混合動力車輛換擋控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及混合動力車輛能量管理，特別是基于提高發動機效率目的換擋控制方法。
【背景技術】
[0002]混合動力車輛對發動機效率的挖掘集中在盡量使發動機工作在高效率區間。基于混合動力車輛的特點，由于有電動機參與驅動，在低效率區，尤其是車輛起步和低速階段，利用電動機驅動，發動機在該區間內怠速停機，減少燃油消耗，降低排放，以此來提高發動機燃油利用效率。在發動機啟動驅動車輛期間，變速器的使用會大大提高發動機的工作效率。圖1是發動機的工作效率的萬有曲線，只有在發動機滿足一定的轉速和轉矩條件下，其油耗比才能達到較低的水平，且在一定的轉速和轉矩區間內，油耗比呈現規律性的遞減變化。變速器正是遵循發動機的這一特點，提供不同的變速比，使發動機能夠在車輛需求轉矩下提供更利于燃油效率提高的轉速，以提高發動機工作效率。但是目前混合動力車輛中對發動機的利用原則來源于傳統燃油汽車，僅僅利用變速器來實現發動機工作效率區間的變化，而事實上對于混合動力車輛來講可以更充分利用其系統特點，使發動機工作區間更靈活，發動機燃油效率更高。
【發明內容】
[0003]本發明提供一種混合動力車輛發動機處于燃油高效區的換擋控制方法，結合混合動力系統的特點，建立發動機運行模式，對不同模式下的發動機效率進行對比，最終選擇燃油經濟性最高的模式，使燃油效率充分利用。本發明的方法特別適用于發動機運行的兩擋位之間，例如一擋和二擋之間。本領域技術人員熟知，當車速處于某一區間，考慮到發動機的效率可以將發動機切換到前一擋或二擋，原則是選擇能使發動機效率較高的擋位，但是在混合動力系統中，這可能并不是最優的選擇。
[0004]本發明提供的混合動力車輛換擋控制方法，所述混合動力車輛包括發動機、電動機、變速器，所述變速器提供兩個以上擋位，變速器換擋前實施以下步驟:
[0005](I)獲取當前車速V與轉矩T ；
[0006](2)判斷當前車速V是否處于當前擋位與下一擋位對應速度交疊區(vl，v2)；
[0007](3)根據當前車速與轉矩計算以下模式下各參數:
[0008]模式一:處于當前擋位，發動機的效率η I ；
[0009]模式二:處于當前擋位，電動機提供助力扭矩，發動機的最高效率η 2 ；
[0010]模式三:處于下一擋位，發動機的效率η 3 ;
[0011]模式四:處于下一擋位，電動機提供助力扭矩，發動機的最高效率η4。
[0012](4)比較步驟(3)中發動機效率111，112，η 3，η 4，取其中最大值對應的模式進行操作。
[0013]根據上述方法，步驟(4)中當兩種模式中發動機效率最大值相同時，若該兩種模式中包括下一擋位，優先換下一擋位的模式。
[0014]或者，所述步驟(3)模式二和模式四中發動機的最高效率根據以下方法獲得:
[0015](a)獲取當前發動機轉速；
[0016](b)在保持車輛轉矩T條件下，發動機提供扭矩Te，電動機提供助力扭矩Tm，T =Tm+Te，
[0017](c)調整Tm，根據發動機萬有特性查找發動機的效率η的最大值。
[0018]本發明還提供另外一種混合動力車輛換擋控制方法，所述混合動力車輛包括發動機、電動機、變速器，所述變速器提供兩個以上擋位，變速器換擋前實施以下步驟:
[0019](I)建立油門深度與發動機轉速之間的關系；
[0020](2)獲取當前油門深度；
[0021](3)判斷當前油門深度是否滿足換擋條件；
[0022](4)根據當前油門深度計算以下模式下各參數:
[0023]模式一:處于當前擋位，發動機的效率η I ;模式二:處于當前擋位，電動機提供助力扭矩，發動機的最高效率η 2 ;模式三:處于下一擋位，發動機的效率η 3;模式四:處于下一擋位，電動機提供助力扭矩，發動機的最高效率η 4。
[0024](5)比較步驟(3)中發動機效率ril，ri2，η 3，η 4，取其中最大值對應的模式進行操作。
[0025]根據上述方法步驟(4)中當兩種模式中發動機效率最大值相同時，若該兩種模式中包括下一擋位，優先換下一擋位的模式。
[0026]或者，所述步驟(3)模式二和模式四中發動機的最高效率根據以下方法獲得:
[0027](a)獲取當前發動機轉速；
[0028](b)在保持車輛轉矩T條件下，發動機提供扭矩Te，電動機提供助力扭矩Tm，T =Tm+Te ；
[0029](c)調整Tm，根據發動機萬有特性查找發動機的效率η的最大值。
[0030]又或者，所述油門深度與發動機轉速之間的關系通過測量的方式獲得。
【附圖說明】
[0031]圖1是發動機轉矩-轉速萬有特性曲線示意圖。
[0032]圖2是一種帶有變速器的混合動力車輛結構示意圖。
[0033]圖3是使用本發明前饋式方法與傳統方法的區別對比。
【具體實施方式】
[0034]為了使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。圖1給出了發動機轉矩-轉速萬有特性曲線示意圖。該圖只是示意性的，為了說明本發明所依據的理論基礎，并不作為具體發動機特性從而限制本發明方法的使用條件。圖中橫軸代表發動機轉速，縱軸代表發動機輸出轉矩，圖中帶有數字的線代表發動機比油耗。可以看出，發動機比油耗呈現類似收縮區域的規律變化，且越靠近區域的中心，其比油耗越低，也就是發動機燃油效率越高。動力系統中變速器的目的就是發動機盡量多的機會(時間)處于或接近所設定的低比油耗區域。但是單靠變速器的作用，從某一擋位變換到下一擋位，并不一定能保證發動機的工作點一定處于理想的油耗比區域，換句話說，為了適應變速器的固定或連續的擋位模式，需要把比油耗區間設定得較大，才能實現有意義地的換擋。這種情況下，可以說并沒有充分利用發動機的燃油特性。
[0035]圖2是一種帶有變速器的混合動力車輛結構示意圖。帶變速器的混合動力系統包括一般發動機、變速器、電動機，根據發動機與電動機的連接方式不同一般分為串聯式、并聯式和混聯式。車輛10可包括發動機12、變速器14和牽引電動機16，牽引電動機16操作為快速促動器。其他車輛實施例也可以使用多個牽引電動機。變速器14可以選擇性地被發動機12、牽引電動機16或任何其組合提供動力，這取決于變速器運行模式或狀態，如通過換擋控制算法或邏輯(未示出)決定的。車輛10包括能量存儲系統20，例如可充電電池組，其經由逆變模塊18電連接到牽引電動機16。變速器14具有多種運行模式或狀態，每種模式或狀態具有相關的傳動系統慣性水平。
[0036]其中變速器14的作用是在發動機驅動車輛時提供不同的變速比，調節發動機工作在適當的轉速區域內；部分系統中變速器也可以為電動機提供不同的變速比。變速器14的實際構造可以根據車輛10的設計變化，且可以包括一個或多個行星齒輪組或者平行軸齒輪組、電可變變速器、旋轉離合器、制動離合器、液壓或電機械啟動部件等。
[0037]牽引電動機16具有電動機輸出軸17。由此，到變速器14的輸入扭矩可以作為發動機扭矩由發動機12產生和傳遞和/或作為電動機扭矩由牽引電動機16產生和傳遞。來自變速器14的輸出扭矩可以經由輸出構件26傳遞到一組驅動車輪22。牽引電動機16的主要作用是在發動機低效率如怠速期間提供車輛驅動力以及剎車時進行能量回收，必要時提供助力扭矩幫助發動機驅動車輛。
[0038]考慮到發動機比油耗與發動機所提供的轉矩、轉速密切相關，為了降低發動機的比油耗，調節發動機轉矩或者轉速必定會帶來積極的效果。本發明即是基于這種思想，在變速器換擋前實施以下步驟:(I)獲取當前車速V與轉矩T ； (2)判斷當前車速V是否處于當前擋位與下一擋位對應速度交疊區(vi，v2) ;(3)根據當前車速與轉矩計算以下模式下各參數:模式一:處于當前擋位，發動機的效率n1;模式二:處于當前擋位，電動機提供助力扭矩，發動機的最高效率η 2;模式三:處于下一擋位，發動機的效率η 3;模式四:處于下一擋位，電動機提供助力扭矩，發動機的最高效率η4;(4)比較步驟(3)中發動機效率η P η2，η3，η4，取其中最大值對應的模式進行操作。
[0039]其中，步驟(I)的目的是