专利名称：一种混合动力车辆断油滑行换挡控制方法
一种混合动力车辆断油滑行换挡控制方法
技术领域：
本发明涉及混合动力车辆换挡控制方法。具体而言，本发明涉及一种具有液力变矩器的混合动力车辆断油滑行换挡控制方法。
背景技术：
混合动力车辆的传动系统可以采用自动变速器。自动变速器是指根据发动机工况及车辆行进速度自动选档和换挡的变速器。一种类型的自动变速器包括液力变矩器及机械变速系统。液力变矩器包含泵轮、涡轮、导轮以及锁止离合器，其中泵轮与发动机连接，用于向涡轮提供动力，涡轮与变速器输入轴连接，用于向变速器输入动力。当泵轮和涡轮速度较低且它们之间的转速差别较大时，液力变矩器以液体为传动介质实现动力传输。当泵轮和涡轮转速较高且接近时，泵轮和涡轮通过锁止离合器进行连接以实现动力传输，从而提高传动效率。车辆滑行时，混合动力车辆可以在发动机不提供动力的情况下而仅借助车辆的惯性继续行驶。此时由于不需要发动机提供的动力，因而发动机可通过断油来节省燃料。当混合动力车辆断油滑行时，如果发动机当前转速低于熄火转速(例如700转/分钟)时会导致发动机熄火，如果发动机当前转速低于喷油转速(例如900转/分钟)则发动机恢复喷油；因此需要设置一个发动机要求最低转速(例如1000转/分钟)，以保证混合动力车辆能够断油滑行且不会熄火和恢复喷油。车速较高，锁止离合器保持锁止时，发动机当前转速可维持在较高水平。例如当混合动力车辆的发动机当前转速在900转/分钟以上、自动变速器处在3档以上、泵轮和涡轮的转速差不大于50转/分钟且车速大于一定值时，锁止离合器保持锁止。混合动力车辆的多余惯性能量也可通过锁止离合器传递到电机上，从而将混合动力车辆多余惯性能量转换成电能存储到与电机耦联的高压电池上。在断油滑行过程中，变速器的挡位会从高挡逐步降至低挡。对于目前的换挡方式而言，换挡过程中如不脱开锁止离合器，必然带来较大换挡冲击，影响换挡舒适性。如果脱开锁止离合器，由于混合动力车辆在断油滑行，发动机当前转速会迅速降低到喷油转速以下，致使发动机恢复喷油，影响舒适性和经济性；而且由于是从高挡换至低挡，速比增大，导致变速器输入轴当前转速会先升高，再随车速缓慢降低，这导致液力变矩器的泵轮和涡轮很难在较高转速时再次接近，锁止离合器就无法再次锁止，断油及能量回收功能都不能继续，影响经济性。
发明内容本发明的目的是提供一种混合动力车辆的断油滑行换挡控制方法，以解决现有技术存在的问题。本发明的目的通过以下技术方案得以实现本发明的一个技术方案提供了一种混合动力车辆断油滑行换挡控制方法，混合动力车辆包括混合动力车辆控制器、发动机、发动机控制器、变速器、液力变矩器、与液力变矩器和变速器耦联并通信的变速器控制器、电机、电机控制器、与电机耦联的高压电池、与高压电池耦联并通信的电池控制器以及信号传输线，其中液力变矩器包括泵轮、涡轮、导轮以及锁止离合器，发动机通过液力变矩器与变速器连接，变速器通过差速器将发动机和/或电机的动力传送到车轮，发动机通过连接装置与电机连接，用于实现发动机和电机之间的动力传递，混合动力车辆控制器通过信号传输线与发动机控制器、变速器控制器、电机控制器以及电池控制器耦联并与它们进行通信，从而实现所述断油滑行换挡控制方法，其特征在于，所述断油滑行换挡控制方法包括以下步骤步骤1 混合动力车辆控制器判断是否进行断油滑行换挡过程控制；步骤2 混合动力车辆控制器确定发动机目标转速和电机目标转速，其中发动机目标转速和电机目标转速保持一致；步骤3 混合动力车辆控制器基于电机当前转速和电机目标转速的差值计算电机实际需求扭矩；步骤4 混合动力车辆控制器判断是否满足发出电机实际需求扭矩的条件；步骤5 混合动力车辆控制器基于当前电机扭矩限制计算电机扭矩限制值，由电机扭矩限制值和电机实际需求扭矩计算电机实际输出扭矩；步骤6 混合动力车辆控制器向电机控制器发出电机实际输出扭矩请求，以便使发动机当前转速在变速器换挡过程中以跟随变速器输入轴当前转速的方式维持在发动机目标转速，从而在变速器换挡结束后能进一步调整发动机当前转速，以允许锁止离合器再次锁止；以及步骤7 混合动力车辆控制器判断是否保持断油滑行换挡过程控制，其中在该步骤7中，当判断为“是”时，返回步骤1 ；否则当判断为“否”时，则结束断油滑行换挡过程控制。根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆断油滑行换挡控制方法，其中当混合动力车辆控制器在步骤4判断为“否”时，混合动力车辆控制器将电机实际需求扭矩设置为零，混合动力车辆控制器不进行电机扭矩控制，并且接着执行步骤5。根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆断油滑行换挡控制方法，其中当步骤1判断为“否”时，则结束断油滑行换挡过程控制。根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆断油滑行换挡控制方法，其中步骤 1包括如下步骤步骤Ia 混合动力车辆控制器判断混合动力车辆是否在断油滑行模式；步骤Ib 混合动力车辆控制器判断变速器目标档位和变速器当前档位是否不相同，以确定变速器准备换挡；以及步骤Ic 混合动力车辆控制器判断变速器目标档位是否是允许锁止离合器锁止的档位；其中当步骤Ia-步骤Ic的所有步骤均判断为“是”时，则执行步骤2 ；否则当步骤 Ia-步骤Ic其中任一步骤判断为“否”时，则结束断油滑行换挡过程控制。根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆断油滑行换挡控制方法，其中步骤 2包括以下步骤步骤加混合动力车辆控制器判断变速器换挡过程是否未完成；以及
步骤2b 当步骤加判断为“是”时，混合动力车辆控制器将变速器输入轴当前转速和允许发动机跟随最大转速差的差与变速器换挡时发动机要求最低转速进行比较，将其中的最大值作为发动机目标转速和电机目标转速。根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆断油滑行换挡控制方法，其中当步骤加判断为“否”时，执行步骤2c 混合动力车辆控制器将变速器输入轴当前转速和锁止离合器锁止时所允许的泵涡轮最大转速差的差与变速器换挡时发动机要求最低转速进行比较，将其中的最大值作为发动机和电机目标转速。根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆断油滑行换挡控制方法，其中步骤 4包括如下步骤步骤如混合动力车辆控制器判断是否处于变速器换挡过程控制中；步骤4b 混合动力车辆控制器判断油门踏板是否未被踩下；步骤如混合动力车辆控制器判断锁止离合器是否脱开；步骤4d 混合动力车辆控制器判断变速器换挡时间是否未超时；步骤如混合动力车辆控制器判断变速器输入轴当前转速是否有效；以及步骤4f 混合动力车辆控制器判断发动机当前转速是否未超调；其中当步骤4a_步骤4f中任意一步骤判断为“否”时，混合动力车辆控制器将电机实际需求扭矩设置为零，混合动力车辆控制器不进行电机扭矩控制，并接着执行步骤5 ； 当步骤4a-步骤4f中所有步骤判断为“是”时执行步骤5。根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆断油滑行换挡控制方法，其中步骤 7包括以下步骤步骤7a 混合动力车辆控制器判断油门踏板是否未被踩下；步骤7b 混合动力车辆控制器判断变速器换挡时间是否未超时；步骤7c 混合动力车辆控制器判断变速器换挡后变速器输入轴当前转速是否大于锁止离合器锁止时变速器输入轴要求最低转速；步骤7d 混合动力车辆控制器判断锁止离合器是否未锁止；以及步骤7e 混合动力车辆控制器判断变速器当前档位是否是允许锁止离合器锁止的档位；其中当步骤7a_步骤7e均判断为“是”时，返回到步骤1 ；否则当步骤7a_步骤7e 中任一步骤判断为“否”时，则结束断油滑行换挡过程控制。根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆断油滑行换挡控制方法，其中在步骤4f中，发动机当前转速未超调是指发动机当前转速与发动机目标转速的差值不大于第
一转速差。根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆断油滑行换挡控制方法，其中第一转速差为30转/分钟。根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆断油滑行换挡控制方法，其中变速器换档时发动机要求最低转速大于发动机恢复喷油转速，发动机恢复喷油转速大于发动机熄火转速，以使得在整个断油滑行换挡过程中，发动机不喷油和/或熄火。根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆断油滑行换挡控制方法，其中变速器换挡时发动机要求最低转速为1000转/分钟，发动机恢复喷油转速为900转/分钟，发动机熄火转速为700转/分钟。根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆断油滑行换挡控制方法，其中在步骤5当前电机扭矩限制值由混合动力车辆控制器在此步骤中基于混合动力车辆当前动力和传动系统的工作能力通过查询扭矩限制表而获得。根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆断油滑行换挡控制方法，其中在步骤4d或者步骤7b中，判断变速器换挡时间是否未超时是指变速器换挡时间是否不超过预设的变速器换挡时间。根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆断油滑行换挡控制方法，其中连接装置选自皮带、链条、钢带传以及传动轴中的一种。根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆断油滑行换挡控制方法，其中混合动力车辆控制器采用PID算法计算电机实际需求扭矩。根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆断油滑行换挡控制方法，其中在变速器换挡过程控制中，发动机当前转速与变速器输入轴当前转速的差不大于允许发动机跟随最大转速差。根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆断油滑行换挡控制方法，其中允许发动机跟随最大转速差为大约500转/分钟。根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆断油滑行换挡控制方法，其中锁止离合器锁止时发动机当前转速与变速器输入轴当前转速的差不超过锁止离合器锁止时所允许的泵涡轮最大转速差。根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆断油滑行换挡控制方法，其中锁止离合器锁止时所允许的泵涡轮最大转速差为大约50转/分钟。根据本发明上述技术方案提供的混合动力车辆断油滑行换挡控制方法，其中信号传输线为整车CAN总线。当混合动力车辆无故障且处于断油滑行状态时，根据本发明一个方面提供的混合动力车辆的断油滑行换挡控制方法的优点在于，由于在混合动力车辆的断油滑行换挡过程控制中，电机目标转速不小于变速器换挡时发动机要求最低转速，并且在整个断油滑行换挡中，混合动力车辆控制器能够对电机转速进行控制，从而能够将发动机当前转速维持在电机目标转速附近，因而使得断油滑行的换挡过程发动机不会喷油和熄火，并使得换挡后锁止离合器能够重新锁止。这使得采用根据本发明的换挡控制方法的混合动力车辆在断油滑行的过程换挡舒适性和燃油经济性好。根据本发明一个方面提供的混合动力车辆的断油滑行换挡控制方法的优点还在于，由于发动机当前转速在混合动力车辆变速器换挡过程控制中一直跟随变速器输入轴当前转速且在变速器换挡结束后被速快速地调整，这使得变速器换挡完成后锁止离合器能够在更短的时间内锁止，因而提高了混合动力车辆在断油滑行换挡时的舒适性。
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。 图中
图1示出了根据本发明一个实施例的混合动力车辆动力系统的结构示意图。图2示意性地示出了如图1所示的混合动力车辆的断油滑行换挡控制方法的流程图。图3示意性地示出了采用如图2所示的控制前后发动机当前转速变化情况的曲线图。以及图4示意性地示出了如图1所示的判断是否进行断油滑行换档过程控制的子流程图。图5示意性地示出了确定发动机目标转速和电机目标转速的子流程图。图6示意性地出了判断是否满足发出电机实际需求扭矩的条件的子流程图。图7示意性地出了判断是否保持断油滑行换档过程控制的子流程图。部件及标号列表
权利要求
1.一种混合动力车辆断油滑行换挡控制方法，混合动力车辆包括混合动力车辆控制器、发动机、发动机控制器、变速器、液力变矩器、与液力变矩器和变速器耦联并通信的变速器控制器、电机、电机控制器、与电机耦联的高压电池、与高压电池耦联并通信的电池控制器以及信号传输线，其中液力变矩器包括泵轮、涡轮、导轮以及锁止离合器，发动机通过液力变矩器与变速器连接，变速器通过差速器将发动机和/或电机的动力传送到车轮，发动机通过连接装置与电机连接，用于实现发动机和电机之间的动力传递，混合动力车辆控制器通过信号传输线与发动机控制器、变速器控制器、电机控制器以及电池控制器耦联并与它们进行通信，从而实现所述断油滑行换挡控制方法，其特征在于，所述断油滑行换挡控制方法包括以下步骤步骤1 混合动力车辆控制器判断是否进行断油滑行换挡过程控制； 步骤2 混合动力车辆控制器确定发动机目标转速和电机目标转速，其中发动机目标转速和电机目标转速保持一致；步骤3 混合动力车辆控制器基于电机当前转速和电机目标转速的差值计算电机实际需求扭矩；步骤4 混合动力车辆控制器判断是否满足发出电机实际需求扭矩的条件； 步骤5 混合动力车辆控制器基于当前电机扭矩限制计算电机扭矩限制值，由电机扭矩限制值和电机实际需求扭矩计算电机实际输出扭矩；步骤6 混合动力车辆控制器向电机控制器发出电机实际输出扭矩请求，以便使发动机当前转速在变速器换挡过程中以跟随变速器输入轴当前转速的方式维持在发动机目标转速，从而在变速器换挡结束后能进一步调整发动机当前转速，以允许锁止离合器再次锁止；以及步骤7 混合动力车辆控制器判断是否保持断油滑行换挡过程控制，其中在该步骤7 中，当判断为“是”时，返回步骤1 ；否则当判断为“否”时，则结束断油滑行换挡过程控制。
2.根据权利要求1所述的换挡控制方法，其特征在于，当混合动力车辆控制器在步骤4 判断为“否”时，混合动力车辆控制器将电机实际需求扭矩设置为零，混合动力车辆控制器不进行电机扭矩控制，并且接着执行步骤5。
3.根据权利要求1所述的换挡控制方法，其特征在于，当步骤1判断为“否”时，则结束断油滑行换挡过程控制。
4.根据权利要求1-3任一项所述的换挡控制方法，其特征在于，步骤1包括如下步骤 步骤Ia 混合动力车辆控制器判断混合动力车辆是否在断油滑行模式；步骤Ib 混合动力车辆控制器判断变速器目标档位和变速器当前档位是否不相同，以确定变速器准备换挡；以及步骤Ic 混合动力车辆控制器判断变速器目标档位是否是允许锁止离合器锁止的档位；其中当步骤Ia-步骤Ic的所有步骤均判断为“是”时，则执行步骤2 ；否则当步骤Ia-步骤Ic其中任一步骤判断为“否”时，则结束断油滑行换挡过程控制。
5.根据权利要求1-3任一项所述的换挡控制方法，其特征在于，步骤2包括以下步骤 步骤加混合动力车辆控制器判断变速器换挡过程是否未完成；以及步骤2b 当步骤加判断为“是”时，混合动力车辆控制器将变速器输入轴当前转速和允许发动机跟随最大转速差的差与变速器换挡时发动机要求最低转速进行比较，将其中的最大值作为发动机目标转速和电机目标转速。
6.根据权利要求5所述的换挡控制方法，其特征在于，当步骤加判断为“否”时，执行步骤2c 混合动力车辆控制器将变速器输入轴当前转速和锁止离合器锁止时所允许的泵涡轮最大转速差的差与变速器换挡时发动机要求最低转速进行比较，将其中的最大值作为发动机和电机目标转速。
7.根据权利要求1-3任一项所述的换挡控制方法，其特征在于，步骤4包括如下步骤 步骤如混合动力车辆控制器判断是否处于变速器换挡过程控制中；步骤4b 混合动力车辆控制器判断油门踏板是否未被踩下； 步骤如混合动力车辆控制器判断锁止离合器是否脱开； 步骤4d 混合动力车辆控制器判断变速器换挡时间是否未超时； 步骤如混合动力车辆控制器判断变速器输入轴当前转速是否有效；以及步骤4f 混合动力车辆控制器判断发动机当前转速是否未超调； 其中当步骤4a-步骤4f中任意一步骤判断为“否”时，混合动力车辆控制器将电机实际需求扭矩设置为零，混合动力车辆控制器不进行电机扭矩控制，并接着执行步骤5 ；当步骤4a-步骤4f中所有步骤判断为“是”时执行步骤5。
8.根据权利要求1-3任一项所述的换挡控制方法，其特征在于，步骤7包括以下步骤 步骤7a 混合动力车辆控制器判断油门踏板是否未被踩下；步骤7b 混合动力车辆控制器判断变速器换挡时间是否未超时； 步骤7c 混合动力车辆控制器判断变速器换挡后变速器输入轴当前转速是否大于锁止离合器锁止时变速器输入轴要求最低转速；步骤7d 混合动力车辆控制器判断锁止离合器是否未锁止；以及步骤7e 混合动力车辆控制器判断变速器当前档位是否是允许锁止离合器锁止的档位；其中当步骤7a_步骤7e均判断为“是”时，返回到步骤1 ；否则当步骤7a_步骤7e中任一步骤判断为“否”时，则结束断油滑行换挡过程控制。
9.根据权利要求7所述的换挡控制方法，其特征在于，在步骤4f中，发动机当前转速未超调是指发动机当前转速与发动机目标转速的差值不大于第一转速差。
10.根据权利要求9所述的换挡控制方法，其特征在于，第一转速差为30转/分钟。
11.根据权利要求5所述的换挡控制方法，其特征在于，变速器换档时发动机要求最低转速大于发动机恢复喷油转速，发动机恢复喷油转速大于发动机熄火转速，以使得在整个断油滑行换挡过程中，发动机不喷油和/或熄火。
12.根据权利要求11所述的换挡控制方法，其特征在于，变速器换挡时发动机要求最低转速为1000转/分钟，发动机恢复喷油转速为900转/分钟，发动机熄火转速为700转 /分钟。
13.根据权利要求1-3任一项所述的换挡控制方法，其特征在于，在步骤5当前电机扭矩限制值由混合动力车辆控制器在此步骤中基于混合动力车辆当前动力和传动系统的工作能力通过查询扭矩限制表而获得。
14.根据权利要求7或8所述的换挡控制方法，其特征在于，在步骤4d或者步骤7b中，判断变速器换挡时间是否未超时是指变速器换挡时间是否不超过预设的变速器换挡时间。
15.根据权利要求1所述的换挡控制方法，其特征在于，连接装置选自皮带、链条、钢带传以及传动轴中的一种。
16.根据权利要求1所述的换挡控制方法，其特征在于，混合动力车辆控制器采用PID 算法计算电机实际需求扭矩。
17.根据权利要求5所述的换挡控制方法，其特征在于，在变速器换挡过程控制中，发动机当前转速与变速器输入轴当前转速的差不大于允许发动机跟随最大转速差。
18.根据权利要求19所述的换挡控制方法，其特征在于，允许发动机跟随最大转速差为大约500转/分钟。
19.根据权利要求6所述的换挡控制方法，其特征在于，锁止离合器锁止时发动机当前转速与变速器输入轴当前转速的差不超过锁止离合器锁止时所允许的泵涡轮最大转速差。
20.根据权利要求11所述的换挡控制方法，其特征在于，锁止离合器锁止时所允许的泵涡轮最大转速差为大约50转/分钟。
21.根据权利要求1所述的换挡控制方法，其特征在于，信号传输线为整车CAN总线。
全文摘要
一种混合动力车辆的断油滑行换挡控制方法，混合动力车辆包括彼此耦联并通信的混合动力车辆控制器、发动机控制器、变速器控制器、电机控制器以及电池控制器。当混合动力车辆无故障、且处于断油滑行模式时，混合动力车辆控制器接受来自其他控制器的信号判断是否进行断油滑行换挡过程控制、确定发动机和电机目标转速、基于电机当前转速和电机目标转速的差值计算电机实际需求扭矩、基于电机扭矩限制值和电机实际需求扭矩计算电机实际输出扭矩、向电机控制器发出电机实际输出扭矩请求以及判断是否保持断油滑行换挡过程控制。该方法在换挡过程中通过控制电机转速能跟随地对发动机当前转速进行调整，从而在挡结束后能实现锁止离合器的快速重新锁止。
文档编号B60W10/105GK102556045SQ20101062133
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者丁阳, 姜炜, 孟涛, 张君鸿, 赵斌良, 赵晓峰, 陈森涛 申请人:上海汽车集团股份有限公司