混合动力汽车及控制方法和系统与流程

本发明涉及混合动力汽车技术领域，具体地说涉及一种混合动力汽车及控制方法和系统。

背景技术：

由于纯电动汽车和混合动力汽车对环境影响相对传统汽车较小，被广泛认为是解决汽车尾气污染和石油能源短缺等问题的主要途径之一。其中，混合动力汽车是将发动机和电动机相结合，是目前汽车行业发展的首选趋势。

图1示出了一种现有的混合动力汽车的动力系统结构，包括：电机控制器、驱动电机、离合器、起动发电一体机、发动机管理系统、AMT变速箱、变速箱控制系统以及整车控制器(图中未示出)。该系统结构为双电机单离合器的结构模式，其中，起动发电一体机和驱动电机是两个动力源，离合器用于结合起动发电一体机和驱动电机并用于换挡，整车控制器用于协调电机控制器和发动机管理系统，以及协调电机控制器、发动机管理系统与变速箱控制系统。该系统可以实现混合动力汽车在纯电动、串联、并联、起停等各种模式之间的切换，从而使车辆达到良好的驾驶性能及能量最优化。

其中，整车模式切换和换挡过程协调控制在混合动力汽车领域中是关键技术之一，其也在不断的发展进步。现有的控制方法中，整车模式切换过程和换挡过程不能同时进行，如：整车模式由串联模式切换至并联模式时，需先进行起动发电一体机的调速，然后再闭合离合器，离合器结合完成后，模式切换过程结束；在模式切换过程中，即使车速达到换挡的条件，换挡标志位也不能置位，只有等模式切换完成后，模式切换标志位复位时，换挡标志位才能置位，这便导致了整车模式切换和换挡过程较长，在模式切换和换挡过程中，离合器反复结合和打开，整车驾驶性较差，整车能耗较高。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的整车模式切换和换挡过程较长的缺陷，从而提供一种混合动力汽车及控制方法和系统。

本发明的技术方案如下：

一种混合动力汽车的控制方法，包括如下步骤:

获取当前模式；

当所述当前模式为串联模式时，判断当前驱动电机转速是否满足从串联模式切换到并联模式的模式切换条件；

当所述转速满足模式切换条件时，对起动发电一体机进行调速以使所述起动发电一体机的转速与所述驱动电机的转速差小于预设值；

控制离合器结合；

在所述离合器结合的过程中，实时判断车速是否满足换挡条件，若是则控制所述起动发电一体机和所述离合器进行动作以完成模式切换和换挡。

优选地，所述控制所述起动发电一体机和所述离合器进行动作以完成模式切换和换挡的步骤包括：

对所述起动发电一体机进行卸载；

在所述起动发电一体机卸载完成后，使所述离合器分离；

在所述离合器分离完成后，进行换挡；

在换挡完成后，使所述离合器结合，以完成模式切换。

一种混合动力汽车的控制方法，包括如下步骤:

获取当前模式；

当所述当前模式为并联模式时，判断当前驱动电机转速是否满足从并联模式切换到串联模式的模式切换条件；

当所述转速满足模式切换条件时，对起动发电一体机进行卸载；

在所述起动发电一体机卸载完成后，控制离合器分离；

在所述离合器分离完成后，实时判断车速是否满足换挡条件，若是则完成模式切换和换挡。

一种混合动力汽车的控制系统，包括:

整车控制器，用于获取当前模式；

当所述当前模式为串联模式时，判断当前驱动电机转速是否满足从串联模式切换到并联模式的模式切换条件；

当所述转速满足模式切换条件时，对起动发电一体机进行调速以使所述起动发电一体机的转速与所述驱动电机的转速差小于预设值，并当所述转速差小于预设值时，向变速箱控制器发出模式离合器请求；

变速箱控制器，用于接收所述模式离合器请求，在接收到所述模式离合器请求后，控制离合器结合；

在所述离合器结合的过程中，实时判断车速是否满足换挡条件，若是则控制所述起动发电一体机和所述离合器进行动作以完成模式切换和换挡。

优选地，所述变速箱控制器在控制所述起动发电一体机和所述离合器进行动作以完成模式切换和换挡的过程包括：

控制所述起动发电一体机进行卸载；

在所述起动发电一体机卸载完成后，使所述离合器分离；

在所述离合器分离完成后，进行换挡；

在换挡完成后，使所述离合器结合，以完成模式切换。

一种混合动力汽车的控制系统，包括:

整车控制器，用于获取当前模式；

当所述当前模式为并联模式时，判断当前驱动电机转速是否满足从并联模式切换到串联模式的模式切换条件；

当所述转速满足模式切换条件时，对起动发电一体机进行卸载，并当所述起动发电一体机卸载完成后，向变速箱控制器发出模式离合器请求；

变速箱控制器，用于接收所述模式离合器请求，在接收到所述模式离合器请求后，控制离合器分离；

在所述离合器分离完成后，实时判断车速是否满足换挡条件，若是则完成模式切换和换挡。

此外，本发明还提供一种混合动力汽车，包括上述的控制系统。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

(1)本发明提供的混合动力汽车的控制方法和系统，当需要从串联模式切换到并联模式时，则在驱动电机的转速满足模式切换条件时，对起动发电一体机进行调速以使起动发电一体机的转速与驱动电机的转速差小于预设值；当该转速差小于预设值时，控制离合器结合；在离合器结合的过程中，实时判断车速是否满足换挡条件，若是则控制起动发电一体机和所述离合器进行动作以完成模式切换和换挡。由于本发明提供的方法和系统在离合器结合的过程中，实时去判断车速是否满足换挡条件，若是则同时开始换挡过程。这便使得在串联模式切换到并联模式时，可以同时进行换挡，极大的缩短的整车模式切换和换挡过程的时间，节约了整车能耗，优化了整车驾驶性。

(2)本发明提供的混合动力汽车的控制方法和系统，在从串联模式切换到并联模式时的过程中，当车速满足换挡条件时，则对起动发电一体机进行卸载；在起动发电一体机卸载完成后，使离合器分离；在离合器分离完成后，进行换挡；在换挡完成后，使离合器结合，以完成模式切换。在该过程中，离合器只需要结合两次，分离一次，避免了离合器的反复打开和结合，节约了整车能耗，优化了整车驾驶性。

(3)本发明提供的混合动力汽车的控制方法和系统，当需要从并联模式切换到串联模式时，则在驱动电机的转速满足模式切换条件时，对起动发电一体机进行卸载；当起动发电一体机卸载完成后，控制离合器分离；在离合器分离完成后，实时判断车速是否满足换挡条件，若是则完成模式切换和换挡。由于本发明提供的方法和系统在离合器分离完成后，实时去判断车速是否满足换挡条件，若是则开始换挡过程。这便使得在并联模式切换到串联模式时，可以同时进行换挡，并且该过程中离合器只需要分离一次即可，极大的缩短的整车模式切换和换挡过程的时间，避免了离合器的反复打开和结合，节约了整车能耗，优化了整车驾驶性。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，

图1是现有技术中的混合动力汽车的动力系统结构；

图2是本发明一个实施方式中的一种混合动力汽车的控制方法的流程图；

图3是按照本发明一个实施方式提供的控制方法控制混合动力汽车模式切换和换挡过程中各参数的变化图；

图4是本发明另一个实施方式中的一种混合动力汽车的控制方法的流程图；

图5是本发明一个实施方式中的一种混合动力汽车的控制系统的结构框图；

图中附图标记表示为：1-整车控制器，2-变速箱控制器。

具体实施方式

实施例1

如图2和图3所示，本实施例提供一种混合动力汽车的控制方法，包括如下步骤:

S11：获取当前模式，当当前模式为串联模式时，执行步骤S12至S16，当当前模式为并联模式时，执行步骤S22至S26。例如，可以通过整车控制器(HCU)控制模式传感器获取当前模式。

S12：判断当前驱动电机转速是否满足从串联模式切换到并联模式的模式切换条件，若是则执行步骤S13，若否则不进行任何操作。例如，可以通过HCU判断驱动电机的转速达到第一阈值，若达到，则满足从串联模式切换到并联模式的模式切换条件。如图3所示的T1时刻前，整车处于串联模式，驱动电机的转速逐步升高，但还没有到达第一阈值。

S13：对起动发电一体机进行调速以使起动发电一体机的转速与驱动电机的转速差小于预设值。例如，可以在HCU判断出驱动电机的转速达到第一阈值时，控制起动发电一体机进行调速并判断起动发电一体机的转速与驱动电机的转速差是否小于预设值。如图3所示，在T1时刻，驱动电机的转速达到第一阈值，HCU发出模式切换指令，模式切换标志位置位,起动发电一体机开始调速；T1-T2时刻为起动发电一体机调速的过程；在T2时刻，起动发电一体机的转速和驱动电机的转速差小于一定值，HCU发出离合器模式动作指令，模式离合器指令标志位置位。

S14：控制离合器结合。在T2时刻，变速箱控制器(TCU)接收到HCU发出的离合器模式动作指令，根据该指令控制离合器结合。

S15：在离合器结合的过程中，实时判断车速是否满足换挡条件，若是则执行步骤S16，若否则不进行任何操作；

S16：控制起动发电一体机和离合器进行动作以完成模式切换和换挡。

S22：判断当前驱动电机转速是否满足从并联模式切换到串联模式的模式切换条件，若是则执行步骤S23，若否则不进行任何操作。。例如：可以通过HCU判断驱动电机的转速是否下降到第二阈值，若是，则满足从并联模式切换到串联模式的模式切换条件。如图3所示的T7-T8时刻，整车处于并联模式，驱动电机的转速逐步下降，但还没有下降到第二阈值。

S23：对起动发电一体机进行卸载。在T8时刻，驱动电机的转速下降到第二阈值，HCU发出模式切换指令，模式切换标志位置位,起动发电一体机开始卸载；

S24：起动发电一体机卸载完成后，控制离合器分离。在T9时刻，起动发电一体机卸载完成，HCU发送给TCU离合器模式分离指令，TCU控制离合器分离。

S25：在离合器分离完成后，实时判断车速是否满足换挡条件，若是则执行步骤S26，若否，则不进行任何操作。

S26：完成模式切换和换挡。在T10时刻，当前车速满足换挡条件，TCU发出换挡指令，换挡标志位置位，开始换挡过程。在T11时刻(图中T11方框的右端)，离合器分离完成后，整车实际状态进入串联模式，离合器保持分离状态，各动力源扭矩开始恢复工作；在T12时刻，各动力源完成扭矩的恢复，换挡过程结束，至此整车由并联到串联模式切换和换挡过程结束。

通过上述步骤S12至S16，在离合器结合的过程中，实时去判断车速是否满足换挡条件，若是则同时开始换挡过程。这便使得在串联模式切换到并联模式时，可以同时进行换挡，极大的缩短的整车模式切换和换挡过程的时间，节约了整车能耗，优化了整车驾驶性；

通过上述步骤S22至S26，在离合器分离完成后，实时去判断车速是否满足换挡条件，若是则开始换挡过程。这便使得在并联模式切换到串联模式时，可以同时进行换挡，并且该过程中离合器只需要分离一次即可，极大的缩短的整车模式切换和换挡过程的时间，避免了离合器的反复打开和结合，节约了整车能耗，优化了整车驾驶性。

作为一种优选方案，如图4所示，上述步骤S26可以包括：

S261，对起动发电一体机进行卸载。在T3时刻，当前车速满足换挡条件，TCU发出换挡指令，换挡标志位置位，起动发电一体机开始卸载。

S262，在起动发电一体机卸载完成后，使得离合器分离。在T4时刻，起动发电一体机卸载完成，TCU发出离合器换挡动作指令，换挡离合器指令标志位置位，离合器开始分离。

S263，离合器分离完成后，进行换挡；换挡过程包括对输入轴和输出轴进行调速，使输入轴和输出轴的速度相同后对同步器进行移动。在T5时刻，离合器分离完成，开始换挡过程。

S264，换挡完成后，使得离合器结合，以完成模式切换。在T6时刻，离合器结合完成后，整车实际状态进入并联模式，离合器保持结合状态，各动力源扭矩开始恢复工作；在T7时刻，各动力源完成扭矩的恢复，换挡过程结束，至此整车由串联到并联模式切换和整车换挡过程结束。

通过上述步骤S261至S264，使得离合器只需要结合两次，分离一次，便完成了整车由串联模式切换到并联模式且完成了换挡，避免了离合器的反复打开和结合，节约了整车能耗，优化了整车驾驶性。

实施例2

如图5所示，本实施例提供一种混合动力汽车的控制系统，包括整车控制器1和变速箱控制器2，上述整车控制器1和变速箱控制器2通过控制离合器和起动发电一体机来完成混合动力汽车的换挡和模式切换。

当当前模式为串联模式，且需要从串联模式切换到并联模式时，

整车控制器1；

用于获取当前模式(串联模式)；

判断当前驱动电机转速是否满足从串联模式切换到并联模式的模式切换条件；

当转速满足模式切换条件时，对起动发电一体机进行调速以使起动发电一体机的转速与驱动电机的转速差小于预设值，并当转速差小于预设值时，向变速箱控制器2发出模式离合器请求；

变速箱控制器2；

用于接收模式离合器请求，并在接收到模式离合器请求后，控制离合器结合；

在离合器结合的过程中，实时判断车速是否满足换挡条件，若是则控制起动发电一体机和离合器进行动作以完成模式切换和换挡。

该实施方式提供的系统，在离合器结合的过程中，实时去判断车速是否满足换挡条件，若是则同时开始换挡过程。这便使得在串联模式切换到并联模式时，可以同时进行换挡，极大的缩短的整车模式切换和换挡过程的时间，节约了整车能耗，优化了整车驾驶性。

作为一种优选方式，变速箱控制器在控制起动发电一体机和离合器进行动作以完成模式切换和换挡的过程可以包括：

控制起动发电一体机进行卸载；

在起动发电一体机卸载完成后，使得离合器分离；

在离合器分离完成后，进行换挡；

换挡完成后，使得离合器结合，以完成模式切换。

该实施方式提供的系统，离合器只需要结合两次，分离一次，便完成了整车由串联模式切换到并联模式且完成了换挡，避免了离合器的反复打开和结合，节约了整车能耗，优化了整车驾驶性。

当当前模式为并联模式，且需要从并联模式切换到串联模式时，整车控制器1；

用于获取当前模式(并联模式)；

判断当前驱动电机转速是否满足从并联模式切换到串联模式的模式切换条件；

当转速满足模式切换条件时，对起动发电一体机进行卸载，并当起动发电一体机卸载完成后，向变速箱控制器2发出模式离合器请求；

变速箱控制器2；

用于接收模式离合器请求，在接收到模式离合器请求后，控制离合器分离；

在离合器分离完成后，实时判断车速是否满足换挡条件，若是则完成模式切换和换挡。

此外，本实施例中还提供一种混合动力汽车，包括上述的控制系统。

本实施方式提供的混合动力汽车的控制系统，在离合器分离完成后，实时去判断车速是否满足换挡条件，若是则开始换挡过程。这便使得在并联模式切换到串联模式时，可以同时进行换挡，并且该过程中离合器只需要分离一次即可，极大的缩短的整车模式切换和换挡过程的时间，避免了离合器的反复打开和结合，节约了整车能耗，优化了整车驾驶性。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。