摘要：本文簡(jiǎn)要分析了EMS系統(tǒng)關(guān)于換擋指示器功能的控制策略及匹配原則。

關(guān)鍵詞：換擋指示器；匹配原則

1前言

歐洲議會(huì)于2009年3月10日立法決議，在有關(guān)汽車安全性的型式認(rèn)證中規(guī)定：2012年11月1日以后M1類車基準(zhǔn)質(zhì)量不超過(guò)2610kg并匹配手動(dòng)變速器的，必須裝配換擋指示器（GSI）；要求2014年11月1日所有在產(chǎn)車輛進(jìn)行裝配。

因此，推進(jìn)換擋指示器功能（GSI）的普及，對(duì)我國(guó)汽車節(jié)能減排具有重要意義。

2換擋指示器簡(jiǎn)介

研究表明在正確的時(shí)間換擋可帶來(lái)燃油經(jīng)濟(jì)性的顯著提高。換擋指示器功能（GSI）是從EMS的角度推薦最佳燃油經(jīng)濟(jì)性擋位，通過(guò)在儀表上顯示升降擋提示或目標(biāo)擋位等方式提示駕駛員進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性換擋操作，以實(shí)現(xiàn)車輛的最佳的節(jié)油、環(huán)保狀態(tài)。

換擋指示器功能是由ECU接收車速信號(hào)、加速踏板位置信號(hào)等并確定出最佳的擋位、最佳的換擋時(shí)機(jī)，最后通過(guò)CAN信號(hào)給儀表進(jìn)行顯示，如圖1所示。

3換擋指示器控制策略

換擋指示器控制策略包括加速踏板位置信號(hào)計(jì)算、實(shí)際擋位、目標(biāo)擋位、擋位狀態(tài)和安全校正。如圖2所示：

3.1加速踏板位置信號(hào)

原始加速踏板位置信號(hào)通過(guò)低通濾波后輸出信號(hào)。以濾波后的加速踏板位置信號(hào)作為目標(biāo)換擋曲線的輸入信號(hào)，減少干擾。

加速踏板位置信號(hào)作為駕駛員操作的動(dòng)態(tài)信號(hào)，當(dāng)加速踏板位置信號(hào)超過(guò)閥值時(shí)表示駕駛員操作踏板，其標(biāo)志位信號(hào)的上升沿觸發(fā)時(shí)為踩下加速踏板，信號(hào)的下降沿觸發(fā)時(shí)為釋放加速踏板。

3.2車速信號(hào)

ECU可以選擇ESP發(fā)出的車速信號(hào)輸入值作為目標(biāo)換擋曲線的輸入信號(hào)。

3.3實(shí)際擋位計(jì)算

ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和車速的比值來(lái)判斷當(dāng)前擋位。當(dāng)離合器為釋放狀態(tài)，當(dāng)前嚙合擋位不等于上一擋位，換擋計(jì)數(shù)加1。當(dāng)換擋計(jì)數(shù)大于閥值時(shí)認(rèn)為行車擋位無(wú)效檢測(cè)。

3.4目標(biāo)擋位計(jì)算

目標(biāo)擋位的計(jì)算基于補(bǔ)償及修正后的換擋曲線。

3.4.1目標(biāo)擋住計(jì)算條件

（1）GSI禁用后解除；（2）GSI未禁用并且基于離合和加速踏板狀態(tài)更新目標(biāo)擋位條件。

3.4.2升擋線計(jì)算

當(dāng)車速大于各擋升擋限值且不在倒擋時(shí)，輸出基本目標(biāo)擋位信號(hào)。當(dāng)車速小于各擋升擋限值但大于下限閥值時(shí)，保持目標(biāo)擋位。當(dāng)車速小于下限閥值時(shí)不再將目標(biāo)擋輸入目標(biāo)擋位信號(hào)。

3.4.3降擋線計(jì)算

當(dāng)車速小于各擋降擋限值時(shí)，輸出基本目標(biāo)擋位信號(hào)。當(dāng)車速大于各擋降擋限值但小于上限閥值時(shí)，保持目標(biāo)擋位。當(dāng)車速大于上限閥值時(shí)不再將目標(biāo)擋輸入目標(biāo)擋位信號(hào)。某車型基本升擋曲線如圖3所示：

3.5升降擋提示狀態(tài)計(jì)算

升降擋提示狀態(tài)計(jì)算基本邏輯為目標(biāo)擋位大于當(dāng)前擋位則提示升擋，目標(biāo)擋位小于當(dāng)前擋位則提示降擋。某車型基本降擋曲線如圖4所示：

3.5.1升擋提示狀態(tài)置位

升擋提示狀態(tài)置位需同時(shí)滿足以下條件：

（1）車輛加速度大于閥值超過(guò)設(shè)置時(shí)間；（2）當(dāng)前擋位不為空擋；（3）當(dāng)前擋位不為倒擋超過(guò)設(shè)置時(shí)間；（4）踩下加速踏板或加速踏板踩下后釋放，離合器踏板為自由狀態(tài)，目標(biāo)擋位信號(hào)大于當(dāng)前擋位信號(hào)超過(guò)一定時(shí)間。

3.5.2升擋提示狀態(tài)復(fù)位

升擋提示狀態(tài)復(fù)位只需滿足以下任一條件：

（1）達(dá)到目標(biāo)擋位大于實(shí)際擋位條件，且離合踏板信號(hào)釋放時(shí)間超過(guò)閥值；（2）加速踏板釋放時(shí)間超過(guò)閥值；（3）達(dá)到目標(biāo)擋位大于實(shí)際擋位條件，但踩下離合踏板時(shí)間超過(guò)閥值；（4）踩下剎車并延時(shí)一定時(shí)間后復(fù)位；（5）達(dá)到目標(biāo)擋位小于實(shí)際擋位條件并延時(shí)一定時(shí)間后，即降擋提示時(shí)復(fù)位升擋信號(hào)；（6）未踩下離合踏板，目標(biāo)擋位大于實(shí)際擋位條件延時(shí)一定時(shí)間后復(fù)位。

3.5.3降擋提示狀態(tài)置位

降擋提示狀態(tài)置位需同時(shí)滿足以下條件：

（1）車輛加速度低于閥值超過(guò)設(shè)置時(shí)間；（2）當(dāng)前擋位不為空擋；（3）當(dāng)前擋位不為倒擋并超過(guò)設(shè)置時(shí)間；（4）踩下加速踏板，離合器踏板為自由狀態(tài)，目標(biāo)擋位信號(hào)小于當(dāng)前擋位信號(hào)超過(guò)設(shè)置時(shí)間，基于離合和加速踏板狀態(tài)更新目標(biāo)擋位條件。

3.5.3降擋提示狀態(tài)復(fù)位

降擋提示狀態(tài)復(fù)位只需滿足以下任一條件：

（1）達(dá)到目標(biāo)擋位小于實(shí)際擋位條件，且離合踏板信號(hào)釋放時(shí)間超過(guò)設(shè)置時(shí)間；（2）達(dá)到目標(biāo)擋位小于實(shí)際擋位條件，且踩下離合踏板時(shí)間超過(guò)設(shè)置時(shí)間；（3）踩下剎車并延時(shí)設(shè)置時(shí)間后復(fù)位；（4）達(dá)到目標(biāo)擋位大于實(shí)際擋位并延時(shí)一定時(shí)間，即升擋提示時(shí)復(fù)位降擋信號(hào)；（5）未踩下離合踏板或降擋狀態(tài)滿足，且目標(biāo)擋位小于實(shí)際擋位條件延時(shí)一定時(shí)間后并復(fù)位。

3.6安全校驗(yàn)

GSI禁用時(shí)，目標(biāo)擋位信號(hào)直接取當(dāng)前擋位信號(hào)，升降擋狀態(tài)不提示。安全校驗(yàn)滿足后，升降擋狀態(tài)可正常運(yùn)行。滿足以下任一條件GSI禁用：

（1）通過(guò)軟件可打開(kāi)或關(guān)閉GSI功能；（2）檢測(cè)到影響GSI功能的故障（如車速、轉(zhuǎn)速、離合頂開(kāi)關(guān)、剎車開(kāi)關(guān)、CAN總線、節(jié)氣門(mén)等）；（3）跛行回家模式激活或安全斷油；（4）ABS/ESP扭矩干預(yù)激活；（5）巡航工作；（6）車速超限（過(guò)低或過(guò)高）；（7）空擋車輛運(yùn)行；（8）關(guān)閉鑰匙。

3.7CAN信號(hào)發(fā)送

當(dāng)達(dá)到目標(biāo)擋位大于實(shí)際擋位條件和升擋狀態(tài)激活，或者達(dá)到目標(biāo)擋位小于實(shí)際擋位條件和降擋狀態(tài)激活時(shí)將目標(biāo)擋位信號(hào)輸入并發(fā)送到總線。

3.8禁用換擋指示器的故障

當(dāng)系統(tǒng)存在以下任一故障，GSI功能關(guān)閉：

（1）車速故障；（2）轉(zhuǎn)速故障；（3）離合頂開(kāi)關(guān)故障；（4）剎車開(kāi)關(guān)故障；（5）節(jié)氣門(mén)故障；（6）加速踏板故障；（7）加速踏板傳感器1故障；（8）加速踏板傳感器2故障；（9）總線故障。

4換擋指示器的應(yīng)用

在采用換擋指示器換擋策略后，排放需在法規(guī)限值之內(nèi)，因此在NEDC循環(huán)中的標(biāo)定注意事項(xiàng)如圖5所示，其中基礎(chǔ)換擋曲線的標(biāo)定應(yīng)遵循以下原則：

（1）由于1擋升2擋會(huì)使得轉(zhuǎn)速下降，因此在標(biāo)定時(shí)需考慮升擋后對(duì)排放的影響，建議在NEDC的城市工況第一個(gè)小循環(huán)不提示升擋，以保證排放性能；（2）在NEDC每一穩(wěn)態(tài)工況，盡可能比標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)的擋位提升1擋，以達(dá)到節(jié)油目的；（3）在NEDC城郊工況701an/h的穩(wěn)態(tài)工況，應(yīng)保證診斷性能，此時(shí)不應(yīng)提示升擋改變負(fù)荷轉(zhuǎn)速，影響診斷性能；（4）車速?gòu)?0km/h提升到120km/h應(yīng)考慮速比對(duì)加速性能的影響，避免升擋太快導(dǎo)致全油門(mén)加速都無(wú)法提速，導(dǎo)致全負(fù)荷開(kāi)環(huán)反而影響排放和油耗；（5）避免升降擋曲線交叉，導(dǎo)致駕駛員按提示升擋后系統(tǒng)又提示降擋。

5結(jié)語(yǔ)

研究數(shù)據(jù)表明，駕駛習(xí)慣對(duì)實(shí)際油耗有較大影響，換擋指示器功能作為一項(xiàng)在實(shí)際使用中節(jié)油效果明顯的技術(shù)，其實(shí)現(xiàn)成本較低，對(duì)我國(guó)汽車節(jié)能減排具有重要意義，應(yīng)該得到鼓勵(lì)。