一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法
【专利摘要】本发明涉及用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，包括升挡和降挡控制过程。升挡时，传动系统综合控制器向变速机构制动器控制阀发出分离指令；获取变速机构行星架和电机转速，得到离合器主被动边转速差；向电机控制器发出转速调节指令，减小转速差，当转速差不大于限定值时，接合离合器。降挡时，传动系统综合控制器向电机控制器发出转速调节指令，使其转速降至换挡点附近，向变速机构离合器控制阀发出分离指令；确定变速机构行星架、电机转速和变速机构齿圈转速，得到制动器主被动边转速差；向电机控制器发出转速调节指令，减小转速差，当转速差不大于限定值时，接合制动器。该方法覆盖需要的车速范围，满足车辆最大输出转矩的要求。
【专利说明】一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及一种隔换挡控制方法，更具体涉及一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法。
【背景技术】
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[0002]在车辆控制领域中，利用电机调速可以实现电传动车辆直驶无级变速，但是车辆行驶工况复杂，虽然电机的转速范围较大，能够覆盖需要的车速范围，但是无法满足车辆最大输出转矩的要求。因此，需要在电传动装置中设置至少两个挡位的行星变速机构，以同时满足输出转速和转矩的需求。考虑电机的弱磁比，变速机构两档传动比间隔通常较大，一般都大于传统车辆档位间比小于1.7?1.8的要求。通常，设置一个传动比为I的高速挡和一个传动比较大的低速挡。
[0003]由于两档之间的传动比间隔比较大，换挡操纵件主被动边之间的转速差非常大，导致换挡过程滑摩功增大，从而使得操纵件摩擦片温升非常大，容易发生烧蚀，所以需要进行大传动比间隔换挡控制。故提出一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，以克服上述问题。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的是提供一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，该方法能够覆盖需要的车速范围，并且满足车辆最大输出转矩的要求。
[0005]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，所述方法通过串联式电传动车辆传动系统实现；所述方法包括升挡控制过程和降挡控制过程；所述串联式电传动车辆传动系统中包括的传动系统综合控制器TCU根据驾驶员操纵信号判断是升挡控制过程或降挡控制过程。
[0006]本发明提供的一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，其特征在于:所述升挡控制过程包括以下步骤:
[0007](1-1)发出制动器分离指令；
[0008](1-2)获取变速机构行星架的转速nw ；
[0009](1-3)得到变速机构太阳轮的转速nbt ；
[0010](1-4)确定齿圈转速nbq ;
[0011](1-5)判断变速机构的离合器主动边转速与其被动边转速差绝对值是否不大于限定值 Anl4sei ；
[0012](1-6)若所述绝对值大于限定值Λ nHse，则发出离合器接合指令，完成升挡；
[0013](1-7)若所述绝对值小于等于限定值Λ ，则降低离合器主动边转速与被动边转速差值，返回所述步骤(1-2)，进行下一轮计算与判断。
[0014]本发明提供的一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，所述降挡控制过程包括以下步骤:
[0015](2-1)调节电机转速nm;
[0016](2-2)发出离合器分离指令；
[0017](2-3)获取变速机构行星架的转速nbJ ；
[0018](2-4)得到变速机构太阳轮的转速nbt ；
[0019](2-5)确定齿圈的转速nbq ;
[0020](2-6)判断变速机构的制动器主动边转速与被动边转速差绝对值是否不大于限定
A ^down ;
[0021](2-7)若条件成立，则发出制动器接合指令，完成降挡；
[0022](2-8)若条件不成立，降低制动器主动边转速与被动边转速差值，返回所述步骤(2-3)，进行下一轮计算与判断。
[0023]本发明提供的另一优选的一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，所述步骤(1-1)中的指令由传动系统综合控制器TCU向变速机构的制动器的控制阀发出的；所述步骤(2-2)中的指令由传动系统综合控制器TCU向变速机构的离合器的控制阀发出的。
[0024]本发明提供的再一优选的一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，所述步骤(2-1)中的电机转速nm通过传动系统综合控制器TCU调节并通过下式确定:
[0025]nm = nmax/ibl
[0026]其中，nmax为电机最大转速，ibl为一挡传动比。
[0027]本发明提供的又一优选的一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，所述步骤(1-3)和步骤(2-4)中的变速机构太阳轮的转速nbt通过获取电机的转速nm确定，其中nbt = nm。
[0028]本发明提供的又一优选的一种串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，所述步骤(1-4)和步骤(2-5)中的齿圈转速IV根据变速机构行星架的转速1^_和变速机构太阳轮的转速nbt确定:
[0029]nbq = [ (l+kb) nbJ-nbt] /kb
[0030]其中，kb为变速机构行星排参数。
[0031 ] 本发明提供的又一优选的一种串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，所述步骤(1-5)中的变速机构的离合器主动边转速与其被动边转速差绝对值为所述齿圈转速与变速机构太阳轮的转速差绝对值；所述步骤(2-6)中的变速机构的制动器主动边转速与被动边转速差绝对值为所述齿圈转速绝对值。
[0032]本发明提供的又一优选的一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，所述步骤(1-6)的指令向变速机构的离合器控制阀发出；所述步骤(2-7)中的指令向变速机构的制动器控制阀发出。
[0033]本发明提供的又一优选的一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，所述步骤(1-7)中的离合器主动边转速与被动边转速差值通过调节电机的转速nm =nbj降低；所述步骤(2-8)中的制动器主动边转速与被动边转速差值通过调节电机的转速nm=iMnbj 降低。
[0034]和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果
[0035]1、本发明能够覆盖需要的车速范围，并且满足车辆最大输出转矩的要求；
[0036]2、本发明避免操纵件摩擦片温升非常大，不容易发生烧蚀；
[0037]3、本发明能够保证车辆行驶和驾驶人员安全；
[0038]4、本发明可以满足复杂的车辆行驶工况；
[0039]5、本发明减小制动器(或离合器)主动件和从动件之间的转速差，顺利换入期望的挡位。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1为串联式电传动车辆传动系统结构意图；
[0041]图2为本发明的控制方法流程图；
[0042]其中，1-传动系统控制器TCU，2-电机，3-变速机构，4_太阳轮，5_行星架，6_齿圈，7-行星轮组，8-接合离合器，9-脱开制动器。
【具体实施方式】
[0043]下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。
[0044]实施例1:
[0045]如图1-2所示，本例的发明用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，所述方法通过串联式电传动车辆传动系统实现；所述方法包括升挡控制过程和降挡控制过程。
[0046]如图2所示,在步骤SI中，串联式电传动车辆传动系统中包括的传动系统综合控制器(TCU)根据驾驶员操纵信号判断是升挡控制过程或降挡控制过程。
[0047]如果升挡，则进入步骤S2，所述升挡控制过程的步骤包括:传动系统综合控制器(TCU)向变速机构3的制动器的控制阀发出制动器分离指令:CH = O。然后进入步骤S3，传动系统综合控制器(TCU)获取变速机构3的行星架5的转速nw。在步骤S4中，传动系统综合控制器(TCU)获取电机2的转速nm，得到变速机构3的太阳轮4的转速nbt:nbt = nm。在步骤S5中，根据变速机构3的行星架5和太阳轮4的转速计算齿圈6的转速rv，计算公式为:rv = [(l+kb)nbJ-nbt]/kb,kb为变速机构3的行星排参数。步骤S6判断变速机构3的离合器主被动边转速差绝对值(即齿圈转速与太阳轮转速差绝对值)是否不大于限定值Anrise, BP: |nbt-nbq ( Anrise0若条件成立，则进入步骤S7，传动系统综合控制器(TCU)向变速机构3的离合器控制阀发出离合器接合指令:CL = 1，完成升挡；若条件不成立，则进入步骤S8，传动系统综合控制器(TCU)向电机控制器发出转速调节指令:nm = nbj，以降低离合器主被动边转速差，然后返回步骤S3，进行下一轮计算与判断。
[0048]如果降挡，则进入步骤S9，所述降挡控制过程的步骤包括:传动系统综合控制器(TCU)首先向电机2发出转速调节指令:nm = nmax/ibl，nmax为电机2最大转速，ibl为一挡传动比，使车速调至换挡点。在步骤SlO中，传动系统综合控制器(TCU)向变速机构3的离合器的控制阀发出离合器分离指令:CL = O。在步骤Sll中，传动系统综合控制器(TCU)获取变速机构3的行星架5的转速nw。在步骤S12中，传动系统综合控制器(TCU)获取电机2的转速nm,得到变速机构3的太阳轮4的转速nbt:nbt = nm。在步骤S13中,根据变速机构3的行星架5和太阳轮4的转速计算齿圈6的转速IV，计算公式为:nb(1 = [ (l+kb) nbJ-nbt] /kb，kb为变速机构3的行星排参数。步骤S14判断变速机构3的制动器主被动边转速差绝对值(即齿圈转速绝对值)是否不大于限定值And_，SP:|rv| ( And_。若条件成立，则进入步骤S15，传动系统综合控制器(TCU)向变速机构3的制动器控制阀发出制动器接合指令:CH= 1，完成降挡。若条件不成立，则进入步骤S16，传动系统综合控制器(TCU)向电机控制器发出转速调节指令:nm = iblnbJ,以降低制动器主被动边转速差，然后返回步骤S11，进行下一轮计算与判断。
[0049]所述串联式电传动车辆传动系统如图1所示，包括传动系统控制器TCU1、与所述传动系统控制器TCUl电气连接的电机2和与所述电机2机械连接的变速机构3 ;所述变速机构包括太阳轮4和与所述太阳轮4机械连接的行星架5 ;所述行星架5的两端各依次机械连接行星轮组7、齿圈6和接合制动器9 ;在两个接合制动器9之间机械连接两个机械连接的脱开离合器8。
[0050]所述传动系统控制器TCUl向电机2发送转速控制指令；电机2输出的功率经过变速机构3传递到车轮。
[0051 ] 所述接合制动器9，脱开离合器8和变速机构3处于一挡；所述接合离合器8，脱开制动器9和变速机构3处于二挡即直接挡。
[0052]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员尽管参照上述实施例应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，所述方法通过串联式电传动车辆传动系统实现；其特征在于:所述方法包括升挡控制过程和降挡控制过程；所述串联式电传动车辆传动系统中包括的传动系统综合控制器TCU根据驾驶员操纵信号判断是升挡控制过程或降挡控制过程。
2.如权利要求1所述的一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，其特征在于:所述升挡控制过程包括以下步骤: (1-1)发出制动器分离指令； (1-2)获取变速机构行星架的转速nbj ； (1-3)得到变速机构太阳轮的转速nbt ； (1-4)确定齿圈转速nbq; (1-5)判断变速机构的离合器主动边转速与其被动边转速差绝对值是否不大于限定值A ^rise ; (1-6)若所述绝对值大于限定值，则发出离合器接合指令，完成升挡； (1-7)若所述绝对值小于等于限定值，则降低离合器主动边转速与被动边转速差值，返回所述步骤(1-2)，进行下一轮计算与判断。
3.如权利要求2所述的一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，其特征在于:所述降挡控制过程包括以下步骤: (2-1)调节电机转速nm; (2-2)发出离合器分离指令； (2-3)获取变速机构行星架的转速nbj ； (2-4)得到变速机构太阳轮的转速nbt ； (2-5)确定齿圈的转速nbq; (2-6)判断变速机构的制动器主动边转速与被动边转速差绝对值是否不大于限定值A ^down ; (2-7)若条件成立，则发出制动器接合指令，完成降挡； (2-8)若条件不成立，降低制动器主动边转速与被动边转速差值，返回所述步骤(2-3)，进行下一轮计算与判断。
4.如权利要求2所述的一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，其特征在于:所述步骤(1-1)中的指令由传动系统综合控制器TCU向变速机构的制动器的控制阀发出的；所述步骤(2-2)中的指令由传动系统综合控制器TCU向变速机构的离合器的控制阀发出的。
5.如权利要求3所述的一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，其特征在于:所述步骤(2-1)中的电机转速nm通过传动系统综合控制器TCU调节并通过下式确定:
nmax/ibi 其中，nmax为电机最大转速，ibl为一挡传动比。
6.如权利要求3所述的一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，其特征在于:所述步骤(1-3)和步骤(2-4)中的变速机构太阳轮的转速nbt通过获取电机的转速nm确定,其中nbt = nm。
7.如权利要求6所述的一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，其特征在于:所述步骤(1-4)和步骤(2-5)中的齿圈转速IV根据变速机构行星架的转速1^和变速机构太阳轮的转速nbt确定:
nbq = [(l+kb) nbJ-nbt]/kb 其中，kb为变速机构行星排参数。
8.如权利要求7所述的一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，其特征在于:所述步骤(1-5)中的变速机构的离合器主动边转速与其被动边转速差绝对值为所述齿圈转速与变速机构太阳轮的转速差绝对值；所述步骤(2-6)中的变速机构的制动器主动边转速与被动边转速差绝对值为所述齿圈转速绝对值。
9.如权利要求8所述的一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，其特征在于:所述步骤(1-6)的指令向变速机构的离合器控制阀发出；所述步骤(2-7)中的指令向变速机构的制动器控制阀发出。
10.如权利要求9所述的一种用于串联式电传动车辆的大传动比间隔换挡控制方法，其特征在于:所述步骤(1-7)中的离合器主动边转速与被动边转速差值通过调节电机的转速!^ = nbJ降低；所述步骤(2-8)中的制动器主动边转速与被动边转速差值通过调节电机的转速化=iblnbJ降低。
【文档编号】F16H59/02GK104315131SQ201410488341
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年9月22日 优先权日:2014年9月22日
【发明者】袁艺, 盖江涛, 李慎龙, 陈泳丹, 张欣, 马晓枫, 刘翼, 马田, 万帆 申请人:中国北方车辆研究所