CN112141077A - 一种混合动力车辆的换挡系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种混合动力车辆的换挡系统和方法，在降低扭矩的第一阶段，BSG电机首先输出负扭矩至发动机之后降低发动机的扭矩。在提升扭矩的第三阶段，首先提升发动机扭矩至目标扭矩，之后回调BSG电机输出的负扭矩至零。在换挡的第一阶段BSG电机给出负扭矩优先响应降扭请求，在升扭阶段，优先恢复发动机的扭矩到达目标扭矩即需要的扭矩，延后BSG的负扭矩回调。这样最大限度提升了发动机响应的能力，减少换挡时间，提高换挡扭矩响应质量，同时可对整个系统回充电，优化系统能量平衡。

Description

一种混合动力车辆的换挡系统和方法
技术领域
本发明涉及混合动力汽车控制领域，尤其涉及一种一种混合动力车辆的换挡系统和方法。
背景技术
混合动力汽车相比于传统汽车具有节油减排，噪声降低的优点。市场上现有的混合动力汽车在传统车的基础上增加驱动电机、BSG(Beltdriven Starter/Generator，皮带传动启动/发电)电机等，按照布置位置的不同可实现多种布置方案。根据每一种布置方案的不同能够实现多种驱动模式。混合动力汽车同时使用驱动电机和(或)BSG电机，提高发动机的燃油经济性。
AMT系统是基于手动变速箱上增加一套液压控制机构，通过控制器实现的自动换挡系统。换挡的扭矩交互，目前都仅限于变速箱控制器TCU和发动机控制器ECU之间进行，也就是发动机完全响应TCU的控扭请求。整个换挡过程大致可以分为三个阶段，第一阶段降低扭矩，第二阶段维持低扭矩状态，第三阶段提升扭矩回到驾驶员需求扭矩，交出控扭权，如图1所示，由于TCU在换挡的中间阶段，会将发动机扭矩降到很低，导致在后续的升扭过程发动机响应慢，换挡过程偏长，影响了换挡的质量和驾驶感受。在没有P3电机做动力补偿的情况下，驾驶员扭矩中断的感受会比较强烈。
发明内容
基于上述技术问题，本发明提供一种混合动力车辆的换挡系统和方法，旨在解决现有技术中换挡过程偏长且影响了换挡的质量和驾驶感受等技术问题。
一种混合动力车辆的换挡系统，其特征在于：
发动机；
用于控制发动机的电子控制器；
BSG电机，布置在发动机的前端，通过皮带与发动机曲轴皮带轮相连；
用于控制BSG电机的BSG电机控制器；
以及整车控制器；
整车控制器分别与电子控制器和BSG电机控制器连接；
在降低扭矩的第一阶段，所处整车控制器用于产生第一降钮指令发送至BSG电机控制器；
BSG电机控制器用于根据第一降钮指令控制BSG电机输出负扭矩至发动机；
所处整车控制器还用于在BSG电机输出负扭矩至发动机之后产生第二降钮指令发送至电子控制器；
电子控制器用于根据第二降钮指令降低发动机的扭矩。
进一步的，在降低扭矩的第一阶段，所处整车控制器还用于在BSG电机输出的负扭矩到达目标负扭矩时产生第二降钮指令发送至电子控制器；
电子控制器用于根据第二降钮指令降低发动机的扭矩。
进一步的，在降低扭矩的第一阶段，整车控制器在产生第二降钮指令的同时产生第一维持扭矩指令发送至BSG电机控制器；
BSG电机控制器根据第一维持扭矩指令开始维持BSG电机当前输出的目标负扭矩状态。
进一步的，在维持扭矩的第二阶段，整车控制器产生第二维持扭矩指令发送至电子控制器；
电子控制器根据第二维持扭矩指令维持发动机当前的低扭矩状态。
进一步的，在提升扭矩的第三阶段，整车控制器产生第一提升扭矩指令发送至电子控制单元；
电子控制单元用于根据第一提升扭矩指令提升发动机扭矩至目标扭矩。
进一步的，在提升扭矩的第三阶段，在电子控制单元用于根据第一提升扭矩指令控制发动机提升扭矩至目标扭矩后，整车控制器产生第二提升扭矩指令发送至BSG电机控制器；
BSG电机控制器根据第二提升扭矩指令控制回调BSG电机输出的负扭矩至零。
一种混合动力车辆的换挡方法，使用前述的一种混合动力车辆的换挡系统，包括发动机、用于控制发动机的电子控制器，还包括布置在发动机的前端并通过皮带与发动机曲轴皮带轮相连的BSG电动机、用于控制BSG电机的BSG电机控制器以及整车控制器，整车控制器分别与电子控制器和BSG电机控制器连接，在降低扭矩的第一阶段，具有如下步骤：
步骤S11，所处整车控制器用于产生第一降钮指令发送至BSG电机控制器；
步骤S12，BSG电机控制器用于根据第一降钮指令控制BSG电机输出负扭矩至发动机；
步骤S13，所处整车控制器还用于在BSG电机输出负扭矩至发动机之后产生第二降钮指令发送至电子控制器；
步骤S14，电子控制器用于根据第二降钮指令降低发动机的扭矩。
进一步的，在降低扭矩的第一阶段，具有如下步骤：
步骤S15，在降低扭矩的第一阶段，整车控制器在产生第二降钮指令的同时产生第一维持扭矩指令发送至BSG电机控制器；
步骤S16，BSG电机控制器根据第一维持扭矩指令开始维持BSG电机当前输出的目标负扭矩状态。
进一步的，在提升扭矩的第三阶段，具有如下步骤：
步骤S31，整车控制器产生第一提升扭矩指令发送至电子控制单元；
步骤S32，电子控制单元用于根据第一提升扭矩指令提升发动机扭矩至目标扭矩。
进一步的，在提升扭矩的第三阶段，还包括如下步骤：
步骤S33，在电子控制单元用于根据第一提升扭矩指令控制发动机提升扭矩至目标扭矩后，整车控制器产生第二提升扭矩指令发送至BSG电机控制器；
步骤S34，BSG电机控制器根据第二提升扭矩指令控制回调BSG电机输出的负扭矩至零。
本发明的有益技术效果是：优化AMT换挡的扭矩响应，缩短换挡时间，提高驾驶舒适性。
附图说明
图1为现有技术中换挡的各个阶段的扭矩折线图；
图2为一种混合动力车辆的换挡系统和方法的各个阶段的扭矩折线图；
图3为本发明一种混合动力车辆的换挡系统的结构框图；
图4为本发明一种混合动力车辆的换挡方法的第一阶段步骤流程图；
图5为本发明一种混合动力车辆的换挡方法的第一阶段步骤流程图；
图6为本发明一种混合动力车辆的换挡方法的第三阶段步骤流程图；
图7为本发明一种混合动力车辆的换挡方法的第三阶段步骤流程图；
图8为本发明一种混合动力车辆的换挡方法的第二阶段步骤流程图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
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。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
参见图2-3，本发明一种混合动力车辆的换挡系统，其特征在于：
发动机(1)；
用于控制发动机(1)的电子控制器(2)ECU；
BSG电机(3)，布置在发动机(1)的前端，通过皮带与发动机(1)曲轴皮带轮相连；
用于控制BSG电机(3)的BSG电机控制器(4)；
以及整车控制器(5)VCU；
整车控制器(5)VCU分别与电子控制器(2)ECU和BSG电机控制器(4)连接；
在降低扭矩的第一阶段，所处整车控制器(5)VCU用于产生第一降钮指令发送至BSG电机控制器(4)；
BSG电机控制器(4)用于根据第一降钮指令控制BSG电机(3)输出负扭矩至发动机(1)；
所处整车控制器(5)VCU还用于在BSG电机(3)输出负扭矩至发动机(1)之后产生第二降钮指令发送至电子控制器(2)ECU；
电子控制器(2)ECU用于根据第二降钮指令降低发动机(1)的扭矩。
本发明的有益技术效果是：优化AMT换挡的扭矩响应，缩短换挡时间，提高驾驶舒适性，并改善系统能量回收效率。
进一步的，所处整车控制器(5)VCU还用于在BSG电机(3)输出的负扭矩到达目标负扭矩时产生第二降钮指令发送至电子控制器(2)ECU；
电子控制器(2)ECU用于根据第二降钮指令降低发动机(1)的扭矩。
进一步的，在降低扭矩的第一阶段，整车控制器(5)VCU在产生第二降钮指令的同时产生第一维持扭矩指令发送至BSG电机控制器(4)；
BSG电机控制器(4)根据第一维持扭矩指令开始维持BSG电机(3)当前输出的目标负扭矩状态。
进一步的，在维持扭矩的第二阶段，整车控制器(5)VCU产生第二维持扭矩指令发送至电子控制器(2)ECU；
电子控制器(2)ECU根据第二维持扭矩指令维持发动机(1)当前的低扭矩状态；
BSG电机控制器(4)在维持扭矩的第二阶段仍然控制BSG电机(3)维持当前的目标负扭矩状态。
进一步的，在提升扭矩的第三阶段，整车控制器(5)VCU产生第一提升扭矩指令发送至电子控制单元ECU；
电子控制单元ECU用于根据第一提升扭矩指令提升发动机(1)扭矩至目标扭矩。
进一步的，在电子控制单元ECU用于根据第一提升扭矩指令控制发动机(1)提升扭矩至目标扭矩的时间段内，BSG电机控制器(4)仍然控制BSG电机(3)维持当前的目标负扭矩状态；
在电子控制单元ECU用于根据第一提升扭矩指令控制发动机(1)提升扭矩至目标扭矩后，整车控制器(5)VCU产生第二提升扭矩指令发送至BSG电机控制器(4)；
BSG电机控制器(4)根据第二提升扭矩指令控制回调BSG电机(3)输出的负扭矩至零。
参见图4，本发明还提供一种混合动力车辆的换挡方法，使用前述的一种混合动力车辆的换挡系统，包括发动机(1)、用于控制发动机(1)的电子控制器(2)ECU，还包括布置在发动机(1)的前端并通过皮带与发动机(1)曲轴皮带轮相连的BSG电动机、用于控制BSG电机(3)的BSG电机控制器(4)以及整车控制器(5)VCU，整车控制器(5)VCU分别与电子控制器(2)ECU和BSG电机控制器(4)连接，在降低扭矩的第一阶段，具有如下步骤：
步骤S11，所处整车控制器(5)VCU用于产生第一降钮指令发送至BSG电机控制器(4)；
步骤S12，BSG电机控制器(4)用于根据第一降钮指令控制BSG电机(3)输出负扭矩至发动机(1)；
步骤S13，所处整车控制器(5)VCU还用于在BSG电机(3)输出负扭矩至发动机(1)之后产生第二降钮指令发送至电子控制器(2)ECU；
步骤S14，电子控制器(2)ECU用于根据第二降钮指令降低发动机(1)的扭矩。
参见图5，进一步的，在降低扭矩的第一阶段，还包括如下步骤：
步骤S15，整车控制器(5)VCU在产生第二降钮指令的同时产生第一维持扭矩指令发送至BSG电机控制器(4)；
步骤S16，BSG电机控制器(4)根据第一维持扭矩指令开始维持BSG电机(3)当前输出的目标负扭矩状态。
参见图6，进一步的，在提升扭矩的第三阶段，包括如下步骤：
步骤S31，整车控制器(5)VCU产生第一提升扭矩指令发送至电子控制单元ECU；
步骤S32，电子控制单元ECU用于根据第一提升扭矩指令提升发动机(1)扭矩至目标扭矩。
参见图7，进一步的，在提升扭矩的第三阶段，还包括如下步骤：
步骤S33，在电子控制单元ECU用于根据第一提升扭矩指令控制发动机(1)提升扭矩至目标扭矩后，整车控制器(5)VCU产生第二提升扭矩指令发送至BSG电机控制器(4)；
步骤S34，BSG电机控制器(4)根据第二提升扭矩指令控制回调BSG电机(3)输出的负扭矩至零。
进一步的，在提升扭矩的第三阶段，步骤S34之前还包括：
在电子控制单元ECU用于根据第一提升扭矩指令控制发动机(1)提升扭矩至目标扭矩的时间段内，BSG电机控制器(4)仍然控制BSG电机(3)维持当前的目标负扭矩状态。
进一步的，步骤S13为：所处整车控制器(5)VCU还用于在BSG电机(3)输出的负扭矩到达目标负扭矩时产生第二降钮指令发送至电子控制器(2)ECU；
步骤S14：述电子控制器(2)ECU用于根据第二降钮指令降低发动机(1)的扭矩。
参见图8，进一步的，在维持扭矩的第二阶段，包括如下步骤：
步骤S21，整车控制器(5)VCU产生第二维持扭矩指令发送至电子控制器(2)ECU；
步骤S22，电子控制器(2)ECU根据第二维持扭矩指令维持发动机(1)当前的低扭矩状态；
步骤S23，BSG电机控制器(4)在维持扭矩的第二阶段仍然控制BSG电机(3)维持当前的目标负扭矩状态。
由于BSG的存在，AMT系统可以利于BSG来实现发动机曲轴端输出扭矩降低的需求，在换挡的第一阶段BSG电机给出负扭矩优先响应降扭请求，这样发动机本身降扭的要求就会相应延后和减少幅度，不需要减少过多的进气，在升扭阶段，优先恢复发动机的扭矩到达目标扭矩即需要的扭矩，延后BSG的负扭矩回调。这样最大限度提升了发动机响应的能力，减少换挡时间，提高换挡扭矩响应质量，同时可对整个系统回充电，优化系统能量平衡。在没有P3换挡扭矩损失补偿的系统上，可达到较好的驾驶性并部分补偿换挡过程中的SOC损失。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种混合动力车辆的换挡系统，其特征在于：
发动机；
用于控制所述发动机的电子控制器；
BSG电机，布置在发动机的前端，通过皮带与发动机曲轴皮带轮相连；
用于控制所述BSG电机的BSG电机控制器；
以及整车控制器；
所述整车控制器分别与所述电子控制器和BSG电机控制器连接；
在降低扭矩的第一阶段，所处整车控制器用于产生第一降钮指令发送至所述BSG电机控制器；
所述BSG电机控制器用于根据所述第一降钮指令控制所述BSG电机输出负扭矩至所述发动机；
所处整车控制器还用于在所述BSG电机输出负扭矩至所述发动机之后产生第二降钮指令发送至所述电子控制器；
所述电子控制器用于根据所述第二降钮指令降低所述发动机的扭矩。
2.如权利要求1所述的一种混合动力车辆的换挡系统，其特征在于：
在降低扭矩的第一阶段，所处整车控制器还用于在所述BSG电机输出的负扭矩到达目标负扭矩时产生第二降钮指令发送至所述电子控制器；
所述电子控制器用于根据所述第二降钮指令降低所述发动机的扭矩。
3.如权利要求1所述的一种混合动力车辆的换挡系统，其特征在于：
在降低扭矩的第一阶段，所述整车控制器在产生所述第二降钮指令的同时产生第一维持扭矩指令发送至所述BSG电机控制器；
所述BSG电机控制器根据所述第一维持扭矩指令开始维持所述BSG电机当前输出的目标负扭矩状态。
4.如权利要求1所述的一种混合动力车辆的换挡系统，其特征在于：
在维持扭矩的第二阶段，所述整车控制器产生第二维持扭矩指令发送至所述电子控制器；
所述电子控制器根据所述第二维持扭矩指令维持所述发动机当前的低扭矩状态。
5.如权利要求1所述的一种混合动力车辆的换挡系统，其特征在于：
在提升扭矩的第三阶段，所述整车控制器产生第一提升扭矩指令发送至所述电子控制单元；
所述电子控制单元用于根据所述第一提升扭矩指令提升所述发动机扭矩至目标扭矩。
6.如权利要求4所述的一种混合动力车辆的换挡系统，其特征在于：
在提升扭矩的第三阶段，在所述电子控制单元用于根据所述第一提升扭矩指令控制所述发动机提升扭矩至所述目标扭矩后，所述整车控制器产生第二提升扭矩指令发送至所述BSG电机控制器；
所述BSG电机控制器根据所述第二提升扭矩指令控制回调所述BSG电机输出的负扭矩至零。
7.一种混合动力车辆的换挡方法，其特征在于，使用如权利要求1-6任意一项所述的一种混合动力车辆的换挡系统，包括发动机、用于控制所述发动机的电子控制器，还包括布置在发动机的前端并通过皮带与发动机曲轴皮带轮相连的BSG电动机、用于控制所述BSG电机的BSG电机控制器以及整车控制器，所述整车控制器分别与所述电子控制器和BSG电机控制器连接，在降低扭矩的第一阶段，具有如下步骤：
步骤S11，所处整车控制器用于产生第一降钮指令发送至所述BSG电机控制器；
步骤S12，所述BSG电机控制器用于根据所述第一降钮指令控制所述BSG电机输出负扭矩至所述发动机；
步骤S13，所处整车控制器还用于在所述BSG电机输出负扭矩至所述发动机之后产生第二降钮指令发送至所述电子控制器；
步骤S14，所述电子控制器用于根据所述第二降钮指令降低所述发动机的扭矩。
8.如权利要求7所述的一种混合动力车辆的换挡方法，其特征在于，在降低扭矩的第一阶段，具有如下步骤：
步骤S15，在降低扭矩的第一阶段，所述整车控制器在产生所述第二降钮指令的同时产生第一维持扭矩指令发送至所述BSG电机控制器；
步骤S16，所述BSG电机控制器根据所述第一维持扭矩指令开始维持所述BSG电机当前输出的目标负扭矩状态。
9.如权利要求7所述的一种混合动力车辆的换挡方法，其特征在于，在提升扭矩的第三阶段，具有如下步骤：
步骤S31，所述整车控制器产生第一提升扭矩指令发送至所述电子控制单元；
步骤S32，所述电子控制单元用于根据所述第一提升扭矩指令提升所述发动机扭矩至目标扭矩。
10.如权利要求9所述的一种混合动力车辆的换挡方法，其特征在于，在提升扭矩的第三阶段，还包括如下步骤：
步骤S33，在所述电子控制单元用于根据所述第一提升扭矩指令控制所述发动机提升扭矩至所述目标扭矩后，所述整车控制器产生第二提升扭矩指令发送至所述BSG电机控制器；
步骤S34，所述BSG电机控制器根据所述第二提升扭矩指令控制回调所述BSG电机输出的负扭矩至零。
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