CN110195780B - 一种重型车自动变速箱坡道换挡控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种重型车自动变速箱坡道换挡控制方法，包括爬坡工况下的换挡控制：变速箱控制单元TCU先根据计算得到的车辆质量和坡度值确定其坡度质量等级百分比，再根据该坡度质量等级百分比确定其所对应的爬坡等级模式，然后通过查看预先标定的该爬坡等级模式下的油门开度‑目标挡位表得到目标挡位，最后变速箱执行机构根据计算得到的目标档位以及换挡指令执行换挡操作，其中，爬坡等级模式包括低级模式、中级模式和高级模式。该设计综合考虑了汽车行驶状态、坡道以及质量对换档的影响，采用规律性的逻辑控制策略，不仅提高了车辆的经济性，而且改善了车辆的动力性、驾驶性以及系统稳定性。
Description
技术领域
本发明属于重型车换挡控制领域，具体涉及一种重型车自动变速箱坡道换挡控制方法。
背景技术
汽车手动变速器具有效率高、成本低、生产工艺成熟的特点，目前仍然是汽车(尤其是重型汽车)变速器中的主流产品。但手动变速器存在着换挡困难、动力中断以及驾驶员水平对车辆行驶性能有较大影响等缺陷，而且手动频繁换挡容易造成驾驶员行驶疲劳，增加了驾车行驶的不安全因素。机械自动变速箱(AMT，Automated MechanicalTransmission)以其结构简单、技术难度低以及开发成本低等优点，成为重型车自动变速技术的首选目标。而变速箱发展的核心是其控制方法的研究，换挡控制策略作为自动变速控制的关键技术已成为未来商用车变速箱发展需要攻克的主要难题，尤其是坡道行驶时挡位的更新。在正常爬坡行驶时，必须选择合适的换挡规律以兼顾车辆的动力性、经济性以及驾驶性能；在坡道上起步时，也必须选择合适的起步档位，保证起步顺利。
中国专利：公开号CN101326389A、公开日2008年12月17日的发明专利公开了一种在车辆上陡坡行驶的档位选择方法，该方法先确定车辆处于上坡行驶状态，再确定该上坡行驶状态的目标档位，该目标档位是对于特定的感测到的上坡行驶情况给出的最低燃料消耗、最高平均速度、最小化的驱动轮打滑风险的最优档位。该方法并未记载具体的档位选择方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种能够提高车辆的经济性的重型车自动变速箱坡道换挡控制方法。
为实现以上目的，本发明的技术方案如下：
一种重型车自动变速箱坡道换挡控制方法，包括爬坡工况下的换挡控制方法，所述爬坡工况下的换挡控制方法包括：变速箱控制单元TCU先根据计算得到的车辆质量和坡度值确定其坡度质量等级百分比，再根据该坡度质量等级百分比确定其所对应的爬坡等级模式，然后通过查看预先标定的该爬坡等级模式下的油门开度-目标挡位表得到目标挡位，最后变速箱执行机构根据计算得到的目标档位以及换挡指令执行换挡操作，其中，所述爬坡等级模式包括低级模式、中级模式和高级模式。
所述爬坡工况下的换挡控制方法还包括：根据估算得到的车辆质量值确定其所对应的载重等级为轻载级、中载级或重载级，若确定为中载级或重载级，通过查表得到目标挡位后根据转弯半径对其进行修正，并将修正后的目标挡位作为该模式下的目标挡位。
所述低级模式、中级模式和高级模式的进入和退出条件为：
当变速箱控制单元TCU计算得到的坡度值大于其对应的载重等级下的标定阈值B1时等待一段时间后进入低级模式，当计算得到的坡度质量等级百分比大于标定阈值B2时等待一段时间后进入中级模式，当计算得到的坡度质量等级百分比大于标定阈值B3时等待一段时间后进入高级模式，当计算得到的坡度质量等级百分比小于标定阈值B4且大于标定阈值B5时等待一段时间后退出高级模式并进入中级模式，当计算得到的坡度质量等级百分比小于标定阈值B5且大于标定阈值B6时等待一段时间后退出中级模式并进入低级模式，当计算得到的坡度值小于其对应的载重等级下的标定阈值B6时退出低级模式，其中，所述载重等级包括轻载级、中载级和重载级，B6＜B1＜B5＜B2＜B4＜B3。
所述车辆质量及坡度值采用基于扩展卡尔曼滤波的算法估算得到。
所述控制方法还包括坡道起步的换挡控制方法，所述坡道起步的换挡控制方法包括：变速箱控制单元TCU先根据计算得到坡度值确定其所对应的坡度等级，再通过查看预先标定的坡度等级-车辆质量-起步档位表得到目标起步挡位，最后变速箱执行机构根据计算得到的目标起步档位以及换挡指令执行换挡操作，其中，所述坡度等级包括根据坡度值大小分配的level-4～level4九个等级。
所述油门开度-目标挡位表根据发动机特性以及整车动力计算标定得到；
所述坡度等级-车辆质量-起步档位表的确定方法为：先根据发动机扭矩以及负载扭矩计算标定得到等级-车辆质量-初始起步档位表，再根据离合器滑磨功和离合器温升对初始起步档位进行修正，以得到等级-车辆质量-起步档位表。
所述爬坡工况下的换挡控制方法、坡道起步的换挡控制方法还包括档位验证步骤，该步骤位于计算得到目标档位之后、执行换挡操作之前；
所述档位验证步骤包括：
若变速箱控制单元TCU监测到车辆出现以下四种状况中的任一种，则发出禁止换挡指令：
车轮打滑状态满足一定条件；
系统电压故障或电压值过低；
车辆速度大于一定阈值，且换挡手柄欲挂入反向行驶档位；
起步过程中；
若换挡过程中变速箱控制单元TCU监测到系统电压故障或电压值过低，则发出摘空挡指令；
若变速箱控制单元TCU监测到车速急速下降、且离合器处于打开状态，则发出保持空挡滑行的指令。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种重型车自动变速箱坡道换挡控制方法中爬坡工况下的换挡控制包括：变速箱控制单元TCU先根据计算得到的车辆质量和坡度值确定其坡度质量等级百分比，再根据该坡度质量等级百分比确定其所对应的爬坡等级模式，然后通过查看预先标定的该爬坡等级模式下的油门开度-目标挡位表得到目标挡位，最后变速箱执行机构根据计算得到的目标档位以及换挡指令执行换挡操作，其中，爬坡等级模式包括低级模式、中级模式和高级模式，该设计综合考虑了汽车行驶状态、坡道以及质量对换档的影响，采用规律性的逻辑控制策略有效改善了换挡品质，提高了车辆的经济性。因此，本发明提高了车辆的经济性。
2、本发明一种重型车自动变速箱坡道换挡控制方法中，若根据估算得到的车辆质量值确定其所对应的载重等级为中载级或重载级，通过查表得到目标挡位后根据转弯半径对其进行修正，并将修正后的目标挡位作为该模式下的目标挡位，该设计改善了车辆的动力性和驾驶性。因此，本发明改善了车辆的动力性和驾驶性。
3、本发明一种重型车自动变速箱坡道换挡控制方法中当满足各模式的进入或退出的数据要求后需等待一段时间后再进入相应的模式，该设计可有效提高控制系统的稳定性，避免各模式之间产生突变。因此，本发明提高了控制系统的稳定性。
4、发明一种重型车自动变速箱坡道换挡控制方法中坡度等级-车辆质量-起步档位表的确定方法为先根据发动机扭矩以及负载扭矩计算标定得到等级-车辆质量-初始起步档位表，再根据离合器滑磨功和离合器温升对初始起步档位进行修正，该设计不仅能够保证车辆坡道起步的动力性，而且还能减少离合器的磨损，延长其使用寿命。因此，本发明设计不仅保证了车辆坡道起步的动力性，而且减少了离合器的磨损。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种重型车自动变速箱坡道换挡控制方法，包括爬坡工况下的换挡控制方法，所述爬坡工况下的换挡控制方法包括：变速箱控制单元TCU先根据计算得到的车辆质量和坡度值确定其坡度质量等级百分比，再根据该坡度质量等级百分比确定其所对应的爬坡等级模式，然后通过查看预先标定的该爬坡等级模式下的油门开度-目标挡位表得到目标挡位，最后变速箱执行机构根据计算得到的目标档位以及换挡指令执行换挡操作，其中，所述爬坡等级模式包括低级模式、中级模式和高级模式。
所述爬坡工况下的换挡控制方法还包括：根据估算得到的车辆质量值确定其所对应的载重等级为轻载级、中载级或重载级，若确定为中载级或重载级，通过查表得到目标挡位后根据转弯半径对其进行修正，并将修正后的目标挡位作为该模式下的目标挡位。
所述低级模式、中级模式和高级模式的进入和退出条件为：
当变速箱控制单元TCU计算得到的坡度值大于其对应的载重等级下的标定阈值B1时等待一段时间后进入低级模式，当计算得到的坡度质量等级百分比大于标定阈值B2时等待一段时间后进入中级模式，当计算得到的坡度质量等级百分比大于标定阈值B3时等待一段时间后进入高级模式，当计算得到的坡度质量等级百分比小于标定阈值B4且大于标定阈值B5时等待一段时间后退出高级模式并进入中级模式，当计算得到的坡度质量等级百分比小于标定阈值B5且大于标定阈值B6时等待一段时间后退出中级模式并进入低级模式，当计算得到的坡度值小于其对应的载重等级下的标定阈值B6时退出低级模式，其中，所述载重等级包括轻载级、中载级和重载级，B6＜B1＜B5＜B2＜B4＜B3。
所述车辆质量及坡度值采用基于扩展卡尔曼滤波的算法估算得到。
所述控制方法还包括坡道起步的换挡控制方法，所述坡道起步的换挡控制方法包括：变速箱控制单元TCU先根据计算得到坡度值确定其所对应的坡度等级，再通过查看预先标定的坡度等级-车辆质量-起步档位表得到目标起步挡位，最后变速箱执行机构根据计算得到的目标起步档位以及换挡指令执行换挡操作，其中，所述坡度等级包括根据坡度值大小分配的level-4～level4九个等级。
所述油门开度-目标挡位表格根据发动机特性以及整车动力计算标定得到；
所述坡度等级-车辆质量-起步档位表的确定方法为：先根据发动机扭矩以及负载扭矩计算标定得到等级-车辆质量-初始起步档位表，再根据离合器滑磨功和离合器温升对初始起步档位进行修正，以得到等级-车辆质量-起步档位表。
所述爬坡工况下的换挡控制方法、坡道起步的换挡控制方法还包括档位验证步骤，该步骤位于计算得到目标档位之后、执行换挡操作之前；
所述档位验证步骤包括：
若变速箱控制单元TCU监测到车辆出现以下四种状况中的任一种，则发出禁止换挡指令：
车轮打滑状态满足一定条件；
系统电压故障或电压值过低；
车辆速度大于一定阈值，且换挡手柄欲挂入反向行驶档位；
起步过程中；
若换挡过程中变速箱控制单元TCU监测到系统电压故障或电压值过低，则发出摘空挡指令；
若变速箱控制单元TCU监测到车速急速下降、且离合器处于打开状态，则发出保持空挡滑行的指令。
本发明的原理说明如下：
为了保证系统的稳定性，各模式的进入和退出条件需要做滤波处理。
本发明所述修正操作的修正量可以通过查看对应的标定表格得到。
本发明所述车辆质量和坡度可以利用三自由度惯性传感器、转速传感器的监测数据以及发动机扭矩信号、刹车信号、换挡信号、档位信号数据，基于扩展卡尔曼滤波的算法估算得到。
本发明所述车轮打滑状态可通过实时检测ASR触发信号以及前轴转速前左(右)轮相对前轴转速、后左(右)轮相对前轴转速信号，通过比较准速差判断得到。
本发明通过所述档位验证方法保证了车辆的安全性。
本发明所述根据计算得到的车辆质量和坡度值确定其坡度质量等级百分比是指：将计算得到的车辆质量和坡度值通过查看预先设定的车辆质量-坡度-坡度质量等级百分比表得到其所对应的坡度质量等级百分比值(该坡度质量等级百分比值可以体现出车辆在坡道上的相对阻力)，所述该车辆质量-坡度-坡度质量等级百分比表以车辆质量为横坐标、坡度为纵坐标，且车辆质量最大、坡度最大时所对应的坡度质量等级百分比表为100％，车辆质量最小、坡度为零时所对应的坡度质量等级百分比表为0。
实施例1：
一种重型车自动变速箱坡道换挡控制方法，包括爬坡工况下的换挡控制方法、坡道起步的换挡控制方法；
所述爬坡工况下的换挡控制方法为：变速箱控制单元TCU先根据基于扩展卡尔曼滤波的算法估算得到的车辆质量和坡度值确定其坡度质量等级百分比，并根据估算车辆质量值确定其所对应的载重等级为轻载级、中载级或重载级，再根据该坡度质量等级百分比确定其所对应的爬坡等级模式，然后通过查看预先根据发动机特性以及整车动力计算标定的该爬坡等级模式下的油门开度-目标挡位表得到目标挡位，若确定为中载级或重载级，通过查表得到目标挡位后根据转弯半径对其进行修正，并将修正后的目标挡位作为该模式下的目标挡位，随后进行档位验证，最后变速箱执行机构根据计算得到的目标档位以及换挡指令执行换挡操作，其中，所述爬坡等级模式包括低级模式、中级模式和高级模式，各模式的进入和退出条件为：当变速箱控制单元TCU计算得到的坡度值大于其对应的载重等级下的标定阈值B1时等待一段时间后进入低级模式，当计算得到的坡度质量等级百分比大于标定阈值B2时等待一段时间后进入中级模式，当计算得到的坡度质量等级百分比大于标定阈值B3时等待一段时间后进入高级模式，当计算得到的坡度质量等级百分比小于标定阈值B4且大于标定阈值B5时等待一段时间后退出高级模式并进入中级模式，当计算得到的坡度质量等级百分比小于标定阈值B5且大于标定阈值B6时等待一段时间后退出中级模式并进入低级模式，当计算得到的坡度值小于其对应的载重等级下的标定阈值B6时退出低级模式，B6＜B1＜B5＜B2＜B4＜B3；
所述坡道起步的换挡控制方法为：变速箱控制单元TCU先根据基于扩展卡尔曼滤波的算法估算得到的坡度值确定其所对应的坡度等级，再通过查看预先标定的坡度等级-车辆质量-起步档位表得到目标起步挡位，随后进行档位验证，最后变速箱执行机构根据计算得到的目标起步档位以及换挡指令执行换挡操作，其中，所述坡度等级包括根据坡度值大小分配的level-4～level4九个等级，所述坡度等级-车辆质量-起步档位表的确定方法为先根据发动机扭矩以及负载扭矩计算标定得到等级-车辆质量-初始起步档位表，再根据离合器滑磨功和离合器温升对初始起步档位进行修正即可；
所述爬坡工况下的换挡控制方法、坡道起步的换挡控制方法中，档位验证是指：
若变速箱控制单元TCU监测到车辆出现以下四种状况中的任一种，则发出禁止换挡指令：
车轮打滑状态满足一定条件；
系统电压故障或电压值过低；
车辆速度大于一定阈值，且换挡手柄欲挂入反向行驶档位；
起步过程中；
若换挡过程中变速箱控制单元TCU监测到系统电压故障或电压值过低，则发出摘空挡指令；
若变速箱控制单元TCU监测到车速急速下降、且离合器处于打开状态，则发出保持空挡滑行的指令。
Claims (7)
1.一种重型车自动变速箱坡道换挡控制方法，其特征在于：
所述控制方法包括爬坡工况下的换挡控制方法，所述爬坡工况下的换挡控制方法包括：变速箱控制单元TCU先根据计算得到的车辆质量和坡度值确定其坡度质量等级百分比，再根据该坡度质量等级百分比确定其所对应的爬坡等级模式，然后通过查看预先标定的该爬坡等级模式下的油门开度-目标挡位表得到目标挡位，最后变速箱执行机构根据计算得到的目标档位以及换挡指令执行换挡操作，其中，所述爬坡等级模式包括低级模式、中级模式和高级模式。
2.根据权利要求1所述的一种重型车自动变速箱坡道换挡控制方法，其特征在于：
所述爬坡工况下的换挡控制方法还包括：根据估算得到的车辆质量值确定其所对应的载重等级为轻载级、中载级或重载级，若确定为中载级或重载级，通过查表得到目标挡位后根据转弯半径对其进行修正，并将修正后的目标挡位作为该爬坡等级模式下的目标挡位。
3.根据权利要求1所述的一种重型车自动变速箱坡道换挡控制方法，其特征在于：
所述低级模式、中级模式和高级模式的进入和退出条件为：
当变速箱控制单元TCU计算得到的坡度值大于其对应的载重等级下的标定阈值B1时等待一段时间后进入低级模式，当计算得到的坡度质量等级百分比大于标定阈值B2时等待一段时间后进入中级模式，当计算得到的坡度质量等级百分比大于标定阈值B3时等待一段时间后进入高级模式，当计算得到的坡度质量等级百分比小于标定阈值B4且大于标定阈值B5时等待一段时间后退出高级模式并进入中级模式，当计算得到的坡度质量等级百分比小于标定阈值B5且大于标定阈值B6时等待一段时间后退出中级模式并进入低级模式，当计算得到的坡度值小于其对应的载重等级下的标定阈值B6时退出低级模式，其中，所述载重等级包括轻载级、中载级和重载级，B6＜B1＜B5＜B2＜B4＜B3。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的一种重型车自动变速箱坡道换挡控制方法，其特征在于：所述车辆质量及坡度值采用基于扩展卡尔曼滤波的算法估算得到。
5.根据权利要求1所述的一种重型车自动变速箱坡道换挡控制方法，其特征在于：
所述控制方法还包括坡道起步的换挡控制方法，所述坡道起步的换挡控制方法包括：变速箱控制单元TCU先根据计算得到坡度值确定其所对应的坡度等级，再通过查看预先标定的坡度等级-车辆质量-起步档位表得到目标起步挡位，最后变速箱执行机构根据计算得到的目标起步档位以及换挡指令执行换挡操作，其中，所述坡度等级包括根据坡度值大小分配的level-4～level4九个等级。
6.根据权利要求5所述的一种重型车自动变速箱坡道换挡控制方法，其特征在于：
所述油门开度-目标挡位表根据发动机特性以及整车动力计算标定得到；
所述坡度等级-车辆质量-起步档位表的确定方法为：先根据发动机扭矩以及负载扭矩计算标定得到坡度等级-车辆质量-初始起步档位表，再根据离合器滑磨功和离合器温升对初始起步档位进行修正，以得到坡度等级-车辆质量-起步档位表。
7.根据权利要求5所述的一种重型车自动变速箱坡道换挡控制方法，其特征在于：
所述爬坡工况下的换挡控制方法、坡道起步的换挡控制方法还包括档位验证步骤，该步骤位于计算得到目标档位之后、执行换挡操作之前；
所述档位验证步骤包括：
若变速箱控制单元TCU监测到车辆出现以下四种状况中的任一种，则发出禁止换挡指令：
车轮打滑状态满足一定条件；
系统电压故障或电压值过低；
车辆速度大于一定阈值，且换挡手柄欲挂入反向行驶档位；
起步过程中；
若换挡过程中变速箱控制单元TCU监测到系统电压故障或电压值过低，则发出摘空挡指令；
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