CN109780192A - 变速箱档位传动比的求解方法、装置、终端及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变速箱档位传动比的求解方法、装置、终端及存储介质。其中，方法包括以下步骤：S1、进行CAN数据采集，得到包括高频数据GPS时间点、离合信号、发动机转速和变速箱输出轴转速的汽车CAN数据；S2、根据高频数据GPS时间点和离合信号来过滤去除无效数据，得到有效的发动机转速和变速箱输出轴转速数据；S3、建立传动函数，并通过该传动函数构建优化模型，基于S2得到的有效数据，利用优化求解的启发式算法，识别得到档位数并且近似求解各档位的传动比；S4、在S3得到的档位传动比近似解的基础上，利用S2得到的有效数据，进一步辨识档位数、优化求解各档位的传动比。

Description

变速箱档位传动比的求解方法、装置、终端及存储介质

技术领域

本发明涉及汽车变速箱领域，具体地涉及变速箱档位传动比的求解方法、装置、终端及存储介质。

背景技术

在未知变速箱配置的条件下，申请号为CN201510901473.3的发明专利公开了一种变速箱档位标定的方法和系统，该方法包括：S1：获取在当前档位下行驶的车辆的发动机转速和变速箱输出轴转速或其相关量；S2：计算所述发动机转速和变速箱输出轴转速或其相关量的比值，以作为所述车辆当前档位的传动比；S3：存储所述传动比和相应的当前档位的关联关系。该方法是在处于离合器结合且变速箱非空档的状态时，通过发动机转速和变速箱输出轴转速计算传动比，并且对比预设的范围，再对档位及其传动比进行关联标定。但是如果汽车当前行驶的档位信息完全未知，该发明申请则无法完成对档位和传动比的关联标定。

这种情况下标定的难度还在于，由于不预知档位信息，从而无法判断变速箱非空档的状态，而且因驾驶行为、道路状况等原因可能造成某些档位的使用率极低。

由于变速箱处于空档状态和非空档状态时，对应的输入轴转速和输出轴转速之间具有不同的线性特性，例如空档滑行时变速箱输入轴转速基本固定、而输出轴可以是任意转速。因而，现有基于统计方法的技术都难以准确辨识档位数，进而计算出变速箱的档位及其传动比。

发明内容

本发明旨在提供变速箱档位传动比的求解方法、装置、终端及存储介质，以解决现有技术难以准确辨识档位数，进而计算出变速箱的档位及其传动比的问题。为此，本发明采用的具体技术方案如下：

一种变速箱档位传动比的求解方法，包括以下步骤：

S1、进行CAN数据采集，具体过程为：设定一个采样时间间隔，根据该采样时间间隔的GPS时间点，采集正常行车时的汽车CAN数据，所述汽车CAN数据包括GPS时间点、离合信号、发动机转速和变速箱输出轴转速；

S2、过滤无效数据，具体过程为：先设定一个时间预设值t，根据离合信号将S1中所采集的数据分为无离合信号的数据和有离合信号的数据，其中离合器完全结合被视为无离合信号，有无离合信号变化表示切换档位，再将有离合信号的数据与切换档位时间点前后t秒内的数据均被视为无效数据，并将无效数据进行去除，从而得到经过过滤的有效数据；

S3、建立传动函数，并通过传动函数构建优化模型，基于S2得到的有效数据，利用优化求解的启发式算法，识别得到档位数并且近似求解各档位的传动比；

S4、在S3得到的档位传动比近似解的基础上，利用S2得到的有效数据，进一步辨识档位数、优化求解各档位的传动比。

进一步地，所述步骤S3包括：

S31、建立传动函数，假设变速箱有n个非空档状态的行车档位，且传动比从大到小分别为k_i(i＝1,2,…,n)，将发动机转速和变速箱输出轴转速分别用y和x表示，则对应有n个传动函数k_ix-y＝0；此外，怠速的传动函数用y+l＝0和x＝0来表示，其中-l表示空档时的发动机转速；综上得到由n+2个线性函数组成的传动函数方程组

S32、构建优化模型，模型的目标函数为

其中，d_ij为第j个点到S31中第i个传动函数对应直线的距离(i＝1,2,…,n+2，j＝1,2,…,m，并且点(x₀,y₀)到直线ax+by+c＝0的距离公式为)，用表示与第i₀条直线距离最短的所有点的指标集，i₀表示i＝1,2,…,n+2的取值中某个确定的值，j₁表示j＝1,2,…,m的取值中的某个或某些确定的值，|J_i|为集合J_i中点的个数总和，p＞0且为整数；约束条件为

其中，r_min和r_max分别为相邻档位传动比的上界值和下界值，N为档位数的预设上界值；

S33、采用优化求解的启发式算法进行求解，具体过程为：对于S2中经过滤的有效数据，以S32中所构建的优化模型目标函数为适应度函数，采用优化求解的启发式算法进行求解，充分收敛后得到最佳的档位数n的取值以及k_i(i＝1,2,…,n)和l的近似解。

更进一步地，所述步骤S4具体过程为：针对S33得到的最佳的n值以及k_i(i＝1,2,…,n)和l的近似解，进一步基于S2得到的有效数据通过最小二乘法优化求解各档位的传动比：先计算令j₂表示j＝1,2,…,m的取值中的某个或某些确定的值，再计算l的估计值对于i＝1,2,…,n，令若为空则去掉对应的档位，否则计算k_i的估计值从而辨识得到档位数以及各个档位的传动比。

又更进一步地，所述采样时间间隔为1秒，所述时间预设值t为3秒，r_min＝1.2，r_max＝2.4，N＝16，p＝2。

进一步地，所述优化求解的启发式算法包括：遗传算法、模拟退火算法或蚁群算法。

一种变速箱档位传动比的求解装置，包括：

数据采集模块，用于采集包括高频数据GPS时间点、离合信号、发动机转速和变速箱输出轴转速的汽车CAN数据；

数据过滤模块，用于根据所述数据采集模块的高频数据GPS时间点、离合信号过滤去除无效数据，得到有效的发动机转速和变速箱输出轴转速数据；

传动函数建立、优化模型构建与求解模块，用于建立传动函数并通过所建立的传动函数构建优化模型，基于所述数据过滤模块得到的有效数据，利用优化求解的启发式算法，识别得到档位数并且近似求解各档位的传动比；

进一步优化模块，用于在所述优化模型构建与求解模块得到档位传动比近似解的基础上，利用所述数据过滤模块得到的有效数据，进一步辨识档位数、优化求解各档位的传动比。

一种变速箱档位传动比的求解终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。

本发明采用上述技术方案，具有的有益效果是，本发明借助于机器学习的知识，通过优化模型的构建与优化求解的启发式算法的求解，可以在不预知汽车行驶档位信息的情况下，根据发动机转速和变速箱输出轴转速之间大量数据的对应关系，智能、灵敏、高效且准确识别得到变速箱的档位数和各个档位的传动比。

附图说明

图1是根据本发明实施例的变速箱档位传动比的求解方法的步骤流程图；

图2是图1所示的变速箱档位传动比的求解方法的步骤S3的流程图；

图3是根据本发明实施例的变速箱档位传动比的求解装置的示意图；

图4是本发明实施例数据采集的发动机转速和变速箱输出轴转速的散点图；

图5是本发明实施例数据过滤后的发动机转速和变速箱输出轴转速的散点图；

图6是本发明实施例智能识别档位数和传动函数线性关系的示意图；

图7是本发明实施例进一步辨识档位数和传动函数线性关系的示意图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。参照图1和2，描述根据本发明实施例的变速箱档位传动比的求解方法的具体步骤。该方法包括以下步骤：

S1、进行CAN数据采集。

设定一个采样时间间隔，通常该采样时间间隔较短，以能够更准确地反应汽车的实际行驶情况，例如1秒，根据这个间隔的GPS时间点，采集正常行车时汽车CAN数据，包括GPS时间点、离合信号、发动机转速和变速箱输出轴转速。其中，发动机转速和变速箱输出轴转速对应的散点图如图4所示。

S2、无效数据过滤。

先设定一个时间预设值t，根据离合信号将S1中所采集的数据分为无离合信号的数据和有离合信号的数据，其中离合器完全结合被视为无离合信号，有无离合信号变化表示切换档位，再将有离合信号的数据与切换档位时间点前后t秒内的数据均视为无效数据，并将无效数据进行去除，从而得到经过滤的有效数据。在时间预设值t＝3秒的情况下，图4所示数据经过过滤后得到的发动机转速和变速箱输出轴转速对应的散点图如图5所示。

S3、建立传动函数，并通过传动函数构建优化模型，基于S2得到的有效数据，利用优化求解的启发式算法，识别得到档位数并且近似求解各档位的传动比。具体步骤如下：

S31、建立传动函数。假设变速箱有n个非空档状态的行车档位，且传动比从大到小分别为k_i(i＝1,2,…,n)，将发动机转速和变速箱输出轴转速分别用y和x表示，则对应有n个传动函数k_ix-y＝0；此外，怠速的传动函数用y+l＝0和x＝0来表示，其中-l表示空档时的发动机转速；综上得到由n+2个线性函数组成的传动函数方程组

S32构建优化模型。模型的目标函数为

其中，d_ij为第j个点到S3中第i个传动函数对应直线的距离(i＝1,2,…,n+2，j＝1,2,…,m，又点(x₀,y₀)到直线ax+by+c＝0的距离公式为)，用指示与第i₀条直线距离最短的所有点的指标集，i₀表示i＝1,2,…,n+2的取值中某个确定的值，j₁表示j＝1,2,…,m的取值中的某个或某些确定的值，例如J₄＝{1,2,3}表示与第4条直线距离最短的有第1、2、3这三个点，|J_i|为集合J_i中点的个数总和，p＞0且一般情况下取值为整数；约束条件为

其中，r_min和r_max分别为相邻档位传动比的上界值和下界值，N为档位数的预设上界值。

S33、采用优化求解的启发式算法进行求解。对于S2中经过滤的有效数据，以S4中所构建的优化模型目标函数为适应度函数，采用诸如遗传算法、模拟退火算法或蚁群算法等的优化求解的启发式算法进行求解，充分收敛后得到最佳的档位数n的取值以及k_i(i＝1,2,…,n)和l的近似解。

对于图5中过滤后的有效数据，在预设r_min＝1.2，r_max＝2.4，N＝16的情况下，取p＝2，利用遗传算法充分收敛后求解得到

因此，智能识别得到5个非空档档位，这5个档位及空档状态所对应的传动函数线性关系如图6所示。

S6进一步优化求解。针对S33所得到最佳的n值以及k_i(i＝1,2,…,n)和l的近似解，进一步基于S2所得的有效数据通过最小二乘法优化求解各档位的传动比：先计算令j₂表示j＝1,2,…,m的取值中的某个或某些确定的值，再计算l的估计值对于i＝1,2,…,n，令若为空则去掉对应的档位，否则计算k_i的估计值从而辨识得到档位数以及各个档位的传动比。

针对图6所示的近似解，通过最小二乘法计算得到估计值

由此进一步辨识得到5个非空档状态档位，这5个档位及空档状态所对应的传动函数线性关系如图7所示。

图3示出了据本发明实施例的变速箱档位传动比的求解装置1的示意图。求解装置1包括数据采集模块11、数据过滤模块12、传动函数建立、优化模型构建与求解模块13以及进一步优化模块14。其中，数据采集模块11用于采集汽车包括高频数据GPS时间点、离合信号、发动机转速和变速箱输出轴转速的CAN数据。数据过滤模块12用于根据所述数据采集模块的高频数据GPS时间点、离合信号过滤去除无效数据，得到有效的发动机转速和变速箱输出轴转速数据。传动函数建立、优化模型构建与求解模块13用于建立传动函数并通过所建立的传动函数构建优化模型，基于所述数据过滤模块得到的有效数据，利用优化求解的启发式算法，识别得到档位数并且近似求解各档位的传动比。进一步优化模块14用于在所述优化模型构建与求解模块得到档位传动比近似解的基础上，利用所述数据过滤模块得到的有效数据，进一步辨识档位数、优化求解各档位的传动比。求解装置1的各个功能模块执行的具体步骤如上所述，这里不再重复描述。

此外，本发明实施例还提供了一种变速箱档位传动比的求解终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例上述方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S1-S4等方法步骤。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述装置实施例中各模块的功能，例如实现上述数据采集模块11、数据过滤模块12、传动函数建立、优化模型构建与求解模块13以及进一步优化模块14等模块的功能。

示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述变速箱档位传动比的求解终端中的执行过程。例如，所述计算机程序可以被分割成数据采集模块11、数据过滤模块12、传动函数建立、优化模型构建与求解模块13以及进一步优化模块14等模块，各模块具体功能如上所述。

进一步地，作为一个可执行方案，所称处理器可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述变速箱档位传动比的求解终端的控制中心，利用各种接口和线路连接整个变速箱档位传动比的求解终端的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述变速箱档位传动比的求解终端的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

此外，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例上述方法的步骤。

所述变速箱档位传动比的求解终端集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种变速箱档位传动比的求解方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、进行CAN数据采集，具体过程为：设定一个采样时间间隔，根据该采样时间间隔的GPS时间点，采集正常行车时的汽车CAN数据，所述汽车CAN数据包括GPS时间点、离合信号、发动机转速和变速箱输出轴转速；

S2、过滤无效数据，具体过程为：先设定一个时间预设值t，根据离合信号将S1中所采集的数据分为无离合信号的数据和有离合信号的数据，其中离合器完全结合被视为无离合信号，有无离合信号变化表示切换档位，再将有离合信号的数据与切换档位时间点前后t秒内的数据均被视为无效数据，并将无效数据进行去除，从而得到经过过滤的有效数据；

S3、建立传动函数，并通过传动函数构建优化模型，基于S2得到的有效数据，利用优化求解的启发式算法，识别得到档位数并且近似求解各档位的传动比；

S4、在S3得到的档位传动比近似解的基础上，利用S2得到的有效数据，进一步辨识档位数、优化求解各档位的传动比。

2.如权利要求1所述的变速箱档位传动比的求解方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

S31、建立传动函数，假设变速箱有n个非空档状态的行车档位，且传动比从大到小分别为k_i(i＝1,2,…,n)，将发动机转速和变速箱输出轴转速分别用y和x表示，则对应有n个传动函数k_ix-y＝0；此外，怠速的传动函数用y+l＝0和x＝0来表示，其中-l表示空档时的发动机转速；综上得到由n+2个线性函数组成的传动函数方程组

S32、构建优化模型，模型的目标函数为

其中，d_ij为第j个点到S31中第i个传动函数对应直线的距离(i＝1,2,…,n+2，j＝1,2,…,m，并且点(x₀,y₀)到直线ax+by+c＝0的距离公式为)，用表示与第i₀条直线距离最短的所有点的指标集，i₀表示i＝1,2,…,n+2的取值中某个确定的值，j₁表示j＝1,2,…,m的取值中的某个或某些确定的值，|J_i|为集合J_i中点的个数总和，p>0且为整数；约束条件为

其中，r_min和r_max分别为相邻档位传动比的上界值和下界值，N为档位数的预设上界值；

S33、采用优化求解的启发式算法进行求解，具体过程为：对于S2中经过滤的有效数据，以S32中所构建的优化模型目标函数为适应度函数，采用优化求解的启发式算法进行求解，充分收敛后得到最佳的档位数n的取值以及k_i(i＝1,2,…,n)和l的近似解。

3.如权利要求2所述的变速箱档位传动比的优化求解方法，其特征在于，所述步骤S4具体过程为：针对S33得到的最佳的n值以及k_i(i＝1,2,…,n)和l的近似解，进一步基于S2得到的有效数据通过最小二乘法优化求解各档位的传动比：先计算令j₂表示j＝1,2,…,m的取值中的某个或某些确定的值，再计算l的估计值对于i＝1,2,…,n，令若为空则去掉对应的档位，否则计算k_i的估计值从而辨识得到档位数以及各个档位的传动比。

4.如权利要求3所述的变速箱档位传动比的求解方法，其特征在于，所述采样时间间隔为1秒，所述时间预设值t为3秒，r_min＝1.2，r_max＝2.4，N＝16，p＝2。

5.如权利要求1所述的变速箱档位传动比的求解方法，其特征在于，所述优化求解的启发式算法包括：遗传算法、模拟退火算法或蚁群算法。

6.一种变速箱档位传动比的求解装置，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于采集汽车包括GPS时间点、离合信号、发动机转速和变速箱输出轴转速的CAN数据；

数据过滤模块，用于根据所述数据采集模块的GPS时间点、离合信号过滤去除无效数据，得到有效的发动机转速和变速箱输出轴转速数据；

传动函数建立、优化模型构建与求解模块，用于建立传动函数并通过所建立的传动函数构建优化模型，基于所述数据过滤模块得到的有效数据，利用优化求解的启发式算法，识别得到档位数并且近似求解各档位的传动比；

进一步优化模块，用于在所述优化模型构建与求解模块得到档位传动比近似解的基础上，利用所述数据过滤模块得到的有效数据，进一步辨识档位数、优化求解各档位的传动比。

7.一种变速箱档位传动比的求解终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-5中任一项所述方法的步骤。

8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述方法的步骤。