控制包括雙離合變速器的混合型電動車輛的裝置及方法與流程

2023-04-28 00:33:12 2

本申請要求於2015年12月10日提交的韓國專利申請第10-2015-0176140號的優先權的權益，通過引用將其全部內容結合於本文中。

技術領域

本公開涉及用於控制混合型電動車輛的裝置及方法。

背景技術：

在本部分中的陳述僅提供涉及本公開的背景信息而不構成現有技術。

車輛的環保技術是很重要的，並且將來的汽車製造業的興衰取決於該技術。車輛製造商正在致力於發展環保型車輛，以滿足環境和燃料消耗的規定。

這種未來車輛技術的應用的一些示例是混合型電動車輛(HEV)以及雙離合變速器(DCT)。

混合型電動車輛同時使用內燃機以及電池動力源。換言之，混合型電動車輛有效地結合併使用內燃機的扭矩與驅動電機的扭矩。由於混合型電動車輛使用發動機的機械能以及電池的電能兩者，因此可使用發動機以及電機的理想工作區域，並且可回收制動時的能量，從而可提高燃料效率並且有效地利用能量。

混合型電動車輛提供了電動車輛(EV)的驅動模式，其中僅使用驅動電機的扭矩；混合型電動車輛(HEV)模式，其中使用發動機的扭矩作為主扭矩並且使用驅動電機的扭矩作為輔助扭矩；以及再生制動模式，其中，通過在車輛的制動期間或者車輛的減速期間驅動電機產生的電能回收制動和慣性能量，由慣性對電池充電。

DCT包括兩個離合器以及應用到手動變速器的傳動機構。DCT通過使用兩個離合器選擇性地傳輸從扭矩源(例如，發動機或驅動電機)輸出到兩個輸入軸的扭矩，通過使用傳動機構改變速度，並且輸出改變的扭矩。

使用這種DCT以實現具有五個以上前進速度檔的緊湊型變速。由於由控制器控制兩個離合器和同步器，因此可能不需要手動換檔動作以控制DCT。因此，DCT是自動手動變速器(AMT)的一種類型。

在自動變速器包括行星傳動機構的情況下，通過操作摩擦元件(離合器和制動器)來實現換檔。

與之相比，在DCT的情況下，在對應於目標檔位的變速齒輪連接到對應於目標檔位的輸出軸之後，通過操作對應於目標檔位的換檔離合器來實現換檔。因此，對應於下一個檔位的變速齒輪被預先連接到對應於下一個檔位的輸出軸，從而確保換檔響應性，這就是所謂的預選(或預嚙合)。然而，已經發現，由於在執行預選時，DCT的旋轉軸受到限制，因此電力輸送性能和燃料效率由於阻力損失而劣化。換句話說，由於換檔響應性和燃料效率處於此消彼長關係，因此很難實現這兩者。

技術實現要素：

本發明提供了用於控制混合型電動車輛的方法及裝置，其具有以下優點：當滿足發動機的啟動條件與強制降檔條件時，通過將對應於雙離合變速器(DCT)的目標檔位的變速齒輪連接至對應於目標檔位的輸出軸，同 時發動機離合器的狀態從釋放狀態改變成鎖定狀態，能夠改善換檔響應性以及提高燃料效率。

一種用於控制包括雙離合變速器的混合型電動車輛的方法，可包括：確定在發動機停止的狀態下，是否滿足發動機的啟動條件；當滿足發動機的啟動條件時，確定是否滿足強制降檔條件；當滿足強制降檔條件時，將對應於目標檔位的變速齒輪連接至對應於目標檔位的輸出軸；當滿足發動機的啟動條件時，確定是否滿足發動機離合器的鎖定條件；當滿足發動機離合器的鎖定條件時，鎖定發動機離合器；以及當鎖定發動機離合器時，鎖定對應於目標檔位的換檔離合器。

根據加速器踏板的位置值、混合型電動車輛的速度以及當前檔位確定是否滿足強制降檔條件。

當發動機的轉速與驅動電機的轉速之間的差的絕對值小於預定的值時，可以滿足發動機離合器的鎖定條件。

該方法可進一步包括在發動機停止的狀態下，不將對應於下一個檔位的變速齒輪連接至對應於下一個檔位的輸出軸。

當滿足強制降檔條件時，執行將對應於目標檔位的變速齒輪連接至對應於目標檔位的輸出軸，同時發動機離合器的狀態從釋放狀態改變成鎖定狀態。

根據本公開的示例性形式的一種用於控制混合型電動車輛的裝置，包括：發動機離合器，被布置在發動機和驅動電機之間；雙離合變速器，包括兩個換檔離合器以及傳動機構；數據檢測器，檢測用於控制混合型電動車輛的數據；以及控制器，基於數據控制發動機離合器和雙離合變速器，其中，控制器可確定在發動機停止的狀態下，是否滿足發動機的啟動條件，當滿足發動機的啟動條件時，控制器可確定是否滿足強制降檔條件；當滿 足強制降檔條件時，控制器可將對應於目標檔位的變速齒輪連接至對應於目標檔位的輸出軸；當滿足發動機的啟動條件時，控制器可確定是否滿足發動機離合器的鎖定條件；當滿足發動機離合器的鎖定條件時，控制器可鎖定發動機離合器；以及當鎖定發動機離合器時，控制器可鎖定對應於目標檔位的換檔離合器。

控制器可基於加速器踏板的位置值、混合型電動車輛的速度以及當前檔位確定是否滿足強制降檔條件。

當發動機的轉速與驅動電機的轉速之間的差的絕對值小於預定的值時，滿足發動機離合器的鎖定條件。

控制器在發動機停止的狀態下可不將對應於下一個檔位的變速齒輪連接至對應於下一個檔位的輸出軸。

控制器可將對應於目標檔位的變速齒輪連接至對應於目標檔位的輸出軸，同時發動機離合器的狀態從釋放狀態改變成鎖定狀態。

根據本公開的示例性形式，當滿足發動機的啟動條件和強制降檔條件時，對應於目標檔位的變速齒輪被連接到對應於目標檔位的輸出軸，同時發動機離合器的狀態從釋放狀態改變成鎖定狀態，從而提高了響應性和燃料效率。

通過本文中提供的描述，其他應用領域將變得顯而易見。但是應當理解的是，描述和具體示例僅用於說明的目的，並不旨在限制本公開的範圍。

附圖說明

為了更好地理解本公開，現將通過示例的方式，參考附圖描述本公開的各種實施方式，附圖中：

圖1是混合型電動車輛的示圖；

圖2是雙離合變速器的傳動機構(gear train)的框圖；以及

圖3是用於控制混合型電動車輛的方法的流程圖。

10：發動機

20：驅動電機

30：發動機離合器

40：雙離合變速器

50：電池

60：HSG

70：差動齒輪設備

80：車輪

90：數據檢測器

100：控制器

此處所描述的附圖僅用於說明的目的，而不旨在以任何方式限制本公開的範圍。

具體實施方式

以下描述本質上僅是示例性的，而並不旨在限制本公開內容、應用或者用途。應當理解，貫穿附圖，相應的參考數字指代相同的或者相應的部分和特徵。

此外，為了更好理解和易於說明，任意示出了附圖中的各個配置，但本公開並不限於此。

圖1是根據本公開的一個實施方式的混合型電動車輛的示圖，以及圖2是根據本公開的雙離合變速器的傳動機構的框圖。

如圖1所示，混合型電動車輛包括發動機10、驅動電機20、選擇性地連接發動機10與驅動電機20的發動機離合器30、雙離合變速器(DCT)40、電池50、混合型啟動器&發電機(HSG)60、差動齒輪設備70、車輪80、數據檢測器90以及控制器100。

發動機10燃燒燃料以產生扭矩，並且可使用諸如汽油發動機、柴油發動機以及液化石油氣噴射(LPI)發動機等各種發動機作為發動機10。

對於混合型電動車輛的扭矩傳輸，由發動機10和/或驅動電機20產生的扭矩被傳輸到DCT 40的輸入軸，並且從DCT 40的輸出軸輸出的扭矩經由差動齒輪設備70被傳輸到輪軸。輪軸使車輪80旋轉，從而使得混合型電動車輛通過由發動機10和/或驅動電機20產生的扭矩行進。

混合型電動車輛提供電動車輛(EV)驅動模式，其中，僅使用驅動電機20的扭矩；混合型電動車輛(HEV)模式，其中，使用發動機10的扭矩作為主扭矩並且使用驅動電機20的扭矩作為輔助扭矩；以及再生制動模式，其中，通過在車輛制動期間或者車輛減速期間驅動電機20產生的電能來回收制動和慣性的能量，由此利用慣性對電池50充電。

在EV模式以及HEV模式下，電池50將電力提供給驅動電機20，並且在再生制動模式下，使用通過驅動電機20回收的電力對電池50進行充電。

HSG 60根據發動機的輸出啟動發動機10或產生電力。HSG可以指一體化的啟動器&發電機(ISG)。

發動機離合器30被布置在發動機10和驅動電機20之間。發動機離合器30的輸入軸被連接到發動機10，並且發動機離合器30的輸出軸被連接到驅動電機20。

DCT 40包括兩個換檔離合器42a和42b以及傳動機構44。如圖2所示，傳動機構44包括第一輸入軸441a、第二輸入軸441b、輸入齒輪442a和442b、第一輸出軸443a、第二輸出軸443b、變速齒輪444a和444b、同步器445a和445b、第一輸出齒輪446a以及第二輸出齒輪446b。

第一換檔離合器42a選擇性地將發動機10和/或驅動電機20的扭矩傳輸到第一輸入軸441a，並且第二換檔離合器42b選擇性地將發動機10和/或驅動電機20的扭矩傳輸到第二輸入軸441b。輸入齒輪442a被固定地布置在第一輸入軸441a以實現奇數檔位(gear stage)。輸入齒輪442b被固定地布置在第二輸入軸441b以實現偶數檔位。變速齒輪444a可旋轉地布置在第一輸出軸443a上，並且變速齒輪444b可旋轉地布置在第二輸出軸443b上。同步器445a選擇性地將變速齒輪444a連接到第一輸出軸443a，並且同步器445b選擇性地將變速齒輪444b連接到第二輸出軸443b。第一輸出齒輪446a被固定地布置在第一輸出軸443a，並且將第一輸出軸443a的扭矩傳輸到差動齒輪設備70。第二輸出齒輪446b被固定地布置在第二輸出軸443b，並且將第二輸出軸443b的扭矩被傳輸到差動齒輪設備70。由於DCT 40的結構在本領域中是公知的，因此將在本說明書中省略對其的詳細描述。本公開內容適用於任何雙離合變速器。

數據檢測器90檢測用於控制混合型電動車輛的數據，並且由數據檢測器90所檢測的數據被傳輸到控制器100。

數據檢測器90可包括加速器踏板位置檢測器91、發動機轉速檢測器92、電機轉速檢測器93、車輛速度檢測器94以及檔位檢測器95。數據檢測器90可進一步包括其它檢測器(例如，制動踏板位置檢測器等)。

加速器踏板位置檢測器91檢測加速器踏板的位置值(推動加速器踏板的程度)，並且將對應於該位置值的信號傳輸給控制器100。當加速器踏板被完全推動時，加速器踏板的位置值是100％，並且當加速器踏板沒有被推動時，該加速器踏板的位置值是0％。

發動機轉速檢測器92檢測發動機10的轉速，並且將與其對應的信號傳輸到控制器100。

電機轉速檢測器93檢測驅動電機20的轉速，並且將與其對應的信號傳輸到控制器100。

車輛速度檢測器94檢測混合型電動車輛的速度，並且將與其對應的信號傳輸到控制器100。

檔位檢測器95檢測當前嚙合的檔位，並且將與其對應的信號傳輸到控制器100。例如，可嚙合的檔位可以是七種變速中的第一、第二、第三、第四、第五、第六以及第七檔位，以及倒檔。

控制器100基於混合型電動車輛的驅動條件控制EV模式與HEV模式之間的切換。此外，控制器100基於由數據檢測器90所檢測的數據控制發動機10、驅動電機20、DCT 40以及HSG 60。此外，控制器100確定目標檔位，並控制從當前檔位到目標檔位的轉換。控制器100可通過預定的程序執行的一個或多個處理來實現。預定程序可以包括一系列命令， 該命令用於執行包括在根據下面將要描述本發明的一個實施方式的用於控制混合電動車輛的方法中的每個步驟。

在下文中，將參考圖3來詳細描述用於控制混合型電動車輛的方法。

圖3是根據本公開的一個實施方式的用於控制混合型電動車輛的方法的流程圖。

如圖3所示，當在步驟S100中，該混合型電動車輛以EV模式行進時，執行用於控制混合型電動車輛的方法。換句話說，發動機10處於停止狀態並且發動機離合器處於釋放狀態。

在下文中，第二檔位將被例示為當前的檔位，並且第二換檔離合器42b、第二輸入軸441b、第二輸出軸443b以及變速齒輪444b將分別被例示為換檔離合器、輸入軸、輸出軸以及對應於當前檔位的變速齒輪。

在EV模式下，對應於當前檔位的第二換檔離合器42b處於鎖定狀態(其中第二換檔離合器42b被完全嚙合的狀態)。在EV模式下，控制器100不將對應於下一個檔位(第一檔位或者第三檔位)的變速齒輪444a連接到對應於下一個檔位的第一輸出軸443a。換句話說，在EV模式下禁止預選(預嚙合)，從而減小了DCT 40的阻力損失，提高了混合型電動車輛的燃料效率。

在步驟110中，控制器100確定在發動機10停止的狀態下是否滿足發動機的啟動條件。發動機的啟動條件可以包括需要從EV模式切換到HEV模式的條件。可以通過考慮加速器踏板的位置值與混合型電動車輛的速度設置發動機的啟動條件。例如，控制器100可基於加速器踏板的位置值與混合型電動車輛的速度計算驅動器所需的扭矩，並且當驅動器所需的扭矩大於或等於預定的扭矩時可滿足發動機的啟動條件。

當在步驟S110中不滿足發動機的啟動條件時，控制器100可返回到步驟S100。換句話說，發動機10保持停止狀態。

當在步驟S110中滿足發動機的啟動條件時，在步驟S120中，控制器100啟動發動機10。在這種情況下，控制器100可通過驅動HSG 60執行發動機的啟動操作，使得發動機10的轉速增加。在這之後，控制器100通過使用燃燒的燃料產生發動機10的扭矩。

當滿足發動機的啟動條件時，在步驟S130中，控制器100確定是否滿足強制降檔(kick-down)條件。換句話說，控制器100確定是否需要從當前檔位降檔目標檔位。控制器100可通過基於加速器踏板的位置值、混合型電動車輛的速度以及當前檔位，使用換檔模式圖確定是否滿足強制降檔條件。例如，當由駕駛員快速推動加速器踏板時，可執行降檔以滿足驅動器所需要的扭矩。

當在步驟130中不滿足強制降檔條件時，控制器100結束用於控制混合型電動車輛的方法。換言之，不執行強制降檔。

當在步驟130中滿足強制降檔條件時，在步驟S140中，控制器100將對應於目標檔位的變速齒輪444a連接到對應於目標檔位的第一輸出軸443a，並且保持從而鎖定對應於目標檔位的第一換檔離合器42a。換句話說，當發動機離合器30的狀態從釋放狀態改變成鎖定狀態時，控制器100可以執行預選。

當滿足發動機的啟動條件時，在步驟150中，控制器100確定是否滿足發動機離合器30的鎖定條件。當發動機10的轉速和驅動電機20的轉速之間的差的絕對值小於一個預定值時，滿足發動機離合器30的鎖定條件。當滿足下面的等式1時，可滿足發動機離合器30的鎖定條件。

[等式1]

|WEngine-WMotor|<W1

這裡，WEngine是發動機10的轉速，WMotor是驅動電機20的轉速，並且W1是預定值。換句話說，當發動機10的轉速與驅動電機20的轉速同步時，滿足發動機離合器30的鎖定條件。可通過考慮發動機離合器30的熱容量設置預定的值。

步驟S130至S150可以同時進行，或者可以不考慮順序分開進行。

當在步驟S150中，不滿足發動機離合器30的鎖定條件時，控制器100可返回到步驟S140。換句話說，控制器100持續保持鎖定對應於目標檔位的第一換檔離合器42a。

當在步驟S150中，滿足發動機離合器30的鎖定條件時，則在步驟S160中，控制器100鎖定發動機離合器30。當發動機離合器30被鎖定時，發動機10的扭矩可被傳輸到DCT 40。

當發動機離合器30被鎖定時，則在步驟S170中，控制器100鎖定對應於目標檔位的第一換檔離合器42a。當對應於目標檔位的第一換檔離合器42a被鎖定時，實現到目標檔位的轉換。在此之後，控制器100可控制發動機10和/或驅動電機20，以滿足驅動器所需要的扭矩。

如上所述，根據本公開的一個實施方式，當滿足發動機的啟動條件以及強制降檔條件時，對應於目標檔位的變速齒輪被連接到對應於目標檔位的輸出軸，同時發動機離合器30的狀態從釋放狀態改變到鎖定狀態，從而提高了響應性和燃料效率。

儘管已經結合目前被視為實際的示例性的形式對本公開進行了描述，然而，應當理解的是，本公開並不局限於所披露的形式，相反地，而是旨在覆蓋包含在本公開的精神和範圍內的各種修改和等同布置。