CN103192823B - 混合动力系统中电机助力与换挡协调控制的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种混合动力系统中电机助力与换档协调控制的方法，包括：确定所述混合动力系统处于电机助力模式；判定换档动作是否正在进行；以及根据判定结果来对混合动力系统中电机提供的助力转矩进行调整。根据本申请的另一个方面，还提供了一种混合动力系统中电机助力与换档协调控制的方法，包括：确定所述混合动力系统尚未处于电机助力模式；判定换档动作是否正在进行；以及根据判定结果来决定混合动力系统的工作模式。在本申请的又一个方面，提供了混合动力系统中电机助力与换档协调控制的装置。

Description

混合动力系统中电机助力与换挡协调控制的方法和装置

技术领域

本申请涉及混合动力系统控制相关技术领域，具体来说，涉及混合动力系统中电机助力与换挡协调控制的方法和装置。

背景技术

车辆在给人们带来便利的同时，也带来了“能源消耗，环境污染”两大问题。为此各大车辆厂商分别推出了节能和环保的发动机联合电机的混合动力车型。混合动力就是指汽车使用汽油驱动和电力驱动两种驱动方式。其优点在于车辆启动停止时，只靠电机带动，不达到一定速度，发动机就不工作。因此，发动机一直保持在最佳工况状态。

混合动力汽车的发动机使用燃油，在起步、加速时，由于有电动马达的辅助，可以降低油耗。简单地说，就是与同样大小的汽车相比，混合动力汽车的燃油费用更低。而且，辅助发动机的电动马达可以在启动的瞬间产生强大的动力，因此，在汽车实现较高水平的燃油经济性的同时，驾驶者还可以享受更强劲的起步、加速。

为了向驾驶者提供更为简易的操控性，如今很多混合动力系统都采用了自动变速器。自动变速器能根据汽车速度、发动机转速、动力负荷等因素自动进行升降挡位，而不需由驾驶者操作离合器换挡，使用很方便。这种使用的便利性在交通比较拥挤的城区马路行驶时尤为明显。

混合动力汽车可以具有多种工作模式，例如电机助力模式、纯发动机模式、纯电机模式等。在这里，电机助力是指车辆在加速或需要大功率输出时，电机会配合发动机一起工作来驱动车辆，从而实现节省燃油。

但是，对于使用自动变速器、有电机助力模式的混合动力汽车，没有考虑其电机助力与换挡之间的协调性，使得在换挡过程中可能出现转矩突变等问题。转矩突变会导致换挡不顺，降低驾驶体验的舒适性，并且当车速处于设定临界切换值附近时，助力转矩的突变还可能给驾驶者带来潜在的安全隐患。

发明内容

本申请的目的之一在于提供一种改进的混合动力系统中电机助力与换挡协调控制的方法和装置。

根据本申请的一个方面，提供了一种混合动力系统中电机助力与换挡协调控制的方法，包括：确定所述混合动力系统处于电机助力模式；判定换挡动作是否正在进行；以及根据判定结果来对混合动力系统中电机提供的助力转矩进行调整。

在上述电机助力与换挡协调控制的方法中，根据判定结果来对混合动力系统中电机提供的助力转矩进行调整的步骤包括：如果换挡动作正在进行，则根据助力转矩是否达到换挡目标值而保持换挡目标值或降低助力转矩；以及如果换挡动作没有进行，则根据助力转矩是否达到稳态目标值而保持稳态目标值或增加助力转矩。

在上述电机助力与换挡协调控制的方法中，在换挡动作正在进行的情况下：当助力转矩达到换挡目标值时，将助力转矩保持为换挡目标值；而当助力转矩未达到换挡目标值时，降低助力转矩。

在上述电机助力与换挡协调控制的方法中，在换挡动作没有进行的情况下：当助力转矩达到稳态目标值时，将助力转矩保持为稳态目标值；而当助力转矩未达到稳态目标值时，增加助力转矩。

在上述电机助力与换挡协调控制的方法中，由自动变速器进行换挡操作，所述自动变速器是液力变矩器－行星齿轮式自动变速器、液力变矩器－速比连续可调钢带式自动变速器以及双离合器式机械自动变速器中的任一种。

根据本申请的另一个方面，提供了一种混合动力系统中电机助力与换挡协调控制的方法，包括：确定所述混合动力系统尚未处于电机助力模式；判定第一换挡动作是否正在进行；以及根据判定结果来决定混合动力系统的工作模式。

在上述电机助力与换挡协调控制的方法中，根据判定结果来决定混合动力系统的工作模式的步骤包括：如果第一换挡动作正在进行，则保持原有工作模式；以及如果第一换挡动作没有进行，则根据车辆的行车状况来决定是否进入或延时进入电机助力模式。

在上述电机助力与换挡协调控制的方法中，由自动变速器进行第一换挡动作，所述自动变速器是液力变矩器－行星齿轮式自动变速器、液力变矩器－速比连续可调钢带式自动变速器以及双离合器式机械自动变速器中的任一种。

在上述电机助力与换挡协调控制的方法中，根据车辆的行车状况来决定是否进入或延时进入电机助力模式包括：确定未发生从泊车挡或空挡至前进挡的第二换挡动作；判定是否满足进入电机助力模式的条件；如果满足，则进入电机助力模式，而如果不满足，则进入其它相应工作模式。

在上述电机助力与换挡协调控制的方法，其中，根据车辆的行车状况来决定是否进入或延时进入电机助力模式包括：确定发生从泊车挡或空挡至前进挡的第二换挡动作；延时判定是否满足进入电机助力模式的条件；如果满足，则进入电机助力模式，而如果不满足，则进入其它相应工作模式。

根据本申请的又一个方面，提供了一种混合动力系统中电机助力与换挡协调控制的装置，包括：确定部件，用于确定所述混合动力系统处于电机助力模式；判定部件，用于判定换挡动作是否正在进行；以及调整部件，用于根据判定结果来对混合动力系统中电机提供的助力转矩进行调整。

在上述电机助力与换挡协调控制的装置中，所述调整部件包括：用于在换挡动作正在进行时根据助力转矩是否达到换挡目标值而保持换挡目标值或降低助力转矩的部件；以及用于在换挡动作没有进行时根据助力转矩是否达到稳态目标值而保持稳态目标值或增加助力转矩的部件。

根据本申请的又一个方面，提供了一种混合动力系统中电机助力与换挡协调控制的装置，包括：确定部件，用于确定所述混合动力系统尚未处于电机助力模式；判定部件，用于判定第一换挡动作是否正在进行；以及决定部件，用于根据判定结果来决定混合动力系统的工作模式。

在上述电机助力与换挡协调控制的装置中，所述决定部件包括：用于在第一换挡动作正在进行时保持原有工作模式的部件；以及用于在第一换挡动作没有进行时根据车辆的行车状况来决定是否进入或延时进入电机助力模式的部件。其中，可由判定部件根据自动变速器的“换挡进行中”标志位来判定第一换挡动作是否正在进行。

与现有技术相比，本申请至少具有如下优点：第一，本申请的电机助力与换挡协调控制方法与装置充分考虑了电机助力与换挡过程的协调控制，避免了在换挡过程中发生转矩突变，降低了对驾驶者带来的潜在危险性。第二，本申请的电机助力与换挡协调控制方法与装置在换挡过程中对输出转矩进行限制，实现了动力的不中断传递，并且在换挡过程中暂时禁止电机助力或降低助力转矩有助于换挡过程的平稳进行，减少了影响油耗与排放的发动机负荷快速变化工况。

附图说明

图1是根据本申请的一个方面的电机助力与换挡协调控制的方法示意图；

图2是根据本申请的另一个方面的电机助力与换挡协调控制的方法示意图。

具体实施方式

下面介绍的是本发明的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解，并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其它实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

混合动力汽车的关键是混合动力系统，它的性能直接关系到混合动力汽车整车性能。经过十多年的发展，混合动力系统总成已从原来发动机与电机离散结构向发动机电机和变速箱一体化结构发展，即集成化混合动力总成系统。混合动力总成以动力传输路线分类，可分为串联式、并联式和混联式等三种。

串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，它们之间用串联方式组成动力单元系统，发动机驱动发电机发电，电能通过控制器输送到电池或电动机，由电动机通过变速机构驱动汽车。小负荷时由电池驱动电动机驱动车轮，大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电动机。当车辆处于启动、加速、爬坡工况时，发动机、电动机组和电池组共同向电动机提供电能；当电动车处于低速、滑行、怠速的工况时，则由电池组驱动电动机，当电池组缺电时则由发动机-发电机组向电池组充电。串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行工况。它可以将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转，通过调整电池和电动机的输出来达到调整车速的目的。它使发动机避免了怠速和低速运转的工况，从而提高了发动机的效率，减少了废气排放。但是它的缺点是能量几经转换，机械效率较低。

在并联式动力情况下，发动机和电动机共同驱动汽车。发动机与电动机分属两套系统，可以分别独立地向汽车传动系统提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。当汽车加速爬坡时，电动机和发动机能够同时向传动机构提供动力，一旦汽车车速达到巡航速度，汽车将仅仅依靠发动机维持该速度。电动机既可以作电动机又可以作发电机使用，又称为电动－发电机组。由于没有单独的发电机，发动机可以直接通过传动机构驱动车轮，这种装置更接近传统的汽车驱动系统，机械效率损耗与普通汽车差不多，得到比较广泛的应用。

混联式装置包含了串联式和并联式的特点。动力系统包括发动机、发电机和电动机，根据助力装置不同，它又分为发动机为主和电机为主两种。以发动机为主的形式中，发动机作为主动力源，电机为辅助动力源；以电机为主的形式中，发动机作为辅助动力源，电机为主动力源。

应理解，本文中提到的混合动力系统(或混合动力汽车)可以包括串联式、并联式以及混联式中的任一种。在以下实施例中，本申请以示意的方式针对使用自动变速器、有电机助力模式的混合动力系统，详细介绍了协调控制其换挡过程和电机助力模式的方法与装置。概括来说，电机助力模式与换挡过程的协调可能存在以下几种情况：A)换挡过程中混合动力系统已处于电机助力模式，此时降低助力转矩可以实现平顺换挡；B)换挡开始时混合动力系统尚未进入电机助力模式，在换挡过程中判定满足电机助力模式进入条件而根据不同的换挡类型延缓或禁止进入电机助力模式。

还应理解，在本申请的实施例中，自动变速器可包括但不限于：液力变矩器－行星齿轮式自动变速器、液力变矩器－速比连续可调钢带式自动变速器以及双离合器式机械自动变速器。此类变速器在换挡(速比变化)过程中可实现部分动力的不间断传递。并且，由于混合动力系统中电机的转矩响应快于发动机，在换挡过程中暂时禁止电机助力或降低助力转矩有助于换挡过程的平稳进行，并减少了影响油耗与排放的发动机负荷快速变化工况。

图1是根据本申请的一个方面的电机助力与换挡协调控制的方法示意图。在步骤110中，确定混合动力系统是否已处于电机助力模式。如果确定混合动力系统尚未处于电机助力模式，在步骤120中，混合动力系统可采用其它模式对应策略。而如果确定混合动力系统已处于电机助力模式时，则进一步通过变速箱控制器发出的“换挡进行中”标识位来判定自动变速器是否处于换挡状态下，如步骤130所示。

若自动变速器并未处于换挡状态下，则在步骤140中，判定助力转矩是否达到稳态目标值(正常状态下控制策略的需求值)。如果助力转矩达到稳态目标值，则在步骤150中，将助力转矩保持为稳态目标值。如果助力转矩未达到稳态目标值，则在步骤160，根据设定的转矩变化率将电机助力转矩增加至稳态目标值。其中，转矩变化率为可标定量，以便防止转矩突变而造成冲击。在完成步骤150或160之后，方法回到步骤130，继续判定自动变速器是否处于换挡状态下。

若自动变速器已处于换挡状态下，则在步骤170中，判定助力转矩是否达到换挡目标值。如果助力转矩达到换挡目标值，则在步骤180中，将助力转矩保持为换挡目标值。如果助力转矩尚未达到换挡目标值，则在步骤190，根据已设定的转矩变化率和换挡时的转矩目标值来降低助力转矩。其中，变化率的设定应保证转矩平稳过渡。换挡时，转矩目标值的设定应保证不干扰正常的换挡过程。在完成步骤180或190之后，方法回到步骤130，继续判定自动变速器是否处于换挡状态下。

图2是根据本申请的另一个方面的电机助力与换挡协调控制的方法示意图。在确定混合动力系统尚未处于电机助力模式的情况下，在步骤210中，根据变速箱控制器发出的“换挡进行中”标识位判定是否已进入自动换挡的状态。如果已进入自动换挡状态，则在步骤220中，保持上一混动模式，而不进入电机助力模式。在完成步骤220后，方法回到步骤210，继续判定变速箱是否已进入自动换挡的状态。

如果未进入自动换挡状态，则在步骤230中继续判定是否刚刚发生驾驶员挡位切换，例如从泊车挡或空挡至前进挡的切换(P/N-D)。如果否，则接着如步骤260所示，判定是混合动力系统是否满足助力模式条件。在这里，进入助力模式的条件可包括：驾驶者转矩需求高(加速踏板开度大于一定阈值)，电池荷电状态(SOC)高于一定阈值，电机最大驱动转矩高于一定阈值，以及自动踏板未被踩下。

而如果驾驶者将换挡杆从P/N位置切换到D，则必需经过一定延时才能开始电机助力模式。如步骤240所示，在进入D挡位置后开始计时。接着，在步骤250，判断是否已经满足延时条件。在一个具体实现中，延时条件是指变速箱由空挡/倒挡挂入1挡所需的时间，可根据具体变速箱的选型而有所不同。

在步骤260中，如果判定混合动力系统已满足进入助力模式的条件，则在步骤270，决定该混合动力系统进入助力模式。而如果判定结果不满足时，则如步骤280所示，混合动力系统进入其它相应的混动模式。在完成步骤270和280之后，方法回到210，继续判定变速箱是否已进入自动换挡的状态。

以上例子主要说明了本申请的电机助力与换挡协调控制的方法。尽管只对其中一些具体实施例进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。另外，本领域技术人员还应理解，以上方法可以采用硬件、软件、硬件和软件结合等方式来实现。

例如，根据本申请的一个方面，一种混合动力系统中电机助力与换挡协调控制的装置可包括：确定部件，用于确定所述混合动力系统处于电机助力模式；判定部件，用于判定换挡动作是否正在进行；以及调整部件，用于根据判定结果来对混合动力系统中电机提供的助力转矩进行调整。其中，所述调整部件可包括：用于在换挡动作正在进行时根据助力转矩是否达到换挡目标值而保持换挡目标值或降低助力转矩的部件；以及用于在换挡动作没有进行时根据助力转矩是否达到稳态目标值而保持稳态目标值或增加助力转矩的部件。

根据本申请的另一方面，一种混合动力系统中电机助力与换挡协调控制的装置可包括：确定部件，用于确定所述混合动力系统尚未处于电机助力模式；判定部件，用于判定换挡动作是否正在进行；以及决定部件，用于根据判定结果来决定混合动力系统的工作模式。其中，所述决定部件可包括：用于在换挡动作正在进行时保持原有工作模式的部件；以及用于在换挡动作没有进行时根据车辆的行车状况来决定是否进入或延时进入电机助力模式的部件。

以上所展示的例子与实施方式应被视为示意性的而非限制性的。在不脱离权利要求所定义的精神及范围的情况下，本申请可能涵盖各种的修改与替换。

综上所述，本申请的电机助力与换挡协调控制方法与装置充分考虑了电机助力与换挡过程的协调控制，避免了在换挡过程中发生转矩突变，降低了对驾驶者带来的潜在危险性。本申请的电机助力与换挡协调控制方法与装置还在换挡过程中对输出转矩进行限制，实现了动力的不中断传递，并且在换挡过程中暂时禁止电机助力或降低助力转矩有助于换挡过程的平稳进行，减少了影响油耗与排放的发动机负荷快速变化工况。

Claims (9)

1.一种混合动力系统中电机助力与换挡协调控制的方法，包括：

确定所述混合动力系统处于电机助力模式；

判定换挡动作是否正在进行；以及

根据判定结果来对混合动力系统中电机提供的助力转矩进行调整；

其中根据判定结果来对混合动力系统中电机提供的助力转矩进行调整包括：

如果换挡动作正在进行，则根据助力转矩是否达到换挡目标值而保持换挡目标值或降低助力转矩；以及

如果换挡动作没有进行，则根据助力转矩是否达到稳态目标值而保持稳态目标值或增加助力转矩。

2.如权利要求1所述的电机助力与换挡协调控制的方法，其中，由自动变速器进行换挡操作，所述自动变速器是液力变矩器－行星齿轮式自动变速器、液力变矩器－速比连续可调钢带式自动变速器以及双离合器式机械自动变速器中的任一种。

3.一种混合动力系统中电机助力与换挡协调控制的方法，包括：

确定所述混合动力系统尚未处于电机助力模式；

判定第一换挡动作是否正在进行；以及

根据判定结果来决定混合动力系统的工作模式；

其中，根据判定结果来决定混合动力系统的工作模式的步骤包括：

如果第一换挡动作正在进行，则保持原有工作模式；以及

如果第一换挡动作没有进行，则根据车辆的行车状况来决定是否进入或延时进入电机助力模式。

4.如权利要求3所述的电机助力与换挡协调控制的方法，其中，由自动变速器进行第一换挡动作，所述自动变速器是液力变矩器－行星齿轮式自动变速器、液力变矩器－速比连续可调钢带式自动变速器以及双离合器式机械自动变速器中的任一种。

5.如权利要求4所述的电机助力与换挡协调控制的方法，其中，根据车辆的行车状况来决定是否进入或延时进入电机助力模式包括：

确定未发生从泊车挡或空挡至前进挡的第二换挡动作；

判定是否满足进入电机助力模式的条件；

如果满足，则进入电机助力模式，而如果不满足，则进入其它相应工作模式。

6.如权利要求4所述的电机助力与换挡协调控制的方法，其中，根据车辆的行车状况来决定是否进入或延时进入电机助力模式包括：

确定发生从泊车挡或空挡至前进挡的第二换挡动作；

延时判定是否满足进入电机助力模式的条件；

如果满足，则进入电机助力模式，而如果不满足，则进入其它相应工作模式。

7.一种混合动力系统中电机助力与换挡协调控制的装置，包括：

确定部件，用于确定所述混合动力系统处于电机助力模式；

判定部件，用于判定换挡动作是否正在进行；以及

调整部件，用于根据判定结果来对混合动力系统中电机提供的助力转矩进行调整；

其中，所述调整部件包括：

用于在换挡动作正在进行时根据助力转矩是否达到换挡目标值而保持换挡目标值或降低助力转矩的部件；以及

用于在换挡动作没有进行时根据助力转矩是否达到稳态目标值而保持稳态目标值或增加助力转矩的部件。

8.一种混合动力系统中电机助力与换挡协调控制的装置，包括：

确定部件，用于确定所述混合动力系统尚未处于电机助力模式；

判定部件，用于判定第一换挡动作是否正在进行；以及

决定部件，用于根据判定结果来决定混合动力系统的工作模式；

其中，所述决定部件包括：

用于在第一换挡动作正在进行时保持原有工作模式的部件；以及

用于在第一换挡动作没有进行时根据车辆的行车状况来决定是否进入或延时进入电机助力模式的部件。

9.如权利要求8所述的电机助力与换挡协调控制的装置，其中，所述判定部件根据自动变速器的“换挡进行中”标志位来判定第一换挡动作是否正在进行，所述自动变速器是液力变矩器－行星齿轮式自动变速器、液力变矩器－速比连续可调钢带式自动变速器以及双离合器式机械自动变速器中的任一种。