[发明专利]超三参数最佳挡位决策自动变速箱控制器

说明书

 

技术领域    

本发明涉及一种新型超三参数最佳挡位决策自动变速箱控制器，属汽车自动变速箱控制技术领域。

背景技术    

自动变速箱的应用越来越广泛。自动变速箱的广泛应用的原因是其驾驶十分方便，在前行驾驶过程中无需驾驶员动脑筋决定什么情况用什么挡位，更不要驾驶员做任何动作去换挡，而是专心操作方向盘，既轻松又安全。自动变速箱有很多种，如液力式自动变速箱（AT）、机械式自动变速箱（AMT）、双离合器自动变速箱（DCT）、无级自动变速箱（CVT、IVT）等，但无论是何种变速箱，都是由变速箱控制器（TCU）根据驾驶员的需求、路面状况、和车子运行状况等确定用哪个挡位最佳。只要使用自动变速箱的自动功能，无论传统车辆是这样，混合动力和纯电动车辆也都是这样。现在最常用的挡位确定方式有两种：（1）两参数方式：用车速与油门开度去确定最佳挡位；（2）三参数方式：用车速、油门开度与加速度去确定最佳挡位。

目前大多数换挡规律均采用油门开度和车速作为换挡控制参数的两参数控制。它的优点是简单，但会出现循环换挡的情况。加上加速度之后会减少循环换挡出现的概率，但还没有从根本上解决问题，还有在经济性方面、动力性方面、驾驶舒适性、安全性等方面非常欠缺，不能满足现代驾驶要求。

发明内容    

本发明的目的是，针对二参数、三参数挡位确定法的缺陷提出一种新型的挡位决策方案。它从车辆的经济性方面、动力性方面、驾驶舒适性、安全性等方面出发，综合决策最佳挡位。

本发明的技术方案是，本发明在决策最佳挡位时在三参数（车速、油门开度与加速度）的基础上增加下列参数：发动机万有特性或/电动机的效率图谱、路面坡度、路面弯度、空气温度、发动机温度/电机温度、电池充电状态或燃油液面、电池健康状态或发动机健康状态；由多到10个参数来确定最佳挡位。

本发明超三参数最佳挡位决策自动变速箱控制器包括自动变速器控制器（TCU）100、信息中心110、路况观察器120、最佳挡位决策中心130、换挡控制器140、发动机效率实时观察器150、发动机状况观察器160。

驾驶员、动力源（对于燃油车为发动机或对于电动汽车为电机）、路况、车况等信息通过传感器全部输入到控制器100的信息中心110进行处理。这些经过处理、验证后的信息被送到多个模块：路况观察器120、发动机状况观察器160、发动机效率实时观察器150。由这三个观察器输出的结果以及部分驾驶员的操控信号被送到最佳挡位决策中心130作为选择最佳挡位的部分主要依据；最佳挡位决策中心130根据三个观察器得到的结果以及驾驶员的操控指令自动决定最佳挡位；在得出了最佳挡位之后，该目标挡位的信号被送到换挡管理器，由换挡管理器选择执行换挡方法。

路况观察器120的作用是判别现时道路是平路、上坡、下坡、还是拐弯。判别路面坡度可根据坡度传感器直接测量值或用观察器的计算分析得出道路的坡度。观察器是根据发动机出力大小和车子实际速度来确定坡度。因为车子的速度决定于发动机出力大小和车辆的行驶阻力大小。发动机控制器可以准确提供发动机实时的出力大小。行驶阻力则决定于更多因素，如车速、路面、轮胎磨损、轮胎压力、风力、道路阻力、传动链阻力、车子质量、和路面坡度等。对于一辆在行进中的车辆，它的轮胎磨损、轮胎压力、平路行驶阻力、传动链阻力、车子质量都基本不变，而变化的是车速、坡度和可能的风力，所以路况观察器120的作用之一就是根据发动机实时的出力大小和行驶状态，排除其它因素对车速的影响，而得出路面坡度和车速的关系。拐弯信号可以由车子两侧两个被动车轮转速差来判断或根据方向盘角度传感器来直接测量。

发动机状况观察器160的作用是判别发动机的实时热效率和发动机本身的健康状况。热效率的获得是通过对消耗的燃油、油温、冷却液温度、和车子的加速能力相对应计算而得，而发动机的健康状况取决于发动机的怠速油耗、最高输出功率和效率。

发动机效率实时观察器150的作用是自动学习发动机的实时效率并更新发动机的万有特性曲线。在许多系统中都是采用发动机开发时测得的万有特性曲线来作为换挡的依据，其实，发动机在运行过程中会越变越差，万有特性的变化会很大，所以仍然按照新发动机时的万有特性来决定换挡线显然是不合时宜的。本发明采用实时更新的发动机万有特性来实时评估如果降一或升一挡时的发动机效率，这样对从燃油、发动机温升和尾气排放的角度来确定使用哪一个挡位提供了宝贵资料，这样决定的换挡线保证了所选择到的挡位是真正最佳的。