CN101956813A - 车辆自动变速器的经济性换挡控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种车辆自动变速器经济性换挡控制方法的步骤是：根据发动机外特性曲线和变速器速比，确定出不同挡位时车速数组和发动机传递至车轮处转矩的数组；根据实时的驱动需求转矩和车速，确定出控制状态参数；根据实时的状态参数，确定出变速器挡位的变换方法。该方法可实时地输出最佳挡位，在满足动力性需求的前提下，使车辆尽可能处于较高挡位，提高发动机的负荷率、减少车辆的燃油消耗，特别适用于行驶于城市循环工况的车辆。
Description
技术领域
本发明涉及一种车辆自动变速器的换挡控制方法，特别涉及有级式自动变速器车辆在城市工况行驶时挡位控制的方法。
背景技术
车辆自动变速器的换挡控制方法对车辆的动力性和经济性有着重要的影响。当前，国内外对有级式自动变速器的换挡控制方法进行了大量的研究，具体包括：基于模糊控制、基于神经网络、基于离线数据计算的最佳经济性与动力性的换挡策略。基于离线数据计算的换挡策略应用较多，最佳动力性换挡策略从理论上可以保证车辆百公里加速时间最小，但最佳经济性换挡策略主要以某一段加速过程中的油耗最小值为目标进行优化、并不适合于城市循环工况。基于模糊控制和基于神经网络的换挡策略应用也较多，这些方法尽管可以应用于城市工况的实时控制，但模糊规则和神经网络参数是根据部分驾驶员、车辆行驶状态和行驶环境选择的，而且参数确定的工作量较大，限制了这种策略的应用。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供了一种有级式自动变速器车辆在城市工况行驶时挡位控制的方法，该方法根据车速行驶过程中实时的驱动需求转矩和车速，使车辆尽可能运行于最高挡，优化发动机的工作效率、减少车辆的燃油消耗。驱动需求转矩可根据驾驶员模型求得，不属于本专利范围。该方法的步骤是。
1)根据发动机外特性曲线和变速器速比，确定出不同挡位时车速数组和发动机传递至车轮处转矩的数组；
2)根据实时的驱动需求转矩和车速，确定出控制状态参数；根据实时的状态参数，确定出变速器挡位的变换方法。
所述的不同挡位时车速数组和发动机传递至车轮处转矩数组的设计程序如下所示：
1)i＝1；
2)j＝1；
3)n＝ne(j)；表示转速数组ne第j个数值；
4)根据发动机外特性曲线，插值得到转速n时的转矩tw；
5)v(i，j)＝0.377×n×r/ig(i)；t(i，j)＝tw×ig(i)；
6)j＝j+1；n＝ne(j)；
7)判断n≤nmax；是返回第3)步；
8)否，i＝i+1；
9)判断i≤imax；是返回第2)步；
10)否，vv(i，j)＝[zeros(5，1)，v(5，1)，v(5，((nmax-ne(1))/jg+1))，vmax×ones(5，1)]；tt(i，j)＝[zeros(5，2)，t，zeros(5，2)]；数组vv和tt比数组v和t多了四列。
其中，n表示发动机转速；ne表示转速1000r/min到6000r/min、以jg为间隔，通常jg＝100r/min；ig表示变速器速比数组，为1～5挡数比的大小；v表示车速数组，行数等于变速器挡位数，列数等于数组ne的个数，第一～五行表示变速器置于1～5挡、根据ne中的数据得到的对应车速；t数组表示不同挡位时发动机传递至车轮处转矩的数值，行数等于变速器挡位数，列数等于数组ne的个数，第一～五行表示变速器置于1～5挡、转速为ne各数值时发动机传递至车轮处的转矩；r表示车轮半径；nmax表示发动机最高转速，一般为6000r/min；imax表示变速器挡位个数，等于5；vv表示车速数组；tt表示转矩数组。第10步中，zeros(5，1)、zeros(5，2)和ones(5，1)分别表示5行1列的0矩阵、5行2列的0矩阵和5行1列的1矩阵，v(5，1)和v(5，((nmax-ne(1))/jg+1))分别表示由数组v的第一列和最后一列组成的5行1列的新数组，vmax表示最高车速，轿车一般为200km/h。
所述的控制状态参数和变速器挡位的控制方法是：
1)输入实时的t_r，v；
2)根据数组vv和tt，插值得出实时车速v时的t_we5，t_we4，t_we3，t_we2；
由于以五挡变速器进行说明，vv和tt数组的行数均为5；按照v、vv数组第五行数据和tt数组第五行数据，可插值出车速v时的t_we5；按照v、vv数组第四行数据和tt数组第四行数据，可插值出车速v时的t_we4；按照v、vv数组第三行数据和tt数组第三行数据，可插值出车速v时的t_we3；按照v、vv数组第二行数据和tt数组第二行数据，可插值出车速v时的t_we2；
3)判断t_we5≥t_r；
是，g＝5；
4)否，t_we4≥t_r；
是，g＝4；
5)否，t_we3≥t_r；
是，g＝3；
6)否，t_we2≥t_r；
是，g＝2；
7)否，g＝1。
规定车辆制动时保持制动前的挡位。
其中，t_r表示车辆行驶时车轮处的驱动需求转矩，g表示挡位。
本发明的优越功效在于：可根据驱动需求转矩和车速的变化，实时地输出最佳挡位，在满足动力性需求的前提下，使车辆尽可能处于较高挡位，提高发动机的负荷率、减少车辆的燃油消耗，特别适用于行驶于城市循环工况的车辆。
附图说明
图1该挡位控制方法适用的车辆结构，可以适用于三种有级式自动变速器，包括液力机械自动变速器(Automatic transmission，简称AT)、电控机械式自动变速器(Automatic mechanical transmission，简称AMT)和双离合器式自动变速器(Dual clutch transmission，简称DCT)；
图2为变速器换挡控制系统，输入参数为需求转矩和车速，输出参数为最佳挡位；
图3为不同挡位时车速数组和发动机传递至车轮处转矩数组的确定过程；
图4为控制状态参数与挡位的确定过程；
图5为某一车辆发动机的外特性曲线；
图6为该车辆不同挡位时vv和tt的对应关系，可插值确定出t_we5，t_we4，t_we3和t_we2；
图7为ECE工况的车速曲线和挡位控制效果；
图8为EUDC工况的车速曲线和挡位控制效果。
具体实施方式
根据某一自动变速器车辆的控制过程，说明该控制方法的实施方式。
请参阅附图所示，对本发明作进一步的描述。
图5为该车辆发动机的外特性曲线；自动变速器为五挡，1挡至5挡的速比分别为3.593、1.947、1.379、1.03和0.82，主减速比为3.684；计算车重为1900kg；空气阻力系数CD＝0.32，迎风面积A＝2.28m2，车轮滚动半径r＝0.31m，传动效率ηT＝0.9，滚动阻力系数f＝0.015。具体步骤为：
1)根据图3的确定过程，按照图5发动机参数和变速器速比，可确定出不同挡位时车速数组vv和发动机传递至车轮处转矩数组tt，不同挡位时vv和tt的对应关系如图6所示，I、II、III、IV和V分别表示变速器处于1～5挡、发动机沿外特性曲线运行时传递到车轮处转矩随车速的变化关系；根据图6，可确定出某一车速时t_we5，t_we4，t_we3，t_we2；例如车速为60km/h时，t_we5，t_we4，t_we3，t_we2分别为576Nm，774Nm，1066Nm，1540Nm，由于该车速超出了1挡车速范围，所以t_we1为0；
2)根据图4中挡位变换的控制方法，该车辆在ECE和EUDC工况变速器挡位的变换曲线如图7和8所示；每个图中包括两个图形，第一个图为车速随时间的变化曲线，第二个图为实际挡位控制曲线；由图可知，在满足动力性需求的前提下，该控制方法可使车辆尽可能置于较高挡位行驶，提高了发动机的负荷率、减少了燃油消耗。
Claims (3)
1.一种车辆自动变速器的经济性换挡控制方法，该方法的步骤是：
1)根据发动机外特性曲线和变速器速比，确定出不同挡位时车速数组和发动机传递至车轮处转矩的数组；
2)根据实时的驱动需求转矩和车速，确定出控制状态参数；根据实时的状态参数，确定出变速器挡位的变换方法。
2.按权利要求1所述的一种车辆自动变速器的换挡控制方法，所述的不同挡位时车速数组和发动机传递至车轮处转矩数组的设计程序如下所示：
1)i＝1；
2)j＝1；
3)n＝ne(j)；表示转速数组ne第j个数值；
4)根据发动机外特性曲线，插值得到转速n时的转矩tw；
5)v(i，j)＝0.377×n×r/ig(i)；t(i，j)＝tw×ig(i)；
6)j＝j+1；n＝ne(j)
7)判断n≤nmax；是返回第3)步；
8)否，i＝i+1；
9)判断i≤imax；是返回第2)步；
10)否，vv(i，j)＝[zeros(5，1)，v(5，1)，v，v(5，((nmax-ne(1))/jg+1))，vmax×ones(5，1)]；tt(i，j)＝[zeros(5，2)，t，zeros(5，2)]；数组vv和tt比数组v和t多了四列。
其中，n表示发动机转速；ne表示转速1000r/min到6000r/min、以jg为间隔，通常jg＝100r/min；ig表示变速器速比数组，为1～5挡数比的大小；v表示车速数组，行数等于变速器挡位数，列数等于数组ne的个数，第一～五行表示变速器置于1～5挡、根据ne中的数据得到的对应车速；t数组表示不同挡位时发动机传递至车轮处转矩的数值，行数等于变速器挡位数，列数等于数组ne的个数，第一～五行表示变速器置于1～5挡、转速为ne各数值时发动机传递至车轮处的转矩；r表示车轮半径；nmax表示发动机最高转速，一般为6000r/min；imax表示变速器挡位个数，等于5；vv表示车速数组；tt表示转矩数组。第10步中，zeros(5，1)、zeros(5，2)和ones(5，1)分别表示5行1列的0矩阵、5行2列的0矩阵和5行1列的1矩阵，v(5，1)和v(5，((nmax-ne(1))/jg+1))分别表示由数组v的第一列和最后一列组成的5行1列的新数组，vmax表示最高车速，轿车一般为200km/h。本发明以五挡变速器进行说明、其它挡位的变速器控制曲线的设计过程与此相同。
3.按权利要求1所述的一种车辆自动变速器的换挡控制方法，所述的控制状态参数和变速器挡位的控制方法是：
1)输入实时的t_r，v；
2)根据数组vv和tt，插值得出实时车速v时的t_we5，t_we4，t_we3，t_we2；由于以五挡变速器进行说明，vv和tt数组的行数均为5；按照v、vv数组第五行数据和tt数组第五行数据，可插值出车速v时的t_we5；按照v、vv数组第四行数据和tt数组第四行数据，可插值出车速v时的t_we4；按照v、vv数组第三行数据和tt数组第三行数据，可插值出车速v时的t_we3；按照v、vv数组第二行数据和tt数组第二行数据，可插值出车速v时的t_we2；
3)判断t_we5≥t_r；
是，g＝5；
4)否，t_we4≥t_r；
是，g＝4；
5)否，t_we3≥t_r；
是，g＝3；
6)否，t_we2≥t_r；
是，g＝2；
7)否，g＝1；
其中，t_r表示车辆行驶时车轮处的需求转矩，g表示挡位。
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| CN105485325A (zh) * | 2016-01-26 | 2016-04-13 | 中国第一汽车股份有限公司 | 兼顾燃油经济性和动力性的自动变速器升挡车速标定方法 |
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| CN109578577A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-04-05 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司 | 湿式双离合器自动变速箱扭矩跟随控制方法 |
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| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110126 |