电动汽车的换挡控制方法和基于换挡的电机转速调节方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种电动汽车的换挡控制方法，和基于电动汽车换挡的电动发电机的转速调节方法。
【背景技术】
[0002]随着汽车技术的发展，动力汽车的各方面的控制越来越完善，但是仍然存在一些问题。其中，在动力汽车的换挡控制方面，相关技术中公开了一种带AMT(AutomatedMechanical Transmiss1n,电控机械式自动变速箱)变速箱的电动汽车的换挡控制方法，如图1所示，该换挡控制方法包括以下步骤:
[0003]SI’:HCU(Hybrid Control Unit,混合动力整车控制器)判断是否收到TCU(Transmiss1n Control Unit,自动变速箱控制单元)发出的换挡信息。
[0004]S2’:当HCU收到T⑶发出的换挡信号时，HCU同时向电机和发动机发出扭矩降为零的指令。
[0005]S3’:当电机和发动机的扭矩都降为零时，T⑶控制同步器移动到空挡位置。
[0006]S4’:当T⑶控制同步器移动到空挡位置时，H⑶向电机发出产生反向扭矩的指令以进行调速，当电机的扭矩为零时，TCU控制同步器移动到预定挡位并锁定。
[0007]但是，相关技术中只考虑了升挡降速的调速过程，由于动力汽车在纯电动(EV)模式下电机换挡时存在动力中断，所以实际上整车运行时还需要考虑换挡时间的影响，另外电机在调速过程中还容易出现超调的问题，相关技术中对此还没有详细说明过调节过程。
【发明内容】
[0008]本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。为此，本发明需要提出一种电动汽车的换挡控制方法，该换挡控制方法可以提高电机调速换挡的平顺性，提高整车的舒适性。
[0009]本发明还提出一种基于电动汽车换挡的电动发电机的转速调节方法。
[0010]为解决上述问题，本发明的一方面实施例提出一种电动汽车的换挡控制方法，其中，所述电动汽车的动力传动系统包括多个输出轴、电机动力轴、电机动力轴同步器、第一电动发电机和电机控制器，所述电机动力轴设置成可选择性地与所述输出轴中的一个联动，在所述电机动力轴与所述输出轴中的所述一个进行联动时，所述第一电动发电机将产生的动力通过所述输出轴的所述一个输出，所述电机动力轴同步器设置在所述电机动力轴上，所述电机动力轴设置成通过所述电机动力轴同步器的同步而选择性地与所述输出轴的其中一个联动，其中，所述电机控制器在根据所述电动汽车的车速、油门踏板信号和当前挡位判断所述第一电动发电机需要进行换挡控制时，对所述第一电动发电机进行调速换挡控制，所述换挡控制方法包括以下步骤:S11，在所述电机控制器发出的请求挡位与传动控制单元发出的目标挡位一致时，所述电机控制器控制所述第一电动发电机进行第一次扭矩卸载；S12，在所述第一电动发电机的第一次扭矩卸载完成后，所述传动控制单元根据所述电机控制器发送的电机调速请求控制所述动力传动系统中的电机动力轴同步器断开，并在所述第一电动发电机处于空挡时，所述电机控制器计算所述第一电动发电机的换挡目标转速且控制所述第一电动发电机进行扭矩加载以进行调速，以及在所述第一电动发电机的转速达到预设的电机转速范围时，所述电机控制器控制所述第一电动发电机进行第二次扭矩卸载；S13，在所述第一电动发电机的第二次扭矩卸载完成后，所述传动控制单元根据所述电机控制器发送的请求挡位控制所述电机动力轴同步器开始结合，并反馈所述电机控制器的请求挡位是否换挡成功；S14，所述电机控制器判断所述传动控制单元发送的所述第一电动发电机的当前挡位为所述请求挡位，判断所述第一电动发电机换挡成功。
[0011]根据本发明实施例的电动汽车的换挡控制方法，通过对第一电动发电机进行两次卸载，调节第二次扭矩卸载的时机，可以降低第一电动发电机的调速时间，并可以避免出现超调问题，进而减少换挡过程中的动力中断现象，提高整车的平顺性以及舒适性。
[0012]为解决上述问题，本发明的另一方面实施例还提出一种基于电动汽车换挡的电动发电机的转速调节方法，该转速调节方法包括:在第一电动发电机处于空挡时，电机控制器计算所述第一电动发电机的目标换挡转速且控制所述第一电动发电机进行扭矩加载以进行调速，直至所述第一电动发电机的转速达到预设的电机转速范围；其中，当所述电机控制器判断所述第一电动发电机需要进行升挡控制时，所述预设的电机转速范围大于所述第一电动发电机的目标换挡转速范围的上限值；当所述电机控制器判断所述第一电动发电机需要进行降挡控制时，所述预设的电机转速范围小于所述第一电动发电机的目标换挡转速范围的下限值。
[0013]根据本发明实施例的基于电动汽车换挡的电动发电机的转速调节方法，通过控制电动发电机进行调速至预设的电机转速范围，并在升档或降挡时限制预设的电机转速范围，从而电动发电机可以避免出现超调现象，进而可以保证电动汽车换挡的平顺性。
[0014]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0015]本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0016]图1是现有技术的一种电动汽车的换挡控制方法的流程图；
[0017]图2是根据本发明实施例的变速器的示意图；
[0018]图3是根据本发明一个实施例的动力传动系统的不意图；
[0019]图4是根据本发明另一个实施例的动力传动系统的示意图；
[0020]图5是根据本发明再一个实施例的动力传动系统的示意图；
[0021]图6是根据本发明再一个实施例的动力传动系统的示意图；
[0022]图7是根据本发明再一个实施例的动力传动系统的示意图；
[0023]图8是根据本发明再一个实施例的动力传动系统的示意图；
[0024]图9是根据本发明再一个实施例的动力传动系统的示意图；
[0025]图10是根据本发明再一个实施例的动力传动系统的示意图；
[0026]图11是根据本发明再一个实施例的动力传动系统的示意图；
[0027]图12是根据本发明再一个实施例的动力传动系统的示意图；
[0028]图13是根据本发明再一个实施例的动力传动系统的示意图；
[0029]图14是根据本发明的一个实施例的电动汽车的换挡控制方法的流程图；
[0030]图15是根据本发明的另一个实施例的电动汽车的换挡控制方法中PID调节的流程图；
[0031]图16是根据本发明的一个具体实施例的电动汽车的换挡控制方法的流程图；
[0032]图17是根据本发明的另一个具体实施例的电动汽车的换挡控制方法的流程图；
[0033]图18是根据本发明的另一个具体实施例的电动汽车的换挡控制方法的流程图；
[0034]图19是根据本发明的再一个实施例的电动汽车的换挡控制方法的流程图；
[0035]图20是根据本发明的一个实施例的电动汽车的换挡控制方法的流程图；以及
[0036]图21是根据本发明的一个实施例的基于电动汽车换挡的电动发动机的转速调节方法的流程图。
【具体实施方式】
[0037]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0038]下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此夕卜，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
[0039]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0040]参照下面的描述和附图，将清楚本发明的实施例的这些和其他方面。在这些描述和附图中，具体公开了本发明的实施例中的一些特定实施方式，来表示实施本发明的实施例的原理的一些方式，但是应当理解，本发明的实施例的范围不受此限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
[0041]下面结合图2-图13对根据本发明实施例的动力传动系统100进行详细描述，该动力传动系统100适用于诸如电动汽车的车辆中，并作为车辆的动力系统，为车辆正常行驶提供充足的动力和电能。
[0042]根据本发明实施例的动力传动系统100主要包括两大部分，其一可为动力源，动力源可以是发动机4、电动发电机等，其二可为变速器(如图2所示)，变速器用于实现对动力源输出动力的变速功能，满足车辆行驶要求或充电要求等。
[0043]例如,在一些实施例中，如图3-图13所示,动力传动系统100可以包括发动机4、第一电动发电机51和变速器，但不限于此。
[0044]对于发动机4而言，其多利用液体燃料(例如，汽油、柴油等)和空气混合后直接输入燃烧室内部燃烧而产生能量，然后再转变成机械能。发动机4 一般可以包括机体组、曲柄连杆机构、供给系统、点火系统、冷却系统和润滑系统等。机体组是发动机4各机构、系统的装配机体，曲柄连杆机构可将活塞的直线往复运动转变为曲轴的旋转运动并可输出动力。配气机构用于定时进气、排气，保证发动机4各循环的顺利进行。供给系统可将油气混合物供给气缸内用于燃烧。冷却系统用于冷却发动机4，保证发动机4的工作温度处在适宜的温度区间内。润滑系统用于润滑发动机4内的各运动副，减少磨损和能量损耗。
[0045]应当理解的是，上述关于发动机4及其各个子系统、子机构的具体构造、工作原理等均已为现有技术，且为本领域普通技术人员所熟知，这里出于简洁的目的，不再一一详细描述。
[0046]结合图2所示，在一些实施例中，变速器主要包括多个输入轴(例如，第一输入轴11、第二输入轴12)、多个输出轴(例如,第一输出轴21、第二输出轴22)和电机动力轴3及各轴上相关齿轮以及换挡元件(如，同步器)。
[0047]在发动机4与输入轴之间进行动力传递时，发动机4设置成可选择性地接合多个输入轴中的至少一个。换言之，例如，在发动机4向输入轴传输动力时，发动机4能够选择性地与多个输入轴中的一个接合以传输动力，或者发动机4还能够选择性地与多个输入轴中的两个或两个以上输入轴同时接合以传输动力。
[0048]例如，在图2-图13的示例中，多个输入轴可以包括第一输入轴11和第二输入轴12两根输入轴，发动机4能够选择性地与第一输入轴11和第二输入轴12之一接合以传输动力。或者，特别地，发动机4还能与第一输入轴11和第二输入轴12同时接合以传输动力。当然，应当理解的是，发动机4还可同时与第一输入轴11和第二输入轴12断开。
[0049]对于本领域的普通技术人员而言，发动机4与输入轴的接合状态与动力传动系统100的具体工况相关，这将在下面结合具体的实施例进行详述，这里不再详细说明。
[0050]输入轴与输出轴之间可以通过挡位齿轮副进行传动。例如，每个输入轴上均设置有挡位主动齿轮，每个输出轴上均设置有挡位从动齿轮，挡位从动齿轮与挡位主动齿轮对应地啮合，从而构成多对速比不同的齿轮副。
[0051]在本发明的一些实施例中，变速器可以是五前进挡变速器，即具有一挡齿轮副、二挡齿轮副、三挡齿轮副、四挡齿轮副和五挡齿轮副。但是，本发明并不限于此，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据传动需要而适应性增加或减少挡位齿轮副的个数，并不限于本发明实施例中所示的五挡传动。
[0052]如图2-图13所示，电机动力轴3设置成可与输入轴中的一个(例如，第二输入轴12)进行联动。换言之，来自该输入轴的动力在需要向电机动力轴3传递时，电机动力轴3则与该输入轴联动以传输动力，或者来自该电机动力轴3的动力在需要向该输入轴传递时，该输入轴则与电机动力轴3联动以传输动力。
[0053]简言之,在具有根据本发明实施例的动力传动系统100的车辆处于某些工况时(具体工况将在下面结合具体的实施例进行详述)，且动力需要在电机动力轴3与该输入轴之间进行传递时，则该输入轴与电机动力轴3进行联动。
[0054]需要说明的是，上述的“联动”可以理解为多个部件(例如，两个)关联运动，以两个部件联动为例，在其中一个部件运动时，另一个部件也随之运动。
[0055]例如，在本发明的一些实施例中，齿轮与轴联动可以理解为是在齿轮旋转时、与其联动的轴也将旋转，或者在该轴旋转时、与其联动的齿轮也将旋转。
[0056]又如，轴与轴联动可以理解为是在其中一根轴旋转时、与其联动的另一根轴也将旋转。
[0057]再如，齿轮与齿轮联动可以理解为是在其中一个齿轮旋转时、与其联动的另一个齿轮也将旋转。
[0058]在本发明下面有关“联动”的描述中，如果没有特殊说明，均作此理解。
[0059]类似地，第一电动发电机51设置成能够与电机动力轴3联动。例如,第一电动发电机51在作为电动机工作时,可将产生的动力输出给电机动力轴3。又如,在第一电动发电机51作为发电机工作时,来自电机动力轴3的动力可以输出至第一电动发电机51,从而驱动第一电动发电机51进行发电。
[0060]这里，需要说明一点，在本发明有关“电动发电机”的描述中，如果没有特殊说明，该电动发电机可以理解为是具有发电机与电动机功能的电机。
[0061]如上所述，电机动力轴3可以与输入轴中的一个进行联动，特别地，在电机动力轴3与该输入轴中的一个进行联动时，第一电动发电机51能够利用来自发动机4输出的至少部分动力在车辆行驶以及驻车时进行发电。
[0062]换言之，在车辆处于行驶状态且电机动力轴3与该输入轴中的一个进行联动时，发动机4的至少部分动力可以通过电机动力轴3输出至第一电动发电机51，从而驱动第一电动发电机51进行发电，实现发动机4边驱动边充电工况。而在车辆处于驻车(车辆停止但发动机4仍处于工作状态)状态且电机动力轴3与该输入轴中的一个进行联动时，发动机4的至少部分动力可以通过电机动力轴3输出至第一电动发电机51，从而驱动第一电动发电机51进行发电，实现驻车充电功能(即“停车”充电)。
[0063]进一步，电机动力轴3还设置成可与输出轴中的一个(例如，第二输出轴22)联动。例如，来自电机动力轴3的动力在需要向该输出轴传递时，电机动力轴3则与该输出轴联动以传输动力。特别地，在电机动力轴3与输出轴中的所述一个进行联动时、第一电动发电机51能够将产生的动力通过输出轴的所述一个输出，从而驱动车辆行驶。简言之，在电机动力轴3与该输出轴联动时,第一电动发电机51是可以作为电动机并输出动力以驱动车辆行驶的。
[0064]需要说明一点，在本发明的描述中，电机动力轴3可以是第一电动发电机51自身的电机轴。当然，可以理解的是，电机动力轴3与第一电动发电机51的电机轴也可以是两个单独的轴。
[0065]由此，根据本发明实施例的动力传动系统100，能够在车辆行驶以及驻车时实现充电功能，丰富了充电模式，至少在一定程度上解决了现有动力传动系统充电方式单一、充电效率低等问题。简言之，根据本发明实施例的动力传动系统100能够实现行车充电和驻车充电两类充电模式。
[0066]下面参照图2且结合图3-图13对变速器的具体构造结合具体的实施例进行详细描述。
[0067]首先对电机动力轴3上的电机动力轴同步器33c、电机动力轴第一齿轮31和电机动力轴第二齿轮32进行详细描述。
[0068]具体而言，电机动力轴第一齿轮31和电机动力轴第二齿轮32均空套设置在电机动力轴3上，也就是说，电机动力轴3与电机动力轴第一齿轮31能够差速转动，类似地，电机动力轴3与电机动力轴第二齿轮32也能够差速转动。
[0069]如图2并可结合图3-图13，电机动力轴第一齿轮31设置成与输入轴的所述一个进行联动，电机动力轴第二齿轮32设置成与输出轴的所述一个进行联动。在图2-图13的一些不例中，电机动力轴第一齿轮31是与第二输入轴12联动的，电机动力轴第二齿轮32是与第二输出轴22联动的，但本发明并不限于此。
[0070]进一步，电机动力轴同步器33c设置在电机动力轴第一齿轮31和电机动力轴第二齿轮32之间，电机动力轴同步器33c的接合套可沿电机动力轴3的轴向运动，例如在图2-图13的示例中，电机动力轴同步器33c的接合套可以在拨叉机构的驱动下沿电机动力轴3的轴向向左或向右运动。
[0071]电机动力轴同步器33c由于设置在电机动力轴第一齿轮31与电机动力轴第二齿轮32之间，因此电机动力轴同步器33c能够选择性地将电机动力轴第一齿轮31与电机动力轴第二齿轮32之一与电机动力轴3接合。
[0072]结合图2-图13的示例，电机动力轴同步器33c的接合套沿轴向向左运动可以将电机动力轴第一齿轮31与电机动力轴3接合,从而使得电机动力轴3与电机动力轴第一齿轮31能够同步转动。电机动力轴同步器33c的接合套沿轴向向右运动可以将电机动力轴第二齿轮32与电机动力轴3接合，从而使得电机动力轴3与电机动力轴第二齿轮32能够同步转动。
[0073]当然，可以理解的是，电机动力轴同步器33c的接合套也可以保持在中立位置(例如，初始位置)，此时电机动力轴同步器33c与电机动力轴第一齿轮31以及电机动力轴第二齿轮32分别断开。
[0074]此外，需要说明一点，为了便于电机动力轴第一齿轮31、电机动力轴第二齿轮32与电机动力轴同步器33c进行接合，电机动力轴第一齿轮31以及电机动力轴第二齿轮32的朝向电机动力轴同步器33c的一侧可以设置有接合齿圈，这对于本领域的普通技术人员而言，应当都是容易理解的。
[0075]由此，电机动力轴3可通过电机动力轴同步器33c的同步(即对电机动力轴第一齿轮31或电机动力轴第二齿轮32的同步)而选择性地与输入轴的所述一个联动或者与输出轴的所述一个联动。具体而言，电机动力轴同步器33c可对电机动力轴第一齿轮31进行同步，即电机动力轴同步器33c可接合电机动力轴第一齿轮31与电机动力轴3，从而电机动力轴3能够与输入轴中的所述一个(例如，第二输入轴12)进行联动。又如，在一些示例中，电机动力轴同步器33c可对电机动力轴第二齿轮32进行同步，即电机动力轴同步器33c可接合电机动力轴第二齿轮32与电机动力轴3，从而电机动力轴3能够与输出轴中的所述一个(例如，第二输出轴22)进行联动。
[0076]下面结合附图对根据本发明实施例的动力传动系统100的倒挡结构进行详细描述。
[0077]如上所述，电机动力轴第一齿轮31与输入轴的所述一个进行联动。而在本发明示出的一些实施例中，电机动力轴第一齿轮31是与输入轴的所述一个上的主动齿轮直接传动或间接传动的，从而实现与该输入轴联动的目的。例