CN104118421A - 混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法 - Google Patents

混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法，各动力源的动力分别通过第一和第二动力源端的各自离合器与变速箱输入轴进行耦合，并经由同步器传递到相应挡位的常啮合齿轮，再通过变速箱输出轴传递到车轮，它包括步骤：由TCU接收整车需求档位信号指令，发出各动力源降扭矩指令并判断是否降到目标扭矩范围，然后发出打开离合器和挪动同步器指令并发出各动力源端调速指令，当判断出同步器到位和各动力源端调速完成后，发出结合离合器和各动力源升扭矩指令并判断是否升到目标扭矩范围，从而完成换挡过程。采用本发明能细分换挡过程中各控制阶段的扭矩控制，优化各动力源升降扭矩，避免扭矩不平顺或变化率太快引发的顿挫和冲击等。

Description

混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法
技术领域
本发明涉及汽车变速箱换挡控制方法，尤其涉及一种混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法。
背景技术
在现有技术中，传统换挡过程多数采用单动力源控制方法，其降扭和调速过程相对比较简单，对于控制精度的要求也并不高；或者，采用了双动力源控制，但是动力源都是布置在变速箱同侧，以便进行扭矩或速度闭环控制。然而，对于多动力源系统，需要同时考虑将它们分别布置在变速箱两侧的情况，以便对这些动力源系统的扭矩和速度进行协调控制，既要保证动力升降扭的平滑过度，又要保证调速的精准，还要保证换挡时间不能过长。特别是，在混合动力汽车换挡过程中，其中多个动力源的协调控制过程将涉及到换挡开始时直接与变速箱机构动力耦合的各动力源的降扭阶段、降扭完成离合器打开后的各动力源调速阶段、调速完成后各动力源的升扭阶段，整个控制过程相当复杂，如果控制不当则会由于扭矩不平顺或者变化率太快而造成顿挫和冲击、调速时间过长、调速不准、损坏离合器、影响行车安全等诸多问题。
发明内容
有鉴于此，本发明主要目的是提供一种混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法，以便解决现有技术中存在的上述问题以及其他方面的问题。
为了实现上述的发明目的，本发明采用了以下技术方案：
一种混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法，各动力源的动力分别通过第一动力源端和第二动力源端的各自离合器与变速箱输入轴进行耦合，并且经由同步器传递到相应挡位的常啮合齿轮，然后通过变速箱输出轴传递到车轮，所述混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法包括步骤：
A. 由变速箱控制单元TCU接收整车需求挡位信号指令并确定是否需要进行换挡：如果是，则执行步骤B；
B. 由变速箱控制单元TCU发出第一动力源端和第二动力源端降扭矩指令；
C. 判断第一动力源端和第二动力源端的扭矩是否均已降低到各自的目标扭矩范围并且其后均至少持续了预定的第一时间阈值：如果均是，则执行步骤D；否则，返回步骤B；
D. 由变速箱控制单元TCU发出打开各离合器并且挪动同步器的指令，同时发出第一动力源端和第二动力源端调速指令；
E. 判断同步器是否挪动到位，并且判断第一动力源端和第二动力源端的各自转速是否均已达到各自的调速目标速度范围并且其后均至少持续了预定的第二时间阈值：如果均是，则执行步骤F；否则，返回步骤D；
F. 由变速箱控制单元TCU发出闭合各离合器以及第一动力源端和第二动力源端升扭矩指令；以及
G. 判断第一动力源端和第二动力源端的各自扭矩是否均已上升到目标扭矩范围并且其后均至少持续了预定的第三时间阈值：如果均是，则完成整个换挡过程；否则，返回步骤F。
在上述混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法中，可选地，所述第一动力源端和第二动力源端降扭矩指令是使得扭矩按照预设的目标斜率平稳下降。
在上述混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法中，可选地，当所述第一动力源端设置有至少两个动力源时，按照所述目标斜率实现的目标下降扭矩在所述至少两个动力源之间按照扭矩响应慢的动力源优先降扭，然后由扭矩响应快的动力源进行补足的原则进行分配。
在上述混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法中，可选地，当所述第二动力源端设置有至少两个动力源时，按照所述目标斜率实现的目标下降扭矩在所述至少两个动力源之间按照扭矩响应慢的动力源优先降扭，然后由扭矩响应快的动力源进行补足的原则进行分配
在上述混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法中，可选地，所述第一动力源端和第二动力源端调速指令是按照转速闭环进行扭矩调速，其目标转速均基于所述变速箱输出轴的实际转速获得。
在上述混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法中，可选地，当所述第一动力源端设置有至少两个动力源时，其中仅允许其中一个动力源采用PID调节进行调速控制，其余动力源的转矩请求均为0Nm。
在上述混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法中，可选地，当所述第二动力源端设置有至少两个动力源时，其中仅允许其中一个动力源采用PID调节进行调速控制，其余动力源的转矩请求均为0Nm。
在上述混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法中，可选地，所述第一动力源端和第二动力源端升扭矩指令是使得扭矩按照预设的目标斜率平稳上升。
在上述混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法中，可选地，当所述第一动力源端设置有至少两个动力源时，按照所述目标斜率实现的目标上升扭矩在所述至少两个动力源之间按照扭矩响应慢的动力源优先上升扭矩，然后由扭矩响应快的动力源进行补足的原则进行分配。
在上述混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法中，可选地，当所述第二动力源端设置有至少两个动力源时，按照所述目标斜率实现的目标下降扭矩在所述至少两个动力源之间按照扭矩响应慢的动力源优先上升扭矩，然后由扭矩响应快的动力源进行补足的原则进行分配。
本发明的有益效果在于：采用本发明的混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法能够细分换挡过程中各控制阶段的扭矩控制，在满足换挡需求的前提下，有效优化换挡过程动力源升降扭矩，避免扭矩不平顺或者变化率太快引发的顿挫和冲击，而且可以优化换挡过程动力源调速，避免调速时间过长或者调速不准引发离合器结合抖动，从而有助于延长离合器等零部件的使用寿命，并且提升行车安全性能。
附图说明
以下将结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
图1是采用本发明的混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法进行多动力源协调控制的一个示例的组成结构示意图。
图2是本发明的混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
需要说明的是，以下将以示例方式来说明本发明的混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法的原理、特点以及优点，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将它们理解为对本发明形成任何的限制。此外，在本文所提及的各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可以在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或者删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。
下面将结合图1和图2来具体说明本发明的混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法。在图1中，它以举例方式示意性地显示出了本发明方法所应用对象的一个组成结构情况。如图1所示，第一动力源端1和第二动力源端2的动力分别通过各自的离合器51、52与变速箱输入轴7进行耦合，并且通过同步器4传递到相应挡位的常啮合齿轮6，然后通过变速箱输出轴8传递到车轮3。
请参考图2，在该实施例中，本发明方法包括以下步骤：
首先，在步骤S10中判断是否满足条件1：即由变速箱控制单元TCU接收整车需求挡位信号指令，然后确定是否需要进行换挡。
如果确定需要进行换挡，则在步骤S11中，由变速箱控制单元TCU向第一动力源端1和第二动力源端2发出降扭矩指令；否则，不进行控制操作。
接下来，在步骤S12中判断是否满足条件2：即判断第一动力源端1的扭矩是否已经降低到其目标扭矩范围、第二动力源端2的扭矩是否都已经降低到其目标扭矩范围，并且它们在降低到各自的目标扭矩范围之后也都已经至少持续了预定的第一时间阈值( t_min1)。
如果确定已经符合条件2中的这些情形，则在步骤S13中，由变速箱控制单元TCU发出打开各离合器51、52并且挪动同步器4的指令，同时向第一动力源端1和第二动力源端2发出调速指令；否则，返回上述步骤S11。
随后，在步骤S14中判断是否满足条件3：即判断同步器4是否挪动到位，并且第一动力源端1的转速是否已达到其调速目标速度范围、第二动力源端2的转速是否已达到其调速目标速度范围，并且它们的转速在已达到各自的调速目标速度范围之后也都已经至少持续了预定的第二时间阈值(t_min2)。
如果确定已经符合条件3中的这些情形，则在步骤S15中，由变速箱控制单元TCU发出闭合各离合器51、52以及第一动力源端1和第二动力源端2升扭矩指令；否则，返回上述步骤S13。
然后，在步骤S16中判断是否满足条件4：即判断第一动力源端1的扭矩是否已上升到其目标扭矩范围、第二动力源端2的扭矩是否已上升到其目标扭矩范围，并且它们的扭矩在上升到各自的目标扭矩范围之后也都至少持续了预定的第三时间阈值(t_min3)。
如果确定已经符合条件4中的这些情形，则完成了整个换挡过程；否则，返回上述步骤S15。
应当指出，根据本发明的混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法，还可以针对以上步骤中的一些技术特征进行进一步优化或改变。
举例而言，在一些实施方式中，可以通过第一动力源端1和第二动力源端2降扭矩指令，使得这些动力源端的各动力源的扭矩按照预设的目标斜率进行平稳下降。可以理解，上述各动力源端的目标下降扭矩可以是与当前的驾驶员的油门踏板开度和各动力源的扭矩响应特性相关的。
由于每一个动力源端均可能设置有一个以上的动力源，因此在上述目标斜率确定后，还可以优选地对目标下降扭矩进行合理分配。例如，对于第一动力源端1，可以按照扭矩响应慢的动力源优先降扭，然后由扭矩响应快的动力源进行补足的原则来分配目标下降扭矩。又如，对于第二动力源端2，也可以采用以上原则来分配目标下降扭矩。
与以上第一动力源端1和第二动力源端2降扭矩控制过程相类似的，在一些实施方式中，可以通过第一动力源端1和第二动力源端2升扭矩指令，使得这些动力源端的各动力源的扭矩按照预设的目标斜率平稳上升。可以理解的是，这些动力源端的目标上升扭矩可以是与当前的驾驶员的油门踏板开度和各动力源的扭矩响应特性相关的。此外，当第一动力源端1(或第二动力源端2)设置有两个以上动力源时，可以优选地按照扭矩响应慢的动力源优先上升扭矩，然后由扭矩响应快的动力源进行补足的原则在第一动力源端1(或第二动力源端2)中的这些动力源之间进行目标上升扭矩分配。
再举例而言，在一些实施方式中，第一动力源端1和第二动力源端2调速指令是按照转速闭环进行各动力源的扭矩调速，第一动力源端1和第二动力源端2的目标转速均基于变速箱输出轴8的实际转速得到。可选地，当第一动力源端1设置了两个以上的动力源时，仅允许其中一个动力源采用PID调节进行调速控制，其余动力源的转矩请求均为0Nm，以此来避免调速过程中的扭矩波动，从而保证调速过程快速且平稳。可选地，当第二动力源端2设置了两个以上的动力源时，它也可以采用以上设置方式。
以上列举了具体实施例来详细阐明本发明的混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法，这些个例仅供说明本发明的原理及其实施方式之用，而非对本发明的限制，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员还可以做出各种变形和改进。因此，所有等同的技术方案均应属于本发明的范畴并为本发明的各项权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法，各动力源的动力分别通过第一动力源端和第二动力源端的各自离合器与变速箱输入轴进行耦合，并且经由同步器传递到相应挡位的常啮合齿轮，然后通过变速箱输出轴传递到车轮，其特征在于，所述混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法包括步骤：
A. 由变速箱控制单元TCU接收整车需求挡位信号指令并确定是否需要进行换挡：如果是，则执行步骤B；
B. 由变速箱控制单元TCU发出第一动力源端和第二动力源端降扭矩指令；
C. 判断第一动力源端和第二动力源端的扭矩是否均已降低到各自的目标扭矩范围并且其后均至少持续了预定的第一时间阈值：如果均是，则执行步骤D；否则，返回步骤B；
D. 由变速箱控制单元TCU发出打开各离合器并且挪动同步器的指令，同时发出第一动力源端和第二动力源端调速指令；
E. 判断同步器是否挪动到位，并且判断第一动力源端和第二动力源端的各自转速是否均已达到各自的调速目标速度范围并且其后均至少持续了预定的第二时间阈值：如果均是，则执行步骤F；否则，返回步骤D；
F. 由变速箱控制单元TCU发出闭合各离合器以及第一动力源端和第二动力源端升扭矩指令；以及
G. 判断第一动力源端和第二动力源端的各自扭矩是否均已上升到目标扭矩范围并且其后均至少持续了预定的第三时间阈值：如果均是，则完成整个换挡过程；否则，返回步骤F。
2.根据权利要求1所述的混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法，其特征在于，所述第一动力源端和第二动力源端降扭矩指令是使得扭矩按照预设的目标斜率平稳下降。
3.根据权利要求2所述的混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法，其特征在于，当所述第一动力源端设置有至少两个动力源时，按照所述目标斜率实现的目标下降扭矩在所述至少两个动力源之间按照扭矩响应慢的动力源优先降扭，然后由扭矩响应快的动力源进行补足的原则进行分配。
4.根据权利要求2所述的混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法，其特征在于，当所述第二动力源端设置有至少两个动力源时，按照所述目标斜率实现的目标下降扭矩在所述至少两个动力源之间按照扭矩响应慢的动力源优先降扭，然后由扭矩响应快的动力源进行补足的原则进行分配。
5.根据权利要求1所述的混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法，其特征在于，所述第一动力源端和第二动力源端调速指令是按照转速闭环进行扭矩调速，其目标转速均基于所述变速箱输出轴的实际转速获得。
6.根据权利要求5所述的混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法，其特征在于，当所述第一动力源端设置有至少两个动力源时，其中仅允许其中一个动力源采用PID调节进行调速控制，其余动力源的转矩请求均为0Nm。
7.根据权利要求5所述的混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法，其特征在于，当所述第二动力源端设置有至少两个动力源时，其中仅允许其中一个动力源采用PID调节进行调速控制，其余动力源的转矩请求均为0Nm。
8.根据权利要求1所述的混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法，其特征在于，所述第一动力源端和第二动力源端升扭矩指令是使得扭矩按照预设的目标斜率平稳上升。
9.根据权利要求8所述的混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法，其特征在于，当所述第一动力源端设置有至少两个动力源时，按照所述目标斜率实现的目标上升扭矩在所述至少两个动力源之间按照扭矩响应慢的动力源优先上升扭矩，然后由扭矩响应快的动力源进行补足的原则进行分配。
10.根据权利要求8所述的混合动力汽车换挡过程中多动力源的协调控制方法，其特征在于，当所述第二动力源端设置有至少两个动力源时，按照所述目标斜率实现的目标下降扭矩在所述至少两个动力源之间按照扭矩响应慢的动力源优先上升扭矩，然后由扭矩响应快的动力源进行补足的原则进行分配。
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