CN112324903B - 自动变速器换挡控制方法、系统、计算机设备及存储介质 - Google Patents

自动变速器换挡控制方法、系统、计算机设备及存储介质 Download PDF

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CN112324903B CN202011203148.7A CN202011203148A CN112324903B CN 112324903 B CN112324903 B CN 112324903B CN 202011203148 A CN202011203148 A CN 202011203148A CN 112324903 B CN112324903 B CN 112324903B
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Abstract

本发明涉及一种自动变速器换挡控制方法、系统、计算机设备及存储介质，其包括：获取第n次采样时含有待求参数广义坡度的车辆车重表达式；获取第n+1次采样时含有待求参数坡度的车辆车重表达式；根据两个相邻时刻的车重表达式获取坡度估计；将预设时间内多次采样得到的估计坡度累加求平均值；将估计坡度平均值代入汽车动力学方程求解车辆质量；根据估计坡度的平均值与整车质量确定最高限制挡位；判断当前挡位是否大于最高限制挡位，若大于，则强制执行最高限制挡位，反之，则按照原换挡策略正常换挡。本发明通过坡度与车重的识别获得一个最高限制挡位，车辆在正常升挡时被禁止超过该推荐的最高挡位，从而避免循环换挡的出现。

Description

自动变速器换挡控制方法、系统、计算机设备及存储介质
技术领域
本发明涉及一种汽车变速器换挡控制领域，特别是关于一种自动变速器换挡控制方法、系统、计算机设备及存储介质。
背景技术
汽车在上坡时会出现循环换挡，原因是高挡位时动力不足导致车辆减速降挡，降挡后动力恢复充足提升车速并升挡，出现循环换挡。换挡循环影响车辆行驶安全性、平稳性，加剧传动系统机械零件的磨损。
目前，在AMT中坡度动态识别算法中，基于汽车行驶动力学方程的坡度质量估计方法，需要动力完全中断，并要求准确获得动力中断的时刻，动力中断的时间越短越会降低坡度估计精度。另一种坡度估计方法同样是基于汽车动力学方程求解坡度，先获得车辆牵引力、加速度与车重，再求解坡度，存在以下问题：忽略空气阻力、地面摩擦阻力对车辆的影响，会导致坡度与质量的估计精度降低，另外此技术适用于车辆质量是已知且不变的车辆对象。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种自动变速器换挡控制方法、系统、计算机设备及存储介质，根据坡度与质量估计结果对原有的换挡策略进行限制挡位，有效的阻止车辆爬坡时的循环换挡。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种自动变速器换挡控制方法，其包括以下步骤：
获取第n次采样时含有待求参数广义坡度的车辆车重G(n)表达式；
获取第n+1次采样时含有待求参数坡度的车辆车重G(n+1)表达式；
根据两个相邻时刻的车重表达式获取坡度估计；
将预设时间内多次采样得到的估计坡度累加求平均值；
将估计坡度平均值代入汽车动力学方程求解车辆质量；
根据估计坡度的平均值与整车质量确定最高限制挡位；
判断当前挡位是否大于最高限制挡位，若大于，则强制执行最高限制挡位，反之，则按照原换挡策略正常换挡。
进一步，所述车辆车重表达式获取方法包括以下步骤：
获取相邻时间间隔发动机输出扭矩、变速箱传动比、主减速器传动比和车轮半径，求得车辆驱动力Ft；
获取车辆迎风面积、空气阻力系数和车速，求得空气阻力Fw；
获取纵向加速度和旋转质量转换系数，求得加速度阻力Fj；
将求得的车辆驱动力、空气阻力和加速度阻力代入到汽车行驶动力学方程中，获得含有未知参数坡度的质量表达式。
进一步，所述车辆重力G表达式为：
Figure BDA0002756100190000021
式中，α为道路坡度角度；f为滚动阻力系数，δ为旋转质量转换系数，g为重力加速度，u为汽车速度。
进一步，所述坡度估计获取方法为：假设车辆在行驶状态时车重不变，瞬间的坡度没有变化，则两个相邻时刻的车重表达式是相等的，则根据G(n)＝G(n+1)获取坡度估计。
进一步，还包括坡度结果过滤的步骤，该步骤在所述获取坡度估计后执行，过滤并保留坡度为-30％～30％的数值。
进一步，所述最高限制挡位的确定方法包括以下步骤：
将当前挡位设置为i挡，根据汽车行驶动力学方程、估计坡度和整车质量获取当前车辆加速度；
判断当前车辆加速度是否大于0，若大于0，则当前挡位有足够的动力支持爬坡，则将当前挡位增加1挡后再重新判断加速度；反之，则当前挡位无足够的动力支持爬坡，将当前挡位减1挡后的挡位才是当前车辆状态下的最高限制挡位。
一种自动变速器换挡控制系统，其包括：第一处理模块、第二处理模块、坡度估计模块、累加模块、质量求解模块、最高限制档位确定模块和执行模块；
所述第一处理模块获取第n次采样时含有待求参数广义坡度的车辆车重G(n)表达式；
所述第二处理模块获取第n+1次采样时含有待求参数坡度的车辆车重G(n+1)表达式；
所述坡度估计模块根据两个相邻时刻的车重表达式获取坡度估计；
所述累加模块将预设时间内多次采样得到的估计坡度累加求平均值；
所述质量求解模块将估计坡度平均值代入汽车动力学方程求解车辆质量；
所述最高限制档位确定模块根据估计坡度的平均值与整车质量确定最高限制挡位；
所述执行模块判断当前挡位是否大于最高限制挡位，若大于，则强制执行最高限制挡位，反之，则按照原换挡策略正常换挡。
进一步，还包括过滤模块；所述过滤模块用于过滤坡度结果，在所述获取坡度估计模块后执行，过滤并保留坡度为-30％～30％的数值。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行上述方法中的任一方法。
一种计算设备，其包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行上述方法中的任一方法的指令。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明在原车自动换挡策略的基础上，实时估计坡度与车重，通过坡度与车重的识别获得一个最高限制挡位，车辆在正常升挡时被禁止超过该推荐的最高挡位，从而避免循环换挡的出现。2、本发明不改变原有自动换挡策略，对原车换挡策略进行补充优化。3、本发明在车辆非换挡的状态下进行参数辨识，时间充足，识别精度高。
附图说明
图1是本发明自动变速器换挡控制方法流程示意图。
图2是车辆质量求解方法流程示意图。
图3是最高限制挡位确定方法流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参数解释表
Figure BDA0002756100190000031
Figure BDA0002756100190000041
实施例1：
在本实施例中提供一种自动变速器换挡控制方法，如图1所示，其包括以下步骤：
1)获取第n次采样时含有待求参数广义坡度的车辆车重G(n)表达式；
其中，广义坡度＝(sinα+f×cosα)≈道路坡度。
2)延迟采样时间间隔，获取第n+1次采样时含有待求参数坡度的车辆车重G(n+1)表达式；
3)道路坡度辨识：根据两个相邻时刻的车重表达式获取坡度估计；
假设车辆在行驶状态时车重不变，瞬间的坡度没有变化，则两个相邻时刻的车重表达式应该是相等的，则根据G(n)＝G(n+1)获取坡度估计。
由于车重与坡度都是未知的，假设车辆在行驶过程中车重是不变的，建立方程，则可以先消去车重，建立以车重为等号两边的表达式G(n)与G(n+1)，最后等号的两边只剩一个未知变量----坡度。
4)过滤坡度结果，过滤并保留坡度为-30％～30％的数值，30％表示最大坡度，-30％表示最小坡度。
5)为减少误差，将预设时间内多次采样得到的估计坡度累加求平均值；
6)将估计坡度平均值代入汽车动力学方程求解车辆质量；
7)根据估计坡度的平均值与整车质量确定最高限制挡位；
8)判断当前挡位是否大于最高限制挡位，若大于，则强制执行最高限制挡位，即可预防或及时消除循环换挡；反之，则按照原换挡策略正常换挡。
上述步骤中，循环跳挡的本质原因是：低挡位车辆动力大，高挡位车辆动力小。本发明根据估计的道路坡度与车辆质量，允许车辆在最高限制挡位以下进行自动换挡控制，实现防止循环换挡的出现；另一种情况是车辆在上坡时已出现循环换挡，当获得最高限制挡位后，立即阻止升挡。
上述步骤中，如图2所示，车辆车重表达式获取方法包括以下步骤：
1.1)获取相邻时间间隔发动机输出扭矩、变速箱传动比、主减速器传动比和车轮半径，求得车辆驱动力Ft；
Figure BDA0002756100190000051
1.2)获取车辆迎风面积、空气阻力系数和车速，求得空气阻力Fw；
Figure BDA0002756100190000052
1.3)获取纵向加速度和旋转质量转换系数，求得加速度阻力Fj；
Figure BDA0002756100190000053
1.4)将求得的车辆驱动力、空气阻力和加速度阻力代入到汽车行驶动力学方程中，获得含有未知参数坡度的质量表达式；
其中，汽车行驶动力学方程为：
Ft＝G(sinα+fcosα)+Fw+Fj；
G＝mg；
根据上述公式可以得到车辆重力，进而得到车辆的质量；车辆重力G表达式为：
Figure BDA0002756100190000054
上述步骤中，发动机输出扭矩、变速箱传动比、车速纵向加速度等参数可以通过CAN报文或者传感器实时获得；车轮半径、主减速器传动比、空气阻力系数、迎风面积、旋转质量转换系数等参数可以根据具体车型与行驶环境设置为常量。
上述各步骤中，如图3所示，最高限制挡位的确定方法包括以下步骤：
7.1)将当前挡位设置为i挡，根据汽车行驶动力学方程、估计坡度和整车质量获取当前车辆加速度；
汽车行驶动力学方程为：
Figure BDA0002756100190000055
基于该汽车行驶动力学方程，设置已知的参数：如坡度、质量等，可以求出不同挡位、车重、油门下的加速度du/dt。例如，设置坡度为0％(sin0＝0，cos0＝1)，车辆质量10吨，其他参数也是已知，代入汽车行驶动力学方程，便可以求得加速度du/dt。
7.2)判断当前车辆加速度是否大于0，若大于0，则当前挡位有足够的动力支持爬坡，返回步骤7.1)中将当前挡位增加1挡后再重新判断加速度；反之，则当前挡位无足够的动力支持爬坡，将当前挡位减1挡后的挡位才是当前车辆状态下的最高限制挡位。
上述步骤中，可以根据最高限制挡位的确定方法获得最高限制挡位的统计结果表，在车辆行驶过程中，实时查询此结果表获得最高限制挡位。例如，车辆空载状态下，道路坡度10％时，查表获得车辆最高限制挡位是2挡，所以，车辆最高能升到挡位2，假设没有限制挡位，车辆往往会升到3挡后自动降回2挡，循环出现2、3之间的换挡，即循环换挡。改变不同坡度、车重，获得各个挡位的加速度，如果当某个挡位D下的车辆加速度低于0，那就说明使用该挡位D的车辆会减速降挡，所以该挡降挡后的挡位才是最高限制挡位,即D-1挡是最高限制挡位。有些情况下，当前车辆的实际挡位已经大于最高限制挡位，并且车辆可能处于循环换挡的状态中，当获得最新的最高限制挡位后需要立即强制执行最高限制挡位。最高限制挡位不大于车辆前进挡位总数量。
实施例2：
在本实施例中提供一种自动变速器换挡控制系统，其包括第一处理模块、第二处理模块、坡度估计模块、累加模块、质量求解模块、最高限制档位确定模块和执行模块；
第一处理模块获取第n次采样时含有待求参数广义坡度的车辆车重G(n)表达式；
第二处理模块获取第n+1次采样时含有待求参数坡度的车辆车重G(n+1)表达式；
坡度估计模块根据两个相邻时刻的车重表达式获取坡度估计；
累加模块将预设时间内多次采样得到的估计坡度累加求平均值；
质量求解模块将估计坡度平均值代入汽车动力学方程求解车辆质量；
最高限制档位确定模块根据估计坡度的平均值与整车质量确定最高限制挡位；
执行模块判断当前挡位是否大于最高限制挡位，若大于，则强制执行最高限制挡位，反之，则按照原换挡策略正常换挡。
上述实施例中，还包括过滤模块；过滤模块用于过滤坡度结果，在获取坡度估计模块后执行，过滤并保留坡度为-30％～30％的数值。
实施例3：
在本实施例中提供一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，一个或多个程序包括指令，指令当由计算设备执行时，使得计算设备执行实施例1控制方法中的任一方法。
实施例4：
在本实施例中提供一种计算设备，其包括一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在存储器中并被配置为一个或多个处理器执行，一个或多个程序包括用于执行实施例1控制方法中的任一方法的指令。
综上，本发明的自动变速箱换挡控制方法用于车辆上坡、不同车重时的换挡控制，用限制换挡范围的办法达到消除循环换挡的目的。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

Claims (9)

1.一种自动变速器换挡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取第n次采样时含有待求参数广义坡度的车辆车重G（n）表达式；
获取第n+1次采样时含有待求参数坡度的车辆车重G（n+1）表达式；
根据两个相邻时刻的车重表达式获取坡度估计；
将预设时间内多次采样得到的估计坡度累加求平均值；
将估计坡度平均值代入汽车动力学方程求解车辆质量；
根据估计坡度的平均值与整车质量确定最高限制挡位；
判断当前挡位是否大于最高限制挡位，若大于，则强制执行最高限制挡位，反之，则按照原换挡策略正常换挡；
所述最高限制挡位的确定方法包括以下步骤：
将当前挡位设置为i挡，根据汽车行驶动力学方程、估计坡度和整车质量获取当前车辆加速度；
判断当前车辆加速度是否大于0，若大于0，则当前挡位有足够的动力支持爬坡，则将当前挡位增加1挡后再重新判断加速度；反之，则当前挡位无足够的动力支持爬坡，将当前挡位减1挡后的挡位才是当前车辆状态下的最高限制挡位；
改变不同坡度、车重，获得各个挡位的加速度，如果当某个挡位D下的车辆加速度低于0，则说明使用该挡位D的车辆会减速降挡，所以该挡降挡后的挡位才是最高限制挡位，即D-1挡是最高限制挡位；当前车辆的实际挡位已经大于最高限制挡位，并且车辆可能处于循环换挡的状态中，当获得最新的最高限制挡位后需要立即强制执行最高限制挡位；最高限制挡位不大于车辆前进挡位总数量；
所述自动变速器换挡控制方法不改变原有自动换挡策略。
2.如权利要求1所述控制方法，其特征在于，所述车辆车重表达式获取方法包括以下步骤：
获取相邻时间间隔发动机输出扭矩、变速箱传动比、主减速器传动比和车轮半径，求得车辆驱动力Ft；
获取车辆迎风面积、空气阻力系数和车速，求得空气阻力Fw；
获取纵向加速度和旋转质量转换系数，求得加速度阻力Fj；
将求得的车辆驱动力、空气阻力和加速度阻力代入到汽车行驶动力学方程中，获得含有未知参数坡度的质量表达式。
3.如权利要求2所述控制方法，其特征在于，所述车辆车重G表达式为：
Figure 386624DEST_PATH_IMAGE001
,
式中，
Figure 55503DEST_PATH_IMAGE002
为道路坡度角度；
Figure 48866DEST_PATH_IMAGE003
为滚动阻力系数，
Figure 803196DEST_PATH_IMAGE004
为旋转质量转换系数，
Figure 477891DEST_PATH_IMAGE005
为重力加速度，u为汽车速度。
4.如权利要求1所述控制方法，其特征在于，所述坡度估计获取方法为：假设车辆在行驶状态时车重不变，瞬间的坡度没有变化，则两个相邻时刻的车重表达式是相等的，则根据G（n）= G（n+1）获取坡度估计。
5.如权利要求1或4所述控制方法，其特征在于，还包括坡度结果过滤的步骤，该步骤在所述获取坡度估计后执行，过滤并保留坡度为-30%～30%的数值。
6.一种自动变速器换挡控制系统，其特征在于，包括：第一处理模块、第二处理模块、坡度估计模块、累加模块、质量求解模块、最高限制档位确定模块和执行模块；
所述第一处理模块获取第n次采样时含有待求参数广义坡度的车辆车重G（n）表达式；
所述第二处理模块获取第n+1次采样时含有待求参数坡度的车辆车重G（n+1）表达式；
所述坡度估计模块根据两个相邻时刻的车重表达式获取坡度估计；
所述累加模块将预设时间内多次采样得到的估计坡度累加求平均值；
所述质量求解模块将估计坡度平均值代入汽车动力学方程求解车辆质量；
所述最高限制档位确定模块根据估计坡度的平均值与整车质量确定最高限制挡位；
所述执行模块判断当前挡位是否大于最高限制挡位，若大于，则强制执行最高限制挡位，反之，则按照原换挡策略正常换挡；
所述最高限制挡位的确定方法包括以下步骤：
将当前挡位设置为i挡，根据汽车行驶动力学方程、估计坡度和整车质量获取当前车辆加速度；
判断当前车辆加速度是否大于0，若大于0，则当前挡位有足够的动力支持爬坡，则将当前挡位增加1挡后再重新判断加速度；反之，则当前挡位无足够的动力支持爬坡，将当前挡位减1挡后的挡位才是当前车辆状态下的最高限制挡位；
改变不同坡度、车重，获得各个挡位的加速度，如果当某个挡位D下的车辆加速度低于0，则说明使用该挡位D的车辆会减速降挡，所以该挡降挡后的挡位才是最高限制挡位，即D-1挡是最高限制挡位；当前车辆的实际挡位已经大于最高限制挡位，并且车辆可能处于循环换挡的状态中，当获得最新的最高限制挡位后需要立即强制执行最高限制挡位；最高限制挡位不大于车辆前进挡位总数量；
所述自动变速器换挡控制系统不改变原有自动换挡策略。
7.如权利要求6所述控制系统，其特征在于，还包括过滤模块；所述过滤模块用于过滤坡度结果，在所述获取坡度估计模块后执行，过滤并保留坡度为-30%～30%的数值。
8.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行如权利要求1至5所述方法中的任一方法。
9.一种计算设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1至5所述的方法中的任一方法的指令。
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