CN111267832B - 混合动力变速器控制系统及混合动力车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及混合动力变速器控制系统及混合动力车辆，混合动力变速器控制系统包括微控制单元，HCU模块和TCU模块集成于微控制单元内；HCU模块通过微控制单元的外部端口分别与混合动力车辆的动力系统和高压系统通讯，TCU模块通过微控制单元的外部端口与混合动力车辆的高压系统通讯。通过本公开的技术方案，降低了混合动力车辆的控制器硬件的成本，解决了HCU与TCU独立设置导致的HCU和TCU通讯的信息有限的问题。

Description

混合动力变速器控制系统及混合动力车辆

技术领域

本公开涉及车辆技术领域，尤其涉及一种混合动力变速器控制系统及混合动力车辆。

背景技术

目前，混合动力车辆中的HCU（Hybrid Control Unit，混合动力整车控制单元）和TCU（Transmission Control Unit，变速器控制单元）独立设置，HCU和TCU存在各自的控制器，HCU和TCU各自的控制器通过控制器上的端口与对应的外部模块通讯。

但是，HCU和TCU独立设置，导致HCU与TCU必须通过CAN总线进行外部通讯，而CAN总线上通讯的信息有限，进而导致HCU和TCU通讯的信息有限，HCU和TCU无法获取到所需的所有信息，影响HCU和TCU对混合动力车辆性能的控制过程。另外，HCU和TCU需要分别配置各自的控制器，HCU和TCU各自的控制器还需要通过对应的控制器上的端口与对应的外部模块通讯，相对于传统的燃油车辆，混合动力车辆控制器硬件的成本大大增加，进而导致混合动力车辆的量产成本大大增加。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种混合动力变速器控制系统及混合动力车辆，降低了混合动力车辆的控制器硬件的成本，解决了HCU与TCU独立设置导致的HCU和TCU通讯的信息有限的问题。

第一方面，本公开提供了一种混合动力变速器控制单元，包括：

微控制单元，HCU模块和TCU模块集成于所述微控制单元内；

所述HCU模块通过所述微控制单元的外部端口分别与混合动力车辆的动力系统和高压系统通讯，所述TCU模块通过所述微控制单元的外部端口与所述混合动力车辆的高压系统通讯。

可选地，所述HCU模块和所述TCU模块共用所述微控制单元的T-CAN通讯端口。

可选地，所述HCU模块和所述TCU模块共用所述微控制单元的油门踏板开度采集端口、油门踏板开度校验端口、制动踏板开度采集端口和制动踏板开度校验端口中的至少一个端口。

可选地，所述HCU模块和所述TCU模块共用所述微控制单元的驾驶员巡航模式选择端口和/或驾驶员运动模式选择端口。

可选地，所述HCU模块和所述TCU模块共用所述微控制单元的上电唤醒端口、供电正极端口、供电负极端口、模拟接地端口和数字接地端口中的至少一个端口。

可选地，所述微控制单元用于执行部分HCU模块功能后，执行部分TCU模块功能。

可选地，所述HCU模块和所述TCU模块通过同一帧CAN报文与相同的外部模块通讯。

第二方面，本公开还提供了一种混合动力变速器控制系统，包括如第一方面所述的混合动力变速器控制单元，还包括动力系统和高压系统，所述微控制单元通过T-CAN总线与所述动力系统通讯，所述微控制单元通过E-CAN总线与所述高压系统通讯。

可选地，所述动力系统包括EMS和/或ESP，所述高压系统包括PEU、DC/DC模块、BMS、AC模块和OBC中的至少一个。

第三方面，本公开还提供了一种混合动力车辆，包括如第二方面所述的混合动力变速器控制系统。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

HCU模块和TCU模块集成于微控制单元内，使得HTCU在一个硬件平台上实现了TCU和HCU应具备的所有功能，HTCU能够满足多挡位混合动力车辆的控制需求，利用一个MCU即能够同时实现HCU和TCU的控制功能，降低了混合动力车辆控制器硬件的成本，进而大大降低了混合动力车辆的量产成本。另外，设置HCU模块和TCU模块集成于微控制单元内，使得HCU与TCU的所有模块功能处于同一个平台，HCU与TCU各自的模块可以实现充分的数据调用和信息共享，HCU与TCU不再需要通过CAN总线进行外部通信，进而解决了HCU与TCU独立设置时，CAN总线上通讯的信息有限导致的HCU和TCU通讯的信息有限，HCU和TCU无法获取到所需的所有信息，影响HCU和TCU对混合动力车辆性能的控制过程的问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的一种混合动力变速器控制单元的结构示意图；

图2为本公开实施例提供的一种微控制单元的端口结构示意图；

图3为本公开实施例提供的混合动力变速器控制系统的结构示意图；

图4为本公开实施例提供的一种HTCU内部模块功能的执行顺序的示意图；

图5为本公开实施例提供的另一种HTCU内部模块功能的执行顺序的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本公开实施例提供的一种混合动力变速器控制单元的结构示意图。如图1所示，混合动力变速器控制单元包括微控制单元1，即MCU（Microcontroller Unit），HCU模块11通过微控制单元1的外部端口分别与混合动力车辆的动力系统2和高压系统3通讯，TCU模块12通过微控制单元1的外部端口与混合动力车辆的高压系统3通讯。

具体地，混合动力车辆包括非插电式混合动力车辆和插电式混合动力车辆，混合动力车辆在传统燃油车辆的技术基础上发展而来，传统燃油车辆分为手动挡车辆和自动挡车辆两大类，而自动挡车辆又可以细分成为不带启停功能自动挡车辆和带启停功能自动挡车辆，本公开实施例以带启停功能的自动挡车辆为例进行说明。

混合动力车辆中的自动变速器系统由TCU（Transmission Control Unit，变速器控制单元）控制，TCU主要用于换挡逻辑控制、换挡过程控制、液力变速器控制、附件控制和变速器系统故障诊断。具体地，换挡逻辑控制需要综合考虑驾驶动力需求、驾驶模式选择、变速器温度、大气压力、路况和车速等因素，计算出当前工况下最合理的挡位，使变速器和发动机在合适的工况点运行，在满足车辆驾驶性及动力需求的情况下，尽量降低发动机的燃油效率及变速器的传动损失。换挡过程控制在保证换挡舒适性的前提下，控制各个执行器件尽量快速地将变速器切换到目标挡位，并降低离合器摩擦片的摩擦损耗。液力变速器控制需要选择合理的液力变矩器解锁、闭锁或滑摩控制的时机，并平顺快速地控制液力变矩器离合器实现各个瞬态控制过程，实现车辆瞬时的增扭、降低油耗以及提升平顺性等目的。附件控制包括换挡机构控制、主油路油压控制、EOP（Electric Oil Pump，电子油泵）控制、倒车灯控制以及仪表显示等功能。

混合动力车辆中的整车控制器称为HCU（Hybrid-vehicle Control Unit），也可称为VCU（Vehicle Control Unit），由于混合动力车辆引入了电动机和高压系统，相对于传统燃油车辆，混合动力车辆新增了一些控制需求，主要包括能量管理控制、扭矩协同控制、上下电管理控制、充电控制、附件控制以及整车故障诊断及功能安全策略。能量管理控制需要综合发动机、电机、变速器、电池包以及空调等各部件的特性，确定整车的工作模式，并合理地将驾驶员的需求扭矩、充电功率分配给发动机和电机，以达到节省燃油、降低排放和延长电池包使用寿命等目的。发动机扭矩响应特性与电动机扭矩响应特性不同，扭矩协同控制可以平稳快速地实现发动机与电动机的动态扭矩控制，确保车辆驾驶舒适性与动力性。上下电管理控制需要合理地控制整车各个部件，特别是高压部件的上下电顺序及高压电容放电过程，确保整车的安全性。当以充电枪的方式充电时，充电控制对各个系统进行协调充电控制，实现安全的电池包充电，采用合理的方式给整车低压电器系统及蓄电池充电。附件控制包括对水箱高低速冷却风扇的控制、高压系统水循环电子水泵的控制等。整车故障诊断及功能安全策略需要收集整车各个部件的工作状态，判断对应部件是否存在故障，并决策出合理的故障处理机制，保证车辆安全运行及实现对零部件的保护。

针对上述混合动力车辆新增的功能，在混合动力车辆中新增一个HCU进行专门处理，HCU需要同时协调控制混合动力车辆中的动力系统和高压系统。目前，混合动力车辆中的HCU和TCU独立设置，HCU和TCU存在各自的控制器，HCU和TCU各自的控制器通过对应的控制器上的端口与对应的外部模块通讯。但是，HCU和TCU独立设置，导致HCU与TCU必须通过CAN总线进行外部通讯，而CAN总线上通讯的信息有限，进而导致HCU和TCU通讯的信息有限，HCU和TCU无法获取到所需的所有信息，影响HCU和TCU对混合动力车辆性能的控制过程。另外，HCU和TCU需要分别配置各自的控制器，HCU和TCU各自的控制器还需要通过对应的控制器上的端口与对应的外部模块通讯，相对于传统的燃油车辆，混合动力车辆的控制器硬件的成本大大增加，进而导致混合动力车辆的量产成本大大增加。

本公开实施例设置混合动力变速器控制单元包括一个微控制单元，即设置HTCU（Hybrid Transmission Control Unit，混合动力变速器控制单元）仅包括一个MCU，HCU模块和TCU模块集成于微控制单元内，HCU模块通过微控制单元的外部端口分别与混合动力车辆的动力系统和高压系统通讯，TCU模块通过微控制单元的外部端口与混合动力车辆的高压系统通讯，使得HTCU在一个硬件平台上实现了TCU和HCU应具备的所有功能，HTCU能够满足多挡位混合动力车辆的控制需求，利用一个MCU即能够同时实现HCU和TCU的控制功能，降低了混合动力车辆的控制器硬件的成本，进而大大降低了混合动力车辆的量产成本。另外，设置HCU模块和TCU模块集成于微控制单元内，使得HCU与TCU的所有模块功能处于同一个平台，HCU与TCU各自的模块可以实现充分的数据调用和信息共享，HCU与TCU不再需要通过CAN总线进行外部通信，进而解决了HCU与TCU独立设置时，CAN总线上通讯的信息有限导致的HCU和TCU通讯的信息有限，HCU和TCU无法获取到所需的所有信息，影响HCU和TCU对混合动力车辆性能的控制过程的问题。

图2为本公开实施例提供的一种微控制单元的端口结构示意图。结合图1和图2，可以设置HCU模块和TCU模块共用微控制单元1的T-CAN通讯端口。具体地，19输入端口和20输入端口为HCU模块和TCU模块共用的T-CAN通讯端口。HCU模块和TCU模块通过共用的T-CAN通讯端口连接对应的T-CAN总线，并通过T-CAN总线与混合动力车辆的动力系统进行通讯。若HCU和TCU各自利用不同的T-CAN通讯端口与混合动力车辆动力系统中对应的外部模块通讯，会导致微控制单元的T-CAN通讯端口的数量至少加倍，进而导致微控制单元的外部端口结构复杂，微控制单元的体积增加，影响混合动力变速器控制单元的硬件集成度。本公开实施例通过设置HCU模块和TCU模块共用微控制单元的T-CAN通讯端口，有利于减少微控制单元的T-CAN通讯端口的数量，简化微控制单元的外部端口结构，减小微控制单元的体积，提高混合动力变速器控制单元的硬件集成度。

可选地，结合图1和图2，可以设置HCU模块和TCU模块共用微控制单元的油门踏板开度采集端口、油门踏板开度校验端口、制动踏板开度采集端口和制动踏板开度校验端口中的至少一个端口。具体地，50输入端口为油门踏板开度采集端口，用于采集油门踏板开度信号， 60输入端口为油门踏板开度校验端口，用于采集油门踏板开度校验信号，51输入端口为制动踏板开度采集端口，用于采集制动踏板开度信号，52输入端口为制动踏板开度校验端口，用于采集制动踏板开度校验信号。若HCU和TCU各自利用不同的微控制单元的油门踏板开度采集端口、油门踏板开度校验端口、制动踏板开度采集端口和制动踏板开度校验端口中的至少一个端口与混合动力车辆中对应的外部模块通讯，同样会导致微控制单元的微控制单元的油门踏板开度采集端口、油门踏板开度校验端口、制动踏板开度采集端口和制动踏板开度校验端口中的至少一个端口的总数量至少加倍。本公开实施例通过设置HCU模块和TCU模块共用微控制单元的油门踏板开度采集端口、油门踏板开度校验端口、制动踏板开度采集端口和制动踏板开度校验端口中的至少一个端口，有利于减少微控制单元的油门踏板开度采集端口、油门踏板开度校验端口、制动踏板开度采集端口和制动踏板开度校验端口的总数量，简化微控制单元的外部端口结构，减小微控制单元的体积，提高混合动力变速器控制单元的硬件集成度。

可选地，结合图1和图2，可以设置HCU模块和TCU模块共用微控制单元的驾驶员巡航模式选择端口和/或驾驶员运动模式选择端口。具体地，64输入端口为驾驶员巡航模式选择端口，用于采集驾驶员巡航模式选择信号，65输入端口为驾驶员运动模式选择端口，用于采集驾驶员运动模式选择信号。若HCU和TCU各自利用不同的驾驶员巡航模式选择端口和驾驶员运动模式选择端口与混合动力车辆中对应的外部模块通讯，同样会导致微控制单元的驾驶员巡航模式选择端口和驾驶员运动模式选择端口的总数量至少加倍。本公开实施例通过设置HCU模块和TCU模块共用微控制单元的驾驶员巡航模式选择端口和/或驾驶员运动模式选择端口，同样有利于减少微控制单元的驾驶员巡航模式选择端口和驾驶员运动模式选择端口的总数量，简化微控制单元的外部端口结构，减小微控制单元的体积，提高混合动力变速器控制单元的硬件集成度。

可选地，结合图1和图2，可以设置HCU模块和TCU模块共用微控制单元的上电唤醒端口、供电正极端口、供电负极端口、模拟接地端口和数字接地端口中的至少一个端口。具体地，13输入端口、14输入端口和15输入端口为微控制单元的供电正极端口，5输入端口和7输入端口为微控制单元的供电负极端口，例如接地端口，这些端口为微控制单元的运行及驱动提供能源，能量来源于混合动力车辆的12V低压电源。32输入端口为微控制单元的上电唤醒端口，49输出端口、24输出端口和31输出端口为模拟接地端口，34输出端口和61输出端口为数字接地端口。若HCU和TCU各自利用不同的HCU模块和TCU模块共用微控制单元的上电唤醒端口、供电正极端口、供电负极端口、模拟接地端口和数字接地端口中的至少一个端口接入对应的唤醒信号和电源信号，同样会导致微控制单元的上电唤醒端口、供电正极端口、供电负极端口、模拟接地端口和数字接地端口的总数量至少加倍。本公开实施例通过设置HCU模块和TCU模块共用微控制单元的上电唤醒端口、供电正极端口、供电负极端口、模拟接地端口和数字接地端口中的至少一个端口，同样有利于减少微控制单元的上电唤醒端口、供电正极端口、供电负极端口、模拟接地端口和数字接地端口的总数量，简化微控制单元的外部端口结构，减小微控制单元的体积，提高混合动力变速器控制单元的硬件集成度。

示例性地，本公开实施例提供的混合动力变速器控制单元，即HTCU采用的微控制单元，即MCU可以为32位，200MHz，Flash存储区域大小为2.5M，RAM存储区域大小为496K的MCU，以满足TCU和HCU的计算及存储能力的需求。HTCU可以沿用TCU控制单元本体，即HTCU可以沿用TCU的MCU，将HCU新增的水泵以及风扇等附件控制功能、唤醒以及被唤醒等接口功能，以及E-CAN通讯接口等功能增加至TCU的MCU上，TCU中的MCU本体具有所有的备用接口，因此，本公开实施例提供的HTCU在传统燃油车辆基础上不增加控制器硬件成本。

示例性地，结合图1和图2，27输入端口为控制器的OBC充电唤醒端口，40输入端口为安全气囊PWM（Pulse Width Modulation）反馈信号输入端口，41输入端口为电子水泵的PWM反馈信号输入，17输入端口为驾驶员HEV模式选择输入端口，66输入端口为驾驶员EV模式选择输入端口，25、26输入端口为E-CAN通讯端口，42输出端口为油门踏板电位传感器供电端口，28输出端口为油门踏板校验电位传感器供电端口，22、21输出端口分别为冷却风扇低速挡端和高速挡下拉驱动控制端口，37输出端口为ATF（Automatic TransmissionFluid，自动变速器油）冷却电子水泵下拉驱动控制端口，35输出端口为高压冷却水循环电子水泵PWM驱动控制端口，39输出端口为PEU（Power Electronic Unit，电机控制器）使能唤醒驱动控制端口，HCU模块独立使用这些端口。

59输入端口为变速器齿轮四转速传感器的信号输入端口，62输入端口为变速器输出轴转速传感器端口，63输入端口为变速器离合器四转速传感器的信号输入端口，这些端口实时获取变速器的运行状态； 38输入端口为变速器ATF油温传感器端口，57输入端口为PRND（Park Reverse Nuetral Drive）挡位PWM传感器输入端口，58输入端口为PRND挡位校验PWM传感器输入端口，30、16、29输入端口为EOP（Electronic Oil Pump，电子油泵）电机UVW三相传感器输入端口，55输入端口为变速器存储器的片选端口，56输入端口为变速器存储器的时钟端口，67端口为变速器存储器的读写端端口，11、12、6输出端口为变速器各个离合器电磁阀、主油路电磁阀、EOP电机和换挡电磁阀等的12V供电端口，43、53输出端口为变速器的转速传感器供电端口，54输出端口为存储器供电，8、44、45、46、47、48输出端口分别为变速器六个不同离合器电磁阀电流驱动控制端口，9输出端口为变速器主油路电磁阀电流驱动控制端口，33输出端口为电子换挡电磁铁电流驱动控制端口，36、18输出端口分别为不同的两个电子换挡电子阀下拉驱动控制端口，23输出端口为倒车灯继电器下拉驱动控制端口，1、2、3输出端口分别为EOP电机UVW三相电驱动控制端口，TCU模块独立使用这些端口。

可选地，微控制单元用于执行部分HCU模块功能后，执行部分TCU模块功能。具体地，HCU和TCU独立设置时，HTCU软件分为两个大的功能模块群，分别为HCU功能模块群和TCU功能模块群，即HCU功能模块群和TCU功能模块群外部均有独立的封装。HCU与TCU独立设置时对应的各模块功能的执行顺序为：

第一步，HCU接收TCU发送的控制请求，HCU将HCU功能模块群中的所有模块的功能运行一遍，得到相关的控制请求；

第二步，HCU将得到的相关控制请求通过CAN总线发送给TCU；

第三步，TCU接收到HCU发送的相关控制请求的信号后，将TCU功能模块群中的所有模块的功能运行一遍，得到相关的控制请求；

第四步，TCU将得到的相关控制请求通过CAN总线发送给HCU，再重复执行第一步至第四步。

这样也就限定了HCU和TCU工作过程中的调用时序为，HCU和TCU均需要完成自身所有模块功能后才能切换至另一个控制单元，导致HCU和TCU的运行周期延长，通讯延迟，影响整车性能。本公开实施例设置微控制单元用于执行部分HCU模块功能后，执行部分TCU模块功能，相比于上述给出的HCU和TCU独立设置时对应的各模块功能的执行顺序，HTCU方案可以省掉第二步和第四步，在软件架构上，实现了TCU模块群和HCU模块群没有进一步封装，使得HCU与TCU的所有模块功能处于同一个平台，HCU与TCU各自的模块可以实现充分的数据调用和信息共享，HCU与TCU不再需要通过CAN总线进行外部通信，进而解决了HCU与TCU独立设置时，CAN总线上通讯的信息有限导致的HCU和TCU通讯的信息有限，HCU和TCU无法获取到所需的所有信息，影响HCU和TCU对混合动力车辆性能的控制过程的问题。

另外，HTCU方案无需先运行完HCU所有的功能模块后再运行TCU所有的功能模块，HTCU可以执行完部分HCU模块功能后再执行TCU模块功能，也可以执行完部分TCU模块功能后再执行HCU模块功能，通过优化各模块功能的执行顺序，大大缩短了完成设定功能的运行周期，例如可以缩短换挡时间以及模式切换时间等，缩短换挡时间和模式切换时间可以提升混合动力车辆整车的动力响应性，降低摩擦片磨损程度，延长变速器寿命。

可选地，HCU模块和TCU模块通过同一帧CAN报文与相同的外部模块通讯。具体地，相对于传统燃油车辆，混合动力车辆的动力系统和高压系统新增了多个控制器，相应的增加了大量的CAN通讯需求。HTCU作为T-CAN通讯网络和E-CAN通讯网络的枢纽，负责协同控制动力系统和高压系统，为了保证CAN通讯的稳定性和及时性，需要合理设计HTCU与各个控制系统的通讯网络信号以降低CAN网络的负载率。

HCU模块和TCU模块与外部模块之间一般以CAN报文的形式进行通讯，一帧信号或者一帧CAN报文例如可以包括64位数据，本公开实施例设置HCU模块和TCU模块通过同一帧CAN报文与相同的外部模块通讯，例如TCU模块与某个外部模块通讯用不了64位的数据，例如TCU模块与该外部模块通讯只用了50位数据，那剩下的14位数据可以由HCU模块利用以实现与同样的外部模块之间进行通讯，即HCU模块和TCU模块可以通过同一帧CAN报文与相同的外部模块通讯，若HCU模块和TCU模块独立设置，则上述与该外部模块的通讯过程需要两帧报文实现。本公开实施例设置HCU模块和TCU模块集成于微控制单元内，HCU模块和TCU模块通过同一帧CAN报文与相同的外部模块通讯，有利于根据CAN通讯协议数据帧格式要求，合理优化排布信号位置，提高每帧CAN报文传输能力的利用率，降低CAN网络的负载率。

本公开实施例还提供了一种混合动力变速器控制系统。图3为本公开实施例提供的混合动力变速器控制系统的结构示意图。结合图1至图3，混合动力变速器控制系统包括如上述实施例的混合动力变速器控制单元HTCU，还包括动力系统2和高压系统3，HTCU中的微控制单元通过T-CAN总线与动力系统2通讯，HTCU中的微控制单元通过E-CAN总线与高压系统3通讯。具体地，在传统燃油车辆中一般仅用T-CAN（Torque Controller AreaNetwork）总线就能解决动力系统各个部件的通讯需求，但由于混合动力车辆新增了较多的高压部件，增加了大量的通讯需求，T-CAN的负载率已经不能满足使用需求，一般增加E-CAN（Electronic Controller Area Network）总线专门用于实现高压系统各部件的通讯。

本公开实施例设置HCU模块和TCU模块集成于微控制单元内，使得HTCU在一个硬件平台上实现了TCU和HCU应具备的所有功能，HTCU能够满足多挡位混合动力车辆的控制需求，利用一个MCU即能够同时实现HCU和TCU的控制功能，降低了混合动力车辆的控制器硬件的成本，进而大大降低了混合动力车辆的量产成本。另外，设置HCU模块和TCU模块集成于微控制单元内，使得HCU与TCU的所有模块功能处于同一个平台，HCU与TCU各自的模块可以实现充分的数据调用和信息共享，HCU与TCU不再需要通过CAN总线进行外部通信，进而解决了HCU与TCU独立设置时，CAN总线上通讯的信息有限导致的HCU和TCU通讯的信息有限，HCU和TCU无法获取到所需的所有信息，影响HCU和TCU对混合动力车辆性能的控制过程的问题。

可选地，结合图1至图3，动力系统2包括EMS和/或ESP，高压系统3包括PEU、DC/DC模块、BMS、AC模块和OBC中的至少一个。具体地，混合动力车辆地发动机由EMS（EngineManagement Systems，发动机管理系统）控制，EMS主要用于发动机扭矩控制、驾驶性控制、怠速控制、启停控制、附件控制和发动机系统故障诊断。发动机扭矩控制通过实时采集各项传感器数据，驱动发动机各个驱动器件，实现将燃油转换为机械能并输出的控制过程，并尽可能地降低发动机的燃油消耗与污染排放；驾驶性控制通过油门踏板和制动踏板的开闭程度解析驾驶意图，使车辆在驾驶舒适性与动力响应性处于一种合理的平衡状态；怠速控制包括空挡怠速控制和儒行怠速控制；启停控制用于收集整车的各项信息，在各项条件均满足的情况下，通过控制发动机停机达到节约燃油的目的，并协调其它控制系统共同实现发动机快速平稳启动的控制过程；附件控制包括冷却风扇控制、发电机与压缩机负载模拟估计、仪表显示等功能。

具体地，车辆在运行过程中的车身稳定性由ESP（Electronic StabilityProgram，车身电子稳定系统）控制，ESP主要用于ABS（Antilock Brake System，制动防抱死系统）功能控制、TCS（Traction Control System，牵引力控制系统）功能控制以及侧向稳定性控制。ABS功能控制的作用是在车辆制动时，自动控制制动器制动力的大小，使车轮不被抱死，处于边滚边滑的状态，以保证车轮与地面的附着力在最大值；TCS功能控制用于根据驱动轮的转速及从动轮的转速来判定驱动轮是否发生打滑现象，当前者大于后者时，通过调节驱动轮的驱动力抑制驱动轮转速避免车轮打滑；侧向稳定性控制用于解决车辆驱动和制动转向、高速转向等极端工况引起的侧向稳定性问题。

具体地，PEU（Power Electronic Unit）为电机控制器，负责电池包电能与电动机机械能之间的能量转换；DC/DC（Direct Current to Direct Current）模块为直流电转换器，负责将电池包的高压电能转换为12V低压电能，为整车低压电器负载和蓄电池供电，由于混合动力车辆在运行过程中发动机可能较长时间保持停机状态，传统燃油车辆中发动机皮带轮上的低压发电机不能满足整车供电需求，因此需要用DC/DC模块替代低压发电机。BMS（Battery Management System）为电池管理系统，其功能包括电池包SOC（State ofCharge，荷电状态）估计、电池包上下电管理、防止电池过度充电和过度放电等，BMS需要时刻监控电池的使用状态，确保电池包一直处于安全的工作状态，并尽量延长电池包的使用寿命。AC（Air Conditioning Controller）模块为空调控制器，为了保证整车稳定的制冷效果，在混合动力车辆中一般用高压电动压缩机替代发动机皮带轮上的传统发电机，为了保证整车稳定的制热效果，在混合动力车辆中需要增加PTC（Positive TemperatureCoefficient，高压正温度系数热敏电阻），高压电动压缩机和PTC均由高压电池包直接供电；OBC（On-board Charger）为车载充电器，负责将交流电网中的交流电转换为直流电为电池包充电，具备双向功能的OBC还可以将直接电转换为交流电回馈电网，在非插电式混合动力车辆中没有OBC。

本公开实施例还提供了一种混合动力车辆，包括如上述实施例所述的混合动力变速器控制系统，因此具备上述实施例所述的有益效果，这里不再赘述。示例性地，混合动力车辆例如可以为包括八个前进挡的自动变速器的混合动力车辆。

本公开实施例还提供的一种混合动力变速器控制方法，混合动力变速器控制方法可以应用在需要对混合动力变速器控制单元进行控制的应用场景，可以由本公开实施例提供的混合动力变速器控制装置执行，该混合动力变速器控制装置可以采用软件和/或硬件的方式来实现。混合动力变速器控制方法包括控制HTCU执行部分第一模块功能，控制HTCU执行部分第二模块功能，控制HTCU执行部分第一模块功能，第一模块属于HCU功能模块群，第二模块属于TCU功能模块群。

本公开实施例设置混合动力变速器控制方法包括控制HTCU执行部分第一模块功能，控制HTCU执行部分第二模块功能，控制HTCU执行部分第一模块功能，第一模块属于HCU功能模块群，第二模块属于TCU功能模块群，相比于上述给出的HCU和TCU独立设置时，在软件架构上实现了TCU模块群和HCU模块群没有进一步封装，使得HCU与TCU的所有模块功能处于同一个平台，HCU与TCU各自的模块可以实现充分的数据调用和信息共享，HCU与TCU不再需要通过CAN总线进行外部通信，进而解决了HCU与TCU独立设置时，CAN总线上通讯的信息有限导致的HCU和TCU通讯的信息有限，HCU和TCU无法获取到所需的所有信息，影响HCU和TCU对混合动力车辆性能的控制过程的问题。

另外，HTCU方案无需先运行完HCU所有的功能模块后再运行TCU所有的功能模块，HTCU可以执行完部分HCU模块功能后再执行TCU模块功能，也可以执行完部分TCU模块功能后再执行HCU模块功能，通过优化各模块功能的执行顺序，大大缩短了完成设定功能的运行周期，例如可以缩短换挡时间以及模式切换时间等，缩短换挡时间和模式切换时间可以提升混合动力车辆整车的动力响应性，降低摩擦片磨损，延长变速器寿命。

图4为本公开实施例提供的一种HTCU内部模块功能的执行顺序示意图。如图4所示，HTCU内部模块功能的执行顺序可以为能量管理策略控制、混合动力模式控制、扭矩协同控制、换挡策略控制、换挡离合器控制、C0离合器控制、扭矩干预控制、变速器协同控制、发动机协同控制、电机协同控制。

具体地，控制HTCU执行部分第一模块功能可以包括控制HTCU进行能量管理策略控制、混合动力模式控制和扭矩协同控制，能量管理策略控制、混合动力模式控制和扭矩协同控制为HCU功能模块群内的模块功能，能量管理策略控制用于管理分配混合动力车辆整车的能量，负责最上层的能量控制策略决策。混合动力模式控制用于控制混合动力车辆的混合动力模式，且混合动力模式控制模块在接收到能量管理策略控制模块发送的指示后才进行混合动力模式控制的过程。扭矩协同控制用于对变速器的扭矩进行协同控制，且扭矩协同控制模块在接收到混合动力模式控制模块发送的指示后才进行扭矩协同控制。因此，能量管理策略控制、混合动力模式控制和扭矩协同控制为上、中、下级的关系，混合动力模式控制需要在能量管理策略控制和扭矩系统控制之间进行。

具体地，控制HTCU执行部分第二模块功能可以包括控制HTCU进行换挡策略控制、换挡离合器控制、C0离合器控制和扭矩干预控制，换挡策略控制、换挡离合器控制、C0离合器控制和扭矩干预控制为TCU功能模块群内的模块功能。具体地，换挡策略控制用于收集相关信息并计算出变速器当前最合理的挡位，进行换挡策略控制需要获取油门开度、车速以及混合动力车辆的混合动力模式，因此换挡策略控制需要在混合动力模式控制之后进行。若HCU与TCU独立设置，需要先执行完HCU内部的能量管理策略控制、混合动力模式控制、扭矩协同控制、变速器协同控制、发动机协同控制和电机协同控制等全部功能，TCU在接收到HCU通过CAN总线发送的相关请求后，才能进行换挡策略控制，导致HCU和TCU的运行周期延长，通讯延迟，影响整车性能。

本公开实施例设置在扭矩协同控制之后执行换挡策略控制，在软件架构上实现了TCU模块群和HCU模块群没有进一步封装地基础上，使得HCU与TCU的所有模块功能处于同一个平台，HCU与TCU各自的模块可以实现充分的数据调用和信息共享，HTCU在执行完必要的部分HCU模块功能后，即进入TCU模块功能群进行换挡策略的控制，无需等待HCU执行完全部模块功能，通过优化模块功能的执行顺序，大大缩短了完成换挡策略控制的运行周期，有利于缩短换挡时间，以提升混合动力车辆整车的动力响应性，降低摩擦片磨损，延长变速器寿命。

具体地，换挡离合器控制用于合理地控制变速器各个换挡离合器，实现对当前挡位到目标挡位的换挡过程的控制，进行换挡离合器控制需要获取目标挡位，目标挡位需要在换挡策略控制过程中获取，因此换挡离合器控制需要在换挡策略控制之后进行。进行换挡离合器控制还需要获取发动机目标扭矩和电机目标扭矩，发动机目标扭矩和电机目标扭矩需要在扭矩协同控制过程中获取，因此换挡离合器控制还需要在扭矩协同控制之后进行。

具体地，C0离合器的作用是将太阳轮和超速行星架固定在一起，C0离合器控制用于合理控制C0离合器，实现启动发动机、纯电动至混动模式切换以及混动至纯电动模式切换等功能，进行C0离合器控制需要获取混合动力车辆的混合动力模式，混合动力模式需要在混合动力模式控制过程中获取，因此C0离合器控制需要在混合动力模式控制之后进行。进行换挡离合器控制还需要获取发动机的目标扭矩，发动机的目标扭矩需要在扭矩协同控制过程中获取，因此C0离合器控制需要在扭矩协同控制之后进行。同样地，本公开实施例设置在扭矩协同控制之后执行C0离合器控制，无需等待HCU执行完全部模块功能，通过优化模块功能的执行顺序，大大缩短了完成C0离合器控制，即混合动力模式切换的运行周期，有利于缩短模式切换时间，以提升混合动力车辆整车的动力响应性，降低摩擦片磨损，延长变速器寿命。

具体地，扭矩干预控制用于请求电机或发动机进行升扭或者降扭控制，辅助换挡过程控制和启动发动机控制，进行扭矩干预控制需要获取换挡降扭目标扭矩和换挡升扭目标扭矩，换挡降扭目标扭矩和换挡升扭目标扭矩需要在换挡离合器控制过程中获取，因此扭矩干预控制需要在换挡离合器控制之后进行。进行扭矩干预控制还需要获取启动发动机升扭目标扭矩，启动发动机升扭目标扭矩需要在C0离合器控制过程中获取，因此扭矩干预控制需要在C0离合器控制之后进行。同样地，本公开实施例设置在扭矩协同控制之后执行扭矩干预控制，无需等待HCU执行完全部模块功能，通过优化模块功能的执行顺序，大大缩短了完成扭矩干预控制的运行周期。

具体地，再控制HTCU执行完前述部分第二模块功能，即TCU模块功能后，控制HTCU执行部分第一模块功能可以包括控制HTCU进行变速器协同控制、发动机协同控制和电机协同控制，变速器协同控制、发动机协同控制和电机协同控制为HCU功能模块群内的模块功能。具体地，变速器协同控制用于处理变速器的升扭或者降扭请求，合理分配给发动机和电机，进行变速器协同控制需要获取变速器降扭扭矩和变速器升扭扭矩，变速器降扭扭矩和变速器升扭扭矩均需要在扭矩干预控制过程中获取，因此变速器协同控制需要在扭矩干预控制之后执行。进行变速器协同控制还需要获取发动机目标扭矩和电机目标扭矩，发动机目标扭矩和电机目标扭矩均需要在扭矩协同控制过程中获取，因此变速器协同控制需要在扭矩协同控制之后执行。

具体地，发动机协同控制用于计算得到最终发送给EMS（Engine ManagementSystem，发动机管理系统）的发动机命令扭矩，进行发动机协同控制需要获取发动机目标扭矩，发动机目标扭矩需要在扭矩协同控制过程中获取，因此发动机协同控制需要在扭矩协同控制之后执行。进行变速器协同控制还需要获取变速器发动机降扭扭矩和变速器发动机升扭扭矩，变速器发动机降扭扭矩和变速器发动机升扭扭矩需要在变速器协同控制过程中获取，因此发动机协同控制需要在变速器协同控制之后执行。

具体地，电机协同控制用于计算得到最终发送给PEU（Power Electronic Unit，电机控制单元）的电机命令扭矩，进行电机协同控制控制需要获取电机目标扭矩，电机目标扭矩需要在扭矩协同控制过程中获取，因此电机协同控制需要在扭矩协同控制之后执行。进行电机协同控制还需要获取变速器发动机降扭扭矩和变速器发动机升扭扭矩，变速器电机降扭扭矩和变速器电机升扭扭矩需要在变速器协同控制过程中获取，因此电机协同控制需要在变速器协同控制之后执行。

本公开实施例设置在扭矩干预控制之后执行变速器协同控制、发动机协同控制和电机协同控制，在软件架构上实现了TCU模块群和HCU模块群没有进一步封装地基础上，使得HCU与TCU的所有模块功能处于同一个平台，HCU与TCU各自的模块可以实现充分的数据调用和信息共享，HTCU在执行完必要的部分TCU模块功能后，即进入HCU模块功能群进行变速器协同控制、发动机协同控制和电机协同控制，无需等待TCU执行完全部模块功能，通过优化模块功能的执行顺序，大大缩短了完成变速器协同控制、发动机协同控制和电机协同控制的运行周期。

可选地，可以控制HTCU顺序进行换挡策略控制、换挡离合器控制、C0离合器控制和扭矩干预控制，也可以控制HTCU顺序进行换挡策略控制、C0离合器控制、换挡离合器控制和扭矩干预控制，即换挡离合器控制可以在C0离合器控制之前执行，也可以在C0离合器控制之后执行。可选地，可以控制HTCU顺序进行变速器协同控制、电机协同控制和发动机协同控制，也可以控制HTCU顺序进行变速器协同控制、电机协同控制和发动机协同控制，即发动机协同控制可以在电机协同控制之前执行，也可以在电机协同控制之后执行。

图5为本公开实施例提供的另一种HTCU内部模块功能的执行顺序的示意图。如图5所示，HTCU内部模块功能的执行顺序可以为能量管理策略控制、混合动力模式控制、换挡策略控制、扭矩协同控制、换挡离合器控制、C0离合器控制、扭矩干预控制、变速器协同控制、发动机协同控制、电机协同控制，与图4所示HTCU内部模块功能的执行顺序不同的是，图5所示的HTCU内部模块功能的执行顺序中，换挡策略控制可以在扭矩协同控制之前执行。

可选地，可以如图5所示控制HTCU顺序进行换挡离合器控制、C0离合器控制和扭矩干预控制，也可以控制HTCU顺序进行C0离合器控制、换挡离合器控制和扭矩干预控制，即换挡离合器控制可以在C0离合器控制之前执行，也可以在C0离合器控制之后执行。可选地，可以控制HTCU顺序进行变速器协同控制、发动机协同控制和电机协同控制，也可以控制HTCU顺序进行变速器协同控制、电机协同控制和发动机协同控制，即发动机协同控制可以在电机协同控制之前进行，也可以在电机协同控制之后进行。

本公开实施例相比于上述给出的HCU与TCU独立设置时对应的各模块功能的执行顺序，HTCU方案在软件架构上，实现了TCU模块群和HCU模块群没有进一步封装，使得HCU与TCU的所有模块功能处于同一个平台，HCU与TCU各自的模块可以实现充分的数据调用和信息共享，HCU与TCU不再需要通过CAN总线进行外部通信，进而解决了HCU与TCU独立设置时，CAN总线上通讯的信息有限导致的HCU和TCU通讯的信息有限，HCU和TCU无法获取到所需的所有信息，影响HCU和TCU对混合动力车辆性能的控制过程的问题。另外，HTCU方案无需先运行完HCU所有的功能模块后再运行TCU所有的功能模块，HTCU可以执行完部分HCU模块功能后再执行TCU模块功能，也可以执行完部分TCU模块功能后再执行HCU模块功能，通过优化各模块功能的执行顺序，大大缩短了完成设定功能的运行周期，例如可以缩短换挡时间以及模式切换时间等，缩短换挡时间和模式切换时间可以提升混合动力车辆整车的动力响应性，降低摩擦片磨损，延长变速器寿命。

示例性地，编写的HTCU软件可以采用定点计算的方式运行，有利于大幅降低HTCU中的微控制单元的计算负荷及存储需求，使得在原有TCU软硬件平台基础上扩展成HTCU成为可能。另外，可以将图形化的应用层软件模型转换成C代码，并编写相应的手写代码将转换C代码与硬件底层驱动C代码合理衔接。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种混合动力变速器控制系统，其特征在于，包括：

混合动力变速器控制单元、动力系统和高压系统，所述混合动力变速器控制单元包括微控制单元，所述微控制单元通过T-CAN总线与所述动力系统通讯，所述微控制单元通过E-CAN总线与所述高压系统通讯；

HCU模块和TCU模块集成于所述微控制单元内；

所述HCU模块通过所述微控制单元的外部端口分别与混合动力车辆的所述动力系统和所述高压系统通讯，所述TCU模块通过所述微控制单元的外部端口与所述混合动力车辆的所述高压系统通讯；

所述微控制单元用于执行部分HCU模块功能后，执行部分TCU模块功能，然后执行部分HCU模块功能；

所述微控制单元内部模块功能的执行顺序为能量管理策略控制、混合动力模式控制、扭矩协同控制、换挡策略控制、换挡离合器控制、C0离合器控制、扭矩干预控制、变速器协同控制、发动机协同控制、电机协同控制；

所述微控制单元首先执行的部分HCU模块功能包括所述能量管理策略控制、所述混合动力模式控制和所述扭矩协同控制，所述微控制单元执行的部分TCU模块功能包括所述换挡策略控制、所述换挡离合器控制、所述C0离合器控制和所述扭矩干预控制，所述微控制单元最后执行的部分HCU模块功能包括所述变速器协同控制、所述发动机协同控制和所述电机协同控制。

2.根据权利要求1所述的混合动力变速器控制系统，其特征在于，所述HCU模块和所述TCU模块共用所述微控制单元的T-CAN通讯端口。

3.根据权利要求1所述的混合动力变速器控制系统，其特征在于，所述HCU模块和所述TCU模块共用所述微控制单元的油门踏板开度采集端口、油门踏板开度校验端口、制动踏板开度采集端口和制动踏板开度校验端口中的至少一个端口。

4.根据权利要求1所述的混合动力变速器控制系统，其特征在于，所述HCU模块和所述TCU模块共用所述微控制单元的驾驶员巡航模式选择端口和/或驾驶员运动模式选择端口。

5.根据权利要求1所述的混合动力变速器控制系统，其特征在于，所述HCU模块和所述TCU模块共用所述微控制单元的上电唤醒端口、供电正极端口、供电负极端口、模拟接地端口和数字接地端口中的至少一个端口。

6.根据权利要求1所述的混合动力变速器控制系统，其特征在于，所述HCU模块和所述TCU模块通过同一帧CAN报文与相同的外部模块通讯。

7.根据权利要求1所述的混合动力变速器控制系统，其特征在于，所述动力系统包括EMS和/或ESP，所述高压系统包括PEU、DC/DC模块、BMS、AC模块和OBC中的至少一个。

8.一种混合动力车辆，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的混合动力变速器控制系统。

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