CN107387748A

CN107387748A - 车辆的换档控制装置和方法

Info

Publication number: CN107387748A
Application number: CN201610921660.2A
Authority: CN
Inventors: 方载盛
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2016-05-17
Filing date: 2016-10-21
Publication date: 2017-11-24
Anticipated expiration: 2036-10-21
Also published as: US9855954B2; US20170334447A1; KR101826557B1; KR20170129393A; CN107387748B

Abstract

本发明提供一种车辆的换档控制装置及其方法。特别地，换档控制装置包括：变速器，该变速器包括第一离合器和第二离合器；扭矩源，该扭矩源用于生成用于驱动车辆的动力；数据检测器，该数据检测器用于检测车辆状态数据；以及车辆控制器，如果车辆状态数据满足换档条件，则该车辆控制器用于将当前档位同步器连接到下一档位驱动齿轮，释放连接到当前档位的驱动齿轮的第一离合器，执行扭矩源的速度控制，同时维持连接到下一档位的驱动齿轮的第二离合器处于滑移状态，并且如果车辆状态数据满足速度控制完成条件，则释放第二离合器且连接第一离合器，以完成换档到目标档位。

Description

车辆的换档控制装置和方法

技术领域

本公开涉及车辆的换档控制装置和方法。

背景技术

在该部分的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并且可不构成现有技术。

自动变速器根据车辆的驱动状态改变齿轮速比，以自动执行换档到目标变速档。

当执行换档到目标变速档时，在操作状态下释放的待脱离(off-coming)摩擦元件和从释放状态改变为操作状态的待接合(on-coming)摩擦元件存在于自动变速器中，并且通过控制供应到每个摩擦元件的油压，执行待脱离摩擦元件和待接合摩擦元件的释放和联接。另外，通过操作控制占空以控制螺旋管道阀，执行供应到待脱离摩擦元件和待接合摩擦元件的油压的控制。

一般来说，换档控制方法使用待脱离摩擦元件和待接合摩擦元件的滑移，以使自动变速器的输入轴的速度与其输出轴的速度同步。然而，使用滑移手动地使输入轴的速度与输出轴的速度同步的方法具有问题：响应于驱动状态(例如，道路的坡度、车辆负载等)，换档时间长，并且换档质量被改变。

另外，为了提高燃料效率，混合动力车辆不使用扭矩变换器，并且因而当换档质量不是很好时，可以不利地影响混合动力车辆的驾驶性能。

在该背景部分中所公开的上面的信息仅用于增强本公开的背景的理解，并且因而其可以包含不形成对于本领域中的普通技术人员来说已经已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开提供了车辆的换档控制装置和方法，该车辆的换档控制装置和方法通过控制扭矩源速度，具有使变速器的输入轴速度与其输出轴速度同步的优点。

此外，本公开提供了车辆的换档控制装置和方法，该车辆的换档控制装置和方法具有维持传递扭矩处于强迫降档(kick-down)部分和实际换档部分的优点。

本公开的一个形式提供了车辆的换档控制装置，包括：变速器，该变速器被配置成包括第一离合器和第二离合器；扭矩源，该扭矩源被配置成生成用于驱动车辆的动力；数据检测器，该数据检测器被配置成检测车辆状态数据，以控制变速器；以及车辆控制器，如果车辆状态数据满足换档条件，则该车辆控制器被配置成将当前档位同步器连接到下一档位的驱动齿轮，释放连接到当前档位的驱动齿轮的第一离合器，执行扭矩源的速度控制，同时维持连接到下一档位的驱动齿轮的第二离合器处于滑移状态，并且如果车辆状态数据满足速度控制完成条件，则释放第二离合器且连接第一离合器，以完成换档到目标档位。

车辆控制器可以使用变速器的输入轴的惯量和目标速度生成设置值，并且基于设置值，增加和减少变速器的输入轴扭矩，以准备扭矩源的速度控制。

在扭矩源的速度控制开始时，车辆控制器可以在目标档位处生成输入轴速度，使用在目标档位处的输入轴速度和扭矩源速度生成初始偏移，分割初始偏移以生成偏移输入，并且对偏移输入进行内插，以生成所内插的偏移输入。

车辆控制器可以基于初始偏移设置目标定时，将从扭矩源的速度控制开始的时间到目标时间的节段分割为多个子节段，并且分别设置对应于多个子节段的偏移输入的斜率。

车辆控制器可以使用扭矩源的目标速度、扭矩源的当前速度和变速器的输入轴的惯量中的至少一个，以生成反馈控制输入、前馈控制输入和外扰项控制输入中的至少一个，并且使用反馈控制输入、前馈控制输入和外扰项控制输入中的至少一个，以生成扭矩指令。

车辆控制器可以使用变速器的输出速度和齿轮速比，以生成连接到第一离合器的输入轴的速度，并且如果扭矩源的速度和连接到第一离合器的输入轴的速度之间的差值等于或小于第一参考值时，则释放第二离合器且连接第一离合器。

车辆控制器可以使用变速器的输出速度和齿轮速比，以生成连接到第一离合器的输入轴的加速度，并且如果扭矩源的加速度和连接到第二离合器的输入轴的输入轴的加速度之间的差值等于或小于第二参考值时，则释放第二离合器且连接第一离合器。

本公开的另一个形式提供了车辆的换档控制方法，包含：基于车辆状态数据，确定是否满足换档条件；如果满足换档条件，则连接下一档位同步器且释放连接到当前档位驱动齿轮的第一离合器；释放当前档位同步器，并且联接目标档位同步器；生成扭矩源的目标速度，同时维持连接到下一档位驱动齿轮的第二离合器处于滑移状态；通过使用扭矩源的目标速度，执行扭矩源的速度控制；确定是否满足速度控制完成条件；以及如果满足速度控制完成条件，则释放连接到下一档位驱动齿轮的第二离合器，并且连接连接到目标档位驱动齿轮的第一离合器。

根据本公开的示例性形式，可以通过控制扭矩源速度，使变速器的输入轴速度和输出轴速度同步，以实施同轴换档，从而缩短换档时间，并且可以使用加速度执行换档，从而提高换档质量。

可以通过滑移生成传递扭矩以执行换档，从而抑制或阻止在换档期间的动力中断，并且提高燃料效率。

另外，将在本公开的示例性形式的详细描述中直接或暗含地公开可以通过本公开的示例性形式获得或预测的效果。也就是说，将在下面描述的详细描述中公开由本公开的示例性形式预测的各种效果。

从本文中提供的描述，另外的应用领域将变得显而易见。应当理解，描述和具体示例旨在仅用于说明的目的，并且不旨在限制本公开的保护范围。

附图说明

为了可以更好地理解本公开，现在将参考附图对以示例的方式给出的其各种形式进行描述，其中：

图1是例示根据本公开的一个形式的应用换档控制装置的车辆的图示；

图2是例示根据本公开的应用换档控制装置的混合动力车辆的图示；

图3是示意性地例示图1和图2中所例示的变速器的图示；

图4是示意性地例示根据本公开的一个形式用于车辆的换档控制装置的图示；

图5是根据本公开的一个形式的车辆的换档控制方法的流程图；

图6是用于描述根据本公开的换档控制方法的曲线图；

图7是在根据本公开的换档控制方法中用于生成扭矩源的目标速度的方法的流程图；

图8是用于描述用于生成图7的扭矩源的目标速度的方法的曲线图；

图9是用于描述用于生成图7的扭矩源的目标速度的方法的示例的图示；

图10是用于描述图7中的偏移输入生成的曲线图；

图11是在根据本公开的一个形式的换档控制方法中用于控制扭矩源的目标速度的方法的流程图；以及

图12是用于描述用于控制图11的扭矩源的目标速度的方法的示例图示。

本文中所描述的附图仅用于说明的目的，并且不旨在以任何方式限制本公开的保护范围。

<附图标记说明>

100：扭矩源 110：发动机

115：HSG 120：发动机离合器

130：驱动电动机 150：变速器

200：车辆控制器 410：数据检测器

430：致动器

具体实施方式

以下描述在本质上仅是示例性的，并且不旨在限制本公开、应用或使用。应当理解，在整个附图中，对应的附图标记指示相同的或对应的部分和特征。

另外，在描述本公开的下面的示例性形式中，由于众所周知的功能或构型可能不必要地混淆本公开的理解，所以将不会详细描述众所周知的功能或构型。另外，考虑本公开中的功能定义以下术语，并且可以通过用户和操作者、实践等的意图以不同的方式解释以下术语。因而，应该基于整个说明书的内容解释其定义。

另外，为了有效地描述本公开的核心技术特征，为了本公开所属的技术领域中的领域中的技术人员清楚地理解本公开，术语可以适当地被改变、集成或分离，但本公开并不局限于此。

参考图1，应用换档控制装置的车辆包括扭矩源100、变速器150、差动齿轮装置160、驱动轮170和车辆控制器200。

扭矩源100生成用于驱动车辆的动力。在仅使用发动机的动力的内燃机车辆的情况下，扭矩源100可以仅包括发动机。在使用有效地组合的发动机的动力和驱动电动机的动力的混合动力车辆的情况下，扭矩源100可以包括发动机和驱动电动机。在仅使用驱动电动机的动力的电动车辆和燃料电池车辆的情况下，扭矩源可以仅包括驱动电动机。

变速器150根据车辆控制器200的控制调节齿轮速比，并且将扭矩源100的输出扭矩传递到驱动轮170，从而驱动车辆。

变速器150可以是双离合变速器(DCT)。这将参考图3进行更详细地描述。

车辆控制器200是控制车辆的总体操作的控制器。车辆控制器200连接到扭矩源、变速器150、差动齿轮装置160和驱动轮，以控制扭矩源100、变速器150、差动齿轮装置160和驱动轮170中的至少一个，从而驱动车辆。

关于车辆的动力传递，从扭矩源100生成的动力被传递到变速器150的输入轴20，并且从变速器150的输出轴60输出的动力经由差动齿轮装置160被传递到车轴。车轴使驱动轮170旋转，并且因此，从扭矩源100生成的动力驱动车辆。

参考图2，应用换档控制装置的混合动力车辆包括：发动机110、混合起动器与发电机(HSG)115、发动机离合器120、驱动电动机130、电池140、变速器150、差动齿轮装置160、驱动轮170和车辆控制器200。

发动机110燃烧燃料以生成动力。发动机110可以是各种类型的已知的发动机110，像汽油发动机、柴油发动机或使用矿物燃料的类似发动机。

HSG 115启动发动机110，并且在其中发动机110启动的状态下，HSG 115被操作作为发电机，从而生成电能。

可以通过三相AC电压操作驱动电动机130，以生成扭矩。在滑行或再生制动时，驱动电动机130被操作作为发电机，以将电压供应给电池140。

发动机离合器120被设置在发动机110和驱动电动机130之间，并且根据车辆控制器200的控制进行操作，以切断在发动机110和驱动电动机130之间的动力传递。也就是说，发动机离合器120根据电动车辆(EV)模式和混合动力电动车辆(HEV)模式之间的转换，或发动机模式和HEV模式之间的转换，连接或切断发动机110和驱动电动机130之间的动力。

电池140包括多个单元电池，并且储存高电压，用于将驱动电压提供给驱动电动机130。在EV模式或HEV模式中，电池140将驱动电压供应给驱动电动机130，并且在再生制动时，用从驱动电动机130生成的电压对电池140充电。

当接入商用电源时，还可以用通过充电装置供应的电压和电流对电池140充电。

变速器150根据车辆控制器200的控制调节齿轮速比，并且基于齿轮速比(gearratio)，根据操作模式分配通过发动机离合器120累加和施加的输出扭矩，以将所分配的输出扭矩传递到驱动轮170，从而驱动车辆。

车辆控制器200控制发动机110、HSG 115、发动机离合器120、驱动电动机130、电池140、变速器150、差动齿轮装置160和驱动轮170中的至少一个。也就是说，车辆控制器200根据混合动力车辆的驱动条件，控制发动机110和驱动电动机130的输出扭矩，并且控制在EV模式和HEV模式之间的转换。

图3示意性地例示图1和图2中所例示的变速器的图示。

参考图3，变速器150包括：第一离合器C1和第二离合器C2，第一输入轴23和第二输入轴25，第一档位驱动齿轮到第六档位驱动齿轮D1、D2、D3、D4、D5和D6，倒档驱动齿轮R，第一动力传递轴31和第二动力传递轴33，第一同步器到第四同步器S1、S2、S3和S4，输出轴60。

第一离合器C1和第二离合器C2被设置在主输入轴20与第一输入轴23和第二输入轴25之间，第一输入轴23和第二输入轴25被设置在与主输入轴20相同的轴线上。

另外，第一离合器C1和第二离合器C2发挥动力切断功能的作用，使得扭矩源100的扭矩可以通过主输入轴20，选择性地传递到第一输入轴23和第二输入轴25。

可以由从致动器(像变速器)供应的油压驱动第一离合器C1和第二离合器C2，或者可以由电动电动机驱动第一离合器C1和第二离合器C2。

第一输入轴23被设置在与主输入轴20相同的轴线上，并且通过第一离合器C1可变地连接到主输入轴20。

第一输入轴23设有彼此间为预定间隔的与作为奇数档位的第一档位驱动齿轮D1啮合的第一输入齿轮、与第三档位驱动齿轮D3啮合的第二输入齿轮和与第五档位驱动齿轮D5啮合的第三输入齿轮。

第二输入轴25由空心轴形成，并且被设置为从第一输入轴23的外圆周表面包围第一输入轴23。

第二输入轴25设有彼此间为预定间隔的与作为偶数档位的第二档位驱动齿轮D2啮合的第四输入齿轮、与第四档位驱动齿轮D4啮合的第五输入齿轮和与第六档位驱动齿轮D6啮合的第六输入齿轮。

因而，当操作第一离合器C1时，在旋转第一输入轴23的同时，扭矩被传递到第一档位驱动齿轮D1、第三档位驱动齿轮D3和第五档位驱动齿轮D5，并且当操作第二离合器C2时，在旋转第二输入轴25的同时，扭矩被传递到第二档位驱动齿轮D2、第四档位驱动齿轮D4和第六档位驱动齿轮D6。

以预定间隔与第一输入轴23和第二输入轴25平行地设置第一动力传递轴31和第二动力传递轴33。

第一动力传递轴31设有第一同步器S1和第二同步器S2。

第一同步器S1被设置在第一档位驱动齿轮D1和第三档位驱动齿轮D3之间。第一同步器S1选择性地将第一档位驱动齿轮D1或第三档位驱动齿轮D3连接到第一动力传递轴31。

第二同步器S2被设置在第二档位驱动齿轮D2和第四档位驱动齿轮D4之间。第二同步器S2选择性地将第二档位驱动齿轮D2或第四档位驱动齿轮D4连接到第一动力传递轴31。

第二动力传递轴33设有第三同步器S3和第四同步器S4。

第三同步器S3被设置在第五档位驱动齿轮D5的前侧，以选择性地将第五档位驱动齿轮D5连接到第二动力传递轴33。

第四同步器S4被设置在倒档驱动齿轮R和第六档位驱动齿轮D6之间。第四同步器S4选择性地将倒档驱动齿轮R或第六档位驱动齿轮D6连接到第二动力传递轴33。

倒档驱动齿轮R可操作地连接到倒档装置(未示出)以生成倒档变速档。

输出轴60被供应具有来自第一动力传递轴31和第二动力传递轴33的动力，以将动力传递到驱动轮。因而，驱动车辆。

同时，图3例示形成六个前进档变速档和一个倒档变速档的变速器，但是根据本公开的换档控制装置并非限制性地应用于图3中所例示的变速器的结构。

图4是示意性地例示根据本公开的一个形式用于车辆的换档控制装置的图示。

参考图4，车辆的换档控制装置包括数据检测器410、车辆控制器200、扭矩源100和致动器430。

数据检测器410将检测车辆的状态的车辆状态数据提供给车辆控制器200。为此，数据检测器410包括：加速器踏板位置检测器421、车辆速度检测器423、液压检测器425、扭矩源速度检测器427和输出速度检测器429，但是可以采用其它传感器或系统，以检测或确定期望的数据。

加速器踏板位置检测器421测量驾驶员踩下加速器踏板有多少。也就是说，加速器踏板位置检测器421测量加速器踏板的位置值(踩下加速器踏板有多少)，并且将用于所测量的位置值的信号传递给车辆控制器200。当完全踩下加速器踏板时，加速器踏板的位置值是100％，并且当未完全踩下加速器踏板时，加速器踏板的位置值是0％。

车辆速度检测器423检测车辆速度，并且将所检测的速度提供到车辆控制器200。车辆速度检测器423可以被安装在车辆的驱动轮中。

液压检测器425检测供应到变速器150的油压，并且将所检测的信号提供到车辆控制器200。

扭矩源速度检测器427检测扭矩源100的速度，并且将用于所检测的速度的信号提供到车辆控制器200。

输出速度检测器429检测变速器150的输出轴速度，并且将所检测的信号提供到车辆控制器200。

在下文中，变速器150的输入轴20的速度被称为“输入轴速度”，变速器150的输出轴160的速度被称为“输出轴速度”。

车辆控制器200接收从数据检测器410所检测的车辆状态数据。车辆控制器200基于车辆状态数据，确定是否满足换档条件，并且如果确定满足换档条件，则控制扭矩源100的速度，以执行变速器150的换档。

为此，可以由设置程序操作的至少一个处理器实施车辆控制器200，其中设置程序包含用于执行包含在下面将描述的根据本公开的换档控制方法中的每个步骤的一系列指令。将参考图5-图11更详细地描述换档控制方法。

致动器430从车辆控制器200接收控制信号，以控制供应到变速器150的油压。致动器430可以包括控制供应到变速器150的离合器的油压的至少一个控制阀和至少一个螺旋管道阀。

在下文中，将参考图5到图11描述车辆的换档控制方法。将参考图5到图11描述降档控制方法。同时，升档控制方法类似于降档控制方法，并且因而将省略其详细描述。

图5是车辆的换档控制方法的流程图，并且图6是用于描述换档控制方法的曲线图。

参考图5和图6，车辆控制器200基于车辆状态数据，确定是否满足换档条件，以准备换档。也就是说，车辆控制器200可以基于从数据检测器410的加速器踏板位置检测器421提供的加速器踏板的位置值和从车辆速度检测器423提供的车辆速度，确定是否满足换档条件，但是来自传感器的其它数据可以被用于确定换档条件。

同时，如果确定不满足换档条件，则车辆控制器200结束换档控制方法。也就是说，车辆控制器200控制以当前变速档连续驱动车辆。

如果确定满足换档条件，则车辆控制器200连接可以连接下一档位驱动齿轮的下一档位同步器(S520)。换句话说，如果确定满足换档条件，则车辆控制器200确认与变速器接合的当前变速档，并且通过下一档位同步器将下一档位驱动齿轮连接到变速器的输出轴。连接下一档位同步的理由是释放与当前档位驱动齿轮连接的离合器，并且通过或者第一离合器C1或者第二离合器C2将动力传递到下一档位驱动齿轮。在这种情况下，当前变速档表示当前与变速器150接合的变速档，并且可以是例如N档位。

下一档位表示当前变速档的下一变速档，并且可以是N+1档位。

同时，如果当前变速档是第六档位，则六档位变速器150不会执行步骤S520，而执行同轴换档。

车辆控制器200释放可以将动力传递到当前档位驱动齿轮的离合器(即，连接到当前档位驱动齿轮的离合器)(S530)。离合器可以是第一离合器C1或第二离合器C2。在下文中，连接到当前档位驱动齿轮的离合器被称为“第一离合器”，并且连接到下一档位驱动齿轮的离合器被称为“第二离合器”。此外，因为双离合变速器(DCT)可以通过第一离合器C1将扭矩传递到第一档位驱动齿轮D1、第三档位驱动齿轮D3和第五档位驱动齿轮D5，并且还经由第二离合器C2将扭矩传递到第二档位驱动齿轮D2、第四档位驱动齿轮D4和第六档位驱动齿轮D6，所以第一离合器或第二离合器可以被连接到目标档位驱动齿轮。

车辆控制器200连接目标档位同步器(S540)。也就是说，如果完成第一离合器的释放，则车辆控制器200释放当前档位同步器，并且如果完成当前档位同步器的释放，则将目标档位同步器连接到目标档位驱动齿轮。在这种情况下，目标档位表示将被换档的变速档，并且可以是例如N-2档位。

车辆控制器200生成扭矩源100的目标速度(S550)。也就是说，车辆控制器20生成扭矩源10的目标速度，同时维持连接到下一档位驱动齿轮的第二离合器处于滑移状态。将参考图7到图10描述生成扭矩源100的目标速度的方法。

车辆控制器200使用扭矩源100的目标速度，以执行扭矩源100的速度控制(S560)。将参考图11和图12详细描述扭矩源100的速度控制。

车辆控制器200确定是否满足速度控制完成条件(S570)。详细地讲，车辆控制器200基于连接到扭矩源100和目标档位驱动齿轮的输入轴的速度或加速度的同步，确定是否满足速度控制完成条件。

首先，当基于速度确定速度控制完成条件时，车辆控制器200使用变速器150的输出速度和目标档位的齿轮速比，以生成连接到第一离合器的输入轴的速度。也就是说，车辆控制器200可以执行变速器150的输出速度与齿轮速比的乘法操作，以生成连接到第一离合器的输入轴的速度。

车辆控制器200确定扭矩源100的源和第一离合器的速度之间的差值是否等于或小于第一参考值，以确定是否满足速度控制完成条件。

也就是说，当满足以下[等式1]时，车辆控制器200可以确定满足速度控制完成条件。

[等式1]

|W_TS-W_O*R_N-2|≤W₁

在上面的等式1中，W_TS是扭矩源100的速度，其可以通过扭矩源速度检测器427的检测来确认。W_O可以表示变速器150的输出轴速度，R_N-2可以表示目标档位的齿轮速比，并且W₁可以表示第一参考值。W₁表示预设值，并且可以被设置为由具有本领域中的普通技术人员确定的值。

另外，当基于加速度确定速度控制完成条件时，车辆控制器200使用变速器150的输出速度和目标档位的齿轮速比以生成速度。也就是说，车辆控制器200可以执行变速器150的输出速度与齿轮速比的乘法操作，以生成连接到第一离合器的输入轴的速度。车辆控制器200使用所生成的速度以生成连接到第一离合器的输入轴的加速度。

车辆控制器200确定扭矩源100的加速度和连接到第一离合器的输入轴的加速度之间的差值是否等于或小于第二参考值，以确定是否满足速度控制完成条件。

也就是说，当满足以下[等式2]时，车辆控制器200可以确定满足速度控制完成条件。

[等式2]

在上面的等式2中，W_TS可以表示扭矩源100的速度，W_O可以表示变速器150的输出轴速度，R_N-2表示目标档位的齿轮速比，并且W₂可以表示第二参考值。W₂表示预设值，并且可以被设置为由具有本领域中的普通技术的人员确定的值。

同时，车辆控制器200还可以将在预定时间内扭矩源100的速度与连接到第一离合器的输入轴的速度比较，以确定速度控制完成条件。

如果满足速度控制完成条件，则车辆控制器200释放连接到下一档位驱动齿轮的第二离合器，并且连接连接到目标档位驱动齿轮的第一离合器(S570)。也就是说，车辆控制器200控制致动器430，以将供应到连接到下一档位驱动齿轮的第二离合器的油压减少为大约0，以从而释放第二离合器，并且将供应到连接到目标档位驱动齿轮的第一离合器的油压增加为联接油压，以连接第一离合器。在这种情况下，车辆控制器200完成换档。

图7是在根据本公开的示例性形式的换档控制方法中用于生成扭矩源的目标速度的方法的流程图，图8是用于描述用于生成图7的扭矩源的目标速度的方法的曲线图，并且图9是用于描述用于生成图7的扭矩源的目标速度的方法的示例图示。

参考图7，车辆控制器200维持连接到下一档位驱动齿轮的第二离合器处于滑移状态(S710)。也就是说，车辆控制器200控制致动器430，以将预定量的油压供应到连接到下一档位驱动齿轮的第二离合器，以从而维持第二离合器处于滑移状态。这里，预定量表示用于维持第二离合器处于滑移状态的油压量，并且可以是预设值。

车辆控制器200使用变速器150的输入轴的惯量和目标速度生成设置值(S720)。也就是说，车辆控制器200可以基于以下[等式3]，生成设置值。

[等式3]

在上面等式3中，α可以表示设置值，J可以表示变速器150的输入轴的惯量，并且W_{TS_目标}可以表示扭矩源100的目标速度。这里，变速器150的输入轴的惯量可以准确地表示从扭矩源100到变速器150的输入轴的整个惯量。可以根据当前接合的变速档，不同地设置惯量。另外，当扭矩源100包括发动机和电动机时(即，在混合动力车辆的情况下)，可以根据发动机离合器的联接，不同地设置惯量。也就是说，EV模式的惯量和HEV的惯量可以是不同的。可以基于实验预设惯量。

车辆控制器200基于设置值，调节变速器150的输入轴扭矩，以完成速度控制的准备(S730)。换句话说，车辆控制器200增加和减少总的变速器150的输入轴扭矩，以维持总值大约为设置值，以从而完成速度控制的准备。

车辆控制器200在目标档位处生成输入轴速度(S740)。详细地讲，如图8所示，车辆控制器200基于在设置定时t₀的输出轴速度和当前档位的齿轮速比，生成在当前档位处的输入轴速度。也就是说，车辆控制器200可以基于以下[等式4]，生成在目标档位处的输入轴速度。

[等式4]

W_{I_N}＝W_O*R_N

在上面的等式4中，W_{I_N}可以表示在目标档位处的输入轴速度，W_O可以表示输出轴速度，并且R_N可以表示当前档位的齿轮速比。

另外，车辆控制器200基于在设置定时t₀的输出轴速度和目标档位的齿轮速比，生成在目标档位处的输入轴速度。也就是说，车辆控制器200可以基于以下[等式5]生成在目标档位处的输入轴速度。

[等式5]

W_{I_N-2}＝W_O*R_N-2

在上面的等式5中，W_{I_N-2}可以表示在目标档位处的输入轴速度，W_O可以表示输出轴速度，并且R_N-2可以表示当前档位的齿轮速比。

车辆控制器200基于在设置定时目标档位处的输出轴速度和扭矩源的速度，生成初始偏移(S750)。这里，设置定时可以表示在其处生成设置值且然后开始电动机速度的控制的定时。详细地讲，车辆控制器200使用输出轴速度计算在设置定时t₀目标档位处的输入轴速度。也就是说，车辆控制器200可以执行在设置定时t₀输出轴速度W_{O_t0}和在设置定时t₀目标档位的齿轮速比R_{N-2_t0}的乘法操作，以计算在目标档位处的输入轴速度W_{I_N-2_t0}。

另外，如图8所例示的，车辆控制器200使用输入轴速度和目标源的速度生成初始偏移Init_偏移。也就是说，车辆控制器200可以基于以下[等式6]，生成初始偏移Init_偏移。

[等式6]

Init_偏移＝W_{I_N-2_t0}-W_{TS_t0}

在上面等式6中，Init_偏移可以表示初始偏移，W_{I_N-2_t0}可以表示在设置定时目标档位处的输入轴速度，并且W_{TS_t0}可以表示在设置定时t₀的扭矩源10的速度。

车辆控制器200可以使用初始偏移和在目标档位处的输入轴速度生成扭矩源100的目标速度曲线。

车辆控制器200分割初始偏移Init_偏移以生成偏移输入(S760)，并且对偏移输入进行内插以生成所内插的偏移输入(S770)。

首先，车辆控制器200包括偏移分割单元910和内插滤波器920，如图9所例示的。也就是说，车辆控制器200的偏移分割单元910分割初始偏移，以生成偏移输入偏移1。内插滤波器920对偏移输入偏移1进行内插，使得随着时间偏移输入偏移1平滑地改变，以生成所内插的偏移输入偏移2。内插滤波器920可以是低通滤波器(LPF)，但并不限于此。例如，内插滤波器920可以使用样条内插方法等。

另外，如图9所例示的，车辆控制器200计算在目标档位处的输入轴速度W_{I_N-2}和初始偏移Init_偏移之间的差W_D1。车辆控制器200计算在目标档位处的输入轴速度W_{I_N-2}和扭矩源100的目标速度。换句话说，车辆控制器200执行所内插的偏移输入偏移2和差W_D1的加法操作，以生成扭矩源100的目标速度W_{TS_目标}。

图10是用于描述图7中的偏移输入生成的曲线图。

参考图10，车辆控制器200可以基于以下两个方法，分割初始偏移Init_偏移，以生成偏移输入偏移1。

第一，将描述通过分割从0到初始偏移Init_偏移的范围生成偏移输入偏移1。

车辆控制器200可以将从0到初始偏移Init_偏移的范围分割为多个子范围。图10例示直达初始偏移Init_偏移的范围被分割为三个子范围，但本公开的该形式并不限于此。从0到初始偏移Init_偏移的范围可以被分割为更大数量的子范围或更小数量的子范围。

车辆控制器200可以设置对应于每个子范围的斜率，并且生成根据所设置的斜率改变的偏移输入偏移1。

例如，车辆控制器200可以生成对应于初始偏移Init_偏移的第一设置比率C1的第一值Y1和对应于初始偏移Init_偏移第二设置比率C2的第二值Y2。

车辆控制器200可以生成由从0到第一值Y1的第一斜率Δ1改变的偏移输入偏移1。这里，可以考虑在设置定时t₀之前扭矩源100的速度的斜率Δ1，设置第一斜率Δ1。也就是说，为了抑制或阻止在设置定时t₀之后和之前扭矩源100超速，可以设置第一斜率Δ1。

如果偏移输入偏移1变成第一值Y1，则车辆控制器200生成由从第一值Y1到第二值Y2的第二斜率Δ2改变的偏移输入偏移1。在这种情况下，可以考虑第一斜率Δ1，采用满足以下[等式7]的值中之一设置第二斜率Δ2。

[等式7]

在上面的等式2中，Δ2可以表示第二斜率，MaxTQ可以表示在当前驱动状态下扭矩源100可以输出的最大扭矩，并且J可以表示变速器150的输入轴的惯量。

如果偏移输入偏移1变成第二值Y1，则车辆控制器200生成由从第二值Y2到初始偏移Init_偏移的第三斜率Δ3改变的偏移输入偏移1。这里，可以考虑第二斜率Δ2和输出轴速度的斜率确定第三斜率Δ3。也就是说，为了抑制或阻止在完成换档之后和之前扭矩源100超速，可以设置第三斜率Δ3。

因而，偏移输入偏移1被生成作为随着时间改变的值。也就是说，在降档控制的情况下，可以增加偏移输入偏移1，并且在升档控制的情况下，可以减少偏移输入偏移1。

第二，将描述使用用于确定目标定时的方法生成偏移输入偏移1。

车辆控制器200基于初始偏移Init_偏移，设置目标定时。车辆控制器200将从设置定时t₀到目标定时t_f的节段分割为多个子节段。例如，如图10中所例示的，车辆控制器200可以将从设置定时t₀到目标定时t_f的节段分割为三个子节段。

车辆控制器200设置对应于三个子节段中的每个子节段的偏移输入偏移1的斜率。车辆控制器200可以生成由所设置的斜率改变的偏移输入偏移1。例如，多个节段可以包含第一子节段、第二子节段和第三子节段。为了在设置定时t₀之后和之前以及在目标定时t_f之后和之前超越扭矩源100的速度，车辆控制器200设置第一定时t₁和第二定时t₂。

详细地讲，车辆控制器200可以设置对应于第一子节段的第一斜率Δ1、对应于第二子节段的第二斜率Δ2和对应于第三子节段的第三斜率Δ3，类似于用于分割从0到初始偏移Init_偏移的范围的方法。

换句话说，车辆控制器200可以考虑在初始定时之前的扭矩源100的速度的斜率，设置第一斜率Δ1，并且可以考虑第一斜率Δ1，采用满足以上[等式7]的值中之一设置第二斜率Δ2。另外，车辆控制器200可以考虑第二斜率Δ3和输出轴速度W_O，设置第三斜率Δ3。也就是说，初始偏移Init_偏移、设置定时t₀和目标定时t_f是设置值，并且因而车辆控制器200可以基于以下[等式8]和[等式9]，设置第一斜率Δ1和第二斜率Δ2。

[等式8]

Init_偏移＝Δ1*(t₁-t₀)+Δ2*(t₂-t₁)+Δ3*(t_f-t₂)

[等式9]

t₂＝c₃*t₁

在以上等式8和等式9中，Init_偏移可以表示初始偏移，Δ1可以表示在第一子节段中的第一斜率，t₁可以表示第一定时，t₀可以表示设置定时，Δ2可以表示在第二子节段中的第二斜率，t₂可以表示第二定时，Δ3可以表示在第三子节段中的第三斜率，并且t_f可以表示目标定时。另外，c₃可以表示预设值，并且可以基于实验，被设置为由具有本领域中的普通技术的人员确定的比率。

车辆控制器200生成由从设置定时t₀到第一定时t₁的第一斜率Δ1、从第一定时t₁到第二定时t₂的第二斜率Δ1和从第二定时t₂到目标定时t_f的第三斜率Δ3改变的偏移输入。

因而，偏移输入可以被生成作为随着时间改变的值。也就是说，在降档控制的情况下，可以增加偏移输入，并且在升档控制的情况下，可以减少偏移输入。

同时，图10描述了例如分割为三个子节段，但是本公开的形式并不限于此。因而，从初始定时到目标定时的子节段的数量可以比三更大或更小。

图11是在根据本公开的示例性形式的换档控制方法中用于控制扭矩源的目标速度的方法的流程图，并且图12是用于描述用于控制图11的扭矩源的目标速度的方法的示例图示。

参考图11和图12，车辆控制器200计算扭矩源100的目标速度W_{TS_目标}和扭矩源100的当前速度W_{TS_当前}之间的差W_D2(S1110)。在这种情况下，车辆控制器200可以从扭矩源速度检测器427接收扭矩源100的当前速度W_{TS_当前}，并且可以确认当前速度W_{TS_当前}。

车辆控制器200使用扭矩源100的目标速度W_{TS_目标}和当前速度W_{TS_当前}之间的差W_D2，以生成反馈控制输入U_fb(S1120)。换句话说，车辆控制器200使用反馈控制器101使用该差生成反馈控制输入。在这种情况下，反馈控制器101可以是比例积分微分(PID)控制器，比例积分微分(PID)控制器接收差W_D2以输出反馈控制输入U_fb。同时，只要反馈控制器101可以输出反馈控制输入，就可以使用任何种类的反馈控制器。

车辆控制器200使用变速器150的输入轴的惯量J和扭矩源100的目标速度W_{TS_目标}，以生成前馈控制输入U_ff(S1130)。换句话说，车辆控制器200使用微分器103生成导数。这里，微分器接收扭矩源100的目标速度W_{TS_目标}，并且输出所接收到的目标速度W_{TS_目标}的导数。另外，车辆控制器200可以执行惯量J和该导数的乘法操作，以生成前馈控制输入U_ff。

为了消除外扰项d，车辆控制器200基于扭矩源100的当前速度W_{TS_当前}，使用标称反演模型105和至少一个低通滤波器Q(s)107和低通滤波器Q(s)109，以生成外扰项控制输入U_d(S1140)。这里可以基于以下[等式10]设计低通滤波器107和低通滤波器109。

[等式10]

在上面的等式10中，Q(s)可以表示低通滤波器，并且a_h和b_g可以表示设计参数，并且可以被设计为满足等于或小于包含在外扰项d中的最大频率ω_m的以下[等式11]。

[等式11]

另外，标称反演模型可以被设置为满足以下[等式12]。

[等式12]

在上面的等式12中，可以表示标称反演模型，并且J可以表示变速器150的输入轴的惯量。

也就是说，扭矩源100的标称模型G_n(s)可以被设计为满足以下[等式13]。

[等式13]

其次，车辆控制器200基于扭矩源100的当前速度W_{TS_当前}，使用标称反演模型105和低通滤波器107和低通滤波器109，以生成外扰项控制输入U_d。

车辆控制器200使用反馈控制输入U_fb、前馈控制输入U_ff和外扰项控制输入U_d，以生成扭矩指令U(S1150)。在这种情况下，扭矩源100根据扭矩指令生成扭矩。在其中扭矩源100包括发动机和电动机的混合动力车辆的情况下，扭矩指令U可以被适当地分配给发动机和电动机。

虽然已经结合目前被认为是实际的示例性形式描述了本公开，但是应当理解，本公开并不限于所公开的形式，而是正相反，本公开旨在覆盖包含在本公开的精神和保护范围内的各种修改和等效布置。

Claims

1.一种车辆的换档控制装置，包括：

扭矩源，所述扭矩源被配置成生成用于驱动所述车辆的动力；

变速器，所述变速器被配置成通过第一离合器或第二离合器选择性地接收所述扭矩源的动力，并且被配置成转换和输出该动力；

数据检测器，所述数据检测器被配置成检测车辆状态数据，以控制所述变速器；以及

车辆控制器，所述车辆控制器被配置成当所述车辆状态数据满足换档条件时，将同步器连接到下一档位的驱动齿轮，释放连接到当前档位的驱动齿轮的所述第一离合器，执行所述扭矩源的速度控制，同时维持连接到所述下一档位的所述驱动齿轮的第二离合器处于滑移状态，并且当所述车辆状态数据满足速度控制完成条件时，释放所述第二离合器且连接所述第一离合器，以完成换档到目标档位。

2.根据权利要求1所述的换档控制装置，其中

所述车辆控制器使用所述变速器的输入轴的惯量和目标速度生成设置值，并且所述车辆控制器被配置成基于所述设置值，增加或减少所述变速器的输入轴扭矩，以准备所述扭矩源的速度控制。

3.根据权利要求1所述的换档控制装置，其中

在所述扭矩源的速度控制开始时，所述车辆控制器在所述目标档位处生成输入轴速度，使用在所述目标档位处的输入轴速度和扭矩源速度生成初始偏移，并且所述车辆控制器分割所述初始偏移以生成偏移输入，并且对所述偏移输入进行内插，以生成经内插的偏移输入。

4.根据权利要求3所述的换档控制装置，其中

所述车辆控制器基于所述初始偏移设置目标定时，将从所述扭矩源的速度控制开始的时间到目标时间的节段分割为多个子节段，并且分别设置对应于所述多个子节段的所述偏移输入的斜率。

5.根据权利要求1所述的换档控制装置，其中

所述车辆控制器使用所述扭矩源的目标速度、所述扭矩源的当前速度和所述变速器的输入轴的惯量中的至少一个，以生成反馈控制输入、前馈控制输入和外扰项控制输入中的至少一个，并且使用所述反馈控制输入、所述前馈控制输入和所述外扰项控制输入中的至少一个，以生成扭矩指令。

6.根据权利要求1所述的换档控制装置，其中

所述车辆控制器使用所述变速器的输出速度和齿轮速比，以生成连接到所述第一离合器的输入轴的速度，并且当所述扭矩源的速度和连接到所述第一离合器的所述输入轴的速度之间的差值等于或小于第一参考值时，释放所述第二离合器且连接所述第一离合器。

7.根据权利要求1所述的换档控制装置，其中

所述车辆控制器使用所述变速器的输出速度和齿轮速比，以生成连接到所述第一离合器的输入轴的加速度，并且当所述扭矩源的加速度和连接到所述第一离合器的输入轴的加速度之间的差值等于或小于第二参考值时，释放所述第二离合器且连接所述第一离合器。

8.一种车辆的换档控制方法，所述车辆包括变速器，所述变速器通过第一离合器或第二离合器选择性地接收扭矩源的动力，并且转换和输出所述动力，所述换档控制方法包括以下步骤：

基于车辆状态数据，确定是否满足换档条件；

当满足所述换档条件时，连接下一档位同步器且释放连接到当前档位驱动齿轮的第一离合器；

释放当前档位同步器，并且联接目标档位同步器；

生成所述扭矩源的目标速度，同时维持连接到下一档位驱动齿轮的第二离合器处于滑移状态；

通过使用所述扭矩源的所述目标速度，执行所述扭矩源的速度控制；

确定是否满足速度控制完成条件；以及

当满足所述速度控制完成条件时，释放连接到所述下一档位驱动齿轮的所述第二离合器，并且连接连接到目标档位驱动齿轮的所述第一离合器。

9.根据权利要求8所述的换档控制方法，其中生成所述扭矩源的目标速度的步骤包括：

维持连接到所述下一档位驱动齿轮的所述第一离合器处于滑移状态；

通过使用所述变速器的输入轴的惯量和目标速度，生成设置值；以及

基于所述设置值，调节所述变速器的输入轴扭矩。

10.根据权利要求9所述的换档控制方法，其中

基于以下等式生成所述设置值：

其中α表示所述设置值，J表示所述变速器的所述输入轴的惯量，并且W_{TS_目标}表示所述扭矩源的目标速度。

11.根据权利要求8所述的换档控制方法，其中生成所述扭矩源的目标速度的步骤包括：

在设置时间，在目标档位处，生成输入轴速度；

通过使用在目标档位处的所述输入轴速度和所述扭矩源的速度，生成初始偏移；

通过分割所述初始偏移，生成偏移输入；以及

通过对所述偏移输入进行内插，生成经内插的偏移输入。

12.根据权利要求11所述的换档控制方法，其中分割所述初始偏移生成偏移输入的步骤包括：

基于所述初始偏移，设置目标时间；

将从所述设置时间到所述目标时间的节段分割为多个子节段；以及

分别设置对应于所述多个子节段的偏移输入的斜率。

13.根据权利要求12所述的换档控制方法，其中所述多个子节段包含第一节段到第三节段。

14.根据权利要求13所述的换档控制方法，其中基于在所述设置时间的所述扭矩源的速度，设置对应于所述第一节段的偏移输入的第一斜率，并且基于对应于第二节段的偏移输入的斜率和所述变速器的输出轴的速度的斜率，设置对应于所述第三节段的偏移输入的第三斜率。

15.根据权利要求14所述的换档控制方法，其中在满足以下等式的值中，基于所述第一斜率，设置对应于所述第二节段的偏移输入的第二斜率：

<mrow> <mi>&Delta;</mi> <mn>2</mn> <mo>&le;</mo> <mfrac> <mrow> <mi>M</mi> <mi>a</mi> <mi>x</mi> <mi>T</mi> <mi>Q</mi> </mrow> <mi>J</mi> </mfrac> </mrow>

其中Δ2表示所述第二斜率，MaxTQ表示在当前驱动状态下扭矩源输出的最大扭矩，并且J表示所述变速器的输入轴的惯量。

16.根据权利要求8所述的换档控制方法，其中执行所述扭矩源的速度控制的步骤包括：

计算所述扭矩源的目标速度和所述扭矩源的当前速度之间的差；

通过使用所述扭矩源的目标速度和所述扭矩源的当前速度之间的差，生成反馈控制输入；

通过使用所述变速器的输入轴的惯量和所述扭矩源的目标速度，生成前馈控制输入；

基于所述扭矩源的当前速度，通过使用标称反演模型和至少一个低通滤波器，生成外扰项控制输入；以及

通过使用所述反馈控制输入、所述前馈控制输入和所述外扰项控制输入中的至少一个，生成扭矩指令。

17.根据权利要求16所述的换档控制方法，其中基于以下等式设计所述标称反演模型：

<mrow> <msubsup> <mi>G</mi> <mi>n</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mi>J</mi> <mo>&times;</mo> <mi>s</mi> </mrow>

其中表示所述标称反演模型，并且J表示所述变速器的输入轴的惯量。

18.根据权利要求16所述的换档控制方法，其中基于以下等式设计所述低通滤波器：

<mrow> <mi>Q</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msubsup> <mi>&Sigma;</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>m</mi> </msubsup> <msub> <mi>b</mi> <mi>g</mi> </msub> <msup> <mi>s</mi> <mi>g</mi> </msup> </mrow> <mrow> <msubsup> <mo>&Sigma;</mo> <mrow> <mi>h</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </msubsup> <msub> <mi>a</mi> <mi>h</mi> </msub> <msup> <mi>s</mi> <mi>h</mi> </msup> </mrow> </mfrac> </mrow>

其中Q(s)表示所述低通滤波器，并且a_h和b_g表示设计参数，并且被设置为在包含在外扰项中的最大频率ω_m或更少频率处满足的等式。

19.根据权利要求8所述的换档控制方法，其中确定是否满足所述速度控制完成条件的步骤包括：

通过使用所述变速器的输出速度和齿轮速比，生成连接到所述第一离合器的输入轴的速度；以及

确定所述扭矩源的速度和连接到所述第一离合器的输入轴的速度之间的差值是否等于或小于第一参考值。

20.根据权利要求8所述的换档控制方法，其中确定是否满足所述速度控制完成条件的步骤包括：

通过使用所述变速器的输出速度和齿轮速比，生成连接到所述第一离合器的输入轴的速度；

通过使用连接到所述第一离合器的输入轴的速度，生成连接到所述第一离合器的输入轴的加速度；以及

确定所述扭矩源的加速度和连接到所述第一离合器的输入轴的加速度之间的差值是否等于或小于第二参考值。