本發明涉及一種汽車齒輪敲擊噪音消除控制方法，特別涉及一種四軸動力分流式混合動力汽車齒輪敲擊噪音消除控制方法。

背景技術：

混合動力汽車憑借節油、無續駛里程限制且與傳統車駕駛性差異小的優點，在近幾年呈現出蓬勃的發展態勢。同時消費者對汽車的舒適性要求越來越高，其中汽車的NVH(Noise,Vibration and Harshness)品質越來越受到重視，并已成衡量汽車制造工藝的一個重要標志。

然而由于發動機的轉矩波動和變速箱工藝等造成的齒輪敲擊噪音(Ratt l e)，嚴重影響車輛的乘坐舒適性。在實際應用中，受技術條件和工藝等方面的影響，齒輪間隙無法消除，同時由于發動機控制的響應慢、精度差等，使其轉速波動也很難避免。這些因素導致傳統齒輪變速箱的齒與齒在傳動過程中會產生令乘員不愉快的Ratt l e，該問題一直無法很好的解決。

專利名稱為混合動力車的控制裝置和控制方法(申請號：201110037648.2)中提到，利用電機來調節使齒輪避開Ratt l e，但該方案主要是針對發動機起動和熄火時波動較大的情況，且只能應用在四驅的車型中，因此受限較多。

目前針對由于發動機轉矩波動和齒輪間隙而產生Ratt l e的問題，有一些專利，但大多解決方案不是成本太高，就是技術上有局限。其中應用較多的是通過減小扭轉減震器的剛度或采用雙質量飛輪(或離合器)，使輸入端的轉矩波動降至一個可接受的范圍，但扭轉剛度越小整車的動力響應就越慢，這兩者是一個相反的關系，很難從中求平衡。還有方法通過將輪齒設計為兩片，一片帶有扭簧裝置與非工作面接觸，以消除齒輪間隙，但該方法不適用于傳遞大轉矩且存在裝配困難的問題。

技術實現要素：

針對發動機轉矩波動和齒輪間隙很難避免的問題，本發明結合四軸動力分流式混合動力汽車使用的現有系統即雙行星排混合動力變速箱，在不增加成本和影響駕駛性情況下，旨在提供一種簡單、易于實現的四軸動力分流式混合動力汽車齒輪敲擊噪音消除控制方法。

本發明通過以下方案實現：

一種四軸動力分流式混合動力汽車齒輪敲擊噪音消除控制方法，首先確定不同發動機實際轉矩下齒輪敲擊噪音產生的齒圈轉矩范圍，之后根據車速和油門踏板開度查表得到齒圈需求轉矩，結合當前的發動機實際轉矩，判斷齒圈需求轉矩是否在齒輪敲擊噪音產生的齒圈轉矩范圍內，如果是，則將根據車速和油門踏板開度查表得到的齒圈需求轉矩最靠近的齒輪敲擊噪音產生的齒圈轉矩邊界值作為T_R代入轉矩解耦算法公式(1)和公式(2)分別獲得小電機和大電機的目標轉矩并控制輸出；如果否，則將根據車速和油門踏板開度查表得到的齒圈需求轉矩作為T_R代入轉矩解耦算法按公式(1)和公式(2)分別獲得小電機和大電機的目標轉矩并控制輸出；

其中，T_E1為小電機E1的目標轉矩，T_E2為大電機E2的目標轉矩，T_Eng為發動機實際扭矩，J_S1為小太陽輪S1的轉動慣量，J_S2為大太陽輪S2的轉動慣量，J_PC為行星架的轉動慣量，i₀₁為前排輪系的傳動比，i₀₂為后排輪系的傳動比，a_R為齒圈的角速度，a_pc為行星架的角速度，T_R為齒圈需求轉矩。

不同發動機實際轉矩下齒輪敲擊噪音產生的齒圈轉矩范圍按以下步驟進行確定：

Ⅰ在一定發動機實際轉矩下，讓其中一個太陽輪不受力，此時若有齒輪敲擊噪音則通過該不受力太陽輪相連接的電機開始增加或減小轉矩使該不受力太陽輪受力，直至齒輪敲擊噪音消除，記錄此時該不受力太陽輪相連接的電機的轉矩值，以增加轉矩方式消除齒輪敲擊噪音得到的電機轉矩值作為該發動機實際轉矩下產生齒輪敲擊噪音的該不受力太陽輪相連接的電機的轉矩最大邊界值，以減小轉矩方式消除齒輪敲擊噪音得到的電機轉矩值作為該發動機實際轉矩下產生齒輪敲擊噪音的該不受力太陽輪相連接的電機轉矩最小邊界值；

Ⅱ使用步驟Ⅰ中的方法獲取產生齒輪敲擊噪音的另一個太陽輪相連接的電機的轉矩最大邊界值和最小邊界值；

Ⅲ以一定的增長速度增加發動機實際轉矩，依次使用步驟Ⅰ、步驟Ⅱ中的方法獲得該發動機實際轉矩下產生齒輪敲擊噪音的大電機和小電機的轉矩最大邊界值和最小邊界值；直至獲得一定范圍發動機實際轉矩下產生齒輪敲擊噪音的大電機和小電機的轉矩最大邊界值和最小邊界值；

Ⅴ將發動機實際轉矩與對應的產生齒輪敲擊噪音的小電機的轉矩最大邊界值、最小邊界值分別根據轉矩解耦算法公式(3)、公式(4)得到產生齒輪敲擊噪音的齒圈轉矩邊界值T_{R_edg1}、T_{R_edg2}；將發動機實際轉矩與對應的產生齒輪敲擊噪音的大電機的轉矩最大邊界值、最小邊界值分別根據轉矩解耦算法公式(5)、公式(6)得到產生齒輪敲擊噪音的齒圈轉矩邊界值T_{R_edg3}、T_{R_edg4}，其中T_{R_edg1}與T_{R_edg2}之間、T_{R_edg3}與T_{R_edg4}之間為產生齒輪敲擊噪音的齒圈轉矩范圍；

其中，T_{E1_max}為產生齒輪敲擊噪音的小電機的轉矩最大邊界值，T_{E1_min}為產生齒輪敲擊噪音的小電機的轉矩最小邊界值，T_{E2_max}為產生齒輪敲擊噪音的大電機的轉矩最大邊界值，T_{E2_min}為產生齒輪敲擊噪音的大電機的轉矩最小邊界值，T_Eng為發動機實際扭矩，J_S1為小太陽輪S1的轉動慣量，J_S2為大太陽輪S2的轉動慣量，J_PC為行星架的轉動慣量，i₀₁為前排輪系的傳動比，i₀₂為后排輪系的傳動比，a_R為齒圈的角速度，a_pc為行星架的角速度。

所述步驟Ⅲ中，所述發動機實際轉矩的范圍為10～90Nm，發動機實際轉矩的增長速度為3～8Nm。

實際使用過程中，車速和油門踏板開度與齒圈需求轉矩對應表一般都是通過內插值外邊界查表法查表。車速和油門踏板開度與齒圈需求轉矩對應表可以通過試驗數據獲得，其獲取方法也比較簡單，屬于常規現有技術，其獲取方法一般為：在一定車速下，先根據發動機、大電機和小電機外特性曲線計算出該車速下的齒圈扭矩的最大能力值，再根據該車速下駕駛員的意圖即油門踏板開度來初步設計齒圈的需求扭矩從而得到該車速下各種油門踏板開度對應的齒圈需求扭矩；按相同的方法依次初步確定各車速下各油門踏板開度對應的齒圈需求扭矩；最后在實車上進行標定調整并最終確定各車速下各油門踏板開度對應的齒圈需求扭矩。在標定過程中需要考慮駕駛平順性和油門響應速度等等因素的影響。對于車速、油門踏板開度的選擇，可根據實際情況確定若干個數據。

本發明的四軸動力分流式混合動力汽車齒輪敲擊噪音消除控制方法，不需改變現有系統結構和參數等，不影響發動機的工作點，即不影響整車油耗；本發明方法，簡單易于實現，無需額外增加成本，可覆蓋多種工況。

附圖說明

圖1為本發明中的四軸動力分流式混合動力汽車上使用的變速箱及其與車身等相連接的示意圖；

圖2為不同發動機實際轉矩下產生齒輪敲擊噪音的大電機和小電機的轉矩最大邊界值和最小邊界值的分布圖；

圖3為不同發動機實際轉矩下產生齒輪敲擊噪音的齒圈轉矩邊界值的分布圖。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明作進一步說明，但本發明并不局限于實施例之表述。

本發明中的四軸動力分流式混合動力汽車上使用的變速箱及其與車身等相連接的示意圖如圖1所示，其主要部件包括：發動機ENG、扭轉減振器1、小電機E1、大電機E2、雙行星排2、第一制動器3、第二制動器4、傳動軸及輪胎5以及車身6。發動機ENG經扭轉減振器1與雙行星排2的行星架PC相連，雙行星排2中的小太陽輪S1和小電機E1相連，大太陽輪S2和大電機E2相連，第一制動器3和行星架PC相連，第二制動器4和小電機E1轉子相連，雙行星排的齒圈R與傳動軸及輪胎5及車身6相連。該變速箱中，小電機E1、大電機E2和發動機三者的動力經共用齒圈功率復合后傳遞至輸出端。

實施例1

一種四軸動力分流式混合動力汽車齒輪敲擊噪音消除控制方法，首先確定不同發動機實際轉矩下齒輪敲擊噪音產生的齒圈轉矩范圍，之后根據車速和油門踏板開度查表得到齒圈需求轉矩，結合當前的發動機實際轉矩，判斷齒圈需求轉矩是否在齒輪敲擊噪音產生的齒圈轉矩范圍內，如果是，則將根據車速和油門踏板開度查表得到的齒圈需求轉矩最靠近的齒輪敲擊噪音產生的齒圈轉矩邊界值作為T_R代入轉矩解耦算法公式(1)和公式(2)分別獲得小電機和大電機的目標轉矩并控制輸出；如果否，則將根據車速和油門踏板開度查表得到的齒圈需求轉矩作為T_R代入轉矩解耦算法按公式(1)和公式(2)分別獲得小電機和大電機的目標轉矩并控制輸出；

其中，T_E1為小電機E1的目標轉矩，T_E2為大電機E2的目標轉矩，T_Eng為發動機實際扭矩，J_S1為小太陽輪S1的轉動慣量，J_S2為大太陽輪S2的轉動慣量，J_PC為行星架的轉動慣量，i₀₁為前排輪系的傳動比，i₀₂為后排輪系的傳動比，a_R為齒圈的角速度，a_pc為行星架的角速度，T_R為齒圈需求轉矩。

不同發動機實際轉矩下齒輪敲擊噪音產生的齒圈轉矩范圍按以下步驟進行確定：

Ⅰ在一定發動機實際轉矩下，讓其中一個太陽輪不受力，此時若有齒輪敲擊噪音則通過該不受力太陽輪相連接的電機開始增加或減小轉矩使該不受力太陽輪受力，直至齒輪敲擊噪音消除，記錄此時該不受力太陽輪相連接的電機的轉矩值，以增加轉矩方式消除齒輪敲擊噪音得到的電機轉矩值作為該發動機實際轉矩下產生齒輪敲擊噪音的該不受力太陽輪相連接的電機的轉矩最大邊界值，以減小轉矩方式消除齒輪敲擊噪音得到的電機轉矩值作為該發動機實際轉矩下產生齒輪敲擊噪音的該不受力太陽輪相連接的電機轉矩最小邊界值；

Ⅱ使用步驟Ⅰ中的方法獲取產生齒輪敲擊噪音的另一個太陽輪相連接的電機的轉矩最大邊界值和最小邊界值；

Ⅲ以一定的增長速度增加發動機實際轉矩，依次使用步驟Ⅰ、步驟Ⅱ中的方法獲得該發動機實際轉矩下產生齒輪敲擊噪音的大電機和小電機的轉矩最大邊界值和最小邊界值；直至獲得一定范圍發動機實際轉矩下產生齒輪敲擊噪音的大電機和小電機的轉矩最大邊界值和最小邊界值；

Ⅴ將發動機實際轉矩與對應的產生齒輪敲擊噪音的小電機的轉矩最大邊界值、最小邊界值分別根據轉矩解耦算法公式(3)、公式(4)得到產生齒輪敲擊噪音的齒圈轉矩邊界值T_{R_edg1}、T_{R_edg2}；將發動機實際轉矩與對應的產生齒輪敲擊噪音的大電機的轉矩最大邊界值、最小邊界值分別根據轉矩解耦算法公式(5)、公式(6)得到產生齒輪敲擊噪音的齒圈轉矩邊界值T_{R_edg3}、T_{R_edg4}，其中T_{R_edg1}與T_{R_edg2}之間、T_{R_edg3}與T_{R_edg4}之間為產生齒輪敲擊噪音的齒圈轉矩范圍；

其中，T_{E1_max}為產生齒輪敲擊噪音的小電機的轉矩最大邊界值，T_{E1_min}為產生齒輪敲擊噪音的小電機的轉矩最小邊界值，T_{E2_max}為產生齒輪敲擊噪音的大電機的轉矩最大邊界值，T_{E2_min}為產生齒輪敲擊噪音的大電機的轉矩最小邊界值，T_Eng為發動機實際扭矩，J_S1為小太陽輪S1的轉動慣量，J_S2為大太陽輪S2的轉動慣量，J_PC為行星架的轉動慣量，i₀₁為前排輪系的傳動比，i₀₂為后排輪系的傳動比，a_R為齒圈的角速度，a_pc為行星架的角速度。

步驟Ⅲ中，發動機實際轉矩的范圍為10～90Nm，發動機實際轉矩的增長速度為3～8Nm。

假設發動機實際轉矩的增長速度為5Nm，根據上述步驟得到在不同發動機實際轉矩下產生齒輪敲擊噪音的大電機和小電機的轉矩最大邊界值和最小邊界值，具體數據值分布如圖1所示；將發動機實際轉矩與對應的產生齒輪敲擊噪音的小電機的轉矩最大邊界值、最小邊界值等數據代入公式(3)、公式(4)中分別得到產生齒輪敲擊噪音的齒圈轉矩邊界值T_{R_edg1}、T_{R_edg2}；將發動機實際轉矩與對應的產生齒輪敲擊噪音的大電機的轉矩最大邊界值、最小邊界值等數據代入公式(5)、公式(6)中分別得到產生齒輪敲擊噪音的齒圈轉矩邊界值T_{R_edg3}、T_{R_edg4}，具體數據值分布如圖2所示，其中T_{R_edg1}與T_{R_edg2}之間、T_{R_edg3}與T_{R_edg4}之間為產生齒輪敲擊噪音的齒圈轉矩范圍。

假設根據車速和油門踏板開度查表得到的齒圈需求轉矩位于T_{R_edg1}與T_{R_edg2}之間且最靠近T_{R_edg1}，則將T_{R_edg1}作為T_R代入公式(1)、公式(2)中計算得到小電機和大電機的目標轉矩并控制輸出；假設根據車速和油門踏板開度查表得到的齒圈需求轉矩不在齒輪敲擊噪音產生的齒圈轉矩范圍即T_{R_edg1}與T_{R_edg2}之間或T_{R_edg3}與T_{R_edg4}之間，則將根據車速和油門踏板開度查表得到的齒圈需求轉矩作為T_R代入公式(1)、公式(2)中計算得到小電機和大電機的目標轉矩并控制輸出。