变速器经济性挡位选择方法、装置、换挡推荐方法、系统与流程

1.本发明涉及变速器技术领域，具体涉及一种变速器经济性挡位选择方法、装置、换挡推荐方法、系统。


背景技术：

2.车辆能量消耗经济性问题是车辆行业最关心的问题之一，提高原动机的能量转换效率、合理匹配动力驱动系统是提高车辆经济性的主要措施。
3.目前的驱动系统匹配方法是在保证车辆动力性要求的前提下，进行变速器挡位切换使原动机工作在其高效区间内来实现的，没有考虑变速器的传动效率对车辆驱动系统动力传递效率的影响。
4.然而，变速器不同挡位的传动效率存在显著差异；尤其是对存在超速挡的商用车多挡变速器，其直接挡与超速挡的传动效率差距超过2%。忽略变速器传动效率进行挡位匹配，可能导致车辆驱动系统不能工作在其最高效工况点，造成车辆经济性较低和能源的浪费。


技术实现要素：

5.变速器不同挡位的传动效率存在显著差异；尤其是对存在超速挡的商用车多挡变速器，其直接挡与超速挡的传动效率差距超过2%。忽略变速器传动效率进行挡位匹配，可能导致车辆驱动系统不能工作在其最高效工况点，造成车辆经济性较低和能源的浪费的问题，本发明提供一种变速器经济性挡位选择方法、装置、换挡推荐方法、系统。
6.第一方面，本发明技术方案提供一种变速器经济性挡位选择方法，包括以下步骤：配置原动机外特性和变速器外特性；其中，原动机外特性包括原动机的转速-扭矩-能量转换效率特性，变速器外特性包括变速器的挡位-转速-扭矩-传动效率特性；利用配置的原动机外特性和变速器外特性构建车辆驱动系统动力传递效率评估模型；采集车辆驱动需求扭矩和车速；计算原动机转速-扭矩和变速器匹配的潜在挡位；利用车辆驱动系统动力传递效率评估模型计算各潜在挡位的动力传递效率；根据计算结果查找动力传递效率最高的挡位；将最高的档位作为变速器当前驱动需求的经济性挡位发出变速器经济型档位信息。
7.优选地，获取原动机外特性和变速器外特性的步骤包括：通过台架测试或仿真分析的方法获得原动机转速-扭矩-能量转换效率特性和变速器挡位-转速-扭矩-传动效率特性。
8.优选地，利用获取的原动机外特性和变速器外特性构建车辆驱动系统动力传递效率评估模型的步骤中，构建的车辆驱动系统动力传递效率评估模型如公式（1）：
（1）其中，表示车辆驱动系统的动力传递效率，为原动机的能量转换效率，为变速器第挡的传动效率，表示车辆驱动系统其余部件的能量转换效率。
9.优选地，利用车辆驱动系统动力传递效率评估模型计算各潜在挡位的动力传递效率的步骤包括：预设原动机能量转换效率与原动机转速-扭矩的映射关系表；预设变速器传动效率与变速器挡位-转速-扭矩的映射关系表；根据原动机的运行转速、扭矩和变速器所处的挡位，利用所述映射关系表选择对应的原动机能量转换效率和变速器传动效率；利用车辆驱动系统动力传递效率评估模型计算车辆驱动系统动力传递效率。
10.优选地，根据计算结果查找动力传递效率最高的挡位的步骤包括：按照公式（2）选择车辆驱动系统动力传递效率最高的挡位；按照公式（2）选择车辆驱动系统动力传递效率最高的挡位；按照公式（2）选择车辆驱动系统动力传递效率最高的挡位；（2）其中，分别表示车辆驱动需求车速的最小值与最大值；分别表示车辆驱动需求扭矩的最小值与最大值；表示变速器的挡位数。表示车辆在挡下的车速，表示车辆在挡下的驱动扭矩。表示原动机输出转速，表示原动机输出扭矩。表示车轮半径，表示变速器在挡时的传动比，表示主减速器、轮边减速器等其余减速装置的传动比。
11.第二方面，本发明技术方案提供一种变速器经济性挡位选择装置，包括配置模块、模型创建模块、第二计算模块、采集模块、第一计算模块、比较模块、推荐模块；配置模块，用于配置原动机外特性和变速器外特性；其中，原动机外特性包括原动机的转速-扭矩-能量转换效率特性，变速器外特性包括变速器的挡位-转速-扭矩-传动效率特性；模型创建模块，用于利用获取的原动机外特性和变速器外特性构建车辆驱动系统动力传递效率评估模型；采集模块，用于采集车辆驱动需求扭矩和车速；第一计算模块，用于计算原动机转速-扭矩和变速器匹配的潜在挡位；
第二计算模块，用于利用车辆驱动系统动力传递效率评估模型计算各潜在挡位的动力传递效率；比较模块，用于在计算的各潜在挡位下车辆驱动系统动力传递效率中查找动力传递效率最高的挡位；推荐模块，用于将最高的档位作为变速器当前驱动需求的经济性挡位发出变速器经济型档位信息。
12.优选地，模型创建模块，用于通过台架测试或仿真分析的方法获得原动机转速-扭矩-能量转换效率特性和变速器挡位-转速-扭矩-传动效率特性。
13.优选地，模型创建模块构建的车辆驱动系统动力传递效率评估模型如公式（1）：（1）其中，表示车辆驱动系统的动力传递效率，为原动机的能量转换效率，为变速器第挡的传动效率，表示车辆驱动系统其余部件的能量转换效率。
14.优选地，第二计算模块包括第一设置单元、第二设置单元、选择单元和计算单元；第一设置单元，用于预设原动机能量转换效率与原动机转速-扭矩的映射关系表；第二设置单元，用于预设变速器传动效率与变速器挡位-转速-扭矩的映射关系表；选择单元，用于根据原动机的运行转速、扭矩和变速器所处的挡位，利用所述映射关系表选择对应的原动机能量转换效率和变速器传动效率；计算单元，用于利用车辆驱动系统动力传递效率评估模型计算车辆驱动系统动力传递效率。
15.优选地，比较模块，用于按照公式（2）选择车辆驱动系统动力传递效率最高的挡位；位；位；（2）其中，分别表示车辆驱动需求车速的最小值与最大值；分别表示车辆驱动需求扭矩的最小值与最大值；表示变速器的挡位数。表示车辆在挡下的车速，表示车辆在挡下的驱动扭矩。表示原动机输出转速，表示原动机输出扭矩。表示车轮半径，表示变速器在挡时的传
动比，表示主减速器、轮边减速器等其余减速装置的传动比。
16.第三方面，本发明技术方案提供一种变速器换挡推荐方法，包括如下步骤：获取经济性挡位信息，所述经济性挡位信息为第一方面所述的变速器经济性挡位选择方法发出的变速器经济型档位信息；将获取的经济性挡位信息在车辆仪表盘进行显示。
17.第四方面，本发明技术方案还提供一种变速器换挡推荐系统，包括经济性挡位选择装置、控制模块和显示模块；控制模块分别与经济性挡位选择装置和显示模块通信连接；经济性挡位选择装置为第二方面所述的变速器经济性挡位选择装置；控制模块，用于获取经济性挡位选择装置输出的当前驱动需求下的经济性挡位信息，并将获取的经济性挡位信息输出到显示模块；显示模块，用于在车辆仪表盘显示车辆驱动系统动力传递效率最高的挡位。
18.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：能够通过车辆驱动系统动力传递效率评估模型对潜在匹配挡位下的车辆驱动系统动力传递效率进行预测，并给出使车辆驱动系统动力传递效率最高的变速器挡位。实现了对变速器经济性挡位的准确选择。相对于现有仅使原动机工作在其高效区间内来进行变速器挡位切换的技术而言，使用本发明提供的方法能够实现对车辆驱动系统动力传递效率的全局最优，进一步提高车辆经济性。
19.此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。
20.由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。
23.图2为本技术实施例提供的获取得到的某变速器在某扭矩条件下的挡位-转速-传动效率图；图3为本技术实施例提供的获取得到的某变速器在某挡位条件下的转速-扭矩-传动效率图；图4为本技术实施例提供的获取得到的某原动机的转速-扭矩-能量转换效率图；图5是本发明一个实施例的装置的示意性框图。
24.图6是本发明一个实施例的系统的示意性框图。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通
技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
26.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
27.本发明实施例提供的变速器经济性挡位选择方法、换挡推荐方法、装置、系统是基于试验测试、建模计算和逻辑判断得到的，可以更好的选择车辆变速器的经济性挡位。本发明实施例选择方法的总体思路是：首先获取车辆驱动系统的能量转换效率/传动效率外特性；然后建立车辆驱动系统的动力传动效率评估模型。与此同时，采集车辆的需求扭矩和速度；然后计算与原动机相匹配的变速器潜在挡位。然后，计算在变速器各个潜在挡位下的车辆驱动系统动力传递效率；选择车辆驱动系统动力传递效率最高的变速器挡位作为变速器的经济性挡位。
28.实施例1本实施例以某含超速挡的12挡变速器为例，根据图1所述变速器经济性挡位选择方法的步骤流程，对该变速器的经济性挡位进行选择。
29.如图1所示，本技术实施例提供的变速器经济性挡位选择方法，包括：s100：配置原动机外特性和变速器外特性，其中，原动机外特性包括原动机的转速-扭矩-能量转换效率特性，变速器外特性包括变速器的挡位-转速-扭矩-传动效率特性。
30.台架测试或仿真原动机在不同转速、扭矩下工作时的能量转换效率，获取原动机外特性；台架测试或仿真变速器在不同挡位、转速、扭矩下工作时的传动效率，获得变速器外特性。具体的，如图2、图3所示，变速器在某扭矩条件下的挡位-转速-传动效率图和在某挡位条件下的转速-扭矩-传动效率图；如图4所示，某原动机的转速-扭矩-能量转换效率图。
31.在具体实施过程中，在车辆控制模块中预设原动机能量转换效率与原动机转速-扭矩的映射关系表，预设变速器传动效率与变速器挡位-转速-扭矩的映射关系表。具体的，一种可行的所述变速器在某挡位条件下传动效率（%）与转速-扭矩的映射关系表如表1所示：s200：利用配置的原动机外特性和变速器外特性构建车辆驱动系统动力传递效率评估模型；具体实施过程中，所述车辆驱动系统动力传递效率评估模型的公式（1）：（1）其中，表示车辆驱动系统的动力传递效率，为原动机的能量转换效率，为变速器第挡的传动效率，表示车辆驱动系统其余部件的能量转换效率。
32.表1
在具体实施过程中，不在映射关系表工况点的能量转换效率/传动效率数值可通过插值的方法得到。
33.具体的，车辆驱动系统其余部件的能量转换效率一般设置为94%。
34.s300：采集车辆的需求扭矩和需求车速。
35.s400：利用所述的车辆需求扭矩和需求车速，计算原动机的转速-扭矩与变速器匹配的潜在挡位。
36.s500：利用所述车辆驱动系统传递效率评估模型，车辆的需求扭矩和需求转速，构建用于选择车辆驱动系统动力传递效率最高的挡位的数学规划公式如下：建用于选择车辆驱动系统动力传递效率最高的挡位的数学规划公式如下：建用于选择车辆驱动系统动力传递效率最高的挡位的数学规划公式如下：（2）其中，分别表示车辆驱动需求车速的最小值与最大值；分别表示车辆驱动需求扭矩的最小值与最大值；表示变速器的挡位数。表示车辆在挡下的车速，表示车辆在挡下的驱动扭矩。表示原动机输出转速，表示原动机输出扭矩。表示车轮半径，表示变速器在挡时的传动比，表示主减速器、轮边减速器等其余减速装置的传动比。
37.具体的，一种可行的所述原动机转速-扭矩与变速器匹配的潜在挡位及车辆驱动系统传递效率如表2所示。
38.表2
s600：选择车辆驱动系统动力传递效率最高的挡位。
39.s700：将最高的档位作为变速器当前驱动需求的经济性挡位发出变速器经济型档位信息。
40.实施例2如图5所示，本技术实施例提供的一种变速器经济性挡位选择装置，包括：包括配置模块、模型创建模块、第二计算模块、采集模块、第一计算模块、比较模块、推荐模块；配置模块，用于配置原动机外特性和变速器外特性；其中，原动机外特性包括原动机的转速-扭矩-能量转换效率特性，变速器外特性包括变速器的挡位-转速-扭矩-传动效率特性；模型创建模块，用于利用获取的原动机外特性和变速器外特性构建车辆驱动系统动力传递效率评估模型；采集模块，用于采集车辆驱动需求扭矩和车速；第一计算模块，用于计算原动机转速-扭矩和变速器匹配的潜在挡位；第二计算模块，用于利用车辆驱动系统动力传递效率评估模型计算各潜在挡位的动力传递效率；比较模块，用于在计算的各潜在挡位下车辆驱动系统动力传递效率中查找动力传递效率最高的挡位；推荐模块，用于将最高的档位作为变速器当前驱动需求的经济性挡位发出变速器经济型档位信息。
41.实施例3本技术实施例提供的一种变速器换挡推荐方法，包括如下步骤：获取实施例1所述的变速器经济性挡位选择方法发出的变速器经济型档位信息；将获取的经济性挡位信息在车辆仪表盘进行显示。
42.实施例4如图6所示，本技术实施例提供一种变速器换挡推荐系统，包括控制模块、显示模块和实施例2所述的经济性挡位选择装置；所述变速器经济性挡位推荐系统通过控制模块获取经济性挡位选择装置输出的当前工况下的经济性挡位信息，通过显示模块用于在车辆仪表盘显示车辆驱动系统动力传递效率最高的挡位。
43.本技术所提供的变速器经济性挡位选择方法、装置及换挡推荐系统能够通过车辆驱动系统动力传递效率评估模型对潜在匹配挡位下的车辆驱动系统动力传递效率进行预测，并给出使车辆驱动系统动力传递效率最高的挡位。实现了对变速器经济性挡位的准确选择。相对于现有仅使原动机工作在其高效区间内来进行变速器挡位切换的技术而言，使
用本发明提供的方法能够实现对车辆驱动系统动力传递效率的全局最优，进一步提高车辆经济性。
44.在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
45.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
46.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
47.尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。