專利名稱：一種汽車手自一體自動(dòng)變速器的電控裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信號(hào)采集、信號(hào)集中處理、CAN通訊、智能控制等綜合技術(shù)，特別涉及 一種手自 一體自動(dòng)變速器的電控裝置及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
目前汽車變速系統(tǒng)主要分為手動(dòng)、自動(dòng)、手自一體三種模式。
傳統(tǒng)手動(dòng)變速器具有良好的行駛動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，但是由于換檔操作勞動(dòng)強(qiáng)度大，尤其 在路況復(fù)雜的情況下，容易分散駕駛員的注意力，使交通事故增加。而且，由于駕駛員的換 檔技術(shù)水平存在差異，使得整車的燃料經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和污染排放等存在巨大的差異，從而 導(dǎo)致環(huán)境污染加重和能源的浪費(fèi)。
自動(dòng)變速器具有操作容易、駕駛舒適、節(jié)約能源、能減少駕駛者疲勞并提高行車安全性 的優(yōu)點(diǎn)，極大地方便了非職業(yè)駕駛員。
目前，汽車使用的大都是液力傳動(dòng)自動(dòng)變速器(AT),這種自動(dòng)變速器的缺點(diǎn)是換檔效 率低。無(wú)級(jí)變速器(CVT)解決了液力傳動(dòng)自動(dòng)變速器效率低的問(wèn)題，但制造成本較高,一般應(yīng) 用在高端汽車上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種汽車手自一體自動(dòng)變速器的電控裝置及其實(shí)現(xiàn)方 法，在現(xiàn)有液力傳動(dòng)自動(dòng)變速器(AT)基礎(chǔ)上提高換檔操作的效率，具有生產(chǎn)繼承性好，投入 的費(fèi)用低、效率高、制造簡(jiǎn)單、操縱方便等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種汽車手自一體自動(dòng)變速器的電控裝置，包括微處理器模塊、 電源模塊、信號(hào)采集模塊、功率驅(qū)動(dòng)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、CAN收發(fā)模塊。其中，微處理器 模塊和各個(gè)功能模塊實(shí)時(shí)的進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和處理，與各個(gè)模塊都相連；電源模塊給控制器各 個(gè)模塊提供穩(wěn)定的5V直流電源，與各個(gè)模塊都相連；信號(hào)采集模塊對(duì)外部提供給控制器的各 種信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣；功率驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)換向電磁閥完成換檔操作；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、CAN收 發(fā)模塊兩個(gè)模塊用于功能擴(kuò)展。
其中，CAN收發(fā)模塊用于對(duì)控制器進(jìn)行監(jiān)測(cè)、參數(shù)設(shè)置、故障診斷等。也可用于擴(kuò)展，
裝配于CAN總線車輛。
一種汽車手自一體自動(dòng)變速器電控裝置的控制方法，該方法包括以下步驟-
1) 系統(tǒng)初始化；
2) 判斷是手動(dòng)模式還是自動(dòng)模式；
3) 若為手動(dòng)模式，判斷自學(xué)習(xí)標(biāo)志是否為l;
4) 若自學(xué)習(xí)標(biāo)志不為1，如有換檔信號(hào)，解析信號(hào)后直接驅(qū)動(dòng)換檔電磁閥完成換檔；若 自學(xué)習(xí)標(biāo)志為1，如有換檔信號(hào)，釆集車速、轉(zhuǎn)速、油門開度等信號(hào)，構(gòu)建模型，生成關(guān)系 數(shù)據(jù)庫(kù)I，并驅(qū)動(dòng)換檔電磁閥完成換檔；
5) 若為自動(dòng)模式，采集車速、轉(zhuǎn)速、油門開度、發(fā)動(dòng)機(jī)水溫、油溫等信號(hào)，構(gòu)建控制模
型；
6) 判斷該模型是否與數(shù)據(jù)庫(kù)I中模型匹配
7) 若不匹配，將該模型加入數(shù)據(jù)庫(kù)I，若匹配，生成自適應(yīng)控制模型，等待換檔信號(hào)；
8) 若檢測(cè)到換檔信號(hào)，判斷當(dāng)前選擇的路況信息，是經(jīng)濟(jì)型、雪地型還是運(yùn)動(dòng)型，進(jìn)入 不同的路況控制模型；
9) 生成當(dāng)前路況下該模型的控制模型參數(shù)結(jié)點(diǎn)；
10) 判斷換檔模型參數(shù)是否完整，是，生成控制變量列表，驅(qū)動(dòng)換檔電磁閥完成換檔操作。
該控制方法的特點(diǎn)在于控制器能夠自學(xué)習(xí)駕駛員的駕車習(xí)慣，不斷完善數(shù)據(jù)庫(kù)I中的各 種模型，使自動(dòng)換檔效率逐步得到提高。
本發(fā)明的有益效果是設(shè)計(jì)了多種穩(wěn)定可靠的信號(hào)采集處理電路，采用了優(yōu)化的控制方 法，設(shè)計(jì)了故障自診斷功能，使得控制器具有換檔快速、準(zhǔn)確，工作穩(wěn)定、可靠等特點(diǎn)。同 時(shí)增加了外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和CAN收發(fā)模塊，使得本設(shè)計(jì)具有很好的擴(kuò)展性。


圖l是本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。 圖2是本發(fā)明系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電路連接圖。 圖3是本發(fā)明軟件算法結(jié)構(gòu)框圖。 圖4是本發(fā)明軟件算法實(shí)現(xiàn)流程圖。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明中，當(dāng)系統(tǒng)上電后，信號(hào)采集模塊首先采集當(dāng)前駕駛模式是手動(dòng)還是自動(dòng)。若 為手動(dòng)駕駛模式，當(dāng)自學(xué)習(xí)功能未開啟時(shí)，微處理器將根據(jù)駕駛員檔位切換信號(hào)驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的 換檔電磁闊完成換檔操作，自學(xué)習(xí)功能開啟后，電控裝置能夠自學(xué)習(xí)駕駛員的操作習(xí)慣，包 '括換檔習(xí)慣、駕駛車速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)關(guān)系等，并將采集的數(shù)據(jù)送給微處理器，微處理器 分析處理后，綜合預(yù)設(shè)的不同路況典型換檔模型，生成相應(yīng)的模型數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)模塊。當(dāng)駕駛?cè)藛T選擇自動(dòng)駕駛模式時(shí)，微處理器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、車速、油門開度等信 號(hào)進(jìn)行采祥分析，與數(shù)據(jù)庫(kù)中模型進(jìn)行匹配，生成換檔控制參數(shù)，微處理控制換檔電磁閥， 改變齒輪傳動(dòng)比，完成自動(dòng)換檔。
下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的電路組成和功能實(shí)現(xiàn)算法。
如圖1所示，本發(fā)明主要包括了微處理器模塊l、電源模塊2、信號(hào)采集處理模塊3、功 率驅(qū)動(dòng)模塊4、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊5、 CAN收發(fā)模塊6六部分，微處理器模塊1為核心控制模塊， 采用FREESCALE公司的MC9S12D64，主要功能是信號(hào)分析處理和邏輯控制；電源模塊2主要 功能是將車載24VDC電源轉(zhuǎn)換為控制器工作所需的5VDC電源；信號(hào)采集模塊3主要功能是將 外部提供給控制器的各種信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，包括模擬量采樣和數(shù)字量采樣；功率驅(qū)動(dòng)模塊 4主要功能是驅(qū)動(dòng)換檔電磁閥，完成換檔操作；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊5主要功能是存儲(chǔ)控制器工作 所需的配置數(shù)據(jù)；CAN收發(fā)模塊6主要功能是用于通訊，還可以對(duì)控制器工作進(jìn)行監(jiān)測(cè)、參 數(shù)設(shè)置、故障診斷等。
如圖2所示，控制器由微處理器(MC9S12D64)及其外圍電路和各主要功能電路連接而成。 微處理器電源由電源模塊提供，設(shè)計(jì)采用汽車級(jí)電源芯片，輸出可靠的5VDC電源；微處理器 內(nèi)部AD口 (AD)主要有三路輸入，分別是發(fā)動(dòng)機(jī)水溫、燃油溫度、油門開度，這三組均為電 阻式采樣，通過(guò)精密電阻分壓采樣，微處理器計(jì)算、轉(zhuǎn)換后得當(dāng)前水溫、油溫和油門的開度； 微處理器內(nèi)部信號(hào)捕捉口 (IOC)主要有兩路輸入，分別是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和車速，這兩組均為頻 率信號(hào)，由微處理器完成對(duì)捕獲頻率信號(hào)的分析和計(jì)算；微處理器輸出控制部分主要是通過(guò) 驅(qū)動(dòng)電路控制換檔電磁閥，包括1檔一6檔，針對(duì)每個(gè)控制電路均有故障診斷信號(hào)反饋給微 處理器，如圖中(STIn)端口；另外，微處理器內(nèi)部CAN模塊和外部CAN通訊電路相連；微 處理器串行通訊接口和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊以SPI方式連接；檔位信號(hào)是開關(guān)量，經(jīng)過(guò)開關(guān)量 采集處理電路后連接到微處理器普通10端口 。
如圖3所示，當(dāng)駕駛員采用手動(dòng)檔模式時(shí)，在自學(xué)習(xí)功能開啟模式下，微處理器將對(duì)外
部采樣信號(hào)進(jìn)行分析、運(yùn)算，并結(jié)合預(yù)設(shè)的路況信息，生成各種變化規(guī)律的映射關(guān)系，在綜 合動(dòng)力性、舒適性等指標(biāo)后，根據(jù)自適應(yīng)軟件規(guī)則計(jì)算出合理的變檔參數(shù)，形成自適應(yīng)調(diào)配 規(guī)則；當(dāng)駕駛員采用自動(dòng)檔模式時(shí)，微處理器將采樣數(shù)據(jù)分析計(jì)算后生成三維檔位參數(shù)表， 結(jié)合自適應(yīng)調(diào)配規(guī)則，智能選擇最佳的換檔參數(shù)。
如圖4所示，系統(tǒng)開始工作后，微處理器首先判斷處于自動(dòng)檔還是手動(dòng)檔，當(dāng)為手動(dòng)檔 時(shí)，又細(xì)分為自學(xué)習(xí)功能開啟和不開啟兩種模式，在不同的模式下，微處理器采用不同的控 制策略。自學(xué)習(xí)不開啟，則微處理器對(duì)換檔信號(hào)分析后，直接驅(qū)動(dòng)換檔電磁閥變檔到駕駛員 選擇的目標(biāo)檔位；自學(xué)習(xí)開啟后，微處理器對(duì)采樣數(shù)據(jù)分析處理后，結(jié)合預(yù)設(shè)的模型參數(shù)生 成模型數(shù)據(jù)庫(kù)I，然后變檔到目標(biāo)檔位；在微處理器收到自動(dòng)檔開啟信號(hào)后，對(duì)數(shù)據(jù)分析計(jì) 算后數(shù)據(jù)庫(kù)I中模型進(jìn)行比對(duì)，若為新模型，則建立新模型并添加到數(shù)據(jù)庫(kù)I中，若與模型 I中模型匹配，則在收到換檔信號(hào)后，根據(jù)目標(biāo)檔位的模型數(shù)據(jù)值和當(dāng)前模型數(shù)據(jù)值比較后， 生成新的內(nèi)容模型節(jié)點(diǎn)，得到控制所需的變量列表，再驅(qū)動(dòng)換檔電磁閥完成換檔操作。
權(quán)利要求
1、一種汽車手自一體自動(dòng)變速器的電控裝置，其特征是包括微處理器模塊(1)、電源模塊(2)、信號(hào)采集模塊(3)、功率驅(qū)動(dòng)模塊(4)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(5)、CAN收發(fā)模塊(6)；其中，微處理器模塊(1)和各個(gè)功能模塊實(shí)時(shí)的進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和處理，與各個(gè)模塊都相連；電源模塊(2)給控制器各個(gè)模塊提供穩(wěn)定的5V直流電源，與各個(gè)模塊都相連；信號(hào)采集模塊(3)對(duì)外部提供給控制器的各種信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣；功率驅(qū)動(dòng)模塊(4)驅(qū)動(dòng)換向電磁閥完成換檔操作；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(5)、CAN收發(fā)模塊(6)兩個(gè)模塊用于功能擴(kuò)展。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電控裝置，其特征在于電控裝置有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式 可選；工作時(shí)，信號(hào)采集模塊(3)采集汽車行駛當(dāng)前狀態(tài)信息，經(jīng)微處理器分析處理后，結(jié) 合數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(5)內(nèi)置的不同路況典型換檔數(shù)據(jù)，由微處理器控制功率驅(qū)動(dòng)模塊(4)打 開相應(yīng)的換檔電磁閥，連通換檔機(jī)構(gòu)改變齒輪傳動(dòng)比，從而完成自動(dòng)變速。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電控裝置，其特征在于所述的手動(dòng)模式下控制器具有自我學(xué) 習(xí)功能。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電控裝置，其特征在于所述的汽車行駛當(dāng)前狀態(tài)信息，釆用 霍爾傳感器采集車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)水溫、發(fā)動(dòng)機(jī)油溫、油門開度等信號(hào)，經(jīng)整形濾 波電路和隔離電路后與微處理器相連。 '
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電控裝置，其特征在于所述的汽車行駛當(dāng)前狀態(tài)信息，還包括當(dāng)前檔位信號(hào)、換檔信號(hào)、功能開關(guān)信號(hào)等。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電控裝置，其特征在于所述的內(nèi)置不同路況典型換檔數(shù)據(jù)，包括了雪地模式、運(yùn)動(dòng)模式和經(jīng)濟(jì)模式下?lián)Q檔時(shí)典型的控制參數(shù)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電控裝置，其特征在于所述的CAN收發(fā)模塊(6)可以通過(guò)連接專用顯示設(shè)備顯示各種重要信息，還可以對(duì)電控裝置進(jìn)行監(jiān)測(cè)、參數(shù)設(shè)置、故障診斷等。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電控裝置的控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟-1) 系統(tǒng)初始化；2) 判斷是手動(dòng)模式還是自動(dòng)模式；3) 若為手動(dòng)模式，判斷自學(xué)習(xí)標(biāo)志是否為l;4) 若自學(xué)習(xí)標(biāo)志不為1，如有換檔信號(hào)，解析信號(hào)后直接驅(qū)動(dòng)換檔電磁閥完成換檔；若 自學(xué)習(xí)標(biāo)志為1，如有換檔信號(hào)，采集車速、轉(zhuǎn)速、油門開度等信號(hào)，構(gòu)建模型，生成關(guān)系 數(shù)據(jù)庫(kù)I，并驅(qū)動(dòng)換檔電磁閥完成換檔；5) 若為自動(dòng)模式，采集車速、轉(zhuǎn)速、油門開度、發(fā)動(dòng)機(jī)水溫、油溫等信號(hào)，構(gòu)建控制模型；6) 判斷該模型是否與數(shù)據(jù)庫(kù)I中模型匹配；7) 若不匹配，將該模型加入數(shù)據(jù)庫(kù)I，若匹配，生成自適應(yīng)控制模型，等待換檔信號(hào)；8) 若檢測(cè)到換檔信號(hào)，判斷當(dāng)前選擇的路況信息，是經(jīng)濟(jì)型、雪地型還是運(yùn)動(dòng)型，進(jìn)入 不同的路況控制模型；9) 生成當(dāng)前路況下該模型的控制模型參數(shù)結(jié)點(diǎn)；10) 判斷換檔模型參數(shù)是否完整，是，生成控制變量列表，驅(qū)動(dòng)換檔電磁閥完成換檔操作。
全文摘要
本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種汽車手自一體自動(dòng)變速器的電控裝置及其實(shí)現(xiàn)方法。一種汽車手自一體自動(dòng)變速器的電控裝置，包括微處理器模塊、電源模塊、信號(hào)采集模塊、功率驅(qū)動(dòng)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、CAN收發(fā)模塊。本發(fā)明設(shè)計(jì)了多種穩(wěn)定可靠的信號(hào)采集處理電路，采用了優(yōu)化的控制方法，設(shè)計(jì)了故障自診斷功能，使得控制器具有換檔快速、準(zhǔn)確，工作穩(wěn)定、可靠等特點(diǎn)。同時(shí)增加了外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和CAN收發(fā)模塊，使得本設(shè)計(jì)具有很好的擴(kuò)展性。在現(xiàn)有液力傳動(dòng)自動(dòng)變速器(AT)基礎(chǔ)上提高換檔操作的效率，具有生產(chǎn)繼承性好，投入的費(fèi)用低、效率高、制造簡(jiǎn)單、操縱方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F16H61/26GK101353017SQ200810196188
公開日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2008年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月17日
發(fā)明者劉家洪, 娟 張, 林 杜, 恬 陳 申請(qǐng)人:南京天擎汽車電子有限公司