一种基于AMT并联式混合动力车系统的换档方法、装置及车辆

摘要

本发明适用于车辆技术领域，提供了一种基于AMT并联式混合动力车系统的换档方法、装置及车辆，该方法包括：摘档前，通过加速度和冲击度来控制电机扭矩和发动机油门卸载；控制该加速度满足摘档要求，同时控制该冲击度满足平稳性要求；当所述加速度满足摘档要求且所述冲击度满足平稳性要求时，控制变速箱摘档；获取发动机曲轴实际转速以及发动机曲轴目标转速，并生成两者之间的转速差；根据该转速差，判断发动机曲轴实际转速与发动机曲轴目标转速之间的差值是否处于预设的挂档允许范围内，若是，根据该转速差，输出挂档位置；根据该挂档位置控制该变速箱换档，挂档后，通过加速度和冲击度来控制电机扭矩和发动机油门上升率。本发明提高了车辆的平稳性。

说明书

技术领域

本发明属于车辆技术领域，尤其涉及一种基于AMT并联式混合动力车系 统的换档方法、装置及车辆。

背景技术

近年来，国内外AMT并联式混合动力车系统为了使换档中断时间短，动 力性强设计了两类控制策略：一类是电机响应速度控制策略，另一类是无离合 器换档控制策略。电机响应速度控制策略主要注重缩短换档各环节的时间，减 少换档总时间为主要目的。无离合器换档控制策略在缩短换档时间基础上，同 时大量降低离合器工作频繁度。这种控制以系统的可靠性、动力性和经济性能 为主要目的。

然而，现有的AMT并联式混合动力车系统中无离合器换档控制策略，在换 档过程中，车辆无法把握摘档时机和挂档时机，使得车辆摘档和挂档之间不能 够平滑过度，导致平稳性低。例如，当车辆在上坡时，坡道的会改变车辆的加 速度以及冲击度，加大摘档时机的复杂性，且摘档后车辆无动力输出，致使挂 档时机的把握难度加大，使得车辆摘档和挂档之间不能够平滑过度，导致平稳 性低。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于AMT并联式混合动力车系统的换 档方法，旨在解决现有的AMT并联式混合动力车系统中无离合器换档控制策 略，在换档过程中，车辆无法把握摘档时机和挂档时机，使得车辆摘档和挂档 之间不能够平滑过度，导致平稳性低的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种基于AMT并联式混合动力车系统的换 档方法，包括：

步骤1，摘档前，卸载电机目标扭矩和发动机油门；

步骤2，卸载电机目标扭矩和发动机油门过程中，获取车辆的加速度以及 冲击度；

步骤3，控制所述加速度满足摘档要求，同时控制所述冲击度满足平稳性 要求；

步骤4，当所述加速度满足摘档要求且所述冲击度满足平稳性要求时，控 制变速箱摘档；

步骤5，获取发动机曲轴实际转速以及发动机曲轴目标转速，并生成两者 之间的转速差；

步骤6，根据所述转速差，判断发动机曲轴实际转速与发动机曲轴目标转 速之间的差值是否处于预设的挂档允许范围内，若是，根据所述转速差，输出 挂档位置，若否，调整所述发动机曲轴实际转速与所述目标转速发动机曲轴目 标转速之间的差值是否处于预设的挂档允许范围内；

步骤7，根据所述挂档位置控制所述变速箱换档；

步骤8，所述变速箱换档后，回油过程中，实时获取换档后所述车辆的冲 击度，控制实时获取到的所述车辆的冲击度处于预设的冲击度范围内。

本发明实施例的另一目的在于提供一种基于AMT并联式混合动力车系统 的换档装置，包括：

卸载单元，用于摘档前，卸载电机目标扭矩和发动机油门；

第一获取单元，用于卸载过程中，获取车辆的加速度以及冲击度；

第一控制单元，用于控制所述加速度满足摘档要求，同时控制所述冲击度 满足平稳性要求；

第二控制单元，用于当所述加速度满足摘档要求且所述冲击度满足平稳性 要求时，控制变速箱摘档；

生成单元，用于获取发动机曲轴实际转速以及发动机曲轴目标转速，并生 成两者之间的转速差；

输出单元，用于根据所述转速差，判断发动机曲轴实际转速与发动机曲轴 目标转速之间的差值是否处于预设的挂档允许范围内，若是，根据所述转速差， 输出挂档位置，若否，调整所述发动机曲轴实际转速与所述目标转速发动机曲 轴目标转速之间的差值是否处于预设的挂档允许范围内；

第三控制单元，用于根据所述挂档位置控制所述变速箱换档；

第四控制单元，用于所述变速箱换档后，回油过程中，实时获取换档后所 述车辆的冲击度，控制实时获取到的所述车辆的冲击度处于预设的冲击度范围 内。

在本发明实施例中，在摘档过程中，控制所述加速度满足摘档要求，同时 控制所述冲击度满足平稳性要求，将两者均满足的时刻作为摘档时机，在换档 过程中，将发动机曲轴实际转速与发动机曲轴目标转速之差处于预设的挂档允 许范围的时刻作为挂档时机，使得车辆摘档和挂档之间能够平滑过度，提高了 车辆的平稳性。

附图说明

图1是AMT并联式混合动力车系统结构原理图；

图2是本发明实施例提供的一种基于AMT并联式混合动力车系统的换档 方法的实现流程图；

图3是本发明实施例中提供的摘档前电机目标扭矩控制的原理图；

图4是本发明实施例中提供的摘档前发动机目标油门控制的原理图；

图5是本发明实施例中提供的电机调速扭矩控制的原理图；

图6是本发明实施例中提供的电机目标扭矩控制的原理图；

图7是本发明实施例中提供的回油发动机目标油门控制的原理图；

图8是本发明在实际应用中较佳的实施流程图；

图9是本发明实施例提供的基于AMT并联式混合动力车系统的换档装置 的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实 施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅 仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1，图1是AMT并联式混合动力车系统结构原理图。

如图1所示，AMT并联自动换档系统结构主要由发动机(包括ECU)、 能量控制系统、离合器(离合器执行机构)、电机(电机控制器)、自动变速 箱(选挂档机构)和变速箱控制单元(TCU)六个部件构成。

其中，本发明的作用在并联混合动力系统中，通过对发动机、电机、以及 传感器信号的采集，实时掌握车辆的行驶状态，实现发动机、电机与TCU挂 档控制器的最佳匹配，以提高车辆动力性、舒适性，达到预期的结果。

参考图2，图2是本发明实施例提供的一种基于AMT并联式混合动力车系 统的换档方法的实现流程图，详述如下：

在步骤S201中，摘档前，卸载电机目标扭矩和发动机油门；

在步骤S202中，卸载过程中，获取车辆的加速度以及冲击度；

获取车辆的加速度以及冲击度的过程如下：

$a=\frac{\mathrm{dv}}{\mathrm{dt}}$

$j=\frac{\mathrm{da}}{\mathrm{dt}}$

其中，a为车辆加速度，为单位时间内车速的求导，也就是单位 时间内速度变化率；j为车辆冲击度，为单位时间内加速度的变化率。

其中，加速度与冲击度在无离合器换档过程中，决定车辆摘档过程的 平顺性和回油过程中车辆的动力性能，后续可通过加速度以及冲击度调节 动力性能，

通过上述公式，计算出。在挂档之后，建立发动机以及电机实际扭矩 上升率的三维查表函数，通过查表修正目标发动机油门、电机目标扭矩。

在步骤S203中，控制所述加速度满足摘档要求，同时控制所述冲击度满足 平稳性要求；

其中，所述控制所述冲击度满足平稳性要求，具体为：

根据所述加速度以及所述冲击度，调整电机实际扭矩的下降率，并通过反 馈油门，调整发动机目标油门下降率，控制所述冲击度满足平稳性要求。

发动机油门反馈是确保顺利摘档因素之一，建立一个发动机反馈油门 作为输入、目标油门下降率作为输出的二维插值表，在摘档前通过反馈油 门来查找发动机油门下降速度，使车辆在摘档过程中平稳、快速过渡。

参考图3，图3是本发明实施例中提供的摘档前电机目标扭矩控制的原 理图。

摘档前，建立以电机实际扭矩、冲击度作为输入，电机目标扭矩下降 率为输出的三维插值表，通过查表函数修正电机每个周期的电机目标扭矩， 电机目标扭矩卸载快慢决定车辆的平稳性。所以根据冲击度大小来实时保 持车辆平稳，快速进入摘档过程。

参考图4，图4是本发明实施例中提供的摘档前发动机目标油门控制的 原理图。

发动机目标油门控制主要控制两个参数，分别是发动机目标油门上升 率、发动机目标油门下降率。

发动机目标油门上升率、发动机目标油门下降率在无离合器换档过程 中参与两个过程：

摘档前，为了摘档平稳过渡，消除变速箱传动齿轮之间的相互作用扭 矩，所以，在摘档前需要发动机油门卸载，油门卸载下降率直接影响车辆 的平稳性，建立发动机反馈油门、冲击度作为输入、发动机目标油门下降 率作为输出的三维插值表，通过在发动机目标油门下降率查表中，查值来 修正发动机目标油门，使车辆快速、平稳过渡到摘档过程。

在步骤S204中，当所述加速度满足摘档要求且所述冲击度满足平稳性 要求时，控制变速箱摘档；

摘档前加速度与冲击度满足摘档需求时，进行摘档控制，目标档位为 空档。

在步骤S205中，获取发动机曲轴实际转速以及发动机曲轴目标转速， 并生成两者之间的转速差；

其中，所述获取发动机曲轴实际转速以及发动机曲轴目标转速，并生 成两者之间的转速差，具体为：

获取发动机曲轴实际转速的实时转速；

根据所述实时转速以及变速箱传动比，生成发动机曲轴目标转速；

根据所述实时转速与所述发动机曲轴目标转速的差值的绝对值，生成 两者之间的转速差。

其中，所述发动机曲轴为发动机曲轴；

其中，所述发动机曲轴实际转速为发动机曲轴的实际转速；

其中，所述发动机曲轴目标转速为发动机曲轴的目标转速。

其中，无离合器换档过程，离合器保持关闭状态，发动机与电机在同 一转动轴上，所以电机发动机曲轴目标转速与发动机发动机曲轴目标转速 一致，发动机发动机曲轴目标转速是根据车速变化而实时改变的。

n_eng＝n_tout*i_g

n_err＝|n_eng-n_tout|

其中，n_eng为发动机发动机曲轴目标转速，n_tout为输出轴转速，i_g为变速 箱传动比，

n_err为发动机或电机发动机曲轴目标转速与实际转速误差绝对值。

通过上述公式，计算出发动机曲轴实际转速与发动机曲轴目标转速的 误差值，作为控制输入条件，挂档位置作为输出，建立二维插值表，修正 电机目标扭矩以及确定目标挂档执行。

在步骤S206中，根据所述转速差，判断发动机曲轴实际转速与发动机 曲轴目标转速之间的差值是否处于预设的挂档允许范围内，若是，根据所 述转速差，输出挂档位置，若否，调整所述发动机曲轴实际转速与所述目 标转速发动机曲轴目标转速之间的差值是否处于预设的挂档允许范围内；

所述根据所述转速差，判断发动机曲轴实际转速与发动机曲轴目标转 速之间的差值是否处于预设的挂档允许范围内，若是，根据所述转速差， 输出挂档位置，若否，调整所述发动机曲轴实际转速与所述目标转速发动 机曲轴目标转速之间的差值是否处于预设的挂档允许范围内，还包括：

实时获取电机实际扭矩；

根据所述转速差以及实时获取到的电机实际扭矩，生成电机目标转矩 上升率或者电机目标转矩下降率；

根据所述电机目标转矩上升率或者电机目标转矩下降率，调整所述电 发动机曲轴实际转速与发动机曲轴目标转速之间的差值是否处于预设的挂 档允许范围内。

参考图5，图5是本发明实施例中提供的电机调速扭矩控制的原理图。

其中，在判断发动机曲轴实际转速与发动机曲轴目标转速之差是否处 于预设的挂档允许范围的过程中，还对发动机曲轴进行调速，调速过程中， 在电机目标转矩上升率、电机目标转矩下降率查表中，通过输入转速差与 电机实际扭矩，输出电机目标转矩上升率或者电机目标转矩下降率，以修 正电机目标扭矩，促使调速过程中快速而且稳定消除转速误差。

调速过程中，通过发动机曲轴发动机曲轴目标转速与实际发动机曲轴 转速差来确定目标挂档位置，通过对同步器的挤压，辅助发动机、电机调 速。

在步骤S207中，根据所述挂档位置控制所述变速箱换档；

车辆根据所述挂档位置控制所述变速箱换档。

在步骤S208中，所述变速箱换档后，实时获取换档后所述车辆的冲击 度，控制实时获取到的所述车辆的冲击度处于预设的冲击度范围内；

其中，在摘档过程中，控制所述加速度满足摘档要求，同时控制所述 冲击度满足平稳性要求，将两者均满足的时刻作为摘档时机，在换档过程 中，将发动机曲轴实际转速与发动机曲轴目标转速之差处于预设的挂档允 许范围的时刻作为挂档时机，使得车辆摘档和挂档之间能够平滑过度，提 高了车辆的平稳性，因为可以精准地知道摘档时机和挂档时机，因此可以 解决车辆摘档时间短，舒适性差，摘档时间长，严重影响车辆的动力性能 的问题，使得车辆兼具舒适性与动力性。

作为本发明的一个优选实施例，档控制实时获取到的所述车辆的冲击 度处于预设的冲击度范围内，具体为：

判断实时获取的冲击度是否处于预设的冲击度范围内；

若是，输出电机目标扭矩上升率以及发动机目标油门上升率；

若否，调整所述电机目标扭矩上升率以及发动机目标油门上升率，直 至实时获取到的所述车辆的冲击度处于预设的冲击度范围内。

其中，输出电机目标扭矩上升率以及发动机目标油门上升率，具体为：

在电机目标扭矩查表中，根据所述冲击度以及油门踏板百分比大小， 查找电机目标扭矩并输出，并在发动机目标油门查表中，根据所述冲击度 以及油门踏板百分比大小，查找发动机目标油门上升率并输出。

其中，调整电机目标扭矩、发动机目标油门上升率，具体为：

在电机目标扭矩查表中，根据所述冲击度以及油门踏板百分比大小， 查找电机目标扭矩并调整，并在发动机目标油门查表中，根据所述冲击度 以及油门踏板百分比大小，查找发动机目标油门上升率并调整，直至获取 的冲击度是否处于预设的冲击度范围。

参考图6，图6是本发明实施例中提供的电机目标扭矩控制的原理图。

挂档后，以油门踏板百分比大小和冲击度作为输入，电机目标上升率 作为输出，保持车辆冲击度在限定值范围内，实时修正电机目标扭矩，促 使车辆足够的动力性和舒适性。

参考图7，图7是本发明实施例中提供的回油发动机目标油门控制的原 理图。

进一步地，挂档之后，发动机作为动力源，需要提供动力驱动车辆， 建立以油门踏板百分比大小、冲击度作为输入，发动机上升率作为输出的 三维插值表，查表控制油门上升率，快速反应司机驾驶意图。

参考图8，图8是本发明在实际应用中较佳的实施流程图，详述如下：

在步骤S801中，摘档前，电机目标扭矩、发动机油门卸载；

在步骤S802中，加速度是否满足摘档要求，冲击度是否满足平稳性、 快速性要求，若是，执行步骤S803，若否，执行步骤S808；

在步骤S803中，摘档控制；

在步骤S804中，发动机曲轴实际转速与发动机曲轴目标转速

之差是否在预设的挂档允许范围内，若是，执行步骤S805，若否，执 行步骤S809；

在步骤S805中，挂档控制；

在步骤S806中，冲击度是否满足设定值，若是，执行步骤S807，若 否，执行步骤S810；

在步骤S807中，电机目标扭矩、发动机目标油门输出；

在步骤S808中，调整发动机油门、电机扭矩下降率；

在步骤S809，修正电机目标扭矩；

在步骤S810中，限制电机目标扭矩、发动机目标油门上升率。

其中，本发明整体控制技术在于摘档前，电机实际扭矩、发动机油门 与车辆加速度、冲击度的匹配，调速过程中，发动机曲轴目标转速和发动 机曲轴实际转速之差与电机调速扭矩的匹配，回油过程中，冲击度与电机 目标扭矩、发动机目标油门的匹配。

参考图9，图9是本发明实施例提供的基于AMT并联式混合动力车系统 的换档装置的结构框图，该装置可以运行于具备AMT并联式混合动力车系统 的车辆，该车辆可以为无离合器的车辆，也可以为有离合器的车辆。为了便于 说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

该基于AMT并联式混合动力车系统的换档装置，包括：

卸载单元91，用于摘档前，卸载电机目标扭矩和发动机油门；

第一获取单元92，用于卸载过程中，获取车辆的加速度以及冲击度；

第一控制单元93，用于控制所述加速度满足摘档要求，同时控制所述冲击 度满足平稳性要求；

第二控制单元94，用于当所述加速度满足摘档要求且所述冲击度满足平稳 性要求时，控制变速箱摘档；

生成单元95，用于获取发动机曲轴实际转速以及发动机曲轴目标转速，并 生成两者之间的转速差；

输出单元96，用于根据所述转速差，判断发动机曲轴实际转速与发动机曲 轴目标转速之间的差值是否处于预设的挂档允许范围内，若是，根据所述转速 差，输出挂档位置，若否，调整所述发动机曲轴实际转速与所述目标转速发动 机曲轴目标转速之间的差值是否处于预设的挂档允许范围内；

第三控制单元97，用于根据所述挂档位置控制所述变速箱换档；

第四控制单元98，用于所述变速箱换档后，回油过程中，实时获取换档后 所述车辆的冲击度，控制实时获取到的所述车辆的冲击度处于预设的冲击度范 围内。

进一步地，在基于AMT并联式混合动力车系统的换档装置中，所述第一 控制单元，具体用于根据所述加速度以及所述冲击度，调整电机实际扭矩的下 降率，并通过反馈油门，调整发动机目标油门下降率，控制所述冲击度满足平 稳性要求。

进一步地，在基于AMT并联式混合动力车系统的换档装置中，所述生成 单元，包括：

第一获取子单元，用于获取发动机曲轴实际转速的实时转速；

第一生成子单元，用于根据所述实时转速以及变速箱传动比，生成发动机 曲轴目标转速；

第二生成子单元，用于根据所述实时转速与所述发动机曲轴目标转速的差 值的绝对值，生成两者之间的转速差。

进一步地，在基于AMT并联式混合动力车系统的换档装置中，所述输出 单元，包括：

第二获取子单元，用于实时获取电机实际扭矩；

第二生成子单元，用于根据所述转速差以及实时获取到的电机实际扭矩， 生成电机目标转矩上升率或者电机目标转矩下降率；

调整子单元，用于根据所述电机目标转矩上升率或者电机目标转矩下降 率，调整所述电发动机曲轴实际转速与发动机曲轴目标转速之间的差值是否处 于预设的挂档允许范围内。

本发明实施例提供的基于AMT并联式混合动力车系统的换档装置可以应 用在前述对应的方法实施例中，详情参见上述实施例的描述，在此不再赘述。

通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发 明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技 术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现 出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘，硬盘 或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务 器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于 此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到 的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围 应以权利要求的保护范围为准。