0 前言

　　換檔規(guī)律關系到動力傳動系統(tǒng)各總成潛力的挖掘與整體最優(yōu)性能的發(fā)揮，直接影響車輛的動力性、燃油經(jīng)濟性、通過性和對環(huán)境的適應能力，是自動變速器的核心技術^[1-2]。換檔規(guī)律是指自動變速器在換檔時檔位隨控制參數(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)檔位計算根據(jù)當前車輛狀態(tài)和駕駛員意圖計算出車輛行駛的目標檔位，是換檔規(guī)律的基礎和關鍵環(huán)節(jié)。針對自動變速器開發(fā)的需要，本文對兩參數(shù)換檔規(guī)律中的靜態(tài)檔位計算進行了研究，首先，通過換檔線計算出了目標檔位;然后，根據(jù)強制線和約束線的工作原理，建立了強制換檔和屏蔽升降檔的條件;最后，給出了靜態(tài)檔位計算的應用實例。本文的研究對于換檔規(guī)律的理論學習和應用開發(fā)都具有一定的借鑒和參考價值。

　　1 靜態(tài)檔位計算流程

　　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，具體來說如下：

　　(1)預選駕駛模式

　　通過換檔桿手柄和模式開關可以進行駕駛模式的預選，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“自動模式”或者“手動模式”

　　▲ 1 — 選擇了“動力模式”

　　▲ 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)查找換檔線編號

　　在上述的6個駕駛模式中，每個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map。當車輛在上述任意一個駕駛模式下升降檔時，只需查找相應的map就可以得到需要的換檔線編號。例如，在PR_drive模式下升降檔時，此時的map如圖4所示：

　　圖4 PR_DRIVE駕駛模式的升降檔map

　　在圖4中，“自動換檔模式”時，查找到的是“經(jīng)濟”、“動力”或“負載”換檔特性時的換檔線編號;“手動換檔模式”時，查找到的是約束線編號，此時只有對角線的值有效。

　　(4)定位換檔線地址表

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

　　圖5 換檔線和約束線地址表

　　(5)換檔線表

　　此時，根據(jù)換檔線的編號和名稱就可以找到對應的換檔線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對應的參考速度，如圖7所示。從理論上來說，通過這個參考速度與輸出軸速度的比較，就可以決定是否進行升降檔。但是，在實際使用中，往往利用插值算法得到的平均參考速度進行比較。例如，首先，“經(jīng)濟”換檔特性的參考速度與“動力”換檔特性的參考速度進行插值得到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 強制線和約束線

　　在手動模式下，當系統(tǒng)檢測到當前發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過了強制線時，在沒有接到駕駛員請求的前提下就會自動的升降檔，這稱之為強制換檔^[5]。強制線分為強制升檔線和強制降檔線(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)動機轉(zhuǎn)速太高，落在了強制升檔線的右邊區(qū)域，就會觸發(fā)強制升檔。強制升檔的條件如式(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)動機轉(zhuǎn)速太低，落在了強制降檔線的左邊區(qū)域，就會觸發(fā)強制降檔。強制降檔的條件如式(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

　　在手動模式下，如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速相對于當前檔位過低或者過高，換檔規(guī)律就會屏蔽駕駛員的升降檔請求，這稱之為屏蔽升降檔。屏蔽升降檔是利用約束線來實現(xiàn)的，約束線分為升檔約束線和降檔約束線(如圖9所示)，相應地，也就有了屏蔽升檔和屏蔽降檔之分。

　　如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速太低，落在了升檔約束線的左邊，即在強制降檔線和升檔約束線之間的區(qū)域時，就會屏蔽掉駕駛員的升檔請求，也就是“升檔不可能”。

　　如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速太高，落在了降檔約束線的右邊，即在降檔約束線和強制升檔線之間的區(qū)域時，就會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(tǒng)功能正確，約束線與強制換檔線之間必須滿足式(3)所示的關系：

　　4 應用實例

　　某自動變速器靜態(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)自動換檔模式下的升降檔計算

　　(4)手動換檔模式下的升降檔計算

　　 ▲Standstill時升檔計算

　　 ▲起步時升檔計算

　    ▲車速不為零時升檔計算

　    ▲強制升檔計算

　　▲ Standstill時降檔計算

　　▲ 起步時降檔計算

　　▲ 車速不為零時降檔計算

　　▲ 強制降檔計算

　　▲手動冬季模式2檔起步計算

　　(5)請求錯誤時的計算

　　5 結論

　　本文的研究對象被廣泛應用于自動變速器項目，經(jīng)受住了實踐的考驗和驗證，實現(xiàn)了自動變速器產(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論：

　　(1)靜態(tài)檔位計算能夠求出自動檔汽車的目標檔位;

　　(2)強制換檔和屏蔽升降檔極大地提高了汽車的駕駛性能;

　　(3)為以后的自動變速器開發(fā)提供了借鑒和參考價值。