[發(fā)明專利]汽車有級自動(dòng)變速器多性能綜合最優(yōu)擋位決策系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711249310.7
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN108087541B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陰曉峰;王文平;盧漢;張永通;任佳偉;任松濤
• 申請（專利權(quán)）人: 西華大學(xué)
• 主分類號: F16H61/02
• 分類號: F16H61/02;F16H63/40
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責(zé)任公司 51200
• 代理人: 舒啟龍

1.一種汽車有級自動(dòng)變速器多性能綜合最優(yōu)擋位決策系統(tǒng)，其特征是，所述系統(tǒng)主要由換擋規(guī)律優(yōu)化模塊、信號采集模塊、駕駛意圖識(shí)別模塊、目標(biāo)擋位決策模塊、換擋執(zhí)行模塊、車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)庫和換擋規(guī)律數(shù)據(jù)庫組成；

換擋規(guī)律優(yōu)化模塊離線計(jì)算在不同駕駛意圖下的多性能綜合最優(yōu)換擋規(guī)律，并將優(yōu)化后的各種換擋規(guī)律存儲(chǔ)在變速器控制單元的換擋規(guī)律數(shù)據(jù)庫中；

信號采集模塊在車輛運(yùn)行過程中實(shí)時(shí)獲取車輛狀態(tài)信息和駕駛員操作信息，這些信息包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、油門開度、擋位，并將所獲取的信息存入車輛行駛狀態(tài)數(shù)據(jù)庫；

駕駛意圖識(shí)別模塊以駕駛員操縱信息和車輛狀態(tài)信息為輸入，以駕駛員的動(dòng)力性期望值、經(jīng)濟(jì)性期望值和各種排放性能期望值為輸出，在線識(shí)別駕駛員的換擋性能期望，并將其量化；

目標(biāo)擋位決策模塊則根據(jù)識(shí)別出的換擋性能期望量化值，簡稱性能期望值，結(jié)合換擋規(guī)律數(shù)據(jù)庫選擇或構(gòu)造換擋規(guī)律，再根據(jù)油門開度及車速及當(dāng)前擋位，確定有級自動(dòng)變速器多性能綜合最優(yōu)目標(biāo)擋位；

換擋執(zhí)行模塊根據(jù)所確定的目標(biāo)擋位通過驅(qū)動(dòng)選擋電機(jī)和換擋電機(jī)完成選擋和換擋操作；所述換擋規(guī)律優(yōu)化模塊采用多性能指標(biāo)綜合最優(yōu)換擋規(guī)律優(yōu)化方法：首先建立發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、油耗和排放的發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)模型；再結(jié)合駕駛員的換擋性能期望值，構(gòu)造換擋性能綜合評價(jià)函數(shù)；然后以換擋性能綜合評價(jià)函數(shù)為優(yōu)化目標(biāo)，以油門開度和車速為設(shè)計(jì)變量，以汽車基本行駛條件和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有效范圍為約束條件，結(jié)合所建立的發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)模型，計(jì)算不同換擋性能期值下的有級自動(dòng)變速器多性能指標(biāo)綜合最優(yōu)換擋規(guī)律；最后將計(jì)算得到的各換擋性能期望值對應(yīng)的換擋規(guī)律存儲(chǔ)在變速器控制單元的換擋規(guī)律數(shù)據(jù)庫中；

所述的建立發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、油耗和排放的發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)模型，是指通過臺(tái)架實(shí)驗(yàn)獲得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、油耗和排放特性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，應(yīng)用系統(tǒng)建模方法，以油門開度和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為輸入，分別以動(dòng)力性指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)以及各排放性能指標(biāo)為輸出，建立發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)模型；

所述駕駛員的換擋性能期望值，是指駕駛意圖識(shí)別模塊根據(jù)駕駛員的操縱信息和車輛運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算出的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及排放不同性能指標(biāo)在駕駛員期望的汽車換擋性能中所占的權(quán)重，這些權(quán)重由各性能指標(biāo)期望的量化值來表示，每個(gè)性能指標(biāo)期望值均在[0,1]范圍內(nèi)，且所有性能指標(biāo)期望值之和為1；

所述的構(gòu)造換擋性能綜合評價(jià)函數(shù)，包括以下步驟：首先分別構(gòu)造汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能的評價(jià)函數(shù)，即動(dòng)力性分目標(biāo)函數(shù)、經(jīng)濟(jì)性分目標(biāo)函數(shù)和各排放性能分目標(biāo)函數(shù)；然后對三類分目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行歸一化處理；最后采用線性加權(quán)方法構(gòu)造可用于有級自動(dòng)變速器換擋規(guī)律優(yōu)化的換擋性能綜合評價(jià)函數(shù)；

所述的動(dòng)力性分目標(biāo)函數(shù)、經(jīng)濟(jì)性分目標(biāo)函數(shù)和各排放性能分目標(biāo)函數(shù)，均采用極小值來表示對應(yīng)性能最優(yōu)；

所述的歸一化處理，是為了將各分目標(biāo)函數(shù)的值轉(zhuǎn)換至[0,1]的范圍內(nèi)；

所述的線性加權(quán)方法，是指為歸一化后的各分目標(biāo)函數(shù)分別與其對應(yīng)的加權(quán)系數(shù)相乘，然后累加求和，得到換擋性能綜合評價(jià)函數(shù)；所有加權(quán)系數(shù)均為非負(fù)值且其和為1；

所述的汽車基本行駛條件，是指換擋后汽車的驅(qū)動(dòng)力仍足以克服汽車行駛阻力；

所述的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有效范圍，是指某一特定油門開度下的發(fā)動(dòng)機(jī)最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速到該油門開度下能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速之間的范圍；

所述的計(jì)算不同換擋性能期值下的有級自動(dòng)變速器多性能指標(biāo)綜合最優(yōu)換擋規(guī)律，是指遍歷有級自動(dòng)變速器所有相鄰兩擋組合的情況，針對不同的油門開度，采用優(yōu)化算法去搜索或求解能使換擋性能綜合評價(jià)函數(shù)達(dá)到最優(yōu)的換擋點(diǎn)所對應(yīng)的車速；根據(jù)各相鄰兩擋組合下所有油門開度及其對應(yīng)的換擋點(diǎn)車速，繪制出所有換擋曲線；

所述的構(gòu)造換擋性能綜合評價(jià)函數(shù)中，動(dòng)力性分目標(biāo)函數(shù)采用同一油門開度下相鄰兩擋加速度之差的絕對值表示，如下式所示，

式中，u_a為車速，為行駛加速度，i表示擋位；

經(jīng)濟(jì)性分目標(biāo)函數(shù)采用同一油門開度下相鄰兩擋燃油消耗率之差的絕對值表示，如下式所示，

f_fc(u_a)＝|b_ei-b_e(i+1)|

式中，b_e為發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率，u_a為車速，i表示擋位，

各排放性能分目標(biāo)函數(shù)采用同一油門開度下相鄰兩擋污染物比排放量之差的絕對值表示，CO、HC和NOx排放目標(biāo)函數(shù)分別如下所示，

f_co(u_a)＝|b_coi-b_co(i+1)|

f_hc(u_a)＝|b_hci-b_hc(i+1)|

f_nox(u_a)＝|b_noxi-b_nox(i+1)|

式中，b_co、b_hc、b_nox分別為CO、HC和NOx比排放量，i表示擋位，u_a為車速，

所述的對上述三類分目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行歸一化處理，具體為：

采用極差法對各個(gè)分目標(biāo)函數(shù)值做無量綱化處理，轉(zhuǎn)換到[0,1]的范圍內(nèi)；歸一化公式如下

式中，x′表示歸一化后的值，x為樣本原始值，x_max為樣本數(shù)據(jù)中的最大值，x_min為樣本數(shù)據(jù)中的最小值；

所述采用線性加權(quán)方法構(gòu)造的換擋性能綜合評價(jià)函數(shù)即多性能指標(biāo)綜合評價(jià)函數(shù)f(u_a)，如下式所示，

式中，f'_d(u_a)、f'_fc(u_a)、f'_co(u_a)、f'_hc(u_a)、f'_nox(u_a)分別為歸一化后的上述各項(xiàng)性能所對應(yīng)的分目標(biāo)函數(shù)；w_d、w_fc、w_co、w_hc、w_nox分別為動(dòng)力性分目標(biāo)函數(shù)、經(jīng)濟(jì)性分目標(biāo)函數(shù)、CO排放分目標(biāo)函數(shù)、HC排放分目標(biāo)函數(shù)以及NOx排放分目標(biāo)函數(shù)的權(quán)系數(shù)。