CN106335501A - 用于控制车辆的dct换档的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制车辆的双离合变速器(DCT)换档的方法，该方法包括：由控制器确定是否存在需要同轴换档的情形，该步骤被称为确定换档开始的步骤；如果需要同轴换档，则由控制器在保持离合器接合的状态下，将当前档位解除到空档，该步骤被称为形成空档的步骤；在形成空档的步骤之后，由控制器控制车辆的驱动源，以将输入轴速度同步到当前输出轴速度乘以目标档位的齿轮比而得到的目标输入轴速度，该步骤被称为控制同步速度的步骤；以及一旦输入轴速度与目标输入轴速度同步，由控制器通过接合目标档位来完成换档，该步骤被称为完成换档的步骤。

Description

用于控制车辆的DCT换档的方法

技术领域

本发明涉及具有双离合变速器(DCT)的、安装有变速器的电动装置(TMED)式的混合动力车辆在行驶时执行换档的技术。

背景技术

具有双离合变速器(DCT)的、安装有变速器的电动装置(TMED)式的混合动力车辆具有安装在DCT上的电动机和位于电动机与发动机之间的发动机离合器。来自电动机的动力通过DCT的双离合器被传递到用于实现奇数档位(gear stage)的奇数档位轴和用于实现偶数档位的偶数档位轴，其中将动力提供到奇数档位轴的一个离合器被称为奇数侧离合器，而将动力提供到偶数档位轴的另一个离合器被称为偶数侧离合器。

这种DCT通常使档位交替布置在奇数档位轴和偶数档位轴之间，所以交替地切换位于不同轴上的档位的顺序换档是通过接合和分离奇数侧离合器和偶数侧离合器来执行的。这种换档被称为异轴换档(heterogeneous axial gearshift)，因为使用不同的轴来进行换档。

由于顺序换档是异轴换档，因此在预先互锁位于当前离合器被分离的轴上的新目标档位的状态下，通过分离当前档位所属的离合器并接合新目标档位所属的离合器，可以借助离合器至离合器的换档，在不使驱动轮的扭矩降级的情况下实现平滑的换档。因此，DCT使得能够进行这种顺序换档，但是在汽车速度突然变化或者根据用户操纵而迅速加速的情况下，需要跳档以跳过相邻的档位，在这种情形下，存在换档到同一轴上的另一个档位的需求。

在同一轴上的换档被称为同轴换档(homogeneous axial gearshift)，在这种情况中，需要在对应的离合器被分离的状态下，解除当前档位并互锁新目标档位之后，再次接合对应的离合器。为了互锁新目标档位，目标档位所属的输入轴的速度应当与输出轴的速度同步。然而，这种同步过程是由摩擦元件的摩擦力被动执行的，并且因此需要相对较长的时间来实现。这导致用于换档的时间相当长，这降低了车辆的驾驶性能，并且导致在车辆停止之前换档时，再生制动量减少。

上述信息仅被提供作为背景信息，以有助于对本发明的理解。针对上述内容的任何方面相对于本发明是否可能适用为现有技术，并没有进行判定，也没有进行断言。

(参考文献1)KR10-14599280000B

发明内容

因此，本发明是考虑到现有技术中出现的上述问题而完成的，其目的在于，提供一种控制车辆的双离合变速器(DCT)换档的方法，该方法在具有DCT的TMED式的混合动力车辆中同轴换档时，通过将目标档位所属的输入轴的速度和加速度与输出轴的速度和加速度迅速同步来执行换档，由此提高车辆的驾驶性能，并且增加在车辆停止之前换档时的再生制动量。

根据本发明的一方面，提供了一种用于控制车辆的双离合变速器(DCT)换档的方法。该方法包括以下步骤：由控制器确定是否存在需要同轴换档的情形，该步骤被称为确定换档开始的步骤；如果需要同轴换档，则由控制器在保持离合器接合的状态下，将当前档位解除到空档，该步骤被称为形成空档的步骤；在执行形成空档的步骤之后，由控制器控制车辆的驱动源，以将输入轴速度与当前输出轴速度乘以目标档位的齿轮比而得到的目标输入轴速度同步，该步骤被称为控制同步速度的步骤；以及一旦输入轴速度与目标输入轴速度同步，由控制器通过接合目标档位来完成换档，该步骤被称为完成换档的步骤。

控制器可以在形成空档的步骤中，控制换档致动器以解除当前档位，在控制同步速度的步骤中，控制包括电动机的驱动源中的至少上述电动机以同步输入轴速度，以及在完成换档步骤中，控制换档致动器以接合目标档位。

控制器可以被配置为在确定换档开始的步骤之后且在形成空档的步骤之前，执行准备换档的步骤，并且其中准备换档的步骤可以包括，将输入轴的扭矩形成并保持为预定准备扭矩，该步骤被称为扭矩协调的步骤。

在扭矩协调的步骤中，预定准备扭矩可以是在执行准备换档的步骤时，通过将输入轴的加速度乘以传动系的惯性矩来获得的，并且其中，在发动机和电动机之间的发动机离合器被分离的状态下，传动系的惯性矩被确定为位于将动力从电动机传递到输入轴的路径上的所有部件的惯性矩，而在发动机离合器被接合的状态下，传动系的惯性矩被确定为位于将动力从发动机通过发动机离合器传递到电动机和输入轴的路径上的所有部件的惯性矩。

控制器可以在确定换档开始的步骤之后且在形成空档的步骤中解除当前档位之前，通过从目标输入轴速度中减去当前输出轴速度乘以当前档位的齿轮比而得到的当前输入轴速度，获得初始偏移；确定目标换档完成时间，所述目标换档完成时间为从控制同步速度的步骤的时间点到完成换档的时间点所花费的时间；以及在控制同步速度的步骤中，通过获得从目标输入轴速度中减去初始偏移而得到的目标平行值，在每个控制循环中，将被设定为具有在目标换档完成时间期间从零逐渐增加到初始偏移值的分布曲线的追加值与目标平行值相加，并且将相加结果设定为输入轴速度遵循的目标速度，由此基于该目标速度，对输入轴速度执行反馈控制。

在控制同步速度的步骤中，目标换档完成时间可以被划分成至少三个或更多个区间，每个区间具有不同的追加值变化率。

控制同步速度的步骤可以包括：将目标换档完成时间的三个或更多个区间中的中央区间设定为具有最大的追加值变化率，以及将中央区间的两侧的开头区间和结尾区间设定为具有比中央区间的变化率低的追加值变化率。

控制同步速度的步骤可以包括：将中央区间的追加值变化率设定为不大于驱动源能够施加的最大扭矩除以传动系的惯性矩而得到的结果的值，其中在发动机和电动机之间的发动机离合器被分离的状态下，驱动源仅对应于电动机，在发动机离合器被接合的状态下，驱动源对应于发动机和电动机，以及在发动机离合器被接合且混合启动发电机(HSG)连接到发动机以提供动力的状态下，驱动源对应于HSG、发动机和电动机，并且其中，在发动机离合器被分离的状态下，传动系的惯性矩被确定为位于将动力从电动机传递到输入轴的路径上的所有部件的惯性矩，而在发动机离合器被接合的状态下，传动系的惯性矩被确定为位于将动力从发动机通过发动机离合器传递到电动机和输入轴的路径上的所有部件的惯性矩。

控制同步速度的步骤可以包括：通过对为目标换档完成时间的各区间设定的追加值的变化进行低通滤波，平滑地改变各区间之间的追加值。

控制同步速度的步骤可以包括：通过对为目标换档完成时间的各区间设定的追加值的变化进行样条内插，平滑地改变各区间之间的追加值。

该方法还可以包括以下步骤：利用作为控制误差e的、目标速度r和表示传动系的对象G的测得的旋转速度之间的差值，计算反馈控制值U_fb，该步骤被称为计算反馈的步骤；接收用于控制对象G最终控制值U、对象G的操作中涉及的扰动d和测得的旋转速度y，消除扰动d，并且计算用于将传动系G转换成理想标称状态的误差估计值U_d，该步骤被称为消除扰动的步骤；以及将反馈控制值U_fb与目标速度的微分值乘以传动系的惯性矩J而得到的前馈值U_ff相加，并且通过从相加结果中减去误差估计值U_d来计算最终控制值U，该步骤被称为计算控制值的步骤。

在发动机和电动机之间的发动机离合器被分离的状态下，传动系可以被确定为对应于位于将动力从电动机传递到输入轴的路径上的所有部件，而在所述发动机离合器被接合的状态下，传动系可以被确定为对应于位于将动力从发动机通过发动机离合器传递到电动机和输入轴的路径上的所有部件和在传递旋转动力的状态下连接到发动机的所有部件。

消除扰动的步骤可以包括：通过利用由以下公式确定的低通滤波器Q(S)来处理最终控制值U，生成第一处理值：

$Q\left(s\right)=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{b}_i{s}^i}{\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{a}_j{s}^j};$

在将测得的旋转速度输入到表示传动系的对象G的标称对象G_n(S)的G_n ^-1(S)之后，通过利用低通滤波器Q(S)来处理对象G的测得的旋转速度，生成第二处理值，以及通过从第二处理值中减去第一处理值，计算误差估计值U_d，其中a_j和b_i被设定为在扰动d中所包含的最大频率ω_m以下的频率下，|Q(s＝jω)|≒1，标称对象G_n(S)为1/(J*s)，G_n ^-1(s)为(J*s)。

根据本发明的另一方面，提供了一种车辆的双离合变速器(DCT)换档控制器。该DCT换档控制器包括：换档请求确定器，其确定在配备有双离合变速器(DCT)的、安装有变速器的电动装置(TMED)式的混合动力车辆中，是否需要同轴换档；换档指令器，如果需要同轴换档，则换档指令器生成用于控制换档致动器以在离合器保持接合的状态下将当前档位解除到空档的指令；离合器指令器，其控制离合器；以及驱动源指令器，如果在请求同轴换档后当前档位被解除到空档，则驱动源指令器控制车辆的驱动源，以将离合器保持接合的输入轴的速度同步到当前输出轴速度乘以目标档位的齿轮比而得到的目标输入轴速度。

驱动源指令器可以包括：目标设定单元，其用于：在同轴换档中当前档位被解除之前，通过从目标输入轴速度中减去当前输出轴速度乘以当前档位的齿轮比而得到的当前输入轴速度，获得初始偏移；确定目标换档完成时间，所述目标换档完成时间为从当前档位被解除的时间点到完成换档的时间点所花费的时间；以及获得从目标输入轴速度减去初始偏移而得到的目标平行值，在每个控制循环中，将被设定为具有在目标换档完成时间期间从零逐渐增加到初始偏移值的分布曲线的追加值与目标平行值相加，并且将相加结果设定为输入轴速度遵循的目标速度。

驱动源指令器还可以包括：反馈计算器，其利用作为控制误差e的、目标速度r和表示传动系的对象G的测得的旋转速度之间的差值，计算反馈控制值U_fb；扰动观察器，其接收用于控制对象G的最终控制值U、对象G的操作中涉及的扰动d和测得的旋转速度y，消除扰动d，并且计算用于将传动系G转换成理想标称状态的误差估计值U_d；以及控制值计算器，其将反馈控制值U_fb与目标速度的微分值乘以传动系的惯性矩J而得到的前馈值U_ff相加，并且通过从相加结果中减去误差估计值U_d来计算最终控制值U。

扰动观察器可以被配置为：通过利用由以下公式确定的低通滤波器Q(S)来处理最终控制值U，生成第一处理值：

$Q\left(s\right)=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{b}_i{s}^i}{\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{a}_j{s}^j};$

在将测得的旋转速度输入到表示传动系的对象G的标称对象G_n(S)的G_n ^-1(S)之后，通过利用低通滤波器Q(S)来处理对象G的测得的旋转速度，生成第二处理值，以及通过从第二处理值中减去第一处理值，计算误差估计值U_d，其中a_j和b_i被设定为在扰动d中所包含的最大频率ω_m以下的频率下，|Q(s＝jω)|≒1，标称对象G_n(S)为1/(J*s)，G_n ^-1(s)为(J*s)。

附图说明

从结合附图进行的以下详细描述中，本发明的上述目的、特征和优点以及其它目的、特征和优点将更容易理解，在附图中：

图1是可以应用本发明的具有双离合变速器(DCT)的、安装有变速器的电动装置(TMED)式的混合动力车辆的结构；

图2是示出根据本发明的实施例的用于控制车辆的DCT换档的方法的流程图；

图3是示出输入轴的速度随时间变化的曲线图，其解释了本发明的同轴换档过程；

图4是解释如何设定追加值的曲线图，该追加值是用于设定在目标换档完成时间期间输入轴速度遵循的目标速度；

图5是用于解释使用图4的追加值来计算目标速度的概念的框图；

图6是示出根据本发明的实施例的控制器结构的概念图；以及

图7是图1的驱动源指令器的详细框图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施例。

现在参考附图，在不同的附图中，使用相同的参考数字指示相同或类似的部件。

图1是可以应用本发明的具有双离合变速器(DCT)的、安装有变速器的电动装置(TMED)式的混合动力车辆的结构，其中在发动机E和电动机M之间包括发动机离合器EC，用于控制动力，并且发动机E连接到混合启动发电机(HSG)，从而在发动机离合器断开的状态下，能够进行独自的发动机启动，并使用发动机动力发电。

电动机M连接到DCT，DCT具有奇数档位轴ODD和偶数档位轴EVEN以及输出轴(OUT)。在电动机和DCT的奇数档位轴ODD之间以及在电动机和偶数档位轴EVEN之间，分别包括第一离合器CL1和第二离合器CL2。第一离合器致动器1CA和第二离合器致动器2CA被包括以分别控制第一和第二离合器。还包括被配置为接合和分离奇数档位轴ODD上的齿轮的奇数档位轴ODD的换档致动器OA和被配置为接合和分离偶数档位轴EVEN上的齿轮的偶数档位轴EVEN的换档致动器EA，并且驱动轮DW通过差动DIFF连接到输出轴OUT。

控制器C被配置为控制HSG、发动机、发动机离合器、电动机、第一和第二离合致动器、偶数档位轴和奇数档位轴的换档致动器等。

虽然单个控制器C被示为控制图1的所有部件，但是控制器C可以被划分成多个控制器。例如，控制器C可以被配置有数个控制器，例如用于控制发动机的发动机控制器，用于控制电动机的电动机控制器，用于控制DCT的部件的变速器控制器，以及用于控制发动机控制器、电动机控制器和变速器控制器的高层次混合动力控制器。然而，为了清楚理解本发明的思想，单个代表性控制器C可以包括用于控制所有上述部件的控制器的结构的所有修改，并且因此控制器的结构不应当限于在图1中所示出的。

图2是示出根据本发明的实施例的用于控制车辆的DCT换档的方法的流程图。该方法包括：在步骤S10中，由控制器确定是否是需要同轴换档的情形(确定换档开始的步骤)；如果需要同轴换档，则在步骤S30中，在保持离合器接合的状态下，由控制器将当前档位解除到空档(形成空档的步骤)；在执行形成空档的步骤之后，在步骤S40中，由控制器控制车辆的驱动源，以将输入轴速度与目标输入轴速度同步，该目标输入轴速度是当前输出轴速度乘以目标档位的齿轮比得到的(控制同步速度的步骤)；以及一旦输入轴速度与目标输入轴速度同步，在步骤S50中，由控制器通过接合目标档位来完成换档(完成换档的步骤)。

如在图3中所示，在本发明中，在需要从第五档位到第三档位的同轴换档的情形中，跳过换档到第四档位的过程，执行从第五档位到目标档位(其为第三档位)的直接换档。具体地，根据形成空档的步骤，在已经与第五档位接合的离合器保持不变的状态下，将第五档位的同步装置解除到空档，接着在控制同步速度的步骤中，使输入轴速度与对应于第三档位的目标输入轴速度同步，并且在完成换档的步骤中，通过接合第三档位的同步装置来完成换档。

第三和第五档位都是奇数档位，它们可以被配置为位于奇数档位轴，通过第一离合器连接到电动机，并通过发动机离合器进一步连接到发动机。

本发明处理同轴换档的情形，所以没有必要解释第一和第二离合器的相互作用，并且相应地，第一和第二离合器现在将统称为“离合器”，以避免不必要的限制和复杂性。

因此，术语“离合器”现在将被实际理解为，在奇数档位之间同轴换档的情形中为连接到奇数档位轴的第一离合器，在偶数档位之间同轴换档的情形中为连接到偶数档位轴的第二离合器。此外，术语“离合器”将与连接发动机和电动机的“发动机离合器”区分开。

如本文所用的术语“输出轴”指的是DCT的输出轴。

为了避免不必要的限制和复杂性，奇数档位轴和偶数档位轴现在将统称为“输入轴”。

因此，术语“输入轴”现在将被实际理解为，在奇数档位之间同轴换档的情形中为奇数档位轴，在偶数档位之间同轴换档的情形中为偶数档位轴。

控制器C在形成空档的步骤S30中，控制换档致动器以将当前档位解除到空档，在控制同步速度的步骤S40中，控制被配置为包括电动机的驱动源中的至少上述电动机以同步输入轴速度，并且在完成换档的步骤S50中，控制换档致动器以接合目标档位。

驱动源是指可以提供运行车辆所需的动力的所有动力源。如图1所示，在发动机启动被启用且发动机的进一步功率不仅由发动机和电动机而且由HSG补充的构成中，HSG、发动机和电动机可以构成驱动源。在不具有HSG的混合动力车辆中，仅发动机和电动机可以构成驱动源。

此外，在本发明中，控制器C被配置为在确定换档开始的步骤S10之后且在执行形成空档的步骤S30之前，执行准备换档的步骤S20。准备换档的步骤S20包括，将输入轴的扭矩形成并保持为预定准备扭矩(扭矩协调的步骤)。

扭矩协调的步骤通过在解除同步装置之前预先适当地控制输入轴的扭矩，防止在当前档位的同步装置被解除到空档时，输入轴速度由于负载波动大而导致突然大的变化。

因此，参考图4，可以通过将输入轴的加速度乘以传动系的惯性矩J，获得准备扭矩α，如在以下表达式中表述的：

$\mathrm{\α}=J\·\frac{d}{dt}\left(nw\right){|}_{t=t_0}$

这里，nw是换档前的当前输入轴速度，并且是通过将当前输出轴速度乘以当前档位的齿轮比来获得的。作为参考，在图4中，tg是目标输入轴速度，其表示换档后的输入轴速度，并且是通过将当前输出轴速度乘以目标档位的齿轮比来获得的。

仅根据图4中所示的可以看出，获得准备扭矩α的时间点是在形成空档的步骤S30之后，控制同步速度的步骤S40开始的时间点。然而，考虑到防止在当前档位被解除到空档时输入轴速度迅速变化，在换档准备的步骤S20中，利用当前档位被解除到空档之前的输入轴的速度的变化来估计开始控制同步速度的步骤S40的时间，并且需要相应地控制驱动源。

在发动机和电动机之间的发动机离合器被分离的状态下，传动系的惯性矩J被确定为位于将动力从电动机传递到输入轴的路径上的所有部件的惯性矩，而在发动机离合器被接合的状态下，传动系的惯性矩J被确定为位于将动力从发动机通过发动机离合器传递到电动机和输入轴的路径上的所有部件的惯性矩。

在形成空档的步骤S30之后，在控制同步速度的步骤S40中，为了确保将输入轴速度从当前输入轴速度平滑地改变到目标输入轴速度，本发明使用以下方法。

在确定换档开始的步骤之后且在形成空档的步骤中解除当前档位之前，控制器通过从目标输入轴速度tg中减去将当前输出轴速度乘以当前档位的齿轮比而得到的当前输入轴速度nw来获得初始偏移I_Off，并且确定目标换档完成时间t_f，其为从控制同步速度的步骤到完成换档的步骤所花费的时间。在控制同步速度的步骤中，控制器获得从目标输入轴速度tg减去初始偏移I_Off而得到的目标平行值PL，在每个控制循环中，将被设定为具有在目标换档完成时间期间从零逐渐增加到初始偏移值的分布曲线(profile)的追加值(additional value)x与目标平行值相加，将相加结果设定为输入轴速度遵循(follow)的目标速度r，并且根据目标速度r对输入轴速度执行反馈控制。

换句话说，控制同步速度的步骤S40可以包括，通过以下步骤来获得输入轴速度要改变的分布曲线：在控制同步速度的步骤S40的开始时获得初始偏移，确定为了在目标换档完成时间期间实现目标换档，当前输入轴速度要改变的总量，处理追加值以在初始偏移的范围内平滑变化，以及将处理结果与目标平行值相加。

图4是用于解释在获得初始偏移之后，在目标换档完成时间期间如何确定追加值x的曲线图，目标换档完成时间被划分为至少三个或更多个区间，每个区间具有不同的追加值变化率。

虽然作为参考，在图4中，目标换档完成时间被划分成总共三个区间，最宽区间位于中央，两个相对窄的区间位于两侧，但是它可以被划分为更多个区间，每个区间具有追加值的不同变化率。

在图4的示例中，在目标换档完成时间中的三个或更多个区间中的中央区间具有最大的追加值变化率，并且在中央区间的两侧的开头区间和结尾区间具有比中央区间的变化率低的追加值变化率。

因此，在目标换档完成时间的初期，追加值缓慢增加，使得输入轴速度开始从当前输入轴速度nw平滑地改变，以防止冲击，在目标换档完成时间的中期，追加值相对迅速地增加，使得输入轴速度比之前变化得快，以确保对换档的迅速响应，并且在目标换档完成时间的后期，追加值再次缓慢增加，使得输入轴速度与目标输入轴速度tg平滑地同步，以防止冲击发生，由此确保对换档的迅速响应和平滑换档感觉。

中央区间的追加值变化率被设定为不大于驱动源可以施加的最大扭矩除以传动系的惯性矩而得到的结果的值。

替换地，在控制同步速度的步骤期间的输入轴的速度变化被配置为，确定换档所需的多个区间和对应的斜率，由此确定换档所花费的时间，而不是首先确定目标换档完成时间，将该时间划分成多个区间，并且为各区间设定输入轴速度的不同变化率。

在发动机和电动机之间的发动机离合器被分离的状态下，驱动源仅对应于电动机，在发动机离合器被接合的状态下，驱动源对应于发动机和电动机，在发动机离合器被接合并且HSG连接到发动机以提供动力的状态下，驱动源对应于HSG、发动机和电动机。

在发动机离合器被分离的状态下，传动系的惯性矩被确定为位于将动力从电动机传递到输入轴的路径上的所有部件的惯性矩，在发动机离合器被接合的状态下，传动系的惯性矩被确定为位于将动力从发动机通过发动机离合器传递到电动机和输入轴的路径上的所有部件的惯性矩。

此外，为了获得平滑的换档感觉，期望通过对为目标换档完成时间的各区间设定的追加值的变化进行低通滤波，平滑地改变各区间之间的追加值。

作为参考，在图4中，由r-1表示的实线仅反映在执行低通滤波之前的各区间的斜率，而对线r-1进行低通滤波而得到的虚线表示目标速度r。

当然，代替低通滤波处理，也可以对追加值的变化进行样条插值处理，以平滑地改变追加值。

在控制同步速度的步骤S40中，根据如上所获得的输入轴的目标速度r的变化对输入轴速度执行反馈控制。输入轴速度基本上是传动系的速度。

在控制同步速度的步骤S40中的反馈控制被配置为包括：在步骤S41中，用目标速度r和表示传动系的对象/模型(plant)G的测得的旋转速度之间的差值即控制误差e来计算反馈控制值U_fb(计算反馈的步骤)；在步骤S43中，接收用于控制对象G的最终控制值U、对象G的操作中涉及的扰动d和测得的旋转速度y，消除扰动d，并且计算用于将传动系G转换成理想标称状态的误差估计值U_d(消除扰动的步骤)；在步骤S45中，将反馈控制值U_fb与目标速度的微分值乘以传动系的惯性矩J而得到的前馈值U_ff相加，并且通过从相加结果中减去误差估计值U_d来计算最终控制值U(计算控制值的步骤)。

换句话说，目标速度r的微分值乘以传动系的惯性矩J而得到的前馈值U_ff是要被施加到对象G以实现对象G(其为传动系)的目标速度的扭矩。测量基于前馈值控制的对象G的旋转速度，并且利用控制误差e(其被获取为目标速度和测得的旋转速度之间的差值)来计算反馈控制值U_fb。将反馈控制值U_fb与前馈值相加，并且使用相加结果来控制对象，由此基本实现反馈控制。

除了基本的反馈控制之外，通过借助扰动测量器进一步执行消除扰动的步骤而获得误差估计值U_d，将误差估计值U_d与前馈控制值U_ff和反馈控制值U_fb组合，由此最终地计算用于控制对象G的最终控制值U。

消除扰动的步骤包括：通过利用由以下公式确定的低通滤波器Q(S)来处理最终控制值U，生成第一处理值：

$Q\left(s\right)=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{b}_i{s}^i}{\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{a}_j{s}^j}$

在将测得的旋转速度输入到表示传动系的对象G的标称对象G_n(S)的G_n ^-1(S)之后，利用低通滤波器Q(S)处理对象G的测得的旋转速度，由此生成第二处理值；以及通过从第二处理值中减去第一处理值，计算误差估计值U_d。

a_j和b_i被设定为在扰动d中所包含的最大频率ω_m以下的频率下，|Q(s＝jω)|≒1，标称对象G_n(S)为1/(J*s)(即，G_n(S)＝1/(J*s))，G_n ^-1(S)为(J*s)。

因此，误差估计值U_d是用于消除在内部和/或在外部施加到对象G的扰动d并且将对象G理想化为理想的刚性体系统(标称对象G_n(S))的因素。将误差估计值U_d和前馈值一起与反馈控制值相加，以用于进一步提高控制对象G时的稳定性和正确性。

参考图6，本发明的实现控制方法的控制器C被配置为包括：换档请求确定器1，其确定在配备有DCT的TMED式的混合动力车辆中是否需要同轴换档；换档指令器3，如果需要同轴换档，则换档指令器生成控制换档致动器以在离合器保持接合的状态下将当前档位解除到空档的指令；离合器指令器5，其控制离合器；以及驱动源指令器7，如果在请求同轴换档后当前档位被解除到空档，则驱动源指令器控制车辆的驱动源以将离合器保持接合的输入轴的速度同步到当前输出轴速度乘以目标档位的齿轮比而得到的目标输入轴速度。

驱动源指令器7包括目标设定单元7-1，用于：在同轴换档时当前档位被解除之前，通过从目标输入轴速度中减去当前输出轴速度乘以当前档位的齿轮比而得到的当前输入轴速度，获得初始偏移；确定目标换档完成时间，其为从当前档位被解除的时间点到换档完成的时间点所花费的时间；以及获得从目标输入轴速度减去初始偏移而得到的目标平行值，在每个控制循环中，将被设定为具有在目标换档完成时间期间从零逐渐增加到初始偏移值的分布曲线的追加值与目标平行值相加，并且将相加结果设定为输入轴速度遵循的目标速度。

驱动源指令器7被配置为包括：反馈计算器7-3，其利用目标速度r和表示传动系的对象G的测得的旋转速度之间的差值(其为控制误差e)来计算反馈控制值U_fb；扰动观察器7-5，其接收用于控制对象G的最终控制值U、对象G的操作中涉及的扰动d和测得的旋转速度y，消除扰动d，并且计算用于将传动系G转换成理想标称状态的误差估计值U_d；以及控制值计算器7-7，其将反馈控制值U_fb与目标速度r的微分值乘以传动系的惯性矩J而得到的前馈值U_ff相加，并且通过从相加结果中减去误差估计值U_d来计算最终控制值U。

例如，比例-积分-微分(PID)控制器可以被用于反馈计算器7-3。

如上所述，本发明提供了一种用于控制车辆的DCT换档的方法，其在TMED式的混合动力车辆中同轴换档时，通过将目标档位所属的输入轴的速度和加速度与输出轴的速度和加速度迅速同步来执行换档，由此提高车辆的驾驶性能，并且增加在车辆停止之前换档时的再生制动量。

尽管出于说明性目的公开了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员将理解，不偏离所附权利要求所公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、增加和替换是可能的。

Claims (17)

1.一种用于控制车辆的双离合变速器(DCT)换档的方法，所述方法包括以下步骤：

由控制器确定是否存在需要同轴换档的情形，该步骤被称为确定换档开始的步骤；

如果需要同轴换档，则由所述控制器在保持离合器接合的状态下，将当前档位解除到空档，该步骤被称为形成空档的步骤；

在执行形成空档的步骤之后，由所述控制器控制车辆的驱动源，以将输入轴速度与当前输出轴速度乘以目标档位的齿轮比而得到的目标输入轴速度同步，该步骤被称为控制同步速度的步骤；以及

一旦输入轴速度与目标输入轴速度同步，由所述控制器通过接合目标档位来完成换档，该步骤被称为完成换档的步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制器：

在形成空档的步骤中，控制换档致动器以解除当前档位，

在控制同步速度的步骤中，控制包括电动机的驱动源中的至少上述电动机以同步输入轴速度，以及

在完成换档的步骤中，控制所述换档致动器以接合目标档位。

3.根据权利要求1所述的方法，

其中所述控制器被配置为在确定换档开始的步骤之后且在形成空档的步骤之前，执行准备换档的步骤，并且

其中准备换档的步骤包括，将输入轴的扭矩形成并保持为预定准备扭矩，该步骤被称为扭矩协调的步骤。

4.根据权利要求3所述的方法，

其中在扭矩协调的步骤中，所述预定准备扭矩是在执行准备换档的步骤时，通过将输入轴的加速度乘以传动系的惯性矩来获得的，并且

其中，在发动机和电动机之间的发动机离合器被分离的状态下，所述传动系的惯性矩被确定为位于将动力从电动机传递到输入轴的路径上的所有部件的惯性矩，而在所述发动机离合器被接合的状态下，所述传动系的惯性矩被确定为位于将动力从发动机通过发动机离合器传递到电动机和输入轴的路径上的所有部件的惯性矩。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制器：

在确定换档开始的步骤之后且在形成空档的步骤中解除当前档位之前，通过从目标输入轴速度中减去当前输出轴速度乘以当前档位的齿轮比而得到的当前输入轴速度，获得初始偏移；

确定目标换档完成时间，所述目标换档完成时间为从控制同步速度的步骤的时间点到完成换档的时间点所花费的时间；以及

在控制同步速度的步骤中，通过获得从目标输入轴速度中减去初始偏移而得到的目标平行值，在每个控制循环中，将被设定为具有在目标换档完成时间期间从零逐渐增加到初始偏移值的分布曲线的追加值与目标平行值相加，并且将相加结果设定为输入轴速度遵循的目标速度，由此基于所述目标速度，对输入轴速度执行反馈控制。

6.根据权利要求5所述的方法，

其中在控制同步速度的步骤中，所述目标换档完成时间被划分成至少三个或更多个区间，每个区间具有不同的追加值变化率。

7.根据权利要求6所述的方法，其中控制同步速度的步骤包括：

将所述目标换档完成时间的三个或更多个区间中的中央区间设定为具有最大的追加值变化率，以及将中央区间的两侧的开头区间和结尾区间设定为具有比中央区间的变化率低的追加值变化率。

8.根据权利要求6所述的方法，其中控制同步速度的步骤包括：

将中央区间的追加值变化率设定为不大于驱动源能够施加的最大扭矩除以传动系的惯性矩而得到的结果的值，

其中，在发动机和电动机之间的发动机离合器被分离的状态下，所述驱动源仅对应于电动机，在所述发动机离合器被接合的状态下，所述驱动源对应于发动机和电动机，以及在所述发动机离合器被接合且混合启动发电机(HSG)连接到发动机以提供动力的状态下，所述驱动源对应于HSG、发动机和电动机，并且

其中，在所述发动机离合器被分离的状态下，所述传动系的惯性矩被确定为位于将动力从电动机传递到输入轴的路径上的所有部件的惯性矩，而在所述发动机离合器被接合的状态下，所述传动系的惯性矩被确定为位于将动力从发动机通过发动机离合器传递到电动机和输入轴的路径上的所有部件的惯性矩。

9.根据权利要求6所述的方法，其中控制同步速度的步骤包括：

通过对为目标换档完成时间的各区间设定的追加值的变化进行低通滤波，平滑地改变各区间之间的追加值。

10.根据权利要求6所述的方法，其中控制同步速度的步骤包括：

通过对为目标换档完成时间的各区间设定的追加值的变化进行样条内插，平滑地改变各区间之间的追加值。

11.根据权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：

利用作为控制误差e的、目标速度r和表示传动系的对象G的测得的旋转速度之间的差值，计算反馈控制值U_fb，该步骤被称为计算反馈的步骤；

接收用于控制对象G的最终控制值U、对象G的操作中涉及的扰动d和测得的旋转速度y，消除扰动d，并且计算用于将所述传动系G转换成理想标称状态的误差估计值U_d，该步骤被称为消除扰动的步骤；以及

将反馈控制值U_fb与目标速度的微分值乘以传动系的惯性矩J而得到的前馈值U_ff相加，并且通过从相加结果中减去误差估计值U_d来计算最终控制值U，该步骤被称为计算控制值的步骤。

12.根据权利要求11所述的方法，

其中，在发动机和电动机之间的发动机离合器被分离的状态下，所述传动系被确定为对应于位于将动力从电动机传递到输入轴的路径上的所有部件，而在所述发动机离合器被接合的状态下，所述传动系被确定为对应于位于将动力从发动机通过发动机离合器传递到电动机和输入轴的路径上的所有部件和在传递旋转动力的状态下连接到发动机的所有部件。

13.根据权利要求11所述的方法，其中消除扰动的步骤包括：

通过利用由以下公式确定的低通滤波器Q(S)来处理最终控制值U，生成第一处理值：

$Q\left(s\right)=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{b}_i{s}^i}{\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{a}_j{s}^j};$

在将测得的旋转速度输入到表示所述传动系的对象G的标称对象G_n(S)的G_n ^-1(S)之后，通过利用所述低通滤波器Q(S)来处理对象G的测得的旋转速度，生成第二处理值，以及

通过从所述第二处理值中减去所述第一处理值，计算所述误差估计值U_d，

其中a_j和b_i被设定为在扰动d中所包含的最大频率ω_m以下的频率下，|Q(s＝jω)|≒1，

标称对象G_n(S)为1/(J*s)，G_n ^-1(s)为(J*s)。

14.一种车辆的双离合变速器(DCT)换档控制器，包括：

换档请求确定器，其确定在配备有双离合变速器(DCT)的、安装有变速器的电动装置(TMED)式的混合动力车辆中，是否需要同轴换档；

换档指令器，如果需要同轴换档，则所述换档指令器生成用于控制换档致动器以在离合器保持接合的状态下将当前档位解除到空档的指令；

离合器指令器，其控制所述离合器；以及

驱动源指令器，如果在请求同轴换档后当前档位被解除到空档，则所述驱动源指令器控制车辆的驱动源，以将离合器保持接合的输入轴的速度同步到当前输出轴速度乘以目标档位的齿轮比而得到的目标输入轴速度。

15.根据权利要求14所述的DCT换档控制器，其中所述驱动源指令器包括：

目标设定单元，其用于：在同轴换档中当前档位被解除之前，通过从目标输入轴速度中减去当前输出轴速度乘以当前档位的齿轮比而得到的当前输入轴速度，获得初始偏移；确定目标换档完成时间，所述目标换档完成时间为从当前档位被解除的时间点到完成换档的时间点所花费的时间；以及获得从目标输入轴速度中减去初始偏移而得到的目标平行值，在每个控制循环中，将被设定为具有在目标换档完成时间期间从零逐渐增加到初始偏移值的分布曲线的追加值与目标平行值相加，并且将相加结果设定为输入轴速度遵循的目标速度。

16.根据权利要求15所述的DCT换档控制器，其中所述驱动源指令器还包括：

反馈计算器，其利用作为控制误差e的、目标速度r和表示传动系的对象G的测得的旋转速度之间的差值，计算反馈控制值U_fb；

扰动观察器，其接收用于控制对象G的最终控制值U、对象G的操作中涉及的扰动d和测得的旋转速度y，消除扰动d，并且计算用于将传动系G转换成理想标称状态的误差估计值U_d；以及

控制值计算器，其将反馈控制值U_fb与目标速度的微分值乘以传动系的惯性矩J而得到的前馈值U_ff相加，并且通过从相加结果中减去误差估计值U_d来计算最终控制值U。

17.根据权利要求16所述的DCT换档控制器，其中所述扰动观察器被配置为：

通过利用由以下公式确定的低通滤波器Q(S)来处理最终控制值U，生成第一处理值：

$Q\left(s\right)=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}{b}_i{s}^j}{\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{a}_j{s}^j};$

在将测得的旋转速度输入到表示所述传动系的对象G的标称对象G_n(S)的G_n ^-1(S)之后，通过利用所述低通滤波器Q(S)来处理对象G的测得的旋转速度，生成第二处理值，以及

通过从所述第二处理值中减去所述第一处理值，计算所述误差估计值U_d，

其中a_j和b_i被设定为在扰动d中所包含的最大频率ω_m以下的频率下，|Q(s＝jω)|≒1，

标称对象G_n(S)为1/(J*s)，G_n ^-1(s)为(J*s)。