本發(fā)明涉及汽車擋位
技術領域：
，特別是涉及一種線控換擋器擋位自學習方法、系統(tǒng)以及線控換擋器系統(tǒng)。
背景技術：
：目前，常規(guī)換擋器一般是通過拉索推動或拉動自動擋變速器搖臂實現(xiàn)換擋，隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多汽車使用線控換擋器，與常規(guī)換擋器不同，線控換擋器是采用電機直接推動或拉動自動擋變速器搖臂實現(xiàn)換擋，通過自動擋變速器的搖臂精確位移，從而實現(xiàn)精準換擋。線控換擋器要進行精準換擋，一般是在自動變速器換擋軸上面加裝旋轉霍爾傳感器，一種角度傳感器。旋轉霍爾傳感器與電機組成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，從而確保電機推動或拉動變速器搖臂精準換擋。在此過程中，旋轉霍爾傳感器需要精確反饋自動變速器搖臂的實際位移，也就是換擋軸旋轉角度，才能夠獲取自動變速器的實際擋位。然而，當前在將旋轉霍爾傳感器裝在自動變速器上時，一般是采用旋轉霍爾傳感器PWM波占空比值與自動變速器擋位一一對應的固定值方式，但由于產(chǎn)品誤差、機械工差、安裝誤差等原因，容易導致不同線控換擋器產(chǎn)品在同一種擋位對應的旋轉霍爾傳感器PWM波占空比值不同，影響了在換擋過程中線控換擋器的精確度。技術實現(xiàn)要素：基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種線控換擋器擋位自學習方法、系統(tǒng)以及線控換擋器系統(tǒng)，使電機與旋轉霍爾傳感器組成精密的閉環(huán)系統(tǒng)，實現(xiàn)線控換擋器的精確換擋。一種線控換擋器擋位自學習方法，包括：驅動電機推動擋位向換擋軸的旋轉霍爾傳感器角度的上止點方向運動，當檔位信號變?yōu)樯衔粨酰腋淖冸姍C驅動PWM波占空比值而不能使旋轉霍爾傳感器的PWM波變小時，記錄旋轉霍爾傳感器對應的上止點位置PWM波占空比；驅動電機推動擋位向換擋軸的旋轉霍爾傳感器角度的下止點方向運動，當檔位信號變?yōu)橄挛粨?，且改變電機驅動PWM波占空比值而不能使旋轉霍爾傳感器的PWM波變大時，記錄旋轉霍爾傳感器對應的下止點位置PWM波占空比；根據(jù)旋轉霍爾傳感器輸出PWM波占空比與變速箱檔位角度的關系，通過所述上止點位置PWM波占空比和下止點位置PWM波占空比計算出各個擋位的對應的PWM波占空比值；根據(jù)所述PWM波占空比值確定換擋軸的旋轉霍爾傳感器角度與擋位對應關系。一種線控換擋器擋位自學習系統(tǒng)，包括：第一檢測模塊，用于驅動電機推動擋位向換擋軸的旋轉霍爾傳感器角度的上止點方向運動，當檔位信號變?yōu)樯衔粨?，且改變電機驅動PWM波占空比值而不能使旋轉霍爾傳感器的PWM波變小時，記錄旋轉霍爾傳感器對應的上止點位置PWM波占空比；第二檢測模塊，用于驅動電機推動擋位向換擋軸的旋轉霍爾傳感器角度的下止點方向運動，當檔位信號變?yōu)橄挛粨酰腋淖冸姍C驅動PWM波占空比值而不能使旋轉霍爾傳感器的PWM波變大時，記錄旋轉霍爾傳感器對應的下止點位置PWM波占空比；計算模塊，用于根據(jù)旋轉霍爾傳感器輸出PWM波占空比與變速箱檔位角度的關系，通過所述上止點位置PWM波占空比和下止點位置PWM波占空比計算出各個擋位的對應的PWM波占空比值；確定模塊，用于根據(jù)所述PWM波占空比值確定換擋軸的旋轉霍爾傳感器角度與擋位對應關系。一種線控換擋器系統(tǒng)，包括：SCM控制器、電機、TCU控制器、執(zhí)行機構以及旋轉霍爾傳感器；其中，所述旋轉霍爾傳感器連接換擋軸；所述SCM控制器通過電信號驅動電機，電機通過執(zhí)行機構推動或拉動換擋軸，所述旋轉霍爾傳感器用于感知換擋軸的旋轉角度；TCU控制器用于獲取擋位信號，并發(fā)送至SCM控制器；所述SCM控制器還用于執(zhí)行上述的線控換擋器擋位自學習方法。上述線控換擋器擋位自學習方法、系統(tǒng)以及線控換擋器系統(tǒng)，通過驅動電機推動擋位的換擋軸角度變化，通過旋轉霍爾傳感器記錄數(shù)據(jù)，學習出變速箱各個擋位對應的PWM波占空比，吸收旋轉霍爾傳感器的工差，獲取換擋軸的旋轉霍爾傳感器角度與擋位之間精確的對應關系，使系統(tǒng)控制器側與擋位控制器側判擋位置一致，便于實現(xiàn)線控換擋器的精確換擋。附圖說明圖1是本發(fā)明實施例的線控換擋器擋位自學習方法流程圖；圖2是電機位移與變速箱檔位關系示意圖；圖3是換擋軸旋轉角度與擋位關系圖；圖4是本發(fā)明實施例的線控換擋器擋位自學習系統(tǒng)結構示意圖；圖5是一實施例的線控換擋器系統(tǒng)的結構框圖。具體實施方式下面結合附圖闡述本發(fā)明的線控換擋器擋位自學習方法和系統(tǒng)的實施例。為了便于說明，以下實施例中，是以擋位依次包括P、R、N、D、S擋的線控換擋器為例進行說明，設定上止點位置是靠近P擋位置，下止點位置是靠近S擋位置，可以理解的是，其他類型的線控換擋器原理相同。參考圖1，圖1是本發(fā)明實施例的線控換擋器擋位自學習方法流程圖，可以包括如下步驟：S101，驅動電機推動擋位向換擋軸的旋轉霍爾傳感器角度的上止點方向運動，當檔位信號變?yōu)樯衔粨酰腋淖冸姍C驅動PWM波占空比值而不能使旋轉霍爾傳感器的PWM波變小時，記錄旋轉霍爾傳感器對應的上止點位置PWM波占空比；其中，上位擋是旋轉霍爾傳感器角度的上止點對應的擋位；以P、R、N、D、S擋的線控換擋器為例，可以驅動電機推動擋位向P擋方向運動，檢測旋轉霍爾傳感器對應的上止點位置PWM波占空比，記為上止點位置PWM波占空比。作為實施例，改變電機驅動PWM波占空比值，使電機驅動檔位緩慢向P檔方向移動；當檔位信號變?yōu)镻檔時，且增大電機驅動PWM波占空比值而不能使旋轉霍爾傳感器的PWM波變小時，保持一設定時間(如2秒)后，獲取旋轉霍爾傳感器PWM波占空比值，記為上止點位置PWM波占空比；在上述過程中，以緩慢速度改變電機驅動PWM波占空比值，避免速度變化過快，影響數(shù)據(jù)準確性。S102，驅動電機推動擋位向換擋軸的旋轉霍爾傳感器角度的下止點方向運動，當檔位信號變?yōu)橄挛粨?，且改變電機驅動PWM波占空比值而不能使旋轉霍爾傳感器的PWM波變大時，記錄旋轉霍爾傳感器對應的下止點位置PWM波占空比；其中，下位擋是旋轉霍爾傳感器角度的下止點對應的擋位；以P、R、N、D、S擋的線控換擋器為例，可以驅動電機推動擋位向S擋方向運動，檢測旋轉霍爾傳感器對應的下止點位置PWM波占空比，記為下止點位置PWM波占空比。作為實施例，改變電機驅動PWM波占空比值，使電機驅動檔位緩慢向S檔方向移動；當檔位信號變?yōu)镾檔時，且增大電機驅動PWM波占空比值而不能使旋轉霍爾傳感器的PWM波增大時，保持一設定時間(如2秒)后，獲取旋轉霍爾傳感器PWM波占空比值，記為下止點位置PWM波占空比；在上述過程中，以緩慢速度改變電機驅動PWM波占空比值，避免速度變化過快，影響數(shù)據(jù)準確性。S103，根據(jù)旋轉霍爾傳感器輸出PWM波占空比與變速箱檔位角度的關系，通過所述上止點位置PWM波占空比和下止點位置PWM波占空比計算出各個擋位的對應的PWM波占空比值；以P、R、N、D、S擋的線控換擋器為例，通過記錄的上止點位置PWM波占空比和下止點位置PWM波占空比，分別計算出P、R、N、D、S擋的PWM波占空比值。作為實施例，可以通過如下方法P、R、N、D、S擋的對應的PWM波占空比值。(1)計算R擋位的對應的PWM波占空比值的方法可以如下：計算變速箱旋轉軸旋轉每一度對應的旋轉霍爾傳感器PWM波占空比值m：其中，DutyRatio(dowm)為下止點位置PWM波占空比，DutyRatio(up)為上止點位置PWM波占空比，θ為變速箱換檔軸旋轉全程角度；計算R擋位的PWM波占空比值：DutyRatio(R1)＝DutyRatio(up)+m×θP-R；DutyRatio(R2)＝DutyRatio(down)-m×θR-S；式中，DutyRatio(R)為R擋位的PWM波占空比值，θP-R為變速箱換檔軸從P檔到R檔的角度，m為變速箱旋轉軸旋轉每一度對應的旋轉霍爾傳感器PWM波占空比值；θR-S為變速箱換檔軸從R檔到S檔的角度。(2)計算P、S擋位的對應的PWM波占空比值的方法可以如下：DutyRatio(P)＝DutyRatio(R)-m×θP-R+ΔP；式中，DutyRatio(P)為P擋位的PWM波占空比值，ΔP為用于往回修正P檔占空比值的正數(shù)的小角度PWM波占空比；DutyRatio(S)＝DutyRatio(R)+m×θR-S-ΔS；式中，DutyRatio(S)為S擋位的PWM波占空比值，ΔS為用于往回修正S檔占空比值的正數(shù)的小角度PWM波占空比。(3)計算N、D擋位的對應的PWM波占空比值的方法可以如下：DutyRatio(N)＝DutyRatio(R)+m×θR-N；式中，DutyRatio(N)為S擋位的PWM波占空比值，θR-N為變速箱換檔軸從R檔到N檔的角度；DutyRatio(D)＝DutyRatio(R)+m×θR-D；式中，DutyRatio(D)為D擋位的PWM波占空比值，θR-D為變速箱換檔軸從R檔到D檔的角度。上述實施例中，先學習R檔，是因為變速箱的R檔有效范圍更小些，對R檔定位要求更高，因此，可以計算出其他擋位更加準確的PWM波占空比值。另外，為了獲得更高的精確度，可以通過驅動電機推動擋位向換擋軸的旋轉霍爾傳感器角度的上止點方向和下止點方向重復進行多次運動測試，記錄多個上止點位置PWM波占空比和下止點位置PWM波占空比；根據(jù)多次記錄的上止點位置PWM波占空比和下止點位置PWM波占空比，分別計算上止點位置PWM波占空比和下止點位置PWM波占空比對應的平均值，并利用所述平均值計算所述PWM波占空比值。S104，根據(jù)所述PWM波占空比值確定換擋軸的旋轉霍爾傳感器角度與擋位對應關系。通過上述技術方案，能學習出各個變速箱P、R、N、D、S擋對應的旋轉霍爾傳感器角度值所對應表示的PWM波占空比，先學習變速箱R檔位中間值，由R檔推算P、N、D、S檔位置，使系統(tǒng)控制器側與擋位控制器側判擋位置一致，便于實現(xiàn)線控換擋器的精確換擋。參考圖2所示，圖2是電機位移與變速箱檔位關系示意圖；從圖中可見，電機驅動變速箱檔位旋轉軸是有上止點和下止點，上止點和下止點是變速箱機械限位，當旋轉軸活動到上止點或下止點時，無論電機如何出力，只能卡在上止點和下止點上。參考圖3所示，圖3是換擋軸旋轉角度與擋位關系圖，從圖中可看到，變速箱在P檔時，換檔軸旋轉到0°位置；變速箱在R檔時，換檔軸旋轉到17.77°位置；變速箱在N檔時，換檔軸旋轉到27.6°位置；變速箱D檔時，換檔軸旋轉到37.43°位置；變速箱在S檔時，換檔軸旋轉到47.56°位置。結合表1，表1所示為變速箱檔位與換檔軸旋轉角度關系。表1檔位PRNDS角度值0°17.77°27.6°37.43°47.56°角度公差-3°～2.2°±2.2°±2.2°±2.2°-2.2°～3°從表1可看出，變速箱檔位與換檔軸旋轉角度還存在工差范圍，當換檔軸旋轉角度進入某一檔的工差范圍內(nèi)時，變速箱會切換到該檔狀態(tài)。由圖2和表1可知，變速箱換檔軸旋轉全程角度為47.56°。結合表2，表2所示為變速箱檔位與旋轉霍爾傳感器輸出PWM波占空比關系，是一特定實例。表2檔位PRNDS角度值0°17.77°27.6°37.43°47.56°角度公差-3°～2.2°±2.2°±2.2°±2.2°-2.2°～3°占空比值8-20.6735.39-46.8749.88-61.3764.38-75.4479.33-92從表2可看出，旋轉霍爾傳感器輸出PWM波占空比與變速箱檔位角度成正比例關系。這也是旋轉霍爾傳感器(角度霍爾傳感器)自身特征所決定。在上述方案中，旋轉霍爾傳感器輸出信號一般是固定頻率的PWM波，不同的變速器擋位對應的旋轉霍爾傳感器PWM波占空比值不同，通過線控換擋器擋位自學習方法，可以使每個線控換擋器產(chǎn)品下線或更換后，能通過自學習獲得旋轉霍爾傳感器PWM波占空比值與自動變速器擋位(即換擋軸旋轉角度)的精確對應關系。參考圖4所示，圖4是本發(fā)明實施例的線控換擋器擋位自學習系統(tǒng)結構示意圖，包括：第一檢測模塊101，用于驅動電機推動擋位向換擋軸的旋轉霍爾傳感器角度的上止點方向運動，當檔位信號變?yōu)樯衔粨?，且改變電機驅動PWM波占空比值而不能使旋轉霍爾傳感器的PWM波變小時，記錄旋轉霍爾傳感器對應的上止點位置PWM波占空比；第二檢測模塊102，用于驅動電機推動擋位向換擋軸的旋轉霍爾傳感器角度的下止點方向運動，當檔位信號變?yōu)橄挛粨?，且改變電機驅動PWM波占空比值而不能使旋轉霍爾傳感器的PWM波變大時，記錄旋轉霍爾傳感器對應的下止點位置PWM波占空比；計算模塊103，用于根據(jù)旋轉霍爾傳感器輸出PWM波占空比與變速箱檔位角度的關系，通過所述上止點位置PWM波占空比和下止點位置PWM波占空比計算出各個擋位的對應的PWM波占空比值；確定模塊104，用于根據(jù)所述PWM波占空比值確定換擋軸的旋轉霍爾傳感器角度與擋位對應關系。本發(fā)明的線控換擋器擋位自學習系統(tǒng)與本發(fā)明的線控換擋器擋位自學習方法一一對應，在上述線控換擋器擋位自學習方法的實施例闡述的技術特征及其有益效果均適用于線控換擋器擋位自學習系統(tǒng)的實施例中，特此聲明。下面結合附圖闡述線控換擋器系統(tǒng)的實施例?；谏鲜龅木€控換擋器擋位自學習方法，本發(fā)明實施例提供了一種實施該方法的線控換擋器系統(tǒng)方案。參考圖5所示，圖5是一實施例的線控換擋器系統(tǒng)的結構框圖；包括：SCM(SingleChipMicrocomputer，單片微型計算機)控制器、電機、TCU(TransmissionControlUnit，自動變速箱控制單元)控制器、執(zhí)行機構以及旋轉霍爾傳感器；其中，所述旋轉霍爾傳感器連接換擋軸；所述SCM控制器通過電信號驅動電機，電機通過執(zhí)行機構推動或拉動換擋軸，所述旋轉霍爾傳感器用于感知換擋軸的旋轉角度；TCU控制器用于獲取擋位信號，并發(fā)送至SCM控制器；其特征在于，所述SCM控制器還用于執(zhí)行本發(fā)明任一實施例的線控換擋器擋位自學習方法。對于線控換擋器系統(tǒng)的結構，如圖5，主要包括SCM控制器、電機(包括各種直流電機)、執(zhí)行機構、換擋軸、旋轉霍爾傳感器、TCU控制器；其中，SCM控制器是線控換擋控制器，電機可以包括各種直流電機，執(zhí)行機構可以包括換向裝置、減速機構和搖臂等，旋轉霍爾傳感器是一種角度傳感器，TCU控制器為變速箱控制器。SCM控制器通過電信號驅動電機，電機通過執(zhí)行機構推動或拉動換擋軸，實現(xiàn)變速器換擋功能；同時，SCM控制器通過旋轉霍爾傳感器感知換擋軸旋轉角度(即變速箱擋位變化)；TCU控制器通過變速箱內(nèi)部傳感器感知變速箱擋位變化，并通過CAN總線，把變速箱當前擋位告知SCM控制器。SCM控制器為整個系統(tǒng)控制中心，所有的控制策略都通過SCM控制器進行邏輯判斷后實施。SCM控制器通過電機驅動執(zhí)行機構推動或拉動換擋軸，實現(xiàn)變速器換擋。SCM控制器通過旋轉霍爾傳感器采集換擋軸旋轉角度，同時從CAN總線收集TCU控制器獲得變速箱的擋位信息。如圖2，SCM控制器控制電機拖動執(zhí)行機構驅動變速箱旋轉軸向上止點運動，直到停在上止點一定時間(如2S)后，記錄上止點位置(旋轉霍爾傳感器PWM波占空比表示)。SCM控制器控制電機拖動執(zhí)行機構驅動變速箱旋轉軸向下止點運動，直到停在下止點一定時間(如2S)后，記錄下止點位置(旋轉霍爾傳感器PWM波占空比表示)。根據(jù)旋轉霍爾傳感器輸出PWM波占空比與變速箱檔位角度成正比例關系，通過上止點位置和下止點位置計算P、R、N、D、S檔位置。自學習過程中，緩慢改變電機驅動PWM波占空比值，使電機驅動檔位緩慢向上止點(P檔)方向移動；當TCU控制器檔位信號變?yōu)镻檔(SCM控制通過CAN總線獲知)，且增大電機驅動PWM波占空比值而不能使旋轉霍爾傳感器的PWM波變小，保持一定時間(如2S)，記該位置為上止點位置(記錄此時旋轉霍爾傳感器PWM波占空比值)。驅動電機緩慢推動檔位向下止點(S檔)方向運動，直到TCU控制器檔位信號變?yōu)镾檔(SCM控制通過CAN總線獲知)，且增大電機驅動PWM波占空比值而不能使旋轉霍爾傳感器的PWM波變大，保持一定時間(如2S)，記該位置為上止點位置(記錄此時旋轉霍爾傳感器PWM波占空比值)。重復上述步驟多次，取上止點和下止點位置的PWM波占空比的平均值。(a)計算R擋位的對應的PWM波占空比值，利用上面實施例中的公式進行計算，其中，θ取47.56°，θP-R取17.77°，θR-S取29.79°。(b)計算P擋位的對應的PWM波占空比值，ΔP為正數(shù)的小角度PWM波占空比，用于往回修正P檔值，便于電機閉環(huán)控制。(c)計算S擋位的對應的PWM波占空比值，ΔS為正數(shù)的小角度PWM波占空比，用于往回修正S檔值，便于電機閉環(huán)控制。(d)計算N擋位的對應的PWM波占空比值，θR-N取9.83°(e)計算D擋位的對應的PWM波占空比值，θR-D取19.66°以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。當前第1頁1 2 3