混动系统的无缝升挡控制方法技术方案

本发明专利技术揭示了一种混动系统的无缝升挡控制方法，包括根据离合器的工作过程分阶段步骤，以及控制前端电机和发动机扭矩继而调整发动机的转速的步骤。本发明专利技术的有益效果主要体现在：解决或者弱化换挡过程中的动力中断，弱化了驾乘者对于动力中断的感受；通过扭矩控制调整发动机的转速，解决换挡开始或者结束时的冲击感；换挡过程中，后端电机使用的能量部分或全部由前端电机发电提供，减少或者消除该工况下电池的放电需求，降低了对电池的依赖度，导致因电池产生的效率损失也将减少；通过扭矩控制调整发动机的转速，使得离合器闭锁时，发动机转速与输入轴转速之间的速差变小，则可以大大提升离合器的使用寿命，或可采用成本更低的离合器。

Seamless upshift control method of hybrid system

【技术实现步骤摘要】
混动系统的无缝升挡控制方法
本专利技术涉及汽车
，具体而言，尤其涉及一种混动系统中升挡过程的扭矩及车速控制方法。
技术介绍
目前，我国新能源汽车中混合动力汽车发展最为迅速。混合动力汽车是一种使用多种能量来源的车辆，通常是使用液体燃料的常规发动机和使用电能的电机同时或单独驱动车辆。新能源汽车的混合动力总成中，可能会出现多个电机。在离合器前端与发动机直接连接并共享转速的称为前端电机，常见的通俗称为P0、P1电机。在离合器后端且与变速器/减速机系统有固连关系的称为后端电机，常见的通俗称为P2、P2.5、P3电机。混合动力变速器如果存在多个发动机挡位，则在发动机直接驱动的过程中仍然需要面对发动机换挡和换挡过程中的动力性能问题。由于国内发动机电控普遍不接受目标转速控制，在换挡过程中，变速器会根据下一个挡位所需要的转速对发动机进行扭矩限制，通过降低发动机扭矩来调速。由于发动机扭矩调整幅度过大(尤其在离合器传递扭矩恢复阶段)，换挡过程中的常见问题有：动力响应慢，换挡时间长；换挡过程中出现动力中断，换挡开始和结束的时候出现整车加速度冲击，等等。而且由于换挡过程中，通过扭矩限制闭环控制发动机转速，这样无法合理地应对驾驶员突发的驾驶意图变化，安全性也有待提高。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种混动系统的无缝升挡控制方法，尤其是混动系统中升挡过程的扭矩及车速控制方法。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种混动系统的无缝升挡控制方法，包括如下步骤：S1、根据离合器的工作过程将升挡过程分成五个时间段，分别为离合器低挡闭锁阶段L0、离合器传递扭矩消失阶段L1、离合器完全打开且不传递动力阶段L2、离合器传递扭矩恢复阶段L3、离合器高挡闭锁阶段L4；S2、在阶段L1、L2、L3中，控制前端电机根据升挡后的发动机高挡位目标转速和实际转速的差距输出一个与发动机扭矩相反方向的反向扭矩，所述前端电机的极限扭矩的绝对值小于发动机的低挡位扭矩，在阶段L1中控制发动机扭矩从低挡位扭矩下降至过渡扭矩，以使所述反向扭矩与所述过渡扭矩的差额扭矩足以在阶段L2中降低发动机转速直至在阶段L3起始时刻达到高挡位目标转速，在阶段L3中控制发动机扭矩从所述过渡扭矩上升至高挡位目标扭矩。优选的，所述阶段L1按时间顺序分为L11、L12两个部分，两者之间的时间接点为时间点a，所述阶段L11的时长为所述反向扭矩从阶段1起始时刻线性增加至过渡扭矩的负数值的时间，所述时间点a为控制所述发动机扭矩从低挡位扭矩下降至过渡扭矩的起始点。优选的，所述阶段L3按时间顺序分为L31、L32两个部分，两者之间的时间接点为时间点b，所述阶段L31的时长为所述反向扭矩从阶段L3起始时刻线性减小至零的时间，所述时间点b为控制所述发动机扭矩从所述过渡扭矩上升至高挡位目标扭矩的起始点。优选的，在所述阶段L1中，控制所述前端电机提供所述反向扭矩，在阶段L11中该反向扭矩的绝对值具有线性增加的过程，至时间点a时该反向扭矩等于所述过渡扭矩的负数值；从所述时间点a时起直至阶段L1结束的阶段L12中，控制所述发动机扭矩从低挡位扭矩线性下降至过渡扭矩，所述反向扭矩保持稳定输出，其绝对值等于所述过渡扭矩的绝对值。优选的，在所述阶段L2中，控制所述前端电机的反向扭矩持续增加，在此过程中所述反向扭矩的绝对值始终大于所述发动机扭矩的绝对值。优选的，在所述阶段L2中，控制所述发动机扭矩维持过渡扭矩不变，并稳定输出。优选的，在所述阶段L2中，所述反向扭矩的增加为非线性增加过程。优选的，所述反向扭矩的增加为非线性增加过程，具体步骤为：计算换挡前的发动机实际转速，其等于车轮轮速与低挡位前端总速比的乘积，计算换挡后的发动机高挡位目标转速，其等于车轮轮速与高挡位前端总速比的乘积，计算换挡过程中的发动机的目标角加速度，其等于换挡后的发动机高挡位目标转速和换挡前的发动机实际转速之差的绝对值除以目标调速时间之商；计算差额扭矩C，所述差额扭矩C大于等于发动机扭矩和前端电机的负极限扭矩的代数和，并确保所述差额扭矩C的绝对值除以前端的惯量始终大于换挡过程中的发动机的目标角加速度，并且需大于混合动力变速器系统设计的安全值；确保前端电机的极限扭矩的绝对值大于车轮端的需求扭矩除以高挡位前端总速比之商与差额扭矩C的绝对值之间的和，则前端电机反向扭矩等于发动机的目标扭矩与差额扭矩C的绝对值的和的负值，所述发动机的目标扭矩为发动机的低挡位扭矩至升挡后的高挡位目标扭矩之间的扭矩变化线中的各个时间点的扭矩值。优选的，在所述阶段L1、L2、L3中，控制后端电机输出正向扭矩。优选的，在所述阶段L1中该正向扭矩的绝对值具有线性增加的过程；在所述阶段L2中该正向扭矩具有稳定输出的过程；在所述阶段L3中该正向扭矩的绝对值具有线性减小的过程。优选的，在所述阶段L2中，“该正向扭矩具有稳定输出的过程”具体包括，计算阶段L2中驾驶端损失的动力值，该动力值等于车轮端的需求扭矩减去前端净扭矩与前端总速比的乘积之差；计算所述正向扭矩的绝对值，等于所述驾驶端损失的动力值除以后端总速比之商；根据该正向扭矩的绝对值持续输出。本专利技术的混动系统的无缝升挡控制方法，具体包括如下步骤：S1、根据离合器的工作过程将升挡过程分成五个时间段，分别为离合器低挡闭锁阶段L0、离合器传递扭矩消失阶段L1、离合器完全打开且不传递动力阶段L2、离合器传递扭矩恢复阶段L3、离合器高挡闭锁阶段L4；S2、在阶段L0中，发动机以低挡位扭矩输出，此时前端电机无扭矩输出；S3、在阶段L1中，控制前端电机根据升挡后的发动机高挡位目标转速和实际转速的差距输出一个与发动机扭矩相反方向的反向扭矩；设置一过渡扭矩，确保所述反向扭矩与所述过渡扭矩的差额扭矩足以降低发动机转速直至达到高挡位目标转速，在时间点a之前的阶段L11中，该反向扭矩的绝对值具有线性增加的过程，至时间点a时该反向扭矩等于所述过渡扭矩的负数值；所述发动机扭矩维持低挡位扭矩不变；从所述时间点a时起直至阶段L1结束的阶段L12中，控制所述发动机扭矩从低挡位扭矩线性下降至所述过渡扭矩，所述反向扭矩保持稳定输出，其绝对值等于所述过渡扭矩的绝对值；控制后端电机输出正向扭矩，该正向扭矩的绝对值具有线性增加的过程；S3、在阶段L2中，控制所述发动机扭矩维持过渡扭矩不变，所述前端电机的极限扭矩的绝对值小于发动机的低挡位扭矩，控制所述前端电机的反向扭矩持续增加，该反向扭矩降低发动机转速直至在阶段L3起始时刻达到高挡位目标转速，在此过程中所述反向扭矩的绝对值始终大于所述发动机扭矩的绝对值，所述反向扭矩的增加为非线性增加过程；控制所述后端电机持续稳定输出所述正向扭矩，所述后端电机的电力全部或部分来至所述前端电机的发电提供；S4、在阶段L3中，控制所述前端电机提供所述反向扭矩，该反向扭矩的绝对值具有线性减小的过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.混动系统的无缝升挡控制方法，其特征在于：包括如下步骤：/nS1、根据离合器的工作过程将升挡过程分成五个时间段，分别为离合器低挡闭锁阶段L0、离合器传递扭矩消失阶段L1、离合器完全打开且不传递动力阶段L2、离合器传递扭矩恢复阶段L3、离合器高挡闭锁阶段L4；/nS2、在阶段L1、L2、L3中，控制前端电机根据升挡后的发动机高挡位目标转速和实际转速的差距输出一个与发动机扭矩相反方向的反向扭矩，所述前端电机的极限扭矩的绝对值小于发动机的低挡位扭矩，在阶段L1中控制发动机扭矩从低挡位扭矩下降至过渡扭矩，以使所述反向扭矩与所述过渡扭矩的差额扭矩足以在阶段L2中降低发动机转速直至在阶段L3起始时刻达到高挡位目标转速，在阶段L3中控制发动机扭矩从所述过渡扭矩上升至高挡位目标扭矩。/n

【技术特征摘要】
1.混动系统的无缝升挡控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、根据离合器的工作过程将升挡过程分成五个时间段，分别为离合器低挡闭锁阶段L0、离合器传递扭矩消失阶段L1、离合器完全打开且不传递动力阶段L2、离合器传递扭矩恢复阶段L3、离合器高挡闭锁阶段L4；
S2、在阶段L1、L2、L3中，控制前端电机根据升挡后的发动机高挡位目标转速和实际转速的差距输出一个与发动机扭矩相反方向的反向扭矩，所述前端电机的极限扭矩的绝对值小于发动机的低挡位扭矩，在阶段L1中控制发动机扭矩从低挡位扭矩下降至过渡扭矩，以使所述反向扭矩与所述过渡扭矩的差额扭矩足以在阶段L2中降低发动机转速直至在阶段L3起始时刻达到高挡位目标转速，在阶段L3中控制发动机扭矩从所述过渡扭矩上升至高挡位目标扭矩。


2.根据权利要求1所述的混动系统的无缝升挡控制方法，其特征在于：所述阶段L1按时间顺序分为L11、L12两个部分，两者之间的时间接点为时间点a，所述阶段L11的时长为所述反向扭矩从阶段1起始时刻线性增加至过渡扭矩的负数值的时间，所述时间点a为控制所述发动机扭矩从低挡位扭矩下降至过渡扭矩的起始点。


3.根据权利要求2所述的混动系统的无缝升挡控制方法，其特征在于：所述阶段L3按时间顺序分为L31、L32两个部分，两者之间的时间接点为时间点b，所述阶段L31的时长为所述反向扭矩从阶段L3起始时刻线性减小至零的时间，所述时间点b为控制所述发动机扭矩从所述过渡扭矩上升至高挡位目标扭矩的起始点。


4.根据权利要求2或3所述的混动系统的无缝升挡控制方法，其特征在于：在所述阶段L1中，控制所述前端电机提供所述反向扭矩，在阶段L11中该反向扭矩的绝对值具有线性增加的过程，至时间点a时该反向扭矩等于所述过渡扭矩的负数值；从所述时间点a时起直至阶段L1结束的阶段L12中，控制所述发动机扭矩从低挡位扭矩线性下降至过渡扭矩，所述反向扭矩保持稳定输出，其绝对值等于所述过渡扭矩的绝对值。


5.根据权利要求4所述的混动系统的无缝升挡控制方法，其特征在于：在所述阶段L2中，控制所述前端电机的反向扭矩持续增加，在此过程中所述反向扭矩的绝对值始终大于所述发动机扭矩的绝对值。


6.根据权利要求5所述的混动系统的无缝升挡控制方法，其特征在于：在所述阶段L2中，控制所述发动机扭矩维持过渡扭矩不变，并稳定输出。


7.根据权利要求6所述的混动系统的无缝升挡控制方法，其特征在于：在所述阶段L2中，所述反向扭矩的增加为非线性增加过程。


8.根据权利要求7所述的混动系统的无缝升挡控制方法，其特征在于：所述反向扭矩的增加为非线性增加过程，具体步骤为，
计算换挡前的发动机实际转速，其等于车轮轮速与低挡位前端总速比的乘积，
计算换挡后的发动机高挡位目标转速，其等于车轮轮速与高挡位前端总速比的乘积，
计算换挡过程中的发动机的目标角加速度，其等于换挡后的发动机高挡位目标转速和换挡前的发动机实际转速之差的绝对值除以目标调速时间之商；
计算差额扭矩C，所述差额扭矩C大于等于发动机扭矩和前端电机的负极限扭矩的代数和，并确保所述差额扭矩C的绝对值除以前端的惯量始终大于换挡过程中的发动机的目标角加速度，并且需大于混合动力变速器系统设计的安全值；
确保前...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁志海，司文，惠无垠，
申请(专利权)人：吉泰车辆技术苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32