一种混动系统无缝降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无缝降挡控制方法，包括根据离合器的工作过程分阶段步骤，以及根据前端电机特性主动调整前端电机和发动机扭矩进而改变发动机转速的步骤。本发明专利技术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。

A seamless downshift control method for hybrid system

【技术实现步骤摘要】
一种混动系统无缝降挡控制方法
本专利技术涉及汽车
，具体而言，尤其涉及一种混动系统中降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，例如图1揭示的一种混动系统的布置形式，包括前端电机和后端电机。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。由于目前的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，提供一种混动系统无缝降挡控制方法，尤其是混动系统中降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：一种混动系统无缝降挡控制方法，包括如下步骤：S1、根据离合器的工作过程将降挡过程分成五个时间段，分别为离合器高挡闭锁阶段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、离合器低挡闭锁阶段L4；S2、在阶段L1的起始时刻，控制前端电机根据降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；S3、比较判断所述前端电机的极限扭矩的绝对值与发动机的高挡位扭矩及降挡后低挡位目标扭矩之间的大小；S4、根据步骤S3的结果，分别控制发动机扭矩及反向扭矩，并确保反向扭矩与发动机扭矩之间的实时的差额扭矩能提高发动机转速直至在阶段L3起始时刻达到低挡位目标转速。优选的，所述步骤S3中，当所述前端电机的极限扭矩的绝对值大于发动机的高挡位扭矩时，控制发动机扭矩到阶段L3结束时下降至低挡位目标扭矩。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，该反向扭矩的绝对值具有线性增加的过程，直至阶段L1结束时，所述反向扭矩的绝对值等于所述发动机扭矩的绝对值。优选的，在所述阶段L2中，控制所述前端电机的反向扭矩的绝对值快速减小并再缓慢增加。优选的，在所述阶段L2及L3的结合时间段中，控制所述发动机扭矩从高挡位扭矩下降至低挡位目标扭矩，该扭矩变化过程为线性变化过程。优选的，在所述阶段L2中，所述“控制所述前端电机的反向扭矩的绝对值快速减小并再缓慢增加”，具体步骤为，计算换挡前的发动机实际转速，其等于车轮轮速与高挡位前端总速比的乘积，计算换挡后的发动机低挡位目标转速，其等于车轮轮速与低挡位前端总速比的乘积，计算换挡过程中的发动机的目标角加速度，其等于换挡后的发动机低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的绝对值等于发动机的目标扭矩的负值与差额扭矩C的差的绝对值，所述发动机的目标扭矩为高挡位扭矩至降挡后发动机的低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。优选的，在所述阶段L1、L2、L3中，控制后端电机输出正向扭矩，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。本专利技术揭示的一种混动系统无缝降挡控制方法，具体包括如下步骤：S11、根据离合器的工作过程将降挡过程分成五个时间段，分别为离合器高挡闭锁阶段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、离合器低挡闭锁阶段L4；S12、在阶段L0中，发动机以高挡位扭矩输出，此时前端电机无扭矩输出；S13、在阶段L1中，发动机持续以高挡位扭矩输出；控制前端电机根据降挡后的发动机低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，该反向扭矩的绝对值具有线性增加的过程，直至阶段L1结束时，所述反向扭矩的绝对值等于所述发动机扭矩的绝对值；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；S14、在阶段L2中，控制所述发动机扭矩从高挡位扭矩向低挡位目标扭矩下降，该扭矩变化过程为线性变化过程，所述前端电机的极限扭矩的绝对值大于发动机的高挡位扭矩；控制所述前端电机的反向扭矩的绝对值快速减小并再缓慢增加，该反向扭矩与发动机扭矩共同作用控制发动机转速直至在阶段L3起始时刻达到低挡位目标转速，在此过程中所述反向扭矩的绝对值始终小于所述发动机扭矩的绝对值；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；S15、在阶段L3中，发动机扭矩继续下降，至降挡后的低挡位目标输出扭矩；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，到阶段L3结束时所述反向扭矩等于零；控制所述后端电机的正向扭矩的绝对值线性减小，到阶段L3结束时所述反向扭矩等于零；S16、在阶段L4中，发动机以低挡位目标输出扭矩持续输出，此时前端电机和后端电机均无扭矩输出。优选的，所述步骤S3中，当所述前端电机的极限扭矩的绝对值小于发动机的高挡位扭矩且大于降挡后的低挡位目标扭矩，在阶段L1中控制发动机扭矩从高挡位扭矩下降至降挡后的低挡位目标扭矩，并控制反向扭矩上升、直至阶段L1结束时所述反向扭矩的绝对值等于所述发动机扭矩的绝对值；在阶段L2中控制反向扭矩变小以使所述反向扭矩与发动机扭矩的差额扭矩足以在阶段本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混动系统无缝降挡控制方法，其特征在于：包括如下步骤：/nS1、根据离合器的工作过程将降挡过程分成五个时间段，分别为离合器高挡闭锁阶段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、离合器低挡闭锁阶段L4；/nS2、在阶段L1的起始时刻，控制前端电机根据降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；/nS3、比较判断所述前端电机的极限扭矩的绝对值与发动机的高挡位扭矩及降挡后低挡位目标扭矩之间的大小；/nS4、根据步骤S3的结果，分别控制发动机扭矩及反向扭矩，并确保反向扭矩与发动机扭矩之间的实时的差额扭矩能提高发动机转速直至在阶段L3起始时刻达到低挡位目标转速。/n

【技术特征摘要】
1.一种混动系统无缝降挡控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、根据离合器的工作过程将降挡过程分成五个时间段，分别为离合器高挡闭锁阶段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、离合器低挡闭锁阶段L4；
S2、在阶段L1的起始时刻，控制前端电机根据降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；
S3、比较判断所述前端电机的极限扭矩的绝对值与发动机的高挡位扭矩及降挡后低挡位目标扭矩之间的大小；
S4、根据步骤S3的结果，分别控制发动机扭矩及反向扭矩，并确保反向扭矩与发动机扭矩之间的实时的差额扭矩能提高发动机转速直至在阶段L3起始时刻达到低挡位目标转速。


2.根据权利要求1所述的一种混动系统无缝降挡控制方法，其特征在于：所述步骤S3中，当所述前端电机的极限扭矩的绝对值大于发动机的高挡位扭矩时，控制发动机扭矩到阶段L3结束时下降至低挡位目标扭矩。


3.根据权利要求2所述的一种混动系统无缝降挡控制方法，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，该反向扭矩的绝对值具有线性增加的过程，直至阶段L1结束时，所述反向扭矩的绝对值等于所述发动机扭矩的绝对值。


4.根据权利要求3所述的一种混动系统无缝降挡控制方法，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的绝对值快速减小并再缓慢增加。


5.根据权利要求4所述的一种混动系统无缝降挡控制方法，其特征在于：在所述阶段L2及L3的结合时间段中，控制所述发动机扭矩从高挡位扭矩下降至低挡位目标扭矩，该扭矩变化过程为线性变化过程。


6.根据权利要求5所述的一种混动系统无缝降挡控制方法，其特征在于：在所述阶段L2中，所述“控制所述前端电机的反向扭矩的绝对值快速减小并再缓慢增加”，具体步骤为，
计算换挡前的发动机实际转速，其等于车轮轮速与高挡位前端总速比的乘积，
计算换挡后的发动机低挡位目标转速，其等于车轮轮速与低挡位前端总速比的乘积，
计算换挡过程中的发动机的目标角加速度，其等于换挡后的发动机低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的绝对值等于发动机的目标扭矩的负值与差额扭矩C的差的绝对值，所述发动机的目标扭矩为高挡位扭矩至降挡后发动机的低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。


7.根据权利要求2所述的一种混动系统无缝降挡控制方法，其特征在于：在所述阶段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。


8.根据权利要求2所述的一种混动系统无缝降挡控制方法，其特征在于：在所述阶段L1、L2、L3中，控制后端电机输出正向扭矩，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。


9.根据权利要求8所述的一种混动系统无缝降挡控制方法，其特征在于：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。


10.根据权利要求2所述的一种混动系统无缝降挡控制方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
S11、根据离合器的工作过程将降挡过程分成五个时间段，分别为离合器高挡闭锁阶段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、离合器低挡闭锁阶段L4；
S12、在阶段L0中，发动机以高挡位扭矩输出，此时前端电机无扭矩输出；
S13、在阶段L1中，发动机持续以高挡位扭矩输出；控制前端电机根据降挡后的发动机低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，该反向扭矩的绝对值具有线性增加的过程，直至阶段L1结束时，所述反向扭矩的绝对值等于所述发动机扭矩的绝对值；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；
S14、在阶段L2中，控制所述发动机扭矩从高挡位扭矩向低挡位目标扭矩下降，该扭矩变化过程为线性变化过程，所述前端电机的极限扭矩的绝对值大于发动机的高挡位扭矩；控制所述前端电机的反向扭矩的绝对值快速减小并再缓慢增加，该反向扭矩与发动机扭矩共同作用控制发动机转速直至在阶段L3起始时刻达到低挡位目标转速，在此过程中所述反向扭矩的绝对值始终小于所述发动机扭矩的绝对值；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；
S15、在阶段L3中，发动机扭矩继续下降，至降挡后的低挡位目标输出扭矩；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，到阶段L3结束时所述反向扭矩等于零；控制所述后端电机的正向扭矩的绝对值线性减小，到阶段L3结束时所述反向扭矩等于零；
S16、在阶段L4中，发动机以低挡位目标输出扭矩持续输出，此时前端电机和后端电机均无扭矩输出。


11.根据权利要求1所述的一种混动系统无缝降挡控制方法，其特征在于：所述步骤S3中，当所述前端电机的极限扭矩的绝对值小于发动机的高挡位扭矩且大于降挡后的低挡位目标扭矩，在阶段L1中控制发动机扭矩从高挡位扭矩下降至降挡后的低挡位目标扭矩，并控制反向扭矩上升、直至阶段L1结束时所述反向扭矩的绝对值等于所述发动机扭矩的绝对值；在阶段L2中控制反向扭矩变小以使所述反向扭矩与发动机扭矩的差额扭矩足以在阶段L2中提高发动机转速直至在阶段L3起始时刻达到低挡位目标转速，在阶段L2、L3、L4中控制发动机扭矩维持低挡位目标扭矩并持续输出。


12.根据权利要求11所述的一种混动系统中无缝降挡控制方法，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L1起始时刻线性增加至发动机降挡后的低挡位目标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高挡位扭矩下降至降挡后的低挡位目标扭矩的起始点。


13.根据权利要求11所述的一种混动系统中无缝降挡控制方法，其特征在于：在所述阶段L12中，控制所述前端电机提供稳定大小的所述反向扭矩，该反向扭矩的绝对值等于发动机降挡后的低挡位目标扭矩的大小。


14.根据权利要求13所述的一种混动系统中无缝降挡控制方法，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的绝对值快速减小并再缓慢增加。


15.根据权利要求14所述的一种混动系统中无缝降挡控制方法，其特征在于：在所述阶段L12中，控制所述发动机扭矩从高挡位扭矩线性下降至降挡后的低挡位目标扭矩。


16.根据权利要求15所述的一种混动系统中无缝降挡控制方法，其特征在于：所述“控制所述前端电机的反向扭矩的绝对值快速减小并再缓慢增加”，具体步骤为：
计算换挡前的发动机实际转速，其等于车轮轮速与高挡位前端总速比的乘积，
计算换挡后的发动机低挡位目标转速，其等于车轮轮速与低挡位前端总速比的乘积，
计算换挡过程中的发动机的目标角加速度，其等于换挡后的发动机低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的绝对值等于发动机的目标扭矩的负值与差额扭矩C的差的绝对值，所述发动机的目标扭矩为高挡位扭矩至降挡后发动机的低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。


17.根据权利要求11所述的一种混动系统中无缝降挡控制方法，其特征在于：在所述阶段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，直至阶段L3结束时该反向扭矩为零。


18...

【专利技术属性】
技术研发人员：惠无垠，司文，梁志海，
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