CN111059279B - 一种先进的商用车换挡提醒控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种先进的商用车换挡提醒控制方法，属于换挡控制技术领域，主要解决现有换挡提醒方法存在频繁提示加、减挡位的技术问题，所述方法包括以下步骤：S1.在车速小于阈值时，计算升挡后的发动机转速和发动机最大扭矩，若发动机转速和发动机最大扭矩均满足要求，提醒司机升挡；S2.在车速不小于阈值时，计算各挡位的发动机转速、发动机最大扭矩和比油耗并得到第一小比油耗挡、第二小比油耗挡、第三小比油耗挡；从第一小比油耗挡、第二小比油耗挡、第三小比油耗挡中选出最优挡，提醒司机切换到最优挡。本发明还公开了一种实现上方法的控制系统。本发明可以兼顾动力性和燃油经济性，避免出现频繁提示加、减挡位。
Description
技术领域
本发明涉及换挡控制技术领域，更具体地说，它涉及一种先进的商用车换挡提醒控制方法及系统。
背景技术
目前驾驶员仍是汽车操纵的主体，不同的驾驶员有着不同的驾驶行为、驾驶习惯，好的驾驶行为能够降低汽车的燃料消耗和污染物排放，据相关研究表明，若按照交通部提供的汽车驾驶节油要点行驶，汽车驾驶操作技术较好的驾驶员可节油2％-4％，汽车驾驶技术一般的驾驶员可节油4％-7％，汽车驾驶技较差的驾驶员可节油7％-12％。而在合适的时机选择合适的行驶挡位，正是良好驾驶行为的重要一环。
目前国内的传统动力商用车，手动挡变速箱仍然占比很大，对于发动机工作原理和燃油经济区域不了解的驾驶员，特别是新手驾驶员，通常不能根据车辆实时的行驶状况选择适当的挡位，不能在适当的时候升挡或降挡，从而导致油耗的增加，或出现换挡后的加速动力性不足等问题。为了适时的提醒驾驶员换挡，出现了各种各样的换挡提醒装置，这些装置所采用的换挡提醒控制方法也不尽相同。
现有的换挡提醒控制方法，综合概括起来主要有以下两类方案：
1、在专利号为CN 104373585 A、CN 106428018 A、CN 106523686 A、CN 103591278A的四项专利中，均采用行驶速度(或发动机转速)和油门踏板开度作为换挡点选择的判断依据。首先，通过发动机试验，针对各个挡位分别得到油门开度、车速(或转速)和燃油消耗量之间对应关系的表格，再在表格中选取使得在各油门开度和各挡位下使得燃油消耗最低的车速(或转速)作为经济性车速，进而得到油门开度、经济性车速(或转速)、挡位之间对应关系的MAP，如图1所示，根据此MAP，即可根据车速(或转速)和油门开度判断是否达到当前工况下的换挡点，提示司机升挡或降挡。此类方案为目前乘用车中应用最广的方案。
2、在专利号为CN 104175875 A的专利中，用户可根据需要选择以下驾驶模式：动力模式、经济模式、综合模式。在动力模式下，根据升挡前后的加速度规律，按尽量使升挡前后的加速度不变(动力性无损失)的原则，提升升挡。在经济模式下，根据升挡前后的百公里油耗，按尽量使升挡前后的百公里油耗不变的原则，提示升挡。综合模式下，主要考虑道路情况和驾驶员意图，道路情况使用相对阻力进行评估，相对阻力越大，说明道路越恶劣，动力需求越大；驾驶员意图用加速度进行衡量，加速度越大说明动力需求越大；动力需求大时，换挡点应更靠近动力性换挡点，而动力性需求小时，则应更靠近经济性换挡点。
对于商用车，其挡位数量通常从5个至18个不等，尤其是对于重型卡车，挡位数量通常在10个以上。虽然商用车挡位数量跨度很大，但综合看来，商用车的驾驶需求通常是：在车辆中低速时，应充分保证动力性，以便于车辆起步和加速；而在中高速阶段，则应选择合理的挡位行驶，以提高燃油经济性。
对于上述的第一类方案，若应用于商用车，换挡规律的制定是基于发动机稳态台架试验数据，而车辆在实际行驶时大多情况下处于动态工况，情况复杂多变，特别是对于配套柴油发动机的商用车，换挡后的加速过程为了防止柴油燃烧不充分冒黑烟，会根据进气量对柴油机的喷油量进行限制，动力性有一定损失。因此，不仅要考虑换挡后处于经济性车速(或转速)，而且要考虑换挡后的车辆动力性是否能满足驾驶需求
对于上述的第二类方案，若应用于商用车，虽然此方案有经济模式、动力模式和综合模式供选择，但其设计初衷更多的是来源于乘用车上的模式切换功能，而对于商用车，考虑到安全性和使用场景等因素，在不同的车速段频繁切换驾驶模式显然是不合适的。
除以上不足之外，以上两类方案若应用于乘用车，由于乘用车挡位较少，所以采用提示升挡、降挡的方法来提示是合适的，但对于挡位数量在10个以上的商用车，在中高挡位下，各挡传动比相差较小，各挡位的发动机工作工况会比较接近，若仍采用此类方案，则有可能出现频繁提示加、减挡位的情况。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的一是提供一种可以兼顾动力性和燃油经济性，避免出现频繁提示加、减挡位的先进的商用车换挡提醒控制方法。
本发明的目的二是提供一种可以兼顾动力性和燃油经济性，避免出现频繁提示加、减挡位的先进的商用车换挡提醒控制系统。
为了实现上述目的一，本发明提供一种先进的商用车换挡提醒控制方法，包括以下步骤：
S1.在车速小于阈值时，计算升挡后的发动机转速和发动机最大扭矩，若所述发动机转速和发动机最大扭矩均满足要求，提醒司机升挡；
S2.在车速不小于阈值时，计算各挡位的发动机转速、发动机最大扭矩和比油耗并得到第一小比油耗挡、第二小比油耗挡、第三小比油耗挡；在发动机转速和发动机最大扭矩均满足要求的条件下从所述第一小比油耗挡、第二小比油耗挡、第三小比油耗挡中选出最优挡，若所述最优挡与当前挡位不一致，提醒司机切换到所述最优挡。
作为进一步地改进，选出所述最优挡具体包括以下步骤：
S21.若所述第一小比油耗挡的发动机转速、发动机最大扭矩满足要求，则将所述第一小比油耗挡作为所述最优挡；否则转入步骤S22；
S22.若所述第二小比油耗挡的发动机转速、发动机最大扭矩满足要求，则将所述第二小比油耗挡作为所述最优挡；否则转入步骤S23；
S23.若所述第三小比油耗挡的发动机转速、发动机最大扭矩满足要求，则将所述第三小比油耗挡作为所述最优挡；否则将当前挡位作为所述最优挡。
进一步地，所述阈值为30～50km/h。
进一步地，所述发动机转速和发动机最大扭矩均满足要求具体为：换挡后的发动机转速大于最低转速限值且当前挡的发动机扭矩小于换挡后的发动机最大扭矩*系数k。
进一步地，所述最低转速限值为800rpm～1200rpm。
进一步地，在车速小于所述阈值时，所述系数k为75％～85％；在车速不小于所述阈值时，所述系数k为80％～90％。
进一步地，根据各挡位对应的发动机转速、发动机最大扭矩查询万有特性比油耗MAP得到各挡位对应的比油耗。
为了实现上述目的二，本发明提供一种先进的商用车换挡提醒控制系统，包括依次连接的存储模块、逻辑运算模块、输出模块；所述的存储模块用于保存万有特性比油耗MAP；所述的逻辑运算模块用于获取当前车速、当前发动机扭矩、计算各挡位对应的发动机转速和发动机最大扭矩，查询所述万有特性比油耗MAP得到各挡位对应的比油耗，根据上述的换挡提醒控制方法进行挡位判断，将所述挡位判断结果发送到所述输出模块进行输出。
有益效果
本发明与现有技术相比，具有的优点为：本发明在车速小于阈值时，计算升挡后的发动机转速和发动机最大扭矩，若所述发动机转速和发动机最大扭矩均满足要求，提醒司机升挡；在车速不小于阈值时，计算各挡位的发动机转速、发动机最大扭矩和比油耗并得到第一小比油耗挡、第二小比油耗挡、第三小比油耗挡；在发动机转速和发动机最大扭矩均满足要求的条件下从所述第一小比油耗挡、第二小比油耗挡、第三小比油耗挡中选出最优挡，若所述最优挡与当前挡位不一致，提醒司机切换到所述最优挡；可以兼顾中低速时的动力性和中高速时的燃油经济性，避免出现频繁提示加、减挡位。
附图说明
图1为现有技术的油门开度、经济性车速、挡位之间对应关系MAP图；
图2为本发明的中低速升挡提示状态计算方法示意图；
图3为本发明的中高速经济性挡位计算方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。
参阅图2、3，一种先进的商用车换挡提醒控制方法，包括以下步骤：
S1.在车速小于阈值时，计算升挡后的发动机转速和发动机最大扭矩，若发动机转速和发动机最大扭矩均满足要求，提醒司机升挡；
S2.在车速不小于阈值时，计算各挡位的发动机转速、发动机最大扭矩和比油耗并得到第一小比油耗挡、第二小比油耗挡、第三小比油耗挡；在发动机转速和发动机最大扭矩均满足要求的条件下从第一小比油耗挡、第二小比油耗挡、第三小比油耗挡中选出最优挡，若最优挡与当前挡位不一致，提醒司机切换到最优挡。第一小比油耗挡为比油耗最小的挡位，第二小比油耗挡为比油耗第二小的挡位，第三小比油耗挡为比油耗第三小的挡位。
选出最优挡具体包括以下步骤：
S21.若第一小比油耗挡的发动机转速、发动机最大扭矩满足要求，则将第一小比油耗挡作为最优挡；否则转入步骤S22；
S22.若第二小比油耗挡的发动机转速、发动机最大扭矩满足要求，则将第二小比油耗挡作为最优挡；否则转入步骤S23；
S23.若第三小比油耗挡的发动机转速、发动机最大扭矩满足要求，则将第三小比油耗挡作为最优挡；否则将当前挡位作为最优挡。
发动机转速和发动机最大扭矩均满足要求具体为：换挡后的发动机转速大于最低转速限值且当前挡的发动机扭矩小于换挡后的发动机最大扭矩*系数k。阈值为30～50km/h，最低转速限值为800rpm～1200rpm，保证发动机不会熄火，在车速小于阈值时，为中低速，系数k为75％～85％；在车速不小于阈值时，为中高速，系数k为80％～90％。根据各挡位对应的发动机转速、发动机最大扭矩查询万有特性比油耗MAP得到各挡位对应的比油耗。
在本实施例中，在车速小于阈值时，优先保证起步和加速的动力性，仅提示升挡操作，如图2所示，若升挡后的发动机转速1>最低转速限值2且当前挡的发动机输出扭矩3<升挡后的发动机最大扭矩4*80％，则说明升挡后能提供足够的动力，输出中低速升挡提示状态5，提醒司机及时升挡。
在车速不小于阈值时，以保证中高速时的燃油经济性为目标，仅提示切换到燃油经济性最好的挡位操作，如图3所示，
先计算出当前挡位切换到4、5挡直至最高挡后的发动最大机扭矩6；
再计算出当前挡位切换到4、5挡直至最高挡后的发动机转速7；
根据切换后的各挡发动最大机扭矩6和发动机转速7，从万有特性比油耗MAP8读取4、5挡直至最高挡的比油耗9；
在比油耗对比模块10中对比各挡比油耗，得到比第一小比油耗挡11、第二小比油耗挡12、第三小比油耗挡13；
此时，假设切换到第一小比油耗挡11，若换挡后的发动机转速16大于最低转速限值17且当前挡位的发动机输出扭矩18小于换挡后的发动机最大扭矩19*85％，则第一小比油耗挡切换状态20为“真”，说明切换到该挡位能提供足够的动力，该挡位为最优挡，此状态输出到挡位选择模块14后，输出中高速升挡提示状态15提醒司机切换到该挡位；否则，第一小比油耗挡切换状态20为“假”，继续往下寻找第二小比油耗挡12；
假设切换到第二小比油耗挡12，换挡后的发动机转速21大于最低转速限值22且当前挡位的发动机输出扭矩23小于换挡后的发动机最大扭矩24*85％，则第二小比油耗挡切换状态25为“真”，说明切换到该挡位能提供足够的动力，该挡位为最优挡，此状态输出到挡位选择模块14后，输出中高速升挡提示状态15提醒司机切换到该挡位；否则，第二小比油耗挡切换状态20为“假”，继续往下寻找第三小比油耗挡13；
假设切换到第三小比油耗挡13，换挡后的发动机转速26大于最低转速限值27且当前挡位的发动机输出扭矩28小于换挡后的发动机最大扭矩29*85％，则第三小比油耗挡切换状态30为“真”，说明切换到该挡位能提供足够的动力，该挡位为最优挡，此状态输出到挡位选择模块14后，输出中高速升挡提示状态15提醒司机切换到该挡位；否则第三小比油耗挡切换状态30为“假”，说明当前工况不适宜更改挡位，不提示换挡。
一种先进的商用车换挡提醒控制系统，包括依次连接的存储模块、逻辑运算模块、输出模块；存储模块用于保存万有特性比油耗MAP；逻辑运算模块用于获取当前车速、当前发动机扭矩、计算各挡位对应的发动机转速和发动机最大扭矩，查询万有特性比油耗MAP得到各挡位对应的比油耗，根据上述的挡提醒控制方法进行挡位判断，将所述挡位判断结果发送到所述输出模块进行输出。
本发明能够充分满足商用车的驾驶需求，兼顾动力性和燃油经济性；不需要手动切换动力模式和经济模式，而是根据当前车速来自动进行控制方法的区分，实现动力性和燃油经济性综合最优；在中高挡位时，根据万有特性比油耗MAP得到前三的经济性挡位，直接提醒司机应该切换到的最优挡，而不是提示升挡和降挡，避免出现频繁提示加、减挡位。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (5)
1.一种先进的商用车换挡提醒控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.在车速小于阈值时，计算升挡后的发动机转速和发动机最大扭矩，若所述发动机转速和发动机最大扭矩均满足要求，提醒司机升挡；
S2.在车速不小于阈值时，计算各挡位的发动机转速、发动机最大扭矩和比油耗并得到第一小比油耗挡、第二小比油耗挡、第三小比油耗挡；在发动机转速和发动机最大扭矩均满足要求的条件下从所述第一小比油耗挡、第二小比油耗挡、第三小比油耗挡中选出最优挡，若所述最优挡与当前挡位不一致，提醒司机切换到所述最优挡；
选出所述最优挡具体包括以下步骤：
S21.若所述第一小比油耗挡的发动机转速、发动机最大扭矩满足要求，则将所述第一小比油耗挡作为所述最优挡；否则转入步骤S22；
S22.若所述第二小比油耗挡的发动机转速、发动机最大扭矩满足要求，则将所述第二小比油耗挡作为所述最优挡；否则转入步骤S23；
S23.若所述第三小比油耗挡的发动机转速、发动机最大扭矩满足要求，则将所述第三小比油耗挡作为所述最优挡；否则将当前挡位作为所述最优挡；
所述发动机转速和发动机最大扭矩均满足要求具体为：换挡后的发动机转速大于最低转速限值且当前挡的发动机扭矩小于换挡后的发动机最大扭矩*系数k；
在车速小于所述阈值时，所述系数k为75％～85％；在车速不小于所述阈值时，所述系数k为80％～90％。
2.根据权利要求1所述的一种先进的商用车换挡提醒控制方法，其特征在于，所述阈值为30～50km/h。
3.根据权利要求1所述的一种先进的商用车换挡提醒控制方法，其特征在于，所述最低转速限值为800rpm～1200rpm。
4.根据权利要求1所述的一种先进的商用车换挡提醒控制方法，其特征在于，根据各挡位对应的发动机转速、发动机最大扭矩查询万有特性比油耗MAP得到各挡位对应的比油耗。
5.一种先进的商用车换挡提醒控制系统，其特征在于，包括依次连接的存储模块、逻辑运算模块、输出模块；所述的存储模块用于保存万有特性比油耗MAP；所述的逻辑运算模块用于获取当前车速、当前发动机扭矩、计算各挡位对应的发动机转速和发动机最大扭矩，查询所述万有特性比油耗MAP得到各挡位对应的比油耗，根据权利要求1-4任一所述的换挡提醒控制方法进行挡位判断，将所述挡位判断结果发送到所述输出模块进行输出。
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