CN113586710B - 一种车辆换挡控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于车辆技术领域，公开了一种车辆换挡控制方法及装置，车辆换挡控制方法包括如果车辆发出换挡指令，判断车辆是否处于预设工况。如果车辆处于预设工况，则响应换挡指令，确定换挡目标车速，换挡目标车速为车辆在换挡执行机构到达目标挡位的标定进挡初始位置时的车速。通过以车辆在换挡执行机构由摘挡位置到达目标挡位的标定进挡初始位置时的车速作为换挡目标车速，标定进挡初始位置位于摘挡位置与目标挡位的带挡位置之间，以换挡目标车速、目标挡位和油门开度确定电机的调速目标转速，并将电机的转速控制为调速目标转速，从而使得到的调速目标转速更加接近于换挡机构运动到带挡位置时实际需求的电机转速。

Description

一种车辆换挡控制方法及装置

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车辆换挡控制方法及装置。

背景技术

当前，混合动力车辆通常采用电机对变速箱输入轴进行调速的方式以实现换挡。具体的，车辆中的电子控制单元根据车辆当前的车速、车辆在换挡动力中断过程中的加速度以及挂挡前动力中断时间，计算得到车辆在电机转速调节完成时刻的目标车速，根据车辆的目标车速和目标挡位，计算得到电机的调速目标转速，将电机的转速调整为调速目标转速，完成换挡。

然而，这种换挡调速方式，车辆在爬坡、下坡等场景进行换挡时，电机调速完成到换挡执行机构由摘挡位置运动到带挡位置的过程中，电机转速与车速均在发生变化，极易出现换挡执行机构运动到带挡位置时，电机转速与实际需求转速差值过大，ECU会判断出不符合换挡条件，需重新确定目标转速进行调速，进而导致换挡时间延长，甚至导致车辆停止，换挡的可靠性较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车辆换挡控制方法及装置，电机调速目标转速更加接近于换挡机构运动到带挡位置时实际需求的电机转速，提高车辆换挡的可靠性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种车辆换挡控制方法，包括：

如果车辆发出换挡指令，判断车辆是否处于预设工况；

如果车辆处于预设工况，则响应所述换挡指令，确定换挡目标车速，所述换挡目标车速为车辆在换挡执行机构由摘挡位置到达目标挡位的标定进挡初始位置时的车速，所述目标挡位的标定进挡初始位置位于所述摘挡位置与所述目标挡位的带挡位置之间；

根据所述换挡目标车速、目标挡位和油门开度，确定电机的调速目标转速；

将所述电机的转速控制为所述调速目标转速。

作为优选，所述预设工况为发动机未处于辅助制动状态。

作为优选，所述标定进挡初始位置为车辆处于由摘挡状态转变为带挡状态的临界状态时所述换挡执行机构所处的位置。

作为优选，所述将所述电机的转速控制为所述调速目标转速包括：

将所述电机的转速调整为所述调速目标转速，确定所述电机的维持扭矩，然后将所述电机的扭矩控制为所述维持扭矩，所述维持扭矩等于所述电机未对车辆施加驱动力时所述电机总的运行阻力矩。

作为优选，所述确定所述电机的维持扭矩包括：判断发电机、空调压缩机、空压机和发动机风扇的工作状态，确定所述发电机、所述空调压缩机、所述空压机和所述发动机风扇的输入扭矩，根据发动机、所述电机和变速箱的工作状态，确定所述发动机的基本摩擦扭矩，确定所述电机和所述变速箱的机械阻力矩，所述维持扭矩等于所述发电机、所述空调压缩机、所述空压机和所述发动机风扇的输入扭矩、所述发动机的基本摩擦扭矩以及所述电机和所述变速箱的机械阻力矩之和。

作为优选，所述确定换挡目标车速包括：

根据车辆当前的驱动力和当前的加速度确定车辆动力中断时间内的加速度；

根据车辆当前车速、所述车辆动力中断时间内的加速度和所述车辆动力中断时间确定所述换挡目标车速。

作为优选，所述动力中断时间包括摘挡时间、将所述电机的转速调整为所述调速目标转速的时间以及所述换挡执行机构由所述摘挡位置运动到所述标定进挡初始位置的时间。

作为优选，所述根据所述换挡目标车速、所述目标挡位和油门开度，确定电机的调速目标转速，包括：

根据所述换挡目标车速以及所述目标挡位确定所述电机的理论目标转速，根据油门开度确定第一转速修正量，根据所述目标挡位和所述理论目标转速确定第二转速修正量，通过所述第一转速修正量和所述第二转速修正量对所述理论目标转速进行修正，得到所述调速目标转速。

作为优选，所述调速目标转速和所述理论目标转速之差的绝对值大于所述第一转速修正量，且小于所述第二转速修正量。

一种车辆换挡控制装置，使用上述任一项所述的车辆换挡控制方法控制车辆换挡。

本发明的有益效果：

本发明提供的车辆换挡控制方法，通过以车辆在换挡执行机构由摘挡位置到达目标挡位的标定进挡初始位置时的车速作为换挡目标车速，标定进挡初始位置位于摘挡位置与目标挡位的带挡位置之间，以换挡目标车速、目标挡位和油门开度确定电机的调速目标转速，并将电机的转速控制为调速目标转速，从而使得到的电机调速目标转速更加接近于换挡机构运动到带挡位置时实际需求的电机转速，提高了车辆换挡的可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的车辆换挡控制方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的将电机的转速控制为调速目标转速的流程图；

图3是本发明实施例提供的确定电机的维持扭矩的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1所示，本实施例提供一种车辆换挡控制方法，包括如果车辆发出换挡指令，判断车辆是否处于预设工况。预设工况为发动机未处于辅助制动状态。如果车辆处于预设工况，则响应换挡指令，车辆未处于预设工况，也即是发动机处于辅助制动状态，则拒绝响应换挡指令，以保持发动机的辅助制动状态，保证车辆的制动能力，避免影响车辆行车安全。

如图1所示，车辆响应换挡指令后，确定换挡目标车速，换挡目标车速为车辆在换挡执行机构由摘挡位置到达目标挡位的标定进挡初始位置时的车速，目标挡位的标定进挡初始位置位于摘挡位置与目标挡位的带挡位置之间。其中摘挡位置为车辆摘挡后换挡执行机构所处的位置，摘挡后车辆处于空挡状态，摘挡位置也即是车辆处于空挡状态时，换挡执行机构所处的位置。带挡位置为车辆挂挡后换挡执行机构所处的位置。根据换挡目标车速、目标挡位和油门开度，确定电机的调速目标转速。将电机的转速控制为调速目标转速。

通过以车辆在换挡执行机构由摘挡位置到达目标挡位的标定进挡初始位置时的车速作为换挡目标车速，由于标定进挡初始位置位于摘挡位置与目标挡位的带挡位置之间，以换挡目标车速、目标挡位和油门开度确定电机的调速目标转速，并将电机的转速控制为调速目标转速，从而使得到的调速目标转速更加接近于换挡机构运动到带挡位置时实际需求的电机转速，提高了车辆换挡的可靠性。

优选地，标定进挡初始位置为车辆处于由摘挡状态转变为带挡状态的临界状态时换挡执行机构所处的位置。摘挡状态是车辆摘挡后的状态，也即是空挡状态，带挡状态是车辆挂挡后的状态。通过将标定进挡初始位置设置为车辆处于由摘挡状态转变为带挡状态的临界状态时换挡执行机构所处的位置，从而避免换挡执行机构由标定进挡初始位置向目标挡位的带挡位置运动时，电机转速和车辆速度发生变化而导致挂挡失败，进一步提高换挡的可靠性。

可选地，根据换挡目标车速、目标挡位和油门开度，确定电机的调速目标转速，包括：根据换挡目标车速以及目标挡位确定电机的理论目标转速，理论目标转速为在目标挡位下，目标车速所对应的电机转速，具体计算方法为本领域的公知常识，这里不再赘述；在确定电机的理论目标转速后，根据油门开度确定第一转速修正量，根据电机的理论目标转速和目标挡位确定第二转速修正量，通过第一转速修正量和第二转速修正量对理论目标转速进行修正，得到调速目标转速。

其中，设置第一转速修正量是为了降低动力中断时间，以提高驾驶舒适性和车辆的动力性能。具体地，由于换挡时的动力中断时间过长会降低驾驶舒适性和车辆的动力性能，因此，动力中断时间不能过长。而动力中断时间包括摘挡时间、将电机的转速调整为调速目标转速的时间以及换挡执行机构由摘挡位置运动到标定进挡初始位置的时间，其中摘挡时间和换挡执行机构由摘挡位置运动到标定进挡初始位置的时间均由车辆结构决定，无法通过控制改变，因此本实施例通过设置第一转速修正量，通过使调速目标转速与理论目标转速之间差值的绝对值大于第一转速修正量，从而减小电机的转速调整量，进而减少将电机的转速调整为调速目标转速的时间。第一转速修正量的大小根据油门开度查表确定，油门开度越大，表明驾驶员对动力性的关注度越高，因此可适当放宽第一转速修正量，也即是油门开度越大第一转速修正量越大。

然而，虽然通过设置第一转速修正量能够降低将电机的转速调整为调速目标转速的时间，从而降低动力中断时间，但是在换挡过程中，调速目标转速与理论目标转速之间差值越大，在挂挡的瞬间驾驶员受到的冲击越大，同样会影响驾驶舒适性，因此为了避免驾驶员收到的冲击过大，需使调速目标转速与理论目标转速之间差值的绝对值小于第一上限值。并且，由于车辆传动系统工艺上的原因，为了获得更高的进挡成功率，必须保证调速目标转速与理论目标转速之间差值的绝对值小于第二上限值。本实施例中，第二转速修正量为第一上限值和第二上限值中较小的一个。具体地，第一上限值与理论目标转速的大小有关，查表可获得理论目标转速所对应的第一上限值，第二上限值与目标挡位以及理论目标转速有关，查表可获得目标挡位与理论目标转速所对应的第二上限值，比较第一上限值和第二上限值，取其中较小的一个作为第二转速修正量。

即，调速目标转速和理论目标转速之差的绝对值需大于第一转速修正量，且小于第二转速修正量。因此，升挡时，调速目标转速可以定为理论目标转速加第一转速修正量至理论目标转速加第二修正量之间的一个值；降挡时，调速目标转速可以定为理论目标转速减第一转速修正量至理论目标转速减第二修正量之间的一个值。优选地，升挡时，调速目标转速等于理论目标转速加上第一转速修正量与第二转速修正量的平均值，降挡时，调速目标转速等于理论目标转速减去第一转速修正量与第二转速修正量的平均值。

可选地，如图2和图3所示，将电机的转速控制为调速目标转速包括：将电机的转速调整为调速目标转速，确定电机的维持扭矩，然后将电机的扭矩控制为维持扭矩。通过将电机的扭矩控制为维持扭矩，从而避免在电机的转速调整为调速目标转速后，电机在运行阻力矩的作用下转速降低，使电机的转速在维持扭矩的作用下保持在调速目标转速。维持扭矩等于电机未对车辆施加驱动力时电机总的运行阻力矩，为了确定电机的转速调整为调速目标转速后的维持扭矩，就要确定此时电机总的运行阻力矩，也即是电机此时总的负载与其本身的机械阻力矩之和。具体地，在本实施例中，电机未对车辆施加驱动力时的负载包括发电机输入扭矩、空调压缩机输入扭矩、空压机输入扭矩、发动机风扇的输入扭矩、发动机的基本摩擦扭矩以及变速箱的机械阻力矩。因此，确定电机的维持扭矩包括：判断发电机的工作状态，根据发动机的转速、发电机的输出电流，计算发电机的输出功率，查表获取发电机的效率，计算发电机的输入扭矩。判断空调压缩机的工作状态，根据发动机的转速和电磁离合器开关状态，查表获取空调压缩机的输入扭矩。判断空压机的工作状态，根据发动机的转速和空压机开启状态，查表获取空压机的输入扭矩。判断发动机风扇的工作状态，根据发动机风扇的转速和车速，查表获取发动机风扇的输入扭矩。根据发动机的工作状态，确定发动机的基本摩擦扭矩，具体地，根据发动机水温、油温以及发动机转速，查表获取发动机的基本摩擦扭矩。根据电机和变速箱的运行状态，确定电机和变速箱的机械阻力矩，具体地，根据电机转速和油温，查表获取电机和变速箱的机械阻力矩。维持扭矩等于发电机、空调压缩机、空压机和发动机风扇的输入扭矩、发动机的基本摩擦扭矩以及电机和变速箱的机械阻力矩之和。当传感器检测到换挡执行机构由摘挡位置到达标定进挡初始位置后，清除电机扭矩，避免维持扭矩对挂挡过程产生影响，提高挂挡成功率。

可选地，确定换挡目标车速包括：根据车辆当前的驱动力和当前的加速度确定车辆动力中断时间内的加速度。通过车辆当前的驱动力和当前的加速度，根据车辆的受力关系可以计算出车辆不受驱动力时的加速度，也即是车辆动力中断时间内的加速度。进而根据车辆当前车速、车辆动力中断时间内的加速度和车辆动力中断时间确定换挡目标车速。具体地，车辆动力中断时间内的加速度乘以车辆动力中断时间即可获得车辆预期速度变化量，以车辆当前车速加上车辆预期速度变化量即可得到换挡目标车速。

动力中断时间包括摘挡时间、将电机的转速调整为调速目标转速的时间以及换挡执行机构由摘挡位置运动到标定进挡初始位置的时间。摘挡时间和换挡执行机构由摘挡位置运动到标定进挡初始位置的时间均可以根据当前挡位和目标挡位查表确定，而将电机的转速调整为调速目标转速的时间则需要根据当前车速、当前挡位、目标挡位以及油门开度查表获得。获得摘挡时间、将电机的转速调整为调速目标转速的时间以及换挡执行机构由摘挡位置运动到标定进挡初始位置的时间后，将三者相加即可得到动力中断时间。

本实施例还提供一种车辆换挡控制装置，其使用上述的车辆换挡控制方法控制车辆换挡。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种车辆换挡控制方法，其特征在于，包括：

如果车辆发出换挡指令，判断车辆是否处于预设工况；

如果车辆处于预设工况，则响应所述换挡指令，确定换挡目标车速，所述换挡目标车速为车辆在换挡执行机构由摘挡位置到达目标挡位的标定进挡初始位置时的车速，所述目标挡位的标定进挡初始位置位于所述摘挡位置与所述目标挡位的带挡位置之间，所述标定进挡初始位置为车辆处于由摘挡状态转变为带挡状态的临界状态时所述换挡执行机构所处的位置；

所述确定换挡目标车速包括：

根据车辆当前的驱动力和当前的加速度确定车辆动力中断时间内的加速度；

根据车辆当前车速、所述车辆动力中断时间内的加速度和所述车辆动力中断时间确定所述换挡目标车速；

根据所述换挡目标车速、所述目标挡位和油门开度，确定电机的调速目标转速；

所述动力中断时间包括摘挡时间、将所述电机的转速调整为所述调速目标转速的时间以及所述换挡执行机构由所述摘挡位置运动到所述标定进挡初始位置的时间；

将所述电机的转速控制为所述调速目标转速；

所述将所述电机的转速控制为所述调速目标转速包括：

将所述电机的转速调整为所述调速目标转速，确定所述电机的维持扭矩，然后将所述电机的扭矩控制为所述维持扭矩，所述维持扭矩等于所述电机未对车辆施加驱动力时所述电机总的运行阻力矩。

2.根据权利要求1所述的车辆换挡控制方法，其特征在于，所述预设工况为发动机未处于辅助制动状态。

3.根据权利要求1所述的车辆换挡控制方法，其特征在于，所述确定所述电机的维持扭矩包括：判断发电机、空调压缩机、空压机和发动机风扇的工作状态，确定所述发电机、所述空调压缩机、所述空压机和所述发动机风扇的输入扭矩，根据发动机、所述电机和变速箱的工作状态，确定所述发动机的基本摩擦扭矩，确定所述电机和所述变速箱的机械阻力矩，所述维持扭矩等于所述发电机、所述空调压缩机、所述空压机和所述发动机风扇的输入扭矩、所述发动机的基本摩擦扭矩以及所述电机和所述变速箱的机械阻力矩之和。

4.根据权利要求1所述的车辆换挡控制方法，其特征在于，所述根据所述换挡目标车速、所述目标挡位和油门开度，确定电机的调速目标转速，包括：

根据所述换挡目标车速以及所述目标挡位确定所述电机的理论目标转速，根据油门开度确定第一转速修正量，根据所述目标挡位和所述理论目标转速确定第二转速修正量，通过所述第一转速修正量和所述第二转速修正量对所述理论目标转速进行修正，得到所述调速目标转速。

5.根据权利要求4所述的车辆换挡控制方法，其特征在于，所述调速目标转速和所述理论目标转速之差的绝对值大于所述第一转速修正量，且小于所述第二转速修正量。

6.一种车辆换挡控制装置，其特征在于，使用权利要求1-5任一项所述的车辆换挡控制方法控制车辆换挡。

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