一种换挡转速的控制方法、装置及TCU与流程

本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种换挡转速的控制方法、装置及TCU。

背景技术：

汽车，在现代社会中，扮演着愈来愈重要的角色，已成为绝大多数人日常生活中不可或缺的一部分。在提倡环保的背景下，纯电动汽车和混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle，HEV)应运而生。混合动力汽车运行时，有三种模式：纯发动机模式、纯电机模式和混合动力模式。其中：纯发动机模式，只有发动机提供动力。纯电机模式，只有电机提供动力。混合动力模式，发动机和电机同时提供动力。而混动控制器(Hybrid Control Unit，HCU)是整个车辆控制的核心，主要负责协调发动机管理系统(Engine Management System，EMS)、自动变速箱控制单元(Transmission Control Unit，TCU)及电机控制器(Motor Controller Unit，MCU)工作，以及负责整个动力系统的高、低压电管理及故障的检测。

现有混合动力汽车换挡过程中，经常根据TCU发送的转矩控制信号来间接调节动力源的转速。

但是，在这种情况下，会延长换挡时间。

技术实现要素：

本发明解决的问题是减少换挡时间。

为解决上述问题，本发明提供一种换挡转速的控制方法，所述方法包括：

检测车辆的运行模式；

当所述车辆为纯电机模式时，若所述车辆的速度达到换挡点时，所述TCU发出换挡指令以控制离合器工作；

当确定所述离合器工作满足预设的条件时，降低当前挡位对应的离合器传递转矩，并增加换挡后挡位对应的离合器传递转矩；

当所述当前挡位对应的离合器传递转矩降低到预设第一阈值时，向HCU发出转速请求信号以使得HCU调节电机的转速至与换挡后挡位对应的变速器输入轴的转速一致。

可选地，所述方法还包括：

当所述车辆为混合动力模式时，且所述车辆的速度达到换挡点时，发出换挡指令以使得所述HCU将所述混合动力模式切换为纯电机模式。

可选地，所述预设的条件，包括：所述离合器预冲油工作时间超过预设第一时间或所述离合器的油压超过预设第二阈值。

可选地，当所述电机转速与所述换挡后挡位对应的变速器输入轴的转速的差值的绝对值不低于预设第三阈值时，所述转速请求信号以第一斜率变化；

当所述电机转速与所述换挡后挡位对应的变速器输入轴的转速的差值的绝对值低于所述第三阈值时，所述转速请求信号以第二斜率变化，所述第二斜率的绝对值小于所述第一斜率的绝对值。

可选地，所述转速请求信号与所述电机的转矩、所述当前挡位对应的变速器输入轴传递的转矩、换挡后挡位对应的变速器输入轴转矩及所述电机的惯量相关。

可选地，所述转速请求信号与所述电机的转矩、所述当前挡位对应的变速器输入轴传递的转矩、换挡后挡位对应的变速器输入轴转矩及所述电机的惯量之间的关系包括：

Te-Tc1-Tc2＝J×α，其中所述Te为所述电机的转矩，Tc1为所述当前挡位对应的离合器传递转矩，所述Tc2为换挡后挡位对应的离合器传递转矩，所述J为所述电机的惯量，所述α表示所述转速请求信号的变化率。

可选地，所述控制方法包括：当所述TCU完成换挡动作时，向HCU发出换挡信号使得所述HCU将所述纯电机模式切换回所述混合动力模式。

一种换挡转速的控制装置，所述装置包括：

检测单元，适于检测车辆的运行模式；

指令发送单元，适于当所述检测单元确定所述车辆为纯电机模式时，若所述车辆的速度达到换挡点时，发出换挡指令以控制离合器工作；

转矩调节单元，适于当确定所述离合器工作满足预设的条件时，降低当前挡位对应的离合器传递转矩，并增加换挡后挡位对应的离合器传递转矩；

转速调节单元，适于当所述当前挡位对应的离合器传递转矩降低到预设第一阈值时，向HCU发出转速请求信号以使得HCU调节电机的转速至与换挡后挡位对应的变速器输入轴的转速一致。

可选地，所述装置还包括：切换单元，适于当所述判断单元确定所述车辆为混合动力模式时，且所述车辆的速度达到换挡点时，向HCU发出换挡指令以使得所述HCU将所述混合动力模式切换为纯电机模式。

可选地，所述预设的条件，包括：所述离合器预冲油的工作时间超过预设第一时间或所述离合器的油压超过预设第二阈值。

可选地，当所述电机转速与所述换挡后挡位对应的变速器输入轴的转速的差值的绝对值不低于预设第三阈值时，所述转速请求信号以第一斜率变化；

当所述电机转速与所述换挡后挡位对应的变速器输入轴的转速的差值的绝对值低于所述第三阈值时，所述转速请求信号以第二斜率变化，所述第二斜率的绝对值小于所述第一斜率的绝对值。

可选地，所述转速请求信号与所述电机的转矩、所述当前挡位对应的变速器输入轴传递的转矩、换挡后挡位对应的变速器输入轴转矩及所述电机的惯量相关。

可选地，所述转速请求信号与所述电机的转矩、所述当前挡位对应的变速器输入轴传递的转矩、换挡后挡位对应的变速器输入轴转矩及所述电机的惯量之间的关系包括：

Te-Tc1-Tc2＝J×α，其中所述Te为所述电机的转矩，Tc1为所述当前挡位对应的离合器传递转矩，所述Tc2为换挡后挡位对应的离合器传递转矩，所述J为所述电机的惯量，所述α表示所述转速请求信号的变化率。

可选地，所述切换单元，还适于当所述TCU完成换挡动作时，发出换挡信号使得所述HCU将所述纯电机模式切换回所述混合动力模式。

本发明实施例提供一种TCU，包括以上所述的换挡转速的控制装置。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

当所述当前挡位对应的离合器传递转矩降低到预设第一阈值时，通过向HCU发出转速请求信号以使得HCU调节电机的转速至与换挡后挡位对应的变速器输入轴的转速一致。由于通过转速请求信号直接控制电机转速至目标大小，相对于现有技术中通过转矩控制信号间接控制电机转速，可以减少换挡时间。

进一步，当所述车辆为混合动力模式时，且所述车辆的速度达到换挡点时，向HCU发出换挡指令以使得所述HCU将所述混合动力模式切换为纯电机模式，然后再对动力源的转速进行调节。由于是对单一动力源进行转速调节，可以避免多种动力源对于调节信号响应不一致的问题，从而提升驾驶平顺性。并且通过对电机进行转速调节，可以避免因发动机机械硬件个体差异性的问题，从而可以保证车辆性能的一致性。并且由于电机自带闭环控制系统，可以快速响应请求信号，可以进一步地减少换挡时间。

进一步，所述转速请求信号先以第一斜率改变，之后再以第二斜率改变，且所述第二斜率的绝对值低于所述第一斜率的绝对值。通过所述电机转速与所述换挡后挡位对应的变速器输入轴的转速将要接近一致时降低所述电机转速的改变速度，可以减轻所述电机与所述换挡后挡位对应的变速器输入轴之间因转速差值过大而导致的碰撞，从而可以进一步地提升了驾驶的平顺性。

附图说明

图1是现有技术中混合动力汽车在纯电机模式下通过踩油门从2挡换至3挡的过程图；

图2是本发明实施例中的一种换挡转速的控制方法的流程图；

图3是本发明实施例混合动力汽车在纯电机模式下通过踩油门从2挡换至3挡的过程图；

图4是基于DCT的混合动力汽车结构图；

图5是基于AMT的混合动力汽车结构图；

图6是电机位于DCT内部的混合动力汽车结构图；

图7是电机位于AMT内部的混合动力汽车结构图；

图8是本发明实施例中的一种换挡转速的控制装置的结构示意图。

具体实施方式

目前，搭载双离合器式自动变速器的混合动力汽车，在换挡过程中，以发动机模式下升挡控制为例，一般可以分为三个阶段，分别为离合器预冲油控制、转矩相及转速相阶段，为使发动机转速能够下降至升挡后挡位对应的转速，通过转矩控制信号来间接调节发动机的转速，即通过减小进气量、推迟点火角及断油三种方式来控制发动机转矩，以期达到发动机转速的降低。

但是在这种情况下，由于通过转矩控制信号间接使得动力源转速得到调节的方法并非直接控制动力源转速的方法，会延长换挡时间。并且当车辆行驶时使用了发动机这种动力源时，由于发动机对于转矩控制信号的响应相对于电机更慢，可以进一步延长换挡时间。

为使得本领域的技术人员更好地理解上述问题，图1示出了现有技术中混合动力汽车在纯电机模式下通过踩油门从2挡换至3挡的过程图。整个升挡过程中离合器控制可以分为(1)、(2)及(3)控制过程，其中：(1)为预冲油控制阶段；(2)为转矩相控制阶段；(3)为转速相控制阶段。

图1(a)为油门信号变化曲线图；图1(b)为DCT转速变化曲线图，实线表示电机转速，实心虚线表示DCT输入轴2转速，空心虚线表示DCT输入轴1转速；图1(c)为TCU转速请求信号变化曲线图；图1(d)为DCT转矩变化曲线图，实线表示TCU转矩请求，实心虚线表示离合器2传递转矩，空心虚线表示离合器1传递转矩；图1(e)为车速变化曲线图。

车辆在以2挡行驶过程中，驾驶员踩油门，如图1中的(a)中的油门信号可见，当TCU检测到所述车辆的车速达到升挡点时，可以发出换挡指令以控制离合器工作，其中车速可见(e)所示。图1中的600ms-900ms时间段内，所述油泵处于预冲油阶段，以期使得油泵的油压足以为离合器的分离或者闭合提供足够的控制压力。在900ms时，所述预冲油阶段结束，在900ms-1100ms时间段内，可见(d)所示，所述TCU降低2挡挡位对应的离合器2传递转矩，并不断增加3挡挡位对应的离合器1传递转矩直到所述离合器2传递转矩降低到一定值，比如可以为离合器半接合点的值3Nm，则所述TCU发出转矩请求信号以使得HCU控制电机的转速与3挡挡位对应的自动变速器输入轴的转速相同，其中转矩请求信号可参见(d)中的实线所示，则(b)实线示出的电机转速则跟随所述转矩请求信号相应进行改变，但是可以看到由于使用转矩请求信号调节电机的转速并不是直接的调节方式，所以电机的转速变化相应于所述转矩请求信号的改变要慢，这样就会延长换挡时间。

针对上述问题，本发明实施例提供了一种换挡转速的控制方法、装置及TCU，所述方法包括当所述当前挡位对应的离合器传递转矩降低到预设第一阈值时，所述TCU通过发出转速请求信号以使得HCU调节电机的转速至与换挡后挡位对应的变速器输入轴的转速一致。由于通过转速请求信号直接控制电机转速至目标大小，相对于现有技术中通过转矩控制信号间接控制电机转速，可以减少换挡时间。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图2示出了本发明实施例中的一种换挡转速的控制方法的流程图，以下参考图2对换挡转速的控制的具体操作步骤进行详细说明。

S21：TCU检测车辆的运行模式。

在具体实施中，为了有针对性地对不同车辆的运行模式相应地进行处理，所述TCU可以检测车辆的运行模式。比如对于混合动力汽车而言，所述运行模式可以为纯发动机模式、纯电机模式或者混合动力模式。

在具体实施中，当所述车辆为为纯电机模式时，可以执行S22；当所述车辆为混合动力模式时，所述TCU发出换挡指令以使得所述HCU将所述混合动力模式切换为纯电机模式，当完成所述动力切换之后再执行S22，与纯电机模式唯一不同的是，当所述TCU完成换挡动作时，所述TCU发出换挡信号使得所述HCU将所述纯电机模式切换回所述混合动力模式。

S22：当所述车辆为纯电机模式时，若所述车辆的速度达到换挡点时，所述TCU发出换挡指令以控制离合器工作。

在具体实施中，对于装载有双离合器自动变速器的车辆而言，换挡过程中需要分离当前挡位对应的离合器的主从动片，并且使得换挡之后的挡位对应的离合器的主从动片结合，而控制离合器工作可以为所述主从动片的结合提供控制压力。因而所述TCU可以发出换挡指令以控制离合器工作。

S23：当确定所述离合器工作满足预设的条件时，所述TCU降低当前挡位对应的离合器传递转矩，并增加换挡后挡位对应的离合器传递转矩。

在具体实施中，可以有多种方法来判断所述离合器工作是否满足预设的条件。比如可以记录所述离合器预冲的时间是否超过预设第一时间，当所述离合器预冲的时间超过所述第一时间的时候，确定所述离合器已经满足预设的条件，所述第一时间可以为300ms。又比如，也可以检测所述离合器的油压并判断所述油压是否超过预设第二阈值，当所述离合器的油压超过所述第二阈值时，确定所述离合器工作满足预设的条件，所述第二阈值可以为1.5Pa。需要说明的是，所述油压的第二阈值与车速有关，车速越大，所述油压的第二阈值越大。

S24：当所述当前挡位对应的离合器传递转矩降低到预设第一阈值时，所述TCU发出转速请求信号以使得HCU调节电机的转速至与换挡后挡位对应的变速器输入轴的转速一致。

在具体实施中，当所述当前挡位对应的离合器传递转矩降低到预设第一阈值时，即表明当前挡位的离合器的主从动片基本分离时，所述TCU可以发出转速请求信号以使得HCU调节电机的转速至与换挡后挡位对应的变速器输入轴的转速一致。由于换挡后挡位对应的变速器输入轴的转速可能会根据油门信号的情况改变，所述一致即最终调节电机的转速至与换挡后挡位对应的变速器输入轴的转速相同。需要说明的是，所述第一阈值可以根据需要进行设置，比如可以将所述第一阈值设置为离合器半结合点对应的离合器传递转矩，可以为3Nm。

为使得本领域的技术人员更好的理解以上所述的本方法实施例的有益效果和换挡过程，图3示出了本发明实施例混合动力汽车在纯电机模式下通过踩油门从2挡换至3挡的过程图。整个升挡过程中离合器控制可以分为(1)、(2)及(3)控制过程，其中：(1)为预冲油控制阶段；(2)为转矩相控制阶段；(3)为转速相控制阶段。

图3(a)为油门信号变化曲线图；图3(b)为DCT转速变化曲线图，实线表示电机转速，实心虚线表示DCT输入轴2转速，空心虚线表示DCT输入轴1转速；图3(c)为TCU转速请求信号变化曲线图；图3(d)为DCT转矩变化曲线图，实线表示TCU转矩请求，实心虚线表示离合器2传递转矩，空心虚线表示离合器1传递转矩；图3(e)为车速变化曲线图。

需要说明的是，为了清楚的说明过程并与图1示出的换挡过程进行对比，此文均以踩油门从2挡升至3挡的动力切换过程举例说明，但是具体车辆是升挡还是换挡，或者驾驶员是踩油门还是不踩油门，对本发明的换挡转速的控制方法的技术方案均不构成限制。

当所述TCU发出转速请求信号以使得HCU控制电机的转速与3挡挡位对应的自动变速器输入轴的转速相同，其中转速请求信号可参见图3中(c)，则图3中的(b)实线示出的电机转速则跟随所述转矩请求信号相应进行改变，可以看到由于直接使用转速请求信号调节电机的转速，所以电机的转速变化相应于所述转速请求信号的改变要慢，二者的变化曲线基本同步，从而可以节约换挡时间。具体通过对比图1及图3可见，同样是通过驾驶员踩油门换挡过程，使用现有技术的转速控制方法需要1900ms完成换挡，而采用本发明实施例中的换挡转速的控制方法只需要1400ms即可完成换挡过程。

为了提升驾驶平顺性，所述转速请求信号在所述电机转速与所述换挡后挡位对应的变速器输入轴的转速的差值的绝对值不低于预设第三阈值时，以第一斜率变化；在所述电机转速与所述换挡后挡位对应的变速器输入轴的转速的差值的绝对值低于所述第三阈值时，以第二斜率变化，所述第二斜率的绝对值小于所述第一斜率的绝对值。即使得所述转速请求信号以先快后慢的速度进行改变。

具体可见图3中(c)所示，在1100ms时，一开始所述电机转速与所述换挡后挡位对应的变速器输入轴的转速的差值大于200rpm时，转速请求信号的斜率很大，则电机转速的变化很快；当所述电机转速与所述换挡后挡位对应的变速器输入轴的转速的差值低于200rpm时，转速请求信号的斜率开始变小，则电机转速的变化相对变慢，这样可以提升驾驶的平顺性。在1250ms时，可以看到图3(b)及(c)中的实线有一个斜率的拐点，该拐点时可以对应为电机的转速与所述换挡后挡位对应的变速器输入轴的转速的差值为200rpm，则在1100ms-1250ms时间段内，所述电机转速以所述第一斜率改变，而在1250ms-1400ms时间段内，所述电机转速以所述第二斜率进行改变。

在具体实施中，所述转速请求信号与所述电机的转矩、所述当前挡位对应的变速器输入轴传递的转矩、换挡后挡位对应的变速器输入轴转矩及所述电机的惯量相关。

在本发明一实施例中，所述转速请求信号满足以下公式：Te-Tc1-Tc2＝J×α，其中所述Te为所述电机的转矩，Tc1为所述当前挡位对应的离合器传递转矩，所述Tc2为换挡后挡位对应的离合器传递转矩，所述J为所述电机的惯量，所述α表示所述转速请求信号的变化率。

需要说明的是，本发明适用于不同型式的自动变速器，比如可以适用于图4示出的基于双离合自动变速器(Dual Clutch Transmission，DCT)的混合动力汽车，所述基于DCT的混合动力汽车包括：发动机41、前离合器42、电机43、机械式自动变速器(Automated Manual Transmission，AMT)44及车轮45；也可以适用于图5示出的基于AMT的混合动力汽车，所述基于AMT的混合动力汽车包括：发动机51、前离合器52、电机53、DCT 54及车轮55；同时还可以适用于基于液力式自动变速器(Automatic Transmission，AT)的混合动力汽车。不仅如此，本发明也不受电机在车辆的具体位置的限定，比如本发明可以适用于图6示出的电机在DCT内部的混合动力汽车，所述混合动力汽车包括：发动机61、AMT 62、电机63及车轮64；还适用于图7示出的电机在AMT内部的混合动力汽车，所述混合动力汽车包括：发动机71、DCT 72、电机73及车轮74。

为使得本领域的技术人员更好的理解和实现本发明，以下对上述换挡转速的控制方法所对应的装置进行详细描述。

图8示出了本发明实施例中一种换挡转速的控制装置，所述装置包括：检测单元81、指令发送单元82、转矩调节单元83及转速调节单元84，其中：

所述检测单元81，适于检测车辆的运行模式；

所述指令发送单元82，适于当所述检测单元81确定所述车辆为纯电机模式时，若所述车辆的速度达到换挡点时，发出换挡指令以控制离合器工作；

所述转矩调节单元83，适于当确定所述离合器工作满足预设的条件时，降低当前挡位对应的离合器传递转矩，并增加换挡后挡位对应的离合器传递转矩；

所述转速调节单元84，适于当所述当前挡位对应的离合器传递转矩降低到预设第一阈值时，发出转速请求信号以使得HCU调节电机的转速至与换挡后挡位对应的变速器输入轴的转速一致。

在具体实施中，所述换挡转速的控制装置还可以包括：切换单元85。所述切换单元85适于当所述判断单元确定所述车辆为混合动力模式时，且所述车辆的速度达到换挡点时，发出换挡指令以使得所述HCU将所述混合动力模式切换为纯电机模式。

在具体实施中，所述预设的条件，包括：所述离合器预冲油工作时间超过预设第一时间或所述离合器的油压超过预设第二阈值。

在具体实施中，当所述电机转速与所述换挡后挡位对应的变速器输入轴的转速的差值的绝对值不低于预设第三阈值时，所述转速请求信号以第一斜率变化；

当所述电机转速与所述换挡后挡位对应的变速器输入轴的转速的差值的绝对值低于所述第三阈值时，所述转速请求信号以第二斜率变化，所述第二斜率的绝对值小于所述第一斜率的绝对值。

在具体实施中，所述转速请求信号与所述电机的转矩、所述当前挡位对应的变速器输入轴传递的转矩、换挡后挡位对应的变速器输入轴转矩及所述电机的惯量相关。

在具体实施中，Te-Tc1-Tc2＝J×α，其中所述Te为所述电机的转矩，Tc1为所述当前挡位对应的离合器传递转矩，所述Tc2为换挡后挡位对应的离合器传递转矩，所述J为所述电机的惯量，所述α表示所述转速请求信号的变化率。

在具体实施中，所述切换单元85，还适于当所述TCU完成换挡动作时，发出换挡信号使得所述HCU将所述纯电机模式切换回所述混合动力模式。

当所述当前挡位对应的离合器传递转矩降低到预设第一阈值时，所述转速调节单元84通过发出转速请求信号以使得HCU调节电机的转速至与换挡后挡位对应的变速器输入轴的转速一致。由于通过转速请求信号直接控制电机转速至目标大小，相对于现有技术中通过转矩控制信号间接控制电机转速，可以减少换挡时间。

本发明实施例还提供了一种HCU，包括以上所述的换挡转速的控制装置。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于以计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。