CN102297258B - 汽车变速箱换挡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车变速箱换挡控制方法，旨在提供一种能够根据当前行车环境设置不同的换挡点的汽车变速箱换挡控制方法。它包括以下步骤：a、根据分动器状态、发动机温度和变速器油温选择一个基本换挡曲线；b、根据气压、变速器油温和基本换挡曲线选择海拔偏置值；c、根据车辆载荷和变速器油温选择扩展偏置值；d、用海拔偏置值和扩展偏置值修正基本换挡曲线；e、监测车辆行驶时的踏板位置，根据修正以后的换挡曲线确定相应的换挡点。根据分动器状态、变速器温度、发动机温度、空气密度和车辆载荷可以选择最佳的换挡表，提供最好的行车状态。本发明适用于所有的汽车自动变速箱。

Description

汽车变速箱换挡控制方法

技术领域

 本发明涉及一种汽车变速箱换挡控制方法，尤其是涉及一种变速箱换挡点的选择。

背景技术

在汽车自动变速箱中，速度范围是根据行驶状态的改变而进行自动换挡以获得理想的行驶状态。换挡表示综合考虑了许多路况后才制定出来的，诸如，户外公路，高速公路，崎岖的山路，结冰的路面，四周空气密度，极其寒冷或极其炎热天气下的路面等。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在汽车变速箱的不能根据当前行车条件适当并简单地选择换挡点的技术问题，提供一种能考虑多种行车条件并选择适当的换挡点的汽车变速箱换挡控制方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种汽车变速箱换挡控制方法，包括以下步骤：

a、根据分动器状态、发动机温度和变速器油温选择一个基本换挡曲线；

b、根据气压、变速器油温和基本换挡曲线选择海拔偏置值；

c、根据车辆载荷和变速器油温选择扩展偏置值；

d、用海拔偏置值和扩展偏置值修正基本换挡曲线；

e、监测车辆行驶时的踏板位置，根据修正以后的换挡曲线确定相应的换挡点。

换挡曲线以变速器输出速度为横轴，以踏板位置为纵轴，由经验和试验得到。模式位置开关控制分动器处于高挡或者低挡状态，换挡点的选择受模式位置开关、变速器温度、发动机温度、空气密度和车辆载荷的影响。 

步骤a包括：

a1、当分动器为高档时转入步骤a2，当分动器为低档时转入步骤a7；

a2、当液力变矩器无法锁止时选用冷机换挡曲线并且步骤a结束，当液力变矩器可以锁止时转入步骤a3；

a3、当手动换挡控制为激活状态且变速器油温低于预设值时选择发动机制动换挡曲线并且步骤a结束，否则转入步骤a4；

a4、当变速器油温低于热机换挡曲线的激活温度时转入步骤a5，否则转入步骤a6；

a5、当发动机温度小于冷机换挡曲线的激活温度时选用冷机换挡曲线并且步骤a结束，否则选用热机换挡曲线并且步骤a结束；

a6、当模式位置开关处于性能位置时选用性能换挡曲线并且步骤a结束，当模式位置开关处于正常位置时选用正常换挡曲线并且步骤a结束，当模式位置开关处于冬季位置时选用冬季换挡曲线并且步骤a结束；

a7、当液力变矩器无法锁止时选用低档热机换挡曲线并且步骤a结束，否则转入步骤a8；

a8、当手动换挡控制为激活状态且变速器液体温度低于预设值时选择低档发动机制动换挡曲线并且步骤a结束，否则转入步骤a9；

a9、当变速器油温低于热机换挡曲线的激活温度时选用低档热机换挡曲线并且步骤a结束，否则选用低档正常换挡曲线并且步骤a结束。

步骤b包括：

b1、若当前基本换挡曲线为正常换挡曲线或冬季换挡曲线或性能换挡曲线则转入步骤b2，否则步骤b结束；

b2、若变速器油温低于热换挡曲线的激活温度则转入步骤b3，否则步骤b结束；

b3、若气压低于海拔换挡值的激活气压则启用海拔偏置值且步骤b结束，否则步骤b直接结束。

步骤c包括：

c1、当基本换挡曲线是正常换挡曲线或冬季换挡曲线或性能换挡曲线或低档正常换挡曲线或低档冬季换挡曲线时，转入步骤c2，否则步骤c直接结束；

c2、当分动器状态为高档时转入步骤c3，当分动器状态为低档时转入步骤c6；

c3、当变速器油温低于热换挡偏置值的激活温度时转入步骤c4，否则选用热换挡偏置值并且步骤c结束；

c4、当车辆载荷达到或超过上坡换挡偏置值的载荷限度时启用上坡换挡偏置值并且步骤c结束，否则转入步骤c5；

c5、当车辆载荷降低至或低于下坡换挡偏置值的载荷限度时启用下坡换挡偏置值并且步骤c结束，否则步骤c直接结束；

c6、当变速器油温高于低档热换挡偏置值的激活温度时启用低档热换挡偏置值并且步骤c结束，否则步骤c直接结束。

基本换挡曲线包括高挡换挡曲线和低挡换挡曲线，高挡换挡曲线包括正常换挡曲线、冬季换挡曲线、性能换挡曲线、冷机换挡曲线、热机换挡曲线和发动机制动换挡曲线；低挡换挡曲线包括低挡正常换挡曲线、低挡热机换挡曲线和低挡发动机制动换挡曲线。

扩展偏置值在分动器处于高挡时包括上坡换挡偏置值、下坡换挡偏置值和热换挡偏置值；扩展偏置值在分动器处于抵挡时包括抵挡热换挡偏置值，步骤c选择的扩展偏置值可以为空。

在换挡表上，每种行驶状态表现为升挡线和降挡线。而升挡线和降挡线是根据车速和发动机动力得出的。发动机动力受踏板位置、开节流阀、吸入真空压力等控制。换挡控制是根据换挡曲线上代表行驶状态的点的移动而进行操纵的。

为了能够充分地利用发动机的动力，当代表行驶状态的点在升挡线上向较高速度方向移动则进行升挡，当代表行驶状态的点在降挡线上向较低速度方向移动则进行降挡。升挡线比降挡线更偏向较高速度一侧。建立在升挡线和降挡线之间的迟滞区域可以缓和换挡频率。由于换挡点位因为不同的行驶条件而不同，为了达到最佳的行驶状态，就必须有不同的换挡曲线来迎合不同的行驶条件。

基本换挡曲线一直处于激活状态。很多情况下，换挡曲线选择系统也会使用海拔偏置值和/或扩展偏置值，并且为了换挡，还会嵌入换挡点的加权值。

有九个可以使用的基本换挡曲线。 这些基本换挡曲线的可用性取决于分动器的状态（高挡或低挡），而分动器的状态可通过模式位置开关进行选择。通过使用一个排除程序的方法可以选择出一个理想的基本换挡表。选择优先权如下所示：

1.   高挡：

正常换挡曲线；冬季换挡曲线；性能换挡曲线；冷机换挡曲线；暖机换挡曲线；发动机制动换挡曲线；

2.   低挡：

低挡正常换挡曲线；低挡热机换挡曲线；低挡发动机制动换挡曲线。

上述所有的基本换挡曲线都有各自的特点。正常换挡曲线是专为正常行驶状态提供集行驶舒适、性能好、燃油经济性佳等为一体的最佳换挡曲线。冬季换挡曲线是专为冬季行车条件服务的。在冬季换挡曲线中，一挡是处于解除状态，禁止降档，这样可以避免因车辆进入二挡时，车轮和结冰地面之间产生滑移。在性能换挡曲线中，相对于正常换挡曲线，升挡车速较高，能够提供更好的加速能力。在热机换挡曲线中，液力变矩器不会被锁止，并且热机换挡曲线是被设定好了的，这样变速器液体温度才可能尽快达到可运转温度。冷机换挡曲线是快速使发动机加热起来。发动机制动换挡曲线可用于满足特别性能需求。正常换挡曲线和低挡正常换挡曲线相对应，热机换挡曲线和低挡热机换挡曲线相对应，发动机制动换挡曲线和低挡发动机制动换挡曲线相对应。

图1的流程图说明的是基本换挡曲线是如何选择出来的。换挡曲线的选择最初是受分动器的状态支配的。当分动器处于低挡时，就选择低挡换挡曲线。当分动器处于高挡时，就选择高挡换挡曲线。

如果因变速器出现故障而导致液力变矩器无法锁止，那么如果分动器处于高挡状态则选择冷机换挡曲线，如果分动器处于低挡状态则选择低挡热机换挡曲线，这么选择是因为这两个换挡曲线不需要液力变矩器锁止。

如果手动换挡控制处于激活状态，则将发动机制动设置为激活手动模式且变速器液体温度低于预设值，发动机制动换挡曲线将会被激活。否则，换挡曲线选择程序还将继续下去。如果手动换挡控制器出现故障，则视其为非活动状态。

根据变速器油温和发动机温度来选择冷机换挡曲线和热机换挡曲线。如果变速器油温低于热机换挡曲线的激活温度，则热机换挡曲线将会被激活；如果发动机的温度小于冷机换挡曲线的激活温度，则；冷机换挡曲线将会被激活；在低挡中，如果变速器的油温低于热机换挡曲线的激活温度，则低挡热机换挡曲线将会被激活；热机换挡曲线和低挡热机换挡曲线两者都可通过使用相同的激活温度来激活；如果变速器油温传感器出现故障，那么热机换挡曲线和低挡热机换挡曲线都不可被激活；如果发动机温度传感器出现故障，则冷机换挡曲线将不会被激活。

如果一个基本换挡曲线还未被选择，则模式位置开关将决定最终的输出结果。如果模式控制开关出现故障，则假定模式位置开关是正常的。

上述这些换挡曲线有可能出现无法选择、失效的情形，因此如果出现这种情况，则将理想的基本换挡曲线设置为当前的基本换挡曲线。如果所有的换挡曲线都失效了，则通过默认的方式启动正常换挡曲线来取代这种现象。

有效的换挡曲线请求均是通过这种运算法则计算得出的。

海拔偏置值

当在不同海拔驾驶车辆时，由于在不同的海拔空气的稀薄程度不同，发动机的动力也会不同。而海拔偏置值正好迎合了这种在不同海拔发动机的动力也不同的情况，以确保车辆的驾驶性能。

在一定条件下，在基本换挡曲线还未被插入扩展偏置值之前（该项内容将在扩展偏置表中论述），将海拔偏置值插入已选择了的基本换挡曲线中，通过这种方式，即可完成海拔补偿。图2显示的是海拔偏置值的选择流程图。当且仅当当前的基本换挡曲线为正常换挡曲线，冬季换挡曲线或性能换挡曲线，且海拔偏置值是能够被激活，变速器的油温低于热换挡偏置值（热换挡偏置值将在扩展偏置值中进行论述）的激活温度的情况下，海拔偏置值才会被激活。如果当前条件与上述条件吻合，且气压低于海拔偏置值的激活气压，则海拔补偿将被激活。

扩展偏置值

有四个可用的扩展偏置值。根据分动器的状态，通过使用排除法可以选择出理想的扩展偏置值。选项如下：

1.   高挡

扩展偏置值未使用

上坡换挡偏置值

下坡换挡偏置值

热换挡偏置值

2.   低挡

扩展偏置值未使用

低挡热换挡偏置值

优先权已在图3的流程图中体现出来。扩展偏置值只可和特定的当前基本换挡曲线一起使用。如果这些基本换挡曲线其中的任何一个都未使用，则扩展偏置值也不可使用。在高挡情况下，如果当前基本换挡曲线为正常换挡曲线或冬季换挡曲线或性能换挡曲线，则上坡换挡偏置值、下坡换挡偏置值或热换挡偏置值都可以选择使用，否则就没有扩展偏置值可使用。一经决定上述的扩展偏置值可使用，第一个要检查的是变速器的油温。如果变速器的油温高于热换挡偏置值的激活温度，则热换挡偏置值被激活。其次要检查车辆载荷。车辆载荷是根据车辆速度和加速度、空气阻力和侧倾阻力计算得出的。如果车辆载荷到达或超过上坡换挡偏置值的载荷限度，上坡换挡偏置值将被选择使用；如果车辆载荷达到或下降低至下坡换挡偏置值载荷限度，则选择下坡换挡偏置值；否则就没有可以选择使用的扩展偏置值。在低挡情况下，如果当前基本换挡曲线是低挡正常换挡曲线或低挡冬季换挡曲线，则低挡热换挡偏置值可用于选择使用，否则就没有可以使用的扩展偏置值。一经决定使用上述扩展偏置值，就要现检查变速器的油温。如果变速器的油温达到或超过低档热换挡偏置值的激活温度，则低挡热换挡偏置值被选择。

如果分动器出现故障，则设定这是一种故障状态而不是设定其为四轮驱动低挡。如果变速器的油温传感器出现故障，则高低挡的热换挡偏置值无法被激活。如果车辆载荷信号出现故障，则假定车辆载荷为0。评审计时器是用于确保在换挡曲线选择期间不会出现搜索现象。如果选择一个理想的换挡曲线所花费的时间大于评审时间，则理想的换挡曲线为当前换挡表。

嵌入偏置值

当基本换挡曲线已明确选择出来的时候，海拔偏置值和扩展偏置值将融合并偏向于基本换挡曲线。换挡曲线中，正对踏板位置的输出速度的线称之为“换挡线”。一旦所需要的换挡曲线被选择成功，则加速器踏板的当前值被用于确定一套来自于已融合的换挡曲线中的单维换挡点。这些换挡点用来确定挡位状态和液力变矩器的滑行状态。

图4做图解的是换挡点是如何从各种不同的换挡曲线中确立出来的。随着使用已选择的基本换挡曲线，通过插入并使用加速器踏板位置的方式，可以确立这一组基本换挡点。当一个基本换挡曲线总是出现时，则海拔偏置值或任意扩展偏置值将不会被选择。如果这些换挡曲线都没有被选择，则不会出现偏置现象。如果海拔偏置值已经被选择，则在任意扩展偏置值出现插入情形之前，要首先将海拔偏置值插入到基本换挡曲线中去。

海拔补偿将大气密度作为插入变量，且大气密度计算时使用的是已测量得出的大气压数值。如果海拔偏置值和扩展偏置值都被选择成功，则基本换挡曲线加上海拔偏置值和一个已选择的扩展偏置值就可以得出一组换挡点。两个换挡曲线中间的插入值不是直线的，但是插入值是和可以应用在每个扩展偏置值上的偏置一起进行的。偏置是建立在一个输入变量上：如果是上坡或者下坡换挡偏置值，则车辆载荷作为插入变量使用；如果是热换挡偏置值和低挡热换挡偏置值，则变速器油温作为插入变量使用。插入值不一定是直线形的，插入输入变量的一个给定值的插入量可视作是使用一个偏压功能。偏压功能采取表格形式，将输入变量作为标定轴，而且上述的插入变量的一个给定值的插入量是以百分数形式计算。换挡曲线不是无限制插入地。每个偏置功能包括五个点，插入值就固定在这五个点上。上坡和下坡换挡偏置值同样包括由踏板位置而确定的额外偏置点。偏置功能不是连续地插入换挡曲线中间的。偏置功能控制着当前已选择的偏置百分比，直到插入变量达到一个较高点或一个较低点。但是踏板的位置将沿着踏板轴不断改变着插入值，因为上坡和下坡换挡偏置和插入的变量轴将保持上述状态。这种滞后现象加上插入变量被筛选这一现象可以帮助预防两个换挡曲线间不必要的“搜索”。

本发明的带来的实际效果是，能根据不同的行车条件选择适当的换挡点，能在多种复杂环境下提供良好的行车状态，有效兼顾了行车安全和性能。

附图说明

图1是本发明的基本换挡曲线选择流程图；

图2是本发明的海拔偏置值选择流程图；

图3是本发明的扩展偏置值选择流程图；

图4是本发明的一种实际选择过程；

各流程图中方框内的偏置值表示当前状态下剩余的可以选用的偏置值。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：车辆处于高挡状态，且行驶在一个陡峭，倾斜的上坡路上（车辆载荷大于上坡换挡偏置值激活载荷限度，车辆载荷是0.9ms^-2），此处的海拔（测量得出的气压低于海拔偏置值的激活气压，计算得出的空气密度是0.75bar）和踏板位置一起处于71%，模式位置开关转换至正常，液力变矩器运行正常，发动机制动换挡曲线失效，变速器液体温度为工作温度（高于热机换挡曲线的激活温度，且低于热换挡偏置曲线的激活温度），发动机的油温同样处于工作温度状态（高于冷机换挡曲线激活温度）。根据图1，正常换挡曲线选择作为基本换挡曲线。既然变速器液体温度处于正在工作的温度状态，且测量得出的大气压力低于海拔偏置值的激活气压，图2指示的是已选择成功的海拔偏置值。首先要进行的是基本换挡曲线和海拔偏置值之间的偏置。表1显示的是这个例子的海拔偏置值表格。假设当前建立在插入输入空气密度0.9 bar上的海拔偏置百分比是20%。当计算得出的空气密度跌至0.75 bar，则海拔偏置百分比变为60%，且将一直停留在这个状态直到稍后空气密度降至或低于0.5 bar (在这种情况下，偏置百分比变为100%)或者增加到或高于0.9 bar（在这种情况下，偏置百分比变为20%），由此可以得出位于踏板位置71%的换挡点：

输出速度_{换挡, 正常海拔偏置}=0.4×输出速度_{换挡, 正常}+0.6×输出速度_{换挡, 海拔}

既然车辆载荷大于上坡换挡偏置值的激活载荷限度，则上坡换挡偏置值被选择作为扩展偏置值。表2显示的就是作为这种例子的一个上坡换挡偏置值表格。假设根据踏板百分比80%，插入输入值是0.4m^-2，当前上坡偏压百分比是0%，当车辆在踏板位置71%达到0.9m^-2 时，则在踏板位置70%（此处的偏压百分比是40%）和72%（此处的偏压百分比是0%）之间出现第一次插入替换现象。

上坡换挡偏置_{踏板位置为71%} = (71-70)/(72-70)×(0-40)+40 = 20%

除非踏板位置变化了和/或者车辆载荷增加到或者大于 1ms^-2，亦或者降低至或者低于0.4ms^-2，否则上坡换挡偏置百分比将一直停留在这个状态。全面偏置换挡点的计算方式如下：

Claims (3)

1.一种汽车变速箱换挡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、根据分动器状态、发动机温度和变速器油温选择一个基本换挡曲线；

b、根据气压、变速器油温和基本换挡曲线选择海拔偏置值；

c、根据车辆载荷和变速器油温选择扩展偏置值；

d、用海拔偏置值和扩展偏置值修正基本换挡曲线；

e、监测车辆行驶时的踏板位置，根据修正以后的换挡曲线确定相应的换挡点；

步骤a包括：

a1、当分动器为高档时转入步骤a2，当分动器为低档时转入步骤a7；

a2、当液力变矩器无法锁止时选用冷机换挡曲线并且步骤a结束，当液力变矩器可以锁止时转入步骤a3；

a3、当手动换挡控制为激活状态且变速器油温低于预设值时选择发动机制动换挡曲线并且步骤a结束，否则转入步骤a4；

a4、当变速器油温低于热机换挡曲线的激活温度时转入步骤a5，否则转入步骤a6；

a5、当发动机温度小于冷机换挡曲线的激活温度时选用冷机换挡曲线并且步骤a结束，否则选用热机换挡曲线并且步骤a结束；

a6、当模式位置开关处于性能位置时选用性能换挡曲线并且步骤a结束，当模式位置开关处于正常位置时选用正常换挡曲线并且步骤a结束，当模式位置开关处于冬季位置时选用冬季换挡曲线并且步骤a结束；

a7、当液力变矩器无法锁止时选用低档热机换挡曲线并且步骤a结束，否则转入步骤a8；

a8、当手动换挡控制为激活状态且变速器液体温度低于预设值时选择低档发动机制动换挡曲线并且步骤a结束，否则转入步骤a9；

a9、当变速器油温低于热机换挡曲线的激活温度时选用低档热机换挡曲线并且步骤a结束，否则选用低档正常换挡曲线并且步骤a结束。

2.根据权利要求1所述的汽车变速箱换挡控制方法，其特征在于，步骤b包括：

b1、若当前基本换挡曲线为正常换挡曲线或冬季换挡曲线或性能换挡曲线则转入步骤b2，否则步骤b结束；

b2、若变速器油温低于热换挡曲线的激活温度则转入步骤b3，否则步骤b结束；

b3、若气压低于海拔换挡值的激活气压则启用海拔偏置值且步骤b结束，否则步骤b直接结束。

3.根据权利要求1所述的汽车变速箱换挡控制方法，其特征在于，步骤c包括：

c1、当基本换挡曲线是正常换挡曲线或冬季换挡曲线或性能换挡曲线或低档正常换挡曲线或低档冬季换挡曲线时，转入步骤c2，否则步骤c直接结束；

c2、当分动器状态为高档时转入步骤c3，当分动器状态为低档时转入步骤c6；

c3、当变速器油温低于热换挡偏置值的激活温度时转入步骤c4，否则选用热换挡偏置值并且步骤c结束；

c4、当车辆载荷达到或超过上坡换挡偏置值的载荷限度时启用上坡换挡偏置值并且步骤c结束，否则转入步骤c5；

c5、当车辆载荷降低至或低于下坡换挡偏置值的载荷限度时启用下坡换挡偏置值并且步骤c结束，否则步骤c直接结束；

c6、当变速器油温高于低档热换挡偏置值的激活温度时启用低档热换挡偏置值并且步骤c结束，否则步骤c直接结束。

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