CN102749208A - 一种实现汽车自动变速的道路试验方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现汽车自动变速的道路试验方法，所述方法包括：接收采集到的机动车在当前时刻的实际车速；依据所述当前时刻的实际车速和模拟试验工况中在所述当前时刻的下一个时刻要求的目标车速，判断所述机动车是否需变速，如果是，则计算变速度控制量；依据所述变速度控制量实现所述机动车的自动变速。相应的，本发明还公开了一种实现汽车自动变速的道路试验系统。本发明通过判断所述机动车是否变速，如果需要变速，则计算相应的变速度控制量，通过分析变速度控制量实现机动车的自动变速，减少机动车变速过程中用户的参与，实现机动车车速的实时控制，从而保证了工况模拟的精确性。

Description

一种实现汽车自动变速的道路试验方法与系统

技术领域

本发明涉及自动控制领域，特别是涉及一种实现汽车自动变速的道路试验方法与系统。

背景技术

节能、环保与安全是现代汽车发展的主题，随着能源问题的日趋严峻，国家对传统汽车的燃料消耗提出了更高的要求，而相关的试验法规也日益严格。按照国内现有的试验条件，很难精确地按照法规规定的试验方法开展实车燃料消耗试验，特别是2011年发布的推荐性国家标准GB/T27840-2011《重型商用车辆燃料消耗量测量方法》，其中规定的全新的C-WTVC试验工况循环非常复杂，道路试验难以实现精确的工况循环模拟试验，而工况循环模拟试验的精确性对燃料消耗量的测量精度有很大的影响，所以要提高工况循环模拟的精确度，因为工况循环是时间与车速的关系，要实现工况循环模拟的精确度，必然的要实现汽车速度变化的精确度。

现有技术中，有一种在道路试验中实现汽车变速的方法，具体为用户在汽车行驶过程中，所述用户自己判断是否需要变速，然后所述用户在控制行驶方向的同时操纵加速或制动踏板，实现汽车的加速或者减速，直到车速达到模拟工况循环所需目标车速；整个汽车变速的过程均由用户本身主观完成的，在所述汽车需要变速的时候，因所述用户要兼顾汽车行驶方向和踏板的控制，所以在需要加速时存在所述用户自身的动作反映时间，另一方面，当模拟工况中速度的变化频率较大时，所述用户很难实现频率较大的去改变汽车的实际行驶速度，不可避免的会造成工况循环模拟的不精确的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是实现汽车变速的自动控制，提供一种实现汽车自动变速的道路试验方法与系统，以解决现有技术中因用户主观实现汽车变速使工况循环模拟不精确的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种实现汽车自动变速的道路试验方法与系统，本发明提供如下技术方案：

一种实现汽车自动变速的道路试验方法，该方法包括：

接收采集到的机动车在当前时刻的实际车速；

依据所述当前时刻的实际车速和模拟试验工况循环中在所述当前时刻的下一个时刻要求的目标车速，判断所述机动车是否需变速，如果是，则计算变速度控制量；

依据所述变速度控制量实现所述机动车的自动变速。

优选的，所述依据所述当前时刻的实际车速和模拟试验工况循环中在所述当前时刻的下一个时刻要求的目标车速，判断所述机动车是否需变速，包括：

计算所述当前实际车速与所述目标车速的差值；

判断所述差值是否满足加速条件或减速条件。

优选的，在所述机动车满足加速条件时，所述依据所述变速度控制量实现所述机动车的自动变速，包括：

依据所述变速度控制量计算所述机动车加速所需的电压；

依据所述电压实现所述机动车的加速。

优选的，在所述机动车满足加速条件时，所述依据所述变速度控制量实现所述机动车的自动变速，包括：

依据所述变速度控制量实现所述机动车的加速。

优选的，在所述机动车满足减速条件时，所述依据所述变速度控制量实现所述机动车的自动变速，包括：

若减速度大小位于零和发动机制动能达到的最大减速度之间，选择发动机制动方式来实现所述机动车的自动减速；

或者，若减速度大小位于所述发动机制动能达到的最大减速度和发动机排气制动能达到的最大减速度之间，选择发动机排气制动方式来实现所述机动车的自动减速；

或者，若减速度大小位于所述发动机排气制动能达到的最大减速度和踏板制动能达到的最大减速度之间，选择行车制动方式来实现所述机动车的自动减速。

一种实现汽车自动变速的道路试验系统，该系统包括信号处理单元和电子执行控制单元；

所述信号处理单元包括接收单元、判断单元和计算单元，所述接收单元用于接收采集到的机动车当前时刻的实际车速；判断单元用于依据所述机动车当前时刻的实际车速和模拟试验工况循环中在所述当前时刻的下一个时刻要求的目标车速，判断所述机动车是否需变速，如果是，则计算单元用于计算变速度控制量；

电子执行控制单元，用于依据所述变速度控制量实现所述机动车的自动变速。

优选的，所述判断单元包括：

计算子单元，用于计算所述机动车当前时刻的实际车速与所述目标车速的差值；

判断子单元，用于判断所述差值是否满足加速条件或减速条件。

优选的，在所述的差值满足加速条件时，所述的电子执行控制单元包括：

计算单元，用于计算机动车加速所需的电压；

油门踏板控制单元，用于实现机动车的加速；

优选的，在所述的差值满足加速条件时，所述的电子执行控制单元包括：

油门踏板控制单元，用于实现机动车的加速；

优选的，在所述的差值满足减速条件时，所述的电子执行控制单元包括：

比较单元，用于比较所述的变速度控制量与减速度阈值的大小；

制动控制单元，用于实现机动车的减速。

从上述的技术方案可以看出，本发明中，通过比较采集到的汽车当前时刻的实际车速与模拟工况循环要求的在所述当前时刻的下一时刻的目标车速，判断汽车是否需要变速，若需要则计算汽车所需的变速度控制量，然后依据所述的变速度控制量去控制油门踏板和制动系统实现汽车的加速和减速，与现有技术相比，本发明实施例中，用户不必操纵加速和制动踏板，另外判断汽车是否需要变速以及控制汽车变速的过程都无需用户参与，所以可以精确的实现加速与制动踏板的实时控制，使汽车完全按模拟工况循环行驶。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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为本发明一种实现汽车自动变速的道路试验方法实施例1的流程图；

图2为本发明一种实现汽车自动变速的道路试验方法实施例2的流程图；

图3为本发明一种实现汽车自动变速的道路试验系统实施例3的结构示意图；

图4为本发明一种实现汽车自动变速的道路试验系统对应判断单元结构示意图；

图5为本发明一种实现汽车自动变速的道路试验系统对应电子执行控制单元的结构示意图；

图6为本发明一种实现汽车自动变速的道路试验系统对应电子执行控制单元的另一种结构示意图；

图7为本发明一种实现汽车自动变速的道路试验系统的一种具体实现结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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。

参考图1所示，为本发明提供的一种实现汽车自动变速的道路试验方法实施例1的流程图，本实施例具体可以包括：

步骤101：接收采集到的机动车在当前时刻的实际车速。

在道路试验过程中要实时的采集试验车辆也就是所述的机动车的车速，在试验过程中需要记录试验的时间，所以所述当前时刻指的就是采集所述机动车车速的这一时刻，其中所述的道路试验是指车辆在试验场道路上开展的各种试验项目。

步骤102：判断所述机动车是否需变速，如果是，则进入步骤103。

本步骤在具体实现时，具体可以包括以下两个子步骤：

子步骤A1：计算所述当前实际车速与模拟试验工况循环中在所述当前时刻的下一个时刻要求的目标车速差值；

其中所述差值为所述当前实际车速减去所述目标车速之差，及若记所述机动车车当前时刻实际车速为v₁，模拟工况循环中的目标车速为v₂，则所述当前实际车速与所述目标车速的差值为△v＝v₁-v₂。

子步骤A2：判断所述差值是否满足加速条件或减速条件。

其中所述的判断过程具体为：比较所述差值与零的大小关系，若所述差值小于零，则满足加速条件，若所述差值大于零，则满足减速条件。

试验工况循环指的是汽车试验领域为开发和检验整车及发动机性能而统一制定的汽车标准行驶工况，它体现时间与车速的关系，所述步骤102中所述的模拟工况循环实质上也是一个试验工况循环，因为所述的试验工况循环是本发明要模拟实现的，所以本发明将所述试验工况循环称为模拟工况循环。其中所述当前时刻的下一个时刻的取值取决于模拟工况循环中时间的单位间隔，如果记所述当前时刻为t，所述模拟工况循环中时间的单位间隔为1s，则所述当前时刻的下一个时刻为t+1。

步骤103：计算变速度控制量；

在满足加速条件时，计算加速度作为所述变速度控制量；

或者，在满足加速条件时，根据所述加速度计算对应电压作为所述变速度控制量；

在满足所述减速条件时，计算减速度作为所述变速度控制量。

步骤104：依据所述变速度控制量实现所述机动车的自动变速。

在实际应用中，变速度控制量具体包括减速度控制量、加速度控制量和电压，所述加速度控制量是在机动车需要加速时候的加速度，所述电压是用来实现所述机动车加速的，减速度控制量是在机动车需要减速时候的减速度；具体的，在满足所述加速条件时，若所述变速度控制量为所述电压时，则可以直接实现所述机动车的加速；若所述变速度控制量为所述加速度时，本步骤具体可以包括以下子步骤：

子步骤B1：依据所述变速度控制量计算所述机动车加速所需的电压；

子步骤B2：依据所述电压实现所述机动车的加速。

在所述机动车满足减速条件时，所述依据所述变速度控制量实现所述机动车自动变速包括：依据分析所述减速度的大小，若减速度大小位于零和发动机制动能达到的最大减速度之间，选择发动机制动方式来实现所述机动车的自动减速；

或者，若减速度大小位于所述发动机制动能达到的最大减速度和发动机排气制动能达到的最大减速度之间，选择发动机排气制动方式来实现所述机动车的自动减速；

或者，若减速度大小位于所述发动机排气制动能达到的最大减速度和踏板制动能达到的最大减速度之间，选择行车制动方式来实现所述机动车的自动减速。

本实施例中，通过比较采集到的汽车当前时刻的实际车速与模拟工况循环的目标车速，判断汽车是否需要变速，若需要则计算汽车所需的变速度控制量，然后依据所述的变速度控制量去控制油门踏板和制动系统实现汽车的自动加速和自动减速。本发明实施例可以实现自动控制，所以可以精确的实现加速与制动踏板的实时控制，使汽车完全按模拟工况循环行驶。

参考图2所示，本发明提供一种实现汽车自动变速的道路试验方法实施例2，本实施例可以认为是本发明在实际应用中的一个具体例子，本实施例具体可以包括：

步骤201：输入试验所需的参数。

其中所述参数包括汽车参数、模拟工况循环参数和试验环境参数。

步骤202：信号处理单元依据所述参数预算全程试验工况。

所述预算具体包括：所述信号处理单元根据试验场道路条件与模拟工况循环需求，规划实车道路试验时的车况，利用GPS定位单元采集汽车的位置与汽车车速信息，确定试验最佳的触发和结束时间。

步骤203：采集汽车运行状态信息发送给信号处理单元。

所述采集过程为：采集单元采集汽车运行状态信息，所述信息包括GPS(Global Positioning System,全球定位系统)定位单元采集的汽车的位置和车速信息、汽车CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)总线采集的发动机转速、输出转矩、油门开度、制动踏板行程及变速箱档位等车况信息；汽车运行状态采集单元将采集到的汽车信息发送至车况显示单元实时显示汽车运行状态，同时将采集到的所述汽车运行状态信息发送至信号处理单元。

步骤204：信号处理单元依据所述采集的信息判断汽车是否超出试验场范围。

所述判断具体可以为：所述信号处理单元首先根据接收的所述汽车运行状态信息判断汽车是否超出试验场范围，若超出，则返回步骤203采集汽车运行状态信息。

步骤205：若汽车在试验场范围内，触发计时，进步步骤206。

本发明中若所述汽车在试验场范围内，则开始记录试验时间，记时间为t,(t≥0)记试验结束时间为t_max，其中t_max为模拟工况循环中的最大时间。

步骤206：判断所述汽车是否需加速，如果是，进入步骤207，如果否，进入步骤208。

所述步骤206的具体实现可以为：信号处理单元根据汽车参数与模拟工况循环，对比汽车当前时刻实际车速与模拟工况循环在所述当前时刻的下一时刻要求的目标车速，假设汽车当前时刻实际车速为v₁，模拟工况循环中的目标车速为v₂，汽车当前时刻实际车速与模拟工况循环中的目标车速之差为△v，所述信号处理单元根据△v作如下控制逻辑判断：

若△v<0，即所述汽车当前时刻的实际车速小于模拟工况循环中目标车速，则应控制汽车加速，信号处理单元计算得到所述汽车的加速度，并将所述加速度作为变速度控制量输出至电子执行控制单元，进入步骤207；

若△v>0，即所述汽车当前时刻的实际车速大于模拟工况循环中目标车速，则应控制汽车减速，信号处理单元将计算得到的减速度作为控制量输出至电子执行控制单元，进入步骤208。

需要说明的是，若所述汽车当前时刻的实际车速等于模拟工况循环中目标车速，则可以认为是需要控制汽车减速，此时减速度为零，信号处理单元将所述为零的减速度作为控制量输出至电子执行控制单元。

步骤207：电子执行控制单元根据接收到的所述加速度计算出所需的加速踏板开度，并根据所述加速踏板开度计算所需的电压实现所述汽车的加速，进入步骤209；

步骤208：电子执行控制单元根据接收到的减速度，选择并操纵制动系统实现汽车减速。

所述步骤208的具体实现可以为：电子执行控制单元根据接收到的减速度的大小确定制动模式，若0≤a≤a₁，则通过发动机辅助制动实现汽车减速；若a₁≤a≤a₂，则通过发动机排气制动实现减速；发动机制动及发动机排气制动直接使用电子开关来启用。

若a₂≤a≤a₃，则根据所述减速度计算所需的制动踏板开度，开启断气阀排出制动分室内的空气，使制动分室收缩而制动实现减速；本制动方式也称为行车制动，所述行车制动可在制动气路上附加电磁排气阀来实现。

其中a是电子执行控制单元接收到的减速度，a₁是发动机制动能达到的最大减速度，a₂是发动机排气制动能达到的最大减速度，a₃是行车制动能达到的最大减速度，即a₁、a₂、a₃是所述三种制动方式对应的减速度阈值，所述减速度阈值根据试验道路条件与所需的模拟工况循环确定，其中所述发动机制动和发动机排气制动均称为发动机辅助制动方式。

步骤209：实现所述汽车变速后，判断此时的试验时间t是否大于结束时间t_max。

若所述的判断为t＞t_max，则试验结束，反之则进入步骤203。

本实施例的步骤203中所述的汽车车速还可以通过车速仪测量得到，或者还可以直接由汽车CAN总线采集得到；其中所述的汽车运行状态采集单元还可以将采集到的汽车信息直接发送至信号处理单元，然后由信号处理单元将接收到的汽车运行状态信息发送到车况显示单元实时显示汽车运行状态。

另外，本实施例中步骤206中的加速度和减速度的计算方式具体为：记所述当前时刻和模拟工况循环中所述当前时刻的下一时刻的差值为△t，根据所述汽车当前时刻实际车速和模拟工况循环中的目标车速的差值△v，得所述汽车加速度或减速度为a＝△v/△t。

其中步骤206中信号处理单元将计算得到的加速度直接作为变速度控制量输出，在本实施例中，步骤206还可以在计算得到加速度以后，根据所述加速度计算加速所需的加速踏板开度，根据所述的加速踏板开度计算所需电压，将所述电压作为变速度控制量输出至电子执行控制单元，所述电子执行控制单元根据所述电压实现所述汽车加速。

在本实施例中，通过比较采集到的汽车当前时刻的实际车速与模拟工况循环的目标车速，判断汽车是否需要变速，若需要则计算汽车所需的变速度控制量，然后依据所述的变速度控制量去控制油门踏板和制动系统实现汽车的自动加速和自动减速，可以精确的实现加速与制动踏板的实时控制，使汽车完全按模拟工况循环行驶。

相应的，本发明实施例还提供一种实现汽车自动变速的道路试验系统，该系统结构示意图如图3所示，该系统包括：信号处理单元310和电子执行控制单元320。

所述信号处理单元310包括接收单元311、判断单元312和计算单元313，所述接收单元311用于接收采集到的机动车当前时刻的实际车速；所述判断单元312用于依据所述机动车当前时刻的实际车速和模拟试验工况循环中在所述当前时刻的下一个时刻要求的目标车速，判断所述机动车是否需变速，如果是，则所述计算单元313用于计算变速度控制量。

所述电子执行控制单元320，用于依据所述变速度控制量实现所述机动车的自动变速。

参考图4，其中所述判断单元312进一步可以包括：

计算子单元401，用于计算所述机动车当前时刻的实际车速与所述目标车速的差值。

判断子单元402，用于判断所述差值是否满足加速条件或减速条件。

另外在满足加速条件时，参考图5，电子执行控制单元320进一步可以包括：

计算子单元501，用于计算机动车加速所需的电压；

油门踏板控制子单元502，用于实现机动车的加速。

在满足减速条件时，参考图6，电子执行控制单元320进一步可以包括：

比较子单元601，用于比较所述的变速度控制量与减速度阈值的大小；

制动控制子单元602，用于实现机动车的减速。

在实际应用中，本发明实施例的具体实现可以通过图7所示的结构来完成，包括：汽车运行状态信息采集单元700、车况显示单元710、信号处理单元720和电子执行控制单元730。

所述汽车运行状态信息采集单元700用于采集汽车运行状态信息，具体包括CAN总线采集单元701和GPS定位单元702，所述CAN总线采集单元701用于采集的发动机转速、输出转矩、油门开度、制动踏板行程及变速箱档位等车况信息；所述GPS定位单元702用于采集所述汽车的位置和车速信息。

所述车况显示单元710用于实时显示所述汽车的运行状态信息。

所述信号处理单元720和电子执行控制单元730与本发明实施例3中所述的信号处理单元310和电子执行控制单元320功能相同，此处不再赘述。

本实施例中，通过比较采集到的汽车当前时刻的实际车速与模拟工况循环的目标车速，判断汽车是否需要变速，若需要则计算汽车所需的变速度控制量，然后依据所述的变速度控制量去控制油门踏板和制动系统实现汽车的自动加速和自动减速，所以可以精确的实现加速与制动踏板的实时控制，使汽车完全按模拟工况循环行驶。

汽车产品的开发最终均需要通过实际道路试验验证，本发明提出的汽车自动变速道路试验系统能实现汽车加速与制动的全自动控制，仅需用户控制汽车行驶的方向，而不必操纵加速和制动踏板，可精确的实现加速与制动踏板的实时控制，使汽车按模拟工况循环行驶，该系统步进适用于简单的试验工况循环，还可实现国家法规规定的复杂试验工况循环下的实车道路试验。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对于系统实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种实现汽车自动变速的道路试验方法，其特征在于，包括：

接收采集到的机动车在当前时刻的实际车速；

依据所述当前时刻的实际车速和模拟试验工况循环中在所述当前时刻的下一个时刻要求的目标车速，判断所述机动车是否需变速，如果是，则计算变速度控制量；

依据所述变速度控制量实现所述机动车的自动变速。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述当前时刻的实际车速和模拟试验工况循环中在所述当前时刻的下一个时刻要求的目标车速，判断所述机动车是否需变速，包括：

计算所述当前实际车速与所述目标车速的差值；

判断所述差值是否满足加速条件或减速条件。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述机动车满足加速条件时，所述依据所述变速度控制量实现所述机动车的自动变速，包括：

依据所述变速度控制量计算所述机动车加速所需的电压；

依据所述电压实现所述机动车的加速。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述机动车满足加速条件时，所述依据所述变速度控制量实现所述机动车的自动变速，包括：

依据所述变速度控制量实现所述机动车的加速。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述机动车满足减速条件时，所述依据所述变速度控制量实现所述机动车的自动变速，包括：

若减速度大小位于零和发动机制动能达到的最大减速度之间，选择发动机制动方式来实现所述机动车的自动减速；

或者，若减速度大小位于所述发动机制动能达到的最大减速度和发动机排气制动能达到的最大减速度之间，选择发动机排气制动方式来实现所述机动车的自动减速；

或者，若减速度大小位于所述发动机排气制动能达到的最大减速度和踏板制动能达到的最大减速度之间，选择行车制动方式来实现所述机动车的自动减速。

6.一种实现汽车自动变速的道路试验系统，其特征在于，所述系统包括信号处理单元和电子执行控制单元；

所述信号处理单元包括接收单元、判断单元和计算单元，所述接收单元用于接收采集到的机动车当前时刻的实际车速；判断单元用于依据所述机动车当前时刻的实际车速和模拟试验工况循环中在所述当前时刻的下一个时刻要求的目标车速，判断所述机动车是否需变速，如果是，则计算单元用于计算变速度控制量；

电子执行控制单元，用于依据所述变速度控制量实现所述机动车的自动变速。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述判断单元包括：

计算子单元，用于计算所述机动车当前时刻的实际车速与所述目标车速的差值；

判断子单元，用于判断所述差值是否满足加速条件或减速条件。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在所述的差值满足加速条件时，所述的电子执行控制单元包括：

计算单元，用于计算机动车加速所需的电压；

油门踏板控制单元，用于实现机动车的加速；

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在所述的差值满足加速条件时，所述的电子执行控制单元包括：

油门踏板控制单元，用于实现机动车的加速；

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在所述的差值满足减速条件时，所述的电子执行控制单元包括：

比较单元，用于比较所述的变速度控制量与减速度阈值的大小；

制动控制单元，用于实现机动车的减速。

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