CN114475277A - 一种行车自动变档与经济时速的分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种行车自动变档与经济时速的分析方法，包括以下步骤：检测用户驾驶情况，驾驶情况至少包括车辆起步，车辆匀速行驶和车辆减速行驶；实时检测当前加速度；根据用户驾驶情况计算得到此时符合经济时速的扭矩大小，调节至节能档位。本发明能实现任何车辆的无极变档以达到最节能模式的行驶最终达到最优的经济时速。
Description
技术领域
本发明属于车辆控制领域，具体涉及一种行车自动变档与经济时速的分析方法。
背景技术
汽车行业是消耗能源的大户，如何提高汽车能源效率是全世界都研究的命题。每辆汽车在出厂的时候都会根据车子的实际发动机转速和轮胎半径等等因素测算出经济车速。但是这种程度是远远不够的。为了降低能源成本，车企推出了电动车，推出了滑行或者刹车的反充电技术，还有各种传感器控温方案。CVT无极变速箱也可以提高能耗比。由于没有路面情况无比复杂，根本没有绝对的节能的方案。高峰拥堵路段，车辆大量怠速行驶。红绿灯刹车等等因素，都是需要人为去主观把控的。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种行车自动变档与经济时速的分析方法，实现任何车辆的无极变档以达到最节能模式的行驶最终达到最优的经济时速。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种行车自动变档与经济时速的分析方法，包括以下步骤：
检测用户驾驶情况，驾驶情况至少包括车辆起步，车辆匀速行驶和车辆减速行驶；
实时检测当前加速度；
根据用户驾驶情况计算得到此时符合经济时速的扭矩大小，调节至节能档位。
在车辆起步工况，此时档位高于节能档位，扭矩和加速度较小，根据计算此时将降低档位，增大扭矩；
在车辆匀速行驶工况，若此时档位低于节能档位，则根据计算此时将升高档位，减小扭矩；若此时档位高于节能档位，则根据计算此时将降低档位，增大扭矩；
在车辆减速行驶工况，保持扭矩不变，在车辆进入匀速工况后，若此时档位低于节能档位，则根据计算此时将升高档位，减小扭矩；若此时档位高于节能档位，则根据计算此时将降低档位，增大扭矩。
通过扭矩振荡器实时检测当前加速度。
还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在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如上述任一项所述方法的步骤。
还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
通过本发明的方法能实现任何车辆的无极变档以达到最节能模式的行驶最终达到最优的经济时速。
附图说明
图1为本发明实施例的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
首先讲一讲动态平衡。这是研究物理问题的最重要的方法论之一。动态平衡是物质***在不断运动和变化情况下的宏观平衡。世界上没有绝对的、静止的平衡，平衡是一个动态的过程。水分子的三态变化是动态平衡的过程，平衡木运动员的平衡感实质也是左右反复微调形成的平衡，同样的，在汽车行驶过程中必然也有一个行驶状态的最优解。
我们此次从动态平衡出发，设想一种振荡器，能造成汽车匀速行驶过程中，扭矩并不是稳定不变的，而是在人感知不到的区间振荡，比如正常行驶扭矩值是1，我们现在扭矩假设在[0.95～1.05]的区间进行振荡，当扭矩增大，等产生更大的加速度a时，就应该自动降档，增加扭矩，继续在[1.00～1.10]的区间进行振荡。如此反复，直到扭矩增大不能导致更大a时，而扭矩减小却能导致更小的a时，此时的档位为最佳档位，行驶在此时的车速为最经济时速。
此时车辆遭遇大风或者上坡路段，车子行驶更吃力。扭矩增大能让a从0变成一个正值，此时继续降档，扭矩向高位振荡。
车辆遇到一个下坡滑行。这分成两种情况，当坡度较大，车辆直接进入滑行，此时驾驶员不会踩油门，档位当然也不参与计算。当坡度不大，仍然需要发动机工作的时候，振荡器振荡到高位时，发现无法让a上涨。实际上此时加速度a可能是0也可能是负值，此时档位自动升高，降低扭矩。如此反复，直到扭矩在更低位找到新的平衡点振荡。
整个过程，其实通俗的说，可以想象成驴子推磨。一头驴子，围绕着磨盘一圈圈转。驴子累了，推不动了，就往外圈挪动一点，就轻松了一些，等力气恢复一些，又往里圈挪动一些，这样转的快一些，磨得更快，整个就是个动态的平衡，总能找到最合适的支点。
由于曲轴的实时转速是精准可测的，所以a也可以认为是精准可测的。而扭矩振荡可以通过档位波动微震来实现。下面是具体的分析的过程。
由于以下公式成立：
功率(P)＝扭矩(N·m)×转速(r/min)/9550
功率(P)＝系数(K)×汽油流量(Q)
功率(P)＝推力(F)×L(做功距离)
所以：(公式简化，＝号代表的是正比关系)
功率(P)＝扭矩(N·m)×转速(r/min)＝系数(K)×汽油流量(Q)
众所周知的是，单位时间内，L(做功距离)和转速是正比关系，所以，为了方便后面的理解，我们可以把扭矩等同于发动机的推力来看待。
在一脚油门中，取极小时间段Δt内，我们认为油门的油耗相同，但是油门不见得跟推力成正比，在转速过快时，由于发动机功率在单位极小时间内恒定，所以油门Q再高，也无法产生太大的推力，此时对应的场景就是高速行驶的车辆，挂低档位，油门空转。
根据以上述公式，我们来分析车辆行驶的各个阶段。
第一阶段：车辆起步。
在起步阶段，假设使用高档位，此时扭矩较小，带来的加速度很小，油耗大多转成了热量。此时扭矩振荡至高位时，发现Δa是正数，于是扭矩往高位继续振荡，表现就是降档。相同的能耗，扭矩却增大了，导致了更大的加速度。我们用公式表达三者的关系：Δ扭矩＝Δa/Δt。表示的意思是，单位时间内，如果想获得更大的加速度a，就必须降低档位，提高扭矩。
第二阶段：车辆匀速行驶。
在车辆匀速行驶时，假设此时档位仍然是低档位。档位1。根据公式功率(P)＝扭矩(N·m)×转速(r/min)＝系数(K)×汽油流量(Q)，转速不变时，车速也不变，此时降低了扭矩，就降低了发动机功率，也降低了油耗。说明此时挂高档，降低扭矩是合理的操作。看看扭矩振荡器是怎么工作的。扭矩振荡器在单位油耗的前提下，当振荡到高位时，略微增加了扭矩，此时a反而会下降。因为单位时间内的功率P不变，扭矩增大，转速会下降，a是负数。此时如果振荡到低位，扭矩下降，a是正数，达到条件。扭矩将持续向低位振荡，档位慢慢升高。
假设此时档位到达了高档.档位10。注意此时车速维持在比较高的水平。风阻大大增加。根据公式功率(P)＝扭矩(N·m)×转速(r/min)＝系数(K)×汽油流量(Q)，看起来，此时降低了扭矩，就降低了发动机功率，也降低了油耗。看起来此时挂高档，降低扭矩仍然是合理的操作。事实上，如果不考虑风阻，永远是档位越高越省油。但是看看扭矩振荡器是怎么工作的。扭矩振荡器在单位油耗的前提下，当振荡到低位时，略微降低了扭矩，根据公式，转速应该是提高，a应该是正值。但是实际并非如此。当速度到达一定临界值，速度上升一点点，都会导致风阻剧增，根据F-F1(风阻)＝ma。不难得知，F下降了，F1又上升了，a的值变动幅度较大，导致速度会剧减。所以根据函数曲线反馈出来的，当速度到达一定临界值，降低扭矩，P的下降变化率超过了a的变化，此时a反而会下降。振荡器在发现a下降时，将会往反方向移动，扭矩上升，档位降低。表现的形式就是车速下降。
以上过程一直反复，会实时的动态调整到最佳的经济时速。
注：每种车型的风阻曲线图都会不同。需要车厂去测量。
第三阶段：车辆减速阶段
车辆减速，我们可以想象两种场景。行驶至上坡路段，或者遭遇大风天气。此时如果油门不变，车辆阻力变大，自动会减速。此时，在油门不变的情况下，应该挂高档好，挂低档好，还是档位不变的好呢？来看看扭矩振荡器是怎么工作的。
根据F-F1(风阻)＝ma，我们发现，在单位时间Δt内，阻力变大，假设牵引力F不变，a就会变小或者为负数。当a为负数时，车速下降。当a变小却仍然是正数时，车辆加速的幅度下降，但是速度仍然变大。
此次考虑的是减速阶段不是加速阶段，所以只讨论a值为负，车辆减速的情况。
此时扭矩振荡器，还是高低振荡，振荡到高位时，扭矩增大，车辆引擎的力量更大，此时可能a值仍然为负，车辆继续减速，也可能转为加速。此时油耗可能增加也可能减少也可能不变。具体要看阻力的变化情况。这种阻力瞬息万变，计算上过于复杂。个人的建议是，这种情况下，保持扭矩不变，等到牵引力F和阻力F1到达新的平衡时，此时车辆将在更低的速度上匀速行驶。此时再按照第二阶段的模式进行振荡。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种行车自动变档与经济时速的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测用户驾驶情况，驾驶情况至少包括车辆起步，车辆匀速行驶和车辆减速行驶；
实时检测当前加速度；
根据用户驾驶情况计算得到此时符合经济时速的扭矩大小，调节至节能档位。
2.根据权利要求1所述的一种行车自动变档与经济时速的分析方法，其特征在于，
在车辆起步工况，此时档位高于节能档位，扭矩和加速度较小，根据计算此时将降低档位，增大扭矩；
在车辆匀速行驶工况，若此时档位低于节能档位，则根据计算此时将升高档位，减小扭矩；若此时档位高于节能档位，则根据计算此时将降低档位，增大扭矩；
在车辆减速行驶工况，保持扭矩不变，在车辆进入匀速工况后，若此时档位低于节能档位，则根据计算此时将升高档位，减小扭矩；若此时档位高于节能档位，则根据计算此时将降低档位，增大扭矩。
3.根据权利要求1所述的一种行车自动变档与经济时速的分析方法，其特征在于，通过扭矩振荡器实时检测当前加速度。
4.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-3任一项所述方法的步骤。
5.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-3任一项所述方法的步骤。
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