本發(fā)明涉及用于電動車的混合動力系統(tǒng)及控制方法，尤其涉及一種基于自診斷電磁牙嵌式離合器的混合動力系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

在新能源汽車電驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域，混合動力系統(tǒng)一直是研發(fā)的熱點。多數(shù)混合動力傳動構(gòu)型設(shè)計時都采用了發(fā)動機-雙電機混聯(lián)系統(tǒng)，即發(fā)動機與發(fā)電啟動集成電機(integratedstarterandgenerator，isg)連接后再與主驅(qū)動電機（tractionmotor，tm）接合而成。isg電機和tm電機之間設(shè)置有離合裝置，通過該離合裝置的分離與接合來實現(xiàn)切換雙電機混聯(lián)系統(tǒng)的純電動、串聯(lián)或者并聯(lián)的驅(qū)動模式。

目前，在新能源混合動力技術(shù)領(lǐng)域，發(fā)動機集成isg電機總成、tm電機均已發(fā)展較為成熟，但現(xiàn)有的用于該混合動力傳動構(gòu)型混聯(lián)系統(tǒng)的離合器，大多仍直接沿用傳統(tǒng)汽車中的干式離合器。由于所述干式離合器的結(jié)構(gòu)和工作原理均有適用局限性，首先，其在使用時所需的布置空間大、自身重量也較大；其次，所述干式離合器的傳遞扭矩能力有限且需施加較大推力；再次，所述干式離合器在傳遞扭矩時勢必會產(chǎn)生發(fā)熱和磨損的技術(shù)問題，其運行穩(wěn)定性較差，且必須要定期維護和更換摩擦片。所述干式離合器的上述技術(shù)缺陷會造成其傳動效率和傳動品質(zhì)均有所降低，同時這也限制了雙電機混合動力傳動構(gòu)型的發(fā)展。

近期，一些同領(lǐng)域技術(shù)人員已將電磁式離合器應(yīng)用于混合動力技術(shù)領(lǐng)域中，其中最為常見的是電磁牙嵌式離合器。所述電磁牙嵌式離合器的結(jié)構(gòu)和工作原理簡單，一般僅對雙電機相對轉(zhuǎn)速有一定要求，能夠較好地適應(yīng)于雙電機易于調(diào)速的技術(shù)特性，在雙電機混合動力構(gòu)型技術(shù)領(lǐng)域中能夠發(fā)揮出優(yōu)良的技術(shù)特性。但是，所述電磁牙嵌式離合器在混合動力傳動技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用尚不成熟，基本都是將傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域中的電磁式離合器直接照搬到混合動力傳動系統(tǒng)中，或者僅是對其基本結(jié)構(gòu)進行外形改進。因此，現(xiàn)有這種傳動品質(zhì)的電磁式離合器根本無法適應(yīng)車輛傳動時復(fù)雜多變的環(huán)境，重要的是其未設(shè)置精確、高效的能夠顯示離合器接合狀態(tài)的反饋機制，因此其無法判斷離合器的實時接合狀態(tài)，即現(xiàn)有的整車控制方法均是建立在離合器一定會完全吸合的假設(shè)基礎(chǔ)之上，這顯然不符合車輛安全的基本要求。事實證明，使用簡單功能的電磁牙嵌式離合器并不能滿足混合動力車輛的傳動需求，其存在的技術(shù)缺陷是：第一，混合動力車輛上供電線路復(fù)雜、用電器件多樣，電磁干擾較強，電磁線圈的供電并不能嚴格保證穩(wěn)定；第二，混合動力車輛的傳動系長期工作在高速旋轉(zhuǎn)、振動的復(fù)雜環(huán)境中，其附近的灰塵和金屬碎屑含量較高，一旦這些雜質(zhì)被磁化后便會吸附在銜鐵和電磁線圈的周邊，從而阻礙主動盤和從動盤的相互吸合；第三，電磁牙嵌式離合器的分離裝置主要使用壓縮彈簧、膜片彈簧或波浪片等，其本質(zhì)均為機械式彈性元件，當電磁線圈斷電后無法確認離合器的主從動部分是否已被真正分離；第四，電磁線圈與銜鐵的吸合僅能證明離合器在軸向上的正確接合狀態(tài)，并不能反映出主從動部分是否正確傳遞扭矩的情況，比如接合瞬間發(fā)生打齒、或者當齒被磨損后離合器容易發(fā)生打滑和甩脫等技術(shù)問題，一旦出現(xiàn)上述任一技術(shù)問題，在整車控制器（vcu）無法得到反饋的情況下，整車仍會按照預(yù)定的控制邏輯進行扭矩輸出，這種在技術(shù)故障狀態(tài)下的加載會對傳動系造成極大危害，并使得整車動力性能紊亂，存在較大的安全隱患?？梢哉f，傳統(tǒng)的電磁牙嵌式離合器直接套用于混合動力傳動技術(shù)領(lǐng)域，并不符合現(xiàn)代復(fù)雜系統(tǒng)智能化控制的設(shè)計需求，因此亟待改進。

專利號為zl201320879026.9的中國實用新型專利公開了一種一種電磁齒嵌式離合器和一種雙電機混聯(lián)系統(tǒng)。該離合器包括環(huán)形電磁鐵等，其中：所述環(huán)形電磁鐵和所述定端面齒輪的位置固定，且所述定端面齒輪位于所述環(huán)形電磁鐵的環(huán)內(nèi)，且同軸心設(shè)置；所述環(huán)形銜鐵和所述動端面齒輪能夠沿其軸向同步移動，所述環(huán)形銜鐵套裝并固定在所述動端面齒輪上，且同軸心設(shè)置；所述彈性復(fù)位機構(gòu)安裝在所述環(huán)形銜鐵上。該系統(tǒng)包括isg電機和驅(qū)動電機，所述isg電機和所述驅(qū)動電機之間安裝有所述的電磁齒嵌式離合器。該電磁齒嵌式離合器具有軸向尺寸短、重量輕、占用空間小、傳遞轉(zhuǎn)矩大和動作迅速的優(yōu)點，該雙電機混聯(lián)系統(tǒng)具有輕量化和集成化的優(yōu)點。但該實用新型的所述電磁齒嵌式離合器未設(shè)置精確、高效的能夠顯示離合器接合狀態(tài)的反饋結(jié)構(gòu)組件，因此該技術(shù)方案無法判斷離合器的實時接合狀態(tài)，其整車控制方法仍是建立在離合器一定會完全吸合的假設(shè)基礎(chǔ)之上，顯然不符合車輛安全的基本要求，因此亟待改進。

專利號為zl201410409759.5的中國發(fā)明專利公開了一種電磁齒嵌式離合器，用于實現(xiàn)第一電機和第二電機的驅(qū)動離合，該離合器包括操縱桿、環(huán)形電磁鐵、銜鐵、彈性復(fù)位機構(gòu)、動端面齒輪和定端面齒輪，所述操縱桿插裝在第二電機的轉(zhuǎn)子內(nèi)腔，操縱桿的兩端分別位于第二電機的轉(zhuǎn)子兩側(cè)，將磁吸機構(gòu)以及嚙合傳動結(jié)構(gòu)分別位于第二電機的轉(zhuǎn)子端側(cè)，實現(xiàn)了緊湊的軸向布置，進而大幅節(jié)省了離合器空間，提高了其結(jié)構(gòu)緊湊度。該發(fā)明還公開了一種雙電機混合動力系統(tǒng)，在電磁齒嵌式離合器的結(jié)構(gòu)特征作用下，實現(xiàn)了發(fā)動機、第一電機和第二電機的同軸布置，該布置方式不僅具有結(jié)構(gòu)緊湊的特點，而且提高了傳動效率。但該發(fā)明中所述電磁齒嵌式離合器未設(shè)置精確、高效的能夠顯示離合器接合狀態(tài)的反饋結(jié)構(gòu)組件，因此該技術(shù)方案無法判斷離合器的實時接合狀態(tài)，其整車控制方法仍是建立在離合器一定會完全吸合的假設(shè)基礎(chǔ)之上，顯然不符合車輛安全的基本要求，因此亟待改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種具有車用高安全級別的系統(tǒng)性自診斷電磁牙嵌式離合器，并提供一種基于所述自診斷電磁牙嵌式離合器的結(jié)構(gòu)緊湊、功能集成度高、可靠性好且具有自診斷功能的電動車用雙電機混合動力系統(tǒng)及其控制方法。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，需要在現(xiàn)有的電磁牙嵌式離合器基礎(chǔ)上增設(shè)相關(guān)的控制電路和傳感裝置，使所述自診斷電磁牙嵌式離合器具有系統(tǒng)性的自我診斷功能，并能夠分別在離合器接合和分離時發(fā)揮作用，保證離合器完成相應(yīng)功能。為了解決上述現(xiàn)有混合動力電動車傳動系統(tǒng)存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明的基于自診斷電磁牙嵌式離合器的混合動力系統(tǒng)采用的技術(shù)方案如下：

一種基于自診斷電磁牙嵌式離合器的混合動力系統(tǒng)，包括發(fā)動機、發(fā)電啟動集成電機、主驅(qū)動電機和離合器總成，所述發(fā)動機與發(fā)電啟動集成電機相連接，所述發(fā)電啟動集成電機通過所述離合器總成與所述主驅(qū)動電機相連接，所述發(fā)電啟動集成電機包括isg電機輸出軸，所述離合器總成采用自診斷電磁牙嵌式離合器，所述自診斷電磁牙嵌式離合器包括自診斷反饋結(jié)構(gòu)組件。

優(yōu)選的是，所述自診斷反饋結(jié)構(gòu)組件包括電磁線圈、反饋信號線和混合動力整車控制器，所述混合動力整車控制器包括hcu控制模塊和hcu功率模塊，所述hcu控制模塊與hcu功率模塊相連接，所述hcu功率模塊與電磁線圈相連接，所述電磁線圈與所述hcu控制模塊之間通過所述反饋信號線相連接。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述自診斷反饋結(jié)構(gòu)組件包括離合器殼體，所述離合器殼體內(nèi)設(shè)置有離合器接合狀態(tài)傳感器。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述離合器接合狀態(tài)傳感器采用接近傳感器，所述接近傳感器安裝在離合器接合縫隙的上方，所述離合器接合縫隙下部設(shè)置有探針以監(jiān)測離合器縫隙。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述離合器接合狀態(tài)傳感器采用對射式光電傳感器，所述對射式光電傳感器包括對射光電傳感器發(fā)射端和對射光電傳感器接收端，所述射光電傳感器發(fā)射端和對射光電傳感器接收端分別設(shè)置在平行于所述isg電機輸出軸上方的離合器兩側(cè)。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述離合器接合狀態(tài)傳感器采用壓力傳感器，所述壓力傳感器包括主動齒盤壓力傳感器和從動齒盤壓力傳感器，所述離合器殼體內(nèi)設(shè)置有主動齒盤和從動齒盤，所述主動齒盤壓力傳感器和從動齒盤壓力傳感器分別設(shè)置在所述主動齒盤和從動齒盤上的不同徑向位置處。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述主動齒盤壓力傳感器設(shè)置成嵌入在所述主動齒盤內(nèi)，且設(shè)置在接近所述主動齒盤中心的位置。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述從動齒盤壓力傳感器設(shè)置成嵌入在所述從動齒盤內(nèi)，且設(shè)置在接近所述從動齒盤中心的位置。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述壓力傳感器包括外殼，所述外殼采用非金屬材料制成。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述自診斷反饋結(jié)構(gòu)組件包括isg電機輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器和tm電機輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器，所述主驅(qū)動電機包括tm電機輸入軸，所述isg電機輸出軸上裝有所述isg電機輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器，所述tm電機輸入軸上裝有tm電機輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，包括整車can通訊網(wǎng)絡(luò)、整車控制單元、電池管理系統(tǒng)、儀表控制單元和整車其它模塊，所述整車can通訊網(wǎng)絡(luò)分別與所述整車控制單元、電池管理系統(tǒng)、儀表控制單元和整車其它模塊相連接。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，包括內(nèi)部can通訊網(wǎng)絡(luò)、發(fā)動機控制單元、集成電機控制單元，所述can通訊網(wǎng)絡(luò)分別與所述混合動力整車控制器、發(fā)動機控制單元、集成電機控制單元和整車控制單元相連接。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，包括動力電池，所述動力電池分別與所述電池管理系統(tǒng)和集成電機控制單元相連接。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，包括車輛驅(qū)動輪和車輛驅(qū)動橋，所述主驅(qū)動電機與車輛驅(qū)動橋相連接，所述車輛驅(qū)動橋與車輛驅(qū)動輪相連接。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述自診斷電磁牙嵌式離合器包括離合器銜鐵、聯(lián)軸器、從動齒盤軸承和主動齒盤軸承。

為了解決上述現(xiàn)有混合動力電動車傳動系統(tǒng)的控制方法存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明的一種基于自診斷電磁牙嵌式離合器的混合動力系統(tǒng)的控制方法采用的技術(shù)方案如下：

一種基于自診斷電磁牙嵌式離合器的混合動力系統(tǒng)的控制方法，實施該控制方法的系統(tǒng)包括上述任一項的基于自診斷電磁牙嵌式離合器的混合動力系統(tǒng)，包括三級自診斷控制方法，依次為一級控制端診斷控制方法、二級位置端診斷控制方法和三級轉(zhuǎn)速端診斷控制方法。

優(yōu)選的是，所述一級控制端診斷控制方法為：通過所述混合動力整車控制器中設(shè)置的自診斷反饋模塊即所述電磁線圈與所述hcu控制模塊之間通過所述反饋信號線相連接，形成控制端診斷控制模式，根據(jù)所述電磁線圈正常狀態(tài)下的電感和電阻為一定值，反饋電壓為一穩(wěn)定值，借此判斷控制信號是否被發(fā)送出、驅(qū)動電壓是否正常以及電磁線圈是否存在燒毀短路的故障；在所述自診斷電磁牙嵌式離合器接合時，通過所述反饋電壓信號判斷控制和驅(qū)動端以及受控線圈是否正常工作；在所述自診斷電磁牙嵌式離合器分離時，通過所述反饋電壓信號判斷使能信號是否被真正清除；具體控制流程為：當所述hcu控制模塊根據(jù)所述自診斷反饋模塊發(fā)送所述自診斷電磁牙嵌式離合器的接合使能時，所發(fā)送的信號會通過所述hcu功率模塊進行放大，此時所述信號電壓會提升至所述電磁線圈所需的工作電壓，所述信號功率會提升至所述電磁線圈所需的工作功率，當所述電磁線圈正常工作時，所述反饋信號線將會反饋正常電壓信號v1，一旦電磁線圈被燒毀短路、出現(xiàn)故障或者驅(qū)動信號斷路無法正確送達時，所述反饋信號線將會反饋異常電壓信號v2；所述hcu控制模塊根據(jù)反饋電壓信號即可判斷所述電磁線圈是否被正常激活，從而完成一級控制端診斷工作；當進行一級控制端診斷控制方法后未收到正常反饋信號時，會延遲t1時間，一直未收到正常反饋信號則判斷為控制部分故障，主動取消離合器接合使能，通過所述混合動力整車控制器向所述整車控制單元發(fā)送故障報警，對該故障信息進行存儲，并通過所述儀表控制單元向司機預(yù)警，此時，車輛僅以所述動力電池向所述主驅(qū)動電機功能驅(qū)動，以便車輛能平穩(wěn)駛向維修點。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述二級位置端診斷控制方法為：通過在所述離合器殼體內(nèi)設(shè)置的所述離合器接合狀態(tài)傳感器，形成位置端診斷控制模式，用于監(jiān)測所述自診斷電磁牙嵌式離合器主動部和從動部的接合狀態(tài)；具體控制流程為：當進行所述二級位置端診斷控制方法后未收到正常反饋信號時，會延遲t2時間，一直未收到正常反饋信號則判斷為執(zhí)行部分故障，主動取消離合器接合使能，并通過一級控制端診斷是否清除所述電磁線圈供電，通過所述混合動力整車控制器向所述整車控制單元發(fā)送故障報警，對該故障信息進行存儲，并通過所述儀表控制單元向司機預(yù)警；此時，車輛僅以所述動力電池向所述主驅(qū)動電機功能驅(qū)動，以便車輛能平穩(wěn)駛向維修點。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，當所述離合器接合狀態(tài)傳感器采用所述接近傳感器時的二級位置端診斷控制方法為：通過所設(shè)置的所述接近傳感器使得當所述電磁線圈通電吸引所述離合器銜鐵時，所述從動齒盤被吸合后會沿軸向位移，在達到指定位置時便會正確觸發(fā)所述接近傳感器，反饋當前離合器的接合信息，從而完成二級位置端診斷工作。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，當所述離合器接合狀態(tài)傳感器采用所述對射式光電傳感器時的二級位置端診斷控制方法為：當所述自診斷電磁牙嵌式離合器分離時，對射紅外傳感器的發(fā)射端發(fā)出的紅外線能穿過主動齒盤和從動齒盤之間的縫隙；當所述自診斷電磁牙嵌式離合器接合時，對射紅外傳感器的發(fā)射端發(fā)出的紅外線便被阻隔，接收端無法接收到信號后便會產(chǎn)生一個反饋信號，從而反映出當前離合器的接合狀態(tài)，完成二級位置端診斷工作。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，當所述離合器接合狀態(tài)傳感器采用所述壓力傳感器時的二級位置端診斷控制方法為：當所述自診斷電磁牙嵌式離合器的主動部和從動部接合時，所述壓力傳感器能夠準確捕捉到當前吸合狀態(tài)以及吸合力是否在合理值的范圍內(nèi)；當所述自診斷電磁牙嵌式離合器分離時，所述壓力傳感器上的反饋壓力約為零，據(jù)此即可反饋當前離合器的接合信息；具體控制流程為：當所述自診斷電磁牙嵌式離合器正確接合后，所述主動齒盤壓力傳感器和從動齒盤壓力傳感器會分別反饋所述主動齒盤和從動齒盤上的電磁吸合力f1和f2，所述f1和f2的值應(yīng)近似相等且在正常吸合力的范圍內(nèi)，據(jù)此即可反饋當前離合器的接合狀態(tài)，從而完成二級位置端診斷工作。

在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述三級轉(zhuǎn)速端診斷控制方法為：在所述自診斷電磁牙嵌式離合器接合前通過所述isg電機輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器和tm電機輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速差來確認是否滿足接合條件；在所述自診斷電磁牙嵌式離合器接合后通過所述isg電機輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器和tm電機輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速差是否為零來判斷接合狀態(tài)是否真實有效；在所述自診斷電磁牙嵌式離合器分離后通過所述isg電機輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器和tm電機輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速差是否不為零來判斷分離是否徹底；具體控制流程為：當所述自診斷電磁牙嵌式離合器真正接合并正常傳遞扭矩時，所述isg電機輸出軸和tm電機輸入軸應(yīng)以零速差轉(zhuǎn)動，即所述isg電機輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器和tm電機輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器反饋的轉(zhuǎn)速差應(yīng)近似為零；當所述自診斷電磁牙嵌式離合器分離時，由于所述發(fā)電啟動集成電機和主驅(qū)動電機彼此獨立，此時的轉(zhuǎn)速差應(yīng)為任意值，不會長期近期等于零；據(jù)此即可反饋當前離合器的實際工作狀態(tài)，從而完成三級轉(zhuǎn)速端診斷工作；同時，所述isg電機輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器和tm電機輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器所測得的轉(zhuǎn)速差也能夠應(yīng)用于接合前的接合條件判斷，從而滿足所述自診斷電磁牙嵌式離合器的接合轉(zhuǎn)速差不得大于n的條件；當進行所述三級轉(zhuǎn)速端診斷控制方法后出現(xiàn)轉(zhuǎn)速差遠大于零、轉(zhuǎn)速差反復(fù)波動等情況時，會延遲t3時間，若持續(xù)收到異常轉(zhuǎn)速差則判斷為齒盤損壞或吸合力不足故障，主動取消離合器接合使能，并通過一級控制端診斷是否清除所述電磁線圈供電，通過所述混合動力整車控制器向所述整車控制單元發(fā)送故障報警，對該故障信息進行存儲，并通過所述儀表控制單元向司機預(yù)警，此時，車輛僅以所述動力電池向所述主驅(qū)動電機功能驅(qū)動，以便車輛能平穩(wěn)駛向維修點。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：本發(fā)明所涉及的一種基于自診斷電磁牙嵌式離合器的混合動力系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)混合動力車輛所需的串聯(lián)驅(qū)動、并聯(lián)驅(qū)動，且構(gòu)型成熟，結(jié)構(gòu)緊湊，符合車輛傳動的各項需求。本發(fā)明針對現(xiàn)有的混合動力系統(tǒng)離合器不夠完善這一現(xiàn)狀，提出了一種自診斷電磁牙嵌式離合器，能夠準確反饋離合器的接合狀態(tài)，滿足車輛的高安全性需求。本發(fā)明所提出的自診斷電磁牙嵌式離合器能夠自動完成控制部分和執(zhí)行部分的狀態(tài)診斷，且能夠識別出各項常見的故障。所述控制端診斷可以有效地識別出控制信號未給出、功率不足、電磁線圈短路、驅(qū)動電路斷路等故障。所述位置端診斷可以有效地識別出電磁離合器軸向位移是否正確，如當鐵屑雜質(zhì)堵塞離合器縫隙、吸合瞬間功率不足導(dǎo)致吸合失敗等。所述轉(zhuǎn)速端診斷可以有效地識別出電磁離合器是否能正確完成同步傳遞扭矩的功能，如當齒盤出現(xiàn)嚴重磨損、斷齒、吸合力不足導(dǎo)致主從動盤甩飛脫離等。本發(fā)明所提出的自診斷電磁牙嵌式離合器可以將離合器真實狀態(tài)信號發(fā)送到整車vcu中，作為重要系統(tǒng)狀態(tài)共同參與整車控制決策，可以及時向進入緊急動力模式，及時向司機發(fā)送預(yù)警，防止因錯誤判斷離合器狀態(tài)而按正常流程進行整車控制，能有效地避免對整車零部件造成二次損害，避免誤導(dǎo)駕駛員操作而使得出現(xiàn)駕駛危險。本發(fā)明所提出的各種自診斷方式工作原理簡單，實用性較高，且符合車輛傳動系上的使用環(huán)境和應(yīng)用需求，且只需在原有構(gòu)型上通過簡單地改裝升級即可實現(xiàn)，具有較高的推廣應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1作為本發(fā)明的基于自診斷電磁牙嵌式離合器的混合動力系統(tǒng)的一優(yōu)選實施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為按照本發(fā)明的基于自診斷電磁牙嵌式離合器的混合動力系統(tǒng)中自診斷電磁牙嵌式離合器的控制端診斷一優(yōu)選實施例的局部結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖；

圖3為按照本發(fā)明的基于自診斷電磁牙嵌式離合器的混合動力系統(tǒng)中帶有接近傳感器的自診斷電磁牙嵌式離合器一優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為按照本發(fā)明的基于自診斷電磁牙嵌式離合器的混合動力系統(tǒng)中帶有對射式光電傳感器的自診斷電磁牙嵌式離合器一優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為按照本發(fā)明的基于自診斷電磁牙嵌式離合器的混合動力系統(tǒng)中帶有壓力傳感器的自診斷電磁牙嵌式離合器一優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標記說明：

1動力電池；2電池管理系統(tǒng)（batterymanagementsystem）；3整車can通訊網(wǎng)絡(luò)（can1）；4內(nèi)部can通訊網(wǎng)絡(luò)（can2）；5儀表控制單元（instrumentcontrolunit，icu）；6整車控制單元（vehiclecontrolunit，vcu）；7混合動力整車控制器（hybridcontrolunit，hcu）；8整車其它模塊；9車輛驅(qū)動輪；10tm電機輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器；11車輛驅(qū)動橋；12主驅(qū)動電機（tractionmotor，tm）；13集成電機控制單元（motorcontrolunit，mcu）；14離合器接合狀態(tài)傳感器；15isg電機輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器；16發(fā)電啟動集成電機(integratedstarterandgenerator，isg)；17發(fā)動機；18發(fā)動機控制單元（enginecontrolunit，ecu）；100離合器總成；101從動齒盤；102離合器銜鐵；103聯(lián)軸器；104tm電機輸入軸；105從動齒盤軸承；106isg電機輸出軸；107主動齒盤軸承；108電磁線圈；109主動齒盤；110接近傳感器；111對射光電傳感器發(fā)射端；112對射光電傳感器接收端；113主動齒盤壓力傳感器；114從動齒盤壓力傳感器。

具體實施方式

本實施例僅為一優(yōu)選技術(shù)方案，其中所涉及的各個組成部件以及連接關(guān)系并不限于該實施例所描述的以下這一種實施方案，該優(yōu)選方案中的各個組成部件的設(shè)置以及連接關(guān)系可以進行任意的排列組合并形成完整的技術(shù)方案。

下面結(jié)合圖1-5詳細描述所述基于自診斷電磁牙嵌式離合器的混合動力系統(tǒng)的技術(shù)方案：

一種基于自診斷電磁牙嵌式離合器的混合動力系統(tǒng)，包括發(fā)動機17、發(fā)電啟動集成電機16、主驅(qū)動電機12和離合器總成100，發(fā)動機17與發(fā)電啟動集成電機16相連接，發(fā)電啟動集成電機16通過離合器總成100與主驅(qū)動電機12相連接，發(fā)電啟動集成電機16包括isg電機輸出軸106，離合器總成100采用自診斷電磁牙嵌式離合器，所述自診斷電磁牙嵌式離合器包括自診斷反饋結(jié)構(gòu)組件。包括整車can通訊網(wǎng)絡(luò)3、整車控制單元6、電池管理系統(tǒng)2、儀表控制單元5和整車其它模塊8，整車can通訊網(wǎng)絡(luò)3分別與整車控制單元6、電池管理系統(tǒng)2、儀表控制單元5和整車其它模塊8相連接。包括內(nèi)部can通訊網(wǎng)絡(luò)4、發(fā)動機控制單元18、集成電機控制單元13，can通訊網(wǎng)絡(luò)4分別與混合動力整車控制器7、發(fā)動機控制單元18、集成電機控制單元13和整車控制單元6相連接。包括動力電池1，動力電池1分別與電池管理系統(tǒng)2和集成電機控制單元13相連接。包括車輛驅(qū)動輪9和車輛驅(qū)動橋11，主驅(qū)動電機12與車輛驅(qū)動橋11相連接，車輛驅(qū)動橋11與車輛驅(qū)動輪9相連接。所述自診斷電磁牙嵌式離合器包括離合器銜鐵102、聯(lián)軸器103、從動齒盤軸承105和主動齒盤軸承107。

所述自診斷反饋結(jié)構(gòu)組件包括電磁線圈108、反饋信號線和混合動力整車控制器7，混合動力整車控制器7包括hcu控制模塊和hcu功率模塊，所述hcu控制模塊與hcu功率模塊相連接，所述hcu功率模塊與電磁線圈108相連接，電磁線圈108與所述hcu控制模塊之間通過所述反饋信號線相連接。所述自診斷反饋結(jié)構(gòu)組件包括離合器殼體，所述離合器殼體內(nèi)設(shè)置有離合器接合狀態(tài)傳感器14。

離合器接合狀態(tài)傳感器14采用接近傳感器110，接近傳感器110安裝在離合器接合縫隙的上方，所述離合器接合縫隙下部設(shè)置有探針以監(jiān)測離合器縫隙。

離合器接合狀態(tài)傳感器14采用對射式光電傳感器，所述對射式光電傳感器包括對射光電傳感器發(fā)射端111和對射光電傳感器接收端112，射光電傳感器發(fā)射端111和對射光電傳感器接收端112分別設(shè)置在平行于isg電機輸出軸106上方的離合器兩側(cè)。

離合器接合狀態(tài)傳感器14采用壓力傳感器，所述壓力傳感器包括主動齒盤壓力傳感器113和從動齒盤壓力傳感器114，所述離合器殼體內(nèi)設(shè)置有主動齒盤109和從動齒盤101，主動齒盤壓力傳感器113和從動齒盤壓力傳感器114分別設(shè)置在主動齒盤109和從動齒盤101上的不同徑向位置處。主動齒盤壓力傳感器113設(shè)置成嵌入在主動齒盤109內(nèi)，且設(shè)置在接近主動齒盤109中心的位置。從動齒盤壓力傳感器114設(shè)置成嵌入在從動齒盤101內(nèi)，且設(shè)置在接近從動齒盤101中心的位置。所述壓力傳感器包括外殼，所述外殼采用非金屬材料制成。

所述自診斷反饋結(jié)構(gòu)組件包括isg電機輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器15和tm電機輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器10，主驅(qū)動電機12包括tm電機輸入軸104，isg電機輸出軸106上裝有isg電機輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器15，tm電機輸入軸104上裝有tm電機輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器10。

本發(fā)明的工作原理：本發(fā)明是在現(xiàn)有的電磁牙嵌式離合器的基礎(chǔ)上增設(shè)相關(guān)的控制電路和傳感裝置，使所述自診斷電磁牙嵌式離合器具有系統(tǒng)的三級自我診斷結(jié)構(gòu)組件，并能分別在離合器接合和分離時發(fā)揮作用，保證離合器完成相應(yīng)功能。所述三級自我診斷結(jié)構(gòu)組件包括：

第一級，控制端診斷結(jié)構(gòu)組件。傳統(tǒng)的電磁式離合器僅通過控制器向電磁線圈供電產(chǎn)生電磁吸力，本發(fā)明則在電磁線圈一側(cè)設(shè)置反饋線并接回至混合動力整車控制器。由于線圈正常狀態(tài)下的電感和電阻是一定的，反饋電壓一般是一個穩(wěn)定值，可以借此判斷控制信號是否被發(fā)送出，驅(qū)動電壓是否正常，電磁線圈是否存在燒毀短路等故障。在離合器接合時，可以通過該信號判斷控制及驅(qū)動端及受控線圈是否正常工作；在離合器分離時，可以通過該信號判斷使能信號是否被真正清除。

第二級，位置端診斷結(jié)構(gòu)組件。傳統(tǒng)的電磁式離合器僅為電磁線圈供電，并不進行后續(xù)工作狀態(tài)、故障狀態(tài)的反饋。本發(fā)明則在離合器殼體內(nèi)布置相應(yīng)的位置傳感器即所述離合器接合狀態(tài)傳感器，用于監(jiān)測離合器主動部分和從動部分的接合狀態(tài)，且實現(xiàn)上述功能的所述位置傳感器易于實現(xiàn)和布置。

本發(fā)明中提供了三種優(yōu)選的位置端診斷結(jié)構(gòu)組件中涉及的傳感器，但實際上可以不限于這三種傳感器。

第一種是接近傳感器，可以在離合器的接合縫隙上方安裝所述接近傳感器，并在離合器下部設(shè)有適合的探針以實時監(jiān)測離合器的縫隙，當從動部分被吸合后，其會沿著軸向位移，當達到指定位置時便會觸發(fā)位置傳感器，反饋當前離合器的接合信息。

第二種是對射式光電傳感器，可以在平行于傳動軸上方設(shè)置對射式光電傳感器，具體包括發(fā)射端和接收端。由于離合器封閉于離合器殼體內(nèi)，因而設(shè)置射式光電傳感器技術(shù)上是可行的。當離合器分離時，發(fā)射端射出的光線可以通過主動和從動部分的縫隙被接收端接收；當離合器接合時，發(fā)射端射出的光線被阻擋而無法被接收端接收，可以基于此反饋當前離合器的接合信息。

第三種是壓力傳感器，可以在離合器主動部分和從動部分齒盤的不同徑向位置處預(yù)設(shè)壓力傳感器，其外殼采用非金屬材料，不會對原磁路產(chǎn)生影響。當主動部分和從動部分接合時，壓力傳感器能夠準確捕捉到當前吸合狀態(tài)及吸合力是否在合理范圍值內(nèi)；當離合器分離時，壓力傳感器上反饋壓力約為零，可以基于此反饋當前離合器的接合信息。

第三級，轉(zhuǎn)速端診斷結(jié)構(gòu)組件。電磁牙嵌式離合器對于接合時的相對轉(zhuǎn)速有著嚴格要求，同時其接合后能夠達到同軸傳遞扭矩狀態(tài)也是該離合器所起到的最直接作用。本發(fā)明在isg電機輸出軸一側(cè)與tm電機輸入軸一側(cè)均設(shè)置有轉(zhuǎn)速傳感器。在離合器接合前可以通過所述兩個轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速差來確認是否滿足接合條件；在離合器接合后可以通過所述兩個轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速差是否為零來判斷接合狀態(tài)是否真實有效；在離合器分離后可以通過所述兩個轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)速差是否不為零來判斷分離是否徹底。

上述三級自我診斷結(jié)構(gòu)組件可形成系列化，在時序上符合離合器控制流程，功能上依次為前提，可以自動地診斷出控制部分和執(zhí)行部分的故障。上述三級自我診斷結(jié)構(gòu)組件所涉及的傳感器均封裝在離合器殼體中，所需的控制判定均在hcu中完成，無需改動原有傳動結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所涉及的傳動系統(tǒng)將使用獨立的內(nèi)部can通訊網(wǎng)絡(luò)（can2），其可以與整車原有can通訊網(wǎng)絡(luò)（can1）形成良好關(guān)聯(lián)，并且不會產(chǎn)生通訊冗余。在can2上接入的節(jié)點有hcu、ecu、集成mcu及vcu，其中hcu為can2的主要控制節(jié)點。在can1上接入的節(jié)點有vcu、bms、icu以及其它整車模塊。vcu可以實現(xiàn)can1和can2上的信息轉(zhuǎn)發(fā)。

本發(fā)明涉及的混合動力系統(tǒng)主要包括發(fā)動機17、發(fā)電啟動集成電機16、主驅(qū)動電機12和所述自診斷電磁牙嵌式離合器。在具體混合動力傳動過程中，發(fā)動機17可以由發(fā)電啟動集成電機16啟動工作，當所述自診斷電磁牙嵌式離合器處于分離狀態(tài)時，發(fā)動機17可帶動發(fā)電啟動集成電機16發(fā)電，維持主驅(qū)動電機12的動力輸出，即工作于串聯(lián)混動模式；當所述自診斷電磁牙嵌式離合器處于接合狀態(tài)時，發(fā)動機17、發(fā)電啟動集成電機16和主驅(qū)動電機12即處于同軸動力連接狀態(tài)，此時其輸出扭矩可以依次耦合，共同向車輛提供動力輸出，即工作于并聯(lián)混動模式；當發(fā)動機17關(guān)閉，發(fā)電啟動集成電機16關(guān)閉，所述自診斷電磁牙嵌式離合器處于分離狀態(tài)時，由動力電池1向主驅(qū)動電機12供電，從而向整車提供動力輸出，即工作于單電機純電動模式。根據(jù)發(fā)動機17、發(fā)電啟動集成電機16和主驅(qū)動電機12以及所述自診斷電磁牙嵌式離合器的工作狀態(tài)進行排列組合，能產(chǎn)生豐富的混合驅(qū)動模式，但各模式能夠順利切換都必須要求所述自診斷電磁牙嵌式離合器的工作狀態(tài)能夠按本發(fā)明的控制方法進行正確切換。

下面結(jié)合圖1-5詳細描述所述方法的技術(shù)方案：

一種基于自診斷電磁牙嵌式離合器的混合動力系統(tǒng)的控制方法，實施該控制方法的系統(tǒng)包括上述任一種的基于自診斷電磁牙嵌式離合器的混合動力系統(tǒng)，包括三級自診斷控制方法，依次為一級控制端診斷控制方法、二級位置端診斷控制方法和三級轉(zhuǎn)速端診斷控制方法。

所述一級控制端診斷控制方法為：通過混合動力整車控制器7中設(shè)置的自診斷反饋模塊即電磁線圈108與所述hcu控制模塊之間通過所述反饋信號線相連接，形成控制端診斷控制模式，根據(jù)電磁線圈108正常狀態(tài)下的電感和電阻為一定值，反饋電壓為一穩(wěn)定值，借此判斷控制信號是否被發(fā)送出、驅(qū)動電壓是否正常以及電磁線圈是否存在燒毀短路的故障；在所述自診斷電磁牙嵌式離合器接合時，通過所述反饋電壓信號判斷控制和驅(qū)動端以及受控線圈是否正常工作；在所述自診斷電磁牙嵌式離合器分離時，通過所述反饋電壓信號判斷使能信號是否被真正清除；具體控制流程為：當所述hcu控制模塊根據(jù)所述自診斷反饋模塊發(fā)送所述自診斷電磁牙嵌式離合器的接合使能時，所發(fā)送的信號會通過所述hcu功率模塊進行放大，此時所述信號電壓會提升至電磁線圈108所需的工作電壓，所述信號功率會提升至電磁線圈108所需的工作功率，當電磁線圈108正常工作時，所述反饋信號線將會反饋正常電壓信號v1，一旦電磁線圈被燒毀短路、出現(xiàn)故障或者驅(qū)動信號斷路無法正確送達時，所述反饋信號線將會反饋異常電壓信號v2；所述hcu控制模塊根據(jù)反饋電壓信號即可判斷電磁線圈108是否被正常激活，從而完成一級控制端診斷工作；當進行一級控制端診斷控制方法后未收到正常反饋信號時，會延遲t1時間，一直未收到正常反饋信號則判斷為控制部分故障，主動取消離合器接合使能，通過混合動力整車控制器7向整車控制單元6發(fā)送故障報警，對該故障信息進行存儲，并通過儀表控制單元5向司機預(yù)警，此時，車輛僅以動力電池1向主驅(qū)動電機12功能驅(qū)動，以便車輛能平穩(wěn)駛向維修點。

所述二級位置端診斷控制方法為：通過在所述離合器殼體內(nèi)設(shè)置的離合器接合狀態(tài)傳感器14，形成位置端診斷控制模式，用于監(jiān)測所述自診斷電磁牙嵌式離合器主動部和從動部的接合狀態(tài)；具體控制流程為：當進行所述二級位置端診斷控制方法后未收到正常反饋信號時，會延遲t2時間，一直未收到正常反饋信號則判斷為執(zhí)行部分故障，主動取消離合器接合使能，并通過一級控制端診斷是否清除電磁線圈108供電，通過混合動力整車控制器7向整車控制單元6發(fā)送故障報警，對該故障信息進行存儲，并通過儀表控制單元5向司機預(yù)警；此時，車輛僅以動力電池1向主驅(qū)動電機12功能驅(qū)動，以便車輛能平穩(wěn)駛向維修點。

當離合器接合狀態(tài)傳感器14采用接近傳感器110時的二級位置端診斷控制方法為：通過所設(shè)置的接近傳感器110使得當電磁線圈108通電吸引離合器銜鐵102時，從動齒盤101被吸合后會沿軸向位移，在達到指定位置時便會正確觸發(fā)接近傳感器110，反饋當前離合器的接合信息，從而完成二級位置端診斷工作。

當離合器接合狀態(tài)傳感器14采用所述對射式光電傳感器時的二級位置端診斷控制方法為：當所述自診斷電磁牙嵌式離合器分離時，對射紅外傳感器的發(fā)射端發(fā)出的紅外線能穿過主動齒盤和從動齒盤之間的縫隙；當所述自診斷電磁牙嵌式離合器接合時，對射紅外傳感器的發(fā)射端發(fā)出的紅外線便被阻隔，接收端無法接收到信號后便會產(chǎn)生一個反饋信號，從而反映出當前離合器的接合狀態(tài)，完成二級位置端診斷工作。

當離合器接合狀態(tài)傳感器14采用所述壓力傳感器時的二級位置端診斷控制方法為：當所述自診斷電磁牙嵌式離合器的主動部和從動部接合時，所述壓力傳感器能夠準確捕捉到當前吸合狀態(tài)以及吸合力是否在合理值的范圍內(nèi)；當所述自診斷電磁牙嵌式離合器分離時，所述壓力傳感器上的反饋壓力約為零，據(jù)此即可反饋當前離合器的接合信息；具體控制流程為：當所述自診斷電磁牙嵌式離合器正確接合后，主動齒盤壓力傳感器113和從動齒盤壓力傳感器114會分別反饋主動齒盤109和從動齒盤101上的電磁吸合力f1和f2，所述f1和f2的值應(yīng)近似相等且在正常吸合力的范圍內(nèi)，據(jù)此即可反饋當前離合器的接合狀態(tài)，從而完成二級位置端診斷工作。

所述三級轉(zhuǎn)速端診斷控制方法為：在所述自診斷電磁牙嵌式離合器接合前通過isg電機輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器15和tm電機輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器10的轉(zhuǎn)速差來確認是否滿足接合條件；在所述自診斷電磁牙嵌式離合器接合后通過isg電機輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器15和tm電機輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器10的轉(zhuǎn)速差是否為零來判斷接合狀態(tài)是否真實有效；在所述自診斷電磁牙嵌式離合器分離后通過isg電機輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器15和tm電機輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器10的轉(zhuǎn)速差是否不為零來判斷分離是否徹底；具體控制流程為：當所述自診斷電磁牙嵌式離合器真正接合并正常傳遞扭矩時，isg電機輸出軸106和tm電機輸入軸104應(yīng)以零速差轉(zhuǎn)動，即isg電機輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器15和tm電機輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器10反饋的轉(zhuǎn)速差應(yīng)近似為零；當所述自診斷電磁牙嵌式離合器分離時，由于發(fā)電啟動集成電機16和主驅(qū)動電機12彼此獨立，此時的轉(zhuǎn)速差應(yīng)為任意值，不會長期近期等于零；據(jù)此即可反饋當前離合器的實際工作狀態(tài)，從而完成三級轉(zhuǎn)速端診斷工作；同時，isg電機輸出軸轉(zhuǎn)速傳感器15和tm電機輸入軸轉(zhuǎn)速傳感器10所測得的轉(zhuǎn)速差也能夠應(yīng)用于接合前的接合條件判斷，從而滿足所述自診斷電磁牙嵌式離合器的接合轉(zhuǎn)速差不得大于n的條件；當進行所述三級轉(zhuǎn)速端診斷控制方法后出現(xiàn)轉(zhuǎn)速差遠大于零、轉(zhuǎn)速差反復(fù)波動等情況時，會延遲t3時間，若持續(xù)收到異常轉(zhuǎn)速差則判斷為齒盤損壞或吸合力不足故障，主動取消離合器接合使能，并通過一級控制端診斷是否清除電磁線圈108供電，通過混合動力整車控制器7向整車控制單元6發(fā)送故障報警，對該故障信息進行存儲，并通過儀表控制單元5向司機預(yù)警，此時，車輛僅以動力電池1向主驅(qū)動電機12功能驅(qū)動，以便車輛能平穩(wěn)駛向維修點。