一种混合动力系统的并联模式换档方法、系统及汽车与流程

本发明涉及车辆管理技术领域，尤其涉及一种混合动力系统的并联模式换档方法、系统及汽车。

背景技术：

目前市场上的混合动力系统多为单电机架构。单电机架构混合动力系统由于结构限制，在电池剩余电量(soc)低时，无法使用驱动电机作为动力源，此时需要发动机输出动力驱动整车，以及带动电机充电。而在中低车速时，发动机难以工作在高效区间，效率不高，导致整车油耗上升。为此，双电机混合动力系统应运而生。双电机混合动力系统在中低速时，可使发动机不受车速影响，工作在高效区间，带动发电电机进行充电，使用驱动电机作为动力源输出动力；而高速时可让发动机在高效区间直接输出动力驱动整车，使发动机可以全程工作在高效区间，保证燃油效率，提升整车经济性。

市场上现有的双电机混合动力系统多为1个档位，无法换档，在中低车速时由驱动电机输出动力进行驱动；待车辆提升至一定速度(100km/h)后，再改由发动机输出动力进行驱动。无法通过换档实现中低车速下的发动机动力输出，使得中低车速下车辆动力只能由驱动电机提供，无法实现发动机加电机混合驱动，提升动力；也无法在中低车速下并联模式效率更高时切换到并联模式发动机直接驱动，提升经济性。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，针对以上问题点，本发明提供了两种并联模式的档位切换方法，分别用于在换挡不紧急和紧急情况下的并联模式下的换挡。

第一方面本发明提供了一种混合动力系统的并联模式换档方法，所述方法包括：

获取车辆当前驾驶模式和换挡指令；

根据所述驾驶模式和换挡指令确定第一预设换挡方案或第二预设换挡方案；

所述第一预设换挡方案为：

控制所述混合动力系统从并联驱动模式向串联驱动模式切换；

当所述混合动力系统切换为串联驱动模式，控制所述混合动力系统进行换挡；

换挡结束，控制所述混合动力系统从串联驱动模式向并联驱动模式切换；

所述第二预设换挡方案为：控制所述混合动力系统在并联驱动模式下直接换挡。

进一步地，所述根据所述运行工况和换挡指令选择第一预设换挡方案或第二预设换挡方案包括：

当车辆在普通模式、经济模式或小油门升档的情况接收到换挡指令时，采用第一预设换挡方案进行换挡；

当车辆在运动模式或大油门降档的情况接收到换挡指令时，采用第二预设换挡方案进行换挡。

进一步地，所述控制混合动力系统从并联驱动模式向串联驱动模式切换包括：

控制第一电机p1与第二电机p2进行输出扭矩交互；

保持发动机输出扭矩不变，控制增加第一电机p1充电扭矩，第一离合器c0传递的扭矩不断减小，同时第二电机p2输出扭矩增加；

当发动机通过第一离合器c0传递的扭矩减小到0时，控制所述第一离合器c0打开。

进一步地，所述控制所述混合动力系统进行换挡包括：

控制换挡执行元件进行换挡操作；

控制第二电机p2调速到目标转速；

控制发动机调速到与所述第二电机p2的转速同步；

控制所述第一离合器c0结合。

进一步地，所述控制换挡执行元件进行换挡操作包括控制所述换挡执行元件完成以下操作中的任意一种：

控制第二离合器b1闭合，第三离合器b2和第四离合器c3打开进入一档行驶状态；

控制第三离合器b2闭合，第二离合器b1和第四离合器c3打开进入二档行驶状态；

控制第四离合器c3闭合，第二离合器b1和第三离合器b2打开进入三档行驶状态。

进一步地，所述控制所述混合动力系统从串联驱动模式向并联驱动模式切换包括：

控制第一电机p1与第二电机p2进行输出扭矩交互；

保持发动机输出扭矩不变，控制减小第一电机p1充电扭矩，第一离合器c0传递的扭矩不断增加，同时第二电机p2输出扭矩减小，当扭矩交互完成，所述混合动力系统切换为并联模式。

第二方面本发明提供一种混合动力系统的并联模式换档系统，包括：

获取模块，用于获取车辆当前驾驶模式和换挡指令；

方案确定模块，用于确定第一预设换挡方案或第二预设换挡方案；

第一预设换挡模块：包括第一模式切换控制模块、换挡控制模块和第二模式切换控制模块。

所述第一模式切换控制模块，用于控制所述混合动力系统从并联驱动模式向串联驱动模式切换；

所述换挡控制模块，用于控制进行换挡；

所述第二模式切换控制模块，用于控制所述混合动力系统从串联驱动模式向并联驱动模式切换；

第二预设换挡模块，用于控制所述混合动力系统在并联驱动模式下直接换挡。

进一步地，所述第一模式切换控制模块包括：

扭矩交互模块：用于控制第一电机p1与第二电机p2进行输出扭矩交互；

第一离合器控制模块，用于控制所述第一离合器c0打开。

进一步地，所述换挡控制模块包括：

换挡执行单元，用于控制换挡执行元件进行换挡操作；

第一调速模块，用于控制第二电机p2调速到目标转速；

第二调速模块，用于控制发动机调速到与所述第二电机p2的转速同步；

第一离合器控制模块，用于控制所述第一离合器c0结合。

第三方面本发明还提供一种汽车，包括车身、车辆底盘和设置在所述车辆底盘上的混合动力系统，所述混合动力系统用于配置所述的换挡控制系统。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

(1)本发明第一预设换挡方案即平稳换档模式，可以降低模式切换离合器动力输入端系统惯性增加，而带来的换档冲击及机械磨损，可有效降低并联模式系统惯性增加所带来的换档影响。在特定情况下需要快速换档时，采用第二预设换挡方案，可以在并联模式下直接换挡，在更短的时间内完成档位切换，实现快速响应，极大地保证了车辆在并联模式下的动力性。

(2)本发明并联模式下的档位切换，可以实现系统动力性和经济性两方面的提升。第一方面，可以提升中低速时的动力性，在中低速时可以通过切换并联模式且降档来实现强动力需求，并联模式下可以实现发动机加电机混合输出，加上降档，动力更强。第二方面，通过并联模式换档实现中低车速时发动机工作在高效区间，由于中低车速下通常系统只能工作在串联模式，本发明方案可以实现在中低车速下如果并联模式效率高于串联模式时，切换到并联模式工作，提升燃油经济性。

(3)本发明双电机混合动力系统具有3个档位，通过并联模式的换档功能，可以实现中低车速下的动力性和燃油经济性的提升。

附图说明

为了更清楚地说明本发明所述的车辆空挡熄火滑行工况控制方法、系统及汽车，下面将对实施例所需要的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明实施例一种混合动力系统的并联模式换档方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的双电机混合动力系统的结构简图。

其中，附图标记为：p1-第一电机，p2-第二电机，ice-发动机，1-电机连接轴，2-第一中间轴，3-第二中间轴，4-行星架，c0-第一离合器，b1-第二离合器，b2-第三离合器，c3-第四离合器，s1-齿圈，r1-第一齿轮，pc1-第一中间轮，s2-太阳轮，pc2-第二中间轮，r2-第二齿轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或服务器不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例

第一方面本发明实施例提供了一种混合动力系统的并联模式换档方法，如图1所示，所述方法包括：

s01，获取车辆当前驾驶模式和换挡指令。

s02，根据所述驾驶模式和换挡指令确定第一预设换挡方案或第二预设换换挡方案。

具体地，在本发明实施例中，驾驶模式是指车辆的行驶模式包括普通模式、经济模式和运动模式，在车辆行驶过程中还要考虑小油门升档和大油门降档的两种情况。当车辆在行驶过程中在普通模式、经济模式或小油门升档的情况接收到换挡指令时，采用第一预设换挡方案进行换挡，其中第一预设换挡方案为平稳换挡方案，可有效降低并联模式系统惯性增加所带来的换档影响，但在进行档位切换的前后，需要额外进行串并联模式切换，因而换档时间更长。当车辆在运动模式或大油门降档的情况接收到换挡指令时，采用第二预设换挡方案进行换挡，其中第二预设换挡方案为快速换挡方案，快速换档由于免去了档位切换前后的模式切换，因而可以在更短的时间内完成档位切换，实现快速响应，极大地保证了车辆在并联模式下的动力性。其中运动模式代表车辆拥有更强的动力，但是与此同时也代表耗油也更厉害，这时候车辆的油门踏板的位置没有变化，但是发动机会瞬间提高转速，变速箱强制降档，以实现车辆急加速。

s03，所述第一预设换挡方案为：

s031，控制所述混合动力系统从并联驱动模式向串联驱动模式切换。

具体地，所述控制混合动力系统从并联驱动模式向串联驱动模式切换包括：

s311，控制第一电机p1与第二电机p2进行输出扭矩交互，保持发动机输出扭矩不变，控制增加第一电机p1充电扭矩，第一离合器c0传递的扭矩不断减小，同时第二电机p2输出扭矩增加；

s312，当发动机通过第一离合器c0传递的扭矩减小到0时，控制所述第一离合器c0打开。

s032，当所述混合动力系统切换为串联驱动模式，控制所述混合动力系统进行换挡。

具体地，所述控制所述混合动力系统进行换挡包括：

s321，控制换挡执行元件进行换挡操作；

s322，控制第二电机p2调速到目标转速；

s323，控制发动机调速到与所述第二电机p2的转速同步；

s324，控制所述第一离合器c0接合。

具体地，当第一离合器c0打开，混动动力系统驱动模式切换为串联驱动模式，则控制换挡执行元件进行档位切换，根据换挡类型有动力升档、动力降档、无动力升档和无动力降档4种，换挡过程可以分为扭矩相和转速相两种。其中扭矩相是指通过档位离合器之间的扭矩交互进行换挡，转速相是指通过档位离合器两端转速同步的方式完成换挡。具体地，当换挡操作完成，先控制第二电机p2调速到目标转速，之后控制发动机进行调速或第一电机p1进行调速，将发动机转速调至与第二电机p2转速同步，最后控制离合器接合。

具体地，目标转速是根据混合动力系统输出轴当前转速和目标档位的速比计算得到的，目标档位是指档位切换后的档位。发动机转速和第二电机p2转速同步时可以有一定速差，要保持到很小的范围内，如，在一些实施例中，发动机和第二电机p2的速差保持在±75转/分之内。

s033，换挡结束，控制所述混合动力系统从串联驱动模式向并联驱动模式切换。

具体地，所述控制所述混合动力系统从串联驱动模式向并联驱动模式切换包括:控制第一电机p1与第二电机p2进行输出扭矩交互，保持发动机输出扭矩不变，控制减小第一电机p1充电扭矩，第一离合器c0传递的扭矩不断增加，同时第二电机p2输出扭矩减小,当扭矩交互完成，所述混合动力系统切换为并联模式。当扭矩交互完成时，整个并联模式的第一预设换挡方案完成。

s04，所述第二预设换挡方案为：

s041，控制所述混合动力系统在并联驱动模式下直接换挡。

具体地，当车辆在运动模式或大油门降档的情况接收到换挡指令时，控制所述混合动力系统在并联驱动模式下直接快速换挡，快速换档由于免去了档位切换前后的模式切换，因而可以在更短的时间内完成档位切换，实现快速响应，极大地保证了车辆在并联模式下的动力性。运动模式下车辆拥有更强的动力，这时候车辆的油门踏板的位置没有变化，但是发动机会瞬间提高转速，变速箱强制降档，以实现车辆急加速。

进一步地，所述控制换挡执行元件进行换挡操作包括控制所述换挡执行元件完成以下操作中的任意一种：

控制第二离合器b1闭合，第三离合器b2和第四离合器c3打开进入一档行驶；

控制第三离合器b2闭合，第二离合器b1和第四离合器c3打开进入二档行驶；

控制第四离合器c3闭合，第二离合器b1和第三离合器b2打开进入三档行驶。

本发明实施例提供一种混合动力系统并联模式下的档位切换控制方法，可以用于如图2所示的双电机混合动力系统的档位切换，混合动力系统具有3个档位，具有纯电动驱动模式、串联模式和并联模式三种驱动模式。其中，ice代表了发动机，p1、p2为电机；其中第一电机p1与发动机曲轴固联。若第一离合器c0脱开，发动机与车辆动力传动系统脱开，单独驱动第一电机p1充电，第二电机p2驱动车辆，这种工况为串联模式；在第一离合器c0闭合后，发动机可以通过第一离合器c0直接驱动车辆，第一电机p1和第二电机p2根据需要进行充、放电，则车辆工作在并联模式。通过并联模式的换档功能，可以实现中低车速下的动力性和燃油经济性的提升。

具体地，在本发明实施例中，双电机混合动力系统包括发动机ice、第一电机p1、第二电机p2、第一离合器c0和换挡执行元件，换挡执行元件包括第二离合器b1、第三离合器b2和第四离合器c3，混合动力系统还包括电机连接轴1、第一中间轴2和第二中间轴3，其中第一离合器c0设置在第二电机p2和第一电机p1之间，太阳轮s2设置在第二电机p2和第一离合器c0之间，太阳轮s2与第二中间轮pc2啮合，第二中间轮pc2与第二齿轮r2啮合，第二中间轮pc2与第一齿轮r1同轴设置在第一中间轴2上，第一齿轮r1与第一中间轮pc1啮合，第一中间轮pc1与齿圈s1啮合，其中，第一中间轮pc1与第二齿轮r2同轴设置在第二中间轴3上，第二离合器b1一端与第二中间轴3连接，第二离合器b1的另一端固定在混合动力系统箱体上，第四离合器c3的一端与电机连接轴1连接，第四离合器c3的另一端通过齿圈s1与第三离合器b2的一端连接，第三离合器b2的另一端固定在混合动力系统的箱体上，第二中间轮pc2与行星架4连接输出动力。

第二方面本发明提供一种混合动力系统的并联模式换档系统，包括：

获取模块，用于获取车辆当前驾驶模式和换挡指令；

方案确定模块，用于确定第一预设换挡方案或第二预设换挡方案；

第一预设换挡模块：包括第一模式切换控制模块、换挡控制模块和第二模式切换控制模块。

所述第一模式切换控制模块，用于控制所述混合动力系统从并联驱动模式向串联驱动模式切换；

所述换挡控制模块，用于控制换挡；

所述第二模式切换控制模块，用于控制所述混合动力系统从串联驱动模式向并联驱动模式切换；

第二预设换挡模块，用于控制所述混合动力系统在并联驱动模式下直接换挡。

进一步地，所述第一模式切换控制模块包括：

扭矩交互模块：用于控制第一电机p1与第二电机p2进行输出扭矩交互；

第一离合器控制模块，用于控制所述第一离合器c0打开。

进一步地，所述换挡控制模块包括：

换挡执行单元，用于控制换挡执行元件进行换挡操作；

第一调速模块，用于控制第二电机p2调速到目标转速；

第二调速模块，用于控制发动机调速到与所述第二电机p2的转速同步；

第一离合器控制模块，用于控制所述第一离合器c0结合。

第三方面本发明还提供一种汽车，包括车身、车辆底盘和设置在所述车辆底盘上的混合动力系统，所述混合动力系统用于配置所述的换挡控制系统。

本发明第一预设换挡方案即平稳换档模式，可以降低模式切换离合器动力输入端系统惯性增加，而带来的换档冲击及机械磨损，可有效降低并联模式系统惯性增加所带来的换档影响。在特定情况下需要快速换档时，采用第二预设换挡方案，可以在并联模式下直接换挡，在更短的时间内完成档位切换，实现快速响应，极大地保证了车辆在并联模式下的动力性。本发明并联模式下的档位切换，一方面，可以提升中低速时的动力性，在中低速时可以通过切换并联模式且降档来实现强动力需求，并联模式下可以实现发动机加电机混合输出，加上降档，动力更强。第二方面，通过并联模式换档实现中低车速时发动机工作在高效区间，由于中低车速下通常系统只能工作在串联模式，本发明方案可以实现在中低车速下如果并联模式效率高于串联模式时，切换到并联模式工作，提升燃油经济性。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置和服务器实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，所述存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。