CN116816924A - 车辆换挡控制方法、装置、电子设备及新能源汽车 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种车辆换挡控制方法、装置、电子设备及新能源汽车。该方法包括：获取车辆当前档位以及整车目标挡位，依据车辆当前档位以及整车目标挡位进行换挡使能；在换挡过程中，利用预定的换挡失败判定方法进行换挡失败判断，当判断换挡失败时，将安全层的实际挡位设置为空挡，并使安全层的目标档位与功能层的实际挡位之间不一致；当安全层的目标档位与功能层的实际挡位之间不一致且保持预设时间段之后，将安全层的实际挡位比较故障进行激活，以便将功能层的目标挡位变换为空挡；利用换挡控制器将车辆当前档位切换为空挡，并对整车目标挡位进行复位。本申请能够有效提高电动汽车的换挡控制能力，提高驾驶员的驾驶体验和行车安全性。

Description

车辆换挡控制方法、装置、电子设备及新能源汽车

技术领域

本申请涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种车辆换挡控制方法、装置、电子设备及新能源汽车。

背景技术

新能源汽车在日常行驶中，会根据路况和驾驶需求进行频繁的挡位切换，例如从停车挡(P)切换到驾驶挡(D)或倒车挡(R)，或者在驾驶挡和倒车挡之间进行切换，以实现车辆的加速、减速、停车或倒车。然而，由于各种原因，挡位切换过程中可能会出现换挡失败的情况。换挡失败的问题可能源于汽车内部系统的故障，例如电动驻车制动器(EPB)的故障、换挡系统的故障等。此外，换挡过程中的外部环境因素，如路面状况、车速等，也可能影响挡位切换的成功与否。

然而，现有的新能源汽车技术无法有效解决挡位切换失败的问题，尤其是在换挡失败后的安全处理方面存在一定的问题。例如：当车辆发生换挡失败的问题后，无法及时地将挡位切换至安全状态，导致车辆可能出现非预期的加速或减速，从而影响行车安全。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种车辆换挡控制方法、装置、电子设备及新能源汽车，以解决现有技术存在的无法及时地将挡位切换至安全状态，导致车辆可能出现非预期的加速或减速，从而影响行车安全的问题。

本申请实施例的第一方面，提供了一种车辆换挡控制方法，包括：获取车辆当前档位以及整车目标挡位，依据车辆当前档位以及整车目标挡位进行换挡使能；在换挡过程中，利用预定的换挡失败判定方法进行换挡失败判断，当判断换挡失败时，将安全层的实际挡位设置为空挡，并使安全层的目标档位与功能层的实际挡位之间不一致；当安全层的目标档位与功能层的实际挡位之间不一致且保持预设时间段之后，将安全层的实际挡位比较故障进行激活，以便将功能层的目标挡位变换为空挡；利用换挡控制器将车辆当前档位切换为空挡，并对整车目标挡位进行复位。

本申请实施例的第二方面，提供了一种车辆换挡控制装置，包括：获取模块，被配置为获取车辆当前档位以及整车目标挡位，依据车辆当前档位以及整车目标挡位进行换挡使能；判断模块，被配置为在换挡过程中，利用预定的换挡失败判定方法进行换挡失败判断，当判断换挡失败时，将安全层的实际挡位设置为空挡，并使安全层的目标档位与功能层的实际挡位之间不一致；激活模块，被配置为当安全层的目标档位与功能层的实际挡位之间不一致且保持预设时间段之后，将安全层的实际挡位比较故障进行激活，以便将功能层的目标挡位变换为空挡；切换模块，被配置为利用换挡控制器将车辆当前档位切换为空挡，并对整车目标挡位进行复位。

本申请实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现上述方法的步骤。

本申请实施例的第四方面，提供了一种新能源汽车，包括整车控制器和换挡控制器；整车控制器用于实现上述方法的步骤，以便控制换挡控制器将车辆当前档位切换为空挡，并对整车目标挡位进行复位。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

通过获取车辆当前档位以及整车目标挡位，依据车辆当前档位以及整车目标挡位进行换挡使能；在换挡过程中，利用预定的换挡失败判定方法进行换挡失败判断，当判断换挡失败时，将安全层的实际挡位设置为空挡，并使安全层的目标档位与功能层的实际挡位之间不一致；当安全层的目标档位与功能层的实际挡位之间不一致且保持预设时间段之后，将安全层的实际挡位比较故障进行激活，以便将功能层的目标挡位变换为空挡；利用换挡控制器将车辆当前档位切换为空挡，并对整车目标挡位进行复位。本申请当车辆换挡出现故障时，安全层能暂时接管挡位控制使其进入空挡，从而及时将挡位切换至安全状态，避免车辆出现非预期的加速或减速，从而降低驾驶安全风险，提升驾驶体验和行车安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅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是本申请实施例提供的车辆换挡控制方法的流程示意图；

图2是本申请实施例提供的车辆换挡控制装置的结构示意图；

图3是本公开实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

如背景技术所述，新能源汽车在日常行驶中，会根据路况和驾驶需求进行频繁的挡位切换，例如从停车挡(P)换到驾驶挡(D)或倒车挡(R)，或者在驾驶挡和倒车挡之间进行切换，以实现车辆的加速、减速、停车或倒车。然而，由于各种原因，挡位切换过程中可能会出现换挡失败的情况。

例如：当新能源汽车尝试切换到驾驶挡(D)或从倒车挡(R)切换到驾驶挡(D)时，可能会由于内部故障或者其他原因导致换挡失败。换挡失败可能会导致汽车无法正常驾驶，或者汽车发生非预期的加速或减速，这都可能对行车安全产生影响。

换挡失败的问题可能源于汽车内部系统的故障，例如电动驻车制动器(EPB)的故障、换挡系统的故障等。此外，换挡过程中的外部环境因素，如路面状况、车速等，也可能影响挡位切换的成功与否。

然而，现有的新能源汽车技术无法有效解决挡位切换失败的问题，尤其是在换挡失败后的安全处理方面存在一定的问题。例如：当车辆发生换挡失败的问题后，无法及时地将挡位切换至安全状态(比如空挡状态)，导致车辆可能出现非预期的加速或减速，从而影响行车安全。

鉴于现有技术中存在的问题，本申请实施例提供了一种车辆换挡控制方法，能够有效处理挡位切换失败的情况，确保行车安全。在本申请中，通过获取车辆当前挡位和整车目标挡位，进行换挡使能。在换挡过程中，利用预定的换挡失败判定方法进行换挡失败判断，当判断换挡失败时，将安全层的实际挡位设置为空挡，并使安全层的目标挡位与功能层的实际挡位之间不一致。当安全层的目标挡位与功能层的实际挡位之间不一致并且保持预设时间段之后，将安全层的实际挡位比较故障进行激活，以便将功能层的目标挡位变换为空挡。最后，利用换挡控制器将车辆当前挡位切换为空挡，并对整车目标挡位进行复位。

因此，在发生换挡失败后，安全层能够根据不同的情况判断使用上一个挡位还是进入空挡，并给予驾驶员换挡失败的提示，告知其需要去维修店进行维修。这一点有助于提高车辆的行驶安全，并帮助驾驶员及时发现并处理潜在的车辆问题。本申请通过在换挡过程中的特殊处理，防止了换挡导致的非预期加速。具体来说，安全层能够在必要的时候暂时接管挡位控制，使车辆进入空挡。这样，即使在换挡失败的情况下，也能够避免车辆发生非预期的加速，保障行车安全。

需要说明的是，本申请实施例中的新能源汽车是指采用新型能源(非传统石油和柴油能源)并具备先进技术的汽车。这些汽车采用了新型动力系统，能够有效降低汽车排放，减少对环境的影响，提高能源利用效率。本申请实施例的新能源汽车包括但不限于以下类型的汽车：电动汽车(EV)、纯电动汽车(BEV)、燃料电池电动汽车(FCEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)以及混合动力汽车(HEV)等。

下面结合附图以及具体实施例对本申请技术方案进行详细说明。

图1是本申请实施例提供的车辆换挡控制方法的流程示意图。图1的车辆换挡控制方法可以由新能源汽车的整车控制器来执行。如图1所示，该车辆换挡控制方法具体可以包括：

S101，获取车辆当前档位以及整车目标挡位，依据车辆当前档位以及整车目标挡位进行换挡使能；

S102，在换挡过程中，利用预定的换挡失败判定方法进行换挡失败判断，当判断换挡失败时，将安全层的实际挡位设置为空挡，并使安全层的目标档位与功能层的实际挡位之间不一致；

S103，当安全层的目标档位与功能层的实际挡位之间不一致且保持预设时间段之后，将安全层的实际挡位比较故障进行激活，以便将功能层的目标挡位变换为空挡；

S104，利用换挡控制器将车辆当前档位切换为空挡，并对整车目标挡位进行复位。

在新能源汽车中，EPB通常指的是电子驻车系统(Electronic Parking Brake)。EPB系统是一种电子控制的驻车系统，它通过操作按钮或开关，通过车辆的控制系统来实现车辆的驻车与解除驻车。相比于传统的手动驻车制动器，EPB系统更加方便和智能，能够提供更高的安全性和便利性。

EPB系统一般有两种工作模式：静态模式和动态模式。静态模式是用于在车辆停止后防止车辆滑动的常规驻车模式，动态模式则在车辆行驶过程中提供附加的制动力，以帮助驾驶员更好地控制车辆。

本申请以下实施例中的“P”、“D”、“R”、“N”等字母通常用来标识自动变速器的不同工作状态，即用来标识不同的档位状态。其中，“P”表示停车档，当汽车处于“P”挡时，变速器将被锁定，车辆不能移动。这是当你停车并离开汽车时应将其设定的状态。“D”表示前进档，当汽车处于“D”挡时，汽车处于正常驾驶状态，能够向前行驶。“R”表示倒车档，当汽车处于“R”挡时，汽车会向后行驶，这是在需要倒车时应将汽车设定的状态。“N”表示空挡，在这个挡位下，汽车的传动系统不会将引擎的动力传递到驱动轮，也就是说汽车的引擎和传动系统是分离的，车辆不会前进或后退。

在一些实施例中，获取车辆当前档位以及整车目标挡位，包括：获取车辆当前的实际挡位信号、车速信号、电动驻车制动器信号、自动泊车辅助使能信号以及整车目标挡位信号；对电动驻车制动器的故障等级进行判断，当故障等级低于预设故障等级时，依据实际挡位信号以及车速信号确定车辆当前挡位；对电动驻车制动器的状态进行判断，并基于整车目标挡位信号确定整车目标挡位；其中，电动驻车制动器的状态包括夹紧状态、正在释放状态和已释放状态。

具体地，首先本申请实施例的方法需要获取车辆的当前实际挡位信号、车速信号、电动驻车制动器信号(EPB信号)、自动泊车辅助使能信号以及整车目标挡位信号。这些信号可通过车辆的各种传感器和控制单元收集，并发送到车辆的整车控制器(Vehicle ControlUnit，VCU)进行处理，通过这些信号可以确定车辆当前的状态和驾驶者的目标操作，并用于后续的换挡失败判断。

进一步地，判断电动驻车制动器的故障等级。如果该故障等级低于预设的故障等级(比如故障等级2)时，那么执行后续操作。否则，如果该故障等级等于或大于预设的故障等级(比如故障等级2)时，那么向驾驶员发出故障警告，并终止本申请技术方案的后续执行操作。

接下来，根据收集到的实际挡位信号以及车速信号来确定车辆当前的挡位。同时，也需要判断电动驻车制动器的状态，EPB的状态包括夹紧(Parked)状态、正在释放(Releasing)状态以及已释放(Released)状态。并且还会根据收集到的整车目标挡位信号来确定整车的目标挡位。

最后，根据目标挡位进行换挡使能，并查看整车控制器VCU控制下的电动驻车制动器状态。这时，根据换挡使能的成功或失效，以及电动驻车制动器的状态，可以对车辆进行相应的控制。

根据本申请实施例提供的技术方案，可以根据车辆当前的状态以及目标挡位信号进行换挡控制，使车辆更安全，同时在电动驻车制动器出现故障时能及时做出反应，避免了可能引发的危险情况。

在一些实施例中，在换挡过程中，利用预定的换挡失败判定方法进行换挡失败判断，包括：响应于开始换挡操作，将换挡标志位激活，并对换挡过程中的换挡使能、电动驻车制动器的状态以及车速进行监控；当判断换挡使能失效和/或电动驻车制动器的状态为正在释放状态或已释放状态时，判断换挡失败，并在判断车速高于预设的车速阈值时，将空挡标志位激活。

具体地，本申请实施例提供的换挡策略涉及在特定条件下，如何保证车辆行驶的安全性。在车辆的换挡过程中，系统需要判断安全层的实际挡位和目标挡位，通过一个仲裁过程来决定是否可以进行挡位变换。例如：当车辆实际挡位为P挡(停车挡位)并且电子驻车系统(EPB)是夹紧状态时，如果接收到换到D挡或R挡的使能信号，EPB会有一个释放过程。下面结合具体实施例对换挡过程的控制以及换挡失败处理的过程及原理进行详细说明，具体可以包括以下内容：

系统首先判断当前的安全层实际挡位和目标挡位，并根据这些信息通过换挡控制器进行挡位的变换。这个过程可能涉及到EPB的状态变化。例如，假设车辆的实际挡位为P挡，此时EPB处于夹紧状态，当系统接收到换至D档或R挡的使能信号时，EPB需要开始一个释放过程。同样，如果车辆是从D档切换至R挡，或者从R挡切换至D挡，过程中可能出现换挡使能失效、EPB处于释放状态中等导致换挡失败的情况。也就是说，在EPB释放过程中，或者车辆在D档与R挡之间切换时，可能会发生换挡失败的情况，这通常是因为换挡使能失效或EPB仍在释放状态，因此，为保证行车安全，需要进行特殊处理。

为了应对上述换挡失败的情况，本申请设定了如下处理策略：在换挡开始后，如果初始挡位为P挡，系统会将换挡标志位激活，并将功能层和安全层的目标挡位设置为D档或R挡。在这个过程中，如果判断换挡使能失效和/或EPB处于Releasing状态或Released状态(即电动驻车制动器的状态处于正在释放状态或已释放状态)时，那么系统将判断换挡失败。若此时车速高于设定的车速阈值，那么系统会激活换挡失败进N挡的标志，安全层的实际档位也会被设置为N挡。

在这种情况下，如果功能层的实际挡位与安全层的目标挡位维持不一致超过一定的时间，那么安全层的实际挡位比较故障就会被激活。这种状态需要经过去抖动(debounce)确认。确认后，将仲裁后的功能层的目标挡位变换为N挡，然后车辆进行切换至N挡的操作，最后将整车目标挡位复位。

但是，在实际应用中，如果换挡使能和EPB的释放都成功，那么目标挡位就会变成D档或R挡。在这种情况下，通过换挡控制器控制挡位的变换，从而实现车辆的换挡操作。本申请上述实施例确保在换挡过程中，如果发生任何异常情况(如换挡使能失效或EPB状态不正确等)，系统能够及时做出响应，避免可能导致的安全风险，从而提高了行车的安全性。

在一些实施例中，该方法还包括：在换挡过程中，依据采集到的车辆的车速信号、前轴扭矩值、后轴扭矩值以及驱动配置信息，分别对前轴扭矩和后轴扭矩进行梯度滤波处理，得到滤波后的前轴扭矩和滤波后的后轴扭矩；利用预设的标定量对滤波后的前轴扭矩和滤波后的后轴扭矩进行增益计算，得到前电机需求扭矩和后电机需求扭矩，将前电机需求扭矩的绝对值与后电机需求扭矩的绝对值相加，得到电机总扭矩需求值。

具体地，本申请实施例还提供了一个在换挡过程中对扭矩进行监控和处理的方法，从而保证汽车换挡过程中的稳定性和行驶安全性。下面结合具体实施例对换挡过程中的扭矩监控方法的实现过程及原理进行详细说明，具体可以包括以下内容：

在换挡过程中，系统会收集车辆的车速信号、前轴扭矩值、后轴扭矩值以及驱动配置信息(如四驱或两驱配置信息)，这些信息将用于后续的扭矩处理。

首先，系统使用上述这些信息分别对前轴扭矩和后轴扭矩进行梯度滤波处理，得到滤波后的前轴扭矩和滤波后的后轴扭矩，通过该方法的处理可以减少信号噪声，提高信号质量。

接下来，系统利用预设的标定量对滤波后的前轴扭矩和滤波后的后轴扭矩进行增益计算。在实际应用中，增益计算可以根据需要对扭矩信号进行放大或缩小，增益计算后得到的是前电机需求扭矩和后电机需求扭矩。

最后，系统将前电机需求扭矩的绝对值与后电机需求扭矩的绝对值相加，得到电机总扭矩需求值，这个电机总扭矩需求值将用于后续的控制决策。

也就是说，在换挡过程中，车辆会根据所需切换的挡位及车速大小，动态计算前后电机的总扭矩需求值。扭矩的大小不仅取决于车辆的实际挡位，还会根据车速信号、轴扭矩值、驱动配置等信息进行不同的梯度滤波处理。然后，将得到的轴滤波后扭矩乘以一个预设的标定量，并进行增益计算，得到前后电机的需求扭矩。将前后电机需求扭矩的绝对值相加，就得到了电机的总扭矩需求值。

本申请实施例有效地实现了在换挡过程中对前后电机总扭矩需求值以及车速大小的监控，保证了在车辆切换不同挡位时的平稳性和行驶安全性。根据实际挡位的不同，系统可以选择对轴扭矩进行不同梯度的滤波处理，灵活适应不同的行驶和驾驶条件。

在一些实施例中，在得到电机总扭矩需求值之后，该方法还包括：监控车辆增加或限制的扭矩是否在预设时间段内大于或小于电机总扭矩需求值；当车辆切换到前进挡或倒车挡时，将车辆的电机扭矩在预设时间段内增大到电机总扭矩需求值；当车辆切换到空挡或停车挡时，将车辆的电机扭矩减小到电机总扭矩需求值，并在预设时间段内将车辆的电机扭矩减小到零扭矩值。

具体地，本申请实施例换挡过程中的扭矩监控方法，还实现了对电机扭矩的调节，即在换挡操作发生时，车辆会监控增加或限制的扭矩是否在规定时间内大于或小于预设的电机端总扭矩需求阈值(即电机总扭矩需求值)，这个阈值用于保证换挡过程中扭矩的稳定性。下面结合具体实施例对换挡过程中的电机扭矩调节的实现过程及原理进行详细说明，具体可以包括以下内容：

换挡过程中，系统会持续监控车辆增加或限制的扭矩是否在预设的时间段内大于或小于电机总扭矩需求值，这个过程能确保在换挡过程中扭矩的变化不会突然或者超过系统设定的阈值。

在一个示例中，当车辆切换到前进挡或倒车挡时，即切换到D挡或R挡时，系统将控制电机扭矩在预设的时间段内增大到电机总扭矩需求值。这一过程可以确保在车辆启动或者开始倒车的过程中有足够的扭矩提供。因此，在实际应用中，在车辆从P挡切换到D挡或R挡时，监测到的电机扭矩需在短时间内增大到预设的阈值(即电机总扭矩需求值)，从而保证车辆能顺利开始行驶或倒车。

在另一个示例中，当车辆切换到空挡或者停车挡，即切换到N挡或P挡时，系统将控制电机扭矩减小到电机总扭矩需求值，同时在预设的时间段内进一步将车辆的电机扭矩减小到零扭矩值。因此，在实际应用中，在车辆从D挡或R挡切换到N挡或P挡时，监测到的电机扭矩需要小于阈值(即电机总扭矩需求值)，并且需求扭矩在规定时间内由当前扭矩值变化到零。从而使车辆停车或者进入空挡的过程中，电机扭矩能够逐渐减小到零，保证车辆能够顺利停车，提升车辆停车时的稳定性和安全性。

通过上述实施例提供的技术方案，该实施例有效地处理了在换挡过程中对电机扭矩的控制问题，无论是在切换到前进挡、倒车挡，还是切换到空挡、停车挡，都能保证电机扭矩的平稳转变，提高了车辆的行驶安全性和驾驶舒适性。

在一些实施例中，该方法还包括：当车辆切换到空挡或停车挡时，利用预定的电机总扭矩清零故障触发条件，对车辆的电机总扭矩清零故障进行判断，以确定电机总扭矩值能否在预设时间段内清零，当电机总扭矩值无法在预设时间段内清零时，向车辆的仪表盘和/或座舱端发送故障提示。

具体地，本申请实施例还提供了一个故障检测的方法，主要目的是对车辆在切换到空挡或停车挡时电机总扭矩能否在预设时间段内清零进行判断，在实际应用中，可以通过使用预定的电机总扭矩清零故障触发条件来进行判断。下面结合具体实施例对电机总扭矩清零故障判断的实现过程及原理进行详细说明，具体可以包括以下内容：

当车辆切换到空挡或停车挡(即N挡或P挡)时，系统会根据设定的扭矩阈值、车速、实际挡位、扭矩梯度变化、驾驶状态等条件进行判断，确定电机总扭矩是否能在规定的时间内清零。如果电机总扭矩无法在规定时间内清零，那么将会触发电机总扭矩清零故障，例如：在切换从P挡至D或R挡的过程中，如果电动驻车制动器已释放(EPB Released)导致换挡失败并进入N挡，而此时如果驾驶员深踩加速踏板，可能会带来较大的电机扭矩需求。这种情况可能会导致N挡下的扭矩在规定时间内无法清零，进而触发电机总扭矩清零故障。因此，系统必须检测这种情况并作出适当的反应。

进一步地，如果判断电机总扭矩不能在预设的时间段内清零，系统就会向车辆的仪表盘和/或座舱端发送故障提示，从而帮助驾驶员了解车辆当前的状态并采取适当的行动。此外，由于不同车型的扭矩梯度可能有所不同，因此在判断规定时间内扭矩是否能清零的过程中，需要根据不同的项目进行适应性优化。这样可以更好地适应各种车型和驾驶条件，提高系统的灵活性和可靠性。

在一些实施例中，利用预定的电机总扭矩清零故障触发条件，对车辆的电机总扭矩清零故障进行判断，包括：当判断零扭矩请求标志位激活，电机总扭矩需求值大于电机总扭矩阈值、车速小于车速阈值，预设时间段内车辆档位为空挡或停车挡，且满足扭矩梯度增加条件时，判断车辆触发电机总扭矩清零故障；其中，扭矩梯度增加条件包括上一时刻的车辆档位为空挡时，当前时刻的电机总扭矩值大于上一时刻的电机总扭矩值；或者，上一时刻的车辆档位为停车档时，当前时刻的电机总扭矩值小于上一时刻的电机总扭矩值。

具体地，本申请实施例进一步细化了电机总扭矩清零故障的判断机制，并设计了一系列预定的电机总扭矩清零故障触发条件。下面结合具体实施例对电机总扭矩清零故障触发条件的内容进行详细说明，具体可以包括以下内容：

当零扭矩请求标志位被激活时，系统开始对电机总扭矩清零故障进行判断。在此基础上，本申请实施例设置了一系列判断条件，包括电机总扭矩需求值大于电机总扭矩阈值，车速小于设定的车速阈值，以及在预设时间段内车辆档位持续为N挡或P挡，此外，系统还会检查是否满足扭矩梯度增加的条件。

进一步地，对于扭矩梯度增加的条件，本申请设定了两种子条件，分别对应车辆处于空挡和停车挡的情况。具体来说，当上一时刻车辆处于N挡时，如果当前时刻的电机总扭矩值大于上一时刻的电机总扭矩值，则满足扭矩梯度增加条件。另外，如果上一时刻车辆处于P挡，而当前时刻的电机总扭矩值小于上一时刻的电机总扭矩值，也满足扭矩梯度增加条件。

只有当上述判断条件全部满足时，才会判断车辆触发电机总扭矩清零故障，即判断电机总扭矩不能在预设的时间段内清零。之后，该故障判断结果需要经过debounce确认(即去抖动处理)，以防止误报。一旦确认故障存在，系统就会点亮车辆的仪表提示灯，提醒驾驶员需要将车辆送去维修店进行检修。通过这种方式，系统可以在电机总扭矩无法清零的情况下，即时向驾驶员发出警告，保障驾驶安全。

需要说明的是，在软件中，去抖动处理的方法通常是通过设置一个时间阈值(也被称为去抖动时间或延迟)，在这个时间阈值内的连续触发只会被视为一次有效触发。比如，如果设置去抖动时间为20毫秒，那么在20毫秒内的所有触发都只会被视为一次有效触发，而不论开关在这20毫秒内实际被触发了多少次。

在本申请实施例中，“debounce”被用来描述电机总扭矩清零故障的确认过程。例如，在故障信号触发后，系统会设置一个延迟，只有在这个延迟后故障信号仍然存在，才会确认为真正的故障，进而触发警告灯亮起并让驾驶员采取相应措施。这样的设计可以有效避免因瞬间的或偶然的信号抖动而误判为故障的问题。

根据本申请实施例提供的技术方案，本申请实施例在发生换挡失败后，安全层能够根据不同的情况判断使用上一个挡位还是进入空挡，并给予驾驶员换挡失败的提示，告知其需要去维修店进行维修。从而有助于提高车辆的行驶安全，并帮助驾驶员及时发现并处理潜在的车辆问题。本申请通过在换挡过程中的特殊处理，防止了换挡导致的非预期加速。具体来说，安全层能够在必要的时候暂时接管挡位控制，使车辆进入空挡。这样，即使在换挡失败的情况下，也能够避免车辆发生非预期的加速，保障行车安全。在车辆切换到空挡或停车挡时，能够有效防止由于切换空挡扭矩未在规定时间内清零而导致的功能安全、动力中断问题。通过本申请提供的方法，能够实时监控并控制电机的总扭矩，确保在必要的时候能够在预设时间段内将电机总扭矩清零，避免由此引发的安全问题。因此，本申请能够有效提高电动汽车的换挡控制能力，避免由于挡位切换失败而导致的行车安全问题，提高驾驶员的驾驶体验和行车安全性。

下述为本申请装置实施例，可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节，请参照本申请方法实施例。

图2是本申请实施例提供的车辆换挡控制装置的结构示意图。如图2所示，该车辆换挡控制装置包括：

获取模块201，被配置为获取车辆当前档位以及整车目标挡位，依据车辆当前档位以及整车目标挡位进行换挡使能；

判断模块202，被配置为在换挡过程中，利用预定的换挡失败判定方法进行换挡失败判断，当判断换挡失败时，将安全层的实际挡位设置为空挡，并使安全层的目标档位与功能层的实际挡位之间不一致；

激活模块203，被配置为当安全层的目标档位与功能层的实际挡位之间不一致且保持预设时间段之后，将安全层的实际挡位比较故障进行激活，以便将功能层的目标挡位变换为空挡；

切换模块204，被配置为利用换挡控制器将车辆当前档位切换为空挡，并对整车目标挡位进行复位。

在一些实施例中，图2的获取模块201获取车辆当前的实际挡位信号、车速信号、电动驻车制动器信号、自动泊车辅助使能信号以及整车目标挡位信号；对电动驻车制动器的故障等级进行判断，当故障等级低于预设故障等级时，依据实际挡位信号以及车速信号确定车辆当前挡位；对电动驻车制动器的状态进行判断，并基于整车目标挡位信号确定整车目标挡位；其中，电动驻车制动器的状态包括夹紧状态、正在释放状态和已释放状态。

在一些实施例中，图2的判断模块202响应于开始换挡操作，将换挡标志位激活，并对换挡过程中的换挡使能、电动驻车制动器的状态以及车速进行监控；当判断换挡使能失效和/或电动驻车制动器的状态为正在释放状态或已释放状态时，判断换挡失败，并在判断车速高于预设的车速阈值时，将空挡标志位激活。

在一些实施例中，图2的扭矩调节模块205在换挡过程中，依据采集到的车辆的车速信号、前轴扭矩值、后轴扭矩值以及驱动配置信息，分别对前轴扭矩和后轴扭矩进行梯度滤波处理，得到滤波后的前轴扭矩和滤波后的后轴扭矩；利用预设的标定量对滤波后的前轴扭矩和滤波后的后轴扭矩进行增益计算，得到前电机需求扭矩和后电机需求扭矩，将前电机需求扭矩的绝对值与后电机需求扭矩的绝对值相加，得到电机总扭矩需求值。

在一些实施例中，图2的扭矩调节模块205在得到电机总扭矩需求值之后，监控车辆增加或限制的扭矩是否在预设时间段内大于或小于电机总扭矩需求值；当车辆切换到前进挡或倒车挡时，将车辆的电机扭矩在预设时间段内增大到电机总扭矩需求值；当车辆切换到空挡或停车挡时，将车辆的电机扭矩减小到电机总扭矩需求值，并在预设时间段内将车辆的电机扭矩减小到零扭矩值。

在一些实施例中，图2的故障判断模块206当车辆切换到空挡或停车挡时，利用预定的电机总扭矩清零故障触发条件，对车辆的电机总扭矩清零故障进行判断，以确定电机总扭矩值能否在预设时间段内清零，当电机总扭矩值无法在预设时间段内清零时，向车辆的仪表盘和/或座舱端发送故障提示。

在一些实施例中，图2的故障判断模块206当判断零扭矩请求标志位激活，电机总扭矩需求值大于电机总扭矩阈值、车速小于车速阈值，预设时间段内车辆档位为空挡或停车挡，且满足扭矩梯度增加条件时，判断车辆触发电机总扭矩清零故障；其中，扭矩梯度增加条件包括上一时刻的车辆档位为空挡时，当前时刻的电机总扭矩值大于上一时刻的电机总扭矩值；或者，上一时刻的车辆档位为停车档时，当前时刻的电机总扭矩值小于上一时刻的电机总扭矩值。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

本申请实施例的第四方面，提供了一种新能源汽车，包括整车控制器和换挡控制器；整车控制器用于实现上述车辆换挡控制方法的步骤，以便控制换挡控制器将车辆当前档位切换为空挡，并对整车目标挡位进行复位。

图3是本申请实施例提供的电子设备3的结构示意图。如图3所示，该实施例的电子设备3包括：处理器301、存储器302以及存储在该存储器302中并且可以在处理器301上运行的计算机程序303。处理器301执行计算机程序303时实现上述各个方法实施例中的步骤。或者，处理器301执行计算机程序303时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。

示例性地，计算机程序303可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或多个模块/单元被存储在存储器302中，并由处理器301执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序303在电子设备3中的执行过程。

电子设备3可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等电子设备。电子设备3可以包括但不仅限于处理器301和存储器302。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是电子设备3的示例，并不构成对电子设备3的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如，电子设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

处理器301可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，也可以是其它通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器302可以是电子设备3的内部存储单元，例如，电子设备3的硬盘或内存。存储器302也可以是电子设备3的外部存储设备，例如，电子设备3上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器302还可以既包括电子设备3的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器302用于存储计算机程序以及电子设备所需的其它程序和数据。存储器302还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块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，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/计算机设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/计算机设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，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讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

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，作为单元显示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网络单元上。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。

另外，在本申请各个实施例中的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。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的模块/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存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可以实现上述各个方法实施例的步骤。计算机程序可以包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如，在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆换挡控制方法，其特征在于，包括：

获取车辆当前档位以及整车目标挡位，依据所述车辆当前档位以及所述整车目标挡位进行换挡使能；

在换挡过程中，利用预定的换挡失败判定方法进行换挡失败判断，当判断换挡失败时，将安全层的实际挡位设置为空挡，并使所述安全层的目标档位与功能层的实际挡位之间不一致；

当所述安全层的目标档位与所述功能层的实际挡位之间不一致且保持预设时间段之后，将所述安全层的实际挡位比较故障进行激活，以便将所述功能层的目标挡位变换为空挡；

利用换挡控制器将所述车辆当前档位切换为空挡，并对所述整车目标挡位进行复位。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取车辆当前档位以及整车目标挡位，包括：

获取车辆当前的实际挡位信号、车速信号、电动驻车制动器信号、自动泊车辅助使能信号以及整车目标挡位信号；

对电动驻车制动器的故障等级进行判断，当所述故障等级低于预设故障等级时，依据所述实际挡位信号以及所述车速信号确定所述车辆当前挡位；

对所述电动驻车制动器的状态进行判断，并基于所述整车目标挡位信号确定所述整车目标挡位；

其中，所述电动驻车制动器的状态包括夹紧状态、正在释放状态和已释放状态。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在换挡过程中，利用预定的换挡失败判定方法进行换挡失败判断，包括：

响应于开始换挡操作，将换挡标志位激活，并对所述换挡过程中的换挡使能、电动驻车制动器的状态以及车速进行监控；当判断换挡使能失效和/或所述电动驻车制动器的状态为正在释放状态或已释放状态时，判断换挡失败，并在判断所述车速高于预设的车速阈值时，将空挡标志位激活。

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：

在换挡过程中，依据采集到的车辆的车速信号、前轴扭矩值、后轴扭矩值以及驱动配置信息，分别对前轴扭矩和后轴扭矩进行梯度滤波处理，得到滤波后的前轴扭矩和滤波后的后轴扭矩；

利用预设的标定量对所述滤波后的前轴扭矩和所述滤波后的后轴扭矩进行增益计算，得到前电机需求扭矩和后电机需求扭矩，将所述前电机需求扭矩的绝对值与所述后电机需求扭矩的绝对值相加，得到电机总扭矩需求值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述得到电机总扭矩需求值之后，所述方法还包括：

监控所述车辆增加或限制的扭矩是否在预设时间段内大于或小于所述电机总扭矩需求值；

当所述车辆切换到前进挡或倒车挡时，将所述车辆的电机扭矩在所述预设时间段内增大到所述电机总扭矩需求值；

当所述车辆切换到空挡或停车挡时，将所述车辆的电机扭矩减小到所述电机总扭矩需求值，并在所述预设时间段内将所述车辆的电机扭矩减小到零扭矩值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述车辆切换到空挡或停车挡时，利用预定的电机总扭矩清零故障触发条件，对所述车辆的电机总扭矩清零故障进行判断，以确定电机总扭矩值能否在预设时间段内清零，当所述电机总扭矩值无法在预设时间段内清零时，向所述车辆的仪表盘和/或座舱端发送故障提示。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用预定的电机总扭矩清零故障触发条件，对所述车辆的电机总扭矩清零故障进行判断，包括：

当判断零扭矩请求标志位激活，电机总扭矩需求值大于电机总扭矩阈值、车速小于车速阈值，预设时间段内车辆档位为空挡或停车挡，且满足扭矩梯度增加条件时，判断所述车辆触发电机总扭矩清零故障；

其中，所述扭矩梯度增加条件包括上一时刻的车辆档位为空挡时，当前时刻的电机总扭矩值大于上一时刻的电机总扭矩值；或者，上一时刻的车辆档位为停车档时，当前时刻的电机总扭矩值小于上一时刻的电机总扭矩值。

8.一种车辆换挡控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，被配置为获取车辆当前档位以及整车目标挡位，依据所述车辆当前档位以及所述整车目标挡位进行换挡使能；

判断模块，被配置为在换挡过程中，利用预定的换挡失败判定方法进行换挡失败判断，当判断换挡失败时，将安全层的实际挡位设置为空挡，并使所述安全层的目标档位与功能层的实际挡位之间不一致；

激活模块，被配置为当所述安全层的目标档位与所述功能层的实际挡位之间不一致且保持预设时间段之后，将所述安全层的实际挡位比较故障进行激活，以便将所述功能层的目标挡位变换为空挡；

切换模块，被配置为利用换挡控制器将所述车辆当前档位切换为空挡，并对所述整车目标挡位进行复位。

9.一种电子设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并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如权利要求1至7中任一项所述的方法。

10.一种新能源汽车，其特征在于，包括整车控制器和换挡控制器；

所述整车控制器用于实现权利要求1至7中任一项所述的方法，以便控制所述换挡控制器将所述车辆当前档位切换为空挡，并对所述整车目标挡位进行复位。