CN103963778B - 混合动力车换挡助力的控制方法及相应的混合动力车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混合动力车换挡助力的控制方法及相应的混合动力车，该方法包括步骤：根据车辆实际行驶工况确定换挡前一刻的前轴扭矩；确定助力电机能够提供的助力扭矩；根据前轴扭矩和助力扭矩，确定换挡过程中助力电机的助力水平；根据助力电机的助力水平，调用预先标定的不同助力水平等级下不同换挡工况的降扭或升扭斜率的扭矩控制图，确定换挡过程中的降扭或升扭斜率；根据所确定的降扭或升扭斜率进行换挡扭矩控制。本发明弥补了AMT变速系统换挡过程动力中断的不足，大大提高了车辆换挡过程的平顺性和舒适性，改善了车辆的驾驶性能。

Description

混合动力车换挡助力的控制方法及相应的混合动力车

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种混合动力车换挡助力的控制方法及相应的混合动力车。

背景技术

在开发混合动力车的过程中，各大汽车公司根据市场定位、技术路线等的不同，推出了很多种不同的混合动力构型，其中E4WD混动车是近年来比较新的一种。

图1是一种能提供AMT(电控机械式自动变速器)换挡转矩补偿的驱动系统(E4WD)的工作原理示意图。在起动机/发电机一体化混合动力车(Integrate starter/generator混合动力车，以下简称ISG混动车)的基础上，E4WD混动车加入了一个后轴电机(Electric Rear Axle Drive Motor，或称ERAD电机)，该电机通过减速齿轮与后轴相连，图中MCU为电机控制器(Motor Control Unit)。对于这种四驱的混合动力车，选取合适的变速装置对混合动力车的成本及油耗影响极大。AMT(电控机械式自动变速器)由于结构简单、成本较低、燃油经济性好受到了大家的一致青睐，因此非常适宜应用到四驱混合动力车型上。它是在原有机械变速器基本结构不变的情况下，通过加装微机(TCU，Transmission Control Unit变速器控制器)控制的自动操纵机构(kits)，取代原来由驾驶员人工完成的离合器分离与接合、换挡手柄的摘挡与挂挡以及变更发动机的油门开度的同步调节等操作，最终实现换挡过程的操纵自动化。AMT由于原有的机械传动结构基本不变，所以具有传动效率高、结构紧凑及工作可靠等优点，因而能给混合动力车带来低成本、低油耗的优势，大大提高混合动力车的商品性。后轴电机一个很重要的应用，就是在换挡过程中提供助力，改善AMT换挡存在动力中断的不足。但是四驱混动车辆的工况复杂，由于缺少一个好的控制方法，动力补偿的结果并不尽如人意，换挡助力的控制成为该车型提高商品竞争力的一大瓶颈。

AMT变速系统的经济性及动力性被广泛认可，针对传统车的AMT换挡控制方法，也已经比较成熟，但是换挡过程的动力中断一直是AMT的缺陷。为做进一步改善，很多人在这方面都做了努力，如给车辆增加动力补偿装置、增加助力电机等，但相关的控制方法还有待完善。

目前，针对四驱混合动力车换挡助力的实现，还缺少一种有效的控制方法。已有的控制方法主要存在以下一些不足：

1、只关注换挡过程的同步阶段(调速阶段)，没有考虑到扭矩补偿的效果与扭矩的增减斜率密切相关。换挡过程大致可以分为三个阶段：降扭阶段、调速阶段、升扭阶段，实现换挡四驱混动车换挡助力控制时，除了利用ISG(前轴电机)协助调速，减少调速阶段的时间外，还要重点关注降扭阶段和升扭阶段的扭矩控制，关注扭矩变化率对整车驾驶性能的影响。

2、没有考虑整车工况对换挡助力控制策略的影响。整车电池电量(SOC)、电机转速以及电机的温度都会对电机的最大驱动能力有影响。而后轴电机的实际驱动能力又决定了换挡其换挡过程中能够提供的扭矩大小，我们称之为助力水平。若要前轴扭矩与不同的后轴电机助力实现完美叠加，则需要前轴扭矩的控制(升扭、降扭的控制)根据后轴电机的助力水平做出相应调整。

发明内容

本发明的特征和优点在下文的描述中部分地陈述，或者可从该描述显而易见，或者可通过实践本发明而学习。

为克服现有技术的问题，本发明提供一种混合动力车换挡助力的控制方法及相应的混合动力车，弥补AMT变速系统换挡过程动力中断的不足，大大提高车辆换挡过程的平顺性和舒适性，改善车辆的驾驶性能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种混合动力车换挡助力的控制方法，包括：

步骤S1、根据车辆实际行驶工况确定换档前一刻的前轴扭矩；

步骤S2、确定助力电机能够提供的助力扭矩；

步骤S3、根据前轴扭矩和助力扭矩，确定换挡过程中助力电机的助力水平；

步骤S4、根据助力电机的助力水平，调用预先标定的不同助力水平等级下不同换挡工况的降扭或升扭斜率的扭矩控制图，确定换挡过程中的降扭或升扭斜率；

步骤S5、根据所确定的降扭或升扭斜率进行换挡扭矩控制。

根据本发明的一个实施例，混合动力车为四驱混合动力车，助力电机为后轴电机。

根据本发明的一个实施例，在步骤S1中，所述前轴扭矩具体是指前轴轮边扭矩，根据换挡前一刻发动机、前轴电机反馈回来的发动机当前扭矩T_eng、前轴电机当前扭矩T_ISG，确定前轴的实际输出扭矩T_frt，T_frt＝T_eng+T_ISG；从而确定所述前轴轮边扭矩T_{whe_frt}，T_{whe_frt}＝T_frt·r_frt，其中r_frt为前轴总速比。

根据本发明的一个实施例，在步骤S2中，所述助力扭矩具体是指轮边助力扭矩，根据当前的车速、整车的电池电量及后轴电机温度，确定此时后轴电机能够提供的最大轮边扭矩T_{whe_eradmax}及后轴电机当前提供的轮边扭矩T_{whe_erad}，从而确定后轴电机能够提供的所述轮边助力扭矩T_{whe_erad-ass}＝T_{whe_eradmax}-T_{whe_erad}。

根据本发明的一个实施例，根据当前后轴电机转速通过后轴电机的外特性图查到后轴电机的最大扭矩T_eradmax，从而计算出后轴电机能够提供的最大轮边扭矩T_{whe_eradmax}＝T_eradmax·η_soc·η_Temp·r_erad，式中r_erad为后轴电机主减速比，η_soc和η_Temp分别为电池电量和后轴电机温度对后轴电机最大扭矩的影响因子，正常情况下，这两个因子的值都为1；但在电池电量低于某一电池电量阈值时，η_soc的值小于1，并随电池电量降低继续减小；当后轴电机温度高于某一温度阈值时，η_Temp的值小于1，并随后轴电机温度升高而继续减小。

根据本发明的一个实施例，由后轴电机控制器将后轴电机的当前扭矩T_erad通过控制器局域网络总线反馈给整车控制器，整车控制器根据后轴电机的当前扭矩T_erad计算出后轴电机当前提供的轮边扭矩T_{whe_erad}＝T_erad·r_erad，其中r_erad为后轴电机主减速比。

根据本发明的一个实施例，在步骤S3中，根据下列公式确定换挡过程中后轴电机的助力水平：

助力水平 $\mathrm{\α}=\frac{T_{\mathrm{whe}\_\mathrm{erad}-\mathrm{ass}}}{T_{\mathrm{whe}\_\mathrm{frt}}}.$

根据本发明的一个实施例，在步骤S4中，助力水平等级包括在0至100％之间分布的多个助力水平等级。优选地，在步骤S4中，助力水平等级至少包括5个等级：

助力水平等级 ${\mathrm{Level}}_{\mathrm{\α}}=\left\{\begin{array}{c}100\%(\mathrm{\α}\≥100\%)\\ 70\%(100\%>\mathrm{\α}\≥70\%)\\ 40\%(70\%>\mathrm{\α}\≥40\%)\\ 10\%(40>\mathrm{\α}\≥10\%)\\ 0(10\%>\mathrm{\α}\≥0)\end{array}\right.$

其中，α为助力水平；

所述方法还包括：根据助力水平等级预先标定不同油门和发动机转速下的降扭、升扭斜率的扭矩控制图。

根据本发明的另一个方面，提供一种混合动力车，包括整车控制器、变速器控制器、助力电机及助力电机控制器，整车控制器分别与变速器控制器和助力电机控制器信号连接，整车控制器包括：

前轴轮边扭矩计算模块，用于根据车辆实际行驶工况计算前轴扭矩；

助力扭矩确定模块，用于确定助力电机能够提供的助力扭矩；

助力水平确定模块，用于根据前轴扭矩和助力扭矩，确定换挡过程中助力电机的助力水平；

变速器控制器包括：

存储模块，用于存储不同助力水平等级下不同换挡工况的降扭、升扭斜率的扭矩控制图；

降扭、升扭斜率确定模块，用于根据整车控制器确定的助力水平，调用存储模块中存储的不同助力水平等级下不同换挡工况的降扭或升扭斜率的扭矩控制图，确定换挡过程中的降扭或升扭斜率；

换挡扭矩控制模块，用于根据所确定的降扭或升扭斜率对变速器进行换挡扭矩控制。

根据本发明的一个实施例，混合动力车为四驱混合动力车，助力电机为后轴电机。

本发明提出一种换挡助力的控制方法，适用于混合动力车型，例如四驱混合动力车型。利用前轴的扭矩需求，结合发动机转速，可以用一张二维的MAP图表示不同工况下，随着车速变化前轴动力输出到车轮的扭矩变化，并根据后轴电机的扭矩能力对这些工况区域进行划分，从而确定后轴电机在不同工况下能够实现的动力补偿能力；然后根据换挡过程中后轴电机不同的动力补偿能力，制定不同的换挡扭矩控制MAP，从而弥补AMT变速系统换挡过程动力中断的不足，大大提高车辆换挡过程的平顺性和舒适性，改善车辆的驾驶性能。

通过阅读说明书，本领域普通技术人员将更好地了解这些技术方案的特征和内容。

附图说明

下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：

图1为现有技术一种提供AMT换挡转矩补偿的驱动系统(E4WD)的工作原理示意图；

图2为换挡过程离合器输入端转矩变化示意图；

图3为换挡过程中转矩补偿示意图；

图4为换挡信号流程示意图；

图5为降扭、升扭控制斜率示意图；

图6为本发明实施例的后轴电机助力水平示意图；

图7为ERAD电机(后轴电机)外特性图；

图8为本发明实施例的换挡助力控制方法流程图；

图9为本发明实施例根据助力水平调用扭矩控制图的流程示意图；

图10为本发明混合动力车模块结构示意图。

具体实施方式

为了改善AMT换挡过程存在动力中断的缺陷，本发明提出了一种可用于实现换挡助力的控制方法，下面以E4WD混动车型构造为例进行说明。

图2为换挡过程离合器输入端转矩变化示意图。一般来说，AMT自动变速器换挡过程可简化成三个阶段，第一阶段(phase1)为离合器开始断开到离合器完全断开，第二阶段(phase2)为换挡和转速同步，第三阶段(phase3)为离合器开始结合到完全结合。

第一阶段从换挡声明(TCU会发一个换挡标志信号到CAN上，该信号为非0时表示在进行换挡；信号为0时表示没进行换挡)开始，变速器给出降转矩指令，让离合器输入端降转矩，对于传统车而言，即让发动机降转矩，对于E4WD车型而言，让发动机和起动机/发电机一体化电机的总输出转矩降低，此阶段转矩降低率由变速器控制器的标定确定。

第二阶段从离合器完全断开起，此阶段完成挡位切换，并通过转速调节，使离合器两端的转速达到同步。

第三阶段离合器结合，通过转矩控制，使得离合器输入端转矩逐渐上升，此阶段转矩上升率也由变速器控制器的标定确定。

从以上过程看出，当AMT自动变速器换挡时，动力存在中断，势必会影响驾驶员的驾驶感觉，尤其是在上坡情况下，此时车速较低但是转矩需求较大，这种动力中断对驾驶员的驾驶感觉影响很大。

通过在整车控制算法中添加换挡助力模块(集成在整车控制器的控制软件模块)，整车控制器在离合器输入转矩的降低阶段，给后轴电机控制器发出转矩指令，使得整车的实际转矩降低和中断得以缓解，如图3所示。通过合理标定转矩补偿的大小，可以实现平稳换挡，获取更好的驾驶性能。

换挡过程中的扭矩控制由TCU(Transmission Control Unit变速器控制器)接管，TCU会将前轴的扭矩需求发给HCU(Hybrid Control Unit混合动力整车控制器，即整车控制器)，HCU将前轴扭矩需求合理分配给发动机和ISG(前轴电机)。后轴电机根据前轴扭矩和驾驶员需求扭矩的大小适当提供助力。图4为换挡信号流程图，TCU负责换挡过程的扭矩控制和换挡过程的执行，HCU是整车控制器，负责正常的动力分配和协调。

但是在后轴电机提供助力后，换挡过程中的整车扭矩变化情况会与无助力时不同。换挡过程中，扭矩的变化斜率直接影响到整车的加速度变化大小，从而影响到整车的平顺性和舒适性。换挡过程中，TCU会根据离合器的扭矩和转速来确定降扭和升扭的斜率，从而保证换挡过程整车的平顺性和舒适性。在没有后轴电机助力的情况下，前轴的动力输出是整车的唯一动力源，前轴扭矩的变化斜率就等同于整车扭矩的变化斜率，这种情况下，TCU通过各种工况下的标定，制订了最优的降扭、升扭的MAP(图)。但是后轴电机参与助力后，本来标定好的最优的降扭、升扭的斜率则会受到后轴电机助力的影响，对于整车扭矩的变化而言，原本的最优斜率可能已经不再是最优方案，从而影响到整车的驾驶性。

如图5所示，在无助力情况下，斜率1(Rate 1)是TCU经过标定后的最优的降扭、升扭斜率；但在后轴电机参与助力后，斜率1只是前轴扭矩的变化斜率，对于整车而言，由于叠加了后轴电机的助力，整车的扭矩变化斜率有可能变成了斜率2(Rate 2)，而斜率2是未经过整车标定的，其对驾驶性的影响有待优化。而扭矩的控制又存在一定的延时和误差，整车扭矩的变化也有可能演变成曲线1(Curve 1)等未知的变化情况，而这些由于叠加了后轴电机助力而产生的扭矩变化情况，都是没有经过整车标定的，对驾驶性的影响都有待优化。因此，在后轴电机参与助力的情况下，原本TCU标定的整车最优的扭矩变化MAP已经不是该工况下的最优扭矩变化方案，而且后轴电机助力大小的不同，对整车的影响也会不同。

为了让整车在任何工况下都能保持最好的驾驶性，本实施例提出一种适用于四驱混合动力(E4WD)车实现换挡助力的控制方法，当然本发明并不限于四驱混合动力，也可以是两驱混合动力车，助力电机并不一定为后轴电机，也可以设置于前轴部位。

后轴电机参与助力后整车驾驶性没能实现最优化的主要原因是：之前按照换挡过程没有助力的情况下标定的降扭、升扭斜率不完全适用于有助力的工况；而且助力大小不同，前轴扭矩的降扭、升扭斜率也应该有所不同，才可以适应不同的助力工况，达到整车驾驶性最优的目标。

针对以上情况，提出一种基于后轴电机不同的助力水平，标定前轴不同的降扭、升扭斜率MAP，从而让整车的平顺性和舒适性达到最优。由于前轴的动力输出由发动机和ISG(前轴电机)叠加而成，将两者的扭矩叠加在一起，再对应上当前的实时转速，就可以确认前轴的工况范围，根据前轴所覆盖的所有工况范围，可以画出前轴功率输出到车轮的负荷特性图(如图6所示)，该示意图就可以表示出车辆不同车速下前轴动力输出折算到车轮的最大扭矩(Max torq)和最小扭矩(Min torq)。根据后轴电机当前的实际扭矩能力，可以计算出前轴不同工作区域的后轴电机助力水平，根据后轴电机不同的助力水平，可以将前轴的工作区域划分为几个区间(如图6)，从而反映出不同工况下，后轴电机的助力水平。例如在助力水平为100％的区域，表示换挡过程中，后轴电机可以完全补偿前轴的动力损失，消除动力中断的感觉；在助力水平为70％的区域，表示换挡过程中，后轴电机可以补偿前轴70％的动力，大大缓和动力中断的感觉；在助力水平为0％的区域，表示换挡过程中，后轴电机无法提供助力。

根据后轴电机不同的助力水平，TCU可以标定不同降扭、升扭MAP来对应，从而达到整车驾驶性的最优化。考虑到后轴电机助力的水平是连续变化的(0-100％)，若每一个小变化都标定一张MAP，这样做的意义不大，而且工作量会非常大。因此，我们将后轴电机的助力水平划分为以下几个等级：

1.助力水平100％，后轴电机可以提供100％助力。

2.助力水平70％，后轴电机实际可以提供70％-100％的助力，但HCU只按70％的助力水平请求助力。

3.助力水平40％，后轴电机实际可以提供40％-70％的助力，但HCU只按40％的助力水平请求助力。

4.助力水平10％，后轴电机实际可以提供10％-40％的助力，但HCU只按10％的助力水平请求助力。

5.助力水平0％，后轴电机实际可以提供0％-10％的助力，可认为电机无法提供助力。

如图6所示，在车速较低，扭矩需求不大的工况区域，这些工况下后轴电机的扭矩能力可以100％的补偿前轴换挡过程的动力中断，于是划分这些工况区域为100％助力水平的工况区域；随着车速继续提高，扭矩需求增大，后轴电机的扭矩能力能够实现的动力补偿占前轴轮边扭矩的比例也逐渐减少，于是一次划分出70％、40％、10％助力水平的工况区域。

经过这样划分后，整车只需标定5组降扭、升扭的MAP，就可以适用于车辆所有的工况，让车辆在任何工况的扭矩控制，都使用最优的降扭、升扭斜率，让整车的驾驶性保持最优状态。

需要说明的是，上述实施例中的助力水平等级为五级，这样在进行整车标定的时候可以只标定出对应的助力水平等级下的扭矩控制图。当然，在设置助力水平等级可以定义更多级，甚至设置为连续数值，此处不做限制，可以根据整车的实际情况进行配置。

如图7所示，本实施例混合动力车换挡助力的控制方法，包括：

S1、根据车辆实际行驶工况确定换档前一刻的前轴扭矩(本实施例中采用前轴轮边扭矩)；

S2、确定助力电机能够提供的助力扭矩；

S3、根据前轴扭矩和助力扭矩，确定换挡过程中助力电机的助力水平；

S4、根据助力电机的助力水平，调用预先标定的不同助力水平等级下不同换挡工况的降扭或升扭斜率的扭矩控制图，确定换挡过程中的降扭或升扭斜率；

S5、根据所确定的降扭或升扭斜率进行换挡扭矩控制。

本实施例中，混合动力车为四驱混合动力车，助力电机为后轴电机。在步骤S1中，根据换挡前一刻发动机、前轴电机反馈回来的发动机当前扭矩T_eng、前轴电机当前扭矩T_ISG，确定前轴的实际输出扭矩T_frt，T_frt＝T_eng+T_ISG；从而确定前轴轮边扭矩T_{whe_frt}，T_{whe_frt}＝T_frt·r_frt，其中r_frt为前轴总速比。

在步骤S2中，根据当前的车速、整车的电池电量及后轴电机温度、电机功率等因素，确定此时后轴电机能够提供的最大轮边扭矩T_{whe_eradmax}及后轴电机当前提供的轮边扭矩T_{whe_erad}，从而确定后轴电机能够提供的轮边助力扭矩T_{whe_erad-ass}＝T_{whe_eradmax}-T_{whe_erad}，其中：

根据当前电机转速通过后轴电机(ERAD)的外特性图(如图8所示，横坐标为ERAD转速，纵坐标为ERAD最大扭矩，ERAD的外特性图为现有技术，此处不再详细描述)查到后轴电机的最大扭矩T_eradmax，从而计算出后轴电机能够提供的最大轮边扭矩T_{whe_eradmax}＝T_eradmax·η_soc·η_Temp·r_erad，式中r_erad为后轴电机主减速比，η_soc和η_Temp分别为电池电量和后轴电机温度对后轴电机最大扭矩的影响因子，正常情况下，这两个因子的值都为1；但在电池电量低于某一电池电量阈值时，η_soc的值小于1，并随电池电量降低继续减小；当后轴电机温度高于某一温度阈值时，η_Temp的值小于1，并随后轴电机温度升高而继续减小。

由后轴电机控制器将后轴电机的当前扭矩T_erad通过控制器局域网络总线反馈给整车控制器，整车控制器根据后轴电机的当前扭矩T_erad计算出后轴电机当前提供的轮边扭矩T_{whe_erad}＝T_erad·r_erad，其中r_erad为后轴电机主减速比。

在步骤S3中，根据下列公式确定换挡过程中后轴电机的助力水平：

助力水平 $\mathrm{\α}=\frac{T_{\mathrm{whe}\_\mathrm{erad}-\mathrm{ass}}}{T_{\mathrm{whe}\_\mathrm{frt}}}.$

在步骤S4中，助力水平等级包括在0至100％之间分布的多个助力水平等级，可以预先将助力水平分为0、10％、40％、70％、100％这5个等级：

助力水平等级 ${\mathrm{Level}}_{\mathrm{\α}}=\left\{\begin{array}{c}100\%(\mathrm{\α}\≥100\%)\\ 70\%(100\%>\mathrm{\α}\≥70\%)\\ 40\%(70\%>\mathrm{\α}\≥40\%)\\ 10\%(40>\mathrm{\α}\≥10\%)\\ 0(10\%>\mathrm{\α}\≥0)\end{array}\right.$

其中，α为助力水平；

根据助力水平等级预先标定不同油门和发动机转速下的降扭、升扭斜率的扭矩控制图，形成最优的扭矩控制MAP，供不同的换挡工况调用。

在换挡过程中，TCU会根据当前的油门和发动机转速进行降扭和升扭的控制。通过标定不同助力水平下的最优降扭、升扭斜率，制定不同助力水平工况下的最优扭矩控制MAP。不同的助力水平，需要标定不同的MAP；每一种助力水平需要标定一组相关的MAP来实现最优控制。

如图9所示，在开始换挡时，计算后轴电机(ERAD)的助力水平，在助力水平为100％时，使用扭矩控制MAP1，完成换挡降扭、升扭控制；在助力水平为70％时，使用扭矩控制MAP2，完成换挡降扭、升扭控制；在助力水平为40％时，使用扭矩控制MAP3，完成换挡降扭、升扭控制；在助力水平为10％时，使用扭矩控制MAP4，完成换挡降扭、升扭控制；在助力水平为0时，使用扭矩控制MAP5，完成换挡降扭、升扭控制。

表1 无助力情况下换挡降扭斜率MAP5示意表

表2 100％助力水平时换挡降扭斜率MAP1示意表

例如，在无助力情况下，为保证车辆最佳的驾驶性，TCU标定了最优的降扭斜率MAP5(如表1)，通过查表在工况50％油门、2800rpm(发动机转速)下换挡时，通过查找MAP5，调用斜率k1进行降扭控制，整车驾驶性最佳。而在100％助力水平时(如表2)，同样是在工况50％油门、2800rpm(发动机转速)下换挡，此时通过标定发现MAP1中调用斜率k2进行降扭控制，整车驾驶性最佳，故此时应调用标定好的扭矩控制MAP1中该工况下的k2进行换挡的降扭控制。

同理，其他工况点在不同助力水平下的最优降扭、升扭斜率的制定也是通过整车标定来完成，根据不同的助力水平，制定换挡过程中最优的扭矩控制MAP。

当然，本实施例的助力水平分界点70％、40％、10％，可以根据实际情况进行调节，以满足实车驾驶性的要求。同时，在本发明实施例中的助力水平等级数也可以灵活制定，例如可以在0至100％之间分布多个助力水平等级，而不限于本实施例中的五个。

本发明通过车速、油门、SOC值、电机温度等信号，由HCU计算出当前车辆前轴的扭矩及换挡过程后轴电机可以提供的动力补偿，从而计算出换挡时后轴电机的助力水平，根据换挡过程后轴电机不同的助力水平，TCU在换挡过程的降扭、升扭控制选用不同的MAP进行控制，以实现任何工况下换挡，车辆都能保持最优的驾驶性。

如图10所示，本发明同时提供一种混合动力车，包括整车控制器100、变速器控制器200、助力电机及助力电机控制器，整车控制器100分别与变速器控制器200和助力电机控制器信号连接，整车控制器100包括：

前轴扭矩计算模块101，用于根据车辆实际行驶工况，计算换档前一刻的前轴扭矩；

助力扭矩确定模块102，用于确定助力电机能够提供的助力扭矩；

助力水平确定模块103，用于根据前轴扭矩和助力扭矩，确定换挡过程中助力电机的助力水平；

变速器控制器200包括：

存储模块201，用于存储不同助力水平等级下不同换挡工况的降扭、升扭斜率的扭矩控制图；

降扭、升扭斜率确定模块202，用于根据整车控制器100确定的助力水平，调用存储模块201中存储的不同助力水平等级下不同换挡工况的降扭或升扭斜率的扭矩控制图，确定换挡过程中的降扭或升扭斜率；

换挡扭矩控制模块203，用于根据所确定的降扭或升扭斜率对变速器进行换挡扭矩控制。

本实施例中，混合动力车为四驱混合动力车，助力电机为后轴电机。其工作原理如前面方法步骤所述，这里不再重复描述。

本发明根据后轴电机(补偿电机)的助力水平进行换挡控制。换挡过程中根据不同的后轴电机助力水平，选用不同的降扭、升扭MAP进行控制，从而保证任何工况下换挡，车辆都能采用最优的扭矩控制MAP,在实现换挡助力的同时大大改善车辆的驾驶性。具体而言，本发明根据不同的换挡助力水平采用不同扭矩控制MAP有以下一些优点：

1、将换挡助力划分为几个等级，并分别按照各个助力等级制定对应的扭矩控制MAP，根据具体的助力水平标定的扭矩控制MAP能够使得车辆在该助力水平下换挡的驾驶性达到最优。

2、助力水平的计算过程中，考虑了SOC(电池电量)、电机温度、车速、油门等因素的影响，控制过程与整车的实时工况紧密相关，具有更好的自适应性，也更有利于车辆SOC(电池电量)平衡的控制。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质，可以有多种变型方案实现本发明。举例而言，作为一个实施例的部分示出或描述的特征可用于另一实施例以得到又一实施例。以上仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种混合动力车换挡助力的控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1、根据车辆实际行驶工况确定换挡前一刻的前轴扭矩；

步骤S2、确定助力电机能够提供的助力扭矩；

步骤S3、根据所述前轴扭矩和助力扭矩，确定换挡过程中助力电机的助力水平；

步骤S4、根据助力电机的助力水平，调用预先标定的不同助力水平等级下不同换挡工况的降扭或升扭斜率的扭矩控制图，确定换挡过程中的降扭或升扭斜率；

步骤S5、根据所确定的降扭或升扭斜率进行换挡扭矩控制。

2.根据权利要求1所述的混合动力车换挡助力的控制方法，其特征在于，所述混合动力车为四驱混合动力车，所述助力电机为后轴电机。

3.根据权利要求2所述的混合动力车换挡助力的控制方法，其特征在于，

在所述步骤S1中，所述前轴扭矩具体是指前轴轮边扭矩，根据换挡前一刻发动机、前轴电机反馈回来的发动机当前扭矩T_eng、前轴电机当前扭矩T_ISG，确定前轴的实际输出扭矩T_frt，T_frt＝T_eng+T_ISG；从而确定所述前轴轮边扭矩T_{whe_frt}，T_{whe_frt}＝T_frt·r_frt，其中r_frt为前轴总速比；

在所述步骤S2中，所述助力扭矩具体是指轮边助力扭矩，根据当前的车速、整车的电池电量及后轴电机温度，确定此时后轴电机能够提供的最大轮边扭矩T_{whe_eradmax}及后轴电机当前提供的轮边扭矩T_{whe_erad}，从而确定后轴电机能够提供的所述轮边助力扭矩T_{whe_erad-ass}＝T_{whe_eradmax}-T_{whe_erad}。

4.根据权利要求3所述的混合动力车换挡助力的控制方法，其特征在于，根据当前后轴电机转速通过后轴电机的外特性图查到后轴电机的最大扭矩T_eradmax，从而计算出后轴电机能够提供的最大轮边扭矩T_{whe_eradmax}＝T_eradmax·η_soc·η_Temp·r_erad，式中r_erad为后轴电机主减速比，η_soc和η_Temp分别为电池电量和后轴电机温度对后轴电机最大扭矩的影响因子。

5.根据权利要求3所述的混合动力车换挡助力的控制方法，其特征在于，由后轴电机控制器将后轴电机的当前扭矩T_erad通过控制器局域网络总线反馈给整车控制器，整车控制器根据后轴电机的当前扭矩T_erad计算出后轴电机当前提供的轮边扭矩T_{whe_erad}＝T_erad·r_erad，其中r_erad为后轴电机主减速比。

6.根据权利要求3所述的混合动力车换挡助力的控制方法，其特征在于，在所述步骤S3中，根据下列公式确定换挡过程中后轴电机的助力水平：

助力水平 $\mathrm{\α}=\frac{T_{\mathrm{whe}\_\mathrm{erad}-\mathrm{ass}}}{T_{\mathrm{whe}\_\mathrm{frt}}}.$

7.根据权利要求3所述的混合动力车换挡助力的控制方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述助力水平等级包括在0至100％之间分布的多个助力水平等级。

8.根据权利要求7所述的混合动力车换挡助力的控制方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述助力水平等级至少包括5个等级：

助力水平等级 ${\mathrm{Level}}_{\mathrm{\α}}=\left\{\begin{array}{c}100\%(\mathrm{\α}\≥100\%)\\ 70\%(100\%>\mathrm{\α}\≥70\%)\\ 40\%(70>\mathrm{\α}\≥40\%)\\ 10\%(40>\mathrm{\α}\≥10\%)\\ 0(10\%>\mathrm{\α}\≥0)\end{array}\right.$

其中，α为助力水平；

所述方法还包括：根据所述助力水平等级预先标定不同油门和发动机转速下的降扭、升扭斜率的扭矩控制图。

9.一种混合动力车，包括整车控制器、变速器控制器、助力电机及助力电机控制器，所述整车控制器分别与所述变速器控制器和助力电机控制器信号连接，其特征在于，所述整车控制器包括：

前轴扭矩计算模块，用于根据车辆实际行驶工况，计算换档前一刻的前轴扭矩；

助力扭矩确定模块，用于确定助力电机能够提供的助力扭矩；

助力水平确定模块，用于根据所述前轴扭矩和助力扭矩，确定换挡过程中助力电机的助力水平；

所述变速器控制器包括：

存储模块，用于存储不同助力水平等级下不同换挡工况的降扭、升扭斜率的扭矩控制图；

降扭、升扭斜率确定模块，用于根据所述整车控制器确定的助力水平，调用所述存储模块中存储的不同助力水平等级下不同换挡工况的降扭或升扭斜率的扭矩控制图，确定换挡过程中的降扭或升扭斜率；

换挡扭矩控制模块，用于根据所确定的降扭或升扭斜率对变速器进行换挡扭矩控制。

10.根据权利要求9所述的混合动力车，其特征在于，所述混合动力车为四驱混合动力车，所述助力电机为后轴电机。