CN108657171A - 混合动力汽车的控制方法及控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种混合动力汽车的控制方法及控制装置，所述混合动力汽车包括发动机、驱动电机和设置在发动机、驱动电机之间的离合器，离合器处于接合状态，混合动力汽车处于混合驱动模式，在接收到降档指令和纯电机驱动指令时，控制离合器分离，并控制变速箱输入轴所受到的总扭矩减小；所述总扭矩为发动机向变速箱输入轴输出的扭矩和驱动电机向变速箱输入轴输出的扭矩之和；在检测到变速箱输入轴所受到的总扭矩在预设的目标扭矩范围内时，控制降档指令中对应的高档位脱档，低档位挂入。因此，混合动力汽车减速过程中的驱动模式切换和档位切换一并进行的，能够将混合动力汽车快速的调整至对应的状态。
Description
技术领域
本发明涉及混合动力汽车技术领域，具体涉及一种混合动力汽车的控制方法及控制装置。
背景技术
混合动力汽车通常具有三种驱动模式，包括电机驱动模式、发动机驱动模式和混合驱动模式。一般来说，混合动力汽车在低速行驶时，宜采用电机驱动模式，仅电机工作驱动汽车行驶，发动机不工作从而节约能源。混合动力汽车在高速行驶时，采用发动机驱动模式或混合驱动模式，此时发动机工作驱动汽车行驶，为汽车提供较为充足的动力。
混合动力汽车处于混合驱动模式下，并且需要减速时，混合驱动模式可能需要向电机驱动模式进行切换，使发动机停止工作，达到节油的目的。同时，高档位也可能需要向低档位进行切换，以使变速箱处于较佳的工作状态。但是，目前混合动力汽车中驱动模式的切换和档位的切换是先后分别进行控制的，导致控制方式繁琐，时间长，不利于混合动力汽车快速的调整至对应的状态。
发明内容
本发明解决的问题是混合动力汽车在减速过程中对应的驱动模式切换和档位切换先后分别进行控制，导致混合动力汽车无法快速调整至对应的状态。
为解决上述问题，本发明提供一种混合动力汽车的控制方法，所述混合动力汽车包括发动机、驱动电机和设置在发动机、驱动电机之间的离合器，离合器处于接合状态，混合动力汽车处于混合驱动模式，所述控制方法包括：在接收到降档指令和纯电机驱动指令时，控制离合器分离，并控制变速箱输入轴所受到的总扭矩减小；所述总扭矩为发动机向变速箱输入轴输出的扭矩和驱动电机向变速箱输入轴输出的扭矩之和；在检测到变速箱输入轴所受到的总扭矩在预设的目标扭矩范围内时，控制降档指令中对应的高档位脱档，低档位挂入。
可选的，所述控制变速箱输入轴所受到的总扭矩减小的方法包括以下至少一种：控制发动机向变速箱输入轴输出的扭矩减小；或者，控制驱动电机向变速箱输入轴输出的扭矩减小。
可选的，所述控制发动机向变速箱输入轴输出的扭矩减小的方法包括以下至少一种：调整所述发动机的点火时间；或者，减少所述发动机的喷油量；或者，减少所述发动机的进气量；所述控制驱动电机对变速箱输入轴输出的扭矩减小的方法包括：控制电机线圈中的电流减小。
可选的，在控制离合器分离过程中，还包括：实时检测离合器的状态；当所述离合器处于分离状态后，控制变速箱输入轴所受到的总扭矩减小至预设的目标扭矩范围内。
可选的，在控制离合器分离过程中，还包括：实时获取离合器的扭矩容量；并控制所述发动机向离合器输出的实时扭矩小于所述离合器的实时扭矩容量。
可选的，所述获取离合器的扭矩容量的方法包括：检测用于控制离合器运行的离合器执行机构的位置；基于检测到的离合器执行机构的位置，获取离合器的扭矩容量。
可选的，控制低档位挂入之前，还包括：计算低档位下变速箱输入轴所需的转速；根据计算出的变速箱输入轴所需的转速，调整驱动电机的转速。
可选的，控制低档位挂入之后，还包括：计算低档位下变速箱输入轴所需的扭矩；根据计算出的变速箱输入轴所需的扭矩，调整驱动电机向变速箱输入轴输出的扭矩。
为解决上述技术问题，本技术方案还提供一种混合动力汽车的控制装置，所述混合动力汽车包括发动机、驱动电机和设置在发动机、驱动电机之间的离合器，离合器处于接合状态，混合动力汽车处于混合驱动模式，所述控制装置包括：指令接收单元，用于接收降档指令和纯电机驱动指令；指令控制单元，适于在所述指令接收单元接收到降档指令和纯电机驱动指令时，控制离合器分离，并控制变速箱输入轴所受到的总扭矩减小；所述总扭矩为发动机向变速箱输入轴输出的扭矩和驱动电机向变速箱输入轴输出的扭矩之和；扭矩检测单元，用于检测变速箱输入轴所受到的总扭矩；档位控制单元，适于在所述扭矩检测单元检测到变速箱输入轴所受到的总扭矩在预设的目标扭矩范围内时，控制降档指令中对应的高档位脱档，低档位挂入。
可选的，所述扭矩检测单元包括：离合器扭矩容量检测单元，用于实时检测离合器的扭矩容量；所述控制装置还包括扭矩控制单元，所述扭矩控制单元适于控制所述发动机向离合器输出的实时扭矩小于所述离合器的实时扭矩容量。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
在混合动力汽车以混合驱动模式行驶，且减速的过程中，当接收到降档指令和纯电机驱动指令时，控制离合器分离，并控制变速箱输入轴所受到的总扭矩减小。并且，当检测到变速箱输入轴所受到的总扭矩在预设的目标扭矩范围内时，控制降档指令中对应的高档位脱档，低档位挂入。控制离合器分离的目的在于中断发动机的动力传递，使混合动力汽车由混合驱动模式向纯电机驱动模式进行转变。控制变速箱输入轴所受到的总扭矩减小的目的在于为执行降档操作做准备，且当变速箱输入轴所受到的总扭矩在预设的目标扭矩范围内时，可以完成降档操作。因此，混合动力汽车减速过程中的驱动模式切换和档位切换一并进行的，能够将混合动力汽车快速的调整至对应的状态。
附图说明
图1是本发明具体实施例混合动力汽车动力总成的结构示意图；
图2是本发明具体实施例混合动力汽车控制方法的流程图；
图3是本发明具体实施例混合动力汽车档位、离合器、发动机和驱动电机扭矩、发动机和驱动电机转速随时间的变化状态图；
图4是本发明具体实施例混合动力汽车控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参照图1，一种混合动力汽车的动力总成，包括用于输出动力的发动机10、驱动电机20和用于传递动力的变速箱30、差速器40。其中，驱动电机20包括定子21和转子22，转子22连接变速箱30的输入轴31，以将动力传递至变速箱30。发动机10和驱动电机20之间设有离合器50，发动机10的输出轴11通过离合器50连接输入轴31，以将动力传递至变速箱30。变速箱30通过差速器40将动力传递至汽车轮胎，实现汽车行驶。
混合动力汽车在混合驱动模式下，离合器50处于接合状态，发动机10、驱动电机20同时运行为变速箱30提供动力。当混合动力汽车减速时，为使动力总成能够处于较佳的工作状态，可能需要切换驱动模式，即将混合驱动模式切换为纯电动驱动模式；也可能需要切换档位，即将高档位切换为低档位；还有可能需要同时切换驱动模式和档位。
参照图2，本实施例提供一种混合动力汽车的控制方法。
步骤S101，接收降档指令和纯电机驱动指令。
如前所述，混合动力汽车在混合驱动模式下行驶过程中，且需要减速时，可能需要切换为纯电机驱动模式，或需要切换为低档位，或需要同时切换纯电机驱动模式和低档位。具体采用何种运行方式，可以由汽车电子控制单元(ECU)根据当前车速、电机负载和发动机负载进行合理选择。当接收到ECU发出降档指令和纯电机驱动指令时，执行步骤S102。
步骤S102，当接收到降档指令和纯电机驱动指令时，控制离合器分离，并控制变速箱输入轴所受到的总扭矩减小。
控制离合器50分离，其目的在于中断发动机10的动力传递，使混合动力汽车由混合驱动模式向纯电机驱动模式进行转变。需要注意的是，离合器50分离指的是离合器50中两个离合器片背向运动，直至运动一段距离后，离合器50完全分离，中断发动机10的动力传递。也就是说，控制离合器50分离是一个过程，并不是瞬时完成的，而需要一定的时间。
控制变速箱输入轴31所受到的总扭矩减小，其目的在于为执行降档操作做准备。当输入轴31受到发动机10、驱动电机20较大的扭矩时，变速箱30中的档位结合较为紧密，不利于脱档和挂档操作。其中，变速箱输入轴31所受到的总扭矩为发动机10向变速箱输入轴31输出的扭矩和驱动电机20向变速箱输入轴31输出的扭矩之和。在控制离合器50分离，且控制变速箱输入轴31所受到的总扭矩减小后，执行步骤S103。
步骤S103，检测变速箱输入轴所受到总扭矩。
在降档过程中，降档指令中对应的高档位脱档，低档位挂入。不管是脱档，还是挂档，变速箱输入轴31所受到的总扭矩均不能超过预设的目标扭矩范围。该目标扭矩范围可以根据变速箱30的具体结构和档位的不同事先进行设定。通过检测变速箱输入轴31所受到的总扭矩，从而能够确定变速箱输入轴31所受到总扭矩是否在目标扭矩范围内。
具体的，检测变速箱输入轴31所受到总扭矩可以通过分别检测发动机10对变速箱输入轴31的扭矩、驱动电机20对对变速箱输入轴31的扭矩，将所检测到的两个扭矩相加以得到变速箱输入轴31所受到的总扭矩。当变速箱输入轴31所受到总扭矩减小至在预设的目标扭矩范围内时，执行步骤S104。
步骤S104，当检测到变速箱输入轴所受到的总扭矩在预设的目标扭矩范围内时，控制降档指令中对应的高档位脱档，低档位挂入。
在检测到的变速箱输入轴31所受到的总扭矩后，将总扭矩与预设的目标扭矩范围相比较，若总扭矩在预设的目标扭矩范围外，则不进行降档操作，控制变速箱输入轴31所受到的总扭矩继续减小。若总扭矩在预设的目标扭矩范围内，则进行降档操作，控制降档指令中对应的高档位脱档，低档位挂入。
本实施例中，当变速箱30中高档位脱档，低档位挂入后，完成了降档操作。当离合器50完全分离后，发动机10不在输出动力，可以控制发动机10停止工作，从而完成混合驱动模式向纯电机驱动模式的转变。因此，本实施例中混合动力汽车减速过程中的驱动模式切换和档位切换一并进行的，控制方式相对简单，且能够将混合动力汽车快速的调整至对应的状态。
参照图3，示出了混合动力汽车在切换为纯电机驱动模式、切换为低档位过程中，档位、离合器、发动机和驱动电机扭矩、发动机和驱动电机转速随时间的变化状态图。其中，A1代表脱档，A2代表挂档；B1代表离合器完全分离状态，B2代表离合器处于接合状态；T代表扭矩，V代表转速。
在t1时刻之前，混合动力汽车处于混合驱动模式，降档指令中的高档位挂入，低档位脱档。离合器50处于接合状态。离合器50具有离合器扭矩容量TClu，离合器扭矩容量TClu为离合器50所能传递的扭矩最大值。
也就是说，当发动机扭矩TICE小于离合器扭矩容量TClu时，发动机10传递至变速箱输入轴31的扭矩为发动机扭矩TICE；当发动机扭矩TICE大于离合器扭矩容量TClu时，离合器50会处于滑磨状态，即离合器50的两个离合器片会相对旋转，此时，发动机10传递至变速箱输入轴31的扭矩为离合器扭矩容量TClu，而不是发动机扭矩TICE。
在t1时刻之前，发动机10对离合器50输出的扭矩为发动机扭矩TICE，且TICE＜TClu。因此，发动机10对变速箱输入轴31输出的扭矩为发动机扭矩TICE。驱动电机20对变速箱输入轴31输出的扭矩为发动机扭矩TICE。变速箱输入轴31所受到的总扭矩TDrv＝TEM+TICE。发动机转速VICE和驱动电机转速VEM与变速箱输入轴31的转速相对应。
在t1时刻，混合动力汽车接收到降档指令和纯电机驱动指令，此时，开始控制离合器50分离，并控制变速箱输入轴31所受到的总扭矩减小。
如前所述，离合器50的分离是一个过程，需要一定的时间，并不是瞬时完成的。如图3所示，在离合器50分离的过程中，离合器扭矩容量TClu逐渐减小。但是，只要保证TICE≤TClu，则离合器50始终处于接合状态。
本实施例中，在控制离合器50分离的过程中，还包括：实时检测离合器50的扭矩容量TClu，并减小发动机扭矩TICE，以控制同一时刻下发动机10向离合器50输出的扭矩TICE小于所述离合器的扭矩容量TClu。
具体的，检测离合器50的扭矩容量TClu，可以利用传感器检测控制离合器50运行的离合器执行机构的位置，以得到离合器的扭矩容量TClu。减小发动机扭矩TICE，可以通过调整发动机的点火时间，减少发动机的喷油量，减少所述发动机的进气量中的其中至少一种，以实现发动机扭矩TICE的减少。从而控制发动机扭矩TICE小于离合器的扭矩容量TClu。
在t2时刻，离合器50运行至扭矩容量TClu为0，离合器50从接合状态变为分离状态，此时，发动机扭矩TICE降为0，发动机转速VICE逐渐减小，发动机10适时停止工作，驱动模式由混合驱动转变为纯电机驱动。
继续参照图3，在t1时刻，当混合动力汽车检测到降档指令和纯电机驱动指令，还控制变速箱输入轴31所受到的总扭矩TClu减小。并在总扭矩TClu减小的过程中，判定总扭矩TClu是否在预设的目标扭矩范围内。
如前所述，变速箱输入轴31所受到的总扭矩TClu包括发动机10向变速箱输入轴31输出的扭矩和驱动电机20向变速箱输入轴31输出的扭矩TEM。并且，发动机10向离合器50输出的扭矩TICE小于离合器的扭矩容量TClu，因此，变速箱输入轴31所受到的总扭矩TDrv＝TEM+TICE。
本实施例中，在t1－t2时间段内，控制总扭矩TDrv逐渐减小包括：控制发动机扭矩TICE逐渐减小，控制驱动电机扭矩TEM逐渐增大，使发动机扭矩TICE减小的趋势大于驱动电机扭矩TEM增大的趋势，从而在整体上使总扭矩TDrv逐渐减小。其中，增大的驱动电机扭矩TEM补偿了一部分发动机扭矩TICE的减少值，以使总扭矩TDrv能够平稳的下降。
而在t2时间后，由于离合器50分离，发动机扭矩TICE下降至0，控制驱动电机扭矩TEM逐渐减小，以使变速箱输入轴31所受到的总扭矩TDrv逐渐减小至预设的目标扭矩范围内，实现降档操作。此时，总扭矩TDrv即为驱动电机扭矩TEM。控制驱动电机扭矩TEM先增大后减小，使得总扭矩TDrv能够平稳下降，提高驾驶人员的舒适性。
在t3时刻，驱动电机扭矩TEM下降至0，即总扭矩TDrv下降至0，在预设的目标扭矩范围内，控制降档指令中对应的高档位脱档。其中，控制驱动电机扭矩TEM增大或减小，可以通过控制电机线圈中的电流，使流经电机线圈中电流的增大或减小，以实现驱动电机扭矩TEM的增大或减小。
在其他变形例中，在控制发动机扭矩TICE逐渐减小时，也可以控制驱动电机扭矩TEM不变，或者，控制驱动电机扭矩TEM减小，以从整体上控制总扭矩TDrv逐渐减小，不影响本技术方案的实施。
在控制变速箱输入轴31所受到的总扭矩TClu减小的过程中，需要检测总扭矩TClu是否在预设的目标扭矩范围内，可以通过分别检测发动机扭矩TICE和驱动电机扭矩TEM。具体的，发动机扭矩TICE可以通过检测发动机10的实际喷油量和进气量而计算得到，驱动电机扭矩TEM可以通过检测流经驱动电机20的实际电流而计算得到。发动机扭矩TICE和驱动电机扭矩TEM两者之和即为变速箱输入轴31所受到的总扭矩TDrv。
如前所述，在控制离合器50分离的过程中，还包括：实时检测离合器50的扭矩容量TClu，通过检测离合器50的扭矩容量TClu，能够确定离合器50的工作状态。若扭矩容量TClu大于0，则离合器50处于未分离状态；若扭矩容量TClu等于0，则离合器50处于分离状态。
本实施例中，当离合器50处于分离状态后(扭矩容量TClu等于0)，控制变速箱输入轴31所受到的总扭矩TDrv减小至预设的目标扭矩范围内。此时，变速箱输入轴31所受到的总扭矩TDrv即为驱动电机扭矩TEM。驱动电机扭矩TEM相对较为容易控制和检测，从而能够较方便的使变速箱输入轴31所受到的总扭矩TDrv减小至预设的目标扭矩范围内。
需要说明的是，本实施例中的驱动电机扭矩TEM下降至0后，控制降档指令中对应的高档位脱档。在其他变形例中，若预设的目标扭矩范围值在0－x(N·m)之间，则当驱动电机扭矩TEM下降至0－x(Nm)中的任意数值时，均可以进行高档位脱档操作。
本实施例中，在控制低档位挂入之前，还包括：计算低档位下变速箱输入轴31所需的转速，根据计算出的变速箱输入轴31所需的转速，调整驱动电机20的转速。如图3所示，在t4时刻，高档位脱档之后，需要调整驱动电机20的转速VEM。由于是高档位向低档位切换，低档位下的变速箱具有更大的传动比，此时，变速箱输入轴31所需的转速更大，需要相应提升驱动电机转速VEM，以对应低档位下变速箱输入轴31所需的转速。具体驱动电机转速VEM所需提升的量，需要根据低档位下变速箱30的传动比以及当前车辆的行驶速度进行计算确定。
在t5时刻，当驱动电机转速VEM调整至低档位下变速箱输入轴31所需的转速时，控制降档指令中对应的低档位挂入。在低档位挂入之后，逐渐提升驱动电机20的扭矩TEM，为变速箱30提供动力。具体的，计算低档位下变速箱输入轴30所需的扭矩，根据计算的变速箱输入轴30所需的扭矩，调整驱动电机向变速箱输入轴30输出的扭矩TEM，驱动电机向变速箱输入轴30输出的扭矩TEM即为变速箱输入轴30所需的扭矩。
参照图4，本实施例还提供一种混合动力汽车的控制装置200，控制装置200包括指令接收单元201、指令控制单元202、扭矩检测单元203和档位控制单元204。其中，指令接收单元201用于在混合动力汽车在混合驱动模式下行驶过程中，且需要减速时，检测降档指令和纯电机驱动指令。指令控制单元202用于在指令接收单元201检测到降档指令和纯电机驱动指令时，控制离合器50分离，并控制变速箱输入轴31所受到的总扭矩减小。扭矩检测单元203用于检测变速箱输入轴31所受到的总扭矩。档位控制单元204用于在扭矩检测单元203检测到变速箱输入轴31所受到的总扭矩在目标扭矩范围内时，控制降档指令中对应的高档位脱档，低档位挂入。
具体的，控制变速箱输入轴31所受到的总扭矩减小可以是以下至少其中一种：控制发动机10向变速箱输入轴31输出的扭矩减小，控制驱动电机20向变速箱输入轴31输出的扭矩减小。
本实施例中，扭矩检测单元203还包括离合器扭矩容量检测单元213，离合器扭矩容量检测单元213用于实时检测离合器50的扭矩容量。控制装置200还包括扭矩控制单元205，扭矩控制单元205适于控制发动机10向离合器50输出的实时扭矩小于离合器50的实时扭矩容量。
因此，在离合器50分离之前，离合器50始终处于接合状态。并且，随着离合器50的逐步分离，发动机10向离合器50输出的扭矩逐渐减小，当离合器50的完全分离时，发动机10向离合器50输出的扭矩减小为0，发动机10适时停止工作，驱动模式由混合驱动转变为纯电机驱动。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (10)
1.一种混合动力汽车的控制方法，所述混合动力汽车包括发动机、驱动电机和设置在发动机、驱动电机之间的离合器，离合器处于接合状态，混合动力汽车处于混合驱动模式，其特征在于，所述控制方法包括：
在接收到降档指令和纯电机驱动指令时，控制离合器分离，并控制变速箱输入轴所受到的总扭矩减小；所述总扭矩为发动机向变速箱输入轴输出的扭矩和驱动电机向变速箱输入轴输出的扭矩之和；
在检测到变速箱输入轴所受到的总扭矩在预设的目标扭矩范围内时，控制降档指令中对应的高档位脱档，低档位挂入。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制变速箱输入轴所受到的总扭矩减小的方法包括以下至少一种：控制发动机向变速箱输入轴输出的扭矩减小；或者，控制驱动电机向变速箱输入轴输出的扭矩减小。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述控制发动机向变速箱输入轴输出的扭矩减小的方法包括以下至少一种：调整所述发动机的点火时间；或者，减少所述发动机的喷油量；或者，减少所述发动机的进气量；所述控制驱动电机对变速箱输入轴输出的扭矩减小的方法包括：控制电机线圈中的电流减小。
4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在控制离合器分离过程中，还包括：实时检测离合器的状态；当所述离合器处于分离状态后，控制变速箱输入轴所受到的总扭矩减小至预设的目标扭矩范围内。
5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在控制离合器分离过程中，还包括：实时获取离合器的扭矩容量；并控制所述发动机向离合器输出的实时扭矩小于所述离合器的实时扭矩容量。
6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述获取离合器的扭矩容量的方法包括：检测用于控制离合器运行的离合器执行机构的位置；基于检测到的离合器执行机构的位置，获取离合器的扭矩容量。
7.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，控制低档位挂入之前，还包括：计算低档位下变速箱输入轴所需的转速；根据计算出的变速箱输入轴所需的转速，调整驱动电机的转速。
8.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，控制低档位挂入之后，还包括：计算低档位下变速箱输入轴所需的扭矩；根据计算出的变速箱输入轴所需的扭矩，调整驱动电机向变速箱输入轴输出的扭矩。
9.一种混合动力汽车的控制装置，所述混合动力汽车包括发动机、驱动电机和设置在发动机、驱动电机之间的离合器，离合器处于接合状态，混合动力汽车处于混合驱动模式，其特征在于，所述控制装置包括：
指令接收单元，用于接收降档指令和纯电机驱动指令；
指令控制单元，适于在所述指令接收单元接收到降档指令和纯电机驱动指令时，控制离合器分离，并控制变速箱输入轴所受到的总扭矩减小；所述总扭矩为发动机向变速箱输入轴输出的扭矩和驱动电机向变速箱输入轴输出的扭矩之和；
扭矩检测单元，用于检测变速箱输入轴所受到的总扭矩；
档位控制单元，适于在所述扭矩检测单元检测到变速箱输入轴所受到的总扭矩在预设的目标扭矩范围内时，控制降档指令中对应的高档位脱档，低档位挂入。
10.如权利要求9所述的控制装置，其特征在于，所述扭矩检测单元包括：
离合器扭矩容量检测单元，用于实时检测离合器的扭矩容量；
所述控制装置还包括扭矩控制单元，所述扭矩控制单元适于控制所述发动机向离合器输出的实时扭矩小于所述离合器的实时扭矩容量。
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