图4.12 中，如果将车辆的状态由a—b—c 的变化过程转化为a—c 的变化过程，就可以避免意外升挡和意外降挡的现象，从而抑制不必要的频繁换挡。这一个转化过程，从图形上看，可以理解为将油门开度的剧烈变化变平缓，使其变得“迟钝”，故而可以将其称为油门的“钝化”，也将这一控制策略称为油门“钝化”策略。如图4.13所示，虚线表示实际的油门开度信号变化过程，实线表示“钝化”修正处理后的油门开度信号变化。
从图4.13 中可以看出，在油门操作剧烈变动时，通过对油门开度信号的“钝化”修正，处理后的信号变化趋势变得平缓，再依据“钝化”处理后的油门开度信号及车速进行换挡判断，就可以有效地避免前文中的频繁换挡现象的发生。
图4.13 油门开度信号“钝化”过程
2.“钝化”修正的方法
上文提出通过油门“钝化”修正来避免车辆的不必要频繁换挡，下面将对油门“钝化”修正的具体方法进行讨论。
油门“钝化”修正方法要满足以下条件。
（1）“钝化”修正后的油门开度信号要保留驾驶员的驾驶意愿：加速或减速。
（2）油门“钝化”修正后要能避免不必要的频繁换挡，提高车辆在越野路面上的机动性。
（3）油门“钝化”修正后，要保留驾驶员干预换挡的能力。
基于以上要求，结合AMT 电控单元的数字化处理能力，设计了“步进式”油门“钝化”修正方法。
所谓“步进式”油门“钝化”修正，即以一个短的时间段作为周期，对油门开度信号进行阶段式修正。在一个周期内，如果真实的油门开度信号出现变化，则“钝化”修正后的油门开度信号就按照一定的步进变量Δx 向油门开度信号的实际值靠拢，这样就可将油门开度信号的变化趋势变平缓。
“步进式”油门开度信号“钝化”处理可以表达为
式中，αn+1为“钝化”油门开度信号下一周期的值；αn 为“钝化”油门开度信号当前周期内的值；α0 为当前时刻油门开度信号真实值；Δx 为步进变量。
油门“钝化”修正处理的关键在于Δx，其计算公式可以表述如下：
式中，dα／dt 为油门“钝化”的修正斜率，这需要根据挡位等因素而定；Δt为油门“钝化”修正周期，理论上越小越好，但小的计算周期增加单片机的工作量，影响单片机的计算资源分配，因此根据实车情况选择满足使用要求的修正周期即可。
用此方式对油门踏板信号进行处理时，当驾驶员平稳踩踏油门时，处理后的油门开度信号值与实际的油门开度信号值大致相近，能够完整地体现驾驶员的意愿。当油门开度信号剧烈变化时，通过“钝化”处理，“钝化”后的油门开度信号将迟滞于实际油门开度信号值的变化，将其变化趋势平缓化。
3.影响因素分析
车辆行驶挡位、速度等的差异，造成在不同情况下油门开度变化时车辆加速度的差异，即车速对油门开度信号的跟随效果存在差异。基于车辆行驶方程式，对不同车况下的油门“钝化”策略的相关影响因素进行分析。
1）挡位和油门开度增减
由车辆行驶方程（见第2 章）可得急加油情况下的汽车加速度：
减油工况下，发动机不再输出动力，在不分离离合器的情况下，发动机由整车惯量带动运转，由于发动机气缸内的气体压缩、摩擦等，发动机给整车提供反向的制动力。因此，急减油情况下的汽车加速度为
式中，F′t 为发动机等效制动力，N。
急加、减油情况下车辆加速度变化趋势如表4.1所示。
急加油情况下，发动机驱动力对车辆加速度起决定性作用，故在低挡时，车辆加速度相对较大。急减油情况下，低挡时车速较低，发动机制动力是影响车辆加速度的主要因素；高挡时车速较高，风阻力的影响因素增加。故在低挡和高挡时，车辆加速度差异较小。
表4.1 急加、减油情况下车辆加速度变化趋势
在急加油情况下，根据换挡规律曲线可知，车辆容易出现意外降挡。对于处在低挡行驶的车辆，车辆能够提供的驱动力较大，一般不需要车辆再降入更低的挡位，需要“钝化”后的油门开度信号能够对车速具有良好的跟随效果，较大程度地减少降挡的可能；对于处在高挡行驶的车辆，车辆能够提供的驱动力较小，相较于低挡位的情况，驾驶员更容易接受车辆降挡，在某种程度上允许“钝化”后的油门开度信号对车速跟随迟滞而引发降挡。由于急加油情况下，车辆低挡时的加速度较大，即低挡时，车速对油门的跟随效果相对较好。油门“钝化”控制的低挡步进跟随变量Δlo与高挡步进跟随变量Δhi需满足条件Δlo≤Δhi，以保证车辆在高挡行驶时出现降挡的可能性较大，如图4.14 （a）所示。
图4.14 急加、减油后油门开度信号“钝化”对比
（a）急加油情况；（b）急减油情况
在急减油情况下，根据换挡规律曲线可知，车辆容易出现意外升挡。对于处在高挡行驶的车辆，车辆的速度较高，并且车辆能够提供的驱动力较小，在车速低的情况下需要避免车辆继续升入更高的挡位，防止出现车辆驱动力不足的状况，导致车辆加速度过小，需要“钝化”后的油门开度信号能够对车速具有良好的跟随效果，较大程度地减少车辆升挡的可能；对于处在低挡行驶的车辆，车辆能够提供的驱动力较大，相较于高挡位的情况，驾驶员更容易接受车辆升挡，在某种程度上允许“钝化”后的油门开度信号对车速跟随迟滞而引发升挡。油门“钝化”控制的低挡步进跟随变量Δlo与高挡步进跟随变量Δhi需满足条件Δlo ＞Δhi，以保证车辆在低挡行驶时出现升挡的可能性较大，如图4.14 （b）所示。
通过车辆加速度计算公式（4－7）和式（4－8）及车辆实际运行情况可知，在油门开度变化相同的幅度时，油门开度增加时车辆的加速度大于油门开度减小时车辆的减速度。为了达到相同的控制效果，油门“钝化”控制的加油步进跟随变量Δup 与减油步进跟随变量Δdn 需满足条件Δup ＞Δdn，如图4.15所示。
图4.15 油门开度加减情况下对比
2）坡道影响
当车辆运行在上坡道等车辆行驶阻力较大的情况下时，车辆加速度相对减小，驾驶员需要车辆能够提供较大的驱动力，油门开度突然增加时，车速对油门跟随效果不好，车辆更容易出现降挡；油门开度突然减小时，车辆加速度相对增加，车速对油门跟随效果较好，车辆更不容易出现升挡。而当车辆处于下坡道等车辆行驶阻力较小的情况下时，车辆加速度相对增加，油门开度突然增加时，车速对油门的跟随效果较好，车辆不容易出现降挡；油门开度突然减小时，车辆加速度相对较小，车速对油门跟随效果不好，车辆更容易出现升挡，这与驾驶员的需求是相吻合的。因此上坡时的步进跟随变量Δuph与下坡时的步进跟随变量Δdnh可以相等，即Δuph ＝Δdnh，如图4.16所示，因此坡道可以不作为油门“钝化”控制的参考因素。
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图4.16 上下坡情况对比
（a）急加油；（b）急减油
4.“钝化”修正斜率计算
油门“钝化”的修正斜率dα／dt 直接影响油门“钝化”的效果：斜率太小，则会导致“钝化”后的油门开度信号跟随实际油门开度信号变化的速度过于迟缓，“钝化”后的油门开度数值变化太小，双参数换挡规律下难以保留驾驶员干预换挡的功能；斜率太大，则油门开度信号变化仍然剧烈，达不到“钝化”的效果。
1）减油“钝化”斜率计算
减油“钝化”修正斜率可由图4.17 中的曲线进行说明，急减油过程中“钝化”油门的变化斜率受升挡线的变化斜率影响。
图4.17 减油“钝化”修正斜率计算
油门开度减小以后，发动机不再输出动力，车速在车辆行驶阻力作用下快速减小，当前车速线与升挡线出现交叉的时候，就会出现升挡。因此如果要完全屏蔽由于油门开度剧烈减小导致的升挡，要求升挡线的减小率dvup／dt 要小于当前车速的减小率dv／dt。由于要保证驾驶员一定程度上的干预升挡的能力，因此升挡线的减小率dvup／dt 要略大于实际车速的减小率dv／dt，即
式中，
通过推导得
从式（4.11）中可以得知，油门开度减小时，“钝化”斜率由车辆加速度变化率和升挡线决定。
当前车速高时，如图4.17 的车速2所示，突然减小油门开度，车辆出现升挡的可能性更高；当前路况较好，行驶阻力小，车辆加速度小，如车速1所示，突然减小油门开度，车辆出现升挡的可能性也高，这与实车行驶时驾驶员的需求相符合。
综上所述，可以确定油门开度减小时“钝化”斜率的选择原则为：以车辆在平直良好路面行驶时各挡位最小油门开度条件下的减速度为基准，对油门“钝化”修正斜率进行计算，保证车速高时，实际车速减速曲线和升挡线能够相交。这样既能够有效屏蔽油门高频波动时的频繁换挡，还能保留驾驶员干预降挡的能力，当路面条件允许时，驾驶员可以通过急剧减油的操纵进行干预升挡。
2）加油“钝化”斜率计算
急加油时，油门“钝化”修正斜率的计算是以降挡线为基准，如图4.18所示，当车速增加的斜率dv／dt 等于降挡线的增加率dvdn／dt 时，就完全屏蔽了油门开度急剧增加导致的降挡现象。如要保留驾驶员的干预降挡能力，则要求降挡线的增加率dvdn／dt 略大于实际车速的增加率dv／dt，即
通过推导得
从图4.18 中可以看出，当前车速较低时，如车速2所示，突然增加油门开度，车辆出现降挡的可能性较高；当前路况不好，行驶阻力增加，车辆加速度小时，如车速1所示，突然增加油门开度，车辆出现降挡的可能性也高，这与实车行驶时驾驶员的需求相符合。
图4.18 加油“钝化”修正斜率计算
综上所述，确定油门开度增加时的“钝化”斜率的选择原则为：以车辆在平直良好路面行驶时的各挡位最大油门开度条件下的车辆加速度为基准，对油门“钝化”修正斜率进行计算，保证车速低时，实际车辆加速曲线和降挡线能够相交。这样既能有效屏蔽油门高频波动时的频繁换挡，还能保留驾驶员干预降挡的能力，当路面条件允许时，驾驶员可以通过急剧加油的操纵进行干预降挡。
5.油门开度信号“钝化”试验
通过以上的分析，油门“钝化”修正斜率与车辆在平直路面上行驶时的加、减速度有直接的关系，良好路面及最大油门开度条件下，试验车辆不同挡位的加速曲线如图4.19所示。
由图4.19 中的车辆加速度曲线可看出，随着挡位的增加，车辆的加速度逐渐减小。因此，车辆在低挡行驶时，油门开度增加时的“钝化”修正斜率较大；车辆在高挡行驶时，油门开度增加时的“钝化”修正斜率相对较小。
根据试验车辆在平直良好路面上的加速和减速试验，结合其换挡规律，根据式（4.11）和式（4.13），推算出试验车辆的油门“钝化”修正当量值，如表4.2所示。
图4.19 试验车辆不同挡位的加速曲线
表4.2 单位周期内油门“钝化”修正当量值
在实车试验中，对油门“钝化”控制策略进行了验证，其行驶曲线如图4.20和图4.21所示。
图4.20 中，试验车辆在越野路面上行驶时，车辆按照“钝化”修正后的油门开度信号进行换挡判断，并按此换挡判断进行实际的换挡操作。同时，采集实际油门开度信号，并据此做出虚拟换挡判断，以便说明油门“钝化”策略对抑制车辆频繁换挡的有效性。
图4.20 （a）是TCU 根据实际的油门开度信号做的换挡判断结果；图4.20 （b）是TCU 根据“钝化”处理后的油门开度信号做的换挡判断结果；图4.20 （c）、（d）分别表示实际油门开度信号和“钝化”修正后的油门开度信号；4.20 （e）则是变速器输入轴转速。
图4.20 越野路行驶曲线
从图4.20 中可以看出，即使实际的油门开度信号急剧变化时，“钝化”处理后的油门开度信号也与车速保持良好的跟随性。图4.20 （a）中ECU 根据实际油门开度信号做出8 次虚拟换挡判断，而在图4.20 （b）中ECU 根据“钝化”修正后的油门开度信号只做出2 次换挡判断。因此根据“钝化”修正后的油门开度信号进行换挡控制能够有效地减少车辆的换挡次数，抑制频繁换挡现象的发生，减少车辆换挡操纵机构及离合器的磨损，同时提高车辆的乘坐舒适性和动力性。
图4.21 是试验车辆在公路行驶时的行驶曲线，从图中可以看出，在油门开度平缓变化时，“钝化”修正后的油门开度信号与真实的油门开度信号基本相一致，充分保留了驾驶员的驾驶意愿。
图4.21 公路行驶曲线
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