一种液力机械式自动变速器换挡规律离线获取及评价方法与流程

1.本发明属于乘用车自动变速器控制技术领域，涉及一种液力机械式自动变速器换挡规律离线获取及评价方法。


背景技术：

2.换挡规律是指车辆运行中，相邻挡位随控制参数变化、自动换挡的map图，目前广泛应用的车速和加速踏板开度的两参数控制换挡规律，其与整车的动力性、经济性、驾驶性密切相关，需要根据车辆所处的复杂环境、运行状态和驾驶员意图进行相应的调整。在标定过程中，需要进行长时间的人工实车多工况测试标定试验，工作量大，且易受标定样车状态、道路条件以及环境等的影响。
3.面对短周期、低成本需求以及客户越来越高的驾驶体验追求，如何在短时间内获取既满足动力性、经济性又满足客户驾驶性需求的换挡规律是我们需要关注的。
4.cn105485325a提供一种兼顾燃油经济性和动力性的自动变速器升挡车速标定方法，步骤为：a选取发动机转速测量点；b将每个测量点在各个挡位时对应的车速设定为固定油门踏板开度的升挡车速；c车辆原地起步，固定油门踏板开度，测量出步骤a中的各个测量点的发动机转速对应的加速时间和工况油耗，以加速时间为横坐标，以工况油耗为纵坐标绘制燃油经济性-动力性曲线，将该曲线上的拐点对应的在步骤b中计算得到的各个挡位车速作为固定开度的升挡车速；d重复以上步骤，以车速为横坐标，以开度为纵坐标，将升挡车速连成升挡曲线。本发明提供的方法在保证加速性能的情况下能够充分兼顾燃油经济性和动力性。
5.本技术相比于所检索专利优点在于：
6.1.检索专利是基于实车测试；本技术旨在无样车条件下离线获取换挡规律，可将标定工作有效前移；
7.2.检索专利是只针对升挡车速标定方法的说明，本技术对升挡和降挡曲线的获取方法都有说明，且与检索专利关于换挡规律的获取方式不同；
8.3.本技术引入了换挡规律离线评价方法，考虑经济性、动力性的同时兼顾了换挡规律相关的驾驶性。
9.cn111810624a公开了一种换挡规律的确定方法及车辆，所述确定方法包括：确定升挡车速基准加速踏板开度；确定基准加速踏板开度的升挡车速确定原则；根据升挡车速确定原则计算升挡发动机转速；拟合升挡时发动机转速曲线，并计算各个加速踏板开度对应的升挡发动机转速；根据升挡发动机转速和车辆参数，计算升挡车速点并获得升挡车速曲线；根据加速踏板开度和挡位，获得固定时间长度；根据固定时间长度和升挡线车速计算降档车速点，并获得降档车速线根据设定的固定加速踏板开度值调整降档车速线；将升挡车速线和降档车速线组成换挡规律。
10.本技术相比于所检索专利优点在于：
11.1.检索专利是基于实车测试；本技术旨在无样车条件下离线获取换挡规律，将标
定工作有效前移；
12.2.本技术与检索专利关于换挡规律的获取方式不同；
13.3.本技术引入了换挡规律离线评价方法，兼顾了换挡规律相关的驾驶性。
14.cn110108499b公开了自动变速器换挡规律综合评价方法，对自动变速器换挡规律进行经济性和动力性的综合量化评价。该方法包含以下步骤：
①
测量各个车速的比油耗和车辆加速度；
②
制定最佳经济型换挡规律和最佳动力性换挡规律；
③
计算量化评价指标的基准参数；
④
计算换挡规律的经济性指标和动力性指标，完成整个换挡规律的经济性和动力性量化评价。本发明计算的指标值越小，表征车辆相应性能越优，可以作为评价自动变速器换挡规律优劣的中重要指标，为保证车辆性能提供重要依据。
15.本技术相比于所检索专利优点在于：
16.1.检索专利是基于实车测试进行的量化评价；本技术旨在无样车条件下离线获取换挡规律，可将标定工作有效前移；
17.2.本技术与检索专利关于换挡规律的获取方式不同；
18.3.检索专利是针对经济性和动力性进行量化评价，本技术引入了不同于检索专利的换挡规律离线评价方法，考虑经济性、动力性的同时兼顾了换挡规律相关的驾驶性。


技术实现要素：

19.本发明创造公开了一种自动变速器换挡规律离线获取及评价方法，流程框图参阅图1，旨在：
20.1、利用解析法进行换挡规律计算，无样车条件下，获得兼顾动力性、经济性的换挡规律；
21.2、引入换挡规律离线评价方法，优化换挡规律相关驾驶性，使整车换挡规律标定工作有效前移。
22.结合说明书附图，本发明的目的通过以下技术方案实现一种液力机械式自动变速器换挡规律离线获取及评价方法，步骤如下：
23.s1：加速踏板开度分区；
24.s2：升挡曲线获取；
25.s3：降挡曲线获取；
26.s4：将升挡曲线和降档曲线合成离线换挡规律；
27.s5：离线换挡规律评价；
28.s6：评价优化后形成最终离线换挡规律。
29.进一步地，所述步骤s1中，加速踏板开度分区是指按加速踏板开度范围分成低负荷区域、中负荷区域和高负荷区域；采用组合型换挡规律，即换挡规律按加速踏板分区由三段不同变化的换挡曲线组合而成，在不同加速踏板开度范围内得到不同的车辆性能；
30.进一步地，步骤s1是指将加速踏板开度分为0-30％、30％-80％、80％-100％三大区域；
31.进一步地，所述步骤s2中，获取升挡曲线是指分别获得步骤s1三个分区的换挡曲线；
32.包括以下步骤：
33.步骤s21，获得低负荷区域升挡曲线：是指0-30％踏板范围、以5％的等步长，根据发动机万有特性数据绘制特定加速踏板开度下、各挡的油耗曲线；取交点或端点作为换挡点；
34.步骤s22，获得中负荷区域升挡曲线：是指根据最小二乘法进行多项式拟合，拟合出发动机扭矩曲线，通过公式推导，将加速度转化为加速踏板开度、车速、速比的函数，作出特定加速踏板开度下、各挡的车速-加速度曲线；以10％加速踏板开度为步长，绘制各加速踏板开度下各挡的车速-加速度曲线，取交点作为该加速踏板开度下的各挡升挡点，没有交点的以最高车速作为换挡点，从而获得最佳的加速性；
35.步骤s23，获得高负荷区域升挡曲线：是指查表获得预留转速目标值，100％踏板开度下、按允许最大发动机转速设置换挡点，将此换挡点和步骤s3确定的80％加速踏板开度下的换挡点连接，形成高负荷区域的升挡曲线。
36.进一步地，所述步骤s3中，降挡曲线获取是指分别获得低负荷区域和高负荷区域的降挡曲线；包括以下步骤：
37.步骤s31，低负荷区域的降挡点设置：是指按升、降档线最小车速间隔、等延迟设置低负荷区域的降档曲线；
38.步骤s32，中高负荷区域的降挡曲线获取：是指通过查表计算100％加速踏板开度下降挡点车速，与中、低负荷交界加速踏板开度下降挡点连接形成中高负荷降挡曲线；
39.u
downshift i+1
→i＝u
upshift i
→
i+1-α*δt
40.其中i为挡位，u
downshift i+1
→i为100％加速踏板开度下i+1
→
i降挡车速，u
upshift i
→
i+1
为100％加速踏板开度下i
→
i+1升挡车速，α为100％加速踏板开度下、i+1挡与i挡加速度曲线的交点加速度值，δt为100％加速踏板开度下i
→
i+1升挡点和降挡点i+1
→
i的时间间隔。
41.进一步地，所述步骤s5中，离线换挡规律评价包括以下步骤：
42.s51：发动机转速一致性评价
43.计算各挡、各加速踏板开度下，升档前、后发动机转速
[0044][0045][0046]
其中，n
before upshift
为换挡前发动机转速、n
after upshift
为换挡后的发动机转速、i为挡位，u
i-i+1
为i-i+1升挡车速，i0为主减速比，ii为i挡传动比，i
i+1
为i+1挡的传动比，r为轮胎半径；
[0047]
绘制各加速踏板开度下，各挡位升挡前、后发动机转速变化曲线；
[0048]
s52：加速踏板开度和各挡位升挡的相关性评价
[0049]
评价某一挡位升挡点的设定，以10％为步长，计算每个加速踏板开度下该挡升挡发动机转速，形成升挡转速-加速踏板开度的曲线和转速目标曲线；
[0050]
s53：降挡评价
[0051]
评价某一加速踏板开度下降挡点的设定，将降挡线转化为车速-加速度曲线，该车速-加速度曲线与理论上该挡位下发动机可利用扭矩所对应的加速度曲线绘制到一张图
上。
[0052]
本发明具有以下有益效果：
[0053]
本方法可在样车出来前，进行前期换挡规律标定，将标定工作有效前移，对换挡规律应用于实车上的实时性及快速性有可靠的保障；当相关参数更新后，能快速地得到更新的换挡规律；可以直观分析和评价换挡规律的调整对整车相关驾驶性方面的改善；减少测试标定阶段工作量和人力资源投入的同时，更有利于建立具有品牌dna特性的换挡规律。
附图说明
[0054]
图1为本发明所述换挡规律离线获取方法的流程框图；
[0055]
图2为本发明所述换挡规律离线获取方法中，低负荷区域15％加速踏板开度下换挡点获取方法示意图；
[0056]
图3为本发明所述换挡规律离线获取方法中，中负荷区域40％加速踏板开度下换挡点获取方法示意图；
[0057]
图4为本发明所述换挡规律离线获取方法中，中高负荷区域降挡线获取方法示意图；
[0058]
图5为本发明所述换挡规律离线获取方法中，各挡升挡前发动机转速示意图；
[0059]
图6为本发明所述换挡规律离线获取方法中，各挡升挡后发动机转速示意图；
[0060]
图7为本发明所述换挡规律离线获取方法中，加速踏板开度和各挡位升挡的相关性评价示意图；
[0061]
图8为本发明所述换挡规律离线获取方法中，降挡评价示意图。
具体实施方式
[0062]
为清楚描述本发明所述技术方案，下面结合附图对本发明具体的工作过程和实施方式做进一步详细描述。
[0063]
s1：加速踏板开度分区
[0064]
采用组合型换挡规律，按加速踏板开度范围分成低负荷区域、中负荷区域和高负荷区域，换挡规律由三段不同变化的换挡曲线组合而成，从而可以在不同加速踏板开度范围内得到不同的车辆性能。本步骤是指将加速踏板开度分为0-30％、30％-80％、80％-100％三大区域。本发明涉及的换挡规律制定原则是低负荷区域主要以经济性为主，中高负荷区域以动力性为主。
[0065]
s2：升挡曲线获取
[0066]
s21：获得低负荷区域升挡曲线；
[0067]
低负荷区域换挡点的制定原则：使车辆尽量行驶在发动机燃油消耗率较低的区域。0％-30％踏板开度范围内，以5％的等步长，根据发动机万有特性数据绘制某特定加速踏板开度下、各挡的油耗曲线,横坐标是车速，纵坐标是油耗。以加速踏板开度15％为例，取各挡油耗曲线交点作为该加速踏板开度下的各挡升挡点，如图2所示。
[0068]
s22：获得中负荷区域升挡曲线；
[0069]
中负荷区域的换挡点制定原则：车辆按照某一加速踏板开度从某一车速加速到另一车速所用时间最短，这样就要求车辆在换挡过程中始终按照最大加速度行驶。
[0070]
根据最小二乘法进行多项式拟合，拟合出发动机扭矩曲线，通过以下公式推导，可以将加速度转化为加速踏板开度、车速、速比的函数。
[0071]
t
tq
＝f(ap，n)
[0072][0073][0074][0075][0076]
其中:t
tq
为发动机转矩，ap为加速踏板开度，n为发动机转速，u为车速，r为轮胎半径，ig为对应挡位传动比，i0为主减速比，f
t
为整车驱动力，ff为滚动阻力，fi为坡度阻力，fw为空气阻力，fj为加速阻力，η
t
为机械传动效率，a为当前道路坡度角，g为整车重力，m为整车质量，f1为滚动阻力系数，cd为空气阻力系数；a为迎风面积，δ为旋转质量换算系数，α为车辆加速度
[0077]
根据以上推导，每一特定的加速踏板开度α可作出各挡的车速-加速度曲线；以10％加速踏板开度为步长，绘制各加速踏板开度下各挡的车速-加速度曲线，取交点作为该加速踏板开度下的各挡升挡点，没有交点的以最高车速作为换挡点，从而获得最佳的加速性。以加速踏板开度40％为例，绘制该踏板下各挡的车速-加速度曲线，取交点作为这个加速踏板开度下的各挡升挡点，没有交点的以最高车速作为换挡点，得到该加速踏板开度下的升挡点，如图3所示。
[0078]
s23：获得高负荷区域升挡曲线；
[0079]
为防止换挡延迟导致的发动机超转速，故各挡100％加速踏板开度下要预留发动机转速，预留转速目标值可查表1获得；100％踏板开度下、按允许最大发动机转速设置换挡点，将其和步骤s3确定的80％加速踏板开度下的换挡点连接，形成高负荷区域的升挡曲线。
[0080]
表1
[0081]
换挡1-22-33-44-55-6预留转速目标值(rpm)16001000800600600
[0082]
s3：降挡曲线获取
[0083]
s31:低负荷区域的降挡点设置
[0084]
按升、降档线最小车速间隔、等延迟设置低负荷区域的降档曲线。
[0085]
s32:中高负荷区域的降挡曲线获取
[0086]
计算100％加速踏板开度下降挡点车速：
[0087]udownshift i+1
→i＝u
upshift i
→
i+1-α*δt
[0088]
其中i为挡位，u
downshift i+1
→i为100％加速踏板开度下i+1
→
i降挡车速，u
upshift i
→
i+1
为100％加速踏板开度下i
→
i+1升挡车速，α为100％加速踏板开度下、i+1挡与i挡加速度曲线交点的加速度值，δt为100％加速踏板开度下i
→
i+1升挡点和降挡点i+1
→
i的时间间
隔，查表2获得。
[0089]
表2
[0090]
i12345δt(s)3.5581015
[0091]
以2-1降挡为例，通过以上方法，找到2-1降挡、100％加速踏板开度下的降挡点，如图4所示，与30％加速踏板开度下降挡点连接(步骤s41中确定)形成中高负荷降挡曲线。
[0092]
低负荷和中高负荷区域降挡曲线合并，形成降挡曲线。
[0093]
s4：将升挡曲线和降档曲线合成离线换挡规律
[0094]
s5：离线换挡规律评价
[0095]
s51：发动机转速一致性评价
[0096]
计算各挡、各加速踏板开度下，升档前、后发动机转速
[0097][0098][0099]
其中，n
before upshift
为换挡前发动机转速、n
after upshift
为换挡后的发动机转速、i为挡位，u
i-i+1
为i-i+1升挡车速，i0为主减速比，ii为i挡传动比，i
i+1
为i+1挡的传动比，r为轮胎半径。
[0100]
绘制各加速踏板开度下，各挡位升挡前、后发动机转速变化曲线，如图5、图6所示，同一加速踏板开度下，换挡前、后发动机转速越接近、换挡后发动机转速增加越线性，发动机转速的一致性越好。
[0101]
s52：加速踏板开度和各挡位升挡的相关性评价
[0102]
评价某一挡位升挡点的设定，以10％为步长，计算每个加速踏板开度下该挡升挡发动机转速，形成升挡转速-加速踏板开度的曲线和转速目标曲线，以1-2升挡为例，如图7所示，越接近转速目标曲线，二者相关度越高，对应工况的驾驶性表现越好。
[0103]
s53：降挡评价
[0104]
评价某一加速踏板开度下降挡点的设定，将降挡线转化为车速-加速度曲线，该曲线与理论上该挡位下发动机可利用扭矩所对应的加速度曲线绘制到一张图上。以4-3降挡为例，如图8所示，两条曲线的间距越小，说明发动机扭矩利用的越充分，反之，存在降挡过早的问题，需要调整降挡点。
[0105]
s6：评价、优化后形成最终离线换挡规律。
[0106]
本发明公开了一种液力机械式自动变速器换挡规律离线快速获取和评价的方法，通过解析法获得兼顾动力性和经济性的换挡规律，并针对换挡规律相关驾驶性进行评价、优化，快速获取离线最优换挡规律，有效将标定工作前移，减少了测试标定阶段工作量和人力资源投入的同时，更有利于建立具有品牌dna特性的换挡规律。
[0107]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。