[发明专利]液压混动汽车的行星齿轮变速耦合系统换挡协调控制方法

说明书

本发明公开了液压混动汽车的行星齿轮变速耦合系统换挡协调控制方法，该方法针对行星齿轮变速耦合装置的混联式液压混动汽车在换挡时因各离合/制动器和液压泵/马达状态变化易引发冲击的现象，提出通过动力学分析建立系统力学状态空间表达式，并由系数矩阵运算处理获得换挡各阶段系统输入/输出转矩间的近似线性关系，进而确定换挡时保证输出转矩稳定的离合/制动器作动时机与液压泵/马达斜盘开度变化间的协调控制规律，最终获得液压泵/马达斜盘开度与离合/制动器状态间的协调控制方法。本方法基于系统力学关系进行分析处理、综合考虑系统各部件状态影响、可实现液压泵/马达与离合/制动器间的恰当控制，保证了混动车辆的换挡平顺性。

技术领域

本发明属于混联混合动力汽车技术领域，特别涉及液压混动汽车的行星齿轮变速耦合系统换挡协调控制方法。

背景技术

随着能源与环境问题的日益严峻，节能与新能源汽车技术成为热点。混合动力汽车由于其经济性好、续驶里程长，成为研究重点方向之一。其中的混联混动车型，因可实现发动机转速、转矩的双解耦，且系统动态特性好、整车能量优化控制算法丰富多样、能够确保发动机尽可能工作在高效区域，因而油耗通常较低，得到了较多的发展应用。

混合动力汽车通常具备多个动力源，各动力源在不同行驶工况下以最佳性能组合开展工作，实现车辆行驶和性能优化。在公交客车、中重型运输车等商用车上，为降低驱动电机的最高转矩要求通常为其配备两挡变速箱或拉维娜行星排式变速耦合系统。而对于行星齿轮变速耦合系统通常具备两个离合/制动器，在换挡时容易引起系统输出转矩波动、产生车辆冲击，影响行驶平顺性能。

现有技术中，混合动力汽车的换挡协调控制方法多以液压泵/马达实现转速同步、发动机提供基本稳态驱动转矩，并在恰当时刻结合离合器或同步器。如中国专利公告号为CN105752076B，公告日为2018-08-24，公开了混合动力汽车的换挡调速方法和混合动力汽车的动力系统，该方法针对并联混动汽车在换挡时通过发动机转矩控制和电机调速控制来缩短换挡时间、减小动力中断，但不能实现多离合/制动器变速系统的换挡协调控制；又如中国专利公告号为CN103158708B，公告日为2016-01-13，公开了一种带AMT变速箱的混合动力汽车的换挡控制方法，该方法在换挡时需要将电机和发动机扭矩都降为零再对相关齿轮进行换挡控制，将引起动力中断影响驾乘感受；又如中国专利公布号为CN106671973A，公布日为2017-05-17，公开了混合动力汽车及其换挡控制方法和换挡控制系统，该方法所提出的换挡控制方法仅确定了混动车辆在4种不同工作模式下制定换挡策略时的参考因素及离合器的控制状态，但未说明换挡时液压泵/马达转矩大小和离合器控制状态间的具体协调控制方式；又如中国专利公开号为CN107985301A，公开日为2018-05-04，公开了基于混合动力系统的换挡系统及升挡换挡方法，该方法仅以液压泵/马达转速同步为控制目标、而未考虑电机调速时其转矩对系统动力和车辆冲击的影响，且离合器结合时机仅以换挡时间和固定的时间阈值判断，未进行离合器状态和电机转矩间的协调控制、无法保证换挡平顺性。

综上，上述的已有混合动力汽车换挡协调方法未有针对采用拉维娜式行星齿轮变速耦合系统的混合动力汽车，也未有基于详细的动力学理论进行换挡时多离合/制动器控制状态和液压泵/马达转矩间的详细协调控制方法，不能较好的保证系统输出转矩稳定、确保车辆行驶平顺性。

针对上述的技术不足，本发明所述的液压混动汽车的行星齿轮变速耦合系统换挡协调控制方法，针对采用拉维娜式行星齿轮变速耦合装置的混联式混动汽车的换挡冲击现象，通过动力学分析建立系统力学状态空间表达式，并由系数矩阵运算处理获得换挡各阶段系统输入/输出转矩间的近似线性关系，进而确定换挡期间保证输出转矩稳定的离合/制动器作动时机与液压泵/马达转矩(或斜盘开度)变化间的协调控制规律，最终制定出液压泵/马达斜盘开度与离合/制动器状态间的协调控制流程。由于本方法基于动力学理论和变速耦合系统各部件间的力学关系进行简化分析处理、综合考虑系统内外部件的状态影响，因此可实现液压泵/马达与离合/制动器间的恰当控制，保证了混动车辆的换挡平顺性、并且避免了换挡动力中断现象。

发明内容