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CN111845696A - 一种p2混合动力型车辆的换挡控制方法 - Google Patents

一种p2混合动力型车辆的换挡控制方法 Download PDF

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CN111845696A
CN111845696A CN202010718444.4A CN202010718444A CN111845696A CN 111845696 A CN111845696 A CN 111845696A CN 202010718444 A CN202010718444 A CN 202010718444A CN 111845696 A CN111845696 A CN 111845696A
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control unit
gear
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袁岳超
王松
韩宜伟
胡金蕊
唐超
黄光超
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FAW Jiefang Automotive Co Ltd
FAW Jiefang Qingdao Automobile Co Ltd
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Abstract

本发明涉及汽车控制技术领域，具体公开了一种P2混合动力型车辆的换挡控制方法。本发明提供的P2混合动力型车辆的换挡控制方法，在车辆换挡时，发动机调整转速的同时使动力电机降扭矩、变速箱摘挡并选挡至目标挡位，减少了换挡过程中动力中断的时间，降低了离合器的磨损，发动机在变速箱选挡的过程中主动调速，然后离合器快速结合将变速箱一轴转速在极短时间内同步至目标挡位的转速值，减少挂挡过程中变速箱一轴与输出轴的转速差以及挂挡过程中对变速箱内的齿轮的冲击，提高了车辆换挡平顺性。

Description

一种P2混合动力型车辆的换挡控制方法
技术领域
本发明涉及汽车控制技术领域，尤其涉及一种P2混合动力型车辆的换挡控制方法。
背景技术
随着汽车工业的快速发展，“节能”“减排”已成为汽车工业发展的主旋律。混合动力系统作为传统动力向新能源动力过渡的一种中间产物，其节能效果突出，同时兼顾使用便利性和驾驶者习惯，已成为当前汽车发展的重要技术方案。混合动力系统根据其工作原理可分为串联式、并联式、混联式，其中并联式混合动力可实现发动机、动力电机的单独及联合驱动，提升系统的动力性，同时通过动力电机的制动能量回收、发动机扭矩“削峰填谷”控制，从而提升系统的燃油经济性，特别适用于卡车车辆。并联式混合动力系统根据动力电机的布置位置，分为P0、P1、P2、P3、P4等构型，其中P2构型动力电机位于离合器与变速箱之间，通过离合器的结合与断开、动力电机及发动机的扭矩分配，可实现动力电机纯电行驶、动力电机及发动机联合驱动、发动机单独驱动、制动能量回收等模式切换，实现整车动力性及燃油经济性的提升。
传统的匹配有机械式自动变速箱的P2混合动力车辆，在换挡过程中包括动力系统降扭、离合器分离、摘挡、转速同步、选挡、挂挡、离合器结合、扭矩提升等几个步骤，在换挡过程中，各步骤通常为串行执行，同时未解耦发动机及动力电机的扭矩，导致换挡过程中动力中断时间较长、离合器磨损、平顺性较差等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种P2混合动力型车辆的换挡控制方法，换挡过程中动力中断时间较短，降低了离合器的磨损，提高了车辆换挡的平顺性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种P2混合动力型车辆的换挡控制方法，所述方法包括：
发动机扭矩降至零，离合器分离；
所述发动机调整转速至目标挡位的转速，同时，不再向动力电机发出扭矩请求，使所述动力电机的扭矩降至为零，且变速箱摘挡并选挡至所述目标挡位；
所述离合器结合。
具体地，所述发动机扭矩降至零具体为：
自动变速箱控制单元向整车控制单元请求所述发动机降扭指令，所述整车控制单元将驾驶需求扭矩全部或部分转移至所述动力电机，同时向所述发动机发送扭矩降至零的指令。
具体地，所述整车控制单元将驾驶需求扭矩全部或部分转移至所述动力电机具体为：
若所述驾驶需求扭矩小于动力电机实时最大允许请求扭矩，则所述整车控制单元向所述动力电机请求所述驾驶需求扭矩；
若所述驾驶需求扭矩大于等于所述动力电机实时最大允许请求扭矩，则所述整车控制单元向所述动力电机请求所述电机实时最大允许请求扭矩。
具体地，根据所述发动机的实时扭矩百分比和所述发动机的参考扭矩值判断所述发动机的扭矩是否降至为零。
具体地，所述发动机调整转速至目标挡位的转速具体为：
自动变速箱控制单元向整车控制单元请求所述发动机同步控制，所述整车控制单元向发动机控制单元请求所述发动机调整转速至所述目标挡位的转速。
具体地，所述不再向动力电机发出扭矩请求，使所述动力电机的扭矩降至为零具体为：
自动变速箱控制单元向整车控制单元请求所述动力电机降至零扭矩，所述整车控制单元对所述动力电机释放控制，使所述动力电机处于零扭矩输出状态。
具体地，所述离合器结合之后还包括：
根据驾驶需求扭矩和动力电机实时最大允许请求扭矩确定所述动力电机的输出扭矩和所述发动机的输出扭矩。
具体地，若所述驾驶需求扭矩小于所述动力电机实时最大允许请求扭矩，整车控制单元向所述动力电机请求所述驾驶需求扭矩；
若所述驾驶需求扭矩大于等于所述动力电机实时最大允许请求扭矩，所述整车控制单元向所述动力电机请求所述动力电机实时最大允许请求扭矩及向所述发动机请求输出扭矩。
具体地，所述发动机扭矩降至零，离合器分离之前还包括：
判断所述目标挡位与当前挡位是否一致，若不一致，则执行换挡操作。
具体地，根据所述发动机和所述动力电机的转速、所述发动机和所述动力电机的扭矩、车速及历史换挡点确定所述目标挡位。
本发明的有益效果：在车辆换挡时，发动机调整转速的同时使动力电机降扭矩、变速箱摘挡并选挡至目标挡位，减少了换挡过程中动力中断的时间，降低了离合器的磨损，发动机在变速箱选挡的过程中主动调速，然后离合器快速结合将变速箱一轴转速在极短时间内同步至目标挡位的转速值，减少挂挡过程中变速箱一轴与输出轴的转速差以及挂挡过程中对变速箱内的齿轮的冲击，提高了车辆换挡平顺性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的P2混合动力型车辆的混合动力系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的P2混合动力型车辆的换挡控制方法的主要步骤流程图；
图3是本发明实施例提供的P2混合动力型车辆的换挡控制方法的详细步骤流程图。
图中：
1、发动机；2、离合器；3、动力电机；4、变速箱；5、自动变速箱控制单元；6、发动机控制单元；7、传动轴；8、驱动桥；9、通信总线。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1所示，P2混合动力型车辆的混合动力系统包括发动机1、离合器2、动力电机3和变速箱4，离合器2的主动盘与发动机1的输出端连接，离合器2的从动盘与动力电机3的输入端连接，动力电机3的输出端与变速箱4的输入端连接，变速箱4的输出端通过传动轴7与驱动桥8连接。混合动力系统的发动机控制单元6和自动变速箱控制单元5通过通信总线9与整车控制单元通信连接。
针对上述P2混合动力型车辆，本实施例提供了一种P2混合动力型车辆的换挡控制方法，解决了现有技术中P2混合动力型车辆换在挡过程中动力中断时间较长、离合器磨损、平顺性较差的问题。
如图2所述，本实施例提供的P2混合动力型车辆的换挡控制方法主要包括以下步骤：
发动机1扭矩降至零，离合器2分离；
发动机1调整转速至目标挡位的转速，同时，不再向动力电机3发出扭矩请求，使动力电机3的扭矩降至为零，且变速箱4摘挡并选挡至目标挡位；
离合器2结合。
该控制方法在车辆换挡时，发动机1调整转速的同时使动力电机3降扭矩、变速箱4摘挡并选挡至目标挡位，减少了换挡过程中动力中断的时间，降低了离合器2的磨损，发动机1在变速箱4选挡的过程中主动调速，然后离合器2快速结合将变速箱一轴转速在极短时间内同步至目标挡位的转速值，减少挂挡过程中变速箱一轴与输出轴的转速差以及挂挡过程中对变速箱4内的齿轮的冲击，提高了车辆换挡平顺性。
图3是本实施例提供的P2混合动力型车辆的换挡控制方法的详细步骤流程图，下面结合图3详细介绍本实施例提供的控制方法。
P2混合动力型车辆的换挡控制方法包括以下步骤：
步骤一、判断目标挡位与当前挡位是否一致，若不一致，则执行换挡操作。
具体地，在车辆行驶过程中，根据发动机1和动力电机3的转速、发动机1和动力电机3的扭矩、车速及历史换挡点确定目标挡位，当目标挡位与当前挡位一致时，则不执行换挡操作，当目标单位与当前挡位不一致时，则执行换挡操作。
步骤二、在换挡过程中，首先发动机1扭矩降至零，离合器2分离。
具体地，在换挡过程中，自动变速箱控制单元5向整车控制单元请求发动机1降扭指令，整车控制单元将驾驶需求扭矩全部或部分转移至动力电机3，同时向发动机1发送降扭矩至零的指令，确保在换挡过程中动力无中断。检测发动机1扭矩降至零时，离合器2分离，避免换挡过程中对离合器2造成磨损。
在本实施例中，根据发动机1的实时扭矩百分比和发动机1的参考扭矩值判断发动机1的扭矩是否降至为零。
在本实施例中，若驾驶需求扭矩小于动力电机实时最大允许请求扭矩，则整车控制单元向动力电机3请求驾驶需求扭矩；若驾驶需求扭矩大于等于动力电机实时最大允许请求扭矩，则整车控制单元向动力电机3请求电机实时最大允许请求扭矩，使变速箱4输入扭矩不中断，车辆依旧保持一定的驱动力。
在本实施例中，整车控制单元根据动力电池及其管理系统、动力电机3上报的信息估算动力电机实时最大允许请求扭矩，各类信息包括但不局限于动力电池的电压、温度、当前电量、允许放电电流值、绝缘状态及故障状态，当动力电池及其管理系统无故障，根据动力电池的允许放电流、实时电压、当前转速等计算获得，当动力电机3转速低于设定阈值时，通过电机堵转扭矩表查表获得：TD＝(9550*η*U*IGmax)/n，其中：TD为动力电机实时最大允许请求扭矩，η为动力电机预估目标转速点效率，U为动力电池实时电压，IGmax为动力电池允许最大放电电流，n为转速。
整车控制单元根据油门踏板开度、发动机1转速等信息查表获得驾驶需求扭矩，同时向发动机控制单元6和动力电机3请求扭矩信息。
步骤三、发动机1调整转速至目标挡位的转速，同时，不再向动力电机3发出扭矩请求，使动力电机3的扭矩降至为零，且变速箱4摘挡并选挡至目标挡位。
具体地，在离合器2分离后，需要调整发动机1的转速至目标转速，自动变速箱控制单元5向整车控制单元请求发动机1同步控制，整车控制单元向发动机控制单元6请求发动机1调整至目标挡位的转速，目标挡位的转速即为变速箱4输出轴的转速。实时跟随目标挡位下变速箱4输出轴的转速值，完成主动同步过程，减少挂挡过程中变速箱一轴与输出轴的转速差，减少挂挡过程中变速箱4内的齿轮冲击。
在发动机1调整转速的同时，自动变速箱控制单元5向整车控制单元请求动力电机3降至零扭矩，整车控制单元对动力电机3释放控制，使动力电机3处于零扭矩输出状态，即动力电机3切换至自由状态，整车控制单元不再向动力电机3发送扭矩请求，以便完成快速降扭的操作，降至为零后，变速箱4完成摘挡并选挡至目标挡位的操作，在摘挡过程中，变速箱一轴和动力电机3均为自由转动。动力电机3降扭矩减小了变速箱4摘挡过程中的阻力以及对挂挡拨叉的磨损。
步骤四、离合器2结合。
具体地，在变速箱4摘挡并选挡至目标挡位后，离合器2快速结合，使动力电机3的转速与发动机1的转速同步，离合器2快速结合将变速箱一轴转速在极短时间内同步至目标挡位的转速值，减少挂挡过程中变速箱一轴与输出轴的转速差以及挂挡过程中对变速箱4内的齿轮的冲击，提高了车辆换挡的平顺性。
步骤五、根据驾驶需求扭矩和动力电机3实时最大允许请求扭矩确定动力电机3的输出扭矩和发动机1的输出扭矩。
具体地，若驾驶需求扭矩小于动力电机3实时最大允许请求扭矩，整车控制单元向动力电机3请求驾驶需求扭矩，在扭矩请求过程中增加平顺性输出斜率控制。若驾驶需求扭矩大于等于动力电机3实时最大允许请求扭矩，整车控制单元向动力电机3请求动力电机实时最大允许请求扭矩及向发动机1请求输出扭矩，在向发动机1请求输出扭矩时，扭矩请求过程中增加发动机1经济性输出斜率控制。在本实施例中，动力电机3输出扭矩与发动机1输出扭矩之和为动力系统输出扭矩。
在挂挡完毕后，整车控制单元分配驾驶需求扭矩时以动力电机3输出为主，依靠动力电机3快速响应特性，最大程度上缩短扭矩恢复时间，发动机1扭矩为经济性提升模式，使发动机1燃油经济性及排放特性最优，使扭矩输出过程中无波动，整车无冲击。
步骤六、当动力系统输出扭矩提升至驾驶需求扭矩后，换挡结束，扭矩管理策略切换至整车行车模式扭矩管理模式。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种P2混合动力型车辆的换挡控制方法，其特征在于，所述方法包括：
发动机(1)扭矩降至零，离合器(2)分离；
所述发动机(1)调整转速至目标挡位的转速，同时，不再向动力电机(3)发出扭矩请求，使所述动力电机(3)的扭矩降至为零，且变速箱(4)摘挡并选挡至所述目标挡位；
所述离合器(2)结合。
2.根据权利要求1所述的P2混合动力型车辆的换挡控制方法，其特征在于，所述发动机(1)扭矩降至零具体为：
自动变速箱控制单元(5)向整车控制单元请求所述发动机(1)降扭指令，所述整车控制单元将驾驶需求扭矩全部或部分转移至所述动力电机(3)，同时向所述发动机(1)发送扭矩降至零的指令。
3.根据权利要求2所述的P2混合动力型车辆的换挡控制方法，其特征在于，所述整车控制单元将驾驶需求扭矩全部或部分转移至所述动力电机(3)具体为：
若所述驾驶需求扭矩小于动力电机实时最大允许请求扭矩，则所述整车控制单元向所述动力电机(3)请求所述驾驶需求扭矩；
若所述驾驶需求扭矩大于等于所述动力电机实时最大允许请求扭矩，则所述整车控制单元向所述动力电机(3)请求所述电机实时最大允许请求扭矩。
4.根据权利要求1所述的P2混合动力型车辆的换挡控制方法，其特征在于，根据所述发动机(1)的实时扭矩百分比和所述发动机(1)的参考扭矩值判断所述发动机(1)的扭矩是否降至为零。
5.根据权利要求1所述的P2混合动力型车辆的换挡控制方法，其特征在于，所述发动机(1)调整转速至目标挡位的转速具体为：
自动变速箱控制单元(5)向整车控制单元请求所述发动机(1)同步控制，所述整车控制单元向发动机控制单元(6)请求所述发动机(1)调整转速至所述目标挡位的转速。
6.根据权利要求1所述的P2混合动力型车辆的换挡控制方法，其特征在于，所述不再向动力电机(3)发出扭矩请求，使所述动力电机(3)的扭矩降至为零具体为：
自动变速箱控制单元(5)向整车控制单元请求所述动力电机(3)降至零扭矩，所述整车控制单元对所述动力电机(3)释放控制，使所述动力电机(3)处于零扭矩输出状态。
7.根据权利要求1所述的P2混合动力型车辆的换挡控制方法，其特征在于，所述离合器(2)结合之后还包括：
根据驾驶需求扭矩和动力电机实时最大允许请求扭矩确定所述动力电机(3)的输出扭矩和所述发动机(1)的输出扭矩。
8.根据权利要求7所述的P2混合动力型车辆的换挡控制方法，其特征在于，若所述驾驶需求扭矩小于所述动力电机实时最大允许请求扭矩，整车控制单元向所述动力电机(3)请求所述驾驶需求扭矩；
若所述驾驶需求扭矩大于等于所述动力电机实时最大允许请求扭矩，所述整车控制单元向所述动力电机(3)请求所述动力电机实时最大允许请求扭矩及向所述发动机(1)请求输出扭矩。
9.根据权利要求1所述的P2混合动力型车辆的换挡控制方法，其特征在于，所述发动机(1)扭矩降至零，离合器(2)分离之前还包括：
判断所述目标挡位与当前挡位是否一致，若不一致，则执行换挡操作。
10.根据权利要求9所述的P2混合动力型车辆的换挡控制方法，其特征在于，根据所述发动机(1)和所述动力电机(3)的转速、所述发动机(1)和所述动力电机(3)的扭矩、车速及历史换挡点确定所述目标挡位。
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