一種混合動(dòng)力汽車換擋方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種混合動(dòng)力汽車的控制方法，具體地說是一種混合動(dòng)力汽車的換擋方法和系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]混合動(dòng)力汽車(Hybrid Electric Vehicle, HEV)是指車輛驅(qū)動(dòng)系由兩個(gè)或多個(gè)能同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)的單個(gè)驅(qū)動(dòng)系聯(lián)合組成的車輛，車輛的行駛功率依據(jù)實(shí)際的車輛行駛狀態(tài)由單個(gè)驅(qū)動(dòng)系單獨(dú)或共同提供。因各個(gè)組成部件、布置方式和控制策略的不同，形成了多種分類形式?；旌蟿?dòng)力車輛的節(jié)能、低排放等特點(diǎn)引起了汽車界的極大關(guān)注并成為汽車研究與開發(fā)的一個(gè)重點(diǎn)。
[0003]為了使得車輛在行駛的過程中保持良好的狀態(tài)，需要根據(jù)不同的情況更換擋位。目前應(yīng)用最多的是兩參數(shù)(油門和車速)和三參數(shù)(油門、車速和加速度)的換擋規(guī)律。但是兩參數(shù)和三參數(shù)的換擋規(guī)律是基于僅有一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的傳統(tǒng)汽車設(shè)計(jì)，應(yīng)用于雙動(dòng)力源(發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī))的混合動(dòng)力汽車不合理。
[0004]中國專利文獻(xiàn)CN101585359A中考慮了混合動(dòng)力轎車擋位控制和轉(zhuǎn)矩分配的問題，通過對發(fā)動(dòng)機(jī)電子節(jié)氣門開度和變速器擋位的調(diào)節(jié)，可使發(fā)動(dòng)機(jī)沿著最佳燃油經(jīng)濟(jì)性曲線運(yùn)行，但這種方法需要對發(fā)動(dòng)機(jī)電子節(jié)氣門開度進(jìn)行控制，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中需要多方面的配合；一方面，對于進(jìn)行混合動(dòng)力客車研發(fā)的整車廠，獲取發(fā)動(dòng)機(jī)的通訊協(xié)議比較困難，另一方面，電子油門開度受到發(fā)動(dòng)機(jī)催化劑和冷卻液溫度的共同影響；該方法是未來應(yīng)用的方向，但依據(jù)國內(nèi)客車整車廠的技術(shù)條件、對發(fā)動(dòng)機(jī)電子油門開度進(jìn)行控制的難度較大。
[0005]在中國專利文獻(xiàn)CN102371998A中公開了一種并聯(lián)式混合動(dòng)力車輛的擋位及轉(zhuǎn)矩分配控制方法，檢測該混合動(dòng)力車輛的實(shí)時(shí)狀態(tài)參數(shù)，通過擋位及轉(zhuǎn)矩分配比較步驟確定對應(yīng)實(shí)時(shí)狀態(tài)參數(shù)的相應(yīng)輸出參數(shù)，利用該輸出參數(shù)分別控制變速器擋位、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩值及電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩值，完成車輛的擋位及轉(zhuǎn)矩分配。但是，該方案是針對插電式混合汽車設(shè)計(jì)，該類車型電機(jī)功率較大，確定最終擋位的策略簡單，由于輕度混合動(dòng)力汽車受電池以及電機(jī)參數(shù)限制，電機(jī)輸出力矩較小，以上方法不合適。此外，當(dāng)車輛位于某個(gè)車速區(qū)間時(shí)，可能出現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)擋位均滿足條件，在該方案中選用可能擋位中的最高擋位或最低擋位，并不能保證車輛運(yùn)行在最佳工作狀態(tài)，也不利用節(jié)約能源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)中的汽車換擋方法控制難度大、節(jié)能性差的問題，從而提出一種控制簡單、環(huán)保節(jié)能的混合動(dòng)力汽車的換擋方法。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的提供一種混合動(dòng)力汽車的換擋方法和系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明提供一種混合動(dòng)力汽車的換擋方法，包括如下步驟:
[0009]根據(jù)電池使用狀況、駕駛員的動(dòng)力需求轉(zhuǎn)矩和車輛狀態(tài)判斷電池是處于可放電狀態(tài)還是需充電狀態(tài)；
[0010]根據(jù)電池的狀態(tài)和車速信息，確定可選目標(biāo)擋位以及每個(gè)擋位對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；
[0011]在上述可選目標(biāo)擋位中，選擇發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗量最小的擋位作為目標(biāo)擋位；
[0012]與當(dāng)前擋位比較，確定是否進(jìn)行換擋操作。
[0013]優(yōu)選地，所述的換擋方法，在所述“根據(jù)電池狀況、駕駛員需求和車輛狀態(tài)判斷電池是處于可放電狀態(tài)還是需充電狀態(tài)”中，包括:
[0014]當(dāng)電池的剩余電量大于高限閾值時(shí)，電池為可放電狀態(tài)；
[0015]當(dāng)電池的剩余電量低于低限閾值時(shí)，電池為需充電狀態(tài)；
[0016]當(dāng)電池的剩余電量位于高限閾值和低限閾值之間時(shí)，如果車輪處的動(dòng)力需求轉(zhuǎn)矩大于一定閾值時(shí)，電池為可放電狀態(tài)，否則所述電池的狀態(tài)為保持其前一狀態(tài)；
[0017]此外，當(dāng)車輛剛起步時(shí)，不考慮電池的使用狀況，將所述電池設(shè)置為可放電狀態(tài)。
[0018]優(yōu)選地，所述的換擋方法，在所述“根據(jù)電池的狀態(tài)和車速信息，確定可選目標(biāo)擋位以及每個(gè)擋位對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速”的過程，包括
[0019]當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速時(shí)，判斷車速是否大于車速中的最小值，如果否，則可選目標(biāo)擋位為起步擋位；如果是，則根據(jù)限定的發(fā)動(dòng)機(jī)最小轉(zhuǎn)速和最大轉(zhuǎn)速，確定當(dāng)前車速的可用擋位；然后根據(jù)電池的狀態(tài)從可用檔位中分別獲得可選目標(biāo)擋位以及每個(gè)擋位對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。
[0020]優(yōu)選地，在所述“根據(jù)電池的狀態(tài)從可用檔位中分別獲得可選目標(biāo)擋位以及每個(gè)擋位對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速”的過程，包括電池處于可放電狀態(tài)時(shí)，為助力模式，獲得可選目標(biāo)擋位的過程，包括:
[0021]確定電機(jī)可助力的最小轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩，
[0022]確定發(fā)動(dòng)機(jī)在當(dāng)前車速和各可用擋位下分別對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩；
[0023]判斷是否存在一個(gè)或多個(gè)擋位，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出所述輸出轉(zhuǎn)矩且電機(jī)的助力轉(zhuǎn)矩處于所述最小轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩之間時(shí)，滿足此時(shí)的動(dòng)力需求轉(zhuǎn)矩，則將該一個(gè)或多個(gè)擋位作為可選目標(biāo)擋位，并獲取對應(yīng)擋位下發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；
[0024]如果不存在滿足該條件的擋位，則判斷是否存在一個(gè)或多個(gè)擋位，僅使用發(fā)動(dòng)機(jī)滿足此時(shí)的動(dòng)力需求轉(zhuǎn)矩，如果存在，則將該對應(yīng)的擋位作為可選目標(biāo)擋位，并獲取對應(yīng)擋位下發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；
[0025]如果不存在滿足上述條件的擋位，則判斷是否存在一個(gè)或多個(gè)擋位，電機(jī)輸出最大轉(zhuǎn)矩，其余由發(fā)動(dòng)機(jī)提供時(shí)滿足此時(shí)的動(dòng)力需求轉(zhuǎn)矩，如果存在則將該對應(yīng)的擋位作為可選目標(biāo)擋位，并獲取對應(yīng)擋位下的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。
[0026]優(yōu)選地，在所述“根據(jù)電池的狀態(tài)從可用檔位中分別獲得可選目標(biāo)擋位以及每個(gè)擋位對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速”的過程，包括:
[0027]電池處于需充電狀態(tài)時(shí)，為發(fā)電模式，獲得可選目標(biāo)擋位的過程為:
[0028]確定電機(jī)可發(fā)電的最小轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩；
[0029]確定發(fā)動(dòng)機(jī)在當(dāng)前車速和各可用擋位下分別對應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩；
[0030]判斷是否存在一個(gè)或多個(gè)擋位，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出上述輸出轉(zhuǎn)矩且電機(jī)發(fā)電轉(zhuǎn)矩處于上述最小轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩之間時(shí)，滿足此時(shí)的動(dòng)力需求轉(zhuǎn)矩，如果存在該擋位，則將該擋位作為可選目標(biāo)擋位，并獲取該擋位下發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；
[0031]如果不存在滿足上述條件的擋位，則判斷是否存在一個(gè)或多個(gè)擋位，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩滿足電機(jī)輸出最大發(fā)電轉(zhuǎn)矩與此時(shí)的動(dòng)力需求轉(zhuǎn)矩之和，如果存在該擋位，則將其作為可選目標(biāo)擋位，獲取該擋位下的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；
[0032]如果不存在滿足上述條件的擋位，則獲取純發(fā)動(dòng)機(jī)工況時(shí)對應(yīng)的擋位作為可選目標(biāo)擋位，并獲取該擋位下的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。
[0033]優(yōu)選地，在所述“在上述可選目標(biāo)擋位中，選擇發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗量最小的擋位作為目標(biāo)擋位”的過程，包括:根據(jù)各可選目標(biāo)擋位發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，利用發(fā)動(dòng)機(jī)的萬有特性，插值確定出對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗率，將燃油消耗率最小值對應(yīng)的擋位確定為目標(biāo)擋位。
[0034]優(yōu)選地，在所述“確定是否進(jìn)行換擋操作”的過程中，包括判斷兩次換擋時(shí)間的間隔是否大于閾值，是則根據(jù)需要進(jìn)行換擋，否則維持當(dāng)前擋位不變。
[0035]本發(fā)明中還提供一種混合動(dòng)力汽車的換擋系統(tǒng)，包括:
[0036]狀態(tài)判斷單元:根據(jù)電池使用狀況、駕駛員的動(dòng)力需求轉(zhuǎn)矩和車輛狀態(tài)判斷電池是處于可放電狀態(tài)還是需充電狀態(tài)；
[0037]可選目標(biāo)擋位確定單元:根據(jù)電池的狀態(tài)和車速信息，確定可選目標(biāo)擋位以及每個(gè)擋位對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速；
[0038]目標(biāo)擋位確定單元:在上述可選目標(biāo)擋位中，選擇發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗量最小的擋位作為目標(biāo)擋位；
[0039]換擋單元:與當(dāng)前擋位比較，確定是否進(jìn)行換擋操作。
[0040]優(yōu)選地，所述的換擋系統(tǒng)，在所述狀態(tài)判斷單元中，包括:
[0041]狀態(tài)判斷第一子單元:當(dāng)電池的剩余電量大于高限閾值時(shí)，電池為可放電狀態(tài)；
[0042]狀態(tài)判斷第二子單元:當(dāng)電池的剩余電量低于低限閾值時(shí)，電池為需充電狀態(tài)；
[0043]狀態(tài)判斷第三子單元:當(dāng)電池的剩余電量位于高限閾值和低限閾值之間時(shí)，如果車輪處的動(dòng)力需求轉(zhuǎn)矩大于一定閾值時(shí)，電池為可放電狀態(tài)，否則所述電池的狀態(tài)為保持其前一狀態(tài)；
[0044]狀態(tài)判斷第四子單元:當(dāng)車輛剛起步時(shí)，不考慮電池的使用狀況，將所述電池設(shè)置為可放電狀態(tài)。
[0045]優(yōu)選地，可選目標(biāo)擋位確定單元，包括:
[0046]可選目標(biāo)擋位第一子單元:當(dāng)