基于满足不同工况的自动变速箱换挡时机计算方法和系统与流程

1.本发明属于汽车控制技术领域，具体涉及一种基于满足不同工况的自动变速箱换挡时机计算方法和系统。


背景技术：

2.汽车的行驶工况比较复杂，在不同工况行驶下，自动变速箱以变速箱结合挡位和油门开度为基础输入，通过换挡时机的确定和调整以保证令人满意的驾驶性能；不同工况的判断主要是通过负荷和行驶环境来进行判断，换挡时机取决于不同换挡曲线模式的定义。
3.通常来说，对于车辆负荷的获取，部分解决方案会选择加装加速度传感器的方式来直接获取，但会增加整车的制造成本；对于不同驾驶工况的换挡时机调整，大部分解决方案都是通过分别直接设定不同工况换挡曲线和模式选择来实现，但可能会因为在多个模式间进行切换而存在不够线性的问题，从而导致加速不连续或是非期望换挡。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本发明提供一种基于满足不同工况的自动变速箱换挡时机计算方法和系统。
5.实现本发明目的之一的基于满足不同工况的自动变速箱换挡时机计算方法，包括如下步骤：s1、根据当前车辆的负荷ld
cur
和设定的最大负荷限制值ld
max
、设定的最小负荷限制值ld
min
得到多个换挡时机修正系数，所述多个换挡时机修正系数包括上坡换挡时机修正系数s
up
、下坡换挡时机修正系数s
down
；所述上坡换挡时机修正系数s
up
、下坡换挡时机修正系数s
down
的计算方法包括：上坡换挡时机修正系数s
up
=下坡换挡时机修正系数=ld
max
表示设定的最大负荷限制值；ld
min
表示设定的最小负荷限制值，ld
max
和ld
min
都是基于主机厂对于整车的最大爬坡能力来设计定义的；当前车辆的负荷ld
cur
与车辆当前行驶路面工况相关。
6.所述换挡时机即车辆在不同挡位下的升挡车速。
7.根据油门踏板开度、当前变速箱结合挡位得到不同行驶路面工况下的多个换挡时机，所述多个换挡时机包括平路换挡时机v
flat
、下坡换挡时机v
down
和上坡换挡时机v
up
；不同行驶路面工况下的多个换挡时机根据油门踏板开度、当前变速箱结合挡位标定获得；标定值存储在变速箱控制单元里，计算时直接根据油门踏板开度、当前变速箱结合挡位获得不同行驶路面工况下的换挡时机，所述不同行驶路面工况包括平路、上坡、下坡和
高原。
8.s2、根据上述步骤求得的平路换挡时机v
flat
、下坡换挡时机v
down
、上坡换挡时机v
up
以及上坡换挡时机修正系数s
up
、下坡换挡时机修正系数s
down
计算换挡时机初始值v
original
；v
original= v
flat
*(1-s
up
)+ v
up
* s
up
+v
down
*s
down
其中：v
flat
为步骤s1所述的平路换挡时机；v
up
为步骤s1所述的上坡换挡时机；v
down
为步骤s1所述的下坡换挡时机；s
up
为步骤s1所述的上坡换挡时机修正系数；s
down
为步骤s1所述的下坡换挡时机修正系数。
9.s3、取步骤s1中所述平路换挡时机v
flat
和步骤s2中所述换挡时机初始值v
original
中的较大值作为修正后的自动变速箱换挡时机v1；s4、根据大气压力、车辆所在位置的海拔高度和大气温度得到高原换挡时机修正系数s
high
；根据油门踏板开度、当前变速箱结合挡位得到高原换挡时机v
high
；s5、根据步骤s3所述的修正的换挡时机v1、步骤s4所述的高原换挡时机v
high
和高原换挡时机修正系数s
high
计算基于高原修正的换挡时机v2； v2=v1*(1
‑ꢀshigh
)+v
high
*s
high
其中：s
high
为步骤s4所述的高原换挡时机修正系数；v
high
为步骤s4所述的高原换挡时机。
10.s6、取步骤s3所述的修正后的自动变速箱换挡时机v1和步骤s5所述的基于高原修正的自动变速箱换挡时机v2中的较大值，作为车辆最终的自动变速箱换挡时机v。
11.上述步骤s1中计算当前车辆的负荷ld
cur
的方法包括如下步骤：s101、根据车轮周长、整车转动惯量、动力总成驱动扭矩和整车阻力扭矩计算整车理论加速度a
theory
；；表示车轮周长；i表示整车转动惯量（kg
·m²
）；m
pwt
表示动力总成驱动扭矩，m
res
表示整车阻力扭矩(nm)；其中整车转动惯量i根据整车的硬件测量获得，其具体数值写在变速器控制单元中；动力总成驱动扭矩m
pwt
从变速箱控制单元获取；整车阻力扭矩m
res
由整车各种参数所决定，具体表现为整车实际的阻力系数，与车速成正比。
12.s102、根据整车理论加速度a
theory
、车辆实际加速度a
veh
、整车转动惯量和车轮周长计算扭矩差值m
delta
；其中车辆实际加速度a
veh
根据相近两个时刻下的车辆实际速度进行计算；通过车辆实际加速度a
veh
与车辆理论加速度a
theory
的对比可间接得知车辆当前行驶路面工况；根据车辆质量和车轮周长计算平路驱动车辆的理论扭矩m
theory
；
其中m
veh
表示车辆质量；s103、根据平路驱动车辆的理论扭矩m
theory
、扭矩差值m
delta
计算当前车辆的负荷ld
cur
，其包括如下步骤：根据平路驱动车辆的理论扭矩m
theory
和扭矩差值m
delta
计算车辆负荷值ld
veh
；根据换挡状态、刹车状态、离合器状态、换挡杆位置状态及车轮打滑情况确定当前车辆的负荷ld
cur
；所述换挡状态包括换挡已完成以及换挡未完成，所述换挡即变速箱挡位切换；所述刹车状态包括刹车踏板完全松开和刹车踏板处于踩踏状态；所述离合器状态包括离合器结合和离合器断开；所述换挡杆位置状态包括换挡杆处于p挡、r挡、n挡和d挡；所述车轮打滑情况包括车辆处于打滑状态和车辆处于未打滑状态，车辆打滑状态从车身电子稳定系统esp获取。
13.当换挡已完成、刹车踏板完全松开、离合器结合、换挡杆位置处于d挡以及车轮不打滑这五个条件同时满足时，更新当前车辆的负荷ld
cur
为上述步骤计算的车辆负荷值ld
veh
；所述当前车辆的负荷ld
cur
的初始值为0；当以上五个条件任意一个条件不满足时，当前车辆的负荷ld
cur
不变。
14.实现本发明目的之二的基于满足不同工况的自动变速箱换挡时机的系统，包括换挡时机修正系数计算模块、第一换挡时机计算模块、换挡时机初始值计算模块、第二换挡时机计算模块；第一换挡时机修正系数计算模块用于根据当前车辆的负荷ld
cur
和设定的最大负荷限制值ld
max
和设定的最小负荷限制值ld
min
得到多个换挡时机修正系数，所述多个换挡时机修正系数包括上坡换挡时机修正系数s
up
、下坡换挡时机修正系数s
down
；第一换挡时机计算模块用于根据油门踏板开度、当前变速箱结合挡位得到不同行驶路面工况下的多个换挡时机，所述多个换挡时机包括平路换挡时机v
flat
、下坡换挡时机v
down
和上坡换挡时机v
up
；换挡时机初始值计算模块用于根据上述第一换挡时机计算模块得到的平路换挡时机v
flat
、下坡换挡时机v
down
、上坡换挡时机v
up
以及第一换挡时机修正系数计算模块计算得到的上坡换挡时机修正系数s
up
、下坡换挡时机修正系数s
down
计算换挡时机初始值v
original
；第一修正换挡时机计算模块用于根据第一换挡时机计算模块得到的平路换挡时机v
flat
和换挡时机初始值计算模块得到的换挡时机初始值v
original
计算修正后的自动变速箱换挡时机v1；进一步地，本系统还包括第二换挡时机修正系数计算模块、第二换挡时机计算模块、第二修正换挡时机计算模块、最终修正换挡时机计算模块；所述第二换挡时机修正系数计算模块用于根据大气压力、车辆所在位置的海拔高度和大气温度得到高原换挡时机修正系数s
high
；
所述第二换挡时机计算模块用于根据油门踏板开度、当前变速箱结合挡位得到高原换挡时机v
high
；所述第二修正换挡时机计算模块用于根据第一修正换挡时机计算模块计算出来的修正后的自动变速箱换挡时机v1、第二换挡时机计算模块计算出来的高原换挡时机v
high
以及第二换挡时机修正系数计算模块计算出来的高原换挡时机修正系数s
high
计算基于高原修正的自动变速箱换挡时机v2；所述最终修正换挡时机计算模块用于根据第一修正换挡时机计算模块得到的修正的车辆换挡时机v1和第二修正换挡时机计算模块得到的基于高原修正的自动变速箱换挡时机v2计算车辆最终的自动变速箱换挡时机v。
15.进一步地，本系统还包括整车加速度计算模块、扭矩计算模块、车辆负荷计算模块；整车加速度计算模块用于根据车轮周长、整车转动惯量、动力总成驱动扭矩和整车阻力扭矩计算整车理论加速度；根据相近两个时刻的车速计算车辆的实际加速度；扭矩计算模块用于根据整车理论加速度a
theory
、车辆实际加速度a
veh
、整车转动惯量和车轮周长计算扭矩差值m
delta
；根据车辆质量和车轮周长计算平路驱动车辆的理论扭矩m
theory
；车辆负荷计算模块用于根据平路驱动车辆的理论扭矩m
theory
、扭矩差值m
delta
计算当前车辆的负荷ld
cur
。
16.利用本发明所述的系统和方法，使得整个的换挡点定义能够尽可能的满足车辆行驶时的不同行驶工况，减少了用户频繁踩油门和切换挡位的操作，大大提高了汽车的操控性，减少了汽车的机械磨损，同时提高了用户驾乘体验度。
附图说明
17.图1是本发明所述系统的结构图；图2是本发明所述方法中计算车辆负荷值的流程图；图3是本发明所述方法中确认当前车辆的负荷的流程图；图4是本发明所述方法中高原换挡时机修正系数计算示意图。
具体实施方式
18.下列具体实施方式用于对本发明权利要求技术方案的解释，以便本领域的技术人员理解本权利要求书。本发明的保护范围不限于下列具体的实施结构。本领域的技术人员做出的包含有本发明权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本发明的保护范围。
19.本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
20.如图2-4所示为本发明所示方法的流程图，该方法包括如下步骤：步骤1、根据车轮周长、整车转动惯量、动力总成驱动扭矩和整车阻力扭矩计算整车理论加速度a
theory
；cwheel
表示车轮周长；i表示整车转动惯量（kg
·m²
）；m
pwt
表示动力总成驱动扭矩，m
res
表示整车阻力扭矩(nm)；其中整车转动惯量i根据整车的硬件测量获得，其具体数值写在变速器控制单元中；动力总成驱动扭矩m
pwt
从变速箱控制单元获取；整车阻力扭矩m
res
由整车参数所决定，具体表现为整车实际的阻力系数，与车速成正比。
21.步骤2、根据整车理论加速度a
theory
、车辆实际加速度a
veh
、整车转动惯量和车轮周长计算扭矩差值m
delta
；根据车辆质量和车轮周长计算平路驱动车辆的理论扭矩m
theory
；由于增加加速度传感器会导致成本上升，所以本实施例采用计算的方法获得车辆的加速度值a
veh
，其根据相近两个时刻下的车辆实际速度计算；由于车速信号的采样频率是0.01s，为了给一定时间去检测车速的变化，避免采样时间太短，一些其它的波动可能导致的车速检测异常，本实施例中设定0.04s作为相近两个时刻的时间差。其计算方法为：其中，v表示整车当前速度(km/h)，v
0.04
表示整车0.04s前速度(km/h)；其中m
veh
表示车辆质量；步骤3、根据平路驱动车辆的理论扭矩m
theory
、扭矩差值m
delta
计算当前车辆的负荷ld
cur
，其包括如下步骤：根据平路驱动车辆的理论扭矩m
theory
和扭矩差值m
delta
计算车辆负荷值ld
veh
；根据换挡状态、刹车状态、离合器状态、换挡杆位置状态、及车轮打滑情况确定当前车辆的负荷ld
cur
，具体方法如图3所示：当换挡已完成、刹车踏板完全松开、离合器结合、换挡杆位置处于d挡以及车轮不打滑这五个条件同时满足时，更新当前车辆的负荷ld
cur
的值为前述计算的车辆负荷ld
veh
的值；当以上五个条件任意一个条件不满足时，当前车辆的负荷ld
cur
不变；所述当前车辆的负荷ld
cur
的初始值为0；步骤4、根据当前车辆的负荷ld
cur
和设定的最大负荷限制值ld
max
、设定的最小负荷限制值ld
min
得到上坡换挡时机修正系数s
up
、下坡换挡时机修正系数s
down
；根据油门踏板开度、当前变速箱结合挡位得到平路换挡时机v
flat
、下坡换挡时机v
down
和上坡换挡时机v
up
；所述不同行驶路面工况包括平路、下坡、上坡路面；
所述上坡换挡时机修正系数s
up
和下坡换挡时机修正系数s
down
的计算方法包括：上坡换挡时机修正系数s
up
=下坡换挡时机修正系数=所述不同行驶路面工况下的多个换挡时机包括平路、下坡、上坡工况下的换挡时机v
flat
、v
down
、v
up
，其通过油门踏板开度和当前变速箱结合挡位查表获得，该表直接写在变速箱控制单元里的基础换挡曲线中，在计算时直接根据当前的油门踏板开度和当前变速箱结合挡位即可获得不同工况下的换挡时机。如当油门踏板开度为20%，当前变速箱结合挡位为1挡时，查表可得当前条件下的平路换挡时机v
flat
为20km/h，即1挡升2挡的车速为20km/h；下坡路换挡时机 v
down
为20km/h，即1挡升2挡车速为20km/h；上坡换挡时机v
up 为28km/h，即1挡升2挡车速为28km/h。
22.步骤5、根据上述步骤得到的平路换挡时机v
flat
、下坡换挡时机v
down 、上坡换挡时机v
up 以及上坡换挡时机修正系数s
up
、下坡换挡时机修正系数s
down
计算换挡时机初始值v
original
；v
original= v
flat
*(1-s
up)+ v
up
* s
up+vdown
*s
down
其中：v
flat
表示前述的平路换挡时机；v
up
表示前述的上坡换挡时机；v
down
表示前述的下坡换挡时机；s
up
表示前述的上坡换挡时机修正系数；s
down
表示前述的下坡换挡时机修正系数。
23.步骤6、取平路行驶路面下的换挡时机v
flat
和前述步骤计算的换挡时机初始值v
original
中的较大值作为修正后的自动变速箱换挡时机v1。
24.在另一个实施例中，步骤6后还包括下述步骤：步骤7、根据大气压力、车辆所在位置的海拔高度和大气温度得到高原换挡时机修正系数s
high
；根据油门踏板开度、当前变速箱结合挡位得到高原换挡时机v
high
；如图4所示的高原换挡时机修正系数s
high
，其根据大气压力、车辆所处位置的海拔和大气温度标定获得，如当大气压力为500hpa时，车辆所处位置的海拔在5000m，大气温度为20摄氏度时，高原换挡时机的修正系数为1；当大气压力为600hpa时，车辆所处位置的海拔在4000m，大气温度为20摄氏度时，高原换挡时机的修正系数为0.8；当大气压力为800hpa时，车辆所处位置的海拔在2000m，大气温度为20摄氏度时，高原换挡时机修正系数为0。
25.高原换挡时机v
high
通过油门踏板开度和当前变速箱结合挡位查表获得，该表直接写在变速箱控制单元里的基础换挡曲线中，在计算时直接根据当前的油门踏板开度和当前变速箱结合挡位即可获得高原换挡时机v
high
。如当油门踏板开度为20%，当前变速箱结合挡位为1挡时，查表可得当前条件下的高原换挡时机v
high
为16km/h，即1挡升2挡的车速为16km/h。
26.步骤8、根据上述步骤计算的修正后的自动变速箱换挡时机v1、高原换挡时机v
high
和高原换挡时机修正系数s
high
计算基于高原修正的自动变速箱换挡时机v2；
ꢀv2
=v1*(1
‑ꢀshigh
)+v
high
*s
high
其中：s
high
表示前述的高原换挡时机修正系数；v
high
表示前述的高原换挡时机。
27.步骤9、取前述修正后的自动变速箱换挡时机 v1和前述的基于高原修正的自动变速箱换挡时机 v2的较大值，作为车辆最终的自动变速箱换挡时机v。
28.应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
29.如图1所示，本技术还提供一种基于满足不同工况的自动变速箱换挡时机的系统的实施例，包括换挡时机修正系数计算模块、第一换挡时机计算模块、换挡时机初始值计算模块、第二换挡时机计算模块；第一换挡时机修正系数计算模块用于根据当前车辆的负荷ld
cur
和设定的最大负荷限制值ld
max
和设定的最小负荷限制值ld
min
得到多个换挡时机修正系数，所述修正系数包括上坡换挡时机修正系数s
up
、下坡换挡时机修正系数s
down
；第一换挡时机计算模块用于根据油门踏板开度、当前变速箱结合挡位得到不同行驶路面工况下的多个换挡时机，所述多个换挡时机包括平路换挡时机v
flat
、下坡换挡时机v
down
和上坡换挡时机v
up
；换挡时机初始值计算模块用于根据上述第一换挡时机计算模块得到的平路换挡时机v
flat
、下坡换挡时机v
down
、上坡换挡时机v
up
以及第一换挡时机修正系数计算模块计算得到的上坡换挡时机修正系数s
up
、下坡换挡时机修正系数s
down
计算换挡时机初始值v
original
；第一修正换挡时机计算模块用于根据第一换挡时机计算模块得到的平路换挡时机v
flat
和换挡时机初始值计算模块得到的换挡时机初始值 v
original
计算修正后的自动变速箱换挡时机v1；进一步地，本系统还包括第二换挡时机修正系数计算模块、第二换挡时机计算模块、第二修正换挡时机计算模块、最终修正换挡时机计算模块；所述第二换挡时机修正系数计算模块用于根据大气压力、车辆所在位置的海拔高度和大气温度得到高原换挡时机修正系数s
high
；所述第二换挡时机计算模块用于根据油门踏板开度、当前变速箱结合挡位得到高原换挡时机v
high
；所述第二修正换挡时机计算模块用于根据第一修正换挡时机计算模块计算出来的修正后的自动变速箱换挡时机 v1、第二换挡时机计算模块计算出来的高原换挡时机v
high
以及第二换挡时机修正系数计算模块计算出来的高原换挡时机修正系数s
high
计算基于高原修正的自动变速箱换挡时机v2；所述最终修正换挡时机计算模块用于根据第一修正换挡时机计算模块得到的修正后的自动变速箱换挡时机v1和第二修正换挡时机计算模块得到的基于高原修正的自动变速箱换挡时机v2计算车辆最终的自动变速箱换挡时机v。
30.进一步地，所述系统还包括整车加速度计算模块、扭矩计算模块、车辆负荷计算模
块；整车加速度计算模块用于根据车轮周长、整车转动惯量、动力总成驱动扭矩和整车阻力扭矩计算整车理论加速度；根据相近两个时刻的车速计算车辆的实际加速度；扭矩计算模块用于根据整车理论加速度a
theory
、车辆实际加速度a
veh
、整车转动惯量和车轮周长计算扭矩差值m
delta
；根据车辆质量和车轮周长计算平路驱动车辆的理论扭矩m
theory
；车辆负荷计算模块用于根据平路驱动车辆的理论扭矩m
theory
、扭矩差值m
delta
计算当前车辆的负荷ld
cur
。
31.本发明适用于各种类型的车辆，可以是燃油车或者混合动力配置自动变速箱的车辆。
32.本说明书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。