(biāo)號(hào)安排用于幫助讀者快速識(shí)別首次示出了各種部件的 附圖。具體地，首次出現(xiàn)的某元件的那個(gè)附圖中通常用相應(yīng)的附圖標(biāo)號(hào)中最左邊的數(shù)字來(lái) 指示。例如，用"100"系列的附圖標(biāo)號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)的元件通常將會(huì)首次出現(xiàn)在圖1中，用"200" 系列的附圖標(biāo)號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí)的元件將首次出現(xiàn)在圖2中，等等。參照本文的說(shuō)明書、摘要W及權(quán) 利要求部分，應(yīng)當(dāng)注意的是，除非明確地討論過(guò)，否則單數(shù)形式的"一"、"該"、"所述"等包括 復(fù)數(shù)指代。例如，"裝置"或"該裝置"的指代包括一個(gè)或多個(gè)運(yùn)類裝置及其等同物。
[0020] 圖1示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的混合動(dòng)力系統(tǒng)100的示意圖。圖1中圖示的混合 動(dòng)力系統(tǒng)100適于在商業(yè)級(jí)卡車W及其他類型的車輛或運(yùn)輸系統(tǒng)中使用，但是可W預(yù)期的 是，混合動(dòng)力系統(tǒng)100的各方面可W結(jié)合到其他的環(huán)境中。如圖所示，混合動(dòng)力系統(tǒng)100包 括發(fā)動(dòng)機(jī)102、混合動(dòng)力模塊104、自動(dòng)變速箱106,W及用于從變速箱106向輪子110傳遞 功率的驅(qū)動(dòng)系108。混合動(dòng)力模塊104包含通常被稱為電機(jī)112的電動(dòng)機(jī)，W及從電機(jī)112 和變速箱106上操作性地連接或斷開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)102的離合器114。混合動(dòng)力系統(tǒng)100包括用 于控制各種部件的操作的多個(gè)控制系統(tǒng)。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)102具有發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊146,該發(fā) 動(dòng)機(jī)控制模塊146控制發(fā)動(dòng)機(jī)102的各種操作性質(zhì)，例如燃料注入等。變速箱/混合動(dòng)力控 制模塊燈CM/HCM) 148替代了傳統(tǒng)的變速箱控制模塊并設(shè)計(jì)成控制變速箱106W及混合動(dòng) 力模塊104兩者的操作。在代表性的實(shí)施例中，變速箱/混合動(dòng)力控制模塊148和發(fā)動(dòng)機(jī)控 制模塊146均包括具有處理器、存儲(chǔ)器和輸入/輸出連接的計(jì)算機(jī)。此外，其他車輛子系統(tǒng) 還可W包括具有類似的處理器、存儲(chǔ)器和輸入/輸出連接的計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)100包括換擋選 擇器152,該換擋選擇器152用于選擇車輛是否要處于行駛檔、空檔、倒車檔等。圖2示出了 可用于混合動(dòng)力系統(tǒng)100的通訊系統(tǒng)200的一個(gè)示例的示意圖。雖然示出了一個(gè)示例，但是 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到的是，其他實(shí)施例中的通訊系統(tǒng)200可W不同于所示出的那樣來(lái)進(jìn)行構(gòu)造。圖 3示出了使用在混合動(dòng)力系統(tǒng)100中的混合動(dòng)力模塊104的一個(gè)示例的剖面圖。如可W看 到的，除其他W外，混合動(dòng)力模塊還包括電機(jī)112和離合器114,W及用于測(cè)量電機(jī)112轉(zhuǎn)速 的解析器302?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)100的各種部件及其功能更為詳細(xì)地論述在于2012年6月 20日提交的、公開(kāi)號(hào)為US2012/0258838A1的美國(guó)專利申請(qǐng)No. 13/527953W及于2011年9 月9日提交的、公開(kāi)號(hào)為W02012/034031A2的國(guó)際申請(qǐng)NO.PCT/US2011/051018中，該文獻(xiàn) 的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引入并入本文。
[0021] 首先將參照?qǐng)D4中的流程圖400對(duì)用于檢測(cè)、保持W及量化離合器114中的接觸 點(diǎn)的技術(shù)進(jìn)行描述。該方法曾開(kāi)發(fā)作為混合動(dòng)力特征的一部分，從而在變速箱106處于例 如停止信號(hào)燈處的驅(qū)動(dòng)狀態(tài)時(shí)甚至是車輛不行駛的在其他情況下來(lái)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)102。可W 在需要快速閉合離合器114和/或快速起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的許多情況下使用該技術(shù)。例如，也可 W在再生制動(dòng)和/或電動(dòng)力輸出（ePTO)操作的期間或之后使用該技術(shù)，運(yùn)里僅舉幾例。由 于需要快速響應(yīng)來(lái)重啟發(fā)動(dòng)機(jī)102,因此使將發(fā)動(dòng)機(jī)102連接到變速箱106的