基于电子地图精确信息的自动变速汽车坡道、弯道控制方法研究

To overcome the problems when a conventional automatic transmission vehicle travels on slopes and curves, this research is aimed at investigating and developing the new control methods of the automatic transmission vehicle on slopes and on curves based on the accurate digital map information. The slope control research includes: on the shift schedules of slopes, on the optimized gear position decision strategy based on the slope information, on the fuel economy control method on the slope and the optimized control method on the multi-slopes. The curve control research includes: on the busy gear shifting on curves, on the fuel economy control method on the curve, on the safety speed on curves and on the integrity control method on curves. The control methods developed will help reducing the driver's workload and can help improving the vehicle handling stability, fuel economy, and safety and emissions performance. Also, it can be of significance to other future developed vehicle electronically controlled systems, such as Engine Management System, etc. The research has not only the important theoretical research value but also the practical application significance.

为了解决通常自动变速器由于对坡道、弯道等路况不适应而产生的问题，本项目进行基于电子地图精确信息的自动变速汽车坡道、弯道控制方法研究。 坡道的研究主要包括：坡道的换挡规律研究、已知坡道信息时，汽车是否需要换挡的研究、单一上坡行驶时的最佳燃油经济性控制方法研究、单一下坡时充分利用发动机牵阻作用的控制方法研究以及组合坡道行驶时的优化控制方法研究；弯道的研究主要包括：弯道的频繁换挡研究、单一弯道行驶时的最佳燃油经济性控制方法研究、基于驾驶员个性的弯道安全行驶速度研究以及自动变速汽车组合弯道的优化控制方法研究。 这种智能系统的实现，不仅可以减轻驾驶员的工作强度，而且对提高汽车的操纵稳定性、燃油经济性、安全性和废气排放等性能都具有重要的意义。同时，基于环境识别的控制还将是今后很多汽车控制系统，如：发动机电控系统等，进一步改善和提高系统性能的发展方向，因而对这项技术进行研究有重要的理论和工程应用意义。

为了有效解决通常自动变速器由于对坡道、弯道等路况不适应而产生的问题，本项目进行了基于电子地图精确信息的自动变速汽车坡道、弯道控制方法研究。主要研究内容有：.（1）搭建了包含发动机、膜片弹簧离合器、变速器、轮胎等动力传动部件在内的整车纵向动力学仿真模型；建立了二自由度和八自由度车辆侧向动力学模型。.（2）利用美国Argonne国家实验室的油耗测试数据，建立了具有“稳态初估+瞬态修正”形式的车辆瞬态燃油消耗模型。.（3）提出了基于道路坡度信息、车辆行驶状态以及驾驶员意图的坡道智能换挡策略。该换挡策略包含三个子模块，分别是：上坡三参数动力性换挡规律、下坡双参数安全性换挡规律以及缓坡复合经济性换挡规律。.（4）采用五参数菱形法并结合车辆自身相轨迹完成了稳定相轨迹区域划分。根据行驶工况的不同，通过大量实验得到常见工况下的稳定极限车速map图。.（5）基于Bellman动态规划算法，设计了自动变速汽车坡道经济性行驶优化算法。该算法通过合理地规划车辆通过坡道时的速度轨迹，来降低车辆的燃油消耗。.（6）采用动态规划算法求解了车辆进出弯道的最佳燃油经济性车速，并对换道过程的经济性车速轨迹进行了研究。.（7）基于驾驶员个性，综合考虑经济性车速系统和稳定极限车速系统，采用动态规划方法求解得到了弯道行驶的个性化车速轨迹。. 本项目的研究成果不仅可以有效地减轻驾驶员的工作强度，提高现在有人车的燃油经济性，而且对提高当前正在蓬勃发展的无人（智能）汽车的燃油经济性也有重要意义。