CN103277503B - 自动变速车辆驾驶员强制降档意图的识别方法及识别系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动变速车辆驾驶员强制降档意图的识别方法及识别系统，识别方法包括，初始化，设置意图识别状态为空闲状态，确定驾驶员无强制降档意图；当意图识别状态为空闲状态时，获取当前车辆的加速踏板开度和加速踏板开度变化率；若加速踏板开度小于第一开度阈值，并且加速踏板开度变化率大于变化率阈值，则意图识别状态转换为正在识别状态，确定驾驶员可能有强制降档意图；当意图识别状态为正在识别状态时，获取当前车辆的加速踏板开度和加速踏板开度变化率；若加速踏板开度大于第二开度阈值，并且加速踏板开度变化率大于变化率阈值，则意图识别状态转换为已识别状态，确定驾驶员有强制降档意图；第二开度阈值大于所述第一开度阈值。

Description

自动变速车辆驾驶员强制降档意图的识别方法及识别系统

技术领域

本发明涉及汽车传动领域，尤其涉及一种自动变速车辆驾驶员强制降档意图的识别方法及识别系统。

背景技术

总的来说，地面车辆需要包括三个基本部件的动力系统。这些部件包括动力装置（例如内燃机）、传动装置和车轮。传动装置部件通常简单地称为“变速装置”。按照车辆牵引功率发动机扭矩和速度在变速装置中进行转换。

现在有两种类型的变速装置广泛地应用于传统机动车辆中。第一种并且是最早的类型是手动操作的变速装置。这些变速装置包括脚操作启动或驱动离合器以便与动力装置和换档杆和传动系统结合和脱开，从而在变速装置内有选择地改变传动比。当驾驶具有手动变速装置的车辆时，驾驶员必须与离合器踏板、换档杆和加速器踏板的操作协调，以便实现从一个档位平稳和有效地换档到下一档位。手动变速装置的结构是简单和刚性的，并通过使得动力直接从发动机连接到车辆最终的驱动轮而提供良好的燃料经济性。另外，由于使得操作者完全控制换档的时间，操作者能够动态地调整换档过程，使得车辆可最有效地受到驱动。手动变速装置的缺陷在于换档期间动力传递中存在着中断。这造成效率损失。另外，操作者为了在采用手动变速装置中进行换档需要许多动作来起作用。

传统机动车辆内动力传递的第二并且是较新的选择是自动变速装置。自动变速装置提供简单的操作。具有自动变速装置的车辆的驾驶员不需要使用两手（一只用于操纵车轮而另一只用于换档）和双脚（一只用于离合器而另一只用于加速器和制动踏板以便安全操作车辆）。另外，自动变速装置在停停走走的情况下提供更大的方便，这是由于驾驶员不需要注意连续换档以便调整行驶中不断变化的速度。尽管传统的自动变速装置避免了换档期间的动力传递中的中断，由于在发动机输出和变速装置输入之间需要例如扭矩转换器的流体动力装置以便转换其中的动能，它们具有效率降低的缺陷。另外，自动变速装置通常在机械上更复杂并因此比手动变速装置更贵。

在搭载传统的手动变速装置的车辆中，由于驾驶员可以通过加速踏板、刹车踏板、离合器踏板和选降档手柄，较为自由的表达自己的驾驶意图。特别地，在某些特殊驾驶工况，如加速超车和上陡坡等，在这些情况下，需要车辆的传动装置能够在很快的时间内增大传递的扭矩。根据变速装置的特点，变速装置速比小的档位，能够传递较大的扭矩。因此在需要短时间内增大扭矩的情况下，驾驶员通常的操作方法是踩下离合器踏板，然后拨动选降档手柄，将手动变速装置置于较低档位。然后松开离合器踏板，并在此过程中恢复并加大加速踏板的踩踏深度，从而使车辆利用低档位传递大扭矩的特性，使车辆具有较大加速度或克服外界较大阻力。

通常这种驾驶员在驾驶车辆前进的过程中期望降低变速箱档位从而获取较大传递扭矩的意图，称之为kickdown（强制降档）意图。kickdown意图的特点是驾驶员从中、低加速踏板开度，快速踩下加速踏板，且最终加速踏板开度较大。

然而在搭载自动变速装置的车辆中，离合器和选换档机构不再由驾驶员直接操纵，而是通过自动变速器电子控制单元TCU（TransmissionControlUnit）来操作离合器执行机构以及选换档执行机构。在这种情况下，目前在搭载自动变速装置的车辆通过以下两种方式，辅助TCU识别驾驶员的kickdown意图。

第一种方式是在加速踏板执行机构处安装一个限位开关。驾驶员加大加速踏板的踩踏深度以表达自己的kickdown意图时，当加速踏板触碰到限位开关后，限位开关会输出一个电平翻转的信号给TCU，TCU通过采集该信号识别驾驶员的kickdown意图。采用该方法的缺点是需要安装一个限位开关，从而增大的零配件加工和装配难度。同时一个明显的缺点是需要额外安装一个限位开关，从而增加了整车成本。

第二种方式是对换档手柄进行改造，此方式又有两种不同的方式。

第一种是在具有手自一体功能的自动变速器的换档手柄设置手动换档拨片。驾驶员表达kickdown意图时，首先将换档手柄拨到手动模式位置，然后拨动降档拨片，从而向TCU表达kickdown意图。TCU识别手动换档拨片信号后，自动分离离合器，选择比当前档位低的档位，从而响应驾驶员的kickdown意图。

第二种是另外设置三个手柄位置，分别为“3”，“2”，“1”档位，驾驶员在表达kickdown意图时，需要将换档手柄拨至期望的低档位，TCU识别换档手柄的位置后，选择换档手柄指定的档位，从而实现kickdown操作。

上述两种对手柄的改造方式，都需要驾驶员手动拨动换档手柄，这不符合自动变速装置设计的初衷，即不需要人为地进行换档，而实现自动换档功能。

因此本领域需要一种通过存储于TCU中的软件模块（或函数），自动识别驾驶员kickdown意图的方法，使得TCU能够快速、有效的响应驾驶员kickdown意图，同时需要降低整车成本和开发难度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种自动变速车辆驾驶员强制降档意图的识别方法及识别系统。

为实现上述目的，所述自动变速车辆驾驶员强制降档意图的识别方法，其特点是，所述识别方法包括，

初始化，设置意图识别状态为空闲状态，确定驾驶员无强制降档意图；

当所述意图识别状态为空闲状态时，获取当前车辆的加速踏板开度和加速踏板开度变化率；若所述加速踏板开度小于第一开度阈值，并且所述加速踏板开度变化率大于变化率阈值，则所述意图识别状态转换为正在识别状态，确定驾驶员可能有强制降档意图；

当所述意图识别状态为正在识别状态时，获取当前车辆的加速踏板开度和加速踏板开度变化率；若所述加速踏板开度大于第二开度阈值，并且所述加速踏板开度变化率大于变化率阈值，则所述意图识别状态转换为已识别状态，确定驾驶员有强制降档意图；其中，所述第二开度阈值大于所述第一开度阈值。

优选的是，所述识别方法还包括，当所述意图识别状态为正在识别状态时，获取当前车辆的加速踏板开度变化率；若所述加速踏板开度变化率小于所述变化率阈值时，所述意图识别状态转换为空闲状态，确定驾驶员无强制降档意图；在所述延时时间段结束后，所述意图识别状态由已识别状态转换为意图识别空闲状态。

优选的是，所述识别方法还包括，当所述意图识别状态由正在识别状态转换为已识别状态时，将所述意图识别状态在一个延时时间段内维持在已识别状态，在该延时时间段内，始终确定驾驶员有强制降档意图。

优选的是，所述延时时间段为500ms。

优选的是，根据获取所述加速踏板开度变化率，其中，a(k-1)为第k-1次采集的加速踏板开度，a(k)为第k次采集的加速踏板开度，Δt为加速踏板开度的采样周期。

优选的是，所述第一开度阈值为40%～50%；所述第二开度阈值为90%～95%；所述加速踏板开度的采样周期为10ms；所述变化率阈值为80%/s～120%/s。

优选的是，所述第一开度阈值为50%；所述第二开度阈值为95%；所述变化率阈值为100%/s。

所述自动变速车辆驾驶员强制降档意图的识别系统，其特点是，所述识别系统包括，

加速踏板开度检测模块，用于获取车辆的加速踏板开度；

加速踏板开度变化率计算模块，用于根据所述加速踏板开度计算加速踏板开度变化率；以及，

意图识别模块，所述意图识别模块包括，

第一识别模块，用于在初始化时，设置意图识别状态为空闲状态，确定驾驶员无强制降档意图；

第二识别模块，用于当意图识别状态为空闲状态时，判断当前获取的加速踏板开度是否小于第一开度阈值，同时判断当前获取的加速踏板开度变化率是否大于变化率阈值；当两者同时满足时，将所述意图识别状态转换为正在识别状态，确定驾驶员可能有强制降档意图；

第三识别模块，用于当意图识别状态为正在识别状态时，判断当前获取的加速踏板开度是否大于第二开度阈值，同时判断当前获取的加速踏板开度变化率是否大于变化率阈值；当两者同时满足时，将所述意图识别状态转换为已识别状态，确定驾驶员有强制降档意图；其中，所述第二开度阈值大于所述第一开度阈值。

优选的是，所述意图识别模块还包括，第四识别模块，用于当所述意图识别状态为正在识别状态时，判断当前获取的加速踏板开度变化率是否小于变化率阈值；如果是，则将所述意图识别状态转换为空闲状态，确定驾驶员无强制降档意图。

优选的是，所述意图识别模块还包括，延时模块，用于当所述意图识别状态由正在识别状态转换为已识别状态时，将所述意图识别状态在一个延时时间段内维持在已识别状态，在该延时时间段内，始终确定驾驶员有强制降档意图；在所述延时时间段结束后，所述意图识别状态由已识别状态转换为意图识别空闲状态。

优选的是，所述加速踏板开度检测模块为加速踏板位置传感器。

本发明的有益效果在于，本发明基于对加速踏板开度和加速踏板开度变化率进行分析，得到当前驾驶员是否有强制降档的意图并将其传输至后续决策模块，由后续决策模块综合车辆的实际因素，最终确定是否进行降档的动作；对比现有技术中对档位的硬件改善，真正意义上实现自动变速装置的根本作用，即自动降档，从而提高了自动变速车辆驾驶的舒适性和方便性，同时降低了驾驶员误操作带来的危险性。

附图说明

图1示出了本发明所述的自动变速车辆驾驶员强制降档意图的识别系统的方框原理图。

图2示出了本发明所述的自动变速车辆驾驶员强制降档意图的识别方法的流程图。

图3示出了加速踏板开度和加速踏板开度变化率与驾驶员强制降档意图标志位Flag的关系示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

图1示出了本发明所述的自动变速车辆驾驶员强制降档意图的识别系统的方框原理图，如图1所示，识别系统置于TCU（TransmissionControlUnit，自动变速器电子控制单元）的外部，该识别系统包括加速踏板开度检测模块1，加速踏板开度变化率计算模块2和意图识别模块3。

其中，加速踏板开度检测模块1用于获取车辆的加速踏板开度，一般来说，所述加速踏板开度检测模块1采用加速踏板开度位置传感器；在本发明的另一实施例中，车辆的加速踏板开度也可以通过其它模块直接获取，即其它模块的控制单元已将加速踏板开度位置传感器传输的电压信号转换成了加速踏板开度信息，只需直接通过通讯总线（例如CAN总线）传输至TCU即可，在此种情况下，适用于该总线的通讯模块可嵌入至TCU的内部。加速踏板开度变化率计算模块2，用于根据所述加速踏板开度计算加速踏板开度变化率，具体计算公式为：其中，a(k-1)为第k-1次采集的加速踏板开度，a(k)为第k次采集的加速踏板开度，Δt为加速踏板开度的采样周期。这里，一般来说，加速踏板开度可用百分数表示，其值为0%表示没有踩下加速踏板，其值为100%表示踩下加速踏板到最大开度。

在所述意图识别模块3中，主要涉及三个识别状态，分别为意图识别空闲状态，意图正在识别状态和意图已识别状态。这三个状态在一定条件下可以相互转化。

下面结合附图2说明自动变速车辆驾驶员强制降档意图的识别方法，具体地：

1、在TCU上电初始化后（此时加速踏板开度为0），首先进入到意图识别空闲状态，在此意图识别空闲状态下，设置Flag标志位为0；

2、在意图识别空闲状态下，获取当前车辆的加速踏板开度和加速踏板开度变化率；当加速踏板开度小于第一开度阈值并且加速踏板开度变化率大于变化率阈值时，表明有可能是强制降档意图。此时转移到意图正在识别状态，在此意图正在识别状态下，设置Flag标志位为0；

3、在意图正在识别状态下，获取当前车辆的加速踏板开度变化率；当加速踏板开度变化率小于变化率阈值时，反映出驾驶员此时没有强制降档的意图，因此此时需要由意图正在识别状态转移到意图识别空闲状态，在意图识别空闲状态下，设置Flag标志位为0；

4、在意图正在识别状态下，获取当前车辆的加速踏板开度和加速踏板开度变化率；当加速踏板开度变化率大于变化率阈值且加速踏板开度大于第二开度阈值时，这里第二开度阈值大于第一开度阈值，此时表明驾驶员有确定的强制降档意图。此时意图正在识别状态转移到意图已识别状态，在此意图已识别状态下，设置Flag标志位为1；

5、在意图已识别状态下，将Flag标志位为1的状态维持一个延时时间段，即该Flag标志位信号是一个持续时间为延时时间段的正脉冲信号，当超过该延时时间段后，意图已识别状态转移到意图识别空闲状态。

上述流程中，Flag标志位的取值将会传输至后续决策模块，后续决策模块会综合考虑Flag标志位以及其它因素（例如车辆转速、转矩等实际因素），最终做出是否降档的决策。特别地，上述流程5中，使Flag标志位为1的状态维持一个延时时间段，正是出于后续决策模块从接收到该Flag标志位到真正做出决策需要一定的时间而设置的。

进一步地，下面将结合图3的实例，更好的阐述本发明的识别驾驶员强制降档意图的原理。

1、在[0，t1]时间段内，加速踏板开度小于第一开度阈值，且加速踏板开度变化率小于变化率阈值，表明驾驶员没有强制降档意图，因此此时处于意图识别空闲状态，且Flag=0；

2、在[t1，t2]时间段内，加速踏板开度小于第一开度阈值，且加速踏板开度变化率大于变化率阈值，表明驾驶员可能会有强制降档意图。因此由意图识别空闲状态转移到意图正在识别状态，并在[t1，t2]时间段内保持该状态，同时Flag=0；

3、在[t2，t3]时间段内，由于加速踏板开度变化率小于变化率阈值，表明驾驶员没有强制降档意图，因此由意图正在识别状态转移到意图识别空闲状态，并在[t2，t3]时间段内保持该状态，且Flag=0；

4、在t3时刻，加速踏板开度小于第一开度阈值，且加速踏板开度变化率大于变化率阈值，表明驾驶员可能会有强制降档意图。因此由意图识别空闲状态转移到意图正在识别状态，并在[t3，t4]时间段内加速踏板开度变化率始终大于变化率阈值并保持，因此在该时间段内保持该状态，同时Flag=0；

5、在t4时刻，加速踏板开度大于第二开度阈值，且加速踏板开度变化率大于变化率阈值，表明驾驶员有确定的强制降档意图。因此由意图正在识别状态转移到意图已识别状态，并从t4时刻开始，设置Flag=1，并且保持Flag=1到t5时刻，从t4到t5时刻的时间长度为一个延时时间段；

6、从t5时刻开始，由意图已识别状态转移到意图识别空闲状态，设置Flag=0。

所述第一开度阈值为40%～50%；所述第二开度阈值为90%～95%；所述加速踏板开度的采样周期为10ms；所述变化率阈值为80%/s～120%/s；所述延时时间段为500ms。在本发明的一优选的实施例中，所述第一开度阈值为50%；所述第二开度阈值为95%；所述变化率阈值为100%/s。

综上，通过嵌入到TCU中的识别系统识别驾驶员的强制降档意图，本发明克服了所有现有技术识别驾驶员的强制降档意图方法的缺陷和缺点。与现有技术相比，本发明取消了强制换档限位开关，驾驶员需要实现强制降档意图时，无需拨动换档拨片，或将换档手柄拨至低档位，从而真正意义上实现自动变速装置的根本作用，即自动降档，从而提高了自动变速车辆驾驶的舒适性和方便性，同时降低了驾驶员误操作带来的危险性。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种自动变速车辆驾驶员强制降档意图的识别方法，其特征在于：所述识别方法包括，

初始化，设置意图识别状态为空闲状态，确定驾驶员无强制降档意图；

当所述意图识别状态为空闲状态时，获取当前车辆的加速踏板开度和加速踏板开度变化率；若所述加速踏板开度小于第一开度阈值，并且所述加速踏板开度变化率大于变化率阈值，则所述意图识别状态转换为正在识别状态，确定驾驶员可能有强制降档意图；

当所述意图识别状态为正在识别状态时，获取当前车辆的加速踏板开度和加速踏板开度变化率；若所述加速踏板开度大于第二开度阈值，并且所述加速踏板开度变化率大于变化率阈值，则所述意图识别状态转换为已识别状态，确定驾驶员有强制降档意图；其中，所述第二开度阈值大于所述第一开度阈值。

2.根据权利要求1所述的自动变速车辆驾驶员强制降档意图的识别方法，其特征在于：所述识别方法还包括，

当所述意图识别状态为正在识别状态时，获取当前车辆的加速踏板开度变化率；若所述加速踏板开度变化率小于所述变化率阈值时，所述意图识别状态转换为空闲状态，确定驾驶员无强制降档意图。

3.根据权利要求1所述的自动变速车辆驾驶员强制降档意图的识别方法，其特征在于：所述识别方法还包括，

当所述意图识别状态由正在识别状态转换为已识别状态时，将所述意图识别状态在一个延时时间段内维持在已识别状态，在该延时时间段内，始终确定驾驶员有强制降档意图；在所述延时时间段结束后，所述意图识别状态由已识别状态转换为意图识别空闲状态。

4.根据权利要求3所述的自动变速车辆驾驶员强制降档意图的识别方法，其特征在于：所述延时时间段为500ms。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的自动变速车辆驾驶员强制降档意图的识别方法，其特征在于：根据获取所述加速踏板开度变化率，其中，a(k-1)为第k-1次采集的加速踏板开度，a(k)为第k次采集的加速踏板开度，Δt为加速踏板开度的采样周期。

6.根据权利要求5所述的自动变速车辆驾驶员强制降档意图的识别方法，其特征在于：所述第一开度阈值为40％～50％；所述第二开度阈值为90％～95％；所述加速踏板开度的采样周期为10ms；所述变化率阈值为80％/s～120％/s。

7.根据权利要求6所述的自动变速车辆驾驶员强制降档意图的识别方法，其特征在于：所述第一开度阈值为50％；所述第二开度阈值为95％；所述变化率阈值为100％/s。

8.一种自动变速车辆驾驶员强制降档意图的识别系统，其特征在于：所述识别系统包括，

加速踏板开度检测模块，用于获取车辆的加速踏板开度；

加速踏板开度变化率计算模块，用于根据所述加速踏板开度计算加速踏板开度变化率；以及，

意图识别模块，所述意图识别模块包括，

第一识别模块，用于在初始化时，设置意图识别状态为空闲状态，确定驾驶员无强制降档意图；

第二识别模块，用于当意图识别状态为空闲状态时，判断当前获取的加速踏板开度是否小于第一开度阈值，同时判断当前获取的加速踏板开度变化率是否大于变化率阈值；当两者同时满足时，将所述意图识别状态转换为正在识别状态，确定驾驶员可能有强制降档意图；

第三识别模块，用于当意图识别状态为正在识别状态时，判断当前获取的加速踏板开度是否大于第二开度阈值，同时判断当前获取的加速踏板开度变化率是否大于变化率阈值；当两者同时满足时，将所述意图识别状态转换为已识别状态，确定驾驶员有强制降档意图；其中，所述第二开度阈值大于所述第一开度阈值。

9.根据权利要求8所述的自动变速车辆驾驶员强制降档意图的识别系统，其特征在于：所述意图识别模块还包括，

第四识别模块，用于当所述意图识别状态为正在识别状态时，判断当前获取的加速踏板开度变化率是否小于变化率阈值；如果是，则将所述意图识别状态转换为空闲状态，确定驾驶员无强制降档意图。

10.根据权利要求9所述的自动变速车辆驾驶员强制降档意图的识别系统，其特征在于：所述意图识别模块还包括，

延时模块，用于当所述意图识别状态由正在识别状态转换为已识别状态时，将所述意图识别状态在一个延时时间段内维持在已识别状态，在该延时时间段内，始终确定驾驶员有强制降档意图，在所述延时时间段结束后，所述意图识别状态由已识别状态转换为意图识别空闲状态。

11.根据权利要求8至10中任意一项所述的自动变速车辆驾驶员强制降档意图的识别系统，其特征在于：所述加速踏板开度检测模块为加速踏板位置传感器。