WO2025140643A1 - 车辆模式切换方法、装置、系统、车辆、计算机程序及可读介质 - Google Patents

车辆模式切换方法、装置、系统、车辆、计算机程序及可读介质 Download PDF

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郑云龙
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陈淑江
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Definitions

  • the present application relates to the field of vehicle control technology, and in particular to a vehicle mode switching method, device, system, vehicle, computer program, and computer-readable medium.
  • hybrid vehicles are usually equipped with multiple driving modes including direct drive mode and power split mode. During the driving process of the vehicle, according to the changes in road conditions and driving needs, the driving modes will switch between each other under certain conditions.
  • an embodiment of the present application provides a vehicle mode switching method, wherein the vehicle comprises an engine, a clutch, a first motor and a gearbox; the gearbox comprises a power splitting mechanism, a first synchronizer and a gearbox input shaft, the engine is connected to a first input end of the power splitting mechanism through the clutch, the first motor is connected to a second input end of the power splitting mechanism, the output end of the power splitting mechanism is connected to the gearbox input shaft, and the first synchronizer is arranged between the first input end and the output end; the method comprises:
  • the clutch When the vehicle satisfies a mode switching condition for switching from a power split mode to a direct drive mode, the clutch is kept in a closed state, and torque adjustment is performed on the engine and the first motor so that the first synchronizer satisfies a torque condition;
  • the first synchronizer When the first synchronizer satisfies the speed condition, the first synchronizer is controlled to switch from the power split gear to the engagement gear, so that the vehicle switches from the power split mode to the direct drive mode.
  • the method further includes:
  • the step of determining whether the driver has a strong power demand includes:
  • the step of adjusting the torque of the engine and the first motor includes:
  • the current engine torque of the engine and the current motor torque of the first motor are controlled to follow a preset first target torque.
  • the vehicle further includes a second motor
  • the method further includes:
  • the second motor is controlled to gradually increase from the current driving torque to the target driving torque based on the torque adjustment gradient.
  • the method further includes:
  • the first duration is greater than a first duration threshold and the second duration is greater than a second duration threshold, it is determined that the first synchronizer meets the torque condition.
  • the power splitting mechanism includes a ring gear, a sun gear, a plurality of planetary gears meshed between the ring gear and the sun gear, and a planet carrier rotatably connected to the plurality of planetary gears;
  • the planet carrier is connected to the engine as the first input end
  • the sun gear is connected to the first motor as the second input end
  • the ring gear is connected to the gearbox input shaft as the output end
  • the first synchronizer is arranged between the planet carrier and the ring gear
  • the step of adjusting the speed of the first motor comprises:
  • the current motor speed of the first motor is controlled to follow the target motor speed.
  • the method further includes:
  • a speed regulating module configured to regulate the speed of the first motor when the first synchronizer satisfies the torque condition, so that the first synchronizer satisfies the speed condition;
  • the vehicle mode switching device further includes:
  • the condition determination submodule is used to determine that the vehicle meets the mode switching condition for switching from the power split mode to the direct drive mode when it is determined that the driver has the strong power demand and the current remaining power is greater than the power threshold.
  • the torque regulation submodule is used to control the current engine torque of the engine and the current motor torque of the first motor to follow a preset first target torque based on a preset torque regulation gradient.
  • a compensation torque determination module configured to determine a compensation torque of the second motor based on the current engine torque and the current motor torque
  • the vehicle mode switching device further includes:
  • a first timing module configured to trigger timing of a first duration of time during which the first torque difference is less than the first torque threshold when a first torque difference between the current engine torque and the first target torque is less than a first torque threshold;
  • a second timing module configured to trigger timing of a second duration of time during which the second torque difference is less than the second torque threshold when a second torque difference between the current motor torque and the first target torque is less than a second torque threshold;
  • the first condition determination module is used to determine that the second synchronizer satisfies the first gear switching condition when the first duration is greater than a first duration threshold and the second duration is greater than a second duration threshold.
  • the power split mechanism includes a ring gear, a sun gear, a plurality of planetary gears meshed between the ring gear and the sun gear, and a planet carrier rotatably connected to the plurality of planetary gears;
  • the planet carrier is connected to the engine as the first input end, the sun gear is connected to the first motor as the second input end, the ring gear is connected to the gearbox input shaft as the output end, and the first synchronizer is arranged between the planet carrier and the ring gear;
  • the speed regulating module includes:
  • a current ring gear speed determining module configured to determine a current ring gear speed of the ring gear based on the current motor speed and the second speed ratio
  • the second condition determination module is used to determine that the first synchronizer satisfies the speed condition when a speed difference between the current ring gear speed and the current planet carrier speed is less than a speed difference threshold.
  • the gear switching submodule is used to control the current motor torque of the first motor to follow the second target torque to assist the first synchronizer in switching from the power split gear to the engagement gear.
  • an embodiment of the present application provides a vehicle mode switching system, wherein the vehicle comprises an engine, a clutch, a first motor and a gearbox; the gearbox comprises a power splitting mechanism, a first synchronizer and a gearbox input shaft, the engine is connected to a first input end of the power splitting mechanism through the clutch, the first motor is connected to a second input end of the power splitting mechanism, the output end of the power splitting mechanism is connected to the gearbox input shaft, and the first synchronizer is arranged between the first input end and the output end; the system comprises a vehicle controller, a gearbox controller, a motor controller and an engine controller; wherein,
  • the vehicle controller is used to send a clutch state maintenance request to the transmission controller, send an engine torque adjustment request to the engine controller, and send a motor torque adjustment request to the motor controller when the vehicle meets a mode switching condition for switching from a power split mode to a direct drive mode;
  • the transmission controller is used for keeping the clutch in a closed state in response to the clutch state keeping request;
  • the vehicle controller is further configured to send a speed adjustment request to the motor controller when the first synchronizer satisfies the torque condition;
  • the motor controller is further configured to, in response to the speed adjustment request, adjust the speed of the first motor so that the first synchronizer meets the speed condition;
  • the vehicle controller is further configured to send a gear shift request to the gearbox controller when the first synchronizer meets the speed condition;
  • the transmission controller is further configured to control the first synchronizer to switch from a power split gear to an engagement gear in response to the gear switching request, so that the vehicle switches from the power split mode to the direct drive mode.
  • an embodiment of the present application provides a vehicle, including the vehicle mode switching system proposed in the third aspect of the present application.
  • an embodiment of the present application provides a computer program, comprising a computer-readable code, which, when executed on a computing and processing device, causes the computing and processing device to execute a vehicle mode switching method according to any one of the first aspects.
  • an embodiment of the present application provides a computer-readable medium in which the computer program described in the fifth aspect is stored.
  • a vehicle mode switching method provided in an embodiment of the present application can keep the clutch in a closed state and perform torque adjustment on the engine and the first motor when the vehicle meets the mode switching conditions for switching from the power split mode to the direct drive mode, so that when the first synchronizer meets the torque conditions, the speed of the first motor can be adjusted, and then when the first synchronizer meets the speed conditions, the first synchronizer can be controlled to switch from the power split gear to the engagement gear, so that the vehicle switches from the power split mode to the direct drive mode.
  • the embodiment of the present application first adjusts the torque of the engine and the first motor, and then adjusts the speed of the first motor, so that during the vehicle mode switching process, the shifting operation of the first synchronizer can be successfully completed without opening or closing the clutch. In this way, the vehicle can switch from the power split mode to the direct drive mode more quickly and smoothly, and while effectively shortening the mode switching time, the engine can quickly output torque, thereby improving the power response performance of the vehicle during the mode switching process.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of the structure of a hybrid vehicle in an embodiment of the present application.
  • FIG. 2 is a flowchart of the steps of a vehicle mode switching method in an embodiment of the present application.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of functional modules of a vehicle mode switching device in an embodiment of the present application.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of the structure of a vehicle mode switching system in an embodiment of the present application.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of the structure of a vehicle in an embodiment of the present application.
  • FIG6 is a block diagram schematically showing a computing and processing device for executing a method according to the present application in an embodiment of the present application.
  • FIG. 7 schematically shows a storage unit for holding or carrying program codes for implementing the method according to the present application in an embodiment of the present application.
  • FIG. 1 a schematic diagram of the structure of a hybrid vehicle in an embodiment of the present application is shown, wherein the hybrid vehicle is provided with an engine 101, a clutch 102, a first motor 103 and a gearbox on the front axle of the vehicle; the gearbox includes a power splitting mechanism 104, a gearbox input shaft 107, a gearbox output shaft 108, a first synchronizer 105 and a second synchronizer 106; the engine 101 is connected to a first input end of the power splitting mechanism 104 through the clutch 102, the first motor 103 is connected to a second input end of the power splitting mechanism 104, and the output end of the power splitting mechanism 104 is connected to the gearbox input shaft 107.
  • the hybrid vehicle is provided with an engine 101, a clutch 102, a first motor 103 and a gearbox on the front axle of the vehicle;
  • the gearbox includes a power splitting mechanism 104, a gearbox input shaft 107, a gearbox output shaft 108, a first synchronizer 105
  • the first synchronizer 105 is arranged between the first input end and the output end, and is used to connect or disconnect the first input end and the output end. Specifically, when the first synchronizer 105 is in the engagement gear, the first synchronizer 105 is used to connect the first input end and the output end; when the first synchronizer 105 is in the power shunt gear, the first synchronizer 105 is used to disconnect the first input end and the output end.
  • the first synchronizer 105 is used to control the vehicle to switch between the power shunt mode and other modes, that is, when the first synchronizer 105 is in the power shunt gear, the vehicle can be in the power shunt mode; when the first synchronizer 105 is in the engagement gear, the vehicle can be in other modes other than the power shunt mode, for example, direct drive mode, series mode or pure electric four-wheel drive mode.
  • the second synchronizer 106 is disposed between the gearbox input shaft 107 and the gearbox output shaft 108, and is used to connect or disconnect the gearbox input shaft 107 and the gearbox output shaft 108. Specifically, when the second synchronizer 106 is in gear, the second synchronizer 106 is used to connect the gearbox input shaft 107 and the gearbox output shaft 108; when the second synchronizer 106 is in neutral, the second synchronizer 106 is used to disconnect the gearbox input shaft 107 and the gearbox output shaft 108.
  • the gearbox output shaft 108 is also connected to the front axle wheels through the front axle differential 109, and is used to transmit power to the front axle wheels through the front axle differential 109 to drive the front axle of the vehicle;
  • the hybrid vehicle is also provided with a second motor (not shown in the figure) on the rear axle of the vehicle, and the second motor is used to transmit power to the rear axle wheels through the rear axle differential (not shown in the figure) to drive the rear axle of the vehicle.
  • the hybrid vehicle adopting the above architecture is equipped with a power split mechanism 104, and the power split mechanism 104 is connected to the engine 101, the first motor 103 and the gearbox input shaft 107 at the same time, so that the vehicle can have multiple driving modes including direct drive mode and power split mode. Then, by changing the gear state of the first synchronizer 105, the vehicle can switch between different driving modes. Specifically:
  • the first synchronizer 105 is in the power split gear.
  • the first synchronizer is in the disengaged state, used to disconnect the first input end and the output end
  • the second synchronizer 106 is in the gear state
  • the engine 101 is in the driving state
  • the clutch 102 is in the closed state
  • the first motor 103 is in the power generation state
  • the second motor is in the driving state.
  • the driving force output by the engine 101 is transmitted to the power split mechanism 104 through the clutch 102 and the first input end, and the power split mechanism 104 transmits part of the driving force to the first motor 103 through the second input end to drive the first motor 103 to generate electricity (at this time, the first motor 103 outputs negative torque), and the generated electric energy is provided to charge the power battery; the power split mechanism 104 also transmits another part of the driving force to the gearbox input shaft 107 through the output end, and the gearbox input shaft 107 transmits this part of the driving force to the front axle of the vehicle through the second synchronizer 106, the gearbox output shaft 108 and the front axle differential 109 in sequence to drive the vehicle to travel.
  • the distribution ratio of driving force can be set according to actual needs. That is, in the power split mode, part of the output power of the engine 101 is used to drive the first motor 103 to charge the power battery, and the other part of the output power is used to directly drive the vehicle.
  • the first synchronizer 105 is in the engaged gear
  • the second synchronizer 106 is in the gear state
  • the engine 101 is in the driving state
  • the clutch 102 is in the closed state
  • the first motor 103 is usually in the driving state
  • the second motor is in the driving state.
  • the driving force output by the engine 101 will be transmitted to the gearbox input shaft 107 through the first input end, the first synchronizer 105 and the output end of the power splitting mechanism in sequence, and the driving force output by the first motor 103 will be transmitted to the gearbox input shaft 107 through the second input end and the output end of the power splitting mechanism, and the gearbox input shaft 107 will sequentially transmit this part of the driving force to the front axle of the vehicle through the second synchronizer 106, the gearbox output shaft 108 and the front axle differential 109 to drive the vehicle to travel. Since in the direct drive mode, the engine 101 and the first motor 103 can jointly drive the front axle of the vehicle, the driving force of the whole vehicle in the direct drive mode is usually greater than the driving force of the whole vehicle in the power splitting mode.
  • the first synchronizer 105 needs to be switched from the power split gear to the engagement gear.
  • the vehicle when the vehicle switches from the power split mode to the direct drive mode, the vehicle usually needs to open the clutch 102 first, and then perform torque reduction and speed regulation operations on the engine 101. After the torque reduction and speed regulation operations are completed, the first synchronizer 105 is switched from the power split gear to the engagement gear, and the clutch 102 is reclosed to complete the mode switching.
  • this method requires additional control of the clutch 102 to open or close during the mode switching process. On the one hand, it will also lead to a longer switching link and a longer mode switching time.
  • the engine 101 needs to wait for the clutch 102 to be reclosed before it can output torque, resulting in an untimely power response of the engine 101, which in turn affects the vehicle's overall vehicle power response performance during the mode switching process.
  • the HCU after the HCU determines that the first synchronizer 105 meets the torque condition, it will trigger the speed adjustment for the first motor 103, and send a speed adjustment request including the target motor speed to the motor controller, so that the motor controller responds to the speed adjustment request and adjusts the current motor speed of the first motor 103 so that the first synchronizer 105 meets the speed condition.
  • the first synchronizer 105 can complete the gear shifting operation while satisfying both the torque condition and the speed condition, thereby effectively ensuring the gear shifting safety of the first synchronizer 105.
  • a vehicle mode switching method provided in an embodiment of the present application first performs torque adjustment on the engine 101 and the first motor 103, and then performs speed adjustment on the first motor 103, so that during the vehicle mode switching process, the shifting operation of the first synchronizer 105 can be successfully completed without opening or closing the clutch 102.
  • the vehicle can switch from the power split mode to the direct drive mode more quickly and smoothly, and the engine 101 can quickly output torque while effectively shortening the mode switching time, thereby improving the power response performance of the vehicle during the mode switching process.
  • the HCU when the vehicle is in the power split mode, the HCU will obtain the vehicle's operating condition information and driver operation information in real time to determine whether it is necessary to control the vehicle to switch from the power split mode to the direct drive mode.
  • the operating condition information may specifically include the current SOC (State of Charge) of the power battery, also known as the remaining power.
  • the driver operation information may specifically include the current throttle opening and the current throttle opening change rate of the accelerator pedal. Further, when the HCU detects that the current throttle opening is greater than the opening threshold and the current throttle opening change rate is greater than the change rate threshold, it will be determined that the driver has a strong power demand.
  • S302 When it is determined that the driver has a strong power demand and the current remaining power is greater than a power threshold, determine that the vehicle meets a mode switching condition for switching from a power split mode to a direct drive mode.
  • the HCU if the HCU detects that the driver has a strong power demand and the current remaining power is greater than the power threshold, it will automatically control the vehicle to switch from power diversion mode to direct drive mode to achieve automatic switching of vehicle modes, thereby quickly and effectively meeting the driver's power needs.
  • the step of adjusting the torque of the engine 101 and the first motor 103 in S201 may specifically include the following sub-steps:
  • the first target torque represents the torque at which the first synchronizer 105 can be engaged from the power split gear.
  • the first target torque can be set according to the actual gear shifting requirements. For example, in order to maximize the service life of the first synchronizer 105, the first target torque can be set to zero; or the first target torque can be set to the maximum torque that can achieve gear engagement in order to maximize the gear shifting speed; or the first target torque can be set to a torque between zero and the maximum torque, thereby ensuring the service life of the first synchronizer 105 while increasing the gear shifting speed to a certain extent.
  • the HCU after determining the first target torque, the HCU will activate the torque control mode of the motor controller so that the motor controller adjusts the current motor torque of the first motor 103 to the first target torque; at the same time, the HCU will also activate the torque control mode of the engine controller so that the engine controller adjusts the current engine torque of the engine 101 to the first target torque.
  • the current engine torque of the engine 101 and the current motor torque of the first motor 103 can gradually reach the first target torque according to a preset torque adjustment gradient.
  • the torque adjustment gradient represents the change in torque per unit time, for example, it can be set to 200 N ⁇ m/s.
  • the vehicle further includes a second motor
  • the vehicle mode switching method may further include the following steps:
  • S401 Determine a compensation torque of a second motor based on a current engine torque and a current motor torque.
  • the HCU may determine the sum of the current engine torque and the current motor torque as the compensation torque of the second motor.
  • the compensation torque of the second motor is 500 N ⁇ m.
  • S402 Determine a target driving torque of the second motor based on the compensation torque and the current driving torque of the second motor.
  • the HCU will further add the compensation torque on the basis of the current driving torque of the second motor to obtain the target driving torque of the second motor, so that the second motor can supplement the reduced torque of the front axle of the vehicle at the rear axle of the vehicle.
  • the HCU will also synchronously control the second motor to perform torque compensation according to the same torque adjustment gradient.
  • the torque adjustment gradient is set to 200N ⁇ m/s
  • the first target torque is set to 0N ⁇ m. If the HCU detects that the engine 101 outputs 800N ⁇ m, the first motor 103 outputs -300N ⁇ m, and the second motor outputs 400N ⁇ m, and then after detecting that the vehicle meets the mode switching request, the HCU will control the engine 101 to gradually decrease from 800N ⁇ m to 0N ⁇ m according to the torque adjustment gradient of 200N ⁇ m/s, and control the first motor 103 to gradually increase from -300N ⁇ m to 0N ⁇ m; at the same time, the compensation torque of the second motor is calculated to be 500N ⁇ m, and the target drive torque is 900N ⁇ m, and then the second motor is synchronously controlled to gradually increase from 400N ⁇ m to 900N ⁇ m according to the torque adjustment gradient of 200N ⁇ m/s.
  • torque compensation is performed through the second motor so that the power performance of the entire vehicle can remain consistent during the mode switching process, thereby effectively meeting the driver's power needs during the mode switching process, while avoiding abnormal deceleration or jerking of the vehicle.
  • the vehicle mode switching method may further include the following steps:
  • the HCU will obtain the current engine torque fed back by the engine controller in real time, and then when it is detected that the first torque difference between the current engine torque and the first target torque is less than the first torque threshold, the first timer is triggered to accumulate timing for the first duration, and then based on the first duration, it is determined whether the engine 101 is stably running at the first target torque.
  • the HCU will obtain the current motor torque of the first motor 103 which is fed back in real time by the motor controller, and then when it is detected that the second torque difference between the current motor torque and the first target torque is less than the second torque threshold, the second timer is triggered to accumulate timing for the second duration, and then based on the second duration, it is determined whether the first motor 103 is stably operating at the first target torque.
  • the HCU detects that the first duration and the second duration are both greater than their respective corresponding duration thresholds, it is considered that the engine 101 and the first motor 103 are both stably operating at the first target torque, and then determines that the first synchronizer 105 has met the torque condition.
  • the power splitting mechanism 104 can specifically include a ring gear 1041, a sun gear 1042, a plurality of planetary gears 1043 meshing between the ring gear 1041 and the sun gear 1042, and a planet carrier 1044 rotatably connected to the plurality of planetary gears 1043; the planet carrier 1044 is connected to the engine 101 as a first input end of the power splitting mechanism 104, the sun gear 1042 is connected to the first motor 103 as a second input end of the power splitting mechanism 104, the ring gear 1041 is connected to the gearbox input shaft 107 as an output end of the power splitting mechanism 104, and the first synchronizer 105 is arranged between the planet carrier 1044 and the ring gear 1041.
  • the first synchronizer 105 is in the power split gear.
  • the planetary carrier 1044 and the ring gear 1041 are in a disconnected state, and the driving force output by the engine 101 will be transmitted to the planetary carrier 1044 through the clutch 102, and the planetary carrier 1044 will transmit a part of the driving force to the first motor 103 through multiple planetary gears 1043 and the sun gear 1042 in sequence, so as to drive the first motor 103 to charge the power battery; at the same time, the planetary carrier 1044 will transmit another part of the driving force to the front axle of the vehicle through multiple planetary gears 1043, the ring gear 1041, the gearbox input shaft 107, the second synchronizer 106, the gearbox output shaft 108 and the front axle differential 109 in sequence, so as to drive the vehicle to move.
  • the first synchronizer 105 In direct drive mode, the first synchronizer 105 is in the engagement gear. At this time, the planetary carrier 1044 and the ring gear 1041 are in a locked state. The driving force output by the engine 101 will be transmitted to the gearbox input shaft 107 through the planetary carrier 1044, the first synchronizer 105 and the ring gear 1041 in sequence, and the driving force output by the first motor 103 will be transmitted to the gearbox input shaft 107 through the sun gear 1042, multiple planetary gears 1043 and the ring gear 1041, that is, the engine 101 and the first motor 103 transmit the driving force to the gearbox input shaft 107 together through two different power paths, and then the gearbox input shaft 107 transmits this part of the driving force to the front axle of the vehicle through the second synchronizer 106, the gearbox output shaft 108 and the front axle differential 109 in sequence to drive the vehicle.
  • the step of adjusting the speed of the first motor 103 in S202 may specifically include the following sub-steps:
  • the speed ratio between the planetary carrier 1044 and the ring gear 1041 will be determined as the first speed ratio based on the current gear position of the first synchronizer 105.
  • S202 - 2 Determine a target ring gear speed of the ring gear 1041 based on the current engine speed of the engine 101 and the first speed ratio.
  • the HCU uses the current engine speed of the engine 101 as a speed control reference to control the speed of the first motor 103, so that the engine speed does not need to be adjusted. Based on the current engine speed of the engine 101 and the first gear ratio, the target gear ring speed of the gear ring 1041 can be determined.
  • S202 - 3 Determine a target motor speed of the first motor 103 based on the target ring gear speed and the second speed ratio between the ring gear 1041 and the sun gear 1042 .
  • the target ring gear speed can be further converted into a target motor speed required by the first motor 103 .
  • n1 represents the target motor speed of the first motor 103
  • n0 represents the current engine speed of the engine 101
  • i1 represents the first speed ratio, which represents the speed ratio between the planetary carrier 1044 and the ring gear 1041 when the first synchronizer 105 is in the power split gear
  • i2 represents the second speed ratio between the ring gear 1041 and the sun gear 1042.
  • the HCU when the HCU sends a speed control request including the target motor speed to the motor controller, it also sends a speed control flag to the motor controller so that the motor controller controls the first motor 103 to switch from the torque control mode to the speed control mode to achieve precise control of the speed of the first motor 103.
  • the motor controller after receiving the speed control request and switching to the speed control mode, the motor controller will activate the PI (proportional-integral) speed loop for the first motor 103 to control the current motor speed of the first motor 103 to follow the target motor speed through closed-loop control.
  • PI proportional-integral
  • a preset PI adjustment strategy can be used to achieve closed-loop control of the motor speed.
  • the motor controller is equipped with a proportional controller and an integral controller. The motor controller will first calculate the first speed difference between the target motor speed and the current motor speed, and then input the current motor speed and the first speed difference into the proportional controller, and the proportional adjustment value can be output; the current motor speed and the first speed difference are input into the integral controller, and the integral adjustment value can be output; and then the speed of the first motor 103 is adjusted based on the proportional adjustment value and the integral adjustment value.
  • the target motor speed can be accurately calculated.
  • the current motor speed can be quickly and accurately controlled, thereby effectively balancing the speed difference at both ends of the first synchronizer 105, ensuring that the first synchronizer 105 can be smoothly engaged in the target gear.
  • the vehicle mode switching method may further include the following steps:
  • S601 Determine a current ring gear speed of the ring gear based on the current motor speed and the second gear ratio.
  • the current ring gear speed of the ring gear 1041 can be calculated in real time based on the current motor speed and the second speed ratio between the ring gear 1041 and the sun gear 1042 .
  • S602 Determine a current planet carrier speed of the planet carrier based on the current engine torque.
  • the current engine speed can be directly determined as the current planetary carrier speed.
  • the speed difference between the current ring gear speed and the current planetary carrier speed can be calculated to obtain the speed difference at both ends of the first synchronizer 105 in real time, and then when it is detected that the speed difference is less than the speed difference threshold, it means that the first synchronizer 105 meets the speed condition.
  • the shifting safety of the first synchronizer 105 can be effectively guaranteed.
  • S203 may specifically include the following sub-steps:
  • the first motor 103 can assist the first synchronizer 105 in smoothly completing the shifting operation by superimposing the gear-in assist torque on the basis of the first target torque and controlling the first motor 103 to output the second target torque.
  • the gear-in assist torque can be set to 2 N ⁇ m.
  • S203 - 1 Control the current motor torque of the first motor 103 to follow the second target torque to assist the first synchronizer 105 in switching from the power split gear to the engagement gear.
  • the HCU sends a second motor torque adjustment request including the second target torque to the motor controller, so that the motor controller responds to the second motor torque adjustment request and adjusts the torque of the first motor 103 so that the first motor 103 outputs the second target torque.
  • the second target torque is the gear-in assist torque.
  • the first synchronizer 105 can effectively improve the gear shifting efficiency under the auxiliary drive of the first motor 103 and avoid the gear shifting failure of the first synchronizer 105.
  • an embodiment of the present application provides a vehicle mode switching device 300 , wherein the vehicle comprises an engine 101 , a clutch 102 , a first motor 103 and a gearbox; the gearbox comprises a power splitting mechanism 104 , a first synchronizer 105 and a gearbox input shaft 107 , the engine 101 is connected to a first input end of the power splitting mechanism 104 through the clutch 102 , the first motor 103 is connected to a second input end of the power splitting mechanism 104 , the output end of the power splitting mechanism 104 is connected to the gearbox input shaft 107 , the first synchronizer 105 is disposed between the first input end and the output end, and the vehicle mode switching device 300 comprises:
  • the torque adjustment module 301 is used for keeping the clutch 102 in a closed state and adjusting the torque of the engine 101 and the first motor 103 so that the first synchronizer 105 meets the torque condition when the vehicle meets the mode switching condition of switching from the power split mode to the direct drive mode;
  • the speed regulating module 302 is used to regulate the speed of the first motor 103 when the first synchronizer 105 meets the torque condition, so that the first synchronizer 105 meets the speed condition;
  • the gear switching module 303 is used to control the first synchronizer 105 to switch from the power split gear to the engagement gear when the first synchronizer 105 meets the speed condition, so as to switch the vehicle from the power split mode to the direct drive mode.
  • the vehicle mode switching device 300 further includes:
  • the information acquisition submodule is used to obtain the current remaining power of the power battery and determine whether the driver has a strong power demand when the vehicle is in the power split mode;
  • the condition determination submodule is used to determine whether the vehicle meets the mode switching conditions for switching from the power split mode to the direct drive mode when it is determined that the driver has a strong power demand and the current remaining power is greater than the power threshold.
  • the information acquisition submodule includes:
  • a pedal information acquisition unit used to acquire the current throttle opening and the current throttle opening change rate of the throttle pedal
  • the power demand determination unit is used to determine that the driver has a strong power demand when the current throttle opening is greater than the opening threshold and the current throttle opening change rate is greater than the change rate threshold.
  • the torque adjustment module 301 includes:
  • the torque regulation submodule is used to control the current engine torque of the engine 101 and the current motor torque of the first motor 103 to follow a preset first target torque based on a preset torque regulation gradient.
  • the vehicle further includes a second motor
  • the vehicle mode switching device 300 further includes:
  • a compensation torque determination module configured to determine a compensation torque of the second motor based on a current engine torque and a current motor torque
  • a driving torque determination module configured to determine a target driving torque of the second motor based on the compensation torque and the current driving torque of the second motor
  • the driving torque control module is used to control the second motor to gradually increase the current driving torque to the target driving torque based on the torque adjustment gradient during the process of adjusting the torque of the engine 101 and the first motor 103 .
  • the vehicle mode switching device 300 further includes:
  • a first timing module configured to trigger timing of a first duration of time during which the first torque difference is less than the first torque threshold when a first torque difference between the current engine torque and the first target torque is less than a first torque threshold;
  • a second timing module configured to trigger timing of a second duration of the second torque difference being less than the second torque threshold when a second torque difference between the current motor torque and the first target torque is less than a second torque threshold;
  • the power split mechanism 104 includes a ring gear, a sun gear, a plurality of planetary gears meshed between the ring gear and the sun gear, and a planet carrier rotatably connected to the plurality of planetary gears;
  • the planet carrier 1044 is connected to the engine 101 as a first input end of the power split mechanism 104
  • the sun gear 1042 is connected to the first motor 103 as a second input end of the power split mechanism 104
  • the ring gear 1041 is connected to the gearbox input shaft 107 as an output end of the power split mechanism 104
  • the first synchronizer 105 is disposed between the planet carrier 1044 and the ring gear 1041;
  • the speed regulating module 302 includes:
  • a speed ratio determination submodule used for determining the speed ratio between the planet carrier and the ring gear as the first speed ratio when the current gear position of the first synchronizer 105 is the power split gear;
  • a target ring gear speed determination submodule for determining a target ring gear speed of the ring gear based on a current engine speed of the engine 101 and a first gear ratio
  • a motor speed determination submodule configured to determine a target motor speed of the first motor 103 based on a target ring gear speed and a second speed ratio between the ring gear and the sun gear;
  • the motor speed control submodule is used to control the current motor speed of the first motor 103 to follow the target motor speed.
  • the vehicle mode switching device 300 further includes:
  • a current ring gear speed determination module used to determine the current ring gear speed of the ring gear based on the current motor speed and the second speed ratio
  • a current planet carrier speed determination module configured to determine a current planet carrier speed of the planet carrier based on a current engine torque
  • the second condition determination module is used to determine that the first synchronizer 105 meets the speed condition when the speed difference between the current ring gear speed and the current planet carrier speed is less than a speed difference threshold.
  • the gear switching module 303 includes:
  • a target torque determination submodule configured to determine the sum of the first target torque and a preset gear-in assist torque as a second target torque when the first synchronizer 105 meets a speed condition
  • the gear switching submodule is used to control the current motor torque of the first motor 103 to follow the second target torque to assist the first synchronizer 105 to switch from the power split gear to the engagement gear.
  • vehicle mode switching device 300 in the embodiment of the present application refers to the specific implementation of the vehicle mode switching method proposed in the first aspect of the embodiment of the present application, and will not be repeated here.
  • an embodiment of the present application provides a vehicle mode switching system 400, wherein the vehicle comprises an engine 101, a clutch 102, a first motor 103 and a gearbox; the gearbox comprises a power shunt mechanism 104, a first synchronizer 105 and a gearbox input shaft 107, the engine 101 is connected to a first input end of the power shunt mechanism 104 through the clutch 102, the first motor 103 is connected to a second input end of the power shunt mechanism 104, the output end of the power shunt mechanism 104 is connected to the gearbox input shaft 107, and the first synchronizer 105 is arranged between the first input end and the output end; the vehicle mode switching system 400 comprises a vehicle controller 401, a gearbox controller 402, a motor controller 403 and an engine controller 404.
  • the vehicle controller 401 is used to send a clutch state maintenance request to the transmission controller 402, send an engine torque adjustment request to the engine controller 404, and send a motor torque adjustment request to the motor controller 403 when the vehicle meets the mode switching condition of switching from the power split mode to the direct drive mode;
  • the transmission controller 402 is used for keeping the clutch 102 in a closed state in response to the clutch state keeping request;
  • the engine controller 404 is used to adjust the torque of the engine 101 in response to the engine torque adjustment request, and the motor controller 403 is used to adjust the torque of the first motor 103 in response to the motor torque adjustment request, so that the first synchronizer 105 meets the torque condition;
  • the vehicle controller 401 is also used to send a speed adjustment request to the motor controller 403 when the first synchronizer 105 meets the torque condition;
  • the motor controller 403 is further configured to adjust the speed of the first motor 103 in response to the speed adjustment request, so that the first synchronizer 105 meets the speed condition;
  • the vehicle controller 401 is also used to send a gear shift request to the gearbox controller 402 when the first synchronizer 105 meets the speed condition;
  • the transmission controller 402 is further configured to control the first synchronizer 105 to switch from the power split gear to the engagement gear in response to a gear switching request, so as to switch the vehicle from the power split mode to the direct drive mode.
  • vehicle mode switching system 400 of the embodiment of the present application refers to the specific implementation of the vehicle mode switching method proposed in the first aspect of the present application, and will not be repeated here.
  • an embodiment of the present application provides a vehicle 500 , including the vehicle mode switching system 400 proposed in the third aspect of the present application.
  • vehicle 500 of the embodiment of the present application refers to the specific implementation of the vehicle mode switching system 400 proposed in the third aspect of the embodiment of the present application, and will not be repeated here.
  • the various component embodiments of the present invention can be implemented in hardware, or in software modules running on one or more processors, or in a combination thereof. It should be understood by those skilled in the art that a microprocessor or digital signal processor (DSP) can be used in practice to implement some or all of the functions of some or all of the components in the computing processing device according to an embodiment of the present invention.
  • DSP digital signal processor
  • the present invention can also be implemented as a device or apparatus program (e.g., a computer program and a computer program product) for executing part or all of the methods described herein.
  • Such a program implementing the present invention can be stored on a computer-readable medium, or can have the form of one or more signals. Such a signal can be downloaded from an Internet website, or provided on a carrier signal, or provided in any other form.
  • FIG. 6 shows a computing processing device that can implement the method according to the present invention.
  • the computing processing device traditionally includes a processor 1010 and a computer program product or a computer-readable medium in the form of a memory 1020.
  • the memory 1020 can be an electronic memory such as a flash memory, an EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory), an EPROM, a hard disk or a ROM.
  • the memory 1020 has a storage space 1030 for a program code 1031 for executing any method step in the above method.
  • the storage space 1030 for the program code can include individual program codes 1031 for implementing the various steps in the above method respectively.
  • These program codes can be read from or written to one or more computer program products.
  • These computer program products include program code carriers such as hard disks, compact disks (CDs), memory cards or floppy disks. Such computer program products are generally portable or fixed storage units as described with reference to FIG. 7.
  • the storage unit can have storage segments, storage spaces, etc. arranged similarly to the memory 1020 in the computing processing device of FIG. XXX.
  • the program code can be compressed, for example, in an appropriate form.
  • the storage unit includes computer readable code 1031', i.e., code that can be read by a processor such as 1010, which, when executed by a computing processing device, causes the computing processing device to perform the various steps in the method described above.

Landscapes

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Abstract

车辆模式切换方法、装置、系统、车辆、计算机程序及可读介质，属于车辆控制技术领域，在车辆满足从功率分流模式切换至直驱模式的模式切换条件的情况下，保持离合器（102）为闭合状态，并对发动机（101）和第一电机（103）进行扭矩调节，使得在第一同步器（105）满足扭矩条件时，能够对第一电机（103）进行转速调节，进而在第一同步器（105）满足转速条件时，能够控制第一同步器（105）从功率分流挡切换至结合挡，以使车辆从功率分流模式切换至直驱模式。在不打开或关闭离合器（102）的前提下，顺利完成第一同步器（105）的换挡操作，在缩短模式切换时长的同时，使得发动机（101）能够快速输出扭矩，提升车辆在模式切换过程中的动力响应性能。

Description

车辆模式切换方法、装置、系统、车辆、计算机程序及可读介质
本申请要求在2023年12月29日提交中国专利局、申请号为202311864289.7、名称为“一种车辆模式切换方法、系统和车辆”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及车辆控制技术领域，特别是涉及一种车辆模式切换方法、装置、系统、车辆、计算机程序以及计算机可读介质。
背景技术
随着汽车行业的快速发展，响应于国家节能减排和碳平衡的政策，传统的燃油车正逐步向混合动力车辆迈进。混合动力车辆为适用不同的路况和驾驶需求，通常设置有包括直驱模式和功率分流模式在内多种驾驶模式，在车辆行驶过程中，根据路况以及驾驶需求的改变，驾驶模式在一定条件下会相互切换。
在相关技术中，在车辆从功率分流模式切换至直驱模式的过程中，通常需要先打开离合器，再对发动机进行降扭和调速操作，在降扭和调速操作完成之后再重新闭合离合器，以完成模式切换。然而，该种方式由于存在离合器打开及闭合的过程，因此，存在模式切换时间较长以及发动机动力响应不及时的问题，进而影响车辆在模式切换过程中的动力响应性能。
发明内容
本申请实施例公开如下技术方案：
第一方面，本申请的实施例提供了一种车辆模式切换方法，所述车辆包括发动机、离合器、第一电机和变速箱；所述变速箱包括功率分流机构、第一同步器和变速箱输入轴，所述发动机通过所述离合器与所述功率分流机构的第一输入端连接，所述第一电机与所述功率分流机构的第二输入端连接，所述功率分流机构的输出端与所述变速箱输入轴连接，所述第一同步器设置在所述第一输入端和所述输出端之间；所述方法包括：
在所述车辆满足从功率分流模式切换至直驱模式的模式切换条件的情况下，保持所述离合器为闭合状态，并对所述发动机和所述第一电机进行扭矩调节，以使所述第一同步器满足扭矩条件；
在所述第一同步器满足所述扭矩条件的情况下，对所述第一电机进行转速调节，以使所述第一同步器满足转速条件；
在所述第一同步器满足所述转速条件的情况下，控制所述第一同步器从所述功率分流挡切换至结合挡，以使所述车辆从所述功率分流模式切换至所述直驱模式。
在本申请的一些实施例中，所述方法还包括：
在所述车辆处于所述功率分流模式的情况下，获取动力电池的当前剩余电量，并确定驾驶员是否存在强动力需求；
在确定所述驾驶员存在所述强动力需求且所述当前剩余电量大于电量阈值的情况下，确定所述车辆满足从功率分流模式切换至直驱模式的模式切换条件。
在本申请的一些实施例中，确定驾驶员是否存在强动力需求的步骤，包括：
获取油门踏板的当前油门开度和当前油门开度变化率；
在所述当前油门开度大于开度阈值且当前油门开度变化率大于变化率阈值的情况下，确定所述驾驶员存在强动力需求。
在本申请的一些实施例中，对所述发动机和所述第一电机进行扭矩调节的步骤，包括：
基于预设的扭矩调节梯度，控制所述发动机的当前发动机扭矩和所述第一电机的当前电机扭矩跟随预设的第一目标扭矩。
在本申请的一些实施例中，所述车辆还包括第二电机，所述方法还包括：
基于所述当前发动机扭矩和所述当前电机扭矩，确定所述第二电机的补偿扭矩；
基于所述补偿扭矩和所述第二电机的当前驱动扭矩，确定所述第二电机的目标驱动扭矩；
在对所述发动机和所述第一电机进行扭矩调节的过程中，基于所述扭矩调节梯度，控制所述第二电机从所述当前驱动扭矩逐步增大至所述目标驱动扭矩。
在本申请的一些实施例中，所述方法还包括：
在所述当前发动机扭矩与所述第一目标扭矩之间的第一扭矩差值小于第一扭矩阈值的情况下，触发针对所述第一扭矩差值小于所述第一扭矩阈值的第一持续时长的计时；
在所述当前电机扭矩与所述第一目标扭矩之间的第二扭矩差值小于第二扭矩阈值的情况下，触发针对所述第二扭矩差值小于所述第二扭矩阈值的第二持续时长的计时；
在所述第一持续时长大于第一时长阈值，且，所述第二持续时长大于第二时长阈值的情况下，确定所述第一同步器满足所述扭矩条件。
在本申请的一些实施例中，所述功率分流机构包括齿圈、太阳轮、啮合在所述齿圈与所述太阳轮之间的多个行星轮以及与多个所述行星轮转动连接的行星架；所述行星架作为所述第一输入端与所述发动机连接，所述太阳轮作为所述第二输入端与所述第一电机连接，所述齿圈作为所述输出端与所述变速箱输入轴连接，所述第一同步器设置在所述行星架和所述齿圈之间；
对所述第一电机进行转速调节的步骤，包括：
在所述第一同步器的当前挡位为所述功率分流挡的情况下，确定所述行星架和所述齿圈之间的变速比为第一变速比；
基于所述发动机的当前发动机转速和所述第一变速比，确定所述齿圈的目标齿圈转速；
基于所述目标齿圈转速和所述齿圈与所述太阳轮之间的第二变速比，确定所述第一电机的目标电机转速；
控制所述第一电机的当前电机转速跟随所述目标电机转速。
在本申请的一些实施例中，所述方法还包括：
基于所述当前电机转速和所述第二变速比，确定所述齿圈的当前齿圈转速；
基于所述当前发动机扭矩，确定所述行星架的当前行星架转速；
在所述当前齿圈转速和所述当前行星架转速之间的转速差小于转速差阈值的情况下，确定所述第一同步器满足所述转速条件。
在本申请的一些实施例中，在所述第一同步器满足所述转速条件的情况下，控制所述第一同步器从所述功率分流挡切换至结合挡的步骤，包括：
在所述第一同步器满足所述转速条件的情况下，将所述第一目标扭矩和预设的进挡辅助扭矩之和，确定为第二目标扭矩；
控制所述第一电机的当前电机扭矩跟随所述第二目标扭矩，以辅助所述第一同步器从所述功率分流挡切换至所述结合挡。
第二方面，基于相同发明构思，本申请的实施例提供了一种车辆模式切换装置，所述车辆包括发动机、离合器、第一电机和变速箱；所述变速箱包括功率分流机构、第一同步器和变速箱输入轴，所述发动机通过所述离合器与所述功率分流机构的第一输入端连接，所述第一电机与所述功率分流机构的第二输入端连接，所述功率分流机构的输出端与所述变速箱输入轴连接，所述第一同步器设置在所述第一输入端和所述输出端之间；所述装置包括：
扭矩调节模块，用于在所述车辆满足从功率分流模式切换至直驱模式的模式切换条件的情况下，保持所述离合器为闭合状态，并对所述发动机和所述第一电机进行扭矩调节，以使所述第一同步器满足扭矩条件；
转速调节模块，用于在所述第一同步器满足所述扭矩条件的情况下，对所述第一电机进行转速调节，以使所述第一同步器满足转速条件；
挡位切换模块，用于在所述第一同步器满足所述转速条件的情况下，控制所述第一同步器从所述功率分流挡切换至结合挡，以使所述车辆从所述功率分流模式切换至所述直驱模式。
在本申请的一些实施例中，所述车辆模式切换装置还包括：
信息获取子模块，用于在所述车辆处于所述功率分流模式的情况下，获取动力电池的当前剩余电量，并确定驾驶员是否存在强动力需求；
条件确定子模块，用于在确定所述驾驶员存在所述强动力需求且所述当前剩余电量大于电量阈值的情况下，确定所述车辆满足从功率分流模式切换至直驱模式的模式切换条件。
在本申请的一些实施例中，所述信息获取子模块包括：
踏板信息获取单元，用于获取油门踏板的当前油门开度和当前油门开度变化率；
动力需求确定单元，用于在所述当前油门开度大于开度阈值且当前油门开度变化率大于变化率阈值的情况下，确定所述驾驶员存在强动力需求。
在本申请的一些实施例中，所述扭矩调节模块包括：
扭矩调节子模块，用于基于预设的扭矩调节梯度，控制所述发动机的当前发动机扭矩和所述第一电机的当前电机扭矩跟随预设的第一目标扭矩。
在本申请的一些实施例中，所述车辆还包括第二电机，车辆模式切换装置还包括：
补偿扭矩确定模块，用于基于所述当前发动机扭矩和所述当前电机扭矩，确定所述第二电机的补偿扭矩；
驱动扭矩确定模块，用于基于所述补偿扭矩和所述第二电机的当前驱动扭矩，确定所述第二电机的目标驱动扭矩；
驱动扭矩控制模块，用于在对所述发动机和所述第一电机进行扭矩调节的过程中，基于所述扭矩调节梯度，控制所述第二电机从所述当前驱动扭矩逐步增大至所述目标驱动扭矩。
在本申请的一些实施例中，所述车辆模式切换装置还包括：
第一计时模块，用于在所述当前发动机扭矩与所述第一目标扭矩之间的第一扭矩差值小于第一扭矩阈值的情况下，触发针对所述第一扭矩差值小于所述第一扭矩阈值的第一持续时长的计时；
第二计时模块，用于在所述当前电机扭矩与所述第一目标扭矩之间的第二扭矩差值小于第二扭矩阈值的情况下，触发针对所述第二扭矩差值小于所述第二扭矩阈值的第二持续时长的计时；
第一条件确定模块，用于在所述第一持续时长大于第一时长阈值，且，所述第二持续时长大于第二时长阈值的情况下，确定所述第二同步器满足所述第一挡位切换条件。
在本申请的一些实施例中，所述功率分流机构包括齿圈、太阳轮、啮合在所述齿圈与所述太阳轮之间的多个行星轮以及与多个所述行星轮转动连接的行星架；所述行星架作为所述第一输入端与所述发动机连接，所述太阳轮作为所述第二输入端与所述第一电机连接，所述齿圈作为所述输出端与所述变速箱输入轴连接，所述第一同步器设置在所述行星架和所述齿圈之间；所述转速调节模块包括：
变速比确定子模块，用于在所述第一同步器的当前挡位为所述功率分流挡的情况下，确定所述行星架和所述齿圈之间的变速比为第一变速比；
目标齿圈转速确定子模块，用于基于所述发动机的当前发动机转速和所述第一变速比，确定所述齿圈的目标齿圈转速；
电机转速确定子模块，用于基于所述目标齿圈转速和所述齿圈与所述太阳轮之间的第二变速比，确定所述第一电机的目标电机转速；
电机转速控制子模块，用于控制所述第一电机的当前电机转速跟随所述目标电机转速。
在本申请的一些实施例中，所述车辆模式切换装置还包括：
当前齿圈转速确定模块，用于基于所述当前电机转速和所述第二变速比，确定所述齿圈的当前齿圈转速；
当前行星架转速确定模块，用于基于所述当前发动机扭矩，确定所述行星架的当前行星架转速；
第二条件确定模块，用于在所述当前齿圈转速和所述当前行星架转速之间的转速差小于转速差阈值的情况下，确定所述第一同步器满足所述转速条件。
在本申请的一些实施例中，所述挡位切换模块包括：
目标扭矩确定子模块，用于在所述第一同步器满足所述转速条件的情况下，将所述第一目标扭矩和预设的进挡辅助扭矩之和，确定为第二目标扭矩；
挡位切换子模块，用于控制所述第一电机的当前电机扭矩跟随所述第二目标扭矩，以辅助所述第一同步器从所述功率分流挡切换至所述结合挡。
第三方面，本申请的实施例提供了一种车辆模式切换系统，所述车辆包括发动机、离合器、第一电机和变速箱；所述变速箱包括功率分流机构、第一同步器和变速箱输入轴，所述发动机通过所述离合器与所述功率分流机构的第一输入端连接，所述第一电机与所述功率分流机构的第二输入端连接，所述功率分流机构的输出端与所述变速箱输入轴连接，所述第一同步器设置在所述第一输入端和所述输出端之间；所述系统包括整车控制器、变速箱控制器、电机控制器和发动机控制器；其中，
所述整车控制器用于在所述车辆满足从功率分流模式切换至直驱模式的模式切换条件的情况下，将离合器状态保持请求发送至所述变速箱控制器，将发动机扭矩调节请求发送至所述发动机控制器，并将电机扭矩调节请求发送至所述电机控制器；
所述变速箱控制器用于响应于所述离合器状态保持请求，保持所述离合器为闭合状态；
所述发动机控制器用于响应于所述发动机扭矩调节请求，对所述发动机进行扭矩调节，所述电机控制器用于响应于所述电机扭矩调节请求，对所述第一电机进行扭矩调节，以使所述第一同步器满足扭矩条件；
所述整车控制器还用于在所述第一同步器满足所述扭矩条件的情况下，将转速调节请求发送至所述电机控制器；
所述电机控制器还用于响应于所述转速调节请求，对所述第一电机进行转速调节，以使所述第一同步器满足转速条件；
所述整车控制器还用于在所述第一同步器满足所述转速条件的情况下，将挡位切换请求发送至所述变速箱控制器；
所述变速箱控制器还用于响应于所述挡位切换请求，控制所述第一同步器从功率分流挡切换至结合挡，以使所述车辆从所述功率分流模式切换至所述直驱模式。
第四方面，基于相同发明构思，本申请实施例提供了一种车辆，包括本申请第三方面提出的车辆模式切换系统。
第五方面，本申请的实施例提供了一种计算机程序，包括计算机可读代码，当所述计算机可读代码在计算处理设备上运行时，导致所述计算处理设备执行根据第一方面的任一个所述的车辆模式切换方法。
第六方面，本申请的实施例提供了一种计算机可读介质，其中存储了如第五方面所述的计算机程序。
与现有技术相比，本申请包括以下优点：
本申请实施例提供的一种车辆模式切换方法，能够在车辆满足从功率分流模式切换至直驱模式的模式切换条件的情况下，保持离合器为闭合状态，并对发动机和第一电机进行扭矩调节，使得在第一同步器满足扭矩条件时，能够对第一电机进行转速调节，进而在第一同步器满足转速条件时，能够控制第一同步器从功率分流挡切换至结合挡，以使车辆从功率分流模式切换至直驱模式。本申请实施例通过先对发动机和第一电机进行扭矩调节，再对第一电机进行转速调节，使得在车辆模式切换过程中，能够在不打开或关闭离合器的前提下，顺利完成第一同步器的换挡操作，如此，车辆能够更为快速、顺滑地从功率分流模式切换到直驱模式，在有效缩短模式切换时长的同时，使得发动机能够快速输出扭矩，进而提升车辆在模式切换过程中的动力响应性能。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
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一简单地介绍，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他的附图。
图1是本申请实施例中混动车辆的结构示意图。
图2是本申请实施例中一种车辆模式切换方法的步骤流程图。
图3是本申请实施例中一种车辆模式切换装置的功能模块示意图。
图4是本申请实施例中一种车辆模式切换系统的结构示意图。
图5是本申请实施例中一种车辆的结构示意图。
图6是本申请实施例中示意性地示出了用于执行根据本申请的方法的计算处理设备的框图；以及
图7是本申请实施例中示意性地示出了用于保持或者携带实现根据本申请的方法的程序代码的存储单元。
具体实施例
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
参照图1，示出了本申请实施例中的混动车辆的结构示意图，该混动车辆在车辆前桥设置有发动机101、离合器102、第一电机103和变速箱；变速箱包括功率分流机构104、变速箱输入轴107、变速箱输出轴108、第一同步器105和第二同步器106，发动机101通过离合器102与功率分流机构104的第一输入端连接，第一电机103与功率分流机构104的第二输入端连接，功率分流机构104的输出端与变速箱输入轴107连接。
第一同步器105设置在第一输入端和输出端之间，用于结合或者断开第一输入端和输出端。具体而言，第一同步器105处于结合挡时，第一同步器105用于结合第一输入端和输出端；第一同步器105功率分流挡时，第一同步器105用于断开第一输入端和输出端。需要说明的是，第一同步器105用于控制车辆在功率分流模式与其他模式之间进行切换，即第一同步器105处于功率分流挡时，车辆能够处于功率分流模式；第一同步器105处于结合挡时，车辆则可以处于功率分流模式外的其他模式，例如，直驱模式、串联模式或纯电四驱模式等模式。
第二同步器106设置变速箱输入轴107和变速箱输出轴108之间，用于结合或者断开变速箱输入轴107和变速箱输出轴108。具体而言，第二同步器106处于在挡时，第二同步器106用于结合变速箱输入轴107和变速箱输出轴108；第二同步器106处于空挡时，第二同步器106用于断开变速箱输入轴107和变速箱输出轴108。
进一步地，变速箱输出轴108还通过前桥差速器109与前桥车轮连接，用于通过前桥差速器109将动力传递至前桥车轮以驱动车辆前桥；该混动车辆在车辆后桥还设置有第二电机(图中未示出)，该第二电机用于通过后桥差速器(图中未示出)将动力传递至后桥车轮以驱动车辆后桥。
采用上述架构的混动车辆由于配置有功率分流机构104，而该功率分流机构104同时与发动机101、第一电机103和变速箱输入轴107连接，使得车辆能够具备包括直驱模式和功率分流模式在内的多种驾驶模式。进而通过改变第一同步器105的挡位状态，能够实现车辆不同驾驶模式之间的切换，具体而言：
在功率分流模式下，第一同步器105处于功率分流挡，此时，第一同步器处于摘挡状态，用于断开第一输入端和输出端，第二同步器106处于在挡状态，发动机101处于驱动状态，离合器102处于闭合状态、第一电机103处于发电状态，第二电机处于驱动状态。此时，发动机101输出的驱动力通过离合器102和第一输入端传递至功率分流机构104，功率分流机构104则将驱动力的一部分通过第二输入端传递到第一电机103，以驱动第一电机103发电(此时第一电机103输出负扭矩)，发出的电能提供给动力电池充电；功率分流机构104还将驱动力的另外一部分通过输出端传递到变速箱输入轴107，并由变速箱输入轴107依次通过第二同步器106、变速箱输出轴108和前桥差速器109将该部分驱动力传递至车辆前桥，以驱动车辆行驶。其中，驱动力的分配比例可以根据实际需要进行设置，也就是说，在功率分流模式下，发动机101的输出功率的一部分用于驱动第一电机103给动力电池充电，输出功率的另一部分用于直接驱动车辆行驶。
在直驱模式下，第一同步器105处于结合挡，第二同步器106处于在挡状态，发动机101处于驱动状态，离合器102处于闭合状态，第一电机103通常处于驱动状态，第二电机处于驱动状态。此时，发动机101输出的驱动力将依次通过功率分流机构的第一输入端、第一同步器105和输出端传递到变速箱输入轴107，而第一电机103输出的驱动力将通过功率分流机构的第二输入端和输出端传递到变速箱输入轴107，并由变速箱输入轴107依次通过第二同步器106、变速箱输出轴108和前桥差速器109将该部分驱动力传递至车辆前桥，以驱动车辆行驶。由于在直驱模式下，发动机101和第一电机103能够共同驱动车辆前桥，因此，直驱模式下的整车驱动力通常大于功率分流模式下的整车驱动力。
可见，在车辆从功率分流模式切换至直驱模式时，需要将第一同步器105从功率分流挡切换至结合挡。
在相关技术中，在车辆从功率分流模式切换至直驱模式的过程中，通常需要车辆先打开离合器102，再对发动机101进行降扭和调速操作，在降扭和调速操作完成之后，再将第一同步器105从功率分流挡切换至结合挡，并重新闭合离合器102，以完成模式切换。然而，该种方式在模式切换过程中，需要额外控制离合器102打开或者闭合，一方面，还会导致切换链路较长，模式切换时间较长，另一方面，发动机101需要等待离合器102重新闭合之后才能输出扭矩，导致发动机101动力响应不及时，进而影响车辆在模式切换过程中的整车动力响应性能。
针对目前混合动力车辆从功率分流模式切换至直驱模式时存在的整车动力响应性能较差的问题。本申请旨在提供一种车辆模式切换方法，通过先对发动机101和第一电机103进行扭矩调节，再对第一电机103进行转速调节，使得在车辆模式切换过程中，能够在不打开或关闭离合器102的前提下，完成第一同步器105的换挡操作，如此，车辆能够更为快速、顺滑地从功率分流模式切换到直驱模式，在有效缩短模式切换时长的同时，使得发动机101能够快速输出扭矩，进而提升车辆在模式切换过程中的动力响应性能。
参照图2，示出了本申请一种车辆模式切换方法，运用于采用上述架构的混动车辆，该方法可以包括以下步骤：
S201：在车辆满足从功率分流模式切换至直驱模式的模式切换条件的情况下，保持离合器102为闭合状态，并对发动机101和第一电机103进行扭矩调节，以使第一同步器105满足扭矩条件。
需要说明的是，本实施例的执行主体可以是具有数据处理、网络通信以及程序运行功能的计算服务设备，或者具有上述功能的电子设备如行车电脑、车载电脑等，如ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)、HCU(Hybrid Control Unit，混合动力整车控制器)等。本实施例将以HCU作为执行主体进行说明。需要说明的是，本实施不对车辆的执行主体做出具体限制。
在本实施方式中，HCU可以通过获取车辆的工况信息和驾驶员操作信息，进而基于工况信息和驾驶员操作信息，确定车辆是否需要从功率分流模式切换至直驱模式，以实现车辆模式的智能切换。
在本实施方式中，HCU在确定车辆满足从功率分流模式切换至直驱模式的模式切换条件后，将发送离合器状态保持请求发送至变速箱控制器，以使变速箱控制器响应于离合器状态保持请求，保持离合器102为闭合状态；同时发送发动机扭矩调节请求发送至发动机控制器，以使发动机控制器响应于发动机扭矩调节请求，对发动机101进行扭矩调节；同时还将电机扭矩调节请求发送至电机控制器，以使电机控制器响应于电机扭矩调节请求，对第一电机103进行扭矩调节。
需要说明的是，在车辆从功率分流模式切换至直驱模式时，需要第一同步器105从功率分流挡挂入至结合挡，若在第一同步器105挂挡时，施加在第一同步器105上的扭矩过大，将可能导致第一同步器105无法挂挡或者在挂挡时出现损伤。
在本实施方式中，为避免第一同步器105无法顺利挂挡，将会对发动机101和第一电机103进行扭矩调节，使得发动机101和第一电机103通过功率分流机构104共同作用于第一同步器105的扭矩为较小值，优选为零。如此，能够在不打开离合器102的前提下，将第一同步器105处的扭矩降低至挂挡所要求的扭矩，进而使得第一同步器105能够满足扭矩条件。
需要说明的是，扭矩条件用于表征在扭矩维度上第一同步器105能够从功率分流挡挂入结合挡的条件。
S202：在第一同步器105满足扭矩条件的情况下，对第一电机103进行转速调节，以使第一同步器105满足转速条件。
在本实施方式中，HCU在确定第一同步器105满足扭矩条件后，将会触发针对第一电机103的转速调节，并将包含目标电机转速的转速调节请求发送至电机控制器，以使电机控制器响应于转速调节请求，对第一电机103的当前电机转速进行转速调节，以使第一同步器105满足转速条件。
需要说明的是，第一同步器105设置于功率分流机构104的第一输入端和输出端之间，用于调节功率分流机构104的第一输入端和变速箱输入轴107之间的变速比。
在功率分流模式下，第一同步器105处于功率分流挡，此时，功率分流机构104的第一输入端与变速箱输入轴107之间的变速比通常设置为大于1的值，例如2:1。而在车辆从功率分流模式切换至直驱模式时，需要第一同步器105挂挡至结合挡，此时功率分流机构104的第一输入端和输出端处于锁止状态，而输出端和变速箱输入轴107连接，使得第一输入端与变速箱输入轴107之间变速比为1:1。为避免第一同步器105在挂挡时出现损伤，要求第一同步器105两端的转速差为较小值，理想状态下为零。
在本实施方式中，考虑到第一电机103与功率分流机构104连接，同时已通过发动机101和第一电机103实现了在第一同步器105处的扭矩平衡，因此，通过对第一电机103进行转速调节，同样能够在继续保持离合器102闭合的前提下，实现对第一同步器105两端的转速调节，以使第一同步器105满足转速条件。
需要说明的是，转速条件用于表征在转速维度上第一同步器105能够从功率分流挡挂入结合挡的条件。
S203：在第一同步器105满足转速条件的情况下，控制第一同步器105从功率分流挡切换至结合挡，以使车辆从功率分流模式切换至直驱模式。
在本实施方式中，由于第一同步器105已经预先满足扭矩条件，因此，HCU在检测到第一同步器105同时还满足转速条件之后，会将用于指示目标挡位为结合挡的挡位切换请求发送给变速箱控制器，以使变速箱控制器响应于挡位切换请求，控制第一同步器105从功率分流挡切换至结合挡。
在本实施方式中，通过先对发动机101和第一电机103进行扭矩调节，再对第一电机103进行转速调节，使得第一同步器105能够在同时满足扭矩条件和转速条件的情况下完成换挡操作，进而有效保证第一同步器105的换挡安全。
在本实施方式中，HCU在确定第一同步器105已切换至结合挡之后，会将车辆的当前驾驶模式从功率分流模式置位至直驱模式，进而按照直驱模式下的扭矩分配策略，控制发动机101、第一电机103和第二电机输出扭矩。
具体而言，扭矩分配策略包括前轴扭矩分配策和后桥扭矩输出策略，其中，HCU用于执行前轴扭矩分配策略，控制发动机101输出第一扭矩，控制第一电机103输出第二扭矩，以共同驱动车辆前桥；同时，HCU还用于执行后桥扭矩输出策略，控制第二电机输出第三扭矩，以驱动车辆后桥。
需要说明的是，第一电机103输出的第二扭矩可以为正扭矩，也可以为负扭矩。例如，在驾驶员需求扭矩较大，发动机101和第二电机无法有效满足用户动力需求时，第一电机103可以输出正扭矩，以保证车辆的动力性；在驾驶员需求扭矩较小时，第一电机103可以输出负扭矩，以调节发动机101工作点，使得发动机101能够运行在最佳经济区间。
本申请实施例提供的一种车辆模式切换方法，通过先对发动机101和第一电机103进行扭矩调节，再对第一电机103进行转速调节，使得在车辆模式切换过程中，能够在不打开或关闭离合器102的前提下，顺利完成第一同步器105的换挡操作，如此，车辆能够更为快速、顺滑地从功率分流模式切换到直驱模式，在有效缩短模式切换时长的同时，使得发动机101能够快速输出扭矩，进而提升车辆在模式切换过程中的动力响应性能。
示例性地，车辆模式切换方法还可以包括以下步骤：
S301：在车辆处于功率分流模式的情况下，获取动力电池的当前剩余电量，并确定驾驶员是否存在强动力需求。
在本实施方式中，在车辆处于功率分流模式时，HCU将实时获取车辆的工况信息和驾驶员操作信息，以判断是否需要控制车辆从功率分流模式切换至直驱模式。其中，工况信息具体可以包括动力电池的当前SOC(State of Charge,电池荷电状态，又称剩余电量。
在本实施方式中，通过对动力电池的当前剩余电量进行检测，能够有效判断动力电池是否有足够的剩余电量支撑车辆运行在直驱模式。同时，通过对驾驶员操作信息进行检测，能够有效判断驾驶员是否存在强动力需求。
在具体实现中，驾驶员操作信息具体可以包括油门踏板的当前油门开度和当前油门开度变化率。进而，在HCU检测到在当前油门开度大于开度阈值且当前油门开度变化率大于变化率阈值时，将确定驾驶员存在强动力需求。
在本实施方式中，通过当前油门开度的基础上，综合考虑当前油门开度变化率，能够更为准确地识别驾驶员的强动力需求，进而有效避免出现模式误切换的现象。
S302：在确定驾驶员存在强动力需求且当前剩余电量大于电量阈值的情况下，确定车辆满足从功率分流模式切换至直驱模式的模式切换条件。
在本实施方式中，HCU若同时检测到驾驶员存在强动力需求且当前剩余电量大于电量阈值，则将自动控制车辆从功率分流模式切换至直驱模式，以实现车辆模式的自动切换，进而快速有效地满足驾驶员的动力需求。
示例性地，S201中对发动机101和第一电机103进行扭矩调节的步骤，具体可以包括以下子步骤：
S201-1：基于预设的扭矩调节梯度，控制发动机101的当前发动机扭矩和第一电机103的当前电机扭矩跟随预设的第一目标扭矩。
需要说明的是，第一目标扭矩表示第一同步器105能够从功率分流挡挂入结合挡的扭矩。具体的，可以根据实际的换挡需求对该第一目标扭矩进行设置。例如，为最大程度地提高第一同步器105的使用寿命，可以将该第一目标扭矩设置为零；也可以为最大程度的提高换挡速度，将该第一目标扭矩设置为能够实现挂挡的最大扭矩；或者将该第一目标扭矩设置为零与最大扭矩之间的扭矩，进而一定程度上在提高换挡速度的同时保障第一同步器105的使用寿命。
在本实施方式中，HCU在确定第一目标扭矩之后，将会激活电机控制器的扭矩控制模式，以使电机控制器将第一电机103的当前电机扭矩调节至第一目标扭矩；同时，HCU还将激活发动机控制器的扭矩控制模式，以使发动机控制器将发动机101的当前发动机扭矩调节至第一目标扭矩。
在具体实现中，可以按照预设的扭矩调节梯度，发动机101的当前发动机扭矩和第一电机103的当前电机扭矩逐步达到第一目标扭矩。其中，扭矩调节梯度表示单位时间内扭矩的变化量，例如，可以设置为200N·m/s。
在本实施方式中，通过按照扭矩调节梯度，对发动机101和第一电机103进行扭矩调节，能够避免扭矩发生剧烈变化而影响车辆的驾驶平稳性。
示例性地，车辆还包括第二电机，车辆模式切换方法还可以包括以下步骤：
S401：基于当前发动机扭矩和当前电机扭矩，确定第二电机的补偿扭矩。
在本实施方式中，考虑到在对发动机101和第一电机103进行扭矩调节的过程中，前轴扭矩将不断降低，为保证整车在模式切换过程中的动力需求，将会通过第二电机进行扭矩补偿。
在本实施方式中，由于当前电机扭矩为负扭矩且用于抵消当前发动机扭矩的一部分正扭矩，因此，HCU可以将当前发动机扭矩和当前电机扭矩之和确定为第二电机的补偿扭矩。
在一个例子中，在对发动机101和第一电机103进行扭矩调节之前，若当前发动机扭矩为800N·m，当前电机扭矩为-300N·m，则第二电机的补偿扭矩为500N·m。
S402：基于补偿扭矩和第二电机的当前驱动扭矩，确定第二电机的目标驱动扭矩。
在本实施方式中，HCU将在第二电机的当前驱动扭矩的基础上，进一步叠加补偿扭矩，便可得到第二电机的目标驱动扭矩，进而第二电机便能够在车辆后桥补充车辆前桥降低的扭矩。
S403：在对发动机101和第一电机103进行扭矩调节的过程中，基于扭矩调节梯度，控制第二电机从当前驱动扭矩逐步增大至目标驱动扭矩。
在本实施方式中，在按照扭矩调节梯度，对发动机101和第一电机103进行扭矩调节的过程中，HCU还将同步按照相同的扭矩调节梯度，控制第二电机进行扭矩补偿。
在一个例子中，扭矩调节梯度设置为200N·m/s，第一目标扭矩设置为0N·m。HCU若检测到发动机101输出800N·m，第一电机103输出-300N·m，第二电机输出400N·m，进而在检测到车辆满足模式切换请求后，HCU将按照200N·m/s的扭矩调节梯度，控制发动机101从800N·m逐步降低到0N·m，并控制第一电机103从-300N·m逐步增大至0N·m；同时，计算得到第二电机的补偿扭矩为500N·m，目标驱动扭矩为900N·m，进而同步控制第二电机按照200N·m/s的扭矩调节梯度，从400N·m逐步增大至900N·m。
在本实施方式中，通过第二电机进行扭矩补偿，使得在模式切换的过程中，整车动力性能够保持一致，进而有效满足驾驶员在模式切换过程中的动力需求，同时避免车辆出现异常减速或者闯动等现象。
示例性地，车辆模式切换方法还可以包括以下步骤：
S501：在当前发动机扭矩与第一目标扭矩之间的第一扭矩差值小于第一扭矩阈值的情况下，触发针对第一扭矩差值小于第一扭矩阈值的第一持续时长的计时。
在本实施方式中，HCU在对发动机101进行扭矩调节的过程中，将会获取发动机控制器实时反馈的当前发动机扭矩，进而在检测到当前发动机扭矩与第一目标扭矩之间的第一扭矩差值小于第一扭矩阈值时，通过第一计时器触发针对第一持续时长的累加计时，进而基于第一持续时长，判断发动机101是否稳定运行在第一目标扭矩。
S502：在当前电机扭矩与第一目标扭矩之间的第二扭矩差值小于第二扭矩阈值的情况下，触发针对第二扭矩差值小于第二扭矩阈值的第二持续时长的计时。
在本实施方式中，HCU在对第一电机103进行扭矩调节的过程中，将会获取电机控制器实时反馈的第一电机103的当前电机扭矩，进而在检测到当前电机扭矩与第一目标扭矩之间的第二扭矩差值小于第二扭矩阈值时，通过第二计时器触发针对第二持续时长的累加计时，进而基于第二持续时长，判断第一电机103是否稳定运行在第一目标扭矩。
S503：在第一持续时长大于第一时长阈值，且，第二持续时长大于第二时长阈值的情况下，确定第一同步器105满足扭矩条件。
在本实施方式中，HCU若检测到第一持续时长和第二持续时长均大于各自对应的时长阈值，则认为发动机101和第一电机103均稳定运行在第一目标扭矩，进而确定第一同步器105已满足扭矩条件。
在本实施方式中，通过对第一持续时长和第二持续时长进行监测，能够有效避免在发动机101或者第一电机103存在异常扭矩波动的情况下控制第一同步器105进行挂挡操作，进而保证第一同步器105的换挡安全。
在一个可行的实施方式中，继续参照图1，功率分流机构104具体可以包括齿圈1041、太阳轮1042、啮合在齿圈1041与太阳轮1042之间的多个行星轮1043以及与多个行星轮1043转动连接的行星架1044；行星架1044作为功率分流机构104的第一输入端与发动机101连接，太阳轮1042作为功率分流机构104的第二输入端与第一电机103连接，齿圈1041作为功率分流机构104的输出端与变速箱输入轴107连接，第一同步器105设置在行星架1044和齿圈1041之间。
需要说明的是，在功率分流模式下，第一同步器105处于功率分流挡，此时，行星架1044和齿圈1041处于断开状态，发动机101输出的驱动力将通过离合器102传递至行星架1044，而行星架1044会将驱动力的一部分依次通过多个行星轮1043和太阳轮1042传递至第一电机103，以驱动第一电机103给动力电池充电；与此同时，行星架1044会将驱动力的另外一部分依次通过多个行星轮1043、齿圈1041、变速箱输入轴107、第二同步器106、变速箱输出轴108和前桥差速器109传递至车辆前桥，以驱动车辆行驶。
在直驱模式下，第一同步器105处于结合挡，此时，行星架1044和齿圈1041处于锁止状态，发动机101输出的驱动力将依次通过行星架1044、第一同步器105和齿圈1041传递到变速箱输入轴107，而第一电机103输出的驱动力将通过太阳轮1042、多个行星轮1043和齿圈1041传递到变速箱输入轴107，即发动机101和第一电机103通过两个不同的动力路径将驱动力一同传递到变速箱输入轴107，再由变速箱输入轴107依次通过第二同步器106、变速箱输出轴108和前桥差速器109将该部分驱动力传递至车辆前桥，以驱动车辆行驶。
基于上述结构，S202中对第一电机103进行转速调节的步骤，具体可以包括以下子步骤：
S202-1：在第一同步器105的当前挡位为功率分流挡的情况下，确定行星架1044和齿圈1041之间的变速比为第一变速比。
需要说明的是，由于第一同步器105设置在行星架1044和齿圈1041之间，因此，需要将行星架1044和齿圈1041之间的转速进行调节，以使第一同步器105两端的转速差小于预设的转速差阈值。而由于行星架1044与发动机101连接，因此，行星架1044的转速即为发动机转速；又由于齿圈1041通过多个行星轮1043、太阳轮1042和第一电机103连接，因此，齿圈1041的转速可与第一电机103的转速进行转换。如此，能够在保持发动机转速不变的前提下，仅需对第一电机103进行转速调节，即可实现对第一同步器105两端转速的调节，以使第一同步器105满足转速条件。
在本实施方式中，考虑到第一同步器105在不同的挡位下，行星架1044和齿圈1041之间的变速比不同，因此，将首先基于第一同步器105的当前挡位，确定行星架1044和齿圈1041之间的变速比为第一变速比。
S202-2：基于发动机101的当前发动机转速和第一变速比，确定齿圈1041的目标齿圈转速。
在本实施方式中，HCU将以发动机101的当前发动机转速作为调速基准，实现对第一电机103的转速，如此，可无需对发动机转速进行调节。进而基于发动机101的当前发动机转速和第一变速比，能够确定齿圈1041的目标齿圈转速。
S202-3：基于目标齿圈转速和齿圈1041与太阳轮1042之间的第二变速比，确定第一电机103的目标电机转速。
在本实施方式中，根据齿圈1041与太阳轮1042之间的第二变速比，能够进一步将目标齿圈转速转化为第一电机103所需的目标电机转速。
在具体实现中，可以按照以下公式，计算得到目标电机转速：
n1＝n0×i1×i2   (1)；
其中，n1表示第一电机103的目标电机转速，n0表示发动机101的当前发动机转速，i1表示第一变速比，该第一变速比表示第一同步器105处于功率分流挡时行星架1044和齿圈1041之间的变速比，i2表示齿圈1041与太阳轮1042之间的第二变速比。
S202-4：控制第一电机103的当前电机转速跟随目标电机转速。
在本实施方式中，HCU在向电机控制器发送包含目标电机转速的转速控制请求的同时，还会将转速控制标志位发送给电机控制器，以使电机控制器控制第一电机103从扭矩控制模式切换至转速控制模式，以实现对第一电机103转速的精确控制。
在本实施方式中，电机控制器在接收到转速控制请求并切换至转速控制模式之后，将会激活针对第一电机103的PI(proportional-integral，比例积分)速度环，以通过闭环控制的方式，控制第一电机103的当前电机转速跟随目标电机转速。
在具体实现中，可以预设的PI调节策略，实现对电机转速的闭环控制。具体而言，电机控制器内置有比例控制器和积分控制器，电机控制器将首先计算目标电机转速与当前电机转速之间的第一转速差，进而将当前电机转速和第一转速差输入比例控制器，可以输出得到比例调节值；将当前电机转速和第一转速差输入积分控制器，可以输出得到积分调节值；进而基于比例调节值和积分调节值，对第一电机103进行转速调节。
在本实施方式中，通过综合考虑第一同步器105的当前挡位和第一电机103与发动机101之间的变速比，能够实现目标电机转速的准确计算，同时，通过对电机转速进行闭环控制，可实现对当前电机转速的快速精准控制，进而有效平衡第一同步器105两端的转速差，保证第一同步器105能够顺利挂入目标挡位。
在一个可行的实施方式中，车辆模式切换方法还可以包括以下步骤：
S601：基于当前电机转速和第二变速比，确定齿圈的当前齿圈转速。
在本实施方式中，由于第一电机103与太阳轮1042连接，因此，基于当前电机转速和齿圈1041与太阳轮1042之间的第二变速比，能够实时计算得到齿圈1041的当前齿圈转速。
S602：基于当前发动机扭矩，确定行星架的当前行星架转速。
在本实施方式中，由于发动机101与行星架1044连接，因此，可以直接将当前发动机转速确定为当前行星架转速。
S603：在当前齿圈转速和当前行星架转速之间的转速差小于转速差阈值的情况下，确定第一同步器105满足转速条件。
在本实施方式中，由于第一同步器105设置在齿圈1041和行星架1044之间，因此，通过计算当前齿圈转速和当前行星架转速之间的转速差，能够实时获取第一同步器105两端的转速差，进而在检测到转速差小于转速差阈值，则说明第一同步器105满足转速条件。
在本实施方式中，通过对第一同步器105两端的转速差进行实时监测，能够有效保证第一同步器105的换挡安全。
示例性地，S203具体可以包括以下子步骤：
S203-1：在第一同步器105满足转速条件的情况下，将第一目标扭矩和预设的进挡辅助扭矩之和，确定为第二目标扭矩。
在本实施方式中，考虑到第一同步器105从功率分流挡切换至结合挡时，需要从摘挡状态切换至锁止状态，因此，通过在第一目标扭矩的基础上叠加进挡辅助扭矩，并控制第一电机103输出第二目标扭矩，使得第一电机103能够辅助第一同步器105顺利完成换挡操作。其中，进挡辅助扭矩可以设置为2N·m。
S203-1：控制第一电机103的当前电机扭矩跟随第二目标扭矩，以辅助第一同步器105从功率分流挡切换至结合挡。
在具体实现中，HCU将包含第二目标扭矩的第二电机扭矩调节请求发送至电机控制器，以使电机控制器响应于第二电机扭矩调节请求，对第一电机103进行扭矩调节，以使第一电机103输出第二目标扭矩。在第一目标扭矩设置为零时，第二目标扭矩即为进挡辅助扭矩。
在本实施方式中，通过控制第一电机103在第一目标扭矩的基础上，进一步叠加进挡辅助扭矩，使得第一同步器105在第一电机103的辅助驱动下，能够有效提高换挡效率，同时避免第一同步器105出现换挡失败的现象。
第二方面，基于相同发明构思，参照图3，本申请实施例提供了一种车辆模式切换装置300，车辆包括发动机101、离合器102、第一电机103和变速箱；变速箱包括功率分流机构104、第一同步器105和变速箱输入轴107，发动机101通过离合器102与功率分流机构104的第一输入端连接，第一电机103与功率分流机构104的第二输入端连接，功率分流机构104的输出端与变速箱输入轴107连接，第一同步器105设置在第一输入端和输出端之间，车辆模式切换装置300包括：
扭矩调节模块301，用于在车辆满足从功率分流模式切换至直驱模式的模式切换条件的情况下，保持离合器102为闭合状态，并对发动机101和第一电机103进行扭矩调节，以使第一同步器105满足扭矩条件；
转速调节模块302，用于在第一同步器105满足扭矩条件的情况下，对第一电机103进行转速调节，以使第一同步器105满足转速条件；
挡位切换模块303，用于在第一同步器105满足转速条件的情况下，控制第一同步器105从功率分流挡切换至结合挡，以使车辆从功率分流模式切换至直驱模式。
示例性地，车辆模式切换装置300还包括：
信息获取子模块，用于在车辆处于功率分流模式的情况下，获取动力电池的当前剩余电量，并确定驾驶员是否存在强动力需求；
条件确定子模块，用于在确定驾驶员存在强动力需求且当前剩余电量大于电量阈值的情况下，确定车辆满足从功率分流模式切换至直驱模式的模式切换条件。
示例性地，信息获取子模块包括：
踏板信息获取单元，用于获取油门踏板的当前油门开度和当前油门开度变化率；
动力需求确定单元，用于在当前油门开度大于开度阈值且当前油门开度变化率大于变化率阈值的情况下，确定驾驶员存在强动力需求。
示例性地，扭矩调节模块301包括：
扭矩调节子模块，用于基于预设的扭矩调节梯度，控制发动机101的当前发动机扭矩和第一电机103的当前电机扭矩跟随预设的第一目标扭矩。
示例性地，车辆还包括第二电机，车辆模式切换装置300还包括：
补偿扭矩确定模块，用于基于当前发动机扭矩和当前电机扭矩，确定第二电机的补偿扭矩；
驱动扭矩确定模块，用于基于补偿扭矩和第二电机的当前驱动扭矩，确定第二电机的目标驱动扭矩；
驱动扭矩控制模块，用于在对发动机101和第一电机103进行扭矩调节的过程中，基于扭矩调节梯度，控制第二电机从当前驱动扭矩逐步增大至目标驱动扭矩。
示例性地，车辆模式切换装置300还包括：
第一计时模块，用于在当前发动机扭矩与第一目标扭矩之间的第一扭矩差值小于第一扭矩阈值的情况下，触发针对第一扭矩差值小于第一扭矩阈值的第一持续时长的计时；
第二计时模块，用于在当前电机扭矩与第一目标扭矩之间的第二扭矩差值小于第二扭矩阈值的情况下，触发针对第二扭矩差值小于第二扭矩阈值的第二持续时长的计时；
第一条件确定模块，用于在第一持续时长大于第一时长阈值，且，第二持续时长大于第二时长阈值的情况下，确定第二同步器106满足第一挡位切换条件。
示例性地，功率分流机构104包括齿圈、太阳轮、啮合在齿圈与太阳轮之间的多个行星轮以及与多个行星轮转动连接的行星架；行星架1044作为功率分流机构104的第一输入端与发动机101连接，太阳轮1042作为功率分流机构104的第二输入端与第一电机103连接，齿圈1041作为功率分流机构104的输出端与变速箱输入轴107连接，第一同步器105设置在行星架1044和齿圈1041之间；转速调节模块302包括：
变速比确定子模块，用于在第一同步器105的当前挡位为功率分流挡的情况下，确定行星架和齿圈之间的变速比为第一变速比；
目标齿圈转速确定子模块，用于基于发动机101的当前发动机转速和第一变速比，确定齿圈的目标齿圈转速；
电机转速确定子模块，用于基于目标齿圈转速和齿圈与太阳轮之间的第二变速比，确定第一电机103的目标电机转速；
电机转速控制子模块，用于控制第一电机103的当前电机转速跟随目标电机转速。
示例性地，车辆模式切换装置300还包括：
当前齿圈转速确定模块，用于基于当前电机转速和第二变速比，确定齿圈的当前齿圈转速；
当前行星架转速确定模块，用于基于当前发动机扭矩，确定行星架的当前行星架转速；
第二条件确定模块，用于在当前齿圈转速和当前行星架转速之间的转速差小于转速差阈值的情况下，确定第一同步器105满足转速条件。
示例性地，挡位切换模块303包括：
目标扭矩确定子模块，用于在第一同步器105满足转速条件的情况下，将第一目标扭矩和预设的进挡辅助扭矩之和，确定为第二目标扭矩；
挡位切换子模块，用于控制第一电机103的当前电机扭矩跟随第二目标扭矩，以辅助第一同步器105从功率分流挡切换至结合挡。
需要说明的是，本申请实施例的车辆模式切换装置300的具体实施方式参照前述本申请实施例第一方面提出的车辆模式切换方法的具体实施方式，在此不再赘述。
第三方面，基于相同发明构思，参照图4，本申请实施例提供了一种车辆模式切换系统400，车辆包括发动机101、离合器102、第一电机103和变速箱；变速箱包括功率分流机构104、第一同步器105和变速箱输入轴107，发动机101通过离合器102与功率分流机构104的第一输入端连接，第一电机103与功率分流机构104的第二输入端连接，功率分流机构104的输出端与变速箱输入轴107连接，第一同步器105设置在第一输入端和输出端之间；该车辆模式切换系统400包括整车控制器401、变速箱控制器402、电机控制器403和发动机控制器404。
整车控制器401用于在车辆满足从功率分流模式切换至直驱模式的模式切换条件的情况下，将离合器状态保持请求发送至变速箱控制器402，将发动机扭矩调节请求发送至发动机控制器404，并将电机扭矩调节请求发送至电机控制器403；
变速箱控制器402用于响应于离合器状态保持请求，保持离合器102为闭合状态；
发动机控制器404用于响应于发动机扭矩调节请求，对发动机101进行扭矩调节，电机控制器403用于响应于电机扭矩调节请求，对第一电机103进行扭矩调节，以使第一同步器105满足扭矩条件；
整车控制器401还用于在第一同步器105满足扭矩条件的情况下，将转速调节请求发送至电机控制器403；
电机控制器403还用于响应于转速调节请求，对第一电机103进行转速调节，以使第一同步器105满足转速条件；
整车控制器401还用于在第一同步器105满足转速条件的情况下，将挡位切换请求发送至变速箱控制器402；
变速箱控制器402还用于响应于挡位切换请求，控制第一同步器105从功率分流挡切换至结合挡，以使车辆从功率分流模式切换至直驱模式。
需要说明的是，本申请实施例的车辆模式切换系统400的具体实施方式参照前述本申请第一方面提出的车辆模式切换方法的具体实施方式，在此不再赘述。
第四方面，基于相同发明构思，参照图5，本申请实施例提供了一种车辆500，包括本申请第三方面提出的车辆模式切换系统400。
需要说明的是，本申请实施例的车辆500的具体实施方式参照前述本申请实施例第三方面提出的车辆模式切换系统400的具体实施方式，在此不再赘述。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的计算处理设备中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
例如，图6示出了可以实现根据本发明的方法的计算处理设备。该计算处理设备传统上包括处理器1010和以存储器1020形式的计算机程序产品或者计算机可读介质。存储器1020可以是诸如闪存、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、EPROM、硬盘或者ROM之类的电子存储器。存储器1020具有用于执行上述方法中的任何方法步骤的程序代码1031的存储空间1030。例如，用于程序代码的存储空间1030可以包括分别用于实现上面的方法中的各种步骤的各个程序代码1031。这些程序代码可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。这些计算机程序产品包括诸如硬盘，紧致盘(CD)、存储卡或者软盘之类的程序代码载体。这样的计算机程序产品通常为如参考图7所述的便携式或者固定存储单元。该存储单元可以具有与图XXX的计算处理设备中的存储器1020类似布置的存储段、存储空间等。程序代码可以例如以适当形式进行压缩。通常，存储单元包括计算机可读代码1031’，即可以由例如诸如1010之类的处理器读取的代码，这些代码当由计算处理设备运行时，导致该计算处理设备执行上面所描述的方法中的各个步骤。
尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

Claims (14)

  1. 一种车辆模式切换方法，其特征在于，所述车辆包括发动机、离合器、第一电机和变速箱；所述变速箱包括功率分流机构、第一同步器和变速箱输入轴，所述发动机通过所述离合器与所述功率分流机构的第一输入端连接，所述第一电机与所述功率分流机构的第二输入端连接，所述功率分流机构的输出端与所述变速箱输入轴连接，所述第一同步器设置在所述第一输入端和所述输出端之间；所述方法包括：
    在所述车辆满足从功率分流模式切换至直驱模式的模式切换条件的情况下，保持所述离合器为闭合状态，并对所述发动机和所述第一电机进行扭矩调节，以使所述第一同步器满足扭矩条件；
    在所述第一同步器满足所述扭矩条件的情况下，对所述第一电机进行转速调节，以使所述第一同步器满足转速条件；
    在所述第一同步器满足所述转速条件的情况下，控制所述第一同步器从所述功率分流挡切换至结合挡，以使所述车辆从所述功率分流模式切换至所述直驱模式。
  2. 根据权利要求1所述的车辆模式切换方法，其特征在于，所述方法还包括：
    在所述车辆处于所述功率分流模式的情况下，获取动力电池的当前剩余电量，并确定驾驶员是否存在强动力需求；
    在确定所述驾驶员存在所述强动力需求且所述当前剩余电量大于电量阈值的情况下，确定所述车辆满足从功率分流模式切换至直驱模式的模式切换条件。
  3. 根据权利要求2所述的车辆模式切换方法，其特征在于，确定驾驶员是否存在强动力需求的步骤，包括：
    获取油门踏板的当前油门开度和当前油门开度变化率；
    在所述当前油门开度大于开度阈值且当前油门开度变化率大于变化率阈值的情况下，确定所述驾驶员存在强动力需求。
  4. 根据权利要求1所述的车辆模式切换方法，其特征在于，对所述发动机和所述第一电机进行扭矩调节的步骤，包括：
    基于预设的扭矩调节梯度，控制所述发动机的当前发动机扭矩和所述第一电机的当前电机扭矩跟随预设的第一目标扭矩。
  5. 根据权利要求4所述的车辆模式切换方法，其特征在于，所述车辆还包括第二电机，所述方法还包括：
    基于所述当前发动机扭矩和所述当前电机扭矩，确定所述第二电机的补偿扭矩；
    基于所述补偿扭矩和所述第二电机的当前驱动扭矩，确定所述第二电机的目标驱动扭矩；
    在对所述发动机和所述第一电机进行扭矩调节的过程中，基于所述扭矩调节梯度，控制所述第二电机从所述当前驱动扭矩逐步增大至所述目标驱动扭矩。
  6. 根据权利要求4所述的车辆模式切换方法，其特征在于，所述方法还包括：
    在所述当前发动机扭矩与所述第一目标扭矩之间的第一扭矩差值小于第一扭矩阈值的情况下，触发针对所述第一扭矩差值小于所述第一扭矩阈值的第一持续时长的计时；
    在所述当前电机扭矩与所述第一目标扭矩之间的第二扭矩差值小于第二扭矩阈值的情况下，触发针对所述第二扭矩差值小于所述第二扭矩阈值的第二持续时长的计时；
    在所述第一持续时长大于第一时长阈值，且，所述第二持续时长大于第二时长阈值的情况下，确定所述第一同步器满足所述扭矩条件。
  7. 根据权利要求1所述的车辆模式切换方法，其特征在于，所述功率分流机构包括齿圈、太阳轮、啮合在所述齿圈与所述太阳轮之间的多个行星轮以及与多个所述行星轮转动连接的行星架；所述行星架作为所述第一输入端与所述发动机连接，所述太阳轮作为所述第二输入端与所述第一电机连接，所述齿圈作为所述输出端与所述变速箱输入轴连接，所述第一同步器设置在所述行星架和所述齿圈之间；
    对所述第一电机进行转速调节的步骤，包括：
    在所述第一同步器的当前挡位为所述功率分流挡的情况下，确定所述行星架和所述齿圈之间的变速比为第一变速比；
    基于所述发动机的当前发动机转速和所述第一变速比，确定所述齿圈的目标齿圈转速；
    基于所述目标齿圈转速和所述齿圈与所述太阳轮之间的第二变速比，确定所述第一电机的目标电机转速；
    控制所述第一电机的当前电机转速跟随所述目标电机转速。
  8. 根据权利要求7所述的车辆模式切换方法，其特征在于，所述方法还包括：
    基于所述当前电机转速和所述第二变速比，确定所述齿圈的当前齿圈转速；
    基于所述当前发动机扭矩，确定所述行星架的当前行星架转速；
    在所述当前齿圈转速和所述当前行星架转速之间的转速差小于转速差阈值的情况下，确定所述第一同步器满足所述转速条件。
  9. 根据权利要求4所述的车辆模式切换方法，其特征在于，在所述第一同步器满足所述转速条件的情况下，控制所述第一同步器从所述功率分流挡切换至结合挡的步骤，包括：
    在所述第一同步器满足所述转速条件的情况下，将所述第一目标扭矩和预设的进挡辅助扭矩之和，确定为第二目标扭矩；
    控制所述第一电机的当前电机扭矩跟随所述第二目标扭矩，以辅助所述第一同步器从所述功率分流挡切换至所述结合挡。
  10. 一种车辆模式切换装置，其特征在于，所述车辆包括发动机、离合器、第一电机和变速箱；所述变速箱包括功率分流机构、第一同步器和变速箱输入轴，所述发动机通过所述离合器与所述功率分流机构的第一输入端连接，所述第一电机与所述功率分流机构的第二输入端连接，所述功率分流机构的输出端与所述变速箱输入轴连接，所述第一同步器设置在所述第一输入端和所述输出端之间；所述装置包括：
    扭矩调节模块，用于在所述车辆满足从功率分流模式切换至直驱模式的模式切换条件的情况下，保持所述离合器为闭合状态，并对所述发动机和所述第一电机进行扭矩调节，以使所述第一同步器满足扭矩条件；
    转速调节模块，用于在所述第一同步器满足所述扭矩条件的情况下，对所述第一电机进行转速调节，以使所述第一同步器满足转速条件；
    挡位切换模块，用于在所述第一同步器满足所述转速条件的情况下，控制所述第一同步器从所述功率分流挡切换至结合挡，以使所述车辆从所述功率分流模式切换至所述直驱模式。
  11. 一种车辆模式切换系统，其特征在于，所述车辆包括发动机、离合器、第一电机和变速箱；所述变速箱包括功率分流机构、第一同步器和变速箱输入轴，所述发动机通过所述离合器与所述功率分流机构的第一输入端连接，所述第一电机与所述功率分流机构的第二输入端连接，所述功率分流机构的输出端与所述变速箱输入轴连接，所述第一同步器设置在所述第一输入端和所述输出端之间；所述系统包括整车控制器、变速箱控制器、电机控制器和发动机控制器；其中，
    所述整车控制器用于在所述车辆满足从功率分流模式切换至直驱模式的模式切换条件的情况下，将离合器状态保持请求发送至所述变速箱控制器，将发动机扭矩调节请求发送至所述发动机控制器，并将电机扭矩调节请求发送至所述电机控制器；
    所述变速箱控制器用于响应于所述离合器状态保持请求，保持所述离合器为闭合状态；
    所述发动机控制器用于响应于所述发动机扭矩调节请求，对所述发动机进行扭矩调节，所述电机控制器用于响应于所述电机扭矩调节请求，对所述第一电机进行扭矩调节，以使所述第一同步器满足扭矩条件；
    所述整车控制器还用于在所述第一同步器满足所述扭矩条件的情况下，将转速调节请求发送至所述电机控制器；
    所述电机控制器还用于响应于所述转速调节请求，对所述第一电机进行转速调节，以使所述第一同步器满足转速条件；
    所述整车控制器还用于在所述第一同步器满足所述转速条件的情况下，将挡位切换请求发送至所述变速箱控制器；
    所述变速箱控制器还用于响应于所述挡位切换请求，控制所述第一同步器从功率分流挡切换至结合挡，以使所述车辆从所述功率分流模式切换至所述直驱模式。
  12. 一种车辆，其特征在于，包括如权利要求11所述的车辆模式切换系统。
  13. 一种计算机程序，其特征在于，包括计算机可读代码，当所述计算机可读代码在计算处理设备上运行时，导致所述计算处理设备执行根据权利要求1-9中的任一个所述的车辆模式切换方法。
  14. 一种计算机可读介质，其特征在于，其中存储了如权利要求13所述的计算机程序。
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