CN108533739B - 一种自动挡车辆换挡方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机领域，提出了一种自动挡车辆换挡方法及装置。所述方法为在换挡过程中，变速箱控制器根据两个离合器的扭矩分配计算离合器端传递的实际扭矩传动比，向发动机控制器发送实际扭矩传动比。发动机控制器则根据实时车速和油门踏板位置查表获得轮边扭矩，将轮边扭矩和实际扭矩传动比结合得到实际输出扭矩，控制发动机输出实际输出扭矩。本发明在换挡过程中改变了原有的换挡策略，使得变速箱控制器计算出的实际扭矩传动比更符合换挡过程中的实时变化，从而保证了换挡过程中的车辆加速度稳定，消除了换挡过程中的动力中断感，改善了换挡平顺性。

Description

一种自动挡车辆换挡方法及装置

技术领域

本发明涉及变速器领域，尤其涉及一种自动挡车辆换挡方法及装置。

背景技术

自动挡车辆在行驶时，车辆会根据行驶的速度和交通情况自动选择合适的挡位，给人们的驾驶出行带来了便利，也让自动挡的车辆普及度变高。变速箱控制器能够在软件的设计下计算换挡过程中的扭矩传动比，发动机控制器能够根据扭矩传动比获得轮边扭矩，从而控制变速箱在换挡过程中的速度变化，进一步控制发动机的动力输出。

目前人们对汽车的驾驶性和舒适性要求越来越高，其中对换挡平顺性的要求格外突出。对于自动挡的车辆来说，换挡的平顺性要高于手动挡的车辆，但是如果不能保证换挡过程中的加速度稳定，那么还是会有动力中断感。在自动挡车辆中，一般配备湿式双离合变速箱的车辆比较多，由于换挡过程中的发动机输出扭矩控制策略不够完善，影响车辆换挡过程中的动力输出，使车辆加速度下降，不能维持加速度的稳定，最终会对车辆换挡平顺性带来不利的影响。

在配备湿式双离合变速箱的传统车型的换挡过程中，现有技术中的控制策略是使用当前挡位扭矩传动比作为换挡过程的扭矩传动比，但该扭矩传动比不能准确反应换挡过程中扭矩传动比的实时变化。同时，现有技术中的控制策略中通过直接查表得到发动机换挡过程中所需的踏板扭矩，并结合扭矩传动比计算所需的轮边扭矩，不能保证换挡过程中车辆轮边扭矩保持稳定，从而导致换挡过程中存在明显的动力中断感。

发明内容

本发明要解决的技术问题是自动挡车辆在换挡过程中有动力中断感的问题。为了解决上述问题，本发明提出了一种自动挡车辆换挡方法及装置。本发明具体是以如下技术方案实现的：

本发明的第一个方面提出了一种自动挡车辆换挡装置，所述控制装置包括发动机转速传感器、电子稳定控制器、油门踏板位置传感器、挡位传感器、发动机控制器和变速箱控制器。

所述发动机转速传感器用于采集发动机转速，所述油门踏板位置传感器用于采集油门踏板位置，所述挡位传感器用于采集当前挡位。

所述电子稳定控制器包括轮速传感器、控制单元和通信单元，所述轮速传感器能够采集轮速，所述控制单元能够根据轮速计算实时车速，所述通信单元能够与变速箱控制器和发动机控制器通信。

所述变速箱控制器用于根据实时车速、当前挡位和油门踏板位置，检测是否处于换挡时机，所述变速箱控制器将根据是否处于换挡时机而采用不同的方法计算扭矩传动比，并发送相应的控制指令。

所述发动机控制器用于计算车辆所需的发动机实时输出扭矩，并控制发动机的实际输出扭矩大小。

进一步地，采集并计算得到的实时车速、发动机转速、当前挡位和油门踏板位置通过网关转发到CAN网络，最终输入到变速箱控制器和发动机控制器中。

所述实时车速由轮速传感器采集并通过内置公式计算得到。所述轮速传感器和纵向加速度传感器受控于电子稳定控制器，除了控制单元、轮速传感器和通信单元外，电子稳定控制器还包括转向传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器等，能够实时监测车辆的行驶状态。

进一步地，所述实时车速、所述当前挡位和所述油门踏板位置传输到变速箱控制器中。

进一步地，当车辆需要换挡时，所述变速箱控制器根据实时车速和油门踏板位置计算出目标挡位，所述变速箱控制器还用于根据目标挡位和当前挡位计算实际扭矩传动比。所述计算公式如下：

在此公式中，N为扭矩传动比，T₁为离合器1的扭矩，T₂为离合器2的扭矩，D₁为当前挡位，D₂为目标挡位。

进一步地，当车辆不需要换挡时,所述变速箱控制器根据当前挡位扭矩传动比获得换挡过程的扭矩传动比。

进一步地，所述发动机转速、所述实时车速和所述油门踏板位置传输到发动机控制器中。

进一步地，在换挡过程中时，所述发动机控制器根据油门踏板位置和实时车速获得轮边扭矩；

在非换挡过程中时，所述发动机控制器根据发动机转速和油门踏板位置获得踏板扭矩，并结合扭矩传动比计算轮边扭矩。

具体地，在获得轮边扭矩的时候，发动机控制器通过获得实时车速和油门踏板位置，直接查表获得轮边扭矩，不再是先查表踏板需求扭矩再计算轮边扭矩，保证了在换挡过程中轮边扭矩是稳定的，因此改善了换挡的平顺性。

本发明的第二个方面提出了一种自动挡车辆换挡方法，所述方法包括：

采集车辆当前挡位、油门踏板的位置、实时车速和发动机转速。

计算当前挡位换挡点车速和目标挡位。

判断此时的车速是否达到换挡点车速。

当实时车速达到换挡点车速时，变速箱控制器根据两个离合器的扭矩分配计算离合器端传递的实际扭矩传动比，控制变速箱换挡，并向发动机控制器发送实际扭矩传动比。

发动机控制器获得实时车速和油门踏板位置，根据实时车速和油门踏板位置查表获得保持当前车辆加速度所需的轮边扭矩。

发动机控制器根据实际扭矩传动比和所需的轮边扭矩计算发动机所需的实时输出扭矩。

发动机输出实时输出扭矩，为车辆提供驱动力。

进一步地，所述实时车速未达到换挡点车速时，变速箱控制器则使用当前挡位扭矩传动比作为换挡过程的扭矩传动比，控制变速箱换挡，并将得到的扭矩传动比发送到发动机控制器。

进一步地，发动机控制器接收扭矩传动比，发动机控制器获得发动机转速和油门踏板位置，查表获得踏板需求扭矩；

发动机控制器根据扭矩传动比和踏板需求扭矩计算所需的轮边扭矩。

进一步地，发动机控制器根据扭矩传动比和所需的轮边扭矩计算发动机所需的实时输出扭矩。

发动机输出实时输出扭矩。

在车辆的当前速度到达换挡点速度或者超过换挡点速度时，所述超过换挡点速度可以是换挡的时候超过换挡点速度也可以是降挡的时候超过降挡点速度，变速箱控制器判断车辆需要换挡，因此采用与直接使用当前挡位扭矩传动比不同的策略，变速箱控制器通过更为准确的计算来确定实际的扭矩传动比。

具体地，变速箱控制器通过当前挡位、目标挡位和离合器的扭矩计算出实际的扭矩传动比。计算公式如下：

在此公式中，N为扭矩传动比，T₁为离合器1的扭矩，T₂为离合器2的扭矩，D₁为当前挡位，D₂为目标挡位。

所述实际扭矩传动比能够很好地反映换挡过程中扭矩传动比的实时变化，因此能够保证车辆在换挡过程中的加速度稳定，从而消除换挡过程中的动力中断感。

同时在获得轮边扭矩的时候，发动机控制器通过获得实时车速和油门踏板位置，直接查表获得轮边扭矩，不再是先查表获得踏板需求扭矩再计算轮边扭矩，保证了在换挡过程中轮边扭矩是稳定的，因此改善了换挡的平顺性。

采用上述技术方案，本发明所述的一种自动挡车辆换挡方法及装置，具有如下有益效果：

1)通过查表得到维持当前车辆加速度所需的轮边扭矩，并结合换挡过程中离合器端传递的实际扭矩传动比，计算发动机所需的实时输出扭矩，可以保证换挡过程中的车辆加速度保持稳定，从而消除换挡过程中的动力中断感，改善换挡平顺性；

2)本发明采用软件设计优化方案，优化变速箱控制器和发动机控制器的控制策略，效率高，改动小，无实体成本。

3)本发明在换挡过程中和非换挡过程中，变速箱控制器和发动机控制器采用不同的控制策略，控制策略灵活化，在换挡过程中更加贴近实际情况，改善换挡平顺性，在非换挡过程中减小计算的复杂度，避免软件进行不必要的运算。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种自动挡车辆换挡装置的信号传输图；

图2为本发明实施例提供的一种自动挡车辆换挡方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本发明实施例中提供了一种自动挡车辆换挡装置。如图2所示，所述自动挡车辆换挡的装置用于控制自动挡车辆换挡，所述自动挡车辆换挡的装置包括发动机转速传感器、电子稳定控制器、油门踏板位置传感器、挡位传感器、发动机控制器和变速箱控制器。

所述发动机转速传感器用于采集发动机转速，所述油门踏板位置传感器用于采集油门踏板的位置，所述挡位传感器用于采集车辆当前挡位。

所述电子稳定控制器包括轮速传感器、控制单元和通信单元。所述轮速传感器用于采集轮速。所述实时车速由轮速传感器采集轮速并通过控制单元的内置公式计算得到。所述通信单元能够与变速箱控制器和发动机控制器通信，将车速信息传输到变速箱控制器和发动机控制器中。

所述轮速传感器受控于电子稳定控制器，除了控制单元、轮速传感器和通信单元外，电子稳定控制器还包括转向传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器等，能够实时监测车辆的行驶状态。

传感器采集并计算得到的实时车速、当前挡位和油门踏板位置通过网关转发到CAN网络，最终输入到变速箱控制器和发动机控制器中。

所述各个传感器采集到的信息传输到发动机控制器和变速箱控制器中。所述发动机控制器用于获得轮边扭矩和实时输出扭矩，并控制发动机的实际输出扭矩大小。

变速箱控制器能够获得各个传感器传输的参数，计算扭矩传动比，通过相对应的电磁阀动作，驱动变速器内部的各个行星齿轮组，按相应的齿轮比，将发动机的转速转变成适合汽车行驶所需要的转速，利于汽车自动换挡。

变速箱控制器由单片机、检测电路、电源电路、驱动电路、通信电路等部分组成。在变速箱控制器中，单片机作为主要的控制元件控制着检测电路、驱动电路和通信电路执行各自的功能。

所述变速箱控制器能够通过传感器输入的参数来计算扭矩传动比，并将扭矩传动比输入到发动机控制器中。所述变速箱控制器获得的扭矩传动比有两种，一种是更加符合换挡过程中扭矩传动比的实时变化的实际扭矩传动比，另一种是将当前挡位的扭矩传动比直接作为扭矩传动比，这种扭矩传动比不能配合换挡过程中的实时变化。

针对车速的不同，将采取不同的扭矩传动比的计算策略。当实时车速大于或者等于换挡点车速时，所述变速箱控制器根据两个离合器的扭矩分配计算离合器端传递的实际扭矩传动比。

所述实时车速、所述当前挡位和所述油门踏板位置传输到变速箱控制器中。所述变速箱控制器根据实时车速和油门踏板位置计算出目标挡位，所述变速箱控制器根据目标挡位、当前挡位以及两个离合器的扭矩计算实际扭矩传动比。

所述计算公式如下：

在此公式中，N为扭矩传动比，T₁为离合器1的扭矩，T₂为离合器2的扭矩，D₁为当前挡位，D₂为目标挡位。

在获得实际扭矩传动比后，变速箱控制器将实际的扭矩传动比发送到发动机控制器中。同时，跟据扭矩传动比，变速箱控制器控制变速箱内的齿轮，使之按照相应的齿轮比调整到合适的位置，达到换挡的目的。所述计算得到扭矩传动比与实际的扭矩传动比越接近，变速箱内齿轮的运转就会越符合车速的变化，从而使得换挡更为平顺。

发动机控制器能够持续监控发动机的状态，控制引擎的周期注油量、点火时间、可变阀门时间和其他外围设备等。发动机控制器还能够控制发动机的实际输出扭矩的大小，从而使得发动机能够适应行车车速，工作在比较经济的状态。

所述发动机控制器获得电子稳定控制器采集的实时车速和油门踏板位置传感器采集的油门踏板位置，根据实时车速和油门踏板位置查表获得保持当前车辆加速度所需的轮边扭矩。所述发动机控制器根据轮边扭矩和实际扭矩传动比计算发动机的实时输出扭矩。

同时在获得轮边扭矩的时候，发动机控制器通过获得实时车速和油门踏板位置，直接查表获得轮边扭矩，不再是先查表踏板需求扭矩再计算轮边扭矩，保证了在换挡过程中轮边扭矩是稳定的，发动机获得的扭矩提供的动力也是稳定的，因此改善了换挡的平顺性。

当实时车速小于换挡点车速时，所述变速箱控制器则根据原控制策略计算扭矩传动比，即用当前挡位扭矩传动比作为换挡过程的扭矩传动比。

所述发动机控制器获得发动机转速传感器采集的发动机转速和油门踏板位置传感器采集的油门踏板位置，查表获得所需的踏板扭矩。发动机控制器根据扭矩传动比和踏板扭矩计算所需的轮边扭矩。

发动机控制器根据扭矩传动比和所需的轮边扭矩计算发动机所需的实时输出扭矩。换挡后会改变扭矩和发动机的转速，使得发动机能够更好地适应汽车行驶的需要。

本实施例所述的自动挡车辆换挡的装置与配备湿式双离合变速箱的传统车型相配合。配备湿式双离合变速箱的传统车型在换挡过程中的实际扭矩传动比一直在变化，使用换挡过程中离合器端传递的实际扭矩传动比利用当前挡位计算的扭矩传动比，能够更准确地反应换挡过程扭矩传动比的实时变化。

通过实时车速和踏板位置查表得出换挡过程中维持当前车辆加速度所需要的实时轮边扭矩，结合离合器端传递的实际扭矩传动比计算出所需的发动机实时输出扭矩，能够保证车辆换挡过程中的加速度保持稳定，从而消除换挡过程中的动力中断感，提升了用户的驾驶体验。

实施例2：

本发明实施例中提供了一种车辆到达换挡速度时自动挡车辆换挡的方法，如图2所示，所述方法包括：

S1.各个传感器采集车辆当前挡位、油门踏板的位置、实时车速和发动机转速。

S2.变速箱控制器计算当前挡位换挡点车速和目标挡位。

S3.判断此时的实时车速是否达到换挡点车速。

S4.当实时车速达到换挡点车速时，说明车辆处在换挡过程，变速箱控制器根据两个离合器的扭矩分配计算离合器端传递的实际扭矩传动比，控制变速箱换挡，并向发动机控制器发送实际扭矩传动比。

发动机控制器采集实时车速和油门踏板位置，根据实时车速和油门踏板位置查表获得保持当前车辆加速度所需的轮边扭矩。

S5.发动机控制器根据实际扭矩传动比和所需的轮边扭矩计算发动机所需的实时输出扭矩。

S6.发动机输出实时输出扭矩，为车辆提供驱动力。

在车辆的当前速度到达换挡点速度或者超过换挡点速度时，所述超过换挡点速度可以是换挡的时候超过换挡点速度也可以是降挡的时候超过降挡点速度，变速箱控制器判断车辆需要换挡，步骤S3的判断为是，如图2所示，进入右侧的流程。因此采用与直接使用当前挡位扭矩传动比不同的策略，变速箱控制器通过更为准确的计算来确定实际的扭矩传动比，使得计算得到的扭矩传动比更符合实际。当扭矩传动比更符合实际时，变速箱控制器控制变速箱内的行星齿轮的运动也会更加符合换挡时的需要，计算得到的扭矩也更加贴近实际，因此使得发动机获得较为准确的扭矩来提供动力，从而减少动力中断感。

具体地，变速箱控制器通过当前挡位、目标挡位和离合器的扭矩计算出实际的扭矩传动比。变速箱控制器计算得到的实际扭矩传动比的计算公式如下：

在此公式中，N为扭矩传动比，T₁为离合器1的扭矩，T₂为离合器2的扭矩，D₁为当前挡位，D₂为目标挡位。

在发动机控制器根据实际扭矩传动比和所需的轮边扭矩计算出发动机所需的实时输出扭矩时，所述发动机控制器能够控制发动机的实际输出扭矩的大小。

同时，在获得轮边扭矩的时候，发动机控制器通过获得车速和油门踏板位置，直接查表获得轮边扭矩，不再是先查表踏板需求扭矩，再与扭矩传动比结合计算轮边扭矩。将轮边扭矩和扭矩传动比分开进行计算，保证了在换挡过程中轮边扭矩是稳定的，因此改善了换挡的平顺性。

以上所述变速箱控制器和发动机控制器的控制策略的更改可以通过软件进行编程设计，不需要在硬件上做改动，因此节省了成本。

本实施例所述的自动挡车辆换挡的方法与配备湿式双离合变速箱的传统车型相配合。配备湿式双离合变速箱的传统车型在换挡过程中的实际扭矩传动比一直在变化，使用换挡过程中离合器端传递的实际扭矩传动比利用当前挡位计算的扭矩传动比，能够更准确地反应换挡过程扭矩传动比的实时变化。

通过实时车速和踏板位置查表得出换挡过程中维持当前车辆加速度所需要的实时轮边扭矩，结合离合器端传递的实际扭矩传动比计算出所需的发动机实时输出扭矩，能够保证车辆换挡过程中的加速度保持稳定，从而消除换挡过程中的动力中断感，提升用户的驾驶体验。

实施例3：

本实施例公开了车速没有达到换挡点时的自动挡车辆输出扭矩的控制策略，如图2所示。

S1.各个传感器采集车辆当前挡位、油门踏板的位置、实时车速和发动机转速。

S2.变速箱控制器计算当前挡位换挡点车速和目标挡位。

S3.判断此时的实时车速是否达到换挡点车速。

判断此时车速未达到换挡点速度，即车辆不需要进行换挡时，步骤S3的判断结果为否，如图2所示，进入左侧的流程。

当实时车速没有达到换挡点时，说明车辆并没有处在换挡过程，此时不需要考虑换挡时的平顺性，因此变速箱控制器可以采用原本的策略，即用当前挡位扭矩传动比作为换挡过程的扭矩传动比进行处理，减少计算的复杂程度。在S3的判断结束后跳转到S7，S7之后按顺序为S8，在S8结束后，再跳转到S5，最终步骤为S6.发动机输出实时输出扭矩，具体步骤内容如下：

S7.当实时车速未达到换挡点车速时，变速箱控制器根据原控制策略计算扭矩传动比，即用当前挡位扭矩传动比作为换挡过程的扭矩传动比，控制变速箱换挡，并将得到的扭矩传动比发送到发动机控制器。

S8.发动机控制器采集发动机转速和油门踏板位置，查表获得所需的踏板扭矩。发动机控制器根据扭矩传动比和踏板扭矩计算所需的轮边扭矩。

发动机控制器根据扭矩传动比和所需的轮边扭矩计算发动机所需的实时输出扭矩。发动机输出实时输出扭矩。

车辆在非换挡状态计算扭矩传动比和实时输出扭矩时，由于此时并没有换挡的需要，因此计算结果的精确度要求比较低，不需要十分吻合实时输出扭矩，采用这种方法便不需要经过太过复杂的计算，因此减少了单片机的负荷。

本实施例采用了与需要换挡时不同的策略来计算实时输出扭矩，由于在非换挡时对实时输出扭矩和扭矩传动比的精确度要求不高，并不会像换挡时一样，如果扭矩传动比以及实时输出扭矩的计算结果与实际相差太大就会产生动力中断感，因此可以采用简便一些的算法，减少了相关的单片机的运算量，使得车辆对于扭矩传动比和实时输出扭矩的计算策略更为灵活，具有应对多种情况的策略。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自动挡车辆换挡装置，其特征在于，控制装置包括发动机转速传感器、电子稳定控制器、油门踏板位置传感器、挡位传感器、发动机控制器和变速箱控制器；

所述发动机转速传感器用于采集发动机转速，所述油门踏板位置传感器用于采集油门踏板位置，所述挡位传感器用于采集当前挡位；

所述电子稳定控制器包括轮速传感器、控制单元和通信单元，所述轮速传感器能够采集轮速，所述控制单元能够根据轮速计算实时车速，所述通信单元能够与变速箱控制器和发动机控制器通信；

所述变速箱控制器用于检测是否处于换挡时机，所述变速箱控制器在换挡时和非换挡时采用不同的方法计算扭矩传动比，并发送相应的控制指令；当车辆需要换挡时，所述变速箱控制器根据实时车速和油门踏板位置计算出目标挡位，所述变速箱控制器根据所述目标挡位、当前挡位和两个离合器的扭矩分配计算实际扭矩传动比；当车辆不需要换挡时，所述变速箱控制器将当前档位的扭矩传动比作为实际扭矩传动比；

所述发动机控制器用于计算车辆所需的发动机实时输出扭矩，并控制发动机的实际输出扭矩大小。

2.根据权利要求1所述的一种自动挡车辆换挡装置，其特征在于，所述实时车速、所述当前挡位和所述油门踏板位置传输到变速箱控制器中。

3.根据权利要求2所述的一种自动挡车辆换挡装置，其特征在于，所述发动机转速、所述实时车速和所述油门踏板位置传输到发动机控制器中。

4.根据权利要求3所述的一种自动挡车辆换挡装置，其特征在于，在换挡过程中时，所述发动机控制器根据油门踏板位置和实时车速获得轮边扭矩；

在非换挡过程中时，所述发动机控制器根据发动机转速和油门踏板位置获得踏板扭矩，并结合扭矩传动比计算轮边扭矩。

5.一种自动挡车辆换挡方法，其特征在于，所述方法包括：

采集车辆当前挡位、油门踏板的位置、实时车速和发动机转速；

计算当前挡位换挡点车速和目标挡位；

判断此时的车速是否达到换挡点车速；

当实时车速达到换挡点车速时，变速箱控制器根据所述目标挡位、当前挡位和两个离合器的扭矩分配计算离合器端传递的实际扭矩传动比，控制变速箱换挡，向发动机控制器发送实际扭矩传动比；发动机控制器获得实时车速和油门踏板位置，根据实时车速和油门踏板位置查表获得保持当前车辆加速度所需的轮边扭矩；

当实时车速未达到换挡点车速时，变速箱控制器使用当前挡位扭矩传动比作为扭矩传动比，并将得到的扭矩传动比发送到发动机控制器；

发动机控制器根据实际扭矩传动比和所需的轮边扭矩计算发动机所需的实时输出扭矩；

发动机输出实时输出扭矩。

6.根据权利要求5所述的一种自动挡车辆换挡方法，其特征在于，所述实时车速未达到换挡点车速时，发动机控制器接收扭矩传动比，发动机控制器获得发动机转速和油门踏板位置，查表获得踏板需求扭矩；

发动机控制器根据扭矩传动比和踏板需求扭矩计算所需的轮边扭矩。

7.根据权利要求6所述的一种自动挡车辆换挡方法，其特征在于，所述实时车速未达到换挡点车速时，发动机控制器根据扭矩传动比和所需的轮边扭矩计算发动机所需的实时输出扭矩；

发动机输出实时输出扭矩。

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