CN108692004A - 车辆的换挡控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种车辆的换挡控制装置，并且更具体地，一种能够基于道路信息检测前方的斜坡从而控制换挡的车辆的换挡控制装置及方法。一种车辆的换挡控制装置可以包括：发动机；变速器，配置为接收来自发动机的动力；以及控制器，配置为基于道路信息检查有效倾斜点，当在预定时间量内达到有效倾斜点时，基于车辆的位置处的第一发动机转矩和变速器的传动比，计算目标传动比，基于目标传动比设定目标挡位，并且基于目标挡位控制变速器。

Description

车辆的换挡控制装置及方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年4月7日提交的韩国专利申请第10-2017-0045217号的优先权和权益，其全部内容通过引用而合并于此。

技术领域

本公开涉及一种车辆的换挡控制装置，并且更具体地，一种能够基于道路信息检测前方的斜坡从而控制换挡的车辆的换挡控制装置及方法。

背景技术

本部分的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

通常，车辆配备有通过接收来自发动机的动力而调节车辆的行驶速度的变速器。变速器可以分为两种类型：允许驾驶者进行控制的手动变速器和根据车辆行驶速度进行自动控制的自动变速器。

配备典型的自动变速器的车辆以统一的方式换挡，其方式为根据如何使用车辆速度和加速器踏板的位置值设置“换挡模式”。

换言之，如果通过驾驶者操纵加速器踏板而达到一定的车速，则车辆通过换挡模式进行换挡。基于当前车辆速度和加速器踏板之间的关系选择挡位。

因此，当道路上的驱动负载突然改变时，换挡可能不能正确地完成，直到速度减慢或驾驶者在检测到该变化时操纵加速器踏板。这将导致由于车辆的驱动转矩不足，或者由于多余的驱动转矩导致过度加速，使驾驶者经历加速延迟。

即使当他们察觉到驱动转矩不足时，驾驶者加速，他们也可能对加速延迟感到不满。因此，可以期望在驾驶者察觉到驱动转矩不足之前进行适当的换挡。

在本部分中公开的上述信息仅用于增强对本公开背景的理解，并且因此其可以包含不构成已为本国本领域普通技术人员所知的现有技术的信息。

发明内容

本公开提供一种能够基于道路信息检测前方的斜坡从而控制换挡的车辆的换挡控制装置及方法。

另一方面，本公开的示例性形式提供一种车辆的换挡控制装置及方法，其可以根据预测到的前方行驶负载中的变化，选择最佳挡位，从而进行换挡。

本公开的一个形式提供一种车辆的换挡控制装置，包括：发动机；变速器，配置为接收来自发动机的动力；以及控制器，配置为：基于道路信息以检查有效倾斜点；当在预定时间量内达到有效倾斜点时，基于车辆的位置处的第一发动机转矩和变速器的传动比，计算目标传动比；基于目标传动比设定目标挡位；以及基于目标挡位控制变速器。

控制器可以配置为计算目标传动比，使得车辆位置处的第一残余驱动转矩与有效倾斜点处的第二残余驱动转矩相等。

控制器可以配置为基于车辆位置处的第一驱动转矩和行驶阻力产生第一残余驱动转矩。

控制器可以配置为：基于第一发动机转矩、变速器的传动比、最终传动比，变速器的传动效率以及轮胎半径计算第一驱动转矩；以及基于空气阻力、滚动阻力和坡度阻力计算行驶阻力。

控制器可以配置为基于车辆的位置处的第一发动机转矩、变速器的传动比、第一坡度、有效倾斜点处的第二发动机转矩以及第二坡度计算目标传动比。

换挡控制装置可以进一步包括：状态检测器，配置为检测用于控制变速器的状态数据，其中控制器配置为：基于状态数据创建运动指标；基于运动指标检查换挡极限区域；以及当目标挡位处于换挡极限区域中时，停止换挡。

本公开的另一个形式提供一种车辆的换挡控制方法，包括：检查道路信息；基于道路信息检查有效倾斜点；确定是否在预定时间量内达到有效倾斜点；当在预定时间量内达到有效倾斜点时，基于在车辆的位置处的第一发动机转矩、变速器的传动比以及坡度，计算目标传动比；基于目标传动比设定目标挡位；以及基于目标挡位换挡。

在本公开的一些形式中，可以通过基于道路信息检测前方的斜坡从而控制换挡，由此改善驾驶者的驾驶性能并提高燃料经济性。

此外，当预测到前方的驱动负载的变化时，可以决定哪个挡位将是最佳的换挡挡位，由此克服驱动转矩的不足并且降低降档的频率。

在本公开的一些形式中可以获得或预测的其他效果将在本公开的示例性形式的详细描述中明确或隐含地公开。换言之，将在以下详细描述中公开在本公开的一些形式中预测的各种效果。

根据本说明书提供的描述，进一步的适用性领域将变得明显。应当理解的是，描述和具体示例仅是出于说明的目的，而并不限制本公开的范围。

附图说明

为了可以更好地理解本公开，现在将参照附图描述仅以实例的方式给出其各种形式，其中：

图1是车辆的换挡控制装置的框图；

图2是车辆的换挡控制方法的流程图；

图3是用于解释车辆的换挡控制方法的图；

图4是车辆的位置和预测到的倾斜点的图示；

图5是换挡控制图的图示；以及

图6和图7是燃料效率图的图示。

这里描述的附图仅用于说明的目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。

附图标记说明

50：路线引导装置

110：状态数据

140：控制器

150：发动机

160：变速器

具体实施方式

如下描述在本质上仅是示例性的且不旨在限制本公开、应用或用途。应当理解的是，贯穿附图，相应的附图标记指示相似或相应的部件和特征。

下面，将参照附图和描述说明本公开的一些形式中的车辆的换挡控制装置及方法的形式的操作原理。然而，下面示出的附图和给出的详细说明涉及用于有效地描述本公开的特征的多个形式中的一个示例性形式。因此，本公开不限于以下附图和说明。

在本公开的以下描述中，合并于此的已知功能和部件的详细描述在它们可能使本公开的主题不清楚时将被省略。进一步地，下文中使用的考虑本发明中的功能限定的术语可以根据用户或操作人员的意图或实践而不同。因此，这些属于需要基于本公开讨论的全部内容进行定义。

进一步地，在以下示例性形式中，为了有效地描述本公开的核心技术特征，术语可以进行适当地改变、组合或分离以便使本领域技术人员清楚地理解，但是本公开绝不限于此。

以下，将参照附图在下面详细描述本公开的示例性形式。

图1是本公开的一些形式的车辆的换挡控制装置的框图。

参照图1，车辆的换挡控制装置与路线引导装置50连接。

路线引导装置50可以向驾驶者提供诸如速度限制和减速带的道路信息。这种道路信息可以包括在车辆行驶的道路上的斜坡信息、曲率信息、速度限制信息以及实时交通信息中的至少一个。

根据从驾驶者接收到的目的地，路线引导装置50可以基于起点和目的地生成引导信息，并且基于生成的路线引导信息向驾驶者提供去往目的地的路线。

路线引导装置50通过与换挡控制装置连接以发送和接收数据。换言之，路线引导装置50可以将道路信息发送至换挡控制装置。

路线引导装置50可以设置在车辆的内侧或者构造为独立的单元。

路线引导装置50可以是任何类型，只要它可以向驾驶者提供道路信息即可。例如，路线引导装置50可以是以下中任意一种：移动通信终端、诸如平板电脑、笔记本电脑或上网本等的移动计算机以及音视频导航(AVN)。

换挡控制装置包括：状态检测器110、控制器140、发动机150以及变速器160。

状态检测器110检测用于控制车辆换挡的状态数据。为此，状态检测器110包括位置检测器121、速度检测器123、加速器位置传感器(在下文中通常称为“APS”)125、坡度检测器127以及齿轮检测器129。

位置检测器121接收来自GPS(全球定位系统)卫星的无线电波，并且基于这些无线电波的信号检测车辆的位置信息。位置检测器121向控制器140提供位置信息。

速度检测器123检测车辆的速度，并且向控制器140提供检测到的车辆速度。速度检测器123可以安装在车辆的驱动轮上。

同时，如果未设置速度检测器123，则控制器140可以基于由位置检测器121检测到的车辆的位置以计算车辆速度。

APS125测量驾驶者按压加速器踏板的难度。APS125测量加速器踏板的位置值(指示加速器踏板的按压难度)，并且向控制器140提供该位置值的信号。如果加速器踏板完全按下，则加速器踏板的位置值为100％。如果加速器踏板未按下，则加速器踏板的位置值为0％。

可以使用安装在进气通道上的节气门开度检测器代替APS125。

坡度检测器127检测车辆所在道路的坡度，并且向控制器140提供检测到的坡度。

齿轮检测器129检测当前与变速器160连接的齿轮。齿轮检测器129向控制器140提供检测到的齿轮。

控制器140控制车辆的整体操作。换言之，控制器140可以通过控制发动机150的输出转矩以控制车辆行驶。

控制器140从路线引导装置50接收道路信息，并且控制器140从状态检测器110接收状态数据。

控制器140通过使用道路信息检查有效倾斜点。有效倾斜点可以指示斜坡开始的点。有效倾斜点可以设定为道路坡度大于或等于设定坡度的点。

控制器140确定是否在预定时间量内达到有效倾斜点。如果在预定时间量内达到有效倾斜点，则控制器140通过使用车辆位置处的第一发动机转矩和变速器160的传动比计算目标传动比。

控制器140根据目标传动比设定目标挡位，并且通过使用目标挡位控制变速器160。

控制器140可以通过由预定程序运行的一个或多个微处理器而实现，并且预定程序可以包括用于执行本公开的一些形式中的车辆的换挡控制方法中包括的各步骤的一系列命令，其将在后面描述。将参照图2至图7更详细地描述这种车辆的换挡控制方法。

发动机150通过燃烧燃料以产生动力。换言之，发动机150可以是各种类型的公知的发动机150，例如，传统的汽油发动机或以化石燃料为动力的柴油发动机。

从发动机150产生的旋转动力传递至变速器160。

变速器160与发动机150连接，并且从发动机150输出的转矩作为输入转矩供应。在控制器140的控制下，变速器160保持车辆以选择的特定挡位行驶以向驱动轮输出驱动转矩。

下面，将参照图2至图7描述车辆的换挡控制方法。

图2是本公开的一些形式的车辆的换挡控制方法的流程图。图3是用于解释车辆的换挡控制方法的图。图4是车辆的位置和预测到的倾斜点的图示。图5是本公开的一些形式的换挡控制图的图示。图6和图7是本公开的一些形式的燃料效率图的图示。

参照图2，控制器140检查道路信息(S210)。即，控制器140接收并且检查来自路线引导装置的道路信息。道路信息可以包括在车辆行驶的道路上的斜坡信息、曲率信息、速度限制信息以及实时交通信息中的至少一个。

控制器140检查有效倾斜点(S215)。即，控制器140基于状态数据中的道路信息和位置信息确定车辆前方是否存在斜坡道路。

控制器140通过使用状态数据中的道路信息和位置信息检查有效倾斜点。有效倾斜点可以指从车辆所在道路前方开始斜坡道路的点，并且可以设定为道路坡度大于或等于设定坡度的点。例如，如图3所示，车辆可以位于310处，并且有效倾斜点可以如附图标记320所示。

控制器140确定是否在第一设定时间内达到有效倾斜点(S220)。具体而言，控制器140检查车辆位置与有效倾斜点之间的偏移距离。车辆位置是指车辆当前所处的位置，其可以随车辆的行驶而变化。可以如图3中的附图标记330指示为偏移距离。

控制器140基于偏移距离和车辆速度创建直到到达所花费的时间。直到到达所花费的时间可以表示从车辆位置到有效倾斜点所花费的时间。控制器140确定是否在第一设定时间内达到有效倾斜点。在这种情况下，第一设定时间是设定为禁止抬脚(LFU)换挡的时间段，其可以是预定值。第一设定时间可以通过规定算法(例如，程序和概率模型)设定。例如，对应于第一设定时间，可以用如图3的附图标记340指示禁止抬脚换挡的点和有效倾斜点之间的距离。

如果在第一设定时间内达到有效倾斜点，则控制器140禁止抬脚换挡(S225)。禁止抬脚换挡的原因是防止驾驶者在进行预测的换挡之前通过操纵加速器踏板而不必要地升档。

控制器140确定是否在第二设定时间内达到有效倾斜点(S230)。在这种情况下，第二设定时间是根据可以是预定值的坡度设定为换挡的时间段。第二设定时间可以通过规定算法(例如，程序和概率模型)设定。例如，对应于第二设定时间，可以用如图3的附图标记350指示从开始换挡的点到有效倾斜点之间的距离。

如果在第二设定时间内达到有效倾斜点，则控制器140计算第一残余驱动转矩(S235)。换言之，控制器140通过使用车辆位置处的第一发动机转矩、变速器160的传动比、最终传动比(最终减速齿轮的传动比)、变速器160的传动效率以及轮胎半径计算第一驱动转矩。在这种情况下，第一发动机转矩可以表示当车辆处于当前位置时，从发动机150输出并且输入到变速器160中的转矩。

换言之，控制器140可以通过以下【等式1】计算第一驱动转矩：【等式1】

其中D1是第一驱动转矩，Te₁是第一发动机转矩，GR₁是变速器160的传动比，FGR是最终传动比，η是变速器160的传动效率(η＝1.0)，并且R是轮胎半径。

控制器140通过使用空气阻力、滚动阻力和坡度阻力计算行驶阻力。在这种情况下，控制器140通过增加空气阻力、滚动阻力和坡度阻力计算行驶阻力。控制器140可以通过使用空气阻力系数、空气密度、车辆的正面投影面积和车辆速度计算空气阻力，通过使用轮胎的摩擦系数、车辆质量、重力加速度和第一坡度计算滚动阻力，并且通过使用车辆质量、重力加速度和第一坡度计算坡度阻力。

换言之，控制器140可以通过以下【等式2】计算行驶阻力：

【等式2】

其中DR是行驶阻力，C_d是空气阻力系数，ρ是空气密度，A是正面投影面积，V是车辆速度，μ是轮胎的摩擦系数，m是车辆质量，g是重力加速度，并且θ1是相对于第一坡度的第一倾斜角度。在这种情况下，如图4所示，θ1可以是当车辆位于当前位置410时的第一倾斜角度。轮胎的摩擦系数可以根据道路条件而变化。例如，轮胎相对于沥青的摩擦系数可以是0.01，并且轮胎相对于未铺砌道路的摩擦系数可以是0.08。

控制器140通过使用第一驱动转矩和行驶阻力计算第一残余驱动转矩。在这种情况下，控制器140通过从第一驱动转矩中减去行驶阻力以计算第一残余驱动转矩。

换言之，控制器140可以通过以下【等式3】计算第一残余驱动转矩：

【等式3】

其中SD1是第一驱动转矩，Te₁是第一发动机转矩，GR₁是变速器160的传动比，FGR是最终传动比，η是变速器160的传动效率(η＝1.0)，R是轮胎半径，C_d是空气阻力系数，ρ是空气密度，A是正面投影面积，V是车辆速度，μ是轮胎的摩擦系数，m是车辆质量，g是重力加速度，θ1是相对于第一坡度的第一倾斜角度。

控制器140通过使用第一残余驱动转矩计算目标传动比(S240)。如图4所示，控制器140可以检查有效倾斜点420。

控制器140确定有效倾斜点处的第二发动机转矩。在这种情况下，可以假定第二发动机转矩与车辆位置处的第一发动机转矩相等。

控制器140基于道路信息检查有效倾斜点处的第二坡度。如图4所示，控制器140通过使用有效倾斜点420处的第二坡度确定第二倾斜角度。

控制器140以车辆位置处的第一残余驱动转矩和有效倾斜点处的第二残余驱动转矩相等的方式计算目标传动比。在这种情况下，车辆可以从当前挡位降档以爬上倾斜道路。

换言之，第一驱动转矩和第二驱动转矩相等的公式可以通过以下【等式4】表示：

【等式4】

其中Te₂是第二发动机转矩，GR₂是目标传动比，并且θ2是相对于第二坡度的第二倾斜角度。

控制器140可以从【等式4】转变至【等式5】以计算目标传动比。【等式5】

控制器140可以通过用正弦(sin)代替【等式5】中的余弦(cos)以导出【等式6】。控制器140可以通过【等式6】计算目标传动比：【等式6】

控制器140根据目标传动比设定目标挡位(S245)。具体而言，控制器140检查当前换挡控制图。换挡控制图包括对应于不同传动比的不同挡位。例如，可以如图5的附图标记500所示创建换挡控制图。

控制器140通过使用换挡控制图设定与目标传动比匹配的目标挡位。例如，如果由【等式6】给出的目标传动比是0.998，则控制器140可以将目标挡位设定为第五档。

控制器140可以通过使用状态数据创建运动指标(S250)。换言之，控制器140通过将模糊控制理论应用于包括加速器踏板的位置值、加速器踏板的变化量、车辆速度、加速度以及坡度中的至少一个的状态数据，设置隶属函数，并且从隶属函数中创建一个运动指标，它是一个模糊结果值。

控制器140可以确定，运动指标越高，驾驶倾向越剧烈，并且运动指标越低，驾驶倾向越温和。

换言之，可以将倾向于温和驾驶的驾驶者假定为具有含有缓慢加速习惯的防御性驾驶模式，而可以将倾向于运动驾驶的驾驶者假定为具有含有快速加速习惯的攻击性驾驶模式。

控制器140相对于运动指标检查换挡极限区域(S255)。换言之，控制器140检查燃料效率图，并且通过使用燃料效率图检查相对于运动指标的换挡极限区域。设定换挡极限区域的原因是为确保燃油经济性。

在这种情况下，燃料效率图可以参照等高线图描述相对于发动机转矩和发动机转数的燃料效率。燃料效率图可以包括用于多个运动指标的换挡极限线。换挡极限区域可以是换挡极限线的右侧。

例如，如图6所示，燃料效率图600可以包括对应于运动指标20％的第一换挡极限线610和对应于运动指标20％的第一换挡极限区域620。

如图7所示，燃料效率图600可以包括用于运动指标80％的第二换挡极限线650和用于运动指标80％的第二换挡极限区域660。

控制器140确定目标挡位是否处于换挡极限区域中(S260)。

如果目标挡位处于挡位极限区域中，则控制器140将挡位换挡至目标挡位(S265)。

如果目标挡位处于换挡极限区域中，则控制器140停止换挡(S270)。换言之，如果目标挡位处于换挡极限区域中，则控制器140禁止降档至目标挡位并且降低由驾驶者操纵加速器踏板而发生的抬脚换挡的禁止。

本公开的说明在本质上仅是示例性的，并且不偏离本公开的主旨的变化旨在处于本公开的范围内。这种变化不视为脱离本公开的精神和范围。

Claims (14)

1.一种车辆的换挡控制装置，所述装置包括：

发动机；

变速器，配置为接收来自所述发动机的动力；以及

控制器，配置为：

基于道路信息检查有效倾斜点；

当在预定时间量内达到所述有效倾斜点时，基于车辆的位置处的第一发动机转矩和所述变速器的传动比，计算目标传动比；

基于所述目标传动比设定目标挡位；以及

基于目标挡位控制所述变速器。

2.如权利要求1所述的换挡控制装置，其中所述控制器配置为计算所述目标传动比，使得车辆位置处的第一残余驱动转矩与所述有效倾斜点处的第二残余驱动转矩相等。

3.如权利要求2所述的换挡控制装置，其中所述控制器配置为基于车辆位置处的第一驱动转矩和行驶阻力产生所述第一残余驱动转矩。

4.如权利要求3所述的换挡控制装置，其中所述控制器配置为：

基于所述第一发动机转矩、所述变速器的传动比、最终传动比、所述变速器的传动效率以及轮胎半径计算所述第一驱动转矩；以及

基于空气阻力、滚动阻力和坡度阻力计算所述行驶阻力。

5.如权利要求1所述的换挡控制装置，其中所述控制器配置为基于车辆的位置处的所述第一发动机转矩、所述变速器的传动比、第一坡度、所述有效倾斜点处的第二发动机转矩以及第二坡度计算所述目标传动比。

6.如权利要求1所述的换挡控制装置，其中所述装置进一步包括：

状态检测器，配置为检测用于控制所述变速器的状态数据，

其中所述控制器配置为：

基于所述状态数据创建运动指标；

基于所述运动指标检查换挡极限区域；以及

当所述目标挡位处于所述换挡极限区域中时，停止换挡。

7.一种车辆的换挡控制方法，所述方法包括：

检查道路信息；

基于所述道路信息检查有效倾斜点；

确定是否在预定时间量内达到所述有效倾斜点；

当在预定时间量内达到所述有效倾斜点时，基于车辆的位置处的第一发动机转矩、变速器的传动比以及坡度，计算目标传动比；

基于所述目标传动比设定目标挡位；以及

基于所述目标挡位换挡。

8.如权利要求7所述的换挡控制方法，其中计算所述目标传动比包括：

计算所述目标传动比，使得车辆位置处的第一残余驱动转矩与所述有效倾斜点处的第二残余驱动转矩相等。

9.如权利要求8所述的换挡控制方法，其中计算所述目标传动比包括：

基于所述第一发动机转矩、所述变速器的传动比、最终传动比、所述变速器的传动效率以及轮胎半径计算第一驱动转矩；

基于空气阻力、滚动阻力和坡度阻力计算行驶阻力；以及

基于所述第一驱动转矩和所述行驶阻力计算所述第一残余驱动转矩。

10.如权利要求7所述的换挡控制方法，其中计算所述目标传动比包括：

基于车辆的位置处的所述第一发动机转矩、所述变速器的传动比、第一坡度、所述有效倾斜点处的第二发动机转矩以及第二坡度计算所述目标传动比。

11.如权利要求7所述的换挡控制方法，其中所述目标传动比由以下公式计算，

其中GR₂是所述目标传动比，Te₂是所述第二发动机转矩，Te₁是所述第一发动机转矩，GR₁是所述变速器的传动比，m是车辆质量，g是重力加速度，R是所述轮胎半径，FGR是所述最终传动比，η是变速器的传动效率，θ1是相对于所述第一坡度的第一倾斜角度，θ2是相对于所述第二坡度的第二倾斜角度。

12.如权利要求7所述的换挡控制方法，其中基于所述目标挡位换挡包括：

基于所述状态数据创建运动指标；

基于所述运动指标检查换挡极限区域；

确定目标挡位是否处于所述换挡极限区域中；以及

当所述目标挡位未处于所述换挡极限区域中时，基于所述目标挡位换挡。

13.如权利要求12所述的换挡控制方法，其中基于所述目标挡位换挡进一步包括：

当所述目标挡位处于所述换挡极限区域中时，停止换挡。

14.如权利要求7所述的换挡控制方法，其中确定是否在预定时间量内达到所述有效倾斜点包括：

当在预定时间量内达到所述有效倾斜点时，禁止抬脚(LFU)换挡。