CN112046485A

CN112046485A - 一种车辆换挡方法及其装置

Info

Publication number: CN112046485A
Application number: CN202010894292.3A
Authority: CN
Inventors: 王秋伟; 赵又群; 邓耀骥; 皮伟; 张陈曦
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2020-08-31
Filing date: 2020-08-31
Publication date: 2020-12-08
Anticipated expiration: 2040-08-31
Also published as: CN112046485B

Abstract

本发明公开了一种车辆换挡方法及其装置，属于车辆驾驶领域，其中车辆换挡方法包括：获取用户偏爱程度参数；获取评价分数；利用所述用户偏爱程度参数构建第一判断矩阵；利用所述评价分数构建第二判断矩阵；根据所述第一判断矩阵和第二判断矩阵确定要换的档位；本发明相对于手动换挡来说，大大的降低了换挡时间，相对于现有的自动挡来说，本发明充分考虑用户驾驶风格以及发动机本身的性能，提高发动机动力性和经济性，简单有效。

Description

一种车辆换挡方法及其装置

技术领域

本发明涉及车辆驾驶领域，特别涉及一宗车辆的换挡方法以及装置。

背景技术

目前车辆换挡主要分为手动换挡和自动挡(无级变速)，传统手动换挡因为反应时间存在时间滞后，反应不及时等问题，而自动挡设备虽然避免了驾驶员主动换挡操作，但发动机动力性和经济性得不到充分发挥，导致自动挡车辆动力性和经济型往往低于手动挡车辆，不利于节能减排。

例如公开号为CN111516694A，公开日为2020.08.11的中国发明申请公开了一种换挡控制方法及终端，其中换挡控制方法包括以下步骤S1、在车辆行驶过程中，获取所述车辆的实时速度；S2、根据所述实时速度判断是否达到换挡条件，若是，则执行S3，否则，返回S1；S3、触发换挡，在换挡过程中，根据所述实时速度以及目标档位确定发动机实时匹配的目标转速，根据所述发动机的目标转速控制发动机的油门量。

该方案仅仅是根据当前的时速进行换挡，并没有考虑到发动机的腾讯以及使用者的驾车习惯，不利于节能减排。

发明内容

为了解决现有的车辆手动换挡反应时间滞后而自定换挡不利于节能减排的问题，本发明提供一种既能够自动换挡又利于节能的车辆换挡方法及其装置。为了实现上述目的，本发明一方面提供一种车辆换挡方法，包括以下步骤：

获取用户偏爱程度参数；其中所述参数包括换挡时间偏爱程度值、发动机经济性偏爱程度值和发动机动力性偏爱程度值；

获取评价分数；其中所述评价分数包括换挡时间评价分数、发动机动力性评价分数和发动机经济性评价分数；

利用所述用户偏爱程度参数构建第一判断矩阵；

利用所述评价分数构建第二判断矩阵；

根据所述第一判断矩阵和第二判断矩阵确定要换的档位。

可选的，所述根据所述第一判断矩阵和第二判断矩阵确定要换的档位，进一步包括：

将所述第一矩阵列向量归一化，再求行和，得到第一权向量；

将所述第一矩阵列向量归一化，再求行和，得到第二权向量；

根据公式(1)计算每个档位的权值

K_j＝∑w_i(j)c_i (1)

式中，K_j为第j档位的权值，w_i为第二权向量，j为档位，c_i为第一权向量；

将所有挡位的权值的大小从大到小依次排列，选择权值最大的挡位进行换挡。

可选的所述换挡时间偏爱程度值、发动机经济性偏爱程度值和发动机动力性偏爱程度值均大于0且小于等于1，且三者之和等于1.5。

在上述车辆换换挡方法中，所述第一判断矩阵为

式中，a_ij为第一判断矩阵第i行第j列元素，q_i(j)表示用户偏爱程度参数，包括换挡时间偏爱程度值、发动机经济性偏爱程度值和发动机动力性偏爱程度值。

在上述车辆换换挡方法中，所述第二判断矩阵为

式中，B₁…B₅为对应各个挡位的第二判断矩阵，b1_ij…b5_ij为对应的第二判断矩阵中的第i行第j列元素，c1_i(j)…c5_i(j)为不同挡位下车辆对属性i(或j)的归一化评价分数。

可选的，换挡时间评价分数＝|未换挡时的车辆档位数-i|/4；

发动机动力性评价分数＝f_T(η_i*n_transfer)/max{f_T(n_motor)}；

发动机经济型评价分数＝min{f_b(n_motor)}/f_b(η_i*n_transfer)；

式中，η_i为对应的第i挡时变速箱传动比，n_transfer为车辆分动器输入轴的转速，n_motor为发动机主轴转速，f_T(*)为发动机输出扭矩T_motor和发动机主轴转速之间的函数关系，f_b(*)为燃油消耗率b_motor随发动机主轴转速n_motor的函数关系。

另一方面，本发明还提供一种车辆换挡装置，包括：

第一获取单元，用于获取用户偏爱程度参数；其中所述参数包括换挡时间偏爱程度值、发动机经济性偏爱程度值和发动机动力性偏爱程度值；

第二获取单元，用于获取评价分数；其中所述评价分数包括换挡时间评价分数、发动机动力性评价分数和发动机经济性评价分数；

第一构建单元，用于利用所述用户偏爱程度参数构建第一判断矩阵；

第二构建单元，用于利用所述评价分数构建第二判断矩阵；

确定单元，用于根据所述第一判断矩阵和第二判断矩阵确定要换的档位。

在上述车辆换挡装置中，可选的，所述根据所述第一判断矩阵和第二判断矩阵确定要换的档位，进一步包括：

根据公式(1)计算每个档位的权值

K_j＝∑w_i(j)c_i (1)

在上述车辆换挡装置中，可选的，所述换挡时间偏爱程度值、发动机经济性偏爱程度值和发动机动力性偏爱程度值均大于0且小于等于1，且三者之和等于1.5。

本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明相对于手动换挡来说，大大的降低了换挡时间，相对于现有的自动挡来说，充分考虑了用户的偏爱程度以及发动机的特性，利用层次分析法来选择换挡的档位，大大的提高了驾驶员的驾驶满意度，乘客的舒适度，而且提高了发动机的工作性能，节能减排。

附图说明

图1是本发明中车辆换挡方法的流程图；

图2是本发明中车辆换挡装置的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

参照图1，本实施例提供一种车辆换挡方法，包括以下步骤：S10：获取用户偏爱程度参数。

具体的，用户偏爱程度参数包括换挡时间偏爱程度值q₁、发动机经济性偏爱程度值q₂和发动机动力性偏爱程度值q₃，这三个数值由车辆驾驶员在用户输入端向车辆换挡控制器输入，且三个数值均大于0且小于等于1，数字1表示最为在意该种车辆属性，数字越小表示对该种车辆属性越不在意，同时为防止用户全部属性都设置为1，导致出现在意车辆各个属性的情况，限制用户可配置的车辆属性偏爱程度总和为1.5，用户也可不填写对车辆各个属性的偏爱程度，若不填写默认对各个车辆属性都同样注重，其值均为0.5。

S20：获取评价分数。

具体的，评价分数包括换挡时间评价分数、发动机动力性评价分数和发动机经济性评价分数；

第i(i＝1,2,...,5)档的换挡时间评价分数＝|未换挡时的车辆档位数-i|/4；

第i(i＝1,2,...,5)档的发动机动力性评价分数＝f_T(η_i*n_transfer)/max{f_T(n_motor)}；

第i(i＝1,2,...,5)档的发动机经济型评价分数＝min{f_b(n_motor)}/f_b(η_i*n_transfer)；

在此需要说明的是，车辆发动机特性为发动机外特性，也即发动机输出扭矩T_motor以及燃油消耗率b_motor随发动机主轴转速n_motor的变化特性，其函数关系分别记为T_motor＝f_T(n_motor)、b_motor＝f_b(n_motor)；为用户输入端内置信息，仅需用户根据驾驶车辆配置的发动机选择即可，另外上述公式中的η_i为对应的第i挡时变速箱传动比。

S30：构建第一判断矩阵。

基于层次分析法构造的，首先根据用户对换挡时间，发动机动力性，发动机经济性等车辆属性的偏爱程度构造判断矩阵A，其构造方法如下：

S40：构建第二判断矩阵。

具体的根据选择空间：一挡、二挡、……五挡，再次计算各个选择方案分别对各个属性的判断矩阵B_j(j＝1,2…5),其计算方式如下：

各个挡位对属性1换挡时间的判断矩阵B₁：

式中，b1_ij为对应的第二判断矩阵中的第i行第j列元素，c1_i(i＝1,2...5)为各个车辆对属性1(换挡时间)的归一化评价分数，同理各个车辆对其他属性的判断矩阵也按照上述方法计算，可以得到备选换挡策略对各个属性的判断矩阵B₁、B₂、B₃。。。。B₅；

在此需要说明的是B_i(i＝1,2,...,5)表示不同挡位i下的第二判断矩阵。

S50：根据第一判断矩阵和第二判断矩阵确定要换的档位。

具体的，是先将第二判断矩阵中的元素B_i(i＝1,2…5)列向量归一化，再求行和，得到权向量w_i，同样对第一判断矩阵进行列向量归一化，再求行和，得到权向量c_i，从而得到各个挡位的权值Kj：

K_j＝∑w_i(j)c_i

式中，K_j为第j档位的权值，w_i为第二权向量，j为档位，c_i为第一权向量；最后根据挡位权值的大小从大到小依次排列，程序选择权值最大的挡位进行换挡。

该车辆换挡方法充分考虑了用户的偏爱程度以及发动机的特性，利用层次分析法来选择换挡的档位，大大的提高了驾驶员的驾驶满意度，乘客的舒适度，而且提高了发动机的工作性能，节能减排。

如图2所示，本发明的实施例还提供一种车辆换挡装置，包括第一获取单元10，用于获取用户偏爱程度参数；其中所述参数包括换挡时间偏爱程度值、发动机经济性偏爱程度值和发动机动力性偏爱程度值。

第二获取单元20，用于获取评价分数；其中所述评价分数包括换挡时间评价分数、发动机动力性评价分数和发动机经济性评价分数。

第i(i＝1,2,...,5)档的发动机动力性评价分数＝

f_T(η_i*n_transfer)/max{f_T(n_motor)}；

第一构建单元30，用于利用所述用户偏爱程度参数构建第一判断矩阵；在此需要说明的具体的建立方法在上述车辆换挡方法的实施例中步骤S30中已经详细描述，在本实施例中就不再赘述。

第二构建单元40，用于利用所述评价分数构建第二判断矩阵；在此需要说明的具体的建立方法在上述车辆换挡方法的实施例中步骤S40中已经详细描述，在本实施例中就不再赘述。

确定单元50，用于根据所述第一判断矩阵和第二判断矩阵确定要换的档位。在此需要说明的具体的建立方法在上述车辆换挡方法的实施例中步骤S50中已经详细描述，在本实施例中就不再赘述。

另外，本发明实施例还提供一种计算机存储介质，其中，该计算机存储介质可存储有程序，该程序执行时包括上述方法实施例中记载的任何一种数据传输方法的部分或全部步骤。

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，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。