CN110836263A - 一种考虑能量回收效率的有级变速器档位控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种考虑能量回收效率的有级变速器档位控制方法，属于新能源汽车领域该方法包括步骤：判断车辆当前行驶状态，当检测到车辆处于减速状态时进入能量回收模式；根据变速器当前所处档位确定下一时刻可选择的档位；基于历史车速与筛选的档位集合预测电机下一时刻的转速和转矩容许集合；根据电机的转速和转矩容许集合，查询电机效率MAP图，确定下一时刻的电机效率容许集合；预测下一时刻的车辆加速度，如果与当前时刻加速度的差值小于设定阈值，则保持档位不变，否则进入下一步骤；比较电机效率容许集合中的各元素值，使电机效率最大的档位作为下一时刻的最佳档位。本发明能够在保证合适换档频率的同时尽可能回收能量。

Description

一种考虑能量回收效率的有级变速器档位控制方法

技术领域

本发明属于新能源汽车领域，涉及一种考虑能量回收效率的有级变速器档位控制方法。

背景技术

具有有级自动变速器(机械式自动变速器或双离合自动变速器)的P2结构混合动力汽车和纯电动汽车，是国内各大汽车企业重点研发的车型，自动变速器的档位会直接影响发动机或者电机的工作效率以及整车的动力性能和舒适性，因此其档位控制是动力总成控制中的重要研究内容。上市车型的有级自动变速器档位控制方法主要考虑车辆加速时的经济性能和舒适性能，对于车辆减速时的能量回收效率考虑较少，而且降档规则的制定过于简单，严重依赖基于工程经验的换挡曲线(如图2)，使得电机的能量回收效率无法达到最优。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种考虑能量回收效率的有级变速器档位控制方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种考虑能量回收效率的有级变速器档位控制方法，该方法包括以下步骤：

S1：判断车辆当前行驶状态，当检测到车辆处于减速状态时进入步骤S2；

S2：根据变速器当前所处档位确定下一时刻可选择的档位；

S3：基于历史车速与筛选的档位集合预测电机下一刻的转速和转矩容许集合；

S4：根据电机的转速和转矩容许集合，查询电机效率MAP图，确定下一时刻的电机效率容许集合；

S5：预测下一时刻的车辆加速度，如果与当前时刻加速度的差值小于设定阈值，则保持档位不变，否则进入步骤S6；

S6：比较电机效率容许集合中的各元素值，使电机效率最大的档位作为下一采样时刻的最佳档位。

可选的，在所述步骤S1中，车辆当前行驶状态按照下述方式判定：

检测制动踏板的转动角度与制动踏板角加速度判定是否进入能量回收模式，判定规则如下：

其中，ψ＝1表示车辆进入能量回收模式；ψ＝0表示车辆紧急制动或正常行驶状态；δ表示制动踏板踩踏信号；δ＝1说明制动踏板转动角度不为零，δ＝0时说明未检测到驾驶员踩踏制动踏板的行为；ξ为制动踏板转动的角加速度；σ_th为角加速度阈值，根据整车参数进行标定。

可选的，所述步骤S2具体为：

其中，gear(k+1)为下一时刻的档位值，gear_max为变速器的最高档位值；gear(k)为当前档位值。

可选的，所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31：根据历史车速，基于马尔科夫或者神经网络等预测方法预测下一时刻速度；

S32：基于预测的车速与整车参数计算电机转矩与转速容许集合。

可选的，所述步骤S32中，电机转矩与转速容许集合计算如下：

其中，T(k+1)为下一时刻电机转矩容许集合，ω(k+1)为下一时刻电机转速容许集合，m_v为整车质量，g为重力加速度，f和C_d分别为滚动阻力系数和空气阻力系数，A为迎风面积，ρ_air为空气密度，v(k)为当前时刻k的车速，v(k+1)为步骤S31中预测得到的下一时刻的车速，R_w为车轮半径，δ为旋转质量换算系数，Δt为采样时间间隔，i_T(gear(k+1))为下一时刻变速器的容许传动比，与档位一一对应。

可选的，在所述步骤S5中，预测下一时刻的车辆加速度具体计算方法为：

可选的，在所述步骤S6中，比较电机效率容许集合中的各元素值具体计算方法为：

[index，gear^*(k+1)]＝max(η_em(T(k+1)，ω(k+1)))

其中，max(·)为求向量或者矩阵最大元素的函数，gear^*(k+1)为下一时刻最优档位，index为gear^*(k+1)在集合中的指针，η_em是根据电机转矩容许集合T(k+1)和电机转速容许集合ω(k+1)确定的电机效率容许集合。

本发明的有益效果在于：充分考虑了车辆减速时电机的工作特性，利用局部最优理论，避免了工程经验的主观性；根据当前档位状态和车辆速度、加速度的预测值来制定换挡规则，从而获得了变速器的局部最优换挡策略；弥补了现存换挡策略存在的无法充分回收制动能量的缺陷，能够进一步提升整车的经济性能；控制方法计算量小，实施简单，具有较强的实用性。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明所述档位控制方法的原理框图；

图2为基于工程经验的规则式换挡策略示意图；

图3为优选实施例中的动力总成结构简图；

图4为神经网络车速预测方案。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明所述的一种考虑能量回收效率的有级自动变速器档位控制方法，参照图1、图3与图4，本方法具体包括以下步骤：

S1：判断车辆当前行驶状态，当检测到车辆处于减速状态时进入步骤S2。车辆当前行驶状态按照下述方式判定：

检测制动踏板的转动角度与制动踏板角加速度判定是否进入能量回收模式，判定规则如下：

其中，ψ＝1表示车辆进入能量回收模式；ψ＝0表示车辆紧急制动或正常行驶状态；δ表示制动踏板踩踏信号；δ＝1说明制动踏板转动角度不为零，δ＝0时说明未检测到驾驶员踩踏制动踏板的行为；ξ为制动踏板转动的角加速度；σ_th为角加速度阈值，可根据整车参数进行标定。

S2：根据变速器当前所处档位确定下一时刻可选择的档位。具体实施方法如下：

其中，gear(k+1)为下一时刻的档位值，gear_max为变速器的最高档位值；gear(k)为当前档位值。

S3：基于历史车速与筛选的档位集合预测电机下一刻的转速和转矩容许集合。具体包括以下步骤：

S31：根据历史车速，基于马尔科夫或者神经网络等预测方法预测下一时刻速度。神经网络车速预测方案如图4所示。

S32：基于预测的车速与整车参数计算电机转矩与转速容许集合，具体如下：

其中，T(k+1)为下一时刻电机转矩容许集合，ω(k+1)为下一时刻电机转速容许集合，m_v为整车质量，g为重力加速度，f和C_d分别为滚动阻力系数和空气阻力系数，A为迎风面积，ρ_air为空气密度，v(k)为当前时刻k的车速，v(k+1)为步骤S31中预测得到的下一时刻的车速，R_w为车轮半径，δ为旋转质量换算系数，Δt为采样时间间隔，i_T(gear(k+1))为变速器的传动比，与档位一一对应。

S5：预测下一时刻的车辆加速度，具体计算方法如下：

如果与当前时刻加速度的差值小于设定阈值，则保持档位不变，否则进入步骤S6；

S6：比较电机效率容许集合中的各元素值，使电机效率最大的档位作为下一采样时刻的最佳档位。具体计算方法如下：

[index，gear^*(k+1)]＝max(η_em(T(k+1)，ω(k+1)))

其中，max(·)为求向量或者矩阵最大元素的函数，gear^*(k+1)为下一时刻最优档位，index为gear^*(k+1)在集合中的指针，η_em是根据电机转矩容许集合T(k+1)和电机转速容许集合ω(k+1)确定的电机效率容许集合。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种考虑能量回收效率的有级变速器档位控制方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：判断车辆当前行驶状态，当检测到车辆处于减速状态时进入步骤S2；

S2：根据变速器当前所处档位确定下一时刻可选择的档位；

S3：基于历史车速与筛选的档位集合预测电机下一刻的转速和转矩容许集合；

S4：根据电机的转速和转矩容许集合，查询电机效率MAP图，确定下一时刻的电机效率容许集合；

S5：预测下一时刻的车辆加速度，如果与当前时刻加速度的差值小于设定阈值，则保持档位不变，否则进入步骤S6；

S6：比较电机效率容许集合中的各元素值，使电机效率最大的档位作为下一采样时刻的最佳档位。

2.根据权利要求1所述的一种考虑能量回收效率的有级变速器档位控制方法，其特征在于：在所述步骤S1中，车辆当前行驶状态按照下述方式判定：

检测制动踏板的转动角度与制动踏板角加速度判定是否进入能量回收模式，判定规则如下：

其中，ψ＝1表示车辆进入能量回收模式；ψ＝0表示车辆紧急制动或正常行驶状态；δ表示制动踏板踩踏信号；δ＝1说明制动踏板转动角度不为零，δ＝0时说明未检测到驾驶员踩踏制动踏板的行为；ξ为制动踏板转动的角加速度；σ_th为角加速度阈值，根据整车参数进行标定。

3.根据权利要求1所述的一种考虑能量回收效率的有级变速器档位控制方法，其特征在于：所述步骤S2具体为：

其中，gear(k+1)为下一时刻的档位值，gear_max为变速器的最高档位值；gear(k)为当前档位值。

4.根据权利要求1所述的一种考虑能量回收效率的有级变速器档位控制方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括以下步骤：

S31：根据历史车速，基于马尔科夫或者神经网络等预测方法预测下一时刻速度；

S32：基于预测的车速与整车参数计算电机转矩与转速容许集合。

5.根据权利要求4所述的一种考虑能量回收效率的有级变速器档位控制方法，其特征在于：所述步骤S32中，电机转矩与转速容许集合计算如下：

其中，T(k+1)为下一时刻电机转矩容许集合，ω(k+1)为下一时刻电机转速容许集合，m_v为整车质量，g为重力加速度，f和C_d分别为滚动阻力系数和空气阻力系数，A为迎风面积，ρ_air为空气密度，v(k)为当前时刻k的车速，v(k+1)为步骤S31中预测得到的下一时刻的车速，R_w为车轮半径，δ为旋转质量换算系数，Δt为采样时间间隔，i_T(gear(k+1))为下一时刻变速器的容许传动比，与档位一一对应。

6.根据权利要求1所述的一种考虑能量回收效率的有级变速器档位控制方法，其特征在于：在所述步骤S5中，预测下一时刻的车辆加速度具体计算方法为：

7.根据权利要求1所述的一种考虑能量回收效率的有级变速器档位控制方法，其特征在于：在所述步骤S6中，比较电机效率容许集合中的各元素值具体计算方法为：

[index，gear^*(k+1)]＝max(η_em(T(k+1)，ω(k+1)))

其中，max(·)为求向量或者矩阵最大元素的函数，gear^*(k+1)为下一时刻最优档位，index为gear^*(k+1)在集合中的指针，η_em是根据电机转矩容许集合T(k+1)和电机转速容许集合ω(k+1)确定的电机效率容许集合。

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