发动机与轮毂电机协同驱动的电子换挡控制方法及系统与流程

本发明属于车辆动力传动与电子换挡控制，具体为发动机与轮毂电机协同驱动的电子换挡控制方法及系统。

背景技术：

1、发动机与轮毂电机协同驱动的车辆中，发动机动力支路和轮毂电机可以分别向同一驱动轮提供动力。车辆行驶过程中，当发动机动力支路需要切换挡位时，通常需要先降低发动机动力支路的传递转矩，再由电子换挡执行机构推动接合件与目标挡位对应的目标传动件接合。换挡期间，轮毂电机还可以承担部分轮端驱动转矩，以减小发动机动力中断对车辆行驶平顺性的影响。

2、在实际换挡调试过程中发现，接合件接近目标传动件时，二者的接合齿往往并未正好对准。接合件可能先抵靠在目标传动件的齿顶或槽口边缘，形成端面顶碰。此时，若继续增大电子换挡执行机构的轴向作用力，接合界面的周向摩擦阻力和局部阻挡作用会随之增大，轮毂电机可能没有足够的剩余转矩完成相位调整；若轴向作用力设置过小，又容易出现接合件与目标传动件分离、跳动或接触状态不稳定的问题。接合件进入槽口时，过大的轴向预紧还可能转化为较大的入槽冲击。

3、此外，接合件的实际接触时刻和接触相位还会受到执行机构响应延迟、传动间隙、接合副加工误差以及输入侧和输出侧转速变化的影响。仅按照预设接触位置、固定轴向预紧力或者名义转速差实施接合时，容易出现预测相位与实际接触状态不一致的情况。当一次接合未完成后，若仍按照原有相位范围重复执行接合，还可能再次落入相同的齿顶阻挡位置，造成换挡时间延长和接合齿端部反复碰撞。因此，需要对发动机动力支路的转矩卸载、轮毂电机的轮端转矩维持和相位调节以及电子换挡执行机构的轴向接合过程进行协调控制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供发动机与轮毂电机协同驱动的电子换挡控制方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：发动机与轮毂电机协同驱动的电子换挡控制方法，应用于包括发动机动力支路、轮毂电机和电子换挡执行机构的车辆，所述发动机动力支路与所述轮毂电机分别向同一驱动轮传递动力，所述电子换挡执行机构驱动接合件沿轴向与目标挡位对应的目标传动件接合，包括：

3、s1、响应换挡请求，获取所述发动机动力支路的输入侧旋转状态、输出侧旋转状态及所述电子换挡执行机构的执行状态，确定预测接触时刻、预测接触相位、相位修正方向和相位修正量；

4、s2、根据轮端需求转矩、所述发动机动力支路的实际轮端转矩及所述轮毂电机沿所述相位修正方向的可用转矩，确定轮端维持转矩和相位调节转矩裕量，并根据所述相位修正量和预设轴向预紧参数确定相位修正转矩；

5、s3、当所述相位修正转矩大于所述相位调节转矩裕量时，依据轴向预紧参数与所述接合件和所述目标传动件之间周向接触阻力的对应关系降低所述预设轴向预紧参数，直至重新确定的相位修正转矩不大于所述相位调节转矩裕量，或所述预设轴向预紧参数达到维持稳定轴向接触的最小轴向预紧参数，得到目标轴向预紧参数；

6、s4、控制所述发动机动力支路降低传递转矩、所述轮毂电机输出所述轮端维持转矩，并控制所述电子换挡执行机构驱动所述接合件移动；在检测到端面顶碰时，按照所述目标轴向预紧参数保持轴向接触，并控制所述轮毂电机施加所述相位修正转矩，使所述接合件与所述目标传动件产生受控周向相对运动，直至完成接合；

7、s5、根据端面顶碰事件的实际发生时刻及对应的输入侧旋转状态和输出侧旋转状态生成接触时刻残差和接触相位残差；在接合未完成时，根据所述接触时刻残差和所述接触相位残差更新所述预测接触时刻、所述预测接触相位、所述相位修正转矩及所述目标轴向预紧参数，并重复执行接合控制。

8、发动机与轮毂电机协同驱动的电子换挡控制系统，包括发动机动力支路、轮毂电机、电子换挡执行机构、旋转状态采集组件、执行状态采集组件和控制器；所述发动机动力支路与所述轮毂电机分别向同一驱动轮传递动力，所述电子换挡执行机构驱动接合件沿轴向与目标传动件接合；所述旋转状态采集组件用于采集所述发动机动力支路的输入侧旋转状态和输出侧旋转状态，所述执行状态采集组件用于采集所述电子换挡执行机构的轴向位置和驱动负载，且二者接入所述控制器的同步采样端；所述控制器分别与所述发动机动力支路、所述轮毂电机和所述电子换挡执行机构连接，用于根据采集的状态确定预测接触时刻、预测接触相位、相位修正方向和相位修正量，根据轮端需求转矩、所述发动机动力支路的实际轮端转矩和所述轮毂电机的可用转矩确定轮端维持转矩、相位调节转矩裕量和相位修正转矩，并在所述相位修正转矩大于所述相位调节转矩裕量时，依据轴向预紧参数与周向接触阻力的对应关系降低轴向预紧参数，得到目标轴向预紧参数；所述控制器还用于控制所述发动机动力支路降低传递转矩、所述轮毂电机输出所述轮端维持转矩和所述相位修正转矩，并在端面顶碰时控制所述电子换挡执行机构按照所述目标轴向预紧参数保持轴向接触，直至完成接合，以及在接合未完成时根据端面顶碰事件更新所述预测接触时刻、所述预测接触相位、所述相位修正转矩和所述目标轴向预紧参数。

9、本发明的有益效果如下：

10、1、本发明通过探测载荷形成探测接触，并控制轮毂电机沿相反两个方向实施受限相位扫描，根据驱动负载由接触负载状态转变为释放负载状态时的实际相位确定齿顶阻挡相位区间和目标入槽相位区间，再结合输入侧旋转状态和输出侧旋转状态预测正式接合时的接触相位，使相位修正目标能够反映接合副的实际齿形、装配偏差和传动间隙，降低仅依据名义齿形或固定相位进行找槽造成的端面顶碰概率。

11、2、本发明根据轮端需求转矩、发动机动力支路实际轮端转矩、轮毂电机可用转矩和周向接触阻力转矩确定轮端维持转矩、相位调节转矩裕量及候选相位修正路径，并在相位修正能力不足时调整轴向预紧参数，同时校核累计越障功和轴向释放能量，由此能够在换挡期间维持轮端转矩连续性，避免通过盲目增大轮毂电机转矩或轴向推力强制接合，并减小接合件入槽时的冲击。

12、3、本发明在驱动负载释放后依次施加反向验证转矩和正向验证转矩，根据驱动负载是否恢复以及接合件轴向位移增量区分真实入槽与暂态卸载；在接合未完成时，根据接触时刻残差、接触相位残差和局部阻挡相位区间更新预测目标入槽相位区间、相位修正转矩及目标轴向预紧参数，从而形成可重复修正的闭环接合过程，减少同一阻挡位置的重复顶碰，提高电子换挡的接合成功率和控制稳定性。

1.发动机与轮毂电机协同驱动的电子换挡控制方法，应用于包括发动机动力支路、轮毂电机和电子换挡执行机构的车辆，所述发动机动力支路与所述轮毂电机分别向同一驱动轮传递动力，所述电子换挡执行机构驱动接合件沿轴向与目标挡位对应的目标传动件接合，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的发动机与轮毂电机协同驱动的电子换挡控制方法，其特征在于，步骤s1包括：控制所述电子换挡执行机构以低于正式接合载荷的探测载荷使所述接合件形成探测接触，控制所述轮毂电机自探测接触相位沿第一相位方向进行受限相位扫描，并在确定第一边界相位后使所述目标传动件返回所述探测接触相位，再沿与所述第一相位方向相反的第二相位方向进行受限相位扫描，将各方向上驱动负载由接触负载状态转变为释放负载状态时的相位确定为第一边界相位和第二边界相位；根据所述第一边界相位和所述第二边界相位确定齿顶阻挡相位区间及相邻的目标入槽相位区间；在所述接合件退出探测接触后，根据所述输入侧旋转状态和所述输出侧旋转状态将所述目标入槽相位区间外推至所述预测接触时刻，得到预测目标入槽相位区间，并据此确定所述预测接触相位、所述相位修正方向和所述相位修正量。

3.根据权利要求2所述的发动机与轮毂电机协同驱动的电子换挡控制方法，其特征在于，步骤s2包括：根据两个方向受限相位扫描中的驱动负载和扫描相位，并按照驱动负载与周向接触阻力转矩的映射关系，生成两个方向的周向接触阻力转矩曲线；根据所述预测接触相位和所述预测目标入槽相位区间生成候选相位修正路径，沿各候选相位修正路径将所述轮毂电机的可用转矩扣除所述轮端维持转矩和对应的周向接触阻力转矩，得到剩余转矩序列；选择所述剩余转矩序列的最小值为正且该最小值最大的候选相位修正路径，将选定路径的方向和长度分别确定为所述相位修正方向和所述相位修正量，并根据该路径的周向接触阻力转矩曲线确定所述相位修正转矩。

4.根据权利要求3所述的发动机与轮毂电机协同驱动的电子换挡控制方法，其特征在于，步骤s3包括：沿选定候选相位修正路径，根据相邻路径点之间的相位增量与对应剩余转矩的乘积，对所述剩余转矩序列进行离散相位积分，得到累计越障功曲线；当所述累计越障功曲线在任一相位位置低于预设越障功储备时，按照轴向预紧参数与周向接触阻力转矩的映射关系降低该相位位置之前路径段的轴向预紧参数，并更新所述周向接触阻力转矩曲线、所述剩余转矩序列及所述累计越障功曲线，直至满足所述预设越障功储备；根据所述电子换挡执行机构的等效轴向刚度和所述预测目标入槽相位区间入口处的轴向预紧参数确定轴向释放能量，在所述轴向释放能量大于预设入槽冲击能量时降低所述入口之前的轴向预紧参数并重新校核所述累计越障功曲线，将同时满足所述预设越障功储备和所述预设入槽冲击能量的轴向预紧轨迹确定为所述目标轴向预紧参数。

5.根据权利要求3所述的发动机与轮毂电机协同驱动的电子换挡控制方法，其特征在于，步骤s4包括：按照选定候选相位修正路径执行相位修正；当所述驱动负载由接触负载状态转变为释放负载状态时记录释放相位，并在不超出所述预测目标入槽相位区间边界的范围内，控制所述轮毂电机依次施加方向相反且转矩时间积分绝对值相等的反向验证转矩和正向验证转矩；当施加所述反向验证转矩期间所述驱动负载恢复为接触负载状态且所述接合件的轴向位移增量小于入槽位移阈值时，将所述释放相位与负载恢复相位之间的区间确定为局部阻挡相位区间；当所述轴向位移增量达到所述入槽位移阈值且所述驱动负载未恢复为接触负载状态时，停止施加所述相位修正转矩并完成接合。

6.根据权利要求5所述的发动机与轮毂电机协同驱动的电子换挡控制方法，其特征在于，步骤s5包括：在接合未完成时，根据所述接触时刻残差、所述输入侧旋转状态和所述输出侧旋转状态，将所述局部阻挡相位区间外推至更新后的预测接触时刻，并利用所述接触相位残差和齿距将外推后的局部阻挡相位区间配准至所述预测目标入槽相位区间所在的齿周期，得到待排除相位区间；从所述预测目标入槽相位区间中剔除所述待排除相位区间，得到候选入槽子区间；从宽度不小于最小入槽相位宽度且对应候选相位修正路径的剩余转矩序列最小值为正的候选入槽子区间中，选择所述最小值最大的候选入槽子区间更新所述预测目标入槽相位区间，并重新确定所述相位修正转矩和所述目标轴向预紧参数；不存在符合条件的候选入槽子区间时，重新执行所述探测接触和所述受限相位扫描。

7.发动机与轮毂电机协同驱动的电子换挡控制系统，其特征在于，包括发动机动力支路、轮毂电机、电子换挡执行机构、旋转状态采集组件、执行状态采集组件和控制器；所述发动机动力支路与所述轮毂电机分别向同一驱动轮传递动力，所述电子换挡执行机构驱动接合件沿轴向与目标传动件接合；所述旋转状态采集组件用于采集所述发动机动力支路的输入侧旋转状态和输出侧旋转状态，所述执行状态采集组件用于采集所述电子换挡执行机构的轴向位置和驱动负载，且二者接入所述控制器的同步采样端；所述控制器分别与所述发动机动力支路、所述轮毂电机和所述电子换挡执行机构连接，用于根据采集的状态确定预测接触时刻、预测接触相位、相位修正方向和相位修正量，根据轮端需求转矩、所述发动机动力支路的实际轮端转矩和所述轮毂电机的可用转矩确定轮端维持转矩、相位调节转矩裕量和相位修正转矩，并在所述相位修正转矩大于所述相位调节转矩裕量时，依据轴向预紧参数与周向接触阻力的对应关系降低轴向预紧参数，得到目标轴向预紧参数；所述控制器还用于控制所述发动机动力支路降低传递转矩、所述轮毂电机输出所述轮端维持转矩和所述相位修正转矩，并在端面顶碰时控制所述电子换挡执行机构按照所述目标轴向预紧参数保持轴向接触，直至完成接合，以及在接合未完成时根据端面顶碰事件更新所述预测接触时刻、所述预测接触相位、所述相位修正转矩和所述目标轴向预紧参数。

8.根据权利要求7所述的发动机与轮毂电机协同驱动的电子换挡控制系统，其特征在于，所述控制器用于控制所述电子换挡执行机构以低于正式接合载荷的探测载荷形成探测接触，并控制所述轮毂电机沿相反两个方向进行受限相位扫描；按照相同采样时刻形成扫描相位、轴向位置和驱动负载相对应的探测样本，将两个方向上所述驱动负载由接触负载状态转变为释放负载状态时的扫描相位确定为第一边界相位和第二边界相位，据此确定目标入槽相位区间，并将所述目标入槽相位区间外推至所述预测接触时刻，得到预测目标入槽相位区间。

9.根据权利要求8所述的发动机与轮毂电机协同驱动的电子换挡控制系统，其特征在于，所述控制器用于根据两个方向的探测样本，并按照驱动负载与周向接触阻力转矩的映射关系生成周向接触阻力转矩曲线，根据所述预测接触相位和所述预测目标入槽相位区间生成候选相位修正路径；沿各候选相位修正路径将所述轮毂电机的可用转矩扣除所述轮端维持转矩和对应的周向接触阻力转矩，得到剩余转矩序列，并选择所述剩余转矩序列的最小值为正且该最小值最大的候选相位修正路径；不存在符合条件的候选相位修正路径时，降低所述轴向预紧参数并更新所述周向接触阻力转矩曲线和所述剩余转矩序列，直至获得剩余转矩序列最小值为正的候选相位修正路径，将对应的轴向预紧参数确定为所述目标轴向预紧参数。

10.根据权利要求8所述的发动机与轮毂电机协同驱动的电子换挡控制系统，其特征在于，所述控制器用于在所述驱动负载由接触负载状态转变为释放负载状态时记录释放相位，并控制所述轮毂电机依次施加方向相反且转矩时间积分绝对值相等的反向验证转矩和正向验证转矩；在所述驱动负载恢复为接触负载状态且所述接合件的轴向位移增量小于入槽位移阈值时，将所述释放相位与负载恢复相位之间的区间确定为局部阻挡相位区间，根据所述输入侧旋转状态和所述输出侧旋转状态将所述局部阻挡相位区间外推，并按齿距配准至所述预测目标入槽相位区间所在的齿周期后，从所述预测目标入槽相位区间中剔除；在剔除后不存在宽度不小于最小入槽相位宽度的入槽相位区间时，重新执行所述探测接触和所述受限相位扫描。