CN107985314B - 确定档位的方法、装置、控制器和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种确定档位的方法、装置、控制器和存储介质，应用在电驱动车辆中，属于车辆控制技术领域。该方法包括：在第一时刻，获取车辆的电机转速和电机扭矩，根据电机转速和电机扭矩确定至少两个档位，至少两个档位是车辆在第一时刻的档位以及电机转速和电机扭矩共同支持调整到的档位，确定至少两个档位各自的损耗功率，损耗功率是车辆的驱动电机驱动车辆时输出的动力在单位时间内的损耗值，将至少两个档位各自的损耗功率中的最小值对应的档位，确定为目标档位，确定出了令输出动力损耗最小的档位，减小了车辆因档位不合适造成的能量损失，提高了电驱动车辆的电能使用效率，延长了具备固定电量车辆的行驶里程，起到了节能增程的作用。
Description
技术领域
本发明实施例涉及车辆控制技术领域，特别涉及一种确定档位的方法、装置、控制器和存储介质。
背景技术
随着电驱动车辆技术的发展，尤其是纯电力驱动汽车的快速发展。大量车辆的驱动装置由内燃机替换为驱动电机。
相关技术中，电驱动车辆采用单级减速器。单级减速器通常被设计为在低速区间或高速区间具备最佳性能。若车辆使用在低速区间具备最佳性能的单级减速器，则该车辆在高速行驶时会快速消耗大量电能。若车辆使用在高速区间具备最佳性能的单级减速器，则该车辆的低速爬坡能力不足。
发明内容
本发明实施例提供了一种确定档位的方法、装置、控制器和存储介质。详述如下：
第一方面，提供了一种确定档位的方法，应用于电驱动车辆中，所述方法包括：
在第一时刻，获取所述车辆的电机转速和电机扭矩；
根据所述电机转速和所述电机扭矩，确定至少两个档位，所述至少两个档位包括所述车辆在所述第一时刻的档位以及所述电机转速和所述电机扭矩共同支持调整到的档位；
确定所述至少两个档位各自的损耗功率，所述损耗功率是所述车辆的驱动电机驱动所述车辆时输出的动力在单位时间内的损耗值；
将所述至少两个档位各自的损耗功率中的最小值对应的档位，确定为目标档位。
第二方面，提供了一种确定档位的装置，应用于电驱动车辆中，所述装置包括：
参数获取模块，被配置为在第一时刻，获取所述车辆的电机转速和电机扭矩；
第一确定模块，被配置为根据所述电机转速和所述电机扭矩，确定至少两个档位，所述至少两个档位包括所述车辆在所述第一时刻的档位以及所述电机转速和所述电机扭矩共同支持调整到的档位；
功率确定模块，被配置为确定所述至少两个档位各自的损耗功率，所述损耗功率是所述车辆的驱动电机驱动所述车辆时输出的动力在单位时间内的损耗值；
第二确定模块，被配置为将所述至少两个档位各自的损耗功率中的最小值对应的档位，确定为目标档位。
第三方面，提供了一种控制器，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由所述处理器加载并执行，以实现如第一方面所述的确定档位的方法。
第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由所述处理器加载并执行，以实现如第一方面所述的确定档位的方法。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
在电驱动车辆中，能够根据车辆的电机转速和电机扭矩确定档位，通过在第一时刻，获取车辆的电机转速和电机扭矩，根据该电机转速和电机扭矩确定至少两个档位，至少两个档位是车辆在第一时刻的档位以及电机转速和电机扭矩共同支持调整到的档位，随后，将确定至少两个档位各自的功率，该损耗功率是驱动电机驱动车辆时输出的动力在单位时间内的损耗值，将至少两个档位各自的损耗功率中的最小值对应的档位，确定为目标档位。由此可见，通过本发明实施例能够令电驱动车辆确定出令输出动力损耗最小的档位，从而减小车辆因档位不合适造成的能量损失，提高了电驱动车辆的电能使用效率，延长了具备固定电量车辆的行驶里程，起到了节能增程的作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是根据本发明实施例示出的一种驱动电机等功率损失曲线；
图2是根据本发明实施例示出的一种逆变器等功率损失曲线；
图3是本发明一个实施例提供的一种档位切换***的结构示意图；
图4是本发明一个实施例提供的一种确定档位的方法流程图；
图5是本发明实施例提供的另一种确定档位的方法的流程图；
图6是基于图5提供的一种升档过程的示意图；
图7是基于图5提供的一种降档过程的示意图；
图8是根据本发明实施例示出的一种确定档位的装置的方框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
首先，为了令本发明实施例所示的方案清楚明确，对涉及到的名词作如下解释。
电驱动车辆：指行驶时提供驱动力的装置是驱动电机的车辆，也即原动机是驱动电机的车辆。该车辆包括纯电动车辆、增程式电动车辆、燃料电池电动车辆、超级电容车辆和插电式混合动力车辆。其中，插电式混合动力车辆在仅使用驱动电机驱动车辆时，可以使用本发明实施例所公开的确定档位的方法。可选地，电驱动车辆按照车轮数量可以分为双轮车辆、三轮车辆、四轮车辆和多轮车辆，多轮车辆指五轮以上的车辆。在满足驾驶平稳性的前提下，也可以是单轮车辆。可选地，电驱动车辆还可以按照有无驾驶人员，分为有人驾驶车辆和无人驾驶车辆。可选地，电驱动车辆还可以按照有无轨道分为有轨车辆和无轨车辆。可选地，电驱动车辆也可以按照驱动力驱动的车轮所在位置，分为前驱动车辆和后驱动车辆等车辆。
至少两个档位：指电驱动车辆中数量至少是两个，至多等于该电驱动车辆所支持的档位数量的档位，也即TCU(Transmission Control Unit，自动变速箱控制单元)最多能控制的档位。例如，电驱动车辆最多支持4个档位，该至少两个档位的数量可以是2至4中任意一个数量。可选地，至少两个档位是该电驱动车辆所支持的m个档位中相邻的n个档位，m和n是正数，2≤n≤m。其中，电驱动车辆在第一时刻的档位是n个档位中的一个档位。需要说明的是，至少两个档位是控制电驱动车辆朝向同一个方向行驶的档位。也即，至少两个档位可以同时是前进档位，也可以同时是后退档位。
损耗功率：可用符号P表示，指电驱动车辆的驱动电机驱动该车辆时，输出的电能的功率损失，可以包括电机功率损失Pml、逆变器功率损失Pil和机械功率损失Pcl。其中，若以nm表示驱动电机的电机转速，以Tm表示驱动电机的电机扭矩，则电机功率损失Pml可定义为Pml＝Pml(nm，Tm)，逆变器功率损失Pil可定义为Pil＝Pil(nm，Tm)，机械功率损失Pcl可定义为Pcl＝Pcl(nm，Tm)。从而，可得P＝P(nm，Tm)。可选地，不同的档位在相同的电机转速nm和电机扭矩Tm下能够获得对应大小的损耗功率P。例如，一个电驱动车辆包括低速档位和高速档位两个档位，其中低速档位对应损耗功率P1，高速档位对应损耗功率P2，P1＝P1(nm，Tm)，P2＝P2(nm，Tm)，由于函数P1(nm，Tm)和P2(nm，Tm)不同，从而P1≠P2。其中，电机功率损失Pml(nm，Tm)可以通过实际测试车辆进行测试标定，请参见图1，其是根据本发明实施例示出的一种驱动电机等功率损失曲线。在图1中，横坐标表示驱动电机的电机转速nm，纵坐标表示驱动电机的电机扭矩Tm。图1包含曲线11、曲线12和曲线13，在同一条曲线上，电机功率损失的数值相同，每一条曲线表示一个指定数值的电机功率损失Pml。其中从曲线11、曲线12至曲线13，所代表的电机功率损失Pml依次增大。类似地，逆变器功率损失Pil(nm，Tm)也可以通过实际测试车辆进行测试标定，请参见图2，其是根据本发明实施例示出的一种逆变器等功率损失曲线。在图2中，横坐标表示驱动电机的电机转速nm，纵坐标表示驱动电机的电机扭矩Tm。图2包含曲线21、曲线22、曲线23、曲线24、曲线25和曲线26，在同一条曲线上，逆变器功率损失的数值相同，每一条曲线表示一个指定数值的逆变器功率损失Pil。其中从曲线21、曲线22、曲线23、曲线24、曲线25至曲线26，所代表的电机功率损失Pml依次增大。可选地，损失功率和动力电池的放电功率损失Pbl之和为电驱动车辆总的***损耗功率Ptl，即Ptl＝Pml+Pil+Pcl+Pbl。其中，该动力电池的蓄电能力主要受内阻和温度影响。
驱动电机：指依据电磁感应定律将电能转换为机械能的电磁装置，用于向电驱动车辆提供向前或者向后行驶的驱动力。依据驱动原理，本发明实施例中使用的驱动电机可以包括：永磁同步驱动电机、无刷直流驱动电机、开关磁阻驱动电机、交流异步驱动电机或直流驱动电机等。
目标档位：指至少两个档位各自的损耗功率中的最小值对应的档位。例如，至少两个档位为高速档位、中速档位和低速档位三个档位。其中第一组驱动电机的参数是电机转速nm1和电机扭矩Tm1。此时，若高速档位的损耗功率P最小，则高速档位是电驱动车辆的驱动电机在电机转速nm1和电机扭矩Tm1时对应的目标档位。第二组驱动电机的参数是电机转速nm2和电机扭矩Tm2。此时，若低速档位的损耗功率P最小，则低速档位是电驱动车辆的驱动电机在电机转速nm2和电机扭矩Tm2时对应的目标档位。
请参考图3，其是本发明一个实施例提供的一种档位切换***300的结构示意图。所述档位切换***300应用在电驱动车辆中，所述档位切换***300包括：整车控制器301、TCU302、驱动电机控制单元303、变速箱304、换挡传感器305、换挡电机306、驱动电机307、动力电池308和驾驶参数采集组件309。
整车控制器301根据使用电驱动车辆的不同而有不同的名称。当电驱动车辆是纯电动车辆时，该整车控制器301可以是VCU(Vehicle Control Unit，车辆控制单元)。当该电驱动车辆是插电式混合动力车辆时，该整车控制器301可以是(Hybrid Control Unit，混合动力车辆控制单元)。另外，该整车控制器301也可以是搭载VMS(Vehicle Monitoring&Management System，整车监控***)的芯片、设备或车载电脑。
可选地，整车控制器301可以与驾驶参数采集组件309通过通信线缆相连，整车控制器301能够获取驾驶参数采集组件309的参数。
在本***中，驾驶参数采集组件309可以根据电驱动车辆类型的不同而有不同的实现形式。当电驱动车辆是无人驾驶车辆时，该驾驶参数采集组件309可以是无人驾驶车辆的主控电脑中的一个模块，例如，驾驶模拟器。该模块用于产生模拟驾驶员的加速踏板信号、制动踏板信号以及排挡信号等操控信号。当车辆是有人驾驶车辆时，该驾驶参数采集组件309可以包括：加速踏板传感器3091、制动踏板传感器3092和排挡传感器3093，加速踏板传感器3091可以采集加速踏板开度值，制动踏板传感器3092可以采集制动踏板开度值，排挡传感器3093可以确定档位操纵杆所在的档位，该档位包括前进挡位和倒车档位。
整车控制器301可以与TCU302通过通信线缆相连。TCU通过PWM((Pulse WidthModulation，脉冲宽度调制)调整占空比。控制换挡直流电机正转、反转和输出扭矩，通过减速机构和拨档臂，驱动拨叉前后移动，实现同步器同步、啮合、脱离等动作实现无冲击换挡。
TCU302可以与变速箱304、换挡传感器305、换挡电机306集成为一个整体的变速机构。其中TCU302可以通过换挡传感器305采集变速箱304的信号。换挡电机306能够采集变速箱304的信号，并同时能够接收TCU302的控制信号。可选地，换挡传感器305也可称为换挡位置传感器。
可选地，当车辆一共支持两个前进档位时，变速箱304可以是两档变速箱。当车辆支持N个前进档位时，变速箱304是N档变速箱，N为不小于2的正整数。
可选地，TCU302可以与驱动电机控制单元303通过通信线缆相连。其中驱动电机控制单元可以简称为微控制器(Micro Controller Unit，MCU)。驱动电机控制单元303可以与驱动电机307通过通信线缆相连，与动力电池308通过输电回路相连。
驱动电机307的输出轴和变速箱304的输入轴相连。变速箱304通过半轴与驱动轮(即车辆的行驶车轮)相连。
可选地，整车控制器301还可以与驱动电机控制单元303通过通信线缆相连。
可选地，整车控制器301还可以与车速传感器(图中未示出)通过通信线缆相连，以获取电驱动车辆在第一时刻的行驶速度。
可选地，在本发明的一种可能的实现方式中，驱动电机307可以是前驱电机，该前驱电机可以和变速机构相耦合。例如，与两档变速机构相耦合成为驱动总成。
可选地，车辆为了优化动力电池308的使用效能，还可以配备有动力电池管理***BMS(Battery Management System)。动力电池管理***BMS可以与动力电池308、整车控制器301、TCU302以及驱动电机控制单元303通过通信线缆相连。
需要说明的是，在本发明实施例中，通信线缆可以是汽车总线(automotive bus)。汽车总线可以是CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线、LIN(LocalInterconnect Network，局域互联网络)总线或VAN(Vehicle Area Network，车辆局域网)总线中至少一种总线。本发明实施例可以将通信线缆以线束总成的形式装配。
请参考图4，其是本发明一个实施例提供的一种确定档位的方法流程图。本实施例以该方法应用于上述图3所示的档位切换***中的整车控制器为例进行说明。所述方法包括：
步骤410，在第一时刻，获取车辆的电机转速和电机扭矩。
在本发明实施例中，整车控制器在第一时刻，获取电驱动车辆的电机转速和电机扭矩。
可选地，整车控制器可以周期性地获取上述电机转速和电机扭矩。
步骤420，根据电机转速和电机扭矩，确定至少两个档位，至少两个档位包括车辆在第一时刻的档位以及电机转速和电机扭矩共同支持调整到的档位。
在本发明实施例中，电机转速和电机扭矩共同支持调整到的档位，可以由整车控制器根据电机转速的数值，以及电机扭矩计算获得。比如，在高电机转速和高电机扭矩下，车辆能够调整到的档位数量较多。当电机转速和电机扭矩均较低时，车辆能够调整到的档位数量较少。
步骤430，确定至少两个档位各自的损耗功率，损耗功率是车辆的驱动电机驱动车辆时输出的动力在单位时间内的损耗值；
步骤440，将至少两个档位各自的损耗功率中的最小值对应的档位，确定为目标档位。
综上所述，本发明实施例公开的确定档位的方法，能够根据车辆的电机转速和电机扭矩确定档位，通过在第一时刻，获取车辆的电机转速和电机扭矩，根据该电机转速和电机扭矩确定至少两个档位，至少两个档位是车辆在第一时刻的档位以及电机转速和电机扭矩共同支持调整到的档位，随后，将确定至少两个档位各自的功率，该损耗功率是驱动电机驱动车辆时输出的动力在单位时间内的损耗值，将至少两个档位各自的损耗功率中的最小值对应的档位，确定为目标档位。由此可见，通过本发明实施例能够令电驱动车辆确定出令输出动力损耗最小的档位，从而减小车辆因档位不合适造成的能量损失，提高了电驱动车辆的电能使用效率，延长了具备固定电量车辆的行驶里程，起到了节能增程的作用。
在电驱动车辆行驶时，为了以较低电能损耗的工况行驶的同时进一步提高动力电池的使用寿命。本发明实施例还提供了一种确定档位的方法。
请参见图5，其是本发明实施例提供的另一种确定档位的方法的流程图。本实施例以该方法应用于上述图3所示的档位切换***中的整车控制器为例进行说明。所述方法包括：
在一种能够实现的场景中，整车控制器可以从步骤511开始执行确定档位的方法。
步骤511，整车控制器在第一时刻获取车辆的电机转速、电机扭矩和电池荷电状态SOC(State of Charge)。
步骤520，判断电池荷电状态SOC是否低于第一阈值。
在本发明实施例中，在电池荷电状态SOC不低于第一阈值时，执行步骤540、步骤550和步骤560。其中，第一阈值是用于指示电池荷电状态SOC电量不足的下限电量阈值，例如。第一阈值可以为0.2。
当电池荷电状态SOC不低于第一阈值时，车辆执行确定档位并换挡操作会降低车辆的行驶能耗。
当电池荷电状态SOC等于或低于第一阈值时，车辆若继续执行确定档位并换挡操作则会令动力电池进入过放电状态，会损害动力电池的使用寿命，严重时会直接损毁动力电池。因此，可选地，当电池荷电状态SOC等于或低于第一阈值时，车辆将停止执行本发明实施例公开的确定档位的方法。
在另一种能够实现的场景中，整车控制器从步骤512开始执行确定档位的方法。
步骤512，整车控制器在第一时刻获取车辆的电机转速、电机扭矩、电池荷电状态SOC和加速踏板信号值。
其中，加速踏板信号值用于指示驱动电机按照预设关系输出对应的动力。
步骤520，判断电池荷电状态SOC是否低于第一阈值。
在本发明实施例中，在电池荷电状态SOC不低于第一阈值时，执行步骤530。
步骤530，判断加速踏板信号值是否低于第三阈值。
在本发明实施例中，第三阈值是用于指示加速踏板开度。具体实现时，加速踏板信号可以是电压值或占空比。例如，2.4V电压或者40％占空比。当加速踏板信号值低于第三阈值时，执行步骤540、步骤550和步骤560。
在又一种能够实现的场景中，整车控制器从步骤513开始执行确定档位的方法。
步骤513，整车控制器在第一时刻获取车辆的电机转速、电机扭矩和加速踏板信号值。
步骤530，判断加速踏板信号值是否低于第三阈值。
在本发明实施例中，当加速踏板信号值低于第三阈值时，执行步骤540、步骤550和步骤560。
步骤540，根据电机转速和电机扭矩，确定至少两个档位，至少两个档位包括车辆在第一时刻的档位以及电机转速和电机扭矩共同支持调整到的档位。
在本发明实施例中，步骤520的执行过程和步骤420的执行过程相同，此处不再赘述。
步骤550，确定至少两个档位各自的损耗功率，损耗功率是车辆的驱动电机驱动车辆时输出的动力在单位时间内的损耗值。
在本发明实施例中，步骤550的执行过程和步骤430的执行过程相同，此处不再赘述。
步骤560，将至少两个档位各自的损耗功率中的最小值对应的档位，确定为目标档位。
在本发明实施例中，步骤560的执行过程和步骤440的执行过程相同，此处不再赘述。
基于上述确定档位的方法，电驱动车辆能够在目标档位和在第一时刻的档位不同时，将该电驱动车辆的档位切换为目标档位，从而使得电驱动车辆以损耗功率最小的档位行驶。相对的，当目标档位和在第一时刻的档位相同时，则电驱动车辆不进行档位切换，保持在第一时刻的档位行驶。
可选地，当电池荷电状态SOC不低于第二阈值，且在电驱动车辆的档位从在第一时刻的档位切换到目标档位的过程中，整车控制器可以将回路电能传输到目标蓄电池，其中，回路电能是动力电池输出的电能减去车辆的驱动机械结构消耗的电能后剩余在回路中的电能。第二阈值是动力电池的上限阈值，当SOC大于该值时，车辆的驱动机械结构无法完全耗尽动力电池产生在回路中的电能，若该电能回流，则会造成动力电池的损坏。
可选地，目标蓄电池的受电电压需要和回路中的电能的电压实时匹配。可选地，动力电池管理***BMS或者整车控制器可用于控制目标蓄电池的受电电压与回路中的电压匹配。目标蓄电池可以通过变压器模块实现实时匹配功能。
可选地，当电池荷电状态SOC不低于第二阈值，且在电驱动车辆的档位从在第一时刻的档位切换到目标档位的过程中，整车控制器也可以开启耗能器件，并将回路电能传输到耗能器件中。可选地，耗能器件可以是高压附件，高压附件包括PTC(PositiveTemperature Coefficient，正温度系数)元件、空调压缩机、DC-DC高压组件或高压油泵中至少一种。例如，在整车电量充足，电池禁止充电工况中，车辆能够开启PTC消耗掉电机工作在发电工况产生的能量，以保证确定档位及换挡过程的顺利进行。
基于上述确定档位的方法，本发明实施例还能够在车辆出现行驶故障时，进行档位的确定。电驱动车辆可以监控限功率行驶的故障或者失去驱动力的故障，当整车控制器监控到车辆出现行驶故障时，将获取当前驱动电机的电机转速和电机扭矩。并根据该电机转速和电机扭矩来确定至少两个档位。例如，车辆总共有高速档位、中速档位和低速档位三个档位。当前车辆处于中速档位，且车辆的电机转速和电机扭矩确定的至少两个档位是中速档位(当前车辆所在的档位)和低速档位(电机转速和电机扭矩共同支持调整到的档位)。若整车控制器确定出中速档位的损耗功率较小，则车辆保持中速档位行驶。若整车控制器确定出低速档位的损耗功率较小，则车辆将档位切换至低速档位行驶。
可选地，由于在车辆出现行驶故障时目标档位的传动比不小于车辆在第一时刻的档位的传动比，所以车辆不能由低速档位切换至中速档位，或者切换至高速档位。
在一种可能的实现方式中，车辆在出现限功率行驶故障时，整车控制器将通过CAN总线发送禁止换挡指令，TCU接收待该指令。在车辆是支持两档变速的车辆时，当车辆当前的档位是1档时，车辆将默认工作档位是1档，不再执行切换到2档的操作。若当前档位是2档，TCU将控制换挡机构将档位降至1档。当车辆出现严重***故障，无法行驶时，整车控制器将发送整车严重故障指令，TCU接收该指令，并在车辆减速过程中在电机转速和电机扭矩满足条件时，将档位降至1档。
可选地，本发明实施例提供的确定档位的方法能够在汽车启动时，车辆的主电源上电的同时给TCU上电。在***自检后，若判定车辆档位在低速档位时，通过通信线缆向整车控制单元发送TCU工作正常的信息。
基于上述技术方案，本发明实施例所公开的车辆在起步或者爬坡时，能够实现小电流起步，机械效率能够达到94％，且无能量损失，电机响应快，对动力电池的寿命影响小。
针对高速行驶工况，车辆能够切换至高速档位，例如在两档变速车辆中将车辆切换到2档，以保证驱动电机工作在经济区间内，动力电池以小电流输出，液提高了驱动电机的机械效率，提升了电池寿命，节约了电池电能。
针对车辆的驱动电机的选型，由于能够自动从至少两个档位中确定最节能的档位，因此相对于单级减速器而言，能够选择中速电机，无需选择高速电机工作。
针对续航能力而言，本发明实施例提供的车辆在合适的工况下，控制速比的变化，控制驱动电机和动力电池都工作在高效区间内，减少了热消耗，节约了能量，提升了续航里程。
针对车辆的平顺性而言，由于车辆的换挡总时长控制在900ms以内，因此动力中断时间较短。令驾驶员感知不明显，精确地保证车辆在换挡的过程中无打齿现象。
需要说明的是，本发明实施例提供的确定档位的方法可以应用在TCU自动切换档位的应用场景中。在切换档位的应用场景中，本发明实施例通过升档过程和降档过程来分别说明。
1、升档过程
在升档过程中，电驱动车辆中的TCU可以通过通信线缆读取整车控制器发出的信息，该信息包含整车控制器确定的目标档位。当TCU确定目标档位高于车辆在第一时刻的档位时，TCU将向整车控制单元发出准备升档请求。整车控制单元在接收到准备升档请求后，控制驱动电机的电机扭矩向0调整，并请求驱动电机控制单元控制驱动电机进入怠速状态。在驱动电机进入怠速状态后，TCU驱动换档电机完成脱档动作，该脱档动作可以持续100ms左右。随后，TCU可以延时W，时长W的作用是保证脱档操作完全完成。随后，TCU向整车控制单元发送驱动电机降速请求和驱动电机目标转速。整车控制单元在接收到该驱动电机降速请求后，根据当前驱动电机的电机转速和目标转速的差值，调节电机扭矩，请求驱动电机控制单元提供扭矩控制信号。其中，扭矩控制信号可以是位于-5Nm至-10Nm区间的扭矩控制信号。在驱动电机控制单元发出扭矩控制信号后，驱动电机的电机转速减小。此时，TCU通过通信线缆读取驱动电机的电机转速，当驱动电机的瞬态转速接近目标转速时(误差可以在±10)，TCU再次请求驱动电机控制单元控制驱动电机进入怠速状态。在延时S后，启动换挡电机完成同步啮合。其中，同步过程耗时可以是250ms，啮合过程耗时可以是100ms。至此，电驱动车辆完成升档，TCU向整车控制器发送换挡完成信息(即包含当前档位的信息)。整车控制器在接收到该信息后，恢复响应加速踏板信号对驱动电机的控制。
可选地，请参考图6，其是基于图5提供的一种升档过程的示意图。在图6中有电机转速变化曲线61、电机扭矩变化曲线62、换当前的档位63、空档档位64、换挡后的档位65、脱档过程66、同步过程67、进挡(啮合)过程68以及发送准备换挡请求的时刻691、发送降速指令的时刻692、驱动电机的电机转速达到目标转速的时刻693和升档完成的时刻694。
2、降档过程
在降档过程中，TCU通过通信线缆读取整车控制器发出的信息，该信息包含整车控制器确定的目标档位。当TCU确定目标档位低于车辆在第一时刻的档位时，TCU将向整车控制单元发出准备降档请求。整车控制器请求驱动电机控制单元控制驱动电机进入怠速状态。在驱动电机进入怠速状态后，TCU驱动换档电机完成脱档动作，该脱档动作可以持续100ms左右。随后，TCU可以延时W，时长W的作用是保证脱档操作完全完成。随后，TCU向整车控制单元发送驱动电机升速请求和驱动电机目标转速。整车控制单元在接收到该驱动电机升速请求后，根据当前驱动电机的电机转速和目标转速的差值，调节电机扭矩。整车控制单元将请求驱动电机控制单元控制驱动电机进入驱动模式，令驱动电机提供正向目标扭矩。当驱动电机的电机转速升高到脱档前的电机转速的1.5倍(该数值可以根据需要自由标定)左右，TCU再次请求驱动电机控制单元控制驱动电机进入怠速状态。在延时S后，启动换挡电机完成同步啮合。其中，同时过程耗时可以是250ms，啮合过程耗时可以是100ms。至此，电驱动车辆完成降档，TCU向整车控制器发送换挡完成信息(即包含当前档位的信息)。整车控制器在接收到该信息后，恢复响应加速踏板信号对驱动电机的控制。
需要说明的是，在驱动电机的电机转速升高到脱档前的电机转速的1.5倍左右，TCU请求驱动电机控制单元控制驱动电机进入怠速状态的原因在于考虑车辆换挡过程的平顺性。
可选地，在降档状态的另一种可能的应用场景中，车辆可以处于滑行状态或者制动状态。当整车控制器检测到车辆处于滑行状态或者制动状态时，车辆将启动降档过程(若车辆处于最低档位则停止流程)。其中，该状态下的脱档过程可以持续100ms，同步过程可以持续600ms，进挡过程可以持续200ms。在TCU读取到降档过程的目标档位的档位位置传感器信号时，TCU将向整车控制器发送换挡完成信息。整车控制器在接收到该信息后，恢复响应加速踏板信号对驱动电机的控制。可选地，当车辆的驱动电机的电机转速小于200rpm，且加速踏板信号小于指定值时，可以认为车辆处于滑行状态或者制动状态。
可选地，在上述升档过程或者降档过程中。若车辆的档位是空档(即脱档状态)且加速踏板信号值小于第四阈值，则TCU将终止升档过程或降档过程，将档位恢复至脱档前的档位。
可选地，请参考图7，其是基于图5提供的一种降档过程的示意图。在图7中有电机转速变化曲线71、电机扭矩变化曲线72、换当前的档位73、空档档位74、换挡后的档位75、脱档过程76、同步过程77、进挡(啮合)过程78以及发送准备换挡请求的时刻791、发送升速指令的时刻792、驱动电机的电机转速达到目标转速的时刻793和降档完成的时刻794。
综上所述，本发明实施例公开的确定档位的方法，通过整车控制器在第一时刻获取车辆的电机转速、电机扭矩和电池荷电状态SOC，并在电池荷电状态SOC不低于第一阈值时确定至少两个档位，并在至少两个档位中选择损耗功率较小的档位为目标档位，使得车辆在保证使用最节能的档位行驶的同时，提高了动力电池的使用寿命。
本实施例还通过整车控制器在第一时刻获取加速踏板信号，在加速踏板信号值不低于第三阈值时确定至少两个档位，并在至少两个档位中选择损耗功率较小的档位为目标档位，使得车辆能够在加速工况中及时确定最节能的档位，减少了车辆在加速踏板开度大于第三阈值时因档位不合适而快速消耗电能。
本实施例还能够在车辆出现行驶故障时，令车辆将当前的档位确定为目标档位，或者将传动比较大的档位确定为目标档位，提高了车辆的安全性。
本实施例还能够在SOC值不低于第二阈值时，通过将动力电池产生的回路电能输送到耗能器件或者目标蓄电池中，避免了回路电流逆向涌回动力电池。拓展了电驱动车辆确定档位及切换档位的应用场景，提高了车辆的操控性。
下述为本发明装置实施例，可以用于执行本发明方法实施例。对于本发明装置实施例中未披露的细节，请参照本发明方法实施例。
请参见图8，其是根据本发明实施例示出的一种确定档位的装置的方框图，该确定档位的装置可以成为如图3所示的档位切换***中的整车控制器的部分或者全部。该确定档位的装置可以通过软硬件的结合或者纯硬件电路来实现，从而实现图4或图5中由整车控制器所执行的步骤。该装置包括：参数获取模块810、第一确定模块820、功率确定模块830和第二确定模块840。
参数获取模块810，被配置为在第一时刻，获取所述车辆的电机转速和电机扭矩；
第一确定模块820，被配置为根据所述电机转速和所述电机扭矩，确定至少两个档位，所述至少两个档位包括所述车辆在所述第一时刻的档位以及所述电机转速和所述电机扭矩共同支持调整到的档位；
功率确定模块830，被配置为确定所述至少两个档位各自的损耗功率，所述损耗功率是所述车辆的驱动电机驱动所述车辆时输出的动力在单位时间内的损耗值；
第二确定模块840，被配置为将所述至少两个档位各自的损耗功率中的最小值对应的档位，确定为目标档位。
可选地，本装置还可以包括：
档位切换模块，被配置为在所述目标档位与所述车辆在所述第一时刻的档位不同时，将所述车辆的档位切换为所述目标档位。
可选地，本装置还可以包括：
参数获取模块810，还被配置为在所述第一时刻，获取所述车辆的电池荷电状态SOC；
第一确定模块820，被配置为当所述电池荷电状态SOC不低于第一阈值时，根据所述电机转速和所述电机扭矩，确定至少两个档位。
可选地，本装置还可以包括：
器件开启模块，被配置为当所述电池荷电状态SOC不低于第二阈值，且所述目标档位与所述车辆在所述第一时刻的档位不同时，开启耗能器件，所述第二阈值大于所述第一阈值；
输电模块，被配置为在所述车辆从在所述第一时刻的档位切换到所述目标档位的过程中，将回路电能输送至所述耗能器件，所述回路电能是所述动力电池输出的电能减去所述车辆的驱动机械结构消耗的电能后剩余在回路中的电能。
可选地，本装置还可以包括：
充电启动模块，被配置为当所述电池荷电状态SOC不低于第二阈值，且所述目标档位与所述车辆在所述第一时刻的档位不同时，开启目标蓄电池；
输电模块，被配置为在所述车辆从在所述第一时刻的档位切换到所述目标档位的过程中，将回路电能传输至所述目标蓄电池。
可选地，本装置还可以包括：
参数获取模块810，还被配置为在所述第一时刻，获取所述车辆的加速踏板信号值，所述加速踏板信号值用于指示所述驱动电机按照预设关系输出对应的动力；
第一确定模块820，被配置为当所述加速踏板信号值不低于第三阈值时，根据所述电机转速和所述电机扭矩，确定至少两个档位。
可选地，参数获取模块810包括：监控子模块和获取子模块。
监控子模块，被配置为监控所述车辆中是否出现行驶故障，所述行驶故障用于指示所述车辆出现限功率行驶的故障或者失去驱动力的故障；其中，所述目标档位的传动比不小于所述车辆在所述第一时刻的档位的传动比；
获取子模块，被配置为当所述车辆中出现所述行驶故障时，获取所述电机转速和所述电机扭矩。
在整车控制器中的存储器中，存储有至少一段程序、至少一条代码、代码集或指令集，其中至少一段程序、至少一条代码、代码集或指令集存储于存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行，使得处理器能够实现图4或图5中由整车控制器执行的确定档位的方法。
需要说明的一点是，上述实施例提供的装置在确定档位时，仅以上述各个功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据实际需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内容结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
本发明还提供一种控制器，该控制器中包括存储器和处理器，存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行，以实现如图4或图5中的确定档位的方法。例如，该控制器可以是整车控制器。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序和指令指示相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该计算机存储介质上存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行，以实现图4或图5中由整车控制器执行的确定档位的方法。
不失一般性，所述计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质包括以用于存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据等信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动介质。计算机存储介质包括RAM、ROM、EPROM、EEPROM、闪存或其他固态存储器技术，CD-ROM、DVD或其他光学存储、磁带盒、磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备。当然，本领域技术人员可知所述计算机存储介质不局限于上述几种举例。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (9)
1.一种确定档位的方法，其特征在于，应用于电驱动车辆中，所述方法包括：
在第一时刻，获取所述车辆的电机转速和电机扭矩；
根据所述电机转速和所述电机扭矩，确定至少两个档位，所述至少两个档位包括所述车辆在所述第一时刻的档位以及所述电机转速和所述电机扭矩共同支持调整到的档位；
确定所述至少两个档位各自的损耗功率，所述损耗功率是所述车辆的驱动电机驱动所述车辆时输出的动力在单位时间内的损耗值；所述损耗功率包括电机损耗功率、逆变器损耗功和机械损耗功率；
将所述至少两个档位各自的损耗功率中的最小值对应的档位，确定为目标档位，若所述目标档位与所述车辆在所述第一时刻的档位不同，则将所述车辆的档位切换为所述目标档位，其过程包括：接收到换挡请求后，驱动电机进入怠速状态，所述驱动电机完成脱档，并延时第一设定时间，若加速踏板信号值不小于第四阈值，则根据当前驱动电机转速和目标转速的差值，调节电机扭矩，当电机的瞬态转速达到设定值时，所述驱动电机再次进入怠速状态，延时第二设定时间后，换挡电机完成同步啮合，其中，升档过程中所述设定值为目标转速，降档过程中所述设定值为脱档前电机转速的1.5倍；
所述驱动电机完成脱档后，若加速踏板信号值小于第四阈值，则将档位恢复至脱档前档位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述第一时刻，获取所述车辆的电池荷电状态SOC；
当所述电池荷电状态SOC不低于第一阈值时，执行所述根据所述电机转速和所述电机扭矩，确定至少两个档位的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述电池荷电状态SOC不低于第二阈值，且所述目标档位与所述车辆在所述第一时刻的档位不同时，开启耗能器件，所述第二阈值大于所述第一阈值；
在所述车辆从在所述第一时刻的档位切换到所述目标档位的过程中，将回路电能输送至所述耗能器件，所述回路电能是所述动力电池输出的电能减去所述车辆的驱动机械结构消耗的电能后剩余在回路中的电能。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述电池荷电状态SOC不低于第二阈值，且所述目标档位与所述车辆在所述第一时刻的档位不同时，开启目标蓄电池；
在所述车辆从在所述第一时刻的档位切换到所述目标档位的过程中，将回路电能传输至所述目标蓄电池。
5.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述第一时刻，获取所述车辆的加速踏板信号值，所述加速踏板信号值用于指示所述驱动电机按照预设关系输出对应的动力；
当所述加速踏板信号值不低于第三阈值时，执行所述根据所述电机转速和所述电机扭矩，确定至少两个档位的步骤。
6.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，所述在第一时刻，获取所述车辆的电机转速和电机扭矩，包括：
监控所述车辆中是否出现行驶故障，所述行驶故障用于指示所述车辆出现限功率行驶的故障或者失去驱动力的故障；
当所述车辆中出现所述行驶故障时，获取所述电机转速和所述电机扭矩；
其中，所述目标档位的传动比不小于所述车辆在所述第一时刻的档位的传动比。
7.一种确定档位的装置，其特征在于，应用于电驱动车辆中，所述装置包括：
参数获取模块，被配置为在第一时刻，获取所述车辆的电机转速和电机扭矩；
第一确定模块，被配置为根据所述电机转速和所述电机扭矩，确定至少两个档位，所述至少两个档位包括所述车辆在所述第一时刻的档位以及所述电机转速和所述电机扭矩共同支持调整到的档位；
功率确定模块，被配置为确定所述至少两个档位各自的损耗功率，所述损耗功率是所述车辆的驱动电机驱动所述车辆时输出的动力在单位时间内的损耗值；所述损耗功率包括电机损耗功率、逆变器损耗功和机械损耗功率；
第二确定模块，被配置为将所述至少两个档位各自的损耗功率中的最小值对应的档位，确定为目标档位，若所述目标档位与所述车辆在所述第一时刻的档位不同，则将所述车辆的档位切换为所述目标档位，其过程包括：接收到换挡请求后，驱动电机进入怠速状态，所述驱动电机完成脱档，并延时第一设定时间，若加速踏板信号值不小于第四阈值，则根据当前驱动电机转速和目标转速的差值，调节电机扭矩，当电机的瞬态转速达到设定值时，所述驱动电机再次进入怠速状态，延时第二设定时间后，换挡电机完成同步啮合，其中，升档过程中所述设定值为目标转速，降档过程中所述设定值为脱档前电机转速的1.5倍；
所述驱动电机完成脱档后，若加速踏板信号值小于第四阈值，则将档位恢复至脱档前档位。
8.一种控制器，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由所述处理器加载并执行，以实现如权利要求1至6任一所述的确定档位的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行，以实现如权利要求1至6任一所述的确定档位的方法。
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 241000 no.226, South Huajin Road, Wuhu high tech Industrial Development Zone, Wuhu City, Anhui Province Patentee after: Chery New Energy Automobile Co.,Ltd. Address before: 241000 No. 226 Hua Jin South Road, Yijiang District, Anhui, Wuhu Patentee before: CHERY NEW ENERGY AUTOMOBILE TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| CP03 | Change of name, title or address |