專利名稱：前置式并聯(lián)混合動(dòng)力汽車(chē)電機(jī)主動(dòng)同步換檔方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合動(dòng)力汽車(chē)電機(jī)主動(dòng)同步換檔方法，特別是涉及一種前置式并聯(lián)混合動(dòng)力汽車(chē)電機(jī)主動(dòng)同步換檔方法，主要用于混合動(dòng)力汽車(chē)控制。
背景技術(shù)：
目前，混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)型式有串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)三種型式。對(duì)于前置式并聯(lián)混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)型式，無(wú)論是雙軸并聯(lián)(如圖1)還是單軸并聯(lián)(如圖2)，由于一軸41加長(zhǎng)、電機(jī)轉(zhuǎn)子111和動(dòng)力合成箱齒輪副31引起了附加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，在同步器容量不變的條件下，使得換檔困難和換檔時(shí)間長(zhǎng)，引起了換檔品質(zhì)和整車(chē)平順性變差，因此，通過(guò)控制電機(jī)，進(jìn)行電機(jī)扭矩和速度閉環(huán)控制，以此消除增加的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，達(dá)到換檔同步的要求。這樣要求電機(jī)的控制精度和響應(yīng)時(shí)間要快。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種前置式并聯(lián)混合動(dòng)力汽車(chē)電機(jī)主動(dòng)同步換檔方法，解決由于變速箱一軸等增加了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量而引起的AMT換檔困難的電機(jī)控制方法，來(lái)改善換檔品質(zhì)，提高整車(chē)平順性。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的前置式并聯(lián)混合動(dòng)力汽車(chē)，由于增加了電機(jī)轉(zhuǎn)子和合成箱齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，引起了變速箱輸入軸的慣量增加，從而帶來(lái)?yè)Q檔困難，利用電機(jī)調(diào)速特性來(lái)達(dá)到換檔同步的目的，滿足換檔要求，按如下步驟執(zhí)行升檔操作(1)據(jù)換檔規(guī)律，首先控制發(fā)動(dòng)機(jī)減油。
(2)控制離合器分離，對(duì)電機(jī)控制器發(fā)送扭矩指令，控制電機(jī)扭矩輸出為零。
(3)完成摘檔動(dòng)作，電機(jī)控制器關(guān)閉，電機(jī)處于自由狀態(tài)。
(4)進(jìn)入選檔過(guò)程，對(duì)電機(jī)進(jìn)行速度控制，其電機(jī)的速度精度可控制在±20rpm，而轉(zhuǎn)速控制在1000rpm-5000rpm之內(nèi)，電機(jī)轉(zhuǎn)速1000rpm內(nèi)響應(yīng)時(shí)間可達(dá)到0.2-0.3s；電機(jī)扭矩跟隨(此時(shí)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài))，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，使變速箱輸入軸轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)檔位的轉(zhuǎn)速。
(5)進(jìn)入換檔階段，電機(jī)控制器關(guān)閉，電機(jī)處于自由狀態(tài)，直至換檔結(jié)束。
(6)最后，結(jié)合離合器，發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)供油，進(jìn)入正常行駛狀態(tài)。降檔時(shí)，控制過(guò)程與升檔過(guò)程一樣，只是在選檔階段，電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)(電機(jī)扭矩跟隨)，但電機(jī)仍為速度控制模式。
本發(fā)明的積極效果在于解決了由于變速箱一軸增加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量而引起的換檔困難，改善了換檔品質(zhì)，提高了汽車(chē)的行駛平順性。


圖1為本發(fā)明的雙軸并聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的單軸并聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明升檔過(guò)程的時(shí)間分解和各總成的控制狀態(tài)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述實(shí)施例1AMT換檔過(guò)程一般可分為減油、分離合器、摘檔、選檔、換檔、結(jié)合離合器和恢復(fù)供油6個(gè)階段。為克服因增加的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，在此換檔過(guò)程中需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，以消除增加的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，達(dá)到同步換檔的目的。AMT根據(jù)換檔規(guī)律決定是否換檔，假定升檔(2->3)，設(shè)定2檔時(shí)變速箱輸入軸速度為2000rpm，目標(biāo)檔位為3檔時(shí)變速箱輸入軸速度為1500rpm，電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?000rpm到1500rpm的(對(duì)于雙軸并聯(lián)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為變速箱輸入軸轉(zhuǎn)速乘以速比，下同)響應(yīng)時(shí)間可達(dá)0.2s，可滿足換檔要求。其換檔過(guò)程如圖3所示，具體實(shí)施步驟為(1)減油，根據(jù)換檔規(guī)律，換檔時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)先減油。
(2)分離離合器2，離合器分離后電機(jī)扭矩為T(mén)＝0，即對(duì)電機(jī)進(jìn)行扭矩控制。
(3)摘檔階段，將檔位從2檔上摘開(kāi)，此時(shí)電機(jī)處于自由狀態(tài)。
(4)選檔階段，開(kāi)始對(duì)電機(jī)進(jìn)行速度控制，即電機(jī)由2000rpm-1500rpm進(jìn)行調(diào)整，電機(jī)的扭矩跟隨，變速箱輸入軸轉(zhuǎn)速達(dá)到3檔要求時(shí)，即選檔完成。
(5)換檔階段，電機(jī)處于自由狀態(tài)，直至換檔結(jié)束。在摘檔、選檔和換檔期間對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度控制，由2000rpm向1500rpm轉(zhuǎn)換，達(dá)到目標(biāo)檔位3檔的變速箱一軸所需轉(zhuǎn)速。
(6)結(jié)合離合器，此階段電機(jī)仍處于自由狀態(tài)?；謴?fù)供油，進(jìn)入正常行駛狀態(tài)，根據(jù)行駛工況決定對(duì)電機(jī)的控制需求。
因此，只要電機(jī)的速度精度和響應(yīng)時(shí)間滿足換檔要求，即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)主動(dòng)同步換檔控制。在目前開(kāi)發(fā)的混合動(dòng)力客車(chē)上，電機(jī)的速度精度可控制在+20rpm，而轉(zhuǎn)速(1000rpm之內(nèi))響應(yīng)時(shí)間可達(dá)到0.3s之內(nèi)，可滿足換檔的需求。
實(shí)施例2假定升檔(3->4)，設(shè)定3檔時(shí)變速箱輸入軸速度為2200rpm，目標(biāo)檔位為4檔時(shí)變速箱輸入軸速度為1800rpm，電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?200rpm到1800rpm的響應(yīng)時(shí)間可達(dá)0.2s，可滿足換檔要求。其換檔過(guò)程步驟為(1)減油，根據(jù)換檔規(guī)律，換檔時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)先減油。
(2)分離離合器2，離合器分離后電機(jī)扭矩為T(mén)＝0，即對(duì)電機(jī)進(jìn)行扭矩控制。
(3)檔階段，將檔位從3檔上摘開(kāi)，此時(shí)電機(jī)處于自由狀態(tài)。
(4)選檔階段，開(kāi)始對(duì)電機(jī)進(jìn)行速度控制，即電機(jī)由2200rpm-1800rpm進(jìn)行調(diào)整，電機(jī)的扭矩跟隨，變速箱輸入軸轉(zhuǎn)速達(dá)到4檔要求時(shí)，即選檔完成。
(5)換檔階段，電機(jī)處于自由狀態(tài)，直至換檔結(jié)束。在摘檔、選檔和換檔期間對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度控制，由2200rpm向1800rpm轉(zhuǎn)換，達(dá)到目標(biāo)檔位4檔的變速箱一軸所需轉(zhuǎn)速。
(6)結(jié)合離合器，此階段電機(jī)仍處于自由狀態(tài)?；謴?fù)供油，進(jìn)入正常行駛狀態(tài)，根據(jù)行駛工況決定對(duì)電機(jī)的控制需求。
因此，只要電機(jī)的速度精度和響應(yīng)時(shí)間滿足換檔要求，即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)主動(dòng)同步換檔控制。
實(shí)施例3假定升檔(4->5)，設(shè)定4檔時(shí)變速箱輸入軸速度為2300rpm，目標(biāo)檔位為5檔時(shí)變速箱輸入軸速度為2000rpm，電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?300rpm到2000rpm的響應(yīng)時(shí)間可達(dá)0.2s，可滿足換檔要求。其換檔過(guò)程步驟為(1)減油，根據(jù)換檔規(guī)律，換檔時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)先減油。
(2)分離離合器2，離合器分離后電機(jī)扭矩為T(mén)＝0，即對(duì)電機(jī)進(jìn)行扭矩控制。
(3)摘檔階段，將檔位從4檔上摘開(kāi)，此時(shí)電機(jī)處于自由狀態(tài)。
(4)選檔階段，開(kāi)始對(duì)電機(jī)進(jìn)行速度控制，即電機(jī)由2300rpm-2000rpm進(jìn)行調(diào)整，電機(jī)的扭矩跟隨，變速箱輸入軸轉(zhuǎn)速達(dá)到5檔要求時(shí)，即選檔完成。
(6)換檔階段，電機(jī)處于自由狀態(tài)，直至換檔結(jié)束。在摘檔、選檔和換檔期間對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度控制，由2300rpm向2000rpm轉(zhuǎn)換，達(dá)到目標(biāo)檔位5檔的變速箱一軸所需轉(zhuǎn)速。
(7)結(jié)合離合器，此階段電機(jī)仍處于自由狀態(tài)?；謴?fù)供油，進(jìn)入正常行駛狀態(tài)，根據(jù)行駛工況決定對(duì)電機(jī)的控制需求。
因此，只要電機(jī)的速度精度和響應(yīng)時(shí)間滿足換檔要求，即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)主動(dòng)同步換檔控制。
實(shí)施例4
假定降檔(5->4)，設(shè)定5檔時(shí)變速箱輸入軸速度為2000rpm，目標(biāo)檔位為4檔時(shí)變速箱輸入軸速度為2300rpm，電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?000rpm到2300rpm的響應(yīng)時(shí)間可達(dá)0.2s，可滿足換檔要求。其換檔過(guò)程步驟為(1)減油，根據(jù)換檔規(guī)律，換檔時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)先減油。
(2)分離離合器2，離合器分離后電機(jī)扭矩為T(mén)＝0，即對(duì)電機(jī)進(jìn)行扭矩控制。
(3)摘檔階段，將檔位從5檔上摘開(kāi)，此時(shí)電機(jī)處于自由狀態(tài)。
(4)選檔階段，對(duì)電機(jī)進(jìn)行速度控制，即電機(jī)由2000rpm-2300rpm進(jìn)行調(diào)整，電機(jī)的扭矩跟隨，變速箱輸入軸轉(zhuǎn)速達(dá)到4檔要求時(shí)，即選檔完成。
(5)換檔階段，電機(jī)處于自由狀態(tài)，直至換檔結(jié)束。在摘檔、選檔和換檔期間對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度控制，由2000rpm向2300rpm轉(zhuǎn)換，達(dá)到目標(biāo)檔位4檔的變速箱一軸所需轉(zhuǎn)速。
(7)結(jié)合離合器，此階段電機(jī)仍處于自由狀態(tài)?；謴?fù)供油，進(jìn)入正常行駛狀態(tài)，根據(jù)行駛工況決定對(duì)電機(jī)的控制需求。
實(shí)施例5假定降檔(4->3)，設(shè)定4檔時(shí)變速箱輸入軸速度為1800rpm，目標(biāo)檔位為3檔時(shí)變速箱輸入軸速度為2200rpm，電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?800rpm到2200rpm的響應(yīng)時(shí)間可達(dá)0.2s，可滿足換檔要求。其換檔過(guò)程步驟為(1)減油，根據(jù)換檔規(guī)律，換檔時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)先減油。
(2)分離離合器2，離合器分離后電機(jī)扭矩為T(mén)＝0，即對(duì)電機(jī)進(jìn)行扭矩控制。
(3)摘檔階段，將檔位從4檔上摘開(kāi)，此時(shí)電機(jī)處于自由狀態(tài)。
(4)選檔階段，對(duì)電機(jī)進(jìn)行速度控制，即電機(jī)由1800rpm-2200rpm進(jìn)行調(diào)整，電機(jī)的扭矩跟隨，變速箱輸入軸轉(zhuǎn)速達(dá)到3檔要求時(shí)，即選檔完成。
(5)換檔階段，電機(jī)處于自由制動(dòng)狀態(tài)，直至換檔結(jié)束。在摘檔、選檔和換檔期間對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度控制，由1800rpm向2200rpm轉(zhuǎn)換，達(dá)到目標(biāo)檔位3檔的變速箱一軸所需轉(zhuǎn)速。
(7)結(jié)合離合器，此階段電機(jī)仍處于自由制動(dòng)狀態(tài)?；謴?fù)供油，進(jìn)入正常行駛狀態(tài)，根據(jù)行駛工況決定對(duì)電機(jī)的控制需求。
實(shí)施例6假定降檔(3->2)，設(shè)定3檔時(shí)變速箱輸入軸速度為1500rpm，目標(biāo)檔位為2檔時(shí)變速箱輸入軸速度為20000rpm，電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?500rpm到2000rpm的響應(yīng)時(shí)間可達(dá)0.2s，可滿足換檔要求。其換檔過(guò)程步驟為(1)減油，根據(jù)換檔規(guī)律，換檔時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)先減油。
(2)分離離合器2，離合器分離后電機(jī)扭矩為T(mén)＝0，即對(duì)電機(jī)進(jìn)行扭矩控制。
(3)摘檔階段，將檔位從3檔上摘開(kāi)，此時(shí)電機(jī)處于自由狀態(tài)。
(4)選檔階段，對(duì)電機(jī)進(jìn)行速度控制，即電機(jī)由1500rpm-2000rpm進(jìn)行調(diào)整，電機(jī)的扭矩跟隨，變速箱輸入軸轉(zhuǎn)速達(dá)到2檔要求時(shí)，即選檔完成。
(5)換檔階段，電機(jī)處于自由狀態(tài)，直至換檔結(jié)束。在摘檔、選檔和換檔期間對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度控制，由1500rpm向2000rpm轉(zhuǎn)換，達(dá)到目標(biāo)檔位2檔的變速箱一軸所需轉(zhuǎn)速。
(6)結(jié)合離合器，此階段電機(jī)仍處于自由制動(dòng)狀態(tài)?；謴?fù)供油，進(jìn)入正常行駛狀態(tài)，根據(jù)行駛工況決定對(duì)電機(jī)的控制需求。
實(shí)施例7假定降檔(2->1)，設(shè)定2檔時(shí)變速箱輸入軸速度為850rpm，目標(biāo)檔位為1檔時(shí)變速箱輸入軸速度為1000rpm，電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?50rpm到1000rpm的響應(yīng)時(shí)間可達(dá)0.2s，可滿足換檔要求。其換檔過(guò)程步驟為(1)減油，根據(jù)換檔規(guī)律，換檔時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)先減油。
(2)分離離合器2，離合器分離后電機(jī)扭矩為T(mén)＝0，即對(duì)電機(jī)進(jìn)行扭矩控制。
(3)摘檔階段，將檔位從2檔上摘開(kāi)，此時(shí)電機(jī)處于自由狀態(tài)。
(4)選檔階段，對(duì)電機(jī)進(jìn)行速度控制，即電機(jī)由8500rpm-1000rpm進(jìn)行調(diào)整，電機(jī)的扭矩跟隨，變速箱輸入軸轉(zhuǎn)速達(dá)到1檔要求時(shí)，即選檔完成。
(5)換檔階段，電機(jī)處于自由狀態(tài)，直至換檔結(jié)束。在摘檔、選檔和換檔期間對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度控制，由850rpm向1000rpm轉(zhuǎn)換，達(dá)到目標(biāo)檔位1檔的變速箱一軸所需轉(zhuǎn)速1000rpm。
(6)結(jié)合離合器，此階段電機(jī)仍處于自由狀態(tài)?；謴?fù)供油，進(jìn)入正常行駛狀態(tài)，根據(jù)行駛工況決定對(duì)電機(jī)的控制需求。
權(quán)利要求
1.一種前置式并聯(lián)混合動(dòng)力汽車(chē)電機(jī)主動(dòng)同步換檔方法，其特征在于按以下步驟執(zhí)行升檔操作(1)根據(jù)換檔規(guī)律，首先控制發(fā)動(dòng)機(jī)減油。(2)控制離合器分離，對(duì)電機(jī)控制器發(fā)送扭矩指令，控制電機(jī)扭矩輸出為零。(3)完成摘檔動(dòng)作，電機(jī)控制器關(guān)閉，電機(jī)處于自由狀態(tài)。(4)進(jìn)入選檔過(guò)程，對(duì)電機(jī)進(jìn)行速度控制，其電機(jī)的速度精度可控制在±20rpm，而轉(zhuǎn)速控制在1000rpm-5000rpm之內(nèi)，電機(jī)轉(zhuǎn)速1000rpm內(nèi)響應(yīng)時(shí)間可達(dá)到0.2-0.3s；電機(jī)扭矩跟隨(此時(shí)電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài))，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，使變速箱輸入軸轉(zhuǎn)速達(dá)到目標(biāo)檔位的轉(zhuǎn)速。(5)進(jìn)入換檔階段，電機(jī)控制器關(guān)閉，電機(jī)處于自由狀態(tài)，直至換檔結(jié)束。(6)最后，結(jié)合離合器，發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)供油，進(jìn)入正常行駛狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前置式并聯(lián)混合動(dòng)力汽車(chē)電機(jī)主動(dòng)同步換檔方法，其特征在于所述的降檔控制過(guò)程與升檔過(guò)程一樣，只是在選檔階段，電機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)(電機(jī)扭矩跟隨)，但電機(jī)仍為速度控制模式。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種前置式并聯(lián)混合動(dòng)力汽車(chē)電機(jī)主動(dòng)同步換檔方法，換檔過(guò)程一般可分為減油、分離合器、摘檔、選檔、換檔、結(jié)合離合器和恢復(fù)供油6個(gè)階段；電機(jī)的速度精度可控制在±20rpm，而轉(zhuǎn)速控制在1000rpm－5000rpm之內(nèi)，電機(jī)轉(zhuǎn)速1000rpm內(nèi)響應(yīng)時(shí)間可達(dá)到0.2－0.3s。解決由于變速箱一軸等增加了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量而引起的AMT換檔困難的電機(jī)控制方法，來(lái)改善換檔品質(zhì)，提高整車(chē)平順性。
文檔編號(hào)F16H59/00GK1609479SQ20041001112
公開(kāi)日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2004年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月29日
發(fā)明者趙子亮, 李駿, 劉明輝, 趙長(zhǎng)春 申請(qǐng)人:中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)公司