CN104859638B - 混合动力车并联模式换档控制方法和系统 - Google Patents

混合动力车并联模式换档控制方法和系统 Download PDF

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Abstract

一种混合动力车并联模式换档控制方法和系统，该方法包括：当检测到车速满足换档条件时，控制动力源卸载；控制分离离合器；控制进行摘档；摘档完成后，控制驱动电机调速到目标转速；以驱动电机调速后的实际转速为目标转速对发动机和ISG电机进行调速；调速完成后，挂目标档位；完成挂档后，控制离合器结合，此时换档过程完成。解决了现有技术容易出现动力源控制冲突、因没有把发动机和ISG电机作为整体来进行控制导致控制过程复杂的技术问题。该发明由变速箱控制器来控制换档过程中的离合器及动力源扭矩、增加了主动调速过程、将发动机和ISG电机作为一个整体来进行控制，使得换档过程中的控制简单，同时减少了换档时间，实现平顺换档。

Description

混合动力车并联模式换档控制方法和系统
技术领域
本发明涉及车辆控制技术领域。具体地说，涉及一种混合动力车并联模式换档控制方法和系统。
背景技术
混合动力车是指至少拥有两种动力源，使用其中一种或多种动力源提供部分或全部动力的车辆，现有混合动力车多半采用传统的内燃机和电动机作为动力源。
如图1所示，为现有的汽车混合动力系统结构，实线表示机械连接，虚线表示控制信号，其包括发动机、离合器、离合器执行机构、ISG电机、驱动电机、AMT变速箱及主减速器。该混合动力系统为双电机单离合器模式，控制系统复杂，但可以实现纯电动、串联、并联、起停等各种模式的切换。在纯电模式中，车辆依靠电动机以及使用来自驱动电池供应的电力来行驶；在串联模式中，ISG电机启动并发电，与驱动电池同时供应电动机驱动车辆行驶；并联模式中，车辆依靠发动机和电动机两者来驱动车辆行驶。因此，在车辆刚开始起步时，需要在纯电模式下行驶，当其加速到一定速度时需要切换到串联模式行驶，在驾驶员深踏油门踏板，希望车辆在高速状态下行驶时，则需要将整车模式切换到并联模式。其中，并联模式的换档控制为该混合动力系统的关键技术之一。
现有的并联模式换档控制方法的缺点有：1)变速箱控制器(TCU)发送换档控制信号，动力源控制器根据换档控制信号确定采用变速箱控制器或整车控制器的扭矩控制，容易引起动力源控制的冲突；2)换档调速过程中，没有把发动机和汽车起动发电一体(ISG)电机作为整体，使软件控制很复杂。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有并联模式换档控制方法中容易引起动力源控制冲突，没有主动调速过程导致离合器结合过程时间长、磨损大，以及没有把发动机和ISG电机作为整体来进行控制而导致控制过程复杂，从而提出一种由变速箱控制器控制动力源扭矩、增加了发动机和电机的主动调速过程、变速箱控制器将发动机和ISG电机的需求扭矩作为整体来进行控制的混合动力车并联模式换档控制方法和系统。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：
一种混合动力车并联模式换档控制方法，包括以下步骤：
当检测到车速满足从当前档位切换到目标档位的条件时，控制动力源卸载；
检测到动力源卸载完成后，控制分离离合器；
离合器分离完成后，控制进行摘档；
摘档完成后，控制驱动电机调速到目标转速；
以驱动电机调速后的实际转速为目标转速对发动机和ISG电机的转速进行调速；
调速完成后，挂目标档位；
完成挂档后，控制离合器结合，此时换档过程完成。
作为优化，还包括：在检测到车速满足从当前档位切换到目标档位的条件后、控制动力源卸载之前，发送换档请求、发动机和ISG电机的整体需求扭矩、驱动电机的需求扭矩给整车控制器。
作为优化，动力源卸载完成后，发动机和ISG电机的实际输出扭矩、驱动电机的实际输出扭矩均变为0。
作为优化，驱动电机的目标转速是根据变速箱输出轴当前转速和目标档位的速比计算得到的。
作为优化，驱动电机调速后的实际转速与驱动电机的目标转速的速差不超过±30转/分。
作为优化，发动机和ISG电机调速后的实际转速与驱动电机调速后的实际转速的速差不超过±80转/分。
作为优化，还包括：在完成挂档并且离合器结合完成后，发送发动机和ISG电机的整体恢复扭矩、驱动电机的恢复扭矩给整车控制器。
一种混合动力车并联模式换档控制系统，包括：
检测换挡条件及动力源卸载模块：当检测到车速满足从当前档位切换到目标档位的条件时，控制动力源卸载；
第一离合器控制模块：检测到动力源卸载完成后，控制分离离合器；
摘档模块：离合器分离完成后，控制进行摘档；
第一调速模块：摘档完成后，控制驱动电机调速到目标转速；
第二调速模块：以驱动电机调速后的实际转速为目标转速对发动机和ISG电机的转速进行调速；
挂档模块：调速完成后，挂目标档位；
第二离合器控制模块：完成挂档后，控制离合器结合，完成换档过程。
作为优化，还包括：
第一发送模块：在检测到车速满足从当前档位切换到目标档位的条件后、控制动力源卸载之前，发送换档请求、发动机和ISG电机的整体需求扭矩、驱动电机的需求扭矩给整车控制器。
作为优化，还包括：
第二发送模块：在完成挂档并且离合器结合完成后，发送发动机和ISG电机的整体恢复扭矩、驱动电机的恢复扭矩给整车控制器。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
1.本发明提供的混合动力车并联模式换档控制方法和系统，由变速箱控制器来控制离合器的闭合和分离、选换档执行机构，并控制换档过程中包括发动机、ISG电机、驱动电机的动力源扭矩，但是需要通过整车控制器的转发给包括发动机管理系统和汽车单片机的相应控制器。通过整车控制器和变速箱控制器对换档过程的合理控制，实现并联模式换档过程，避免整车控制器和变速箱控制器对离合器及发动机、电机动力源控制的冲突，实现换档的平顺性，同时优化换档的时间。
2.本发明提供的混合动力车并联模式换档控制方法和系统，增加了发动机和ISG电机、驱动电机的主动调速过程，减少了离合器结合过程的时间、以及对离合器的磨损，从而使得换档过程的时间更短、平顺性更好。
3.本发明提供的混合动力车并联模式换档控制方法和系统，由变速箱控制器发送发动机和ISG电机的整体需求扭矩，整车控制器对该扭矩进行分配，确定发动机的输出扭矩和ISG电机的输出扭矩。该种方法把发动机和ISG电机作为一个整体，控制过程实现简单。
附图说明
图1是现有混合动力系统结构示意图；
图2是本发明一个实施例的一种混合动力车并联模式换档控制方法流程图；
图3是本发明一个实施例的一种混合动力车并联模式换档过程中的时序图；
图4是本发明一个实施例的一种混合动力车并联模式换档控制系统示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的内容，下面结合附图和实施例对本发明所提供的技术方案作进一步的详细描述。
实施例1
如图2所示，本实施例提供了一种混合动力车并联模式换档控制方法，包括以下步骤：
S1：当检测到车速满足从当前档位切换到目标档位的条件时，控制动力源卸载，动力源的卸载过程很快，发动机和ISG电机的实际输出扭矩、驱动电机的实际输出扭矩均变为0。
S2：检测到动力源卸载完成后，控制分离离合器。
S3：离合器分离完成后，控制进行摘档。
S4：摘档完成后，控制驱动电机调速到目标转速，驱动电机的目标转速是根据变速箱输出轴当前转速和目标档位的速比计算得到的。因驱动电机的目标转速用于结合同步器，因此对速差的要求很高，驱动电机调速后的实际转速与驱动电机的目标转速的速差不超过±30转/分。
S5：控制发动机和ISG电机以驱动电机调速后的实际转速为目标转速进行调速，发动机和ISG电机的调速过程要滞后于驱动电机的调速过程。发动机和ISG电机的调速要求较低，其实际转速与其目标转速即驱动电机调速后的实际转速的速差只需要保持在±80转/分之内就可以了。
S6：完成驱动电机、发动机和ISG电机的调速后，控制进行挂档，此时所挂的档位为目标档位。
S7：完成挂档后，控制离合器结合，此时换档过程完成。
本实施例由变速箱控制器来控制离合器的闭合和分离、选换档执行机构，并控制换档过程中包括发动机、ISG电机、驱动电机的动力源扭矩，但是需要通过整车控制器的转发给包括发动机管理系统和汽车单片机的相应控制器。通过整车控制器和变速箱控制器对换档过程的合理控制，实现并联模式换档过程，避免整车控制器和变速箱控制器对离合器及发动机、电机动力源控制的冲突，实现换档的平顺性，同时优化换档的时间。还增加了发动机和ISG电机、驱动电机的主动调速过程，减少了离合器结合过程的时间以及离合器的磨损，从而进一步减少了混合动力车的换档时间、并使得换档的平顺性更好。另外，本实施例把发动机和ISG电机的需求扭矩作为一个整体来由变速箱控制器控制，在整车控制器转发给相应控制器时，将其分配给发动机和ISG电机。该种控制方法的控制过程简单、容易实现。
具体地，在检测到车速满足从当前档位切换到目标档位的条件后、控制动力源卸载之前，发送换档请求、发动机和ISG电机的整体需求扭矩、驱动电机的需求扭矩给整车控制器。整车控制器接收到变速箱控制器发送的该换档请求、发动机和ISG电机的整体需求扭矩、驱动电机的需求扭矩后，将发动机和ISG电机的整体需求扭矩、驱动电机的需求扭矩转发给相应的控制器，该相应的控制器包括发动机管理系统和汽车单片机(MCU)，并将发动机和ISG电机的整体需求扭矩分配给发动机和ISG电机。
具体地，在完成挂档并且离合器结合完成后，发送发动机和ISG电机的整体恢复扭矩、驱动电机的恢复扭矩给整车控制器。整车控制器接收变速箱控制器发送的该发动机和ISG电机的整体恢复扭矩、驱动电机的恢复扭矩后，根据并联模式下的动力源扭矩分配原则，进行发动机、ISG电机、驱动电机的扭矩分配。卸载动力源以进行摘档、换档动作，在换档过程完成后，需要恢复动力，即使得包括发动机、ISG电机和驱动电机的动力源重新输出转矩以在当前条件下正常驱动车辆。
实施例2
本实施例提供了一种混合动力车并联模式换档控制方法，包括以下过程：
在T1时刻时，变速箱控制器(TCU)检测到车速满足从当前档位切换到目标档位的条件时，即发送换档请求、发动机和ISG电机的整体需求扭矩、驱动电机的需求扭矩给整车控制器(HCU)，变速箱控制器的换档标志位置1。
整车控制器接收变速箱控制器发送的换档请求、发动机和ISG电机的整体需求扭矩、驱动电机的需求扭矩，并转发给相应控制器。其中，整车控制器还需要将变速箱控制器发送的发动机和ISG电机的整体需求扭矩分配给发动机和ISG电机，分配的基本原则是优先分配给发动机，发动机满足不了时再分配给ISG电机，这样的分配比较简单可靠。
变速箱控制器控制动力源卸载，动力源卸载的过程很快，发动机和ISG电机的实际输出扭矩、驱动电机的实际输出扭矩均变为0。
在动力源卸载完成后，变速箱控制器控制分离离合器。
在T2时刻离合器分离完成，变速箱控制器控制进行摘档动作。
在T3时刻摘档完成，同步器停留在N档位置。变速箱控制器控制驱动电机调速到目标转速，该目标转速是根据变速箱输出轴当前转速和目标档位的速比计算得到的。驱动电机的目标转速用于结合同步器，对于速差的要求很高，因此驱动电机调速后的实际转速与目标转速的速差不超过±30转/分。
变速箱控制器控制发动机和ISG电机以驱动电机调速后的实际转速为目标进行调速，因此发动机和ISG电机的调速要滞后于驱动电机的调速。发动机和ISG电机的调速要求可以较低，发动机和ISG电机的实际速度和其目标转速的速差可以为±80转/分。
当控制车辆进档时，在T3时刻和T4时刻之间，发动机和ISG电机的实际输出扭矩、驱动电机的实际输出扭矩逐渐变为一个负扭矩，用以降低发动机和ISG电机、驱动电机的速度以达到各自的目标转速。因为在进档时，速比变大，而车速不会立即变大，所以需要降低发动机和ISG电机、驱动电机的转速。当发动机和ISG电机的实际输出扭矩、驱动电机的实际输出扭矩达到该负扭矩后，又重新渐变为0，此时发动机和ISG电机、驱动电机已经调速完成。因为发动机和ISG电机是以驱动电机调速后的实际转速为目标进行调速的，所以发动机和ISG电机的实际输出扭矩是在驱动电机的实际输出扭矩之后才变为0的。
当控制车辆退档时，在在T3时刻和T4时刻之间，发动机和ISG电机的实际输出扭矩、驱动电机的实际输出扭矩逐渐变为一个正扭矩，用以提高发动机和ISG电机、驱动电机的速度以达到各自的目标转速。在发动机和ISG电机的实际输出扭矩、驱动电机的实际输出扭矩达到该负扭矩后，又重新渐变为0。
在T4时刻完成发动机和ISG电机、驱动电机的调速过程，调速过程完成后，包括发动机、ISG电机和驱动电机的动力源实际输出扭矩为0。变速箱控制器控制进行挂档，此时所挂档位为目标档位。
在T5时刻，同步器到位，完成挂档过程，之后，变速箱控制器控制离合器结合。
在T6时刻，离合器结合完成，之后，变速箱控制器发送发动机和ISG电机的整体恢复扭矩、驱动电机的恢复扭矩给整车控制器，发动机和ISG电机的整体恢复扭矩也即当前档位下的发动机和ISG电机的整体需求扭矩，驱动电机的恢复扭矩也即当前档位下的驱动电机的需求扭矩。
整车控制器接收变速箱控制器发送的发动机和ISG电机的整体恢复扭矩、驱动电机的恢复扭矩，并转发给相应控制器。
整车控制器还需要根据并联模式下的动力源扭矩分配，进行发动机、ISG电机和驱动电机的扭矩分配，并确定扭矩恢复过程中的扭矩大小。
在T7时刻，整个换档过程结束，变速箱控制器的换档标志位复位为0。
本实施例由变速箱控制器来控制离合器的闭合和分离、选换档执行机构，并控制换档过程中包括发动机、ISG电机、驱动电机的动力源扭矩，但是需要通过整车控制器的转发给包括发动机管理系统和汽车单片机的相应控制器。通过整车控制器和变速箱控制器对换档过程的合理控制，实现并联模式换档过程，避免整车控制器和变速箱控制器对离合器及发动机、电机动力源控制的冲突，实现换档的平顺性，同时优化换档的时间。还增加了发动机和ISG电机、驱动电机的主动调速过程，减少了离合器结合过程的时间以及离合器的磨损，从而进一步减少了混合动力车的换档时间、并使得换档的平顺性更好。另外，本实施例把发动机和ISG电机的需求扭矩作为一个整体来由变速箱控制器控制，在整车控制器转发给相应控制器时，将其分配给发动机和ISG电机。该种控制方法的控制过程简单、容易实现。
实施例3
如图4所示，本实施例提供了一种混合动力车并联模式换档控制系统，包括：
检测换挡条件及动力源卸载模块M1：当检测到车速满足从当前档位切换到目标档位的条件时，控制动力源卸载；
第一离合器控制模块M2：检测到动力源卸载完成后，控制分离离合器；
摘档模块M3：离合器分离完成后，控制进行摘档；
第一调速模块M4：摘档完成后，控制驱动电机调速到目标转速；
第二调速模块M5：以驱动电机调速后的实际转速为目标转速对发动机和ISG电机的转速进行调速；
挂档模块M6：完成驱动电机、发动机和ISG电机的调速后，控制进行挂档，此时所挂的档位为目标档位；
第二离合器控制模块M7：完成挂档后，控制离合器结合，完成换档过程。
优选地，该系统还包括：
第一发送模块：在检测到车速满足从当前档位切换到目标档位的条件后、控制动力源卸载之前，发送换档请求、发动机和ISG电机的整体需求扭矩、驱动电机的需求扭矩给整车控制器。
进一步优选地，该系统还包括：
第二发送模块：在完成挂档并且离合器结合完成后，发送发动机和ISG电机的整体恢复扭矩、驱动电机的恢复扭矩给整车控制器。
本实施例提供的控制系统由变速箱控制器来控制离合器的闭合和分离、选换档执行机构，并控制换档过程中包括发动机、ISG电机、驱动电机的动力源扭矩，但是需要通过整车控制器的转发给包括发动机管理系统和汽车单片机的相应控制器。通过整车控制器和变速箱控制器对换档过程的合理控制，实现并联模式换档过程，避免整车控制器和变速箱控制器对离合器及发动机、电机动力源控制的冲突，实现换档的平顺性，同时优化换档的时间。还增加了发动机和ISG电机、驱动电机的主动调速过程，减少了离合器结合过程的时间以及离合器的磨损，从而进一步减少了混合动力车的换档时间、并使得换档的平顺性更好。另外，本实施例把发动机和ISG电机的需求扭矩作为一个整体来由变速箱控制器控制，在整车控制器转发给相应控制器时，将其分配给发动机和ISG电机。该种控制方法的控制过程简单、容易实现。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种混合动力车并联模式换档控制方法，其特征在于包括以下步骤：
当检测到车速满足从当前档位切换到目标档位的条件时，控制动力源卸载；
检测到动力源卸载完成后，控制分离离合器；
所述离合器分离完成后，控制进行摘档；
摘档完成后，控制驱动电机调速到目标转速；
以所述驱动电机调速后的实际转速为目标转速对发动机和ISG电机的转速进行调速；
调速完成后，挂目标档位；
完成挂档后，控制所述离合器结合，此时换档过程完成；
还包括：在检测到车速满足从当前档位切换到目标档位的条件后、控制动力源卸载之前，变速箱控制器发送换档请求、所述发动机和ISG电机的整体需求扭矩、所述驱动电机的需求扭矩给整车控制器，所述整车控制器用于将所述发动机和ISG电机的整体需求扭矩、所述驱动电机的需求扭矩转发给相应的控制器，其中由变速箱控制器来控制离合器的闭合和分离、选换档执行机构，并控制换档过程中包括发动机、ISG电机、驱动电机的动力源扭矩。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，动力源卸载完成后，所述发动机和ISG电机的实际输出扭矩、所述驱动电机的实际输出扭矩均变为0。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动电机的目标转速是根据变速箱输出轴当前转速和目标档位的速比计算得到的。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动电机调速后的实际转速与所述驱动电机的目标转速的速差不超过±30转/分。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发动机和ISG电机调速后 的实际转速与所述驱动电机调速后的实际转速的速差不超过±80转/分。
6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：在完成挂档并且所述离合器结合完成后，发送所述发动机和ISG电机的整体恢复扭矩、所述驱动电机的恢复扭矩给整车控制器。
7.一种混合动力车并联模式换档控制系统，其特征在于包括：
检测换挡条件及动力源卸载模块：当检测到车速满足从当前档位切换到目标档位的条件时，控制动力源卸载；
第一离合器控制模块：检测到动力源卸载完成后，控制分离离合器；
摘档模块：所述离合器分离完成后，控制进行摘档；
第一调速模块：摘档完成后，控制驱动电机调速到目标转速；
第二调速模块：以所述驱动电机调速后的实际转速为目标转速对发动机和ISG电机的转速进行调速；
挂档模块：调速完成后，挂目标档位；
第二离合器控制模块：完成挂档后，控制离合器结合，完成换档过程；
第一发送模块：在检测到车速满足从当前档位切换到目标档位的条件后、控制动力源卸载之前，变速箱控制器发送换档请求、所述发动机和ISG电机的整体需求扭矩、所述驱动电机的需求扭矩给整车控制器，所述整车控制器用于将所述发动机和ISG电机的整体需求扭矩、所述驱动电机的需求扭矩转发给相应的控制器，其中变速箱控制器来控制离合器的闭合和分离、选换档执行机构，并控制换档过程中包括发动机、ISG电机、驱动电机的动力源扭矩。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：
第二发送模块：在完成挂档并且所述离合器结合完成后，发送所述发动机和ISG电机的整体恢复扭矩、所述驱动电机的恢复扭矩给整车控制器。
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