CN112758079A - 一种混合动力汽车有动力升挡过程控制方法 - Google Patents

一种混合动力汽车有动力升挡过程控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混合动力汽车有动力升挡过程控制方法，在充油相，对OG离合器的油压和OC离合器的油压进行控制；在扭矩相，为使变速器输出扭矩保持恒定，基于输出扭矩控制电机扭矩使输入扭矩升高，并协同控制OG离合器和OC离合器完成扭矩交换；在速度相，基于输入轴目标角加速度控制电机扭矩降低，OC离合器滑差降为0后撤销电机的降扭值；在锁止相，控制OC离合器油压使其锁止。本发明在有动力升挡过程中的四个阶段，基于变速器输出扭矩来计算输入扭矩，有利于控制输出扭矩保持不变，通过电机辅助扭矩控制有动力升挡过程，有效地缩短了换挡时间并降低了换挡过程中的滑摩功，减小了换挡冲击，提高了乘坐舒适性。

Description

一种混合动力汽车有动力升挡过程控制方法
技术领域
本发明涉及混合动力汽车传动***技术领域，尤其涉及一种混合动力汽车有动力升挡过程控制方法。
背景技术
在现有的燃油汽车中，驾驶动力需求由发动机控制单元解析，而换挡过程控制由变速器控制单元执行，发动机控制单元无法精确获取换挡过程控制中各阶段的状态信息。发动机控制单元在解析驾驶需求扭矩时一般不会考虑有动力升挡过程中传动比的降低对输出扭矩的影响，也不会采用增大发动机扭矩的方式控制输出扭矩保持不变，因此，在扭矩相OG离合器和OC离合器进行扭矩交换时会导致换挡冲击，降低乘坐舒适性。
由于发动机的瞬态扭矩响应速度较慢且精度较差，在保证一定换挡舒适性的前提下，有动力升挡过程中的速度相利用发动机降扭调速，会使换挡时间很难进一步压缩，不利于降低换挡过程中的能量损耗，较大的滑摩功会缩短离合器的使用寿命。
综上，有动力升挡过程中传动比的减小会导致换挡冲击，降低乘坐舒适性；有动力升挡过程中的速度相利用发动机降扭调速会使换挡时间很难进一步压缩，不利于降低换挡过程中的能量损耗；因此，需要提出一套明确详细的用于P2构型混合动力汽车的基于变速器输出扭矩的电机辅助控制有动力升挡过程的理论公式及控制方法，以有效提升换挡品质。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种混合动力汽车有动力升挡过程控制方法，用以提升混合动力汽车有动力升挡过程的换挡品质。
本发明提供的一种混合动力汽车有动力升挡过程控制方法，包括如下步骤：
S1：在充油相
Figure 57360DEST_PATH_IMAGE001
，根据油门踏板开度
Figure 322119DEST_PATH_IMAGE002
和车速
Figure 872049DEST_PATH_IMAGE003
通过查表
Figure 612472DEST_PATH_IMAGE004
得到变速器的输出扭矩
Figure 906050DEST_PATH_IMAGE005
，根据变速器的输出扭矩计算变速器的输入扭矩
Figure 290895DEST_PATH_IMAGE006
，输入扭矩由发动机和电机共同提供；OG离合器的油压从主油路压力逐渐下降直至OG离合器到达临界滑摩状态；OC离合器的油压经过充油控制到达结合点；其中，
Figure 746147DEST_PATH_IMAGE007
表示变速器当前挡位的传动比，
Figure 475331DEST_PATH_IMAGE008
表示当前时刻，
Figure 307021DEST_PATH_IMAGE009
表示扭矩相开始时间；所述OG离合器为有动力升挡过程中要分离的离合器，所述OC离合器为有动力升挡过程中要结合的离合器；
S2：在扭矩相
Figure 811951DEST_PATH_IMAGE010
，输入扭矩按照公式
Figure 172526DEST_PATH_IMAGE011
逐渐增加，增加的扭矩值由电机提供；OC离合器的扭矩按照目标斜率
Figure 825224DEST_PATH_IMAGE012
上升；所述OG离合器的扭矩在
Figure 522921DEST_PATH_IMAGE013
时间内逐渐下降至0后，输入扭矩全部从所述OG离合器转移到所述OC离合器，所述OG离合器完全打开，扭矩相结束；其中，
Figure 679096DEST_PATH_IMAGE014
表示扭矩相结束时间；
Figure 679413DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 553828DEST_PATH_IMAGE016
表示扭矩相持续时间；
Figure 55217DEST_PATH_IMAGE017
表示变速器目标挡位的传动比；
Figure 331477DEST_PATH_IMAGE018
，其中，
Figure 502696DEST_PATH_IMAGE019
表示
Figure 864407DEST_PATH_IMAGE014
时刻的输入扭矩；
S3：在速度相
Figure 903907DEST_PATH_IMAGE020
，通过降低电机的扭矩降低输入轴转速，输入扭矩在第一预设时间内降低为
Figure 34674DEST_PATH_IMAGE021
后保持不变，在速度相结束前的第二预设时间内撤销电机的降扭值
Figure 173531DEST_PATH_IMAGE022
；输入轴转速在速度相逐渐降低，所述OC离合器滑差逐渐变为0，速度相结束；其中，
Figure 960222DEST_PATH_IMAGE023
表示速度相持续时间，
Figure 475517DEST_PATH_IMAGE024
表示变速器目标挡位的等效输入轴转动惯量；
Figure 290151DEST_PATH_IMAGE025
，
Figure 865489DEST_PATH_IMAGE026
表示输入轴目标角加速度，
Figure 139476DEST_PATH_IMAGE027
表示OC离合器在
Figure 458462DEST_PATH_IMAGE014
时刻的滑差；
S4：在锁止相
Figure 626138DEST_PATH_IMAGE028
，电机已撤销降扭值，输入扭矩按照公式
Figure 106798DEST_PATH_IMAGE029
保持不变；所述OC离合器的油压上升，所述OC离合器的扭矩容量增大，所述OC离合器锁止，有动力升挡过程结束。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述混合动力汽车有动力升挡过程控制方法中，所述第一预设时间小于0.1s。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述混合动力汽车有动力升挡过程控制方法中，所述第二预设时间小于0.1s。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述混合动力汽车有动力升挡过程控制方法中，用于辅助控制P2构型混合动力汽车中的变速器换挡。
在一种可能的实现方式中，在本发明提供的上述混合动力汽车有动力升挡过程控制方法中，变速器为所有多挡位的自动变速器或双离合变速器。
本发明提供的上述混合动力汽车有动力升挡过程控制方法，在充油相，对OG离合器的油压和OC离合器的油压进行控制；在扭矩相，为使变速器输出扭矩保持恒定，基于输出扭矩控制电机扭矩使输入扭矩升高，并协同控制OG离合器和OC离合器完成扭矩交换；在速度相，基于输入轴目标角加速度控制电机扭矩降低，OC离合器滑差降为0后撤销电机的降扭值；在锁止相，控制OC离合器油压使其锁止。本发明在有动力升挡过程中的四个阶段，基于变速器输出扭矩来计算输入扭矩，有利于控制输出扭矩保持不变，通过电机辅助扭矩控制有动力升挡过程，有效地缩短了换挡时间并降低了换挡过程中的滑摩功，减小了换挡冲击，提高了乘坐舒适性。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的一种混合动力汽车有动力升挡过程控制方法的原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是作为例示，并非用于限制本发明。
下面通过一个具体的实施例对本发明提供的上述混合动力汽车有动力升挡过程控制方法的具体实施进行详细说明，详细介绍有动力升挡过程中电机、发动机和离合器的控制。
实施例1：
如图1所示，有动力升挡过程包括四个阶段，分别为充油相、扭矩相、速度相和锁止相。基于HTCU(Hybrid-vehicle & Transmission Control Unit)控制***解决方案，在驾驶动力需求、发动机与电机扭矩协同控制和换挡过程控制均由HTCU直接控制的基础上，本发明提供了一种混合动力汽车有动力升挡过程控制方法，此控制方法主要由电机进行辅助扭矩控制。
首先，HTCU根据油门踏板开度
Figure 664818DEST_PATH_IMAGE002
和车速
Figure 725178DEST_PATH_IMAGE003
通过查表
Figure 685044DEST_PATH_IMAGE004
得到变速器的输出扭矩
Figure 664501DEST_PATH_IMAGE005
；
然后，通过下列公式计算得到充油相(
Figure 975396DEST_PATH_IMAGE001
)、扭矩相(
Figure 573868DEST_PATH_IMAGE010
)、速度相(
Figure 388240DEST_PATH_IMAGE020
)和锁止相(
Figure 804178DEST_PATH_IMAGE028
)四个阶段的输入扭矩
Figure 336791DEST_PATH_IMAGE030
：
Figure 738953DEST_PATH_IMAGE031
最后，根据计算得到的输入扭矩
Figure 407832DEST_PATH_IMAGE030
，对电机扭矩进行控制，同时协同控制发动机、OG离合器和OC离合器，完成本发明提供的上述混合动力汽车有动力升挡过程控制方法，具体步骤如下：
第一步：在充油相
Figure 666775DEST_PATH_IMAGE001
，HTCU根据油门踏板开度
Figure 250465DEST_PATH_IMAGE002
和车速
Figure 253056DEST_PATH_IMAGE003
通过查表
Figure 979704DEST_PATH_IMAGE004
得到变速器的输出扭矩
Figure 675127DEST_PATH_IMAGE005
，根据变速器的输出扭矩计算变速器的输入扭矩
Figure 979070DEST_PATH_IMAGE006
，输入扭矩由发动机和电机共同提供；OG离合器的油压从主油路压力逐渐下降直至OG离合器到达临界滑摩状态；OC离合器的油压经过充油控制到达结合点；其中，
Figure 785352DEST_PATH_IMAGE032
表示变速器当前挡位的传动比，
Figure 632085DEST_PATH_IMAGE008
表示当前时刻，
Figure 232831DEST_PATH_IMAGE009
表示扭矩相开始时间；OG离合器为Off-going离合器，是有动力升挡过程中要分离的离合器；OC离合器为On-coming离合器，是有动力升挡过程中要结合的离合器；
具体地，HTCU为混合动力车辆与变速器控制单元，它将HCU(Hybrid-vehicleControl Unit)混合动力汽车整车控制器和TCU(Transmission Control Unit)变速器控制单元集成在一起，用于实现HCU与TCU的所有功能；
第二步：在扭矩相
Figure 961752DEST_PATH_IMAGE010
，为了使车辆的输出扭矩
Figure 368463DEST_PATH_IMAGE005
保持恒定，输入扭矩按照公式
Figure 132019DEST_PATH_IMAGE011
逐渐增加，增加的扭矩值由电机提供；OC离合器的扭矩按照目标斜率
Figure 106929DEST_PATH_IMAGE012
上升；OG离合器的扭矩在
Figure 651043DEST_PATH_IMAGE013
时间内逐渐下降至0后，输入扭矩全部从OG离合器转移到OC离合器，OG离合器完全打开，扭矩相结束；其中，
Figure 799127DEST_PATH_IMAGE014
表示扭矩相结束时间；
Figure 354873DEST_PATH_IMAGE033
，
Figure 563001DEST_PATH_IMAGE016
表示扭矩相持续时间；
Figure 818578DEST_PATH_IMAGE017
表示变速器目标挡位的传动比；
Figure 504774DEST_PATH_IMAGE018
，其中，
Figure 977343DEST_PATH_IMAGE019
表示
Figure 28476DEST_PATH_IMAGE014
时刻的输入扭矩；
在扭矩相，通过电机升扭，解决了由于当前挡位换到目标挡位时传动比会降低从而使输出扭矩
Figure 219286DEST_PATH_IMAGE005
减小进而引发冲击的问题；
第三步：在速度相
Figure 771490DEST_PATH_IMAGE020
，通过降低电机的扭矩降低输入轴转速，输入扭矩在第一预设时间内（优选小于0.1s）降低为
Figure 364145DEST_PATH_IMAGE021
后保持不变，在速度相结束前的第二预设时间内（优选小于0.1s）撤销电机的降扭值
Figure 851759DEST_PATH_IMAGE034
；输入轴转速在速度相逐渐降低，OC离合器滑差逐渐变为0，速度相结束；其中，
Figure 529865DEST_PATH_IMAGE035
表示速度相持续时间，
Figure 620180DEST_PATH_IMAGE024
表示变速器目标挡位的等效输入轴转动惯量；
Figure 67342DEST_PATH_IMAGE025
，
Figure 725857DEST_PATH_IMAGE036
表示输入轴目标角加速度，
Figure 625680DEST_PATH_IMAGE027
表示OC离合器在
Figure 457369DEST_PATH_IMAGE014
时刻的滑差；
在速度相，利用电机瞬态扭矩响应速度快、精度高的特点，通过电机降扭来降低输入轴转速，使OC离合器的滑差快速减小，从而缩短换挡时间；
第四步：在锁止相
Figure 821355DEST_PATH_IMAGE028
，电机已撤销降扭值，输入扭矩按照公式
Figure 713087DEST_PATH_IMAGE029
保持不变；OC离合器的油压上升，OC离合器的扭矩容量增大，OC离合器锁止，有动力升挡过程结束。
在具体实施时，本发明实施例1提供的上述混合动力汽车有动力升挡过程控制方法，可用于辅助控制P2构型混合动力汽车中的变速器换挡。
在具体实施时，在本发明实施例1提供的上述混合动力汽车有动力升挡过程控制方法中，变速器可以为所有多挡位的自动变速器(Automatic Transmission, AT)，或者，变速器也可以为所有多挡位的双离合变速器(Dual Clutch Transmission, DCT)。
本发明提供的上述混合动力汽车有动力升挡过程控制方法，在充油相，对OG离合器的油压和OC离合器的油压进行控制；在扭矩相，为使变速器输出扭矩保持恒定，基于输出扭矩控制电机扭矩使输入扭矩升高，并协同控制OG离合器和OC离合器完成扭矩交换；在速度相，基于输入轴目标角加速度控制电机扭矩降低，OC离合器滑差降为0后撤销电机的降扭值；在锁止相，控制OC离合器油压使其锁止。本发明在有动力升挡过程中的四个阶段，基于变速器输出扭矩来计算输入扭矩，有利于控制输出扭矩保持不变，通过电机辅助扭矩控制有动力升挡过程，有效地缩短了换挡时间并降低了换挡过程中的滑摩功，减小了换挡冲击，提高了乘坐舒适性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种混合动力汽车有动力升挡过程控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在充油相
Figure 282177DEST_PATH_IMAGE001
，根据油门踏板开度
Figure 464897DEST_PATH_IMAGE002
和车速
Figure 447896DEST_PATH_IMAGE003
通过查表
Figure 108685DEST_PATH_IMAGE004
得到变速器的输出扭矩
Figure 250953DEST_PATH_IMAGE005
，根据变速器的输出扭矩计算变速器的输入扭矩
Figure 338995DEST_PATH_IMAGE006
，输入扭矩由发动机和电机共同提供；OG离合器的油压从主油路压力逐渐下降直至OG离合器到达临界滑摩状态；OC离合器的油压经过充油控制到达结合点；其中，
Figure 809290DEST_PATH_IMAGE007
表示变速器当前挡位的传动比，
Figure 273770DEST_PATH_IMAGE008
表示当前时刻，
Figure 270545DEST_PATH_IMAGE009
表示扭矩相开始时间；所述OG离合器为有动力升挡过程中要分离的离合器，所述OC离合器为有动力升挡过程中要结合的离合器；
S2：在扭矩相
Figure 529488DEST_PATH_IMAGE010
，输入扭矩按照公式
Figure 487079DEST_PATH_IMAGE011
逐渐增加，增加的扭矩值由电机提供；OC离合器的扭矩按照目标斜率
Figure 489671DEST_PATH_IMAGE012
上升；所述OG离合器的扭矩在
Figure 13056DEST_PATH_IMAGE013
时间内逐渐下降至0后，输入扭矩全部从所述OG离合器转移到所述OC离合器，所述OG离合器完全打开，扭矩相结束；其中，
Figure 272261DEST_PATH_IMAGE014
表示扭矩相结束时间；
Figure 779466DEST_PATH_IMAGE015
，
Figure 257852DEST_PATH_IMAGE016
表示扭矩相持续时间；
Figure 166902DEST_PATH_IMAGE017
表示变速器目标挡位的传动比；
Figure 829964DEST_PATH_IMAGE018
，其中，
Figure 824465DEST_PATH_IMAGE019
表示
Figure 106542DEST_PATH_IMAGE014
时刻的输入扭矩；
S3：在速度相
Figure 870099DEST_PATH_IMAGE020
，通过降低电机的扭矩降低输入轴转速，输入扭矩在第一预设时间内降低为
Figure 969642DEST_PATH_IMAGE021
后保持不变，在速度相结束前的第二预设时间内撤销电机的降扭值
Figure 185859DEST_PATH_IMAGE022
；输入轴转速在速度相逐渐降低，所述OC离合器滑差逐渐变为0，速度相结束；其中，
Figure 68365DEST_PATH_IMAGE023
表示速度相持续时间，
Figure 624111DEST_PATH_IMAGE024
表示变速器目标挡位的等效输入轴转动惯量；
Figure 832238DEST_PATH_IMAGE025
，
Figure 598069DEST_PATH_IMAGE026
表示输入轴目标角加速度，
Figure 284265DEST_PATH_IMAGE027
表示OC离合器在
Figure 960097DEST_PATH_IMAGE014
时刻的滑差；
S4：在锁止相
Figure 339126DEST_PATH_IMAGE028
，电机已撤销降扭值，输入扭矩按照公式
Figure 93718DEST_PATH_IMAGE029
保持不变；所述OC离合器的油压上升，所述OC离合器的扭矩容量增大，所述OC离合器锁止，有动力升挡过程结束。
2.如权利要求1所述的混合动力汽车有动力升挡过程控制方法，其特征在于，所述第一预设时间小于0.1s。
3.如权利要求1所述的混合动力汽车有动力升挡过程控制方法，其特征在于，所述第二预设时间小于0.1s。
4.如权利要求1~3任一项所述的混合动力汽车有动力升挡过程控制方法，其特征在于，用于辅助控制P2构型混合动力汽车中的变速器换挡。
5.如权利要求1~3任一项所述的混合动力汽车有动力升挡过程控制方法，其特征在于，变速器为所有多挡位的自动变速器或双离合变速器。
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