一种超多挡位自动变速器换挡规律设计方法技术

本发明专利技术公开了一种超多挡位自动变速器换挡规律设计方法，涉及变速器控制技术领域。方法包括获取人‑车‑路系统信息、由车速和油门开度根据动力性速比调节方法确定目标挡位、根据当前系统信息确定当前坡度最高挡位，取当前坡度最高挡位和目标挡位中的较低挡位作为最终挡位四个步骤。以整车动力性最佳为设计目标，对超多挡位自动变速器的换挡规律进行设计，在保证车辆爬坡性能的前提下，在发动机最大功率点附近进行换挡，以保证车辆具有足够的加速性能，其中换挡类型包括顺序换挡、跳挡和挡位保持，三种换挡类型的自主切换可以减少换挡次数、降低换挡损失，保证变速器挡位能够实时跟随车速变化。

【技术实现步骤摘要】
一种超多挡位自动变速器换挡规律设计方法
本专利技术属于变速器控制
，更确切地说，本专利技术涉及一种超多挡位自动变速器换挡规律设计方法。
技术介绍
军用车辆经常行驶在恶劣环境下，面对陡坡和连续坑洼路面，车辆传动系统必须提供足够的牵引力，此时就需要车辆变速器根据路况实时切换挡位，变速器挡位越多，车辆适应路况的能力越强，发动机的工作点也能得到改善。无级变速器可以实时根据路况改变传动比，但无级变速器承载能力较弱，工作可靠性较低，无法用于载重量大、工作环境恶劣的军用车，因此部分研究人员提出一种多挡位的自动变速器，如专利号为CN106195157B的专利技术专利公开了一种用于车辆的多挡位自动变速器，该变速器通过四个行星排实现了10个前进挡和1个倒挡，并且目前自动变速器向着更多挡位的趋势发展。对于上述的多挡位自动变速器，其换挡过程相对复杂，有时候车辆需要在短时间内连续换挡，导致离合器长时间处于不完全接合的状态，由于离合器处于滑摩状态，变速器传动动力受阻，会造成车辆出现严重的动力不足、车速降低等问题，因此多挡位自动变速器的换挡规律较为复杂。当前对于多挡位自动变速器换挡规律的研究相对较少，大多数研究人员着力于乘用车或商用车换挡规律的研究，如专利号为CN110550034A的专利技术专利公开了一种纯电动汽车两档AMT综合换挡方法，该方法以换挡点车速及换挡延迟量为优化变量，以整车能耗和换挡点加速度差值为目标函数，通过NSGA-II遗传算法求解得到综合性能的换挡规律，在整车经济性不变的前提下，动力性能有很大提升，但该方法得到的换挡规律仅根据油门开度和车速进行换挡，没有考虑道路实际情况，缺少对该换挡规律的修正，因此该换挡规律的实车适用性较差。本专利技术提出的一种超多挡位自动变速器换挡规律设计方法，以一种超多挡位自动变速器为研究对象，在进行换挡规律设计时，考虑了代表人-车-路系统信息的车速、油门开度、道路坡度和制动信号，并提出一种综合顺序换挡、跳挡、挡位保持等换挡类型的换挡规则，可显著提高该换挡规律的实车应用性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服超多挡位自动变速器换挡规律复杂、普通变速器换挡规律无法适用于超多挡位自动变速器等问题，在动力性速比调节方法的基础上，设计一种超多挡位自动变速器换挡规律，可根据路况实时改变变速器挡位，达到整车动力性最佳的目的。为解决上述技术问题，本专利技术是采用如下技术方案实现的：所述的一种超多挡位自动变速器换挡规律设计方法，其特征在于，包括以下内容：第一步，该超多挡位自动变速器从外界获取人-车-路系统信息，具体包括车速、油门开度、道路坡度和制动信号，将上述四个参数作为超多挡位自动变速器换挡规律中的换挡参数；第二步，由车速和油门开度根据动力性速比调节方法确定目标挡位，具体包括以下步骤：①求出各个油门开度下最大发动机功率对应的发动机转速；②根据如式(1)所示的发动机转速与车速的关系求出未加限制的变速器速比；式中，油门开度与发动机转速的关系可以表示为ne＝f(β)，ne为发动机转速，β为油门开度，rw为车轮半径，i0为主减速器速比，ua为车速，iout为未加限制的变速器速比；③根据超多挡位自动变速器速比变化范围对未加限制的变速器速比进行最大最小速比限制，如式(2)所示式中，imax为超多挡位自动变速器最大速比，imin为超多挡位自动变速器最小速比，ilimit为限制后的变速器速比；④确定车速变化范围，绘制车速-油门开度-限制后的变速器速比之间的二维表，根据当前的车速和油门开度通过查表即可确定变速器目标速比，再将该变速器目标速比与超多挡位自动变速器各挡位对应速比进行比较，选取与超多挡位自动变速器各速比最为接近的速比对应的挡位作为目标挡位；第三步，根据当前系统信息确定当前坡度最高挡位，具体包括以下步骤：①由车速和当前挡位根据式(1)计算得到当前发动机转速，根据当前发动机转速和当前油门开度由发动机Map查表得到当前发动机转矩；②如果当前人-车-路系统信息中不存在制动信号，则根据输入的人-车-路系统信息计算当前的坡度阻力、加速阻力、滚动阻力和空气阻力，进而计算得到整车驱动力，具体计算如式(3)所示，再根据整车驱动力和当前发动机转矩计算得到爬上当前坡度的最高挡位，具体计算如式(4)所示；式中，icurrent为当前道路坡度，Ft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，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，u为车速，δ为旋转质量换算系数，a为车辆加速度；式中，ii为当前坡度最高挡位，T为当前发动机转矩；③如果当前人-车-路系统信息中存在制动信号，则根据输入的人-车-路系统信息计算当前的坡度阻力、加速阻力、滚动阻力和空气阻力，进而计算得到发动机制动力，具体计算如式(5)所示，再根据发动机制动力和当前发动机制动转矩计算得到当前坡度的最高挡位，具体计算如式(6)所示，当前发动机制动转矩与当前发动机转速的关系如式(7)所示；式中，Fb为发动机制动力，f2为考虑地面制动力的滚动阻力系数，且f2＞f1；式中，Tb为当前发动机制动转矩；Tb＝ne·k(7)式中，k为发动机制动比例系数；第四步，从当前坡度最高挡位和目标挡位中取较低挡位作为最终挡位，并将该最终挡位作为下次换挡时的当前挡位。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.本专利技术所述的一种超多挡位自动变速器换挡规律设计方法将人-车-路系统中各成分的代表信息作为换挡参数，通过道路坡度和制动信号对车速-油门开度的双参数换挡规律进行修正，更符合车辆的实际运行情况；2.本专利技术所述的一种超多挡位自动变速器换挡规律设计方法综合顺序换挡、跳挡、挡位保持等换挡类型于一体，可减少换挡次数、降低换挡损失，保证变速器挡位能够实时跟随车速变化；3.本专利技术所述的一种超多挡位自动变速器换挡规律设计方法在发动机最大功率点附近进行换挡，保证了整车动力性，在保证车辆爬坡能力的前提下，提升了车辆加速性能。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明：图1为本专利技术所述的一种超多挡位自动变速器换挡规律设计方法中的超多挡位自动变速器结构简图；图2为本专利技术所述的一种超多挡位自动变速器换挡规律设计方法中的整体方法流程图；图3为本专利技术所述的一种超多挡位自动变速器换挡规律设计方法中的车速-油门开度-限制后的变速器速比之间的二维表；图4为本专利技术所述的一种超多挡位自动变速器换挡规律设计方法中的变速器目标速比变化图；图5为本专利技术所述的一种超多挡位自动变速器换挡规律设计方法中的目标挡位、当前坡度最高挡位和最终挡位之间的关系图。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。参阅图1，为解决现有技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超多挡位自动变速器换挡规律设计方法，其特征在于，包括以下内容：/n第一步，该超多挡位自动变速器从外界获取人-车-路系统信息，具体包括车速、油门开度、道路坡度和制动信号，将上述四个参数作为超多挡位自动变速器换挡规律中的换挡参数；/n第二步，由车速和油门开度根据动力性速比调节方法确定目标挡位，具体包括以下步骤：/n①求出各个油门开度下最大发动机功率对应的发动机转速；/n②根据如式(1)所示的发动机转速与车速的关系求出未加限制的变速器速比；/n

【技术特征摘要】
1.一种超多挡位自动变速器换挡规律设计方法，其特征在于，包括以下内容：
第一步，该超多挡位自动变速器从外界获取人-车-路系统信息，具体包括车速、油门开度、道路坡度和制动信号，将上述四个参数作为超多挡位自动变速器换挡规律中的换挡参数；
第二步，由车速和油门开度根据动力性速比调节方法确定目标挡位，具体包括以下步骤：
①求出各个油门开度下最大发动机功率对应的发动机转速；
②根据如式(1)所示的发动机转速与车速的关系求出未加限制的变速器速比；



式中，油门开度与发动机转速的关系可以表示为ne＝f(β)，ne为发动机转速，β为油门开度，rw为车轮半径，i0为主减速器速比，ua为车速，iout为未加限制的变速器速比；
③根据超多挡位自动变速器速比变化范围对未加限制的变速器速比进行最大最小速比限制，如式(2)所示



式中，imax为超多挡位自动变速器最大速比，imin为超多挡位自动变速器最小速比，ilimit为限制后的变速器速比；
④确定车速变化范围，绘制车速-油门开度-限制后的变速器速比之间的二维表，根据当前的车速和油门开度通过查表即可确定变速器目标速比，再将该变速器目标速比与超多挡位自动变速器各挡位对应速比进行比较，选取与超多挡位自动变速器各速比最为接近的速比对应的挡位作为目标挡位；
第三步，根据当前系统信息确定当前坡度最高挡位，具体包括以下步骤：
①由车速和当前挡位根据式(1)计算得到当前发动机转速，根据当前发动机转速和当前油门开度...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋大凤，梁伟智，曾小华，杨丽丽，陈建新，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22