CN114251445B - 一种车辆换挡控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种车辆换挡控制方法和装置，包括：计算当前车辆的变速箱滑套与接合齿圈的相互作用扭矩，根据滑套与接合齿圈的啮合半径和相互作用扭矩计算当前车辆的变速箱的齿面间的作用力，当作用力的绝对值大于或等于预设阈值时，根据当前车辆的电机扭矩和作用力之间的映射关系获得变量扭矩，将当前车辆的原需求扭矩增加变量扭矩以得到当前车辆的新需求扭矩，由于在车辆的当前车辆的原需求扭矩增加了变量扭矩，可以抵消一部分换挡过程中产生的较大的摩擦阻力，提高了车辆换挡过程中的可靠性，避免了换挡失败。
Description
技术领域
本申请涉及车辆控制领域，特别涉及一种车辆换挡控制方法和装置。
背景技术
机械式自动变速箱(Automatic Mechanical Transmission，AMT)的换挡可靠性直接决定车辆的驾驶感受和动力性。换挡失败将导致车辆无法提速，甚至停车，尤其是在爬坡时，如果发生换挡失败，可能会引起车辆溜车，严重时引发交通事故。
由于车辆在行驶过程中，车辆在较大行驶阻力或上下坡的情况下，车速会发生变化，因此会倒拖发动机及电机系统加速或减速，车辆变速箱的滑套与接合齿圈的齿面间会产生惯性力矩导致的相互作用力，产生较大的摩擦力阻碍进挡或摘挡，容易导致换挡失败。
因此，如何提高车辆换挡过程中的可靠性，避免换挡失败，是本领域需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种车辆换挡控制方法和装置，可以提高车辆换挡过程中的可靠性，避免换挡失败。
为实现上述目的，本申请有如下技术方案：
第一方面，本申请实施例提供了一种车辆换挡控制方法，包括：
计算当前车辆的变速箱滑套与接合齿圈的相互作用扭矩；
根据所述滑套与接合齿圈的啮合半径和所述相互作用扭矩计算所述当前车辆的变速箱的齿面间的作用力；
当所述作用力的绝对值大于或等于预设阈值时，根据所述当前车辆的电机扭矩和所述作用力之间的映射关系获得变量扭矩；
将所述当前车辆的原需求扭矩增加所述变量扭矩以得到所述当前车辆的新需求扭矩。
在一种可能的实现方式中，所述计算当前车辆的变速箱滑套与接合齿圈的相互作用扭矩，包括：
通过检测所述当前车辆的变速箱输出轴转速计算所述当前车辆的变速箱输出轴角加速度；
根据所述当前车辆的变速箱输出轴角加速度、目标挡位速比和输入轴端转动惯量计算所述滑套与接合齿圈的相互作用扭矩。
在一种可能的实现方式中，所述输入轴端转动惯量包括：
所述当前车辆的电机转子、离合器从动盘、变速箱输入轴及其上齿轮，以及变速箱中间轴及其上齿轮的转动惯量在所述当前车辆的变速箱输入轴处的转动惯性当量值。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
当所述当前车辆在挂挡过程中，判断所述滑套与接合齿圈的转速差是否满足预设要求；
若不满足所述预设要求，则停止挂挡指令，并通过电机调速实现所述预设要求。
在一种可能的实现方式中，所述滑套与接合齿圈的转速差通过所述当前车辆的变速箱输出轴转速、输入轴转速和目标挡位速比计算得到。
第二方面，本申请实施例提供了一种车辆换挡控制装置，包括：
第一计算单元，用于计算当前车辆的变速箱滑套与接合齿圈的相互作用扭矩；
第二计算单元，用于根据所述滑套与接合齿圈的啮合半径和所述相互作用扭矩计算所述当前车辆的变速箱的齿面间的作用力；
变量扭矩获得单元，用于当所述作用力的绝对值大于或等于预设阈值时，根据所述当前车辆的电机扭矩和所述作用力之间的映射关系获得变量扭矩；
新需求扭矩获得单元，用于将所述当前车辆的原需求扭矩增加所述变量扭矩以得到所述当前车辆的新需求扭矩。
在一种可能的实现方式中，所述第一计算单元，包括：
第一计算子单元，用于通过检测所述当前车辆的变速箱输出轴转速计算所述当前车辆的变速箱输出轴角加速度；
第二计算子单元，用于根据所述当前车辆的变速箱输出轴角加速度、目标挡位速比和输入轴端转动惯量计算所述滑套与接合齿圈的相互作用扭矩。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述当前车辆的变速箱输出轴角加速度、目标挡位速比和输入轴端转动惯量计算所述滑套与接合齿圈的相互作用扭矩。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：
判断单元，用于当所述当前车辆在挂挡过程中，判断所述滑套与接合齿圈的转速差是否满足预设要求；
调速单元，用于当所述滑套与接合齿圈的转速差不满足预设要求时，则停止挂挡指令，并通过电机调速实现所述预设要求。
在一种可能的实现方式中，所述滑套与接合齿圈的转速差通过所述当前车辆的变速箱输出轴转速、输入轴转速和目标挡位速比计算得到。
本申请实施例提供了一种车辆换挡控制方法和装置，包括：计算当前车辆的变速箱滑套与接合齿圈的相互作用扭矩，根据滑套与接合齿圈的啮合半径和相互作用扭矩计算当前车辆的变速箱的齿面间的作用力，当作用力的绝对值大于或等于预设阈值时，根据当前车辆的电机扭矩和作用力之间的映射关系获得变量扭矩，将当前车辆的原需求扭矩增加变量扭矩以得到当前车辆的新需求扭矩，由于在车辆的当前车辆的原需求扭矩增加了变量扭矩，可以抵消一部分换挡过程中产生的较大的摩擦阻力，提高了车辆换挡过程中的可靠性，避免了换挡失败。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1示出了本申请实施例提供的一种车辆换挡控制方法的流程图；
图2示出了本申请实施例提供的一种车辆换挡行程的分区图；
图3示出了本申请实施例提供的一种车辆换挡控制装置的示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术中的描述，机械式自动变速箱(Automatic MechanicalTransmission，AMT)的换挡可靠性直接决定车辆的驾驶感受和动力性。换挡失败将导致车辆无法提速，甚至停车，尤其是在爬坡时，如果发生换挡失败，可能会引起车辆溜车，严重时引发交通事故。
由于车辆在行驶过程中，车辆在较大行驶阻力或上下坡的情况下，车速会发生变化，因此会倒拖发动机及电机系统加速或减速，车辆变速箱的滑套与接合齿圈的齿面间会产生惯性力矩导致的相互作用力，产生较大的摩擦力阻碍进挡或摘挡，容易导致换挡失败。
具体的，在车辆摘挡过程中，摘挡前的清扭的作用是清除车辆变速箱的滑套与接合齿圈的齿面间的相互作用力，降低齿面间的摩擦力，降低摘挡力，使摘挡更容易。但是由于车辆在行驶过程中，清扭后的车辆在较大行驶阻力或上下坡的情况下，车速会变化，因此会倒拖发动机及电机系统加速或减速，此时上述齿面间会产生惯性力矩导致的相互作用力，产生较大的摩擦力阻碍摘挡，容易导致换挡失败。
在车辆挂挡过程中，挂挡过程中车辆电机具有两种可能，一个是电机是清扭的，没有扭矩，另一个是电机存在一个被限制了最大值的扭矩。相似的，由于车辆在行驶过程中，车辆在较大行驶阻力或上下坡的情况下，车速会变化，因此会倒拖发动机及电机系统加速或减速，此时上述齿面间会产生惯性力矩导致的相互作用力，产生较大的摩擦力阻碍进挡，容易导致换挡失败。
因此，如何提高车辆换挡过程中的可靠性，避免换挡失败，是本领域需要解决的技术问题。
为了解决以上技术问题，本申请实施例提供了一种车辆换挡控制方法和装置，包括：计算当前车辆的变速箱滑套与接合齿圈的相互作用扭矩，根据滑套与接合齿圈的啮合半径和相互作用扭矩计算当前车辆的变速箱的齿面间的作用力，当作用力的绝对值大于或等于预设阈值时，根据当前车辆的电机扭矩和作用力之间的映射关系获得变量扭矩，将当前车辆的原需求扭矩增加变量扭矩以得到当前车辆的新需求扭矩，由于在车辆的当前车辆的原需求扭矩增加了变量扭矩，可以抵消一部分换挡过程中产生的较大的摩擦阻力，提高了车辆换挡过程中的可靠性，避免了换挡失败。
为了更好地理解本申请的技术方案和技术效果，以下将结合附图对具体的实施例进行详细的描述。
示例性方法
参见图1所示，该图为本申请实施例提供的一种车辆换挡控制方法的流程图，该方法包括：
S101：计算当前车辆的变速箱滑套与接合齿圈的相互作用扭矩。
在本申请实施例中，可以先根据换挡行程所处位置的不同，将车辆整个换挡行程分为如图2所示的5区，由于车辆多数挡位是对称分布的，因此图2所示的是两个对称布置挡位的示意图。
参见图2所示，换挡行程分为的5区分别为空挡带1、选挡带2、进挡带3、在挡带4和目标带5。
其中，空挡带1包含选挡带2。空挡带1是指车辆变速箱输入轴与输出轴动力断开的换挡位置带。虽然动力断开了，但是因为换挡拨头与相邻的换挡拨块干涉，可能无法实现选挡，所以选挡带2要比空挡带1小。
其中，进挡带3是指正在进挡的位置带，此处，车辆变速箱滑套与接合齿圈的内外花键尚未进入啮合，此时不能传递动力。该区域同时还包含一小部分滑套与接合齿圈的初始啮合长度，此时啮合长度不大，仅仅是比顶齿位置稍微前进了一小段距离，不足以传递足够的动力，在传递动力时容易脱出。
其中，在挡带4是指车辆变速箱的滑套与接合齿圈已经啮合，啮合长度达到了可以传递部分动力的程度，但是没有到达设计要求的挂挡位置带。
其中，目标带5是指已经换到至设计要求的挂挡位置带。
通过车辆摘挂挡过程中的5区划分，可以细化摘挂挡状态与标志，为提高可靠性策略提供了基础。
本申请实施例中，当当前车辆在挂挡过程中时，可以在当车辆的挂挡位置至在挡带4时，计算当前车辆的变速箱滑套与接合齿圈的相互作用扭矩；当当前车辆在摘挡过程中时，可以在车辆摘挡至进挡带3时，计算当前车辆的变速箱滑套与接合齿圈的相互作用扭矩。
具体的，可以通过检测当前车辆的变速箱输出轴转速计算当前车辆的变速箱输出轴角加速度，根据当前车辆的变速箱输出轴角加速度、目标挡位速比和输入轴端转动惯量计算当前车辆的变速箱的滑套与接合齿圈的相互作用扭矩。
其中，目标挡位速比指的即是目标挡位下的汽车传动比，是指汽车传动系中变速装置前后两传动机构转速的比值，一般出厂即设定好，可以在汽车性能资料手册中找到。
当前车辆的输入轴端转动惯量可以根据当前车辆是分离合换挡还是不分离合换挡而计算方式不同。
具体的，对于分离合换挡，P2并联(车辆电机和发动机并联)的混合动力总成中，当前车辆的输入轴端转动惯量包括当前车辆的电机转子、离合器从动盘、变速箱输入轴及其上齿轮以及变速箱中间轴及其上齿轮等的转动惯量在当前车辆的变速箱输入轴处的转动惯性当量值。
对于不分离合换挡，P2并联混合动力总成中，当前车辆的输入轴端转动惯量除了包括当前车辆的电机转子、离合器从动盘、变速箱输入轴及其上齿轮以及变速箱中间轴及其上齿轮等的转动惯量在当前车辆的变速箱输入轴处的转动惯性当量值外，还包括发动机曲轴系及连接部件的转动惯量等在变速箱输入轴处的当量值。
S102：根据所述滑套与接合齿圈的啮合半径和所述相互作用扭矩计算所述当前车辆的变速箱的齿面间的作用力。
S103：当所述作用力的绝对值大于或等于预设阈值时，根据所述当前车辆的电机扭矩和所述作用力之间的映射关系获得变量扭矩。
S104：将所述当前车辆的原需求扭矩增加所述变量扭矩以得到所述当前车辆的新需求扭矩。
在本申请实施例中，当计算得到当前车辆的变速箱滑套与接合齿圈的相互作用扭矩后，可以根据滑套与接合齿圈的啮合半径和相互作用扭矩计算当前车辆的变速箱的齿面间的作用力，并判断该作用力的绝对值是否大于或等于预设阈值，即抵抗力阈值Resist_force_threshold_on。其中，预设阈值为标定值，根据车辆的不同有着不同的值。
当作用力的绝对值大于或等于预设阈值时，根据当前车辆的电机扭矩和作用力之间的映射关系获得变量扭矩△Torque_motor，其中变量扭矩△Torque_motor是有符号变量的数据。
将当前车辆的原需求扭矩增加变量扭矩以得到当前车辆的新需求扭矩，由于在当前车辆的原需求扭矩增加了变量扭矩，可以抵消一部分换挡过程中产生的较大的摩擦阻力，提高了车辆换挡过程中的可靠性，避免了换挡失败。
具体的，在进挡过程中可以增加变量扭矩以降低进挡阻力，在摘挡的过程中可以增加变量扭矩以降低摘挡阻力。举例来说，原需求扭矩可以为100N·m，变量扭矩可以为-80N·m，两者相加后得到的扭矩为20N·m。相比原有的摩擦阻力减少了许多，抵消了一部分换挡过程中产生的较大的摩擦阻力，提高了车辆换挡过程中的可靠性，避免了换挡失败。
同时，在车辆的挂挡过程中，还可能出现由于滑套与结合齿圈齿端部发生顶齿，而导致的无法进挡的问题，针对此时的挂挡失败，也就是换挡至过渡带后，无法进一步到达目标带，现有控制方法主要是重新摘挡至空挡，然后重新调速并挂挡。由于摘挡以及再挂挡指令发出、执行、反馈均需要时间，会造成时间的浪费。
因此，本申请实施例可以在挂挡过程中，判断当前车辆的变速箱的滑套与接合齿圈的转速差是否满足预设要求，具体的，当前车辆的滑套与接合齿圈的转速差可以通过当前车辆的变速箱输出轴转速、输入轴转速和目标挡位速比计算得到。
需要说明的，预设要求根据车辆的不同，车重的不同，坡度的不同而不同，具体可由本领域技术人员根据实际情况进行设定，本申请实施例在此不作具体限定。
若不满足预设要求，则停止挂挡指令，并通过电机调速实现预设要求。具体的，通过执行停止挂挡指令可以关闭执行机构电磁阀或电机的驱动电源。
同时还可以实时监控当前车辆的变速箱的滑套与接合齿圈的转速差，由于在挂挡过程中，可能因为车速发生变化，例如上下坡、刹车等，导致换挡至进挡位置带的时候，上述转速差已经不满预设要求，因此需要进行实时监控，控制电机进行调速至满足预设要求。
需要说明的是，本申请实施例中提到的当前车辆的原需求扭矩具体为当前车辆的电机原需求扭矩，当前车辆的新需求扭矩具体为当前车辆的电机新需求扭矩。本申请实施例提供了一种车辆换挡控制方法，包括：计算当前车辆的变速箱滑套与接合齿圈的相互作用扭矩，根据滑套与接合齿圈的啮合半径和相互作用扭矩计算当前车辆的变速箱的齿面间的作用力，当作用力的绝对值大于或等于预设阈值时，根据当前车辆的电机扭矩和作用力之间的映射关系获得变量扭矩，将当前车辆的原需求扭矩增加变量扭矩以得到当前车辆的新需求扭矩，由于在车辆的当前车辆的原需求扭矩增加了变量扭矩，可以抵消一部分换挡过程中产生的较大的摩擦阻力，提高了车辆换挡过程中的可靠性，避免了换挡失败。
示例性装置
参见图3所示，为本申请实施例提供的一种车辆换挡控制装置的示意图，包括：
第一计算单元301，用于计算当前车辆的变速箱滑套与接合齿圈的相互作用扭矩；
第二计算单元302，用于根据所述滑套与接合齿圈的啮合半径和所述相互作用扭矩计算所述当前车辆的变速箱的齿面间的作用力；
变量扭矩获得单元303，用于当所述作用力的绝对值大于或等于预设阈值时，根据所述当前车辆的电机扭矩和所述作用力之间的映射关系获得变量扭矩；
新需求扭矩获得单元304，用于将所述当前车辆的原需求扭矩增加所述变量扭矩以得到所述当前车辆的新需求扭矩。
在一种可能的实现方式中，所述第一计算单元，包括：
第一计算子单元，用于通过检测所述当前车辆的变速箱输出轴转速计算所述当前车辆的变速箱输出轴角加速度；
第二计算子单元，用于根据所述当前车辆的变速箱输出轴角加速度、目标挡位速比和输入轴端转动惯量计算所述滑套与接合齿圈的相互作用扭矩。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述当前车辆的变速箱输出轴角加速度、目标挡位速比和输入轴端转动惯量计算所述滑套与接合齿圈的相互作用扭矩。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：
判断单元，用于当所述当前车辆在挂挡过程中，判断所述滑套与接合齿圈的转速差是否满足预设要求；
调速单元，用于当所述滑套与接合齿圈的转速差不满足预设要求时，则停止挂挡指令，并通过电机调速实现所述预设要求。
在一种可能的实现方式中，所述滑套与接合齿圈的转速差通过所述当前车辆的变速箱输出轴转速、输入轴转速和目标挡位速比计算得到。
本申请实施例提供了一种车辆换挡控制装置，应用于该装置的方法包括：计算当前车辆的变速箱滑套与接合齿圈的相互作用扭矩，根据滑套与接合齿圈的啮合半径和相互作用扭矩计算当前车辆的变速箱的齿面间的作用力，当作用力的绝对值大于或等于预设阈值时，根据当前车辆的电机扭矩和作用力之间的映射关系获得变量扭矩，将当前车辆的原需求扭矩增加变量扭矩以得到当前车辆的新需求扭矩，由于在车辆的当前车辆的原需求扭矩增加了变量扭矩，可以抵消一部分换挡过程中产生的较大的摩擦阻力，提高了车辆换挡过程中的可靠性，避免了换挡失败。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。尤其，对于器件实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，虽然本申请已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本申请技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种车辆换挡控制方法，其特征在于，包括：
计算当前车辆的变速箱滑套与接合齿圈的相互作用扭矩；
根据所述滑套与接合齿圈的啮合半径和所述相互作用扭矩计算所述当前车辆的变速箱的齿面间的作用力；
当所述作用力的绝对值大于或等于预设阈值时，根据所述当前车辆的电机扭矩和所述作用力之间的映射关系获得变量扭矩；
将所述当前车辆的原需求扭矩增加所述变量扭矩以得到所述当前车辆的新需求扭矩。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算当前车辆的变速箱滑套与接合齿圈的相互作用扭矩，包括：
通过检测所述当前车辆的变速箱输出轴转速计算所述当前车辆的变速箱输出轴角加速度；
根据所述当前车辆的变速箱输出轴角加速度、目标挡位速比和输入轴端转动惯量计算所述滑套与接合齿圈的相互作用扭矩。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述输入轴端转动惯量包括：
所述当前车辆的电机转子、离合器从动盘、变速箱输入轴及其上齿轮，以及变速箱中间轴及其上齿轮的转动惯量在所述当前车辆的变速箱输入轴处的转动惯性当量值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述当前车辆在挂挡过程中，判断所述滑套与接合齿圈的转速差是否满足预设要求；
若不满足所述预设要求，则停止挂挡指令，并通过电机调速实现所述预设要求。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述滑套与接合齿圈的转速差通过所述当前车辆的变速箱输出轴转速、输入轴转速和目标挡位速比计算得到。
6.一种车辆换挡控制装置，其特征在于，包括：
第一计算单元，用于计算当前车辆的变速箱滑套与接合齿圈的相互作用扭矩；
第二计算单元，用于根据所述滑套与接合齿圈的啮合半径和所述相互作用扭矩计算所述当前车辆的变速箱的齿面间的作用力；
变量扭矩获得单元，用于当所述作用力的绝对值大于或等于预设阈值时，根据所述当前车辆的电机扭矩和所述作用力之间的映射关系获得变量扭矩；
新需求扭矩获得单元，用于将所述当前车辆的原需求扭矩增加所述变量扭矩以得到所述当前车辆的新需求扭矩。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一计算单元，包括：
第一计算子单元，用于通过检测所述当前车辆的变速箱输出轴转速计算所述当前车辆的变速箱输出轴角加速度；
第二计算子单元，用于根据所述当前车辆的变速箱输出轴角加速度、目标挡位速比和输入轴端转动惯量计算所述滑套与接合齿圈的相互作用扭矩。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述输入轴端转动惯量包括：
所述当前车辆的电机转子、离合器从动盘、变速箱输入轴及其上齿轮，以及变速箱中间轴及其上齿轮的转动惯量在所述当前车辆的变速箱输入轴处的转动惯性当量值。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
判断单元，用于当所述当前车辆在挂挡过程中，判断所述滑套与接合齿圈的转速差是否满足预设要求；
调速单元，用于当所述滑套与接合齿圈的转速差不满足预设要求时，则停止挂挡指令，并通过电机调速实现所述预设要求。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述滑套与接合齿圈的转速差通过所述当前车辆的变速箱输出轴转速、输入轴转速和目标挡位速比计算得到。
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