一种车辆档位预测控制方法、终端设备及存储介质与流程

1.本发明涉及车辆控制领域，尤其涉及一种车辆档位预测控制方法、终端设备及存储介质。


背景技术：

2.车辆自动变速箱的挡位切换一般是由“车速—油门深度”的二维换档曲线所决定的，因此换档仅依赖于当前的车速和油门开度，缺少对环境的预测性。商用车往往自身载重较重，因此地形坡度因素对变速箱的决策影响较大。特别是卡车等商用车，往往车身长度较长，可达几十米左右，因此在实际行驶过程中如果即将出现地形的显著改变，其车头和车尾的地形坡度可能存在较大差值，可能引起挡位频繁切换、挡位切换不及时等问题，导致油耗增大及效率变低。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本发明提出了一种车辆档位预测控制方法、终端设备及存储介质。
4.具体方案如下：
5.一种车辆档位预测控制方法，包括：根据车辆的前轴和后轴对应地形的坡度值的差值，控制车辆的变速箱进行档位调整。
6.进一步的，当车辆的前轴与后轴采用非刚性联结的方式时，前轴和后轴对应地形的坡度值通过安装于前轴和后轴上的传感器进行测量得到。
7.进一步的，车辆的前轴和后轴对应的地形坡度通过安装于车辆上的定位系统和具有道路坡度数据的电子地图共同得到。
8.进一步的，车辆的前轴和后轴对应地形的坡度值的获取方法包括以下步骤：
9.s101：采集安装于车辆上的定位天线的安装位置与车辆的前轮的距离l1和与车辆的后轮的距离l2；
10.s102：在车辆行驶过程中，从定位系统中获取车辆的定位位置p，基于定位位置p在电子地图内进行道路搜索匹配，匹配到车辆当前所在道路；
11.s103：在电子地图中，沿车辆当前所在道路的前进方向进行搜索，分别获取以定位位置p为中心，定位位置p前方l1距离处的道路坡度值s1作为车辆的前轴对应地形的坡度值，和定位位置p后方l2距离处的道路坡度数据s2作为车辆的后轴对应地形的坡度值。
12.进一步的，根据车辆的前轴和后轴对应地形的坡度值的差值，控制车辆的变速箱进行档位调整的方法包括以下步骤：
13.s201：实时判断坡度值的差值sd的绝对值是否大于设定的坡度值的差值阈值t，当大于时，进入s202；否则，保持原有的换挡控制逻辑进行控制；
14.s202：根据当前的车速和油门开度，判断车辆当前档位所处的区域；根据当前档位所处的区域，并结合车辆的前轴和后轴对应地形的坡度值的大小关系，进行档位调整。
15.进一步的，坡度值的差值阈值t的计算公式为：
[0016][0017]
其中，f
max
表示发动机的最大输出扭矩，ig表示当前变速箱的挡位速比，i0表示车辆的主减速器速比，m表示车辆当前总质量，r表示驱动轴上的车轮半径，g表示重力加速度，n表示油门变化量百分比。
[0018]
进一步的，步骤s202中的档位调整包括以下情况：
[0019]
(1)当车辆的前轴对应地形的坡度值大于后轴对应地形的坡度值时，如果当前档位所处的区域为升档临界区时，强制控制车辆在之后的额定时间内保持当前档位，超过额定时间后取消该强制控制；如果当前档位所处的区域为降档临界区时，强制控制当前档位进行降档；
[0020]
(2)当车辆的前轴对应地形的坡度值小于后轴对应地形的坡度值时，如果当前档位所处的区域为升档临界区时，强制控制当前档位进行升档；如果当前档位所处的区域为降档临界区时，强制控制车辆在之后的额定时间内保持当前档位，超过额定时间后取消该强制控制。
[0021]
进一步的，当前档位所处的区域是否为升挡临界区或降挡临界区的判断方法为：获得当前挡位n，根据当前车速和油门开度，在变速箱的换挡曲线上获取对应的状态点，如果状态点处于n-1挡升挡曲线和n挡降挡曲线之间，则判断当前档位所处的区域为降挡临界区；如果状态点处于n 1挡降挡曲线和n挡升挡曲线之间，则判断当前档位所处的区域为升挡临界区。
[0022]
一种车辆档位预测控制终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例上述的方法的步骤。
[0023]
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例上述的方法的步骤。
[0024]
本发明采用如上技术方案，结合部分车辆自身车身较长的特点，选取车辆自身前后轴所处地形的坡度差作为变速箱换挡的辅助条件，即在前后轴坡度差表示地形即将对车辆动力产生显著影响之前，采用不同的挡位辅助触发方式可以帮助车辆提前换挡，或保持挡位来减少换挡频率、搞高动力能效，有效提升了车辆的能耗经济性。
附图说明
[0025]
图1所示为本发明实施例一中的换挡曲线图。
具体实施方式
[0026]
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。
[0027]
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
[0028]
实施例一：
[0029]
本发明实施例结合部分车辆(如卡车)自身车身较长的特点，提供了一种车辆档位预测控制方法，包括：根据车辆的前轴和后轴对应地形的坡度值的差值，控制车辆的变速箱进行档位调整。
[0030]
该实施例中档位调整包括强制保持、强制升档和强制降档三种。
[0031]
需要说明的是，对于超过两轴的车辆来说，前轴是指从车头开始计算的第一个轴，后轴是指最后一轴。
[0032]
车辆的前轴和后轴对应地形的坡度值可以采用多种方式进行获取，如采用传感器采集、电子地图获取等等。
[0033]
传感器采集方式为通过安装于前轴和后轴上的传感器进行测量，设定前轴传感器测量得到的前轴对应地形的坡度值为s1，后轴传感器测量得到的后轴对应地形的坡度值为s2，求得s1和s2的差值sd＝s
1-s2即为前轴和后轴对应地形的坡度值的差值。
[0034]
电子地图获取方式为通过安装于车辆上的定位系统和具有道路坡度数据的电子地图共同得到，该实施例中的具体获取方式包括以下步骤：
[0035]
s101：采集安装于车辆上的定位天线的安装位置与车辆的前轮的距离l1和与车辆的后轮的距离l2；
[0036]
s102：在车辆行驶过程中，从定位系统中获取车辆的定位位置p，基于定位位置p在电子地图内进行道路搜索匹配，匹配到车辆当前所在道路；
[0037]
s103：在电子地图中，沿车辆当前所在道路的前进方向进行搜索，分别获取以定位位置p为中心，定位位置p前方l1距离处的道路坡度值s1作为车辆的前轴对应地形的坡度值，和定位位置p后方l2距离处的道路坡度数据s2作为车辆的后轴对应地形的坡度值。
[0038]
该实施例中定位系统优选采用高精度定位天线，在其他实施例中也可以采用其他定位系统，在此不做限制。
[0039]
需要说明的是步骤s103中以车辆车头朝向方向作为前方，以车辆车尾朝向方向作为后方。
[0040]
另外，传感器采集方式只适用于前轴与后轴采用非刚性联结(如铰接)的方式，如卡车中的拖斗车。电子地图获取方式适用于所有车型。
[0041]
该实施例中档位调整的具体过程包括以下步骤：
[0042]
s201：实时判断坡度值的差值sd的绝对值是否大于设定的坡度值的差值阈值t，当大于时，进入s202；否则，保持原有的换挡控制逻辑进行控制。
[0043]
坡度值的差值阈值t与不同车型车辆的动力参数和车辆的当前总质量相关，当坡度变化时会引起车辆的动力变化，即|sd|》t，此时需要用油门的百分比变化量n来补偿，则有：
[0044]
mgsin(t)＝nf
max
igi0/r
[0045]
上式左边表示坡度引起的车辆动力变化，右边表示油门百分比改变n引起的动力变化。
[0046]
根据上式可得坡度值的差值阈值t的计算公式为：
[0047][0048]
其中，f
max
表示发动机的最大输出扭矩，ig表示当前变速箱的挡位速比，i0表示车辆
的主减速器速比，m表示车辆当前总质量，其可由载重传感器等公知方式得到，r表示驱动轴上的车轮半径，g表示重力加速度，n表示油门变化量百分比，该实施例中优选设定n为5％，在其他实施例中也可以根据实际应用进行设定，在此不做限制。
[0049]
s202：根据当前的车速和油门开度，判断车辆当前档位所处的区域；根据当前档位所处的区域，并结合车辆的前轴和后轴对应地形的坡度值的大小关系，进行档位调整。
[0050]
该实施例中档位调整具体包括以下几种情况：
[0051]
(1)当车辆的前轴对应地形的坡度值大于后轴对应地形的坡度值时：
[0052]
如果档位所处的区域为升档临界区时，触发强制保持，即强制控制车辆在之后的额定时间内保持当前档位，超过额定时间后取消该强制控制。由于即将进入坡度越来越陡的上坡地形，如果当前升挡了，在未来会因上坡的动力需求很可能要马上进行降挡，因此此时触发挡位强制保持，有利于减少挡位切换，避免频繁切换挡位所造成得能耗浪费。如挡位保持时间超出额定时间，则取消该强制控制，即切换回原有的换挡控制逻辑。
[0053]
如果档位所处的区域为降档临界区时，触发强制降档，即强制控制档位进行降档。由于即将进入坡度越来越陡的上坡地形，提前降挡有利于保持车辆的上坡动力，避免因即将增大的坡度引起动力不足被动减速后再降挡加速浪费能量。
[0054]
如果档位所处的区域不为升挡临界区和降挡临界区，则保持原有的换挡控制逻辑。
[0055]
(2)当车辆的前轴对应地形的坡度值小于后轴对应地形的坡度值时：
[0056]
如果档位所处的区域为升档临界区时，触发强制升档，即强制控制档位进行升档。由于即将进入坡度越来越陡的下坡地形，提前升挡，能够降低发动机转速，有利于能耗经济性，升挡引起的动力不足，很快即可由增大的下坡地形补偿回来，因此也不会影响驾驶体验。
[0057]
如果档位所处的区域为降档临界区时，强制控制车辆在之后的额定时间内保持当前档位，超过额定时间后取消该强制控制。由于即将进入坡度越来越陡的下坡地形，如果当前降挡了，在未来会因下坡的原因马上升挡，因此此时触发挡位强制保持，有利于减少挡位切换，避免频繁切换挡位造成能耗浪费。如挡位保持时间超出额定时间，则取消该强制控制，即切换回原有的换挡控制逻辑。
[0058]
如果档位所处的区域不为升挡临界区和降挡临界区，则保持原有的换挡控制逻辑。
[0059]
所述额定时间本领域技术人员可以自行设定，但一般不超过5秒。
[0060]
该实施例中档位所处的区域是否为升挡临界区或降挡临界区的判断方法为：获得当前挡位n，在变速箱的换挡曲线(如图1所示)上根据当前车速和油门开度(节气门开度)获取对应的状态点，如果状态点处于n-1挡升挡曲线和n挡降挡曲线之间，则判断当前档位所处的区域为降挡临界区；如果状态点处于n 1挡降挡曲线和n挡升挡曲线之间，则判断当前档位所处的区域为升挡临界区。图1中，假设当前车辆处于四挡，则状态a点处于降挡临界区；b点处于升挡临界区。
[0061]
本发明实施例通过对车辆自身前后轴地形坡度值的差值的判断，提高车辆的换档的智能化水平，使得换挡与即将变化的地形相符，提高了换档的经济性。
[0062]
实施例二：
[0063]
本发明还提供一种车辆档位预测控制终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明实施例一的上述方法实施例中的步骤。
[0064]
进一步地，作为一个可执行方案，所述车辆档位预测控制终端设备可以是车载电脑、云端服务器等计算设备。所述车辆档位预测控制终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，上述车辆档位预测控制终端设备的组成结构仅仅是车辆档位预测控制终端设备的示例，并不构成对车辆档位预测控制终端设备的限定，可以包括比上述更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述车辆档位预测控制终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等，本发明实施例对此不做限定。
[0065]
进一步地，作为一个可执行方案，所称处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述车辆档位预测控制终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个车辆档位预测控制终端设备的各个部分。
[0066]
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述车辆档位预测控制终端设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
[0067]
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本发明实施例上述方法的步骤。
[0068]
所述车辆档位预测控制终端设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)以及软件分发介质等。
[0069]
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。