CN110469664B - 一种无级变速器速比控制方法及系统 - Google Patents

一种无级变速器速比控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无级变速器速比控制方法及系统，属于无级变速器技术领域，解决了速比的调整对驾驶员驾驶模式意图的响应不够及时和准确的问题。一种无级变速器速比控制方法，包括以下步骤：采集油门踏板开度数据，根据所述油门开度数据，判断所述油门踏板开度是否小于或等于第一预设阈值，若是，则无级变速器输出经济性速比ieco，否则判断所述油门踏板开度是否大于或等于第二预设阈值，若是，则无级变速器输出动力性速比ispt，否则无级变速器输出综合性速比
Figure DDA0002147506490000011
其中，
Figure DDA0002147506490000012
为油门踏板开度。实现了经济性速比、综合性速比以及动力性速比之间自适应调整，避免了现有技术中因需人工操作导致的速比调整不及时、不准确的问题。

Description

一种无级变速器速比控制方法及系统
技术领域
本发明涉及无级变速器技术领域，尤其是涉及一种无级变速器速比控制方法及系统。
背景技术
随着自动控制技术的迅速发展，各行业都在进行着自动化与智能化的技术改革。汽车上的很多重要部件都有一个集成的控制单元，无级变速器作为汽车上的一个重要部件，能根据车辆行驶条件自动连续变化速比使发动机始终工作在理想区域内，通过无级变速器控制单元，对变速器速比进行控制，进而对整车的速比进行调节。
目前国内大部分无级变速器的速比控制采用两种模式，即经济模式和动力模式，通常是设置成两个按钮开关供驾驶员选择，但实际上绝大部分时间驾驶员保持经济模式开关常开，因为这足以应付日常生活中的大部分情况，当遇到爬陡坡等极限工况时，驾驶员可能会把动力模式打开，但在经过这一工况之后，驾驶员又会切换回到经济模式，模式的手动切换给驾驶员带来不便，并使得因需人工操作导致的速比调整不及时、不准确。
发明内容
本发明的目的在于至少克服上述一种技术不足，提出一种无级变速器速比控制方法及系统。
一方面，本发明提供了一种无级变速器速比控制方法，包括以下步骤：
采集油门踏板开度数据，根据所述油门开度数据，判断所述油门踏板开度是否小于或等于第一预设阈值，
若是，则无级变速器输出经济性速比ieco，否则判断所述油门踏板开度是否大于或等于第二预设阈值，
若是，则无级变速器输出动力性速比ispt，否则无级变速器输出综合性速比
Figure BDA0002147506470000011
其中，
Figure BDA0002147506470000012
为油门踏板开度；其中，所述第一预设阈值小于第二预设阈值。
进一步地，所述无级变速器速比控制方法还包括获取经济性速比ieco，具体包括：
利用发动机的万有特性图得到关于油门踏板开度的经济性转速曲线，从而得到所述油门踏板开度下最小燃油消耗率对应的转速neco，利用公式
Figure BDA0002147506470000021
得到经济性速比，其中，r为车轮有效滚动半径，i0为主减速器速比，u为整车及时反馈的车速。
进一步地，所述无级变速器速比控制方法还包括获取动力性速比ispt，具体包括：
利用发动机的万有特性图得到关于油门踏板开度的动力性转速曲线，从而得到所述油门踏板开度下整车发出一定功率对应最小燃油消耗率的转速nspt，利用公式
Figure BDA0002147506470000022
得到动力性速比。
进一步地，所述第一预设阈值取值范围为25％～35％，所述第二预设阈值取值范围为65％～75％。
另一方面，一种无级变速器速比控制系统，包括位移传感器、无级变速器控制单元，
所述位移传感器用于采集油门踏板开度，并将采集到的油门踏板开度数据发送至无级变速器控制单元，所述无级变速器控制单元用于根据所述油门踏板开度数据，判断所述油门踏板开度是否小于或等于第一预设阈值，
若是，则所述无级变速器控制单元控制无级变速器，使其输出经济性速比ieco，否则所述无级变速器控制单元判断油门踏板开度是否大于或等于第二预设阈值，
若是，则所述无级变速器控制单元控制无级变速器输出动力性速比ispt，否则所述无级变速器控制单元控制无级变速器输出综合性速比
Figure BDA0002147506470000023
其中，
Figure BDA0002147506470000024
为油门踏板开度；其中，所述第一预设阈值小于第二预设阈值。
进一步地，所述无级变速器控制单元包括经济性速比获取模块，
所述经济性速比获取模块，用于利用发动机的万有特性，得到关于油门踏板开度的经济性转速曲线，从而得到所述油门踏板开度下最小燃油消耗率对应的转速neco，然后利用公式
Figure BDA0002147506470000025
得到经济性速比，其中，r为车轮有效滚动半径，i0为主减速器速比，u为整车及时反馈的车速。
进一步地，所述无级变速器控制单元还包括动力性速比获取模块，
所述动力性速比获取模块用于，利用发动机的万有特性图，得到关于油门踏板开度的动力性转速曲线，从而得到所述油门踏板开度下整车发出一定功率对应最小燃油消耗率的转速nspt，然后利用公式
Figure BDA0002147506470000031
得到动力性速比。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：通过根据油门踏板开度使得速比可以在经济性速比、综合性速比以及动力性速比之间自适应调整，避免了现有技术中因需人工操作导致的速比调整不及时、不准确的问题；进而避免了因速比调整不及时、不准确引起增加油耗或动力不足的问题，即，当需要更经济性速比时，而人工未及时将速比调整到该状态时，会增加油耗，当更需要动力性速比时，而人工未及时将速比调整到此状态时，会导致动力不足。
附图说明
图1是本发明实施例1所述的无级变速器速比控制方法的流程示意图；
图2是本发明实施例1所述的发动机的万有特性图；
图3是本发明实施例1所述的经济性转速曲线与动力性转速曲线图；
图4是本发明实施例1所述的无级变速器速比控制策略的整体示意图；
图5是本发明实施例1所述的经济性、综合性和动力性转速区域图；
图6是本发明实施例1所述的经济模式、动力模式、综合模式和正常模式的经济性和动力性对比图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明的实施例提供了一种无级变速器速比控制方法，所述方法的流程示意图，如图所示，所述方法包括以下步骤：
采集油门踏板开度数据，根据所述油门开度数据，判断所述油门踏板开度是否小于或等于第一预设阈值，
若是，则无级变速器输出经济性速比ieco，否则判断所述油门踏板开度是否大于或等于第二预设阈值，
若是则无级变速器输出动力性速比ispt，否则无级变速器输出综合性速比
Figure BDA0002147506470000041
其中，
Figure BDA0002147506470000042
为油门踏板开度；其中，所述第一预设阈值小于第二预设阈值。
优选的，上述无级变速器速比控制方法还包括获取经济性速比ieco，具体包括：
利用发动机的万有特性图得到关于油门踏板开度的经济性转速曲线，从而得到所述油门踏板开度下最小燃油消耗率对应的转速neco，利用公式
Figure BDA0002147506470000043
得到经济性速比，其中，r为车轮有效滚动半径，i0为主减速器速比，u为整车及时反馈的车速。
优选的，上述无级变速器速比控制方法还包括获取动力性速比ispt，具体包括：
利用发动机的万有特性图得到关于油门踏板开度的动力性转速曲线，从而得到所述油门踏板开度下整车发出一定功率对应最小燃油消耗率的转速nspt，利用公式
Figure BDA0002147506470000044
得到动力性速比。
优选的，所述第一预设阈值取值范围为25％～35％，所述第二预设阈值取值范围为65％～75％。
其中，最优的，第一预设阈值取值为30％，第二预设阈值70％；一般行车时，通过数据统计和驾驶员位置的人体工程学设计，当驾驶员有节油意图的时候其踩下踏板的开度通常在30％以内，当驾驶员有追求动力性和推背感意图的时候其踩下踏板的开度通常在70％至100％之间；因此经济性速比对应的油门踏板开度阈值(即第一预设阈值)设置为30％为最佳，将动力性速比对应的油门踏板开度阈值设置(即第二预设阈值)为70％为最佳；
需要说明的是，发动机的万有特性图，如图2所示，其由基于发动机转速和转矩的等油耗曲线和等功率曲线组成，其中外特性曲线是每一转速下发动机能发出的最大转矩的运行工况曲线，经济性曲线是燃油消耗率最低的运行工况曲线，当发动机基于该曲线的工况运行时，节油能力最出色；动力性曲线是每一功率下，燃油消耗率较低的运行工况曲线，当发动机基于该曲线的工况运行时，动力性能最出色，且同时拥有不错的节油能力。
经济性转速曲线和动力性转速曲线是通过发动机万有特性图和踏板开度拟合得到的转速关于踏板开度的函数绘制而成的；所述经济性转速曲线与动力性转速曲线图，如图3所示；
动力性曲线是基于等功率曲线和等油耗曲线通过穷举法共同找到的，它是基于每一功率下燃油消耗率较低的运行工况点得到的，兼顾了动力性和经济性，但以动力性为主。
在一个具体实施例中，以第一预设阈值为30％，第二预设阈值为70％来解释本发明所述的无级变速器速比控制方法；
无级变速器速比控制策略的整体示意图，如图4所示，即通过逻辑运算和乘法器来实现速比的输出；
当踏板输入值与30％比较时，若小于或等于30％则输出1，否则输出0，将逻辑运算的结果通过乘法器和计算得到的经济性速比相连，则可以实现在踏板开度小于或等于30％时输出经济性速比，大于30％时输出0；
当踏板输入值与70％比较时，若大于或等于70％则输出1，否则输出0，将逻辑运算的结果通过乘法器和计算得到的动力性速比相连，则可以实现在踏板开度大于或等于70％时输出动力性速比，小于70％时输出0；
当油门踏板开度
Figure BDA0002147506470000051
时，用一个加权函数
Figure BDA0002147506470000052
来输出综合性速比，加权函数的设计意图来自于现实生活中当油门踩得大时以动力性为主，油门踩得小时以经济性为主，定义油门踏板开度低于50％时驾驶员以经济性能的需求为主，高于50％时驾驶员以动力性能的需求为主；
综合性速比的输出通过乘法器和经济性速比与动力性速比和值的逻辑非运算相连来实现的，当动力性速比或经济性速比任一方有速比输出时，即油门踏板开度满足小于或等于30％，或大于或等于70％，则逻辑非运算的结果为0，综合性速比输出的结果就为0，否则逻辑非运算的结果为1，输出综合性速比；
用加法器将三种模式下的速比输出结果加起来，即可完成速比输出模式的简化，并且在任意时刻和任意油门踏板开度下该无级变速器速比控制方法只会按需求输出三种模式速比中的其中一种速比；所求速比表达式，可用下列公式表示，
Figure BDA0002147506470000053
如图5所示，经济性、综合性和动力性转速区域图；通过对基于驾驶员意图的踏板开度进行判断，在正常行驶时会使发动机按要求运转在经济性转速区域或综合性转速区域或动力性转速区域；
按照本发明所述速比控制方法对无级变速器进行控制，并进行装车试验，经济模式(即经济性速比模式)、动力模式、综合模式和正常模式的经济性和动力性对比图，如图6所示，按经济性速比运行时，整车的节油能力提升很大，但是牺牲了加速性能，这符合驾驶员不考虑加速能力而希望大幅度节油的目的；
按动力模式速比运行时，整车的加速性能提升很大，但是牺牲了节油能力，这迎合了驾驶员在追求动力性能和推背感方面的需求时而不太考虑整车节油能力的意图；
在大多数情况下驾车会按综合模式速比进行运行，此时会出现节油能力和加速性能同时有中等幅度提升的效果。
本发明公开的无级变速器速比控制方法，考虑了驾驶员在实际驾驶过程中对速比调节的需求，设计了及时响应的速比控制模式，可以去掉设置在车上的模式切换按钮，并且充分利用无级变速器的经济和动力性能；第一预设阈值为30％、第二预设阈值为70％情况下，基于该速比控制方法对应设计的经济性速比模式、动力性速比模式和综合性速比模式相比于原型车正常行驶模式节油能力和百公里加速性能如下所示，
经济性速比模式条件下，节油能力提升8.45％，百公里加速性能降低7.18％；动力性速比模式条件下，节油能力降低2.82％，百公里加速性能提升6.28％；综合性速比模式条件下，节油能力提升4.22％，百公里加速性能提升2.92％；
在正常行驶时加速踏板的位置落在30％～70％之间的概率达到70％，所以综合模式的设计是很有必要的，且在三个模式中其综合性能也是最佳的。
实施例2
本发明还提供了一种无级变速器速比控制系统，包括位移传感器、无级变速器控制单元，
所述位移传感器用于采集油门踏板开度，并将采集到的油门踏板开度数据通过CAN总线发送至无级变速器控制单元，所述无级变速器控制单元用于根据所述油门踏板开度数据，判断所述油门踏板开度是否小于或等于第一预设阈值，
若是，则所述无级变速器控制单元控制无级变速器，使其输出经济性速比ieco，否则所述无级变速器控制单元判断油门踏板开度是否大于或等于第二预设阈值，
若是，则所述无级变速器控制单元控制无级变速器输出动力性速比ispt，否则所述无级变速器控制单元控制无级变速器输出综合性速比
Figure BDA0002147506470000061
其中，
Figure BDA0002147506470000062
为油门踏板开度；其中，所述第一预设阈值小于第二预设阈值。
优选的，所述无级变速器控制单元包括经济性速比获取模块，
所述经济性速比获取模块，用于利用发动机的万有特性图，得到关于油门踏板开度的经济性转速曲线，从而得到所述油门踏板开度下最小燃油消耗率对应的转速neco，然后利用公式
Figure BDA0002147506470000071
得到经济性速比，其中，r为车轮有效滚动半径，i0为主减速器速比，u为整车及时反馈的车速。
优选的，所述无级变速器控制单元还包括动力性速比获取模块，
所述动力性速比获取模块用于，利用发动机的万有特性图，得到关于油门踏板开度的动力性转速曲线，从而得到所述油门踏板开度下整车发出一定功率对应最小燃油消耗率的转速nspt，然后利用公式
Figure BDA0002147506470000072
得到动力性速比。
本发明公开了通过根据油门踏板开度使得速比可以在经济性速比、综合性速比以及动力性速比之间自适应调整，避免了现有技术中因需人工操作导致的速比调整不及时、不准确的问题；进而避免了因速比调整不及时、不准确引起增加油耗或动力不足的问题；即，当需要更经济性速比时，而人工未及时将速比调整到该状态时，会增加油耗，当更需要动力性速比时，而人工未及时将速比调整到此状态时，会导致动力不足。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种无级变速器速比控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集油门踏板开度数据，根据所述油门踏板开度数据，判断所述油门踏板开度是否小于或等于30％，
若是，则利用发动机的万有特性图得到关于油门踏板开度的经济性转速曲线，从而得到所述油门踏板开度下最小燃油消耗率对应的转速neco，利用公式
Figure FDA0003011024970000011
得到经济性速比，其中，r为车轮有效滚动半径，i0为主减速器速比，u为整车及时反馈的车速，无级变速器输出经济性速比ieco，否则判断所述油门踏板开度是否大于或等于70％，
若是，则利用发动机的万有特性图得到关于油门踏板开度的动力性转速曲线，从而得到所述油门踏板开度下整车发出一定功率对应最小燃油消耗率的转速nspt，利用公式
Figure FDA0003011024970000012
得到动力性速比，无级变速器输出动力性速比ispt，否则无级变速器输出综合性速比
Figure FDA0003011024970000013
其中，
Figure FDA0003011024970000014
为油门踏板开度。
2.一种无级变速器速比控制系统，其特征在于，包括位移传感器、无级变速器控制单元，所述无级变速器控制单元包括经济性速比获取模块及动力性速比获取模块；
所述位移传感器用于采集油门踏板开度，并将采集到的油门踏板开度数据发送至无级变速器控制单元，所述无级变速器控制单元用于根据所述油门踏板开度数据，判断所述油门踏板开度是否小于或等于30％，
若是，则所述经济性速比获取模块，利用发动机的万有特性图，得到关于油门踏板开度的经济性转速曲线，从而得到所述油门踏板开度下最小燃油消耗率对应的转速neco，然后利用公式
Figure FDA0003011024970000015
得到经济性速比，其中，r为车轮有效滚动半径，i0为主减速器速比，u为整车及时反馈的车速，所述无级变速器控制单元控制无级变速器，使其输出经济性速比ieco，否则所述无级变速器控制单元判断油门踏板开度是否大于或等于70％，
若是，则所述动力性速比获取模块，利用发动机的万有特性图，得到关于油门踏板开度的动力性转速曲线，从而得到所述油门踏板开度下整车发出一定功率对应最小燃油消耗率的转速nspt，然后利用公式
Figure FDA0003011024970000021
得到动力性速比，所述无级变速器控制单元控制无级变速器输出动力性速比ispt，否则所述无级变速器控制单元控制无级变速器输出综合性速比
Figure FDA0003011024970000022
其中，
Figure FDA0003011024970000023
为油门踏板开度。
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