CN109131304B - 换挡过程中发动机与离合器的协调控制方法、系统及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例公开了一种换挡过程中发动机与离合器的协调控制方法、系统及装置，涉及动力传动系统技术领域，针对一种配备机械式自动变速器或双离合变速器车辆的发动机与离合器的协调控制，用于使车辆在换挡过程中仍能保持良好的加速度跟踪性能。所述变速器换挡过程中发动机与离合器的协调控制方法包括：获取目标发动机转速和发动机飞轮端输出扭矩，其中所述目标发动机转速通过引入离合器滑移率和发动机怠速转速计算而来；使用所述目标发动机转速和发动机飞轮端输出扭矩作为输入，通过查询预先存储的发动机扭矩特性曲线图，获取油门开度；根据当前发动机实际转速和所述油门开度计算并调节发动机的点火正时。
Description
技术领域
本发明涉及动力传动系统技术领域，尤其涉及一种变速器换挡过程中发动机与离合器的协调控制方法、系统及装置。
背景技术
汽车电控系统普遍采用分层式控制架构，包括上层的决策系统和底层的执行系统。对于人工驾驶和自动驾驶任务而言，当前的智能汽车能够响应并跟随来自上层决策系统发出的目标纵向加速度指令。这些指令可以通过辨识驾驶员的意图或由诸如自适应巡航控制(Adaptive Cruise Control，ACC)等电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)计算获得。为了让车辆高精度、高效率地连续保持在目标加速度上，需要仔细设计底层执行系统的控制策略，从而更好地支撑上层决策系统的指令动作。
发动机管理系统(Engine Management System，EMS)应当在不同的档位和换挡期间有效地匹配和控制内燃发动机的牵引扭矩，以便给驱动轮施加合适的驱动力，来让整车达到目标的加速度。然而，当变速器升档或降档时，发动机的转速会随之降低或提高，其工作点也会在换挡期间迅速移动。现有技术中，虽然可以通过采用更宽的档位传动比范围解决这一问题，例如多级液力自动变速器(Automatic Transmission，AT)和无级变速器(Continuously Variable Transmission，CVT)等。但AT变速器由于采用液力变矩器作为动力传动机构，加速响应不直接、动力传输损耗大(效率通常小于80％)；而CVT变速器的传动钢带能够承受的力量有限，扭矩容量低、可靠性差，且生产钢带需要非常高的技术和制造水平，暂时无法国产化、成本高。
解决方案就是采用新型的机械离合器和变速器(机械式自动变速器(AutomatedMechanical Transmission，AMT)和双离合变速器(Dual Clutch Transmission，DCT))的控制方法，确保在换挡期间离合器的平稳接合并减少变速器输出轴扭矩的整体波动。然而这方面的借鉴经验不多，仍有较多改善的空间。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种变速器换挡过程中发动机与离合器的协调控制方法、系统及装置，特别针对一种配备机械式自动变速器或双离合变速器车辆的发动机与离合器的协调控制方法，其动力总成的各个子系统(涉及发动机、变速器、离合器)需要仔细协调，从而使车辆在换挡过程中仍能保持良好的加速度跟踪性能。
第一方面，本发明实施例提供一种变速器换挡过程中发动机与离合器的协调控制方法，包括：
获取目标发动机转速和发动机飞轮端输出扭矩，其中所述目标发动机转速通过引入离合器滑移率和发动机怠速转速计算而来；
使用所述目标发动机转速和发动机飞轮端输出扭矩作为输入，通过查询预先存储的发动机扭矩特性曲线图，获取油门开度；
根据当前发动机实际转速和所述油门开度计算并调节发动机的点火正时。
结合第一方面，在第一方面的一种实施方式中，所述目标发动机转速ωeng_target的计算公式为：
ωeng_target＝κcl·(ωeng_idle-ωeng)+ωeng
κcl＝(ωcl_in-ωcl_out)/ωcl_in＝(ωeng-ωcl_out)/ωeng
ωcl_out＝Vx·i0·ig/Rw
其中，κcl是离合器滑移率；ωeng_idle是发动机怠速转速；ωcl_in是离合器输入端的转速，其值等于发动机曲轴转速ωeng；ωcl_out是离合器输出端的转速，其值通过汽车纵向速度Vx预估得来；i0是主减速器齿轮比；ig是当前变速器选定档位的齿轮比；Rw是驱动车轮的滚动半径。
结合第一方面，在第一方面的另一种实施方式中，所述发动机飞轮端输出扭矩的获取方法包括：
获取目标发动机扭矩和当前的离合器转矩容量；
比较所述目标发动机扭矩和离合器转矩容量，选择较小值作为所述发动机飞轮端输出扭矩。
结合第一方面，在第一方面的再一种实施方式中，所述方法还包括：
根据所述发动机飞轮端输出扭矩计算出离合开度，通过施加在离合器盘片上的压力实现离合器的分离和接合动作。
结合第一方面，在第一方面的又一种实施方式中，所述离合开度的计算方法为：
将所述发动机飞轮端输出扭矩作为离合器转矩容量，使用所述离合器转矩容量作为输入，通过查询预先存储的离合器特性逆向查询表，得到所述离合开度。
第二方面，本发明实施例提供一种发动机管理系统EMS，包括：
获取模块，用于在变速器换挡过程中获取目标发动机转速和发动机飞轮端输出扭矩，其中所述目标发动机转速通过引入离合器滑移率和发动机怠速转速计算而来；
查询模块，用于使用所述目标发动机转速和发动机飞轮端输出扭矩作为输入，通过查询预先存储的发动机扭矩特性曲线图，获取油门开度；
第一计算模块，用于根据当前发动机实际转速和所述油门开度计算并调节发动机的点火正时。
结合第二方面，在第二方面的一种实施方式中，所述目标发动机转速ωeng_target的计算公式为：
ωeng_target＝κcl·(ωeng_idle-ωeng)+ωeng
κcl＝(ωcl_in-ωcl_out)/ωcl_in＝(ωeng-ωcl_out)/ωeng
ωcl_out＝Vx·i0·ig/Rw
其中，κcl是离合器滑移率；ωeng_idle是发动机怠速转速；ωcl_in是离合器输入端的转速，其值等于发动机曲轴转速ωeng；ωcl_out是离合器输出端的转速，其值通过汽车纵向速度Vx预估得来；i0是主减速器齿轮比；ig是当前变速器选定档位的齿轮比；Rw是驱动车轮的滚动半径。
结合第二方面，在第二方面的另一种实施方式中，所述获取模块包括：
获取子模块，用于获取目标发动机扭矩和当前的离合器转矩容量；
比较子模块，用于比较所述目标发动机扭矩和离合器转矩容量，选择较小值作为所述发动机飞轮端输出扭矩。
第三方面，本发明实施例提供一种变速器换挡过程中发动机与离合器的协调控制装置，包括发动机管理系统EMS和变速器控制单元TCU，所述发动机管理系统EMS为上述任一所述发动机管理系统EMS。
结合第三方面，在第三方面的一种实施方式中，所述变速器控制单元TCU包括：
第二计算模块，用于根据所述发动机飞轮端输出扭矩计算出离合开度，通过施加在离合器盘片上的压力实现离合器的分离和接合动作。
结合第三方面，在第三方面的另一种实施方式中，所述第二计算模块，进一步用于将所述发动机飞轮端输出扭矩作为离合器转矩容量，使用所述离合器转矩容量作为输入，通过查询预先存储的离合器特性逆向查询表，得到所述离合开度。
本发明实施例采用一种无观测器的控制方法，通过引入离合器滑转率和发动机怠速转速计算目标发动机转速，从而精确预估发动机工作点在档位切换前后的动态变化，之后通过基于非线性特性查表的方式得到油门开度，再计算得到发动机的点火正时，最后控制执行机构进行控制动作。本发明实施例通过精确估计发动机工作点的动态变化，使车辆在换挡过程中仍能保持良好的加速度跟踪性能，既可以防止车辆在怠速蠕行下发动机熄火，又能够实现发动机扭矩更迅速的响应性能，明显缩短换挡过程中离合器盘片的滑摩时间，保证整车在加速换挡过程中的可靠性、平顺性和燃油经济性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为现有技术中换挡时，油门、离合器、档位的控制动作时序图；
图2为现有技术中升档和降档过程中发动机转速和扭矩的变化关系图；
图3为本发明中车速与发动机转速的变化关系图；
图4为本发明变速器换挡过程中发动机与离合器的协调控制方法实施例一的流程图；
图5为本发明变速器换挡过程中发动机与离合器的协调控制方法实施例二的流程图；
图6为本发明变速器换挡过程中发动机与离合器的协调控制方法实施例三的流程图；
图7为本发明EMS侧实施例的结构示意图；
图8为本发明车辆实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明原理介绍：
机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission，AMT)是一种换挡和离合器的控制技术，可以实现传统MT的电气化和自动化，并广泛适用于乘用车和商用车车型。此外，双离合变速器(Dual Clutch Transmission，DCT)是另一种有利于自动驾驶、前景广阔的技术，预计未来市场份额会大幅增加。DCT变速器本质上可被描述为两个独立的AMT变速器，其各自的机械离合器安装在同一个壳体内作为统一的单元进行工作。
发明人在研究过程中发现：首先，对于机械式自动变速器而言，换档过程中离合器快速的分离与接合极大地影响了发动机的工作负载，其扭矩的瞬态变化难以量测或估计。基于模型的控制方法需要对动力传动系统进行参数化建模，算法复杂、功能冗杂，且由于缺乏对参数摄动的鲁棒性以及与分层式控制体系的兼容性差，暂未被现代汽车工业所广泛使用。其次，不舒适的换挡冲击和随之而来的传动扭矩振荡会损害车辆的驾乘质量，应尽可能予以抑制。再者，若离合器在切换到新档位后重新接合得过快，驱动轮通过动力传动系统传递的反拖扭矩可能会导致发动机熄火，这种情况在发动机怠速起步时尤为容易发生。最后，通过适当管理动力传动系统和底盘执行机构的控制动作，整车可以实现更高的燃油经济性。
当TCU(Transmission Control Unit，变速器控制单元)控制器根据实际驾驶情况确定要换挡时，油门、离合器、档位的控制动作会按照图1所示时序表预设的开环操作进行协调。在正常驾驶情况下，油门在换挡期间需要关闭，从而释放传动系统部件上的驱动扭矩，完成换挡动作。图中第1个表格展示了油门关闭、完全闭合到重新开启的时域历程，不同的档位会引起不同的发动机转速和负载，需要匹配不同的油门开度来产生新的目标发动机扭矩。同样地，第2个表格展示了离合器分开、完全分离到重新接合的时域历程。离合器完全接合对应离合行程为0，而在分开和重新接合时，离合器都处于半离合状态，新旧档位的切换就发生在分开和重新接合之间的短暂时间里，此时离合器保持全压状态，离合行程也变为最大。第3个表格展示了新旧档位切换的时机，这里可以是升档也可以是降档。需要注意是的：对于电子燃油喷射(Electronic Fuel Injection，EFI)的汽油发动机而言，油门的开启和闭合分别是通过提前和延迟发动机点火正时来实现的，若提前或延迟过多会造成发动机的爆震或熄火。点火正时的变化量是有限的，这反过来又制约了换挡的时间不可以过短或过长。为了简化说明，本发明使用油门开度作为EMS控制器的输入信号，发动机的点火正时是EMS根据油门开度计算出来的，油门完全闭合表示EMS控制器将发动机状态切换至了怠速模式。
图2表示了现有技术中升档和降档过程分别引起的发动机转速减少和增加。为了将发动机的扭矩控制在相同的水平，必须要匹配升档和降档减少或增加油门开度。若油门开度与目标发动机扭矩不相匹配，如在换挡期间仍然按照不变的油门开度来控制发动机，所产生的控制误差会造成发动机扭矩的波动。发动机的工作点是图中固定油门开度下发动机扭矩随转速曲线上的特定点。在动态控制过程中，参考目标信号和系统响应输出间会存在有时间延迟，需要采用前馈控制方法在换挡过程中准确预估发动机的工作点，并基于这个工作点计算出控制执行动作。发动机扭矩用于驱动传动系统，而变速器也给发动机作用一个反拖扭矩，又称为发动机负载。
发动机和变速器分别连接着离合器的输入端和输出端。离合器有两种平衡状态：完全分离和锁止。当施加在两个离合器摩擦盘片之间的压力超过接合的阈值压力时，离合器锁止。一旦接合，离合器盘片就可以通过摩擦力将发动机扭矩传递至后续的传动轴上。若发动机扭矩或发动机负载超过离合器扭矩容量时，离合器处于打滑状态。离合器的滑移率κcl可以由下式表述：
κcl＝(ωcl_in-ωcl_out)/ωcl_in＝(ωeng-ωcl_out)/ωeng
ωcl_out＝Vx·i0·ig/Rw
其中，ωcl_in是离合器输入端的转速，其值等于发动机曲轴转速ωeng；ωcl_out是离合器输出端的转速，其值可以通过汽车纵向速度Vx预估出来；i0是主减速器齿轮比；ig是当前变速器选定档位的齿轮比，Rw是驱动车轮的滚动半径。以上公式既可以适用于AMT变速器，也可以适用于DCT变速器。唯一的区别就是换挡期间DCT变速器可以实现无中断的动力传输。
变速器的换挡操作由变速器的工作模式来确定，即驻车(P)、倒车(R)、空档(N)、前进(D)四种模式。在前进(D)模式下，升档动作发生在指定油门开度下，变速器转速超过升档转速的边界阈值时。同理，降档动作发生在指定油门开度下，变速器转速低于降档转速的边界阈值时。为了防止变速器频繁换挡，升档边界需设置得高于降档边界。图3展现了从1档到3档的升档过程示意。从1档切换到2档的放大图中可以看出，一旦切换到高档位，离合器输出轴的转速会立即下降到一个较小值。与此同时，因为变速器的反拖扭矩高于发动机扭矩，所以发动机转速也会降低，但是下降速率更慢。对于降档情况，反之亦然。离合器输入盘片和输出盘片的速度差表明了在档位切换后离合器会在一段时间里继续处于滑移状态。由于发动机工作点的快速移动，无法通过静态查表发动机的特性曲线图来精确地获取目标发动机扭矩所需的油门开度。为了改善发动机扭矩控制的收敛性和响应性，需要将考虑离合器滑移率κcl的前馈性引入到目标发动机转速ωeng_target的计算公式中，其与目标发动机扭矩一起作为油门开度查询表的输入信号。目标发动机转速ωeng_target由下式获得：
ωeng_target＝κcl·(ωeng_idle-ωeng)+ωeng
其中，ωeng_idle是发动机怠速转速。根据上式，可以总结出发动机工作点会有以下三种变化情况：
1)当离合器锁止且κcl＝0时，目标发动机转速等于实际发动机转速值，表明发动机转矩控制的响应延迟不需要被补偿；
2)当发动机转速ωeng接近于怠速转速ωeng_idle时，目标发动机转速大致等于实际发动机转速值，从而保证车辆可以精确跟踪瞬态的蠕行速度曲线；
3)当升档或降档以及换挡后离合器滑转时，此时κcl>0或κcl<0，目标发动机转速比实际发动机转速值更小或更大，由此可以准确地预估发动机工作点在未来短时间内的演变。
图3中的预测和实际发动机工作点的转速差，即目标发动机转速和实际发动机转速ωeng之差Δω由下式获得：
Δω＝(ωeng_idle/ωeng-1)·(ωeng-ωcl_out)
由上式可以看出，实际发动机转速ωeng和离合器输出转速ωcl_out之间的差值越大，预测的工作点越远离实际位置。例如在升档开始时，发动机的转速会出现急剧下降，油门开度需要进一步增大才能够实现相同的目标发动机扭矩指令。随着发动机和离合器的转速开始匹配，它们的差异会逐渐减小。目标发动机转速中考虑离合器滑移率κcl的前馈项能够准确地量化发动机转速的动态变化。本发明所提出的发动机与离合器的协调控制方法采用目标发动机转速而非实际发动机转速作为发动机查询表的输入信号，基于此预测的发动机工作点可以有效补偿发动机扭矩响应的时间延迟，从而优化了整车在换挡过程中的加速控制表现。
发动机负载从来不会超过离合器的转矩容量，如果发动机扭矩大于发动机的负载，那么剩余转矩会加速离合器的滑转，从而产生更多的摩擦扭矩做负功，并加剧离合器盘片的磨损。为了避免这种换挡阶段“半离合滑转”状态的最佳方式是始终保持离合器转矩容量稍大于发动机扭矩(除了换挡过程中离合器分离和重新接合的阶段)。然而，实际的发动机扭矩无法通过传感器直接量测或估计出，所以离合器的转矩容量可以被设定为1.1倍的目标发动机扭矩。
综上，如图4所示，本实施例提供一种变速器换挡过程中发动机与离合器的协调控制方法(在EMS侧执行)，包括：
步骤101：获取目标发动机转速和发动机飞轮端输出扭矩，其中所述目标发动机转速通过引入离合器滑移率和发动机怠速转速计算而来；
本步骤中，目标发动机转速ωeng_target的计算公式优选为：
ωeng_target＝κcl·(ωeng_idle-ωeng)+ωeng
κcl＝(ωcl_in-ωcl_out)/ωcl_in＝(ωeng-ωcl_out)/ωeng
ωcl_out＝Vx·i0·ig/Rw
其中，κcl是离合器滑移率；ωeng_idle是发动机怠速转速；ωcl_in是离合器输入端的转速，其值等于发动机曲轴转速ωeng；ωcl_out是离合器输出端的转速，其值通过汽车纵向速度Vx预估得来；i0是主减速器齿轮比；ig是当前变速器选定档位的齿轮比；Rw是驱动车轮的滚动半径。
步骤102：使用所述目标发动机转速和发动机飞轮端输出扭矩作为输入，通过查询预先存储的发动机扭矩特性曲线图，获取油门开度；
具体的，本步骤可以通过二维查表法，将目标发动机转速和发动机飞轮端输出扭矩作为输入，计算获取油门开度。
步骤103：根据当前发动机实际转速和所述油门开度计算并调节发动机的点火正时，油门开度增大需要提前发动机在当前实际转速下的点火正时，而油门开度降低则需要延迟发动机点火正时。
本实施例采用一种无观测器的控制方法，通过引入离合器滑转率和发动机怠速转速计算目标发动机转速，从而精确预估发动机工作点在档位切换前后的动态变化，之后通过基于非线性特性查表的方式得到油门开度，再计算得到发动机的点火正时，最后控制执行机构进行控制动作。本实施例通过精确估计发动机工作点的动态变化，使车辆在换挡过程中仍能保持良好的加速度跟踪性能，既可以防止车辆在怠速蠕行下发动机熄火，又能够实现发动机扭矩更迅速的响应性能，明显缩短换挡过程中离合器盘片的滑摩时间，保证整车在加速换挡过程中的可靠性、平顺性和燃油经济性。
上述步骤101中，为避免换挡阶段“半离合滑转”状态，所述发动机飞轮端输出扭矩的获取方法优选包括：
步骤1011：获取目标发动机扭矩和当前的离合器转矩容量；
步骤1012：比较所述目标发动机扭矩和离合器转矩容量，选择较小值作为所述发动机飞轮端输出扭矩。
在上述实施例一的基础上，如图5所示，所述变速器换挡过程中发动机与离合器的协调控制方法还可以包括：
步骤104：根据所述发动机飞轮端输出扭矩计算出离合开度，通过施加在离合器盘片上的压力实现离合器的分离和接合动作。
本步骤104用于在TCU侧执行，所述离合开度的计算方法优选为：
将所述发动机飞轮端输出扭矩作为离合器转矩容量，使用所述离合器转矩容量作为输入，通过查询预先存储的离合器特性逆向查询表，得到所述离合开度。具体的，可以通过一维查表法，计算出对应离合器转矩容量下的离合开度。
下面采用一个具体的实施例，对图5所示方法实施例的技术方案进行详细说明。
图6展示了本发明所提出的发动机和离合器协调控制的详细方案。首先，上层决策系统将目标加速度指令发送至ESC(Electronic Stability Control，电子稳定性控制系统)控制器，由其中的车辆纵向控制(Vehicle Longitudinal Control，VLC)模块计算出跟踪这个期望纵向加速度所需的车轮制动力或目标发动机扭矩。需要注意的是，牵引力和制动力不允许同时施加，否则无法保证车辆的安全行驶，并且会增加动力总成和制动部件的磨损。这里只介绍动力总成控制系统的信号流：
1.当VLC模块确认车辆的目标行驶模式为巡航或加速时，即状态变为“1.1驱动控制模式”时，ESC控制器将“1.2目标发动机扭矩”和“1.3车速”信号分别经由控制局域网(CAN)总线发送给EMS控制器和TCU控制器；
2.基于当前时刻的“2.1车速”和上一采样时刻的“2.2油门开度”，变速器计算出所需档位及“2.1传动比”(当车速超过指定阈值或油门开度低于指定阈值时，TCU升档并会根据当前档位的齿轮比计算出传动系统的总传动比，反之亦然。)，同时将其反馈给ESC控制器用以计算下一步长的“1.2目标发动机扭矩”；
3.如果发动机处于换挡间隙中，TCU控制器中的换挡协调控制模块会计算出此时的“3.1离合器转矩容量”(现有技术中通常是根据图1预设的变速器分离动作，通过一维查表法，查找出对应离合器开度的离合器转矩容量。)，并发送给EMS控制器，通过与“3.2目标发动机扭矩”进行比较，选择较小值作为“3.3发动机飞轮端输出扭矩”；
4.与此同时，换挡协调控制模块分别获取EMS控制器发出的“4.2当前发动机实际转速”和TCU控制器发出的“4.3变速器输入端转速”计算出“4.1目标发动机转速”；
5.接下来，EMS控制器使用“4.1目标发动机转速”和“3.3发动机飞轮端输出扭矩”作为输入，通过查询发动机扭矩特性曲线图获取油门开度，再根据“5.1当前发动机实际转速”计算并调节发动机的点火正时；
6.最后，TCU控制器根据“6.2发动机飞轮端输出扭矩”计算出“6.1离合开度”，通过施加在离合器盘片上的压力精确实现离合器的分离和接合动作。
本实施例阐述的发动机与离合器协调控制方法通过精确估计发动机工作点的动态变化，既可以防止车辆在怠速蠕行下发动机熄火，又能够实现发动机扭矩更迅速的响应性能，明显缩短换挡过程中离合器盘片的滑摩时间，保证整车在加速换挡过程中的可靠性、平顺性和燃油经济性。所述的协调控制算法简单、鲁棒性强、实时性好，易于部署在低成本的硬件上，只需要对市面上现有的动力传动系统控制架构进行微小调整，就能够保证EMS、TCU和ESC控制器协调一致地执行目标加速度指令，并保证机械自动变速器或双离合变速器的换挡品质。
图7为本发明EMS侧实施例的结构示意图，如图7所示，本实施例变速器换挡过程中发动机与离合器的协调控制装置(即发动机管理系统EMS)可以包括：
获取模块11，用于在变速器换挡过程中获取目标发动机转速和发动机飞轮端输出扭矩，其中所述目标发动机转速通过引入离合器滑移率和发动机怠速转速计算而来；
查询模块12，用于使用所述目标发动机转速和发动机飞轮端输出扭矩作为输入，通过查询预先存储的发动机扭矩特性曲线图，获取油门开度；
第一计算模块13，用于根据当前发动机实际转速和所述油门开度计算并调节发动机的点火正时。
优选的，所述获取模块11中目标发动机转速ωeng_target的计算公式为：
ωeng_target＝κcl·(ωeng_idle-ωeng)+ωeng
κcl＝(ωcl_in-ωcl_out)/ωcl_in＝(ωeng-ωcl_out)/ωeng
ωcl_out＝Vx·i0·ig/Rw
其中，κcl是离合器滑移率；ωeng_idle是发动机怠速转速；ωcl_in是离合器输入端的转速，其值等于发动机曲轴转速ωeng；ωcl_out是离合器输出端的转速，其值通过汽车纵向速度Vx预估得来；i0是主减速器齿轮比；ig是当前变速器选定档位的齿轮比；Rw是驱动车轮的滚动半径。
优选的，所述获取模块11中包括：
获取子模块，用于获取目标发动机扭矩和当前的离合器转矩容量；
比较子模块，用于比较所述目标发动机扭矩和离合器转矩容量，选择较小值作为所述发动机飞轮端输出扭矩。
本实施例的装置，可以用于执行图4所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
图8为本发明装置实施例的结构示意图，如图8所示，本实施例变速器换挡过程中发动机与离合器的协调控制系统(即装置)可以包括：发动机管理系统EMS和变速器控制单元TCU，所述EMS为上述任一所述EMS。
优选地，所述TCU包括：
第二计算模块21，用于根据所述发动机飞轮端输出扭矩计算出离合开度，通过施加在离合器盘片上的压力实现离合器的分离和接合动作。
优选地，所述第二计算模块21，进一步用于将所述发动机飞轮端输出扭矩作为离合器转矩容量，使用所述离合器转矩容量作为输入，通过查询预先存储的离合器特性逆向查询表，得到所述离合开度。
本实施例的系统(即装置)，是指采用传统内燃发动机作为主要或唯一的动力源，需搭载带有干式/湿式离合器的机械式自动变速器(AMT)或双离合自动变速器(DCT)。本实施例的系统可以用于执行图5所示方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一方法实施例所述的方法步骤。
本发明的实施例还提供一种应用程序，所述应用程序被执行以实现本发明任一方法实施例提供的方法。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。为了描述的方便，描述以上装置是以功能分为各种单元/模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元/模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种变速器换挡过程中发动机与离合器的协调控制方法，其特征在于，包括：
获取目标发动机转速和发动机飞轮端输出扭矩，其中所述目标发动机转速通过引入离合器滑移率和发动机怠速转速计算而来；
使用所述目标发动机转速和发动机飞轮端输出扭矩作为输入，通过查询预先存储的发动机扭矩特性曲线图，获取油门开度；
根据当前发动机实际转速和所述油门开度计算并调节发动机的点火正时；
所述目标发动机转速ωeng_target的计算公式为：
ωeng_target＝κcl·(ωeng_idle-ωeng)+ωeng
κcl＝(ωcl_in-ωcl_out)/ωcl_in＝(ωeng-ωcl_out)/ωeng
ωcl_out＝Vx·i0·ig/Rw
其中，κcl是离合器滑移率；ωeng_idle是发动机怠速转速；ωcl_in是离合器输入端的转速，其值等于发动机曲轴转速ωeng；ωcl_out是离合器输出端的转速，其值通过汽车纵向速度Vx预估得来；i0是主减速器齿轮比；ig是当前变速器选定挡位的齿轮比；Rw是驱动车轮的滚动半径。
2.根据权利要求1所述的变速器换挡过程中发动机与离合器的协调控制方法，其特征在于，所述发动机飞轮端输出扭矩的获取方法包括：
获取目标发动机扭矩和当前的离合器转矩容量；
比较所述目标发动机扭矩和离合器转矩容量，选择较小值作为所述发动机飞轮端输出扭矩。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的变速器换挡过程中发动机与离合器的协调控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述发动机飞轮端输出扭矩计算出离合开度，通过施加在离合器盘片上的压力实现离合器的分离和接合动作。
4.根据权利要求3所述的变速器换挡过程中发动机与离合器的协调控制方法，其特征在于，所述离合开度的计算方法为：
将所述发动机飞轮端输出扭矩作为离合器转矩容量，使用所述离合器转矩容量作为输入，通过查询预先存储的离合器特性逆向查询表，得到所述离合开度。
5.一种发动机管理系统EMS，其特征在于，包括：
获取模块(11)，用于在变速器换挡过程中获取目标发动机转速和发动机飞轮端输出扭矩，其中所述目标发动机转速通过引入离合器滑移率和发动机怠速转速计算而来；
查询模块(12)，用于使用所述目标发动机转速和发动机飞轮端输出扭矩作为输入，通过查询预先存储的发动机扭矩特性曲线图，获取油门开度；
第一计算模块(13)，用于根据当前发动机实际转速和所述油门开度计算并调节发动机的点火正时；所述目标发动机转速ωeng_target的计算公式为：
ωeng_target＝κcl·(ωeng_idle-ωeng)+ωeng
κcl＝(ωcl_in-ωcl_out)/ωcl_in＝(ωeng-ωcl_out)/ωeng
ωcl_out＝Vx·i0·ig/Rw
其中，κcl是离合器滑移率；ωeng_idle是发动机怠速转速；ωcl_in是离合器输入端的转速，其值等于发动机曲轴转速ωeng；ωcl_out是离合器输出端的转速，其值通过汽车纵向速度Vx预估得来；i0是主减速器齿轮比；ig是当前变速器选定挡位的齿轮比；Rw是驱动车轮的滚动半径。
6.根据权利要求5所述的发动机管理系统EMS，其特征在于，所述获取模块(11)包括：
获取子模块，用于获取目标发动机扭矩和当前的离合器转矩容量；
比较子模块，用于比较所述目标发动机扭矩和离合器转矩容量，选择较小值作为所述发动机飞轮端输出扭矩。
7.一种变速器换挡过程中发动机与离合器的协调控制装置，包括发动机管理系统EMS和变速器控制单元TCU，其特征在于，所述发动机管理系统EMS为权利要求5至6中任一项所述发动机管理系统EMS；优选的，所述变速器控制单元TCU包括第二计算模块(21)，第二计算模块(21)用于根据所述发动机飞轮端输出扭矩计算出离合开度，通过施加在离合器盘片上的压力实现离合器的分离和接合动作。
8.根据权利要求7所述的变速器换挡过程中发动机与离合器的协调控制装置，其特征在于，所述第二计算模块(21)，进一步用于将所述发动机飞轮端输出扭矩作为离合器转矩容量，使用所述离合器转矩容量作为输入，通过查询预先存储的离合器特性逆向查询表，得到所述离合开度。
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