CN108488375B - 一种改善加速工况下车辆自动变速器换挡品质的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善加速工况下车辆自动变速器换挡品质的方法，包括以下步骤：获取训练信号样本和训练参数样本；设定加速工况识别模型，并进行训练；通过所述加速工况识别模型识别所述工作参数对应的加速工况类别；通过所述换挡品质综合评价指标计算所述加速工况换挡时对应的离合器摩擦力矩，并通过所述离合器摩擦力矩对离合器换挡进行修正，本发明的有益效果是：通过建立判别函数进行加速工况识别，识别准确率高，鲁棒性强，而且能够实现工况的多分类，针对不同的加速工况设置了不同的变速优化方案，根据不同的动力需求对换挡时间和换挡冲击度进行智能调配，满足了不同驾驶风格驾驶员对车辆动力性的需求。

Description

一种改善加速工况下车辆自动变速器换挡品质的方法

技术领域

本发明涉及车辆自动变速控制技术领域，具体是一种改善加速工况下车辆自动变速器换挡品质的方法。

背景技术

相较于传统手动式变速器，自动变速器的操作更加简便。驾驶员只需操控节气门便能够获得期望的换挡响应。这大大降低了驾驶员操作的复杂度，减轻了劳动强度，一定程度上避免了驾驶员的疲劳驾驶，减小了交通事故发生的几率。

目前，主要基于车辆行驶状态和驾驶员的操作输入来制定自动变速器动力性和经济性换挡规律。由于现在自动变速器在完成出厂标定后往往只有一种固定的换挡品质控制策略，即采取换挡时间和冲击度折中处理的方法，因而会导致倾向动力响应迅速的驾驶员感觉驾驶迟缓的现象；除了换挡规律的制定，自动变速器换挡品质的优化同样具有重要意义。但是大部分文献中关于自动变速器换挡品质的优化并没有考虑驾驶员所期望的实时驾驶需求。在紧急超车状况下，驾驶员总是期望获得最迅速的加速响应，对应的换挡时间应优化为最小值。具有不同驾驶风格的驾驶员对于车辆动力性需求也不尽相同。保守型驾驶员总是希望获得最平稳的加速响应，故其踩踏加速踏板的操作往往具有时间长，幅度小的特点，而加速踏板开度和节气门开度保持同步变化。此时，应适当延长换挡时间，将换挡冲击度优化为最小值。

因此，需要针对不同加速工况制动自动变速换挡控制策略，以满足不同加速工况下车辆自动变速器的换挡品质要求。

发明内容

本发明提供一种改善加速工况下车辆自动变速器换挡品质的控制方法，以解决上述背景技术中自动变速器换挡过程缺乏考虑不同加速工况对换挡品质影响的问题，使自动变速器换挡过程更加符合不同驾驶风格驾驶员对汽车的动力性需求，改善不同工况下的换挡品质：

一种改善加速工况下车辆自动变速器换挡品质的方法，包括以下步骤：

步骤1、设定节气门开度采样周期，获取多组训练节气门开度信号并组成训练信号样本，通过所述训练信号样本计算每个采样周期内的训练平均节气门开度以及训练节气门开度变化率并组成训练参数样本；

步骤2、设定加速工况识别模型，通过所述训练参数样本对所述加速工况识别模型进行训练；

步骤3、获取采样周期内自动变速器工作节气门开度信号，计算所述工作节气门开度信号所对应的工作平均节气门开度以及工作节气门开度变化率作为工作参数，通过所述加速工况识别模型识别所述工作参数输出对应的加速工况类别；

步骤4、设定换挡过程中不同加速工况的换挡品质综合评价指标以及所述加速工况对应的指标参数，通过所述换挡品质综合评价指标计算所述加速工况换挡时对应的离合器摩擦力矩，并通过所述离合器摩擦力矩对离合器换挡进行修正。

作为本发明进一步的方案：所述加速工况识别模型的构建及训练包括以下步骤：

2.1通过所述训练平均节气门开度与训练节气门开度变化率为参数构建二维向量

并记录每次获取参数时对应的训练加速工况类别y_i；

2.2建立加速工况识别模型，所述加速工况识别模型为：

2.3将所述二维向量

与其对应的所述训练加速工况类别y_i作为训练样本T＝{(x₁,y₁),(x₂,y₂),...,(x_n,y_n)}，i＝1,2,...,n，n为样本数；

2.4将所述训练样本传输到所述加速工况识别模型，通过所述训练样本对所述加速工况识别模型进行训练；

其中

为平均节气门开度，δ为节气门开度变化率，y_i为加速工况的类别，

和b^*为常数。

作为本发明进一步的方案：所述工况识别过程包括以下步骤：

3.1判断所述工作节气门开度变化率的正负；

3.2若所述工作节气门开度变化率为负，则不执行任何操作；

3.3若所述工作节气门开度变化率为正，则将所述工作参数输入到所述加速工况识别模型中，通过所述加速工况识别模型判别加速工况类别。

作为本发明进一步的方案：所述权利要求1所述的一种改善加速工况下车辆自动变速器换挡品质的方法，其特征在于，所述换挡品质综合评价指标所采用计算式为：

其中：g为换挡品质综合评价指标，

为滑磨功和冲击度指标权重系数，

W为滑磨功，J为冲击度。

作为本发明进一步的方案：所述加速工况对应的所述指标参数为滑磨功指标权重系数和冲击度指标权重系数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1本发明通过建立判别函数进行加速工况识别，识别准确率高，鲁棒性强，而且能够实现工况的多分类。节气门开度信号容易受随机信号干扰，因而通过差值比较法进行加速工况分类识别存在较大的误差，而本发明通过加速工况识别模型可以高效快速准确的识别加速工况，进而提高了后续换挡品质优化过程的准确性。

2本发明针对不同的加速工况设置了不同的变速优化方案，根据不同的动力需求对换挡时间和换挡冲击度进行智能调配，满足了不同驾驶风格驾驶员对车辆动力性的需求。

附图说明

图1为本发明换挡品质控制优化控制流程图。

具体实施方式

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。

请参阅图1，本发明实施例中，一种改善加速工况下车辆自动变速器换挡品质的方法，包括一下步骤：

步骤1、通过采集节气门开度传感器输出的节气门开度信号，设定采样周期为T，将采集到的传感器信号进行模数转换并进行放大滤波处理得到连续采样值。以t₀为计算时所需时窗长度，时窗长度在采样周期的整倍数值范围内选取，优选为6倍至12倍之间，求取该时窗长度内采集所得采样值的平均值，得到训练平均节气门开度；由时窗长度内的第一个采样值和最后一个采样值计算得到训练节气门开度变化率；

平均节气门开度用式(1)计算，节气门开度变化率用式(2)计算：

式(1)，满足{T|T∈[5,10]且T∈N₊}和

为平均节气门开度，α_k为计算时窗长度内第k个采样周期内的节气门开度；

式(2)，δ为节气门开度变化率。

步骤2、以训练平均节气门开度、训练节气门开度变化率为元素构建二维列向量，建立加速工况识别模型，选取样本数据对加速工况识别模型进行训练，并设定加速工况为缓慢加速工况、中等加速工况和紧急加速工况三种；

加速工况识别模型建立与训练按照以下方法进行：

步骤2.1、通过所述训练平均节气门开度与训练节气门开度变化率为参数构建二维向量

并记录每次获取参数时对应的训练加速工况类别y_i，缓慢加速工况标记为-1，其余工况标记为1，建立训练样本集T＝{(x₁,y₁),(x₂,y₂),...,(x_n,y_n)}，i＝1,2,...,n，n为样本数。样本来源选取自实车测试数据。表征缓慢加速工况、中等加速工况和紧急加速工况的训练数据各设有多组。

步骤2.2、建立加速工况识别模型，将式(3)作为加速工况识别模型的分类判据，将训练样本数据代入式(4)～(8)求解出式(3)的参数

和b^*。

式(3)，

为判别式待求参数，由式(4)、(5)计算：

若样本中x_m满足式(6)，则将x_m代入式(7)计算得到b_m。此时，式(3)中未知参数b^*可由式(8)计算：

{m|m∈[1,n]且m∈Z}(7)

式(8)，p为样本集中满足式(6)的样本个数。

完成上述步骤后，此时判别函数(3)可以进行加速工况的二分类，即判断是否为缓慢加速工况或者其余工况。若式(3)判别结果为其余工况，对其余工况再进行一次二分类，即可判断当前工况是否为中等加速工况或者紧急加速工况。

步骤2.3、将步骤2.1中原叙述“缓慢加速工况标记为-1，其余工况标记为1”改为“紧急加速工况标记为-1，其余工况标记为1”，其他所有叙述不变，重新根据式(4)～(8)计算得到参数更新后的判别式(9)。

判别式(9)和判别式(3)在形式上相同，但式(9)的关键参数

和b^*′是按照步骤2.2重新代入训练样本数据进行计算更新得到，与式(3)中的

和b^*数值不同。

步骤3、将工作平均节气门开度、工作节气门开度变化率两个变量构建的向量输入训练完成的加速工况识别模型，通过加速工况识别模型进行加速工况识别：

3.1给定一组输入向量

首先判断节气门开度变化率δ的正负；

3.2若δ为负，则不执行任何操作；；

3.3若δ为正，则将输入向量x代入判别式(3)，根据判别函数(3)的输出值判断是否为缓慢加速工况，若是，则执行步骤4.1；否则，将x代入判别式(9)，根据判别函数(9)的输出值判断是否为紧急加速工况，若是，则执行步骤4.3；否则，执行步骤4.2。

通过式(3)和式(9)，至多进行两次二分类，即可实现对三种不同加速工况的识别。

步骤4、根据加速工况的类别设定换挡过程中不同加速工况换挡过程的换挡品质综合评价指标，进行自动变速器换挡品质优化控制。

换挡品质综合评价指标采用式(10)计算：

式(10)，g为换挡品质综合评价指标，

为滑磨功和冲击度指标权重系数，0

W为滑磨功，J为冲击度；

步骤4中的换挡品质优化控制按照以下方法进行：

步骤4.1、加速工况为缓慢加速，设定缓慢加速工况指标参数，优选设定为

因而在车辆缓慢加速时，驾驶员期望获得更平稳的驾驶感受，则优化目标应该为最小化车辆冲击度，可以适当增加滑磨功损失。离合器TCU根据此优化目标计算出修正后的所需离合器摩擦力矩，并发出修正指令，驱动电磁阀完成换挡操作；

步骤4.2、加速工况为中等加速，设定中等加速工况指标参数，优选设定

中等加速工况下，优化目标应为同时最小化冲击度和滑磨功。目前较多整车厂进行变速器标定时均采用这种折中的优化策略。离合器TCU根据此优化目标计算出修正后的所需离合器摩擦力矩，并发出修正指令，驱动电磁阀完成换挡操作；

步骤4.3、加速工况为紧急加速，设定紧急加速工况指标参数，优选设定

车辆紧急加速时，驾驶员期望获得最迅速的驾驶感受，此时为了最大限度减小换挡时间，驾驶员通常不会在意换挡冲击度的增加。所以优化目标应为在冲击度满足国家标准的同时，最大限度的减少换挡时间。具有激烈型驾驶风格的驾驶员通常喜欢更迅速直接的驾驶体验。此外，在紧急超车时，也应该减小换挡时间，需以牺牲一定的换挡平顺性为代价。离合器TCU根据此优化目标计算出修正后的所需离合器摩擦力矩，并发出修正指令，驱动电磁阀完成换挡操作

实施例一：

设定采样周期为T，在5ms至10ms之间的整数范围内选取采样周期，将采集到的传感器信号进行模数转换并进行放大滤波处理得到连续采样值考虑传感器的采样频率限制。以t0为计算时所需时窗长度，时窗长度在采样周期的整倍数值范围内选取，优选为6倍至12倍之间，求取该时窗长度内平均节气门开度节气门开度变化率。

选取30组数据作为训练样本集。每一个样本是由平均节气门开度、节气门开度变化率和对应的类型标记值组成的向量。30个训练样本中，代表缓慢加速、中等加速和紧急加速的数据分别为10组，

建立加速工况判别模型，并将训练样本输入到加速工况判别模型内，训练过程为：首先，将代表缓慢加速的10数据中的加速工况类别y_i标记为-1，将剩余20组数据标记为1。然后将30组数据代入式(4)～(8)，求解得到式(3)的参数

和b^*，判别式(3)训练完毕。同时，将代表紧急加速的10数据中的加速工况判别y_i标记为-1，将剩余20组数据标记为1。然后将30组数据代入式(4)～(8)，求解得到式(9)的参数

和b^*′，判别式(9)训练完毕。

将训练完毕的由两个判别函数构成的加速工况分类识别模型集成到自动变速器TCU中。

将装有已经集成分类识别模型的DCT车辆在道路上进行实车测试，所选道路坡度为0。设定采样周期为5ms，采样时窗长度为40ms。在一次驾驶员的加速操作过程中，节气门位置传感器采集节气门开度信号，传递至TCU，TCU内置程序按照式(1)、(2)计算得到平均节气门开度和节气门开度变化率。最后得到的输入数据为：平均节气门开度0.42662和节气门开度变化率0.77425，即输入向量为x＝[0.42662 0.77425]T。该数据的原有标签对应紧急加速工况。首先将该输入向量代入判别式(3)，判断结果为不是缓慢加速工况，然后将该向量代入判别式(9)，判别结果为紧急加速工况。至此，加速工况判别过程结束，TCU将判别结果信号输入驱动与执行模块。

离合器TCU驱动与执行模块接收到判别信号，选择紧急加速所对应的换挡品质优化策略，执行步骤4.3。设定滑磨功优化比重系数为0.9，冲击度优化比重系数为0.1，并计算出相应的离合器摩擦力矩。优化目标为在冲击度不超过最大安全阈值的前提下，最大限度地缩短换挡时间。而滑磨功与换挡时间成正比，所以优化目标即是最大限度地减小滑磨功。最终优化结果显示，在紧急加速工况下，相较于滑磨功与冲击度各占50％优化比重的优化策略，通过识别加速工况选择对应的换挡品质优化策略能够有效缩短换挡时间，冲击度仍然满足国家标准。实现了在紧急加速过程中提高换挡响应速度和灵敏度，更加符合驾驶员的动力性驾驶需求。

本发明结构新颖，运行稳定，本发明在使用时，。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种改善加速工况下车辆自动变速器换挡品质的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、设定节气门开度采样周期，获取多组训练节气门开度信号并组成训练信号样本，通过所述训练信号样本计算每个采样周期内的训练平均节气门开度以及训练节气门开度变化率并组成训练参数样本；

步骤2、设定加速工况识别模型，通过所述训练参数样本对所述加速工况识别模型进行训练；

步骤3、获取采样周期内自动变速器工作节气门开度信号，计算所述工作节气门开度信号所对应的工作平均节气门开度以及工作节气门开度变化率作为工作参数，通过所述加速工况识别模型识别所述工作参数输出对应的加速工况类别；

步骤4、设定换挡过程中不同加速工况的换挡品质综合评价指标以及所述加速工况对应的指标参数，通过所述换挡品质综合评价指标计算所述加速工况换挡时对应的离合器摩擦力矩，并通过所述离合器摩擦力矩对离合器换挡进行修正；

所述换挡品质综合评价指标所采用计算式为：

其中：g为换挡品质综合评价指标，

为滑磨功和冲击度指标权重系数，

W为滑磨功，J为冲击度。

2.根据权利要求1所述的一种改善加速工况下车辆自动变速器换挡品质的方法，其特征在于，所述加速工况识别模型的构建及训练包括以下步骤：

2.1通过所述训练平均节气门开度与训练节气门开度变化率为参数构建二维向量

并记录每次获取参数时对应的训练加速工况类别y_i；

2.2建立加速工况识别模型，所述加速工况识别模型为：

2.3将所述二维向量

与其对应的所述训练加速工况类别y_i作为训练样本T＝{(x₁,y₁),(x₂,y₂),...,(x_n,y_n)}，i＝1,2,...,n，n为样本数；

2.4将所述训练样本传输到所述加速工况识别模型，通过所述训练样本对所述加速工况识别模型进行训练；

其中

为平均节气门开度，δ为节气门开度变化率，y_i为加速工况的类别，

和b^*为常数。

3.根据权利要求1所述的一种改善加速工况下车辆自动变速器换挡品质的方法，其特征在于，所述工况识别过程包括以下步骤：

3.1判断所述工作节气门开度变化率的正负；

3.2若所述工作节气门开度变化率为负，则不执行任何操作；

3.3若所述工作节气门开度变化率为正，则将所述工作参数输入到所述加速工况识别模型中，通过所述加速工况识别模型判别加速工况类别。

4.根据权利要求1所述的一种改善加速工况下车辆自动变速器换挡品质的方法，其特征在于，所述加速工况对应的所述指标参数为滑磨功指标权重系数和冲击度指标权重系数。

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