AMT控制技术：换档线确定法

在实际驾驶中存在许多不同甚至不确定的情况，所谓最佳档位，是指在某条件下最好的档位。条件不同时，最佳档位也就不同，在相同条件下驾驶人的需求也不尽相同，所以必须综合各种需求来确定档位。下面是经常考虑的一些情况：

①根据发动机的油耗特性来确定最经济档位。

②根据驾驶人对动力的需求来确定最佳动力档位（动力模式、WOT、KD）。

③上坡。

④下坡。

⑤拐弯。

⑥堵车。

⑦起步舒适性。

⑧增转矩升档。

⑨减转矩升档。

⑽增转矩降档。

⑾制动降档。

⑿滑行降档（加速踏板松开但不制动）。

⒀动力降档（加速踏板没有松开）。

⒁KD降档。

⒂FE缓升档。

⒃轮胎打滑。

⒄跛行回家。

最佳动力性换档规律和最佳经济性换档规律是最基本的换档规律，驾驶人也可以通过经济模式/动力模式键选择自己喜欢的模式。

不同模式的主要区别是换档线的区别，即确定在什么情况下换档，换到哪个档。许多驾驶人还停留在单参数换档的记忆中，即只单一地看车速，到了哪个车速就换哪个档，而不管其他因素。单参数换档当然不是最好的方式，但对于用大脑来决定档位的驾驶人也只能这样了，不能有过高的要求。现代计算机的使用，使得TCU可以根据更多的因素来综合确定档位。现在最常用的档位确定方式有两种：(www.xing528.com)

①两参数——车速与节气门开度。

②三参数——车速、节气门开度与加速度。

最佳动力性换档规律是指基于发动机的外特性曲线充分利用发动机的牵引性能，使汽车的动力性和加速性达到最优。在3.6节里会专门讨论动力模式，在第8章里还会讨论一些独特的对动力有特别需求的驾驶模式。最佳经济换档规律是指基于发动机的万有特性曲线尽量使汽车的燃油降低，使汽车的燃油经济性达到最优。

两参数换档规律是当前用得最多的换档规律，根据车速与发动机转矩决定最佳档位，这是因为万有特性曲线也是表示在不同发动机转速和不同输出转矩下的燃油消耗率。对于汽油发动机，节气门开度实际上和发动机转矩息息相关。在其他参数不变的情况下，节气门的开度越大，进入发动机的空气就越多，ECU喷的燃油也就越多，发动机输出的转矩也就越大。不过要说明的是，节气门打开的具体位置和发动机输出转矩的大小并没有固定的关系。因为即使固定节气门开度，发动机的输出转矩也会随空燃比、点火角、发动机温度等的变化而变化。但是，在最佳点火角、最佳空燃比和稳定温度的情况下，发动机输出转矩的大小和节气门开度也就基本成为固定关系。所以，对于汽油发动机又可以简单地用节气门开度和车速来确定档位。

两参数法有稳定可靠和实现简单的特点。一般实现方法是通过固定在存储器中的一个可标定的二维表格来表示各工作区的应该的档位。而这些区域的分界线就是换档线。图3-1表示了一个5前进档系统的工作档位分配区域。两档之间的档位分界线不一定是直线，为了方便，图3-1中以三段直的实线来表示相邻两档位的分界线。图中有4条这样的三段实线。最左边一条实线是1档和2档的分界线，即通常所说的1档到2档的升档线。为了防止在边界上来回换档，升档线和降档线（图中所示虚线）相互拉开。这在升档和降档线之间就有了一个缓冲区。只有从低速上升跨过实线才要求升档，而只有从高速到低速跨过虚线才能降档。

这些各档的换档线按走线形态分类一般可分为等延迟型、发散型、收敛型、带强制低档的发散型与组合型等五种。

图3-1以节气门开度和车速建立的5档二维简单换档线，实线是升档线，虚线为降档线，图中最上面一排的数字是档位数1～5。从图3-1中可看出，对于这个5前进档位系统，升档换档线只使用了0～7这8个拐点来确定。小节气门开度时，主要要求舒适、稳定、发动机噪声小。中节气门开度时，主要要求燃料经济性好，兼顾动力性。大节气门开度时，主要要求获得最佳动力性，同时能够适应不同的行驶环境的智能换档规律。具体换档线可根据整车厂的具体要求，通过理论分析和试验标定图3-1中的几个拐点来确定。当系统的最佳换档线不能用上述三段直线来表示时，就应多设拐点，或用一个完整的多标定点的m×n二维标定表来实现。

图3-1 两参数换档规律

对于一个已经确定了换档线的系统，如何在运行中根据换档线确定何时换档？对于换档点线性度很好的系统，为了简化计算，可不采用传统的查表法，而采用查线法。假设每条换档线由3段直线组成，即只有两个拐点A（x₁，y₁）、B（x₂，y₂）。紧靠换档线右边的档位比紧靠左边高一档。在低负荷和高负荷段，换档线垂直于横坐标，即车速为常数。中负荷是一条单调斜线，其斜率由两个拐点的坐标确定：

k_A=（y₂-y₁）/（x₂-x₁）

对于负荷低于A点和高于B点的车速情况，档位很容易通过比较车速大小确定。如图3-1所示，对于负荷在A、B点之间的负荷，档位可以通过斜率的大小比较来确定。如车子运行点为X（x_x，y_x），那么其和A点形成的斜率为

k_x=（y_x-y₁）/（x_x-x₁）

如果其斜率大于k_A，则X点位于换档线的左上方，否则和换档线重合或位于换档线的右下方，相应档位也就确定了。

如前面所述，为了避免反复换档，升档线和降档线不是重叠的，而是两者之间有一缓冲区。在缓冲区的经济性或动力性可能都不是最佳的，因此越窄越好。但是缓冲区越窄，越容易产生频繁换档，这是不希望的。降档线也可以通过校正车速来实现，其数学式子可表示如下：

车速降档校正=升档车速-缓冲宽度-负载补偿系数×负载

负载是指发动机的负载，它和节气门开度有直接的联系。当换档负载补偿系数为零时，增档线和减档线相互平行。当换档负载补偿系数为不等于零的任何正数时，两线发散；为不等于零的任何负数时，两线收敛。

在实际运行中，车速一般不会急剧变化，而节气门开度可能变化很大且频繁，因为这只取决于驾驶人如何踩加速踏板。为了防止驾驶人频繁松、踩加速踏板时来回换档，除了升档降档使用不同的换档线以外，必要时还可以用计数器限制两次换档之间的最小时间间隔，即必须重复要求换档到该档位一定时间后才执行换档到该档位。这样做的优点是减少了换档次数，减少了动力中断时间；缺点是增加了非最佳油耗运行时间。