纯电动车辆机械式自动变速器静态挂挡失效处理方法与流程

本发明涉及一种纯电动车辆机械式自动变速器静态挂档失效处理方法，属于机械式自动变速器换挡控制领域。

背景技术：

变速器是汽车传动系统的重要部件，其重要作用是实现不同挡位下安全可靠的传递动力。纯电动汽车使用的机械式自动变速器在传统机械式自动变速器的基础上，取消了离合器和换挡同步器。电机转子直接和变速器输入端通过花键连接。由于电机转子惯量与离合器相比较大，故而在车辆静态挂档过程中极易发生因挡位结合齿和结合套顶齿，或因换挡拨环阻力矩较大而导致的挂档失效问题。

在专利《纯电动汽车的启动控制方法及纯电动汽车》(cn103723142b)中，介绍了一种纯电动汽车启动初始挂档方法，即当变速器接收到换挡请求后首先命令电机进入转速模式，当电机转速达到预设转速后再进行挂档动作，以避免因顶齿造成的挂档失效问题。此种方法存在以下几点问题：首先，每次静态挂档都需要请求电机进入转速模式，并在电机转速达到预定转速后再进行换挡动作。此过程必然导致正常换挡情况下换挡时间被数倍的延长，变速器无法快速响应驾驶员的换挡意图；其次，当电机进入转速模式达到预定转速后直接挂档，必然将电机的转速调节扭矩及电机转子惯性力矩传递到整车的车轮端，造成整车的耸动或窜动，从而严重影响整车的驾驶性和安全性；再次，电机转速调节扭矩和转子惯性力矩的存在必然导致挂档拨环阻力矩变大，进一步导致换挡失效次数增加或换挡时间变长。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种纯电动车辆机械式自动变速器静态换挡失效处理方法，在快速响应驾驶员换挡请求的同时，可有效提高变速器静态首次换挡失效后的补挂(重复换挡)成功率，提高整车静态换挡平顺性。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：一种纯电动车辆机械式自动变速器静态挂挡失效处理方法，其包括：

s10、tcu判定换挡失效后执行摘挡动作，若在摘挡完成设定时间内，且换挡位置传感器反馈电压值在空挡位置值范围内时，tcu判断摘挡完成，tcu控制换挡执行器停止摘挡动作；否则tcu判定摘挡失效，结束本次摘挡动作，在等待摘挡重置设定时间值后，重新进行摘挡动作；

s20、tcu判定摘挡完成后向mcu发送扭矩请求标志和扭矩请求值；

s30、tcu实时监测mcu发送的动力电机转速，当动力电机转速大于一设定值时，tcu向mcu发送0nm扭矩请求，否则维持前一扭矩请求值；

s40、当tcu检测到mcu发送的动力电机扭矩值为0nm，且动力电机转速小于一设定值时，tcu控制选挡执行器和换挡执行器再次进行换挡动作；

s50、如在设定时间内，tcu监测到换挡位置传感器反馈值在换挡完成范围内，判断补挂成功，tcu向hcu和mcu发送换挡完成标志，并向hcu发送当前挡位；如补挂再次失效，则执行s10。

可选的，s10中，空挡位置值为换挡拨叉端点位置值与空挡位置偏移量之差，所述空挡位置偏移量由试验标定得到，所述摘挡重置设定时间值由标定得到。

可选的，所述扭矩请求值设定为20nm。

可选的，当tcu检测到mcu发送的扭矩值为0nm，且动力电机转速小于20rpm时，tcu控制选换挡执行器进行补挂动作。

可选的，所述的纯电动车辆机械式自动变速器静态挂挡失效处理方法还包括：

s03、纯电动汽车整车上电后，当驾驶员动作手柄从空挡到前进挡后，tcu识别驾驶员换挡意图，向hcu和mcu发送换挡标志值1，同时向mcu发送扭矩请求标志值1，扭矩请求值为0nm，hcu将不再响应驾驶员油门踏板动作；

s07、tcu控制选换挡执行器进行换1挡动作；tcu判定换挡失效后，执行s10；当tcu判定换挡成功后，退出换挡过程。

本发明具有如下有益效果：首先，当tcu识别到静态换挡失效后，通过向mcu发送扭矩请求使动力电机转子转动，进而达到错齿的目的。避免了顶齿现象的再次发生，缩短了换挡及补挂时间，提高了补挂成功率。其次，通过在补挂过程中向mcu发送0扭矩请求，并且只有在检测到mcu反馈动力电机扭矩为0，同时动力电机转速小于一设定值后再开始补挂动作。减小了补挂过程中的换挡拨环力矩，也可避免动力电机扭矩传递到车轮端，造成整车耸动或窜动。既提高了补挂成功率，也提高了整车静态换挡平顺性。

附图说明

图1为本发明的纯电动车辆的结构示意图；

图2为本发明的纯电动车辆机械式自动变速器静态换挡失效处理方法的流程图；

图3为本发明换挡失效处理过程的时序图。

图中标记示意为：1-动力电池；2-动力电机；3-变速器；4-输出轴转速传感器；5-换挡执行器电机；6-换挡位置传感器；7-选挡位置传感器；8-变速器控制器(tcu)；9-整车控制器(hcu)；10-电机控制器(mcu)；11-选挡执行器电机。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。

实施例1

本实施例提供了一种纯电动车辆机械式自动变速器静态换挡失效处理方法，其中，所述纯电动车辆包括：动力电池1、动力电机2、变速器3、输出轴转速传感器4、换挡执行器电机5、换挡位置传感器6、选挡位置传感器7、变速器控制器(tcu)8、整车控制器(hcu)9、电机控制器(mcu)10和选挡执行器电机11。

所述动力电池用于向动力电机提供电能，从而使得动力电机转动；所述动力电机与变速器的输入轴通过花键传动连接，无离合器，所述变速器输出轴连接于主减速齿轮，以通过主减速齿轮驱动车轮转动，其中，所述减速器由4个档位构成，无换挡同步器。

所述输出轴转速传感器用于检测输出轴的转速，并将该转速信号传递至变速器控制器，所述变速器控制器结合该输出轴的转速信息，控制变速器换挡。

所述换挡执行器电机在变速器控制器的控制下，实现换挡动作，所述选档执行器电机在变速器控制器的控制下，实现选档动作；并且，所述换挡位置传感器将换挡信号传递至变速器控制器，所述选档位置传感器将选档信号传递至变速器控制器。

而且，所述变速器3、输出轴转速传感器4、换挡执行器电机5、换挡位置传感器6、选挡位置传感器7、变速器控制器(tcu)8和选挡执行器电机11共同构成纯电动车辆的机械式自动变速器。

所述整车控制器控制、电机控制器和变速器控制器相互通信连接，所述电机控制器对动力电机进行控制。

所述方法包括：

s03、纯电动汽车整车上电后，当驾驶员动作手柄从空挡到前进挡后，静态换挡开始。

纯电动汽车整车上电后，当驾驶员动作手柄从空挡到前进挡后，tcu识别驾驶员换挡意图，向hcu和mcu发送换挡标志值1，表明tcu正在进行换挡动作，同时向mcu发送扭矩请求标志值1，扭矩请求值为0，hcu将不再响应驾驶员油门踏板动作，即换挡过程中mcu不再响应hcu根据驾驶员油门踏板位置计算得到的扭矩请求，动力电机无扭矩输出。

s07、tcu控制选换挡执行器进行换1挡动作；tcu判定换挡失效后，执行s10；当tcu判定换挡成功后，退出换挡过程。

本实施例中，1挡换挡端点位置值设为10mm，换挡完成位置偏移值设定为3.5mm，则1挡换挡完成位置值为6.5mm(换挡位移值由tcu根据换挡位置传感器反馈电压值计算得到，换挡完成位置值＝换挡拨叉端点位置值-换挡完成位置偏移量，换挡拨叉端点位置值通过换挡过程中tcu自动记录得到，换挡完成位置偏移量由试验标定得到)。换挡完成设定时间为0.8s。当换挡时间大于0.8s，且tcu通过换挡位移传感器反馈电压值计算得到的换挡拨叉位移值小于6.5mm时，tcu则判定换挡失效。如图3中的q1(换挡失效)所示。否则，判定换挡成功，退出换挡过程。

s10、执行摘挡动作。

tcu判定换挡失效后首先执行摘挡动作，本实施例中，1挡空挡位置偏移量设定为5.5mm，则空挡位置值为4.5mm(空挡位置值为换挡拨叉端点位置值与空挡位置偏移量之差，所述空挡位置偏移量由试验标定得到)，摘挡完成设定值时间为0.8s，摘挡重置设定时间值为0.3s。当tcu检测到换挡拨叉位移值小于4.5mm时，判断摘挡完成，tcu控制选换挡执行器停止摘挡动作。如图3中的q2(摘挡过程)所示。如在0.8s内，tcu检测到换挡拨叉位移值不小于4.5mm，判定摘挡失效，停止本次摘挡动作。等待0.3s后，重新进行摘挡动作。

s20、tcu判定摘挡完成后向mcu发送扭矩请求标记和扭矩请求值，作为一个例子，所述扭矩请求值设定为20nm。如图3的q3(扭矩调速)所示。

s30、tcu实时监测mcu发送的动力电机转速，当动力电机转速大于一设定值时，tcu向mcu发送0nm扭矩请求，否则维持前一扭矩请求值。

本实施例中，当tcu检测到mcu发送的动力电机转速大于80rpm时，tcu向mcu发送0扭矩请求，直至动力电机转速小于一设定值。如图3的q4(补挂开始确认)所示。

s40、当tcu检测到mcu发送的动力电机扭矩值为0nm，且动力电机转速小于一设定值时，tcu控制选换挡执行器再次进行换挡动作。

当tcu检测到mcu发送的扭矩值为0nm，且动力电机转速小于20rpm时，tcu控制选换挡执行器进行补挂动作。

s50、如在设定时间内，tcu监测到换挡位置传感器反馈值在换挡完成范围内，判断补挂成功，tcu向hcu和mcu发送换挡完成标志，并向hcu发送当前挡位；如补挂再次失效，则执行s10。

当tcu检测到补挂完成，即换挡位移值大于6.5mm时，tcu向hcu和mcu发送换挡进行标志值0，并向hcu发送当前档位为1挡。如图3的q5(补挂完成)所示。若补挂失败，即在换挡时间超过0.8s时检测到换挡位移值小于等于6.5mm时，则重复上述换挡失效处理过程。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。