CN111365450B - 一种满足各工况的cvt自动变速器换挡方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种满足各工况的CVT自动变速器换挡方法，包括以下步骤：步骤一、TCU控制器采集各种传感器信号和CAN总线数据，识别驾驶员意图和判断变速器当前工作状态；步骤二、TCU根据步骤一中的驾驶员意图和变速器当前工作状态进行综合判断，判断选取最优的换挡规律模式，所述的换挡规律模式依次满足设计好的十四级的优先级判断条件；步骤三，根据步骤二中所述的换挡规律模式，TCU选择对应的最优模式运行后，设定CVT的目标速比，从而使得变速器在既定的目标速比下运行。本发明的换挡方法选择能根据驾驶员意图和交通工况等迅速做出反应，自动选择最合适的CVT的换挡规律模式，以满足各工况的实际行驶情况。

Description

一种满足各工况的CVT自动变速器换挡方法
技术领域
本发明属于汽车自动变速箱控制技术领域，具体涉及一种满足各工况的CVT自动变速器换挡方法。
背景技术
车辆行驶的道路及交通非常复杂，一般公路、雪地路面、沙地路面、坡道路面等，有零下-30度以下的寒带地区，有40度以上的高温地区，也有在空气稀薄的高海拔地区，为了应对各种工况，TCU控制策略必须更加灵活、智能和高效，例如，坡道智能识别技术，车辆行驶在平坦道路和坡道道路工况下，驾驶员需求及车辆表现都不同，从平坦道路到上坡，由于道路负载加大，驾驶员需深踩油门，提高发动机动力输出，如果TCU能自动识别上坡模式，则TCU切换为上坡换挡规律策略，减少驾驶员由于道路负载的变化而深踩油门；对于下坡道路，道路负载变小，驾驶员相同油门工况下，速度会越变越快，为维持巡航车速，驾驶员丢油门，如果采用平坦道路的换挡规律曲线，则车辆速度继续增加，驾驶员会采取制动方式降低车速，持续下坡，车辆制动越多，这样对制动摩擦盘加剧磨损，不利于车辆损耗，故TCU识别下坡模式后，进入下坡换挡规律，增加滑行工况发动机转速，达到增加发动机制动效果。变速器换挡规律模式越智能则越需要识别复杂工况，以充分满足车辆各个工况下的舒适性、经济性及动力性。
基于此，亟需设计一种满足各工况的CVT自动变速器换挡方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
基于此，本发明公开了一种满足各工况的CVT自动变速器换挡方法，该换挡方法使得CVT自动变速器在满足基本的经济性和动力性的需求同时，能大大提高车辆的舒适性，从容应对各种复杂交通工况和复杂环境。
(二)技术方案
本发明公开了一种满足各工况的CVT自动变速器换挡方法，该换挡方法包括以下步骤：
步骤一：TCU控制器采集各种传感器信号和CAN总线数据，识别驾驶员意图和判断变速器当前工作状态；
步骤二：TCU根据步骤一中的驾驶员意图和变速器当前工作状态进行综合判断，判断选取最优的换挡规律模式，所述的换挡规律模式依次满足以下十四级的优先级判断条件：
1)首先TCU判断驾驶员是否将手柄处于手动模式，是则选择手动换挡规律模式，否则进入下一步；
2)TCU根据变速器油温判断是否过热，油温是否超过120℃，超过则进入冷机模式，否则进入下一步；
3)TCU根据发动机水温和发动机发送到CAN总线催化器暖机请求标志位，标志位为1则变速器选择发动机催化器加热模式，标志位为0则进入下一步；
4)判断CVT变速器是否处于低温条件下，是则TCU进入变速器的暖机模式，否则进入下一步；
5)TCU通过CAN总线发送的海拔高度系数判断是否处于高海拔地区，是选择高原模式，否则进入下一步；
6)判断TCU是否采用模拟AT换挡，是则选择SAT模式，否则进入下一步；
7)TCU判断车辆是否处于出弯道后的工况，是则选择速比保持模式，否则进入下一步；
8)通过TCU判断车辆是否持续处于下坡，是则选择下坡模式，否则进入下一步；
9)通过TCU判断车辆是否持续处于上坡，是则根据坡道值大小选择上坡模式1或者上坡模式2，否则进入下一步，其中上坡模式2比上坡模式1的坡道值大；
10)通过TCU判断车辆是否处于弯道的时工况，是则选择弯道模式，否则进入下一步；
11)判断驾驶员的操作手柄是否选择了雪地模式，是则选择雪地模式，否则进入下一步；
12)判断驾驶员是否选择了Eco模式，是则TCU进入Eco模式，否则进入下一步；
13)判断驾驶员是否选择了Sport模式，是则TCU选择进入S模式，否则进入下一步；
14)以上条件都不满足的默认情况下，TCU默认车辆处于Normal模式；
步骤三：根据步骤二中所述的换挡规律模式，TCU选择对应的最优模式运行后，设定CVT的目标速比，使得变速器在既定的目标速比下运行，以满足车辆各个工况的驾驶需求。
进一步的，TCU控制器采集的信号包括换挡手柄位置信号、加速踏板信号、制动踏板信号、发动机转速信号、发动机扭矩信号、发动机水温信号、发动机催化器加热信号标志位、方向盘转角信号、车速信号、变速器油温信号、涡轮转速信号、主动转速信号和/或被动转速信号等信号。
进一步的，冷机模式下，油温超过120℃时，则超过120℃部分采用0～1的范围内数据表示，0表示冷机模式不起作用，1表示完全冷机模式，冷机模式的换挡规律采用二位表，输入为车速和油门踏板开度，输出为发动机目标转速，冷机模式下的发动机目标转速低于平时工作转速。
进一步的，暖机模式下，TCU一上电读取该时刻的变速器油温，油温低于设定阈值时，低于设定阈值的部分采用0～1的范围内数据表示，0表示暖机模式不起作用，1表示完全暖机模式，暖机模式的换挡规律采用二位表，输入为车速和油门踏板开度，输出为发动机目标转速，暖机模式下发动机目标转速高于平时工作转速。
进一步的，高原模式下，TCU读取高原系数，将系数变换成0～1的范围内数据表示，0表示平原模式，1表示完全高原模式，高原模式的换挡规律采用二位表，输入为车速和油门踏板开度，输出为发动机目标转速，该发动机目标转速的曲线单调递增。
进一步的，SAT模式下，大油门工况CVT模拟AT换挡，可设置油门踏板开度大于35％，此时发动机转速均匀上升，且与车速成比例增加。
进一步的，步骤二的上坡模式中的坡道值αslope的计算满足如下条件：
αslope＝dv/dt-((Teng*Ktc*icvt*ig*η)/r-(A*v2+B*v+C))/M
其中，Teng为发动机转矩，Ktc为液力变矩器放大系数，icvt为CVT速比，ig为差速器速比，η为机械传动效率，r为车轮半径，v为车速，A、B、C为道路阻力系数，M为滚动阻力系数，坡道变量αslope为正值时，表示为下坡，αslope为负值时，表示车辆处于上坡状态。
在另外一方面，本发明还公开了一种变速器控制器，包括：
至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如上述任一项所述的满足各工况的CVT自动变速器换挡方法。
在另外一方面，本发明还公开了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如上述任一项所述的满足各工况的CVT自动变速器换挡方法。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
(1)本发明的换挡方法选择能根据驾驶员意图和交通工况等迅速做出反应，在有多模式冲突时，可以根据优先级条件自动选择合适的CVT的换挡规律模式，以满足各工况的实际行驶情况；
(2)本发明的换挡方法选择设计了合适的换挡规律，使得发动机处于最优经济性和动力性，降低能耗。
(3)本发明的换挡方法选择采用最合适的换挡规律和控制曲线，使得TCU控制器能自动识别复杂工况，满足CVT工作在最优工作点的要求，提高了整车经济性和动力性。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为本发明实施例中一种满足各种工况的CVT自动变速器换挡方法的控制策略图；
图2为本发明中的CVT采用SAT模式与传统换挡方法的效果对比图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明进行清楚、完整地描述，同时也叙述了本发明技术方案解决的技术问题及有益效果，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
如图1所示，本发明提供一种满足各种工况的CVT自动变速器换挡方法，包括以下步骤：
步骤一、TCU控制器采集各种传感器信号和CAN总线数据，识别驾驶员意图和判断变速器当前工作状态；
步骤二、TCU根据步骤一中的驾驶员意图和变速器当前工作状态进行综合判断，判断选取最优的换挡规律模式，所述的换挡规律模式依次满足以下十四级的优先级判断条件：
1)首先TCU判断驾驶员是否将手柄处于手动模式，是则选择手动换挡规律模式，否则进入下一步；
2)TCU根据变速器油温判断是否过热，油温是否超过120℃，超过则进入冷机模式，否则进入下一步；
3)TCU根据发动机水温和发动机发送到CAN总线催化器暖机请求标志位，标志位为1则变速器选择发动机催化器加热模式，标志位为0则进入下一步；
4)为了提升油品的性能，避免变速器在低温条件下工作，判断CVT变速器是否处于低温条件下，是则TCU进入变速器的暖机模式，否则进入下一步；
5)当车辆在高海拔地区，发动机输出功率减少，为弥补动力，TCU通过CAN总线发送的海拔高度系数，判断是否处于高海拔地区，是选择高原模式，否则进入下一步；
6)大油门工况时，为了动力输出线性并跟随驾驶员意图，判断TCU是否采用模拟AT换挡，是则选择SAT模式，否则进入下一步；
7)当驾驶员高速过弯时，存在快速丢油减速的情况，出弯道后需继续加速行驶，此时TCU需要判断车辆是否处于出弯道后的工况，是则选择速比保持模式，以提高车辆再加速性能，否则进入下一步；
8)车辆持续行驶在下坡道路路面时，通过TCU判断车辆是否处于下坡，是则选择下坡模式，否则进入下一步；
9)车辆持续行驶在上坡道路路面时，通过TCU判断车辆是否处于上坡，是则根据坡道值大小选择上坡模式1或者上坡模式2，否则进入下一步，其中上坡模式2比上坡模式1的坡道值大；
10)车辆持续行驶在弯道路面时，通过TCU判断车辆是否处于弯道的时工况，是则选择弯道模式，否则进入下一步；
11)车辆持续行驶在雪地路面时，判断驾驶员的操作手柄是否选择了雪地模式，是则选择雪地模式，否则进入下一步；
12)车辆处于路面状况良好时，驾驶员为了节省燃油性，判断驾驶员是否选择了Eco模式，是则TCU进入Eco模式，否则进入下一步；
13)驾驶员为了追求动力性，感受汽车加速感，判断驾驶员是否选择了Sport模式，是则TCU选择进入S模式(即Sport模式)，否则进入下一步；
14)以上条件都不满足的默认情况下，TCU默认车辆处于Normal模式，使得车辆的当前档位既满足一定的燃油经济性，又满足动力性。
步骤三，根据步骤二中所述的换挡规律模式，TCU选择对应的最优模式运行后，设定CVT的目标速比，从而使得变速器在既定的目标速比下运行，满足车辆各个工况的驾驶需求。
本发明中的换挡规律模式的优先级选择能根据驾驶员意图和交通工况等迅速做出反应，是特别适合于CVT自动变速器的换挡方法，其能够选择合适的换挡规律模式以满足不同的工况，其14级的优先级排序的判断是根据经验做出的设计排序，故作为一个整体看待时，该具体的针对CVT的优先级排序手段非本领域技术人员的公知常识，且其特别适合于CVT自动变速器的各工况判断。
进一步的，TCU控制器采集的信号包括换挡手柄位置信号、加速踏板信号、制动踏板信号、发动机转速信号、发动机扭矩信号、发动机水温信号、发动机催化器加热信号标志位、方向盘转角信号、车速信号、变速器油温信号、涡轮转速信号、主动转速信号和/或被动转速信号等信号；
进一步的，冷机模式下，油温超过120℃时，则超过120℃部分采用0～1的范围内数据表示，0表示冷机模式不起作用，1表示完全冷机模式，冷机模式的换挡规律采用二位表，输入为车速和油门踏板开度，输出为发动机目标转速，冷机模式下的发动机目标转速低于平时工作转速，以降低发动机输出功率，从而减少能耗，降低变速器油温；
进一步的，暖机模式下，TCU一上电读取该时刻的变速器油温，油温低于设定阈值时，低于设定阈值的部分采用0～1的范围内数据表示，0表示暖机模式不起作用，1表示完全暖机模式，暖机模式的换挡规律采用二位表，输入为车速和油门踏板开度，输出为发动机目标转速，暖机模式下发动机目标转速高于平时工作转速，使得变速器油温尽快上升，提高变速器传动效率。
进一步的，高原模式下，TCU读取高原系数，将系数变换成0～1的范围内数据表示，0表示平原模式，1表示完全高原模式，高原模式的换挡规律采用二位表，输入为车速和油门踏板开度，输出为发动机目标转速，该发动机目标转速为升高的转速，以弥补高原条件下动力不足的弱点。
进一步的，SAT模式下，大油门工况CVT模拟AT换挡，一般设置油门踏板开度大于35％，此时发动机转速均匀上升，且与车速成比例增加，以大大改善驾驶员加速感觉。
具体参见图2，相对于在中小油门以下或者巡航工况下CVT采用的传统换挡方法，本发明的换挡方法能够使得车了在SAT模式下始终将发动机工作在燃油经济区域，提高了整车燃油经济性。
具体的，下坡模式或者上坡模式的坡道值的计算中，驾驶员踩下油门踏板后输出期望的发动机转矩，作用到车轮为驱动力，它与车辆阻力矩作用，产生了车辆期望加速度，因此，本发明定义道路的坡道值为实际加速度-期望加速度，即：
αslope＝αactual-αexp
其中，αslope为坡道值(即坡度值)，αactual为车辆实际加速度，αexp为车辆期望加速度，故坡道值αslope为：
αslope＝dv/dt-((Teng*Ktc*icvt*ig*η)/r-(A*v2+B*v+C))/M
其中，Teng为发动机转矩，Ktc为液力变矩器放大系数，icvt为CVT速比，ig为差速器速比，η为机械传动效率，r为车轮半径，v为车速，A、B、C为道路阻力系数，M为滚动阻力系数。
具体的，坡道变量αslope为正值时，表示为下坡，αslope为负值时，表示车辆处于上坡状态；上坡模式包括上坡模式1和上坡模式2，上坡模式2是比上坡模式1的坡道值大，且坡道值是可以根据不同车辆可以标定的值。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的换挡方法和系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种满足各工况的CVT自动变速器换挡方法，其特征在于，该换挡方法包括以下步骤：
步骤一：TCU控制器采集各种传感器信号和CAN总线数据，识别驾驶员意图和判断变速器当前工作状态；
步骤二：TCU根据步骤一中的驾驶员意图和变速器当前工作状态进行综合判断，判断选取最优的换挡规律模式，所述的换挡规律模式依次满足以下十四级的优先级判断条件：
1)首先TCU判断驾驶员是否将手柄处于手动模式，是则选择手动换挡规律模式，否则进入下一步；
2)TCU根据变速器油温判断是否过热，油温是否超过120℃，超过则进入冷机模式，否则进入下一步；
3)TCU根据发动机水温和发动机发送到CAN总线催化器暖机请求标志位，标志位为1则变速器选择发动机催化器加热模式，标志位为0则进入下一步；
4)判断CVT变速器是否处于低温条件下，是则TCU进入变速器的暖机模式，否则进入下一步；
5)TCU通过CAN总线发送的海拔高度系数判断是否处于高海拔地区，是选择高原模式，否则进入下一步；
6)判断TCU是否采用模拟AT换挡，是则选择SAT模式，否则进入下一步；
7)TCU判断车辆是否处于出弯道后的工况，是则选择速比保持模式，否则进入下一步；
8)通过TCU判断车辆是否持续处于下坡，是则选择下坡模式，否则进入下一步；
9)通过TCU判断车辆是否持续处于上坡，是则根据坡道值大小选择上坡模式1或者上坡模式2，否则进入下一步，其中上坡模式2比上坡模式1的坡道值大；
10)通过TCU判断车辆是否处于弯道的时工况，是则选择弯道模式，否则进入下一步；
11)判断驾驶员的操作手柄是否选择了雪地模式，是则选择雪地模式，否则进入下一步；
12)判断驾驶员是否选择了Eco模式，是则TCU进入Eco模式，否则进入下一步；
13)判断驾驶员是否选择了Sport模式，是则TCU选择进入S模式，否则进入下一步；
14)以上条件都不满足的默认情况下，TCU默认车辆处于Normal模式；
步骤三：根据步骤二中所述的换挡规律模式，TCU选择对应的最优模式运行后，设定CVT的目标速比，使得变速器在既定的目标速比下运行，以满足车辆各个工况的驾驶需求。
2.根据权利要求1所述的满足各工况的CVT自动变速器换挡方法，其特征在于，TCU控制器采集的信号包括换挡手柄位置信号、加速踏板信号、制动踏板信号、发动机转速信号、发动机扭矩信号、发动机水温信号、发动机催化器加热信号标志位、方向盘转角信号、车速信号、变速器油温信号、涡轮转速信号、主动转速信号和/或被动转速信号。
3.根据权利要求1所述的满足各工况的CVT自动变速器换挡方法，其特征在于，冷机模式下，油温超过120℃时，则超过120℃部分采用0～1的范围内数据表示，0表示冷机模式不起作用，1表示完全冷机模式，冷机模式的换挡规律采用二位表，输入为车速和油门踏板开度，输出为发动机目标转速，冷机模式下的发动机目标转速低于平时工作转速。
4.根据权利要求1所述的满足各工况的CVT自动变速器换挡方法，其特征在于，暖机模式下，TCU一上电读取此时的变速器油温，油温低于设定阈值时，低于设定阈值的部分采用0～1的范围内数据表示，0表示暖机模式不起作用，1表示完全暖机模式，暖机模式的换挡规律采用二位表，输入为车速和油门踏板开度，输出为发动机目标转速，暖机模式下发动机目标转速高于平时工作转速。
5.根据权利要求1所述的满足各工况的CVT自动变速器换挡方法，其特征在于，高原模式下，TCU读取高原系数，将系数变换成0～1的范围内数据表示，0表示平原模式，1表示完全高原模式，高原模式的换挡规律采用二位表，输入为车速和油门踏板开度，输出为发动机目标转速，该发动机目标转速的曲线单调递增。
6.根据权利要求1所述的满足各工况的CVT自动变速器换挡方法，其特征在于，SAT模式下，大油门工况CVT模拟AT换挡，可设置油门踏板开度大于35％，此时发动机转速均匀上升，且与车速成比例增加。
7.根据权利要求1所述的满足各工况的CVT自动变速器换挡方法，其特征在于，步骤二的上坡模式中的坡道值αslope的计算满足如下条件：
αslope＝dv/dt-((Teng*Ktc*icvt*ig*η)/r-(A*v2+B*v+C))/M
其中，Teng为发动机转矩，Ktc为液力变矩器放大系数，icvt为CVT速比，ig为差速器速比，η为机械传动效率，r为车轮半径，v为车速，A、B、C为道路阻力系数，M为滚动阻力系数，坡道变量αslope为正值时，表示为下坡，αslope为负值时，表示车辆处于上坡状态。
8.一种变速器控制器，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：
所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至7任一项所述的满足各工况的CVT自动变速器换挡方法。
9.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至7任一项所述的满足各工况的CVT自动变速器换挡方法。
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