一种发动机转速的控制方法及控制装置与流程

本发明实施例涉及发动机控制技术，尤其涉及一种发动机转速的控制方法及控制装置。

背景技术

汽车的变速方式可分为三种：手动变速、自动变速和无级变速。手动变速箱的汽车，完全通过齿轮的啮合和传动比的配比传递动力，其输出扭矩大，由于该特点，很多大型的汽车和公交车辆一直沿用手动变速的方式。

当前国内商用车辆绝大多数使用机械式变速箱，即需要驾驶员手动换挡。然而，重型商用车换挡操作时间较乘用车长，换挡时离合器踩下后发动机转速掉速较多，换挡后松离合时挡位与转速不匹配，导致换挡不平顺。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种发动机转速的控制方法及控制装置，以实现手动变速箱换挡时发动机转速控制，保证换挡后的平顺性。

第一方面，本发明实施例提供了一种发动机转速的控制方法，用于手动变速箱换挡时控制发动机转速，该控制方法包括：

获取车辆的当前挡位；

根据所述当前挡位，分析用户的换挡意图；

根据所述换挡意图，计算车辆的需求挡位和所述需求挡位对应的需求转速；

控制发动机转速在预设时间内保持在所述需求转速。

可选的，所述获取车辆的当前挡位包括：

获取车辆的车速v、发动机当前转速n0、后桥速比r0、轮胎半径r0以及离合器状态；

当所述离合器状态为关闭时，根据计算所述当前挡位；

其中，ri表示所述手动变速箱第i挡的速比。

可选的，所述根据所述当前挡位，分析用户的换挡意图包括：

获取车辆的发动机当前转速、车速、离合器状态、刹车开关状态、油门开度、负荷率以及车辆上的坡度传感器获取的坡度信号的至少一种；

在所述离合器状态为打开之前的预设时间段内，根据所述当前挡位和获取到的所述发动机当前转速、所述车速、所述刹车开关状态、所述油门开度、所述负荷率以及所述坡度信号的至少一种，判断用户的换挡意图；

其中，所述换挡意图包括降挡操作或升挡操作。

可选的，所述根据所述换挡意图，计算车辆的需求挡位和所述需求挡位对应的需求转速包括：

获取所述换挡意图中包括的所有挡位的速比ri；

获取车辆的车速v、发动机当前转速n0、后桥速比r0、轮胎半径r0；

根据

计算所有ri对应的转速ni；

根据车辆预存的挡位与转速的关系，确定需求挡位和与所述需求挡位对应的需求转速。

第二方面，本发明实施例还提供了一种发动机转速的控制装置，用于手动变速箱换挡时控制发动机转速，该控制装置包括：

获取模块，用于获取车辆的当前挡位；

分析模块，用于根据所述当前挡位，分析用户的换挡意图；

计算模块，用于根据所述换挡意图，计算车辆的需求挡位和所述需求挡位对应的需求转速；

控制模块，用于控制发动机转速在预设时间内保持在所述需求转速。

本发明实施例提供一种发动机转速的控制方法，该控制方法包括：获取车辆的当前挡位；根据当前挡位，分析用户的换挡意图；根据换挡意图，计算车辆的需求挡位和需求挡位对应的需求转速；控制发动机转速在预设时间内保持在需求转速。通过车辆的当前挡位，判断用户的换挡意图，然后计算车辆的需求挡位和需求挡位对应的需求转速，并在换挡时控制发动机转速在预设时间内保持在需求转速，解决了手动变速箱由于换挡后发动机转速不匹配导致的换挡不平顺的问题，提高了换挡的平顺性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种发动机转速的控制方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的换挡意图判断的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的一种发动机转速的控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例提供的一种发动机转速的控制方法的流程图，本实施例可适用于手动变速箱换挡时控制发动机转速，该控制方法包括：

步骤110、获取车辆的当前挡位。

其中，车辆的当前挡位可以根据安装在变速箱的挡位传感器获取，也可以根据车辆的运行信息(例如车速、发动机转速等，可以通过车辆内置传感器获取)以及车辆自身信息(后桥速比、轮胎半径等，可以预存在车辆中)等信息，根据车辆运行时的动力学方程获取，本发明实施例对当前挡位的获取方式不作限定。

步骤120、根据当前挡位，分析用户的换挡意图。

可以理解的是，车辆换挡时，需要踩离合器，因此离合器踩下(离合器打开)即可判断为用户需要换挡，根据离合器踩下之前预设时间段内的当前挡位、路况信息、发动机运行信息等综合判断用户的换挡意图，换挡意图包括升挡操作或降挡操作。示例性的，车辆在超车或上坡等情况时，需要降挡，提升转速，从而提高车辆动力，完成换挡或上坡过程。

步骤130、根据换挡意图，计算车辆的需求挡位和需求挡位对应的需求转速。

可以理解的是，根据当前挡位和换挡意图，即可得出待换的候选挡位。示例性的，当前挡位为3挡，如果换挡意图为降挡，则候选挡位包括1挡和2挡，可以通过综合分析当前车速、路况信息、发动机运行信息等，结合车辆运行的动力学方程，计算出待换的需求挡位和对应的需求转速。

步骤140、控制发动机转速在预设时间内保持在需求转速。

示例性的，在用户踩下离合器预设时间(例如2s)内，控制发动机转速维持在需求转速，以便用户进行换挡操作。

本实施例的技术方案，通过获取车辆的当前挡位，判断用户的换挡意图，然后计算车辆的需求挡位和需求挡位对应的需求转速，并在换挡时控制发动机转速在预设时间内保持在需求转速，解决了手动变速箱由于换挡后发动机转速不匹配导致的换挡不平顺的问题，提高了换挡的平顺性。

可选的，获取车辆的当前挡位包括：

获取车辆的车速v、发动机当前转速n0、后桥速比r0、轮胎半径r0以及离合器状态；

当离合器状态为关闭时，根据计算当前挡位；

其中，ri表示手动变速箱第i挡的速比。

可以理解的是，车辆运行时可以获取车辆实时车速v、发动机当前转速n0，车速和转速可以通过车辆内置的传感器获取，对于某个固定的车辆，各挡位的速比ri、其后桥速比r0和轮胎半径r0均为常数，可以预先存储在车辆中，只有当离合器关闭时(离合器未踩下)，车辆正常运行，根据公式可以计算出此时所在挡位的速比ri，就可以计算出当前的挡位。

可选的，根据当前挡位，分析用户的换挡意图包括：

获取车辆的发动机当前转速、车速、离合器状态、刹车开关状态、油门开度、负荷率以及车辆上的坡度传感器获取的坡度信号的至少一种；

在离合器状态为打开之前的预设时间段内，根据当前挡位和获取到的发动机当前转速、车速、刹车开关状态、油门开度、负荷率以及坡度信号的至少一种，判断用户的换挡意图；其中，换挡意图包括降挡操作或升挡操作。

可以理解的是，由于换挡时需要踩下离合器，因此获取离合器踩下(离合器状态为打开)之前的预设时间段(例如1s)内的发动机当前转速、车速、刹车开关状态、油门开度、负荷率以及坡度信号等信息，通过分析以上信息的一种或多种，可以判断用户需要执行升挡操作或者降挡操作。

可选的，根据换挡意图，计算车辆的需求挡位和需求挡位对应的需求转速包括：

获取换挡意图中包括的所有挡位的速比ri；

获取车辆的车速v、发动机当前转速n0、后桥速比r0、轮胎半径r0；

根据计算所有ri对应的转速ni；

根据车辆预存的挡位与转速的关系，确定需求挡位和与需求挡位对应的需求转速。

可以理解的是，根据长期记录车辆不同工况下车速、挡位和发动机转速等数据，可以得出不同工况下的经验曲线，并预存在车辆中，通过比较换挡意图包括的所有挡位对应的需求转速与经验曲线，可以得到需求挡位，进而确定对应的需求转速。

示例性的，图2为本发明实施例提供的换挡意图判断的流程示意图。参考图2，首先，换挡意图是通过获取换挡前预设时间内的数据判断的，即车辆正常行驶(车速不为0，挡位不是空挡)时执行，判断当前挡位是否为最高挡；若判定当前挡位是最高挡，判断发动机当前转速n是否小于或等于发动机预设最高转速nmax；若判定发动机当前转速n小于或等于发动机预设最高转速nmax，则判定换挡意图为降挡操作。

可以理解的是，若判定当前挡位是最高挡，则换挡操作应该是降挡，因为没有更高挡实现升挡操作，但是如果当前转速n大于或等于发动机预设的最高转速nmax，则无法判断是什么操作，因为降挡需要升转速，例如对某重型商用车，其发动机预设最高转速nmax为1900r/min，当判定车辆当前处于最高挡，且发动机当前转速n小于1900r/min时，判定换挡意图为降挡操作。

可选的，继续参考图2，判断当前挡位是否为最高挡；若判定当前挡位不是最高挡，判断坡度信号s是否为正，且大于第一坡度阈值s1；若判定坡度信号s为正，且大于第一坡度阈值s1，判断车速的加速度a是否为负，且小于第一加速度预设阈值a1；若判定车速的加速度a为负，且小于第一加速度预设阈值a1，则判定换挡意图为降挡操作。

可以理解的是，车辆上可以安装一个坡度传感器，用于获取当前路况的坡度信号，现有技术中，车辆每行驶100m，高度上升或下降1m，定义为坡度为1度，在本实施例中，上坡时坡度传感器获取的坡度信号为正，下坡时为负，在具体行车过程中，坡度传感器的信号可以由车辆的电子控制单元(ecu)获取，该信号包含了车辆的加速度和坡度，通过理论计算可以将其中的加速度信号滤除，仅保留道路的坡度信号。

示例性的，本实施例中，可以设置第一坡度阈值s1为1.5度，第一加速度阈值a1为-0.1m/s²，当坡度s大于1.5度，加速度a小于-0.1m/s²时，车辆在上坡，且处于减速状态，说明此时车辆动力不够，需要降挡提升车辆输出扭矩，提升爬坡能力，因此判定换挡意图为降挡操作。

可选的，若判定车速的加速度a为正，且大于第二加速度预设阈值a2，则判定换挡意图为升挡操作；若判定车速的加速度a大于或等于第一加速度预设阈值a1，小于或等于第二加速度预设阈值a2，则判断负荷率r是否小于第一负荷率预设阈值r1；若判定负荷率r小于第一负荷率预设阈值r1，则判定换挡意图为升挡操作。

示例性的，可以设置第二加速度阈值a2为0.1m/s²，如果车辆在上坡，且在加速，说明发动机动力足够上坡，且有提速需求，判定为升挡操作；如果车辆加速度处于-0.1m/s²～0.1m/s²之间，则进一步判断负荷率r，例如可以设置第一负荷率预设阈值r1为80％，当负荷率r小于80％时，说明发动机扭矩足够，判定为升挡操作。

可选的，若判定负荷率r大于或等于第一负荷率预设阈值r1，则判定换挡意图为降挡操作。

示例性的，当负荷率r大于80％时，说明发动机动力储备不够，需要降挡提升扭矩，则判定为降挡操作。

可选的，若判定当前挡位不是最高挡，判断坡度信号s是否为负，且小于第二坡度阈值s2；若判定坡度信号s为负，且小于第二坡度阈值s2，则判断油门开度是否大于零；若判定油门开度大于零，则判定换挡意图为升挡操作；若判定油门开度等于零，则判断刹车开关状态是否打开；若判定刹车开关状态为打开，则判定换挡意图为降挡操作；若判定刹车开关状态为关闭，则判断发动机转速n是否大于第一转速阈值n1；若判定发动机转速n大于第一转速阈值n1，则判定换挡意图为升挡操作。

示例性的，可以设置第二坡度阈值s2为-1.5度，若判定坡度s小于-1.5度时，车辆在下坡，再判断油门开度，若判定油门开度大于零，说明车辆有加速需求，判定为升挡操作；若判定油门开度等于零，则进一步判断刹车开关状态，若判定刹车状态为打开，则有减速需求，判定为降挡操作；若判定刹车开关为关闭，则进一步判断发动机转速n是否大于第一转速阈值n1，其中第一转速阈值n1为一个较高的转速，例如可以设置第一转速阈值n1为1500r/min，若是，则判定为升挡操作(需要降转速)。

可选的，若判定发动机转速n小于或等于第一转速阈值n1，则判定换挡意图为降挡操作。

示例性的，若判定发动机转速n小于或等于1500r/min，则判定为降挡操作(需要升转速)。

可选的，若判定坡度信号s大于等于第二坡度阈值s2，且小于等于第一坡度阈值s1，则判断发动机转速n是否大于第二转速阈值n2；若判定发动机转速n大于第二转速阈值n2时，判定换挡意图为升挡操作；若判定发动机转速n小于或等于第二转速阈值n2，判断发动机转速n是否小于第三转速阈值n3，其中，第三转速阈值n3小于第二转速阈值n2；若判定发动机转速n小于第三转速阈值n3，则判定换挡意图为降挡操作；若判定发动机转速n大于或等于第三转速阈值n3，判断负荷率r是否小于第二负荷率预设阈值r2；若判定负荷率r小于第二负荷率预设阈值r2，则判定换挡意图为升挡操作。

示例性的，若判定坡度信号s在-1.5度～1.5度之间，则认为车辆处于平路行驶，此时根据发动机转速n进行判断，例如可以设置第二转速阈值n2为1400r/min，第三转速阈值n3为1000r/min，如果判定为发动机转速n大于1400r/min，判定换挡意图为升挡操作(降转速)；如果判定为发动机转速n小于1000r/min，判定为降挡操作(升转速)；如果判定发动机转速n在1000r/min～1400r/min之间，进一步判断负荷率r，例如可以设置第二负荷率预设阈值r2为80％，如果判定负荷率r小于80％，说明发动机扭矩足够，判定为升挡操作。

可选的，若判定负荷率r大于或等于第二负荷率预设阈值r2，则判定换挡意图为降挡操作。

示例性的，如果判定负荷率r大于或等于80％，说明发动机动力储备不够，需要降挡提升扭矩，则判定为降挡操作。

上述换挡意图判断方法，根据发动机当前转速、车速、离合器状态、刹车开关状态、油门开度、负荷率、坡度信号的至少一种进行判断，考虑了发动机经济转速或者扭矩经济性条件，使换挡意图判断更准确。

示例性的，结合上述换挡意图判断方法，举例说明需求转速的计算方法。以某重型商用车为例，该重型商用车包括一个七挡手动变速箱(六个前进挡，一个倒挡)，车内预存有不同工况下各载重、车速、挡位和发动机转速的对应关系，这些关系可以经过长期数据记录得出。举例来说，根据获取到车辆的车速v、发动机当前转速n0、后桥速比r0、轮胎半径r0以及坡度信号，得到当前车辆在平路行驶，当前发动机转速为1500r/min，当前挡位为3挡；由于此时发动机转速1500r/min>1400r/min，判定换挡意图为升挡操作；其中，可以升挡的挡位包括4挡、5挡和6挡，根据计算所有出4挡、5挡和6挡对应的转速分别为1300r/min、1100r/min和900r/min，如果在该工况下，车辆正常行驶时发动机转速不能低于1000r/min，否则可能出现动力不足，则确定需求挡位为5挡，需求转速为1100r/min，在用户踩下离合预设时间(例如2s)内，控制发动机转速维持在1100r/min，以便用户进行换挡操作；如果在另一工况下，车辆正常行驶时发动机转速不能低于1200r/min，则确定需求转速为4挡，在用户踩下离合器预设时间(例如2s)内，控制发动机转速维持在1300r/min，以便用户进行换挡操作。其他计算及判断过程与此类似，不再累述。

需要说明的时，如果预设时间之后仍然处于空挡，则停止发动机转速自动控制，将发动机控制权交给油门控制。

图3所示为本发明实施例提供的一种发动机转速的控制装置的结构示意图，本实施例可适用于执行上述发动机转速的控制方法，该控制装置包括：

获取模块10，用于获取车辆的当前挡位；分析模块20，用于根据当前挡位，分析用户的换挡意图；计算模块30，用于根据换挡意图，计算车辆的需求挡位和需求挡位对应的需求转速；控制模块40，用于控制发动机转速在预设时间内保持在需求转速。

其中，车辆的当前挡位可以根据安装在变速箱的挡位传感器获取，也可以根据车辆的运行信息(例如车速、发动机转速等，可以通过车辆内置传感器获取)以及车辆自身信息(后桥速比、轮胎半径等，可以预存在车辆中)等信息，根据车辆运行时的动力学方程获取，本发明实施例对当前挡位的获取方式不作限定。

车辆换挡时，需要踩离合器，因此离合器踩下(离合器打开)即可判断为用户需要换挡，根据离合器踩下之前预设时间段内的当前挡位、路况信息、发动机运行信息等综合判断用户的换挡意图，换挡意图包括升挡操作或降挡操作。示例性的，车辆在超车或上坡等情况时，需要降挡，提升转速，从而提高车辆动力，完成换挡或上坡过程。

根据当前挡位和换挡意图，即可得出待换的候选挡位。示例性的，当前挡位为3挡，如果换挡意图为降挡，则候选挡位包括1挡和2挡，可以通过综合分析当前车速、路况信息、发动机运行信息等，结合车辆运行的动力学方程，计算出待换的需求挡位和对应的需求转速。示例性的，在用户踩下离合器预设时间(例如2s)内，控制发动机转速维持在需求转速，以便用户进行换挡操作。

本实施例的技术方案，通过获取模块获取车辆的当前挡位，通过分析模块判断用户的换挡意图，然后通过计算模块计算车辆的需求挡位和需求挡位对应的需求转速，并通过控制模块在换挡时控制发动机转速在预设时间内保持在需求转速，解决了手动变速箱由于换挡后发动机转速不匹配导致的换挡不平顺的问题，提高了换挡的平顺性。

可选的，获取模块包括车速获取单元、转速获取单元、后桥速比获取单元、轮胎半径获取单元、离合器状态获取单元以及第一计算单元，

车速获取单元用于获取车辆的车速v、转速获取单元用于获取发动机当前转速n0、后桥速比获取单元用于获取后桥速比r0、轮胎半径获取单元用于获取轮胎半径r0以及离合器状态获取单元离合器状态；

当离合器状态获取单元获取到离合器状态为关闭时，第一计算单元根据计算当前挡位；

其中，ri表示手动变速箱第i挡的速比。

可以理解的是，车辆运行时可以获取车辆实时车速v、发动机当前转速n0，车速和转速可以通过车辆内置的传感器获取，对于某个固定的车辆，各挡位的速比ri、其后桥速比r0和轮胎半径r0均为常数，可以预先存储在车辆中，只有当离合器关闭时(离合器未踩下)，车辆正常运行，根据公式可以计算出此时所在挡位的速比ri，就可以计算出当前的挡位。

可选的，分析模块包括刹车状态获取单元、油门获取单元、负荷率获取单元、坡度信号获取单元以及判断单元，

转速获取单元用于获取车辆的发动机当前转速、车速获取单元用于获取车速、离合器状态获取单元用于获取离合器状态、刹车状态获取单元用于获取刹车开关状态、油门获取单元用于获取油门开度、负荷率获取单元用于获取负荷率以及坡度信号获取单元用于获取车辆上的坡度传感器获取的坡度信号；

判断单元用于在离合器状态为打开之前的预设时间段内，根据当前挡位和获取到的发动机当前转速、车速、刹车开关状态、油门开度、负荷率以及坡度信号的至少一种，判断用户的换挡意图；其中，换挡意图包括降挡操作或升挡操作。

可以理解的是，由于换挡时需要踩下离合器，因此获取离合器踩下(离合器状态为打开)之前的预设时间段(例如1s)内的发动机当前转速、车速、刹车开关状态、油门开度、负荷率以及坡度信号等信息，通过分析以上信息的一种或多种，可以判断用户需要执行升挡操作或者降挡操作。

可选的，计算模块包括第二计算单元以及分析判定单元，其中，第二计算单元用于根据计算所有ri对应的转速ni；

其中，ri表示换挡意图中包括的所有挡位的速比、v表示车速、n0表示发动机当前转速、r0表示后桥速比、r0表示轮胎半径；

分析判定模块，用于根据车辆预存的挡位与转速的关系，确定需求挡位和与需求挡位对应的需求转速。

可以理解的是，根据长期记录车辆不同工况下车速、挡位和发动机转速等数据，可以得出不同工况下的经验曲线，并预存在车辆中，通过比较换挡意图包括的所有挡位对应的需求转速与经验曲线，可以得到需求挡位，进而确定对应的需求转速。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。