CN107255159A - 两挡自动变速箱的换挡控制方法和换挡控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车传动系统领域，具体提供一种两挡自动变速箱的换挡控制方法和换挡控制系统。本发明旨在解决现有技术中两挡自动变速箱换挡时存在换挡冲击的问题。为此目的，本发明的换挡控制方法包括以下步骤：识别驾驶员的驾驶意图；根据所述驾驶意图确定目标挡位；使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离，进而将汽车由当前挡位切换至目标挡位。通过本发明的换挡控制方法能够协调控制第一离合器和第二离合器之间的滑摩程度，即在其中一个离合器闭合的过程中使另一个离合器缓慢断开，能够使两挡变速箱的换挡过程平顺，无换挡冲击。

Description

两挡自动变速箱的换挡控制方法和换挡控制系统

技术领域

本发明属于汽车传动系统领域，具体提供一种两挡自动变速箱的换挡控制方法和换挡控制系统。

背景技术

双离合自动变速箱不仅在换挡时间上比机械式自动变速箱要短，而且在换挡过程中通过协调控制两个离合器的闭合或分离能够弥补换挡过程中动力中断的问题。因此双离合自动变速箱在电动汽车上正在被广泛使用。

但是，双离合自动变速箱在换挡过程中，驱动电机所带动的离合器主动盘与离合器从动盘之间在离合器闭合或分离时会产生一定的转速差，并且变速系统本身具有的惯性会造成一定的扭转振动，给驾乘人员会带来一定的冲击度。此外，离合器滑摩时间过长，会影响离合器使用寿命。

相应地，本领域需要一种新的换挡控制方法来解决上述问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有技术中两挡自动变速箱换挡时存在换挡冲击的问题，本发明提供了一种两挡自动变速箱的换挡控制方法，所述两挡自动变速箱包括第一离合器和第二离合器，通过使所述第一离合器或者所述第二离合器的主动盘和从动盘之间处于闭合或者分离的方式实现挡位的切换，所述换挡控制方法包括以下步骤：识别驾驶员的驾驶意图；根据所述驾驶意图确定目标挡位；使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离，进而将汽车由当前挡位切换至目标挡位。

在上述换挡控制方法的优选技术方案中，“使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离”的步骤进一步包括：计算汽车换挡前驱动电机的效率；计算汽车换挡后驱动电机的效率；在换挡后驱动电机的效率大于换挡前驱动电机的效率的情形下，使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离。

在上述换挡控制方法的优选技术方案中，“计算汽车换挡前驱动电机的效率”的步骤进一步包括：根据所述驾驶意图，获取目标转矩；获取汽车换挡前驱动电机的转速；根据所述目标转矩和所述换挡前驱动电机的转速计算换挡前驱动电机的输出功率；根据所述换挡前驱动电机的输出功率和驱动电机的MAP图获取换挡前驱动电机的效率。

在上述换挡控制方法的优选技术方案中，“计算汽车换挡后驱动电机的效率”的步骤进一步包括：根据所述驾驶意图，获取驱动电机的目标转速；根据所述目标转速和所述目标转矩计算换挡后驱动电机的输出功率；根据所述换挡后驱动电机的输出功率和驱动电机的MAP图获取换挡后驱动电机的效率。

在上述换挡控制方法的优选技术方案中，“在换挡后驱动电机的效率大于换挡前驱动电机的效率的情形下，使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离”的步骤进一步包括：获取动力电池的剩余电量；在所述剩余电量不低于预设值的情形下，使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离。

在上述换挡控制方法的优选技术方案中，在步骤“使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离，进而将汽车由当前挡位切换至目标挡位”之前，所述换挡控制方法还包括：判断所述当前挡位与所述目标挡位是否一致；若一致，则退出换挡控制策略；若不一致，则将所述目标挡位发送至变速箱控制器，使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离，进而将汽车由当前挡位切换至目标挡位。

在上述换挡控制方法的优选技术方案中，在步骤“使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离，进而将汽车由当前挡位切换至目标挡位”之后，所述换挡控制方法还包括：校验挡位是否已经切换至所述目标挡位；若挡位一致，则执行所述目标挡位为换挡后的当前挡位；若挡位不一致，则重新计算所述目标挡位。

在上述换挡控制方法的优选技术方案中，“使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离”的步骤进一步包括：在所述第一离合器和所述第二离合器中的一个离合器闭合的过程中另一个离合器断开。

在上述换挡控制方法的优选技术方案中，“在所述第一离合器和所述第二离合器中的一个离合器闭合的过程中另一个离合器断开”的步骤进一步包括：当所述一个离合器传递的转矩达到目标转矩的设定比例时，使所述另一个离合器断开。

在上述换挡控制方法的优选技术方案中，在步骤“使所述另一个离合器断开”之后，所述换挡控制方法还包括：当所述一个离合器的主动盘与从动盘的转速差小于设定的阈值时，使所述一个离合器闭合。

在上述换挡控制方法的优选技术方案中，所述目标转速是换挡时所述第一离合器和所述第二离合器中待闭合的离合器的从动盘的转速，所述目标转矩是换挡时所述第一离合器和所述第二离合器中待闭合的离合器的从动盘的输出扭矩。

在另一方面，本发明提供了一种两挡自动变速箱的换挡控制系统，所述两挡自动变速箱包括第一离合器和第二离合器，通过使所述第一离合器或者所述第二离合器的主动盘和从动盘之间处于闭合或者分离的方式实现挡位的切换，所述换挡控制系统包括：识别模块，其用于识别驾驶员的驾驶意图；挡位确定模块，其用于根据所述驾驶意图确定目标挡位；以及执行模块，其用于使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离，进而将汽车由当前挡位切换至目标挡位。

在上述换挡控制系统的优选技术方案中，所述换挡控制系统还包括第一判断模块，所述第一判断模块用于：计算汽车换挡前驱动电机的效率；计算汽车换挡后驱动电机的效率；在换挡后驱动电机的效率大于换挡前驱动电机的效率的情形下，使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离。

在上述换挡控制系统的优选技术方案中，所述换挡控制系统还包括第二判断模块，所述第二判断模块用于：获取动力电池的剩余电量；在所述剩余电量不低于预设值的情形下，使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离。

在上述换挡控制系统的优选技术方案中，所述系统还包括检测模块，所述检测模块用于在挡位切换之前判断所述当前挡位与所述目标挡位是否一致，其中：当所述整车控制器检测到的当前挡位与所述目标挡位一致时，退出换挡控制策略；当所述整车控制器检测到的当前挡位与所述目标挡位不一致时，控制所述变速箱控制器使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离，进而将汽车由当前挡位切换至目标挡位。

在上述换挡控制系统的优选技术方案中，所述系统还包括校验模块，所述校验模块用于在挡位切换之后校验挡位是否已经切换至所述目标挡位，其中：若挡位一致，则执行所述目标挡位为换挡后的当前挡位；若挡位不一致，则重新计算所述目标挡位。

本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，通过驾驶需求来确定换挡点，并且结合换挡前后的电机效率以及动力电池的剩余电量来最终确定换挡与否，不仅满足了驾驶员的驾驶感，又能满足整车对能耗的要求。此外，通过协调控制第一离合器和第二离合器之间的滑摩程度，即在其中一个离合器闭合的过程中使另一个离合器缓慢断开，能够使两挡变速箱的换挡过程平顺，换挡过程无动力中断，避免了换挡冲击。

方案1、一种两挡自动变速箱的换挡控制方法，所述两挡自动变速箱包括第一离合器和第二离合器，通过使所述第一离合器或者所述第二离合器的主动盘和从动盘之间处于闭合或者分离的方式实现挡位的切换，其特征在于，所述换挡控制方法包括以下步骤：

识别驾驶员的驾驶意图；

根据所述驾驶意图确定目标挡位；

使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离，进而将汽车由当前挡位切换至目标挡位。

方案2、根据方案1所述的两挡自动变速箱的换挡控制方法，其特征在于，“使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离”的步骤进一步包括：

计算汽车换挡前驱动电机的效率；

计算汽车换挡后驱动电机的效率；

在换挡后驱动电机的效率大于换挡前驱动电机的效率的情形下，使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离。

方案3、根据方案2所述的两挡自动变速箱的换挡控制方法，其特征在于，“计算汽车换挡前驱动电机的效率”的步骤进一步包括：

根据所述驾驶意图，获取目标转矩；

获取汽车换挡前驱动电机的转速；

根据所述目标转矩和所述换挡前驱动电机的转速计算换挡前驱动电机的输出功率；

根据所述换挡前驱动电机的输出功率和驱动电机的MAP图获取换挡前驱动电机的效率。

方案4、根据方案3所述的两挡自动变速箱的换挡控制方法，其特征在于，“计算汽车换挡后驱动电机的效率”的步骤进一步包括：

根据所述驾驶意图，获取驱动电机的目标转速；

根据所述目标转速和所述目标转矩计算换挡后驱动电机的输出功率；

根据所述换挡后驱动电机的输出功率和驱动电机的MAP图获取换挡后驱动电机的效率。

方案5、根据方案2所述的两挡自动变速箱的换挡控制方法，其特征在于，“在换挡后驱动电机的效率大于换挡前驱动电机的效率的情形下，使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离”的步骤进一步包括：

获取动力电池的剩余电量；

在所述剩余电量不低于预设值的情形下，使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离。

方案6、根据方案1所述的两挡自动变速箱的换挡控制方法，其特征在于，在步骤“使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离，进而将汽车由当前挡位切换至目标挡位”之前，所述换挡控制方法还包括：

判断所述当前挡位与所述目标挡位是否一致；

若一致，则退出换挡控制策略；

若不一致，则将所述目标挡位发送至变速箱控制器，使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离，进而将汽车由当前挡位切换至目标挡位。

方案7、根据方案1所述的两挡自动变速箱的换挡控制方法，其特征在于，在步骤“使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离，进而将汽车由当前挡位切换至目标挡位”之后，所述换挡控制方法还包括：

校验挡位是否已经切换至所述目标挡位；

若挡位一致，则执行所述目标挡位为换挡后的当前挡位；

若挡位不一致，则重新计算所述目标挡位。

方案8、根据方案6所述的两挡自动变速箱的换挡控制方法，其特征在于，“使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离”的步骤进一步包括：

在所述第一离合器和所述第二离合器中的一个离合器闭合的过程中另一个离合器断开。

方案9、根据方案8所述的两挡自动变速箱的换挡控制方法，其特征在于，“在所述第一离合器和所述第二离合器中的一个离合器闭合的过程中另一个离合器断开”的步骤进一步包括：

当所述一个离合器传递的转矩达到目标转矩的设定比例时，使所述另一个离合器断开。

方案10、根据方案9所述的两挡自动变速箱的换挡控制方法，其特征在于，在步骤“使所述另一个离合器断开”之后，所述换挡控制方法还包括：

当所述一个离合器的主动盘与从动盘的转速差小于设定的阈值时，使所述一个离合器闭合。

方案11、根据方案4所述的两挡自动变速箱的换挡控制方法，其特征在于，所述目标转速是换挡时所述第一离合器和所述第二离合器中待闭合的离合器的从动盘的转速，所述目标转矩是换挡时所述第一离合器和所述第二离合器中待闭合的离合器的从动盘的输出扭矩。

方案12、一种两挡自动变速箱的换挡控制系统，所述两挡自动变速箱包括第一离合器和第二离合器，通过使所述第一离合器或者所述第二离合器的主动盘和从动盘之间处于闭合或者分离的方式实现挡位的切换，其特征在于，所述换挡控制系统包括：

识别模块，其用于识别驾驶员的驾驶意图；

挡位确定模块，其用于根据所述驾驶意图确定目标挡位；以及

执行模块，其用于使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离，进而将汽车由当前挡位切换至目标挡位。

方案13、根据方案12所述的两挡自动变速箱的换挡控制方法，其特征在于，所述换挡控制系统还包括第一判断模块，所述第一判断模块用于：

计算汽车换挡前驱动电机的效率；

计算汽车换挡后驱动电机的效率；

在换挡后驱动电机的效率大于换挡前驱动电机的效率的情形下，使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离。

方案14、根据方案13所述的两挡自动变速箱的换挡控制方法，其特征在于，所述换挡控制系统还包括第二判断模块，所述第二判断模块用于：

获取动力电池的剩余电量；

在所述剩余电量不低于预设值的情形下，使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离。

方案15、根据方案12所述的两挡自动变速箱的换挡控制系统，其特征在于，所述系统还包括检测模块，所述检测模块用于在挡位切换之前判断所述当前挡位与所述目标挡位是否一致，其中：

当所述整车控制器检测到的当前挡位与所述目标挡位一致时，退出换挡控制策略；

当所述整车控制器检测到的当前挡位与所述目标挡位不一致时，控制所述变速箱控制器使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离，进而将汽车由当前挡位切换至目标挡位。

方案16、根据方案12所述的两挡自动变速箱的换挡控制系统，其特征在于，所述系统还包括校验模块，所述校验模块用于在挡位切换之后校验挡位是否已经切换至所述目标挡位，其中：

若挡位一致，则执行所述目标挡位为换挡后的当前挡位；

若挡位不一致，则重新计算所述目标挡位。

附图说明

图1是本发明实施例的两挡自动变速箱的换挡控制系统的结构示意图一；

图2是本发明实施例的两挡自动变速箱的换挡控制系统的结构示意图二；

图3是本发明实施例的变速箱的结构示意图；

图4是本发明实施例的两挡自动变速箱的换挡控制系统的原理示意图；

图5是本发明实施例的两挡自动变速箱的换挡控制方法的步骤流程示意图；

图6是本发明实施例的两挡自动变速箱的换挡控制方法的逻辑流程示意图。

附图标记列表：

110、识别模块；120、挡位确定模块；130、执行模块；140、第一判断模块；150、第二判断模块；160、检测模块；170、校验模块；

210、整车控制器；220、电池管理系统；221、动力电池；230、电机控制器；231、驱动电机；240、变速箱控制器；241、变速箱；

1、壳体；2、输入轴；3、输出轴；4、减速器；41、输入齿轮；42、输出齿轮；5、行星齿轮机构；51、太阳轮；52、外齿圈；53、行星轮；54、行星架；55、支撑轴；6、制动器；61、制动器主动盘；62、制动器从动盘；7、离合器；71、离合器主动盘；72、离合器从动盘；8、油泵；9、驱动电机。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非用于限制本发明的保护范围。例如，虽然说明书是结合附图5以具有行星齿轮机构的两挡变速器来对本发明的换挡控制方法进行介绍的，但是本发明的换挡控制方法还可以适用于其他形式的双离合两挡变速器，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合，调整后的技术方案仍将落入本发明的保护范围。

如图1所示，本发明一方面提供了一种两挡自动变速箱的换挡控制系统，主要用于在换挡平顺的前提下，兼顾驾驶员的驾驶感和整车的能耗。该换挡控制系统主要包括：识别模块110、挡位确定模块120、执行模块130、第一判断模块140和第二判断模块150。其中，识别模块110主要用于识别驾驶员的驾驶意图。挡位确定模块120主要用于根据驾驶意图确定目标挡位。执行模块130主要用于使第一离合器和第二离合器(如下文所述的制动器6和离合器7)按照设定的方式闭合或者分离，进而将汽车由当前挡位切换至目标挡位。第一判断模块140主要用于计算汽车换挡前驱动电机的效率；计算汽车换挡后驱动电机的效率；在换挡后驱动电机的效率大于换挡前驱动电机的效率的情形下，使第一离合器和第二离合器按照设定的方式闭合或者分离。第二判断模块150则主要用于获取动力电池的剩余电量；在剩余电量不低于预设值的情形下，使第一离合器和第二离合器按照设定的方式闭合或者分离。

此外，换挡控制系统还包括检测模块160和校验模块170，其中，检测模块160用于在挡位切换之前判断当前挡位与目标挡位是否一致。具体而言，当整车控制器检测到的当前挡位与目标挡位一致时，退出换挡控制策略；当整车控制器检测到的当前挡位与目标挡位不一致时，控制变速箱控制器使第一离合器和第二离合器按照设定的方式闭合或者分离(如当通过离合器7传递的转矩达到驱动电机转矩的设定的比例时，断开制动器6。当驱动电机的转速与离合器从动盘62之间的转速之差达到设定的阈值时，离合器7闭合)，进而将汽车由当前挡位切换至目标挡位。校验模块170则主要用于在挡位切换之后校验挡位是否已经切换至目标挡位。具体而言，若挡位一致，则执行目标挡位为换挡后的当前挡位；若挡位不一致，则重新计算目标挡位。

本领域技术人员熟知的是，前述的识别模块110、挡位确定模块120、执行模块130、第一判断模块140、第二判断模块150、检测模块160和校验模块170可以采用任何合理的形式，其既可以是硬件也可以是软件，既可以是单独设置的功能模块，也可以是集成到一个硬件上的功能单元。优选地，识别模块110、挡位确定模块120、第一判断模块140、第二判断模块150、检测模块160和校验模块170都设置在VCU上，执行模块130则设置在TCU上，或者本领域技术人员还可以根据需要将上述功能模块中的全部或部分设置在电动汽车的其他位置上，例如，将检测模块160设置在TCU上。

如图2所示，两挡自动变速箱的换挡控制系统主要包括：整车控制器(VCU)210、电池管理系统(BMS)220、电机控制器(MCU)230和变速箱控制器(TCU)240。其中，VCU通过CAN总线与BMS、MCU和TCU分别建立通讯连接。进一步，VCU能够通过电动汽车上的相关传感器获得电动汽车的车速信号、油门踏板信号、挡位信号、制动踏板信号等。进而，VCU能够根据上述信号分析驾驶员的驾驶意图(如加速、减速等)。

BMS主要用于将电动汽车的动力电池的实时信息通过CAN总线上传至VCU，并可根据VCU的指令控制动力电池的输出。MCU主要用于控制电动汽车的驱动电机的输入(电压、电流)与输出(转矩、转速)，进一步，MCU还能够实时获取驱动电机上述的信息，并通过CAN总线上传至VCU，以及根据VCU的指令控制驱动电机的运行。TCU主要用于控制电动汽车的变速箱，使变速箱在TCU的控制下完成换挡动作。进一步，TCU还能够实时获取变速箱的信息，例如输入转矩、输出转矩、输入转速和输出转速。示例性地，两挡自动变速箱可以是如图3所示的结构。

如图3所示，该变速箱主要包括壳体1、输入轴2、输出轴3、减速器4、行星齿轮机构5、制动器6、离合器7和油泵8。输入轴2和输出轴3分别可旋转地固定在壳体1上。输入轴2的左端(图3中输入轴2的左端)与驱动电机9的转轴固定连接。输出轴3的左端用于连接相应的动力传输机构并将壳体1内的扭矩传递给动力传输机构，从而通过动力传输机构进一步驱动电动汽车的车轮。

继续参阅图3，减速器4具有输入齿轮41和输出齿轮42，在装配状态下，输入齿轮41和输出齿轮42相啮合。输入齿轮41套在输入轴2上，而且两者之间沿径向的配合面设置有间隙。输出齿轮42与输出轴3同轴固定。离合器7包括离合器主动盘71和离合器从动盘72，离合器主动盘71与输入轴2同轴且固连，离合器从动盘72与输入齿轮41同轴且固连，并且在装配状态下，离合器主动盘71和离合器从动盘72之间可以接合或者脱离。

进一步参阅图3，行星齿轮机构5主要包括太阳轮51、外齿圈52、行星轮53、行星架54和支撑轴55。太阳轮51与输入轴2的右端同轴且固连。图3中外齿圈52的右端与图3中支撑轴55的左端同轴固定，支撑轴55的轴体则可旋转地安装到壳体1的壳壁上。行星轮53沿径向设置在太阳轮51和外齿圈52之间。行星架54的左端与输入齿轮41固定连接，行星架54的右端与行星轮53固定连接。制动器6具有制动器主动盘61和制动器从动盘62。制动器主动盘61与壳体1的内壁固定连接，制动器从动盘62与外齿圈52固定连接。在装配状态下，制动器主动盘61和制动器从动盘62可以匹配地接合或者脱离，当制动器主动盘61与制动器从动盘62接合时，外齿圈52由于被制动最终处于停止旋转的固定状态，即外齿圈52的转动自由度被约束。

进一步，制动器主动盘61和离合器主动盘71均可以通过与油泵8相连接的油缸驱动。当制动器6闭合且离合器7脱开时，变速箱为一挡动力传输；当制动器6脱开且离合器7闭合时，变速箱为二挡动力传输；当制动器6和离合器7均脱开时，变速箱为空挡。

如图4所示，两挡自动变速箱的换挡控制系统的工作原理如下：VCU同时向MCU和TCU发送目标挡位，示例性地，该目标挡位是二挡，且当前挡位是一挡。MCU接收到目标挡位信息之后保持驱动电机的转矩不变。TCU在接收到目标挡位信息后控制油泵8使离合器7逐渐闭合，以及使制动器6逐渐断开。在该过程中，驱动电机的转矩一部分通过离合器7的滑摩传递，另一部分通过行星架54传递。并且在传递驱动电机转矩的过程中，VCU实时计算离合器7传递的转矩，当通过离合器7传递的转矩达到驱动电机转矩的设定的比例(如90％)时，断开制动器6。此时TCU将制动器6断开的信息发送给MCU，MCU开始控制驱动电机调整转速，当该转速与离合器从动盘62的转速之差达到设定的阈值(该阈值可通过实验获得)时，MCU发送信息给TCU，进而TCU使离合器7闭合。至此完成换挡动作。

继续参阅图4，为了保证换挡的可靠性，当离合器7闭合之后，TCU发送消息给VCU，VCU将该挡位信息与目标挡位是否一致，当一致时，VCU发送消息给TCU，进而TCU控制驱动电机输出驾驶员需要的转矩。

如图5所示，本发明的两挡自动变速箱的换挡控制方法主要包括：步骤S100，识别驾驶员的驾驶意图；步骤S200，获取驱动电机的目标转速和离合器的目标转矩；步骤S300，获取驱动电机换挡前、后的效率；步骤S400，校验目标挡位与实际挡位是否一致；步骤S500，在目标挡位与实际挡位不一致的情形下，执行换挡动作。

以一挡升二挡为例，下面结合图6对本发明的两挡自动变速箱的换挡控制方法进行详细说明。

如图6所示，具体地，在步骤S100中，通过VCU识别驾驶员的驾驶意图。该驾驶意图可以包括加速、减速和刹车等。驾驶员可通过踩油门、挂挡或踩刹车来表明相应的驾驶意图。VCU在识别到驾驶员的驾驶意图之后会将预换挡指令发送给TCU，然后TCU控制油泵8对与离合器主动盘71相连的油缸进行预充油以克服油缸和离合器主动盘71的空行程，以便减少离合器主动盘71和离合器从动盘72结合的时间。

如图6所示，具体地，在步骤S200中，通过VCU来计算驱动电机的目标转速和离合器的目标转矩。

由于整个换挡过程时间很短，所以在计算过程中可认为电动汽车的整车加速度、车轴加速度和驱动电机的角速度保持不变。因此可以根据换挡前驱动电机的转速确定换挡结束点的目标转速。进一步，目标转矩可通过设置在制动器从动盘62和离合器从动盘72上的转矩传感器获得，或者通过将输出轴3上的扭矩传感器获取的扭矩根据变速箱的速比进行计算获得。

换挡前驱动电机的角加速度可通过计算换挡前一刻的驱动电机的角速度通过微分得到。为减小误差，可采集换挡多个车轮角速度，如前10个周期内的车轮角速度，以计算出的换挡前10个周期内的平均角加速度作为换挡过程中车轮的角加速度。计算公式具体如下：

上述公式(1)至(3)中，ω_v为车轮转速，i₀为减速器4传动比，i₂为二挡传动比，ω₁为换挡前10个周期内第一个周期车轮的角速度，以此类推，ω₁₀为换挡前10个周期内第10个周期车轮的角速度，ω_c(t₀)为换挡前离合器从动盘72的转速，Δt为控制器运行周期，t为换挡时间，换挡时间t通常为道路试验统计时间，与驾驶员需求的转矩相关。ω_{m_target}为驱动电机目标转速，换挡过程中，为避免滑摩时间过长，驱动电机的转速需跟随离合器从动盘72的转速。本领域技术人员能够理解的是，根据换挡前离合器7的角速度和换挡过程中增加的角速度即可得出最后的驱动电机的目标转速。

进一步，离合器7的目标转矩可根据如下的车辆动力学方程求解：

根据公式(4)进而获得换挡结束后离合器7的目标转矩：

公式(4)和(5)中，T_m为驱动电机的转矩，T_Clutch为离合器7滑摩过程中传递的扭矩，T_r为车辆行驶阻力的力矩，ω_m为驱动电机转速，i₁为一挡传动比，J_v为整车等效的转动惯量，J_v＝J_w+mr²,其中J_w车轮的转动惯量，m为车身质量，r为车轮半径。

如图6所示，具体地，在步骤S300中，通过VCU计算驱动电机换挡前后的功率。首先，将驾驶员需求的转矩和换挡前驱动电机的转速相乘获得换挡前驱动电机的需求功率。然后，将驾驶员需求的转矩和驱动电机的目标转速相乘获得换挡后驱动电机的需求功率。进一步，结合驱动电机效率MAP图，判断驱动电机换挡后的效率是否高于换挡前的效率。当驱动电机换挡后的效率高于换挡前的效率时，允许TCU控制变速箱执行换挡动作；当驱动电机换挡后的效率未达到换挡前的效率时，则不允许TCU控制变速箱执行换挡动作。

更进一步，VCU根据BMS反馈的动力电池的电压、电流信号和MCU反馈的驱动电机的转矩、转速、母线电压、母线电流信号，实时计算换挡前后整车效率和电机效率作为该驾驶员需求转矩下的换挡时机效率修正系数，该修正系数可通过道路试验标定获得。

此外，为了保证换挡动作能够顺利进行，在允许TCU控制变速箱执行换挡动作的情况下，本发明的换挡控制方法还需要根据动力电池的剩余电量(SOC)对换挡动作进行仲裁。举例而言，当动力电池的剩余电量大于预设值(如满电水平的10％)时，油泵8才可以正常工作，允许变速箱换挡；对应地，当动力电池的剩余电量少于10％时，由于电能不足以支持油泵8正常工作，因此不允许变速箱换挡。

如图6所示，具体地，在步骤S400中，VCU将计算获得的目标挡位与TCU反馈的实际挡位进行比较，当目标挡位与实际挡位不一致时，VCU将目标挡位指令经信号滤波处理后发送给TCU；当目标挡位与实际挡位一致时，VCU不发送消息给TCU。VCU发送指令给MCU，使驱动电机直接增加转速或降低转速。

如图6所示，具体地，在步骤S500中，在VCU完成上述步骤之后，TCU控制变速箱执行换挡动作。

如图5所示，在升挡前，外齿圈52被制动器6锁止不动，驱动电机的转矩经太阳轮51和行星架54传递到减速器4；离合器7处于完全分离状态，传递转矩为0。当离合器7收到换挡指令时，增大油压进入滑摩状态，开始传递扭矩。制动器6虽处于结合状态，但其油压逐渐减小。驱动电机的转矩一部分通过行星架54传递，另一部分通过离合器7传递。

当离合器7传递的扭矩达到驱动电机转矩的90％以上时，将制动器6迅速分离，驱动电机的转矩不再经过行星架54传递，以便减小制动器6的磨损。此刻离合器7仍处于滑摩状态，驱动电机根据VCU计算离合器从动盘72的转速作为目标转速进行调速。优选地，驱动电机的调速采用转速闭环控制方法，即将计算的目标转速作为参考转速，转速传感器测量的驱动电机的实际转速作为反馈输入，两者之差通过PID算法得到驱动电机的转速补偿转矩，MCU根据换挡前实际转矩，换挡过程电机转速补偿转矩来响应输出转矩。由于一挡和二挡的传动比不同，因此升挡过程需要降低驱动电机的转速，同时增加离合器7传递的转矩，当驱动电机的转速在离合器7的转速附近时，锁止离合器7，完成了从一挡到二挡的升挡过程。由于换挡过程很短，在换挡过程中，为避免换挡冲击，可以使VCU不响应驾驶员驾驶需求，维持换挡前驱动电机转矩不变。

进一步，为了保证换挡的可靠性，在执行完步骤S500之后，通过VCU判断目标挡位与TCU反馈的实际挡位是否一致，若一致则退出换挡控制策略，变速箱执行新的挡位，VCU响应驾驶员需求转矩；若不一致，则重复步骤S100至步骤S500，直至目标挡位与TCU反馈的实际挡位一致。

本领域技术人员能够理解的是，二挡降一挡的过程与上述一挡升二挡的过程类似，所以在此不作赘述。

本领域技术人员还能够理解的是，在本发明的优选实施方式中，通过协调控制制动器6和离合器7之间的滑摩程度，即在其中一个离合器闭合的过程中另一个离合器缓慢断开，能够使两挡变速箱的换挡过程平顺，无换挡冲击。进一步，通过计算换挡前后驱动电机的效率，能够有效地减少整个电动系统的能耗。此外，VCU在换挡前后都需要校验挡位状态，避免变速箱系统由于信号丢失而产生误判，从而提高了换挡可靠性。并且在整个换挡过程中，VCU具有识别驾驶员驾驶意图、获取电机目标转速、挡位识别以及换挡决策等功能。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种两挡自动变速箱的换挡控制方法，所述两挡自动变速箱包括第一离合器和第二离合器，通过使所述第一离合器或者所述第二离合器的主动盘和从动盘之间处于闭合或者分离的方式实现挡位的切换，其特征在于，所述换挡控制方法包括以下步骤：

识别驾驶员的驾驶意图；

根据所述驾驶意图确定目标挡位；

使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离，进而将汽车由当前挡位切换至目标挡位。

2.根据权利要求1所述的两挡自动变速箱的换挡控制方法，其特征在于，“使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离”的步骤进一步包括：

计算汽车换挡前驱动电机的效率；

计算汽车换挡后驱动电机的效率；

在换挡后驱动电机的效率大于换挡前驱动电机的效率的情形下，使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离。

3.根据权利要求2所述的两挡自动变速箱的换挡控制方法，其特征在于，“计算汽车换挡前驱动电机的效率”的步骤进一步包括：

根据所述驾驶意图，获取目标转矩；

获取汽车换挡前驱动电机的转速；

根据所述目标转矩和所述换挡前驱动电机的转速计算换挡前驱动电机的输出功率；

根据所述换挡前驱动电机的输出功率和驱动电机的MAP图获取换挡前驱动电机的效率。

4.根据权利要求3所述的两挡自动变速箱的换挡控制方法，其特征在于，“计算汽车换挡后驱动电机的效率”的步骤进一步包括：

根据所述驾驶意图，获取驱动电机的目标转速；

根据所述目标转速和所述目标转矩计算换挡后驱动电机的输出功率；

根据所述换挡后驱动电机的输出功率和驱动电机的MAP图获取换挡后驱动电机的效率。

5.根据权利要求2所述的两挡自动变速箱的换挡控制方法，其特征在于，“在换挡后驱动电机的效率大于换挡前驱动电机的效率的情形下，使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离”的步骤进一步包括：

获取动力电池的剩余电量；

在所述剩余电量不低于预设值的情形下，使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离。

6.根据权利要求1所述的两挡自动变速箱的换挡控制方法，其特征在于，在步骤“使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离，进而将汽车由当前挡位切换至目标挡位”之前，所述换挡控制方法还包括：

判断所述当前挡位与所述目标挡位是否一致；

若一致，则退出换挡控制策略；

若不一致，则将所述目标挡位发送至变速箱控制器，使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离，进而将汽车由当前挡位切换至目标挡位。

7.根据权利要求1所述的两挡自动变速箱的换挡控制方法，其特征在于，在步骤“使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离，进而将汽车由当前挡位切换至目标挡位”之后，所述换挡控制方法还包括：

校验挡位是否已经切换至所述目标挡位；

若挡位一致，则执行所述目标挡位为换挡后的当前挡位；

若挡位不一致，则重新计算所述目标挡位。

8.根据权利要求6所述的两挡自动变速箱的换挡控制方法，其特征在于，“使所述第一离合器和所述第二离合器按照设定的方式闭合或者分离”的步骤进一步包括：

在所述第一离合器和所述第二离合器中的一个离合器闭合的过程中另一个离合器断开。

9.根据权利要求8所述的两挡自动变速箱的换挡控制方法，其特征在于，“在所述第一离合器和所述第二离合器中的一个离合器闭合的过程中另一个离合器断开”的步骤进一步包括：

当所述一个离合器传递的转矩达到目标转矩的设定比例时，使所述另一个离合器断开。

10.根据权利要求9所述的两挡自动变速箱的换挡控制方法，其特征在于，在步骤“使所述另一个离合器断开”之后，所述换挡控制方法还包括：

当所述一个离合器的主动盘与从动盘的转速差小于设定的阈值时，使所述一个离合器闭合。