一种商用车机械式自动变速器起步档位输出控制方法与流程

本发明属于商用车自动机械式自动变速器技术领域，具体涉及一种起步档位输出控制方法，特别涉及一种商用车机械式自动变速器起步档位输出控制方法。

背景技术：

在商用车自动变速器领域，特别在重型卡车自动变速器领域，商用车机械式自动变速器(amt变速器)逐渐成为商用车自动变速器的主要形式。在国外，商用车amt变速器技术已经成熟，各大汽车厂商先后推出了自己的amt变速器产品。在国内，各汽车厂商也纷纷加快amt变速器产品研发步伐，力争突破商用车amt产品研发关键技术。amt变速器具有传统手动变速器的传动效率高、制造成本低、容易进行维修的特点。由于amt变速器在换挡过程自动完成，可减小换挡冲击，提高换挡舒适性，进一步降低驾驶员劳动强度等优点，amt变速器在商用车自动变速器领域具备较好的发展前景。

随着amt技术飞速发展，驾驶员对舒适度及油耗等方面更加关注，针对不同载荷及坡度选择合适的起步档位显得尤为重要。比如在空车状态下，选择高档起步，会大大提高舒适度，重载车辆不选择最低档起步，即提高舒适度，又节省了油耗。同时，根据坡度、载荷等因素选择最合理的起步档位，并输出，对于起步、换挡以及发动机控制也有着非常重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种商用车机械式自动变速器起步档位输出控制方法，其基于已有的车辆信息来进行商用车机械式自动变速器起步档位输出控制。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种商用车机械式自动变速器起步档位输出控制方法，包括以下步骤：

a、在车辆第一次上电后，默认车辆为满载，在车辆的行驶过程中，基于设定的时间间隔获取离合器位置、发动机输出轴和变速箱输入轴的转速，并基于获取的结果来判断变速器是否处于换挡状态，当判定为处于换挡状态时，进入步骤b；

b、在换挡之后，利用换挡前的车速和换挡后的车速确定车辆加速度，并确定当前车轮上的驱动力ft、车辆受到的空气阻力fw和车辆所处的坡度值α；

c、基于确定的加速度、驱动力、空气阻力和坡度值来计算整车质量m；

d、建立根据整车质量、坡度等信号的目标档位map，得到目标档位，其中坐标系的横轴为整车质量，坐标系的纵轴为当期坡度；

e、根据车辆参数，计算最高起步档位对应的速比i1，并根据实际车辆速比对应得到最高起步档位；

f、如果目标档位小于最高起步档位，存储目标档位，否则存储最高起步档位；

g、根据车速判断车辆处于静止或者起步状态下，输出起步档位。

进一步地，步骤b，所述加速度a通过下述公式(1)确定：

其中，vbef为换挡前的车速，vaft为换挡后的车速，t为换挡时间，单位为s。

进一步地，步骤b，所述驱动力ft基于下述公式(2)确定：

其中，ttq为发动机扭矩，ia为传动系传动比，η为传动系总效率，r为轮胎半径。

进一步地，步骤b，所述驱动力fw基于下述公式(3)确定：

其中，cd为空气阻力系数，a为车辆的迎风面积，ρ为空气密度，v为车辆的当前行驶速度。

进一步地，步骤c，所述整车质量基于下述公式(4)确定：

其中，m为整车质量，ft为车轮上的驱动力，fw为车轮受到的空气阻力，α为坡度值，λ为旋转惯性系数，fr为滚动阻力系数，a为加速度。

进一步地，步骤e，所述最高起步档位速比i1基于下述公式(5)确定：

其中，wd为滑磨功，r为驱动轮滚动半径，g为汽车总质量，sinθ为坡度正弦值，f为滚动阻力系数，mc为离合器输入扭矩，η为传动系总效率，i0为驱动器速比，n为发动机最大扭矩点转速。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)、本发明利用离合器位置及发动机输出轴与变速器输入轴转速判断变速器是否处于换挡状态，在判定为换挡状态时，由变速箱控制系统准确获取换挡前后的车速用于加速度，并进行滤波处理，避免了加速度计算不准确对计算结果的影响；

(2)建立根据整车质量、坡度等信号的目标档位map，得到目标档位；

(3)根据车辆参数，计算最高起步档位速比，并根据实际车辆速比对应得到最高起步档位。

附图说明

图1为本发明商用车机械式自动变速器起步档位输出控制方法流程图；

图2为本发明的车辆在坡道上的受力分析图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的商用车机械式自动变速器载荷识别计算通过安置在车辆中的换挡控制器进行计算，该换挡控制器可采用具有较强运算能力的控制芯片，例如瑞萨m12386，该换挡控制器与发动机控制单元、abs控制单元通过can通信进行数据交互。换挡控制器中事先存储有与车辆相关的整车参数，包括车辆的传动系传动比ia，轮胎半径r，传动系总效率η，空气阻力系数cd，空气密度ρ，迎风面积a，滚动阻力系数fr，旋转惯性系数λ等。换挡控制器周期性获取离合器位置信息，例如以10ms为控制周期来周期性获取发动机输入轴转速信息、变速箱输入轴转速信息以及换挡前后车速信息等，并根据获取的离合器位置信息，发动机输入轴转速信息、变速箱输入轴转速信息判断变速器是否处于换挡状态，在判定为换挡状态后，执行整车质量计算，然后根据质量、坡度获得目标档位map，具体的计算过程如图1所示。

如图1所示，一种商用车机械式自动变速器起步档位输出控制方法，包括以下步骤：

a、判断换挡状态；

b、确定换挡后的加速度、驱动力、空气阻力和坡度值；

c、计算整车质量；

d、建立根据整车质量、坡度等信号的目标档位map，得到目标档位；

e：根据车辆参数，计算最高起步档位速比，并根据实际车辆速比对应得到最高起步档位；

f、如果目标档位小于最高起步档位，存储目标档位，否则存储最高起步档位；

g、判断车辆处于静止或起步状态下，输出起步档位。

具体地，上述各步骤具体为：

a、判断换挡状态：

在车辆的行驶过程中，换挡控制器基于设定的时间间隔，例如10ms获取离合器位置、发动机输出轴和变速箱输入轴的转速，并基于获取的结果来判断变速器是否处于换挡状态，当判定为处于换挡状态时，进入步骤s200，当判定为不处于换挡状态时，则继续采集数据进行判断。

b、确定换挡后的加速度、驱动力、空气阻力和坡度值：

具体地，在换挡之后，换挡控制器利用换挡前的车速和换挡后的车速确定车辆加速度，确定当前车轮上的驱动力ft、车辆受到的空气阻力fw和车辆所处的坡度值α。

其中，所述加速度a可通过下述公式(1)确定：

其中，vbef为换挡前的车速，具体为换挡开始时那一时刻的速度，vaft为换挡后的车速，具体为换挡结束后车速稳定时那一时刻的车速，t为换挡时间，单位为s，该换挡时间t是换挡变速器中存储的累积的换挡时间，即从开始换挡到换挡结束后车速稳定所经历的时间。

所述驱动力ft可基于下述公式(2)确定：

其中，ttq为换挡控制器从发动机控制单元获取的当前发动机扭矩，ia为传动系传动比，η为传动系总效率，r为轮胎半径。

所述驱动力fw可基于下述公式(3)确定：

其中，cd为空气阻力系数，a为车辆的迎风面积，ρ为空气密度，v为换挡控制器获取的当前的车辆行驶速度，在本发明的应用中，为换挡后的车速。

c、计算整车质量：

基于步骤s200确定的加速度、驱动力、空气阻力和坡度值来计算整车质量。

如图2所示，整车质量可基于下述公式(4)确定：

其中，m为整车质量，ft为车轮上的驱动力，fw为车轮受到的空气阻力，α为由坡度传感器获取的车辆当前坡度值，λ为旋转惯性系数，fr为滚动阻力系数，a为加速度，为避免计算结果不准确，在计算过程中，对加速度进行滤波处理，例如利用卡尔曼滤波函数进行滤波处理。

d、建立根据整车质量、坡度等信号的目标档位map，得到目标档位：

具体地，建立以横轴为整车质量、纵轴为当前坡度值的map图，最终输出目标档位。其中整车质量的最大值为满载质量，最小值为空载质量，坡度值最大限值为坡度传感器所能测量达到的最大值，坡度值最小限值为坡度传感器所能测量达到的最小值。因此，当知道车辆的整车质量、坡度信息时，便可通过查map表法来确定目标档位。

e：根据车辆参数，计算最高起步档位速比，并根据实际车辆速比对应得到最高起步档位：

将车辆参数带入对应的公式，便可得到最高起步档位速比，对比实际车辆的速比，就可以得到最高起步档位。所述的最高起步档位速比i1基于下述公式(5)确定：

其中，wd为滑磨功，r为驱动轮滚动半径，g为汽车总质量，sinθ为坡度正弦值，f为滚动阻力系数，mc为离合器输入扭矩，η为传动系总效率，i0为驱动器速比，n为发动机最大扭矩点转速。

f、如果目标档位小于最高起步档位，存储目标档位，否则存储最高起步档位：

如果目标档位小于最高起步档位，说明通过map表查询到的目标档位合理，并进行存储，如果目标档位高于最高起步档位，说明通过map表查询到的目标档位不合理，予以舍弃，只存储最高起步档位。

g、判断车辆处于静止或起步状态下，输出起步档位：

当车辆处于静止或起步状态时，已经存储的起步档位就可以进行正常输出了，供系统调度及其他控制模块使用。

综上，本发明通过在换挡之后计算加速度，并对加速度进行滤波处理，以及利用坡道传感器获得的坡度值来计算坡道阻力，从而保证了整车质量计算的准确性，根据整车质量、坡度等信号的目标档位map，得到目标档位，通过目标档位与最高起步档位的比对判断，从而能够准确地输出起步档位。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。