自动变速器能够提高车辆使用便利性,减轻驾驶员作业疲劳,随着我国交通运输业发展和国民经济水平提升,在卡车上的装车率越来越高。换挡策略作为自动变速器的关键技术应该具有较高的智能化程度,能够适应车辆特点,满足不同行驶环境和驾驶意图要求。卡车自动变速器换挡策略除需具备以上换挡策略的共性特点,还需较多关注车辆的使用经济性与动力性问题。本文在充分调研重型卡车使用特点基础上,结合自动换挡策略发展现状及未来发展趋势,对重卡换挡策略影响因素识别及换挡策略设计进行研究。主要研究内容包括:(1)针对目标重卡设计基础换挡规律并建立整车仿真模型。根据所研究重卡结构尺寸、发动机扭矩、燃油特性及传动系参数,设计其动力性换挡规律和经济性换挡规律,为后续多种换挡策略的设计提供初步依据;使用Trucksim/Matlab软件建立车辆动力系统和换挡逻辑系统的仿真模型,为换挡策略的设计与性能验证提供仿真基础与平台。(2)针对重卡变速器挡位数量多而需频繁换挡从而引发动力损失问题,提出多挡位重卡越级换挡策略。首先研究车辆在不同载荷时的合理起步挡位设置,以减少速度由零升至稳定值过程中需换挡数量;然后在行驶过程中根据车辆加速度决定一次升挡所跨越的挡位数量,以减少换挡执行次数。针对车辆高速入坡后的降挡情况,提出预估所需降挡数量并考虑发动机转速范围的越级降挡策略以尽量减少坡道中换挡次数。(3)针对重型卡车因货物装卸导致的载荷变化以及坡道行驶常出现换挡循环问题,提出一种基于质量预估的卡尔曼滤波识别车辆载荷和行驶坡度的改进方法。为缩短卡尔曼滤波识别载荷、坡度的收敛速度,在AMT车辆换挡动力中断期间预估车辆载荷,然后将该预估结果带入在挡期间的卡尔曼滤波方法中,并以实车行驶数据验证辨识效果。(4)针对利用换挡策略保证卡车足够的动力性同时又尽可能省油的问题,以GPS系统为换挡控制系统提供道路信息为前提,提出了一种基于地理信息预知的换挡策略。根据一定距离内车辆行驶前方道路地理状况,通过构建动力性和经济性综合优化指标,使用动态规划方法求取该预见距离内最优换挡策略,通过权重系数的调整,能够求得车辆在一定行驶环境下满足道路动力需求而车辆又最为省油的换挡规律。(5)针对使用普通换挡规律的车辆在弯道行驶时易出现意外换挡的情况,利用预知的地理信息构建弯道换挡策略。建立弯道驾驶行为模型,通过车辆弯道动力学分析及车辆过弯速度观测实验提出弯道换挡指标以指导降挡提前系数的设计,从而对换挡点进行调节。并用计算机仿真对该策略有效性进行了验证。(6)在上坡工况中,利用预知的地理信息设计拟人化换挡策略。根据驾驶人上坡操作特点,设计换挡策略对驾驶人坡底加大油门的操作做一定范围内的升挡抑制;对车辆即将驶出坡道时的换挡进行抑制或延迟,使换挡符合驾驶人意图并有利于车辆坡道行驶。在下坡路况中进行了发动机辅助制动挡位策略研究。通过车辆下坡动力学分析所需制动力,并以台架实验获取目标发动机制动能力,制定下坡利用发动机辅助制动的换挡策略。同时,分析目标车辆加入发动机辅助制动后车辆的制动稳定性并在换挡策略中予以考虑。(7)在目前尚不具备地理信息预知系统与换挡系统的连接通讯情况下,设计既定行驶轨迹的实车实验验证本文提出的基于地理信息预知的换挡策略的有效性。