針對自動(dòng)變速器開(kāi)發(fā)的需要，對換檔規律的靜態(tài)檔位計算部分進(jìn)行了研究。首先，通過(guò)換檔線(xiàn)計算出了目標檔位；最后，根據強制線(xiàn)和約束線(xiàn)的工作原理，建立了強制換檔和屏蔽升降檔的條件。檔位計算的實(shí)例證實(shí)了本文研究的有效性。

換檔規律關(guān)系到動(dòng)力傳動(dòng)系統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(chē)輛的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟性、通過(guò)性和對環(huán)境的適應能力，是自動(dòng)變速器的核心技術(shù)。換檔規律是指自動(dòng)變速器在換檔時(shí)檔位隨控制參數變化而變化的規律，是確定最佳換檔點(diǎn)的依據。依據控制參數的不同，可分為單參數、兩參數和三參數換檔規律，其中使用最多的是兩參數（車(chē)速和油門(mén)開(kāi)度）換檔規律。

靜態(tài)檔位計算根據當前車(chē)輛狀態(tài)和駕駛員意圖計算出車(chē)輛行駛的目標檔位，是換檔規律的基礎和關(guān)鍵環(huán)節。針對自動(dòng)變速器開(kāi)發(fā)的需要，本文對兩參數換檔規律中的靜態(tài)檔位計算進(jìn)行了研究，首先，通過(guò)換檔線(xiàn)計算出了目標檔位；然后，根據強制線(xiàn)和約束線(xiàn)的工作原理，建立了強制換檔和屏蔽升降檔的條件；最后，給出了靜態(tài)檔位計算的應用實(shí)例。本文的研究對于換檔規律的理論學(xué)習和應用開(kāi)發(fā)都具有一定的借鑒和參考價(jià)值。

1 靜態(tài)檔位計算流程

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圖1 靜態(tài)檔位計算流程

靜態(tài)檔位計算的流程如圖1所示，具體來(lái)說(shuō)如下：

（1）預選駕駛模式

通過(guò)換檔桿手柄和模式開(kāi)關(guān)可以進(jìn)行駕駛模式的預選，如圖2所示：

圖2 預選駕駛模式

預選駕駛模式結果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)濟模式”

4 — 未用

（2）選擇駕駛模式

利用預選駕駛模式結果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

駕駛模式選擇結果的含義如下：

0 — PR_drive，自動(dòng)模式

1 — PR_PROTECTION，保護模式

2 — PR_WARM_UP_1，暖機模式1

3 — PR_winter，冬季模式

4 — PR_SPECIAL_ECO，超經(jīng)濟模式

5 — PR_WARM_UP_2，暖機模式2

（3）查找換檔線(xiàn)編號

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

（a）PR_DRIVE駕駛模式時(shí)降檔map

（b）PR_DRIVE駕駛模式時(shí)降檔map

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”、“動(dòng)力”或“負載”換檔特性時(shí)的換檔線(xiàn)編號；“手動(dòng)換檔模式”時(shí)，查找到的是約束線(xiàn)編號，此時(shí)只有對角線(xiàn)的值有效。

（4）定位換檔線(xiàn)地址表

有了換檔線(xiàn)或者約束線(xiàn)編號之后，就可以定位到換檔線(xiàn)和約束線(xiàn)地址表中的相應位置，此時(shí)就可以了解到比較詳細的信息，如圖5所示：

圖5 換檔線(xiàn)和約束線(xiàn)地址表

（5）換檔線(xiàn)表

此時(shí)，根據換檔線(xiàn)的編號和名稱(chēng)就可以找到對應的換檔線(xiàn)map，如圖6所示：

圖6 換檔線(xiàn)map

（6）插值處理

圖7 升降檔參考速度

有了換檔線(xiàn)以后，根據油門(mén)開(kāi)度就可以找到一個(gè)對應的參考速度，如圖7所示。從理論上來(lái)說(shuō)，通過(guò)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”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(guò)換檔邏輯之后得到計算檔位，如圖8所示：

圖8 換檔邏輯

（8）目標檔位

計算檔位經(jīng)過(guò)合理性檢查等處理之后，即可作為目標檔位輸出。

2 強制換檔

圖9 強制線(xiàn)和約束線(xiàn)

在手動(dòng)模式下，當系統檢測到當前發(fā)動(dòng)機轉速超過(guò)了強制線(xiàn)時(shí)，在沒(méi)有接到駕駛員請求的前提下就會(huì )自動(dòng)的升降檔，這稱(chēng)之為強制換檔[5]。強制線(xiàn)分為強制升檔線(xiàn)和強制降檔線(xiàn)（如圖9所示），相應地，強制換檔也就分為強制升檔和強制降檔。

（1）強制升檔

如果發(fā)動(dòng)機轉速太高，落在了強制升檔線(xiàn)的右邊區域，就會(huì )觸發(fā)強制升檔。強制升檔的條件如式（1）所示：

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

（2）強制降檔 如果發(fā)動(dòng)機轉速太低，落在了強制降檔線(xiàn)的左邊區域，就會(huì )觸發(fā)強制降檔。強制降檔的條件如式（2）所示：

（2）其中，nab_f是輸出軸速度，gp_nxt是當前檔位，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)機轉速相對于當前檔位過(guò)低或者過(guò)高，換檔規律就會(huì )屏蔽駕駛員的升降檔請求，這稱(chēng)之為屏蔽升降檔。屏蔽升降檔是利用約束線(xiàn)來(lái)實(shí)現的，約束線(xiàn)分為升檔約束線(xiàn)和降檔約束線(xiàn)（如圖9所示），相應地，也就有了屏蔽升檔和屏蔽降檔之分。

如果發(fā)動(dòng)機轉速太低，落在了升檔約束線(xiàn)的左邊，即在強制降檔線(xiàn)和升檔約束線(xiàn)之間的區域時(shí)，就會(huì )屏蔽掉駕駛員的升檔請求，也就是“升檔不可能”。

如果發(fā)動(dòng)機轉速太高，落在了降檔約束線(xiàn)的右邊，即在降檔約束線(xiàn)和強制升檔線(xiàn)之間的區域時(shí)，就會(huì )屏蔽掉駕駛員的降檔請求，也就是“降檔不可能”。

為了確保系統功能正確，約束線(xiàn)與強制換檔線(xiàn)之間必須滿(mǎn)足式（3）所示的關(guān)系：

（3）

4 應用實(shí)例

某自動(dòng)變速器靜態(tài)檔位計算部分的功能需求如下：

（1）空檔識別計算

（2）倒檔識別計算

（3）自動(dòng)換檔模式下的升降檔計算

（4）手動(dòng)換檔模式下的升降檔計算

Standstill時(shí)升檔計算

起步時(shí)升檔計算

車(chē)速不為零時(shí)升檔計算

強制升檔計算

Standstill時(shí)降檔計算

起步時(shí)降檔計算

車(chē)速不為零時(shí)降檔計算

強制降檔計算

手動(dòng)冬季模式2檔起步計算

（5）請求錯誤時(shí)的計算

本文的研究對象被廣泛應用于自動(dòng)變速器項目，經(jīng)受住了實(shí)踐的考驗和驗證，實(shí)現了自動(dòng)變速器產(chǎn)品和相匹配汽車(chē)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化和商品化。通過(guò)本文的研究得出以下結論：

（1）靜態(tài)檔位計算能夠求出自動(dòng)檔汽車(chē)的目標檔位；

(2)強制換檔和屏蔽升降檔極大地提高了汽車(chē)的駕駛性能；

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

END