CN110966395B - 一种换挡控制方法、装置及车辆 - Google Patents

一种换挡控制方法、装置及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种换挡控制方法、装置及车辆，所述方法包括：监测换挡时拨叉是否滑动到目标挡位；若未滑动到目标挡位，则判断是否发生对齿现象；若发生对齿现象，则执行换挡保护操作；重新执行换挡操作。本发明通过在换挡过程中对拨叉位置进行监测，当监测到对齿现象发生后，执行换挡保护操作，然后再进行换挡，可有效避免对齿现象对换挡装置的损害，提升换挡装置的机械寿命。

Description

一种换挡控制方法、装置及车辆
技术领域
本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种换挡控制方法、装置及车辆。
背景技术
目前，随着新能源技术的发展进步，新能源电动汽车日益受到各厂家的重视。为了提高电机的工作效率，改善整车的动力性和燃油经济性，有些动力总成采用了两挡减速器，通过不同挡位的选择可以保证电机工作在高效区间。
现有的两挡减速器一般由换挡电机带动同步器换挡，在换挡过程中，同步器的接合套需要向目标挡位方向移动，移动过程中，接合套齿与目标挡位齿轮齿相互接触，但无法通过对齿点，导致拨叉无法准确进给到目标挡位，无法完成完成进挡的现象，称之为对齿现象，因而导致换挡失败，进而引发换挡装置的损坏，降低其机械寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种换挡控制方法及装置，以降低对齿现象发生的概率，提高换挡成功率，保证机械寿命。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种换挡控制方法，所述方法包括：
监测换挡时拨叉是否滑动到目标挡位；
若未滑动到目标挡位，则判断是否发生对齿现象；
若发生对齿现象，则执行换挡保护操作；
重新执行换挡操作。
进一步的，所述监测换挡时拨叉是否滑动到目标挡位，包括：
监测拨叉的实际位置；
计算所述实际位置与预设目标位置之间的差值的绝对值；
若所述绝对值大于预设阈值，则确定所述拨叉未滑动到目标挡位。
进一步的，所述若未滑动到目标挡位，判断是否发生对齿现象，包括：
若所述拨叉在对齿范围内在预设标定时间内位移小于限定值，则判定发生对齿现象，其中，所述预设标定时间为换挡电机的电流达到最大电流值所需的时间。
进一步的，所述若发生对齿现象，则执行换挡保护操作，包括：
控制所述拨叉退回到空挡；
根据车辆不同的运动状态匹配对应的调速方案；
根据所述对应的调速方案对驱动电机调速。
进一步的，所述根据车辆不同的运动状态匹配对应的调速方案，包括：
监测车辆的运动状态；
若车辆处于静止状态，则为车辆匹配第一调速方案，其中，所述第一调速方案为向驱动电机控制单元发送预设标定的第一目标转速；
若车辆处于运动状态，则为车辆匹配第二调速方案，其中，所述第二调速方案为向驱动电机控制单元发送第二目标转速，所述第二目标转速为根据车辆整车的运行速度及补偿转速计算得到。
一种换挡控制装置，所述装置包括：
换挡监测模块，用于监测换挡时拨叉是否滑动到目标挡位；
对齿判断模块，用于若未滑动到目标挡位，则判断是否发生对齿现象；
换挡保护模块，用于若发生对齿现象，则执行换挡保护操作；
换挡执行模块，用于重新执行换挡操作。
进一步的，所述换挡监测模块包括：
位置监测子模块，用于监测拨叉的实际位置；
绝对值计算子模块，用于计算所述实际位置与预设目标位移之间的差值的绝对值；
确定子模块，用于若所述绝对值大于预设阈值，则确定所述拨叉未滑动到目标挡位。
进一步的，所述对齿判断模块包括：
对齿判断子模块，用于若所述拨叉在对齿范围内在预设标定时间内位移小于限定值，则判定发生对齿现象，其中，所述预设标定时间为换挡电机的电流达到最大电流值所需的时间。
进一步的，所述换挡保护模块包括：
拨叉控制子模块，用于控制所述拨叉退回到空挡；
调速匹配子模块，用于根据车辆不同的运动状态匹配对应的调速方案；
调速子模块，用于根据所述对应的调速方案对驱动电机调速。
进一步的，所述调速匹配子模块包括：
运动状态监测单元，用于监测车辆的运动状态；
第一匹配单元，用于若车辆处于静止状态，则为车辆匹配第一调速方案，其中，所述第一调速方案为向驱动电机控制单元发送预设标定的第一目标转速；
第二匹配单元，用于若车辆处于运动状态，则为车辆匹配第二调速方案，其中，所述第二调速方案为向驱动电机控制单元发送第二目标转速，所述第二目标转速为根据车辆整车的运行速度及补偿转速计算得到。
相对于现有技术，本发明所述的换挡控制方法及装置具有以下优势：
本发明所述的换挡控制方法及装置，通过在换挡过程中对拨叉位置进行监测，当监测到对齿现象发生后，执行换挡保护操作，然后再进行换挡，可有效避免对齿现象对换挡装置的损害，提升换挡装置的机械寿命。
本发明的另一目的在于提出一种车辆，以提升车辆换挡的成功率，提升换挡装置的机械寿命。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种车辆，所述车辆包括前述的换挡控制装置。
所述换挡控制装置与上述换挡控制方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的一种换挡控制方法的流程图；
图2为本发明实施例所述的换挡系统的示意图；
图3为本发明实施例所述的又一种换挡控制方法的流程图；
图4为本发明实施例所述的一种换挡控制装置的结构框图；
图5为本发明实施例所述的又一种换挡控制装置的结构框图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例一
参照图1，本发明提供了一种换挡控制方法，所述方法包括：
步骤S101，监测换挡时拨叉是否滑动到目标挡位；
目前，电动汽车的换挡系统如图2所示，包括HCU(Hybrid control unit，混动控制单元)、ACU(Actual control unit，减速器控制单元)、MCU(Motor control unit，驱动电机控制单元)、换挡电机10、拨叉11、同步器12组成。HCU负责调控整个系统，发送目标挡位和换挡许可信息，ACU负责控制换挡电机驱动拨叉及同步器对减速器进行换挡操作，MCU负责控制驱动电机配合换挡。ACU在接收到HCU发送的目标挡位和换挡许可时，ACU控制换挡电机驱动拨叉进行换挡并给MCU发送目标转速以调节驱动电机的转速和扭矩，以便于换挡。本发明中可在拨叉上安装位置传感器来监测换挡时拨叉的实际位置，判断拨叉是否滑动到了目标挡位位置，当滑动到位时，则说明换挡成功，当滑动未到位时，则说明换挡失败，可能是出现了故障。
步骤S102，若未滑动到目标挡位，则判断是否发生对齿现象；
若拨叉未滑动到目标挡位，换挡失败的故障有可能是机械故障，也有可能是电路系统的故障导致换挡电机未有效动作。在拨叉未滑动到目标挡位时，本发明进一步判断是否发生了对齿现象，以根据判断结果决定是否采取相应的保护操作。
步骤S103，若发生对齿现象，则执行换挡保护操作；
当判断发生对齿现象后，则同步器的接合套的齿与目标挡位齿轮的齿无法正确啮合，此时，换挡系统会暂停此次换挡操作，而执行换挡保护操作以防止接合套、目标挡位齿轮和换挡电机的损坏。
步骤S104，重新执行换挡操作。
在换挡保护操作的基础上，换挡系统的ACU控制换挡电机驱动拨叉带动接合套的滑动重新进行换挡，实现接合套与目标挡位齿轮的平稳啮合。
本发明所述的换挡控制方法，通过在换挡过程中对拨叉位置进行监测，当监测到对齿现象发生后，执行换挡保护操作，然后再进行换挡，可有效避免对齿现象对换挡装置的损害，提升换挡装置的机械寿命。
实施例二
参照图3，本发明提供了一种换挡控制方法，所述方法包括：
步骤S201，监测拨叉的实际位置；
通过在拨叉上设置位置传感器可实时监测换挡过程中拨叉的实际位置，该实际位置即在换挡过程中滑动一次拨叉时停止的位置。
步骤S202，计算所述实际位置与预设目标位置之间的差值的绝对值；
本发明中可预先设定目标位置为换挡成功正确啮合的位置，拨叉的实际滑动过程中有可能未达到该目标位置，拨叉的实际位置有可能处于换挡前拨叉初始位置与该目标位置之间的任意位置，因而通过将实际位置与目标位置比较计算，以得到两者差值的绝对值，确定其偏差是否满足对齿现象的要求。
步骤S203，若所述绝对值大于预设阈值，则确定所述拨叉未滑动到目标挡位；
当计算得到的绝对值大于预设的阈值时，即拨叉远远未到达换挡成功正确啮合的位置，则可确定拨叉未滑动到目标挡位。比如：在变速器中预先已经定义了各个档位的相对位置，以空挡位置为0点，一档位置相对空挡位置左移8.5个单位，定义为-8.5，二档位置相对空挡位置右移8.7个单位，定义为8.7，预设的阈值设定为0.3，以进二挡为例，若进挡过程中，拨叉实际向右移动了5个单位，则其实际位置为5，则目标位置与实际位置的差值的绝对值为3.7>0.3，此时便可认定拨叉未滑动到目标挡位。
步骤S204，若所述拨叉在对齿范围内在预设标定时间内位移小于限定值，则判定发生对齿现象，其中，所述预设标定时间为换挡电机的电流达到最大电流值所需的时间；
对齿现象是变速器换挡过程中出现概率较高的一种现象，对于任一变速器而言，其机械传动系统是确定的，其均存在可能发生对齿现象的对齿范围，在该对齿范围内，接合套与目标挡位齿轮无法准确啮合的概率较高。当拨叉未滑动到目标挡位时，本发明中通过对拨叉实际位置的监测，将拨叉所处的实际位置、预设标定时间结合用于判定是否发生对齿现象，预设标定时间为换挡电机的电流达到最大电流值所需的时间。同时考虑到换挡电机在堵转时可能发生过流，在检测到换挡电机达到最大电流时，要进行降压控制，以防止换挡电机堵转时间过长被损毁。当拨叉在预设标定时间内位移小于限定值，则说明拨叉未顺利啮合到目标挡位，从而通过拨叉在对齿范围内在预设标定时间内位移小于限定值，可确定发生了对齿现象。
步骤S205，控制所述拨叉退回到空挡；
当判断发生对齿现象后，为保护换挡装置，ACU控制换挡电机驱动拨叉退回到空挡位置，消除对齿现象。
步骤S206，监测车辆的运动状态；
为降低下一次重新换挡时仍然出现对齿现象的概率，通过设置在车辆上的速度传感器可监测车辆在发生对齿现象后的运动状态，根据车辆不同的运动状态匹配不停的调速方案，调整驱动电机的转速以尽可能减小同步器两侧的转速差。
步骤S207，若车辆处于静止状态，则为车辆匹配第一调速方案，其中，所述第一调速方案为向驱动电机控制单元发送预设标定的第一目标转速；
在汽车起步换挡过程中，由于换挡时间较短，当发生对齿现象后，车辆可能仍未运动；或者车辆本身就在静止状态下进行换挡。若车辆处于静止状态，此时，驱动电机需要启动，以驱动车辆的运动，ACU将预设标定的第一目标转速信息发送给MCU，以使驱动电机以该第一目标转速运转。该第一目标转速可根据同步器同步能力以及驱动电机的调速精度和调速能力预先标定。该第一目标转速有助于调整各挡位目标齿轮的啮合位置，改变接合套齿和目标挡位齿轮齿的相对位置关系，有助于降低对齿现象发生的概率。
步骤S208，若车辆处于运动状态，则为车辆匹配第二调速方案，其中，所述第二调速方案为向驱动电机控制单元发送第二目标转速，所述第二目标转速为根据车辆整车的运行速度及补偿转速计算得到。
当发生对齿现象后，若检测到车辆处于运动状态，即车辆在行进的过程中换挡，此时，为消除同步器接合套两侧的转速差，需按照下述公式调节驱动电机的转速，使驱动电机的转速达到第二目标转速。
Vaim2＝Vvehicle×Rtotal+Voffset
其中，Vaim2表示第二目标转速，Vvehicle表示车速，Rtotal表示总速比，Voffset表示补偿转速，补偿转速Voffset是考虑到在消除同步器空行程时会出现驱动电机掉转所进行的补偿值，不同的机械传动结构对应不同的补偿值，根据实际情况按照汽车领域通用的规则进行取值。
ACU可将第二目标转速信息发送给MCU，以使驱动电机以该第二目标转速运转。此时第二目标转速与目标挡位的转速相匹配，即同步器接合套两侧的转速差为零，换挡时拨叉则更容易平稳滑动，与目标挡位齿轮啮合更为平稳，能够有效降低对齿现象发生的概率。
步骤S209，根据所述对应的调速方案对驱动电机调速；
当车辆运动状态确定了，则其对应的调速方案也可确定，那么，根据所确定的第一调速方案或第二调速方案则可调整驱动电机的转速便可以改变接合套齿和目标挡位齿轮齿的相对位置关系，进而降低对齿现象出现的概率。
步骤S210，重新执行换挡操作。
在拨叉退回空挡并且对驱动电机进行调速的基础上，换挡系统的ACU控制换挡电机驱动拨叉带动接合套的滑动重新进行换挡，实现接合套与目标挡位齿轮的平稳啮合。
本发明所述的换挡控制方法，通过在换挡过程中对拨叉位置进行监测，当监测到对齿现象发生后，将拨叉退回空挡，调整驱动电机的转速，以改变接合套齿和目标挡位齿轮齿的相对位置关系，然后再进行换挡，保证了接合套与目标挡位齿轮的平稳啮合，降低了对齿现象发生的概率，可有效避免对齿现象对换挡装置的损害，提升换挡装置的机械寿命。
实施例三
参照图4，本发明提供了一种换挡控制装置，所述装置包括：
换挡监测模块301，用于监测换挡时拨叉是否滑动到目标挡位；
对齿判断模块302，用于若未滑动到目标挡位，则判断是否发生对齿现象；
换挡保护模块303，用于若发生对齿现象，则执行换挡保护操作；
换挡执行模块304，用于重新执行换挡操作。
本发明所述的换挡控制装置，通过在换挡过程中对拨叉位置进行监测，当监测到对齿现象发生后，执行换挡保护操作，然后再进行换挡，可有效避免对齿现象对换挡装置的损害，提升换挡装置的机械寿命。
实施例四
参照图5，本发明提供了一种换挡控制装置，所述装置包括：
换挡监测模块401，用于监测换挡时拨叉是否滑动到目标挡位；
对齿判断模块402，用于若未滑动到目标挡位，则判断是否发生对齿现象；
换挡保护模块403，用于若发生对齿现象，则执行换挡保护操作；
换挡执行模块404，用于重新执行换挡操作。
进一步的，所述换挡监测模块401，包括：
位置监测子模块4011，用于监测拨叉的实际位置；
绝对值计算子模块4012，用于计算所述实际位置与预设目标位置之间的差值的绝对值；
确定子模块4013，用于若所述绝对值大于预设阈值，则确定所述拨叉未滑动到目标挡位。
进一步的，所述对齿判断模块402包括：
对齿判断子模块4021，用于若所述拨叉在对齿范围内在预设标定时间内位移小于限定值，则判定发生对齿现象，其中，所述预设标定时间为换挡电机的电流达到最大电流值所需的时间。
进一步的，所述换挡保护模块403包括：
拨叉控制子模块4031，用于控制所述拨叉退回到空挡；
调速匹配子模块4032，用于根据车辆不同的运动状态匹配对应的调速方案；
调速子模块4033，用于根据所述对应的调速方案对驱动电机调速。
进一步的，所述调速匹配子模块4032包括：
运动状态监测单元40321，用于监测车辆的运动状态；
第一匹配单元40322，用于若车辆处于静止状态，则为车辆匹配第一调速方案，其中，所述第一调速方案为向驱动电机控制单元发送预设标定的第一目标转速；
第二匹配单元40323，用于若车辆处于运动状态，则为车辆匹配第二调速方案，其中，所述第二调速方案为向驱动电机控制单元发送第二目标转速，所述第二目标转速为根据车辆整车的运行速度及补偿转速计算得到。
本发明还提供了一种车辆，所述车辆包括前述的换挡控制装置。
本发明所述的换挡控制装置及车辆，通过在换挡过程中对拨叉位置进行监测，当监测到对齿现象发生后，将拨叉退回空挡，调整驱动电机的转速，以使调整同步器两侧的转速差，达到调整接合套齿和目标挡位齿轮齿的相对位置的目的，然后再进行换挡，保证了同步器与目标挡位齿轮的平稳啮合，降低了对齿现象发生的概率，可有效避免对齿现象对换挡装置的损害，提升换挡装置的机械寿命。
对于上述装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，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。
最后，还需要说明的是，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、物品或者终端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、物品或者终端设备所固有的要素。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、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种换挡控制方法，其特征在于，所述方法包括：
监测换挡时拨叉是否滑动到目标挡位；
若未滑动到目标挡位，则判断是否发生对齿现象；
若发生对齿现象，则执行换挡保护操作；
重新执行换挡操作；
其中，所述监测换挡时拨叉是否滑动到目标挡位，包括：
监测拨叉的实际位置；
计算所述实际位置与预设目标位置之间的差值的绝对值；
若所述绝对值大于预设阈值，则确定所述拨叉未滑动到目标挡位；
其中，所述实际位置即在换挡过程中滑动一次拨叉时停止的位置；
其中，所述若发生对齿现象，则执行换挡保护操作，包括：
控制所述拨叉退回到空挡；
根据车辆不同的运动状态匹配对应的调速方案；
根据所述对应的调速方案对驱动电机调速。
2.根据权利要求1所述的换挡控制方法，其特征在于，所述若未滑动到目标挡位，判断是否发生对齿现象，包括：
若所述拨叉在对齿范围内在预设标定时间内位移小于限定值，则判定发生对齿现象，其中，所述预设标定时间为换挡电机的电流达到最大电流值所需的时间。
3.根据权利要求1所述的换挡控制方法，其特征在于，所述根据车辆不同的运动状态匹配对应的调速方案，包括：
监测车辆的运动状态；
若车辆处于静止状态，则为车辆匹配第一调速方案，其中，所述第一调速方案为向驱动电机控制单元发送预设标定的第一目标转速；
若车辆处于运动状态，则为车辆匹配第二调速方案，其中，所述第二调速方案为向驱动电机控制单元发送第二目标转速，所述第二目标转速为根据车辆整车的运行速度及补偿转速计算得到。
4.一种换挡控制装置，其特征在于，所述装置包括：
换挡监测模块，用于监测换挡时拨叉是否滑动到目标挡位；
对齿判断模块，用于若未滑动到目标挡位，则判断是否发生对齿现象；
换挡保护模块，用于若发生对齿现象，则执行换挡保护操作；
换挡执行模块，用于重新执行换挡操作；
其中，所述换挡监测模块包括：
位置监测子模块，用于监测拨叉的实际位置；
绝对值计算子模块，用于计算所述实际位置与预设目标位置之间的差值的绝对值；
确定子模块，用于若所述绝对值大于预设阈值，则确定所述拨叉未滑动到目标挡位；
其中，所述实际位置即在换挡过程中滑动一次拨叉时停止的位置；
其中，所述换挡保护模块包括：
拨叉控制子模块，用于控制所述拨叉退回到空挡；
调速匹配子模块，用于根据车辆不同的运动状态匹配对应的调速方案；
调速子模块，用于根据所述对应的调速方案对驱动电机调速。
5.根据权利要求4所述的换挡控制装置，其特征在于，所述对齿判断模块包括：
对齿判断子模块，用于若所述拨叉在对齿范围内在预设标定时间内位移小于限定值，则判定发生对齿现象，其中，所述预设标定时间为换挡电机的电流达到最大电流值所需的时间。
6.根据权利要求4所述的换挡控制装置，其特征在于，所述调速匹配子模块包括：
运动状态监测单元，用于监测车辆的运动状态；
第一匹配单元，用于若车辆处于静止状态，则为车辆匹配第一调速方案，其中，所述第一调速方案为向驱动电机控制单元发送预设标定的第一目标转速；
第二匹配单元，用于若车辆处于运动状态，则为车辆匹配第二调速方案，其中，所述第二调速方案为向驱动电机控制单元发送第二目标转速，所述第二目标转速为根据车辆整车的运行速度及补偿转速计算得到。
7.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求4至6任一项所述的换挡控制装置。
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