CN106274460A - 双电机电动车辆的电驱变速箱控制装置和方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于双电机电动车辆的电驱变速箱的控制装置和方法,其中,在第二电机为零扭矩时,同步器切换至空挡,第二电机请求扭矩保持等于零;切换至空挡位置后,若目标挡位为空挡,则换挡完成,若目标挡位不是空挡,则第二电机转速控制,调速至目标转速;第二电机调速至目标转速后,第二电机进入零转矩控制,第二电机请求扭矩为零;第二电机进入零转矩后,开始切换同步器至目标挡位,第二电机请求扭矩保持为零;同步器进入目标挡位后,第二电机请求扭矩按照合理的变化率向目标值变化;第二电机实际扭矩与其目标扭矩相同或超时后,判断换挡完成。第二电机在整个换挡过程中引起的轮端驱动力矩损失由第一电机补偿,从而实现无动力中断换挡。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于双电机电动车辆的电驱变速箱的控制装置和方法。
背景技术
目前很多纯电动车辆通常采用两挡或多挡变速箱来满足低速时动力性和高速时的经济性。在纯电动车辆的换挡机构采用无离合器的机械式自动变速器(AMT)结构时,换挡有动力中断,驾驶感觉不好。在采用电驱变速箱时,现有技术尚不能同时兼顾换挡过程中无动力中断和在较大范围内优化电机工作点的需求。
发明内容
基于本领域现因技术状况,本发明的目的是提供一种用于双电机电动车辆的电驱变速箱的控制策略,其能够在换挡过程中不产生动力中断,同时又使得在较大范围内优化双电机工作点成为可能。
为此,根据本发明的一个方面,提供了一种用于双电机电动车辆的电驱变速箱的控制装置,所述双电机为第一和第二电机,所述电驱变速箱与第一和第二电机相连,使得第一电机以单传动比输出动力,第二电机通过单一的同步器选择性地以两挡传动比输出动力;所述控制装置被配制成接收整车控制器给出的信息,控制第一和第二电机以及电驱变速箱的操作,并且以下述步骤执行同步器换挡操作:
(1)控制装置开始对整车控制器的扭矩分配进行干预;
(2)在第二电机为零扭矩时,将同步器切换至空挡,在这一阶段,第二电机的请求扭矩保持等于零;
(3)同步器切换至空挡位置后,若目标挡位为空挡,则换挡完成,若目标挡位不是空挡,则第二电机转速控制,调速至目标转速;
(4)当第二电机调速至目标转速后,第二电机进入零转矩控制,第二电机的请求扭矩为零;
(5)当第二电机进入零转矩后,开始切换同步器至目标挡位,在这一阶段,第二电机的请求扭矩保持为零;
(6)当同步器进入目标挡位后,第二电机的请求扭矩按照合理的变化率向目标值变化;
(7)当第二电机的实际扭矩与其目标扭矩接近或超时后,则判断换挡完成。
根据一种可行实施方式,在步骤(1)中,使第二电机的请求扭矩按照合理的变化率向零扭矩变化,同时将第一电机的扭矩朝向基于整车轮端需求扭矩计算出的第一电机的请求扭矩目标值变化;在第二电机处在零转矩状态时,第一电机保持其请求扭矩目标值以承担整车动力需求。
根据一种可行实施方式,在步骤(6)中,第二电机的请求扭矩目标值为整车控制器按照变速箱的工作模式分配给第二电机的请求扭矩。
根据一种可行实施方式,整车控制器以第一和第二电机的综合传动效率为优化目标对第一和第二电机的工作点进行优化,由此确定第一和第二电机的请求扭矩。
根据一种可行实施方式,在步骤(7)中,在判断换挡完成后,所述控制装置结束对整车控制器的扭矩分配的干预。
根据一种可行实施方式,所述控制装置被构造成控制第一和第二电机以及电驱变速箱以下述工作模式操作:
断开模式,其中同步器处于空挡位置,第一和第二电机都处在待命状态;
第一电机单独驱动模式,其中同步器处于空挡位置,第一电机处在被所述控制装置执行扭矩控制的状态,第二电机处在待命状态或被所述控制装置执行转速控制或零转矩控制的状态;
两电机同时驱动模式,其中同步器处于一挡或二挡位置,第一电机处在被所述控制装置执行扭矩控制的状态,第二电机处在待命状态或被所述控制装置执行转速控制或转矩控制的状态。
根据一种可行实施方式,在第一电机单独驱动模式中,若没有同步器由空挡切入一挡或二挡的需求,则第二电机工作在待命状态;若处于同步器由空挡切入一挡或二挡的速度同步阶段,则第二电机工作在转速控制状态;若处于同步器由空挡切入一挡或二挡的速度同步完成之后,直至换挡完成的过程中,第二电机处于零转矩控制状态。
根据一种可行实施方式,在两电机同时驱动模式中,第二电机的转速控制发生在同步器由一挡与二挡相互切换过程中的速度同步阶段。
根据一种可行实施方式,所述控制装置配制成基于模式切换条件Condition0~Condition6执行工作模式间的切换,其中:
Condition0:当系统上电运行时,无条件进入断开状态;
Condition1:满足下述子条件(1)、子条件(2)和子条件(3)中的任何一个,并且不处于换挡过程中:
子条件(1)-换挡杆在R挡;
子条件(2)-换挡杆在N挡;
子条件(3)-换挡杆在D挡且第二电机一挡或二挡参与驱动无利;
在条件Condition1下将执行由断开模式切换到第一电机单独驱动模式;
Condition2:换挡杆位置在P挡;
在条件Condition2下将执行由第一电机单独驱动模式切换到断开模式;
Condition3:换挡杆位置在D挡,且第二电机一挡或二挡参与驱动有利,并且不处于换挡过程中;
在条件Condition3下将执行由断开模式切换到两电机同时驱动模式;
Condition4:与Condition2相同,在条件Condition4下将执行由两电机同时驱动模式切换到断开模式;
Condition5:与Condition3相同,在条件Condition5下将执行由第一电机单独驱动模式切换到两电机同时驱动模式;
Condition6:与Condition1相同,在条件Condition6下将执行由两电机同时驱动模式切换到第一电机单独驱动模式。
根据一种可行实施方式,所述控制装置被构造成基于各工作模式对同步器目标挡位进行判断,并且在满足条件Switch0~Switch6中的一个时确定需要执行换挡,其中:
Switch0:当系统上电运行时,无条件进入空挡状态;
Switch1:换挡杆位置在D挡且第二电机一挡参与驱动有利;
在条件Switch1下将执行由空挡向一挡切换;
Switch2:满足下述子条件(1)和子条件(2)中的任何一个:
子条件(1)-换挡杆位置不在D挡;
子条件(2)-换挡杆位置在D挡且第二电机一挡或二挡参与驱动均不利;
在条件Switch2下将执行由一挡向空挡切换;
Switch3:换挡杆位置在D且第二电机二挡参与驱动有利;
在条件Switch3下将执行由空挡向二挡切换;
Switch4:与Switch2相同;
在条件Switch4下将执行由二挡向空挡切换;
Switch5:与Switch3相同;
在条件Switch5下将执行由一挡向二挡切换;
Switch6:与Switch1相同;
在条件Switch6下将执行由二挡向一挡切换。
根据一种可行实施方式,在步骤(4)中,如果将同步器朝向目标挡位切换的动作超时,则将同步器退入空挡,然后再次将同步器朝向目标挡位切换;如果切换的动作次数超过某一限值,则禁止进入该目标挡位。
根据一种可行实施方式,所述控制装置包括:
第一电机控制器,其与整车控制器通信,用于控制第一电机的操作;
第二电机控制器,其与整车控制器通信,用于控制第二电机的操作;
换挡控制器,其控制同步器的选择性动作而切换第二电机的挡位;
变速箱控制器,其与整车控制器和换挡控制器通信,用于确定第一和第二电机的预期工作点,并经整车控制器控制第一和第二电机控制器,以及直接控制换挡控制器。
本发明在其另一方面提供了一种用于双电机电动车辆的电驱变速箱的控制方法,其包括前面描述的与所述控制装置有关的操作。
根据本发明,第二电机在整个换挡过程中引起的轮端驱动力矩损失,由第一电机进行补偿,从而实现无动力中断换挡。本发明实现了根据纯电动车辆整车动力需求协调控制两驱动电机的动力输出和相应的电驱变速箱挡位的自动切换,同时又使得在较大范围内优化电机工作点成为可能。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方式的双电机电动车辆的电驱变速箱及其控制装置的结构示意图。
图2是根据本发明的另一个实施方式的双电机电动车辆的电驱变速箱的控制装置的结构示意图。
图3是图1、2中的控制装置中执行的电驱变速箱工作模式判断的流程图。
图4是图1、2中的控制装置中执行的同步器目标挡位判断的流程图。
图5是电驱变速箱换挡程序的流程图。
具体实施方式
下面描述本发明的一些可行实施方式。
本发明涉及双电机驱动的纯电动车辆的电驱变速箱的控制装置及相应的控制方法,这种电驱变速箱中的一个电机以单速传动路线输出动力,另一个电机以双传动路线输出动力。图1、2中显示了这样的电驱变速箱的两个例子,但可以理解,本发明的基本原理同样适用于其他符合上述条件的双电机电动车辆的电驱变速箱控制。
在图1所示的第一实施方式中,双电机电动车辆的电驱变速箱包括彼此相对布置的第一电机1和第二电机2。
第一电机1的输出动力通过安装在第一驱动轴3上的第一电机主动齿轮5和安装在中间轴8上并且与第一电机主动齿轮5啮合的第一电机从动齿轮9以单一的传动比传递到中间轴8。第二电机2的输出动力能够选择性地通过第一电机主动齿轮5和从动齿轮9以第一传动比(即第一电机1的单一传动比)、或是通过套装在第二驱动轴4上的第二电机二挡主动齿轮7和安装在中间轴8上并且与安装在第二电机二挡主动齿轮7啮合的第二电机二挡从动齿轮10以第二传动比传递到中间轴8。安装在第二驱动轴4上的同步器6具有空挡位置、与第一电机主动齿轮5结合的位置和与第二电机二挡主动齿轮7结合的位置。中间轴8上的动力通过主减速小齿轮11和与主减速小齿轮11啮合的主减速大齿轮12传递到差速器13。主减速小齿轮11和主减速大齿轮12构成主减速器。
上面描述的由第一驱动轴3和第二驱动轴4到主减速小齿轮11的结构构成了根据第一实施方式的电驱变速箱,如图中的双点划线所示。同步器6是本发明的电驱变速箱中的唯一的同步器,用于实现第二电机2的传动路线的切换。在上述变速箱中,第一电机1通过具有单一传动比的单一动力输出路线输出动力,第二电机2可通过两挡动力输出路线输出动力,其中在一挡与第一电机1共享同一套动力输出路线,从而具有第一电机1的单一传动比相同的第一传动比,在二挡具有与所述单一传动比即第一传动比不同的第二传动比。
在图2所示的第二实施方式中,双电机电动车辆的电驱变速箱包括第一电机1和第二电机2。第一电机1带动第一驱动轴3旋转,第二电机2带动第二驱动轴4旋转。
第一电机1的输出动力通过安装在第一驱动轴3上的第一电机主动齿轮5和安装在中间轴8上并且与第一电机主动齿轮5啮合的第一电机从动齿轮9以单一的传动比传递到中间轴8。第二电机2的输出动力能够选择性地通过安装在第二驱动轴4上的第二电机一挡主动齿轮14和套装在中间轴8上并且与第二电机一挡主动齿轮14啮合的第二电机一挡从动齿轮15以第一传动比、或是通过安装在第二驱动轴4上的第二电机二挡主动齿轮7和套装在中间轴8上并且与第二电机二挡主动齿轮7啮合的第二电机二挡从动齿轮10以第二传动比传递到中间轴8。安装在中间轴8上的同步器6具有空挡位置、与第二电机一挡从动齿轮15结合的位置和与第二电机二挡从动齿轮10结合的位置。中间轴8上的动力通过主减速小齿轮11和与主减速小齿轮11啮合的主减速大齿轮12传递到差速器13。主减速小齿轮11和主减速大齿轮12构成主减速器。
可以理解,作为替代方案,同步器6也可以设置在第二驱动轴4上,并且可以选择性地与套设在第二驱动轴4上的第二电机一挡主动齿轮14和第二电机二挡主动齿轮7结合。
上面描述的由第一驱动轴3和第二驱动轴4到主减速小齿轮11的结构构成了根据第二实施方式的电驱变速箱,如图中的双点划线所示。同步器6是本发明的电驱变速箱中的唯一的同步器,用于实现第二电机2的传动路线的切换。在上述变速箱中,第一电机1通过具有单一传动比的单一动力输出路线输出动力,第二电机2可通过两挡动力输出路线输出动力,其中在一挡具有第一传动比,在二挡具有与第一传动比不同的第二传动比。第二电机的第一传动比可与第一电机1的单一传动比不同。
此外,上述根据第一和第二实施方式的电驱变速箱各自还包括控制装置,用于控制上述变速箱,该控制装置包括第一电机控制器20,其控制第一电机1的操作;第二电机控制器30,其控制第二电机2的操作;换挡控制器40,其控制同步器6的选择性动作而实现第二电机2的动力接入和换挡;变速箱控制器(TCU)50,其确定两个电机的预期工作点,并输出相应的指令以使第一电机控制器20、第二电机控制器30和换挡控制器40执行相应的控制;整车控制器100,其协调控制两个电机和其他整车功能。
在图1、2中,第一电机控制器20、第二电机控制器30与整车控制器100通信。当需要换挡时,变速箱控制器50将获得整车控制器的控制权,通过整车控制器100将变速箱控制器50计算的第二电机2的转速控制和转矩控制的目标指令、第一电机转矩控制目标,转发给第一电机控制器20、第二电机控制器30。换挡控制器40作为变速箱控制器50的子系统,两者直接通信。
换挡过程如下:(1)变速箱控制器50通过整车控制器100给第二电机控制器30发转矩控制指令,目标转矩为当前转矩指令按照合理的变化率,变化至零。与此同时,变速箱控制器50通过整车控制器100给第一电机控制器30发转矩控制指令,目标转矩的计算方法为:整车轮端需求扭矩减去第二电机对轮端驱动扭矩,根据实际啮合的挡位,计算出第一电机的转矩目标。即换挡要求第二电机转矩的变化对轮端驱动扭矩的影响,由第一电机去补偿。
(2)当第二电机进入零转矩后,变速箱控制器50通过整车控制器100给第二电机控制器30发零转矩控制指令,并保持。
当第二电机控制器30通过整车控制器100反馈第二电机实际扭矩接近零时,变速箱控制器50给换挡控制器40发挪动同步器换挡拨叉的位置或力指令,实现挡位的切换。
若目标挡位为空挡,当同步器接合套退入空挡后,结束换挡。
若目标挡位不是空挡,则接合套退入空挡时,变速箱控制器50给换挡控制器40发目标位置为目标挡位的同步点,同时给第一电机控制器20发目标转矩指令;给第二电机控制器30发目标转速,实现第二电机换挡前后的转速同步。
在这一阶段,通过整车控制器100给第一电机控制器30发转矩控制指令,整车轮端驱动扭矩完全由第一电机承担。
(3)当第二电机转速同步完成后,给第二电机发零转矩控制指令,待第二电机进入零转矩状态后,变速箱控制器50给换挡控制器40发挪动换挡拨叉的位置或力指令,拨叉推动接合套去与目标挡位齿圈啮合。待接合套与目标挡位齿圈啮合后,变速箱控制器50给换挡控制器40发挡位保持指令,同时通过整车控制器100给第一电机控制器20、第二电机控制器30发目标转矩指令,直至第一电机与第二电机实际转矩恢复至正常或超时,结束换挡。
整个换挡过程中,在变速箱控制器50的协调控制下,不仅能够实现对整车轮端需求驱动力矩的实时满足,而且完成了第二电机的转速同步和挡位切换,实现了平稳的无动力中断换挡。
上述各控制器之间可通过CAN网络或其它通讯工具交换数据。
变速箱控制器50可以是单独的一个控制器,其与整车控制器100相连并与其通信;或者,变速箱控制器50可以是整车控制器100中的一个模块,与其他模块相连并通信。
换挡控制器40可配备有用于驱动同步器6动作的执行装置,例如,执行装置包括换挡电机、涡轮蜗杆机构和换挡拨叉。蜗轮蜗杆机构将换挡电机的旋转运动转变为换挡拨叉的直线运动,将换挡电机的换挡力传递至拨叉,拨叉推动同步器6的接合套移动而实现换挡。可以理解,其他能够将换挡电机的旋转运动转化成换挡拨叉的直线运动的机构也可以被采用,以取代涡轮蜗杆机构。
变速箱控制器50被配置成接收整车控制器给出的信息,确定对两个电机的扭矩干预目标和同步器位置目标,以实现无动力中断的换挡功能。
在上述根据第一和第二实施方式的电驱变速箱中,直接连接单传动比传动路线的第一电机1作为主电机在车辆运行中持续提供驱动功率,第二电机2作为辅助电机在整车扭矩、功率需求较大或第一电机1效率较低时辅助(或单独)驱动。在第二电机2升挡或降挡动作中,第一电机1维持持续动力输出,不会产生动力中断。
在上述根据第一和第二实施方式的电驱变速箱中,变速箱控制器50被构造成使得在第一电机1驱动车辆时,第二电机2可以通过同步器6选择空挡、一挡和二挡,使第二电机2介入或不介入整车的驱动,并且在两电机同时驱动的过程中,同步器6也可以在一挡与二挡之间切换,优化第一电机1和第二电机2的工作点。整车控制器100可以针对预定的优化目标、例如综合传动效率对第一电机1和第二电机2的工作点(转速和扭矩)进行优化。
下面具体描述变速箱控制器50对变速箱实施的控制方法。
首先,根据本申请的电驱变速箱结构,由第一电机1(以下简称为TM1)和第二电机2(以下简称为TM2)及电驱变速箱组成的动力传动系统的工作状态及同步器啮合挡位的组合如下面的表1所示。
表1:
此外,如果车辆装配有机械式空调,则可以采用空调压缩机电磁离合器与TM2相连的结构。在停车或低速行驶时,控制同步器在空挡位置,来满足空调压缩机对驱动电机最低运转转速的需要。这样,在整车的全速范围内,空调均可以正常工作。在要求机械式空调运转,且同步器需要在空挡、一挡、二挡之间切换时,在换挡开始时,需先将压缩机电磁离合器断开,而在换挡结束后,再判断是否需要合上压缩机电磁离合器。
根据表1中列出的电机状态和同步器位置,本发明的变速箱控制器50对电驱变速箱的工作模式进行判断,判断流程图如图3所示。
本发明的电驱变速箱的工作模式有Disconnect(断开)、T1(TM1单独驱动)和T2Beneficial(两电机同时驱动)三种工作模式。
Disconnect是指两驱动电机都处于待命状态(Standby)。
T1是指只有TM1工作,处于转矩控制(Torque Control)状态,TM2工作在待命(Standby)或转速控制(Speed Control)或零转矩控制。在这一工作模式中,若没有同步器由空挡切入一挡或二挡的需求,则TM2工作在待命状态;若处于同步器由空挡切入一挡或二挡的速度同步阶段,则TM2工作在转速控制状态;若处于同步器由空挡切入一挡或二挡的速度同步完成之后,直至换挡完成的过程中,TM2处于零转矩控制状态。
T2Beneficial是指TM1工作(处于转矩控制)的同时,TM2也工作(处于转矩控制或转速控制);在这一工作模式中,TM2的转速控制发生在同步器由一挡与二挡相互切换过程中的速度同步阶段。
动力传动系统在各种工作模式间的切换可由变速箱控制器根据换挡杆位置(P、R、N、D)和根据整车动力性经济性需求判断的TM2一挡或二挡参与有利的条件进行判断,具体的判断逻辑如下面描述。
图3中显示了三个工作模式之间相互切换的各条件:Condition0~Condition6。下面逐一介绍。
Condition0:当系统上电运行时,无条件进入断开状态(Disconnect)。
Condition1:满足下述子条件(1)、子条件(2)和子条件(3)中的任何一个,并且不处于换挡过程中:
子条件(1)-换挡杆在R挡;
子条件(2)-换挡杆在N挡;
子条件(3)-换挡杆在D挡且TM2一挡或二挡参与驱动无利。
Condition2:换挡杆位置在P挡。
Condition3:换挡杆位置在D挡,且TM2一挡或二挡参与驱动有利,并且不处于换挡过程中。
Condition4:与Condition2相同。
Condition5:与Condition3相同。
Condition6:与Condition1相同。
在某个工作模式下,当满足Condition0~Condition6中的相应一个条件时,变速箱控制器执行模式切换。
在T1工作模式下,整车动力需求(由加速踏板、刹车踏板开度解释的整车驱动力需求或由制动能量回收系统要求的电制动力矩需求)完全由TM1响应。在T2Beneficial工作模式下,TM1和TM2共同承担整车动力需求,并且变速箱控制器可以根据TM1和TM2效率特性,优化TM1和TM2的工作点,提高整车的经济性。
此外,根据表1中列出的电机状态和同步器位置,变速箱控制器对同步器目标挡位进行判断,判断流程图如图4所示。
同步器控制的目标挡位有Neutral(空挡)、Gear1(一挡)和Gear2(二挡)三个位置,各挡位之间相互切换的条件为Switch0~Switch6,如下所述。
Switch0:当系统上电运行时,无条件进入空挡状态(Neutral)。
Switch1:换挡杆位置在D挡且TM2一挡参与驱动有利。
Switch2:满足下述子条件(1)和子条件(2)中的任何一个:
子条件(1)-换挡杆位置不在D挡;
子条件(2)-换挡杆位置在D挡且TM2一挡或二挡参与驱动均无利。
Switch3:换挡杆位置在D且TM2二挡参与驱动有利。
Switch4:与Switch2相同。
Switch5:与Switch3相同。
Switch6:与Switch1相同。
当满足Switch0~Switch6中的相应一个条件时,变速箱控制器确定需要执行换挡。
变速箱控制器执行的整个换挡程序如图5所示,其中包括确定是否需要执行换挡的步骤(如前面所描述)以及判断出需要执行换挡后的具体换挡过程。
为了实现在换挡过程中动力不中断,且响应加速踏板变化引起的扭矩需求变化,本发明制定的换挡过程如下所述。
(1)变速箱控制器开始对整车控制器的扭矩分配进行干预。TM2的请求扭矩按照合理的变化率向目标值零扭矩变化,同时给TM1的请求扭矩计算如下:
TM1请求扭矩=(整车轮端需求扭矩-TM2实际扭矩×ib0×ig)/(ia0×ig)
式中:ig为主减速器速比;ib0为TM2所在实际挡位的齿轮速比;ia0为TM1所在挡位的齿轮速比。
(2)在TM2为零扭矩时,挪动同步器至空挡。在这一阶段,TM2的请求扭矩保持等于零,TM1的请求扭矩为整车轮端需求扭矩/(ia0×ig)。
(3)同步器挪至空挡位置后,若目标挡位为空挡,则换挡完成;若目标挡位不是空挡,则TM2转速控制,调速至目标转速,目标转速为=输出轴转速×ib0r×ig,式中,ib0r为TM2端目标挡位的齿轮速比。TM1的请求扭矩为整车轮端需求扭矩/(ia0×ig)。
(4)当TM2调速至目标转速后,TM2进入零转矩控制,TM2的请求扭矩为零,TM1的请求扭矩为整车轮端需求扭矩/(ia0×ig)。
(5)当TM2进入零转矩后,开始挪动同步器至目标挡位。在这一阶段,TM2的请求扭矩保持为零,TM1的请求扭矩为整车轮端需求扭矩/(ia0×ig)。
在朝向某个目标挡位挪动同步器的过程中,如果同步器动作超时,则将同步器退入空挡,并且返回上述步骤(3)。在目标挡位不是空挡的情况下,重复上述步骤(3)-(5)中的换挡动作或保持相应的扭矩、转速控制状态。可以为一个换挡过程设定最多换挡动作次数n(可标定),如果换挡动作次数超过了n但仍未成功换挡,则禁止进入该目标挡位。
(6)当同步器进入目标挡位后,TM2的请求扭矩按照合理的变化率向目标值变化,目标值为整车控制器按照动力传动系统的工作模式分配给TM2的请求扭矩,同时给TM1的请求扭矩=(整车轮端需求扭矩-TM2实际扭矩×ib0×ig)/(ia0×ig)。
(7)当TM2的实际扭矩与其目标扭矩相同或超时后,则判断换挡完成,变速箱控制器结束对整车控制器的扭矩分配的干预。
本发明的变速箱控制器执行的换挡过程中涉及目标挡位的判断,换挡时序的制定,同步器的动作以及TM2的转速控制和转矩控制的目标指令计算,同时给TM1转矩控制目标,满足整车轮端的动力需求,以实现平稳的无动力中断换挡。
根据本发明,能够控制双电机驱动电驱变速箱实现单电机驱动、双电机驱动及双电机驱动时无动力中断的挡位切换。通过各种工作模式的组合,更好的优化了整车经济性、动力性。由于动力换挡过程中的扭矩交互,是由与主减速器直连的电机直接响应挡位切换一侧的电机对整车扭矩需求的不足部分,比传统变速箱的离合器到离合器换挡的扭矩交互更直接和稳定,因此换挡品质高于传统动力换挡变速箱。
虽然这里参考具体的实施方式描述了本申请,但是本申请的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本申请的基本原理的情况下,可针对这些细节做出各种修改。
Claims (13)
1.一种用于双电机电动车辆的电驱变速箱的控制装置,所述双电机为第一和第二电机,所述电驱变速箱与第一和第二电机相连,使得第一电机以单传动比输出动力,第二电机通过单一的同步器选择性地以两挡传动比输出动力;所述控制装置被配制成接收整车控制器给出的信息,控制第一和第二电机以及电驱变速箱的操作,并且以下述步骤执行同步器换挡操作:
(1)控制装置开始对整车控制器的扭矩分配进行干预;
(2)在第二电机为零扭矩时,将同步器切换至空挡,在这一阶段,第二电机的请求扭矩保持等于零;
(3)同步器切换至空挡位置后,若目标挡位为空挡,则换挡完成,若目标挡位不是空挡,则第二电机转速控制,调速至目标转速;
(4)当第二电机调速至目标转速后,第二电机进入零转矩控制,第二电机的请求扭矩为零;
(5)当第二电机进入零转矩后,开始切换同步器至目标挡位,在这一阶段,第二电机的请求扭矩保持为零;
(6)当同步器进入目标挡位后,第二电机的请求扭矩按照合理的变化率向目标值变化;
(7)当第二电机的实际扭矩与其目标扭矩相同或超时后,则判断换挡完成。
2.如权利要求1所述的控制装置,其中,在步骤(1)中,使第二电机的请求扭矩按照合理的变化率向零扭矩变化,同时将第一电机的扭矩朝向基于整车轮端需求扭矩计算出的第一电机的请求扭矩目标值变化;
在第二电机处在零转矩状态时,第一电机保持其请求扭矩目标值以承担整车动力需求。
3.如权利要求1或2所述的控制装置,其中,在步骤(6)中,第二电机的请求扭矩目标值为整车控制器按照变速箱的工作模式分配给第二电机的请求扭矩。
4.如权利要求3所述的控制装置,其中,整车控制器以第一和第二电机的综合传动效率为优化目标对第一和第二电机的工作点进行优化,由此确定第一和第二电机的请求扭矩。
5.如权利要求1至4中任一项所述的控制装置,其中,在步骤(7)中,在判断换挡完成后,所述控制装置结束对整车控制器的扭矩分配的干预。
6.如权利要求1至5中任一项所述的控制装置,其中,所述控制装置被构造成控制第一和第二电机以及电驱变速箱以下述工作模式操作:
断开模式,其中同步器处于空挡位置,第一和第二电机都处在待命状态;
第一电机单独驱动模式,其中同步器处于空挡位置,第一电机处在被所述控制装置执行扭矩控制的状态,第二电机处在待命状态或被所述控制装置执行转速控制或零转矩控制的状态;
两电机同时驱动模式,其中同步器处于一挡或二挡位置,第一电机处在被所述控制装置执行扭矩控制的状态,第二电机处在待命状态或被所述控制装置执行转速控制或转矩控制的状态。
7.如权利要求6所述的控制装置,其中,在第一电机单独驱动模式中,若没有同步器由空挡切入一挡或二挡的需求,则第二电机工作在待命状态;若处于同步器由空挡切入一挡或二挡的速度同步阶段,则第二电机工作在转速控制状态;若处于同步器由空挡切入一挡或二挡的速度同步完成之后,直至换挡完成的过程中,第二电机处于零转矩控制状态。
8.如权利要求6或7所述的控制装置,其中,在两电机同时驱动模式中,第二电机的转速控制发生在同步器由一挡与二挡相互切换过程中的速度同步阶段。
9.如权利要求6至8中任一项所述的控制装置,其中,所述控制装置配制成基于模式切换条件Condition0~Condition6执行工作模式间的切换,其中:
Condition0:当系统上电运行时,无条件进入断开状态;
Condition1:满足下述子条件(1)、子条件(2)和子条件(3)中的任何一个,并且不处于换挡过程中:
子条件(1)-换挡杆在R挡;
子条件(2)-换挡杆在N挡;
子条件(3)-换挡杆在D挡且第二电机一挡或二挡参与驱动无利;
在条件Condition1下将执行由断开模式切换到第一电机单独驱动模式;
Condition2:换挡杆位置在P挡;
在条件Condition2下将执行由第一电机单独驱动模式切换到断开模式;
Condition3:换挡杆位置在D挡,且第二电机一挡或二挡参与驱动有利,并且不处于换挡过程中;
在条件Condition3下将执行由断开模式切换到两电机同时驱动模式;
Condition4:与Condition2相同,在条件Condition4下将执行由两电机同时驱动模式切换到断开模式;
Condition5:与Condition3相同,在条件Condition5下将执行由第一电机单独驱动模式切换到两电机同时驱动模式;
Condition6:与Condition1相同,在条件Condition6下将执行由两电机同时驱动模式切换到第一电机单独驱动模式。
10.如权利要求6至9中任一项所述的控制装置,其中,所述控制装置被构造成基于各工作模式对同步器目标挡位进行判断,并且在满足条件Switch0~Switch6中的一个时确定需要执行换挡,其中:
Switch0:当系统上电运行时,无条件进入空挡状态;
Switch1:换挡杆位置在D挡且第二电机一挡参与驱动有利;
在条件Switch1下将执行由空挡向一挡切换;
Switch2:满足下述子条件(1)和子条件(2)中的任何一个:
子条件(1)-换挡杆位置不在D挡;
子条件(2)-换挡杆位置在D挡且第二电机一挡或二挡参与驱动均不利;
在条件Switch2下将执行由一挡向空挡切换;
Switch3:换挡杆位置在D且第二电机二挡参与驱动有利;
在条件Switch3下将执行由空挡向二挡切换;
Switch4:与Switch2相同;
在条件Switch4下将执行由二挡向空挡切换;
Switch5:与Switch3相同;
在条件Switch5下将执行由一挡向二挡切换;
Switch6:与Switch1相同;
在条件Switch6下将执行由二挡向一挡切换。
11.如权利要求1至10中任一项所述的控制装置,其中,在步骤(5)中,如果将同步器朝向目标挡位切换的动作超时,则将同步器退入空挡,然后再次将同步器朝向目标挡位切换;如果切换的动作次数超过某一限值,则禁止进入该目标挡位。
12.如权利要求1至11中任一项所述的控制装置,其中,所述控制装置包括:
第一电机控制器,其与整车控制器通信,用于控制第一电机的操作;
第二电机控制器,其与整车控制器通信,用于控制第二电机的操作;
换挡控制器,其控制同步器的选择性动作而切换第二电机的挡位;
变速箱控制器,其与整车控制器和换挡控制器通信,用于确定第一和第二电机的预期工作点,并经整车控制器控制第一和第二电机控制器,以及直接控制换挡控制器。
13.一种用于双电机电动车辆的电驱变速箱的控制方法,其包括权利要求1至12中任一项中限定的与所述控制装置有关的操作。
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