用于控制混合动力电动车辆的换档的方法与流程

本发明涉及一种用于控制混合动力电动车辆的换档的方法，并且更具体地，涉及如下一种用于控制混合动力电动车辆的换档的方法，其被配置用于减小换档时间，最小化驱动系统的损耗，提高燃料效率和提高驾驶性能，并且当驾驶员在动力升档(power-onupshift)主动控制操作期间操纵加速器踏板时，使得驾驶员能够感受到加速度的变化。

背景技术：

混合动力电动车辆(hev)是指使用两种或更多种不同种类的动力源的车辆。通常，hev由通过燃烧燃料生成驱动力的发动机和利用电池的电能生成驱动力的电动机来驱动。

图1是示出hev用传动系，特别是安装有变速器的电动装置(tmed)型传动系的结构的视图，在其中，驱动电动机3与变速器4彼此直接连接。

如图所示，在tmed型混合动力系统中，变速器4安装在用于车辆行驶的驱动电动机3的输出侧，使得电动机的输出轴连接到变速器的输入轴，因此，电动机的速度成为变速器的输入速度(即，变速器的输入轴的转速)。

更详细地描述该结构，混合动力电动车辆可以包括：作为用于车辆行驶的动力源的发动机1和电动机3；布置在发动机1与电动机3之间的发动机离合器2；连接到电动机3的输出侧的变速器4；用于驱动电动机3的逆变器5；和用作电动机3的电源(电功率源)并经由逆变器5与电动机3连接以进行充电或放电的电池6。

图1中的参考数字7表示与发动机1连接的混合起动发电机(hsg)其为一种类型的电动机，用于：传递用于起动发动机的动力或使用从发动机传递的旋转力来发电。

hsg作为电动机或发电机工作，并且经由包括皮带和滑轮在内的动力传递装置直接连接到发动机，使得可以始终传递动力，并且因此可以用于控制发动机转速。

发动机离合器2通过使用液压的接合(闭合)操作或分离(打开)操作来传递发动机1与电动机3之间的动力或中断动力传递。

逆变器5将电池6的直流电转换成三相交流电，并将其施加到电动机3和7以驱动电动机。

变速器4在换档时通过驱动轴将电动机3的动力或者发动机1和电动机3的组合动力传递到驱动轮。在混合动力电动车辆中，变速器可以体现为自动变速器(at)或双离合器变速器(dct)。

具有上述结构的混合动力电动车辆可以在电动车辆(ev)模式或混合动力电动车辆(hev)模式下行驶，ev模式是仅使用电动机3的动力的纯电动车辆模式，hev模式利用发动机1和电动机3两者的动力。

此外，当车辆正在制动或使用惯性滑行时，它可以在再生制动模式下行驶，再生制动模式用于通过用作发电机的电动机收集车辆的动能，来对电池充电(由电动机充电)。

在再生制动模式中，接收车辆的动能的电动机生成电力，并且对经由逆变器5与其连接的电池6充电。

此外，混合动力电动车辆可以包括混合控制单元(hcu)(其为被配置用于控制车辆的整体操作的高层控制装置)以及用于控制车辆的各种装置的各种其他控制装置。

例如，可以提供用于控制发动机的操作的发动机控制单元(ecu)、用于控制电动机的操作的电动机控制单元(mcu)、用于控制变速器的操作的变速器控制单元(tcu)、用于通过检测电池的荷电状态来控制和管理电池以将其用于电池的充电/放电控制或者将其提供给其它控制装置的电池管理系统(bms)、以及被配置用于控制车辆的制动操作的制动控制装置。

混合控制装置和其他控制装置经由控制器局域网(can)通信相互连接，以交换信息并相互协作地控制车辆的装置。高层控制装置收集来自低层控制装置的信息，并将控制命令发送到低层控制装置。

另一方面，在采用自动变速器(at)或双离合变速器(dct)的tmed型混合动力系统中，可以控制各个驱动源的速度，即单独控制驱动车辆的发动机和电动机的速度。因此，通过修改传统的换档控制方法或者利用与现有技术不同的方法，减小换档时间和最小化驱动系统的损耗，在燃料效率和驾驶性能方面存在改善的余地。

如果换档时间缩短，则动力传递损失可以减小，并且施加于包括在液压系统中的油泵的负荷可以降低，使得能够提高车辆的燃料效率。

因此，需要一种被配置用于缩短混合动力电动车辆的换档时间的换档控制技术。

根据在动力升档期间执行利用电动机速度控制的主动换档控制的相关技术，当驾驶员在换档中操纵加速器踏板时，难以使驾驶员感觉到加速度的变化。

因此，需要一种换档控制技术，该技术被配置用于在动力升档主动控制操作期间当驾驶员操纵加速器踏板时，将加速度的变化传递给驾驶员。

包含在本发明背景技术部分中的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，并且不能被认为是对该信息形成本领域技术人员已知的现有技术的认可或任何形式的建议。

技术实现要素：

本发明的各个方面致力于提供一种用于控制混合动力电动车辆的换档的方法，该方法被配置用于减少换档时间，使驱动系统的损耗最小化，提高燃料效率并增强驾驶性，并且被配置用于在动力升档主动控制操作期间当驾驶员操纵加速器踏板时将加速度变化传递给驾驶员。

本发明的各个方面致力于提供一种用于控制混合动力电动车辆的换档的方法，所述方法包括：开始用于动力升档至目标档位的换档控制；在换档控制开始之后，确定是否发生了变速器中的释放元件的滑移；在因发生释放元件的滑移而导致变速器输入速度降低的速度变化区间中，基于由驾驶信息检测装置检测到的车辆驾驶信息来确定变速器输入轴要求扭矩值；基于所确定的变速器输入轴要求扭矩值，确定用于控制变速器中的接合元件的离合器扭矩的命令值；执行车辆的驱动源的速度控制，使得在所述速度变化区间中根据所确定的命令值控制接合元件的离合器扭矩，并且同时变速器输入速度的变化率追随目标变化率；以及当确定通过速度控制，在变速器输入速度与目标档位的预定同步速度之间已经实现了同步时，停止速度控制，并增加接合元件的离合器扭矩。

以下讨论本发明的其他方面和示例性实施例。

应当理解，在此使用的术语“车辆”或“车辆的”或者其他类似的术语包括一般机动车辆，例如客运汽车(包括运动型多功能车辆(suv))、公共汽车、卡车、各种商用车辆、水运工具(包括各种艇和船)、飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，从石油以外的资源得到的燃料)。如在此提到的，混合动力车辆是具有两个或更多个动力源的车辆，例如，既有汽油动力又有电动力的车辆。

本发明的方法和装置具有其他的特征和优点，这些特征和优点将在结合于此的附图和下面的具体实施方式中显而易见或者更详细地阐述，附图和具体实施方式共同用于解释本发明的某些原理。

以下讨论本发明的上述和其它特征。

附图说明

图1是示意性地示出用于tmed型混合动力电动车辆的传动系的结构的视图；

图2是示出设置有自动变速器的tmed型混合动力电动车辆的传统的动力升档控制方法的示例的视图；

图3是示出在设置有自动变速器的tmed型混合动力电动车辆中在动力升档期间操纵加速器踏板时的传统控制方法的示例的视图；

图4是示出用于设置有自动变速器的tmed型混合动力电动车辆的动力升档主动控制方法的示例的视图；

图5是用于说明在动力升档主动控制期间操作加速器踏板时的与传统控制方法关联的问题的视图；

图6是示出应用了根据本发明的示例性实施例的换档控制方法的tmed型混合动力电动车辆的系统的结构的视图；

图7是示出本发明的车辆的各控制装置的主要功能的图；

图8是示出根据本发明的示例性实施例的混合动力电动车辆的换档控制方法的流程图；和

图9是示出根据本发明的示例性实施例的用于混合动力电动车辆的动力升档控制操作的示例的视图。

应当理解，附图不一定按比例绘制，而呈现出说明本发明的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。本文公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、取向、位置和形状)将部分地由特别预期的应用和使用环境来确定。

在附图中，贯穿附图的若干图，附图标记指代本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各种实施例，其示例在附图中示出并在下面进行描述。虽然将结合示例性实施例描述本发明，但是应当理解，本说明书并不旨在将本发明限制于这些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅涵盖示例性实施例，而且涵盖可包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种替代、修改、等同物和其它实施例。

在整个说明书中，当要素被提及为“包括”另一要素时，该要素可以不被理解为排除另一要素，只要没有特别的冲突描述，并且该元素可以包括至少一个另一元素。

本发明的各个方面致力于提供一种用于控制混合动力电动车辆的换档的方法，该方法被配置用于减小换档时间，使驱动系统的损耗最小化，提高燃料效率并增强驾驶性能，并且当驾驶员在动力升档主动控制操作期间操纵加速器踏板时，使得驾驶员能够感觉到加速度的变化。

为此目的，本发明的各个方面旨在提供一种用于混合动力电动车辆的动力升档主动控制方法，在其中，在动力升档主动控制操作期间，同时执行基于变速器输入速度的变化率的对车辆的驱动源的速度控制以及反映了驾驶员要求扭矩的变速器中的接合元件的离合器的前馈控制，从而使驾驶员感觉到由他或她的驾驶操纵而产生的加速度的变化。

这里，术语“动力升档”是指考虑了驱动源的最佳操作点而降低变速器输入速度的升档。本发明可应用于当需要动力升档时执行的换档控制处理。

不管混合动力电动车辆的行驶模式和安装在车辆上的变速器的种类如何，下述的换档控制处理都是适用的。

即，下面提出的换档控制处理适用于混合电动电动车辆的ev行驶模式和hev行驶模式，并且还可应用于配备有自动变速器(at)的混合动力电动车辆和配备有双离合变速器(dct)的混合动力电动车辆。

此外，本发明的换档控制处理可应用于tmed型混合动力电动车辆，在该tmed型混合动力电动车辆中，变速器(参考图2中的附图标记4和图6中的附图标记110)被安装到用于驱动车辆的驱动电动机(参照图2中的附图标记3和图6中的附图标记100)的输出侧，并且电动机的输出轴连接到变速器的输入轴。因此，电动机速度成为变速器输入速度(即，变速器的输入轴的转速)。

也就是说，在应用了本发明的tmed型混合动力电动车辆中，当电动机工作时，或者当电动机和发动机都工作时，作为电动机的输出轴的转速的电动机速度等于作为变速器的输入轴的转速的变速器输入速度。

此外，本发明的换档控制处理可以由多个控制单元的协作来执行，包括混合控制单元(hcu)、变速器控制单元(tcu)、电动机控制单元(mcu)和发动机控制单元(ecu)，或者可以由被配置为实现上述控制装置的全部功能的单个控制装置来执行。

为了更好地理解本发明，首先将解释混合动力电动车辆的动力升档中的传统换档控制方法。

图2是示出设置有自动变速器的tmed型混合动力电动车辆的传统动力升档控制方法的示例的视图，其中，纵轴表示转速ω和扭矩tq，横轴表示时间。

图2中所示的参考符号的定义如下。以下参考符号定义也适用于其他附图。

nm：电动机速度

ta：变速器中的接合元件的传递扭矩

tr：变速器中的释放元件的传递扭矩

tca：变速器中的接合元件的离合器扭矩

tcr：变速器中的释放元件的离合器扭矩

ti：变速器输入扭矩(即，变速器的输入轴的扭矩)

to：变速器输出扭矩(即，变速器的输出轴的扭矩)

在tmed型混合动力电动车辆中，由于电动机速度nm等于变速器输入速度ni(即，变速器的输入轴的转速)(nm＝ni)，因此，参考符号nm在附图中代表变速器输入速度。

图2示出考虑了驱动源的最佳操作点而降低变速器输入速度的动力升档操作。

在图2中，“a”表示换档控制开始的时间点。变速器控制单元(tcu)基于与车辆有关的当前驾驶信息来确定是否满足能够开始换档控制的条件。如果在时间点a处满足能够开始换档控制的条件，则开始动力升档的换档控制。

tcu基于与车辆有关的当前驾驶信息来检测动力升档要求。也就是说，tcu基于与车辆有关的驾驶信息来确定是否需要根据换档图案(pattern)开始用于动力升档的换档控制。

例如，作为用于允许换档控制开始的条件之一，如果在时间点a处，作为与车辆相关的驾驶信息之一的车辆的当前速度大于预定基准值，则确定已经产生了动力升档要求，并且开始用于动力升档的换档控制。

如上所述，如果根据换档图案确定了动力升档，并且在图2中的时间点a处开始换档控制，则tcu降低变速器中的释放元件的离合器扭矩tcr，并增大变速器中的接合元件的离合器扭矩tca(tca＝ta)，从而释放离合器。

理想地，当释放元件的传递扭矩tr等于或小于0(tr≤0)时，发生滑移。

如从图2中看到的，在时间点d之前，或者从在时间点a处换档控制开始起，经过时间点b，至少到时间点c，接合元件的离合器扭矩tca具有与接合元件的传递扭矩ta相同的值。

在时间点b处开始速度变化区间，时间点b是检测到因变速器中的释放元件的离合器滑移而导致变速器输入速度(即，变速器的输入轴的转速)ni(ni＝nm)降低的时间点。

此时，由于车辆是tmed型混合动力电动车辆，变速器输入速度ni等于电动机速度nm(ni＝nm)。

因此，在检测到变速器输入速度(ni＝nm)的降低时，控制装置确定满足用于进入速度变化区间的条件。当在时间点b处检测到变速器输入转速nm的降低时，控制装置在时间点b处设定变速器输入速度(即，变速器的输入轴的转速)的目标变化率，并且对接合元件的离合器扭矩tca进行反馈控制，使得从时间点b开始，变速器输入速度nm的变化率(即，电动机速度的变化率)追随目标变化率。

此时，变速器中的接合元件的离合器扭矩tca与变速器输出扭矩(即，变速器的输出轴的扭矩)to之间产生to＝γ(tca)的关系。这里，γ是一个恒定值，由齿轮比确定。

当变速器输入扭矩(即，变速器的输入轴的扭矩)ti大时，变速器输入速度(即，变速器的输入轴的转速)不会迅速改变。因此，可以执行用于降低变速器输入扭矩的控制，从而迅速实现以小离合器扭矩进行的控制，并且通过以小离合器扭矩进行的控制，减小在换档末期的扭矩变化。

时间点c是同步完成并开始同步区间的时间点。例如，如果在时间点c确定条件“|变速器输入速度ni-同步速度|<基准值”已经连续满足预定时间段，则tcu确定已经实现了同步，并且进入同步区间，在其中，tcu增加接合元件的离合器扭矩tca并结束换档。

这里，同步速度可以是根据目标换档范围在tcu中设定的预定速度。

时间点d是换档完成的时间点。如时间点d所指示的，当接合元件的离合器扭矩tca具有最大值max并且释放元件的离合器扭矩tcr变为0时，或者当从时间点c起经过了预定时间段时，tcu确定换档已经完成。

在换档完成的时间点d处，tcu完全结束控制变速器的离合器。

以下，将描述在动力升档操作期间当驾驶员操纵加速器踏板(轻踩油门/轻松油门)时控制换档的传统方法。

图3是示出设置有自动变速器的tmed型混合动力电动车辆的动力升档控制的示例的视图，其示出实际的换档区间(b与c之间的区间)内的轻踩油门事件中的控制的示例，其中，纵轴表示转速ω，加速器位置传感器(aps)的值(％)和扭矩tq，横轴表示时间。

图3示出了在考虑到驱动源的最佳操作点而减小变速器输入速度的动力升档操作期间驾驶员有意加速车辆的示例，即，驾驶员操纵加速器踏板并生成请求扭矩的示例。

描述在时间点a与时间点b之间加速器踏板被操纵的情况，也就是说，在a与b之间的区间内发生轻踩油门事件的情况，时间点a处的离合器扭矩tc的值与变速器输入扭矩ti按扭矩分配比成比例，并且只要扭矩没有变化，离合器扭矩从上述值增加或降低，直到时间点b。因此，作为扭矩命令值，以(tc)base+dtc×telapsed的形式确定接合元件(其在a与b之间的区间内具有与接合元件的传递扭矩ta相同的值)离合器扭矩tca和释放元件的离合器扭矩tcr。

这里，(tc)base可以指示扭矩tq或通过将其乘以某个因子而确定的值。在液压系统的情况下，为了减小响应延迟，扭矩tq可以由aps值代替。梯度分量dtc可以由多个项构成。

(tc)base表示基于与车辆有关的驾驶信息(例如，变速器输入速度或变速器输入扭矩)确定的基础扭矩，telapsed表示从时间点a到执行控制的当前时间点所经过的时间段，dtc表示离合器扭矩tc的变化梯度。

此时，即使驾驶员在时间点a与时间点b之间的区间内操纵加速器踏板，(tc)base也与变速器输入扭矩ti的增加量成比例地变化。因此，接合元件的离合器扭矩tca的值和释放元件的离合器扭矩tcr的值是平衡的，因此换档感觉不会显著恶化。

另一方面，当在时间点b与时间点c之间的区间内操纵加速器踏板时，如图3所示，当在b与c之间的区间内发生轻踩油门事件时，对车辆的驱动源(电动机或者发动机和电动机二者)执行速度控制，使得在b与c之间的区间内，变速器输入速度(即，变速器输入轴转速或电动机转速)nm追随目标变化率。

同时，对接合元件的离合器扭矩tca(其在b与c之间的区间内具有与接合元件的传递扭矩ta相同的值)进行反馈控制。此时，因为在时间点b的扭矩被固定为起始值的同时执行pid控制，所以如图3所示，如果变速器输入速度nm根据变速器输入扭矩ti的改变而改变，则接合元件的离合器扭矩tca和变速器输出扭矩(即，变速器的输出轴的扭矩)to也改变，由此驾驶员可以感觉到加速度的变化，就好像换档没有被执行一样。

此外，为了防止因变速器输入速度nm的过度变化而导致的噪音和车辆加速度的过度变化，可以执行控制以将变速器输入扭矩ti减小预定值(ti从由图3中的虚线l1指示的值减小到由实线l2指示的值)。

在下文中，将描述用于主动控制动力升档的传统方法。

图4是示出设置有自动变速器的tmed型混合动力电动车辆的动力升档主动控制方法的示例的视图，其中，纵轴表示转速ω和扭矩tq，横轴表示时间。

在执行动力升档主动控制的同时，通过在速度变化区间中控制驱动源的速度来缩短换档时间。

在图4中，时间点a是换档控制开始的时间点。tcu基于与车辆相关的当前驾驶信息来确定是否满足用于开始换档控制的条件。当在时间点a确定满足用于开始换档控制的条件时，tcu开始换档控制。

因此，当在时间点a满足用于开始换档控制的条件时开始换档控制的处理与图2和图3所示的控制处理相同或基本相同。在换档控制开始之后检测到变速器输入速度nm的降低的时间点b处开始速度变化区间。

进入速度变化区间的条件也可以按照与图2和图3所示的控制处理相同的方式来设定。

如果速度变化区间在时间点b开始，则tcu执行前馈控制以最小化对变速器中的离合器的控制，以避免影响变速器输入速度的控制。

此时，控制装置(例如，变速器控制单元(tcu))通过保持离合器扭矩命令恒定，或者使用指示恒定梯度的离合器扭矩命令，来使离合器控制最小化。

此外，控制装置(例如，混合动力控制单元(hcu))执行对车辆的驱动源(即，发动机和电动机)的速度控制，使得从时间点b起，变速器输入速度的变化率追随目标变化率。

时间点c是同步完成并且开始同步区间的时间点。在确定同步已经完成时，tcu通过增加接合元件的离合器扭矩tca来完成换档。

此外，包括变速器输出扭矩(即，变速器的输出轴的扭矩)to的扭矩值由混合动力控制单元(hcu)设定为驾驶员要求扭矩的值。

时间点d是换档完成的时间点。在完成换档的时间点d处，tcu完全结束控制变速器的离合器。

在图4中，时间点c处的同步完成的确定和同步区间开始之后执行的控制处理与图2和图3中的没有什么不同。时间点d处的确定换档完成和结束控制变速器的离合器的处理也与图2和图3中的相同或基本相同。

在下文中，将参考图5描述与传统换档控制方法相关联的当驾驶员在换档期间操纵加速器踏板(轻踩油门/轻松油门)时发生的问题。

图5是用于说明与传统换档控制方法相关联的当驾驶员在换档期间操纵加速器踏板时发生的问题的视图，即，用于说明当在如图4所示执行动力升档主动控制期间驾驶员操纵加速器踏板时发生的问题的视图，其中，纵轴表示转速ω、加速器位置传感器(aps)的值(％)和扭矩tq，横轴表示时间。

如果在时间点b与时间点c之间的区间内发生轻踩油门或轻松油门事件，则以最小化离合器控制的同时控制变速器输入扭矩的方式执行主动换档控制。因此，受离合器扭矩影响的车辆的加速度不会改变，并且因此，尽管操纵加速器踏板，驾驶员也不会感觉到任何变化。

此外，因为不可能在时间点c与时间点d之间的区间中增加变速器输入扭矩以满足同步的条件，所以控制处理被延迟，直到最终完成同步。

此外，如相关技术那样，如果在时间点b与时间点c之间的区间中执行反馈控制，则反馈控制和驱动源的速度控制彼此干扰，由此控制稳定性可能恶化，并且不会产生期望水平的车辆的加速度。

如上所述，在现有技术中，执行主动换档控制，以在动力升档操作期间通过缩短换档时间来获得提高燃料效率和驾驶性能的效果，根据该现有技术，即使在控制操作期间加速器踏板被操纵，车辆的加速度也不改变。结果，存在尽管操纵加速器踏板，驾驶员也无法感觉到车辆加速度变化的问题。

此外，根据现有技术，因为通过主动换档控制缩短换档时间，所以可以在换档完成之后的短时间内实现要求扭矩。然而，在响应性方面仍然是不利的。

如图5所示，即使驾驶员在b与c之间的区间内操纵加速器踏板，变速器输出扭矩to和变速器中的接合元件的传递扭矩(使用固定值)也具有恒定值，而没有任何变化。这表明了尽管驾驶员操纵了加速器踏板，但是车辆的加速也没有改变。

为了解决上述问题，本发明的特征在于，在动力升档主动控制操作期间同时执行基于变速器输入速度的变化率的对车辆的驱动源的速度控制和反映了驾驶员要求扭矩的对变速器中的接合元件的离合器的前馈控制，从而便于驾驶员感觉到由他或她的驾驶操纵产生的加速度的变化。

根据本发明的示例性实施例，当驾驶员在时间点b之后的速度变化区间中操纵加速器踏板时，执行基于变速器输入速度的对车辆的驱动源的速度控制和反映了驾驶员要求扭矩的对接合元件的离合器的前馈控制，从而产生车辆加速度的变化。

在下文中，将参照图6、图7、图8和图9更具体地描述根据本发明的示例性实施例的用于控制混合动力电动车辆的动力升档的方法。

图6是示出应用了根据本发明的示例性实施例的换档控制方法的tmed型混合动力电动车辆的系统的结构的视图。混合动力电动车辆可以包括：用作驱动车辆的驱动源的发动机80和电动机；设置在发动机80与电动机100之间的发动机离合器90；连接到电动机100的输出侧的变速器110；电动机控制单元(mcu)60，其可以包括用于驱动和控制电动机100的逆变器；以及电池70，被配置为用于电动机100的电源(电功率源)，并经由电动机控制单元60中的逆变器连接到电动机100以进行充电或放电。

图6中的附图标记10表示驾驶信息检测装置，其可以包括加速器位置传感器(aps)和车辆速度检测器。驾驶信息检测装置10可以连接到作为最高层控制单元的混合动力控制单元(hcu)20或变速器控制单元(tcu)40，以向其输入检测到的值。

车辆驾驶信息还可以包括在后面将要描述的在控制处理中用作变量的信息，例如变速器输入速度(其是变速器的输入轴的转速，并且等于电动机速度，ni＝nm)，变速器输入扭矩(即，变速器的输入轴的扭矩)ti等。

可以通过包括传感器的检测元件来获取将在稍后描述的在控制处理中用作变量的信息。因此，前述的驾驶信息检测装置10可以包括包含传感器的检测元件。

发动机离合器90通过使用液压的接合(闭合)操作或分离(打开)操作来传递发动机80与电动机100之间的动力或中断动力传递。电动机控制装置60中的逆变器将电池70的直流电转换成三相交流电，并将其施加到电动机100以对其进行驱动。

变速器110在换档期间通过驱动轴将电动机100的动力或者发动机80和电动机100的组合动力传递到驱动轮。变速器可以体现为自动变速器(at)或双离合器变速器(dct)。

此外，混合动力电动车辆可以包括作为用于控制车辆的整体操作的高层控制单元的混合动力控制单元(hcu)20以及用于控制车辆的各种装置的各种其他控制装置。

例如，提供了用于控制发动机的操作的发动机控制单元(ecu)30、用于控制电动机100的操作的电动机控制单元(mcu)60、用于控制变速器110的操作的变速器控制单元(tcu)40、以及电池管理系统(bms)50，bms50用于通过检测电池70的荷电状态来控制和管理电池70，以将其用于电池的充电/放电控制或提供给其他控制设备。

混合控制装置和其他控制装置经由控制器局域网(can)通信彼此连接，以交换信息并相互协作地控制车辆的装置。高层控制装置收集来自低层控制装置的信息，并将控制命令发送到低层控制装置。

图7是示出本发明的车辆的各控制装置的主要功能的图。更详细地描述控制装置，变速器控制单元(tcu)40基于由驾驶信息检测装置10检测到的与车辆有关的驾驶信息来确定是否已经产生了动力升档要求。

当基于与车辆有关的驾驶信息检测到动力升档要求时，即，在确定已经产生动力升档要求时，在换档操作期间执行车辆的驱动源的速度控制的同时，tcu40执行变速器的离合器的前馈控制。

在动力升档操作期间，混合控制单元(hcu)20与电动机控制单元(mcu)60和发动机控制单元(ecu)30协作地执行车辆的驱动源的速度控制。此时，hcu20基于变速器输入速度的变化率输出用于控制车辆的驱动源的速度的扭矩命令。

电动机控制单元(mcu)60根据从hcu20输出的电动机扭矩命令来驱动电动机100，并且控制电动机速度(根据命令控制电动机的操作)。发动机控制单元(ecu)30根据从hcu20输出的发动机扭矩命令来驱动发动机80，并且控制发动机速度(根据命令控制发动机的操作)。

在下文中，将参考附图更具体地描述根据本发明的示例性实施例的换档控制方法。

图8是示出根据本发明的示例性实施例的用于混合动力电动车辆的换档控制方法的流程图，图9是示出根据本发明的示例性实施例的混合动力电动车辆的动力升档控制操作的示例的图。

图9是对应于图5的视图，其示出在执行动力升档主动控制的状态下驾驶员操作加速器踏板时执行的控制处理，即，在执行动力升档主动控制中发生了轻踩油门事件时执行的控制处理，其中，纵轴表示转速ω、加速器位置传感器(aps)的值(％)和扭矩tq，并且横轴表示时间。

图9示出在时间点a开始了用于动力升档的换档控制并且在时间点b之后的速度变化区间内发生驾驶者踩加速器踏板的轻踩油门事件的示例。

首先，tcu40基于由驾驶信息检测装置10检测到的与车辆有关的当前驾驶信息，检测动力升档要求，这与上述现有技术没有区别。

也就是说，图9中的时间点a是开始进行动力升档至目标档位的换档控制的时间点。tcu可以被配置为确定是否满足用于进入换档控制的条件，例如，由包括在驾驶信息检测装置10中的车辆速度检测器检测到的当前车辆速度是否大于目标档位内的预定基准值。

如果满足上述用于进入换档控制的条件，即，如果当前车辆速度大于预定基准值，则tcu确定已经产生了动力升档要求，并且在满足上述条件的时间点a处进入用于动力升档的换档控制模式，由此tcu开始换档控制处理。

换句话说，如果当前车辆速度大于基准值，则确定已经根据换档图案产生了动力升档要求，并且开始用于动力升档的换档控制。

如上所述，如果根据换档图案已经产生了动力升档要求并且在图9中的时间点a处开始换档控制，则tcu降低变速器中的释放元件的离合器扭矩tcr，并增加变速器中的接合元件的离合器扭矩tca(tca＝ta)，从而释放离合器。

至少从时间点a处的换档控制开始，经过时间点b和c，到时间点d，接合元件的离合器扭矩tca具有与接合元件的传递扭矩ta相同的值。如图9所示，从开始换档控制的时间点a到时间点b，接合元件的离合器扭矩tca和接合元件的传递扭矩ta逐渐增大，而释放元件的离合器扭矩tcr和释放元件的传递扭矩tr逐渐降低。

理想地，当在时间点a之后且在时间点b之前，释放元件的传递扭矩tr变为等于或小于0(tr≤0)时，发生滑移。在从时间点b开始的速度变化区间以及将在后面描述的随后区间内，释放元件的离合器扭矩tcr和传递扭矩tr保持为0。

此外，从时间点a到速度变化区间开始的时间点b(确定是否发生释放元件的滑移的时间点)，变速器输入扭矩(即，变速器的输入轴的扭矩)ti可以保持恒定。此时，变速器输出扭矩(即，变速器的输出轴的扭矩)to逐渐降低。

上面所描述的从开始用于动力升档的换档控制的时间点a到速度变化区间开始的时间点b的控制处理，即，a与b之间的区间中的控制处理，与图2-5中所示的控制处理没有区别。

也就是说，至少直到时间点b，接合元件的离合器扭矩tca、释放元件的离合器扭矩tcr、变速器输出扭矩to、变速器输入扭矩ti、释放元件的传递扭矩tr以及接合元件的传递扭矩ta与图2-5所示的控制处理中的没有区别。

尽管接合元件的离合器扭矩tca的图示从图9中省略，但是至少直到换档完全结束的时间点d，接合元件的离合器扭矩tca具有与接合元件的传递扭矩ta相同的值。

根据本发明的示例性实施例，在a与b之间的区间中，即，在换档控制开始之后且在速度变化区间开始之前，控制装置(例如，变速器控制单元(tcu)40)增加变速器中的接合元件的离合器扭矩(其等于传递扭矩ta)并降低释放元件的离合器扭矩(tcr)。此时，可以像如以上参照图3所述的现有技术那样，以(tc)base+dtc×telapsed的形式确定用于接合元件和释放元件的离合器控制的扭矩命令值。

这里，(tc)base表示基于与车辆有关的驾驶信息(例如，变速器输入速度nm和变速器输入扭矩ti)确定的基础扭矩命令值，telapsed表示从时间点a到当前时间点所经过的时间段，dtc表示在a与b之间的区间中接合元件的离合器扭矩tc的变化梯度或者释放元件的离合器扭矩tc的变化梯度。

在a与b之间的区间中释放元件和接合元件的扭矩命令值tca-b*可以由以下公式1来确定，扭矩命令校正值(tc)cor被添加到该公式1。

tca-b*＝(tc)base+(tc)cor+dtc×telapsed公式1

tcu40可以使用基于当前变速器输入速度nm和当前变速器输入扭矩ti的映射来确定基础扭矩命令值(tc)base。

扭矩命令校正值(tc)cor可以包括从预定学习过程获得的学习校正值，或者从预定温度校正逻辑获得的温度校正值。扭矩命令校正值(tc)cor可以是包括学习校正值、温度校正值等的各种校正值的总和。

这里，上述温度可以是表示变速器的离合器的温度特性的值，例如由检测器检测到的变速器的离合器的温度。

当变速器中的离合器接合时，摩擦特性根据离合器的摩擦面的温度而改变。因此，为了实现目标传递扭矩，需要基于基准温度(例如，常温)来校正摩擦面的温度。这里，测量温度的部分可以根据变速器系统而变化。

如果无法测量离合器的每个部分的温度，则可以使用特定部分的测得的温度值作为上述温度。如果由于传感器安装空间不足而无法使用检测器来检测期望部分的温度，则可以使用通过使用环境温度建模而获得的温度作为上述温度。在湿式离合器系统的情况下，变速器油的温度可以用作上述温度。

如上所述，当tcu40确定并输出扭矩命令时，根据从tcu输出的扭矩命令来控制用于执行接合元件和释放元件的离合器控制的致动器的操作。

这里，致动器可以是用于控制自动变速器(at)中的液压的阀，或者用于控制双离合器变速器(dct)中的离合器的公知的致动器。

在动力升档的换档控制开始之后，确定释放元件的滑移已经发生，并且在时间点b处开始速度变化区间。时间点b是确定释放元件的滑移已经发生并且检测到因释放元件的滑移而导致变速器输入速度(即，变速器的输入轴的转速)ni的降低的时间点。这里，由于车辆是tmed型混合动力电动车辆，因此变速器输入速度ni等于电动机速度nm(ni＝nm)。

控制装置被编程为使得当检测到变速器输入速度ni(ni＝nm)的降低时，确定满足用于进入速度变化区间的条件。当在时间点b处检测到变速器输入速度ni降低时，控制装置确定释放元件的滑移已经发生，并且开始速度变化区间的控制。

在速度变化区间中，为了实现动力升档，在时间点c处开始同步区间之前降低变速器输入速度ni(ni＝nm)。

参考图9的示例中所示的aps值(％)，在动力升档操作期间，aps值在时间点b与时间点c之间增加，然后保持恒定。

这表明驾驶员在时间点b之后踩下加速器踏板，并且保持踩在加速器踏板上。

也就是说，在图9所示的示例中，在时间点a处开始动力升档控制之后，驾驶员在时间点b之后的速度变化区间内轻踩加速器踏板，并且保持踩在加速器踏板上。

如果在时间点a处开始动力升档控制之后(即，如果满足图8中的步骤s11的条件)在时间点b处开始速度变化区间，则控制装置确定用于对接合元件的离合器进行前馈控制的扭矩命令(即，接合元件的传递扭矩命令或接合元件的离合器扭矩命令)(s13)。

更详细地描述本处理，hcu20基于由驾驶信息检测装置10检测到的车辆驾驶信息来确定反映了驾驶员意图的变速器输入轴要求扭矩值(ti)dmd，并将所确定的变速器输入轴要求扭矩值(ti)dmd值发送到tcu40(s12)。

驾驶信息检测装置10可以包括加速器位置检测器。hcu20可以被编程为使得它基于由加速器位置检测器检测到的与加速器踏板的操纵状态有关的信息(即，aps值)来确定反映了驾驶员意图的变速器输入轴要求扭矩值(ti)dmd。

在控制通常的混合动力电动车辆的过程中，确定通过驾驶员的驾驶操纵(例如，加速器踏板的操纵)产生的驾驶员要求扭矩，即反映了驾驶员意图的要求扭矩。当前的驾驶员要求扭矩是驱动车辆所需的扭矩。

驾驶员要求扭矩是指由车辆的驱动源(即，在ev行驶模式下是电动机，或者在hev行驶模式下是电动机和发动机两者)所生成的并且需要传递给变速器的输入轴的变速器输入轴要求扭矩。当前的变速器输入轴要求扭矩可以是基于变速器的输入轴确定的驾驶员要求扭矩。

由于驾驶员要求扭矩(即，需要从车辆的驱动源传递到变速器的输入轴的变速器输入轴要求扭矩值(ti)dmd)的确定是在混合动力电动车辆的通常控制处理中执行的公知处理，因此将省略其详细说明。

hcu20执行车辆的驱动源的速度控制，使得变速器输入速度的变化率追随目标变化率(s15)。在ev行驶模式下，hcu20执行电动机的速度控制。在hev行驶模式下，hcu20执行电动机和发动机的速度控制。

这里，可以基于车辆驾驶信息来确定上述目标变化率，具体而言，变速器输入速度的目标变化率。

为此目的，hcu20可以被编程为：基于车辆驾驶信息来确定变速器输入速度的目标变化率。例如，hcu20可以基于当前变速器输入速度nm和当前变速器输入扭矩ti，使用预定数据来确定变速器输入速度的目标变化率。

这里，预定数据可以是预先存储在hcu20中的映射图。

映射图是使用通过测试和评估过程获得的信息来定义变速器输入速度nm、变速器输入扭矩ti和变速器输入速度的目标变化率之间的关系的一组数据。变速器输入速度的目标变化率可以根据变速器输入速度nm和变速器输入扭矩ti来设定。

此外，在时间点b之后的速度变化区间中，与hcu20对驱动源进行速度控制同时地，控制装置(例如，tcu40)对变速器中的接合元件的传递扭矩ta(其等于接合元件的离合器扭矩tca)进行前馈控制(s14)。

此时，为了对接合元件的传递转矩ta进行前馈控制，tcu40基于从hcu20传递的变速器输入轴要求扭矩值(ti)dmd确定、生成并输出用于前馈控制接合元件的离合器的扭矩命令值(s13)。

如上所述，如果tcu40输出命令值，则根据从tcu输出的命令值来控制用于控制接合元件的离合器的致动器的操作(s14)。

这里，致动器可以是用于控制自动变速器(at)中的液压的阀，或者是用于控制双离合器变速器(dct)中的离合器的公知的致动器。

根据本发明的示例性实施例，在确定速度变化区间中的命令值的处理中(图8中的步骤s13)，tcu40可以被编程为：基于变速器输入轴要求扭矩(ti)dmd来确定基础扭矩命令值(tc)base@(ti)dmd，并且确定反映了基础扭矩命令值的扭矩命令值tc*。

这里，扭矩命令值tc*可以由以下公式2来确定。

tc*＝(tc)base@(ti)dmd+(tc)cor+dtc×δta-b+dtcb×tb

公式2

在公式2中，(tc)base@(ti)dmd表示与由hcu20确定的变速器输入轴要求扭矩(ti)dmd对应的基础扭矩命令值，并且(tc)cor表示扭矩命令校正值。

此外，dtc表示在a与b之间的区间中接合元件的离合器扭矩tc(其等于传递扭矩ta)的变化梯度，δta-b表示a与b之间的时间段，dtcb表示在时间点b之后的接合元件的离合器扭矩tc(其等于传递扭矩ta)的变化梯度，并且tb表示从时间点a到正在执行控制的当前时间点所经过的时间段。

基础扭矩命令值(tc)base@(ti)dmd可以由tcu40基于变速器输入轴要求扭矩(ti)dmd通过映射图来确定。基础扭矩命令值(tc)base@(ti)dmd可以基于当前变速器输入速度nm、当前变速器输入扭矩ti和变速器输入轴要求扭矩(ti)dmd通过映射图来确定。

扭矩命令校正值(tc)cor可以包括从预定的学习过程获得的学习校正值，或者从预定的温度校正逻辑获得的温度校正值。扭矩命令校正值(tc)cor可以通过与在a与b之间的区间中的扭矩命令校正值(即，公式1中的扭矩命令校正值)相同的处理、方法或逻辑来获得。扭矩命令校正值(tc)cor可以是包括学习校正值、温度校正值等的各种校正值的总和。

此外，在公式2中，dtc×δta-b表示在a与b之间的区间中的梯度的积分值，并且dtcb×tb表示从时间点b到正在执行控制的当前时间点的扭矩的增量值。

简而言之，作为用于控制变速器中的离合器的扭矩命令值，在a与b之间的区间中使用由公式1确定的值，并且在b与c之间的区间中使用由公式2确定的值。

如上所述，与将用于控制接合元件的离合器的扭矩命令值设定为固定值或以恒定梯度增加的现有技术不同，本发明的特征在于，在b与c之间的区间中，从公式2确定的值被用作用于控制接合元件的离合器的扭矩命令值。

由于根据施加了驾驶员意图的变速器输入轴要求扭矩(ti)dmd来确定基础扭矩命令值(tc)base@(ti)dmd，因此驾驶员的意图和驾驶员的驾驶操纵被反映到包括基础扭矩命令值(tc)base@(ti)dmd的由公式2确定的接合元件的总扭矩命令值tc*。

结果，如图5所示的现有技术存在如下问题：变速器输出扭矩to和接合元件的传递扭矩ta都是恒定的，由此在控制期间尽管操纵加速器踏板，车辆的加速度也不改变，因此驾驶员尽管踩在加速器踏板上，也感觉不到车辆的加速度的变化，而在图9中的b与c之间的区间中所示的本发明的特征在于，当驾驶员轻踩加速器踏板时，变速器输入轴要求扭矩值(即，要求的变速器输入扭矩值)(ti)dmd增加，由此变速器输出扭矩to和接合元件的传递扭矩ta均增加，车辆的加速度变化，因此，驾驶员当踩在加速器踏板上时感觉到车辆的加速度的变化。

也就是说，根据本发明的示例性实施例，当由于驾驶员操纵加速踏板而导致aps值增加时，基础扭矩值和反映了基础扭矩值的接合元件的离合器扭矩tca增加，导致变速器输出扭矩to增加。因此，能够解决驾驶员无法感觉到车辆加速度的变化的传统主动换档控制方法的问题，并且通过防止接合元件的离合器扭矩因反馈控制而降低到比应用主动换档控制之前的水平更低的水平，来实现更期望的结果。

此外，尽管变速器输入速度nm可能因接合元件的离合器扭矩的变化而变化，但是本发明的特征在于，hcu20对车辆的驱动源的速度进行反馈控制，使得变速器输入速度的变化率追随目标变化率。

例如，如果在图9中发生轻踩油门事件时，接合元件的离合器扭矩tca(其等于接合元件的传递扭矩ta)根据变速器输入轴要求扭矩(ti)dmd而增加，则变速器输入速度的变化率根据ti-tca＝ii×αn的关系(其中，ii表示变速器的输入轴的转动惯量，并且αn表示变速器输入速度的变化率)，与变速器输入扭矩分开地减小，并且相对于变速器输入速度的预定目标变化率控制输入扭矩。结果，根据本发明的示例性实施例，如果接合元件的离合器扭矩tca增加，则与离合器扭矩tca是固定值时相比，变速器输入扭矩ti形成为高水平，从而防止变速器输入速度迅速下降，并且使换档末期的影响最小化。

随后，与现有技术一样，时间点c是同步完成并开始同步区间的时间点。tcu40确定在变速器输入速度nm与目标档位的预定同步速度之间是否实现了速度同步。

例如，如果在时间点c处确定条件“|变速器输入速度ni–同步速度|<基准值”持续满足预定时间段，则确定已经实现目标档位处的同步并且同步区间开始，在其中，接合元件的离合器扭矩tca增加并且换档结束(s16和s17)。

这里，同步速度可以是根据动力升档的目标档位在tcu40中设定的预定速度。

此时，hcu20停止控制车辆的驱动源的速度，并执行控制，使得输出要求扭矩值(s18)。为了减少扭矩的变化，可以应用增量限制或过滤。

随后，时间点d是换档完成的时间点。如时间点d所示，当接合元件的离合器扭矩tca具有最大值max，并且释放元件的离合器扭矩tcr变为0时，或者当从时间点c起经过了预定时间段时，确定换档已经完成(s19)。

在换档完成的时间点d处，tcu完全结束对变速器的离合器的控制(s20)。

尽管在图9中示出，在b与c之间的区间中发生了轻踩油门事件(驾驶员踩在加速器踏板上)，但是当发生轻松油门事件，使得驾驶员逐渐释放加速器踏板时，也基于反映了驾驶员意图的变速器输入轴要求扭矩值来确定用于控制接合元件的离合器的扭矩命令值(离合器扭矩和传递扭矩的控制)。因此，也会发生车辆加速度的变化，并且因此，驾驶员可以感觉到车辆的减速状态。

结果，根据本发明的示例性实施例，由于在动力升档主动控制操作期间的在速度变化区间中反映了驾驶员的加速/减速意图，因此可以改善加速/减速驾驶性。

从以上描述中显而易见的是，本发明的各个方面致力于提供一种用于控制混合动力电动车辆的换档的方法，在其中，能够减小换档时间，最小化驱动系统的损耗，提高燃料效率并驾驶性，并且在其中，基于反映了驾驶员意图的变速器输入轴要求扭矩值来确定用于控制接合元件的离合器的扭矩命令值(离合器扭矩和传递扭矩的控制)并且根据驾驶员的驾驶操纵(即，加速器踏板的操纵)改变变速器输出扭矩，从而促进根据动力升档主动控制操作期间的驾驶者的驾驶操纵加速或减速车辆，并且因此促进驾驶员感觉到取决于他或她的驾驶操纵的车辆的加速/减速状态。

也就是说，根据本发明的示例性实施例，由于在动力升档主动控制操作期间的速度变化区间中反映了驾驶员的加速/减速意图，因此能够改善加速/减速驾驶性。

此外，通过驱动源的速度控制来对变速器输入速度进行反馈控制，并且变速器中的接合元件的离合器扭矩被前馈控制为与驾驶员要求扭矩成比例。因此，不像传统的动力升档控制方式，不执行主动换档控制操作，并且通过离合器扭矩对变速器输入速度进行反馈控制，由此与驾驶员要求扭矩无关地执行车辆的加速/减速那样，本发明具有根据驾驶员的意图和驾驶操纵将车辆加速度的变化传递给驾驶员的效果。

为了便于说明和所附权利要求的精确定义，词语“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“后部”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部的”、“外部的”、“向前”和“向后”用于参考附图中所示的示例性实施例的特征的位置来描述这些特征。

为了说明和描述的目的，呈现本发明的具体示例性实施例的前述描述。它们并不旨在穷举或将本发明限制于所公开的精确形式，并且显而易见的是，根据上述教导，许多修改和变化都是可能的。选择和描述示例性实施例以解释本发明的某些原理及其实际应用，以使本领域技术人员能够实现和利用本发明的各种示例性实施例及其替代形式和变型。旨在通过所附权利要求及其等同物来限定本发明的范围。