0 前言

　　換檔規(guī)律關(guān)系到動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)各總成潛力的挖掘與整體最優(yōu)性能的發(fā)揮，直接影響車輛的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、通過性和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力，是自動(dòng)變速器的核心技術(shù)^[1-2]。換檔規(guī)律是指自動(dòng)變速器在換檔時(shí)檔位隨控制參數(shù)變化而變化的規(guī)律，是確定最佳換檔點(diǎn)的依據(jù)。依據(jù)控制參數(shù)的不同，可分為單參數(shù)、兩參數(shù)和三參數(shù)換檔規(guī)律，其中使用最多的是兩參數(shù)(車速和油門開度)換檔規(guī)律^[3-4]。

　　靜態(tài)檔位計(jì)算根據(jù)當(dāng)前車輛狀態(tài)和駕駛員意圖計(jì)算出車輛行駛的目標(biāo)檔位，是換檔規(guī)律的基礎(chǔ)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。針對(duì)自動(dòng)變速器開發(fā)的需要，本文對(duì)兩參數(shù)換檔規(guī)律中的靜態(tài)檔位計(jì)算進(jìn)行了研究，首先，通過換檔線計(jì)算出了目標(biāo)檔位;然后，根據(jù)強(qiáng)制線和約束線的工作原理，建立了強(qiáng)制換檔和屏蔽升降檔的條件;最后，給出了靜態(tài)檔位計(jì)算的應(yīng)用實(shí)例。本文的研究對(duì)于換檔規(guī)律的理論學(xué)習(xí)和應(yīng)用開發(fā)都具有一定的借鑒和參考價(jià)值。

　　1 靜態(tài)檔位計(jì)算流程

　　圖1 靜態(tài)檔位計(jì)算流程

　　靜態(tài)檔位計(jì)算的流程如圖1所示，具體來說如下：

　　(1)預(yù)選駕駛模式

　　通過換檔桿手柄和模式開關(guān)可以進(jìn)行駕駛模式的預(yù)選，如圖2所示：

　　圖2 預(yù)選駕駛模式

　　預(yù)選駕駛模式結(jié)果pr_pre_sel_map的含義如下：

　　▲ 0 — 選擇了“自動(dòng)模式”或者“手動(dòng)模式”

　　▲ 1 — 選擇了“動(dòng)力模式”

　　▲ 2 — 選擇了“冬季模式”

　　▲3 — 選擇了“經(jīng)濟(jì)模式”

　　▲4 — 未用

　　(2)選擇駕駛模式

　　利用預(yù)選駕駛模式結(jié)果pr_pre_sel_map和變速器油溫狀態(tài)可以選擇駕駛模式，如圖3所示：

　　圖3 選擇駕駛模式

　　駕駛模式選擇結(jié)果的含義如下：

　　▲0 — PR_drive，自動(dòng)模式

　　▲1 — PR_PROTECTION，保護(hù)模式

　　▲2 — PR_WARM_UP_1，暖機(jī)模式1

　　▲ 3 — PR_winter，冬季模式

　　▲4 — PR_SPECIAL_ECO，超經(jīng)濟(jì)模式

　　▲ 5 — PR_WARM_UP_2，暖機(jī)模式2

　　(3)查找換檔線編號(hào)

　　在上述的6個(gè)駕駛模式中，每個(gè)模式都有相應(yīng)的升檔map和降檔map，這樣升降檔就總共具有12個(gè)map。當(dāng)車輛在上述任意一個(gè)駕駛模式下升降檔時(shí)，只需查找相應(yīng)的map就可以得到需要的換檔線編號(hào)。例如，在PR_drive模式下升降檔時(shí)，此時(shí)的map如圖4所示：

　　圖4 PR_DRIVE駕駛模式的升降檔map

　　在圖4中，“自動(dòng)換檔模式”時(shí)，查找到的是“經(jīng)濟(jì)”、“動(dòng)力”或“負(fù)載”換檔特性時(shí)的換檔線編號(hào);“手動(dòng)換檔模式”時(shí)，查找到的是約束線編號(hào)，此時(shí)只有對(duì)角線的值有效。

　　(4)定位換檔線地址表

　　有了換檔線或者約束線編號(hào)之后，就可以定位到換檔線和約束線地址表中的相應(yīng)位置，此時(shí)就可以了解到比較詳細(xì)的信息，如圖5所示：

　　圖5 換檔線和約束線地址表

　　(5)換檔線表

　　此時(shí)，根據(jù)換檔線的編號(hào)和名稱就可以找到對(duì)應(yīng)的換檔線map，如圖6所示：

　　圖6 換檔線map

　　(6)插值處理

　　圖7 升降檔參考速度

　　有了換檔線以后，根據(jù)油門開度就可以找到一個(gè)對(duì)應(yīng)的參考速度，如圖7所示。從理論上來說，通過這個(gè)參考速度與輸出軸速度的比較，就可以決定是否進(jìn)行升降檔。但是，在實(shí)際使用中，往往利用插值算法得到的平均參考速度進(jìn)行比較。例如，首先，“經(jīng)濟(jì)”換檔特性的參考速度與“動(dòng)力”換檔特性的參考速度進(jìn)行插值得到midRefSpeed參考速度，然后midRefSpeed參考速度與“負(fù)載”換檔特性的參考速度進(jìn)行插值得到最終的平均參考速度。

　　(7)換檔邏輯

　　經(jīng)過換檔邏輯之后得到計(jì)算檔位，如圖8所示：

　　圖8 換檔邏輯

　　(8)目標(biāo)檔位

　　計(jì)算檔位經(jīng)過合理性檢查等處理之后，即可作為目標(biāo)檔位輸出。

　　2 強(qiáng)制換檔

　　圖9 強(qiáng)制線和約束線

　　在手動(dòng)模式下，當(dāng)系統(tǒng)檢測到當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過了強(qiáng)制線時(shí)，在沒有接到駕駛員請(qǐng)求的前提下就會(huì)自動(dòng)的升降檔，這稱之為強(qiáng)制換檔^[5]。強(qiáng)制線分為強(qiáng)制升檔線和強(qiáng)制降檔線(如圖9所示)，相應(yīng)地，強(qiáng)制換檔也就分為強(qiáng)制升檔和強(qiáng)制降檔。

　　(1)強(qiáng)制升檔

　　如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速太高，落在了強(qiáng)制升檔線的右邊區(qū)域，就會(huì)觸發(fā)強(qiáng)制升檔。強(qiáng)制升檔的條件如式(1)所示：

　　其中，nab_f是輸出軸速度，gp_nxt是當(dāng)前檔位，c_nab_frc_up_sft [gp_nxt]是升檔參考速度。

　　(2)強(qiáng)制降檔

　　如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速太低，落在了強(qiáng)制降檔線的左邊區(qū)域，就會(huì)觸發(fā)強(qiáng)制降檔。強(qiáng)制降檔的條件如式(2)所示：

　　其中，nab_f是輸出軸速度，gp_nxt是當(dāng)前檔位，c_nab_frc_dwn_sft [gp_nxt]是降檔參考速度。

　　3 屏蔽升降檔

　　在手動(dòng)模式下，如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相對(duì)于當(dāng)前檔位過低或者過高，換檔規(guī)律就會(huì)屏蔽駕駛員的升降檔請(qǐng)求，這稱之為屏蔽升降檔。屏蔽升降檔是利用約束線來實(shí)現(xiàn)的，約束線分為升檔約束線和降檔約束線(如圖9所示)，相應(yīng)地，也就有了屏蔽升檔和屏蔽降檔之分。

　　如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速太低，落在了升檔約束線的左邊，即在強(qiáng)制降檔線和升檔約束線之間的區(qū)域時(shí)，就會(huì)屏蔽掉駕駛員的升檔請(qǐng)求，也就是“升檔不可能”。

　　如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速太高，落在了降檔約束線的右邊，即在降檔約束線和強(qiáng)制升檔線之間的區(qū)域時(shí)，就會(huì)屏蔽掉駕駛員的降檔請(qǐng)求，也就是“降檔不可能”。

　　為了確保系統(tǒng)功能正確，約束線與強(qiáng)制換檔線之間必須滿足式(3)所示的關(guān)系：

　　4 應(yīng)用實(shí)例

　　某自動(dòng)變速器靜態(tài)檔位計(jì)算部分的功能需求如下：

　　(1)空檔識(shí)別計(jì)算

　　(2)倒檔識(shí)別計(jì)算

　　(3)自動(dòng)換檔模式下的升降檔計(jì)算

　　(4)手動(dòng)換檔模式下的升降檔計(jì)算

　　 ▲Standstill時(shí)升檔計(jì)算

　　 ▲起步時(shí)升檔計(jì)算

　    ▲車速不為零時(shí)升檔計(jì)算

　    ▲強(qiáng)制升檔計(jì)算

　　▲ Standstill時(shí)降檔計(jì)算

　　▲ 起步時(shí)降檔計(jì)算

　　▲ 車速不為零時(shí)降檔計(jì)算

　　▲ 強(qiáng)制降檔計(jì)算

　　▲手動(dòng)冬季模式2檔起步計(jì)算

　　(5)請(qǐng)求錯(cuò)誤時(shí)的計(jì)算

　　5 結(jié)論

　　本文的研究對(duì)象被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)變速器項(xiàng)目，經(jīng)受住了實(shí)踐的考驗(yàn)和驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)變速器產(chǎn)品和相匹配汽車產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化和商品化。通過本文的研究得出以下結(jié)論：

　　(1)靜態(tài)檔位計(jì)算能夠求出自動(dòng)檔汽車的目標(biāo)檔位;

　　(2)強(qiáng)制換檔和屏蔽升降檔極大地提高了汽車的駕駛性能;

　　(3)為以后的自動(dòng)變速器開發(fā)提供了借鑒和參考價(jià)值。