CN109751405B - 一种变速器档位控制方法、系统及车辆 - Google Patents
一种变速器档位控制方法、系统及车辆 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种变速器档位控制方法、系统及车辆，采用发动机负荷率作为变速器换挡时主要考虑的参数，计算当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率，将当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应的发动机转速下的发动机理想负荷率进行比较，根据比较结果对变速器进行档位控制。本发明的方法可以根据发动机的实时负荷率对变速器的档位进行调节，实现了对车辆的节能换挡的精确控制，保证了整车的经济性，实现了节省燃料的目的，符合汽车的高效节能的发展策略。
Description
技术领域
本发明属于内燃机驱动的自动换挡汽车技术领域，特别涉及一种变速器档位控制方法、系统及车辆。
背景技术
近年来，随着先进的电子技术装备改造传统的机械传动系统的快速发展，自动变速箱越来越成为汽车的标准配置，车辆自动变速器的换挡控制方法对车辆的动力性和经济性有着重要的影响，当前，国内外对有级式自动变速器的换挡控制方法有了大量的研究，具体包括：基于模糊控制、基于神经网络、基于离线数据计算的换挡控制策略，基于离线数据计算的换挡控制策略应用较多。为实现自动换挡，必须以某种（或某些）参数作为控制的基准，而且这种参数应能用来描述车辆对动力传动装置各项性能和使用的要求，能够作为合理选档的依据，同时，在结构上易于实现，便于可靠的获取，目前，常用的控制参数是发动机转速和发动机油门开度或者节气门开度，以保证合适的动力、舒适性或者是满足司机的操作意愿，如公开号为“CN102395817A”，名称为“变速器控制装置”的中国专利文件，该文件提供的变速器控制装置的换挡策略基于行驶状态数据如发动机转速来调节变速器的运行，但是基于发动机转速调节变速器档位的控制策略存在对档位的控制不精确的问题，进一步导致该换挡策略不够节能高效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变速器档位控制方法、系统及车辆，用于解决现有技术中变速器换挡策略不够节能、效率低的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种变速器档位控制方法，包括如下步骤：
计算当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率，将当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应的发动机转速下的发动机理想负荷率进行比较，根据比较结果对变速器进行档位控制，其中，所述发动机的理想负荷率指发动机各转速下最高热效率所对应的发动机负荷率。
进一步地，判断当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值是否大于第一设定值，若大于第一设定值且持续设定的时间，则将上一档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与上一档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率进行比较，若小于第一设定值则保持当前档位。
进一步地，当上一档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与上一档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值大于第二设定值或小于第三设定值时，判断上一档位的实时动力因数与上一档位的最小动力因数的大小关系，若所述实时动力因数大于等于所述最小动力因数，则控制变速器降低档位，否则保持当前档位；所述动力因数根据车速及车辆的档位信息计算得到。
进一步地，若当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值不大于第一设定值，则判断当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值是否小于第四设定值，若小于第四设定值且持续设定的时间，则将下一档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与下一档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率进行比较，若大于第四设定值则保持当前档位。
进一步地，若下一档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与下一档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值大于第五设定值或小于第六设定值时，判断下一档位的实时动力因数与下一档位的最小动力因数的大小关系，若所述实时动力因数大于等于所述最小动力因数，则控制变速器升高档位，否则保持当前档位。
本发明还提供了一种变速器档位控制系统，包括采集器、控制器及存储器，所述采集器、所述存储器与所述控制器连接，所述存储器用于存储发动机理想负荷率，所述采集器用于采集当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率，所述控制器用于将当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应的发动机转速下的发动机理想负荷率进行比较，根据比较结果对变速器进行档位控制，其中，所述发动机的理想负荷率指发动机各转速下最高热效率所对应的发动机负荷率。
进一步地，判断当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值是否大于第一设定值，若大于第一设定值且持续设定的时间，则将上一档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与上一档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率进行比较，若小于第一设定值则保持当前档位。
进一步地，当上一档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与上一档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值大于第二设定值或小于第三设定值时，判断上一档位的实时动力因数与上一档位的最小动力因数的大小关系，若所述实时动力因数大于等于所述最小动力因数，则控制变速器降低档位，否则保持当前档位；所述动力因数根据车速及车辆的档位信息计算得到。
进一步地，若当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值不大于第一设定值，则判断当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值是否小于第四设定值，若小于第四设定值且持续设定的时间，则将下一档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与下一档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率进行比较，若大于第四设定值则保持当前档位。
本发明还提供了一种车辆，所述车辆包括变速器档位控制系统，所述变速器档位控制系统包括采集器、控制器及存储器，所述采集器、所述存储器与所述控制器连接，所述存储器用于存储发动机理想负荷率，所述采集器用于采集当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率，将当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应的发动机转速下的发动机理想负荷率进行比较，所述控制器用于根据比较结果对变速器进行档位控制，其中，所述发动机的理想负荷率指发动机各转速下最高热效率所对应的发动机负荷率。
本发明的有益效果是：
本发明采用发动机负荷率作为变速器换挡时主要考虑的参数，计算当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率，将当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应的发动机转速下的发动机理想负荷率进行比较，根据比较结果对变速器进行档位控制。本发明的方法可以根据发动机的实时负荷率对变速器的档位进行调节，实现了对车辆的节能换挡的精确控制，保证了整车的经济性，实现了节省燃料的目的，符合汽车的高效节能的发展策略。
附图说明
图1为本发明的变速器档位控制系统结构图；
图2为本发明的变速器档位控制方法逻辑流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
一种变速器档位控制系统，包括采集器、控制器及存储器，如图1所示，采集器为图1中的数据采集器，控制器为图1中的自动变速箱控制器，存储器为图1中的数据存储器，数据采集器、数据存储器与自动变速箱控制器连接，本实施例的档位控制系统还包括有数据处理器、发动机ECU，存储器与数据处理器连接，数据处理器与自动变速箱控制器连接，发动机ECU、自动变速箱控制器与数据采集器连接。数据存储器用于存储发动机理想负荷率，数据采集器用于采集当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率，将当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应的发动机转速下的发动机理想负荷率进行比较，自动变速箱控制器用于根据比较结果对变速器进行档位控制，其中，发动机的理想负荷率指发动机各转速下最高热效率所对应的发动机负荷率。
本实施例的发动机ECU为发动机自带的ECU，用于发动机实时负荷率、功率的输出；本实施例的自动变速箱控制器为自动变速箱自带的控制器，本实施例生成的变速箱即为变速器，自动变速箱控制器基于数据处理器反馈的结果按照预定的控制逻辑，实现根据发动机的实时负荷率情况进行调节变速箱档位，最终实现车辆的节能换挡操作。
数据存储器用于存储发动机理想负荷率、汽车重量、汽车迎风面积、风阻系数、重力加速度、变速箱各档速比、主减速比、轮胎滚动半径参数等数据。
数据采集器可以通过发动机ECU采集车速数据、发动机负荷率数据，通过自动变速箱控制器采集档位信息。
数据处理器功能如下：根据采集的实时车速、发动机转速及预先存储的主减速比、轮胎滚动阻力半径计算出车辆实时档位信息；读取数据存储器中汽车重量、汽车迎风面积、风阻系数、重力加速度、车速等数据，根据采集的实时车速以及计算出的档位信息，计算实时的动力因数并实时输出到自动变速箱控制器；读取数据采集器中发动机实时负荷率数据并与存储器中的发动机理想负荷率进行比较并实时输出到自动变速箱控制器。
其中，汽车行驶的动力性能可以通过动力因数体现，动力因数的计算方程式表示为：
D= (T*i*ii/r-Cd*A*V2/21.15)/Mg，其中T为发动机外特性扭矩，i为主减速比，ii为变速箱各档速比，r为轮胎滚动半径，Cd为汽车风阻系数，A为汽车正面迎风面积，V为汽车车速，M为汽车质量，g为重力加速度。
通过上述方程式计算出各前进档满足行驶需求的最小动力因数D i ，下标i为档位，i=1，2，3，4……；最小动力因数是指满足车辆基本动力性的最小因数，通过上述方程式计算出来的各档位对应的最小动力因数存储在数据存储器中，当用到这些数据时，直接读取就行。
本实施例对变速器档位控制的方法的步骤，如图2所示：
1、将当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应的发动机转速下的发动机理想负荷率进行比较，判断当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值是否大于第一设定值，即图2中当前档位及转速下的发动机实时负荷率大于当前档位及转速下的发动机理想负荷率的A%，若大于第一设定值且持续设定的时间，本实施例的设定的时间满足N秒以上，则将上一档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与上一档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率进行比较，若小于第一设定值则保持当前档位。
2、当上一档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与上一档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值大于第二设定值或小于第三设定值时，即图2中的上一档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率高于上一档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的C%或低于上一档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的D%以内，判断上一档位的实时动力因数与上一档位的最小动力因数的大小关系，若所述实时动力因数大于等于最小动力因数，则控制变速器降低档位，否则保持当前档位。
3、若当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值不大于第一设定值，即图2中当前档位及转速下的发动机实时负荷率不大于当前档位及转速下的发动机理想负荷率的A%，则判断当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值是否小于第四设定值，即图2中的当前档位及相应转速下的发动机实时负荷率小于当前档位及相应转速下的发动机理想负荷率的B%，若小于第四设定值且持续设定的时间，本实施例的设定的时间满足N秒以上，则将下一档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与下一档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率进行比较，若大于第四设定值则保持当前档位。
4、若下一档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与下一档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值大于第五设定值或小于第六设定值时，即图2中的下一档位及相应发动机转速下发动机实时负荷率小于下一档位及相应转速下的发动机理想负荷率的E%或高于下一档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的F%，判断下一档位的实时动力因数与下一档位的最小动力因数的大小关系，若实时动力因数大于等于最小动力因数，则控制变速器升高档位，否则保持当前档位。
本发明还提供了一种车辆，该车辆包括变速器档位控制系统，所述变速器档位控制系统包括采集器、控制器及存储器，采集器、存储器与控制器连接，存储器用于存储发动机理想负荷率，采集器用于采集当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率，将当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应的发动机转速下的发动机理想负荷率进行比较，所述控制器用于根据比较结果对变速器进行档位控制，其中，所述发动机的理想负荷率指发动机各转速下最高热效率所对应的发动机负荷率。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种变速器档位控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
计算当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率，将当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应的发动机转速下的发动机理想负荷率进行比较，根据比较结果对变速器进行档位控制，其中，所述发动机的理想负荷率指发动机各转速下最高热效率所对应的发动机负荷率；
判断当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值是否大于第一设定值，若大于第一设定值且持续设定的时间，则将上一档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与上一档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率进行比较，若小于第一设定值则保持当前档位。
2.根据权利要求1所述的变速器档位控制方法，其特征在于，当上一档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与上一档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值大于第二设定值或小于第三设定值时，判断上一档位的实时动力因数与上一档位的最小动力因数的大小关系，若所述实时动力因数大于等于所述最小动力因数，则控制变速器降低档位，否则保持当前档位。
3.根据权利要求1所述的变速器档位控制方法，其特征在于，若当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值不大于第一设定值，则判断当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值是否小于第四设定值，若小于第四设定值且持续设定的时间，则将下一档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与下一档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率进行比较，若大于第四设定值则保持当前档位。
4.根据权利要求3所述的变速器档位控制方法，其特征在于，若下一档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与下一档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值大于第五设定值或小于第六设定值时，判断下一档位的实时动力因数与下一档位的最小动力因数的大小关系，若所述实时动力因数大于等于所述最小动力因数，则控制变速器升高档位，否则保持当前档位。
5.一种变速器档位控制系统，其特征在于，包括采集器、控制器及存储器，所述采集器、所述存储器与所述控制器连接，所述存储器用于存储发动机理想负荷率，所述采集器用于采集当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率，所述控制器用于将当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应的发动机转速下的发动机理想负荷率进行比较，根据比较结果对变速器进行档位控制，其中，所述发动机的理想负荷率指发动机各转速下最高热效率所对应的发动机负荷率；判断当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值是否大于第一设定值，若大于第一设定值且持续设定的时间，则将上一档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与上一档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率进行比较，若小于第一设定值则保持当前档位。
6.根据权利要求5所述的变速器档位控制系统，其特征在于，当上一档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与上一档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值大于第二设定值或小于第三设定值时，判断上一档位的实时动力因数与上一档位的最小动力因数的大小关系，若所述实时动力因数大于等于所述最小动力因数，则控制变速器降低档位，否则保持当前档位。
7.根据权利要求5所述的变速器档位控制系统，其特征在于，若当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值不大于第一设定值，则判断当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值是否小于第四设定值，若小于第四设定值且持续设定的时间，则将下一档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与下一档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率进行比较，若大于第四设定值则保持当前档位。
8.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括变速器档位控制系统，所述变速器档位控制系统包括采集器、控制器及存储器，所述采集器、所述存储器与所述控制器连接，所述存储器用于存储发动机理想负荷率，所述采集器用于采集当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率，将当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应的发动机转速下的发动机理想负荷率进行比较，所述控制器用于根据比较结果对变速器进行档位控制，其中，所述发动机的理想负荷率指发动机各转速下最高热效率所对应的发动机负荷率；判断当前档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与当前档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率的差值是否大于第一设定值，若大于第一设定值且持续设定的时间，则将上一档位及相应发动机转速下的发动机实时负荷率与上一档位及相应发动机转速下的发动机理想负荷率进行比较，若小于第一设定值则保持当前档位。
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