CN104828092B - 混合动力汽车的换挡方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种混合动力汽车的换挡方法及系统，混合动力汽车包括：发动机、离合器、同步器、发电机和驱动电机，发动机、发电机、离合器和驱动电机依次串联，离合器分别与发电机和驱动电机相连，其中换挡方法包括，接收换挡指令并通过发电机所提供的负扭矩快速降低发动机的扭矩，并根据换挡指令确定目标档位；以及当离合器的输入扭矩小于离合器的安全扭矩时，分离离合器以进行换挡操作。根据本发明实施例的换挡方法，通过在离合器的输入扭矩小于离合器的安全扭矩时分离离合器以进行换挡操作，从而减少了换挡时间，提高动力传输效率，同时降低排放、延长离合器的使用寿命。

Description

混合动力汽车的换挡方法及系统
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种混合动力汽车的换挡方法及系统。
背景技术
目前，用于汽车的自动变速器可分为液力自动变速器（AT）、无极自动变速器（CVT）和电控机械式自动变速器（AMT）。其中，电控机械式自动变速箱（AMT）是在手动变速器的基础上，以电控装置代替人为操作进行离合器的分离与结合、选换档等操作。
换档时间是AMT换档品质的综合性指标。现有的换挡方式是在离合器的输入扭矩完全降为0时才会分离离合器，再进行摘挡、挂挡等处理，因此增加了换挡时间。另外，换挡时间的增加导致动力的中断时间过长，由此增加动力的浪费和传输效率的降低，同时因离合器的滑磨时间过长会缩短离合器的使用寿命。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。
为此，本发明一方面提供一种混合动力汽车的换挡方法。所述方法可以解决换挡时间长、离合器使用寿命短、动力浪费等问题。
本发明另一方面提供一种混合动力汽车的换挡系统。
有鉴于此，本发明一方面的实施例提出一种混合动力汽车的换挡方法，所述混合动力汽车包括：发动机、离合器、同步器、发电机和驱动电机，所述发动机、所述发电机、所述离合器和所述驱动电机依次串联，所述离合器分别与所述发电机和所述驱动电机相连，换挡方法包括：接收换挡指令并通过所述发电机所提供的负扭矩快速降低所述发动机的扭矩，并根据所述换挡指令确定目标档位；以及当所述离合器的输入扭矩小于所述离合器的安全扭矩时，分离所述离合器以进行换挡操作。
根据本发明实施例的换挡方法，通过在离合器的输入扭矩小于离合器的安全扭矩时分离离合器以进行换挡操作，从而减少了换挡时间，提高动力传输效率，同时降低排放、延长离合器的使用寿命。
本发明的方案中，所述安全扭矩根据踏板开度与所述离合器的输入轴转速信号以及所述离合器的机械特性计算得到，所以能够保证安全扭矩的准确性。
本发明的方案还可以包括：摘挡步骤，当所述驱动电机的输出扭矩小于所述同步器的安全扭矩时，进行摘挡操作。由此，不仅可以保证驾驶的安全性，还可以进一步缩短换挡时间，提高动力传输效率。
本发明的方案可以包括：换挡步骤，通过调整所述发电机和所述驱动电机的转速以换挡至目标档位。所以，能够在短时间内迅速换挡至目标档以缩短换挡时间。
本发明的方案中，在所述摘挡步骤和所述换挡步骤之间还可以包括：同步步骤，对所述发电机和所述驱动电机的转速进行同步。因此，可以缩短换挡时间、迅速调速，进一步提高换挡品质。
本发明另一方面的实施例提出一种混合动力汽车的换挡系统，所述混合动力汽车包括：发动机、离合器、同步器、发电机和驱动电机，所述发动机、所述发电机、所述离合器和所述驱动电机依次串联，所述离合器分别与所述发电机和所述驱动电机相连，所述换挡系统包括：降扭模块，用于接收换挡指令并通过所述发电机所提供的负扭矩降低所述发动机的扭矩，并根据所述换挡指令确定目标档位；以及分离模块，用于在所述离合器的输入扭矩小于所述离合器的安全扭矩时，分离所述离合器以进行换挡操作。
根据本发明实施例的换挡系统，通过在离合器的输入扭矩小于离合器的安全扭矩时分离离合器以进行换挡操作，从而减少了换挡时间，提高动力传输效率，同时降低排放、延长离合器的使用寿命。
本发明的方案中，所述安全扭矩根据踏板开度与所述离合器输的入轴转速信号以及所述离合器的机械特性计算得到，所以能够保证安全扭矩的准确性。
本发明的方案还可以包括：摘挡模块，用于在所述驱动电机的输出扭矩小于所述同步器的安全扭矩时，进行摘挡操作。由此，不仅可以保证驾驶的安全性，还可以进一步缩短换挡时间，提高动力传输效率。
本发明的方案可以包括：换挡模块，用于通过调整所述发电机和所述驱动电机的扭矩及转速至目标档位。所以，能够在短时间内迅速换挡至目标档以缩短换挡时间。
本发明的方案中，在所述摘挡模块和所述换挡模块之间可以包括：同步模块，用于对所述发电机和所述驱动电机的转速进行同步。因此，可以缩短换挡时间、迅速调速，进一步提高换挡品质。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的混合动力汽车的换挡方法的流程图；
图2为根据本发明另一个实施例的混合动力汽车的换挡方法的流程图；
图3为根据本发明实施例的换挡过程时序图；
图4为根据本发明一个实施例的混合动力汽车的换挡系统的结构框图；以及
图5为根据本发明另一个实施例的混合动力汽车的换挡系统的结构框图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为根据本发明一个实施例的混合动力汽车的换挡方法的流程图。如图1所示，根据本发明实施例的混合动力汽车的换挡方法包括：接收换挡指令并通过发电机所提供的负扭矩快速降低发动机的扭矩，并根据换挡指令确定目标档位（步骤101）。当离合器的输入扭矩小于离合器的安全扭矩时，分离离合器以进行换挡操作（步骤103）。
根据本发明实施例的换挡方法，通过在离合器的输入扭矩小于离合器的安全扭矩时分离离合器以进行换挡操作，从而减少了换挡时间，提高动力传输效率，同时降低排放、延长离合器的使用寿命。
具体地，发动机、离合器、同步器、发电机和驱动电机，发动机、发电机、离合器和驱动电机依次串联。第一电机控制器与发电机相连，第二电机控制器与驱动电机相连，且第一电机控制器和第二电机控制器与动力电池相连。驱动电机通过机械式自动变速器AMT与主减速器相连。根据踏板开度与离合器的输入轴转速信号以及离合器的机械特性计算得到安全扭矩，当整车控制器接收到变速器控制器TCU的换挡请求时停止向发动机喷油，并由第一电机控制器使发电机提供负扭矩，以使离合器的输入扭矩快速下降，通过发电机所提供的负扭矩可以快速的降低发动机的输出扭矩，进而可以缩短换挡时间。此过程中检测输入离合器的输入扭矩，当离合器的输入扭矩小于离合器的安全扭矩时，分离离合器以进行换挡操作。
根据本发明实施例的换挡方法，通过在离合器的输入扭矩小于离合器的安全扭矩时分离离合器以进行换挡操作，从而减少了换挡时间，提高动力传输效率，同时降低排放、延长离合器的使用寿命。
图2为根据本发明另一个实施例的混合动力汽车的换挡方法的流程图。如图2所示，根据本发明实施例的混合动力汽车的换挡方法包括：接收换挡指令并快速降低发动机的扭矩，并根据换挡指令确定目标档位（步骤201）。当离合器的输入扭矩小于离合器的安全扭矩时，分离离合器以进行换挡操作（步骤203）。当驱动电机的输出扭矩小于同步器的安全扭矩时，进行摘挡操作（步骤205）。对发电机和驱动电机的转速进行同步（步骤207）。通过调整发电机和驱动电机的转速以换挡至目标档位（步骤209）。
在本发明的一个实施例中，通过对发电机和驱动电机的转速进行同步，因此在通过调整发电机和驱动电机进行挂挡时无需再进行转速的同步。所以可以解决由同步所带来的换挡时间增加和调速缓慢的问题，进一步提高换挡品质。
图3为根据本发明实施例的换挡过程时序图。如图3所示，在t1时刻整车控制器接收到变速器控制器TCU的换挡请求时停止向发动机喷油，并由第一电机控制器使发电机提供负扭矩，以使离合器的输入扭矩快速下降。此过程中检测输入离合器的输入扭矩，在t2时刻检测到离合器的输入扭矩小于离合器的安全扭矩，此时分离离合器。在分离离合器之后进一步检测离合器的输入扭矩，在t3时刻检测到驱动电机的输出扭矩小于同步器的安全扭矩，此时进行摘挡操作。在摘挡操作结束后，对发电机和驱动电机的转速进行同步，在完成同步之后，在t4至t5时间间隔内根据车速、变速箱的目标档位以及相应的速比得到目标转速。在t6时刻同时控制发电机和驱动电机以换挡至目标档位。
根据本发明实施例的换挡方法，通过在离合器的输入扭矩小于离合器的安全扭矩时分离离合器以进行换挡操作，并在离合器的输入扭矩小于同步器的安全扭矩时，进行摘挡操作从而减少了换挡时间，提高动力传输效率，同时降低排放、延长离合器的使用寿命。
图4为根据本发明一个实施例的混合动力汽车的换挡系统的结构框图。如图4所示，根据本发明一个实施例的混合动力汽车的换挡系统包括：降扭模块100和分离模块300。
具体地，降扭模块100用于接收换挡指令并通过发电机所提供的负扭矩快速降低发动机的扭矩，并根据换挡指令确定目标档位。分离模块300用于在离合器的输入扭矩小于离合器的安全扭矩时，分离离合器以进行换挡操作。安全扭矩根据踏板开度与离合器的输入轴转速信号以及离合器的机械特性计算得到。
在本发明的一个实施例中，混合动力汽车包括：发动机、离合器、同步器、发电机和驱动电机等，发动机、发电机、离合器和驱动电机依次串联。第一电机控制器与发电机相连，第二电机控制器与驱动电机相连，且第一电机控制器和第二电机控制器与动力电池相连。驱动电机通过机械式自动变速器AMT与主减速器相连。当降扭模块100接收到变速器控制器TCU的换挡请求时停止向发动机喷油，并由第一电机控制器使发电机提供负扭矩，以使离合器的输入扭矩快速下降。通过发电机所提供的负扭矩可以快速的降低发动机的输出扭矩，进而可以缩短换挡时间。此过程中检测输入离合器的输入扭矩，当离合器的输入扭矩小于离合器的安全扭矩时，分离模块300分离离合器以进行换挡操作。
根据本发明实施例的换挡系统，通过在离合器的输入扭矩小于离合器的安全扭矩时分离离合器以进行换挡操作，从而减少了换挡时间，提高动力传输效率，同时降低排放、延长离合器的使用寿命。
图5为根据本发明另一个实施例的混合动力汽车的换挡系统的结构框图。如图5所示，根据本发明另一个实施例的混合动力汽车的换挡系统包括：降扭模块100、分离模块300、摘挡模块500、同步模块700和换挡模块900。
具体地，降扭模块100用于接收换挡指令并通过发电机所提供的负扭矩快速降低发动机的扭矩，并根据换挡指令确定目标档位。分离模块300用于在离合器的输入扭矩小于离合器的安全扭矩时，分离离合器。摘挡模块500用于在驱动电机的输出扭矩小于同步器的安全扭矩时，进行摘挡操作。同步模块700用于对发电机和驱动电机的扭矩进行同步。换挡模块900用于通过调整发电机和驱动电机的扭矩以换挡至目标档位。
在本发明的一个实施例中，通过同步模块700对发电机和驱动电机的转速进行同步，因此在换挡模块900通过调整发电机和驱动电机进行挂挡时无需再进行转速的同步。所以可以解决由同步所带来的换挡时间增加和调速缓慢的问题，进一步提高换挡品质。
图3为根据本发明实施例的换挡过程时序图。如图3所示，在t1时刻降扭模块100接收到变速器控制器TCU的换挡请求时停止向发动机喷油，并由第一电机控制器使发电机提供负扭矩，以使离合器的输入扭矩快速下降。此过程中检测输入离合器的输入扭矩，在t2时刻检测到离合器的输入扭矩小于离合器的安全扭矩，此时分离模块300分离离合器。在分离离合器之后进一步检测离合器的输入扭矩，在t3时刻检测到驱动电机的输出扭矩小于同步器的安全扭矩，此时摘档模块500进行摘挡操作。在摘挡操作结束后，同步模块700对发电机和驱动电机的转速进行同步，在完成同步之后，在t4至t5时间间隔内根据车速、变速箱的目标档位以及相应的速比得到目标转速。在t6时刻换挡模块900同时控制发电机和驱动电机以换挡至目标档位。
根据本发明实施例的换挡系统，通过在离合器的输入扭矩小于离合器的安全扭矩时分离离合器以进行换挡操作，并在离合器的输入扭矩小于同步器的安全扭矩时，进行摘挡操作从而减少了换挡时间，提高动力传输效率，同时降低排放、延长离合器的使用寿命。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种混合动力汽车的换挡方法，所述混合动力汽车包括：发动机、离合器、同步器、发电机和驱动电机，所述发动机、所述发电机、所述离合器和所述驱动电机依次串联，所述离合器分别与所述发电机和所述驱动电机相连，其特征在于，
接收换挡指令并通过所述发电机所提供的负扭矩降低所述发动机的扭矩，并根据所述换挡指令确定目标档位；以及
当所述离合器的输入扭矩小于所述离合器的安全扭矩时，分离所述离合器以进行换挡操作，其中，所述离合器的安全扭矩根据踏板开度与所述离合器的输入轴转速信号以及所述离合器的机械特性计算得到；
摘挡步骤，当所述驱动电机的输出扭矩小于所述同步器的安全扭矩时，进行摘挡操作。
2.如权利要求1所述的混合动力汽车的换挡方法，其特征在于，包括：
换挡步骤，通过调整所述发电机和所述驱动电机的转速以换挡至目标档位。
3.如权利要求2所述的混合动力汽车的换挡方法，其特征在于，在所述摘挡步骤和所述换挡步骤之间还包括：
同步步骤，对所述发电机和所述驱动电机的转速进行同步。
4.一种混合动力汽车的换挡系统，所述混合动力汽车包括：发动机、离合器、同步器、发电机和驱动电机，所述发动机、所述发电机、所述离合器和所述驱动电机依次串联，所述离合器分别与所述发电机和所述驱动电机相连，其特征在于，所述换挡系统包括：
降扭模块，用于接收换挡指令并通过所述发电机所提供的负扭矩降低所述发动机的扭矩，并根据所述换挡指令确定目标档位；以及
分离模块，用于在所述离合器的输入扭矩小于所述离合器的安全扭矩时，分离所述离合器以进行换挡操作，其中，所述离合器的安全扭矩根据踏板开度与所述离合器的输入轴转速信号以及所述离合器的机械特性计算得到；
摘挡模块，用于在所述驱动电机的输出扭矩小于所述同步器的安全扭矩时，进行摘挡操作。
5.如权利要求4所述的混合动力汽车的换挡系统，其特征在于，包括：
换挡模块，用于通过调整所述发电机和所述驱动电机的转速以换挡至目标档位。
6.如权利要求5所述的混合动力汽车的换挡系统，其特征在于，在所述摘挡模块和所述换挡模块之间包括：
同步模块，用于对所述发电机和所述驱动电机的转速进行同步。
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