CN109979035B - 一种搭载液力机械式自动变速器车辆的静态换挡质量评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种搭载液力机械式自动变速器车辆的静态换挡质量评价方法，包括如下步骤：步骤一、根据底盘加速度信号得到最大的底盘加速度变化量Δa_xvmax；根据发动机转速信号得到发动机转速下冲值Δω_Eu和发动机转速超调值Δω_Eo；根据换挡杆位置信号得到换挡响应时间T_r，以及换挡稳定时间T_s；步骤二、根据底盘加速度变化量Δa_xvmax、发动机转速下冲值Δω_Eu、发动机转速超调值Δω_Eo、换挡响应时间T_r以换挡稳定时间T_s得到静态换挡舒适性指数、响应指数和使用寿命指数。本发明采用舒适性指数、响应指数和使用寿命指数对车辆的静态换挡质量从不同的角度进行评估，能够全面的对车辆的静态换挡质量进行评价，对液力机械式自动变速器控制方法的改进和整车行驶品质的提高具有重要的意义。

Description

一种搭载液力机械式自动变速器车辆的静态换挡质量评价 方法

技术领域

本发明属于自动变速器车辆的静态换挡质量评价技术领域，特别涉及一种搭载液力机械式自动变速器车辆的静态换挡质量评价方法。

背景技术

自动变速器的换挡质量是自动变速器控制的核心内容之一，随着自动变速汽车的发展和普及，人们对自动变速器的换挡质量要求也在逐渐提高，换挡质量可分为静态换挡质量和动态换挡质量两方面。在现有技术中，对动态换挡质量的评价方法研究较多，而静态换挡质量的评价方法却并不完善。

液力机械式自动变速器是技术最为成熟且市场占有率最高的一种自动变速器，且液力机械式自动变速器的控制均由液压元件执行，其静态换挡质量的评价方法对液力机械式自动变速器控制方法的改进和整车行驶品质的提高具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种搭载液力机械式自动变速器车辆的静态换挡质量评价方法，其采用舒适性指数、响应指数和使用寿命指数对车辆的静态换挡质量从不同的角度进行评估，能够全面的对车辆的静态换挡质量进行评价。

本发明提供的技术方案为：

一种搭载液力机械式自动变速器车辆的静态换挡质量评价方法，包括如下步骤：

步骤一、根据底盘加速度信号得到最大的底盘加速度变化量Δa_xvmax；

根据发动机转速信号得到发动机转速下冲值Δω_Eu和发动机转速超调值Δω_Eo；

根据换挡杆位置信号得到换挡响应时间T_r，以及换挡稳定时间T_s；

步骤二、根据所述底盘加速度变化量Δa_xvmax、发动机转速下冲值Δω_Eu、发动机转速超调值Δω_Eo、换挡响应时间T_r以及换挡稳定时间T_s得到静态换挡舒适性指数、响应指数和使用寿命指数。

优选的是，在所述步骤一之前还包括：

静态换挡时，采集换挡杆位置信号、车速信号、汽车底盘加速度信号及发动机转速信号；并对上述信号进行10Hz低通滤波处理。

优选的是，在所述步骤二中还包括对所述最大的底盘加速度变化量Δa_xvmax、发动机转速下冲值Δω_Eu和超调值Δω_Eo、换挡响应时间T_r以及换挡稳定时间T_s进行归一化处理：

其中，x_i分别为参数Δa_xvmax、Δω_Eu、Δω_Eo、T_r、T_s；x_{i_max}和x_{i_min}分别为相应参数的最大值和最小值。

优选的是，所述舒适性指数为：

S＝-s₁Δa′_xvmax-s₂Δω′_Eu-s₃Δω′_Eo+s₅T′_s；

其中，s₁、s₂、s₃、s₅分别为公式系数。

优选的是，所述响应指数为：

R＝r₁Δa_xvmax+r₂Δω_Eu+rΔω_Eo-r₄T_r-r₅T_s；

其中，r₁、r₂、r₄、r₅分别为为公式系数

优选的是，所述使用寿命指数为：

L＝-l₁Δα′_xvmax-l₂Δω′_Eu-l₃Δω′_Eo-l_sT′_s；

其中，l₁、l₂、l₃、l₅分别为为公式系数

优选的是，最大的底盘加速度变化量为：

Δa_xvmax＝a_xvmax-a_xvmin；

其中，a_xvmax为静态换挡时底盘最大加速度，a_xvmin为静态换档时底盘最小加速度。

优选的是，所述发动机转速下冲值为：

Δω_Eu＝|ω_min-ω_final|；

所述发动机转速超调值为：

Δω_Eo＝|ω_max-ω_final|；

其中，ω_min为静态换挡时发动机最低转速，ω_final为发动机最终稳定转速，ω_max为静态换挡时发动机最高转速。

本发明的有益效果是：

本发明提供的搭载液力机械式自动变速器车辆的静态换挡质量评价方法，采用舒适性指数、响应指数和使用寿命指数对车辆的静态换挡质量从不同的角度进行评估，能够全面的对车辆的静态换挡质量进行评价，对液力机械式自动变速器控制方法的改进和整车行驶品质的提高具有重要的意义。

附图说明

图1为本发明所述的液力机械式自动变速器结构示意图。

图2为本发明所述的静态换挡信号曲线。

图3为本发明所述的最大的底盘加速度变化量Δa_xvmax的取值示意图。

图4为本发明所述的发动机转速下冲值Δω_Eu和超调值Δω_Eo的取值示意图。

图5为本发明所述的换挡响应时间T_r稳定时间T_s取值示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

搭载液力机械式自动变速器车辆的静态换挡可分为动力流建立和动力流中断两种类型，即换挡杆由P挡或N挡换为D挡或R挡的动力流建立过程，以及换挡杆由D挡或R挡换为P挡或N挡的动力流中断过程。

如图1所示，液力机械式自动变速器的组成部件主要包括液力变矩器110，D挡离合器(即前进挡离合器C1)，R挡离合器(即倒挡离合器C2)，其他离合器(各种类型的液力机械式自动变速器具有的高挡位离合器等)，行星齿轮组，以及换挡执行机构(包括各种制动器和单向离合器)。

静态换挡中换挡杆由P/N挡换为D/R挡的两种情况如下：

1)换挡杆由P/N挡换为D挡：前进离合器C1工作，倒挡离合器C2和其他离合器不工作，换挡执行机构按TCU指令执行，动力经过行星齿轮组以一档传动比输出。

2)换挡杆由P/N挡换为R挡：倒挡离合器C2工作，前进离合器C1和其他离合器不工作，换挡执行机构按TCU指令执行，动力经过行星齿轮组改变方向并以倒档传动比输出。

在换挡杆保持P/N挡时，前进离合器C1、倒挡离合器C2和其他离合器均不工作，动力由从液力变矩器110输出后中断，行星齿轮组不工作。

换挡杆由P/N挡换为D/R挡的两种情况下，前进离合器C1或倒挡离合器C2工作时，均以液压元件执行动作，使离合器接合，接合时产生冲击和振动，对驾驶平顺性和乘员舒适性产生影响。

而由D挡或R挡换为P挡或N挡的过程中，D挡离合器或R挡离合器分离，发动机动力传递到D挡离合器或R挡离合器时，动力流中断，不再进入后续的传动系统中，以实现驻车或空挡；故动力流中断的过程对驾驶体验和换挡品质的影响较小。

因此，本发明只考虑静态换挡中由P挡或N挡换为D挡或R挡的动力流建立过程，即TCU发出进入D挡或R挡的指令后，D挡或R挡离合器接合，各制动器、单向离合器等换挡执行元件按也TCU控制策略工作，发动机输出的动力经液力机械式自动变速器中的D挡或R挡离合器向后传递，以驱动车辆行驶，完成动力流的建立的过程。

静态换挡中换挡杆由P/N挡换为D/R挡可分为如下两种情况：

1)换挡杆由P/N挡换为D挡，进入前进档。

2)换挡杆由P/N挡换为R挡，进入倒挡。

本发明提供了一种搭载液力机械式自动变速器车辆的静态换挡质量评价方法，具体过程如下：

静态换挡时，采集如下信号：换挡杆位置信号，汽车车速信号，底盘加速度信号，发动机转速信号。人体舒适度能感受的频率范围在10Hz以下，对这些信号进行10Hz低通滤波处理，得到的信号曲线如图2所示。

对采集到的信号提出以下指标，用于评价搭载液力自动变速器车辆的静态换挡质量：

1)Δa_xvmax：静态换挡时，换挡杆位置变化，换挡执行元件工作，前进离合器C1或倒挡离合器C2接合后动力流建立，引起车辆底盘振动(vibration)，用此过程中最大的底盘加速度变化量Δa_xvmax(正值)表征车辆底盘的颠簸程度。即最大的底盘加速度变化量为：

Δa_xvmax＝a_xvmax-a_xvmin；

其中，a_xvmax为静态换挡时底盘最大加速度，a_xvmin为静态换档时底盘最小加速度。Δa_xvmax数值大，则静态换挡响应积极，动力流建立快，但乘员乘坐舒适性低，平顺性差，且对离合器、制动器等元件冲击较大，使用寿命短。Δa_xvmax的取值如图3所示。

2)Δω_Eu和Δω_Eo：静态换挡时，换挡杆位置变化，换挡执行元件工作，各元件接合后车辆由怠速工况进入行驶工况(D/R挡)，传动系传动比发生变化引起发动机转速的变化，转速包括下冲(undershoot)和超调(overshoot)。用此过程中发动机最低转速与最终稳定转速之差的绝对值Δω_Eu(正值)表征发动机转速的下冲；用此过程中发动机最高转速与最终稳定转速之差的绝对值Δω_Eo(正值)表征发动机转速的超调；即：

发动机转速下冲值为：

Δω_Eu＝|ω_min-ω_final|；

所述发动机转速超调值为：

Δω_Eo＝|ω_max-ω_final|；

其中，ω_min为静态换挡时发动机最低转速，ω_final为发动机最终稳定转速，ω_max为静态换挡时发动机最高转速。Δω_Eu和Δω_Eo的取值如图4所示。Δω_Eu和Δω_Eo数值大，则静态换挡响应积极，但乘员乘坐舒适性低，平顺性差，且对离合器摩擦片磨损较大，使用寿命短。

3)T_r和T_s：静态换挡时，换挡杆位置变化，但由于电子元件、机械元件和液压控制系统的特性，换挡执行元件不会立即工作，需要等待一段时间后才会开始工作，从换挡杆位置变化到换挡执行元件产生响应(respond)的时间，定义为响应时间T_r。其中，以换挡杆位置变化后，发动机转速产生最大负梯度的时间点作为换挡执行元件的响应点。T_r数值大，则静态换挡响应速度慢，动力流建立迟缓。静态换挡时，换挡杆位置变化，换挡执行元件工作，经过一段时间后换挡完成，从换挡杆位置变化到发动机转速达到稳定(stabilition)的时间，定义为稳定时间T_s。其中，以发动机转速经过最高点后，第一次达到最终稳定转速的时间点作为发动机转速稳定点，T_s数值大，则静态换挡整体过程时间长，动力流稳定速度慢，且离合器滑摩时间长，使用寿命短，但乘员乘坐舒适性高，平顺性好。T_r和T_s取值如图5所示。

对于以上提出的各项评价指标，代入下式进行max-min归一化处理：

得：

其中，minΔa_xvmax为采集到的多个最大的底盘加速度变化量中的最小值，maxΔa_xvmax为采集到的多个最大的底盘加速度变化量中的最大值；

其中，minΔω_Eu为发动机转速最小下冲值，maxΔω_Eu为发动机转速最大下冲值；

其中，minΔω_Eo为发动机转速最小超调值，maxΔω_Eo为发动机转速最大超调值；

其中，minT_r为换挡杆位置变化到换挡执行原件产生响应的最短时间，maxT_r为换挡杆位置变化到换挡执行原件产生响应的最长时间；

其中，minT_s为从换挡杆位置变化到发动机转速达到稳定的最短时间，maxT_s为从换挡杆位置变化到发动机转速达到稳定的最长时间。

以Δa_xvmax为例，对搭载液力机械式自动变速器的各类车辆，在各类工况下的静态换挡的Δa_xvmax进行统计，得到其变化范围基本处于[0.13,0.67]范围内，则对于某待评价车辆测得的Δa_xvmax，对其进行归一化，即为：

对处理过的数据按车辆标定情况以及产品需求进行加权，得出如下综合指标：

S＝-s₁Δa′_xvmax-s₂Δω′_Eu-s₃Δω′_Eo+s₅T′_s；

R＝r₁Δa′_xvmax+r₂Δω′_Eu+r₃Δω′_Eo-r₄T′_r-r₅T′_s；

L＝-l₁Δa′_xvmax-l₂Δω′_Eu-l₃Δω′_Eo-l₅T′_s；

其中，S，R，L分别为舒适性指数，响应指数和使用寿命指数。s₁、s₂、s₃、s₅；r₁、r₂、r₄、r₅；l₁、l₂、l₃、l₅分别各指标公式的加权系数；各加权系数均为正数，并且：

判断标准为：

S数值越大，舒适性越好，反之越差；

R数值越大，响应越积极，反之越迟缓；

L数值越大，使用寿命越长，反之越短。

根据试验及驾评测试可得，具体判断标准为：

S的取值范围基本处于[-0.67，0.29]范围内，且S大于-0.37时驾乘人员可以接受；

R的取值范围基本处于[-0.44,0.23]范围内，且R在[-0.34,0.12]范围内驾乘人员可以接受；

L的取值范围基本处于[-0.79,0.30]范围内，且L大于-0.68时可满足车辆使用寿命要求。

实施例

以某6AT车辆为例，其产品标定及需求为运动型车辆，静态换挡试验参数为：

Δa_xvmax＝0.42m/s²，Δω_Eu＝89rpm，Δω_Eo38rpm，T_r＝0.15s，T_s＝3.26s，根据计算得到综合指标为：

S＝-0.12，R＝-0.98，L＝-0.44，之后，将计算得到的综合指标与判断标准进行对比，可知该车辆各项指标均满足要求，即车辆的静态换挡质量满足使用要求。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种搭载液力机械式自动变速器车辆的静态换挡质量评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、根据底盘加速度信号得到最大的底盘加速度变化量Δa_xvmax；

根据发动机转速信号得到发动机转速下冲值Δω_Eu和发动机转速超调值Δω_Eo；

根据换挡杆位置信号得到换挡响应时间T_r，以及换挡稳定时间T_s；

步骤二、根据所述底盘加速度变化量Δa_xvmax、发动机转速下冲值Δω_Eu、发动机转速超调值Δω_Eo、换挡响应时间T_r以及换挡稳定时间T_s得到静态换挡舒适性指数、响应指数和使用寿命指数；

所述舒适性指数为：

S＝-s₁Δa′_xvmax-s₂Δω′_Eu-s₃Δω′_Eo+s₅T′_s；

其中，s₁、s₂、s₃、s₅分别为公式系数；

所述响应指数为：

R＝r₁Δa′_xvmax+r₂Δω′_Eu+r₃Δω′_Eo-r₄T′_r-r₅T′_s；

其中，r₁、r₂、r₃、r₄、r₅分别为公式系数；

所述使用寿命指数为：

L＝-l₁Δa′_xvmax-l₂Δω′_Eu-l₃Δω′_Eo-l₅T′_s；

其中，l₁、l₂、l₃、l₅分别为公式系数；

S数值越大，舒适性越好，反之越差；

R数值越大，响应越积极，反之越迟缓；

L数值越大，使用寿命越长，反之越短。

2.根据权利要求1所述的搭载液力机械式自动变速器车辆的静态换挡质量评价方法，其特征在于，在所述步骤一之前还包括：

静态换挡时，采集换挡杆位置信号、车速信号、汽车底盘加速度信号及发动机转速信号；并对上述信号进行10Hz低通滤波处理。

3.根据权利要求2所述的搭载液力机械式自动变速器车辆的静态换挡质量评价方法，其特征在于，在所述步骤二中还包括对所述最大的底盘加速度变化量Δa_xvmax、发动机转速下冲值Δω_Eu和超调值Δω_Eo、换挡响应时间T_r以及换挡稳定时间T_s进行归一化处理：

其中，x_i分别为参数Δa_xvmax、Δω_Eu、Δω_Eo、T_r、T_s；x_{i_max}和x_{i_min}分别为相应参数的最大值和最小值。

4.根据权利要求3所述的搭载液力机械式自动变速器车辆的静态换挡质量评价方法，其特征在于，最大的底盘加速度变化量为：

Δa_xvmax＝a_xvmax-a_xvmin；

其中，a_xvmax为静态换挡时底盘最大加速度，a_xvmin为静态换档时底盘最小加速度。

5.根据权利要求4所述的搭载液力机械式自动变速器车辆的静态换挡质量评价方法，其特征在于，所述发动机转速下冲值为：

Δω_Eu＝|ω_min-ω_final|；

所述发动机转速超调值为：

Δω_Eo＝|ω_max-ω_final|；

其中，ω_min为静态换挡时发动机最低转速，ω_final为发动机最终稳定转速，ω_max为静态换挡时发动机最高转速。

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