具体实施方式

本申请实施例通过提供一种自动变速汽车换挡方法，解决了现有技术中自动变速汽车上坡换挡不准确的技术问题。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种自动变速汽车换挡方法，方法包括：获取自动变速汽车的当前挡位，并判断自动变速汽车是否有升挡需求；若有升挡需求，则获取自动变速汽车的俯仰角信号；确定俯仰角信号对应的第一目标挡位；若当前挡位大于等于第一目标挡位，则禁止自动变速汽车升挡。

本实施例先确定自动变速汽车是否有升挡需求，再考虑自动变速汽车当前的俯仰角信号，即考虑汽车当前是否处于上坡过程中，根据当前的俯仰角信号确定第一目标挡位，确定第一目标挡位与当前挡位之间的关系，若当前挡位大于等于第一目标挡位，则说明需要保证汽车在当前的坡度上的动力性，不允许升挡操作，提高了换挡准确性，使得汽车的动力响应更快更灵敏，并且减少了上坡工况中，汽车挡位的切换次数，减少传动系磨损，减少换挡震动，提升驾驶体验，提高了换挡准确性。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

自动变速汽车不需要驾驶者进行手动换挡，车辆会根据行驶的速度和工况自动选择合适的挡位行驶。目前，自动变速汽车广泛采用的换挡规律是二参数换挡规律，采用最多的形式为车速与油门开度组合。如图1所示，为换挡规律图(也可称为换挡MAP图)。当车速信号和油门开度坐标点越过升挡线或降挡线，自动变速箱控制单元(Transmission ControlUnit，TCU)对应控制升挡或降挡动作。根据图1可以看到，相同车速情况下，相邻两个挡位之间的升挡曲线和降挡曲线之间存在一个延迟，即两曲线所对应的节气门开度值不同。两条曲线之间的延迟，可以使车辆不会因油门踏板的振动或车速稍有降低而重新回到原来的挡位，保证了换挡过程的稳定性，有利于减少换挡循环，防止控制系统元件的加速磨损与降低乘坐舒适性。

然而，当自动变速汽车处于上坡这一工况时，使用上述换挡规律无法保证汽车状态处于最佳状态。使用上述换挡规律无法保证汽车运行状态的原因是，如图2中所示的AB线段，当车辆刚开始上坡时，加速踏板的踏板深度为A点对应的深度，根据换挡曲线图可知，当踏板深度较大时，挡位不会继续升高，或者说升高的难度很大。当驾驶员松开加速踏板时，踏板深度到达B点，可以从图中看出，加速踏板的深度降低较多，而车速降低较少。而车辆实际的车速信号和油门开度构成的运行曲线越过升挡线或降挡线时，就会有升挡和降挡动作。如图2所示，松开加速踏板，由踏板深度和车速构成的AB线段越过了四条曲线，根据A点的实际挡位，可以确定B点的挡位是升还是降。例如，当A点的实际挡位是3挡时，由于AB线段越过3升4的升挡线，那么当越过3升4的升挡线时，挡位则从3挡升为4挡，那么B点位置的挡位就为4挡。

当驾驶员再次踩下加速踏板时，由于车辆处于上坡状态，所以车速可能会降低或者保持现状(车速也有可能会增加，但是增加的幅度非常有限，可以认为车辆的速度几乎没有增加)，随着踏板深度的提高，曲线会越过降挡线，触发降挡操作，然而由于之前松开踏板导致升挡，此时就算降挡，其降挡幅度也较小，无法为车辆提供较好的动力。例如，图2中的CD线段，C点是驾驶员开始提高加速踏板深度的时刻，D点是驾驶员结束提高加速踏板深度的时刻，当C点是4挡时，当越过4降3的降挡线时，车辆的挡位会从4挡降为3挡。可见，相对于上坡之前的状态而言，降挡幅度很小，甚至没有降挡。

根据汽车理论知识可知，汽车在低挡位时，变速箱传动比较大，此时汽车轮边扭矩更大，加速性能更好，动力性更强；汽车在高挡位时，变速箱传动比较小，此时汽车轮边扭矩较小，动力较弱，但车速高，经济性更好。车辆需要在不同的工况下，平衡动力输出和经济性能。

汽车在上坡时需要较强的动力性，而降挡会提升动力，升挡会降低动力。而根据图2所示的换挡曲线，最终的结果是让自动变速汽车在上坡时升挡，当再次踩下加速踏板时，降挡的幅度也很小，这样也就无法保证汽车状态处于最佳状态，意味着自动变速汽车的换挡是不准确的。

为了解决上述技术问题，相关技术中提供了以下两种解决方式。

【方式之一】

采用如图3所示的动态三参数换挡规律图，在图1所示的二参数的基础上，引入了加速度参数。加速度的数据可以通过传感器获取，然而加速度传感器的成本较高。加速度的数据还可以通过对车速信号求微分得到，但是影响车速的因素较多，无法得到预期的效果。并且，三参数换挡规律图会增加软件的复杂程度，增加了TCU的工作量和工作难度。

【方式之二】

为汽车设置运动行驶模式和经济行驶模式，通过驾驶员的驾驶需求，手动地在两种模式之间切换。然而，手动切换会增加驾驶操作，导致安全隐患；自动切换换挡会增加车辆控制软件层面的编写难度，且切换过程中容易出现通讯故障，导致换挡出现问题。另一方面，在两种换挡规律之间切换会增加标定工作的工作量和工作难度。

本实施例为了解决上述技术问题，提供了如图4所示的一种自动变速汽车换挡方法，方法包括：

步骤S41，获取自动变速汽车的当前挡位，并判断自动变速汽车是否有升挡需求。

当前挡位可以从自动变速箱获取。

判断自动变速汽车是否有升挡需求，可以采用以下方式：

步骤S51，获取自动变速汽车在预设时间内的油门开度变化量和车速变化量。

步骤S52，根据油门开度变化量和车速变化量，确定自动变速汽车在预设时间的结束时刻的第二目标挡位。

步骤S53，根据当前挡位和第二目标挡位，判断自动变速汽车在预设时间的结束时刻是否有升挡需求。

获取自动变速汽车在预设时间内的油门开度变化量和车速变化量，可以先获取预设时间的起始时刻的油门开度值和车速，再获取预设时间的结束时刻的油门开度值和车速，根据起始时刻和结束时刻之间的油门开度值和车速，确定油门开度变化量和车速变化量。

根据油门开度变化量和车速变化量，确定自动变速汽车在预设时间的结束时刻的第二目标挡位，可以是直接从图1所示的换挡MAP图中获取，也可以根据汽车的实际工况进行计算。当从图1所示的换挡MAP图中获取时，可以根据油门开度变化量和车速变化量，在换挡MAP图中确定预设时间内的油门与车速的变化曲线，进而根据变化曲线与换挡MAP图中的升挡线或将挡线之间的交叉关系，确定自动变速汽车在预设时间的结束时刻的第二目标挡位，进而可以根据当前挡位与的第二目标挡位之间的关系，确定自动变速汽车在预设时间的结束时刻是否有升挡需求。

根据当前挡位和第二目标挡位，判断自动变速汽车是否有升挡需求，包括：

步骤S61，若当前挡位大于等于第二目标挡位，则确定在预设时间的结束时刻，自动变速汽车没有升挡需求。

步骤S62，若当前挡位小于第二目标挡位，则确定自动变速汽车在预设时间的结束时刻有升挡需求。

若当前挡位大于等于第二目标挡位时，说明挡位不需要变或者说挡位需要降低，因此，自动变速汽车没有升挡需求。

若当前挡位小于第二目标挡位时，说明挡位需要提升，因此，自动变速汽车有升挡需求。

步骤S42，若有升挡需求，则获取自动变速汽车的俯仰角信号。

当自动变速汽车有升挡需求时，则需要判断当前车辆是否处于上坡过程中，因此需要获取自动变速汽车的俯仰角信号。俯仰角信号可以由汽车上安装的坡度传感器进行检测，坡度传感器是一种特殊的角度传感器，实时反映当前汽车行驶的坡度大小，专门用来测量汽车车身的仰俯角，其安装位置必须牢固且测量角所在的面与车身两侧平行。受汽车加速度的影响，使得坡度角的测量变得颇为困难，要求传感器对加速度的抗干扰能力强，测量的坡度角实时变化，要求坡度传感器不仅要精度高，还要求灵敏度高。

步骤S43，确定俯仰角信号对应的第一目标挡位。

俯仰角的大小反应了坡度的大小，可以根据自动变速汽车本身的参数确定第一目标挡位，进而可以得到表1所示的俯仰角挡位对照表，在表1中，将最高挡位作为本实施例所说的第一目标挡位。

表1

例如，当坡度为5°-15°时，最高挡位是5挡，那么第一目标挡位即是5挡。

俯仰角挡位对照表可以采用如下方式得到：

采集车辆在正常平路上行驶时，发动机做功与车辆动能之间的关系，还采集车辆在不同坡度上行驶时，发动机做功与车辆动能之间的关系。将发动机做功一致的工况选出来进行比较，将不同坡度上的坡道车辆动能(即在坡道上行驶车辆的动能)之间进行比较，得到第一比较结果，还可以将坡道车辆动能与平路动能(即在平路上行驶的车辆的车辆动能)进行比较，得到第二比较结果，根据动能之间的差异性(即第一比较结果和第二比较结果)，在优先保证车辆的动力性的前提下，确定汽车的最高挡位。

步骤S44，若当前挡位大于等于第一目标挡位，则禁止自动变速汽车升挡。

若当前挡位大于等于第一目标挡位时，则不允许自动变速汽车升挡，这样可以避免因自动变速汽车的挡位升高而导致动力性降低的情况发生。

更具体地，若当前挡位大于等于第一目标挡位，且当前挡位与第一目标挡位之间的差值大于等于2，控制自动变速汽车降挡至第一目标挡位。也就是说，若当前挡位与第一目标挡位之间已经间隔了一个以及以上数量的挡位时，为了增强自动变速汽车的动力性能，可以将挡位降低至第一目标挡位，当然，也可以降低至第一目标挡位以下的挡位。

步骤S45，若当前挡位小于第一目标挡位，允许自动挡汽车升挡。

若当前挡位小于第一目标挡位时，那么说明当前的动力性能能够满足上坡需求，并且，还可以进一步提高挡位，以增强自动变速汽车的经济性能。

综上，本实施例先依赖于两参数换挡规律确定自动变速汽车是否有升挡需求，再考虑自动变速汽车当前的俯仰角信号，即考虑汽车当前是否处于上坡过程中，根据当前的俯仰角信号确定第一目标挡位，确定第一目标挡位与当前挡位之间的关系，若当前挡位大于等于第一目标挡位，则说明需要保证汽车在当前的坡度上的动力性，不允许升挡操作，使得汽车的动力响应更快更灵敏。本实施例减少了上坡工况中，汽车挡位的切换次数，减少传动系磨损，减少换挡震动，提升驾驶体验，提高了换挡准确性。

若当前挡位小于第一目标挡位，那么说明汽车在当前的坡度上的动力性能够满足汽车行驶需求，并且还可以实现升挡操作，降低动力性，提高经济性。

本实施例所使用的坡度传感器的造价远远低于加速度传感器，且比加速度传感器的性能更加稳定，降低了制造成本。相比于加速度数据而言，坡度数据更方便处理，可以降低软件的复杂程度，降低TCU的工作量和工作难度。

本实施例不需要驾驶员手动切换驾驶模式，只需要根据俯仰角数据，自动实现换挡，且俯仰角数据易于处理，软件开发难度低，不会造成通讯故障，可以在上坡过程中实现快速、准确地换挡操作。

为了更好地说明本实施例与相关技术中的两参数换挡规律之间的区别，现提出以下示例：

如图5所示，为相关技术中实现两参数换挡规律的换挡逻辑图。油门踏板位置信号由油门踏板位置传感器监测，油门踏板位置传感器的信号先传入电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)，再经ECU发送至CAN总线，TCU接收CAN线中的油门踏板位置信号，再结合当前的车速信号，对照换挡MAP图(如图1所示)，调整换挡规律、管路油压、换挡感觉和变矩器锁止离合器的控制，实现挡位切换。

本实施例在上述两参数换挡规律的基础上，再引入一个坡度参数(即俯仰角，坡面与水平面夹角的正切值)，对换挡动作进行修正，实现一种三参数换挡逻辑，如图6所示。在正常的换挡逻辑外引入一个升挡允许标志位，包括1状态和0状态，其中，1状态是允许升挡，0状态是不允许升挡。还可以包括-1状态，-1状态是降挡。升挡允许标志位的置位取决于俯仰角挡位对照表。

如上述表1所示，俯仰角挡位对照表是坡度与挡位对照表，可供工程师标定更改。表中列出了不同坡度下允许的最高挡位。坡度在5°到15到之间，允许的最高挡位为5挡，坡度在15°到25到之间，允许的最高挡位为4挡，坡度在25°到35坡之间，允许的最高挡位为3挡，坡度大于35，，允许的最高挡位为2挡。

当前坡度下，对比当前挡位与表中最高挡位，若当前挡位小于最高挡位，升挡标志位保持1；若当前挡位大于等于最高挡位，升挡标志位置0。

此外，根据油门开度信号和车速信号，查询图6所示的换挡MAP，确定是否有升挡需求，当有升挡需求，则升挡动作标志位置1，当没有升挡需求，则升挡标志位置0。

当升挡动作标志位为1，且升挡允许标志位为1时，才能升挡，自动变速箱及相关部件完成升挡动作；当升挡动作标志位为1，且升挡允许标志位为0时，不允许升挡。由此，通过坡度信号对换挡动作的修正，避免在上坡中驾驶员松油门出现过多升挡，导致动力不足的情形发生。

基于同一发明构思，本实施例提供了如图7所示的一种自动变速汽车换挡装置，装置包括：

判断模块71，用于获取自动变速汽车的当前挡位，并判断自动变速汽车是否有升挡需求；

俯仰角获取模块72，用于若有升挡需求，则获取自动变速汽车的俯仰角信号；

目标挡位确定模块73，用于确定俯仰角信号对应的第一目标挡位；

禁止升挡模块74，用于若当前挡位大于等于第一目标挡位，则禁止自动变速汽车升挡。

进一步地，装置还包括：

允许升挡模块，用于若当前挡位小于第一目标挡位，则允许自动挡汽车升挡。

进一步地，装置还包括：

降挡模块，用于若当前挡位大于等于第一目标挡位，且当前挡位与第一目标挡位之间的差值大于等于2，则控制自动变速汽车降挡至第一目标挡位。

进一步地，判断模块71，包括：

获取子模块，用于获取自动变速汽车在预设时间内的油门开度变化量和车速变化量；

确定子模块，用于根据油门开度变化量和车速变化量，确定自动变速汽车在预设时间的结束时刻的第二目标挡位；

判断子模块，用于根据当前挡位和第二目标挡位，判断自动变速汽车在预设时间的结束时刻是否有升挡需求。

进一步地，判断子模块，包括：

第一子模块，用于若当前挡位大于等于第二目标挡位，则确定在预设时间的结束时刻，自动变速汽车没有升挡需求；

第二子模块，用于若当前挡位小于第二目标挡位，则确定在预设时间的结束时刻，自动变速汽车有升挡需求。

基于同一发明构思，本实施例提供了如图8所示的一种电子设备，包括：

处理器81；

用于存储处理器81可执行指令的存储器82；

其中，处理器81被配置为执行以实现一种自动变速汽车换挡方法。

基于同一发明构思，本实施例提供了一种非临时性计算机可读存储介质，当存储介质中的指令由电子设备的处理器81执行时，使得电子设备能够执行实现一种自动变速汽车换挡方法。

由于本实施例所介绍的电子设备为实施本申请实施例中信息处理的方法所采用的电子设备，故而基于本申请实施例中所介绍的信息处理的方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本申请实施例中的方法不再详细介绍。只要本领域所属技术人员实施本申请实施例中信息处理的方法所采用的电子设备，都属于本申请所欲保护的范围。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。