CN105083277A - Amt公交车的档位输出策略 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种AMT公交车的档位输出策略，包括下述步骤：预存公交车爬坡工况、加速工况、制动工况、滑行工况，以及经济运行工况的判断条件，并建立目标档位与各工况的对应关系，目标档位的对应关系根据各工况下公交车的动力性能和经济性能确定；检测获得公交车的实际工况，获取与之对应的目标档位，并输出。上述方案结合了不同工况下的特性需求，从而使得档位的更换更加灵活，更能符合驾驶意图；而且，不同工况下的经济性能和动力性能的考量，需要参考多个参数，相较于现有技术，显然并不限于车速，由于兼顾动力性能和经济性能，换挡点根据工况变化，而不是统一设计为较高转速，避免了现有技术中换挡时普遍存在的噪声大、机件磨损大的问题。

Description

AMT公交车的档位输出策略

技术领域

本发明涉及公交车技术领域，特别涉及一种单轴并联式混合动力公交车的档位输出策略。

背景技术

车辆行驶时，驾驶人员经常需要更换档位，以改变传动比提速、降速，或执行倒车、空档怠速等功能。

现有公交车的换挡策略，多采用单参数法，即是只通过车速来进行档位的更换，车辆只有达到规定的车速时才能进行换档操作，每个档的车速范围固定不变，该种单参数换档控制系统结构简单。

但单参数换挡策略存在下述技术问题：

一、换挡策略仅根据车速制定，驾驶员换挡不够灵活；

二、为了保证动力性，一般把升档点设计在发动机的较高转速，这将造成车辆在小油门开度行驶时，也需要达到较高转速时才能换档，从而换档过程中不仅噪声较大，机件的磨损也较大，难以兼顾动力性和经济性。

因此，如何优化公交车的换挡策略，以使换挡更加灵活，兼顾动力性和经济性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种AMT公交车的档位输出策略，该策略使得换挡更加灵活，并兼顾动力性和经济性。

本发明提供的AMT公交车的档位输出策略，包括下述步骤：

预存公交车爬坡工况、加速工况、制动工况、滑行工况，以及经济运行工况的判断条件，并建立目标档位与各工况的对应关系，目标档位的对应关系根据各工况下公交车的动力性能和经济性能确定；

检测获得公交车的实际工况，获取与之对应的目标档位，并输出。

上述方案结合了不同工况下的特性需求，从而使得档位的更换更加灵活，更能符合驾驶意图；而且，不同工况下的经济性能和动力性能的考量，需要参考多个参数，相较于现有技术，显然并不限于车速，由于兼顾动力性能和经济性能，换挡点根据工况变化，而不是统一设计为较高转速，避免了现有技术中换挡时普遍存在的噪声大、机件磨损大的问题。

优选地，各工况按照下述方式确定：

根据油门开度信号、档位信号以及车速信号，确定所述爬坡工况、所述加速工况；

根据刹车信号和油门开度信号，确定所述制动工况、所述滑行工况；

当均不符合以上四种工况时，确定为经济运行工况。

优选地，所述爬坡工况根据坡度传感器检测信号确定，和/或所述加速工况根据加速度传感器的信号确定。

优选地，根据试验或模拟，建立加速工况时车速、油门开度以及目标档位的目标档位MAP；

处于加速工况时，根据当前车速判断是否符合降挡条件，符合时，则输出：

目标档位＝当前档位+2档；

若(当前档位+2档)超出最大档位，则输出：

目标档位＝最大档位；

若不符合，则根据当前车速信号、当前油门开度信号以及目标档位MAP，确定目标档位并输出。

优选地，建立加速工况的目标档位MAP时，根据中载、重载情况，分别建立对应的中载目标档位MAP、重载目标档位MAP；

轻载时，目标档位＝当前档位+2，若当前档位+2>最大档位，则输出目标档位＝最大档位；

中载时，根据当前车速信号、当前油门开度信号以及中载目标档位MAP，确定目标档位并输出；

重载时，根据当前车速信号、当前油门开度信号以及重载目标档位MAP，确定目标档位并输出。

优选地，还设定制动换挡车速，处于制动工况时，若当前车速小于制动换挡车速，则输出目标档位为起步档位；若大于制动换挡车速，则保持当前档位不变，直至当前车速减至小于制动换挡车速时，输出目标档位为起步档位。

优选地，建立经济运行工况的目标档位MAP时，根据车辆中载、重载情况，分别建立对应的中载目标档位MAP、重载目标档位MAP；处于经济运行工况时，首先判断当前车辆的荷载状态，

处于轻载时输出：

目标档位＝当前档位+2档；

若(当前档位+2档)超出最大档位，则输出：

目标档位＝最大档位；

处于中载、重载时分别根据当前车速信号、当前油门开度信号以及对应的目标档位MAP，确定目标档位并输出。

优选地，所述车辆荷载按照下述公式计算获得：

Ti₀i_gη/r＝mgfcosα+C_dA×v×v/21.15+mgsinα+md_v/d_t

其中，T为扭矩、i₀为档位、i_g减速比、η为传动系效率、r为车轮半径、mg为车辆重量、f为摩擦系数、α为坡度、C_d为空阻系数、A为迎风面积、d_v/d_t为加速度。

优选地，所述公交车为混合动力公交车，确定目标档位以便预存时，根据公交车的混合动力模式、纯电动模式、纯发动机模式三种模式分别确定；

实际获得目标档位时，首先根据当前车辆能量模式判断所处的模式，并进入相应模式，以根据该模式下的目标档位进行档位输出控制。

附图说明

图1为本发明所提供AMT公交车档位输出策略一种具体实施例的流程图；

图2为单轴并联式混合动力总成示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本实施例中，换挡策略包括下述步骤：

S10、预存AMT(电控机械式自动变速箱)公交车爬坡工况、加速工况、制动工况、滑行工况，以及经济运行工况的判断条件，并建立目标档位与各工况的对应关系，目标档位的对应关系根据各工况下公交车的动力性能和经济性能确定；

S20、检测获得公交车的实际工况，获取与之对应的目标档位，并输出。

目标档位的对应关系，即目标档位与对应工况参数的对应关系表、图、函数等，可预先设定于控制单元内，控制单元根据当前工况参数从对应关系中获得相应的目标档位并输出，则可以进行换挡操作。

此处根据动力性能和经济性能确定目标档位的对应关系是指，该目标档位既能尽量满足对应工况的动力需求，又可兼顾经济性能。比如，对于动力性能要求一般的工况，可根据实际试验或软件模拟，获取不同工况参数、不同档位时，公交车动力性能(主要指加速性能)、能耗(比如发动机燃油、混合动力车的电能消耗等)，据此可分析出对车辆整体性能最优的目标档位。对于动力性能要求较高的工况，则更倾向于选择满足动力性能的档位作为目标档位。

上述方案根据不同工况(上述工况基本囊括了公交车的所有工况)建立目标档位与各工况的对应关系，结合了不同工况下的特性需求，从而使得档位的更换更加灵活，更能符合驾驶意图；而且，不同工况下的经济性能和动力性能的考量，需要参考多个参数，相较于背景技术，显然并不限于车速，由于兼顾动力性能和经济性能，换挡点根据工况变化，而不是统一设计为较高转速，避免了现有技术中换挡时普遍存在的噪声大、机件磨损大的问题。

具体地的换挡策略可参考图1理解，图1为本发明所提供AMT公交车档位输出策略一种具体实施例的流程图。

如图1所示，爬坡工况的判断条件可以设定为：油门开度信号APP_r>80％，当前档位Current_gear<＝3，当前车速Vechile_v<＝30km/h。如果三项均成立，则表明当前处于爬坡工况。上述条件中的数据根据对应的车型、一般的驾驶习惯设定，可知，本领域技术人员也可以根据具体情况作相应的调整。车辆行驶时，当前油门开度、当前档位、当前车速均会采集，HCU(整车控制单元)可以直接调取。

工况的判断条件选用油门开度信号、车速信号以及档位，则上述工况与目标档位的对应关系可建立为目标档位MAP，即建立爬坡工况下油门开度、车速和目标档位的对应关系，因此，根据当前的油门开度信号、车速信号即可获得对应的目标档位，并由HCU输出至TCU(自动变速箱控制单元)，TCU控制选换挡机构挂至目标档位。

可以理解，此处的爬坡工况还可以通过设置坡度传感器获得，建立的目标档位MAP，依然可以是目标档位与油门开度、车速的对应关系。但，通过油门开度、车速和档位确定是否处于爬坡工况，可以有效地节约成本。

当实际检测的上述各参数经判断，并不满足上述爬坡工况的条件时，则可以继续判断是否符合加速工况，该工况的条件可设定为：APP_r_ratio>60，Vechile_v<45km/h，Current_gear>3，同样，该设定的具体数据也可以作调整。从该条件可看出，驾驶员的意图应当为需要加速，此时车辆需要较强的动力性能。可以根据建立的对应关系获得目标档位，进行目标档位输出。

本实施例为了优化加速工况的换挡方案，在考虑动力性能优先并兼顾经济性能时，还引入荷载参数。建立不降挡时的中载目标档位MAP和重载目标档位MAP，后两者均是根据试验或模拟得出的油门开度、车速和目标档位的对应关系。

如图1所示，当判断为加速工况时，如前所述，动力需求较为突出，则首先判断是否满足降挡条件，如满足，则HCU发出降挡请求，目标档位为当前档位减一档，以增加扭矩，提高加速度，从而尽量满足此时的动力需求。

降挡条件由当前的车速和当前的档位决定，比如，3档对应于0～30km/h，4档对应于0～50km/h，若当前车速为20km/h，且位于4档，则可以降挡，若当前车速为40km/h，则不可以降挡。

若不能降挡，则根据车辆轻载、中载、重载，输出目标档位。

轻载时，目标档位＝X(当前档位)+n，n≥1,若X+n>N_max(最大档位)，则输出目标档位＝N_max；

由车辆的动力输出曲线，根据动力性需求，以及升挡的响应时间(对应于提速的时间)，获得n的数值，对于一般车型而言，n＝2为较佳的选择；

中载时，根据当前车速信号、当前油门开度信号以及中载目标档位MAP，确定目标档位并输出；

重载时，根据当前车速信号、当前油门开度信号以及重载目标档位MAP，确定目标档位并输出。

中载和重载时，升挡的响应难以保证，提速较慢，因此，需要根据试验或模拟获得对应的目标档位MAP，以获得各参数下对应的目标档位，以满足动力性为前提，同时兼顾经济性。

如此设计是基于公交车工作的特殊性，其车辆荷载变动范围较大，上班和下班客流高峰期时，车辆处于重载工况，甚至超载，而在其余时间段，则轻载或甚至空载，而荷载对车辆的换挡点影响较大，根据荷载设定不同的目标档位MAP(试验或模拟获取MAP时，相应地进行各种荷载的试验或模型的建立)，能够更全面地反应车况，进一步保证车辆的动力性能和经济性能。

上述车辆的轻载、中载、重载按照实际载荷判断，可以在HCU中预存车辆的轻载、中载、重载阈值。比如，车重<13吨，则认为车辆处于轻载工况，13吨≤车重≤15吨，则认为车辆处于中载工况，车重>15吨，则认为处于重载工况，具体数值可根据实际车型、额定载重等参数设定。公交车的实际荷载按照下述公式计算获得：

Ti₀i_gη/r＝mgfcosα+C_dA×v×v/21.15+mgsinα+md_v/d_t

其中，T为扭矩、i₀为档位、i_g减速比、η为传动系效率、r为车轮半径、mg为车辆重量、f为摩擦系数、α为坡度、C_d为空阻系数、A为迎风面积、d_v/d_t为加速度。

同样，此处的加速工况也可以通过设置加速度传感器获得，但通过上述参数确定可有效地降低成本。

当实际检测的上述各参数经判断，也不满足上述加速工况的条件时，则可以继续判断是否符合制动工况，该工况的条件可设定为：Break_st＝1,App_r＝0，即开始刹车，且油门完全松开，显然属于制动工况。

可以预先在整车控制单元HCU内设定制动换挡车速，并判断当前车速Vechile_v<＝5km/h？如果当前车速于5km/h，则输出目标档位为起步档位，HCU可以通过车辆的CAN(控制器局域网络)线输出目标档位至TCU，控制选换挡机构挂至车辆的起步档位，以便减速制动；若当前车速大于5km/h，车辆将会保持当前档位不变，一直制动减速，直到车速降为小于5km/h时档位才跳变为起步档位。显然，上述的制动换挡车速也可以设为其他值，为车辆的起步速度即可。当车速为制动换挡车速才进行跳档，相较于速度较快时即开始降挡，前者能够增加制动能量回收。

当实际检测的上述各参数经判断，也不满足上述制动工况的条件时，则可以继续判断是否符合滑行工况，该工况的条件可设定为：Break_st＝0,App_r＝0，即未踩刹车，但松开油门，显然属于滑行工况。则可以根据滑行工况的目标档位MAP(油门开度是零，故可以仅为车速与目标档位的对应关系)，根据车速进行查表，最后得到目标档位。

当上述条件均不满足时，则HCU可认为公交车处于经济运行工况，可以根据建立的对应关系获得目标档位，进行目标档位输出。

此外，与上述加速工况相似，为了进一步优化该工况下的换挡策略，可以建立中载目标档位MAP、重载目标档位MAP，荷载状况可以按照上述加速工况设定，实际荷载也可按照上述公式进行计算获得。

轻载时，目标档位＝X(当前档位)+n，n≥1,若X+n>N_max(最大档位)，则输出目标档位＝N_max；

由车辆的动力输出曲线，根据动力性需求，以及升挡的响应时间(对应于提速的时间)，获得n的数值，对于一般车型而言，n＝2为较佳的选择；

中载时，根据当前车速信号、当前油门开度信号以及中载目标档位MAP，确定目标档位并输出；

重载时，根据当前车速信号、当前油门开度信号以及重载目标档位MAP，确定目标档位并输出。

此处的中载目标档位MAP、重载目标档位MAP可根据试验或模拟方式获得。经济运行工况的换挡策略设定可参照上述加速工况理解。

需要说明的是，本发明各工况具有对应的换挡策略，上述实施例依照爬坡工况、加速工况、制动工况、滑行工况、经济运行工况，依次判断，显然，这仅是一种示例说明，在具体策略执行过程中，工况的判断也可以是其他顺序。

请继续参考图1，并结合图2理解，图2为单轴并联式混合动力总成示意图。

其中，HCU为整车控制单元，ECU为发动机控制单元，MCU为电机控制单元，BMS为电池管理系统，TCU为自动变速箱控制单元，CAN(CAN1、CAN2)为控制器局域网络。一般情况下，车辆起步时运行在纯电动模式，仅仅电机提供驱动力；到了一定车速后，车辆进行模式切换，由纯电动模式切换到混动模式，发动机和电机联合驱动车辆；特殊路况时，例如爬坡时，发动机和电机会联合驱动车辆，下坡或是制动时，车辆会进行能量回收，此时发动机熄火或是处于怠速工况，电机作为发电机来进行制动能量的回收给动力电池充电。

当公交车为采用图2所示的混合动力总成的混合动力公交车时，还可以对上述方案进一步优化。

建立目标档位与各工况的对应关系时，根据公交车的混合动力模式、纯电动模式、纯发动机模式三种模式分别建立，三种模式下的目标档位确定均可按照上述步骤进行，图1中以混合动力模式说明。但基于模式的不同，上述具体实施例中的爬坡目标档位MAP、加速工况的中载目标档位MAP、重载目标档位MAP，以及滑行工况的目标档位MAP、经济运行工况的中载、重载目标档位MAP，均可能发生换挡点的调整。

则车辆行驶过程中，首先根据当前车辆能量模式判断所处的模式，并进入相应模式，以根据该模式下的目标档位对应关系进行目标档位的输出控制。

则本实施例根据混合动力汽车工作模式的多样性，设置了不同模式下的换挡策略，因为发动机、电机特性有很大不同，最佳的换挡点也会不同，如此设计，可保证混合动力公交车更加经济性，动力性能也会提高。

以上对本发明所提供的一种公交车的档位输出策略进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种AMT公交车的档位输出策略，其特征在于，包括下述步骤：

预存公交车爬坡工况、加速工况、制动工况、滑行工况，以及经济运行工况的判断条件，并建立目标档位与各工况的对应关系，目标档位的对应关系根据各工况下公交车的动力性能和经济性能确定；

检测获得公交车的实际工况，获取与之对应的目标档位，并输出。

2.如权利要求1所述的档位输出策略，其特征在于，各工况按照下述方式确定：

根据油门开度信号、档位信号以及车速信号，确定所述爬坡工况、所述加速工况；

根据刹车信号和油门开度信号，确定所述制动工况、所述滑行工况；

当均不符合以上四种工况时，确定为经济运行工况。

3.如权利要求1所述的档位输出策略，其特征在于，所述爬坡工况根据坡度传感器检测信号确定，和/或所述加速工况根据加速度传感器的信号确定。

4.如权利要求1所述的档位输出策略，其特征在于，根据试验或模拟，建立加速工况时车速、油门开度以及目标档位的目标档位MAP；

处于加速工况时，根据当前车速判断是否符合降挡条件，符合时，则输出：

目标档位＝当前档位+2档；

若(当前档位+2档)超出最大档位，则输出：

目标档位＝最大档位；

若不符合，则根据当前车速信号、当前油门开度信号以及目标档位MAP，确定目标档位并输出。

5.如权利要求4所述的档位输出策略，其特征在于，建立加速工况的目标档位MAP时，根据中载、重载情况，分别建立对应的中载目标档位MAP、重载目标档位MAP；

轻载时，目标档位＝当前档位+2，若当前档位+2>最大档位，则输出目标档位＝最大档位；

中载时，根据当前车速信号、当前油门开度信号以及中载目标档位MAP，确定目标档位并输出；

重载时，根据当前车速信号、当前油门开度信号以及重载目标档位MAP，确定目标档位并输出。

6.如权利要求1所述的档位输出策略，其特征在于，还设定制动换挡车速，处于制动工况时，若当前车速小于制动换挡车速，则输出目标档位为起步档位；若大于制动换挡车速，则保持当前档位不变，直至当前车速减至小于制动换挡车速时，输出目标档位为起步档位。

7.如权利要求1所述的档位输出策略，其特征在于，建立经济运行工况的目标档位MAP时，根据车辆中载、重载情况，分别建立对应的中载目标档位MAP、重载目标档位MAP；处于经济运行工况时，首先判断当前车辆的荷载状态，

处于轻载时输出：

目标档位＝当前档位+2档；

若(当前档位+2档)超出最大档位，则输出：

目标档位＝最大档位；

处于中载、重载时分别根据当前车速信号、当前油门开度信号以及对应的目标档位MAP，确定目标档位并输出。

8.如权利要求5或7所述的档位输出策略，其特征在于，所述车辆荷载按照下述公式计算获得：

Ti₀i_gη/r＝mgfcosα+C_dA×v×v/21.15+mgsinα+md_v/d_t

其中，T为扭矩、i₀为档位、i_g减速比、η为传动系效率、r为车轮半径、mg为车辆重量、f为摩擦系数、α为坡度、C_d为空阻系数、A为迎风面积、d_v/d_t为加速度。

9.如权利要求1-7任一项所述的档位输出策略，其特征在于，所述公交车为混合动力公交车，确定目标档位以便预存时，根据公交车的混合动力模式、纯电动模式、纯发动机模式三种模式分别确定；

实际获得目标档位时，首先根据当前车辆能量模式判断所处的模式，并进入相应模式，以根据该模式下的目标档位进行档位输出控制。