基于导航信息和预测算法的优化换挡策略改善汽车燃油经济性

基于导航信息和预测算法的优化换挡策略改善汽车燃油经济性

商用车排放的CO2量占全球总排放量的很大一部分。一直以来，研究人员采用新材料、先进发动机设计和控制策略以及利用新燃料和优化动力系统等措施，改善汽车燃油经济性和降低CO2排放。随着车联网和汽车通信技术的发展，采用信息化的方法改善汽车燃油经济性和降低CO2排放引起了各国研究人员的注意。该方法主要采用预测控制策略，利用全球定位系统、智能交通信息系统等提供的信息，实现道路交通管理、汽车最优路径选择、汽车主动制动和预防性维护保养。通过利用导航信息和预测算法，对汽车的换挡策略进行优化，改善汽车的燃油经济性，并采用重型载货车模型对该方法进行模拟，以验证该方法的有效性。

在利用基于导航信息和预测算法的优化换挡策略时，需要对汽车行驶的路面等级进行确定。确定路面等级时，主要参数为路面高度，并借助全球定位系统提供的路面信息。为提高路面信息的精度，使用车载相机、雷达等，同时将这些路面根据路面高度进行分段（图1）。针对每一段路面定义与之相对应的换挡策略。汽车行驶时，车载全球定位系统提供的路面信息作为换挡预测控制器的输入。换挡预测控制器按预定的指令处理获得的路面信息后给出最佳的换挡策略，并将其传输到电子控制单元，从而控制汽车换挡。对该优化策略进行模拟时，汽车的仿真参数分别设定为：质量40000kg、发动机最大扭矩2200Nm、最大功率330kW、变速器为12挡手自一体变速器。行驶公路设定为高速公路，行驶758.6km，并将巡航速度设定为85km/h（约有±6%的误差）。结果显示，采用优化策略后，百公里汽车燃油经济性约改善了0.35%。此外，由于不需要进行频繁且多余的换挡，因此使得驾驶性能得到提高，离合器的使用寿命也得到延长。

图1 路面分段示意图

Sreenath K.Reghunath et al.SAE2014-01-1743.

编译：王祥