CN115182995B - 一种手动变速箱档位判断方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种手动变速箱档位判断方法及系统。过程为：确定前进挡和倒挡的所有档位数的档位速比区间；车辆点火上电且车速大于0时，判断变速箱档位是否在N档，若在N档，则确定变速箱当前档位为N挡；若不在N档，则当变速箱输出轴转速大于0时，计算变速箱瞬时速比，并判断变速箱档位处于R挡或D挡；确定瞬时速比所处的档位速比区间，根据所述档位速比区间对应的档位数确定变速箱当前档位。本发明通过变速箱已有输出轴转速传感器、空挡开关、倒挡开关的状态，结合发动机转速、变速箱档位速比参数，可判断出车辆行驶的当前档位，方法简单；支持不同类型、不同速比的手动变速箱档位计算，不需要增加额外的传感器检测，通用性强，成本低。
Description
技术领域
本发明属于汽车控制技术领域，具体涉及一种手动变速箱档位判断方法及系统。
背景技术
当前车联网平台对车辆进行油耗分析，并分析驾驶员的驾驶行为，分析不良驾驶行为对油耗的影响，目前已经定义的与油耗相关的驾驶行为包括急加速、大油门、长时间怠速，而基于车队油耗数据分析也发现长时间怠速、大油门、急加速行为都会带来油耗的增加，基于数据分析也给到了车队司机改善建议，适当减少怠速时长、放缓加速力度。
现有油耗分析影响因素分析维度不全，导致难以给用户更全面、更完善的驾驶指导意见。实际不合理的换挡控制也会影响油耗，如低档配高速、高档配低速的驾驶行为，而目前，针对手动变速箱，车端只有车速信息，并没有直接的变速箱档位信息可用，因此需要实现手动变速箱档位的计算，才能开展档位分析。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种手动变速箱档位判断方法及系统。
本发明采用的技术方案是：一种手动变速箱档位判断方法，
确定前进挡和倒挡的所有档位数的档位速比区间；
车辆点火上电且车速大于0时，判断变速箱档位是否在N档，若在N档，则确定变速箱当前档位为N挡；
若不在N档，则当变速箱输出轴转速大于0时，计算变速箱瞬时速比，并判断变速箱档位处于R挡或D挡；
确定瞬时速比所处的档位速比区间，根据所述档位速比区间对应的档位数确定变速箱当前档位。
进一步地，通过以下公式计算变速箱瞬时速比：
变速箱瞬时速比＝发动机转速/变速箱输出轴转速。
进一步地，前进挡和倒挡的档位数包括中间档位，以相邻两个档位的速比的平均值作为临界点确定每个中间档位的档位速比区间的上限值和下限值，则中间档位的档位速比区间为对应的上限值与下限值之间的区间范围。
进一步地，所述中间档位的档位速比区间的上限值和下限值通过以下公式确定：
其中，Imin(i)为i挡的档位速比区间的下限值；Imax(i)为i档的档位速比区间的上限值；I(i)为i档的速比；I(i-1)为i-1档的速比；
I(i+1)为i+1档的速比；i为档位数，i＞1。
进一步地，前进挡和倒挡的档位数包括前进挡1挡和倒挡1挡，设定前进挡1挡和倒挡1挡的档位速比区间的下限值Imin(1)为上限值Imax(1)为32。
进一步地，前进挡和倒挡的档位数包括前进挡的最高挡和倒挡的最高挡，设定前进挡的最高挡和倒挡的最高挡的档位速比区间的下限值Imin(imax)为0，上限值Imax(imax)为其中，I(imax-1)为比前进挡的最高挡和倒挡的最高挡低一档的档位的速比；I(imax)为前进挡的最高挡和倒挡的最高挡的速比，imax为前进挡的最高挡和倒挡的最高挡的档位数。
更进一步地，确定瞬时速比所处的档位速比区间后，判断档位持续的时间，若档位持续的时间大于设定时间，则所述档位速比区间对应的档位数为变速箱当前档位；若档位持续的时间小于等于设定时间，则则确定变速箱当前档位为上一时刻确定的档位。
一种手动变速箱档位判断系统，包括
速比区间计算模块，用于确定前进挡和倒挡的所有档位数的档位速比区间；
瞬时速比计算模块，用于计算变速箱瞬时速比；
档位判断模块，用于根据变速箱档位、变速箱瞬时速比所处的档位速比区间判断变速箱当前档位。
更进一步地，还包括滤波处理模块，所述滤波处理模块用于在确定瞬时速比所处的档位速比区间后，判断档位持续的时间，
若档位持续的时间大于设定时间，则档位判断模块判断所述档位速比区间对应的档位数为变速箱当前档位；若档位持续的时间小于等于设定时间，则档位判断模块判断维持之前状态。
更进一步地，通过以下公式计算变速箱瞬时速比：
变速箱瞬时速比＝发动机转速/变速箱输出轴转速。
本发明通过变速箱已有输出轴转速传感器、空挡开关、倒挡开关的状态，结合发动机转速、变速箱档位速比参数，可判断出车辆行驶的当前档位，方法简单；支持不同类型、不同速比的手动变速箱档位计算，不需要增加额外的传感器检测，通用性强，成本低。
附图说明
图1为本发明的控制流程图。
图2为本发明的控制系统原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
如图1所示，本发明提供一种手动变速箱档位判断方法，
确定前进挡和倒挡的所有档位数的档位速比区间；
车辆点火上电且车速大于0时，判断变速箱档位是否在N档，若在N档，则确定变速箱当前档位为N挡；
若不在N档，则当变速箱输出轴转速大于0时，计算变速箱瞬时速比，变速箱瞬时速比＝发动机转速/变速箱输出轴转速，并判断变速箱档位处于R挡或D挡；
确定瞬时速比所处的档位速比区间，根据所述档位速比区间对应的档位数确定变速箱当前档位。
上述方案中，前进挡和倒挡的档位数包括中间档位，以相邻两个档位的速比的平均值作为临界点确定每个中间档位的档位速比区间的上限值和下限值，则中间档位的档位速比区间为对应的上限值与下限值之间的区间范围。所述中间档位的档位速比区间的上限值和下限值通过以下公式确定：
其中，Imin(i)为i挡的档位速比区间的下限值；Imax(i)为i档的档位速比区间的上限值；I(i)为i档的速比；I(i-1)为i-1档的速比；
I(i+1)为i+1档的速比；i为档位数，i＞1。
上述方案中，前进挡和倒挡的档位数包括前进挡1挡和倒挡1挡，设定前进挡1挡和倒挡1挡的档位速比区间的下限值为，上限值为32。
上述方案中，前进挡和倒挡的档位数包括前进挡1挡和倒挡1挡，设定前进挡1挡和倒挡1挡的档位速比区间的下限值Imin(1)为上限值Imax(1)为32。
上述方案中，确定瞬时速比所处的档位速比区间后，判断档位持续的时间，若档位持续的时间大于设定时间，则所述档位速比区间对应的档位数为变速箱当前档位；若档位持续的时间小于等于设定时间，则维持之前状态。
为实现上述档位判断方法，本发明还提供一种手动变速箱档位判断系统，包括
速比区间计算模块，用于确定前进挡和倒挡的所有档位数的档位速比区间；
瞬时速比计算模块，用于计算变速箱瞬时速比；
档位判断模块，用于根据变速箱档位、变速箱瞬时速比所处的档位速比区间判断变速箱当前档位。
滤波处理模块，所述滤波处理模块用于在确定瞬时速比所处的档位速比区间后，判断档位持续的时间，若档位持续的时间大于设定时间，则档位判断模块判断所述档位速比区间对应的档位数为变速箱当前档位；若档位持续的时间小于等于设定时间，则档位判断模块判断维持之前状态(即变速箱当前档位为上一时刻确定的档位)。
实施例1：
如图2所示，本发明手动变速箱档位判断系统集成在车联网(Telematics ServiceProvider，后面简称“TSP”)平台，其结合整车系统一起实现档位判断，整车系统由发动机控制单元(Engine Electronic Control Unit，后面简称“EECU”)、变速箱输出轴转速传感器、仪表、倒挡开关、底盘模块(Chassis I/O Module，后面简称“CIOM”)、空挡开关、整车控制单元(Vehicle Electronic Control Unit，后面简称“VECU”)、车联网通讯终端(TelematicsBox，后面简称“TBOX”)、以及车联网(Telematics Service Provider，后面简称“TSP”)平台构成。
EECU广播发动机转速值到CAN总线上；仪表检测变速箱输出轴转速传感器计算得到变速箱输出轴转速，并广播到CAN总线上；CIOM检测倒挡开关状态，并广播到CAN总线上；VECU检测空挡开关状态，并广播到CAN总线上；TBOX从CAN总线上接收发动机转速信号、变速箱输出轴转速信号、倒挡开关信号、空挡开关信号，并通过4G网络上传到TSP平台。TSP平台上开发档位模型，实现手动变速箱档位计算及统计、存储。档位模型中包含四个小功能模块，速比区间计算模块、瞬时速比计算模块、滤波处理模块、档位判断模块，还可以包含统计模块，几个模块之间分工独立分工又相互关联，最终实现手动变速箱档位计算及统计。详细技术方案说明如下。
(1)发动机转速与变速箱输出轴转速关系
根据汽车构造原理，汽车发动机的转矩和转速变化范围较小，而复杂的使用条件要求汽车的驱动力和车速能在相当大的范围内变化，因此在传动系统中设置了变速器，由变速箱来实现。功能是：①改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，如起步、加速、上坡等；②在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶；③利用空挡，中断动力传递，以使发动机能起动、怠速，便于变速器换挡或进行动力输出。目前我们采用的变速器都是有级变速器，采用齿轮传动，具备若干个定值传动比，实现发动机转速、扭矩的减速增扭。因此，发动机转速、变速箱输出轴转速以及变速箱速比在动力链结合情况下，存在如下关系：
变速箱瞬时速比＝发动机转速/变速箱输出轴转速
针对驾驶行程中变速箱档位的计算及统计，结合用户实际运行场景，正常运行时大多处于动力链结合状态，仅换挡时会利用空挡、离合中断动力传递，时间短暂，相比行程中其他状态占比很小。因此针对车联网大数据计算及统计，依旧可以采用该方式来判断。
(2)档位速比区间计算
TSP平台速比范围计算模块实现变速箱档位速比区间计算。而通过发动机转速、变速箱输出轴转速计算得到的变速箱瞬时速比，根据所在的变速箱档位速比区间，就能得到变速箱当前档位。
TSP平台通过从整车数据管理系统中变速箱类型及速比字段获取变速箱各档位速比值，以一款DT14变速箱为例，速比见表1，介绍档位区间的计算方法。
表1一款DT14变速箱速比
以相邻两个档位速比的中间点作为档位速比的区间临界点，比如5档速比，上限＝(4档速比+5档速比)/2，下限＝＝(5档速比+6档速比)/2，其他档位以此类推；针对前进挡1档和倒挡1档，速比上限均设定为＜32；针对前进挡最高档14档和倒挡4档，速比下限均设定为＞0，因此得到所有前进挡和倒挡的速比区间范围，如表2。
表2DT1422超速档变速箱档位速比区间范围
(3)手动变速箱档位判断及统计流程
TSP平台统计行程数据，定义当点火ON档电有效且车速＞0时为行程开始，当点火ON档电无效且车速＝0时行程结束。行程开始后，TSP平台通过TBOX上传的空挡开关信号，判断车辆是否在空挡。若在空挡，则得到当前变速箱在空挡，若非空挡，则进入下一步判断。TSP平台判断TBOX上传的变速箱输出轴转速，若变速箱输出轴转速为0，判断为无效档位，仪表显示无效值，当驾驶员启动发动机然后挂挡，但并未起步时，即存在该状态，TSP平台无法判断当前档位，设定为上一个时刻确定的档位；若变速箱输出轴转速＞0，则进入变速箱瞬时速比计算模块，实现动态行驶中档位识别。TSP平台根据TBOX上传的发动机转速、变速箱输出轴转速计算变速箱瞬时速比，再判断TBOX上传的倒挡开关信号，判断是否在倒挡，若在倒挡，则查找倒挡档位速比临界点表，锁定倒挡档位，若不在倒挡，说明在前进挡，则查找前进挡档位速比临界点表，锁定前进挡档位。
表3展示来自实车测试部分数据，基于发动机转速、变速箱输出轴转速得到变速箱瞬时速比。手动变速箱箱档位判断及统计流程图，见图1。
表3DT1422超速档变速箱档位实车测试数据
| 发动机转速 | 变速箱输出轴转速 | 档位瞬时速比 | 变速箱档位 |
| 1200 | 130 | 9.231 | 3档 |
| 1280 | 180 | 7.111 | 4档 |
| 1390 | 240 | 5.792 | 5档 |
| 1416 | 370 | 3.827 | 7档 |
| 1050 | 440 | 2.386 | 9档 |
| 1125 | 590 | 1.907 | 10档 |
| 830 | 660 | 1.258 | 12档 |
结合实测测试数据和传动系统工作原理，在换挡时，需先切断动力，因此发动机转速与输出轴转速变化频率不同步，会导致按照发动机转速/变速箱输出轴转速计算匹配的变速箱档位偏移到相邻档位，因此档位模型中增加滤波处理模块，当计算档位持续0.5s未发生变化时，输出得到有效档位值，否则保持上一次的状态。
当点火锁打到OFF档或ACC档，且车速为0时，行程结束，行程中档位、车速信号会存储下来。根据档位行为分析需求表，档位行为统计模块完成各档位的档位行为时间统计，同时还可得到行为占比。表4以DT14变速箱为例展示档位行为分析需求。
表4档位行为分析需求表
本发明适用于不同类型、不同速比的变速箱，无需额外增加传感器检测装置，直接采用整车已有的车辆状态信号即可计算判断得到车辆当前档位，是基于驾驶行为的油耗分析更为完善。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，上文针对本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其它具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (8)
1.一种手动变速箱档位判断方法，其特征在于：
确定前进挡和倒挡的所有档位数的档位速比区间；
车辆点火上电且车速大于0时，判断变速箱档位是否在N档，若在N档，则确定变速箱当前档位为N挡；
若不在N档，则当变速箱输出轴转速大于0时，计算变速箱瞬时速比，并判断变速箱档位处于R挡或D挡；
确定瞬时速比所处的档位速比区间，根据所述档位速比区间对应的档位数确定变速箱当前档位；
确定瞬时速比所处的档位速比区间后，判断档位持续的时间，若档位持续的时间大于设定时间，则所述档位速比区间对应的档位数为变速箱当前档位；若档位持续的时间小于等于设定时间，则确定变速箱当前档位为上一时刻确定的档位；
当点火锁打到OFF档或ACC档，且车速为0时，行程结束，存储行程中档位、车速信号，根据档位行为分析需求表完成各档位的档位行为时间统计。
2.根据权利要求1所述的手动变速箱档位判断方法，其特征在于：通过以下公式计算变速箱瞬时速比：
变速箱瞬时速比＝发动机转速/变速箱输出轴转速。
3.根据权利要求1所述的手动变速箱档位判断方法，其特征在于：前进挡和倒挡的档位数包括中间档位，以相邻两个档位的速比的平均值作为临界点确定每个中间档位的档位速比区间的上限值和下限值，则中间档位的档位速比区间为对应的上限值与下限值之间的区间范围。
4.根据权利要求3所述的手动变速箱档位判断方法，其特征在于：所述中间档位的档位速比区间的上限值和下限值通过以下公式确定：
其中，Imin(i)为i挡的档位速比区间的下限值；Imax(i)为i档的档位速比区间的上限值；I(i)为i档的速比；I(i-1)为i-1档的速比；I(i+1)为i+1档的速比；i为档位数，i＞1。
5.根据权利要求1所述的手动变速箱档位判断方法，其特征在于：前进挡和倒挡的档位数包括前进挡1挡和倒挡1挡，设定前进挡1挡和倒挡1挡的档位速比区间的下限值Imin(1)为上限值Imax(1)为32。
6.根据权利要求1所述的手动变速箱档位判断方法，其特征在于：前进挡和倒挡的档位数包括前进挡的最高挡和倒挡的最高挡，设定前进挡的最高挡和倒挡的最高挡的档位速比区间的下限值Imin(imax)为0，上限值Imax(imax)为其中，I(imax-1)为比前进挡的最高挡和倒挡的最高挡低一档的档位的速比；I(imax)为前进挡的最高挡和倒挡的最高挡的速比，imax为前进挡的最高挡和倒挡的最高挡的档位数。
7.一种手动变速箱档位判断系统，其特征在于：包括
速比区间计算模块，用于确定前进挡和倒挡的所有档位数的档位速比区间；
瞬时速比计算模块，用于计算变速箱瞬时速比；
档位判断模块，用于根据变速箱档位、变速箱瞬时速比所处的档位速比区间判断变速箱当前档位；
还包括滤波处理模块，所述滤波处理模块用于在确定瞬时速比所处的档位速比区间后，判断档位持续的时间，
若档位持续的时间大于设定时间，则档位判断模块判断所述档位速比区间对应的档位数为变速箱当前档位；若档位持续的时间小于等于设定时间，则档位判断模块判断维持之前状态。
8.根据权利要求7所述的手动变速箱档位判断系统，其特征在于：通过以下公式计算变速箱瞬时速比：
变速箱瞬时速比＝发动机转速/变速箱输出轴转速。
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