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一种基于双级行星排两挡变速器的坡路行驶换挡控制方法

申请号 CN201910337347.8 申请日 2019-04-25 公开(公告)号 CN110043651A 公开(公告)日 2019-07-23
申请人 吉林大学青岛汽车研究院; 发明人 雷雨龙; 温官正; 陈魏; 扈建龙; 付尧; 李兴忠;
摘要 本 发明 公开了一种基于双级行星排两挡 变速器 的坡路行驶换挡控制方法,包括:步骤一、在车辆行驶时,获取车辆行驶速度、 油 门 开度、整车 质量 及路面坡度,并且根据所述车辆行驶速度、油门开度、整车质量及路面坡度确定车辆的基准档位系数;步骤二、获取室外环境 温度 、湿度及路面附着系数,并且根据所述室外 环境温度 、湿度及路面附着系数确定车辆行驶的环境系数;步骤三、根据所述车辆的基准档位指数和车辆行驶的环境指数判断车辆在当前行驶状态下的合适档位。本发明提供的基于双级行星排两挡变速器的坡路行驶换挡控制方法,能够根据路面坡度及驾驶环境确定适合车辆的合适档位,保证车辆处于高效工作状态,降低车辆行驶能耗。
权利要求

1.一种基于双级行星排两挡变速器的坡路行驶换挡控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一、在车辆行驶时,获取车辆行驶速度、开度、整车质量及路面坡度,并且根据所述车辆行驶速度、油门开度、整车质量及路面坡度确定车辆的基准档位系数;
步骤二、获取室外环境温度、湿度及路面附着系数,并且根据所述室外环境温度、湿度及路面附着系数确定车辆行驶的环境系数;
步骤三、根据所述车辆的基准档位指数和车辆行驶的环境指数判断车辆在当前行驶状态下的合适档位。
2.根据权利要求1所述的基于双级行星排两挡变速器的坡路行驶换挡控制方法,其特征在于,所述车辆的基准档位系数为:
其中,ξ为校正参数;α为油门开度,α0为基准油门开度;m为整车质量,m0为基准整车质量;v为车辆行驶速度,v0为基准车辆行驶速度;i为路面坡度,|i|表示路面坡度的绝对值;e为自然对数的底数。
3.根据权利要求2所述的基于双级行星排两挡变速器的坡路行驶换挡控制方法,其特征在于,所述校正参数ξ的取值为:
当v≤50Km/h时,ξ=0.6;
当v>50Km/h时,ξ=1。
4.根据权利要求1或3所述的基于双级行星排两挡变速器的坡路行驶换挡控制方法,其特征在于,所述车辆行驶的环境系数为:
其中,a、b为校正参数;μ为路面附着系数,RH为环境相对湿度;RH0为基准环境相对湿度;
T为环境温度,T0为基准环境温度;e为自然对数的底数。
5.根据权利要求4所述的基于双级行星排两挡变速器的坡路行驶换挡控制方法,其特征在于,校正参数a和b的取值分别为:
当RH<50%时,a=0.6;
当RH≥50%时,a=0.7;以及
当T≤0℃时,b=0.6;
当T>0℃时,b=0.4。
6.根据权利要求5所述的基于双级行星排两挡变速器的坡路行驶换挡控制方法,其特征在于,在所述步骤三中,根据所述车辆的基准档位系数和所述车辆行驶的环境系数确定当前的档位系数为:
I=I0·E;
其中,当I≤0.5时,判断车辆在当前行驶状态下的合适档位为一档;
当I>0.5时,判断车辆在当前行驶状态下的合适档位为二档。

说明书全文

一种基于双级行星排两挡变速器的坡路行驶换挡控制方法

技术领域

[0001] 本发明属于车辆换挡控制技术领域,特别涉及一种基于双级行星排两挡变速器的坡路行驶换挡控制方法。

背景技术

[0002] 汽车产业的发展对人类的生存环境污染很大,尤其是大城市,各种机动车辆排出的废气,严重危害了人类的健康,各工业发达国家,这种危害尤为严重。电驱动系统工作不会排出任何物质,即零排放,对环境友好。因而,用电动车逐步取代汽油车是当今世界各国的努力方向。
[0003] 汽车变速器是用于来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度的变速装置,用于发挥发动机的最佳性能。变速器可以在汽车行驶过程中,在发动机和车轮之间产生不同的变速比。通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性能状态下。
[0004] 电动车用两档变速器一般采用平行轴式的布置形式或采用行星排式的布置形式。对于采用行星排式布置形式的两挡变速器,多是通过离合器或者制动器组合来实现挡位的切换。
[0005] 车辆在坡路行驶时,需要驾驶员根据实际情况改变档位使车辆保持高效工作状态,但在实际驾驶过程中有些由于驾驶员经验不足无法准确判断换挡时机,而导致车辆工作效率低,能耗高。

发明内容

[0006] 本发明提供了一种基于双级行星排两挡变速器的坡路行驶换挡控制方法,其目的是根据路面坡度及驾驶环境确定适合车辆的合适档位,以保证车辆处于高效工作状态,降低车辆行驶能耗。
[0007] 本发明提供的技术方案为:
[0008] 一种基于双级行星排两挡变速器的坡路行驶换挡控制方法,包括:
[0009] 步骤一、在车辆行驶时,获取车辆行驶速度、开度、整车质量及路面坡度,并且根据所述车辆行驶速度、油门开度、整车质量及路面坡度确定车辆的基准档位系数;
[0010] 步骤二、获取室外环境温度、湿度及路面附着系数,并且根据所述室外环境温度、湿度及路面附着系数确定车辆行驶的环境系数;
[0011] 步骤三、根据所述车辆的基准档位指数和车辆行驶的环境指数判断车辆在当前行驶状态下的合适档位。
[0012] 优选的是,所述车辆的基准档位系数为:
[0013]
[0014] 其中,ξ为校正参数;α为油门开度,α0为基准油门开度;m为整车质量,m0为基准整车质量;v为车辆行驶速度,v0为基准车辆行驶速度;i为路面坡度,|i|表示路面坡度的绝对值;e为自然对数的底数。
[0015] 优选的是,所述校正参数ξ的取值为:
[0016] 当v≤50Km/h时,ξ=0.6;
[0017] 当v>50Km/h时,ξ=1。
[0018] 优选的是,所述车辆行驶的环境系数为:
[0019]
[0020] 其中,a、b为校正参数;μ为路面附着系数,RH为环境相对湿度;RH0为基准环境相对湿度;T为环境温度,T0为基准环境温度;e为自然对数的底数。
[0021] 优选的是,校正参数a和b的取值分别为:
[0022] 当RH<50%时,a=0.6;
[0023] 当RH≥50%时,a=0.7;以及
[0024] 当T≤0℃时,b=0.6;
[0025] 当T>0℃时,b=0.4。
[0026] 优选的是,在所述步骤三中,根据所述车辆的基准档位系数和所述车辆行驶的环境系数确定当前的档位系数为:
[0027] I=I0·E;
[0028] 其中,当I≤0.5时,判断车辆在当前行驶状态下的合适档位为一档;
[0029] 当I>0.5时,判断车辆在当前行驶状态下的合适档位为二档。
[0030] 本发明的有益效果是:
[0031] 本发明提供的基于双级行星排两挡变速器的坡路行驶换挡控制方法,能够根据路面坡度及驾驶环境确定适合车辆的合适档位,保证车辆处于高效工作状态,降低车辆行驶能耗。附图说明
[0032] 图1为本发明所述的基于双级行星排两挡变速器的结构示意图。

具体实施方式

[0033] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0034] 本发明提供了一种基于双级行星排两挡变速器的坡路行驶换挡控制方法,在坡路行驶时根据路面坡度及驾驶环境确定适合车辆的合适档位,保证车辆处于高效工作状态。
[0035] 如图1所示,本发明所述的基于双级行星排两挡变速器通过电驱动装置进行驱动,其中,变速器由第一行星排,第二行星排和离合器组成;电驱动装置包括第一电机和第二电机。
[0036] 第一电机由第一电机轴110,定子120和转子130组成。其中,第一电机的定子120与壳体100固定连接,第一电机的转子130与第一电机轴110固定连接,第二电机360是可逆式电机,第二电机360与第二行星排内齿圈350的外齿轮连接,所述外齿轮与第二行星排内齿圈350为一体式结构。第一电机轴110可转动连接在壳体110上,并与第一行星排太阳轮220连接;输出轴140延伸至壳体外部。第一行星排太阳轮220安装在第一电机轴110末端,与第一行星排太阳轮220啮合的第一行星排行星轮230安装在第一行星排行星齿轮轴240的左端,第一行星排行星齿轮轴240通过轴承安装在第一行星排行星架210上,与第一行星排行星轮230啮合的第一行星排内齿圈250通过离合器410与第一行星排太阳轮220连接,第一行星排行星架210通过制动器420与壳体100连接。第二行星排太阳轮320通过固定安装在第二行星排太阳轮齿轮轴330上,第二行星排行星轮340通过轴承安装在第二行星排行星架310上,第二行星排行星架310与输出轴140连接,第二行星排内齿圈350与壳体100固定连接。离合器410(常开)的离合器毂与第一行星排内齿圈250连接,离合器410(常开)的离合器盘与第一电机轴110连接,并通过离合器410(常开)的分离、结合实现第一行星排内齿圈250和第一电机轴110的分离和结合。制动器420的制动毂与壳体100连接,固定不动,制动器420的制动盘与第一行星排行星架210连接,并通过制动器420的分离、结合来实现第一行星排行星架210的转动和制动。
[0037] 挡位切换由离合器410(常开)和制动器420来实现。具体包括:一挡时,第一电机正转,离合器410不工作,第一行星排行星内齿圈250与第一电机轴110分离,制动器420工作,起到制动作用,通过第二行星排行星架310将动力传递到输出轴140,实现动力的传递。二挡时,第一电机正转,离合器410工作,通过第二行星排行星架310将动力传递到输出轴140,实现动力的传递。一挡升二挡过程,通过换挡控制单元实现离合器410切换到工作状态;制动器420切换到不工作状态,第一行星排行星架210由与壳体100连接固定不动切换到与壳体100分离可转动。二挡降一挡过程,通过换挡控制单元实现离合器410切换到不工作状态,制动器420切换到工作状态。倒挡时,第一电机反转,离合器410不工作,第一行星排行星内齿圈250与第一电机轴110分离,制动器420工作,起到制动作用,通过第二行星排行星架310将动力传递到输出轴140,实现动力的输出,使整车倒向行驶。空挡时,离合器410和制动器420均保持不工作状态,使得第一电机轴110与输出轴140处于分离状态,切断动力的传递。当整车以一挡行驶需制动时,第一电机和第二电机由电动机模式切换到发电机模式,对传动系统起到制动作用,将整车的行驶动能转换为电能。当整车以二挡行驶需制动时,第一电机和第二电机由电动机模式切换到发电机模式,离合器410不工作,制动器420工作,对传动系统起到拖动作用。
[0038] 本发明提供的基于双级行星排两挡变速器的坡路行驶换挡控制方法,包括如下步骤:
[0039] 步骤一、在车辆行驶时,通过传感器获取车辆行驶速度、油门开度、整车质量及路面坡度,控制器接收上述信号,并且根据所述车辆行驶速度、油门开度、整车质量及路面坡度确定车辆的基准档位系数;
[0040] 其中,所述车辆的基准档位系数为:
[0041]
[0042] 其中,ξ为校正参数;α为油门开度,α0为基准油门开度;m为整车质量,单位Kg;m0为基准整车质量,单位Kg;v为车辆行驶速度,Km/h;v0为基准车辆行驶速度,Km/h;i为路面坡度,|i|表示路面坡度的绝对值;e为自然对数的底数。
[0043] 在另一实施例中,所述校正参数ξ的取值为:当v≤50Km/h时,ξ=0.6;当v>50Km/h时,ξ=1。其他参数的取值为:v0=50Km/h,m0=2000Kg,α0=50%。
[0044] 步骤二、获取室外环境温度、湿度及路面附着系数,控制器接收上述信号,并根据所述室外环境温度、湿度及路面附着系数确定车辆行驶的环境系数;
[0045] 其中,所述车辆行驶的环境系数为:
[0046]
[0047] 其中,a、b为校正参数;μ为路面附着系数,RH为环境相对湿度;RH0为基准环境相对湿度;T为环境温度,单位℃;T0为基准环境温度,单位℃;e为自然对数的底数。
[0048] 在另一实施例中,根据温度和湿度确定校正参数a和b的取值分别为:当RH<50%时,a=0.6;当RH≥50%时,a=0.7;以及当T≤0℃时,b=0.6;当T>0℃时,b=0.4。确定其他参数的取值为:T0=20℃,RH0=50%。
[0049] 步骤三、控制器根据所述车辆的基准档位指数和车辆行驶的环境指数判断车辆在当前行驶状态下的合适档位。具体判断方法如下:
[0050] 根据所述车辆的基准档位系数和所述车辆行驶的环境系数确定当前的档位系数为:
[0051] I=I0·E;
[0052] 其中,当I≤0.5时,判断车辆在当前行驶状态下的合适档位为一档;
[0053] 当I>0.5时,判断车辆在当前行驶状态下的合适档位为二档。
[0054] 在另一实施例中,基于大数据识别得到路面的附着系数μ,具体过程为:
[0055] (1)建立路面图片数据库,按照图片处理后得到的信息和相应的路面附着系数作为比较信息存储在信息处理模后台。
[0056] (2)车载摄像头实时拍摄路面信息,传给信息处理模块进行图片预处理。
[0057] 此处选用SAID双域图像消噪算法,去除图片的杂质、噪声等不相关特征。
[0058] (3)提取图片关键特征。此处采用能够描述纹理的LBP算子进行特征提取。该算子的公式如下:
[0059]
[0060]
[0061] P为圆周上的像素点个数,R为圆周半径,nc为邻域中心像素值,s(x)为圆周上的像素点的像素值,LBPP,R为LBP编码。
[0062] 将预处理后的图片划分为4×4个互不重叠的区域,分别统计每个区域的LBP直方图。然后以先行后列的顺序将各个直方图级联,级联后的特征即为整幅图像的LBP直方图。
[0063] (4)将后台图像的LBP直方图与实时路面图像进行相似计算,具体公式如下:
[0064]
[0065] 式中,gi为后台图像的直方图,si为实时路面图像的直方图,N为直方图抽样个数,Q为图像相似度值。当对后台全部图像进行相似度比对后,取Q值最大的后台图像作为识别的最终路面,读取相应的路面附着系数,即为此时汽车运行的路面附着系数μ。
[0066] 本发明提供的档位控制方法可以用作自动驾驶时进行档位控制;也可以在驾驶室内设置预警装置,控制器将换挡信息传输至预警装置,用于在人工驾驶时对驾驶员进行换挡提示。
[0067] 尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。