CN106891896A - 一种商用车机械式自动变速器载荷识别计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种商用车机械式自动变速器载荷识别计算方法，包括：判断换挡状态；确定换挡后的加速度、驱动力、空气阻力和坡度值；计算整车质量；判断计算的整车质量是否满足存储条件；如果满足存储条件，则进行存储；存储满足要求的整车质量；判断存储的整车质量是否超过存储限值，如果超过，则对满足条件的整车质量取平均值。本发明通过在换挡之后计算加速度，并对加速度进行滤波处理，以及利用坡道传感器获得的坡度值来计算坡道阻力，从而保证了整车质量计算的准确性，并且将不满足存储条件的整车质量进行舍弃，进一步保证了整车质量计算值的准确性，从而能够准确地对车辆换挡过程中的换挡力进行控制。

Description

一种商用车机械式自动变速器载荷识别计算方法

技术领域

本发明属于商用车自动机械式自动变速器(AMT)领域，涉及一种载荷识别方法，具体涉及一种商用车机械式自动变速器载荷识别计算方法。

背景技术

在商用车自动变速器领域，特别在重型卡车自动变速器领域，AMT自动变速器逐渐成为商用车自动变速器的主要形式。在国外，商用车AMT变速器技术已经成熟，各大汽车厂商先后推出了自己的AMT变速器产品。在国内，各汽车厂商也纷纷加快AMT变速器产品研发步伐，力争突破商用车AMT产品研发关键技术。AMT变速器具有传统手动变速器的传动效率高、制造成本低、容易进行维修的特点。由于AMT变速器在换挡过程自动完成，可减小换挡冲击，提高换挡舒适性，进一步降低驾驶员劳动强度等优点，AMT变速器在商用车自动变速器领域具备较好的发展前景。

在商用车AMT自动变速器领域，车辆的载荷对于重型卡车有着至关重要的影响，对于起步控制中离合器结合深度，换挡过程中换挡力的控制，以及换挡时机的选择都有着很大的影响。比如在坡路环境下，重载起步时，平路的离合器控制就不能满足坡路起步控制，坡路换挡控制及换挡点的选择也不能满足需求。因此，需要知道载荷，在不同的环境下采取不同的控制方式。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种基于已有的车辆信息来进行商用车机械式自动变速器载荷识别的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明实施例提供了一种商用车机械式自动变速器载荷识别计算方法，包括：

S100：在车辆的行驶过程中，基于设定的时间间隔获取离合器位置、发动机输出轴和变速箱输入轴的转速，并基于获取的结果来判断变速器是否处于换挡状态，当判定为处于换挡状态时，进入步骤S200；

S200：在换挡之后，利用换挡前的车速和换挡后的车速确定车辆加速度，并确定当前车轮上的驱动力F_t、车辆受到的空气阻力F_w和车辆所处的坡度值α；

S300：基于确定的加速度、驱动力、空气阻力和坡度值来计算整车质量；

S400：判断计算的整车质量是否满足存储条件，如果满足，则执行步骤S500，如果不满足，则不存储，所述存储条件根据车辆的当前档位、油门开度和加速度来确定；

S500：存储满足存储条件的整车质量，并进入步骤S600；

S600：判断存储的整车质量的个数是否大于存储限值，如果不大于，则返回步骤S100，如果大于，则进入步骤S700；

S700：对满足整车质量最大最小值条件的所有整车质量值进行取平均值处理，以得到最终的整车质量估算值。

可选地，所述整车质量基于下述公式(1)确定：

其中，m为整车质量，F_t为车轮上的驱动力，F_w为车轮受到的空气阻力，α为坡度值，λ为旋转惯性系数，f_R为滚动阻力系数，a为加速度。

可选地，所述加速度a通过下述公式(2)确定：

其中，V_Bef为换挡前的车速，V_Aft为换挡后的车速，t为换挡时间，单位为s。

可选地，所述驱动力F_t基于下述公式(3)确定：

其中，T_tq为发动机扭矩，i_A为传动系传动比，η为传动系总效率，r为轮胎半径。

可选地，所述驱动力F_w基于下述公式(4)确定：

其中，C_D为空气阻力系数，A为车辆的迎风面积，ρ为空气密度，V为车辆的当前行驶速度。

可选地，在计算整车质量时，对所述加速度进行滤波处理。

可选地，所述存储条件为落入基于车辆的当前的档位、油门开度和加速度通过查表确定的质量最大值和质量最小值之间。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)利用离合器位置及发动机输出轴与变速器输入轴转速判断变速器是否处于换挡状态，在判定为换挡状态时，由变速箱控制系统准确获取换挡前后的车速用于加速度，并进行滤波处理，避免了加速度计算不准确对计算结果的影响；

(2)根据不同档位的牵引力及加速度限定质量最大值及最小值，保证质量计算值准确性；

(3)利用坡道传感器获取坡度值，增加了坡道阻力的计算准确性。

附图说明

图1为本发明的商用车机械式自动变速器载荷识别计算方法流程图。

图2为本发明的车辆在坡道上的受力分析图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的商用车机械式自动变速器载荷识别计算通过安置在车辆中的换挡控制器进行计算，该换挡控制器可采用具有较强运算能力的控制芯片，例如瑞萨M12386，该换挡控制器与发动机控制单元、ABS控制单元通过CAN通信进行数据交互。换挡控制器中事先存储有与车辆相关的整车参数，包括车辆的传动系传动比i_A，轮胎半径r，传动系总效率η，空气阻力系数C_D，空气密度ρ，迎风面积A，滚动阻力系数f_R，旋转惯性系数λ等。换挡控制器周期性获取离合器位置信息，例如以10ms为控制周期来周期性获取发动机输入轴转速信息、变速箱输入轴转速信息以及换挡前后车速信息等，并根据获取的离合器位置信息，发动机输入轴转速信息、变速箱输入轴转速信息判断变速器是否处于换挡状态，在判定为换挡状态后，执行整车质量计算。具体的计算过程如图1所示。

如图1所示，本发明实施例提供的商用车机械式自动变速器载荷识别计算方法包括：

S100：判断换挡状态；

S200：确定换挡后的加速度、驱动力、空气阻力和坡度值；

S300：计算整车质量；

S400：判断计算的整车质量是否满足存储条件；如果满足存储条件，则执行步骤S500，如果不满足，则不进行存储；

S500：存储满足要求的整车质量；

S600：判断存储的整车质量是否超过存储限值，如果没有超过，则执行步骤S100，如果超过，则执行步骤S700；

S700：对满足条件的整车质量取平均值。

具体地，上述各步骤具体为：

S100：判断换挡状态

在车辆的行驶过程中，换挡控制器基于设定的时间间隔，例如10ms获取离合器位置、发动机输出轴和变速箱输入轴的转速，并基于获取的结果来判断变速器是否处于换挡状态，当判定为处于换挡状态时，进入步骤S200，当判定为不处于换挡状态时，则继续采集数据进行判断。

S200：确定换挡后的加速度、驱动力、空气阻力和坡度值

具体地，在换挡之后，换挡控制器利用换挡前的车速和换挡后的车速确定车辆加速度，确定当前车轮上的驱动力F_t、车辆受到的空气阻力F_w和车辆所处的坡度值α。

其中，所述加速度a可通过下述公式(1)确定：

其中，V_Bef为换挡前的车速，具体为换挡开始时那一时刻的速度，V_Aft为换挡后的车速，具体为换挡结束后车速稳定时那一时刻的车速，t为换挡时间，单位为s，该换挡时间t是换挡变速器中存储的累积的换挡时间，即从开始换挡到换挡结束后车速稳定所经历的时间。

所述驱动力F_t可基于下述公式(2)确定：

其中，T_tq为换挡控制器从发动机控制单元获取的当前发动机扭矩，i_A为传动系传动比，η为传动系总效率，r为轮胎半径。

所述驱动力F_w可基于下述公式(3)确定：

其中，C_D为空气阻力系数，A为车辆的迎风面积，ρ为空气密度，V为换挡控制器获取的当前的车辆行驶速度，在本发明的应用中，为换挡后的车速。

S300：计算整车质量

基于步骤S200确定的加速度、驱动力、空气阻力和坡度值来计算整车质量。

图2为本发明的车辆在坡道上的受力分析图。如图2所示，整车质量可基于下述公式(4)确定：

其中，m为整车质量，F_t为车轮上的驱动力，F_w为车轮受到的空气阻力，α为由坡度传感器获取的车辆当前坡度值，λ为旋转惯性系数，f_R为滚动阻力系数，a为加速度，为避免计算结果不准确，在计算过程中，对加速度进行滤波处理，例如利用卡尔曼滤波函数进行滤波处理。

S400：判断计算的整车质量是否满足存储条件

具体地，在计算得到整车质量时，换挡传感器会判断计算的整车质量是否满足存储条件，如果满足，则进行存储，如果不满足，则不存储。本发明中的存储条件为落入基于车辆的当前的档位、油门开度和加速度通过查表确定的质量最大值和质量最小值之间，对于特定的车型，整车质量的最大值和最小值与车辆的档位、油门开度和加速度之间的关系是确定的，存储在预先形成的关系表中，因此，当知道车辆的档位、油门开度和加速度信息时，便可通过查表法来确定整车质量的最大值和最小值。

S500：存储满足要求的整车质量

当计算的整车质量落入通过查表所确定的整车质量最大值和最小值之间时，则对该整车质量进行存储。

S600：判断存储的整车质量是否超过存储限值

换挡控制器会实时判断存储的整车质量的个数是否大于存储限值，如果不大于，则返回步骤S100继续计算整车质量，如果大于，则进入步骤S700；在本发明的一示例中，存储限值为15次，但并不局限于此，也可根据实际情况来设置其他的存储限值。

S700：整车质量平均值处理

当存储数量达到存储限值时，即已经存储了足够的整车质量数，则换挡控制器对满足整车质量最大最小值条件的所有整车质量值进行取平均值处理，以得到最终的整车质量估算值。

综上，本发明通过在换挡之后计算加速度，并对加速度进行滤波处理，以及利用坡道传感器获得的坡度值来计算坡道阻力，从而保证了整车质量计算的准确性，并且将不满足存储条件的整车质量进行舍弃，进一步保证了整车质量计算值的准确性，从而能够准确地对车辆换挡过程中的换挡力进行控制。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，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 (7)

1.一种商用车机械式自动变速器载荷识别计算方法，其特征在于，包括：

S100：在车辆的行驶过程中，基于设定的时间间隔获取离合器位置、发动机输出轴和变速箱输入轴的转速，并基于获取的结果来判断变速器是否处于换挡状态，当判定为处于换挡状态时，进入步骤S200；

S200：在换挡之后，利用换挡前的车速和换挡后的车速确定车辆加速度，并确定当前车轮上的驱动力F_t、车辆受到的空气阻力F_w和车辆所处的坡度值α；

S300：基于确定的加速度、驱动力、空气阻力和坡度值来计算整车质量；

S400：判断计算的整车质量是否满足存储条件，如果满足，则执行步骤S500，如果不满足，则不存储，所述存储条件根据车辆的当前档位、油门开度和加速度来确定；

S500：存储满足存储条件的整车质量，并进入步骤S600；

S600：判断存储的整车质量的个数是否大于存储限值，如果不大于，则返回步骤S100，如果大于，则进入步骤S700；

S700：对满足整车质量最大最小值条件的所有整车质量值进行取平均值处理，以得到最终的整车质量估算值。

2.根据权利要求1所述的商用车机械式自动变速器载荷识别计算方法，其特征在于，所述整车质量基于下述公式(1)确定：

$m=\frac{F_t-F_w}{{\mathrm{gf}}_{R}cos\mathrm{\α}+g\sin \mathrm{\α}+\mathrm{\λ}a}---\left(1\right)$

其中，m为整车质量，F_t为车轮上的驱动力，F_w为车轮受到的空气阻力，α为坡度值，λ为旋转惯性系数，f_R为滚动阻力系数，a为加速度。

3.根据权利要求2所述的商用车机械式自动变速器载荷识别计算方法，其特征在于，所述加速度a通过下述公式(2)确定：

$a=\frac{V_{Aft}-V_{Bef}}{t}---\left(2\right)$

其中，V_Bef为换挡前的车速，V_Aft为换挡后的车速，t为换挡时间，单位为s。

4.根据权利要求2所述的商用车机械式自动变速器载荷识别计算方法，其特征在于，所述驱动力F_t基于下述公式(3)确定：

$F_t=\frac{T_{tq}*i_A*\mathrm{\η}}{r}---\left(3\right)$

其中，T_tq为发动机扭矩，i_A为传动系传动比，η为传动系总效率，r为轮胎半径。

5.根据权利要求2所述的商用车机械式自动变速器载荷识别计算方法，其特征在于，所述驱动力F_w基于下述公式(4)确定：

$F_w=\frac{1}{2}*C_D*A*\mathrm{\ρ}*V^2---\left(4\right)$

其中，C_D为空气阻力系数，A为车辆的迎风面积，ρ为空气密度，V为车辆的当前行驶速度。

6.根据权利要求3所述的商用车机械式自动变速器载荷识别计算方法，其特征在于，在计算整车质量时，对所述加速度进行滤波处理。

7.根据权利要求1所述的商用车机械式自动变速器载荷识别计算方法，其特征在于，所述存储条件为落入基于车辆的当前的档位、油门开度和加速度通过查表确定的质量最大值和质量最小值之间。