CN112128366B

CN112128366B - 一种机械式自动变速器换挡扭矩确定方法及装置

Info

Publication number: CN112128366B
Application number: CN201910555054.7A
Authority: CN
Inventors: 梁海强; 李玮
Original assignee: Beijing Electric Vehicle Co Ltd
Current assignee: Beijing Electric Vehicle Co Ltd
Priority date: 2019-06-25
Filing date: 2019-06-25
Publication date: 2022-02-18
Anticipated expiration: 2039-06-25
Also published as: CN112128366A

Abstract

本发明提供了一种机械式自动变速器换挡扭矩确定方法及装置，该机械式自动变速器换挡扭矩确定方法包括：在检测到车辆换挡时，获取车辆的加速度信号；根据所述加速度信号，确定指示车辆振动情况的振动参数；根据所述振动参数，确定加速度补偿系数；根据所述加速度补偿系数以及预先获取的补偿扭矩，得到车辆换挡过程中的输出扭矩。本发明在车辆换挡时，由车辆的加速度信号确定指示车辆振动情况的振动参数，进而由振动参数得到加速度补偿系数。再由加速度补偿系数对补偿扭矩进行补偿，从而得到车辆的输出扭矩，避免了车辆在换挡过程中由于输出扭矩不合适，不平顺以及动力中断时间过长的问题。

Description

一种机械式自动变速器换挡扭矩确定方法及装置

技术领域

本发明涉及机械式自动变速器换挡领域，特别涉及一种机械式自动变速器换挡扭矩确定方法及装置。

背景技术

面对日趋严峻的能源与环境问题，节能与新能源汽车正成为当前各国研究的热点，世界好多国家都投入了大量人力物力开展相关的研发工作，大力发展节能与新能源汽车对于实现全球可持续发展、保护人类赖以生存的地球环境具有重要意义。

目前国内外主流的纯电动汽车大多采用驱动电机直驱方案，即驱动电机通过单级减速器直接与车轮相连接，中间无换挡机构，这种方式具有简单可靠的特点，充分利用了驱动电机宽转速区间的特性，并且由于省去了换挡机构也能够有效的降低车辆成本。但目前这种驱动电机直驱方案在车辆的高速行驶工况下存在多种弊端。一方面，驱动电机在高转速工况下将产生异于传统燃油车的高频噪音；另一方面，电机在高转速条件下的控制也变得更加复杂。由于纯电动汽车的直驱方案具有以上弊端，近年来纯电动汽车的多挡化思想被逐渐运用到实际车辆中。

纯电动汽车的多挡化能够有效利用驱动电机的高效工作区间、降低驱动系统的能耗，同时有效的降低电机控制的难度以及对动力电池电压方面的要求。目前ATM(机械式自动变速器，Automated Manual Transmission)换挡控制方法为重要的发展方向。

然而目前AMT换挡控制方法中，在换挡的时候通常保持输出扭矩不变或者将输出扭矩变为0。无论是哪种控制方式，均会在换挡过程中造成车辆的平顺性较差，动力中断时间较长等问题。

发明内容

本发明提供了一种机械式自动变速器换挡扭矩确定方法及装置，用以解决现有技术中机械式自动变速器换挡过程中车辆平顺性较差以及动力中断时间较长的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

依据本发明的一个方面，提供了一种机械式自动变速器换挡扭矩确定方法，包括：

在检测到车辆换挡时，获取车辆的加速度信号；

根据所述加速度信号，确定指示车辆振动情况的振动参数；

根据所述振动参数，确定加速度补偿系数；

根据所述加速度补偿系数以及预先获取的补偿扭矩，得到车辆换挡过程中的输出扭矩。

可选的，所述获取车辆的加速度信号的步骤包括：

获取连续预设个数控制周期的第一加速度和第二加速度，其中第一加速度为车身长度方向的加速度，第二加速度为车身宽度方向的加速度；

分别对所述第一加速度和第二加速度进行低通滤波处理，得到连续预设个数控制周期的第一滤波加速度和第二滤波加速度。

可选的，所述根据所述加速度信号，确定指示车辆振动情况的振动参数的步骤包括：

根据所述第一滤波加速度和所述第二滤波加速度，确定连续预设个数控制周期的合成加速度；

根据所述连续预设个数控制周期的合成加速度以及第一公式，确定振动参数；

其中第一公式为：

K_a表示振动参数，n表示控制周期的个数，k表示第k个控制周期，a表示合成加速度，a(k)表示第k个控制周期的合成加速度。

可选的，所述根据所述振动参数，确定加速度补偿系数的步骤包括：

根据预设补偿系数范围对所述振动参数进行限制，得到限制后的振动参数；

根据限制后的振动参数、预设补偿系数范围中的最大值和最小值以及第二公式，确定加速度补偿系数；

其中第二公式为：

K_S表示加速度补偿系数，K_a-L表示限制后的振动参数，K_a-min表示预设补偿系数范围中的最小值，K_a-max表示预设补偿系数范围中的最大值。

可选的，预先获取补偿扭矩的步骤包括：

获取车辆上电机的电机转速信号；

对所述电机转速信号进行带通滤波，得到电机转速波动信号；

根据所述电机转速波动信号，通过PI(比例调节和积分调节，ProportionalIntegral)控制得到补偿扭矩初始值；

将所述补偿扭矩初始值与预先获取的车辆初始输出扭矩相加，得到补偿扭矩。

可选的，在所述通过PI控制得到补偿扭矩初始值的步骤之后，还包括：

根据预设扭矩补偿范围对所述补偿扭矩初始值进行限制，得到限制后的补偿扭矩初始值；

所述将所述补偿扭矩初始值与预先获取的车辆初始输出扭矩相加，得到补偿扭矩的步骤包括：

将限制后的补偿扭矩初始值与预先获取的车辆初始输出扭矩相加，得到补偿扭矩。

可选的，所述加速度补偿系数的数值大于等于0.1，并且小于等于1。

依据本发明的又一个方面，提供了一种机械式自动变速器换挡扭矩确定装置，包括：

获取模块，用于在检测到车辆换挡时，获取车辆的加速度信号；

第一计算模块，用于根据所述加速度信号，确定指示车辆振动情况的振动参数；

第二计算模块，用于根据所述振动参数，确定加速度补偿系数；

第三计算模块，用于根据所述加速度补偿系数以及预先获取的补偿扭矩，得到车辆换挡过程中的输出扭矩。

依据本发明的又一个方面，提供了一种整车控制器，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上所述的机械式自动变速器换挡扭矩确定方法的步骤。

依据本发明的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的机械式自动变速器换挡扭矩确定方法的步骤。

本发明的有益效果是：

上述技术方案，在车辆换挡时，由车辆的加速度信号确定指示车辆振动情况的振动参数，进而由振动参数得到加速度补偿系数。再由加速度补偿系数对补偿扭矩进行补偿，从而得到车辆的输出扭矩，避免了车辆在换挡过程中由于输出扭矩不合适，导致的不平顺以及动力中断时间过长的问题。

附图说明

图1表示本发明实施例提供的一种机械式自动变速器换挡扭矩确定方法示意图；

图2表示本发明实施例提供的一种机械式自动变速器换挡扭矩确定方法应用示意图；

图3表示本发明实施例提供的一种机械式自动变速器换挡扭矩确定装置示意图。

附图标记说明：

31、获取模块；32、第一计算模块；33、第二计算模块；34、第三计算模块。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1所示，本发明实施例提供了一种机械式自动变速器换挡扭矩确定方法，该机械式自动变速器换挡扭矩确定方法包括：

S11：在检测到车辆换挡时，获取车辆的加速度信号；

应当说明的是，可以通过整车控制器对换挡逻辑进行判断，从而检测车辆是否换挡。当然也可以是通过检测车辆换挡触发的电信号，从而确定车辆换挡。这里的换挡指的是从当前挡位切换至另一非当前挡位。其中，机械式自动变速器为多挡位设置，挡位的数量大于或者等于2，当挡位的数量为2时，换挡可以是从高速挡切换至低速挡，也可以是从低速挡切换至高速挡。

车辆上的加速度传感器会采集车辆行驶过程中的加速度信号。通过与加速度传感器连接的整车控制器获取加速度信号。该加速度信号包括加速度数值以及加速度的方向；获取的加速度信号包括多个方向的加速度数值，例如车辆行驶方向的加速度数值以及垂直车辆行驶方向的加速度数值。较佳的，在检测到车辆换挡时，还可以通过整车控制器根据驾驶员操作和车辆状态，计算得到一输出扭矩值。该输出扭矩值可以为换挡前车辆的输出扭矩。并且整车控制器在检测到车辆换挡时，将换挡信号发送至机械式自动变速器，控制机械式自动变速器进行换挡。

S12：根据加速度信号，确定指示车辆振动情况的振动参数；

应当说明的是，车辆振动的同时将引起加速度信号的振动，从而加速度信号中包含了车辆振动的信息。因此可以通过加速度信号确定车辆的振动情况。这里的振动参数为一具体数值，其数值越大说明车辆振动的程度愈加剧烈。

S13：根据振动参数，确定加速度补偿系数；

应当说明的是，通过车辆的振动情况对车辆的加速度进行补偿可以保证车辆的平顺性。因此通过振动参数得到的加速度补偿系数，对驱动电机最终的扭矩命令进行补偿，以此来保证换挡过程的平顺。较佳的，加速度补偿系数的数值大于等于0.1，并且小于等于1。

S14：根据加速度补偿系数以及预先获取的补偿扭矩，得到车辆换挡过程中的输出扭矩。

应当说明的是，将加速度补偿系数与预先获取的补偿扭矩相乘，得到车辆换挡过程中的输出扭矩，该输出扭矩即为驱动电机的最终输出扭矩。

当然上述步骤S11～S14可以每隔预定时间重复执行一次，从而保证在整个换挡过程中得到的最终输出扭矩可以随车辆的振动情况而改变，进而保证在整个换挡过程中车辆的平顺。

本发明实施例中，在车辆换挡时，由车辆的加速度信号确定指示车辆振动情况的振动参数，进而由振动参数得到加速度补偿系数。再由加速度补偿系数对补偿扭矩进行补偿，从而得到车辆的输出扭矩，避免了车辆在换挡过程中由于输出扭矩不合适，导致的不平顺以及动力中断时间过长的问题。

为避免加速度信号中的高频干扰，在上述发明实施例的基础上，本发明实施例中，获取车辆的加速度信号的步骤包括：

分别对第一加速度和第二加速度进行低通滤波处理，得到连续预设个数控制周期的第一滤波加速度和第二滤波加速度。

应当说明的是，每个控制周期的时长均相当，例如控制周期的时长可以为1ms，但不限于此。预设个数可以根据经验自行设定，例如可以为100个或者200个，但不限于此。通过低通滤波处理可以将获取的第一加速度和第二加速度中的高频干扰滤除。由于换挡过程中引起的车辆振动频率通常不会超过50赫兹，因此可以将低通滤波处理的截止频率设置为50，但不限于此。

当然也可以通过如下所示的滤波公式进行滤波处理：

其中，a_Z表示低通滤波处理后的第一加速度，a_Z-int表示低通滤波处理前的第一加速度，a_H表示低通滤波处理后的第二加速度，a_H-int表示低通滤波处理前的第二加速度，n表示第n个控制周期。例如当n＝4时，得到的a_Z表示第四个控制周期低通滤波处理后的第一加速度；得到的a_H表示第四个控制周期低通滤波处理后的第二加速度。由于加速度传感器是持续采集加速度信号，即每个控制周期均会采集加速度信号。所以在检测到车辆换挡时获取第一加速度和第二加速度的，连续预设个数控制周期之前，同样存在控制周期。当然也可以将前三个控制周期低通滤波处理后的第一加速度和第二加速度均设置为0。

为保证振动参数可以准确反映车辆的振动情况，在上述各发明实施例的基础上，本发明实施例中，根据加速度信号，确定指示车辆振动情况的振动参数的步骤包括：

根据第一滤波加速度和第二滤波加速度，确定连续预设个数控制周期的合成加速度；

根据连续预设个数控制周期的合成加速度以及第一公式，确定振动参数；

其中第一公式为：

应当说明的是，n的具体数值可以自行设定，例如可以为100或者200，但不限于此。其中第0个控制周期的合成加速度可以为0，但不限于此。其中针对一个控制周期的合成加速度，该合成加速度等于第一滤波加速度的平方加上第二滤波加速度的平方得到的和的平方根，较佳的，该合成加速度取正数。

在上述各发明实施例的基础上，本发明实施例中，根据振动参数，确定加速度补偿系数的步骤包括：

根据预设补偿系数范围对振动参数进行限制，得到限制后的振动参数；

其中第二公式为：

应当说明的是，预设补偿系数范围为[K_a-min,K_a-max]，其中K_a-min和K_a-max的具体数值可以自行设定，例如K_a-min可以为20，K_a-max可以为45，但不限于此。

根据预设补偿系数范围对振动参数进行限制，得到限制后的振动参数的具体步骤包括：

通过以下公式得到限制后的振动参数：

其中，K_a-L表示限制后的振动参数，K_a-min表示预设补偿系数范围中的最小值，K_a-max表示预设补偿系数范围中的最大值，K_a表示限制前的振动参数。

为避免电机转速波动引起的振动，在上述各发明实施例的基础上，本发明实施例中，预先获取补偿扭矩的步骤包括：

获取车辆上电机的电机转速信号；

对电机转速信号进行带通滤波，得到电机转速波动信号；

根据电机转速波动信号，通过PI控制得到补偿扭矩初始值；

将补偿扭矩初始值与预先获取的车辆初始输出扭矩相加，得到补偿扭矩。

应当说明的是，由于电机转速中的波动信号集中在5赫兹至50赫兹，较佳的，可以通过带通滤波将5赫兹至50赫兹的信号提取出，从而得到电机转速波动信号，但不限于此。

通过PI控制得到补偿扭矩初始值时，由于理想情况下车辆换挡过程中非常平顺，电机转速波动信号将恒为零。因此根据如下PI控制公式，计算得到补偿扭矩初始值。PI控制公式：

T_int＝ΔE×K_p+K_I∫ΔEdt；

其中，T_int表示补偿扭矩初始值，ΔE等于0减去电机转速波动信号得到的差值，K_p表示PI控制的比例系数，例如可以为15，但不限于此，K_I表示PI控制的积分系数，例如可以为21，但不限于此，t表示时间。

为避免补偿扭矩初始值过大从而对系统的稳定性产生影响，在通过PI控制得到补偿扭矩初始值的步骤之后，还包括：

根据预设扭矩补偿范围对补偿扭矩初始值进行限制，得到限制后的补偿扭矩初始值；

将补偿扭矩初始值与预先获取的车辆初始输出扭矩相加，得到补偿扭矩的步骤包括：

其中预设扭矩补偿范围为[-T_Max,T_Max]，其中T_Max的数值可以为15，但不限于此。该限制过程与上述大于振动参数进行限制的过程类似再此不在赘述。

预先获取的车辆初始输出扭矩，为车辆根据驾驶员操作以及车辆状态计算得到的输出扭矩。例如车辆换挡时，整车控制器根据驾驶员的操作和车辆状态计算得到一初始输出扭矩T_C，通过本发明实施例中的步骤计算得到限制后的补偿扭矩初始值T_L，然后将T_C与T_L相加，从而得到补偿扭矩，控制驱动电机按照该补偿扭矩输出动力。

如图2所示，为本发明实施例提供的机械式自动变速器换挡扭矩确定方法应用示意图；

加速度传感器采集车辆的加速度信号，然后将采集的加速度信号发送至整车控制器。整车控制器检测车辆是否发生换挡，若检测到车辆换挡，将换挡信号发送至机械式自动变速器，同时根据接收到的加速度信号采用上述各发明实施例提供的方法进行计算，最终得到补偿扭矩；然后将输出扭矩发送至电机控制器，由电机控制器根据补偿扭矩控制电机输出扭矩，机械式自动变速器接收到换挡信号之后进行换挡，并根据电机输出的扭矩驱动车轮。

如图3所示，依据本发明的又一个方面，提供了一种机械式自动变速器换挡扭矩确定装置，该机械式自动变速器换挡扭矩确定装置包括：

获取模块31，用于在检测到车辆换挡时，获取车辆的加速度信号；

第一计算模块32，用于根据加速度信号，确定指示车辆振动情况的振动参数；

第二计算模块33，用于根据振动参数，确定加速度补偿系数；

第三计算模块34，用于根据加速度补偿系数以及预先获取的补偿扭矩，得到车辆换挡过程中的输出扭矩。

应当说明的是，加速度补偿系数的数值大于等于0.1，并且小于等于1。

获取模块31包括：

获取单元，用于获取连续预设个数控制周期的第一加速度和第二加速度，其中第一加速度为车身长度方向的加速度，第二加速度为车身宽度方向的加速度；

低通滤波单元，用于分别对第一加速度和第二加速度进行低通滤波处理，得到连续预设个数控制周期的第一滤波加速度和第二滤波加速度。

第一计算模块32包括：

合成单元，用于根据第一滤波加速度和第二滤波加速度，确定连续预设个数控制周期的合成加速度；

第一确定单元，用于根据连续预设个数控制周期的合成加速度以及第一公式，确定振动参数；

其中第一公式为：

第二计算模块33包括：

限制单元，用于根据预设补偿系数范围对振动参数进行限制，得到限制后的振动参数；

第二确定单元，用于根据限制后的振动参数、预设补偿系数范围中的最大值和最小值以及第二公式，确定加速度补偿系数；

其中第二公式为：

该机械式自动变速器换挡扭矩确定装置还包括：

电机转速获取模块，用于获取车辆上电机的电机转速信号；

带通滤波模块，用于对电机转速信号进行带通滤波，得到电机转速波动信号；

PI调节模块，用于根据电机转速波动信号，通过比例调节和积分调节PI控制得到补偿扭矩初始值；

补偿扭矩模块，用于将补偿扭矩初始值与预先获取的车辆初始输出扭矩相加，得到补偿扭矩。

较佳的，还包括：限制模块，用于根据预设扭矩补偿范围对补偿扭矩初始值进行限制，得到限制后的补偿扭矩初始值；补偿扭矩模块，具体用于将限制后的补偿扭矩初始值与预先获取的车辆初始输出扭矩相加，得到补偿扭矩。

依据本发明的又一个方面，提供了一种整车控制器，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各发明实施例提供的机械式自动变速器换挡扭矩确定方法的步骤。

依据本发明的又一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各发明实施例提供的机械式自动变速器换挡扭矩确定方法的步骤。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

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。

Claims

1.一种机械式自动变速器换挡扭矩确定方法，其特征在于，包括：

在检测到车辆换挡时，获取车辆的加速度信号；

根据所述加速度信号，确定指示车辆振动情况的振动参数；

根据所述振动参数，确定加速度补偿系数；

根据所述加速度补偿系数以及预先获取的补偿扭矩，得到车辆换挡过程中的输出扭矩；

其中，所述根据所述振动参数，确定加速度补偿系数的步骤包括：

第二公式为：

K_S表示加速度补偿系数，K_a-L表示限制后的振动参数，K_a-min表示预设补偿系数范围中的最小值，K_a-max表示预设补偿系数范围中的最大值；

预先获取补偿扭矩的步骤包括：

获取车辆上电机的电机转速信号；

根据所述电机转速波动信号，通过比例调节和积分调节PI控制得到补偿扭矩初始值；

将所述补偿扭矩初始值与预先获取的车辆初始输出扭矩相加，得到补偿扭矩；

在所述通过比例调节和积分调节PI控制得到补偿扭矩初始值的步骤之后，还包括：

2.根据权利要求1所述的机械式自动变速器换挡扭矩确定方法，其特征在于，所述获取车辆的加速度信号的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的机械式自动变速器换挡扭矩确定方法，其特征在于，所述根据所述加速度信号，确定指示车辆振动情况的振动参数的步骤包括：

其中第一公式为：

Ka表示振动参数，n表示控制周期的个数，k表示第k个控制周期，a表示合成加速度，a(k)表示第k个控制周期的合成加速度。

4.根据权利要求1所述的机械式自动变速器换挡扭矩确定方法，其特征在于，所述加速度补偿系数的数值大于等于0.1，并且小于等于1。

5.一种机械式自动变速器换挡扭矩确定装置，其特征在于，包括：

第三计算模块，用于根据所述加速度补偿系数以及预先获取的补偿扭矩，得到车辆换挡过程中的输出扭矩；

所述第二计算模块，包括：

第二公式为：

该机械式自动变速器换挡扭矩确定装置还包括：

电机转速获取模块，用于获取车辆上电机的电机转速信号；

补偿扭矩模块，用于将补偿扭矩初始值与预先获取的车辆初始输出扭矩相加，得到补偿扭矩；

该机械式自动变速器换挡扭矩确定装置还包括：

限制模块，用于根据预设扭矩补偿范围对补偿扭矩初始值进行限制，得到限制后的补偿扭矩初始值；

补偿扭矩模块，具体用于将限制后的补偿扭矩初始值与预先获取的车辆初始输出扭矩相加，得到补偿扭矩。

6.一种整车控制器，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的机械式自动变速器换挡扭矩确定方法的步骤。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4中任一项所述的机械式自动变速器换挡扭矩确定方法的步骤。