本發(fā)明涉及一種油電混合動力汽車的換擋同步控制方法、一種油電混合動力汽車的混合動力系統(tǒng)以及一種油電混合動力汽車。

背景技術(shù)：

隨著國際對能源安全和環(huán)境保護的重視不斷提升，各國對汽車排放污染物要求越來越嚴格。減少對能源的依賴，實現(xiàn)節(jié)能減排，已成為世界經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展迫切需要解決的問題。油電混合動力汽車將電機和發(fā)動機結(jié)合在一起，具有降低油耗、增加續(xù)駛里程、技術(shù)成熟度比較高等優(yōu)點，是目前各大汽車公司發(fā)展的首選趨勢。

油電混合動力汽車具有多種混合動力系統(tǒng)，其中一種混合動力系統(tǒng)包括發(fā)動機、發(fā)電機和電機，發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，電能傳送到電池或電機，由電機通過變速機構(gòu)驅(qū)動汽車。同時，該發(fā)電機也可作為發(fā)動機的起動電機和通過變速機構(gòu)驅(qū)動汽車的驅(qū)動電機。這種混合動力系統(tǒng)可提高發(fā)動機的效率和減少廢氣排放。

為了使得汽車在行駛的過程中保持良好的狀態(tài)，需要根據(jù)不同的情況更換檔位。在上述混合動力系統(tǒng)中，同步器根據(jù)需要可以向一個方向或相反的另一個方向移動實現(xiàn)相應(yīng)的嚙合，以實現(xiàn)不同的檔位切換。在由同步器實現(xiàn)檔位切換的變速機構(gòu)中，檔位切換的現(xiàn)有流程通常如下：1)動力源扭矩降低；2)離合器打開；3)同步器脫開原來檔位，并嚙合到目標檔位；4)同步動力源速度；5)在速度同步之后，控制離合器的滑磨和嚙合；6)動力源扭矩升高。

在變換檔位的過程中，需要對動力源的速度進行同步控制，而這種同步控制通常要結(jié)合離合器的滑磨控制以及動力源力矩的控制才能實現(xiàn)。在依靠滑磨控制和力矩控制實現(xiàn)速度同步的情況下，對離合器的力矩特性曲線要求較高，同時需要進行離合器力矩特性曲線及離合器結(jié)合點的自學(xué)習(xí)， 這不僅增加了系統(tǒng)的開發(fā)成本，而且也難以實現(xiàn)良好的換檔同步控制性能。

為此，迫切需要改進這種混合動力系統(tǒng)的換檔同步控制，以提高換檔性能和降低系統(tǒng)的開發(fā)成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種油電混合動力汽車的換擋同步控制方法、一種油電混合動力汽車的混合動力系統(tǒng)以及一種油電混合動力汽車，以克服上述不足。

為此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種油電混合動力汽車的換擋同步控制方法，所述方法至少包括以下步驟：

降低動力源電機扭矩，其中，動力源電機包括集成起動電機和驅(qū)動電機；

第一和第二離合器打開；

同步器脫開原來檔位并嚙合到目標檔位，通過控制動力源電機運行實現(xiàn)與相應(yīng)的離合器的速度同步；

控制相應(yīng)離合器的閉合；以及

升高相應(yīng)動力源電機的扭矩；

其中，電池與所述集成起動電機和驅(qū)動電機連接，且換擋同步控制至少基于電池所能吸收的功率或電池所能釋放的功率進行。

根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施方案，通過采用pid控制算法控制動力源電機運行，以實現(xiàn)與相應(yīng)的離合器的速度同步。

根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施方案，在升檔時，執(zhí)行以下步驟：

完成動力源電機扭矩的降低，控制第一離合器和第二離合器打開，同時進行退檔控制，判斷電池所能吸收的功率是否小于計算出的在預(yù)定的轉(zhuǎn)速同步時間內(nèi)進行換檔轉(zhuǎn)速同步所釋放的功率；

如果為是：

控制集成起動電機以拖動發(fā)動機至相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，此時發(fā)動機不噴油而提供摩擦力矩，以消耗電池未吸收的驅(qū)動電機同步調(diào)速所釋放的功率；

在驅(qū)動電機同步調(diào)速完成后，并且嚙合到目標檔位后，控制與驅(qū) 動電機相聯(lián)接的第二離合器閉合；

控制集成起動電機、發(fā)動機進行換檔同步調(diào)速，在此調(diào)速過程中集成起動電機產(chǎn)生的能量同時用于給電池充電，從而可供給驅(qū)動電機通過閉合的第二離合器驅(qū)動整車；

集成起動電機和發(fā)動機調(diào)速完成后，閉合相應(yīng)的第一離合器；以及

在第一離合器閉合之后，集成起動電機和發(fā)動機同時工作，提供驅(qū)動力矩；

如果為否：

控制集成起動電機和發(fā)動機進行換檔同步調(diào)速，同時控制驅(qū)動電機也進行換檔同步調(diào)速；

在集成起動電機和發(fā)動機同步調(diào)速完成且嚙合到目標檔位后，控制第一離合器閉合；在驅(qū)動電機同步調(diào)速完成后，控制第二離合器閉合；以及

在第一離合器閉合后，集成起動電機和發(fā)動機先進行扭矩輸出控制，提供驅(qū)動力矩；且第二離合器閉合后就控制驅(qū)動電機的扭矩輸出，提供驅(qū)動力矩。

根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施方案，在降檔時，執(zhí)行以下步驟：

完成動力源扭矩的降低，控制第一離合器和第二離合器打開，同時進行退檔控制，判斷電池所能釋放的功率是否小于計算出的在預(yù)定的轉(zhuǎn)速同步時間內(nèi)進行換檔轉(zhuǎn)速同步所需要的消耗功率；

如果為是：

控制發(fā)動機工作，提供正的輸出功率，集成起動電機進行轉(zhuǎn)速同步控制的同時進行發(fā)電，此時集成起動電機的發(fā)電功率能夠同時用于驅(qū)動電機的換擋同步調(diào)速；

完成發(fā)動機和集成起動電機的同步調(diào)速，且在嚙合到目標檔位之后，控制第一離合器閉合；

在第一離合器閉合之后，控制發(fā)動機和集成起動電機進行扭矩輸出，此時，集成起動電機一直提供負力矩，直到驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速同步調(diào)速完成；以及

驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速同步調(diào)速完成后，集成起動電機輸出正的驅(qū)動力矩，同時控制發(fā)動機輸出驅(qū)動力矩；如果為否：

控制驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速同步調(diào)速完成，然后控制第二離合器閉合，同時控制驅(qū)動電機提供驅(qū)動力。根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施方案，如果為是：

控制發(fā)動機工作，提供正的輸出功率，集成起動電機進行轉(zhuǎn)速同步控制的同時進行發(fā)電，此時集成起動電機的發(fā)電功率能夠同時用于驅(qū)動電機的換擋同步調(diào)速；以及

控制驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速同步調(diào)速完成，然后控制第二離合器閉合，同時控制驅(qū)動電機提供驅(qū)動力。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種油電混合動力汽車的混合動力系統(tǒng)，包括：發(fā)動機、與發(fā)動機連接的集成起動電機、與集成起動電機連接的第一離合器、同步器換檔機構(gòu)、第二離合器、與第二離合器連接的驅(qū)動電機以及與集成起動電機和驅(qū)動電機連接的電池，其中，同步器換檔機構(gòu)連接在第一離合器和第二離合器之間且包括同步器，其中，

通過至少以下步驟執(zhí)行換擋同步控制：

降低集成起動電機和驅(qū)動電機的扭矩；

第一和第二離合器打開；

同步器脫開原來檔位并嚙合到目標檔位，通過控制集成起動電機和/或驅(qū)動電機運行實現(xiàn)與相應(yīng)的離合器的速度同步；

控制相應(yīng)離合器的閉合；以及

相應(yīng)地升高集成起動電機和/或驅(qū)動電機的扭矩；

其中，換擋同步控制至少基于電池所能吸收的功率或電池所能釋放的功率進行。

根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施方案，通過采用pid控制算法控制集成起動電機和/或驅(qū)動電機運行，以實現(xiàn)與相應(yīng)的離合器的速度同步。

根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施方案，在升檔時，執(zhí)行以下步驟：

完成集成起動電機和驅(qū)動電機扭矩的降低，控制第一離合器和第二離合器打開，同時進行退檔控制，判斷電池所能吸收的功率是否小于計算出 的在預(yù)定的轉(zhuǎn)速同步時間內(nèi)進行換檔轉(zhuǎn)速同步所釋放的功率；

如果為是：

控制集成起動電機以拖動發(fā)動機至相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，此時發(fā)動機不噴油而提供摩擦力矩，以消耗電池未吸收的驅(qū)動電機同步調(diào)速所釋放的功率；

在驅(qū)動電機同步調(diào)速完成后，并且嚙合到目標檔位后，控制與驅(qū)動電機相聯(lián)接的第二離合器閉合；

控制集成起動電機、發(fā)動機進行換檔同步調(diào)速，在此調(diào)速過程中集成起動電機產(chǎn)生的能量同時用于給電池充電，從而可供給驅(qū)動電機通過閉合的第二離合器驅(qū)動整車；

集成起動電機和發(fā)動機調(diào)速完成后，閉合相應(yīng)的第一離合器；以及

在第一離合器閉合之后，集成起動電機和發(fā)動機同時工作，提供驅(qū)動力矩；

如果為否：

控制集成起動電機和發(fā)動機進行換檔同步調(diào)速，同時控制驅(qū)動電機也進行換檔同步調(diào)速；

在集成起動電機和發(fā)動機同步調(diào)速完成且嚙合到目標檔位后，控制第一離合器閉合；在驅(qū)動電機同步調(diào)速完成后，控制第二離合器閉合；以及

在第一離合器閉合后，集成起動電機和發(fā)動機先進行扭矩輸出控制，提供驅(qū)動力矩；且第二離合器閉合后就控制驅(qū)動電機的扭矩輸出，提供驅(qū)動力矩。

根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施方案，在降檔時，執(zhí)行以下步驟：

完成集成起動電機和驅(qū)動電機扭矩的降低，控制第一離合器和第二離合器打開，同時進行退檔控制，判斷電池所能釋放的功率是否小于計算出的在預(yù)定的轉(zhuǎn)速同步時間內(nèi)進行換檔轉(zhuǎn)速同步所需要的消耗功率；

如果為是：

控制發(fā)動機工作，提供正的輸出功率，集成起動電機進行轉(zhuǎn)速同步控制的同時進行發(fā)電，此時集成起動電機的發(fā)電功率能夠同時用于 驅(qū)動電機的換擋同步調(diào)速；

完成發(fā)動機和集成起動電機的同步調(diào)速，且在嚙合到目標檔位之后，控制第一離合器閉合；

在第一離合器閉合之后，控制發(fā)動機和集成起動電機進行扭矩輸出，此時，集成起動電機一直提供負力矩，直到驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速同步調(diào)速完成；以及

驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速同步調(diào)速完成后，集成起動電機輸出正的驅(qū)動力矩，同時控制發(fā)動機輸出驅(qū)動力矩；如果為否：

控制驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速同步調(diào)速完成，然后控制第二離合器閉合，同時控制驅(qū)動電機提供驅(qū)動力。根據(jù)本發(fā)明的一個可選實施方案，如果為是：

控制發(fā)動機工作，提供正的輸出功率，集成起動電機進行轉(zhuǎn)速同步控制的同時進行發(fā)電，此時集成起動電機的發(fā)電功率能夠同時用于驅(qū)動電機的換擋同步調(diào)速；以及

控制驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速同步調(diào)速完成，然后控制第二離合器閉合，同時控制驅(qū)動電機提供驅(qū)動力。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種油電混合動力汽車，所述油電混合動力汽車包括所述混合動力系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明的思想，至少減少了離合器的滑磨控制操作，相應(yīng)地也減少了開發(fā)成本。

附圖說明

下面，通過參看附圖更詳細地描述本發(fā)明，可以更好地理解本發(fā)明的原理、特點和優(yōu)點。附圖包括：

圖1示出了根據(jù)一個示例性實施例的混合動力系統(tǒng)的簡圖。

圖2示出了電池功率受限的條件下的升檔時的換檔控制方法的流程圖。

圖3示出了電池功率受限的條件下的降檔時的換檔控制方法的流程圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案以及有益的技術(shù)效果更加清楚明白，以下將結(jié)合附圖以及多個實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本發(fā)明，而不是用于限定本發(fā)明的保護范圍。

圖1示出了根據(jù)一個示例性實施例的混合動力系統(tǒng)的簡圖。如圖1所示，該混合動力系統(tǒng)包括發(fā)動機1、集成起動電機2、第一離合器3、同步器換檔機構(gòu)4、第二離合器5、驅(qū)動電機6以及電池7，其中，同步器換檔機構(gòu)4包括同步器8和變速箱輸出軸7。在該混合動力系統(tǒng)中，發(fā)動機1(更具體地是集成起動電機2)和驅(qū)動電機6是通過變速機構(gòu)驅(qū)動汽車的動力源。

具體地講，發(fā)動機1連接到集成起動電機2，該集成起動電機2既可以用作發(fā)電機，也可以用作電動機。當(dāng)發(fā)動機1起動后驅(qū)動集成起動電機2時，集成起動電機2用作發(fā)電機發(fā)電，以向電池7輸送電力而實現(xiàn)對電池7進行充電或向驅(qū)動電機6輸送電力而使驅(qū)動電機6工作。在發(fā)動機1起動時，起動電機2在電池7的作用下充當(dāng)發(fā)動機1的起動電機。在發(fā)動機1未工作時，集成起動電機2也可以在電池7的作用下充當(dāng)電動機，以通過變速機構(gòu)驅(qū)動汽車。

對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，圖1示出的同步器換檔機構(gòu)4是兩檔同步器換檔機構(gòu)，但顯然也可以是多檔同步器換檔機構(gòu)。下面，為了簡單起見，仍以兩檔同步器換檔機構(gòu)進行描述。

從圖1中可以看出，在這種混合動力系統(tǒng)中，集成了驅(qū)動電機6和起動電機2，而這種電機具有力矩精度高，響應(yīng)快等特點。為此，本發(fā)明利用這些特點提出了多動力源智能輔助調(diào)速換檔控制方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例，多動力源智能輔助調(diào)速換檔控制方法至少包括如下步驟：

步驟1：動力源扭矩降低；

步驟2：第一離合器3和第二離合器5打開；

步驟3：同步器8脫開原來檔位，嚙合到目標檔位；

步驟4：進行系統(tǒng)調(diào)速，以實現(xiàn)速度同步；

步驟5：速度同步完成后，控制第一離合器3和第二離合器5閉合；

步驟6：第一離合器3和第二離合器5閉合后，動力源扭矩升高。

需要指出的是，步驟4中的系統(tǒng)調(diào)速也可以在步驟2與步驟3之間執(zhí)行，即不用等候同步器8開始工作就可進行。當(dāng)然也可在同步器8的變換過程中進行系統(tǒng)調(diào)速?？傊?，只要在第一離合器3和第二離合器5打開與再次閉合之間完成了同步器的變換和系統(tǒng)調(diào)速操作即可。

為了實現(xiàn)上述控制步驟，混合動力系統(tǒng)設(shè)有用于控制作為動力源的集成起動電機2和驅(qū)動電機6的控制裝置。根據(jù)一個示例性實施例，該控制裝置可以采用pid控制算法來控制集成起動電機2和/或驅(qū)動電機6進行速度同步，以實現(xiàn)相應(yīng)離合器的速度同步。

由此可以看出，通過上述控制方法，至少減少了離合器的滑磨控制操作，相應(yīng)地也減少了開發(fā)成本。

然而，在極限工況下，例如在電池溫度較低的條件下，電池的充電功率、放電功率受限時，集成起動電機2及驅(qū)動電機6調(diào)速能力也會受到限制，如果只用電機速度控制來進行轉(zhuǎn)速同步調(diào)速，會導(dǎo)致轉(zhuǎn)速同步的時間延長，影響系統(tǒng)的換檔性能。為了解決此問題，本發(fā)明提出了，換擋同步控制要至少基于電池所能吸收的功率或電池所能釋放的功率進行，下面將示例性地對此進行描述。

圖2示出了電池功率受限的條件下的升檔時的換檔控制方法的流程圖。在升檔時，發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速需要下降，驅(qū)動電機6的轉(zhuǎn)速也需要下降。此時需要考慮電池7所能吸收的功率(即可用電池充電功率)是否足以吸收集成起動電機2和驅(qū)動電機6在升檔轉(zhuǎn)速同步過程中由于轉(zhuǎn)速的下降所釋放的功率。

如圖2所示，開始之后先判斷是否升檔，如果不是升檔，則直接結(jié)束該控制過程。如果是，則完成動力源扭矩的降低，控制第一離合器3和第二離合器5打開，同時進行退檔控制。

然后，要判斷電池7所能吸收的功率是否小于計算出的在預(yù)定的轉(zhuǎn)速同步時間內(nèi)進行集成起動電機2和驅(qū)動電機6換檔轉(zhuǎn)速同步所釋放的功率。如果電池7所能吸收的功率小于換檔轉(zhuǎn)速同步所釋放的功率，說明電池7不能完全吸收所釋放的功率，則需要控制集成起動電機2以拖動發(fā)動機1至相應(yīng)的轉(zhuǎn)速，此時發(fā)動機1不噴油而提供摩擦力矩，以消耗電池7未吸 收的驅(qū)動電機6同步調(diào)速所釋放的功率。

隨后，在驅(qū)動電機6同步調(diào)速完成后，并且嚙合到目標檔位后，控制與驅(qū)動電機6相聯(lián)接的第二離合器5閉合。

然后，控制集成起動電機2、發(fā)動機1進行換檔同步調(diào)速，在此調(diào)速過程中集成起動電機2產(chǎn)生的能量同時用于給電池7充電，從而可供給驅(qū)動電機6通過閉合的第二離合器5驅(qū)動整車。

再后，集成起動電機2和發(fā)動機1調(diào)速完成后，閉合第一離合器3。

最后，在第一離合器3閉合之后，集成起動電機2和發(fā)動機1同時工作，提供驅(qū)動力矩。

如果電池7所能吸收的功率不小于換檔轉(zhuǎn)速同步所釋放的功率，則意味著電池7足以吸收所釋放的全部功率，此時可以控制集成起動電機2和發(fā)動機1進行換檔同步調(diào)速，同時也可控制驅(qū)動電機6也進行換檔同步調(diào)速。

然后，在集成起動電機2和發(fā)動機1同步調(diào)速完成且嚙合到目標檔位后，控制第一離合器3閉合；在驅(qū)動電機6同步調(diào)速完成后，控制第二離合器5閉合。

最后，在第一離合器3閉合后，集成起動電機2和發(fā)動機1先進行扭矩輸出控制，提供驅(qū)動力矩；第二離合器5閉合后就控制驅(qū)動電機6的扭矩輸出，提供驅(qū)動力矩。

顯然，圖2中示出的“判斷電池7所能吸收的功率是否小于計算出的在預(yù)定的轉(zhuǎn)速同步時間內(nèi)進行集成起動電機2和驅(qū)動電機6換檔轉(zhuǎn)速同步所釋放的功率”的步驟也可在步驟“完成動力源扭矩的降低，控制第一離合器3和第二離合器5打開，同時進行退檔控制”之前進行。

圖3示出了電池功率受限的條件下的降檔時的換檔控制方法的流程圖。在降檔時，發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速需要提高，驅(qū)動電機6的轉(zhuǎn)速也需要提高。此時需要考慮電池7所能釋放的功率(即可用電池放電功率)是否足以滿足集成起動電機2和驅(qū)動電機6在降檔轉(zhuǎn)速同步過程中由于轉(zhuǎn)速的升高所需要的功率。

如圖3所示，開始之后先判斷是否降檔，如果不是降檔，則直接結(jié)束該控制過程。如果是，則完成動力源扭矩的降低，控制第一離合器3和第 二離合器5打開，同時進行退檔控制。

然后，要判斷電池7所能釋放的功率是否小于計算出的在預(yù)定的轉(zhuǎn)速同步時間內(nèi)進行集成起動電機2和驅(qū)動電機6換檔轉(zhuǎn)速同步所需要的消耗功率。如果電池7所能釋放的功率小于換檔轉(zhuǎn)速同步所需要的功率，說明電池7不能獨自提供所需要的功率，則需要控制發(fā)動機1工作，提供正的輸出功率，集成起動電機2進行轉(zhuǎn)速同步控制的同時進行發(fā)電，此時集成起動電機2的發(fā)電功率可同時用于驅(qū)動電機6的換擋同步調(diào)速。

隨后，完成發(fā)動機1和集成起動電機2的同步調(diào)速，且在嚙合到目標檔位之后，控制第一離合器3閉合。

再后，在第一離合器3閉合之后，控制發(fā)動機1和集成起動電機2進行扭矩輸出，此時，集成起動電機2一直提供負力矩，直到驅(qū)動電機6轉(zhuǎn)速同步調(diào)速完成。

最后，驅(qū)動電機6轉(zhuǎn)速同步調(diào)速完成后，集成起動電機2可以輸出正的驅(qū)動力矩，同時控制發(fā)動機1輸出驅(qū)動力矩。

或者，如圖3所示，在“控制發(fā)動機1工作，提供正的輸出功率，集成起動電機2進行轉(zhuǎn)速同步控制的同時進行發(fā)電，此時集成起動電機2的發(fā)電功率可同時用于驅(qū)動電機6的換擋同步調(diào)速”步驟之后，控制驅(qū)動電機6轉(zhuǎn)速同步調(diào)速完成，然后控制第二離合器5閉合，同時控制驅(qū)動電機6提供驅(qū)動力。

如果電池7所能釋放的功率不小于換檔轉(zhuǎn)速同步所需要的功率，則意味著電池7足以提供所需的全部功率，此時，可以控制驅(qū)動電機6轉(zhuǎn)速同步調(diào)速完成，然后控制第二離合器5閉合，同時控制驅(qū)動電機6提供驅(qū)動力。

顯然，圖3中示出的“判斷電池7所能釋放的功率是否小于計算出的在預(yù)定的轉(zhuǎn)速同步時間內(nèi)進行集成起動電機2和驅(qū)動電機6換檔轉(zhuǎn)速同步所需要的消耗功率”的步驟也可在步驟“完成動力源扭矩的降低，控制第一離合器3和第二離合器5打開，同時進行退檔控制”之前進行。

對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，本發(fā)明的其他優(yōu)點和替代性實施方式是顯而易見的。因此，本發(fā)明就其更寬泛的意義而言并不局限于所示和所述的具體細節(jié)、代表性結(jié)構(gòu)和示例性實施例。相反，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以 在不脫離本發(fā)明的基本精神和范圍的情況下進行各種修改和替代。