CN114658838B - 一种自动变速器档位控制方法及计算机存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明为解决现有商用车在复杂道路上行驶时，车辆需要频繁换档，导致爬坡动力不充沛，重载车辆具有溜车风险，严重时会导致变速器损坏的技术问题，提供一种自动变速器档位控制方法及计算机存储介质，根据发动机曲轴端的输出扭矩T_tq、当前档位速比i_g、车辆主减速器速比i₀、传动系统机械效率η_T和车轮半径r，得到车辆的实时驱动力F_t，结合车辆动力学方程，得到车辆的理论坡道角度θ，在车辆爬坡时，实时比较车辆的实际坡道角度θ₁和理论坡道角度θ，若θ＞θ₁，则允许车辆升档，变速器控制器控制车辆进行升档，否则，将当前档位限制为车辆的最高档位。

Description

一种自动变速器档位控制方法及计算机存储介质

技术领域

本发明具体涉及一种自动变速器档位控制方法及计算机存储介质。

背景技术

随着商用车的快速发展，商用车自动变速器技术也越来越成熟。目前，商用车自动变速器主要包括AT(液力自动变速器)和AMT(电控机械式自动变速器)两种，这两种自动变速器的共同点是能够承载大重量、大扭矩，提供坡道辅助起步、脱困和蠕行等辅助功能。但是，商用车作为运输车辆，经常需要在一些复杂道路上行驶，例如在连续的、不同坡度的坡道上行驶，自动变速器控制器会根据当前车速和油门进行换挡。然而，在这种复杂道路上行驶时，仅根据油门和车速进行换挡，车辆需要频繁的进行动力升档和动力降档，这种换挡方式会导致车辆爬坡动力不充沛，而且，频繁换挡也会为重载车辆带来溜车风险，严重的会导致变速器损坏。

公开号为CN109357003A的中国发明专利申请公开了一种商用车机械式自动变速器起步档位输出控制方法，根据坡道、计算出的车辆载荷，计算出最大起步档位，并在换挡之后计算加速度，最后，通过目标档位与最大起步档位的比对，对起步档位进行实时合理的选择并输出。但是，这种方法也并不能解决重载车辆爬坡时频繁换档的问题。

发明内容

本发明为解决现有商用车在复杂道路上行驶时，车辆需要频繁换档，导致爬坡动力不充沛，重载车辆具有溜车风险，严重时会导致变速器损坏的技术问题，提供一种自动变速器档位控制方法及计算机存储介质。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种自动变速器档位控制方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

S1，根据发动机曲轴端的输出扭矩T_tq、当前档位速比i_g、车辆主减速器速比i₀、传动系统机械效率η_T和车轮半径r，得到车辆的实时驱动力F_t；

S2，根据步骤S1得到的车辆的实时驱动力F_t，结合车辆动力学方程，得到车辆的理论坡道角度θ；

S3，在步骤S1和步骤S2执行的同时，通过安装在车辆上的角度传感器，检测车辆的实际坡道角度θ₁；

S4，车辆爬坡时，实时比较车辆的实际坡道角度θ₁和理论坡道角度θ，若θ＞θ₁，则允许车辆升档，变速器控制器控制车辆进行升档，否则，将当前档位限制为车辆的最高档位。

进一步地，步骤S1具体为，通过下式得到车辆的实时驱动力F_t：

F_t＝T_tqi_gi₀η_T/r。

进一步地，步骤S1中，所述发动机曲轴端的输出扭矩T_tq是通过变速器控制器采集CAN总线数据得到；当前档位速比i_g是变速器控制器已知数据。

进一步地，步骤S2中，所述车辆动力学方程为：

F_t＝F_f+F_i+F_w+F_a

其中，F_f＝mgfcosθ，F_i＝mgsinθ，F_w＝0.0473C_DAV_a ²，F_f为滚动阻力，F_i为爬坡阻力，F_w为空气阻力，F_a为加速阻力，m为车辆的整车质量，g为重力加速度，f为轮胎滚动阻力系数，C_D为空气阻力系数，A为车辆迎风投影面积，V_a为车速，δ为汽车旋转质量换算为平移质量的换算系数；

步骤S2具体为，通过下式得到车辆的理论坡道角度θ：

进一步地，所述角度传感器集成在变速器控制器上。

进一步地，步骤S4中，所述实时比较车辆的实际坡道角度θ₁和理论坡道角度θ，具体是在变速器控制器中实时比较车辆的实际坡道角度θ₁和理论坡道角度θ。

本发明还提供了一种计算机存储介质，包括计算机程序，其特殊之处在于，该程序被处理器执行时实现上述一种自动变速器档位控制方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明的自动变速器档位控制方法，通过车辆行驶中的实时数据，得到车辆的实时驱动力，结合车辆动力学方程得到车辆的理论坡道角度，同时，通过安装在车辆上的角度传感器检测车辆的实际坡道角度，根据车辆的理论坡道角度和车辆的实际坡道角度比较结果，控制车辆是否升档。解决了商用车在重载爬坡过程中，循环换档或换档频繁的问题，保证了车辆动力的连续和充足，同时，也有效延长了变速器的使用寿命。

2.本发明的自动变速器档位控制方法，能够根据车辆的实时情况，对车辆的档位进行实时控制，降低了重载车辆在爬坡过程中，因为动力不足或者换档频繁导致的溜车风险。

3.本发明在获取车辆的理论坡道角度时，结合了车辆动力学方程，将车辆的整车质量作为考虑因素，使得本发明的控制方法，能够根据车辆载重情况，实时进行变速器最高档位限制。

4.本发明中将角度传感器集成在变速器控制器上，将车辆的实际坡道角度θ₁和理论坡道角度θ比较也设置在变速器控制器上，通过变速器控制器即可完成主要控制。

5.本发明还提供了能够执行上述方法步骤的计算机存储介质，便于将本发明的方法进行推广应用。

附图说明

图1为本发明自动变速器档位控制方法实施例的流程示意图。

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

由于车辆在坡道上行驶时，自动变速器会根据当前车速和油门进行频繁换档，导致溜车风险增大，变速器也容易被损坏。因此，还需要增加档位限制功能，在坡道上辅助变速器进行换档，使车辆驾驶更加平稳舒适。

基于该思想，本发明提供了一种自动变速器档位的实时控制方法，控制换档且限制变速器的最高档位，保证车辆能够在某个档位连续行驶，并且有足够的动力。

如图1所示，本发明一种自动变速器档位控制方法的具体步骤如下：

步骤1，变速器机械安装完成，并且整车通信、电气、制动、润滑等系统工作正常，满足车辆驾驶条件。

步骤2，车辆上电，发动机点火。

步骤3，变速器开始工作，车辆进入驾驶模式。

步骤4，变速器控制器(TCU)采集CAN总线数据信号，获得包括车速V_a、发动机曲轴端的输出扭矩T_tq、变速器的当前档位速比i_g。

步骤5，根据步骤4中采集到的发动机曲轴端的输出扭矩T_tq、车速V_a、当前档位速比i_g，以及车辆主减速器速比i₀、传动系统机械效率η_T和车轮半径r等已知参数，变速器控制器(TCU)通过公式(1)计算出当前车辆的实时驱动力：

F_t＝T_tqi_gi₀η_T/r (1)

步骤6，变速器控制器(TCU)根据车辆动力学方程公式(2)，也计算车辆实时驱动力：

F_t＝F_f+F_i+F_w+F_a (2)

其中，F_f为滚动阻力，F_i为爬坡阻力，F_w为空气阻力，F_a为加速阻力；F_f＝mgfcosθ，F_i＝mgsinθ，F_w＝0.0473C_DAV_a ²，

步骤7，根据公式(1)和公式(2)联合得到公式(3)，变速器控制器(TCU)计算得出车辆的理论坡道角度θ：

其中，m为车辆的整车质量，g为重力加速度，f为轮胎阻力系数，C_D为空气阻力系数，A为车辆迎风投影面积，V_a为车速，δ为汽车旋转质量换算为平移质量的换算系数。

式(3)中，除了理论坡道角度θ外，其余均为已知参数，因此，可以实时计算出在当前档位和当前车速下，车辆的理论坡道角度θ。

步骤8，通过集成在变速器控制器(TCU)上的角度传感器，实时检测车辆的实际坡道角度θ₁。

步骤9，在车辆爬坡行驶时，实时比较车辆的实际坡道角度θ₁和理论坡道角度θ，若θ＞θ₁，则允许车辆升档，此时变速器控制器(TCU)发出指令，允许车辆升档，车辆正常行驶爬坡，若θ≤θ₁，将当前档位限制为车辆的最高档位，此时，变速器控制器(TCU)发出指令，不允许车辆升档，将车辆限制在当前档位下。

随着商用车的自动化程度越来越高，匹配自动变速器的商用车也得到了很大的发展，不管是匹配AT(自动变速箱)还是AMT(机械式自动变速箱)，车辆都是进行自动换挡，不用人为干预。但是，根据换挡原理来说，车辆换挡参数仅包括油门开度和车速(发动机转速)，对于行驶在复杂路面上的车辆来说，可能会频繁的进行换挡，尤其是重载爬坡道路上，频繁换挡会导致车辆动力不连续，发生溜车等风险。采用本发明的自动变速器档位控制方法解决了商用车在重载爬坡过程中，循环换挡或换挡频繁的问题，保证了车辆动力连续、充足，另外，降低换档频率也能够延长变速器的使用寿命。降低了重载车辆在爬坡过程中，因为动力不足或者换挡太频繁导致溜车的风险。能够根据车辆载重情况，实时进行变速器最高档位限制。

另外，本发明的自动变速器档位控制方法还可以形成一种计算机存储介质，该程序产品包括计算机程序，该程序被处理器执行时实现自动变速器档位控制方法的步骤。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自动变速器档位控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，根据发动机曲轴端的输出扭矩T_tq、当前档位速比i_g、车辆主减速器速比i₀、传动系统机械效率η_T和车轮半径r，得到车辆的实时驱动力F_t；

S2，根据步骤S1得到的车辆的实时驱动力F_t，结合车辆动力学方程，得到车辆的理论坡道角度θ；

S3，在步骤S1和步骤S2执行的同时，通过安装在车辆上的角度传感器，检测车辆的实际坡道角度θ₁；

S4，车辆爬坡时，实时比较车辆的实际坡道角度θ₁和理论坡道角度θ，若θ＞θ₁，则允许车辆升档，变速器控制器控制车辆进行升档，否则，将当前档位限制为车辆的最高档位。

2.如权利要求1所述一种自动变速器档位控制方法，其特征在于：步骤S1具体为，通过下式得到车辆的实时驱动力F_t：

F_t＝T_tqi_gi₀η_T/r。

3.如权利要求1或2所述一种自动变速器档位控制方法，其特征在于：步骤S1中，所述发动机曲轴端的输出扭矩T_tq是通过变速器控制器采集CAN总线数据得到；当前档位速比i_g是变速器控制器已知数据。

4.如权利要求3所述一种自动变速器档位控制方法，其特征在于：步骤S2中，所述车辆动力学方程为：

F_t＝F_f+F_i+F_w+F_a

其中，F_f＝mgfcosθ，F_i＝mgsinθ，F_w＝0.0473C_DAV_a ²，F_f为滚动阻力，F_i为爬坡阻力，F_w为空气阻力，F_a为加速阻力，m为车辆的整车质量，g为重力加速度，f为轮胎滚动阻力系数，C_D为空气阻力系数，A为车辆迎风投影面积，V_a为车速，δ为汽车旋转质量换算为平移质量的换算系数；

步骤S2具体为，通过下式得到车辆的理论坡道角度θ：

5.如权利要求4所述一种自动变速器档位控制方法，其特征在于：所述角度传感器集成在变速器控制器上。

6.如权利要求4所述一种自动变速器档位控制方法，其特征在于：步骤S4中，所述实时比较车辆的实际坡道角度θ₁和理论坡道角度θ，具体是在变速器控制器中实时比较车辆的实际坡道角度θ₁和理论坡道角度θ。

7.一种计算机存储介质，包括计算机程序，其特征在于：该程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一所述一种自动变速器档位控制方法的步骤。