后桥变速箱的换挡控制方法和装置、车辆

技术领域

本公开涉及混合动力车辆的控制领域，具体地，涉及一种后桥变速箱的换挡控制方法和装置、车辆。

背景技术

随着对环境友好的要求越来越高，纯电动车辆以及混合动力车辆等清洁能源的车辆越来越多地被研发和应用。在一些混合动力车辆中，前桥搭载高压皮带传动起动发电机(Belt Driven Starter Generator，BSG)，后桥搭载高压驱动电机。BSG电机的主要功能是启动发动机、发电、助力、以及能量回收，后桥电机的主要功能是为后桥提供助力。

电机的上述基本功能都是依托电机扭矩的控制来实现的，通过控制电机扭矩来控制电机。另外，后桥变速箱通常为单挡结构，即包括空挡和1挡两个挡位。

发明内容

本公开的目的是提供一种后桥变速箱为多挡结构时的后桥变速箱的换挡控制方法和装置、车辆。

为了实现上述目的，本公开提供一种后桥变速箱的换挡控制方法，所述后桥变速箱为多挡结构，所述方法包括：

混动控制器HCU判断所述后桥变速箱的挡位是否需要转换；

若判定所述后桥变速箱的挡位需要从当前挡位转换到目标挡位，则所述HCU向电机控制器MCU发送模式转换指令；

若接收到所述模式转换指令，则所述MCU转换为以转速控制模式控制后桥电机的转速，以使所述后桥电机和所述后桥变速箱的轴机械同步；

若所述后桥电机和所述后桥变速箱的轴在所述目标挡位对应的转速上机械同步，则换挡控制器ACU控制所述后桥变速箱的挡位转换到所述目标挡位；

若所述后桥变速箱的挡位转换到所述目标挡位，则所述ACU向所述MCU发送换挡完成消息；

若接收到所述换挡完成消息，则所述MCU转换为以扭矩控制模式控制所述后桥电机的运行。

可选地，混动控制器HCU判断所述后桥变速箱的挡位是否需要转换，包括：

所述HCU监测车辆的车速；

若所监测的车速达到与所述目标挡位对应的车速，则所述HCU判定所述后桥变速箱的挡位需要从当前挡位转换到所述目标挡位。

可选地，若接收到所述模式转换指令，则所述MCU转换为以转速控制模式控制后桥电机的转速，包括：

若接收到所述模式转换指令，则所述MCU控制降低所述后桥电机的扭矩；

若所述后桥电机的扭矩降为零，则所述MCU转换为以所述转速控制模式控制后桥电机的转速。

可选地，若所述后桥电机的扭矩降为零，则所述MCU转换为以所述转速控制模式控制后桥电机的转速，包括：

若所述后桥电机的扭矩降为零，则所述MCU向所述HCU发送换挡请求；

若接收到所述换挡请求，则所述HCU向所述ACU发送换挡指令；

若接收到所述换挡指令，则所述ACU控制所述后桥变速箱脱离所述当前挡位，并向所述MCU发送模式转换请求；

若接收到所述模式转换请求，则所述MCU转换为以所述转速控制模式控制后桥电机的转速。

可选地，所述MCU转换为以转速控制模式控制后桥电机的转速，以使所述后桥电机和所述后桥变速箱的轴机械同步，包括：

所述MCU转换为以转速控制模式控制后桥电机的转速，控制所述后桥电机以所述目标挡位对应的转速运行，并将所述后桥电机的实时转速发送至所述ACU；

所述ACU控制所述后桥变速箱的轴和所述后桥电机机械同步。

可选地，所述方法还包括：

若所述后桥变速箱的挡位转换到所述目标挡位，则所述ACU向所述HCU发送所述换挡完成消息。

本公开还提供一种后桥变速箱的换挡控制装置，所述后桥变速箱为多挡结构，所述装置包括：

混动控制器HCU，用于判断所述后桥变速箱的挡位是否需要转换，并且若判定所述后桥变速箱的挡位需要从当前挡位转换到目标挡位，则向电机控制器MCU发送模式转换指令；

所述MCU，用于若接收到所述模式转换指令，则转换为以转速控制模式控制后桥电机的转速，以使所述后桥电机和所述后桥变速箱的轴机械同步；

换挡控制器ACU，用于若所述后桥电机和所述后桥变速箱的轴在所述目标挡位对应的转速上机械同步，则控制所述后桥变速箱的挡位转换到所述目标挡位，若所述后桥变速箱的挡位转换到所述目标挡位，则向所述MCU发送换挡完成消息；

所述MCU还用于若接收到所述换挡完成消息，则转换为以扭矩控制模式控制所述后桥电机的运行。

可选地，所述HCU还用于：

监测车辆的车速；

若所监测的车速达到与所述目标挡位对应的车速，则判定所述后桥变速箱的挡位需要从当前挡位转换到所述目标挡位。

可选地，所述MCU还用于：

若接收到所述模式转换指令，则控制降低所述后桥电机的扭矩；

若所述后桥电机的扭矩降为零，则转换为以所述转速控制模式控制后桥电机的转速。

可选地，所述MCU还用于若所述后桥电机的扭矩降为零，则向所述HCU发送换挡请求；

所述HCU还用于若接收到所述换挡请求，则向所述ACU发送换挡指令；

所述ACU还用于若接收到所述换挡指令，则控制所述后桥变速箱脱离所述当前挡位，并向所述MCU发送模式转换请求；

所述MCU还用于若接收到所述模式转换请求，则转换为以所述转速控制模式控制后桥电机的转速。

可选地，所述MCU还用于转换为以转速控制模式控制后桥电机的转速，控制所述后桥电机以所述目标挡位对应的转速运行，并将所述后桥电机的实时转速发送至所述ACU；

所述ACU还用于控制所述后桥变速箱的轴和所述后桥电机机械同步。

可选地，所述ACU还用于若所述后桥变速箱的挡位转换到所述目标挡位，则向所述HCU发送所述换挡完成消息。

本公开还提供一种车辆，所述车辆包括后桥驱动电机和本公开提供的上述后桥驱动电机的控制装置。

通过上述技术方案，提供了一种应用于后桥变速箱为多挡结构的后桥变速箱的换挡控制方法和装置，在后驱动轴的挡位速比不能够满足车速需求时，通过由扭矩控制模式转换成转速控制模式进行升挡，提高转速比，进而继续提高车速，提高了整车的加速性能。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是一示例性实施例提供的后桥变速箱的换挡控制方法的流程图；

图2是另一示例性实施例提供的后桥变速箱的换挡控制方法的信令图；

图3是一示例性实施例提供的后桥变速箱的换挡控制装置的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在相关技术中，新能源车的后桥变速箱为单挡结构，P4架构的电机并不能进行换挡的匹配操作，为单挡控制模式。发明人想到，可以将后桥变速箱设置为多挡结构，当需要较高车速，且后驱动轴的速比不能够满足车速需求时，可以进行升挡，这样，提高转速比后可继续提高车速。因此，发明人提出的后桥驱动电机和后桥变速箱配合的换挡方法解决了高车速的需求，提高了整车高速时整车的加速性能。

图1是一示例性实施例提供的后桥变速箱的换挡控制方法的流程图。后桥变速箱为多挡结构。如图1所示，所述方法包括以下步骤。

步骤S11，混动控制器(Hybrid Control Unit，HCU)判断后桥变速箱的挡位是否需要转换。

步骤S12，若判定后桥变速箱的挡位需要从当前挡位转换到目标挡位，则HCU向电机控制器(Motor Control Unit，MCU)发送模式转换指令。

步骤S13，若接收到模式转换指令，则MCU转换为以转速控制模式控制后桥电机的转速，以使后桥电机和后桥变速箱的轴机械同步。

步骤S14，若后桥电机和后桥变速箱的轴在目标挡位对应的转速上机械同步，则换挡控制器(Actuator Control Unit，ACU)控制后桥变速箱的挡位转换到目标挡位。

步骤S15，若后桥变速箱的挡位转换到目标挡位，则ACU向MCU发送换挡完成消息。

步骤S16，若接收到换挡完成消息，则MCU转换为以扭矩控制模式控制后桥电机的运行。

其中，转速控制模式为以控制后桥电机的转速为目标的控制模式，扭矩控制模式为以控制后桥电机的扭矩为目标的控制模式。在不换挡时，MCU以扭矩控制模式控制后桥电机的运行，在换挡的过程中，MCU以转速控制模式控制后桥电机的运行。

MCU可以以目标挡位对应的转速为目标，即控制后桥电机逐渐达到该转速。例如，目标挡位是2挡，2挡对应的转速为3000rpm。MCU可以控制后桥电机逐渐达到3000rpm，并将实时转速发送给ACU，ACU控制变速箱与后桥电机机械同步后，控制转换为目标挡位。

MCU、HCU和ACU之间可以通过车辆中的CAN总线来通信。转速控制精度需求可以为：当转速小于6000rpm时，取±30rpm；当转速大于或等于6000rpm，时，取±0.5％之内。

通过上述技术方案，提供了一种应用于后桥变速箱为多挡结构的后桥变速箱的换挡控制方法和装置，在后驱动轴的挡位速比不能够满足车速需求时，通过由扭矩控制模式转换成转速控制模式进行升挡，提高转速比，进而继续提高车速，提高了整车的加速性能。

在另一实施例中，步骤S11中的HCU判断后桥变速箱的挡位是否需要转换，包括：HCU监测车辆的车速；若所监测的车速达到与目标挡位对应的车速，则HCU判定后桥变速箱的挡位需要从当前挡位转换到目标挡位。

也就是，根据车速来判断是否需要转挡。例如，后桥变速箱可以包括1挡、2挡和空挡，车速在120km/h以下时，可以保持1挡，车速达到120km/h时，就可以触发换挡的操作了，目标挡位是2挡。

该实施例中，根据车速的大小来确定是否需要换挡，方法简单直接，便于高效地换挡，以提高整车的加速性能。

在又一实施例中，步骤S13中的若接收到模式转换指令，则MCU转换为以转速控制模式控制后桥电机的转速，可以包括：若接收到模式转换指令，则MCU控制降低后桥电机的扭矩；若后桥电机的扭矩降为零，则MCU转换为以转速控制模式控制后桥电机的转速。

也就是，但确定要转换挡位时，先将后桥电机的扭矩降为零，再进入转速控制模式，使后桥电机在完全不受扭矩控制的情况下，再开始转速的控制，便于转速的精确控制，进而使换挡更顺畅。

在又一实施例中，上述的若后桥电机的扭矩降为零，则MCU转换为以转速控制模式控制后桥电机的转速，可以包括：

若后桥电机的扭矩降为零，则MCU向HCU发送换挡请求；

若接收到换挡请求，则HCU向ACU发送换挡指令；

若接收到换挡指令，则ACU控制后桥变速箱脱离当前挡位，并向MCU发送模式转换请求；

若接收到模式转换请求，则MCU转换为以转速控制模式控制后桥电机的转速。

也就是，MCU通过HCU向ACU发送消息，这样有利于在HCU中对车辆的各个状态进行整体协调，确保换挡的顺利执行。若有不适合换挡的情况发生，则HCU可以不向ACU发送换挡指令，保障了车辆安全性。

在又一实施例中，步骤S13中的MCU转换为以转速控制模式控制后桥电机的转速，以使后桥电机和后桥变速箱的轴机械同步，可以包括：

MCU转换为以转速控制模式控制后桥电机的转速，控制后桥电机以目标挡位对应的转速运行，并将后桥电机的实时转速发送至ACU；

ACU控制后桥变速箱的轴和后桥电机机械同步。

也就是，MCU主动以目标挡位对应的转速为目标，控制后桥电机进行同步，由ACU控制后桥变速器跟随后桥电机达到转速同步，同步以后便于控制后桥变速箱的挡位转换到目标挡位。目标挡位对应的转速可以由ACU预先发送给MCU，或者由MCU根据目标挡位和预先存储的对应关系查找到的。

该实施例中，采用MCU主动、ACU跟随的方式达到机械同步，策略简单，可操作性强。

在又一实施例中，方法还包括：若后桥变速箱的挡位转换到目标挡位，则ACU向HCU发送换挡完成消息。

若之前MCU向HCU发送换挡请求，HCU向ACU发送换挡指令，则可以认为HCU允许ACU通过与MCU之间的通信来换挡。若已经转换到目标挡位，则ACU向HCU发送换挡完成消息可以表示ACU不再通过与MCU之间的通信来换挡，直到下一次HCU向ACU发送换挡指令。这样，就进一步保障了换挡的安全性，从而提升了整车行驶的安全性。

图2是另一示例性实施例提供的后桥变速箱的换挡控制方法的信令图。在图2的实施例中，包括了上述多个实施例中的技术特征，此处不再详细描述。

本公开还提供一种后桥变速箱的换挡控制装置。图3是一示例性实施例提供的后桥变速箱的换挡控制装置的框图。后桥变速箱为多挡结构。如图3所示，后桥变速箱的换挡控制装置300可以包括MCU 301、HCU 302和ACU 303。

HCU 302用于判断后桥变速箱的挡位是否需要转换，并且若判定后桥变速箱的挡位需要从当前挡位转换到目标挡位，则向MCU 301发送模式转换指令。

MCU 301用于若接收到模式转换指令，则转换为以转速控制模式控制后桥电机的转速，以使后桥电机和后桥变速箱的轴机械同步。

ACU 303，用于若后桥电机和后桥变速箱的轴在目标挡位对应的转速上机械同步，则控制后桥变速箱的挡位转换到目标挡位，若后桥变速箱的挡位转换到目标挡位，则向MCU301发送换挡完成消息。

MCU 301还用于若接收到换挡完成消息，则转换为以扭矩控制模式控制后桥电机的运行。

可选地，HCU还可以用于：监测车辆的车速；若所监测的车速达到与目标挡位对应的车速，则判定后桥变速箱的挡位需要从当前挡位转换到目标挡位。

可选地，MCU还可以用于：若接收到模式转换指令，则控制降低后桥电机的扭矩；若后桥电机的扭矩降为零，则转换为以转速控制模式控制后桥电机的转速。

可选地，MCU还可以用于若后桥电机的扭矩降为零，则向HCU发送换挡请求；HCU还用于若接收到换挡请求，则向ACU发送换挡指令；ACU还用于若接收到换挡指令，则控制后桥变速箱脱离当前挡位，并向MCU发送模式转换请求；MCU还用于若接收到模式转换请求，则转换为以转速控制模式控制后桥电机的转速。

可选地，MCU还可以用于转换为以转速控制模式控制后桥电机的转速，控制后桥电机以目标挡位对应的转速运行，并将后桥电机的实时转速发送至ACU；ACU还用于控制后桥变速箱的轴和后桥电机机械同步。

可选地，ACU还可以用于若后桥变速箱的挡位转换到目标挡位，则向HCU发送换挡完成消息。

关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

通过上述技术方案，提供了一种应用于后桥变速箱为多挡结构的后桥变速箱的换挡控制方法和装置，在后驱动轴的挡位速比不能够满足车速需求时，通过由扭矩控制模式转换成转速控制模式进行升挡，提高转速比，进而继续提高车速，提高了整车的加速性能。

本公开还提供一种车辆，所述车辆包括后桥驱动电机和本公开提供的上述后桥驱动电机的控制装置300。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。