WO2020192685A1 - 一种汽车换档信号识别方法与装置 - Google Patents

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WO2020192685A1
WO2020192685A1 PCT/CN2020/081096 CN2020081096W WO2020192685A1 WO 2020192685 A1 WO2020192685 A1 WO 2020192685A1 CN 2020081096 W CN2020081096 W CN 2020081096W WO 2020192685 A1 WO2020192685 A1 WO 2020192685A1
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vehicle
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gear shifting
low
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钟毅
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武汉理工大学
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    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/023—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for transmission of signals between vehicle parts or subsystems
    • B60R16/0231—Circuits relating to the driving or the functioning of the vehicle
    • B60R16/0232—Circuits relating to the driving or the functioning of the vehicle for measuring vehicle parameters and indicating critical, abnormal or dangerous conditions

Definitions

  • the invention relates to automobile electronic technology, in particular to a method and device for identifying automobile gear shift signals.
  • the vehicle shift signal is sent directly on the CAN line through the automatic transmission. This approach involves vehicles equipped with automatic transmissions.
  • the CAN line shift signal has the following shortcomings:
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for identifying a shift signal of an automobile against the defects in the prior art.
  • the technical solution adopted by the present invention to solve its technical problems is: a method for identifying automobile shift signals, including the following steps:
  • ⁇ is the car engine speed
  • ⁇ is the sum of the angular velocities of the front axle wheels or the sum of the angular velocities of the rear axle wheels
  • a is the shift ratio coefficient
  • the step 2) uses an IIR digital low-pass filter to perform signal processing on the shift rate.
  • the signal processing content includes shift rate differential, shift rate differential low-pass filtering, and shift rate low-pass filtering.
  • the filter in step 2) is an IIR digital low-pass filter.
  • the filter in step 2) is:
  • ⁇ LowPass (n) b* ⁇ LowPass (n-1)+(1-b)* ⁇ (n);
  • ⁇ LowPass is the shift rate after low-pass filtering
  • b is the filter parameter.
  • the Contrast with 1 when The difference with 1 exceeds the set threshold, and it is determined that the vehicle is shifting gears, as follows:
  • An automobile gear shift signal recognition device including:
  • Acquisition module for real-time acquisition of car engine speed signals and wheel angular speed signals
  • Shift rate calculation module used to calculate shift rate based on the car engine speed signal and wheel angular velocity signal
  • ⁇ is the car engine speed
  • ⁇ is the sum of the angular velocities of the front axle wheels or the sum of the angular velocities of the rear axle wheels
  • a is the shift ratio coefficient
  • the filter module is used to filter the shift rate data calculated by the shift rate calculation module
  • the judgment module is used to calculate the ratio of the shift rate ⁇ at each time to the shift rate ⁇ LowPass after low-pass filtering Correct To analyze Contrast with 1, when The difference with 1 exceeds the set threshold, and it is determined that the vehicle is shifting.
  • the filter module uses an IIR digital low-pass filter to perform signal processing on the shift rate.
  • the filter in the filter module is:
  • ⁇ LowPass (n) b* ⁇ LowPass (n-1)+(1-b)* ⁇ (n);
  • ⁇ LowPass is the shift rate after low-pass filtering
  • b is the filter parameter.
  • the Contrast with 1 when The difference with 1 exceeds the set threshold, and it is determined that the vehicle is shifting gears, as follows:
  • the present invention uses existing signals such as the engine speed and wheel angular velocity of the automobile, reduces the use of physical sensors, solves the possible problems of the hardware circuit, and applies mathematical algorithms to obtain more accurate values.
  • the method of the present invention truly realizes the recognition of the shift signal without any hardware, and can be widely applied to various types of vehicles.
  • the method of the present invention can quickly identify shift signals, and can be used to eliminate invalid data in indirect tire pressure monitoring.
  • Fig. 1 is a flowchart of a method according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a sample data diagram of a shift rate according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a schematic diagram of the comparison between the ratio of the shift rate and the shift rate obtained after differential filtering processing and 1 in the embodiment of the present invention
  • Fig. 4 is a partial enlarged view of Fig. 3 in an embodiment of the present invention.
  • an automobile gear shift signal identification method includes the following steps:
  • ⁇ is the car engine speed
  • ⁇ is the sum of the angular velocities of the front axle wheels or the sum of the angular velocities of the rear axle wheels
  • a is the shift ratio coefficient
  • the shift rate at the current moment and the shift rate at the previous moment are calculated to obtain the amount of change, and the amount of change is filtered.
  • the filtering process uses IIR digital first-order low-pass filtering.
  • IIR digital filter is a recursive linear time-invariant causal system. The digital sequence is transformed into an output digital sequence after certain operations.
  • the equation also includes the output Introduce linear feedback network of feedback.
  • the low-pass filter equation of the present invention is
  • ⁇ LowPass (n) a* ⁇ LowPass (n-1)+(1-a)* ⁇ (n);
  • the curve has multiple inflection points, which will be The part near 1 that is not recognized by the low-pass filter is regarded as the shift signal lag.
  • the subsequent limited period of time can be considered as the end of the shift.
  • the corresponding device can be easily obtained.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)

Abstract

公开了一种汽车换档信号识别方法，该方法包括以下步骤：实时采集汽车引擎转速信号和车轮角速度信号；2)根据汽车引擎转速信号和车轮角速度信号计算换档率；3)将步骤2)计算的换档率进行滤波；4)计算各时刻换档率与低通滤波后的换档率的比值；5)对比值进行分析，将比值与1进行对比，当比值与1的差值超过设定阈值，判定为车辆换档。还公开了一种汽车换挡信号识别装置，该装置包括采集模块，换挡率计算模块，滤波模块和判断模块。在可以直接获取换挡信号的车辆上，该方法的计算结果可以与车辆现有换挡信号互相校验，确保换挡信号的准确性和真实性；在不能提供换挡信号的车辆上，通过该方法可以快速识别换挡信号，为整车相关控制策略提供了外部输入。

Description

一种汽车换档信号识别方法与装置 技术领域
本发明涉及汽车电子技术，尤其涉及一种汽车换档信号识别方法与装置。
背景技术
随着汽车电子行业的发展和汽车新功能的层出不穷，汽车上的电子信号越来越多，如何从众多车辆信号中准确地识别出所需成分，成为了汽车信号处理一个难题。其中，换档信号是一个非常重要的信号，其准确性会影响到车辆相关控制器的控制策略和控制效果。目前直接识别换档信号的方法有：
1、通过离合开关直接识别换档信号。当离合器被踩下时，离合器开关认为驾驶员即将换挡，并将此状态信号发送给发动机ECU，发动机ECU通过CAN线发出车辆换挡信号。该方式涉及配备手动变速箱的车辆。
直接识别换档信号存在以下不足：
不同类型的汽车所需的离合器开关种类也不尽相同，导致装车成本提高；
由于离合器开关物理模型不够精确，其内部硬件电路可能会导致换档信号的失效或误触发，导致其发送的信号不够准确；
2、通过自动变速箱在CAN线上直接发出车辆换挡信号。该方式涉及配备自动变速箱的车辆。
CAN线上换挡信号存在以下不足：
CAN网络传输过程中可能存在网络延时的情况，而且信号可能会突发性巨幅抖动，导致换档信号的延时或失效。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种汽车换档信号识别方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种汽车换档信号识别方法，包括以下步骤：
1)实时采集汽车引擎转速信号和车轮角速度信号；
2)根据汽车引擎转速信号和车轮角速度信号计算换档率；
Figure PCTCN2020081096-appb-000001
其中，ζ为汽车引擎转速，ω为前轴车轮角速度之和或后轴车轮角速度之和；a为换档率系数；
3)将步骤2)计算的换档率进行滤波；
4)计算各时刻换档率η与低通滤波后的换档率η LowPass的比值
Figure PCTCN2020081096-appb-000002
5)对
Figure PCTCN2020081096-appb-000003
进行分析，将
Figure PCTCN2020081096-appb-000004
与1进行对比，当
Figure PCTCN2020081096-appb-000005
与1的差值超过设定阈值，判定为车辆换档。
按上述方案，所述步骤2)利用IIR数字低通滤波器对换档率进行信号处理，信号处理内容包括换档率微分、换档率微分低通滤波、换档率低通滤波。
按上述方案，所述步骤2)中滤波器为IIR数字低通滤波器。
按上述方案，所述步骤2)中滤波器为：
η LowPass(n)＝b*η LowPass(n-1)+(1-b)*η(n)；
其中，η LowPass为低通滤波后的换档率，b为滤波器参数。
按上述方案，所述步骤5)中，将
Figure PCTCN2020081096-appb-000006
与1进行对比，当
Figure PCTCN2020081096-appb-000007
与1的差值超过设定阈值，判定为车辆换档，具体如下：
当
Figure PCTCN2020081096-appb-000008
大于1，且大于1.02
当
Figure PCTCN2020081096-appb-000009
小于1，且小于0.96。
一种汽车换档信号识别装置，包括：
采集模块，用于实时采集汽车引擎转速信号和车轮角速度信号；
换档率计算模块，用于根据汽车引擎转速信号和车轮角速度信号计算换档率；
Figure PCTCN2020081096-appb-000010
其中，ζ为汽车引擎转速，ω为前轴车轮角速度之和或后轴车轮角速度之和；a为换档率系数；
滤波模块，用于将换档率计算模块计算的换档率数据进行滤波处理；
判断模块，用于计算各时刻换档率η与低通滤波后的换档率η LowPass的比值
Figure PCTCN2020081096-appb-000011
对
Figure PCTCN2020081096-appb-000012
进行分析，将
Figure PCTCN2020081096-appb-000013
与1进行对比，当
Figure PCTCN2020081096-appb-000014
与1的差值超过设定阈值，判定为车辆换档。
按上述方案，所述滤波模块中利用IIR数字低通滤波器对换档率进行信号处理。
按上述方案，所述滤波模块中滤波器为：
η LowPass(n)＝b*η LowPass(n-1)+(1-b)*η(n)；
其中，η LowPass为低通滤波后的换档率，b为滤波器参数。
按上述方案，所述判断模块中，将
Figure PCTCN2020081096-appb-000015
与1进行对比，当
Figure PCTCN2020081096-appb-000016
与1的差值超过设定阈值，判定为车辆换档，具体如下：
当
Figure PCTCN2020081096-appb-000017
大于1，且大于1.02；
当
Figure PCTCN2020081096-appb-000018
小于1，且小于0.96。
本发明产生的有益效果是：
1、本发明利用汽车的引擎转速与车轮角速度等现有信号，减少了物理传感器的使用，解决了硬件电路可能存在的问题，应用数学算法来获取更精确的数值。
2、本发明方法真正实现了不借助任何硬件对换挡信号的识别，可广泛应用于各种类型的车辆。
3、使用本发明方法可以快速识别换挡信号，可用于间接式胎压监测中的无效数据剔除。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明实施例的方法流程图；
图2是本发明实施例的换挡率采样数据图；
图3是本发明实施例的换档率与进行微分滤波处理后所得换档率的比值和1的对比示意图；
图4是本发明实施例的图3的局部放大图。
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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种汽车换档信号识别方法，包括以下步骤：
1)实时采集汽车引擎转速信号和车轮角速度信号；
2)根据汽车引擎转速信号和车轮角速度信号计算换档率；
Figure PCTCN2020081096-appb-000019
其中，ζ为汽车引擎转速，ω为前轴车轮角速度之和或后轴车轮角速度之和；a为换档率系数；
即前轴换档率
Figure PCTCN2020081096-appb-000020
或后轴换档率
Figure PCTCN2020081096-appb-000021
计算所得的换挡率数据如图2所示；
3)将步骤2)计算的换档率进行滤波；
将当前时刻的换档率与前一时刻的换档率进行差值运算，得到变化量，对变化量进行滤波。设计一阶低通滤波器，允许低频分量通过，滤除高频分量，以削平尖刺信号，能使突变性抖动变得平缓，使尖锐跳变点进行延缓变化。滤波过程采用的是IIR数字一阶低通滤波。IIR数字滤波器是一类递归型的线性时不变因果系统。将数字序列通过一定的运算后转变为输出数字序列。
其方程为y(n)＝b*y(n-1)+(1-b)*x(n),0＜b＜1，方程中除了包含输入信号的延时线性网络，还包括将输出引入反馈的线性反馈网络。
具体到本发明的低通滤波器方程为
η LowPass(n)＝a*η LowPass(n-1)+(1-a)*η(n)；
设置相应参数得到平稳变化的换档率η LowPass。
4)计算各时刻换档率η与低通滤波后的换档率η LowPass的比值
Figure PCTCN2020081096-appb-000022
5)对
Figure PCTCN2020081096-appb-000023
进行分析，将
Figure PCTCN2020081096-appb-000024
与1进行对比，当
Figure PCTCN2020081096-appb-000025
过大或过小，判定为车辆换档。
Figure PCTCN2020081096-appb-000026
在换档期间显然与1有所偏差，这是由于换档时刻出现引擎转速突变导致的。根据
Figure PCTCN2020081096-appb-000027
进行判定，可以与车辆上提供的换挡信号进行校验以保证换挡信号的真实性和准确性。
如图4，将图3中
Figure PCTCN2020081096-appb-000028
和1对比进行局部截取放大，方便进行明确判定。
由于
Figure PCTCN2020081096-appb-000029
曲线存在多个拐点，将在
Figure PCTCN2020081096-appb-000030
在1附近、低通滤波器未识别的部分认定为换挡信号滞后。当确认某时刻车辆处于换档状态，可认为后续有限时段为换档收尾过程。
根据上述方法，容易获得对应的装置。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

  1. 一种汽车换档信号识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
    1)实时采集汽车引擎转速信号和车轮角速度信号；
    2)根据汽车引擎转速信号和车轮角速度信号计算换档率；
    Figure PCTCN2020081096-appb-100001
    其中，ζ为汽车引擎转速，ω为前轴车轮角速度之和或后轴车轮角速度之和；a为换档率系数；
    3)将步骤2)计算的换档率进行低通滤波；
    4)计算各时刻换档率η与低通滤波后的换档率η LowPass的比值
    Figure PCTCN2020081096-appb-100002
    5)对
    Figure PCTCN2020081096-appb-100003
    进行分析，将
    Figure PCTCN2020081096-appb-100004
    与1进行对比，当
    Figure PCTCN2020081096-appb-100005
    与1的差值超过设定阈值，判定为车辆换档。
  2. 根据权利要求1所述的汽车换档信号识别方法，其特征在于，所述步骤3)利用IIR数字低通滤波器对换档率进行信号处理。
  3. 根据权利要求1所述的汽车换档信号识别方法，其特征在于，所述步骤3)中将步骤2)计算的换档率进行滤波的低通滤波器方程为：
    η LowPass(n)＝b*η LowPass(n-1)+(1-b)*η(n)；
    其中，η LowPass为低通滤波后的换档率，b为滤波器参数。
  4. 根据权利要求1所述的汽车换档信号识别方法，其特征在于，所述步骤5) 中，将
    Figure PCTCN2020081096-appb-100006
    与1进行对比，当
    Figure PCTCN2020081096-appb-100007
    与1的差值超过设定阈值，判定为车辆换档，具体如下：
    当
    Figure PCTCN2020081096-appb-100008
    大于1，且大于1.02；
    当
    Figure PCTCN2020081096-appb-100009
    小于1，且小于0.96。
  5. 一种汽车换档信号识别装置，其特征在于，包括：
    采集模块，用于实时采集汽车引擎转速信号和车轮角速度信号；
    换档率计算模块，用于根据汽车引擎转速信号和车轮角速度信号计算换档率；
    Figure PCTCN2020081096-appb-100010
    其中，ζ为汽车引擎转速，ω为前轴车轮角速度之和或后轴车轮角速度之和；a为换档率系数；
    滤波模块，用于将换档率计算模块计算的换档率数据进行低通滤波处理；
    判断模块，用于计算各时刻换档率η与低通滤波后的换档率η LowPass的比值
    Figure PCTCN2020081096-appb-100011
    对
    Figure PCTCN2020081096-appb-100012
    进行分析，将
    Figure PCTCN2020081096-appb-100013
    与1进行对比，当
    Figure PCTCN2020081096-appb-100014
    与1的差值超过设定阈值，判定为车辆换档。
  6. 根据权利要求5所述的汽车换档信号识别装置，其特征在于，所述滤波模块中利用IIR数字低通滤波器对换档率进行信号处理。
  7. 根据权利要求5所述的汽车换档信号识别装置，其特征在于，所述滤波模块中进行滤波处理的低通滤波器方程为：
    η LowPass(n)＝b*η LowPass(n-1)+(1-b)*η(n)；
    其中，η LowPass为低通滤波后的换档率，b为滤波器参数。
  8. 根据权利要求5所述的汽车换档信号识别装置，其特征在于，所述判断模块中，将
    Figure PCTCN2020081096-appb-100015
    与1进行对比，当
    Figure PCTCN2020081096-appb-100016
    与1的差值超过设定阈值，判定为车辆换档，具体如下：
    当
    Figure PCTCN2020081096-appb-100017
    大于1，且大于1.02；
    当
    Figure PCTCN2020081096-appb-100018
    小于1，且小于0.96。
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