智能辅助换挡方法与流程

1.本发明涉及汽车换挡技术领域，尤其涉及一种智能辅助换挡方法。


背景技术：

2.现有的手动挡车辆，行车过程中的换挡过程通常为：松开加速踏板——踩下离合器踏板——推动换挡杆至空挡——推动换挡杆至目标挡位——松开离合器踏板，因此，在行车过程中换挡需要有踩下离合器踏板和松开离合器踏板的动作，换挡过程要注意离合器与油门的配合，否则容易引起熄火或者车辆冲击；而且反复换挡时易引起左脚的疲劳，并且在换挡结束松开离合器踏板时容易出现熄火或者车辆冲击的情况。
3.因此，亟需一种智能辅助换挡方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种智能辅助换挡方法，以解决上述现有技术中的问题，能够实现在行车过程中换挡无需踩离合器，从而减少驾驶员行车过程中的换挡动作。
5.本发明提供了一种智能辅助换挡方法，其中，包括：
6.判断车辆的运行工况是否满足智能辅助换挡条件；
7.在车辆的运行工况满足智能辅助换挡条件时，获取换挡请求；
8.响应于换挡请求，通过换挡控制器和发动机控制器，控制车辆换挡至目标挡位，换挡控制过程至少包括依次进行的转速控制阶段和扭矩恢复阶段。
9.如上所述的智能辅助换挡方法，其中，优选的是，所述判断车辆的运行工况是否满足智能辅助换挡条件，具体包括：
10.获取车辆的运行工况，所述运行工况是通过根据车速、发动机转速、油门踏板开度、制动踏板状态、离合器踏板状态、空挡状态和换挡手柄中的至少一种的信号得到的；
11.在发动机转速大于标定值，并且车速大于标定值时，确定车辆的运行工况满足智能辅助换挡条件。
12.如上所述的智能辅助换挡方法，其中，优选的是，在车辆的运行工况满足智能辅助换挡条件时，所述获取换挡请求，具体包括：
13.获取驾驶员对换挡手柄的操作，以得到换挡请求，所述换挡手柄包括升挡按钮、降挡按钮和空挡进挡按钮。
14.如上所述的智能辅助换挡方法，其中，优选的是，所述换挡请求包括升挡请求、降挡请求或空挡进挡请求。
15.如上所述的智能辅助换挡方法，其中，优选的是，在所述换挡请求为升挡请求或降挡请求时，换挡控制过程包括依次进行的扭矩控制阶段、转速控制阶段和扭矩恢复阶段；在所述换挡请求为空挡进挡请求时，换挡控制过程包括依次进行的转速控制阶段和扭矩恢复阶段。
16.如上所述的智能辅助换挡方法，其中，优选的是，在所述换挡请求为升挡请求时，
所述响应于换挡请求，通过换挡控制器和发动机控制器，控制车辆换挡至目标挡位，具体包括：
17.判断是否满足升挡控制的进入条件，升挡控制的进入条件为同时满足以下条件：当前挡位不在空挡、当前转速大于标定值和驾驶员在换挡手柄上按升挡按钮；
18.在满足升挡条件后，升档控制过程进入扭矩控制阶段，换挡控制器向发动机控制器发送第一干预扭矩，所述第一干预扭矩为扭矩控制阶段的目标扭矩；发动机控制器调整发动机转速至该目标扭矩；
19.判断是否满足扭矩控制阶段的完成条件，扭矩控制阶段的完成条件包括：驾驶员操作换挡杆从当前挡位进入空挡；
20.在当前挡位变为空挡后，升档控制过程进入转速控制阶段，换挡控制器向发动机控制器发送第二干预扭矩，其中，所述第二干预扭矩是由换挡控制器根据实时转速和目标转速，通过pid闭环控制结合开环扭矩补偿方法计算得出的；发动机控制器调整发动机转速至与所述第二干预扭矩匹配的目标转速；
21.判断是否满足转速控制阶段的完成条件，转速控制阶段的完成条件包括：驾驶员操作换挡杆从空挡进入目标挡位；
22.在驾驶员操作换挡杆进入目标挡位后，升档控制过程进入扭矩恢复阶段，换挡控制器向发动机控制器发送第三干预扭矩，所述第三干预扭矩为扭矩恢复的需求扭矩；发动机控制器调整发动机扭矩至该需求扭矩；
23.判断是否满足扭矩恢复阶段的完成条件，扭矩恢复阶段的完成条件包括：发动机扭矩调整至需求扭矩。
24.如上所述的智能辅助换挡方法，其中，优选的是，所述目标转速的计算方法包括：根据实时车速和车辆参数，通过以下公式计算目标转速，
[0025][0026]
其中，目标转速的单位为rpm/min，车轮半径的单位为m，车速的单位为km/h。
[0027]
如上所述的智能辅助换挡方法，其中，优选的是，在所述换挡请求为降挡请求时，所述响应于换挡请求，通过换挡控制器和发动机控制器，控制车辆换挡至目标挡位，具体包括：
[0028]
判断是否满足降挡控制的进入条件，降挡控制的进入条件为同时满足以下条件：当前挡位不在空挡、当前转速小于标定值和驾驶员在换挡手柄上按降挡按钮；
[0029]
在满足降挡条件后，降档控制过程进入扭矩控制阶段，换挡控制器向发动机控制器发送第四干预扭矩，所述第四干预扭矩为扭矩控制阶段的目标扭矩；发动机控制器调整发动机扭矩至该目标扭矩；
[0030]
判断是否满足扭矩控制阶段的完成条件，扭矩控制阶段的完成条件包括：驾驶员操作换挡杆从当前挡位进入空挡；
[0031]
在当前挡位变为空挡后，降档控制过程进入转速控制阶段，换挡控制器向发动机控制器发送第五干预扭矩，其中，所述第五干预扭矩是由换挡控制器根据实时转速和目标转速，通过pid闭环控制方法计算得出的；发动机控制器调整发动机转速至与所述第五干预扭矩匹配的目标转速；
[0032]
判断是否满足转速控制阶段的完成条件，转速控制阶段的完成条件包括：驾驶员操作换挡杆从空挡进入目标挡位；
[0033]
在驾驶员操作换挡杆进入目标挡位后，降挡进入扭矩恢复阶段，换挡控制器向发动机控制器发送第六干预扭矩，所述第六干预扭矩为扭矩恢复的需求扭矩；发动机控制器调整发动机扭矩至该需求扭矩；
[0034]
判断是否满足扭矩恢复阶段的完成条件，扭矩恢复阶段的完成条件包括：发动机扭矩调整至需求扭矩。
[0035]
如上所述的智能辅助换挡方法，其中，优选的是，若驾驶员在换挡手柄上按下空挡进档按钮，则进入空挡进挡控制过程。
[0036]
如上所述的智能辅助换挡方法，其中，优选的是，在所述换挡请求为空挡进挡请求时，所述响应于换挡请求，通过换挡控制器和发动机控制器，控制车辆换挡至目标挡位，具体包括：
[0037]
判断是否满足空挡进挡控制的进入条件，空挡进挡控制的进入条件为同时满足以下条件：当前挡位在空挡、驾驶员在换挡手柄上按空挡进挡按钮；
[0038]
在满足空挡进挡条件后，空挡进挡控制进入转速控制阶段，换挡控制器向发动机控制器发送第七干预扭矩，所述第七干预扭矩由换挡控制器根据实时转速和目标转速的差值计算得出：若目标转速大于当前转速，则通过pid闭环控制方法计算得出；若目标转速小于当前转速，则通过pid闭环控制结合开环扭矩补偿方法计算得出；发动机控制器调整发动机转速至与所述第七干预扭矩匹配的目标转速；
[0039]
判断是否满足转速控制阶段的完成条件，转速控制阶段的完成条件包括：驾驶员操作换挡杆从空挡进入目标挡位；
[0040]
在驾驶员操作换挡杆进入目标挡位后，空挡进挡控制过程进入扭矩恢复阶段，换挡控制器向发动机控制器发送第八干预扭矩，并且所述第八干预扭矩以固定梯度进行递增或者递减，所述第八干预扭矩为扭矩恢复的需求扭矩；发动机控制器调整发动机扭矩至该需求扭矩；
[0041]
判断是否满足扭矩恢复阶段的完成条件，扭矩恢复阶段的完成条件包括：发动机扭矩调整至需求扭矩。
[0042]
本发明提供一种智能辅助换挡方法，对于手动挡车辆，行车过程中能够在不踩离合器踏板的情况下，进行摘空挡和挂入目标挡位的动作，即无需松开加速踏板，无需踩下离合器踏板和松开离合器踏板，减少换挡过程中驾驶员的操作；换挡过程中离合器始终闭合，可以减轻离合器磨损；整个换挡过程由于没有离合器的分离和结合，由换挡控制器计算得出合理的发动机扭矩和转速，可以有效避免由于离合器结合过快导致的发动机转速冲高，或者发动机转速过低引起的熄火，有效减小车辆的换挡冲击，提高换挡舒适性。
附图说明
[0043]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：
[0044]
图1为本发明提供的智能辅助换挡方法的实施例的流程图。
具体实施方式
[0045]
现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
[0046]
本公开中使用的“第一”、“第二”：以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0047]
在本公开中，当描述到特定部件位于第一部件和第二部件之间时，在该特定部件与第一部件或第二部件之间可以存在居间部件，也可以不存在居间部件。当描述到特定部件连接其它部件时，该特定部件可以与所述其它部件直接连接而不具有居间部件，也可以不与所述其它部件直接连接而具有居间部件。
[0048]
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
[0049]
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0050]
如图1所示，本实施例提供的智能辅助换挡方法在实际执行过程中，具体包括如下步骤：
[0051]
步骤s1、判断车辆的运行工况是否满足智能辅助换挡条件。
[0052]
在本发明的智能辅助换挡方法的一种实施方式中，所述步骤s1具体可以包括：
[0053]
步骤s11、获取车辆的运行工况，所述运行工况是通过根据车速、发动机转速、油门踏板开度、制动踏板状态、离合器踏板状态、空挡状态和换挡手柄中的至少一种的信号得到的。
[0054]
步骤s12、在发动机转速大于标定值，并且车速大于标定值时，确定车辆的运行工况满足智能辅助换挡条件。
[0055]
即在车辆处于行进状态并且发动机正常运行时，车辆的运行工况满足智能辅助换挡条件。
[0056]
步骤s2、在车辆的运行工况满足智能辅助换挡条件时，获取换挡请求。
[0057]
具体地，获取驾驶员对换挡手柄的操作，以得到换挡请求，所述换挡手柄包括升挡按钮、降挡按钮和空挡进挡按钮。
[0058]
步骤s3、响应于换挡请求，通过换挡控制器和发动机控制器，控制车辆换挡至目标挡位，换挡控制过程至少包括依次进行的转速控制阶段和扭矩恢复阶段。
[0059]
与驾驶员对换挡手柄的操作相对于，所述换挡请求包括升挡请求、降挡请求或空挡进挡请求。在所述换挡请求为升挡请求或降挡请求时，换挡控制过程包括依次进行的扭
矩控制阶段、转速控制阶段和扭矩恢复阶段；在所述换挡请求为空挡进挡请求时，换挡控制过程包括依次进行的转速控制阶段和扭矩恢复阶段。
[0060]
在本发明的智能辅助换挡方法的一种实施方式中，在所述换挡请求为升挡请求时，所述步骤s3具体可以包括：
[0061]
步骤a1、判断是否满足升挡控制的进入条件，升挡控制的进入条件为同时满足以下条件：当前挡位不在空挡、当前转速大于标定值和驾驶员在换挡手柄上按升挡按钮。
[0062]
步骤a2、在满足升挡条件后，升档控制过程进入扭矩控制阶段，换挡控制器向发动机控制器发送第一干预扭矩，所述第一干预扭矩为扭矩控制阶段的目标扭矩；发动机控制器调整发动机转速至该目标扭矩。
[0063]
其中，换挡控制器设置在换挡杆上，并且该目标扭矩是为了驾驶员操作换挡杆从当前挡位进入空挡时，手动变速箱的同步器能以较小阻力从当前挡位解耦进入空挡，方便驾驶员挂空挡。
[0064]
目标扭矩通常由标定产生，各挡位会有所不同，主要为实现驾驶员操作换挡杆从当前挡位进入空挡时，手动变速箱的同步器能以较小阻力从当前挡位解耦进入空挡，方便驾驶员挂空挡。目标挡位由实时车速、变速箱速比和主减速比计算得出。
[0065]
步骤a3、判断是否满足扭矩控制阶段的完成条件，扭矩控制阶段的完成条件包括：驾驶员操作换挡杆从当前挡位进入空挡。
[0066]
若此过程中踩下制动踏板或者离合器踏板，换挡控制器退出换挡控制过程，不进行接下来的控制阶段，发动机恢复正常工作，响应加速踏板请求。
[0067]
步骤a4、在当前挡位变为空挡后，升档控制过程进入转速控制阶段，换挡控制器向发动机控制器发送第二干预扭矩，其中，所述第二干预扭矩是由换挡控制器根据实时转速和目标转速，通过pid闭环控制结合开环扭矩补偿方法计算得出的；发动机控制器调整发动机转速至与所述第二干预扭矩匹配的目标转速。
[0068]
pid闭环控制的输入是发动机转速或者是发动机当前转速和目标转速之差，输出是第二干预扭矩，在步骤a4中，利用pid闭环控制对第二干预扭矩进行粗略计算，利用开环扭矩补偿方法对通过pid闭环控制方法计算出的第二干预扭矩进行微调。
[0069]
其中，该目标转速是为了驾驶员操作换挡杆由空挡进入目标挡位时，手动变速箱的同步器能以较小阻力从空挡耦合进入目标挡位，方便驾驶员挂入目标挡位。进一步地，所述目标转速的计算方法包括：根据实时车速和车辆参数，通过以下公式计算目标转速，
[0070][0071]
其中，目标转速的单位为rpm/min，车轮半径的单位为m，车速的单位为km/h
[0072]
步骤a5、判断是否满足转速控制阶段的完成条件，转速控制阶段的完成条件包括：驾驶员操作换挡杆从空挡进入目标挡位。
[0073]
若此过程中踩下制动踏板或者离合器踏板，换挡控制器退出换挡控制过程，不进行接下来的控制阶段，变速箱处于空挡状态，发动机进入怠速状态。此时如果驾驶员按下空挡进档按钮，可进入空挡进挡控制过程。即若驾驶员在换挡手柄按下空挡进档按钮，则进入空挡进挡控制过程。
[0074]
步骤a6、在驾驶员操作换挡杆进入目标挡位后，升档控制过程进入扭矩恢复阶段，
换挡控制器向发动机控制器发送第三干预扭矩，所述第三干预扭矩为扭矩恢复的需求扭矩；发动机控制器调整发动机扭矩至该需求扭矩。
[0075]
该需求扭矩是为了满足驾驶员的扭矩需求，并减小升挡后发动机扭矩增加带来的冲击，该需求扭矩是根据当前驾驶员的扭矩需求得来的。
[0076]
步骤a7、判断是否满足扭矩恢复阶段的完成条件，扭矩恢复阶段的完成条件包括：发动机扭矩调整至需求扭矩。
[0077]
若此过程中踩下制动踏板或者离合器踏板，换挡控制器退出换挡控制过程，不进行接下来的控制阶段，发动机恢复正常工作，响应加速踏板请求。
[0078]
在本发明的智能辅助换挡方法的一种实施方式中，在所述换挡请求为降挡请求时，所述步骤s3具体可以包括：
[0079]
步骤b1、判断是否满足降挡控制的进入条件，降挡控制的进入条件为同时满足以下条件：当前挡位不在空挡、当前转速小于标定值和驾驶员在换挡手柄上按降挡按钮。
[0080]
步骤b2、在满足降挡条件后，降档控制过程进入扭矩控制阶段，换挡控制器向发动机控制器发送第四干预扭矩，所述第四干预扭矩为扭矩控制阶段的目标扭矩；发动机控制器调整发动机扭矩至该目标扭矩。
[0081]
该目标扭矩是为了驾驶员操作换挡杆从当前挡位进入空挡时，手动变速箱的同步器能以较小阻力从当前挡位解耦进入空挡，方便驾驶员挂空挡。
[0082]
步骤b3、判断是否满足扭矩控制阶段的完成条件，扭矩控制阶段的完成条件包括：驾驶员操作换挡杆从当前挡位进入空挡。
[0083]
若此过程中踩下制动踏板或者离合器踏板，换挡控制器退出换挡控制过程，不进行接下来的控制阶段，发动机恢复正常工作，响应加速踏板请求。
[0084]
步骤b4、在当前挡位变为空挡后，降档控制过程进入转速控制阶段，换挡控制器向发动机控制器发送第五干预扭矩，其中，所述第五干预扭矩是由换挡控制器根据实时转速和目标转速，通过pid闭环控制方法计算得出的；发动机控制器调整发动机转速至与所述第五干预扭矩匹配的目标转速。
[0085]
该目标转速是为了驾驶员操作换挡杆由空挡进入目标挡位时，手动变速箱的同步器能以较小阻力从空挡耦合进入目标挡位，方便驾驶员挂入目标挡位。
[0086]
目标扭矩和目标转速的计算方法同升挡控制过程，在此不再赘述。
[0087]
步骤b5、判断是否满足转速控制阶段的完成条件，转速控制阶段的完成条件包括：驾驶员操作换挡杆从空挡进入目标挡位。
[0088]
若此过程中踩下制动踏板或者离合器踏板，换挡控制器退出换挡控制过程，不进行接下来的控制阶段，变速箱处于空挡状态，发动机进入怠速状态。此时如果驾驶员按下空挡进档按钮，可进入空挡进挡控制过程。即若驾驶员在换挡手柄按下空挡进档按钮，则进入空挡进挡控制过程。
[0089]
步骤b6、在驾驶员操作换挡杆进入目标挡位后，降挡进入扭矩恢复阶段，换挡控制器向发动机控制器发送第六干预扭矩，所述第六干预扭矩为扭矩恢复的需求扭矩；发动机控制器调整发动机扭矩至该需求扭矩。
[0090]
该需求扭矩是为了满足驾驶员的扭矩需求，并减小降挡后发动机扭矩增加带来的冲击。该需求扭矩是根据当前驾驶员需求扭矩得来的。
[0091]
步骤b7、判断是否满足扭矩恢复阶段的完成条件，扭矩恢复阶段的完成条件包括：发动机扭矩调整至需求扭矩。
[0092]
若此过程中踩下制动踏板或者离合器踏板，换挡控制器退出换挡控制过程，不进行接下来的控制阶段，发动机恢复正常工作，响应加速踏板请求。
[0093]
在本发明的智能辅助换挡方法的一种实施方式中，在所述换挡请求为空挡进挡请求时，所述步骤s3具体可以包括：
[0094]
步骤c1、判断是否满足空挡进挡控制的进入条件，空挡进挡控制的进入条件为同时满足以下条件：当前挡位在空挡、驾驶员在换挡手柄上按空挡进挡按钮。
[0095]
步骤c2、在满足空挡进挡条件后，空挡进挡控制进入转速控制阶段，换挡控制器向发动机控制器发送第七干预扭矩，所述第七干预扭矩由换挡控制器根据实时转速和目标转速的差值计算得出：若目标转速大于当前转速(即需要降档升转速)，则通过pid闭环控制方法计算得出；若目标转速小于当前转速(即需要升档降转速)，则通过pid闭环控制结合开环扭矩补偿方法计算得出；发动机控制器调整发动机转速至与所述第七干预扭矩匹配的目标转速。
[0096]
该目标转速是为了驾驶员操作换挡杆由空挡进入目标挡位时，手动变速箱的同步器能以较小阻力从空挡耦合进入目标挡位，方便驾驶员挂入目标挡位。目标转速的计算方法同升挡控制过程，在此不再赘述。
[0097]
步骤c3、判断是否满足转速控制阶段的完成条件，转速控制阶段的完成条件包括：驾驶员操作换挡杆从空挡进入目标挡位。
[0098]
若此过程中踩下制动踏板或者离合器踏板，换挡控制器退出换挡控制过程，不进行接下来的控制阶段，变速箱处于空挡状态，发动机进入怠速状态。
[0099]
步骤c4、在驾驶员操作换挡杆进入目标挡位后，空挡进挡控制过程进入扭矩恢复阶段，换挡控制器向发动机控制器发送第八干预扭矩，并且所述第八干预扭矩以固定梯度进行递增或者递减，所述第八干预扭矩为扭矩恢复的需求扭矩；发动机控制器调整发动机扭矩至该需求扭矩。
[0100]
该需求扭矩是为了满足驾驶员的扭矩需求，并减小降挡后发动机扭矩增加带来的冲击。该需求扭矩是根据当前驾驶员的扭矩需求得来的。
[0101]
步骤c5、判断是否满足扭矩恢复阶段的完成条件，扭矩恢复阶段的完成条件包括：发动机扭矩调整至需求扭矩。
[0102]
若此过程中踩下制动踏板或者离合器踏板，换挡控制器退出换挡控制过程，不进行接下来的控制阶段，发动机恢复正常工作，响应加速踏板请求。
[0103]
本发明实施例提供的智能辅助换挡方法，对于手动挡车辆，行车过程中能够在不踩离合器踏板的情况下，进行摘空挡和挂入目标挡位的动作，即无需松开加速踏板，无需踩下离合器踏板和松开离合器踏板，减少换挡过程中驾驶员的操作；换挡过程中离合器始终闭合，可以减轻离合器磨损；整个换挡过程由于没有离合器的分离和结合，由换挡控制器计算得出合理的发动机扭矩和转速，可以有效避免由于离合器结合过快导致的发动机转速冲高，或者发动机转速过低引起的熄火，有效减小车辆的换挡冲击，提高换挡舒适性。
[0104]
至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里
公开的技术方案。
[0105]
虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。