电机直驱式离合器电控液压执行机构及其控制方法技术

本发明专利技术提供了电机直驱式离合器电控液压执行机构及其控制方法，所述执行机构由机械组件和电控组件组成，机械组件中离合器分离轴承安装在液压缸左侧的活塞杆上，回位弹簧安装在液压缸右侧的活塞杆上，离合器分离轴承两端与离合器膜片弹簧的分离指以及液压缸活塞的端面紧密贴合，直流电机、齿轮泵、开关阀液压缸的右侧腔体依次连接；电控组件中的控制器分别与开关阀和直流电机信号连接，控制器内烧录电机控制程序。所述控制方法是控制器根据当前车辆运行信号，应用电机控制程序向直流电机输送控制信号，进而控制齿轮泵对液压缸中的液压缸活塞的位移进行控制，最终控制离合器。本发明专利技术结构简单，可靠性好，能平稳、快速且准确控制离合器。

Electrically controlled hydraulic actuator for direct drive clutch of motor and its control method

The invention provides a motor direct drive clutch hydraulic actuator and its control method, the actuator consists of mechanical components and electrical components, mechanical components of clutch bearings mounted on the left side of the hydraulic cylinder piston rod, the piston rod return spring is arranged at the right side of the hydraulic cylinder, separation clutch bearings at both ends with the clutch diaphragm spring and the end of the hydraulic cylinder piston tightly to the right cavity DC motor, gear pump, valve of the hydraulic cylinder are connected sequentially; electronic components in the controller and switch valve and DC motor control program recording signal connection in motor controller. The control method is that the controller sends the control signal to the DC motor according to the running signal of the current vehicle, and then controls the displacement of the piston of the hydraulic cylinder in the hydraulic cylinder by the gear pump, and finally controls the clutch. The invention has the advantages of simple structure, good reliability, and stable, fast and accurate control of the clutch.

【技术实现步骤摘要】
电机直驱式离合器电控液压执行机构及其控制方法
本专利技术属于汽车传动
，具体涉及电机直驱式离合器电控液压执行机构及其控制方法。
技术介绍
在汽车行驶过程中，驾驶员频繁踩踏离合器踏板进行车辆的起停、换挡操作，会造成驾驶员疲劳。安装自动离合器执行机构是解决这一问题的有效途径，其主要分为电控电动、电控液动和电控气动，其中液动执行机构以其能容量大、控制精度高的优点而广泛应用于汽车离合器。中国专利申请“液压式自动离合器装置”(专利申请号201510372510.6)和“一种汽车电控自动离合器”(专利申请号201410553564.8)在机构中安装相关阀体，结构相对复杂、生产困难、成本较高，其可靠性存在一定的安全隐患。同时，集成式液压离合器因高速电磁阀和油路面板等的应用，导致在中低端汽车上应用受到限制。油路接头中漏油现象的存在，需要在离合器操作时进行泄露补偿；基于位移控制的离合器控制，由于摩擦片的磨损，需要在位移控制时进行位移补偿。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的缺点，提供一种结构简单，空间占用体积小，成本低廉，可靠性良好的电机直驱式离合器电控液压执行机构及其控制方法来减轻驾驶员的驾驶强度，使离合器平稳、快速且准确的结合或分离。结合说明书附图，本专利技术的技术方案如下：电机直驱式离合器电控液压执行机构，由机械组件和电控组件组成，所述机械组件由离合器分离轴承2、液压缸5、回位弹簧6、直流电机10、齿轮泵11、储油器12以及开关阀13组成；所述液压缸5为双活塞杆液压缸；所述离合器分离轴承2安装在液压缸5左侧腔体内的活塞杆上，所述回位弹簧6安装在液压缸5右侧腔体内的活塞杆上，在回位弹簧6和离合器膜片弹簧3的共同作用下，离合器分离轴承2两端分别与离合器膜片弹簧3的分离指以及液压缸活塞1的端面紧密贴合。所述直流电机10与齿轮泵11同轴连接，齿轮泵11的进油口与储油器12油管连接，齿轮泵11的出油口与所述开关阀13的入口油管；所述开关阀13的出口与液压缸5的右侧腔体油管连接；所述电控组件由控制器8和传感器组件组成；所述控制器8由单片机、CAN收发器、电机驱动模块、传感器接口和电源处理模块组成；所述控制器8的控制端与开关阀13信号连接；所述电机驱动模块与直流电机10信号连接；所述电源处理模块与汽车蓄电池9电路连接；所述单片机分别与控制器8中的CAN收发器、电机驱动模块、传感器接口和电源处理模块信号连接；所述单片机内烧录电机控制程序。进一步地，所述传感器组件中包括位移传感器4，所述位移传感器4安装在液压缸活塞1上，且位移传感器4的信号输出端通过线束7与控制器8的传感器接口相连，位移传感器4通过直接测量液压缸活塞1的位移来间接测量离合器的位移，并将所测得的位移信号从传感器接口传输至控制器8中。更进一步地，在所述位移传感器4信号传输端的下游安装有滤波器，检测到的位移信号经滤波器处理后输送给控制器8。进一步地，所述单片机内烧录的电机控制程序由前馈控制和反馈控制组成，所述前馈控制利用微分平坦构成非线性控制器，并根据直流电机10、齿轮泵11和液压缸5的摩擦阻力，离合器膜片弹簧3的弹性特性以及齿轮泵11的特性作为前馈控制量；所述反馈控制以位移传感器4的测量量与跟踪控制输入的目标量之间的差值为反馈控制量，并以增量式PID控制为控制算法。更进一步地，所述离合器膜片3的弹簧特性是以图表的形式编译到电机控制程序中。电机直驱式离合器电控液压执行机构的控制方法，所述控制方法包括离合器常规控制、离合器位置锁止控制以及油路泄露情况下离合器位置保持控制；所述离合器常规控制过程如下:控制器8的传感器接口通过传感器组件和CAN总线获取车辆运行信号，根据检测到的车速信号和油门踏板信号由电机控制程序计算获得预期的档位值，并根据检测到的当前的档位信号，控制器8向电机驱动模块输出控制信号，与此同时，控制器8的控制信号输出端向开关阀13输出控制信号，控制开关阀13打开，实现开关阀13联通，电机驱动模块驱动电机10，电机10带动齿轮泵11正向或反向旋转，进而控制对液压缸5腔体内的液油的泵入或泵出，使液压缸活塞1在膜片弹簧3分离指的弹力作用下左右移动，进而实现离合器的分离或结合。所述离合器位置锁止控制过程如下：当位移传感器4检测液压缸活塞1的位移量达到预期值时，离合器位移到达预定位置，此时，控制器8的控制信号输出端向开关阀13输出控制信号，控制开关阀13关闭，开关阀13断开，直流电机10和齿轮泵11停止运行，此时整个液压系统回路处于保压状态，离合器位置锁止。所述油路泄露情况下离合器位置保持控制过程如下：当油路存在漏油现象或泄压现象时，控制器8控制开关阀13打开，电机10带动齿轮泵11旋转，并向液压缸5的右侧腔体内泵油，使液压缸5内压力不变，进而实现离合器位置保持不变。结合说明书附图，本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术所述电机直驱式离合器电控液压执行机构中，采用普通的开关阀代替高速电磁阀，使用液压油管代替油路面板，可以大大降低成本，并减小系统控制难度，提高了工作的效率，实现节能环保；2、本专利技术所述电机直驱式离合器电控液压执行机构中，将实际离合器膜片弹簧特性以map图形式编译到控制程序中，通过位移传感器实时采集离合器的位置情况，采用查表的方式计算出离合器在磨损之后的分离行程，从而避免了分离不彻底的情况；3、本专利技术所述电机直驱式离合器电控液压执行机构中，建立了以运动部件的摩擦阻力、膜片弹簧的弹性特性、齿轮泵的特性作为前馈控制量，以离合器位移作为反馈的增量式PID控制算法，将电机控制程序完成后烧录到单片机中，以提高离合器的控制精度和速度；4、本专利技术所述电机直驱式离合器电控液压执行机构，通过控制电机的转速可以实现在任何时刻齿轮泵的泵油量和压力的变化，间接实现离合器结合分离速度的变化，从而实现离合器结合平稳、分离迅速；5、本专利技术所述电机直驱式离合器电控液压执行机构可根据离合器尺寸、膜片弹簧力矩特性、离合器结合分离速度等匹配出最优的齿轮泵的压力、排量和液压缸的规格，以提高工作效率；6、本专利技术所述电机直驱式离合器电控液压执行机构摒弃蓄能器，转而采用齿轮泵，使机构的整体尺寸减小，安装更灵活；7、本专利技术所述电机直驱式离合器电控液压执行机构中，回位弹簧和控制算法的应用，补偿了摩擦片的磨损、漏油现象和系统中控制的非线性项，使得离合器的控制更加方便。附图说明图1为本专利技术所述电机直驱式离合器电控液压执行机构的结构示意图；图2为本专利技术所述电机直驱式离合器电控液压执行机构的控制过程逻辑框图。图中：1液压缸活塞，2离合器分离轴承，3离合器膜片弹簧，4位移传感器，5液压缸，6回位弹簧，7线束，8控制器，9汽车蓄电池，10直流电机，11齿轮泵，12储油器，13开关阀，14液压油管，15支座。具体实施方式为进一步阐述本专利技术的技术方案，结合说明书附图，本专利技术的具体实施方式如下：如图1所示，本专利技术提供了电机直驱式离合器电控液压执行机构，所述执行机构由机械组件和电控组件组成。所述机械组件包括离合器分离轴承2，液压缸5，回位弹簧6，直流电机10，齿轮泵11，储油器12，开关阀13，液压油管14和支座15。所述直流电机10通过紧固螺栓固定在支座15上；所述齿轮泵11也通过紧固螺栓固定在支架上，所述齿轮泵11本文档来自技高网...

【技术保护点】
电机直驱式离合器电控液压执行机构，由机械组件和电控组件组成，其特征在于：所述机械组件由离合器分离轴承(2)、液压缸(5)、回位弹簧(6)、直流电机(10)、齿轮泵(11)、储油器(12)以及开关阀(13)组成；所述液压缸(5)为双活塞杆液压缸；所述离合器分离轴承(2)安装在液压缸(5)左侧腔体内的活塞杆上，所述回位弹簧(6)安装在液压缸(5)右侧腔体内的活塞杆上，在回位弹簧(6)和离合器膜片弹簧(3)的共同作用下，离合器分离轴承(2)两端分别与离合器膜片弹簧(3)的分离指以及液压缸活塞(1)的端面紧密贴合。所述直流电机(10)与齿轮泵(11)同轴连接，齿轮泵(11)的进油口与储油器(12)油管连接，齿轮泵(11)的出油口与所述开关阀(13)的入口油管；所述开关阀(13)的出口与液压缸(5)的右侧腔体油管连接；所述电控组件由控制器(8)和传感器组件组成；所述控制器(8)由单片机、CAN收发器、电机驱动模块、传感器接口和电源处理模块组成；所述控制器(8)的控制端与开关阀(13)信号连接；所述电机驱动模块与直流电机(10)信号连接；所述电源处理模块与汽车蓄电池(9)电路连接；所述单片机分别与控制器(8)中的CAN收发器、电机驱动模块、传感器接口和电源处理模块信号连接；所述单片机内烧录电机控制程序。...

【技术特征摘要】
1.电机直驱式离合器电控液压执行机构，由机械组件和电控组件组成，其特征在于：所述机械组件由离合器分离轴承(2)、液压缸(5)、回位弹簧(6)、直流电机(10)、齿轮泵(11)、储油器(12)以及开关阀(13)组成；所述液压缸(5)为双活塞杆液压缸；所述离合器分离轴承(2)安装在液压缸(5)左侧腔体内的活塞杆上，所述回位弹簧(6)安装在液压缸(5)右侧腔体内的活塞杆上，在回位弹簧(6)和离合器膜片弹簧(3)的共同作用下，离合器分离轴承(2)两端分别与离合器膜片弹簧(3)的分离指以及液压缸活塞(1)的端面紧密贴合。所述直流电机(10)与齿轮泵(11)同轴连接，齿轮泵(11)的进油口与储油器(12)油管连接，齿轮泵(11)的出油口与所述开关阀(13)的入口油管；所述开关阀(13)的出口与液压缸(5)的右侧腔体油管连接；所述电控组件由控制器(8)和传感器组件组成；所述控制器(8)由单片机、CAN收发器、电机驱动模块、传感器接口和电源处理模块组成；所述控制器(8)的控制端与开关阀(13)信号连接；所述电机驱动模块与直流电机(10)信号连接；所述电源处理模块与汽车蓄电池(9)电路连接；所述单片机分别与控制器(8)中的CAN收发器、电机驱动模块、传感器接口和电源处理模块信号连接；所述单片机内烧录电机控制程序。2.如权利要求1所述电机直驱式离合器电控液压执行机构，其特征在于：所述传感器组件中包括位移传感器(4)，所述位移传感器(4)安装在液压缸活塞(1)上，且位移传感器(4)的信号输出端通过线束(7)与控制器(8)的传感器接口相连，位移传感器(4)通过直接测量液压缸活塞(1)的位移来间接测量离合器的位移，并将所测得的位移信号从传感器接口传输至控制器(8)中。3.如权利要求2所述电机直驱式离合器电控液压执行机构，其特征在于：在所述位移传感器(4)信号传输端的下游安装有滤波器，检测到的位移信号经滤波器处理后输送给控制器(8)。4.如权利要求1所述电机直驱式离合器电控液压执行机构，其特征在于：所述单片机内烧录的电机控制程序由前馈控制和反馈控制组成，所述前馈控制利用微分平坦构成非线性控制器，并根据直流电...

【专利技术属性】
技术研发人员：高炳钊，李鑫，张超，陈虹，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22