基于自诊断电磁牙嵌式离合器的混合动力系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于自诊断电磁牙嵌式离合器的混合动力系统及控制方法，所述系统包括发动机（17）、发电启动集成电机（16）、主驱动电机（12）和离合器总成（100），发动机（17）与发电启动集成电机（16）相连接，发电启动集成电机（16）通过离合器总成（100）与主驱动电机（12）相连接，发电启动集成电机（16）包括ISG电机输出轴（106），离合器总成（100）采用自诊断电磁牙嵌式离合器，所述自诊断电磁牙嵌式离合器包括自诊断反馈结构组件。所述控制方法包括三级自诊断控制方法，依次为一级控制端诊断控制方法、二级位置端诊断控制方法和三级转速端诊断控制方法。本发明专利技术与现有技术相比的有益效果是：准确反馈离合器的接合状态，满足车辆高安全性需求。

Hybrid power system and control method based on self diagnostic electromagnetic tooth clutch

The invention relates to a hybrid power system diagnosis of electromagnetic clutch and control method based on the system (17), including the engine startup power integrated motor (16), the main drive motor (12) and the clutch assembly (100), (17) and the engine power and integrated motor (16) connected to startup power integrated motor (16) through the clutch assembly (100) and the main driving motor (12) is connected with the startup power integrated motor (16) includes a ISG motor output shaft (106), clutch assembly (100) by using the self diagnosis of the electromagnetic clutch, the electromagnetic self diagnosis clutch assembly includes a self diagnosis feedback structure. The control method comprises three stages of self diagnosis control method, wherein, the first stage control end, the diagnosis control method, the two stage position end diagnosis control method and the three stage speed end diagnosis control method are adopted. Compared with the prior art, the invention has the advantages that the engagement state of the clutch is accurately feedback, and the high safety requirement of the vehicle is satisfied.

【技术实现步骤摘要】
基于自诊断电磁牙嵌式离合器的混合动力系统及控制方法
本专利技术涉及用于电动车的混合动力系统及控制方法，尤其涉及一种基于自诊断电磁牙嵌式离合器的混合动力系统及控制方法。
技术介绍
在新能源汽车电驱动
，混合动力系统一直是研发的热点。多数混合动力传动构型设计时都采用了发动机-双电机混联系统，即发动机与发电启动集成电机(IntegratedStarterandGenerator，ISG)连接后再与主驱动电机（TractionMotor，TM）接合而成。ISG电机和TM电机之间设置有离合装置，通过该离合装置的分离与接合来实现切换双电机混联系统的纯电动、串联或者并联的驱动模式。目前，在新能源混合动力
，发动机集成ISG电机总成、TM电机均已发展较为成熟，但现有的用于该混合动力传动构型混联系统的离合器，大多仍直接沿用传统汽车中的干式离合器。由于所述干式离合器的结构和工作原理均有适用局限性，首先，其在使用时所需的布置空间大、自身重量也较大；其次，所述干式离合器的传递扭矩能力有限且需施加较大推力；再次，所述干式离合器在传递扭矩时势必会产生发热和磨损的技术问题，其运行稳定性较差，且必须要定期维护和更换摩擦片。所述干式离合器的上述技术缺陷会造成其传动效率和传动品质均有所降低，同时这也限制了双电机混合动力传动构型的发展。近期，一些同领域技术人员已将电磁式离合器应用于混合动力
中，其中最为常见的是电磁牙嵌式离合器。所述电磁牙嵌式离合器的结构和工作原理简单，一般仅对双电机相对转速有一定要求，能够较好地适应于双电机易于调速的技术特性，在双电机混合动力构型
中能够发挥出优良的技术特性。但是，所述电磁牙嵌式离合器在混合动力传动
的应用尚不成熟，基本都是将传统工业领域中的电磁式离合器直接照搬到混合动力传动系统中，或者仅是对其基本结构进行外形改进。因此，现有这种传动品质的电磁式离合器根本无法适应车辆传动时复杂多变的环境，重要的是其未设置精确、高效的能够显示离合器接合状态的反馈机制，因此其无法判断离合器的实时接合状态，即现有的整车控制方法均是建立在离合器一定会完全吸合的假设基础之上，这显然不符合车辆安全的基本要求。事实证明，使用简单功能的电磁牙嵌式离合器并不能满足混合动力车辆的传动需求，其存在的技术缺陷是：第一，混合动力车辆上供电线路复杂、用电器件多样，电磁干扰较强，电磁线圈的供电并不能严格保证稳定；第二，混合动力车辆的传动系长期工作在高速旋转、振动的复杂环境中，其附近的灰尘和金属碎屑含量较高，一旦这些杂质被磁化后便会吸附在衔铁和电磁线圈的周边，从而阻碍主动盘和从动盘的相互吸合；第三，电磁牙嵌式离合器的分离装置主要使用压缩弹簧、膜片弹簧或波浪片等，其本质均为机械式弹性元件，当电磁线圈断电后无法确认离合器的主从动部分是否已被真正分离；第四，电磁线圈与衔铁的吸合仅能证明离合器在轴向上的正确接合状态，并不能反映出主从动部分是否正确传递扭矩的情况，比如接合瞬间发生打齿、或者当齿被磨损后离合器容易发生打滑和甩脱等技术问题，一旦出现上述任一技术问题，在整车控制器（VCU）无法得到反馈的情况下，整车仍会按照预定的控制逻辑进行扭矩输出，这种在技术故障状态下的加载会对传动系造成极大危害，并使得整车动力性能紊乱，存在较大的安全隐患。可以说，传统的电磁牙嵌式离合器直接套用于混合动力传动
，并不符合现代复杂系统智能化控制的设计需求，因此亟待改进。专利号为ZL201320879026.9的中国技术专利公开了一种一种电磁齿嵌式离合器和一种双电机混联系统。该离合器包括环形电磁铁等，其中：所述环形电磁铁和所述定端面齿轮的位置固定，且所述定端面齿轮位于所述环形电磁铁的环内，且同轴心设置；所述环形衔铁和所述动端面齿轮能够沿其轴向同步移动，所述环形衔铁套装并固定在所述动端面齿轮上，且同轴心设置；所述弹性复位机构安装在所述环形衔铁上。该系统包括ISG电机和驱动电机，所述ISG电机和所述驱动电机之间安装有所述的电磁齿嵌式离合器。该电磁齿嵌式离合器具有轴向尺寸短、重量轻、占用空间小、传递转矩大和动作迅速的优点，该双电机混联系统具有轻量化和集成化的优点。但该技术的所述电磁齿嵌式离合器未设置精确、高效的能够显示离合器接合状态的反馈结构组件，因此该技术方案无法判断离合器的实时接合状态，其整车控制方法仍是建立在离合器一定会完全吸合的假设基础之上，显然不符合车辆安全的基本要求，因此亟待改进。专利号为ZL201410409759.5的中国专利技术专利公开了一种电磁齿嵌式离合器，用于实现第一电机和第二电机的驱动离合，该离合器包括操纵杆、环形电磁铁、衔铁、弹性复位机构、动端面齿轮和定端面齿轮，所述操纵杆插装在第二电机的转子内腔，操纵杆的两端分别位于第二电机的转子两侧，将磁吸机构以及啮合传动结构分别位于第二电机的转子端侧，实现了紧凑的轴向布置，进而大幅节省了离合器空间，提高了其结构紧凑度。该专利技术还公开了一种双电机混合动力系统，在电磁齿嵌式离合器的结构特征作用下，实现了发动机、第一电机和第二电机的同轴布置，该布置方式不仅具有结构紧凑的特点，而且提高了传动效率。但该专利技术中所述电磁齿嵌式离合器未设置精确、高效的能够显示离合器接合状态的反馈结构组件，因此该技术方案无法判断离合器的实时接合状态，其整车控制方法仍是建立在离合器一定会完全吸合的假设基础之上，显然不符合车辆安全的基本要求，因此亟待改进。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种具有车用高安全级别的系统性自诊断电磁牙嵌式离合器，并提供一种基于所述自诊断电磁牙嵌式离合器的结构紧凑、功能集成度高、可靠性好且具有自诊断功能的电动车用双电机混合动力系统及其控制方法。为了实现上述专利技术目的，需要在现有的电磁牙嵌式离合器基础上增设相关的控制电路和传感装置，使所述自诊断电磁牙嵌式离合器具有系统性的自我诊断功能，并能够分别在离合器接合和分离时发挥作用，保证离合器完成相应功能。为了解决上述现有混合动力电动车传动系统存在的技术缺陷，本专利技术的基于自诊断电磁牙嵌式离合器的混合动力系统采用的技术方案如下：一种基于自诊断电磁牙嵌式离合器的混合动力系统，包括发动机、发电启动集成电机、主驱动电机和离合器总成，所述发动机与发电启动集成电机相连接，所述发电启动集成电机通过所述离合器总成与所述主驱动电机相连接，所述发电启动集成电机包括ISG电机输出轴，所述离合器总成采用自诊断电磁牙嵌式离合器，所述自诊断电磁牙嵌式离合器包括自诊断反馈结构组件。优选的是，所述自诊断反馈结构组件包括电磁线圈、反馈信号线和混合动力整车控制器，所述混合动力整车控制器包括HCU控制模块和HCU功率模块，所述HCU控制模块与HCU功率模块相连接，所述HCU功率模块与电磁线圈相连接，所述电磁线圈与所述HCU控制模块之间通过所述反馈信号线相连接。在上述任一方案中优选的是，所述自诊断反馈结构组件包括离合器壳体，所述离合器壳体内设置有离合器接合状态传感器。在上述任一方案中优选的是，所述离合器接合状态传感器采用接近传感器，所述接近传感器安装在离合器接合缝隙的上方，所述离合器接合缝隙下部设置有探针以监测离合器缝隙。在上述任一方案中优选的是，所述离合器接合状态传感器采用对射式光电传感器，所述对本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于自诊断电磁牙嵌式离合器的混合动力系统，包括发动机（17）、发电启动集成电机（16）、主驱动电机（12）和离合器总成（100），发动机（17）与发电启动集成电机（16）相连接，发电启动集成电机（16）通过离合器总成（100）与主驱动电机（12）相连接，发电启动集成电机（16）包括ISG电机输出轴（106），其特征在于，离合器总成（100）采用自诊断电磁牙嵌式离合器，所述自诊断电磁牙嵌式离合器包括自诊断反馈结构组件。

【技术特征摘要】
1.基于自诊断电磁牙嵌式离合器的混合动力系统，包括发动机（17）、发电启动集成电机（16）、主驱动电机（12）和离合器总成（100），发动机（17）与发电启动集成电机（16）相连接，发电启动集成电机（16）通过离合器总成（100）与主驱动电机（12）相连接，发电启动集成电机（16）包括ISG电机输出轴（106），其特征在于，离合器总成（100）采用自诊断电磁牙嵌式离合器，所述自诊断电磁牙嵌式离合器包括自诊断反馈结构组件。2.如权利要求1所述的基于自诊断电磁牙嵌式离合器的混合动力系统，其特征在于，所述自诊断反馈结构组件包括电磁线圈（108）、反馈信号线和混合动力整车控制器（7），混合动力整车控制器（7）包括HCU控制模块和HCU功率模块，所述HCU控制模块与HCU功率模块相连接，所述HCU功率模块与电磁线圈（108）相连接，电磁线圈（108）与所述HCU控制模块之间通过所述反馈信号线相连接。3.如权利要求1所述的基于自诊断电磁牙嵌式离合器的混合动力系统，其特征在于，所述自诊断反馈结构组件包括离合器壳体，所述离合器壳体内设置有离合器接合状态传感器（14）。4.如权利要求3所述的基于自诊断电磁牙嵌式离合器的混合动力系统，其特征在于，离合器接合状态传感器（14）采用接近传感器（110），接近传感器（110）安装在离合器接合缝隙的上方，所述离合器接合缝隙下部设置有探针以监测离合器缝隙。5.如权利要求3所述的基于自诊断电磁牙嵌式离合器的混合动力系统，其特征在于，离合器接合状态传感器（14）采用对射式光电传感器，所述对射式光电传感器包括对射光电传感器发射端（111）和对射光电传感器接收端（112），射光电传感器发射端（111）和对射光电传感器接收端（112）分别设置在平行于ISG电机输出轴（106）上方的离合器两侧。6.如权利要求3所述的基于自诊断电磁牙嵌式离合器的混合动力系统，其特征在于，离合器接合状态传感器（14）采用压力传感器，所述压力传感器包括主动齿盘压力传感器（113）和从动齿盘压力传感器（114），所述离合器壳体内设置有主动齿盘（109）和从动齿盘（101），主动齿盘压力传感器（113）和从动齿盘压力传感器（114）分别设置在主动齿盘（109）和从动齿盘（101）上的不同径向位置处。7.如权利要求6所述的基于自诊断电磁牙嵌式离合器的混合动力系统，其特征在于，主动齿盘压力传感器（113）设置成嵌入在主动齿盘（109）内，且设置在接近主动齿盘（109）中心的位置。8.基于自诊断电磁牙嵌式离合器的混合动力系统的控制方法，实施该控制方法的系统包括如权利要求1至7中任一项的基于自诊断电磁牙嵌式离合器的混合动力系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：林程，周辉，时军辉，董爱道，赵明杰，
申请(专利权)人：北京理工华创电动车技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11