CN114941707B - 换挡提示方法、装置和工程机械 - Google Patents

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CN114941707B CN202210612565.XA CN202210612565A CN114941707B CN 114941707 B CN114941707 B CN 114941707B CN 202210612565 A CN202210612565 A CN 202210612565A CN 114941707 B CN114941707 B CN 114941707B
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Abstract

本申请涉及工程机械相关技术领域，具体涉及一种换挡提示方法、装置和工程机械，该换挡提示方法包括：首先，获取包括实时档位信号、实时发动机转速信号、实时扭矩百分比信号和实时油门开度信号的实时运行信号；然后，基于实时运行信号和预设整车信息确定包括实时档位、实时车速、实时油门开度和实时载荷的实时运行参数；最后基于实时运行参数和，预设的实时运行参数和换跳档对应关系，生成更加符合驾驶员意图以及更加合理的换跳挡提示，然后提示进行展示，从而提示操作员及时准确的进行换挡，降低操作员换挡难度，避免频繁换挡和档位长时间不匹配，节省燃油消耗。

Description

换挡提示方法、装置和工程机械
技术领域
本申请涉及工程机械技术领域，具体涉及一种换挡提示方法、装置和工程机械。
背景技术
现有技术中，大部分工程机械的变速箱均为手动变速箱，需要驾驶员手动调节档位进行换挡，控制工程机械的运行。而档位的变化与油耗有着直接的关系，频繁的切换档位，或工程机械长时间处于不合适的档位，会使车辆不能保持良好的运行状态，以及造成燃油的浪费。
现有技术中，驾驶员是否能够及时准确的切换档位，完全依赖于驾驶员本身驾驶经验，对于驾驶员经验不足或长时间作业注意力下降时，很难及时完成档位的准确切换，因此急需一款能够帮助驾驶员切换档位的方法，减少驾驶员切换挡难度。
发明内容
有鉴于此，本申请的实施例致力于提供一种换挡提示方法、装置和工程机械以帮助操作人员准确及时切换档位，降低工程机械换跳档难度，节省干燃油消耗。
本申请第一方面提供了一种换挡提示方法，包括：
获取工程机械实时运行信号，所述实时运行信号包括实时档位信号、实时发动机转速信号、实时扭矩百分比信号和实时油门开度信号；
基于所述实时运行信号和预设整车信息确定所述工程机械的实时运行参数，所述实时运行参数包括实时档位、实时车速、实时油门开度和实时载荷；
基于所述实时运行参数和预设换跳挡策略，生成换跳挡提示，所述预设换跳挡策略包括所述实时档位、所述实时车速、所述实时油门开度和所述实时载荷与所述换跳档提示的对应关系。
可选地，所述实时档位信号包括实时高低档开关信号和实时档杆位置信号；
所述实时档位的确定过程包括：
基于所述实时高低档开关信号和所述实时档杆位置信号，确定所述实时档位。
可选地，所述预设整车信息包括轮胎半径、后桥速比和变速箱速比以及变速箱速比与档位的对应关系，所述实时车速的确定过程包括：
基于所述实时档位，和所述变速箱速比与档位的对应关系，确定实时变速箱速比；
基于所述实时发动机转速信号、所述实时变速箱速比、所述后桥速比确定所述实时车速。
可选地，所述实时运行信号还包括实时离合信号和实时刹车信号；
所述实时载荷的确定过程包括：
基于所述实时车速确定所述实时加速度；
基于所述实时发动机转速信号、所述实时扭矩百分比信号、所述实时离合信号、所述实时刹车信号和所述实时加速度，分别确定实时载重和实时坡度；
基于所述实时载重和所述实时坡度确定所述实时载荷。
可选地，所述基于所述实时发动机转速信号、所述实时扭矩百分比信号、所述实时离合信号、所述实时刹车信号和所述实时加速度，分别确定实时载重和实时坡度，包括：
将所述实时发动机转速信号、所述实时扭矩百分比信号、所述实时离合信号、所述实时刹车信号和所述实时加速度带入预设纵向动力学模型，得到载重估计值和坡度估计值；
将所述载重估计值作为所述实时载重，将所述坡度估计值作为所述实时坡度；
所述预设纵向动力学模型为通过训练数据预先训练得到的，所述训练数据包括：历史发动机转速信号、历史扭矩百分比信号、历史离合信号、历史刹车信号和历史加速度中的至少一种。
可选地，所述预设整车信息还包括预设油门开度载荷负载率曲线；
所述实时载荷的确定过程包括：
基于所述实时发动机转速信号、所述实时扭矩百分比信号、所述实时油门开度信号和所述预设油门开度载荷负载率曲线，确定所述实时载荷。
可选地，所述实时载荷包括空载和满载。
可选地，所述预设换跳挡策略为基于工程机械的万有特征曲线、负载特性曲线和所述整车信息生成的。
本申请第二方面提供了一种换挡提示装置，包括信号传感器、数据处理器和显示装置；
所述信号传感器的数量为多个，所述多个信号传感器分别用于获取工程机械的实时档位信号、实时发动机转速信号、实时油门开度信号和实时扭矩百分比信号；
所述数据处理器与所述多个信号传感器连接，用于基于所述实时运行信号和预设整车信息确定所述工程机械的实时运行参数，并基于所述实时运行参数和预设换跳挡策略，生成换跳挡提示；
所述显示装置与所述数据处理器连接，用于接收并显示所述换跳档提示。
本申请第三方面提供了一种工程机械，包括如上述提到的换挡提示装置。
本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时使得所述处理器执行如上述实施例中的换挡提示方法。
本申请提供一种换挡提示方法，包括：首先，获取包括实时档位信号、实时发动机转速信号、实时扭矩百分比信号和实时油门开度信号的实时运行信号；然后，基于实时运行信号和预设整车信息确定包括实时档位、实时车速、实时油门开度和实时载荷的实时运行参数；最后基于实时运行参数和，预设的实时运行参数和换跳档对应关系，生成更加符合驾驶员意图以及更加合理的换跳挡提示，从而提示操作员及时准确的进行换挡，降低操作员换挡难度，避免频繁换挡和档位长时间不匹配，节省燃油消耗。
附图说明
通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
图1所示为本申请实施例所提供的一种换挡提示方法的示意图。
图2是本申请实施例提供的换挡提示方法中确定实时档位的原理示意图。
图3是本申请实施例提供的换挡提示方法中确定实时车速的原理示意图。
图4是本申请实施例提供的换挡提示方法中确定实时载荷的原理示意图。
图5是本申请另一实施例提供的换挡提示方法中确定实时载荷的原理示意图。
图6是本申请另一实施例提供的换挡提示方法的原理示意图。
图7是本申请再一实施例提供的换挡提示方法的原理示意图。
图8为本申请实施例提供的换挡提示装置的结构示意图。
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。
申请概述
为降低成本，目前大部分中低端商用车以及工程机械，仍使用手动变速箱。但搭载手动挡变速箱的车辆油耗受驾驶员驾驶技能影响大，例如对于同区域同配置一批工程机械，不同驾驶员驾驶，百公里油耗相差近几十升之多。
现有技术中，一般只有通过车速信息换算档位信息，档位计算并不准确，换挡逻辑不贴合车辆实际状态，节油降耗不明显。
在介绍了本申请的基本原理之后，下面将参考附图来具体介绍本申请的各种非限制性实施例。
示例性方法
图1所示为本申请实施例所提供的一种换挡提示方法的示意图。如图1所示，本申请实施例提供的换挡提示方法包括：
S101、获取工程机械实时运行信号。
具体的，实时运行信号包括实时档位信号、实时发动机转速信号、实时扭矩百分比信号和实时油门开度信号。可以通过设置在变速箱换挡处的传感器采集实时档位信号，实时档位信号包括实时高低档开关信号和实时档杆位置信号；通过设置在发动机处的传感器设置在实时发动机转速信号和实时扭矩百分比信号；通过设置在油门处的传感器采集实时油门开度信号。
S102、基于所述实时运行信号和预设整车信息确定所述工程机械的实时运行参数。
具体的，实时运行参数包括实时档位、实时车速、实时油门开度和实时载荷。实时档位既工程机械当前处于的档位，实时车速既为工程机械的形式速度，实时油门开度即为工程机械的油门状态，实时载荷即为工程机械的载重及负荷情况。
S103、基于所述实时运行参数和预设换跳挡策略，生成换跳挡提示。
具体的，预先根据工程机械的档位、车速、油门开度和载荷，以及综合考虑工程动力性、经济性、驾驶性，综合制定换挡及跳挡策略。根据实时运行参数，得到对应实时运行参数的最合理的换挡及跳档策略。
本申请提供一种换挡提示方法，包括：首先，获取包括实时档位信号、实时发动机转速信号、实时扭矩百分比信号和实时油门开度信号的实时运行信号；然后，基于实时运行信号和预设整车信息确定包括实时档位、实时车速、实时油门开度和实时载荷的实时运行参数；最后基于实时运行参数和，预设的实时运行参数和换跳档对应关系，生成更加符合驾驶员意图以及更加合理的换跳挡提示，然后对其进行展示，从而提示操作员及时准确的进行换挡，降低操作员换挡难度，避免频繁换挡和档位长时间不匹配，节省燃油。
在实际中，对于工程机械，因为档位一般分为高档和低档，而且高档和低档均对应多个档位，例如高档包括1挡、2挡、3挡和4挡，低档也包括1挡、2挡、3挡和4挡。图2是本申请实施例提供的换挡提示方法中确定实时档位的原理示意图，如图2所示：
所以首先可以通过设置在变速箱高低档开关处的传感器，采集高低档开关信号，以及通过设置在变速箱上的物理位置信号传感器，采集档杆位置信号。然后根据刚低档开关信号确定工程机械当前处于高档和还是低档，以及将档杆位置信号与预先生成的信号与档位的对应表，既图2中的信号对照表，得到对应的档位，如此，就可以确定工程机械当前处于高档或低档以及具体的哪个档位了，既实时档位。
图3是本申请实施例提供的换挡提示方法中确定实时车速的原理示意图，如图3所示：
首先根据之前确定的实时档位，和整车数据中的档位与变速箱速比的对应关系确定当前的实时变速箱速比；然后根据实时变速箱速比和整车数据中的实时发动机转速信号、后桥速比确定所述实时车速。具体的，计算公式可以是：
其中，u表示实时车速，r表示轮胎半径，n代表实时发动机转速信号、ig表示实时变速箱速比，io表示后桥速，其中0.377为基础系数，可以根据工程机械的种类以及具体整车参数进行对应的变动。
进一步的，本申请实施例提供的换挡提示方法还包括基于实时运行信号确定实时载重和实时坡度，再基于实时载重和实时坡度确定实时载荷。计算实时载荷方法可以是多种。
例如可以首先根据历史发动机转速、历史扭矩百分比、历史离合、历史刹车和历史加速度等数据搭建纵向动力学模型，分析载重和道路坡度耦合关系。在需要计算实时载重和实时坡度时，将实时发动机转速信号、实时扭矩百分比信号、实时离合信号、实时刹车信号和实时加速度等带入纵向动力学模型，得到载重估计值和坡度估计值。其中用于计算载重估计值和坡度估计值的方法可以分别是：基于带遗忘因子的最小二乘法估计整车载重，得到载重估计值，以及基于扩展卡尔曼滤波算法估计坡度，得到坡度估计值。最后将载重估计值作为实时载重，将坡度估计作为实时坡度。
在实际应用中，因为载重估计和坡度估计并不能准确的估计工程机械的载重和坡度，所以可以将计算出的估计值按设定的区间阈值进行划分，得到多个挡的实时载荷，例如实时载荷可以划分为空载、半载、半载+3％坡度、半载+5％坡度、满载、满载+3％坡度、满载+5％坡度等。
在另一些实施例中，还可以通过其他方式确定实时载荷，例如根据历史油门开度、发动机转速、扭矩百分比以及燃油经济性的考虑，生成不同油门开度下载荷负载率曲线，既油门开度下载荷负载率曲线，在确定实时载荷时，根据该曲线和实时油门开度、实时发动机转速和实时扭矩百分比，就可以确定出实时载荷，具体如图4所示。
在另一些实施例中，对于某些工程车，载荷小于百分比某值(x％)时，油耗与空载相差很小，可将小于百分比某值既x％的载荷视为空载。同时某些工程车去程重载，返程空载，可将大于百分比某值如x％的载荷视为重载，简化计算。具体如图5所示。
而且，在另一实施例中，还可以通过预设的坡度传感器直接对工程机械的实时坡度进行测量，从而更加直接的获得实时坡度，减少运算算力需求。
在本申请实施中，换跳档策略包括换挡策略和跳档策略，其中换挡策略为根据工程机械的万有特征曲线、负载特性曲线和所述整车信息如传动速比生成的。其中换挡策略与油门开度、车速、档位和载荷有着对应关系，例如油门开度、车速、档位、载荷的不同数据或在不同级别区间内，对应不同的换挡操作，包括需要升档或降档，具体的数值与操作的对应关系因为与工程机械种类密切相关，可以参考工程机械各自的万有特征曲线、负载特性曲线进行灵活设置和改动，在此不再一一说明。
在确定换挡策略的基础上，当只进行相邻档位切换并不能满足需要时，既需要换多档，例如需要升3挡或降2挡时，就涉及跳档策略，具体跳档策略也因为与工程车辆种类相关，具体可以根据工程机械的万有特征曲线和负载特性曲线等进行划分设置，在此不在进行详细说明，
图6和图7本申请两种实施例提供的换挡提示方法的原理示意图，在一个完整的实施过程中，本申请提供的换挡提示方法包括：首先通过档杆位置信号和高低档开关信号确定实时档位；通过实时档位、实时发动机转速和整车配置信息确定实时车速；通过实时油门开度信号确定油门开度；基于所述实时发动机转速信号、所述实时扭矩百分比信号、所述实时离合信号、所述实时刹车信号和所述实时加速度，分别计算确定实时载重和实时坡度，再由实时载重和实时坡度确定实时载荷，或者直接通过坡度传感器检测实时坡度，再结合实时发动机转速信号、实时扭矩百分比信号、实时油门开度信号和预设油门开度载荷负载率曲线确定得到实时载荷。最后根据预设的换跳档策略，生成换跳档提示，提示驾驶员及时准确的进行换挡操作，降低换挡难度，避免频繁换挡和避免档位长时间不匹配，从而节省燃油消耗。
装置实施例：
本申请实施例还提供一种换挡提示装置，图7为本申请实施例提供的换挡提示装置的结构示意图，如图7所示，本申请实施例提供的换挡提示装置包括信号传感器1、数据处理器2和显示装置3；
信号传感器1的数量为多个，多个信号传感器分别设置在不同位置，例如设置在变速箱区域的信号传感器用于获取工程机械的实时档位信号，设置在发动机区域的信号传感器用于获取工程机械的实时发动机转速信号和实时油门开度信号和实时扭矩百分比信号。
所述数据处理器2与多个信号传感器1连接，用于基于实时运行信号和预设整车信息确定工程机械的实时运行参数，并基于实时运行参数和预设换跳挡策略，生成换跳挡提示；
显示装置3可以是智能仪表等，与数据处理器2连接，用于接收并显示换跳档提示。
本申请实施例提供的换挡提示装置，通过信号传感器1采集实时档位信号、实时发动机转速信号、实时扭矩百分比信号和实时油门开度信号的实时运行信号；然后，数据处理器2基于实时运行信号和预设整车信息确定包括实时档位、实时车速、实时油门开度和实时载荷的实时运行参数，以及最后基于实时运行参数和，预设的实时运行参数和换跳档对应关系，生成更加符合驾驶员意图以及更加合理的换跳挡提示，通过显示装置3进行展示。从而提示操作员及时准确的进行换挡，降低操作员换挡难度，避免频繁换挡和档位长时间不匹配，节省燃油消耗。
工程机械实施例：
另外，本申请还提供一种工程机械，包括如上述装置实施例提供的换挡提示装置。
本申请实施提供的工程机械，通过换挡提示装置中的信号传感器采集实时档位信号、实时发动机转速信号、实时扭矩百分比信号和实时油门开度信号的实时运行信号；然后，数据处理器基于实时运行信号和预设整车信息确定包括实时档位、实时车速、实时油门开度和实时载荷的实时运行参数，以及最后基于实时运行参数和，预设的实时运行参数和换跳档对应关系，生成更加符合驾驶员意图以及更加合理的换跳挡提示，通过显示装置进行展示。从而提示操作员及时准确的进行换挡，降低操作员换挡难度，避免频繁换挡和档位长时间不匹配，节省燃油消耗。
计算机可读存储介质实施例
基于同一个发明构思，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序在被处理器运行时使得处理器执行如上述方法实施例提供的换挡提示方法。
本申请的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的图像处理方法中的步骤。
所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本申请实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。
此外，本申请的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本申请各种实施例的换挡提示方法中的步骤。
所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (11)

1.一种换挡提示方法，其特征在于，包括：
获取工程机械实时运行信号，所述实时运行信号包括实时档位信号、实时发动机转速信号、实时扭矩百分比信号和实时油门开度信号；
基于所述实时运行信号和预设整车信息确定所述工程机械的实时运行参数，所述实时运行参数包括实时档位、实时车速、实时油门开度和实时载荷；
基于所述实时运行参数和预设换跳档策略，生成换跳档提示，所述预设换跳档策略包括所述实时档位、所述实时车速、所述实时油门开度和所述实时载荷与所述换跳档提示的对应关系，所述预设换跳档策略包括换档策略与跳档策略，所述换档策略用于指示相邻档位切换，所述跳档策略用于指示非相邻档位切换。
2.根据权利要求1所述的换挡提示方法，其特征在于，所述实时档位信号包括实时高低档开关信号和实时档杆位置信号；
所述实时档位的确定过程包括：
基于所述实时高低档开关信号和所述实时档杆位置信号，确定所述实时档位。
3.根据权利要求2所述的换挡提示方法，其特征在于，所述预设整车信息包括轮胎半径、后桥速比和变速箱速比以及变速箱速比与档位的对应关系，所述实时车速的确定过程包括：
基于所述实时档位，和所述变速箱速比与档位的对应关系，确定实时变速箱速比；
基于所述实时发动机转速信号、所述实时变速箱速比、所述后桥速比确定所述实时车速。
4.根据权利要求3所述的换挡提示方法，其特征在于，所述实时运行信号还包括实时离合信号和实时刹车信号；
所述实时载荷的确定过程包括：
基于所述实时车速确定实时加速度；
基于所述实时发动机转速信号、所述实时扭矩百分比信号、所述实时离合信号、所述实时刹车信号和所述实时加速度，分别确定实时载重和实时坡度；
基于所述实时载重和所述实时坡度确定所述实时载荷。
5.根据权利要求4所述的换挡提示方法，其特征在于，所述基于所述实时发动机转速信号、所述实时扭矩百分比信号、所述实时离合信号、所述实时刹车信号和所述实时加速度，分别确定实时载重和实时坡度，包括：
将所述实时发动机转速信号、所述实时扭矩百分比信号、所述实时离合信号、所述实时刹车信号和所述实时加速度带入预设纵向动力学模型，得到载重估计值和坡度估计值；
将所述载重估计值作为所述实时载重，将所述坡度估计值作为所述实时坡度；
所述预设纵向动力学模型为通过训练数据预先训练得到的，所述训练数据包括：历史发动机转速信号、历史扭矩百分比信号、历史离合信号、历史刹车信号和历史加速度中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的换挡提示方法，其特征在于，所述预设整车信息还包括预设油门开度载荷负载率曲线；
所述实时载荷的确定过程包括：
基于所述实时发动机转速信号、所述实时扭矩百分比信号、所述实时油门开度信号和所述预设油门开度载荷负载率曲线，确定所述实时载荷。
7.根据权利要求6所述的换挡提示方法，其特征在于，所述实时载荷包括空载和满载。
8.根据权利要求1所述的换挡提示方法，其特征在于，所述预设换跳档策略为基于工程机械的万有特征曲线、负载特性曲线和所述整车信息生成的。
9.一种换挡提示装置，其特征在于，包括信号传感器、数据处理器和显示装置；
所述信号传感器的数量为多个，所述多个信号传感器分别用于获取工程机械的实时档位信号、实时发动机转速信号、实时油门开度信号和实时扭矩百分比信号；
所述数据处理器与所述多个信号传感器连接，用于基于实时运行信号和预设整车信息确定所述工程机械的实时运行参数，并基于所述实时运行参数和预设换跳档策略，生成换跳档提示，所述预设换跳档策略包括换档策略与跳档策略，所述换档策略用于指示相邻档位切换，所述跳档策略用于指示非相邻档位切换；
所述显示装置与所述数据处理器连接，用于接收并显示所述换跳档提示。
10.一种工程机械，其特征在于，包括如权利要求9所述的换挡提示装置。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时使得所述处理器执行如权利要求1至8中任一项所述的换挡提示方法。
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