CN105673830B - 自动变速器道路坡度识别方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种汽车测试与控制领域一种自动变速器道路坡度识别方法及系统，通过在正常行驶工况下以车辆行驶方程计算得到道路坡度值，并根据实时驾驶意图在合适时机选择对应的换挡Map调整发动机的扭矩输出，从而实现下坡制动或上坡加速。本发明通过对现有传感数据的分析计算，得到道路坡度值，据此综合离合器状态、油门开度、刹车状态实现汽车上下坡时自动换挡，减少油耗，提升动力性能。

Description

自动变速器道路坡度识别方法及系统
技术领域
本发明涉及一种汽车变速器控制领域的技术，具体是一种自动变速器道路坡度识别方法及系统。
背景技术
随着汽车技术的发展，自动变速器逐渐替代手动变速器普遍应用于汽车动力系统中，自动变速器换挡时机选择更多依赖于当前整车所处的道路环境和驾驶员的操作。而能够实时根据当前车辆状态和道路情况判断自动变速器的挡位，选择合适的传动比，对于整车动力系统节油至关重要，同时也可以改善整车的动力性能。
经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN104791475A，公开(公告)日2015.07.22，公开了一种自动湿式双离合器变速器控制系统的坡路换挡控制方法，该方法包括下述步骤：根据发动机扭矩和当前传递扭矩的离合器转速计算发动机驱动功率；根据车速和整车阻力计算驱动车辆损失功率；根据发动机转速计算发动机的转速加速度，然后利用发动机的转速加速度和离合器输入部分的转速惯量计算发动机转速惯量引起的功率损失；对实际车速进行微分获得整车实际加速度；计算当前坡路信息；基于坡路信息调节换挡规律参数。该技术通过坡度信息补偿当前变速器的换挡规律，基于坡度的大小相应地延迟变速器的升挡，以获得足够的整车驱动力，提高了整车的动力性。但是该技术需要高精度的网络传输节点的支持，且离合器实际传递扭矩值和发动机输出扭矩值之间的差值导致损失功率计算不准确进而影响坡度信息计算，此外模糊基于坡度信息调节换挡规律，车辆很难取得良好的动力性能。
中国专利文献号CN101922550A，公开(公告)日2010.12.22，公开了一种车辆用自动变速器的控制装置，在车辆用自动变速器的控制装置中，在进行手动换挡模式下的自动减挡控制时，ECU基于检测出的车速和发动机负载、预先算出的车辆的行驶阻力以及估计上坡坡度来算出车辆的剩余驱动力，并根据算出的剩余驱动力进行使自动减挡车速表切换的修正。具体来说，进行的是剩余驱动力越小则使发生自动减挡的车速越位于高车速侧的切换。由于该发明面对车辆的剩余驱动力低下能够在适当的时机发生自动减挡，因此能够防止车速停滞，从而避免锁止离合器的滑差率停滞在松脱区域中而使变矩器成为高温。但是该方法中上坡坡度值计算受离合器传递扭矩大小的影响，用估算的上坡坡度值来减小离合器滑差，无法消除误差；未利用车辆本身动力传动系统，无法很好预估具体上坡坡度值，在修正车辆剩余动力和车速表时可能导致车辆换挡规律错乱；对于起伏路面路况可能造成误判、频繁挡位动作和离合器动作，严重影响控制过程。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出了一种自动变速器道路坡度识别方法及系统，能够较准确估计出当前车辆所在道路坡度值，为自动变速器换挡提供依据，提高整车动力性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种自动变速器道路坡度识别方法，通过在正常行驶工况下以车辆行驶方程计算得到道路坡度值，并根据实时驾驶意图选择对应的换挡Map调整发动机的扭矩输出，从而实现下坡制动或上坡加速。
所述的正常行驶工况，通过实时采集轮胎转速、刹车踏板状态及离合器工作状态判断，具体为：在车辆运行过程中，通过CAN通信获得实时轮胎转速，并计算驱动轮平均转速和非驱动轮平均转速之差，取绝对值后与标定值进行比较，确定轮胎是否发生打滑；并在不发生打滑情况下判断离合器是否处于接合状态以及当前时刻刹车踏板是否踩下。
本发明涉及一种实现上述方法的系统，包括：道路坡度识别模块和与之相连的打滑识别模块、离合器状态识别模块、换挡规律控制模块，其中：打滑识别模块与道路坡度识别模块相连并输出车辆打滑状态信息，离合器状态识别模块与道路坡度识别模块相连并输出离合器工作状态信息，道路坡度识别模块与换挡规律控制模块相连并输出道路坡度信息，换挡规律控制模块判断当前车辆动力状态，控制变速器换挡规律。
技术效果
与现有技术相比，本发明通过判断传动链上动力源头是否在完全传动动力以及动力消耗端是否将有效动力用来克服车辆阻力来实时更新当前道路坡度值，并根据驾驶员操作、离合器状态和当前车辆行驶道路坡度值在合适时机选择不同的换挡Map以满足车辆行驶过程中的动力需求；通过利用传动系统本身状态来调整转动系统的动力传递规律，形成了有效的负反馈闭环控制，有利于根据实际情况及时调整车辆动力传递，发挥发动机的制动作用。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明优化换挡Map流程图；
图3为本发明系统示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例具体应用搭载双离合变速器的车辆上，通过在正常行驶工况下以车辆行驶方程计算得到道路坡度值，并根据实时驾驶意图选择对应的换挡Map调整发动机的扭矩输出，从而实现下坡制动或上坡加速；
如图1所示，所述的正常行驶工况，通过实时采集获得轮胎转速、刹车踏板状态以及离合器工作状态判断，具体过程为：在车辆行驶过程中，通过CAN通信获得实时轮胎转速，计算驱动轮平均转速和非驱动轮平均转速之差，取绝对值后与标定值进行比较，确定轮胎是否发生打滑，小于标定值时判断为轮胎未打滑，反之，则判断为轮胎打滑并维持原道路坡度值；在轮胎未打滑情况下判断判断离合器是否处于接合状态以及当前时刻刹车踏板是否踩下，若离合器接合且刹车踏板未踩下，则更新道路坡度值，否则保持原道路坡度值。
所述的离合器工作状态判断，具体是指：通过CAN通信获得发动机扭矩、车速、变速器自身传感器信号、发动机转速、输入轴转速以及车辆参数信息，计算发动机扭矩和离合器从动盘阻力矩之差，取绝对值后与标定值进行比较，确定离合器工作状态，发动机扭矩和离合器从动盘阻力矩之差的绝对值小于标定量，认为离合器工作在接合状态，反之，则认为离合器工作在滑摩状态；
所述的离合器从动盘阻力矩为：TClu＝TCluCost+TTrnsCost+i×(Troll+Twind)，其中：TClu为离合器从动盘阻力矩，TCluCost为离合器从动盘消耗阻力矩，TTrnsCost为传动系统消耗阻力矩，Troll为车辆滚动阻力矩，Twind为迎风阻力矩，i为车辆当前档位的速比；
所述的离合器从动盘消耗阻力矩TCluCost＝Jdrive×⊿(Ne)，其中：Jdrive为离合器主动盘转动惯量，⊿(Ne)为发动机转速差分值；传动系统消耗阻力矩TTrnsCost＝(Jslave+JTrnsCost)×⊿(NIn)，Jslave为离合器从动盘转动惯量，JTrnsCost为传动系统等价转动惯量，⊿(NIn)为输入轴转速差分。
所述的道路坡度值通过车辆行驶方程Fslope＝Fdrive-Fwind-Facc-Froll计算车辆所克服的坡道阻力后求得，其中：Fslope为车辆所克服的坡道阻力，Fdrive为车辆牵引力，Fwind为车辆迎风阻力，Facc为车辆加速阻力，Froll为车辆滚动阻力；
车辆牵引力受发动机传递到离合器从动盘扭矩和变速器传动比影响，Fdrive＝Tshaft×Gear_Ratio×Gear_Efficiency÷Rdyn，其中：Gear_Ratio为变速箱工作挡位传动比，Gear_Efficiency为变速箱工作挡位传动效率，Rdyn为车辆轮胎动半径，Tshaft是发动机传到离合器从动盘的扭矩，Tshaft＝TorqueActualDCT-(J_Mot+J_Kupp+J_Fly)×⊿(Ne)×π/30，TorqueActualDCT是发动机输入变速箱扭矩，J_Mot+J_Kupp+J_Fly为发动机曲轴、离合器主从动盘和双质量飞轮的转动惯量的和，⊿(Ne)为发动机转速差分值；
车辆迎风阻力主要受车辆外观设计和车速影响，Fwind＝((Velocity/3.6)2×Cw×Aq×er)/2，其中：Velocity为整车速度，Cw为车辆风阻系数，Aq为车辆有效迎风面积，er为空气密度；
车辆加速阻力受车辆自身重量和车辆载重以及车辆加速度的影响，Facc＝{((Gear_Ratio)2×J_Clutch_Disk+4×J_Rad+J_Diff)/(Rdyn)2+(Mf+Mload)}×δ(Velocity/3.6)，其中：J_Clutch_Disk为离合器转动惯量，J_Rad为变速箱传递链等效转动惯量，J_Diff为差速器转动惯量，Rdyn为车辆轮胎动半径，Mf为车辆自身重量，Mload为车辆载重量，δ(Velocity/3.6)为车速差分值；
车辆滚动阻力主要受车辆自身重量影响，Froll＝Gravity×(Mf+Mload)×FR，其中：Gravity为重力加速度，FR为滚动摩擦系数；
所述的道路坡度值slope_calculated＝Fslope÷Gravity÷(Mf+Mload)，其中：slope_calculated表示道路坡度值。
如图2所示，所述的实时驾驶意图是指：
①当道路坡度值slope_calculated大于零，即处于上坡状态时，离合器处于工作状态且油门踏板开度增大，则判断为需要加速，并且需要延迟车辆升挡、降低车辆挡位，以获得较大的车辆输出动力；
②当道路坡度值slope_calculated小于零，即处于下坡状态时，离合器处于工作状态且刹车踏板开度增大，则判断为需要减速，并且需要延迟车辆升挡、降低车辆挡位，以获得较大的发动机制动力矩。
如图3所示，涉及一种实现上述方法的系统结构，该系统包括：道路坡度识别模块和与之相连的打滑识别模块、离合器状态识别模块、换挡规律控制模块，其中：打滑识别模块与道路坡度识别模块相连并输出车辆打滑状态信息，离合器状态识别模块与道路坡度识别模块相连并输出离合器工作状态信息，道路坡度识别模块与换挡规律控制模块相连并输出道路坡度信息，换挡规律控制模块判断当前车辆动力状态，控制变速器换挡规律。

Claims (6)

1.一种自动变速器道路坡度识别方法，其特征在于，通过在正常行驶工况下以车辆行驶方程计算得到道路坡度值，并根据实时驾驶意图选择对应的换挡Map调整发动机的扭矩输出，从而实现下坡制动或上坡加速；
所述的正常行驶工况，通过实时采集轮胎转速、刹车踏板状态及离合器工作状态判断，具体为：在车辆运行过程中，通过CAN通信获得实时轮胎转速，并计算前轮胎的平均转速和后轮胎的平均转速之差，取绝对值后与标定值进行比较，确定轮胎是否发生打滑；并在不发生打滑情况下判断刹车踏板是否踩下以及当前时刻离合器工作状态；
所述的道路坡度值通过车辆行驶方程Fslope＝Fdrive-Fwind-Facc-Froll计算车辆所克服的坡道阻力Fslope后求得，其中：Fdrive为车辆牵引力，Fwind为车辆迎风阻力，Facc为车辆加速阻力，Froll为车辆滚动阻力；车辆牵引力Fdrive＝Tshaft×Gear_Ratio×Gear_Efficiency÷Rdyn，其中：Gear_Ratio为变速箱工作挡位传动比，Gear_Efficiency为变速箱工作挡位传动效率，Rdyn为车辆轮胎动半径，Tshaft是发动机传到离合器从动盘的扭矩，Tshaft＝TorqueActualDCT-(J_Mot+J_Kupp+J_Fly)×⊿(Ne)×π/30，TorqueActualDCT是发动机输入变速箱扭矩，J_Mot+J_Kupp+J_Fly为发动机曲轴、离合器从动盘、双质量飞轮的转动惯量，⊿(Ne)为发动机转速差分值；车辆迎风阻力Fwind＝((Velocity/3.6)2×Cw×Aq×er)/2，其中：Velocity为整车速度，Cw为车辆风阻系数，Aq为车辆有效迎风面积，er为空气密度；车辆加速阻力Facc＝{((Gear_Ratio)2×J_Clutch_Disk+4×J_Rad+J_Diff)/(Rdyn)2+(Mf+Mload)}×δ(Velocity/3.6)，其中：J_Clutch_Disk为离合器转动惯量，J_Rad为变速箱传递链等效转动惯量，J_Diff为差速器转动惯量，Rdyn为车辆轮胎动半径，Mf为车辆自身重量，Mload为车辆载重量，δ(Velocity/3.6)为车速差分值；车辆滚动阻力Froll＝Gravity×(Mf+Mload)×FR，其中：Gravity为重力加速度，FR为滚动摩擦系数。
2.根据权利要求1所述的自动变速器道路坡度识别方法，其特征是，所述的道路坡度值slope_calculated＝Fslope÷Gravity÷(Mf+Mload)，其中：slope_calculated表示道路坡度值。
3.根据权利要求1所述的自动变速器道路坡度识别方法，其特征是，所述的实时驾驶意图是指：
①当道路坡度值slope_calculated大于零，即处于上坡状态时，离合器处于接合工作状态且油门踏板开度增大，则判断为需要加速，并且需要延迟车辆升挡、降低车辆挡位；
②当道路坡度值slope_calculated小于零，即处于下坡状态时，离合器处于接合工作状态且刹车踏板开度增大，则判断为需要减速，并且需要延迟车辆升挡、降低车辆挡位。
4.根据权利要求1所述的自动变速器道路坡度识别方法，其特征是，所述的离合器工作状态判断，具体是指：通过CAN通信获得发动机扭矩、车速、变速器自身传感器信号、发动机转速、输入轴转速以及车辆参数信息，计算发动机扭矩和离合器从动盘阻力矩之差，取绝对值后与标定值进行比较，确定离合器工作状态。
5.根据权利要求4所述的自动变速器道路坡度识别方法，其特征是，所述的离合器从动盘阻力矩为TClu＝TCluCost+TTrnsCost+i×(Troll+Twind)，其中：TClu为离合器从动盘阻力矩，TCluCost为离合器从动盘消耗阻力矩，TTrnsCost为传动系统消耗阻力矩，Troll为车辆滚动阻力矩，Twind为迎风阻力矩，i为车辆当前档位的速比；
所述的离合器从动盘消耗阻力矩TCluCost＝Jdrive×⊿(Ne)，其中：Jdrive为离合器主动盘转动惯量，⊿(Ne)为发动机转速差分值；传动系统消耗阻力矩TTrnsCost＝(Jslave+JTrnsCost)×⊿(NIn)，Jslave为离合器从动盘转动惯量，JTrnsCost为传动系统等价转动惯量，⊿(NIn)为输入轴转速差分。
6.一种实现权利要求1～5中任一所述方法的自动变速器道路坡度识别系统，其特征在于，包括：道路坡度识别模块和与之相连的打滑识别模块、离合器状态识别模块、换挡规律控制模块，其中：打滑识别模块与道路坡度识别模块相连并输出车辆打滑状态信息，离合器状态识别模块与道路坡度识别模块相连并输出离合器工作状态信息，道路坡度识别模块与换挡规律控制模块相连并输出道路坡度信息，换挡规律控制模块判断当前车辆动力状态，控制变速器换挡规律。
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