基于ORIGIN软件某手动挡汽车换挡提示优化控制策略

张其亮，段伟伟

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）



基于ORIGIN软件某手动挡汽车换挡提示优化控制策略

张其亮，段伟伟

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

摘 要：随着国内燃油经济性法规的日趋加严，用户对燃油经济性的要求越来越高，各项节油技术的应用也成为大势所趋。文章基于某手动挡汽车车型，对经济性换挡提示算法进行分析，并通过Cruise软件进行节油对比计算分析，判断其可行性，为整车标定提供依据。

关键词：燃油经济性；换挡提示；控制策略

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.02.044

CLC NO.: U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)02-126-04

引言

随着国内燃油经济性法规的日趋加严，国家政策要求2020年乘用车平均油耗降至5.0L/100km，同时用户对燃油经济性的要求越来越高，各项节油技术的应用也成为大势所趋。整车方面有降阻力和功耗技术，增加轻量化和优化标定策略技术，动力总成方面在传统节能技术的基础上，增加启停和优化热管理技术也是一个亮点。其中，换挡提示技术作为一个电控标定的子技术，其成本较低，效果明显，并且在计算乘用车燃料消耗量评价方法及指标中享受额度优惠，受到各大主机厂商的欢迎。

本文基于某手动挡汽车前置前驱车型，对经济性换挡提示算法进行分析，并通过Cruise软件进行节油对比计算分析，判断其可行性，为整车标定提供依据。

1、参数输入

1.1 整车参数

如表1所示：

表1 整车参数

1.2 变速箱速比参数

如表2所示：

表2 变速箱速比参数

1.3 经济性滑行阻力数据

如表3所示：

表3 经济性滑行阻力

此车型经济性滑行阻力加载质量为1660kg，滑行阻力曲线如图1所示：

1.4 发动机万有特性参数

此车型发动机台架测试万有特性map图数据如图2所示：

图2 发动机万有特性map图

2、升挡点分析

2.1 升挡点设定原则分析

⑴ 低踏板开度，主要考虑升完挡后的最低稳定车速特性，防止升完挡后由于转速过低而产生发动机抖动问题；

⑵ 让升挡前尽可能走过更长的经济区域，升挡后仍有很长的经济区域可走；

⑶ 对于升挡前和升挡后均有很长经济区域的，优先考虑升挡后的，即尽量提前升挡。

2.2 10%开度升挡车速设定

⑴ 标定部门提供的各挡最低稳定转速如如表4所示：

表4 各挡最低稳定转速

⑵ 依据以上各挡最低稳定转速，设定升挡后发动机转速不得低于最低稳定转速+200rpm，以保证一定的驾驶性，依据转速与车速的换算关系，可以得到各挡10%开度下的升挡车速，如表5所示：

表5 各挡10%开度下的升挡车速

2.3 其他开度下升挡车速设定

⑴ 依据各挡变速箱速比及轮胎滚动半径，将台架测试的万有特性map图的横坐标转化为车速；

⑵ 利用ORIGIN软件进行各挡燃油消耗率map图绘制，绘制时主要保证每个挡位的map图图形一致，纵坐标一致（踏板开度值），但横坐标各不相同（各档标尺车速值）。每个挡位的横坐标单独剪切出来并整齐排列，形成各挡的车速标尺，如图3所示：

图3 各挡燃油消耗率map图绘制

⑶ 分别分析每个挡位每个踏板开度下的换挡点，举例说明1挡升2挡，20%踏板开度：

① 将map图20%开度以下的图形剪切掉，对齐1挡与2挡的车速标尺；

② 对两个挡位的标尺进行分析，来判断升挡点的选择，依据前述设定原则,则选择升挡车速为15km/h时，升挡前（1挡）已走完了11～15km/h的最经济区域，升挡后（2挡）还可以走15～25km/h的最经济区域。

依次可以计算出其余档位升挡后可以走的最经济区域。

⑷ 根据以上分析方法，编制升挡车速点如表6所示：

表6 升挡车速点

升挡曲线示意图如图4所示：

图4 升挡曲线调整示意图

⑸ 升挡曲线修正

将每条升档线按照踏板开度的大小划分为低区、过渡区与高区，可见低区与过渡区分界点为10%开度，过渡区与高区分界点为30%开度。

① 低区与过渡区分界点修正

依据标定部要求，由于10%开度实际驾驶时很不好控制，如果低区踏板开度分界点设置为10%，在低区很可能在实际驾驶时使用不到。因此，将低区踏板开度分界点设置为20%。

② 过渡区与高区分界点修正

以下为踏板开度与节气门开度关系，如表7所示：

表7 踏板开度与节气门开度关系表

可以看出，踏板开度达到40%～50%以上后，随着踏板开度的增加，节气门开度直接达到了100%，也就是踏板开度达到40%～50%以上后，判断用户有更强的动力需求。基于这一特点，将过渡区与高区分界点设定为40%比较合适。

③ 高区车速曲线修正

从上述踏板开度与节气门开度关系表可以看出，超过40%～50%踏板开度后，踏板开度瞬间增大到100%且不再改变。由此可以确定，高区升挡车速不需要随踏板开度变化而变化。

基于以上分析，对前述换挡车速点进行修正，如表8所示：

表8 换挡车速点修正表

换挡曲线进行修正示意图如图5所示：

图5 换挡曲线修正示意图

3、降挡点分析

3.1 降挡点设定原则分析

⑴ 为了避免频繁提示升挡和降挡，低踏板开度区域，降挡车速应该比对应的升挡车速低5～15km/h，一般的，随档位增加，车速差增加；

⑵ 为了避免发动机熄火，n挡的降挡车速必须大于n挡的最小车速，设定≥n挡最低稳定车速+1km/h；

⑶ 高区降挡后转速不得超过发动机额定功率转速，如超过，则以额定功率转速对应车速为降挡车速。

3.2 基于原则3.1确认各挡各开度下降挡点车速如表9所示：

表9 各挡各开度下降挡点车速

从上表可看出：

⑴ 各挡位低开度下，降挡前转速不低（1档除外，因1档速比较大，低踏板开度下，降档前转速较低，暂不调整1档速比），不会产生驾驶性问题，因此满足原则3.1要求；

⑵ 各挡位高开度下，降挡后转速不高，未达到额定功率转速（4850rpm），因此满足原则3.1要求。

3.3基于上述分析升降点曲线如图6所示：

图6 升降点曲线示意图

4、换挡提示节油计算分析

利用Cruise中的AMT模块进行计算，考虑到实际用户驾驶时，驾驶员从接收到仪表显示的换挡提示到完成换挡需要一段时间，因此在Cruise中输入换挡延迟时间为1.5s。

采用换挡提示后，NEDC工况下车速与挡位特性对比如图7所示：

图7 NEDC工况下车速与挡位特性对比图

由上图可以看出，采用换挡提示后，在城区与郊区工况，均有较多的挡位提升现象。

通过Cruise软件进行油耗计算，增加换挡提示前后对比如表10所示：

表10 Cruise软件油耗计算对比

4、结论

本文综合考虑整车动力性与经济性，制定出换挡提示策略曲线， 经Cruise软件分析计算，依据换挡提示进行NEDC工况油耗试验，可实现综合油耗节油3.5%。

以上均基于理论分析，实际换挡曲线需要标定部门基于实际驾驶特性进行优化。另外，节油比例需要下一步进行实车转毂油耗试验验证。

参考文献

[1] 乘用车燃料消耗量评价方法及指标[S],GB 27999-2014.

[2] 葛安林.车辆自动变速器理论与设计[M],机械工业出版社,1993.

[3] 余志生.汽车理论[M]( 第四版),机械工业出版社,2006.5.

[4] 刘振军，赵海峰，秦大同. 基于CRUISE 的动力传动系统建模与仿真分析[J]. 重庆大学学报: 自然科学版, 2005.

轻量化与节能

The optimized control strategy of a manual gear shift prompt based on ORIGIN software

Zhang Qiliang, Duan Weiwei
( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

Abstract:With domestic fuel economy regulations increasingly strict,users have become increasingly demanding of fuel economy, the fuel saving technology application has become the trend of the times. This article based on a vehicle with a manual transmission, the economy shift prompt algorithm were analyzed, and through the Cruise software of fuel saving computation analysis and determine its feasibility, in order to provide basis of vehicle calibration.

Keywords:Fuel economy; Shift prompt; Control strategy

作者简介：张其亮，就职于江淮汽车股份有限公司技术中心乘用车研究院。

中图分类号：U467.3

文献标识码：A

文章编号：1671-7988(2016)02-126-04