CN113883267A - 电动汽车变速箱换挡控制方法和装置 - Google Patents

电动汽车变速箱换挡控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种电动汽车变速箱换挡控制方法和装置，所述方法包括：在所述电动汽车变速箱进行换挡时，在换挡过程的转矩卸载阶段，获取所述电动汽车当前的加速度；基于获取的所述加速度确定所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度；根据确定的所述道路坡度计算驱动电机的目标转矩，并将所述驱动电机的转矩调整至所述目标转矩，以完成所述电动汽车变速箱的换挡。本发明提供的方案能够使驱动电机转矩随实际坡度的变化而变化，提高了换挡平顺性。

Description

电动汽车变速箱换挡控制方法和装置
技术领域
本发明涉及控制领域，尤其涉及一种电动汽车变速箱换挡控制方法和装置。
背景技术
传统电动车变速箱采用换档电机(换档过程包括扭矩卸载、摘挡、调速、挂挡和扭矩恢复)，相较于传统燃油车的双离合变速箱，换档时间较长，在上坡和下坡时容易导致换档冲击。
发明内容
本发明的主要目的在于克服上述相关技术的缺陷，提供一种电动汽车变速箱换挡控制方法和装置，以解决相关技术中在上坡和下坡电动车变速箱换档时容易导致换档冲击的问题。
本发明一方面提供了一种电动汽车变速箱换挡控制方法，包括：在所述电动汽车变速箱进行换挡时，在换挡过程的转矩卸载阶段，获取所述电动汽车当前的加速度；基于获取的所述加速度确定所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度；根据确定的所述道路坡度计算驱动电机的目标转矩，并将所述驱动电机的转矩调整至所述目标转矩，以完成所述电动汽车变速箱的换挡。
可选地，基于获取的所述加速度确定所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度，包括：将所述加速度的绝对值与预设阈值进行比较确定计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度的坡度计算规则；根据确定的所述坡度计算规则计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度。
可选地，所述坡度计算规则，包括：第一坡度计算规则和第二坡度计算规则；所述第一坡度计算规则包括：根据预设的陀螺仪检测坡度值、加速度计修正坡度值与道路坡度的对应关系计算当前行驶道路的道路坡度；和/或，所述第二坡度计算规则包括：根据预设的道路坡度与整车速度、加速度、轮边转矩的对应关系计算当前行驶道路的道路坡度；将所述加速度的绝对值与预设阈值比较确定计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度的坡度计算规则，包括：当所述加速度的绝对值大于等于所述预设阈值时，根据所述第二坡度计算规则计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度。
可选地，根据计算的所述道路坡度计算驱动电机的目标转矩，包括：根据所述电动汽车的油门踏板开度、速度和所述道路坡度计算驱动电机的目标转矩。
可选地，还包括：在所述电动汽车变速箱进行换挡前，根据所述电动汽车的油门开度和速度确定所述变速箱换挡之后的档位；其中，当所述变速箱当前档位为1档，所述电动汽车的速度大于第一预设速度且油门开度小于1/3时，升二档；当所述变速箱当前档位为2档，所述电动汽车的速度小于第二预设速度或油门开度大于2/3时，降一档。
本发明另一方面提供了一种电动汽车变速箱换挡控制装置，包括：获取单元，用于在所述电动汽车变速箱进行换挡时，在换挡过程的转矩卸载阶段，获取所述电动汽车当前的加速度；确定单元，用于基于所述获取单元获取的所述加速度计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度；调整单元，用于根据计算的所述道路坡度计算驱动电机的目标转矩，并将所述驱动电机的转矩调整至所述目标转矩，以完成所述电动汽车变速箱的换挡。
可选地，所述确定单元，基于所述获取单元获取的所述加速度确定所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度，包括：将所述加速度的绝对值与预设阈值进行比较确定计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度的坡度计算规则；根据确定的所述坡度计算规则计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度。
可选地，所述坡度计算规则，包括：第一坡度计算规则和第二坡度计算规则；所述第一坡度计算规则包括：根据预设的陀螺仪检测坡度值、加速度计修正坡度值与道路坡度的对应关系计算当前行驶道路的道路坡度；和/或，所述第二坡度计算规则包括：根据预设的道路坡度与整车速度、加速度、轮边转矩的对应关系计算当前行驶道路的道路坡度；所述确定单元，将所述加速度的绝对值与预设阈值比较确定计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度的坡度计算规则，包括：当所述加速度的绝对值大于等于所述预设阈值时，根据所述第二坡度计算规则计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度。
可选地，所述调整单元，根据计算的所述道路坡度计算驱动电机的目标转矩，包括：根据所述电动汽车的油门踏板开度、速度和所述道路坡度计算驱动电机的目标转矩。
可选地，还包括：确定单元，用于在所述电动汽车变速箱进行换挡前，根据所述电动汽车的油门开度和速度确定所述变速箱换挡之后的档位；其中，当所述变速箱当前档位为1档，所述电动汽车的速度大于第一预设速度且油门开度小于1/3时，升二档；当所述变速箱当前档位为2档，所述电动汽车的速度小于第二预设速度或油门开度大于2/3时，降一档。
本发明又一方面提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现前述任一所述方法的步骤。
本发明再一方面提供了一种电动汽车变速箱控制器，包括处理器、存储器以及存储在存储器上可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述任一所述方法的步骤。
本发明再一方面提供了一种电动汽车变速箱控制器，包括前述任一所述的换挡控制装置。
根据本发明的技术方案，考虑了换挡时电动汽车行驶道路的坡度，根据道路坡度得到驱动电机的目标转矩，使得驱动电机转矩能够随实际坡度的变化而变化，提高了换挡平顺性，提升驾驶体验。针对不同情况利用不同的坡度计算规则计算坡度，使坡度计算结果更加精确，并且能够区分开加速度和坡度。根据车速、加速踏板开度判断是否换挡，可以有效降低换档冲击。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，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是本发明提供的电动汽车变速箱换挡控制方法的一实施例的方法示意图；
图2示出了两挡AMT换挡过程示意图；
图3示出了根据本发明一具体实施例的换挡过程流程示意图；
图4示出了根据本发明一具体实施例的坡度计算流程图；
图5示出了换挡策略流程图；
图6是本发明提供的电动汽车变速箱的换挡控制装置的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例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做出创造性劳动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，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
随着新能源行业的兴起，电动汽车技术的应用也越来越广，电动汽车在上坡时所需的转矩较大、下坡时所需转矩较小，然而电动汽车换档多采用换挡电机结构，其换档的判断与实施完全电子化，输出转矩由控制器限制，无法改变，导致爬坡动力不足或者下坡速度较快，换挡平顺性较低。而且传统换档策略通过速度判断是否换档，指标单一，无法应对复杂的工况，无法满足驾驶者的动力性请求。
图2示出了两挡AMT换挡过程示意图。首先，通过采集的车速信号、加速踏板信号来判断是否需要换挡，若满足换挡条件，则进入TCU控制模式，发送卸载转矩指令给MCU，MCU控制驱动电机转矩降为0；驱动电机由转矩模式切换至自由模式运行，TCU控制换挡电机摘挡；然后TCU将驱动电机目标转速发送至MCU，MCU根据驱动电机目标转速对驱动电机进行调速，直至调速后的驱动电机转速与驱动电机目标转速之间的差速合格；TCU控制换挡电机挂上目标挡位，然后VCU通过油门踏板开度，速度，坡度计算得到驱动电机目标转矩并且发送给TCU；TCU控制MCU将驱动电机转矩调整至目标转矩，然后发送换挡完成信号至整车控制器；最后进入MCU控制驱动电机模式。其中，目标转速为：
Figure BDA0003313258530000061
式中，
Figure BDA0003313258530000062
为驱动电机期望转速，n2AMT为两挡AMT输出轴转速，igi为目标挡位传动比。在使用此公式时n2AMT已知，igi已知，但是未挂入目标档位，因此用上述两个量预测
Figure BDA0003313258530000063
图3示出了根据本发明一具体实施例的换挡过程流程示意图。与传统汽车不同，在该电驱动两挡AMT动力系统中，驱动电机与两挡AMT之间采用花键连接，中间没有离合器，换挡过程无需对离合器进行控制。但是，在换挡过程中，由于驱动电机特性与发动机特性不同，电驱动两挡AMT动力系统换挡过程与传统AMT换挡过程有所区别。该两挡AMT的具体的换挡过程可以分为以下6个阶段：
请求换挡阶段：电动汽车在正常行驶过程中，变速箱控制器TCU根据存储的换挡规律与采集的车速信号、加速踏板信号等来判断是否进行换挡。当判断满足换挡条件时，变速箱控制器TCU向整车控制器VCU发送换挡请求，整车控制器VCU对换挡请求进行仲裁和决策，向变速箱控制器TCU发送换挡允许指令，并将整车动力系统最高控制权交于TCU。
驱动电机转矩卸载阶段：当满足换挡条件进入换挡模式时，由于该动力系统中没有采用离合器，在进行摘挡之前首先需要对驱动电机进行卸载，使驱动电机转矩输出为0，才能进行下一步操作。在该阶段，两挡AMT控制器(TCU)首先向驱动电机控制器MCU发送换挡开始指令，MCU允许换挡后，停止采集加速踏板信号，并控制驱动电机输出转矩下降至0，驱动电机由转矩模式切换至自由模式运行，保证能够顺利实现摘挡。当驱动电机完成卸载后，MCU向TCU发送卸载完成标志位，卸载阶段结束。
摘挡阶段：当电机输出转矩减小至0之后，TCU向换挡电机发送指令，TCU接收到卸载完成指令后，TCU控制换挡电机快速运动，带动换挡拨叉移动，使同步器结合套与当前挡位啮合齿圈分离。同时，TCU采集换挡拨叉(同步器)位置传感器信号，以判断是否到达空挡位置。当确认同步器处于空挡位置时，TCU控制换挡电机停转，同时TCU向MCU发送摘挡完成标志位和驱动电机期望转速信号。此时，摘挡阶段结束。此阶段驱动电机工作于自由模式。
电机调速阶段：在该阶段，两挡AMT处于空挡位置，驱动电机无法向整车提供驱动力，产生动力中断。当MCU接收到TCU发送的摘挡完成标志位和驱动电机期望转速信号后，驱动电机从转矩模式切换到转速模式，并根据期望转速对驱动电机进行转速闭环控制驱动电机快速调节转速至目标值，以减少同步端和被同步端之间转速差，减少换挡冲击和换挡时间，进而满足同步器结合套与目标挡位啮合齿圈的同步要求。其中，目标转速为：
Figure BDA0003313258530000071
式中，
Figure BDA0003313258530000072
为驱动电机期望转速，n2AMT为两挡AMT输出轴转速，igi为目标挡位传动比。当驱动电机转速调速到期望转速允许误差范围内时，MCU向TCU发送调速完成指令，同时控制驱动电机转矩逐渐降为0，此时空挡调速阶段结束，此阶段驱动电机工作于调速模式。
挂挡阶段：当电机转速接近目标转速时，TCU收到调速完成指令后，TCU发送卸载指令给MCU，MCU控制驱动电机由调速模式切换至自由模式，输出转矩下降至0，同时TCU发送控制指令给换挡电机，控制换挡电机转动，驱动换挡机构执行挂挡动作，推动同步器向目标挡位移动。同时，采集换挡拨叉位置传感器信号，以判断是否完成挂挡。当检测到挂入目标挡位后，TCU控制换挡电机停转，同时向MCU发送挂挡完成指令。该阶段驱动电机工作在自由模式。
转矩恢复阶段：变速器挂入目标挡位后，电机应进行转矩恢复，以满足车辆的动力需求。VCU根据加速踏板开度、车速、参考输出转矩及当前车辆的行驶状态计算目标转矩输出值，并发送给TCU；当TCU检测到目标挡位位置信号后，通过CAN总线向MCU发送转矩恢复请求和目标转矩值，电机转矩由0恢复至转矩目标值，电机由自由模式切换至转矩模式。当电机输出转矩达到VCU计算的目标转矩之后，电机直接进入正常转矩模式，车辆恢复正常行驶状态。此时，TCU对两挡AMT运行状态进行监测，同时判断下一换挡时刻的到来。
本发明提供一种电动汽车变速箱换挡控制方法。
图1是本发明提供的电动汽车变速箱换挡控制方法的一实施例的方法示意图。
如图1所示，根据本发明的一个实施例，所述换挡控制方法至少包括步骤S110、步骤S120和步骤S130。
步骤S110，在所述电动汽车变速箱进行换挡时，在换挡过程的转矩卸载阶段，获取所述电动汽车当前的加速度。
步骤S120，基于获取的所述加速度确定所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度。
具体地，变速箱控制器TCU通过采集的车速信号、加速踏板信号(油门开度)来判断电动汽车是否需要换挡，其中，当所述变速箱当前档位为1档，所述电动汽车的速度大于第一预设速度且油门开度小于1/3时，升二档；当所述变速箱当前档位为2档，所述电动汽车的速度小于第二预设速度或油门开度大于2/3时，降一档。若需要换挡，则进入变速箱控制器TCU控制模式，变速箱控制器TCU发送卸载转矩指令给驱动电机控制器MCU，驱动电机控制器MCU控制驱动电机的转矩降为0(驱动电机转矩卸载阶段)；驱动电机由转矩模式切换至自由模式运行，变速箱控制器TCU控制换挡电机摘挡(摘挡阶段)；然后变速箱控制器TCU将驱动电机目标转速发送至驱动电机控制器MCU，驱动电机控制器MCU根据驱动电机目标转速对驱动电机进行调速，直至调速后的驱动电机转速与驱动电机目标转速之间的差速合格(电机调速阶段)。变速箱控制器TCU控制换挡电机挂上目标挡位(挂挡阶段)，然后在转矩恢复阶段，整车控制器VCU根据油门踏板开度、速度、道路坡度计算得到驱动电机目标转矩，并且发送给变速箱控制器TCU；变速箱控制器TCU控制驱动电机控制器MCU将驱动电机转矩调整至目标转矩，然后发送换挡完成信号至整车控制器VCU；最后进入驱动电机控制器MCU控制驱动电机模式。
在一种具体实施方式中，基于获取的所述加速度确定所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度，具体可以包括：将所述加速度的绝对值与预设阈值进行比较确定计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度的坡度计算规则；根据确定的所述坡度计算规则计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度。
在一种具体实施方式中，计算电动汽车当前行驶道路的道路坡度的坡度计算规则包括第一坡度计算规则和第二坡度计算规则。当所述加速度的绝对值小于所述预设阈值时，根据所述第一坡度计算规则计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度；当所述加速度的绝对值大于等于所述预设阈值时，根据所述第二坡度计算规则计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度。
步骤S130，根据确定的所述道路坡度计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度。
所述第一坡度计算规则包括：根据预设的陀螺仪检测坡度值、加速度计修正坡度值与道路坡度的对应关系计算当前行驶道路的道路坡度。由于加减速过程中汽车会有俯仰角，导致陀螺仪读数误差，因此用加速度计修正陀螺仪的误差。
例如，预设陀螺仪检测坡度值—加速度计修正坡度值—道路坡度MAP关系图,三者关系公式为：
μ＝ωμ1+(-ω)μ2
其中，μ为坡度值，μ1为陀螺仪检测坡度值的读数，μ2为加速度计修正坡度值，两者权重之和为1。加速度计修正坡度值的计算公式为：
Figure BDA0003313258530000101
其中，α为坡度，加速度a的更新公式为：
asenx(k)＝asenx(k-1)+γ1(k-1)
坡度的更新公式为：
sinα(k)＝sinα(k-1)+γ2(k-1)
上两式表示加速度和坡度从k-1时刻更新到k时刻，γ1和γ2为系统观测噪声，为常量。
所述第二坡度计算规则包括：根据预设的道路坡度与整车速度、加速度、轮边转矩的对应关系计算当前行驶道路的道路坡度。由于陀螺仪的值受加速度和坡度影响，当加速度a大于预设阈值时，如果加速度变化量太大，陀螺仪无法及时给出准确的数据，且过大的加速度会导致陀螺仪读取值中加速度占比过大，在陀螺仪精度一定的前提下造成较大的计算误差，因此预设道路坡度与整车速度、加速度、轮边转矩的对应关系，以计算当前行驶道路的道路坡度，例如，道路坡度—整车速度—加速度—轮边转矩MAP关系图。
例如，预设道路坡度—整车速度—加速度—轮边转矩MAP关系图。其中，轮边转矩的计算公式为：
T＝Pe×6770×X/n
其中，Pe为驱动电机功率，X为加权系数，n为驱动电机转速：
Figure BDA0003313258530000111
其中，δT为传动系统效率，G为车重，f为滚动阻力，ua为车速，CD为空气阻力，A为迎风面积，α为坡度，ρ为质量换算系数，m为质量，a为加速度。通过以上可得道路坡度—整车速度—加速度—轮边转矩的关系。
可选地，可以直接采用第二坡度计算规则计算道路坡度，即根据预设的道路坡度与整车速度、加速度、轮边转矩的对应关系计算当前行驶道路的道路坡度。例如，预先标定的道路坡度—整车速度—加速度—轮边转矩MAP中得到道路坡度。但是此方法未考虑加速度，若汽车处于加速状态，此方法会误将加速度转化为坡度，而在换档过程中驱动电机牵引力为0且刹车力度不为0，若不区分开加速度和坡度会导致判断错误。
图4示出了根据本发明一具体实施例的坡度计算流程图。如图4所示，变速箱控制器TCU通过采集的车速信号、加速踏板信号来判断电动汽车是否需要换挡，若需要换挡，读取当前加速度a，加速度a的绝对值小于预设阈值时，使用陀螺仪计算当前坡度，由于陀螺仪的值受加速度和坡度影响，预设陀螺仪—加速度计—坡度MAP关系图；当加速度a的绝对值大于预设阈值时，如果加速度变化量太大，陀螺仪无法及时给出准确的数据，且过大的加速度会导致陀螺仪读取值中加速度占比过大，在陀螺仪精度一定的前提下造成较大的计算误差，因此预设了道路坡度—整车速度—加速度—轮边转矩MAP关系图。
当TCU判断需要换档时，利用速度变化率读取此刻加速度a，当|a|＜5m/s2时，使用陀螺仪—加速度计—坡度MAP计算当前坡度值；当|a|≥5m/s2时，采用预设的道路坡度—整车速度—加速度—轮边转矩MAP计算坡度值。从而确定当前路况是上坡路况、下坡路况还是平路路况。
可选地，所述方法还包括：在所述电动汽车变速箱进行换挡前，根据所述电动汽车的油门开度和速度确定所述变速箱换挡之后的档位。其中，若所述变速箱为两挡变速箱，当所述变速箱当前档位为1档，所述电动汽车的速度大于第一预设速度且油门开度小于1/3时，升二档；当所述变速箱当前档位为2档，所述电动汽车的速度小于第二预设速度或油门开度大于2/3时，降一档。
图5示出了一个具体示例的换挡策略流程图。如图5所示，当所述变速箱当前档位为1档，所述电动汽车的速度v大于70km/h且油门开度t小于1/3时，升二档；当所述变速箱当前档位为2档，所述电动汽车的速度v小于50km/h或油门开度t大于2/3时，降一档。
图6是本发明提供的电动汽车变速箱的换挡控制装置的一实施例的结构示意图。如图6所示，所述换挡控制装置100包括获取单元110、确定单元120和调整单元130。
获取单元110用于在所述电动汽车变速箱进行换挡时，在换挡过程的转矩卸载阶段，获取所述电动汽车当前的加速度；确定单元120用于基于所述获取单元获取的所述加速度确定所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度。
具体地，变速箱控制器TCU通过采集的车速信号、加速踏板信号(油门开度)来判断电动汽车是否需要换挡，其中，当所述变速箱当前档位为1档，所述电动汽车的速度大于第一预设速度且油门开度小于1/3时，升二档；当所述变速箱当前档位为2档，所述电动汽车的速度小于第二预设速度或油门开度大于2/3时，降一档。若需要换挡，则进入变速箱控制器TCU控制模式，变速箱控制器TCU发送卸载转矩指令给驱动电机控制器MCU，驱动电机控制器MCU控制驱动电机的转矩降为0(驱动电机转矩卸载阶段)；驱动电机由转矩模式切换至自由模式运行，变速箱控制器TCU控制换挡电机摘挡(摘挡阶段)；然后变速箱控制器TCU将驱动电机目标转速发送至驱动电机控制器MCU，驱动电机控制器MCU根据驱动电机目标转速对驱动电机进行调速，直至调速后的驱动电机转速与驱动电机目标转速之间的差速合格(电机调速阶段)。变速箱控制器TCU控制换挡电机挂上目标挡位(挂挡阶段)，然后在转矩恢复阶段，整车控制器VCU根据油门踏板开度、速度、道路坡度计算得到驱动电机目标转矩，并且发送给变速箱控制器TCU；变速箱控制器TCU控制驱动电机控制器MCU将驱动电机转矩调整至目标转矩，然后发送换挡完成信号至整车控制器VCU；最后进入驱动电机控制器MCU控制驱动电机模式。
在一种具体实施方式中，基于获取的所述加速度确定所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度，具体可以包括：将所述加速度的绝对值与预设阈值进行比较确定计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度的坡度计算规则；根据确定的所述坡度计算规则计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度。
在一种具体实施方式中，计算电动汽车当前行驶道路的道路坡度的坡度计算规则包括第一坡度计算规则和第二坡度计算规则。当所述加速度的绝对值小于所述预设阈值时，根据所述第一坡度计算规则计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度；当所述加速度的绝对值大于等于所述预设阈值时，根据所述第二坡度计算规则计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度。
调整单元130用于根据计算的所述道路坡度计算驱动电机的目标转矩，并将所述驱动电机的转矩调整至所述目标转矩，以完成所述电动汽车变速箱的换挡。
所述第一坡度计算规则包括：根据预设的陀螺仪检测坡度值、加速度计修正坡度值与道路坡度的对应关系计算当前行驶道路的道路坡度。由于加减速过程中汽车会有俯仰角，导致陀螺仪读数误差，因此用加速度计修正陀螺仪的误差。
例如，预设陀螺仪检测坡度值—加速度计修正坡度值—道路坡度MAP关系图,三者关系公式为：
μ＝ωμ1+(1-ω)μ2
其中，μ为坡度值，μ1为陀螺仪检测坡度值的读数，μ2为加速度计修正坡度值，两者权重之和为1。加速度计修正坡度值的计算公式为：
Figure BDA0003313258530000141
其中，α为坡度，加速度a的更新公式为：
asenx(k)＝asenx(k-1)+γ1(k-1)
坡度的更新公式为：
sinα(k)＝sinα(k-1)+γ2(k-1)
上两式表示加速度和坡度从k-1时刻更新到k时刻，γ1和γ2为系统观测噪声，为常量。
所述第二坡度计算规则包括：根据预设的道路坡度与整车速度、加速度、轮边转矩的对应关系计算当前行驶道路的道路坡度。由于陀螺仪的值受加速度和坡度影响，当加速度a大于预设阈值时，如果加速度变化量太大，陀螺仪无法及时给出准确的数据，且过大的加速度会导致陀螺仪读取值中加速度占比过大，在陀螺仪精度一定的前提下造成较大的计算误差，因此预设道路坡度与整车速度、加速度、轮边转矩的对应关系，以计算当前行驶道路的道路坡度，例如，道路坡度—整车速度—加速度—轮边转矩MAP关系图。
例如，预设道路坡度—整车速度—加速度—轮边转矩MAP关系图。其中，轮边转矩的计算公式为：
T＝Pe×6770×X/n
其中，Pe为驱动电机功率，X为加权系数，n为驱动电机转速：
Figure BDA0003313258530000151
其中，δT为传动系统效率，G为车重，f为滚动阻力，ua为车速，CD为空气阻力，A为迎风面积，α为坡度，ρ为质量换算系数，m为质量，a为加速度。通过以上可得道路坡度—整车速度—加速度—轮边转矩的关系。
可选地，可以直接采用第二坡度计算规则计算道路坡度，即根据预设的道路坡度与整车速度、加速度、轮边转矩的对应关系计算当前行驶道路的道路坡度。例如，预先标定的道路坡度—整车速度—加速度—轮边转矩MAP中得到道路坡度。但是此方法未考虑加速度，若汽车处于加速状态，此方法会误将加速度转化为坡度，而在换档过程中驱动电机牵引力为0且刹车力度不为0，若不区分开加速度和坡度会导致判断错误。
图4示出了根据本发明一具体实施例的坡度计算流程图。如图4所示，变速箱控制器TCU通过采集的车速信号、加速踏板信号来判断电动汽车是否需要换挡，若需要换挡，读取当前加速度a，加速度a的绝对值小于预设阈值5时，使用陀螺仪计算当前坡度，由于陀螺仪的值受加速度和坡度影响，预设陀螺仪—加速度计—坡度MAP关系图；当加速度a的绝对值大于预设阈值时，如果加速度变化量太大，陀螺仪无法及时给出准确的数据，且过大的加速度会导致陀螺仪读取值中加速度占比过大，在陀螺仪精度一定的前提下造成较大的计算误差，因此预设了道路坡度—整车速度—加速度—轮边转矩MAP关系图。
当TCU判断需要换档时，利用速度变化率读取此刻加速度a，当|a|＜5m/s2时，使用陀螺仪—加速度计—坡度MAP计算当前坡度值；当|a|≥5m/s2时，采用预设的道路坡度—整车速度—加速度计—轮边转矩MAP计算坡度值。从而确定当前路况是上坡路况、下坡路况还是平路路况。
可选地，所述装置100还包括确定单元(图未示)，用于在所述电动汽车变速箱进行换挡前，根据所述电动汽车的油门开度和速度确定所述变速箱换挡之后的档位；其中，若所述变速箱为两挡变速箱，当所述变速箱当前档位为1档，所述电动汽车的速度大于第一预设速度且油门开度小于1/3时，升二档；当所述变速箱当前档位为2档，所述电动汽车的速度小于第二预设速度或油门开度大于2/3时，降一档。
图5示出了换挡策略流程图。如图5所示，当所述变速箱当前档位为1档，所述电动汽车的速度v大于70km/h且油门开度t小于1/3时，升二档；当所述变速箱当前档位为2档，所述电动汽车的速度v小于50km/h或油门开度t大于2/3时，降一档。
本发明还提供对应于所述电动汽车变速箱换挡控制方法的一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现前述任一所述方法的步骤。
本发明还提供对应于所述电动汽车变速箱换挡控制方法的一种电动汽车变速箱控制器，包括处理器、存储器以及存储在存储器上可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述任一所述方法的步骤。
本发明还提供对应于所述电动汽车变速箱换挡控制装置的一种电动汽车变速箱控制器，包括前述任一所述的电动汽车变速箱换挡控制装置。
据此，本发明提供的方案，考虑了换挡时电动汽车行驶道路的坡度，根据道路坡度得到驱动电机的目标转矩，使得驱动电机转矩能够随实际坡度的变化而变化，提高了换挡平顺性，提升驾驶体验。针对不同情况利用不同的坡度计算规则计算坡度，使坡度计算结果更加精确，并且能够区分开加速度和坡度。根据车速、加速踏板开度判断是否换挡，可以有效降低换档冲击。
本文中所描述的功能可在硬件、由处理器执行的软件、固件或其任何组合中实施。如果在由处理器执行的软件中实施，那么可将功能作为一或多个指令或代码存储于计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体予以传输。其它实例及实施方案在本发明及所附权利要求书的范围及精神内。举例来说，归因于软件的性质，上文所描述的功能可使用由处理器、硬件、固件、硬连线或这些中的任何者的组合执行的软件实施。此外，各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为控制装置的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种电动汽车变速箱的换挡控制方法，其特征在于，包括：
在所述电动汽车变速箱进行换挡时，在换挡过程的转矩卸载阶段，获取所述电动汽车当前的加速度；
基于获取的所述加速度确定所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度；
根据确定的所述道路坡度计算驱动电机的目标转矩，并将所述驱动电机的转矩调整至所述目标转矩，以完成所述电动汽车变速箱的换挡。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于获取的所述加速度确定所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度，包括：
将所述加速度的绝对值与预设阈值进行比较确定计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度的坡度计算规则；
根据确定的所述坡度计算规则计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述坡度计算规则，包括：第一坡度计算规则和第二坡度计算规则；
所述第一坡度计算规则包括：根据预设的陀螺仪检测坡度值、加速度计修正坡度值与道路坡度的对应关系计算当前行驶道路的道路坡度；和/或，所述第二坡度计算规则包括：根据预设的道路坡度与整车速度、加速度、轮边转矩的对应关系计算当前行驶道路的道路坡度；
将所述加速度的绝对值与预设阈值比较确定计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度的坡度计算规则，包括：当所述加速度的绝对值大于等于所述预设阈值时，根据所述第二坡度计算规则计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，根据计算的所述道路坡度计算驱动电机的目标转矩，包括：
根据所述电动汽车的油门踏板开度、速度和所述道路坡度计算驱动电机的目标转矩。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在所述电动汽车变速箱进行换挡前，根据所述电动汽车的油门开度和速度确定所述变速箱换挡之后的档位；
其中，当所述变速箱当前档位为1档，所述电动汽车的速度大于第一预设速度且油门开度小于1/3时，升二档；当所述变速箱当前档位为2档，所述电动汽车的速度小于第二预设速度或油门开度大于2/3时，降一档。
6.一种电动汽车变速箱换挡控制装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于在所述电动汽车变速箱进行换挡时，在换挡过程的转矩卸载阶段，获取所述电动汽车当前的加速度；
确定单元，用于基于所述获取单元获取的所述加速度确定所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度；
调整单元，用于根据计算的所述道路坡度计算驱动电机的目标转矩，并将所述驱动电机的转矩调整至所述目标转矩，以完成所述电动汽车变速箱的换挡。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定单元，基于所述获取单元获取的所述加速度确定所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度，包括：
将所述加速度的绝对值与预设阈值进行比较确定计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度的坡度计算规则；
根据确定的所述坡度计算规则计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述坡度计算规则，包括：第一坡度计算规则和第二坡度计算规则；
所述第一坡度计算规则包括：根据预设的陀螺仪检测坡度值、加速度计修正坡度值与道路坡度的对应关系计算当前行驶道路的道路坡度；和/或，所述第二坡度计算规则包括：根据预设的道路坡度与整车速度、加速度、轮边转矩的对应关系计算当前行驶道路的道路坡度；
所述确定单元，将所述加速度的绝对值与预设阈值比较确定计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度的坡度计算规则，包括：当所述加速度的绝对值大于等于所述预设阈值时，根据所述第二坡度计算规则计算所述电动汽车当前行驶道路的道路坡度。
9.根据权利要求6-8任一项所述的装置，其特征在于，所述调整单元，根据计算的所述道路坡度计算驱动电机的目标转矩，包括：
根据所述电动汽车的油门踏板开度、速度和所述道路坡度计算驱动电机的目标转矩。
10.根据权利要求6-9任一项所述的装置，其特征在于，还包括：
确定单元，用于在所述电动汽车变速箱进行换挡前，根据所述电动汽车的油门开度和速度确定所述变速箱换挡之后的档位；
其中，当所述变速箱当前档位为1档，所述电动汽车的速度大于第一预设速度且油门开度小于1/3时，升二档；当所述变速箱当前档位为2档，所述电动汽车的速度小于第二预设速度或油门开度大于2/3时，降一档。
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