CN113606332A - 一种优化动力换挡顿挫感的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种优化动力换挡顿挫感的方法及系统，系统包括电控装置，电控装置采集油门信号、踏板信号和换挡信号，再判断换挡信号是否为升挡或降挡，如果否维持现有控制，如果是生成提高或降低对应的转速调整信号，获取发动机当前转速；然后传输转速调整信号至发动机控制单元，发动机控制单元调整发动机转速至目标转速；同时电控装置获取发动机实时转速，判断发动机实时转速是否为目标转速；如果是，传输换挡信号至变速器控制单元，传输发动机当前转速至发动机控制单元；变速器控制单元控制换挡，发动机控制单元调整发动机至当前转速。可见，本发明协同了发动机转速与挡位升降，使得换挡过程更为平稳，优化了动力换挡顿挫感。

Description

一种优化动力换挡顿挫感的方法及系统

技术领域

本发明涉及拖拉机技术领域，尤其涉及一种优化动力换挡顿挫感的方法及系统。

背景技术

拖拉机变速器使用性能及其智能化对提高拖拉机机组作业效率和稳定性具有重要意义。目前,先进国家全动力换挡变速器技术十分成熟,而我国还处于理论研究阶段，变速器制造的自动化水平低，轮毂,齿轮的加工精度达不到设计要求；换挡控制策略只处于理论研究阶段，目前动力换挡变速器仍然采用手动控制，CAN总线技术应用水平低,其关键技术亟待自主研发。

实现动力换挡的主要控制元件有动力换挡变速箱、拖拉机变速器控制单元、液压系统三大部分。其中液压系统是为离合器提供分离结合动力的装置，并能为变速箱提供强制的润滑保障。电液控制系统采用的电子控制单元（变速器控制单元），能够根据驾驶员输入指令，控制液压系统中的电磁阀和对应的换挡离合器实现换挡，同时实现对转速、扭距、压力、温度等数据的监测。

搭载动力换挡机构的犁式拖拉机在起步、加速换挡或减速换挡的时候，存在换挡顿挫的情况，驾驶员舒适感差。一般来说，顿挫的原因是发动机转速与车速不匹配，即发动机转速与离合器片转速存在转速差。为了达到与当前工况相匹配的发动机转速，需要人工通过手油门或油门踏板来调节，对驾驶员的驾驶经验要求较高，并且操作强度大，易疲劳。

发明内容

针对上述不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种优化动力换挡顿挫感的方法及系统，通过协同发动机转速和挡位升降，令换挡过程更为平稳。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种优化动力换挡顿挫感的方法，应用于优化动力换挡顿挫感的系统，所述优化动力换挡顿挫感的系统包括电控装置，所述电控装置分别与手油门、油门踏板和换挡手柄电连接，还分别与发动机控制单元和变速器控制单元通信连接；

所述方法，包括以下步骤：

步骤一、所述电控装置获取油门信号、踏板信号和换挡信号；

步骤二、判断换挡信号是否为升挡信号或降挡信号；

步骤三、如果否，传输油门信号和踏板信号至所述发动机控制单元；

如果是，根据油门信号，生成提高或降低对应的转速调整信号，并获取发动机当前转速；

步骤四、传输转速调整信号至发动机控制单元，发动机控制单元调整发动机转速至目标转速；

步骤五、所述电控装置获取发动机实时转速；

步骤六、判断发动机实时转速是否为目标转速；

步骤七、如果是，传输换挡信号至变速器控制单元；

如果否，再执行步骤五；

步骤八、变速器控制单元控制变速器换挡，所述电控装置传输发动机当前转速至发动机控制单元，发动机控制单元调整发动机转速至发动机当前转速。

优选方式为，所述步骤四，包括：

传输转速调整信号至发动机控制单元，发动机控制单元调整发动机转速;

获取发动机实时转速、进气压力和变速器挡位；

根据发动机实时转速和进气压力，调取对应的负载；

根据负载、发动机实时转速和变速器挡位，调取对应的目标转速；

传输目标转速至发动机控制单元；

发动机控制单元调整发动机转速至目标转速。

优选方式为，所述步骤一，还包括：

所述电控装置获取实时换挡信号；

对实时换挡信号进行滤波处理，得到对应的换挡信号。

优选方式为，所述步骤七，包括：

如果是，启动计时；

判断计时时间是否为预设定时间；

如果是，传输换挡信号至变速器控制单元，计时清零；

如果否，继续计时。

优选方式为，所述步骤一之后，还包括：

生成对应的显示信号；

根据显示信号，显示油门信号、踏板信号和换挡信号。

优选方式为，所述传输转速调整信号至发动机控制单元，发动机控制单元调整发动机转速至目标转速中，发动机转速的变化范围为50-100rpm。

优选方式为，所述如果是，根据油门信号，生成提高或降低对应的转速调整信号，并获取发动机当前转速步骤，具体为：

如果是升挡信号，则根据油门信号，生成提高转速对应的转速调整信号，并获取发动机当前转速；

如果是降挡信号，则根据油门信号，生成降低转速对应的转速调整信号，并获取发动机当前转速。

一种优化动力换挡顿挫感的装置，包括手油门、油门踏板、换挡手柄、电连接的发动机和发动机控制单元、以及电连接的变速器和变速器控制单元，还包括分别与所述发动机控制单元和所述变速器控制单元通信连接的电控装置，所述电控装置还分别与所述手油门、所述油门踏板和所述换挡手柄电连接；所述电控装置采集油门信号、踏板信号和换挡信号，并根据换挡信号生成对应的转速调整信号，传输转速调整信号至所述发动机控制单元，所述发动机控制单元调整发动机转速目标转速，并获取发动机当前转速；所述电控装置采集发动机实时转速，判断发动机实时转速是否为目标转速，如果是，传输换挡信号至所述变速器控制单元，所述变速器控制单元根据换挡信号调整变速器换挡，传输发动机当前转速至所述发动机控制单元，所述发动机控制单元调整发动机转速至发动机当前转速。

优选方式为，所述电控装置还包括预设定单元，所述预设定单元根据发动机转速和进气压力预设定负载，根据负载、发动机转速和变速器挡位预设定目标转速；所述电控装置用获取进气压力和变速器挡位，并在传输转速调整信号的同时获取进气压力、变速器挡位和发动机转速，根据进气压力和发动机转速调取对应的负载，再根据负载和变速器挡位调取对应的目标转速，传输目标转速至发动机控制单元。

优选方式为，所述电控装置还包括主控单元，及分别与所述主控单元电连接的油门采集单元、踏板采集单元和换挡采集单元，所述油门采集单元与所述手油门电连接，所述踏板采集单元与所述油门踏板电连接，所述换挡采集单元与所述换挡手柄电连接；所述油门采集单元、所述踏板采集单元和所述换挡采集单元分别包括模数转换电路和数模转换电路。

采用上述技术方案后，本发明的有益效果是：

由于本发明的优化动力换挡顿挫感的方法及系统，其中系统包括电控装置，电控装置分别与手油门、油门踏板和换挡手柄电连接，还分别与发动机控制单元和变速器控制单元通信连接；电控装置可采集油门信号、踏板信号和挡位信号，再判断换挡信号是否为升挡信号或降挡信号；如果挡位信号没有变化，维持原有控制，如果为升高或降低，则生成提高或降低对应的转速调整信号，并获取发动机当前转速；再传输转速调整信号至发动机控制单元，发动机控制单元调整发动机转速至目标转速；同时电控装置获取发动机实时转速，判断发动机实时转速是否为目标转速；如果是转速调整到目标转速，表明调整完成，传输换挡信号至变速器控制单元；变速器控制单元控制变速器换挡，再传输发动机当前转速至发动机控制单元，发动机控制单元调整发动机转速至发动机当前转速，即恢复转速。可见，本发明对发动机转速与挡位升降进行了协同控制，使得换挡过程更为平稳，优化了动力换挡顿挫感。

附图说明

图1是本发明的原理框图；

图2 是本发明中方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

如图1和图2所示，一种优化动力换挡顿挫感的方法，应用于优化动力换挡顿挫感的系统，优化动力换挡顿挫感的系统包括电控装置，电控装置分别与手油门、油门踏板和挡位手柄电连接，电控装置还分别与发动机控制单元和变速器控制单元通信连接，电控装置切断了发动机控制单元与手油门和油门踏板之间的电连接，切断了变速器控制单元与变速器之间的电连接，转而由电控装置采集后再分别传输。

本发明的方法，包括以下步骤：

步骤一、电控装置获取油门信号、踏板信号和换挡信号；

步骤二、判断换挡信号是否为升挡信号或降挡信号；

步骤三、如果否，表明换挡手柄没有输入，传输油门信号和踏板信号至发动机控制单元ECU；

如果是，根据油门信号，生成提高或降低对应的转速调整信号，并获取发动机当前转速；本实施例中：如果是升挡信号，则根据油门信号，生成提高转速对应的转速调整信号，并获取发动机当前转速；如果是降挡信号，则根据油门信号，生成降低转速对应的转速调整信号，并获取发动机当前转速。

步骤四、传输转速调整信号至发动机控制单元，发动机控制单元调整发动机转速至目标转速，目标转速为预设定量；

步骤五、电控装置获取发动机实时转速；

步骤六、判断发动机实时转速是否为目标转速；

步骤七、如果是，表明转速调整完毕，发动机转速稳定，传输换挡信号至变速器控制单元；如果否，再执行步骤五。

步骤八、变速器控制单元控制变速器换挡，换挡完毕电控装置传输发动机当前转速至发动机控制单元，发动机控制单元调整发动机转速至发动机当前转速，即恢复调整之前的正常转速。

本发明由电控装置实时采集油门信号、踏板信号、换挡手柄的换挡信号以及发动机转速，并根据所采集的换挡信号判断当前状态，若换挡信号没有输入，则为否，此时电控装置将油门信号和踏板信号传输至发动机电控单元，发动机电控单元按现有方式，控制发动机正常转速运行；当判断出挡位信号有变化，则为升挡信号或降挡信号，此时需要调整发动机转速，使发动机转速与变化挡位后的离合器片转速之间无转速差，以消除顿挫感。发动机转速调整的方式，主要是在升挡时，提高转速至目标转速，降挡时降低发动机转速。

为了对发动机转速调整进行控制，在发动机控制单元调整发动机转速的过程中，电控装置采集发动机实时转速，当发动机实时转速达到目标转速时，停止调整，此时电控装置传输换挡信号至变速器控制单元，变速器控制单元完成换挡。

另外，本发明在调整发动机转速前，电控装置采集发动机当前转速，当换挡完成后，电控装置传输发动机当前转速至发动机控制单元，发动机控制单元再调整发动机转速为发动机当前转速，即恢复发动机正常运行。

可见，本发明的方法通过协同控制发动机转速和挡位升降，优化了动力换挡顿挫感，令换挡操作更平稳，降低了驾驶员的劳动强度。

本实施例中步骤八，具体包括：

传输转速调整信号至发动机控制单元，发动机控制单元调整发动机转速;

获取发动机实时转速、进气压力和变速器挡位；

根据发动机实时转速和进气压力，调取对应的负载，负载为预设定量；

根据负载、发动机实时转速和变速器挡位，调取对应的目标转速，其中负载、发动机转速和变速器挡位根据机型预设定；

传输目标转速至发动机控制单元；

发动机控制单元调整发动机转速至目标转速。

在上述电控装置获取油门信号、踏板信号和换挡信号步骤之后，还包括以下步骤：

生成对应的显示信号；

根据显示信号，显示油门信号、踏板信号和换挡信号，变化观察。

本实施例采用上述步骤后，可根据实际机型、实际运行工况，调取对应的负载和目标转速，令协同控制更加优化。

本实施例中步骤一，还包括：

电控装置获取实时换挡信号；

对实时换挡信号进行滤波处理，得到对应的换挡信号。

可通过滤波电路进行滤波处理，避免连续换挡操作，引起跳挡等问题。

本实施例中步骤七包括：

如果是，启动计时；

判断计时时间是否为预设定时间，预设定时间可为但不限于5秒；

如果是，传输换挡信号至变速器控制单元，计时清零；

如果否，继续计时。

通过上述步骤，令发动机转速调整到目标转速后，稳定一段时间后，再进行换挡操作，进一步提高了换挡操作的稳定性，驾乘人员舒适性增强，对变速箱的冲击性减小，机械运行更加平稳。

本实施例的传输转速调整信号至发动机控制单元，发动机控制单元调整发动机转速至目标转速中，发动机转速的变化范围为50-100rpm，以保证发动机的性能。

实施例二：

如图1所示，一种优化动力换挡顿挫感的系统，应用实施例一的优化动力换挡顿挫感的方法，包括手油门、油门踏板、换挡手柄、电连接的发动机和发动机控制单元、以及电连接的变速器和变速器控制单元，还包括分别与发动机控制单元和变速器控制单元通信连接的电控装置，电控装置还分别与手油门、油门踏板和换挡手柄电连接。

电控装置采集油门信号、踏板信号和换挡信号，并根据换挡信号生成对应的转速调整信号，传输转速调整信号至发动机控制单元，发动机控制单元调整发动机转速目标转速，并获取发动机当前转速；电控装置采集发动机实时转速，判断发动机实时转速是否为目标转速，如果是，传输换挡信号至变速器控制单元，变速器控制单元根据换挡信号调整变速器换挡，电控装置传输发动机当前转速至发动机控制单元，发动机控制单元调整发动机转速至发动机当前转速，如果否，发动机实时转速不是目标转速，电控装置继续获取发动机实时转速，并判断是否为目标转速。

本实施例电控装置还包括预设定单元，预设定单元根据发动机转速和进气压力预设定负载，根据负载、发动机转速和变速器挡位预设定目标转速；则电控装置用于获取进气压力和变速器挡位，并在传输转速调整信号的同时获取进气压力、变速器挡位和发动机转速，根据进气压力和发动机转速调取对应的负载，再根据负载和变速器挡位调取对应的目标转速，传输目标转速至发动机控制单元。

本实施例电控装置还包括主控单元，及分别与主控单元电连接的油门采集单元、踏板采集单元和换挡采集单元，油门采集单元与手油门电连接，踏板采集单元与油门踏板电连接，换挡采集单元与换挡手柄电连接；油门采集单元、踏板采集单元和换挡采集单元分别包括模数转换电路和数模转换电路，主控单元包括FS32K116LAT0MFMT的主控芯片，采用DAC7512及外围电路组成数模转换电路，用于将需要输出的手油门电压信号和油门踏板电压信号输出给发动机控制单元ECU的油门采集接口。

本实施例还包括，信息显示单元和通讯单元，其中信息显示单元用于显示当前变速器的输出挡位、发动机转速、进气压力；其中通讯单元为CAN通信单元，通过CAN总线，采用J1939协议，实现与发动机电控ECU、电液电控单元TCU之间的信息传输。采用型号为TJA1042TK/3的CAN收发控制器及外围保护电路组成CAN通讯接口，用于装置与发动机控制单元ECU和变速器控制单元TCU的通讯；

本发明采用型号为MAX17501FATB+T的DC-DC开关电源转换芯片进行电源转换为外围器件供电，将输入的24VDC转换为5VDC。

本发明的系统，相比于现有技术增加了油门采集单元、踏板采集单元和换挡采集单元，其中油门采集单元采集手油门的油门信号，并传输至主控单元，踏板采集单元采集油门踏板的踏板信号，并传输至主控单元，换挡采集单元采集换挡手柄的换挡信号，并传输至主控单元，本例中电控装置还包括转速传感器和压力传感器，转速传感器用于采集发动机转速，压力传感器用于采集进气压力，并将发动机转速和进气压力传输至主控单元，其中转速传感器和压力传感器可增设，也可利用原有的。

主控单元对接收的换挡信号进行判断，当换挡信号为无时，主控单元直接传输油门信号和踏板信号给发动机控制单元，发动机控制单元控制发动机正常运行即可。当换挡信号为升挡信号时，主控单元传输调整转速信号至发动机控制单元，发动机控制单元提高发动机转速；同时主控单元根据接收的发动机转速和进气压力调取对应的目标转速，并存储发动机转速为发动机当前转速，再传输目标转速至发动机控制单元，发动机控制单元提高发动机转速至目标转速后，启动计时，计时时间到后，主控单元传输换挡信号至变压器控制单元，变压器控制单元换挡。换挡完毕后，主控单元传输发动机当前转速至发动机控制单元，发动机控制单元调整发动机转速至当前转速，即恢复正常转速，完成升挡操作，因在换挡之前，提高了发动机转速，从而减小了换挡过程中，发动机转速与离合器片转速之差，进而消除了动力换挡的顿挫感，提升驾驶舒适度。

当换挡信号为降挡信号时，主控单元传输调整转速信号至发动机控制单元，发动机控制单元降低发动机转速；降挡操作与升挡操作基本相同，不同之处为降低发动机转速，以减少换挡过程中的速度差。

主控单元还根据接收的油门信号、踏板信号、换挡信号、发动机转速和进气压力，生成对应的显示信号，在通过信息显示单元显示，信息显示单元可包括数码管显示屏、显示屏或者触摸屏等。

另外，本发明中油门采集单元、踏板采集单元和换挡采集单元均是先将采集的模拟信号，转换成数字信号再传输至主控单元，主控单元再将油门信号通过对应采集单元的模数转换电路，将数学信号转换成模拟信号，传输至发动机控制单元和变压器控制单元。

在发动机转速调整完毕后，启动计时，此计时功能可由计时电路完成，也可有主控单元内部的计时功能完成。

以上所述本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同一种优化动力换挡顿挫感的方法及系统的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种优化动力换挡顿挫感的方法，其特征在于，应用于优化动力换挡顿挫感的系统，所述优化动力换挡顿挫感的系统包括电控装置，所述电控装置分别与手油门、油门踏板和换挡手柄电连接，还分别与发动机控制单元和变速器控制单元通信连接；

所述方法，包括以下步骤：

步骤一、所述电控装置获取油门信号、踏板信号和换挡信号；

步骤二、判断换挡信号是否为升挡信号或降挡信号；

步骤三、如果否，传输油门信号和踏板信号至所述发动机控制单元；

如果是，根据油门信号，生成提高或降低对应的转速调整信号，并获取发动机当前转速；

步骤四、传输转速调整信号至发动机控制单元，发动机控制单元调整发动机转速至目标转速；

步骤五、所述电控装置获取发动机实时转速；

步骤六、判断发动机实时转速是否为目标转速；

步骤七、如果是，传输换挡信号至变速器控制单元；

如果否，再执行步骤五；

步骤八、变速器控制单元控制变速器换挡，所述电控装置传输发动机当前转速至发动机控制单元，发动机控制单元调整发动机转速至发动机当前转速。

2.根据权利要求1所述的优化动力换挡顿挫感的方法，其特征在于，所述步骤四，包括：

传输转速调整信号至发动机控制单元，发动机控制单元调整发动机转速;

获取发动机实时转速、进气压力和变速器挡位；

根据发动机实时转速和进气压力，调取对应的负载；

根据负载、发动机实时转速和变速器挡位，调取对应的目标转速；

传输目标转速至发动机控制单元；

发动机控制单元调整发动机转速至目标转速。

3.根据权利要求1所述的优化动力换挡顿挫感的方法，其特征在于，所述步骤一，还包括：

所述电控装置获取实时换挡信号；

对实时换挡信号进行滤波处理，得到对应的换挡信号。

4.根据权利要求1所述的优化动力换挡顿挫感的方法，其特征在于，所述步骤七，包括：

如果是，启动计时；

判断计时时间是否为预设定时间；

如果是，传输换挡信号至变速器控制单元，计时清零；

如果否，继续计时。

5.根据权利要求1所述的优化动力换挡顿挫感的方法，其特征在于，所述步骤一之后，还包括：

生成对应的显示信号；

根据显示信号，显示油门信号、踏板信号和换挡信号。

6.根据权利要求1至5任一项所述的优化动力换挡顿挫感的方法，其特征在于，所述传输转速调整信号至发动机控制单元，发动机控制单元调整发动机转速至目标转速中，发动机转速的变化范围为50-100rpm。

7.根据权利要求6所述的优化动力换挡顿挫感的方法，其特征在于，所述如果是，根据油门信号，生成提高或降低对应的转速调整信号，并获取发动机当前转速步骤，具体为：

如果是升挡信号，则根据油门信号，生成提高转速对应的转速调整信号，并获取发动机当前转速；

如果是降挡信号，则根据油门信号，生成降低转速对应的转速调整信号，并获取发动机当前转速。

8.一种优化动力换挡顿挫感的系统，包括手油门、油门踏板、换挡手柄、电连接的发动机和发动机控制单元、以及电连接的变速器和变速器控制单元，其特征在于，还包括分别与所述发动机控制单元和所述变速器控制单元通信连接的电控装置，所述电控装置还分别与所述手油门、所述油门踏板和所述换挡手柄电连接；

所述电控装置采集油门信号、踏板信号和换挡信号，并根据换挡信号生成对应的转速调整信号，传输转速调整信号至所述发动机控制单元，所述发动机控制单元调整发动机转速目标转速，并获取发动机当前转速；所述电控装置采集发动机实时转速，判断发动机实时转速是否为目标转速，如果是，传输换挡信号至所述变速器控制单元，所述变速器控制单元根据换挡信号调整变速器换挡，传输发动机当前转速至所述发动机控制单元，所述发动机控制单元调整发动机转速至发动机当前转速。

9.根据权利要求8所述的优化动力换挡顿挫感的系统，其特征在于，所述电控装置还包括预设定单元，所述预设定单元根据发动机转速和进气压力预设定负载，根据负载、发动机转速和变速器挡位预设定目标转速；

所述电控装置获取进气压力和变速器挡位，并在传输转速调整信号的同时获取进气压力、变速器挡位和发动机转速，根据进气压力和发动机转速调取对应的负载，再根据负载和变速器挡位调取对应的目标转速，传输目标转速至发动机控制单元。

10.根据权利要求8所述的优化动力换挡顿挫感的系统，其特征在于，所述电控装置还包括主控单元，及分别与所述主控单元电连接的油门采集单元、踏板采集单元和换挡采集单元，所述油门采集单元与所述手油门电连接，所述踏板采集单元与所述油门踏板电连接，所述换挡采集单元与所述换挡手柄电连接；

所述油门采集单元、所述踏板采集单元和所述换挡采集单元分别包括模数转换电路和数模转换电路。

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