档位切换和工作模式切换的协调控制方法、系统及车辆

摘要

本发明公开了一种档位切换和工作模式切换的协调控制方法、系统及车辆，所述方法包括以下步骤：判断混合动力汽车是否发出档位切换请求，并判断混合动力汽车是否发出工作模式切换请求；如果档位切换请求和工作模式切换请求同时发出，则根据档位切换请求将当前档位切换至目标档位，同时调整发动机的转速；在切换至目标档位后，比较驱动电机的当前转速与发动机的当前转速；如果驱动电机的当前转速与发动机的当前转速的差值小于预设阈值，则停止调整发动机的转速，并控制驱动电机和发动机之间的离合器结合。根据本发明的方法，能够延长离合器的使用寿命，并能够减少噪音，提高整车的经济性、动力性和平顺性。

说明书

技术领域

本发明涉及混合动力汽车技术领域，特别涉及一种档位切换和工作模式切换的协调控 制方法、系统及车辆。

背景技术

混合动力是指汽车使用燃油驱动和电力驱动两种驱动方式。混合动力汽车由于综合了 燃油汽车和纯电动汽车的优点，现已逐步成为各大汽车生产企业的研究对象。

与传统的燃油汽车和纯电动汽车相比，混合动力汽车不仅能够进行档位的切换，还能 够进行工作模式的切换。例如，在整车的动力需求提高时，可由单独通过电力驱动的纯电 动模式切换为通过燃油和电力共同驱动的混合动力模式。目前，当混合动力汽车同时具有 档位切换和工作模式切换的需求时，可根据一定的控制策略，优先进行档位切换，或优先 进行工作模式切换，即档位切换和工作模式切换均单独完成。

然而，在档位切换和工作模式切换的过程中，均需要进行离合器的分离结合，均会造 成车辆的动力变化和转矩波动。而单独进行档位切换和工作模式切换时，离合器的分离结 合次数较多，车辆的动力变化和转矩波动也较多。这无疑会减少离合器的使用寿命，并会 使车辆发出较多的噪音，同时，车辆的油耗会增多，动力性和平顺性也均会受到影响。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个 目的在于提出一种档位切换和工作模式切换的协调控制方法，能够延长离合器的使用寿命， 并能够减少噪音，提高整车的经济性、动力性和平顺性。

本发明的第二个在于提出一种档位切换和工作模式切换的协调控制系统。

本发明的第三个目的在于提出一种车辆。

根据本发明第一方面实施例的档位切换和工作模式切换的协调控制方法，包括以下步 骤：判断混合动力汽车是否发出档位切换请求，并判断所述混合动力汽车是否发出工作模 式切换请求；如果所述档位切换请求和所述工作模式切换请求同时发出，则根据所述档位 切换请求将当前档位切换至目标档位，同时调整发动机的转速；在切换至目标档位后，比 较驱动电机的当前转速与所述发动机的当前转速；如果所述驱动电机的当前转速与所述发 动机的当前转速的差值小于预设阈值，则停止调整发动机的转速，并控制所述驱动电机和 所述发动机之间的离合器结合。

根据本发明实施例的档位切换和工作模式切换的协调控制方法，在混合动力汽车同时 发出档位切换请求和工作模式切换请求时，可在进行档位切换的同时调整发动机的转速， 在档位切换完成后，若发动机的当前转速接近驱动电机当前的转速，则控制发动机与驱动 电机之间的离合器结合。由此，能够同时进行档位切换和工作模式切换，减小了混合动力 汽车中离合器的分离结合的次数，从而减小了动力变化和转矩波动的次数，能够延长离合 器的使用寿命，并能够减少噪音，提高整车的经济性、动力性和平顺性。

根据本发明第二方面实施例的档位切换和工作模式切换的协调控制系统，包括：驱动 电机和发动机；离合器，所述离合器位于所述驱动电机和所述发动机之间；变速箱；整车 控制器，所述整车控制器用于判断混合动力汽车是否发出档位切换请求，并判断所述混合 动力汽车是否发出工作模式切换请求，在所述档位切换请求和所述工作模式切换请求同时 发出时，根据所述档位切换请求对所述驱动电机和所述变速箱进行控制，以将当前档位切 换至目标档位，同时调整所述发动机的转速，在切换至目标档位后，比较所述驱动电机的 当前转速与所述发动机的当前转速，在所述驱动电机的当前转速与所述发动机的当前转速 的差值小于预设阈值时，停止调整所述发动机的转速，并控制所述离合器结合。

根据本发明实施例的档位切换和工作模式切换的协调控制系统，在混合动力汽车同时 发出档位切换请求和工作模式切换请求时，可在进行档位切换的同时调整发动机的转速， 在档位切换完成后，若发动机的当前转速接近驱动电机当前的转速，则控制发动机与驱动 电机之间的离合器结合。由此，能够同时进行档位切换和工作模式切换，减小了混合动力 汽车中离合器的分离结合的次数，从而减小了动力变化和转矩波动的次数，能够延长离合 器的使用寿命，并能够减少噪音，提高整车的经济性、动力性和平顺性。

根据本发明第三方面实施例的车辆，包括根据本发明第二方面实施例的档位切换和工 作模式切换的协调控制系统。

根据本发明实施例的车辆，在同时发出档位切换请求和工作模式切换请求时，可在进 行档位切换的同时调整发动机的转速，在档位切换完成后，若发动机的当前转速接近驱动 电机当前的转速，则控制发动机与驱动电机之间的离合器结合。由此，能够同时进行档位 切换和工作模式切换，减小了车辆中离合器的分离结合的次数，从而减小了动力变化和转 矩波动的次数，能够延长离合器的使用寿命，并能够减少噪音，提高整车的经济性、动力 性和平顺性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明 显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的档位切换和工作模式切换的协调控制方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的混合动力汽车的结构示意图；

图3为根据本发明一个实施例的档位切换和工作模式切换的协调控制系统的结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同 或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描 述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图描述本发明实施例的档位切换和工作模式切换的协调控制方法、系统及 车辆。

图1为根据本发明一个实施例的档位切换和工作模式切换的协调控制方法的流程图。

如图1所示，本发明实施例的档位切换和工作模式切换的协调控制方法，包括以下步 骤：

S101，判断混合动力汽车是否发出档位切换请求，并判断混合动力汽车是否发出工作 模式切换请求。

具体地，混合动力汽车是否发出档位切换请求可通过以下方式判断：可获取混合动力 汽车的当前车速、当前档位和油门开度，并根据当前档位和油门开度以及换挡规律特性曲 线获取换挡点车速，然后比较当前车速与换挡点车速，并判断混合动力汽车的当前工作模 式，如果当前车速大于换挡点车速，且当前工作模式为纯电动模式，则进一步比较目标档 位与当前档位是否相等，如果目标档位与当前档位不相等，则判定混合动力汽车发出了档 位切换请求。

混合动力汽车是否发出工作模式切换请求可通过以下方式判断：进一步获取混合动力 汽车的动力电池的荷电状态，并根据当前车速、动力电池的荷电状态和油门开度以及发动 机启动特性曲线获取发动机的启动指令，同时采集发动机的状态信号，以判断发动机的当 前状态，如果发动机发出启动指令，且发动机的当前状态为熄火状态或怠速状态，则判定 混合动力汽车发出了由纯电动模式切换至混合动力模式的工作模式切换请求。

图2为根据本发明一个实施例的混合动力汽车的结构示意图。如图2所示，可通过逆 变器将动力电池的直流电转换为三相交流电供向驱动电机。发动机控制单元ECU、电机控 制单元MCU、电池管理系统BMS和自动变速箱控制单元TCU可分别采集发动机、驱动电 机、动力电池和变速箱的相关信息，整车控制器HCU可通过CAN总线从发动机控制单元 ECU中获取油门开度和发动机的状态信号，从自动变速箱控制单元TCU中获取当前档位 和当前车速，并从电池管理系统BMS中获取动力电池的荷电状态。

在本发明的实施例中，换挡规律特性曲线中可包括当前档位和油门开度与换挡点车速 的对应关系，整车控制器HCU可根据上述对应关系获取换挡点车速。同样地，发动机启动 特性曲线中可包括当前车速、动力电池的荷电状态和油门开度与启动指令的对应关系，启 动指令可由输出的数字值进行表示。例如，“1”可表示发出启动指令，“0”可表示未发出 启动指令，当输出的数字值由“0”变为“1”时，可判定发动机发出启动指令。

S102，如果档位切换请求和工作模式切换请求同时发出，则根据档位切换请求将当前 档位切换至目标档位，同时调整发动机的转速。

如果档位切换请求和工作模式切换请求同时发出，则整车控制器可控制驱动电机和变 速箱协调工作，以进行降扭、摘挡、选档、调速和挂档，直到切换至目标档位。

同时，整车控制器可控制发动机进行转速的调整，在本发明的实施例中，可通过扭矩 控制方式来调整发动机转速。具体地，可获取发动机的目标转速，即：n＝V*ig*i0/0.377/r， 其中，n为目标转速，单位为转每秒，V为混合动力汽车的当前车速，单位为千米每小时， ig为目标档位的传动比，i0为混合动力汽车的主减速器的传动比，r为混合动力汽车的车轮 半径，单位为米。然后计算发动机的当前转速与所述目标转速的差值，并以第一扭矩值驱 动发动机，其中，可根据发动机的当前转速与目标转速的差值对第一扭矩值进行PID调节。

S103，在切换至目标档位后，比较驱动电机的当前转速与发动机的当前转速。

发动机的转速在被调整时是实时变化的，因此可实时比较驱动电机的当前转速与发动 机的当前转速。

S104，如果驱动电机的当前转速与发动机的当前转速的差值小于预设阈值，则停止调 整发动机的转速，并控制驱动电机和发动机之间的离合器结合。

如果驱动电机的当前转速与发动机的当前转速的差值不小于预设阈值，则继续调整发 动机的转速。当驱动电机的当前转速与发动机的当前转速的差值小于预设阈值时，发动机 的当前转速接近驱动电机的当前转速，此时可停止调整发动机的转速，并控制驱动电机和 发动机之间的离合器结合，继而可恢复整车的扭矩，同时完成档位切换和工作模式切换过 程。其中，预设阈值可根据混合动力汽车相关设备的性能而设定，在此不便给出具体数值。

根据本发明实施例的档位切换和工作模式切换的协调控制方法，在混合动力汽车同时 发出档位切换请求和工作模式切换请求时，可在进行档位切换的同时调整发动机的转速， 在档位切换完成后，若发动机的当前转速接近驱动电机当前的转速，则控制发动机与驱动 电机之间的离合器结合。由此，能够同时进行档位切换和工作模式切换，减小了混合动力 汽车中离合器的分离结合的次数，从而减小了动力变化和转矩波动的次数，能够延长离合 器的使用寿命，并能够减少噪音，提高整车的经济性、动力性和平顺性。

为实现上述实施例，本发明还提出一种档位切换和工作模式切换的协调控制系统。

图3为根据本发明一个实施例的档位切换和工作模式切换的协调控制系统的结构框图。

如图3所示，本发明实施例的档位切换和工作模式切换的协调控制系统，包括：驱动 电机10、发动机20、离合器30、变速箱40和整车控制器50。

其中，离合器30位于驱动电机10和发动机20之间。整车控制器50用于判断混合动 力汽车是否发出档位切换请求，并判断混合动力汽车是否发出工作模式切换请求，在档位 切换请求和工作模式切换请求同时发出时，根据档位切换请求对驱动电机10和变速箱40 进行控制，以将当前档位切换至目标档位，同时调整发动机20的转速，在切换至目标档位 后，比较驱动电机10的当前转速与发动机20的当前转速，在驱动电机10的当前转速与发 动机20的当前转速的差值小于预设阈值时，停止调整发动机20的转速，并控制离合器30 结合。

具体地，整车控制器50可获取混合动力汽车的当前车速、当前档位和油门开度，并根 据当前档位和油门开度以及换挡规律特性曲线获取换挡点车速，比较当前车速与换挡点车 速，并判断混合动力汽车的当前工作模式，在当前车速大于换挡点车速，且当前工作模式 为纯电动模式时，进一步比较目标档位与当前档位是否相等，在目标档位与当前档位不相 等时，判定混合动力汽车发出了档位切换请求。

具体地，整车控制器50可获取混合动力汽车的动力电池的荷电状态，并根据当前车速、 动力电池的荷电状态和油门开度以及发动机启动特性曲线获取发动机的启动指令，并采集 发动机的状态信号，以判断发动机的当前状态，在发动机发出启动指令，且发动机的当前 状态为熄火状态或怠速状态时，判定混合动力汽车发出了由纯电动模式切换至混合动力模 式的工作模式切换请求。

参照图2，发动机控制单元ECU、电机控制单元MCU、电池管理系统BMS和自动变 速箱控制单元TCU可分别采集发动机20、驱动电机10、动力电池和变速箱40的相关信息， 整车控制器50可通过CAN总线从发动机控制单元ECU中获取油门开度和发动机的状态信 号，从自动变速箱控制单元TCU中获取当前档位和当前车速，并从电池管理系统BMS中 获取动力电池的荷电状态。

在本发明的实施例中，换挡规律特性曲线中可包括当前档位和油门开度与换挡点车速 的对应关系，整车控制器50可根据上述对应关系获取换挡点车速。同样地，发动机启动特 性曲线中可包括当前车速、动力电池的荷电状态和油门开度与启动指令的对应关系，启动 指令可由输出的数字值进行表示。例如，“1”可表示发出启动指令，“0”可表示未发出启 动指令，当输出的数字值由“0”变为“1”时，可判定发动机20发出启动指令。

如果档位切换请求和工作模式切换请求同时发出，则整车控制器50可控制驱动电机10 和变速箱30协调工作，以进行降扭、摘挡、选档、调速和挂档，直到切换至目标档位。

同时，整车控制器50可控制发动机20进行转速的调整，在本发明的实施例中，可通 过扭矩控制方式来调整发动机转速。具体地，整车控制器50可获取发动机20的目标转速， 即：n＝V*ig*i0/0.377/r，其中，n为目标转速，单位为转每秒，V为混合动力汽车的当前车 速，单位为千米每小时，ig为目标档位的传动比，i0为混合动力汽车的主减速器的传动比， r为混合动力汽车的车轮半径，单位为米。然后计算发动机20的当前转速与目标转速的差 值，并以第一扭矩值驱动发动机20，其中，根据发动机20的当前转速与目标转速的差值 对第一扭矩值进行PID调节。

发动机20的转速在被调整时是实时变化的，因此可实时比较驱动电机10的当前转速 与发动机20的当前转速。如果驱动电机10的当前转速与发动机20的当前转速的差值不小 于预设阈值，则继续调整发动机20的转速。当驱动电机10的当前转速与发动机20的当前 转速的差值小于预设阈值时，发动机20的当前转速接近驱动电机10的当前转速，此时可 停止调整发动机20的转速，并控制驱动电机10和发动机20之间的离合器30结合，继而 可恢复整车的扭矩，同时完成档位切换和工作模式切换过程。其中，预设阈值可根据混合 动力汽车相关设备的性能而设定，在此不便给出具体数值。

根据本发明实施例的档位切换和工作模式切换的协调控制系统，在混合动力汽车同时 发出档位切换请求和工作模式切换请求时，可在进行档位切换的同时调整发动机的转速， 在档位切换完成后，若发动机的当前转速接近驱动电机当前的转速，则控制发动机与驱动 电机之间的离合器结合。由此，能够同时进行档位切换和工作模式切换，减小了混合动力 汽车中离合器的分离结合的次数，从而减小了动力变化和转矩波动的次数，能够延长离合 器的使用寿命，并能够减少噪音，提高整车的经济性、动力性和平顺性。

对应上述实施例，本发明还提出一种车辆。

本发明实施例的车辆，包括根据本发明上述实施例的档位切换和工作模式切换的协调 控制系统。其具体的实施方式可参照上述实施例，为避免冗余，在此不再赘述。

根据本发明实施例的车辆，在同时发出档位切换请求和工作模式切换请求时，可在进 行档位切换的同时调整发动机的转速，在档位切换完成后，若发动机的当前转速接近驱动 电机当前的转速，则控制发动机与驱动电机之间的离合器结合。由此，能够同时进行档位 切换和工作模式切换，减小了车辆中离合器的分离结合的次数，从而减小了动力变化和转 矩波动的次数，能够延长离合器的使用寿命，并能够减少噪音，提高整车的经济性、动力 性和平顺性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、 “厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、 “顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的 方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或 元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者 隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐 含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上， 除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术 语应做广义理解，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，可以根据具 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“上”或“下”可以是 第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特 征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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” 可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二 特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包 含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须 针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一 个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技 术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合 和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的， 不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例 进行变化、修改、替换和变型。