汽车自动变速器换挡的控制策略

焦红莲

安徽江淮汽车集团股份有限公司   安徽合肥     230601

摘要：随着科技的发展和社会的进步，汽车已经成为人们日常生活中不可或缺的交通工具。自动变速器作为汽车的重要组成部分，其性能直接影响着汽车的驾驶体验和燃油消耗。换挡控制策略是自动变速器的核心技术之一，它直接影响着变速器的换挡品质和性能。因此，研究汽车自动变速器换挡控制策略具有重要的意义。

关键词：汽车；自动变速器；换挡；控制策略

在传统的汽车自动变速器换挡控制中，通常采用基于规则的控制方法。然而，由于汽车行驶状态的多变性，基于规则的控制方法难以保证换挡品质和性能。近年来，随着人工智能技术的发展，基于人工智能的换挡控制策略逐渐成为研究热点。

1.汽车自动变速器的基本结构与工作原理

1.1汽车自动变速器的类型和组成

汽车自动变速器有多种类型，其中包括液力变矩器自动变速器、行星齿轮自动变速器和无级变速器等。这些变速器主要由液力变矩器、行星齿轮机构、离合器和制动器等组成。液力变矩器是自动变速器的主要组成部分之一，它通过液力传动原理实现动力的传递。液力变矩器由涡轮、导轮和泵轮组成，它们相互作用，将发动机的动力转化为变速器的输入动力。

行星齿轮机构是自动变速器的核心组成部分，它由太阳轮、行星轮和齿圈组成。行星轮可以在太阳轮和齿圈之间自由旋转，从而实现动力的传递和变速。离合器和制动器是自动变速器中的控制装置，它们通过控制行星齿轮机构的运动来实现动力的传递和变速。

1.2汽车自动变速器的工作原理

汽车自动变速器的工作原理是通过控制液力变矩器和行星齿轮机构的运动来实现动力的传递和变速。当汽车行驶时，发动机的动力通过液力变矩器传递到变速器的输入轴，然后经过行星齿轮机构的变速传递到输出轴，最终驱动汽车行驶。液力变矩器的工作原理是通过液体流动实现动力的传递和变速。当发动机的动力传递到液力变矩器的泵轮时，液体在泵轮中旋转，产生离心力，将液体甩向外缘，形成高压液体向涡轮运动。涡轮带动与其相连的泵轮旋转，从而将发动机的动力转化为液体的动能和势能。在液力变矩器的输出端，液体经过导轮减速后传递到涡轮，涡轮再将液体的动能和势能转化为发动机的动力。通过调节导轮的转速，可以改变液体的速度和方向，从而实现动力的传递和变速。行星齿轮机构的工作原理是通过行星轮的旋转实现动力的传递和变速。行星轮可以在太阳轮和齿圈之间自由旋转，将太阳轮的动力传递到齿圈或者将齿圈的动力传递到太阳轮。通过调节行星轮的转速和方向，可以改变输出轴的转速和方向，从而实现动力的传递和变速。

2.汽车自动变速器换挡控制策略的设计

2.1换挡时刻的判断

换挡时刻的判断是实现自动变速器换挡控制策略的基础。它主要依赖于车辆运行状态和行驶环境的变化。在实际操作中，需要实时监测车辆的运行状态，如车速、发动机转速、节气门开度等，并通过一定的逻辑判断来确定是否需要进行换挡操作。例如，当车辆运行在加速状态时，当发动机转速超过一定值后，就可以判断应该进行加档操作；而在减速状态下，当发动机转速低于一定值时，则判断应该进行减档操作。

2.2换挡时刻的决策

换挡时刻的决策是实现自动变速器换挡控制策略的关键步骤。它主要涉及到换挡时刻需要进行的操作顺序和操作时机的选择。在实际操作中，需要根据车辆运行状态和行驶环境的不同，选择合适的换挡时刻，并确定相应的操作顺序。例如，在进行加档操作时，可以先将离合器分离，然后升高发动机转速，最后再接合离合器；而在进行减档操作时，可以先降低发动机转速，然后分离离合器，最后再接合离合器。此外，在选择换挡时刻时，还需要考虑车辆的动力性和经济性等因素，以实现最优的控制策略。

3.汽车自动变速器换挡控制策略的实现

3.1控制系统的设计

在汽车自动变速器换挡控制策略的实现过程中，首要任务是构建控制系统。控制系统是换挡控制策略的框架，它连接了车辆的动力系统、执行机构和传感器等各个部分。控制系统需要确保稳定、可靠且高效的换挡过程。在控制系统的设计中，通常会采用模块化的设计方式，将各个功能模块化，每个模块都有其独立的功能和作用。这些模块通常包括：传感器模块、控制模块、执行模块以及通信模块。传感器模块：主要负责感知车辆的运行状态以及驾驶员的意图，例如车速、挡位、油门踏板位置等。控制模块：处理传感器模块输入的信息，根据预设的控制策略，生成对应的控制信号。执行模块：收到控制模块输出的控制信号后，执行相应的动作，例如调整变速器的挡位或者调整发动机的输出扭矩等。通信模块：负责各模块之间的信息交流和数据传输。

3.2控制算法的实现

在控制系统的各个模块中，控制模块是核心部分，它的功能强大且复杂。控制模块的核心就是控制算法。控制算法的选择和实现直接影响到换挡控制策略的效果。常见的控制算法包括PID（比例-积分-微分）控制算法、模糊逻辑控制算法以及神经网络控制算法等。这些算法各有优缺点，适用于不同的应用场景。例如，PID控制算法在工程应用中广泛使用，因为其简单、稳定且易于实现；模糊逻辑控制算法适用于处理不确定性和非线性的问题；神经网络控制算法具有强大的学习和自适应能力，适用于处理复杂的非线性问题。在实际应用中，往往需要结合具体的需求和条件选择和设计适合的控制算法。同时，为了提高控制效果，还需要根据实际反馈不断调整和优化控制。

结束语：

综上所述，本文所设计的汽车自动变速器换挡控制策略具有良好的可行性和有效性。在研究过程中，我们发现汽车自动变速器换挡控制策略是一个非常复杂的问题，涉及到多个方面的因素，如车辆的动力学特性、发动机的特性、传动系统的特性等。因此，在未来的研究中，我们将进一步深入研究这些因素对换挡控制策略的影响，并探索更加智能和高效的换挡控制策略，以提高汽车的燃油经济性和动力性。

参考文献：

[1]王丽凤.车辆自动变速器换挡控制策略研究[D].重庆理工大学,2016.

[2]汪越,顾启成,孙国亮.汽车湿式双离合自动变速器换挡品质方法研究[J].机械设计与制造工程,2014,43(09):70-75.

[3]邢文金,杨宝坤.国内自动变速器换挡规律研究状况综述[J].装备制造技术,2014,(03):283-286.