CN105952885B - 一种车辆离合器信号的自动识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆离合器信号的自动识别方法，包括步骤：S1.数据采集，其步骤包括：S11.以时间T为周期不断地从车辆CAN总线上进行数据采集，记录每次采集的数据集{P_j，u_j，a_j，t_j}；S12.根据最近一次采集数据时的离合电平开关状态进行判断：S2.离合识别，其步骤包括：S21.提取到标准数据集后，继续以T为周期从车辆CAN总线上进行数据采集，记录每次采集的数据集{P_j，u_j，a_j，t_j}；S22.在每次采集到位于标准数据集之后的数据集时，依据采集到的P₀，P_j，a_j，a₀，u_j，m数据，进行一次当前发动机功率传动效率值β的计算；S23.对每次数据采集后计算得到的β进行判断。本发明可避免驾驶行为对离合信号准确性的影响，提高车辆整体控制的准确性和纠正司机驾驶行为。

Description

一种车辆离合器信号的自动识别方法

技术领域

本发明涉及一种车辆离合器信号的自动识别方法。

背景技术

车辆离合信号是车辆的一些控制功能需要用到的一个重要信号，其作用在于：离合器状态在汽车发动机管理控制系统上有着重要的作用，是发动机扭矩控制的重要依据。但是在手动档的汽车上，离合信号的触发往往受到驾驶员不良驾驶行为的影响，原因如下：

现有车辆的离合信号是在离合踏板完全抬起的时候，触发一个电平开关，其值为1(离合抬起时电平开关为1，踩下时为0)，从而电平输出离合抬起信号。但是在大型卡车、客车司机中由于离合踏板踩抬所需力量较大，给司机感觉离合比较“硬”，因此普遍存在一种现像，当司机换完档后脚并没立即离开离合踏板，而是轻轻放在离合踏板上休息一小段时间再拿开，使得离合板无法及时完全弹起，无法及时触发出电平开关，导致离合抬起信号输出延迟。

换完档后离合信号没有及时触发，有可能对车上依赖离合信号的其它控制器产生负面影响。因此，对离合信号的准确判断，需要借助一些智能的方法进行识别，以防止司机脚没有及时离开离合踏板，从而造成离合信号延迟出现。在专利201310539886.2中，提出一种判断离合是否踩下或抬起的方法，但其需要结合油门踏板信号进行判断，由于油门踏板本身就受驾驶行为影响，因此只有在特殊驾驶行为下(例如完全松油门一段时间)才能判断出离合状态。专利201510602528.0通过采集发动机转速和变速箱输出轴转速比值来判断离合状态，这种方法容易受转速数据测量精度影响而产生误差。

发明内容

本发明为解决上述问题，提供了一种车辆离合器信号的自动识别方法，其可避免驾驶行为对离合信号准确性的影响，提高车辆整体控制的准确性和纠正司机驾驶行为。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种车辆离合器信号的自动识别方法，包括以下步骤：

S1.数据采集，其步骤包括：

S11.以时间T为周期不断地从车辆CAN总线上进行数据采集，记录每次采集的数据集{P_j，u_j，a_j，t_j}，其中P_j，u_j，a_j，t_j分别是第j次采集到的发动机输出功率、车速、加速度以及采集时刻数据；在每次采集所述的数据集{P_j，u_j，a_j，t_j}时，记录当前的电平开关状态，记为0或1，所述周期T为50ms；

S12.根据最近一次采集数据时的离合电平开关状态进行判断：

若电平开关状态为0，则将最近一次采集的数据集替换上一次采集的数据集，并返回执行步骤S11；

若电平开关状态为1，且上一次采集时的电平开关状态为0，则将上一次采集的数据集提取作为标准数据集，标准数据集记为{P₀，u₀，a₀，t₀}，并执行步骤S2；

S2.离合识别，其步骤包括：

S21.提取到标准数据集后，继续以T为周期从车辆CAN总线上进行数据采集，记录每次采集的数据集{P_j，u_j，a_j，t_j}；

S22.在每次采集到位于标准数据集之后的数据集时，依据采集到的P₀，P_j，a_j，a₀，u_j，m数据，进行一次当前发动机功率传动效率值β的计算，其计算公式为：

式中，u代表u₀与u_j的平均速度，m为该车辆的整车质量，η_T为该车辆的机械效率；

S23.对每次数据采集后计算得到的β进行判断，若β等于1，则输出离合抬起信号，若在持续一段时间t后，计算得到的β仍然为1，则车辆发出警告提示音。

S23.对每次数据采集后计算得到的β进行判断；若β等于1，再判断此时的离合电平开关状态是否为1，若离合电平开关状态为1，表示离合开关没有被抬起触发；若离合电平开关状态不为1，表示换挡后脚未及时离开离合踏板，车辆发出警告提示音，以及输出离合抬起信号。

所述步骤S23中，若判断β不等于1则返回S21。

本发明巧妙的采用换挡前后时刻的功率平衡方程对比，利用换档瞬间速度u变化不大，但加速度变化明显的特性，结合换档前后发动机功率与外部功率平衡的特性，智能识别出离合抬起的时刻，并对司机不良换档行为进行提示。本发明能够完全排除驾驶行为对离合信号的影响，不依赖于其它任何与驾驶行为有关的信号量，使手动档汽车正确识别出司机抬起离合的时刻，避免驾驶行为对离合信号准确性的影响，有利于车辆整体控制的准确性和纠正司机驾驶行为。

以下结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种车辆离合器信号的自动识别方法的流程简图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图及实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明揭示的一种车辆离合器信号的自动识别方法，其包括以下步骤：

S1.数据采集，其步骤包括：

S11.以时间T为周期不断地从车辆CAN总线上进行数据采集，记录每次采集的数据集{P_j，u_j，a_j，t_j}，其中P_j，u_j，a_j，t_j分别是第j次采集到的发动机输出功率、车速、加速度以及采集时刻数据；在每次采集所述的数据集{P_j，u_j，a_j，t_j}时，记录当前的电平开关状态，记为0或1；周期T不小于CAN总线数据更新周期即可，现有汽车总线上的u、p等数值50ms更新一次，如果数据采集周期T小于50ms(例如25ms)，则相邻两次取样数据一模一样，即为重复取样，大于50ms(例如取100ms),这样相邻两次取样数据间会漏掉一组数据，对于判断会有延时和误差，因此本实施例中T总线数据更新周期一致，为50ms；

S12.根据最近一次采集数据时的离合电平开关状态进行判断：

若电平开关状态为0，则将最近一次采集的数据集替换上一次采集的数据集，并返回执行步骤S11；；

若电平开关状态为1，且上一次采集时的电平开关状态为0，则将上一次采集的数据集提取作为标准数据集，标准数据集记为{P₀，u₀，a₀，t₀}，并执行步骤S2；

此时车辆的实际操作为：当出现离合踩下信号时，即离合电平开关由0变成1；

S2.离合识别，其步骤包括：

S21.提取到标准数据集后，继续以T为周期从车辆CAN总线上进行数据采集，记录每次采集的数据集{P_j，u_j，a_j，t_j}；

S22.在每次采集到位于标准数据集之后的数据集时，依据采集到的P₀，P_j，a_j，a₀，u_j，m数据，进行一次当前发动机功率传动效率值β的计算，其计算公式为：

式中，u代表u₀与u_j的平均速度，m为该车辆的整车质量，η_T为该车辆的机械效率；

S23.对每次数据采集后计算得到的β进行判断；

若β等于1，再判断此时的离合电平开关状态是否为1，若离合电平开关状态为1，表示离合开关没有被抬起触发；若离合电平开关状态不为1，说明司机换完档后，脚此时没有及时离开离合踏板，则车辆发出警告提示音，以及输出离合抬起信号，；

若判断β不等于1则返回步骤S21。

本发明中发动机功率传动效率值β的计算公式

的推导过程如下：

当离合抬起时，即离合电平开关为0时，汽车发动机输出功率与外部损耗功率的平衡关系为：

其中其中η_T为该车的机械效率，一般为0.9，可视为已知量。P_f0为该时刻道路摩擦消耗的功率，P_w0为该时刻风阻消耗的功率，P_i0为该时刻车辆克服道路坡度所消耗的功率，P_a0为该时刻车辆加速所消耗的功率。f0为该时刻的道路阻力系数；C_D为空气阻力系数为常数；A为汽车迎风面积常数；i为该时刻车辆所处坡度；m为整车质重，由重力传感器得到，在换档过程中为不变的常量；δ为该车的车轮转动惯量为常量。

在离合开关电平持续为1的时间内，每一个采样数据集对应的汽车功率平衡关系为：

将(2)式与(1)式相减，得：

由于换档过程一般很短暂(平均0.5到1.5秒)，在换档的过程中速度变化很小，因此

u_j≈u₀ (4)

将u_j和u₀统一用其平均值u表示。

同时，在这一段短暂的时间内，道路阻力f，坡度i基本都近似相等：

f₀≈f_j (5)

i₀≈i_j (6)

加速度a由前后采样速度差分并除以采样周期间隔而来，由于采样周期T＝50ms非常的短，即计算加速度公式的分母非常小，因此换档期间加速度数据的差别较大，即a₀≠a_j。

把(4)，(5)，(6)代入(3)，约去一些近似相等的量，可得：

于是可得功率传动效率值β的计算公式：

本发明巧妙的采用换挡前后时刻的功率平衡方程对比，利用换档瞬间速度u变化不大，但加速度变化明显的特性，结合换档前后发动机功率与外部功率平衡的特性，通过对离合操作前后的功率传动效率值变化的判断，智能识别出离合抬起的时刻，并对司机不良换档行为进行提示。本发明能够完全排除驾驶行为对离合信号的影响，不依赖于其它任何与驾驶行为有关的信号量，使手动档汽车正确识别出司机抬起离合的时刻，避免驾驶行为对离合信号准确性的影响，有利于车辆整体控制的准确性和纠正司机驾驶行为。

上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种车辆离合器信号的自动识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.数据采集，其步骤包括：

S11.以时间T为周期不断地从车辆CAN总线上进行数据采集，记录每次采集的数据集{P_j，u_j，a_j，t_j}，其中P_j，u_j，a_j，t_j分别是第j次采集到的发动机输出功率、车速、加速度以及采集时刻数据；在每次采集所述的数据集{P_j，u_j，a_j，t_j}时，记录当前的电平开关状态，记为0或1，所述周期T不小于CAN总线数据更新的周期；

S12.根据最近一次采集数据时的离合电平开关状态进行判断：

若电平开关状态为0，则将最近一次采集的数据集替换上一次采集的数据集，并返回执行步骤S11；

若电平开关状态为1，且上一次采集时的电平开关状态为0，则将上一次采集的数据集提取作为标准数据集，标准数据集记为{P₀，u₀，a₀，t₀}，并执行步骤S2；

S2.离合识别，其步骤包括：

S21.提取到标准数据集后，继续以T为周期从车辆CAN总线上进行数据采集，记录每次采集的数据集{P_j，u_j，a_j，t_j}；

S22.在每次采集到位于标准数据集之后的数据集时，依据采集到的P₀，P_j，a_j，a₀，u_j，m数据，进行一次当前发动机功率传动效率值β的计算，其计算公式为：

式中，u代表u₀与u_j的平均速度，m为该车辆的整车质量，η_T为该车辆的机械效率，δ为该车的车轮转动惯量为常量；

S23.对每次数据采集后计算得到的β进行判断；若β等于1，再判断此时的离合电平开关状态是否为1，若离合电平开关状态为1，表示离合踏板已抬起；若离合电平开关状态不为1，表示换挡后脚未及时离开离合踏板，车辆发出警告提示音，以及输出离合抬起信号。

2.如权利要求1所述的一种车辆离合器信号的自动识别方法，其特征在于：所述步骤S23中，若判断β不等于1则返回S21。

3.如权利要求1所述的一种车辆离合器信号的自动识别方法，其特征在于：所述周期T为50ms。

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