基于混合动力系统的换挡系统及升挡换挡方法技术方案

一种基于混合动力系统的换挡系统及升挡换挡方法，在混合动力系统处于纯电动模式，且进行升挡换挡时，信息采集单元采集变速箱输出轴转速、高压电池温度、高压电池电压、高压电池电流及同步器在退挡时的电机实时转速，并将该信息传递至控制单元；在电机调速阶段中，控制单元根据高压电池温度、高压电池电压、高压电池电流计算高压电系统允许充电功率，同时根据变速箱输出轴转速以及目标挡位的齿轮速比电机实时转速确定同步器在挂挡时的电机目标转速，从而计算电机在上述高压电系统允许充电功率下从电机实时转速降低至电机目标转速的预估时间，当该预估时间大于预先设定的时间阈值时，控制单元控制离合器结合，以辅助电机调速。

Shift system and shift shifting method based on hybrid power system

A hybrid power system based shift system and lifting gear shift method. When the hybrid power system is in a pure electric mode, and when the shift shift is carried out, the information acquisition unit collects the speed of the gearbox output axis, the high voltage battery temperature, the high voltage battery voltage, the high voltage battery current and the synchronizer's real-time speed of the motor when the synchronizer is in the file. In the motor speed regulation stage, the control unit calculates the high voltage power system according to the high voltage battery temperature, the high voltage battery voltage and the high voltage battery current. At the same time, the synchronizer is determined by the speed of the transmission shaft and the gear speed of the target gear to determine the synchronizer. In order to calculate the speed of the motor target at the time of gear, the estimated time of the motor to reduce from the real time speed of the motor to the speed of the motor target is calculated. When the estimated time is greater than the predetermined time threshold, the control unit controls the clutch to assist the motor speed control.

【技术实现步骤摘要】
基于混合动力系统的换挡系统及升档换挡方法
本专利技术涉及车辆动力系统
，尤其是涉及基于混合动力系统的换挡系统及基于该换挡系统的升档换挡方法。
技术介绍
随着技术的发展，混合动力系统已经越来越多的运用于车辆中，混合动力系统以发动机及电机作为动力源，可以根据车辆的情况进行多种不同的动力组合方式进行工作。由于电机被集成到了同步器的输入轴上，因此，电机转子的转动惯量可以叠加到同步器的输入轴上，在换挡时，同步器两端会存在较大的速度差，会对混合动力系统产生较大的冲击，严重影响系统的性能。通常情况下，混合动力系统可以通过电机调速，辅助同步器进行变速，使同步器的差速控制在设定的阈值内，然后在控制同步器与目标档位结合，从而提高系统的性能。具体地，在电机辅助同步器进行换挡时需要经过以下五个步骤：一、电机扭矩归零(见图2a中的阶段1)；二、同步器摘挡(见图2a中的阶段2)；三、电机调速以使同步器输入端转速与输出端转速小于差速阈值(见图2a中的阶段3)；四、同步器挂档(见图2a中的阶段4)；五、电机扭矩恢复(见图2a中的阶段5)。但是，由于在升档换挡过程中，电机需要从较高的转速降低到较低的转速，特别是低档齿轮之间进行升档的过程中，需要电机调速的范围比较大，为了快速实现电机调速过程，需要产生较大的回馈电流。然而电池系统的性能受到环境温度的因素影响较大，对于某些特殊工况(如环境温度较高或者较低)而言，通过电机进行调速的时间较长，从而增加了动力系统动力中断的时间。若混合动力系统是在混合动力模式，即发动机与电机共同输出动力的模式下工作时，上述问题还可以通过发动机对车辆动力进行补偿。然而，若当混合动力系统处于纯电动工作模式，发动机不向外输出动力，此时，如果电池系统能力受到环境因素的影响而导致电机调速时间变长，就会使动力系统在换挡过程中的中断现象变得十分明显，从而降低了动力系统的性能，降低了驾驶的舒适度。在现有技术中，为了解决在纯电动工作模式下换挡所产生的动力传输中断的问题，一般会有以下两种解决方式：一种是增加制动器，在电机调节过程中通过制动器提供制动作用，使同步器的速度能够在较短的时间内发生变化，此种方法需要新增加制动器，因此成本较大；一种是采用电池大功率脉冲充电的方式，在电机调速过程中提供更大的电池系统能力，此种方式对电池系统的要求较高，损害电池的使用寿命，同时需要通过较多的试验来确保在采用电池大功率脉冲充电方式时，电机调速过程中的安全性，因此也增加了研发成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于混合动力系统的换挡系统及基于该换挡系统的升档换挡方法，该换挡系统能够在不增加成本的情况下，使得混合动力系统能够在较短的时间内完成升档换挡过程，减少动力输出中断时间，提高驾驶的舒适度。本专利技术实施例提供一种基于混合动力系统的换挡系统，包括发动机、离合器、电机、变速箱、高压电池、信息采集单元及控制单元；所述发动机通过所述离合器与所述变速箱的输入轴相连，所述电机与所述变速箱的输入轴相连，所述高压电池与所述电机相连，所述变速箱内设置有同步器；在混合动力系统处于纯电动模式，且进行升档换挡时，所述信息采集单元采集变速箱输出轴转速、高压电池温度、高压电池电压、高压电池电流及所述同步器在退档时的电机实时转速，并将该信息传递至控制单元；在电机调速阶段中，所述控制单元根据所述高压电池温度、所述高压电池电压、所述高压电池电流计算高压电系统允许的最大充电功率，同时根据所述变速箱输出轴转速以及目标档位的齿轮速比确定同步器在挂档时的电机目标转速，从而计算所述电机在所述最大充电功率下从所述电机实时转速降低至电机目标转速的预估时间，，当该预估时间大于预先设定的时间阈值时，所述控制单元控制所述离合器结合，以辅助所述电机调速。进一步地，当所述同步器输入端转速与同步器输出端转速之差不超过设定的差速阈值时，所述离合器分离，所述电机调速过程结束，所述控制器控制所述同步器进行挂档操作。进一步地，控制单元通过所述变速箱输出轴转速以及目标档位的齿轮速比得出目标档位需求转速，所述电机实时转速与目标档位侧同步器输出端转速相对应，所述目标档位需求转速与目标档位侧同步器输出端转速之差不超过差速阈值。进一步地，当所述预估时间大于所述时间阈值时，所述控制单元根据所述时间阈值、所述电机实时转速及所述电机目标转速得出离合器目标扭矩值，并控制所述离合器结合，以提供不低于所述离合器目标扭矩值的扭矩。进一步地，所述离合器目标扭矩值小于发动机静态扭矩值，离合器输入端转速小于所述发动机保持静态时对应的最大转速。进一步地，所述时间阈值为一个范围值，在所述时间阈值的范围内，所述离合器目标扭矩值随具体的时间阈值的增大而减小。本专利技术还提供了一种升档换挡方法，运用上述基于混合动力系统的换挡系统，并包括如下步骤：所述电机扭矩归零；所述同步器摘挡；所述信息采集单元采集变速箱输出轴转速、高压电池温度、高压电池电压、高压电池电流及同步器在退档时的电机实时转速，并将上述信息传递至所述控制单元；在电机调速阶段中，所述控制单元根据根据所述高压电池温度、高压电池电压、高压电池电流计算高压电系统允许充电功率，同时根据所述变速箱输出轴转速以及目标档位的齿轮速比确定同步器在挂档时的电机目标转速，从而计算电机在上述高压电系统允许充电功率下从电机实时转速降低至电机目标转速的预估时间，电机实时转速电机实时转速当该预估时间大于预先设定的时间阈值时，所述控制单元控制所述离合器结合，以辅助所述电机调速；同步器挂档；电机扭矩恢复，升档换挡完成。进一步地，当所述电机实时转速等于所述电机目标转速时，所述离合器分离，所述电机调速过程结束，所述控制器控制所述同步器进行挂档操作。进一步地，当所述预估时间大于所述时间阈值时，所述控制单元根据所述时间阈值、所述电机实时转速及所述电机目标转速得出离合器目标扭矩值，并控制所述离合器结合，以提供不低于所述离合器目标扭矩值的扭矩。进一步地，当所述离合器目标扭矩值大于或等于发动机静态扭矩值，但所述电机仍不能在所述时间阈值内完成调速时，所述控制单元退出纯电动工作模式，进入混合动力工作模式，启动所述发动机为车辆提供动力。综上所述，本专利技术提供的基于混合动力系统的换挡控制系统能够在纯电动工作模式下的升档过程之中，通过控制离合器的结合，为同步器提供负扭矩，辅助电机对同步器输入端进行降速，以降低电机调速过程的时间，减少动力输出中断的时间，提高驾驶舒适度。同时，在升档过程的每个步骤中，通过反馈调节，使各步骤的控制更加精确。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明图1为本专利技术实施例提供的基于混合动力系统的换挡系统的系统框图。图2a为现有技术中升档换挡时各步骤的时序变化示意图。图2b为本专利技术实施例提供的基于混合动力系统的换挡系统的各步骤的时序变化示意图。图3为本专利技术实施例提供的基于混合动力系统的换挡系统的升档换挡方法的流程图。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本专利技术进行详细说明如下。本专利技术的目的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于混合动力系统的换挡系统，其特征在于：包括发动机、离合器、电机、变速箱、高压电池、信息采集单元及控制单元；所述发动机通过所述离合器与所述变速箱的输入轴相连，所述电机与所述变速箱的输入轴相连，所述高压电池与所述电机相连，所述变速箱内设置有同步器；在混合动力系统处于纯电动模式，且进行升档换挡时，所述信息采集单元采集变速箱输出轴转速、高压电池温度、高压电池电压、高压电池电流及所述同步器在退档时的电机实时转速，并将该信息传递至控制单元；在电机调速阶段中，所述控制单元根据所述高压电池温度、所述高压电池电压、所述高压电池电流计算高压电系统允许的最大充电功率，同时根据所述变速箱输出轴转速以及目标档位的齿轮速比确定同步器在挂档时的电机目标转速，从而计算所述电机在所述最大充电功率下从所述电机实时转速降低至电机目标转速的预估时间，当该预估时间大于预先设定的时间阈值时，所述控制单元控制所述离合器结合，以辅助所述电机调速。

【技术特征摘要】
1.一种基于混合动力系统的换挡系统，其特征在于：包括发动机、离合器、电机、变速箱、高压电池、信息采集单元及控制单元；所述发动机通过所述离合器与所述变速箱的输入轴相连，所述电机与所述变速箱的输入轴相连，所述高压电池与所述电机相连，所述变速箱内设置有同步器；在混合动力系统处于纯电动模式，且进行升档换挡时，所述信息采集单元采集变速箱输出轴转速、高压电池温度、高压电池电压、高压电池电流及所述同步器在退档时的电机实时转速，并将该信息传递至控制单元；在电机调速阶段中，所述控制单元根据所述高压电池温度、所述高压电池电压、所述高压电池电流计算高压电系统允许的最大充电功率，同时根据所述变速箱输出轴转速以及目标档位的齿轮速比确定同步器在挂档时的电机目标转速，从而计算所述电机在所述最大充电功率下从所述电机实时转速降低至电机目标转速的预估时间，当该预估时间大于预先设定的时间阈值时，所述控制单元控制所述离合器结合，以辅助所述电机调速。2.根据权利要求1所述的基于混合动力系统的换挡系统，其特征在于：当所述电机实时转速等于所述电机目标转速时，所述离合器分离，所述电机调速过程结束，所述控制器控制所述同步器进行挂档操作。3.根据权利要求1所述的基于混合动力系统的换挡系统，其特征在于：所述控制单元通过所述变速箱输出轴转速以及目标档位的齿轮速比得出目标档位需求转速，所述电机实时转速与目标档位侧同步器输出端转速相对应，所述目标档位需求转速与目标档位侧同步器输出端转速之差不超过差速阈值。4.根据权利要求1所述的基于混合动力系统的换挡系统，其特征在于：当所述预估时间大于所述时间阈值时，所述控制单元根据所述时间阈值、所述电机实时转速及所述电机目标转速得出离合器目标扭矩值，并控制所述离合器结合，以提供不低于所述离合器目标扭矩值的扭矩。5.根据权利要求4所述的基于混合动力系统的换挡系统，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，
申请(专利权)人：吉利汽车研究院宁波有限公司，浙江吉利控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33