CN115782850A - 一种换档控制方法、车辆控制器和混动车辆 - Google Patents

一种换档控制方法、车辆控制器和混动车辆 Download PDF

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CN115782850A CN202211449851.5A CN202211449851A CN115782850A CN 115782850 A CN115782850 A CN 115782850A CN 202211449851 A CN202211449851 A CN 202211449851A CN 115782850 A CN115782850 A CN 115782850A
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clutch
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power
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井俊超
刘义强
李奇
黄伟山
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Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd
Zhejiang Geely Power Train Co Ltd
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Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd
Ningbo Geely Royal Engine Components Co Ltd
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Abstract

一种换档控制方法、车辆控制器和混动车辆，在换档过程的换档调速阶段，将根据目标角加速度和转动惯量确定总的调速干预扭矩预分为输入轴干预扭矩和离合器干预扭矩，在输入轴干预扭矩未超出第一电机的扭矩干预能力时，全部分配给第一电机。本公开实施例可充分利电机快速响应能力和精度，提高换档性能。

Description

一种换档控制方法、车辆控制器和混动车辆
技术领域
本公开涉及但不限于车辆换档技术，更具体地，涉及一种换档控制方法、车辆控制器和混动车辆。
背景技术
车辆行进过程需要进行换档，换档可以通过同时控制待分离离合器(OffgoingClutch)的分离和待接合离合器(Oncoming Clutch)的接合实现。换挡控制的性能对驾驶性有重要的影响，但是，目前换档过程的性能还有待提高。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本公开一实施例提供了一种换档控制方法，应用于包括发动机、第一电机和变速器的混动车辆，所述变速器通过输入轴接受所述发动机和第一电机传递的动力，所述方法包括：在相邻档位之间的换档过程中，在换档调速阶段的每一控制周期执行以下处理：
根据目标角加速度和转动惯量确定总的调速干预扭矩Tsum，将Tsum预分为输入轴干预扭矩Taxis和离合器干预扭矩Tclutch；
在Taxis未超出所述第一电机的扭矩干预能力时，将Taxis分配给所述第一电机，控制所述第一电机提供分配给所述第一电机的调速干预扭矩。
本公开一实施例还提供了一种车辆控制器，应用于混动车辆，包括处理器以及存储有计算机程序的存储器，其中，所述处理器执行所述计算机程序时能够实现本公开任一实施例所述的换档控制方法。
本公开一实施例还提供了一种车辆，包括本公开任一实施例所述的车辆控制器。
本公开一实施例还提供了一种非瞬态计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，所述计算机程序时被处理器执行时能够实现本公开任一实施例所述的换档控制方法。
本公开上述实施例的换档控制方法和装置等，在换档调速阶段中，对调速干预扭矩进行合理分配，充分利用电机调速的精确度和快速性，能够提高换档过程的性能。
在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。
附图说明
图1为本公开一实施例处于串联模式的混动车辆的示意图；
图2为本公开一实施例处于并联模式的混动车辆的示意图；
图3为本公开一实施例混动架构的示意图；
图4是本公开一实施例换档控制方法的流程图；
图5A为不进行修正的待接合离合器的进度百分比曲线图；
图5B为本公开实施例修正后的待接合离合器的进度百分比曲线图；
图5C为不进行修正的待分离离合器的进度百分比曲线图；
图5D为本公开实施例修正后的待分离离合器的进度百分比曲线图；
图6为本公开一实施例充油控制阶段油压变化的示意图；
图7为本公开另一实施例换档控制方法的流程图；
图8A为本公开一实施例当前换档类型为动力升档或非动力升档时，角加速度的梯度控制的示意图；
图8B为本公开一实施例当前换档类型为动力降档或非动力降档时，角加速度的梯度控制的示意图；
图9为本公开一实施例换档控制装置的硬件结构图。
具体实施方式
下面将接合本公开实施例中的附图，对本公开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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
本公开的描述中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本公开中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例不应被解释为比其他实施例更优选或更具优势。本文中的“和/或”是对关联对象的关联关系的一种描述，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
需要说明，本公开实施例中的方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。因此不能理解为对本公开的限制。另外，在本公开实施例中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
本公开各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的接合不存在，也不在本公开要求的保护范围之内。
随着对油耗和排放要求的日益严格，以及电气化系统的发展，混合动力技术是实现节能减排的关键。为了适应和满足排放要求，整车厂与零部件供应商均在寻找解决方案。目前纯电动车技术系统电池技术复杂、成本较高，因此混合动力系统受到大力推广。
本公开实施例的换档控制方法可应用于混动车辆。双电机混动系统有三种模式：纯电模式,串联模式和并联模式，混动车辆可在这些模式之间切换。如图1和图2所示，该混动车辆包括第一动力机构和第二动力机构，第一动力机构包括相连接的发动机1(图中用ICE表示)和第二电机2(图中用P1表示，第二电机可用于发电给电池充电，带动发动机启动等功能)，第二动力机构包括第一电机3(图中用P2表示，第一电机3也可以称为驱动电机)，用于模式切换的离合器4(图中用C0表示)连接在第一电机3和第二电机2之间。图1是混动车辆在串联模式下的驱动方式的示意图，在串联模式下，离合器4处于分离状态，发动机1通过第二电机2给电池6、第一电机3供电，第一电机3通过变速器5驱动车轮；图2是混动车辆在并联模式下的驱动方式的示意图。在并联模式下，离合器4处于接合状态(也可称为结合状态)，发动机1和第一电机3共同通过变速器5驱动车轮。
本公开实施例的换档控制方法可应用于图3所示的混动架构。如图所示，该混动架构包括第一动力机构、第二动力机构和传动架构。第一动力机构包括相连接的发动机ICE和第二电机P1，第二动力机构包括第一电机P2。传动机构包括可用于模式切换的第四离合器C0，双排行星齿轮、可用于换档控制的第一离合器B1、第二离合器B2和第三离合器C3。双排行星齿轮包括第一太阳轮S1、第一行星架PC1和第一齿圈R1组成的第一行星齿轮，及第二太阳轮S2、第二行星架PC2和第二齿圈R2组成的第二行星齿轮。
如图所示，第二电机P1的输出轴可以通过第四离合器C0连接到第二太阳轮S2以驱动该第二太阳轮S2。第一电机P2的输出轴连接到第二太阳轮S2以驱动该第二太阳轮S2。第一电机P2的输出轴还可以通过第三离合器C3连接到第一太阳轮S1以驱动该第一太阳轮S1。第一太阳轮S1与第二离合器B2的一端连接，第二离合器B2的另一端连接到液压系统。第一行星架PC1与第二齿圈R2连接，第一行星架PC1和第二齿圈R2连接均与第一离合器B1的一端连接，第一离合器B1的另一端连接到液压系统。第一齿圈R1与第二行星架PC2连接。输入双排行星齿轮的动力从第一齿圈R1和第二行星架PC2所连接的输出轴传递到轮端。
上述混动架构可以实现前进档3档之间的切换，在第一离合器B1、第二离合器B2和第三离合器C3中，只有第一离合器B1接合时为一档，只有第二离合器B2接合时为二档，只有第三离合器C3接合时为三档。档位之间的切换可以通过其中的一个离合器(即待分离离合器)分离，另一个离合器(即待接合离合器)接合来实现。待分离离合器也可称为主动离合器，待接合离合器也可称为被动离合器。待分离离合器和待接合离合器的状态改变之后，动力传递路径的改变导致传动比变化，从而实现换档。
无论混动车辆工作在串联模式还是并联模式下，均需要进行换档控制。换挡控制的性能对驾驶性有重要的影响，目前换档过程的性能还有待提高。虽然以上示出了本公开实施例可应用的一种混动架构，但是本公开实施例的换档控制方法并不局限于某种具体的混动架构。
本公开实施例的换档过程包括三个阶段。当换档类型为动力升档(Power on up)和非动力降档(Power off down)时，该三个阶段的顺序依次为：充油阶段，扭矩交换阶段和换档调速阶段；而当换档类型为动力降档(Power on down)和非动力升档时(Power offup)，该三个阶段的顺序依次为：充油阶段、换档调速阶段和扭矩交换阶段。其中，动力升档也可以称为踩油门升档，动力降档也可以称为踩油门降档，非动力升档也可以称为松油门升档，非动力降档也可以称为松油门降档。
待分离离合器接合之前，离合器的主动部分(如主动盘)和从动部分(如从动盘)之间存在一定的间隙，充油阶段对待接合离合器进行充油控制以快速消除该间隙，使得待接合离合器能够在较短的时间内达到传递扭矩状态。离合器充油的快慢及充油完成后压力的跟随性对换挡过程中的驾驶性，及动力响应有重要影响。
在扭矩交换阶段，待分离离合器的分离和待接合离合器的分离同时进行，离合器的扭矩由待分离离合器交换到待接合离合器。
在调速阶段，变速器控制单元通过发送降扭或升扭请求以产生惯性扭矩(Inertial Torque)，也可以称为调速干预扭矩。在惯性扭矩的作用下改变动力机构(如发动机)的转速，直至达到目标转速。
在扭矩交换阶段，对待分离离合器和待接合离合器的扭矩控制按照设定的时间间隔进行，可以基于进度百分比实现，进度百分比等于当前已交换时间和扭矩交换时长(即扭矩交换阶段的时长)的比值，当前已交换时间等于当前时刻减去扭矩交换阶段开始时刻。通常，扭矩交换过程中，分配给待分离离合器和待接合离合器的换档扭矩是线性变化的(即换档扭矩的梯度的绝对值不变)，其中分配给待分离离合器的换挡扭矩随时间线性减小，而分配给待接合离合器的换档扭矩随时间线性增大。然而，分配给离合器的换档扭矩是作为离合器的请求扭矩，而在执行扭矩控制时产生的实际扭矩还与扭矩控制系统的响应特性相关。例如，扭矩控制系统在控制的不同阶段，对于同样的请求扭矩变化的响应速度是不同的。这种响应速度的变化，会导致出现扭矩上冲而鼓包的现象，影响换档的平滑性。
为了避免这些问题，本公开一实施例提供了一种针对扭矩交换进行改进的换档控制方法，如图4至图6所示。本公开实施例针对扭矩交换进行改进的换档控制方法并不局限于混动车辆，也可以用于燃油车辆、电动车辆的换档控制，即可用于相邻档位之间的切换(如一档和二档、二档和三档)，也可以用于跨档位的切换(如一档和三档)。
如图4所示，包括：
步骤110，确定扭矩交换阶段的扭矩交换时长和总的离合器请求扭矩T0；
本步骤中，总的离合器请求扭矩如可以等于扭矩交换前待分离离合器的请求扭矩。
步骤120，在所述扭矩交换时长内，逐渐减小分配给待分离离合器的换挡扭矩Toff，同时逐渐增大分配给待接合离合器的换档扭矩Ton，且满足Toff+Ton＝T0；
其中，Ton和Toff设定为所述扭矩交换时长内非线性变化，以抑制扭矩控制系统的响应速度变化对扭矩交换的平滑性的影响。
在本公开一示例性的实施例中，在扭矩控制系统在扭矩交换的开始阶段响应速度较快，之后响应速度变慢的情况下，可以控制Ton和Toff的梯度的绝对值在扭矩交换时长内先从小变大，其中Ton和Toff的梯度的绝对值反映的是Ton和Toff变化的快慢。在这种情况下，虽然一开始液压系统的响应速度较快，但由于Ton和Toff的变化较慢，就可以抑制扭矩上冲而避免出现鼓包的现象，提升换档的平滑性。在Ton和Toff的梯度的绝对值从小变大之后，扭矩控制系统的响应速度趋于稳定，此时可以保持Ton和Toff的变化速度，也可以降低Ton和Toff的变化速度以使扭矩交换的未期能够平稳结束。此时在整个扭矩交换时长内，Ton和Toff的梯度的绝对值先从小变大之后，可以设定为从大变小，或者保持不变，或者其他的变化方式如从大变小再保持不变，等等。
在本公开另一示例性的实施例中，在扭矩控制系统在扭矩交换的开始阶段响应速度较慢，之后响应速度变快的情况下，可以控制Ton和Toff的梯度的绝对值在扭矩交换时长内先从大变小。也可以抑制扭矩控制系统的响应速度变化产生扭矩上冲的现象，使得扭矩交换更为平滑。在Ton和Toff的梯度的绝对值从大变小之后，Ton和Toff的梯度的绝对值可以设定为保持不变，从小变大或其他的变化方式。
本实施例换档控制方法为待分离离合器和待接合离合器分配的换档扭矩不再简单设定为线性变化，而是根据扭矩控制系统的响应特性设定为非线性变化，以抑制扭矩控制系统的响应速度变化对扭矩交换的平滑性的影响，因此可以提升换档过程的平滑性。本公开实施例中的扭矩控制系统指用于控制离合器扭矩的扭矩控制系统，可以是液压系统但不局限于此。
在本公开另一示例性的实施例中，所述扭矩控制系统为液压系统控制，Ton和Toff的梯度的绝对值设定为在所述扭矩交换时长内先从小变大(如单调增)。这是针对液压系统在扭矩交换的开始阶段响应速度较快，之后响应速度变慢的情况所做的设定，以抑制液压系统的响应速度变化对扭矩交换的平滑性的影响，该液压系统可以为油压系统。在Ton和Toff的梯度的绝对值先从小变大之后，可以保持不变，或者再从大变小(如单调减)。
在本公开一示例性的实施例中，所述在所述扭矩交换时长内，逐渐减小分配给待分离离合器的换挡扭矩Toff，同时逐渐增大分配给待接合离合器的换档扭矩Ton，包括：
在所述扭矩交换时长内，按设定时间间隔执行以下处理：根据当前已交换时间和所述扭矩交换时长的比值得到初始的进度百分比；及，对所述初始的进度百分比进行修正，根据修正后的进度百分比和T0计算得到Toff和Ton；其中，在所述扭矩交换时长内，所述修正后的进度百分比的梯度的绝对值先从小变大再从大变小，或者先从小变大再保持不变。上述当前已交换时间等于当前时间减去扭矩交换阶段的开始时间。
在本实施例的一示例中，所述对初始的进度百分比进行修正，包括：将所述初始的进度百分比加上当前修正值，得到修正后的进度百分比，所述当前修正值基于以所述初始的进度百分比为自变量的三角函数计算得到。例如，所述当前修正值通过下式计算：X＝sin(P0×0.0628)×k，其中，X为当前修正值，P0为初始的进度百分比，k表示修正系数，k根据所述总的离合器请求扭矩确定如查表得到。本示例是通过注入sin曲线对扭矩交换的进度百分比进行修正，但该正弦函数也可以替换为余弦函数，或者其他可以使得修正后的进度百分比的梯度的绝对值先从小变大的其他函数形式。
在本实施例的一示例中，所述根据修正后的进度百分比和T0计算得到的Toff和Ton满足Ton＝T0×P’，Toff＝T0×(100％-P)，P’为修正后的进度百分比。Toff和Ton的具体计算过程可以有很多种。例如，可以先计算出Toff再用T0减Toff得到Ton；或者，先计算出Ton再用T0减Ton得到Toff，或者，直接用公式Ton＝T0×P’，Toff＝T0×(100％-P’)计算得到Toff和Ton。P’也可表示待分离离合器修正后的进度百分比，(100％-P’)表示待接合离合器修正后的进度百分比。
该示例中，待分离离合器修正后的进度百分比P’＝((当前已交换时间/扭矩交换时长)×100+修正值)％；其中，(当前已交换时间/扭矩交换时长)×100是初始的进度百分比P，修正值＝sin(初始的进度百分比×0.0628)×修正系数，修正系数可以根据总的离合器请求扭矩查表得到。待分离离合器和待接合离合器修正后的进度百分比之和等于100，计算出其中一个离合器修正后的进度百分比，可以直接用减法得到另一个离合器修正后的进度百分比。
图5A是不进行修正的待接合离合器的进度百分比曲线图；图5B是本公开实施例修正后的待接合离合器的进度百分比曲线图；图5C是不进行修正的待分离离合器的进度百分比曲线图；图5D是本公开实施例修正后的待分离离合器的进度百分比曲线图；可以看到，本公开实施例修正后的进度百分比曲线引入了正弦曲线的特性，在开始阶段变化较慢，而在中间阶段变化较快，在结束阶段变化较慢，即梯度的绝对值存在从小变大再从大变小的特点。除了正弦函数外，其他三角函数，以及可以实现该特点的连续函数、离散函数或者函数的组合均可以用于本公开实施例。
在本公开另一示例性的实施例中，在计算进度百分比时可以不进行修正，在根据未经修正的进度百分比(即上述初始的进度百分比)和T0计算，得到分配给待分离离合器的换挡扭矩和分配给待接合离合器的换档扭矩后，再对计算得到的分配给待分离离合器的换挡扭矩进行修正得到Toff，对计算得到的分配给待接合离合器的换档扭矩进行修正得到Ton，将Toff和Ton分别作为待分离离合器和待接合离合器的请求扭矩实现扭矩交换，这种方式与对进度百分比修正的方式是等同的，均在本公开的保护范围之内。
本公开实施例根据当前已交换时间和扭矩交换时长的比值得到进度百分比，再对得到的进度百分比进行修正(如注入正弦曲线的特性)，根据修正后的进度百分比和T0计算得到Toff和Ton。就可以实现Ton和Toff的梯度的绝对值在扭矩交换时长内先从小变大，使得分配给待接合离合器的换档扭矩在开始阶段变化较慢，在中间阶段变化较快，在结束阶段变化较慢，从而抑制扭矩控制系统的响应速度变化导致的鼓包现象，提升换档的平滑性。
本公开一示例性的实施例中，扭矩交换时长根据以下步骤的处理得到：
第一步：按照以下多种方式得到各自的扭矩交换时长：
第一种方式：扭矩交换时长根据总的离合器请求扭矩和目标档位对应的输入轴转速查表得到。总的离合器请求扭矩越大、目标档位对应的输入轴转速越高，时间越短，以防止离合器过热。其中，在前进档包括1档、2档和3档的情况下，在动力升档和非动力升档的情况下，目标档位为2档或3档；在动力降档和非动力降档的情况下，目标档位为1档或2档。以图3所示的混动架构为例，图中与双排行星齿轮的第二太阳轮S2连接、实现动力输入的轴称为输入轴。
第二种方式：根据液压系统的油温查表获取扭矩交换时长，该扭矩交换时长是当前油温所允许的最大扭矩交换时长。
第三种方式：根据离合器温度查表获取扭矩交换时长，该扭矩交换时长是当前离合器温度所允许的最大扭矩交换时长。
第四种方式：根据离合器的最大能量(根据硬件设定)计算扭矩交换时长，扭矩交换时长＝离合器的最大能量值/(总的离合器请求扭矩×滑差)。
第二步，将得到的所有扭矩交换时长中的最小值作为最终的扭矩交换时长，即该扭矩交换时长用于计算分配给待分离离合器和待接合离合器的换挡扭矩。
在待分离离合器的换档扭矩等于总的离合器请求扭矩时，扭矩交换阶段完成，为了确保待分离离合器的扭矩完全卸掉，可以延时一段时间再进入调速阶段。
在本公开一示例性的实施例中，所述方法还包括：在扭矩交换阶段之前，分三个阶段进行充油控制，在第一阶段、第二阶段和第三阶段分别使用第一油压、第二油压和第三油压对所述待接合离合器充油，其中，所述第三油压等于所述待接合离合器的半接合点压力，所述第二油压大于所述第三油压且小于所述第一油压。
在本实施例的一示例中，所述第一油压减去所述第二油压的差大于所述第二油压减去所述第三油压的差。第一油压设置的较大，可以加快充油速度，缩短充油阶段所需的时长。
在本实施例的一示例中，所述第一阶段的持续时间小于所述第二阶段和第三阶段。以使油压尽快达到待接合离合器的半接合点压力。
图6所示是本实施列待接合离合器的压力控制曲线(即充油曲线，Clutch fillingstrategy diagram)，如图所示，本实施例的充油控制过程依次包括以下三个阶段:
第一阶段(可称为高压充油阶段)，对应于图3中的时间段t1。如图所示，高压充油阶段使用较高的第一油压对离合器充油，以让电磁阀动起来，可提高实际离合器的压力响应，高压充油阶段的持续时间比其他两个阶段要短。高压充油阶段使用的充油压力(第一油压)和充油时间与油温相关，可根据当前油温和不同油温下标定的充油压力与充油时间来确定。不同油温下标定的本阶段充油压力与充油时间可以根据测试结果确定。
第二阶段(可称为中压充油阶段)，对应于图3中的时间段t2。如图所示，中压充油阶段使用第二油压对离合器充油，让油流进离合器的油路。第二油压低于第一油压且比离合器的半接合点(即KP点)压力稍高，第一油压减去第二油压的差大于第二油压减去第三油压的差，使得离合器的充油压力尽快接近KP点压力。中压充油阶段的充油压力和充油时间与油温相关，可根据当前油温和不同油温下标定的本阶段充油压力与充油时间确定。
第三阶段(可称为低压充油阶段)，对应于图3中的时间段t3。如图所示，低压充油阶段使用第三油压对离合器充油，第三油压等于KP点压力，使得离合器压力到达KP点，防止过充。不同环境温度，不同样本间的KP点压力存在差异。前期充油标定时可针对单个样件测试，根据测试结果进行标定，之后，可以通过自学习来确定离合器的KP点压力。
上述各个阶段可以由变速箱控制单元或其他控制单元向为离合器供油的液压控制系统发出相应的油压请求，由液压控制系统产生相应的油压。
本实施例将充油阶段分为高压充油、中压充油和低压充油三个阶段、先高压充油以提高离合器的压力响应，再通过中压充油使得离合器的充油压力尽快接近KP点压力，最后通过低压充油使得离合器压力到达KP点。本实施例的充油过程迅速平稳，可防止过充，有利于换挡初期的扭矩传递平稳，无顿挫感并且能够快速完成换挡过程。
在换档过程的扭矩交换阶段和调速阶段仍需要进行油压控制，如图3中t3时刻之后的充油曲线所示。通过控制换档过程中每个阶段的油压，使待接合离合器能够平稳接合压紧，直至锁止。使待分离离合器快速脱开释放，保证换档过程的动力稳定。
在扭矩交换阶段(Torque Phase)，待接合离合器的接合和待分离离合器的分离同时进行，待接合离合器的扭矩逐渐升高，待分离离合器的扭矩逐渐降低。扭矩交换阶段结束时，扭矩已经完全由待接合离合器来产生。此后换挡过程进入调速阶段，也可称为惯性阶段。
本公开实施例还提供了一种车辆控制器，如图9所示，包括处理器以及存储有计算机程序的存储器，其中，所述处理器执行所述计算机程序时能够实现如本公开任一实施例所述的针对扭矩交换阶段进行改进的换档控制方法，该车辆控制器还可以包括内存、网络接口等部件。该车辆控制器可以变速器控制模块、整机控制模块等，本公开不做局限。
本公开一实施例还提供了一种车辆，包括本公开任一实施例所述的车辆控制器。在一示例中，该车辆为混动车辆，所述待分离离合器和待接合离合器为混动变速器中的离合器。但在其他示例中，该车辆也可以是燃油车辆，电动车辆等。
本公开一实施例还提供了一种非瞬态计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，所述计算机程序时被处理器执行时能够实现本公开任一实施例所述的针对扭矩交换阶段进行改进的换档控制方法。
在换挡过程的换档调速阶段，由于档位变化导致变速器速比增大或减小，需要提供调速干预扭矩(也称为惯性扭矩)，对发动机和第一电机的转速进行调整以使变速器输入轴的转速等于目标转速，即变速器输出轴转速与目标档位的变速器速比之积。在换档调速阶段，需要在不超过设备(如第一电机、发动机)能力，不影响设备(如离合器)正常寿命的基础上，充分利用发动机、驱动机、离合器各自的能力实现快速和平滑地调速。
为此，本公开实施例还提供了一种针对换档调速阶段进行改进的换档控制方法，本公开实施例针对换档调速阶段进行改进的换档控制方法应用于混动车辆，适用于通过一个离合器分离，另一离合器接合来实现相邻档位之间切换(如一档和二档之间，二档和三档之间切)的场合。
如图7所示，本公开实施例提供一种换档控制方法，应用于包括发动机、第一电机和变速器的混动车辆，所述变速器通过输入轴接受所述发动机和第一电机传递的动力，所述方法包括：在相邻档位之间的换档过程中，在换档调速阶段的每一控制周期执行以下处理：
步骤210，根据目标角加速度和转动惯量确定总的调速干预扭矩Tsum，将Tsum预分为输入轴干预扭矩Taxis和离合器干预扭矩Tclutch；
步骤220，在Taxis未超出所述第一电机的扭矩干预能力时，将Taxis分配给所述第一电机，控制所述第一电机提供分配给所述第一电机的调速干预扭矩。
第一电机可以通过增扭或降钮提供扭矩干预能力以实现降速或升速，第一电机的扭矩干预能力有一个取值范围，Taxis不超出第一电机的扭矩干预能力指Taxis的值在该取值范围之内。该取值范围的最大值等于＝max(未干预的第一电机请求扭矩，第一电机最大扭矩能力)-未干预的第一电机请求扭矩。其中，未干预的第一电机请求扭矩是不计入分配给第一电机的调速干预扭矩时的第一电机请求扭矩。根据该表达式可知，在未干预的第一电机请求扭矩等于第一电机最大扭矩能力时，该取值范围的最大值为0，不能提供调速干预扭矩，在未干预的第一电机请求扭矩小于第一电机最大扭矩能力时，该最大值等于第一电机最大扭矩能力减去未干预的第一电机请求扭矩的差，可以提供用于增扭的调速干预扭矩。而该取值范围的最小值＝min(未干预的第一电机请求扭矩，第一电机最小扭矩能力)-未干预的第一电机请求扭矩，根据该表达式可知，在未干预的第一电机请求扭矩等于第一电机最小扭矩能力时，该取值范围的最小值为0，不能提供调速干预扭矩。在未干预的第一电机请求扭矩大于第一电机最小扭矩能力时，该取值范围的最小值等于第一电机最小扭矩能力减去未干预的第一电机请求扭矩的差(负值)，可以提供用于降扭的调速干预扭矩。
本实施例的一示例中，整机控制模块可以将变速器控制模块分配给所述第一电机的调速干预扭矩和引擎控制模块请求的第一电机请求扭矩相加作为最终的第一电机请求扭矩，由相应执行机构对第一电机进行扭矩控制，从而提供分配给所述第一电机的调速干预扭矩。
本公开实施例根据目标角加速度和转动惯量确定总的调速干预扭矩Tsum后，将Tsum预分到输入轴和离合器，预分到输入轴的调速干预扭矩由驱动机构(发动机、第一电机)提供，预分到离合器的调速干预扭矩由处于滑磨状下的离合器提供。当前换档类型为动力升档或非动力降档时，换档调速阶段在扭矩交换阶段之后，处于滑磨状下的离合器是指待接合离合器；当前换档类型为动力降档或非动力升档时，换档调速阶段在扭矩交换阶段之前，处于滑磨状下的离合器是指待分离离合器。预分时可以将Tsum全部预分为Taxis，或者全部预分为Tclutch，或者部分预分为Taxis，部分为预分为Tclutch。
本公开实施例的换档控制方法，在Taxis不超出所述第一电机的扭矩干预能力时，将Taxis分配给所述第一电机，即优先将预分给输入轴的调速干预扭矩Taxis分配给第一电机，可以充分利用电机调速的精确度和快速性，能够提高换档过程的速度和平滑性。
在本公开一示例性实施例中，所述方法还包括：在Taxis超出所述第一电机的扭矩干预能力，且不超出所述发动机和所述第一电机两者能够提供的扭矩干预能力时，将Taxis中不超出所述第一电机的扭矩干预能力的部分优先分配给所述第一电机，再将Taxis中的其余部分分配给所述发动机，控制所述发动机提供分配给所述发动机的调速干预扭矩。
与第一电机类似，发动机的扭矩干预能力有一个取值范围，该取值范围的最大值等于＝max(未干预的发动机请求扭矩，发动机最大扭矩能力)-未干预的发动机请求扭矩，max(未干预的发动机请求扭矩，发动机最大扭矩能力)表示取未干预的发动机请求扭矩和发动机最大扭矩能力中的最大值。其中，未干预的发动机请求扭矩是不计入分配给发动机的调速干预扭矩时的发动机请求扭矩。而该取值范围的最小值＝min(未干预的发动机请求扭矩，发动机最小扭矩能力)-未干预的发动机请求扭矩，此处的发动机最小扭矩能力为负值，min(未干预的发动机请求扭矩，发动机最小扭矩能力)表示取未干预的发动机请求扭矩和发动机最小扭矩能力的最小值。
而发动机和第一电机两者能够提供的扭矩干预能力即输入轴在调速阶段的扭矩干预能力，该输入轴的调速扭矩干预能力等于第一电机的扭矩干预能力和发动机的扭矩干预能力之和，也即：输入轴的扭矩干预能力的最大值等于发动机的扭矩干预能力的最大值加上第一电机的扭矩干预能力的最大值；该输入轴的扭矩干预能力的最小值等于发动机的扭矩干预能力的最小值加上第一电机的扭矩干预能力的最小值。
假定所述第一电机的扭矩干预能力的取值范围为[Tpmin,Tpmax]，在Taxis超出所述第一电机的扭矩干预能力，将Taxis中不超出所述第一电机的扭矩干预能力的部分优先分配给所述第一电机，即在Taxis>Tpmax时，将Taxis中等于Tpmax的部分分配给所述第一电机。而在Taxis<Tpmin时，将Taxis中等于Tpmin的部分分配给所述第一电机。
本实施例将Taxis中不超出所述第一电机的扭矩干预能力的部分优先分配给所述第一电机，将Taxis中的其余部分分配给所述发动机，可以避免分配的扭矩超出发动机和第一电机的能力，对设备造成不利影响，同时可以尽量利用电机优良的调速性能来提供调速干预扭矩，提高调速的响应速度和精度。
在本公开一示例性实施例中，所述方法还包括：所述将Tsum预分为Taxis和Tclutch，包括：
在当前换档类型为动力升档、非动力升档或非动力降档时，将Tsum全部预分为Taxis，预分后Taxis＝Tsum，Tclutch＝0；
在当前换档类型为动力降档时，将Tsum的一部分预分为Taxis，另一部分预分为Tclutch，预分后Taxis＝R1×Tsum，Tclutch＝(1-R1)×Tsum；其中，R1根据所述第一电机的最大扭矩能力和未干预的第一电机请求扭矩确定，例如，可以根据第一电机的最大扭矩能力和未干预的第一电机请求扭矩(取当前时刻的值)的比值或差值查表确定，或计算得到，或通过网络模型得到。
本实施例考虑到不同换档类型对动力输出的要求而采用了不同的预分方式，即在动力降档时，第一电机需要优先满足驱动的需要以输出正扭矩，如果将全部的调速干预扭矩分配给输入轴，而后再优先分配给第一电机，则第一电机的能力难以同时满足驱动和调速干预的要求，因此在动力降档时，只预分一部分调速干预扭矩给输入轴，另一部分由离合器提供。在其他换档类型中，不需要优先满足驱动的需要，因此可以将Tsum全部预分为Taxis。这种差异会的预分方式，可以满足换档过程的动力需求的基础上，将调速干预扭矩优先分配到驱动机构以提供更好的调速性能。
在本公开一示例性实施例中，所述换档调速阶段依次包括角加速度值的上升段、最大段和下降段；
所述方法还包括：在所述换档调速阶段开始时，确定所述角加速度值在上升段的梯度值Ginc、在最大段的取值Amax以及在下降段的梯度值Gdec；
所述目标角加速度通过以下方式计算：在上升段，根据当前时刻与上升段开始时刻之差和Ginc确定所述目标角加速度；在最大段，将Amax作为所述目标角加速度；在下降段，根据Amax、当前时刻与下降段开始时刻之差以及Gdec确定所述目标角加速度。
当前换档类型为动力升档或非动力升档时，在输入轴的实际转速高于目标转速，需要利用调速干预扭矩降速。此时输入轴的角加速度为负值，其梯度控制的方式如图8A所示。图中用a标记的是角加速度值(角加速度值是指角加速度的绝对值)的上升段，角加速度上升段斜率的绝对值即角加速度在上升段的梯度值Ginc；用b标记的是角加速度值在最大段的取值Amax；用c标记的是角加速度值的下降段，角加速度下降段斜率的绝对值即角加速度在下升段的梯度值Gdec。当前换档类型为动力降档或非动力降档时，在输入轴的实际转速低于目标转速，需要利用调速干预扭矩升速。此时输入轴的角加速度为正值，其梯度控制的方式如图8B所示。图8B中使用a,b,c标志分别是角加速度值的上升段、最大段和下降段，与图8A类似，在此不再赘述。
本实施例在确定Ginc、Amax和Gdec之后，即可以结合当前时刻和上升段、下降段的开始时刻，计算出换档调速阶段每一时刻的角加速度值。这种分三段调速的方式，便于实现换档调速阶段的控制。
在本公开一示例性实施例中，所述Ginc根据以下方式中的一种或多种确定：
在当前换档类型为动力升档时，将Gonu和Gtem中的最小值确定为Ginc，Gonu根据处于滑磨状态的离合器在调速开始时刻的请求扭矩Treq0确定，Gonu与Treq0正相关；
在当前换档类型为动力降档时，将Gond和Gtem中的最小值确定为Ginc,Gond根据当前的驾驶模式确定；
在当前换档类型为非动力降档时，将Gofd和Gtem中的最小值确定为Ginc,Gofd根据当前的油门和所述第一电机的最大功率确定，且Gofd与油门、所述第一电机的最大功率均正相关；
在当前换档类型为非动力升档时，将Gofu和Gtem中的最小值确定为Ginc,Gofu根据当前的驾驶模式确定；
其中，Gtem为根据所述离合器的当前温度确定的调速梯度值，表示允许的最大梯度值，如果大于该值，角加速度变化过快，会导致离合器过热。
上述的梯度值Gofd根据一个或多个参数确定时，可以根据该一个或多个参数查表得到(该表可以根据测试数据制定)，或者根据该一个或多个参数计算得到，或者将该一个或多个参数输入训练好的模型(如神经网络模型等)，从模型的输出得到梯度值Gofd，本公开对此不做局限。其他的梯度值、调速时长等根据一个或多个参数确定时，也可以采用这些方式，不再赘述。
本实施例针对不同的换档类型，采用不同的方式来确定角加速度值在上升段的梯度值Ginc，能够充分针对不同换档类型的特点，优化调速性能。例如，在当前换档类型为非动力降档时，在确定Ginc时考虑了油门的大小和第一电机的最大功率，其中油门的大小代表了驾驶员的意图，由于Gofd与油门正相关，油门越大Gofd越大，使得调速越快，换档过程快速完成而满足驾驶员的意图。第一电机的最大功率代表第一电机的能力，第一电机的能力越大，调速越快，从而充分利用第一电机的能力来加快调速过程。
在其他实施例中，针对4种换档类型，也可以只对其中的部分换档类型采用与本实施例相应换档类型相同的方式来确定Ginc，而在其他换档类型采用与本实施例不同的方式确定Ginc。
在本公开一示例性实施例中，所述Amax根据以下方式确定：将Ac和Aclu中的最大值确定为Amax，其中，Ac根据调速开始时刻所述输入轴的目标转速和实际转速之间的转速差除以目标调速时长Tv确定，Amax是根据处于滑磨状态的离合器的当前温度确定的角加速度值。
本实施例中，所述目标调速时长Tv根据以下方式中的一种或多种确定：
在当前换档类型为动力升档时，将Tonu和Tclu中的最小值确定为Tv，Tonu根据当前的驾驶模式、所述转速差和所述输入轴的未干预扭矩中的至少一种确定，Tonu与所述转速差正相关，与所述输入轴的未干预扭矩负相关；
在当前换档类型为动力降档时，将Tond和Tclu中的最小值确定为Tv，Tond根据当前的驾驶模式、所述转速差和所述输入轴的未干预扭矩中的至少一种确定的时长乘以第一系数得到，所述第一系数根据所述第一电机的最大扭矩和实际扭矩的比值确定，Tonu与所述转速差正相关，与所述输入轴的未干预扭矩和所述比值负相关；
在当前换档类型为非动力升档时，将Tofd和Tclu中的最小值确定为Tv，Tofd根据当前的驾驶模式、所述转速差和所述输入轴的未干预扭矩中的至少一种确定，Tofd和所述转速差正相关，与所述输入轴的未干预扭矩负相关；
在当前换档类型为非动力降档时，将Tofu和Tclu中的最小值确定为Tv，Tofu根据当前的驾驶模式、所述转速差和所述输入轴的未干预扭矩中的至少一种确定的时长除以第二系数得到，所述第二系数根据当前的油门和所述第一电机的最大功率确定，Tofu和所述转速差正相关，与所述输入轴的未干预扭矩、油门和所述第一电机的最大功率负相关；
其中，Tclu为根据所述离合器的最大能量值确定的最大调速时长。例如，该最大调速时长＝所述离合器的最大能量值/(所述离合器的请求扭矩*所述离合器的滑差)，其中，所述离合器的请求扭矩和滑差可以取调速开始时刻的值。所述离合器的最大能量值根据硬件设定。
本公开实施例所描述的正相关，如Tofu和转速差正相关，在其他与Tofu相关的参数不变的情况下，并不要求转速差增大Tofu就一定增大(Tofu也可以不变)，在转速差引起Tofu变化时，较大的Tofu对应于较大的转速差即可认为两者正相关。其他参数之间的正相关也是如此。
本实施例针对不同的换档类型，采用不同的方式来确定目标调速时长Tv，能够充分针对不同换档类型的特点，优化调速性能。例如，在动力降档时，考虑第一电机的最大扭矩和实际扭矩的比值，该比值代表了第一电机的能力，因此在动力降档时第一电机的能力要优先满足驱动的需求。因此此处考虑第一电机的能力来计算Tonu，可以避免调速影响驱动，如避免在换档时出现车辆速度的顿挫等现象。又如，在当前换档类型为非动力降档时，在确定Tv时考虑了油门的大小和第一电机的最大功率，如前所述，油门的大小代表了驾驶员的意图，第一电机的最大功率代表第一电机的能力。在计算时，Tofu与油门和第一电机的最大功率负相关，可以满足驾驶员的意图，充分利用第一电机的能力来加快调速过程。
在其他实施例中，针对4种换档类型，也可以只对其中的部分换档类型采用与本实施例相应换档类型相同的方式来确定Tv，而其他换档类型采用与本实施例不同的方式确定Tv。
在本公开一示例性实施例中，下降段的梯度值Gdec根据以下方式确定：将Gcon和Gtem中的最小值确定为Gdec；其中，Gcon根据调速开始时刻所述输入轴的目标转速和实际转速之间的转速差以及所述输入轴的未干预扭矩确定，Gtem是根据处于滑磨状态的离合器的当前温度确定的调速梯度值。
在上述本实施例中，在计算梯度值、调速时长时考虑离合器的相关状态如油温、离合器的请求扭矩，可以避免离合器过热，对离合器造成损伤。
在本公开一示例性实施例中，所述方法还包括：
在当前换档类型为动力升档或非动力升档时，在调速超时或满足Vin<Vout×I–Offset1的情况下，确定调速完成；
在当前换档类型为动力降档或非动力降档时，在调速超时或满足Vin>Vout×I+Offset2的情况下，确定调速完成；
其中，Vin为所述输入轴的转速，Vout为所述变速器的输出轴的转速，I为目标档位的变速器速比，Offset1和Offset2为正值，是设定的偏移量。
本实施例在当前换档类型为动力升档或非动力升档时，换档调速阶段需要降速，因此在输入轴的转速低于目标转速且相差设定的偏移量Offset1时，可确定调速结束。而在当前换档类型为动力降档或非动力降档时，换档调速阶段需要升速，因此在输入轴的转速高于目标转速且相差设定的偏移量Offset2时，可确定调速结束。
本实施例中，所述调速超时是指已调速时长已达到最大允许调速时长，所述最大允许调速时长可以根据处于滑磨状态的离合器的最大能量值和调速开始时刻所述离合器的请求扭矩和滑差确定，且与处于滑磨状态的离合器的最大能量值正相关，与调速开始时刻所述离合器的请求扭矩和滑差负相关。例如，该最大允许调速时长＝处于滑磨状态的离合器的最大能量值/(所述离合器的请求扭矩*所述离合器的滑差)，其中的请求扭矩和滑差可以取调速开始时刻的值。
在本公开一示例性的实施中，所述方法还包括：在所述换档调速阶段，根据以下方式确定处于滑磨状态的离合器的请求扭矩：
计算为所述离合器分配的离合器干预扭矩Tclutch、所述离合器的前馈扭矩及所述离合器的I项调节扭矩之和，得到所述离合器的初始请求扭矩；
计算所述离合器的初始请求扭矩和效率之积，得到所述离合器的请求扭矩；其中，所述效率根据当前换档类型、所述离合器当前的滑差及所述输入轴的未干预扭矩确定。
在本公开一示例性的实施中，所述方法还包括：
在模式切换过程中，如收到换档请求，则暂停模式切换处理，执行换档过程的处理，在换档过程结束后，再继续模式切换处理；
在所述换档过程中的换档调速阶段或扭矩交换阶段，如收到模式切换请求，暂不执行模式切换处理，在换档过程结束后再执行模式切换处理。
上述模式切换过程可以是混动车辆的并联模式、串联模式和纯电模式之间的切换。本实施例在模式切换和换档之间，优先进行换档处理，是考虑到换档的尽快响应对于驾驶体验更为重要，可以提升驾驶体验。
本公开一实施例还提供了一种换档控制方法，在换档调速阶段采用梯度控制(gradient control)。将整个换档调速阶段按照角加速度值的变化分为三段，即上升段、最大段和下降段。
当前换档类型为动力升档或非动力升档时，角加速度的梯度控制的示意图如图8A所示；当前换档类型为动力降档或非动力降档时，角加速度的梯度控制的示意图如图8B所示。
本实施例中，为了确定换档调速阶段中各个时刻的目标角加速度，需要确定上升段的梯度值以计算上升段的目标角加速度；确定最大段的角加速度，该角加速度可以直接作为最大段的目标角加速度；确定下降段的梯度以计算下降段的目标角加速度。
上升段的梯度值(increase rate)根据不同的换挡类型分别计算如下：
换档类型为动力升档(Power on up)时，increase rate先初始化为0，根据离合器请求扭矩查表确定一个increase rate；离合器请求扭矩越大，该increase rate越大，代表目标调速速率越大。再在该increase rate和根据离合器温度查表确定的increase rate中取最小值，作为最终的increase rate，以防止离合器过热。本实施例的离合器均指处于滑磨状态的离合器。
换档类型为动力降档(Power on down)时，increase rate先初始化为0，根据驾驶员请求的模式(如运动模式、正常模式、经济模式等)查表确定一个increase rate；再在该increase rate和根据离合器温度查表确定的increase rate中取最小值，作为最终的increase rate，以防止离合器过热。
换档类型为非动力降档(Power off down)时，increase rate先初始化为0，根据油门和第一电机的最大功率查表确定一个increase rate，第一电机的最大功率越大，increase rate越大，调速速率越快；油门越小，increase rate越小，目标调速速率越小。再在该increase rate越大和根据离合器温度查表确定的increase rate中取最小值，作为最终的increase rate，防止离合器过热。在一示例中，油门和第一电机的最大功率与increase rate的关系如下表所示：
x:油门，y:第一电机的最大功率
y/x 0 30 50 80
0 3500 7000 10000 70000
50 7000 14000 20000 70000
80 14000 21000 42000 70000
换档类型为非动力升档(Power off up)时，increase rate先初始化为0，根据驾驶员请求的模式查表确定一个increase rate，再从该increase rate和根据离合器温度查表确定的increase rate中取最小值，作为最终的increase rate，防止离合器过热。
本实施例中，最大段的角加速度(max rate)通过以下方式计算：
步骤一，收到换挡请求时，根据变速器的输出轴转速乘以目标挡位的速比计算输入轴的目标转速。再将该目标转速减去收到换挡请求时刻的输入轴转速(即输入轴实际转速)，得到输入轴的转速差。
步骤二，根据不同换档类型计算目标调速时间：
在换档类型为Power on up时，根据不同驾驶模式(运动模式，正常模式，经济模式等)进行区分，再根据输入轴的转速差和未干预的输入轴扭矩查表确定一个调速时长，未干预的输入轴扭矩(即不计入调速干预扭矩的输入轴扭矩)越大，调速时长越小，转速差越小，调速时长越小。再从该调速时长和根据离合器最大能量值计算的最大调速时长中取最小值，作为目标调速时长，以防止离合器过热。离合器最大能量值根据硬件设定，最长调速时间＝离合器最大能量值/(离合器的请求扭矩*离合器的滑差)，“*”表示乘法运算，“/”表示除法运算，式中的离合器的请求扭矩和离合器的滑差可以是调速开始时刻离合器的请求扭矩和离合器的滑差。
在换档类型为Power on down时，根据不同驾驶模式进行区分，再根据输入轴的转速差和未干预的输入轴扭矩查表确定一个调速时长，再从该调速时长乘以第一系数得到的调速时长修正值和根据离合器最大能量值计算的最大调速时长中取最小值，作为目标调速时长，以防止离合器过热。第一系数根据第一电机的最大扭矩与第一电机的实际扭矩的比值查表确定。比值越大代表第一电机的能力越强，第一系数越小，调速时长修正值越小。在一个示例中，该比值与第一系数之间的关系如下表所示：
比值 10 5 2 1 0.5
系数 0.5 0.6 0.9 1 1.2
在换档类型为Power off up时，根据不同驾驶模式进行区分，再根据输入轴的转速差和未干预的输入轴扭矩查表得到一个调速时长，从该调速时长和根据离合器最大能量值计算的最大调速时长取最小值，作为目标调速时长，以防止离合器过热。
在换档类型为Power off down时，根据不同驾驶模式进行区分，再根据输入轴的转速差和未干预的输入轴扭矩查表得到一调速时长，从该调速时长除以第二系数得到的调速时长修正值和根据离合器最大能量值计算的最大调速时长中取最小值，作为目标调速时长，以防止离合器过热。第二系数根据油门和第一电机的最大功率查表确定。油门越大，第二系数越大，调速时长修正值越小，调速越快(在取调速时长修正值作为目标调速时长时)；第一电机的最大功率越大，第二系数越大，调速时长修正值越小，调速越快。在一示例中，第一电机的最大功率和油门与第二系数的关系如下表所示：
x:第一电机的最大功率，y:油门
Figure BDA0003951168030000221
Figure BDA0003951168030000231
步骤三，计算得到目标调速时间之后，根据公式：角加速度的最大值max rate＝输入轴的转速差/目标调速时间，得到一个max rate。从该max rate和根据离合器温度查表确定的max rate中取最大值，以防止离合器过热。在一个示例中，离合器温度与max rate之间的关系如下表：
离合器温度 150 200 280 380
max rate 12000 12000 36000 10000
步骤四，计算角加速度值的下降段的梯度值(decrease rate)
根据调速开始时刻所述输入轴的目标转速和实际转速之间的转速差、以及未干预的输入轴扭矩查表确定一个decrease rate，转速差越大，该decrease rate越大；未干预的输入轴扭矩越大，该decrease rate越大。再从该decrease rate和根据离合器温度查表确定的decrease rate(最大允许的梯度值)中取最小值，以防止离合器过热。离合器温度越高，确定的decrease rate越大。
步骤五，调速干预扭矩的计算。在换档调速阶段，调速干预扭矩需要在每一处理周期计算一次，该处理周期的时长可以是设定的固定值，但本公开不局限于此。在计算出角加速度值在上升段的梯度值、在最大段的取值以及在下降段的梯度值后，即可计算出换档调速阶段每一时刻的角加速度值，角加速度的符号可根据换档类型确定，从而得到该时刻的角加速度。将角加速度与输入轴转动惯量相乘，即得到该时刻的调速干预扭矩。
本实施例中，采用以下方式进行调速干预扭矩的分配：
在当前换档类型为动力降档(power on down)时，根据第一电机的最大扭矩能力(可提供的最大扭矩)和当前发动机的实际扭矩的比值，将调速干预扭矩的一部分预分为输入轴调速干预扭矩，其余部分预分为离合器调速干预扭矩。在当前换档类型为其他换挡类型时，将调速干预扭矩全部预分为输入轴调速干预扭矩。
其中，预分给输入轴的调速干预扭矩按以下方式分配：
如果输入轴调速干预扭矩超出了输入轴的扭矩干预能力，多出的部分分配给离合器进行调速干预。此时该离合器的请求扭矩＝离合器的调速扭矩干预+离合器前馈扭矩(等于输入轴扭矩)+I项调节扭矩。其中，I项调节扭矩通过对输入轴转速变化率的差值与I项调节系数的积进行累加得到。输入轴转速变化率的差值等于输入轴的目标转速变化率减去输入轴的实际转速变化率，I项调节系数可以根据模式、换挡类型、挡位、该差值等查表确定。
如果输入轴调速干预扭矩未超出输入轴的扭矩干预能力且输入轴调速干预扭矩小于第一电机的扭矩干预能力。由于电机响应快，精度高，则将输入轴调速干预扭矩优先分配给第一电机来进行升、降扭矩，此时第一电机总的请求扭矩等于分配给第一电机的调速干预扭矩和未干预的第一电机请求扭矩之和，该未干预的第一电机请求扭矩如是引擎控制模块(ECM)请求的第一电机扭矩。
如果输入轴调速干预扭矩未超出输入轴的扭矩干预能力且输入轴调速干预扭矩超出了第一电机的扭矩干预能力。则输入轴调速干预扭矩超出第一电机的扭矩干预能力的部分分配给发动机。此时总的发动机请求扭矩等于分配给发动机的调速干预扭矩加上ECM请求的发动机扭矩。
本实施例中，调速完成条件可根据以下方式判断：
当前换档类型为升档(包括动力升档和非动力升档)类型时，在调速超时之前，如满足条件：输入轴的转速小于输入轴的目标转速减去第一偏移量时，调速完成；
当前换档类型为降档(包括动力降档和非动力降档)类型时，在调速超时之前，如满足条件：输入轴的转速大于输入轴的目标转速加上第二偏移量时，调速完成。
为了防止离合器过热，调速是否超时可以根据以下方式判断：根据硬件设定的离合器最大能量值计算最长调速时间＝离合器最大能量值/(离合器的请求扭矩*离合器的滑差)，如果超过最长调速时间还未满足上述条件，则认为调速超时，此时调速完成。
在调速完成后，进行离合器的闭锁操作。
本实施例中，在换挡调速阶段，在计算离合器扭矩时可以进行效率补偿，根据换挡类型，离合器的滑差和输入轴扭矩查表得到效率值。在当前换档类型为动力升档或动力降档的情况下，将计算出的离合器请求扭矩乘以该效率值，作为最终的离合器请求扭矩。在当前换档类型为动力降档或非动力降档的情况下，将计算出的离合器请求扭矩除以该效率值，作为最终的离合器请求扭矩。
本实施例中，在换挡和模式切换同时发生时以换挡为优先。在换挡交换阶段过程如收到模式切换请求，不进行模式切换，在换挡结束后再进行模式切换。在换档调速过程如收到模式切换请求，不进行模式切换，在换挡结束后再进行模式切换。在模式切换的调速过程，如收到换挡请求，则进行换档过程的处理，在换挡过程结束后继续进行模式切换的调速过程。在模式切换的C0过程，如收到换挡请求，则进行换档过程的处理，在换挡过程结束后，再继续c0结合。
本公开实施例还提供了一种车辆控制器，应用于混动车辆，如图9所示，包括处理器以及存储有计算机程序的存储器，其中，所述处理器执行所述计算机程序时能够实现如本公开任一实施例所述的针对换档调速阶段进行改进的换档控制方法，该车辆控制器还可以包括内存、网络接口等部件。该车辆控制器可以变速器控制模块、整机控制模块等，本公开不做局限。
本公开一实施例还提供了一种混动车辆，包括上述实施例所述的应用于混动车辆的车辆控制器。
本公开一实施例还提供了一种非瞬态计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序时被处理器执行时能够实现本公开任一实施例所述的针对换档调速阶段进行改进的换档控制方法。
本公开上述实施例的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)、微处理器等等，也可以是其他常规的处理器等；所述处理器还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)、离散逻辑或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件，或其它等效集成或离散的逻辑电路，也可以是上述器件的组合。即上述实施例的处理器可以是实现本发明实施例中公开的各方法、步骤及逻辑框图的任何处理器件或器件组合。如果部分地以软件来实施本公开实施例，那么可将用于软件的指令存储在合适的非易失性计算机可读存储媒体中，且可使用一个或多个处理器在硬件中执行所述指令从而实施本公开实施例的方法。本文中所使用的术语“处理器”可指上述结构或适合于实施本文中所描述的技术的任意其它结构。
在以上一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可以硬件、软件、固件或其任一组合来实施。如果以软件实施，那么功能可作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或经由计算机可读介质传输，且由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可包含对应于例如数据存储介质等有形介质的计算机可读存储介质，或包含促进计算机程序例如根据通信协议从一处传送到另一处的任何介质的通信介质。以此方式，计算机可读介质通常可对应于非暂时性的有形计算机可读存储介质或例如信号或载波等通信介质。数据存储介质可为可由一个或多个计算机或者一个或多个处理器存取以检索用于实施本公开中描述的技术的指令、代码和/或数据结构的任何可用介质。计算机程序产品可包含计算机可读介质。
举例来说且并非限制，此类计算机可读存储介质可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置、快闪存储器或可用来以指令或数据结构的形式存储所要程序代码且可由计算机存取的任何其它介质。而且，还可以将任何连接称作计算机可读介质举例来说，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(DSL)或例如红外线、无线电及微波等无线技术从网站、服务器或其它远程源传输指令，则同轴电缆、光纤电缆、双纹线、DSL或例如红外线、无线电及微波等无线技术包含于介质的定义中。然而应了解，计算机可读存储介质和数据存储介质不包含连接、载波、信号或其它瞬时(瞬态)介质，而是针对非瞬时有形存储介质。如本文中所使用，磁盘及光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软磁盘或蓝光光盘等，其中磁盘通常以磁性方式再生数据，而光盘使用激光以光学方式再生数据。上文的组合也应包含在计算机可读介质的范围内。虽然本公开所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本公开而采用的实施方式，并非用以限定本公开。任何本公开所属领域内的技术人员，在不脱离本公开所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本公开的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定为准。

Claims (15)

1.一种换档控制方法，应用于包括发动机、第一电机和变速器的混动车辆，所述变速器通过输入轴接受所述发动机和第一电机传递的动力，所述方法包括：在相邻档位之间的换档过程中，在换档调速阶段的每一控制周期执行以下处理：
根据目标角加速度和转动惯量确定总的调速干预扭矩Tsum，将Tsum预分为输入轴干预扭矩Taxis和离合器干预扭矩Tclutch；
在Taxis未超出所述第一电机的扭矩干预能力时，将Taxis分配给所述第一电机，控制所述第一电机提供分配给所述第一电机的调速干预扭矩。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述方法还包括：在Taxis超出所述第一电机的扭矩干预能力，且不超出所述发动机和所述第一电机两者能够提供的扭矩干预能力时，在不超出所述第一电机的扭矩干预能力的基础上，将Taxis优先分配给所述第一电机，将Taxis中的其余部分分配给所述发动机，控制所述发动机提供分配给所述发动机的调速干预扭矩。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：
所述方法还包括：在Taxis超出所述第一电机的扭矩干预能力，且不超出所述发动机和所述第一电机两者能够提供的扭矩干预能力时，将Taxis中不超出所述第一电机的扭矩干预能力的部分优先分配给所述第一电机，将Taxis中的其余部分分配给所述发动机，控制所述发动机提供分配给所述发动机的调速干预扭矩。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述将Tsum预分为Taxis和Tclutch，包括：
在当前换档类型为动力升档、非动力升档或非动力降档时，将Tsum全部预分为Taxis，预分后Taxis＝Tsum，Tclutch＝0；
在当前换档类型为动力降档时，将Tsum的一部分预分为Taxis，另一部分预分为Tclutch，预分后Taxis＝R1×Tsum，Tclutch＝(1-R1)×Tsum；其中，R1根据所述第一电机的最大扭矩能力和未干预的第一电机请求扭矩确定。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述换档调速阶段依次包括角加速度值的上升段、最大段和下降段；
所述方法还包括：在所述换档调速阶段开始时，确定所述角加速度值在上升段的梯度值Ginc、在最大段的取值Amax以及在下降段的梯度值Gdec；
所述目标角加速度通过以下方式计算：在上升段，根据当前时刻与上升段开始时刻之差和Ginc确定所述目标角加速度；在最大段，将Amax作为所述目标角加速度；在下降段，根据Amax、当前时刻与下降段开始时刻之差以及Gdec确定所述目标角加速度。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：
所述Ginc根据以下方式中的一种或多种确定：
在当前换档类型为动力升档时，将Gonu和Gtem中的最小值确定为Ginc，Gonu根据处于滑磨状态的离合器在调速开始时刻的请求扭矩Treq0确定，Gonu与Treq0正相关；
在当前换档类型为动力降档时，将Gond和Gtem中的最小值确定为Ginc,Gond根据当前的驾驶模式确定；
在当前换档类型为非动力升档时，将Gofu和Gtem中的最小值确定为Ginc,Gofu根据当前的驾驶模式确定；
在当前换档类型为非动力降档时，将Gofd和Gtem中的最小值确定为Ginc,Gofd根据当前的油门和所述第一电机的最大功率确定，且Gofd与油门、所述第一电机的最大功率均正相关；
其中，Gtem为根据所述离合器的当前温度确定的调速梯度值。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：
所述Amax根据以下方式确定：将Ac和Aclu中的最大值确定为Amax，其中，Ac根据调速开始时刻所述输入轴的目标转速和实际转速之间的转速差除以目标调速时长Tv确定，Aclu是根据处于滑磨状态的离合器的当前温度确定的角加速度值。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：
所述目标调速时长Tv根据以下方式中的一种或多种确定：
在当前换档类型为动力升档时，将Tonu和Tclu中的最小值确定为Tv，Tonu根据当前的驾驶模式、所述转速差和所述输入轴的未干预扭矩中的至少一种确定，Tonu与所述转速差正相关，与所述输入轴的未干预扭矩负相关；
在当前换档类型为动力降档时，将Tond和Tclu中的最小值确定为Tv，Tond根据当前的驾驶模式、所述转速差和所述输入轴的未干预扭矩中的至少一种确定的时长乘以第一系数得到，所述第一系数根据所述第一电机的最大扭矩和实际扭矩的比值确定，Tonu与所述转速差正相关，与所述输入轴的未干预扭矩和所述比值负相关；
在当前换档类型为非动力升档时，将Tofd和Tclu中的最小值确定为Tv，Tofd根据当前的驾驶模式、所述转速差和所述输入轴的未干预扭矩中的至少一种确定，Tofd和所述转速差正相关，与所述输入轴的未干预扭矩负相关；
在当前换档类型为非动力降档时，将Tofu和Tclu中的最小值确定为Tv，Tofu根据当前的驾驶模式、所述转速差和所述输入轴的未干预扭矩中的至少一种确定的时长除以第二系数得到，所述第二系数根据当前的油门和所述第一电机的最大功率确定，Tofu和所述转速差正相关，与所述输入轴的未干预扭矩、油门和所述第一电机的最大功率负相关；
其中，Tclu为根据所述离合器的最大能量值确定的最大调速时长。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于：
所述Gdec根据以下方式确定：将Gcon和Gtem中的最小值确定为Gdec；其中，Gcon根据调速开始时刻所述输入轴的目标转速和实际转速之间的转速差，以及所述输入轴的未干预扭矩确定，Gtem是根据处于滑磨状态的离合器的当前温度确定的调速梯度值。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在当前换档类型为动力升档或非动力升档时，在调速超时或满足Vin<Vout×I–Offset1的情况下，确定调速完成；
在当前换档类型为动力降档或非动力降档时，在调速超时或满足Vin>Vout×I+Offset2的情况下，确定调速完成；
其中，Vin为所述输入轴的转速，Vout为所述变速器的输出轴的转速，I为目标档位的变速器速比，Offset1和Offset2为正值，是设定的偏移量。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述调速超时是指已调速时长已达到最大允许调速时长，所述最大允许调速时长根据处于滑磨状态的离合器的最大能量值和调速开始时刻所述离合器的请求扭矩和滑差确定，且与处于滑磨状态的离合器的最大能量值正相关，与调速开始时刻所述离合器的请求扭矩和滑差负相关。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于：
在模式切换过程中，如收到换档请求，则暂停模式切换处理，执行换档过程的处理，在换档过程结束后，再继续模式切换处理；
在所述换档过程中的换档调速阶段或扭矩交换阶段，如收到模式切换请求，暂不执行模式切换处理，在换档过程结束后再执行模式切换处理。
13.一种车辆控制器，应用于混动车辆，包括处理器以及存储有计算机程序的存储器，其中，所述处理器执行所述计算机程序时能够实现如权利要求1至12中任一所述的换档控制方法。
14.一种混动车辆，包括如权利要求13所述的换档控制装置。
15.一种非瞬态计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，所述计算机程序时被处理器执行时能够实现如权利要求1至12中任一所述的换档控制方法。
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