CN104149775A - 混合动力车的驾驶模式转换及换档控制的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了混合动力车的驾驶模式转换及换档控制的系统和方法。该方法包括：当以EV模式驱动混合动力车时，当根据驾驶员的加速度要求需要高扭矩时，由控制器同时执行驾驶模式的转换和混合动力车的控制换档。因此，可提高针对驾驶员的加速度要求的加速度响应。

Description

混合动力车的驾驶模式转换及换档控制的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种混合动力车的驾驶模式转换和换档控制的系统和方法，更具体地，涉及以下混合动力车的驾驶模式转换和换档控制的系统和方法，通过该系统和方法，在混合动力车的驾驶模式从电动（EV，electricvehicle）模式转换为混合电动（HEV，hybrid electric vehicle）模式并且同时控制变速器时可改进加速度响应。
背景技术
混合动力车可具有使用包括发动机和电动机在内的两种或两种以上动力源的各种动力传输结构，大多数的现代混合动力车采用并联式和串联式动力传输构造中的一种。
如图1所示，在针对并联式混合动力车的传动系中，发动机10、集成发动器/发电机20（ISG）、湿式多片式发动机离合器30、电动机40和变速箱50被顺序地布置在它们的一个轴线上，以及要被再充电和放电的电池60经由换流器被连接至电动机40及ISG20。
在使用发动机和电动机的混合动力车中，当车辆最初发动时驱动电动机40，并且当车速是预定速度或者更高时，发电机（即，ISG20）发动发动机并且同时啮合发动机离合器30以使用发动机的输出和电动机的输出两者来驱动车辆。因此，发动机10的旋转动力经由变速箱50的行星齿轮被转移进而被传递至车辆的驱动轮70。
使用上述构造传递动力的混合动力车的驾驶模式分为EV模式和HEV模式。
EV模式是如下驾驶模式，其中，当在发动机10与电动机40之间的发动机离合器30未被啮合时，仅由电动机40的驱动力驱动车辆。HEV模式是如下驾驶模式，其中，在发动机离合器30被啮合的同时发动机的动力和电动机的动力一起被传递至驱动轴，然后，HEV模式与能够使用发动机动力用作主驱动力或者使用电动机产生的动力的驱动状态对应。这样，根据由驾驶员所需的扭矩经由发动机离合器的啮合，通过将驾驶模式频繁转换至EV模式或者HEV模式来驱动混合动力车。
此外，在现有技术中，当混合动力车的驾驶模式从EV模式转换为HEV模式时，变速箱被持续地换档，并且单独地执行混合动力车的驾驶模式的转换和换档的控制。换言之，作为根据现有技术分别进行混合动力车的驾驶模式的转换和换档的控制的方法，混合动力车的从EV模式到HEV模式的驱动模式的转换和换挡的控制是区分优先次序的，或者在驾驶模式从EV模式转换为HEV模式之后控制混合动力车的换档。
因为驾驶模式的转换和混合动力车的换档的控制单独地执行，所以针对驾驶员的加速度要求的加速度响应被降低。特别地，在车辆仅由电动机驱动力（Wm）驱动的EV模式期间，执行诸如降低档的加速度要求（驾驶员快速接合加速器踏板）时，通过其在发动发动机和啮合发动起离合器的同时将驾驶模式转换为HEV模式的模式转换控制和通过其执行根据变速箱的降低档的降档控制的换挡控制是分别进行的。因此，如图1所示，在完成模式转换时的时间点与完成混合动力车的换档控制时的时间点之间产生延时部分。
因为混合动力车的从EV模式至HEV模式的驾驶模式的转换和换挡控制的分别执行，所以在模式转换完成时间点与换挡控制完成时间点之间产生时间间隔，并且产生时延直至满足由驾驶员实际所需要的必要加速度。
发明内容
本发明提供一种混合动力车的驾驶模式转换和换档控制的系统和方法，通过其，当混合动力车以EV模式行驶时，在根据驾驶员的加速度要求需要高扭矩时，迅速地同时执行从EV模式到HEV模式的驾驶模式转换以及混合动力车的换挡控制，从而提高针对驾驶员的加速度要求的加速度响应。
根据本发明的一方面，提供了一种混合动力车的驾驶模式转换和换档控制的方法，包括：当混合动力车以EV模式行驶时，在由用户生成加速度要求时，执行使用变速箱压力控制的换挡控制处理，并且使用发动机离合器压力控制，同时执行从EV模式至HEV模式的驾驶模式转换控制，以使完成模式转换时的时间点与完成混合动力车的换档控制时的时间点之间的延时间隔最小化。加速度要求可能是降低档（kick down）状态。
使用变速箱压力控制的换档控制处理可包括：当在诸如降低档的状态下档位被换挡成目标档位时，通过变速箱的释放的离合器元件的滑动，控制针对释放的离合器元件的压力从而与施加的离合器元件同步；并且当电动机速度与用于耦接目标档位的施加的离合器元件的目标速度同步时，释放针对该释放的离合器元件的压力控制并且增加针对该施加的离合器元件的压力。
发动机离合器压力控制处理可包括：使用发动机离合器压力控制发动发动机；并且当根据发动机发动的发动机转速和电动机转速彼此同步时，最大程度地施加发动机离合器压力以将驾驶模式从EV模式完全地转换至HEV模式。
通过施加可能大于发动机静摩擦力的压力（例如，油压）至发动机离合器，并且施加大于发动机静摩擦力的扭矩至发动机离合器，可发动发动机。进一步，当在驾驶模式转换控制和变速箱压力控制期间还可执行发动发动机时，控制电动机扭矩为：[电动机所需扭矩+发动机离合器扭矩（负载）]。此外，在驾驶模式转换控制和变速箱压力控制期间，在完成模式转换之前，能够以有效扭矩将发动机扭矩输出，并且在完成模式转换之后，能够以发动机所需扭矩将发动机扭矩输出。
在电动机转速和目标转速彼此同步之后，根据驾驶员加速度要求通过释放针对释放的离合器元件的压力控制并且增加针对施加的离合器元件的压力可同步目标档位的施加的离合器元件，以将档位完全换档至目标档位。
本发明提供以下效果。
根据本发明，在混合动力车以EV模式行驶时，当根据驾驶员的加速度要求（例如，降低档）而需要高扭矩时，可同时执行混合动力车的从EV模式至HEV模式的驾驶模式的转换以及变档的控制，以减少完成混合动力车的模式转换时的时间点与完成换档控制时的时间点之间的延时间隔。因此，可改进加速度响应来满足驾驶员的加速度要求。
附图说明
现在将参照附图所示出的一些示例性实施方式，详细描述本发明的上述及其他特征，附图仅通过说明的方式给出，因此不对本发明进行限制，其中：
图1是示出了根据现有技术的混合动力车的动力传输系统的示例性示图；
图2是示出了根据现有技术的混合动力车从EV模式至HEV模式的驾驶模式转换的处理的示例性控制图；
图3是示出了根据本发明的示例性实施方式的混合动力车的驾驶模式转换和换档控制的方法的示例性控制图；
图4是示出了根据本发明的示例性实施方式的混合动力车的驾驶模式转换和换档控制的方法的示例性控制图；以及
图5是示出了根据本发明的示例性实施方式的混合动力车的驾驶模式转换和换档控制的方法的示例性流程图。
应理解，附图无需按比例地绘制，而呈现对阐释本发明基本原理的各个示例性特征的一定程度简化的表示。正如本文所公开的包括诸如特定的尺寸、方位、位置和形状的本发明的特定设计特征将部分地由特定预期的应用和使用环境确定。在图中，贯穿附图的几幅图，参考标号指代本发明的相同或等价物的部件。
具体实施方式
应当理解，本文中所使用的术语“车辆（vehicle）”或“车辆的（vehicular）”或其他类似术语包括广义的机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆（SUV）、公共汽车、卡车、各种商用车辆的载客车辆；包括各种小船、海船的船只；航天器等；并且包括混合动力车辆、电动车辆、燃油车、插电混合动力车、燃料电池车辆和其他替代燃料车辆（例如，燃料来源于非汽油能源）。
尽管示例性实施方式被描述为使用多个单元来执行示例性处理，但是应当理解，也可由一个或者多个模块执行该示例性处理。此外，应当理解，术语控制器/控制单元指代包括存储器和处理器的硬件装置。存储器被配置为对模块进行存储，并且处理器具体地被配置为执行所述模块以执行下面进一步描述的一个或多个处理。
进一步地，本发明的控制逻辑可体现为非暂存性计算机可读介质，在计算机可读介质上包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的实例包括但并不限于：ROM、RAM、光盘（CD）-ROM、磁带、软盘、闪存驱动、智能卡和光学数据内存装置。计算机可读介质也可分布在网络耦合的计算机系统中，从而以分布式方式内存并且例如由车载通信服务器（telematics server）或控制器局域网络（CAN）执行该计算机可读介质。
本文中所使用的措辞仅是为了描述特定实施方式而并不旨在对本发明进行限制。除非上下文另有明确说明，否则如本文中所使用的单数形式“一（a）”、“一（an）”及“该”也旨在包括复数形式。还应当理解，当术语“包括”和/或“包含”用于本说明书时，其描述了存在所述特征、整体、步骤、操作、元件及/或组件，但并不排除存在或附加有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件及/或其组合。作为本文中所用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项的任何及所有组合。
在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。
在本发明中，在混合动力车以EV模式行驶时，当根据驾驶员的加速度要求需要高扭矩时，可由控制器同时执行混合动力车的驾驶模式从EV模式转换至HEV模式以及换档的控制，以减少混合动力车的完成模式转换时的时间点与完成换档控制时的时间点之间的延时间隔，进而满足由驾驶员实际要求的加速度要求。特别地，当发生诸如降低档的加速度要求时，可同时执行经由变速箱压力控制的混合动力车的换挡的控制和经由发动机离合器压力控制的模式转换的控制。
图3和图4是示出了根据本发明的混合动力车的驾驶模式转换和换档控制的方法的示例性控制图，图5是其示例性流程图。首先，下文将描述通过变速箱压力控制执行的变速箱控制处理。
在以EV模式驾驶混合动力车时，当出现诸如降低档的加速度要求时，当前的档位可能被换档至低档位。在降低档期间当目前档位被换档成目标档位时，在变速箱中存在从先前档位操作状态释放的释放离合器元件和从操作释放状态转换至目标档位工作状态的施加离合器元件，并且可通过控制提供给元件的油压来执行对该释放离合器元件和施加离合器元件进行释放和施加的压力控制。
然后，降低档期间当目前档位正被换档至目标档位（例如，低档位）时，可执行针对操作已被释放的释放离合器元件的压力控制。换言之，降低档期间在目前档位正被换档至目标档位（例如，低档位）时，可产生变速箱的释放离合器元件的滑动，并且可执行针对释放离合器元件的压力控制，从而通过该释放离合器滑动将施加离合器迅速地进行同步。
进一步，当电动机转速Wm增加至目标转速用于耦接目标档位的施加离合器元件时，可释放针对该释放离合器元件的压力控制并且可增加针对该施加离合器元件的压力以同步该施加离合器元件，并且在降低档期间当前档位可被完全换档至目标档位。
下文将描述发动机离合器的压力控制处理。
通常，当混合动力车的驾驶模式从EV模式转换至HEV模式时，可由ISG作为发电机来发动发动机。然而，在本发明中，发动机可经由发动机离合器压力控制而发动从而改进对于驾驶员的加速度要求的响应。换言之，当以EV模式驱动电动机，可施加可能大于发动机静摩擦力的发动机离合器的压力（例如，油压）并且在停止状态下，可施加大于发动机静摩擦力的扭矩至发动机离合器以发动发动机。
当根据发动机发动的发动机转速We与电动机转速Wm同步时，最大限度地施加发动机离合器压力以使车辆的驾驶模式从EV模式完全转换至HEV模式。然后，由于在发动机发动期间产生的发动机离合器扭矩（例如，负载），因此当变速箱换档位时，可减少电动机转速（rpm）。因此，发动机离合器扭矩可补偿电动机所需扭矩。因此，在混合动力车的模式转换和换挡控制期间，可同时执行控制电动机扭矩的处理，并且将来的电动机扭矩可被控制为如下：[电动机所需扭矩+发动机离合器扭矩（负载）]。作为参考，发动机离合器扭矩可通过下式表示：[摩擦系数×有效半径×有效压力×sgn（We-Wm）]。
此外，在混合动力车的模式转换和换档控制期间发动发动机时，可控制发动机扭矩。换言之，当发动发动机时，在完成模式转换之前，可通过有效扭矩实现输出，并且在完成模式转换之后，可通过发动机所需扭矩实现输出。
然后，当发动发动机时，在完成模式转换之前，可通过有效扭矩执行输出，并且在完成模式转换之后，可通过发动机所需扭矩执行输出，以在发动机发动时，当由发动机所需扭矩执行输出时，当发动机离合器完全地啮合时，防止产生冲击，因此，可通过有效扭矩实现输出从而在发动机离合器完全啮合之前防止冲击。
进一步，在根据电动机扭矩控制的电动机转速Wm与根据发动机发动的发动机转速We同步之后，可最大限度地施加发动机离合器压力，可能将电动机扭矩仅施加至确定的电动机所需扭矩，并且发动机扭矩也可能施加至确定的发动机所需扭矩。此外，在根据电动机扭矩控制的电动机转速Wm与根据发动机发动的发动机转速We同步之后，通过释放针对该释放离合器元件的压力控制并且增加针对该施加离合器元件的压力来同步目标档位的施加离合器元件，以将挡位完全换挡至根据加速度要求（诸如降低档）的目标档位。
根据上文描述的本发明，在以EV模式驾驶混合动力车时，当根据驾驶员的加速度要求需要高扭矩时，可由控制器同时执行混合动力车的从EV模式至HEV模式的驾驶模式转换和换挡控制，以减少混合动力车的在完成模式转换时的时间点与完成换档控制时的时间点之间的延时间隔。因此，可改进加速度响应以满足驾驶员的加速度要求。

Claims (20)

1.一种车辆的驾驶模式转换及换档控制的方法，包括：
在所述车辆以电动（EV）模式行驶时，当产生加速度要求时，由控制器同时地执行利用发动机离合器压力控制的从所述电动（EV）模式至混合电动（HEV）模式的驾驶模式转换控制以及利用变速箱压力控制的换档控制处理，以减少所述车辆的完成所述模式转换时的时间点与完成所述换档控制时的时间点之间的延时间隔。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加速度要求是降低档状态。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，利用所述变速箱压力控制的所述换档控制处理包括：
当在降低档状态将挡位换挡为目标挡位时，由所述控制器保持针对释放离合器元件的压力从而经由变速箱的所述释放离合器元件的滑动来与针对施加离合器元件的压力同步；以及
当电动机转速与用于耦接所述目标挡位的所述施加离合器元件的目标转速同步时，由所述控制器释放针对所述释放离合器元件的压力控制并且由所述控制器增加针对所述施加离合器元件的压力。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发动机离合器压力控制处理包括：
由所述控制器经由所述发动机离合器压力控制发动发动机；以及
当根据发动机发动的发动机转速与所述电动机转速彼此同步时，由所述控制器最大程度地施加发动机离合器压力从而将所述驾驶模式从电动模式完全转换至混合电动模式。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述发动机发动处理包括：
由所述控制器针对所述发动机离合器施加大于发动机静摩擦力的油压；以及
由所述控制器将大于所述发动机静摩擦力的扭矩施加至所述发动机离合器。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，当在所述驾驶模式转换控制和所述变速箱压力控制期间发动所述发动机时，所述电动机扭矩被控制为：[所述电动机所需扭矩+所述发动机离合器扭矩（负载）]。
7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在完成所述模式转换之前，由所述控制器保持将要以有效扭矩输出的发动机扭矩；以及
在完成所述模式转换之后，由所述控制器保持将要以发动机所需扭矩输出的发动机扭矩。
8.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：
在所述电动机转速和所述目标转速彼此同步并且所述目标档位的所述施加离合器元件被同步从而被换挡至与根据所述驾驶员加速度要求的目标挡位之后，由所述控制器释放针对所述释放离合器元件的压力控制并且由所述控制器增加针对所述施加离合器元件的压力。
9.一种车辆的驾驶模式转换及换档控制的系统，包括：
控制器，包括存储器及处理器，所述存储器被配置为存储程序指令以及所述处理器被配置为执行所述程序指令，所述程序指令在被执行时被配置为：
在所述车辆以电动（EV）模式行驶时，当产生加速度要求时，同时地执行利用发动机离合器压力控制的从所述电动（EV）模式至混合电动（HEV）模式的驾驶模式转换控制以及利用变速箱压力控制的换档控制处理，以减少所述车辆的完成所述模式转换时的时间点与完成所述换档控制时的时间点之间的延时间隔。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述加速度要求是降低档状态。
11.根据权利要求9所述的系统，其中，在利用所述变速箱压力控制的所述换档控制处理中，所述控制器进一步被配置为：
当在所述降低档状态将挡位换挡为目标挡位时，保持针对释放离合器元件的压力从而经由变速箱的所述释放离合器元件的滑动来与针对施加离合器元件的压力同步；以及
当电动机转速与用于耦接所述目标挡位的所述施加离合器元件的目标转速同步时，由所述控制器释放针对所述释放离合器元件的压力控制并且由所述控制器增加针对所述施加离合器元件的压力。
12.根据权利要求9所述的系统，其中，在所述发动机离合器压力控制处理中，所述控制器进一步被配置为：
经由所述发动机离合器压力控制发动发动机；以及
当根据发动机发动的发动机转速与所述电动机转速彼此同步时，最大程度地施加发动机离合器压力从而将所述驾驶模式从电动模式完全转换至混合电动模式。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述控制器被配置为通过以下各项来发动所述发动机：
针对所述发动机离合器施加大于发动机静摩擦力的油压；以及
将大于所述发动机静摩擦力的扭矩施加至所述发动机离合器。
14.根据权利要求9所述的系统，其中，当在所述驾驶模式转换控制和所述变速箱压力控制期间发动所述发动机时，所述电动机扭矩被控制为：[所述电动机所需扭矩+所述发动机离合器扭矩（负载）]。
15.一种至少可操作在混合电动（HEV）模式和电动（EV）模式的车辆，包括：
电动机，被配置为至少在电动模式和混合电动模式中将动力供给至变速箱；
发动机，被配置为在混合电动模式中将动力供给至所述变速箱；以及
控制器，被配置为：
在所述车辆以所述电动模式行驶时，当产生加速度要求时，同时地执行利用发动机离合器压力控制的从所述电动模式至混合电动模式的驾驶模式转换控制以及利用变速箱压力控制的换档控制处理，以减少所述车辆的完成所述模式转换时的时间点与完成所述换档控制时的时间点之间的延时间隔。
16.根据权利要求15所述的车辆，其中，所述加速度要求是降低档状态。
17.根据权利要求15所述的车辆，其中，在利用所述变速箱压力控制的所述换档控制处理中，所述控制器进一步被配置为：
当在所述降低档状态将挡位换挡为目标挡位时，保持针对释放离合器元件的压力从而经由变速箱的所述释放离合器元件的滑动来与针对施加离合器元件的压力同步；以及
当电动机转速与用于耦接所述目标挡位的所述施加离合器元件的目标转速同步时，由所述控制器释放针对所述释放离合器元件的压力控制并且由所述控制器增加针对所述施加离合器元件的压力。
18.根据权利要求15所述的车辆，其中，在所述发动机离合器压力控制处理中，所述控制器进一步被配置为：
经由所述发动机离合器压力控制发动发动机；以及
当根据发动机发动的发动机转速与所述电动机转速彼此同步时，最大程度地施加发动机离合器压力从而将所述驾驶模式从电动模式完全转换至混合电动模式。
19.根据权利要求15所述的车辆，其中，所述控制器被配置为通过以下各项来发动所述发动机：
针对所述发动机离合器施加大于发动机静摩擦力的油压；以及
将大于所述发动机静摩擦力的扭矩施加至所述发动机离合器。
20.根据权利要求15所述的车辆，其中，当在所述驾驶模式转换控制和所述变速箱压力控制期间发动所述发动机时，所述电动机扭矩被控制为：[所述电动机所需扭矩+所述发动机离合器扭矩（负载）]。
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