劉騰達(dá) 薛明軍

摘 要：文章介紹了當(dāng)前車輛換擋策略技術(shù)分類，分析了當(dāng)前專利申請(qǐng)中車輛換擋策略的研究熱點(diǎn)，從專利申請(qǐng)角度了解換擋策略技術(shù)問(wèn)題的解決辦法。

關(guān)鍵詞：換擋策略;車輛;專利

中圖分類號(hào)：U462.1? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）13-269-02

The Research of Vehicle Shifting Technology Based On Patent Application

Liu Tengda， Xue Mingjun*

（Tianjin Center for patent examination and cooperation of Patent Office of State

Intellectual Property Office， Tianjin 300000）

Abstract： Introduced the classification of current vehicle shifting technology. Analyzed the research hotspots of shifting technology on patent application. From the view of patent application to know the ways to solve the problem of shifting strategy.

Keywords： Shifting; Vehicle; Patent Application

CLC NO.： U462.1? Document Code： B? Article ID： 1671-7988（2020）13-269-02

1 引言

汽車換擋策略就是車輛根據(jù)運(yùn)行情況、行駛道路情況和駕駛員的駕駛意圖，按照不同的目標(biāo)如經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性的最佳原則，確定當(dāng)前車輛的最佳擋位，并通過(guò)換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)按照設(shè)定擋位變換策略進(jìn)行換擋操作。換擋策略實(shí)質(zhì)屬于車輛的動(dòng)態(tài)規(guī)劃問(wèn)題，需要同時(shí)兼顧動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性以及檔位切換過(guò)程中的平順性。

2 換擋策略類型

換擋策略是換擋技術(shù)的核心，其直接影響車輛駕駛的平順性以及乘坐的舒適性。換擋策略發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)簡(jiǎn)單到復(fù)雜的過(guò)程，目前車輛常見(jiàn)的換擋策略主要有：?jiǎn)螀?shù)換擋策略、兩參數(shù)換擋策略、三參數(shù)換擋策略以及智能換擋策略。

單參數(shù)換擋策略一般選擇車速作為控制參數(shù)，其特點(diǎn)是不論油門(mén)踏板開(kāi)度如何變化，換擋點(diǎn)和換擋延遲都不變?，F(xiàn)今單參數(shù)換擋策略只在少數(shù)軍用越野車上運(yùn)用。

兩參數(shù)換擋策略廣泛采用的參數(shù)是油門(mén)開(kāi)度和車速。檔位切換只發(fā)生在油門(mén)開(kāi)度和車速同時(shí)到達(dá)預(yù)設(shè)的值時(shí)，否則保持當(dāng)前擋位，但是兩參數(shù)換擋策略通常具有換擋延遲的缺點(diǎn)。

三參數(shù)換擋策略是將車輛加速度加入到兩參數(shù)換擋策略中得到的一種換擋方式，但是三參數(shù)換策略需要大量的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)工況數(shù)據(jù)，其過(guò)程十分復(fù)雜。同時(shí)在實(shí)際運(yùn)用時(shí)需要對(duì)實(shí)際的車輛進(jìn)行標(biāo)定，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)工況使標(biāo)定工作變得有難度，因此目前理論研究較多，實(shí)際應(yīng)用較少。

智能換擋策略將道路信息考慮到換擋策略中，結(jié)合計(jì)算機(jī)控制和算法模型實(shí)現(xiàn)車輛的智能換擋。綜合考慮駕駛員駕駛特性例如駕駛年齡、開(kāi)車風(fēng)格、違章概率，以及路面特性例如長(zhǎng)距離的上下坡道、車輛彎道轉(zhuǎn)向等，以及負(fù)載、周邊駕駛環(huán)境等多種因素，選擇控制檔位變換時(shí)機(jī)，充分發(fā)揮車輛操控性、降低油耗、確保行車安全。

3 專利申請(qǐng)中換擋策略的研究熱點(diǎn)

車輛換擋是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，在目前專利申請(qǐng)中車企除了對(duì)換擋結(jié)構(gòu)進(jìn)行部分改進(jìn)外，大部分專利集中在換擋策略的研究，其中一個(gè)重要原因是變速器與換擋關(guān)系緊密。當(dāng)前變速器的物理結(jié)構(gòu)基本處于一種穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)變速器的改進(jìn)更集中在方法，這就導(dǎo)致?lián)Q擋技術(shù)需要緊密配合變速器的發(fā)展方向來(lái)改進(jìn)。目前車輛換擋策略主要集中在對(duì)不同道路的判定對(duì)檔位點(diǎn)變換的影響，以及車輛參數(shù)變換和駕駛員意圖對(duì)檔位點(diǎn)變換時(shí)機(jī)的影響。

車輛道路判定是目前自動(dòng)變速器車輛中影響換擋時(shí)機(jī)的重要參數(shù)之一，在不同的駕駛路面上路面的具體情況例如附著力大小、上下坡、平路、擁堵、暢通、顛簸等路段，需要不同的檔位來(lái)行駛。道路判定就是能對(duì)當(dāng)前行駛的路面狀態(tài)進(jìn)行反饋，準(zhǔn)確地判定出當(dāng)前的路況。隨著無(wú)人駕駛技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，路面中車輛密集度、人流情況以及紅綠燈等因素也屬于道路判定參數(shù)。車輛道路判定多通過(guò)傳感器的檢測(cè)并結(jié)合已知車輛參數(shù)來(lái)獲取道路的具體情況。

重慶長(zhǎng)安汽車CN102654194A專利采用彎道檢測(cè)換擋控制方法對(duì)換擋規(guī)律控制，其考慮的是在通過(guò)彎道時(shí)油門(mén)的變化會(huì)導(dǎo)致車輛根據(jù)換擋map自動(dòng)換擋，從而導(dǎo)致整車動(dòng)力不足，出現(xiàn)溜車的情況。通過(guò)輪速即轉(zhuǎn)彎時(shí)車輛左右兩側(cè)車速不一致的情況判斷出車輛處于轉(zhuǎn)彎路徑，并結(jié)合換擋桿位置延長(zhǎng)TCU進(jìn)入彎道換擋控制以避免誤判或頻繁進(jìn)入彎道檢測(cè)換擋控制。

合肥工業(yè)大學(xué)專利CN107100993A根據(jù)車輛在平順路面的已知校準(zhǔn)的車輛質(zhì)量、滾動(dòng)阻力以及空氣阻力系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)行駛道路的坡度進(jìn)行識(shí)別，判斷出是上坡還是下坡，從而修正換擋點(diǎn)。同時(shí)由于道路地圖的廣泛普及，越來(lái)越多的車輛將道路信息提前輸入到車輛系統(tǒng)中，或通過(guò)云端系統(tǒng)，結(jié)合車輛定位系統(tǒng)，判定車輛當(dāng)前行駛路段的道路情況，降低了車輛自身程序控制的復(fù)雜性。如通用汽車專利CN103129 -466A中利用傳感器檢測(cè)車輛運(yùn)行和道路信息，結(jié)合GPS和3D地圖信息將當(dāng)前駕駛路況投影到駕駛員屏幕中，并結(jié)合車輛數(shù)據(jù)來(lái)改變換擋點(diǎn)。

車輛參數(shù)是對(duì)換擋策略有直接影響的參數(shù)之一。發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器是車輛的兩大主要部件，在換擋策略研究中不可避免地涉及兩部件的工作參數(shù)。在國(guó)外的專利申請(qǐng)中，特別是豐田汽車大量的專利集中在車輛運(yùn)行參數(shù)對(duì)換擋點(diǎn)變換的研究中。其研究較多集中在變速器內(nèi)部液壓油路以及離合器壓力變化對(duì)換擋點(diǎn)變化的影響，在自動(dòng)變速器中換擋的實(shí)質(zhì)是傳動(dòng)比的改變，傳動(dòng)比的改變是通過(guò)離合器以及致動(dòng)器摩擦元件傳遞動(dòng)力，但摩擦元件的結(jié)合和分離過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，這就需要對(duì)壓力的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和控制。發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力輸出部件，其轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)速變速率在換擋策略的研究中始終不可缺少。盡管上述參數(shù)對(duì)換擋策略的影響已經(jīng)很明確，但是當(dāng)前車輛在實(shí)際運(yùn)行中依然存在頓挫、延遲、噪音等問(wèn)題。在專利申請(qǐng)中依然需要集中解決上述問(wèn)題，通過(guò)對(duì)零部件的工作參數(shù)的檢測(cè)來(lái)對(duì)執(zhí)行部件進(jìn)行邏輯操控。

駕駛員是獨(dú)立于車輛之外的因素，具有主觀性。盡管車輛本身已經(jīng)設(shè)置了相應(yīng)的智能程序來(lái)完成換擋，但是在實(shí)際操作中預(yù)先設(shè)置的換擋策略并不足以涵蓋駕駛員對(duì)車輛操控的所有情況。駕駛員對(duì)車輛自動(dòng)變速器換擋變換的影響主要集中體現(xiàn)在換擋桿位置、油門(mén)踏板位置以及剎車踏板位置。換擋桿位置體現(xiàn)的是駕駛員對(duì)操控中對(duì)檔位的需求，油門(mén)位置體現(xiàn)的是對(duì)動(dòng)力性的需求，而剎車則體現(xiàn)駕駛員對(duì)速度的控制。上述三者的操控會(huì)反饋到發(fā)動(dòng)機(jī)以及變速器對(duì)應(yīng)的參數(shù)中，因此，也可將其考慮到車輛參數(shù)中。

除以上三操控因素，目前專利申請(qǐng)還集中在對(duì)駕駛員本身的研究中。駕駛員本身也具有一定的多樣性，包括性別、年齡、駕齡、違章情況等。大部分專利申請(qǐng)會(huì)根據(jù)駕駛員的綜合因素構(gòu)件數(shù)學(xué)計(jì)算模型，通過(guò)對(duì)駕駛員的駕駛特性進(jìn)行樣本輸入并訓(xùn)練，從而得出駕駛員的特性模型，并將其融入換擋策略中，實(shí)現(xiàn)換擋點(diǎn)的修正。這也是智能換擋策略研究的方向之一。

4 總結(jié)

換擋策略是車輛自動(dòng)變速器的關(guān)鍵技術(shù)之一，通過(guò)專利申請(qǐng)內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)換車輛換擋策略是一個(gè)最優(yōu)化多個(gè)方面的技術(shù)問(wèn)題，不僅考慮車輛本身的參數(shù)，還需結(jié)合路況以及駕駛員等多種因素。憑借人工智能與智能控制技術(shù)的發(fā)展，融入道路信息、駕駛員因素以及車輛參數(shù)的綜合換擋策略是解決當(dāng)前車輛換擋問(wèn)題的發(fā)展方向。但是由此而來(lái)的是復(fù)雜的邏輯程序控制以及可靠性的問(wèn)題。

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