CN110126627A - 换档控制装置 - Google Patents

Abstract

换档控制单元配置为：当预测经过预定时间之后电动发电机的转速等于或高于离合器的接合可允许转速，并且预测经过预定时间之后的所需减速度比经过预定时间之后的可实现减速度大预定阈值或更多时，允许自动变速器的换档；以及否则限制自动变速器在通过使用电动发电机的再生制动期间的换档。

Description

换档控制装置

技术领域

本发明涉及换档控制装置。

背景技术

在日本专利申请公开第7-264711号(JP 7-264711A)中描述了在配备有电动机、自动变速器和再生制动控制装置的电动车辆中，通过限制自动变速器在再生制动期间的换档来抑制由于再生制动的中断而导致的制动力下降和震动的发生。

发明内容

混合动力车辆配置成使得发动机和电动发电机经由K0离合器彼此连接，并且自动变速器设置在动力源和驱动轮之间。在同样根据该配置的混合动力车辆中，为了抑制由于再生制动的中断而导致的制动力下降和震动的发生，可以想到限制自动变速器在再生制动期间的换档。

然而，当车辆在向下的斜坡上滑行且K0离合器被释放时，在车辆的速度增加至无法仅由电动机通过再生制动来实现所需减速度的程度的情况下，需要通过再次接合K0离合器来额外地使用发动机制动。在再生制动期间的换档受到限制的情况下，在再次接合K0离合器之前立即进行换档，因此在发动机制动开始生效之前需要很长时间。因此，在接近所需减速度之前需要很长时间，导致驾驶性能的劣化。

本发明提供一种换档控制装置，其能够控制自动变速器，使得在必要的情况下发动机制动能够以良好的响应进行运行，并且能够抑制再生制动期间的制动力的下降、震动的发生以及再生效率的降低。

本发明的一方面涉及换档控制装置，其配置为控制混合动力车辆中的自动变速器的换档，该混合动力车辆包括发动机、电动发电机、离合器和自动变速器，自动变速器连接至电动发电机，离合器介于发动机和电动发电机之间。换档控制装置配备有：转速预测单元，其配置为预测在离合器分离且混合动力车辆滑行的状态下经过预定时间之后电动发电机的转速；所需减速度预测单元，其配置为预测经过预定时间之后混合动力车辆需要的所需减速度；可实现减速度预测单元，其配置为预测经过预定时间之后由电动发电机通过再生而能够实现的用以制动混合动力车辆的可实现速度；以及换档控制单元，其配置为控制自动变速器的换档。换档控制单元配置为：当所预测的电动发电机的转速等于或高于离合器的接合可允许转速，并且所预测的所需减速度比所预测的可实现减速度大预定阈值或更多时，允许自动变速器的换档；以及否则限制自动变速器在通过使用电动发电机的再生制动期间的换档。

根据上述方面，在车辆滑行且发动机和电动发电机之间的离合器被释放，并且电动发电机进行再生制动时，控制自动变速器的换档。当经过预定时间之后的电动发电机的转速等于或高于离合器的接合可允许转速，并且经过预定时间之后的所需减速度比可实现减速度大预定阈值或更多时，即使在再生制动期间也允许自动变速器的换档，从而提高发动机制动的响应。当没有满足上述条件时，限制自动变速器在再生制动期间的换档，以抑制由于再生制动的中断而导致的制动力的下降和震动的发生，从而提高再生效率。

在上述方面中，转速预测单元和所需减速度预测单元可以配置为：基于地图信息中包含的斜坡信息，分别预测经过预定时间之后的电动发电机的转速和经过预定时间之后的所需减速度。

根据上述配置，通过基于地图信息中包含的斜坡信息来预测经过预定时间之后的车速，并通过使用所预测的经过预定时间之后的车速来预测经过T秒之后的转速和所需减速度，可以提高所需减速度的预测精度。因此，能够做出更精确的换档控制。

根据上述方面，能够提供一种换档控制装置，其能够控制自动变速器，使得在必要的情况下发动机制动能够以良好的响应进行运行，并且能够抑制再生制动期间的制动力的下降、震动的发生以及再生效率的降低。

附图说明

下面将参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点和技术及工业意义，其中相同的附图标记表示相同的元件，其中：

图1是示出根据实施例的搭载有换档控制装置的混合动力车辆的整体构造的功能框图；

图2是图1中示出的换档控制装置的功能框图；

图3是示出预测经过T秒之后的所需减速度和MG可实现减速度的示例性方法的视图；

图4是示出预测经过T秒之后的电动发电机的转速的示例性方法的视图；

图5是示出根据实施例的换档控制装置的控制处理的流程图；

图6是示出根据比较示例的自动变速器的控制的示例的时序图；

图7A是示出由根据实施例的换档控制装置执行的自动变速器的控制的示例的时序图；

图7B是示出由根据实施例的换档控制装置执行的自动变速器的控制的另一示例的时序图；以及

图7C是示出由根据实施例的换档控制装置执行的自动变速器的控制的另一示例的时序图。

具体实施方式

(概要)在本发明中，当车辆滑行且发动机(engine)和电动发电机(motor-generator)之间的离合器分离的状态下进行再生制动时，原则上对自动变速器的换档进行限制，以便抑制由于再生制动的中断而导致的制动力下降和震动的发生。然而需要注意的是，当预测经过T秒之后电动发电机的转速等于或高于离合器的接合可允许转速，并且预测经过T秒之后的所需减速度比经过T秒之后的可实现减速度大预定阈值或更多时，即使在再生制动期间也允许自动变速器的换档，以便提高发动机制动的响应。

(第一实施例)

<构造>

图1是示出根据第一实施例的搭载有换档控制装置的混合动力车辆的整体构造的功能框图。

车辆20是混合动力车辆，该混合动力车辆配备有发动机1、用作行驶电动机(motor)和发电机的电动发电机(motor-generator，MG)2、变矩器3、有级的自动变速器4、以及换档控制装置10。发动机1和电动发电机2经由K0离合器5可分离地相互连接。发动机1和电动发电机2的输出经由变矩器3传送至自动变速器4，并且经由输出轴(未示出)、差动齿轮装置(未示出)等传送至右驱动轮和左驱动轮。变矩器3具有锁止离合器(lockup clutch，L/U clutch)6，该锁止离合器6使泵轮和涡轮直接地相互耦合。

图2是图1中示出的换档控制装置的功能框图。此外，图3是示出预测经过T秒之后的所需减速度和MG可实现减速度的示例性方法的视图，图4是示出预测经过T秒之后的电动发电机的转速的示例性方法的视图。

换档控制装置10配备有：信息获取单元11，其获取关于车辆的行驶状态的各种信息；所需减速度预测单元12，其预测经过T秒之后的所需减速度；可实现减速度预测单元13，其预测经过T秒之后通过使用电动发电机而利用再生制动能够实现的MG可实现减速度；转速预测单元14，其预测经过T秒之后电动发电机的转速；以及换档控制单元15，其控制自动变速器的换档。

信息获取单元11获取并存储控制自动变速器的换档所需要的各种信息，例如电动发电机的转速、发动机的转速、输出轴的转速、车速、剩余电池电量(State of Charge，SOC值)等。在本实施例中，已通过信息获取单元11获取的车速和剩余电池电量用于预测经过T秒之后的所需减速度、经过T秒之后的MG可实现减速度、以及经过T秒之后电动发电机的转速。信息获取单元11周期性地获取车速和剩余电池电量，并且存储在过去一定时段内所获取的信息。

所需减速度预测单元12基于信息获取单元11在过去一定时段内获取的关于车速的数据，预测经过T秒之后的所需减速度。所需减速度是车辆的制动需要的制动力或加速度，并且在本说明书中是基于以下假设而表示的：假设制动方向(相对于车辆向后的方向)为正方向。当车辆在向下的斜坡上滑行且K0离合器被释放时，所需减速度的大小随着车速的增加而增加。

如图3所示，所需减速度预测单元12通过线性内插法根据经过t秒之前的所需减速度和当前的所需减速度来预测经过T秒之后的所需减速度G_reqT。滑行期间的所需减速度被表示为车速v的函数，如下面示出的等式1所示。

[等式1]

G_req＝X(v)

在此需要注意的是，当v₀表示经过t秒之前的车速，v₁表示当前的车速时，车速在t秒期间的变化量Δv由下面示出的等式2表示。顺便提及，车速v₀和v₁是由信息获取单元11获取的数据。

[等式2]

Δv＝v₁-v₀

如果为了进行线性内插法，假设车速在预定的T秒期间的变化量Δv是恒定的，则可以根据下面示出的等式3计算经过T秒之后的所需减速度G_reqT。

[等式3]

G_reqT＝X(v₁+Δv*T/t)

可实现减速度预测单元13基于信息获取单元11在过去一定时段内获取的关于剩余电池电量的数据，预测经过T秒之后的MG可实现减速度。MG可实现减速度是由电动发电机通过再生能够实现的用以制动混合动力车辆的制动力或加速度，并且在本说明书中基于以下假设来表示：假设制动方向(相对于车辆向后的方向)为正方向。与所需减速度的情况一样，可以通过线性内插法根据经过t秒之前的MG可实现减速度和当前的MG可实现减速度来预测经过T秒之后的MG可实现减速度(参见图3)。电动发电机的可实现减速度G_real被表示为剩余电池电量c(％)的函数，如下面示出的等式4所示。

[等式4]

G_real＝Y(c)

在此需要注意的是，当c₀表示经过t秒之前的剩余电池电量且c₁表示当前的剩余电池电量时，剩余电池电量在t秒期间的变化量Δc由等式5表示。顺便提及，剩余电池电量c₀和c₁是由信息获取单元11获取的数据。

[等式5]

Δc＝c₁-c₀

如果为了进行线性内插法，假设剩余电池电量在预定的T秒期间的变化量Δc是恒定的，则可以根据下面示出的等式6计算经过T秒之后的MG可实现减速度G_realT。

[等式6]

G_realT＝Y(c₁+Δc*T/t)

转速预测单元14基于信息获取单元11在过去一定时段内获取的关于车速的数据，预测经过T秒之后电动发电机的转速。电动发电机的该预测车速是在车辆滑行且K0离合器被释放的情况下的转速。当车辆在向下的斜坡上滑行且K0离合器被释放时，电动发电机的转速也随着车速的增加而增加。当在电动发电机的转速等于或高于K0离合器的接合可允许转速的情况下再次接合K0离合器时，可能引起K0离合器的卡滞等故障。因此，已通过转速预测单元14预测的经过T秒之后的电动发电机的转速用于确定经过T秒之后K0离合器是否可以再次接合。

电动发电机的转速N被表示为车速v的函数，如下面示出的等式7所示。

[等式7]

N＝Z(v)

此外，在t秒期间的车速的变化量Δv由上述的等式2表示。如果为了进行线性内插法，假设在预定的T秒期间车速的变化量Δv是恒定的，则可以根据下面示出的等式8来计算经过T秒之后电动发电机的转速N_T。

[等式8]

N_T＝Z(v₁+Δv*T/t)

顺便提及，本文所例示的预测经过T秒之后的所需减速度、MG可实现减速度和电动发电机的转速的方法是示例。可以通过解运动方程式或使用根据实验数据等创建的地图来计算这些预测值。

换档控制单元15基于已通过所需减速度预测单元12预测的经过T秒之后的所需减速度、已通过可实现减速度预测单元13预测的经过T秒之后的MG可实现减速度、以及已通过转速预测单元14预测的经过T秒之后的电动发电机的转速，控制自动变速器的换档。换档控制单元15原则上限制在通过使用电动发电机的再生制动期间自动变速器的换档。然而需要注意的是，当同时满足下面示出的条件(1)和(2)时，即使在再生制动期间也进行自动变速器的换档。条件(1)：所预测的经过T秒之后的电动发电机的转速等于或高于K0离合器的接合可允许转速。条件(2)：所预测的经过T秒之后的所需减速度比所预测的经过T秒之后的可实现减速度大预定阈值或更多。

<控制处理>

图5是示出根据实施例的换档控制装置的控制处理的流程图。下面将综合参考图2和图5描述换档控制装置10的控制处理。

在步骤S1中，信息获取单元11获取控制自动变速器的换档所需要的各种信息。之后，处理进入步骤S2。

在步骤S2中，所需减速度预测单元12基于信息获取单元11在过去一定时段内获取的信息，预测经过T秒之后的所需减速度。之后，处理进入步骤S3。

在步骤S3中，可实现减速度预测单元13基于信息获取单元11在过去一定时段内获取的信息，预测经过T秒之后通过使用电动发电机的再生制动能够实现的MG可实现减速度。之后，处理进入步骤S4。

在步骤S4中，转速预测单元14基于信息获取单元11在过去一定时段内获取的信息，预测经过T秒之后的电动发电机的转速。之后，处理进入步骤S5。

在步骤S5中，换档控制单元15确定车辆是否正在滑行。当加速器和制动器均没有被踏下时，可以确定车辆正在滑行。如果在步骤S5中为是，则处理进入步骤S6。否则处理进入步骤S1。

在步骤S6中，换档控制单元15确定是否正在释放K0离合器。如果在步骤S6中为是，则处理进入步骤S7。否则处理进入步骤S1。

在步骤S7中，换档控制单元15确定在步骤S4中预测的经过T秒之后的电动发电机的转速是否等于或高于K0离合器的接合可允许转速。如果在步骤S7中确定为是，处理进入步骤S8。否则处理进入步骤S1。

在步骤S8中，换档控制单元15确定步骤S2中预测的经过T秒之后的所需减速度是否是通过电动发电机的再生制动不可实现的。更具体地，换档控制单元15确定步骤S2中预测的经过T秒之后的所需减速度是否比步骤S3中预测的经过T秒之后的MG可实现减速度大预定阈值或更多。如果步骤S8中确定为是，处理进入步骤S9。否则处理进入步骤S1。

在步骤S9中，换档控制单元15通过进行自动变速器的换档将齿轮级别(gearstage)提高一个或更多个级别。之后，处理返回步骤S1，并且在车辆行驶期间重复地执行上述处理。

下文将通过与比较示例进行比较来描述根据本实施例的控制自动变速器的方法的优点。

图6是示出根据比较示例的自动变速器的控制的示例的时序图。图7A、图7B和图7C的每一者是示出由根据实施例的换档控制装置执行的自动变速器的控制的示例的时序图。

首先，将参考图6描述根据比较示例的自动变速器的换档控制的示例。在图6中示出的比较示例中，一旦电动发电机的转速变得等于或高于K0离合器的接合可允许转速，就通过进行自动变速器的换档来执行将齿轮级别提高一个级别的控制。

当车辆通过在释放K0离合器的情况下滑行从而在具有相对较大的倾斜度的向下斜坡上行驶时，车辆的所需减速度也随着车速的增加而增加。另一方面，当通过使用电动发电机的再生制动对车辆进行减速时，可再生电力随着剩余电池电量的增加而下降，因此MG可实现减速度下降。此外，电动发电机的转速也随着车速的增加而增加(在图6中的时间t'₀至时间t'₁的时间段内)。

当在时间t'₁电动发电机的转速变得等于或高于K0离合器的接合可允许转速时，换档控制装置降低L/U离合器的接合压力以降低电动发电机的力矩。电动发电机的力矩降低，以便减少换档导致的震动。之后，换档控制装置在时间t'₂进行自动变速器的换档，然后在时间t'₃提高L/U离合器的接合压力以提高电动发电机的力矩。

本文假设由于车速的进一步增加，在时间t'₄之后，所需减速度变得小于MG可实现减速度。当不能够仅通过使用电动发电机的再生制动来实现所需减速度时，需要将再生制动和发动机制动进行结合。在图6中示出的比较示例中，一旦电动发电机的转速变得等于或高于K0离合器的接合可允许转速，就在时间t'₂预先进行自动变速器的换档。进行换档使得电动发电机的转速变得低于K0离合器的接合可允许转速。因此，即使在时间t'₄之后需要使用发动机制动，也可以通过再次接合K0离合器生成由发动机制动产生的具有良好响应的制动力。因此认为能够提高驾驶性能。

然而，在车辆的实际行驶期间，在图6中的时间t'₂进行换档之后，由于行驶路面的向下倾斜度的逐渐降低或者行驶路面平整，车辆的所需减速度可以变成仅通过电动发电机的再生制动可实现的程度。在该情况下，在进行换档之后不必通过发动机制动对车辆进行制动。图6中示出的比较示例的优点在于防止K0离合器出现故障，以及提高发动机制动的响应。然而，如果即使在进行换档之后不必通过发动机制动对车辆进行制动的情况下再生制动期间的换档也仍是允许的，则在再生制动期间制动力的下降和震动的发生是不可避免的。此外，当在再生制动期间进行换档时，还存在由于再生制动的中断或者电动发电机的力矩的下降而导致的再生效率降低的问题。因此，在基于电动发电机的转速和K0离合器的接合的可允许转速之间的比较来进行均匀地换档的换档控制方面还有改进的空间。

接下来将综合参考图2、图7A、图7B和图7C描述根据本实施例的自动变速器的换档控制的示例。在图7A和图7B的每一者中，表示MG可实现减速度、所需减速度和MG转速的虚线代表通过线性内插法预测的部分。如上所述，根据本实施例的换档控制装置10的换档控制单元15基于经过T秒之后的所需减速度、经过T秒之后的MG可实现减速度、以及经过T秒之后的电动发电机的转速的预测值，确定在再生制动期间是否能够进行换档。

如图7A所示，当车辆通过在释放K0离合器的情况下进行滑行而在具有相对较大的倾斜度的向下的斜坡上行驶时，车辆的所需减速度也随着车速的增加而增加。另一方面，当通过使用电动发电机的再生制动对车辆进行减速时，可再生电力随着剩余电池电量的增加而下降。因此MG可实现减速度下降。此外，电动发电机的转速也随着车速的增加而增加(在图7A中的时间t₀至时间t₁的时间段内)。

在图7A中的时间t₁，电动发电机的转速变得等于或高于K0离合器的接合可允许转速，但是在时间t₁预测的经过T秒之后的MG可实现减速度大于在时间t₁预测的经过T秒之后的所需减速度。因此，在时间t₁的阶段，换档控制单元15不进行换档。

随后，在图7B的时间t₂，所需减速度预测单元12、可实现减速度预测单元13和转速预测单元14分别预测经过T秒之后的所需减速度、MG可实现减速度和电动发电机的转速。作为预测结果，换档控制单元15确定在时间t₂预测的经过T秒之后的所需减速度比经过T秒之后的MG可实现减速度大预定阈值或更多，并且在时间t₂预测的经过T秒之后的电动发电机的转速等于或高于K0离合器的接合可允许转速。在该情况下，为了进行换档，换档控制单元15在时间t₂降低L/U离合器的接合压力，以降低电动发电机的力矩。如上所述，降低电动发电机的力矩，以便减少换档震动。之后，如图7C所示，换档控制单元15在时间t₃进行自动变速器的换档，然后在时间t₄提高L/U离合器的接合压力以再次提高电动发电机的力矩。

本文假设在时间t₄之后由于车速的进一步增加导致所需减速度增加。当仅通过电动发电机的再生制动变得无法实现所需减速度时，需要将再生制动和发动机制动进行结合。在图7C中示出的示例中，换档控制单元15基于在时间t₂阶段的经过T秒之后的预测值预先允许自动变速器的换档，并且在时间t₃执行换档。通过执行换档，电动发电机的转速变得低于K0离合器的接合可允许转速。因此，当在时间t₄之后需要使用发动机制动时，通过再次接合K0离合器能够生成由发动机制动产生的具有良好响应的制动力。因此，可以改善驾驶性能。

另一方面，如图6的比较示例所述，在车辆的实际行驶期间，由于在进行换档之后行驶路面的向下倾斜度的逐渐降低或者行驶路面平整，车辆的所需减速度的大小可以变成仅通过电动发电机的再生制动可实现的程度。然而，在根据本实施例的换档控制中，基于经过T秒之后的所需减速度和MG可实现减速度的预测值来确定进行换档的必要性。因此，在所需减速度下降的情况下，可以保持齿轮级别而不进行换档。

<效果等>

如上所述，在车辆滑行且K0离合器被释放，并且由电动发电机进行再生制动的情况下，当预测经过T秒之后的电动发电机的转速等于或高于离合器的接合可允许转速，并且预测经过T秒之后的所需减速度比经过T秒之后的MG可实现减速度大预设阈值或更多时，根据本实施例的换档控制装置10执行自动变速器的换档。然后，当不满足这些条件时，根据本实施例的换档控制装置限制再生制动期间的换档。在预测通过电动发电机的再生制动不能够实现所需减速度的情况下，通过预先进行换档，可以通过在发动机制动成为必要时的改进响应来改善驾驶性能。此外，在通过电动发电机的再生制动能够实现所需减速度的情况下，通过限制在再生期间的换档，可以抑制在再生期间制动力的下降和震动的发生，并且还可以提高再生效率。

(其他变型示例)

在根据上述实施例的换档控制装置中，可以借助导航系统保存的地图信息以及车辆所配备的传感器来预测经过T秒之后的车速。

在利用地图信息来预测车速的情况下，在图5示出的步骤S1中，图2示出的信息获取单元11从导航系统中的地图信息获取关于行驶路径的倾斜信息。此外，在利用车辆配备的传感器来预测车速的情况下，信息获取单元11基于车辆的各种传感器的输出，获取关于每个向下的斜坡的倾斜(例如倾斜度)、长度等的信息。所需减速度预测单元12和转速预测单元14根据所获取的关于倾斜的信息、当前的车速和车辆的质量，预测经过T秒之后的车速，并且基于所预测的经过T秒之后的车速，分别预测经过T秒之后的所需减速度和经过T秒之后的电动发电机的转速。车辆配备的传感器可以利用倾角传感器、相机、加速度传感器等。此外，可以结合使用导航系统中的地图信息和车辆的传感器的输出来预测经过T秒之后的车速。根据每个变型示例的换档控制装置通过使用地图信息和/或各种传感器的输出来预测车速，并且通过所预测的经过T秒之后的车速来预测所需减速度。因此，除了上述实施例中所描述的效果，还可以提高所需减速度的预测精度，从而能够做出更加精确的换档控制。

Claims (2)

1.一种换挡控制装置，其配置为控制混合动力车辆中的自动变速器的换挡，所述混合动力车辆包括发动机、电动发电机、离合器和所述自动变速器，所述自动变速器连接至所述电动发电机，所述离合器介于所述发动机和所述电动发电机之间，其特征在于，所述换挡控制装置包括：

转速预测单元，其配置为预测在所述离合器分离且所述混合动力车辆滑行的状态下经过预定时间之后所述电动发电机的转速；

所需减速度预测单元，其配置为预测经过所述预定时间之后制动所述混合动力车辆需要的所需减速度；

可实现减速度预测单元，其配置为预测经过所述预定时间之后由所述电动发电机通过再生而能够实现的用以制动所述混合动力车辆的可实现减速度；以及

换挡控制单元，其配置为控制所述自动变速器的换挡，其中

所述换挡控制单元配置为：

当所预测的电动发电机的转速等于或高于所述离合器的接合可允许转速，并且所预测的所需减速度比所预测的可实现减速度大预定阈值或更多时，允许所述自动变速器的换挡；以及

否则，限制所述自动变速器在通过使用所述电动发电机的再生制动期间的换挡。

2.根据权利要求1所述的换挡控制装置，其特征在于，

所述转速预测单元和所述所需减速度预测单元配置为：基于地图信息中包含的斜坡信息，分别预测经过所述预定时间之后所述电动发电机的转速和经过所述预定时间之后的所述所需减速度。