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技术领域

本发明涉及无级变速器车辆的变速控制领域，特别涉及一种无级变速器的 变速控制方法。

背景技术

无级变速器(CVT)由于能实现连续的速比变化，在工作过程中可以使得发动 机或电机等动力源能工作在最佳的工作区域，从而实现较高的燃油经济性或能 量利用效率。

目前，无级变速器在整车变速控制中，缺乏准确的控制方法，难以根据实 时驾驶情况选择准确的速比，从而使得发动机或电机等动力源变速后难以实现 最优工作。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

目前缺乏准确的无级变速器控制方法，难以根据实时驾驶情况选择准确的 速比，从而使得发动机或电机等动力源和无级变速器组成的动力总成最优工作。

发明内容

为了解决现有技术缺乏准确的无级变速器控制方法的问题，本发明实施例 提供了一种无级变速器的变速控制方法。所述技术方案如下：

一种无级变速器的变速控制方法，所述变速控制方法包括：

采集车速、发动机转速及加速踏板开度；

计算加速踏板的开度变化率；

确定所述加速踏板开度大于等于开度阈值，且所述开度变化率大于等于变 化率阈值是否成立；

如果是，无级变速器采用第一模式使动力源调整转速；

如果否，无级变速器采用第二模式使动力源调整转速。

具体地，作为优选，所述无级变速器采用第一模式使动力源调整转速，具 体包括：

结合所述无级变速器的速比范围及动力源转速限值，得出当前车速下动力 源的转速范围，及动力源的不同转速所对应的所述无级变速器的速比；

根据所述加速踏板开度，得出动力源不同转速所对应的输出扭矩；

根据所述动力源的输出扭矩、对应的所述发动机转速、及对应的无级变速 器的速比，得出无级变速器的传动效率；

计算动力源的不同转速下的动力总成的输出扭矩；

在动力源的转速范围中，使得动力总成的输出扭矩达到最大值所对应的无 级变速器的第一速比，所述无级变速器采用所述第一速比使所述动力源调整转 速。

进一步地，所述动力总成的输出扭矩的计算公式为：To＝Te×Ne/vel×K× η；

其中，To-动力总成的输出扭矩，Te-动力源的输出扭矩，Ne-发动机转速， vel-车速，K-与车轮、主减速比相关的一个定值，η-无级变速器的传动效率。

具体地，作为优选，所述无级变速器采用第二模式使动力源调整转速，具 体包括：

结合所述无级变速器的速比范围及动力源转速限值，得出当前车速下动力 源的转速范围，及动力源的不同转速所对应的所述无级变速器的速比；

根据所述加速踏板开度，得出动力源不同转速所对应的输出扭矩及燃油消 耗率；

根据所述动力源的输出扭矩、对应的所述发动机转速、及对应的无级变速 器的速比，得出无级变速器的传动效率；

计算动力源的不同转速下的动力总成的效率χ；

在动力源的转速范围中，使得动力总成的效率达到最大值所对应的无级变 速器的第二速比，所述无级变速器采用所述第二速比使所述动力源调整转速。

进一步地，所述动力总成的效率的计算公式为：χ＝1/Be×η；

其中，η-无级变速器的传动效率，Be-所述燃油消耗率。

进一步地，无级变速器的速比的计算公式为：Ra＝Ne/vel×K；

其中，Ne-发动机转速，vel-车速，K-与车轮、主减速比相关的一个定值。

进一步地，所述开度阈值、所述变化率阈值均是根据所述加速踏板开度与 所述开度变化率的变化而变化的。

作为优选，所述开度阈值、变化率阈值均是根据加速踏板开度与开度变化 率的变化而变化的，具体包括：

在多个规定周期内分别采集加速踏板开度，并计算每个加速踏板开度与相 邻的前一个加速踏板开度的比值；

统计规定时间内，所述比值大于等于1的累计次数N1，所述比值小于1的 累计次数N2；

比较N1和N2的大小；

若N1>N2，所述开度阈值、所述变化率阈值均减小；

若N1<N2，所述开度阈值、所述变化率阈值均变大；

若N1＝N2，所述开度阈值、所述变化率阈值均保持不变。

作为优选，所述动力源为发动机，所述无级变速器由控制器连接控制。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明通过采集车速、发动机转速及加速踏板开度，计算加速踏板的开度 变化率，并通过比较加速踏板开度与开度阈值、开度变化率与变化率阈值之间 的大小，使无级变速器分别采取两种不同模式对动力源进行调整转速，从而使 得无级变速器可以根据实时驾驶情况挑选准确的速比，对动力源进行调整转速， 从而使得由动力源和无级变速器组成的动力总成实现最优工作。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明 的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的无级变速器的变速控制方法流程图；

图2是本发明又一实施例提供的无级变速器变速模式自学习识别的示例流 程图；

图3是本发明又一实施例提供的车辆动力系统结构示意图；

图4是本发明又一实施例提供的车辆动力源的万有特性的示意图；

图5本发明又一实施例提供的无级变速器的传动效率特性示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明 实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供了一种无级变速器的变速控制方法，所述 变速控制方法包括：

采集车速、发动机转速及加速踏板开度；

计算加速踏板的开度变化率；

确定所述加速踏板开度大于等于开度阈值，且所述开度变化率大于等于变 化率阈值是否成立；

如果是，无级变速器采用第一模式使动力源调整转速；

如果否，无级变速器采用第二模式使动力源调整转速。

其中，第一模式和第二模式可灵活人为设定，也可根据实际情况通过系统 本身参数决定；本发明实施例中，将第一模式和第二模式分别代表车辆的最佳 动力性模式和最佳燃油经济性模式，其在使整车以最佳燃油经济性和最佳动力 性模式之间选择性切换变速控制的方法，通过整车当前相关参数(如加速踏板 开度、加速踏板开度变化率、车速等)来识别驾驶者意图，判定当前是否需要 以最佳燃油经济性运行还是以最佳动力性运行。

根据上述控制方法，通过对加速踏板开度、加速踏板开度变化率、车速等 设置相应的判定，可以是通过人为预先标定后设定固定不变的，也可以是根据 不同驾驶人员的习惯具备自学习功能的智能的判定。当在对应车速下，加速踏 板开度和加速踏板开度变化率都大于等于判定的阈值时，无级变速器选择对应 速比使整车以最大动力性运行，相反当在对应车速下，加速踏板开度和加速踏 板开度变化率都小于判定阈值时，无级变速器选择对应速比使整车以最优经济 性运行。

本发明通过采集车速、发动机转速及加速踏板开度，计算加速踏板的开度 变化率，并通过比较加速踏板开度与开度阈值、开度变化率与变化率阈值之间 的大小，使无级变速器分别采取两种不同模式对动力源进行调整转速，从而使 得无级变速器可以根据实时驾驶情况挑选准确的速比，对动力源进行调整转速， 从而使得动力总成实现最优工作。

具体地，作为优选，如图1所示，所述无级变速器采用第一模式使动力源 调整转速，具体包括：

结合所述无级变速器的速比范围及动力源转速限值，得出当前车速下动力 源的转速范围，及动力源的不同转速所对应的所述无级变速器的速比；

根据所述加速踏板开度，得出动力源不同转速所对应的输出扭矩；

根据所述动力源的输出扭矩、对应的所述发动机转速、及对应的无级变速 器的速比，得出无级变速器的传动效率；

计算动力源的不同转速下的动力总成的输出扭矩；

在动力源的转速范围中，使得动力总成的输出扭矩达到最大值所对应的无 级变速器的第一速比，所述无级变速器采用所述第一速比使所述动力源调整转 速。

进一步地，如图1所示，所述动力总成的输出扭矩的计算公式为：To＝Te× Ne/vel×K×η；

其中，To-动力总成的输出扭矩，Te-动力源的输出扭矩，Ne-发动机转速， vel-车速，K-与车轮、主减速比相关的一个定值，η-无级变速器的传动效率。

其中，当无级变速器控制进入使整车以最佳动力性运行时，通过计算或读 取当前加速踏板开度下，不同发动机或电机输出转速对应不同的功率和扭矩等 参数，由于在当前车速下不同的发动机或电机的输出转速，是通过改变速比来 实现的(车速＝2π×发动机转速×CVT速比×主减速比×轮胎滚动半径)，由于 转速和速比一一对应，转速不同速比也不同，意味着CVT效率也不同，所以通 过计算当前加速踏板开度下和车速下，不同发动机或电机输出转速下的扭矩和 无级变速器的速比以及对应速比下的无级变速器效率的乘积，其中乘积最大值 所对应的速比(也即为发动机或电机转速)即为当前加速踏板开度下和车速下 所对应的最佳动力性速比点，无级变速器按照该速比点进行变速，使得整车以 最佳动力性运行(当然该最佳速比的选择也同样遵循首先满足车辆驱动力和车 轮道路阻力的平衡以及发动机或电机转速的限值要求)。

具体地，作为优选，如图1所示，所述无级变速器采用第二模式使动力源 调整转速，具体包括：

结合所述无级变速器的速比范围及动力源转速限值，得出当前车速下动力 源的转速范围，及动力源的不同转速所对应的所述无级变速器的速比；

根据所述加速踏板开度，得出动力源不同转速所对应的输出扭矩及燃油消 耗率；

根据所述动力源的输出扭矩、对应的所述发动机转速、及对应的无级变速 器的速比，得出无级变速器的传动效率；

计算动力源的不同转速下的动力总成的效率χ；

在动力源的转速范围中，使得动力总成的效率达到最大值所对应的无级变 速器的第二速比，所述无级变速器采用所述第二速比使所述动力源调整转速。

进一步地，所述动力总成的效率的计算公式为：χ＝1/Be×η；

其中，η-无级变速器的传动效率，Be-所述燃油消耗率。

进一步地，无级变速器的速比的计算公式为：Ra＝Ne/vel×K；

其中，Ne-发动机转速，vel-车速，K-与车轮、主减速比相关的一个定值。

本发明实施例中，当无级变速器控制进入使整车以最佳燃油经济性运行时， 通过计算或读取当前加速踏板开度下，不同发动机或电机输出转速对应不同的 输出扭矩和单位做功燃油或能量消耗量，由于在当前车速下不同的发动机或电 机的输出转速是通过改变速比来实现的(车速＝2π×发动机转速×CVT速比× 主减速比×轮胎滚动半径)，由于转速和速比一一对应，转速不同速比也不同， 意味着CVT效率也不同，所以通过计算当前加速踏板开度下和车速下，不同发 动机或电机输出转速下的单位做功能量消耗量的倒数，和对应速比下的无级变 速器效率的乘积，其中乘积最大值所对应的速比(也即为发动机或电机转速) 即为当前加速踏板开度下和车速下所对应的最佳燃油经济性速比点，无级变速 器按照该速比点进行变速，使得整车以最佳燃油经济性运行(当然该最佳速比 的选择也同样遵循首先满足车辆驱动力和车轮道路阻力的平衡以及发动机或电 机转速的限值要求)。

需要强调的是，现有技术都是通过采集当前加速踏板信号、车速、发动机 转速等来选择预先人为设定的速比来进行变速，预先设置的速比只是根据发动 机或电机的最佳工作状态来进行设定的，并没有考虑到无级变速器本身的效率 因素，然而在车辆行驶过程中要达到最高效的动力输出到车轮上，不仅动力源 要高效输出同样变速器也要高效输出，也就是如果虽然动力源当前很高效地工 作而变速器效率很低，那也无法使整车得到高效运行的效果，变速器技术的公 有知识：无级变速器本身的传动效率是和速比、输入转速、输入扭矩等相关的 一个变量，而且在以上不同条件下效率差异非常大。所以目前的无级变速器变 速控制方法并没有使得其匹配的动力总成发挥最佳性能(动力性或经济性)；

而本发明涉及的无级变速器变速控制方法，是通过结合相关参数(如加速 踏板信号、车速信号等)自动计算出最佳速比，使得发动机或电机等动力源和 无级变速器匹配的整个动力总成工作在最佳状态。也就是一方面，本发明的变 速控制方法在识别到整车需要以经济性方式工作时，结合相关参数自动计算出 最佳速比，使得动力源(发动机或电机等)的单位做功能量消耗量的倒数和无 级变速器的效率的乘积，在当前车速和加速踏板开度等状态下达到最大，也即 能量效率最高，从而使得整车在当前状态下燃油经济性达到最佳状态；另一方 面，本发明的变速控制方法在识别到整车需要以动力性方式工作时，结合相关 参数自动计算出最佳速比，使得动力源(发动机或电机等)的扭矩和无级变速 器的速比及效率的乘积，在当前车速和加速踏板开度等状态下达到最大，也即 动力输出最大，从而使得整车在当前状态下动力性达到最佳状态。

进一步地，所述开度阈值、所述变化率阈值均是根据所述加速踏板开度与 所述开度变化率的变化而变化的。

作为优选，如图2所示，所述开度阈值、变化率阈值均是根据加速踏板开 度与开度变化率的变化而变化的，具体包括：

在多个规定周期内分别采集加速踏板开度，并计算每个加速踏板开度与相 邻的前一个加速踏板开度的比值；

统计规定时间内，所述比值大于等于1的累计次数N1，所述比值小于1的 累计次数N2；

比较N1和N2的大小；

若N1>N2，所述开度阈值、所述变化率阈值均减小；

若N1<N2，所述开度阈值、所述变化率阈值均变大；

若N1＝N2，所述开度阈值、所述变化率阈值均保持不变。

上述控制方法中，包括根据不同驾驶人员的习惯具备自学习功能的智能的 判定阈值，该阈值通过对驾驶员加速踏板开度、车速、车辆加速度的统计对比， 判定出驾驶员的不同驾驶风格，来自动调整判定的阈值，也就是自动调整不同 车速下，区别是否按照最优动力性或最优经济性运行的加速踏板开度和加速踏 板开度变化率判定值，有效解决无级变速器变速响应或动力输出无法适应驾驶 者意图带来的车辆驾驶性能的不足。

作为优选，所述动力源为发动机，所述无级变速器由控制器连接控制。

本发明实施例中，如图1和3所示，动力源和无级变速器连接，无级变速 器和差速器连接，车轮分别连接在差速器的两侧，动力从动力源输出经过无级 变速器和差速器后输出到两侧车轮上。这里的动力源包括以汽油、柴油等燃料 内部燃烧驱动的内燃机或者以电力为能源的电动机，以及这些内燃机和电动机 的组合机构等可以用于车辆的各种动力源；这里的无级变速器包括传动带带轮 式和锥轮式或以任何机构实现变速比连续变化的变速器。在下面的说明中，将 以传统汽油发动机作为动力源进行说明，同时以传统金属带式无级变速器作为 无级变速器进行说明。汽油发动机的动力通过无级变速器输出到车轮，驱动车 辆行驶，车辆的加减速行驶，通过驾驶员操作加速踏板，发动机控制器通过采 集加速踏板信号Pd来设定发动机的动力输出，CVT控制器通过采集车速信号、 加速踏板信号Pd、发动机动力输出等信号来进行变速，使得整车实现加减速。

如图4所示，车辆动力源的万有特性的示意图，横坐标为发动机输出转速， 纵坐标为发动机输出扭矩，图中曲线包含了发动机工作的转速范围及各转速下 输出扭矩的范围，以及发动机在不同输出转速和输出扭矩下的燃油消耗率，也 就是单位做功燃油消耗量。

如图5所示，无级变速器的传动效率特性示意图，横坐标为无级变速器输 入转速，纵坐标为无级变速器的机械传动效率，图中曲线包含了无级变速器在 不同输入转速、输入扭矩、变速比下的机械传动效率。结合以上说明，要使整 车以最佳性能(最优燃油经济性或动力性能)工作，光通过调整CVT变速器速 比使得发动机工作燃油消耗率最低或动力输出最大是没法达到整车要求的最佳 性能状态。比如要使得车辆在一定车速下最高效行驶，如果发动机选择最高效 的输出转速工作，而该发动机输出转速下无级变速器效率很低，那整车并不能 达到最高效状态，要保持高效工作应该使发动机和无级变速器组成的动力总成 工作在最高效状态。

本发明的无级变速器变速控制方法为，通过对加速踏板信号的识别，当车 辆以最佳燃油经济性或最低能量消耗率运行时，通过计算得到的无级变速器速 比，使得动力源单位做功能量消耗量的倒数，和对应速比下无级变速器效率的 乘积最大，该速比作为无级变速器目标速比从而进行变速；当车辆以最佳动力 性运行时，通过计算得到的无级变速器速比，使得动力源输出的扭矩和无级变 速器速比，以及对应速比下无级变速器效率的乘积最大，该速比作为无级变速 器目标速比从而进行变速。

本发明实施例中，如图1是表示这种控制方法的流程图，该程序在预先设 定的短时间内反复执行。图1所示具体控制方法步骤如下：

步骤S1：首先读取车速信号vel，发动机转速信号Ne，加速踏板开度信号 Pd。

步骤S2：计算加速踏板开度变化率Pda，也就是计算单位时间内加速踏板 开度的变化量。

步骤S3：比较当前采集的加速踏板开度信号Pd和预先设定的踏板开度阈值 α的大小，和加速踏板开度变化率Pda与预先设定的踏板开度变化率阈值β的 大小。

步骤S4：当步骤S3中Pd≥α∩Pda≥β条件成立时，结合CVT速比范围 及发动机转速等限值，计算当前车速下发动机允许的转速范围Ner和各允许转 速下的CVT速比Ra,根据转速关系可得Ra＝Ne/vel×K(其中K是和车轮、主减 速比相关的一个定值)。

步骤S5：根据加速度踏板开度信号Pd计算读取发动机允许的转速范围Ner 内各转速下发动机输出扭矩Te。

步骤S6：根据发动机输出扭矩Te和发动机转速Ne计算读取对应CVT速 比Ra下CVT的传动效率η。

步骤S7：计算以上各发动机转速Ne下的动力总成输出扭矩To,To＝Te× Ne/vel×K×η。

步骤S8：读取发动机转速范围Ner中，使得动力总成输出扭矩To达到最大 值对应的发动机转速Net作为目标发动机转速(根据步骤S4中的关系式可以得 出目标发动机转速也就是目标CVT速比)。

步骤S9：当步骤S3中Pd≥α∩Pda≥β条件不成立时，结合CVT速比范 围及发动机转速等限值，计算当前车速下发动机允许的转速范围Ner和各允许 转速下的CVT速比Ra,根据转速关系可得Ra＝Ne/vel×K(其中K是和车轮、主 减速比相关的一个定值)。

步骤S10：根据加速度踏板开度信号Pd计算读取发动机允许的转速范围Ner 内各转速下发动机输出扭矩Te及燃油消耗率Be。

步骤S11：根据发动机输出扭矩Te和发动机转速Ne计算读取对应CVT速 比Ra下CVT的传动效率η。

步骤S12：计算以上各发动机转速Ne下的动力总成效率χ，χ＝1/Be×η。

步骤S13：读取发动机转速范围Ner中，使得动力总成效率χ达到最大值对 应的发动机转速Net作为目标发动机转速(根据步骤S4中的关系式可以得出目 标发动机转速也就是目标CVT速比)。

步骤S14：调节CVT变速机构速比达到上述目标速比，从而使得发动机转 速达到目标转速Net。

通过以上的控制方法，最终使得CVT匹配的动力总成在整车状态下以最佳 的性能工作。

本发明实施例中，可根据驾驶人员的习惯自动调整判定整车进入动力性或 经济性行驶的加速踏板开度大小和加速踏板开度变化率大小，通过比较一段时 间内相邻周期加速踏板信号的变化趋势，自动调整加速踏板开度和加速踏板开 度变化率阈值是整车变速性能达到驾驶员的需求。

具体如图2所示，该程序在预先设定的短时间内反复执行。图2所示具体 控制方法步骤如下：

步骤S1：首先读取加速踏板开度信号Pd。

步骤S2：计算相邻几个周期内加速踏板开度比Pdr。

步骤S3：统计一段时间内，加速踏板开度比≥1的累计次数N1和<1的累 计次数N2。

步骤S4：比较S3中累计次数N1和N2之间的大小。

步骤S5：当S4中的结果N1>N2成立时，阈值加速踏板开度α和加速踏板 开度变化率β自动减小。

步骤S7：当N1<N2成立时，阈值加速踏板开度α和加速踏板开度变化率β 自动变大。

步骤S8：当N1＝N2成立时，阈值加速踏板开度α和加速踏板开度变化率β 保持不变。

通过以上的控制方法，最终使得CVT的变速响应特性根据驾驶员的习惯进 行自动调整以满足不同驾驶员的需求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。