CN101230913A - 一种自动变速箱控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车自动变速控制方法及装置，本发明一种自动变速箱电控装置，控制单元包括连接在一起的主控制器和从控制器，主控制器和从控制器通过信号处理器接收传感器信号、开关信号输入端输入信号，主控制器通过信号处理器输出信号到启动继电器、档位显示器、蜂鸣器、外部传感器，主控制器通过总线模块与电子控制单元进行数据交换，主控制器通过K线模块与外部设备连接，主控制器和从控制器的输出信号传送到输出信号处理器，输出信号处理器与液压操作系统连接，液压操作系统与离合器、变速箱连接。本发明的优点在于，在主控制器失效的情况下，用从控制器代替主控制器的工作，能确保行车的安全。

Description

一种自动变速箱控制方法及装置

技术领域

本发明涉及汽车自动变速控制方法及装置，具体是一种自动变速箱的控制方法及装置。

背景技术

AMT是在原有的机械变速器、离合器不变的情况下，通过加装微机控制的自动操纵机构代替原来由驾驶员人工完成的离合器分离、接合、摘档与悬挂档以及发动机相应同步调节等操作，最终实现换档全过程操纵的自动化。

目前，市场上的自动变速箱电控单元大多数是由一片主控制器来实现。驾驶员根据行驶环境的变化，通过操作反映驾驶员意图的多功能手柄选档器、油门踏板和制动踏板(取消了离合器踏板)向主控芯片表达意图，主控芯片再根据传感器(如车速传感器、发动机传感器等)反馈掌握着车辆的运行状态，并通过总线和电子控制单元通信，获取加速踏板位置和发动机扭矩等信号，处理和分析采样得到的各种数据，从而按存储在其中的最佳程序(最佳换档规律、离合器接合规律等)对油门开度、离合器接合以及换档三者进行控制，从而获得优良的驾驶性能、平稳起步和迅速换档的能力。但是此方法的缺点是不安全，当主控芯片出现问题时，档位控制信号和离合器控制信号出现混乱现象，变速箱容易受到损坏，甚至导致行车出现交通事故。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以解决以上问题方法和装置，它能在主控制器出现问题的情况下，用从控制器代替主控制器控制档位和离合器的操作，保证行车的安全性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是采用：

一种自动变速箱控制方法，所述控制方法包括如下步骤：

S1：主控制器和从控制器相互连接；

S2：输入信号处理器采集传感器检测信号、开关量检测信号，输入信号处理器将采集到的信号分别传送到主控制器和从控制器；

S3：主控制器处理接收到输入信号处理器采集到的传感器检测信号、开关量检测信号，主控制器依据软件程序对所述传感器检测信号、开关量检测信号进行处理，主控制器将处理后用于控制离合器离合和变换档位的控制信号传送到输出信号处理器1、将用于启动发动机的控制信号经输出信号处理器2传送到启动继电器、将传感器检测信号经总线模块传送到电子控制单元、将用于显示或打印的信号经K线模块传送到外部设备；

S4：从控制器还采集主控制器传送到输出信号处理器1的控制信号；

S5：当从控制器检测到主控制器传送到输出信号处理器1的控制信号出现异常时，从控制器代替主控制器依据软件程序对采集到的传感器检测信号、开关量检测信号进行处理，将处理后用于控制离合器离合和变换档位的控制信号传送到输出信号处理器1，若主控制器传送到输出信号处理器1的控制信号为正常信号，从控制器不向输出信号处理器1传送控制信号；

S6：输出信号处理器1将主控制器或从控制器输入的控制信号进行数模转换后传送到液压操作系统；

S7：液压操作系统控制离合器的离或合，液压操作系统控制变速箱变换档位。

其中，所述主控制器或从控制器将用于启动发动机的控制信号经输出信号处理器传送到启动继电器的同时，还将控制信号经同一输出信号处理器传送控制信号到档位显示器、蜂鸣器、外部传感器。档位显示器外部传感器

其中，所述液压操作系统是由液压油泵、电磁阀、泵继电器接收所述输出信号控制模块的控制信号，使液压油缸带动离合器离或合，或使液压油缸带动变速箱档位拨叉动作。

一种自动变速箱控制装置，所述控制装置包括连接在一起的主控制器和从控制器，所述主控制器和从控制器分别与输入信号处理器的一端连接，所述输入信号处理器的另一端分别与传感器、开关连接，所述主控制器还与输出信号处理器2的一端连接，所述输出信号处理器2的另一端与用于启动发动机的启动继电器连接、与用于发出显示信号的档位显示器、与用于发出报警信号的蜂鸣器、与用于发出驱动信号的外部传感器连接，所述主控制器的通信接口与总线模块的一端连接，所述总线模块的另一端与电子控制单元连接，所述主控制器另一通信接口与K线模块的一端连接，所述K线模块的另一端与外部输入输出设备连接，所述主控制器或从控制器的控制信号输出端与用于控制液压操作系统的输出信号处理器1的一端连接，所述输出信号处理器1的另一端与液压操作系统连接，所述液压操作系统与离合器、变速箱连接。

其中，所述传感器包括：减档传感器、加档传感器、档位稳定传感器、档位位置传感器、空挡传感器、离合器位置传感器、离合器反向速度传感器、离合器正向速度传感器、发动机转速传感器、车速传感器、刹车输入传感器、门开关传感器、压力传感器和啮合位置传感器。

其中，所述开关包括：自动档输入开关、启动输入开关、点火钥匙开关、电池电压开关。

本发明的优点和技术效果在于，在主控制器失效的情况下，用从控制器代替主控制器的工作，能确保行车的安全；主控制器能对控制信号进行电压采样和电流采样，然后经过运算处理调节控制量输出，能达到很好的控制效果。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2-1是本发明齿轮啮合位置传感器模块电路图；

图2-2是本发明档位传感器模块电路图；

图2-3是本发明档位选择杆0位传感器模块电路图；

图2-4是本发明压力传感器模块电路图

图3-1是本发明控制选择放电路原理图；

图3-2是本发明泵继电器电路原理图；

图4是本发明控制压力比例阀和采样电路原理图；

图5是本发明控制压力比例阀的电流检测电路原理图；

图6是本发明主控制器与从控制器连接示意图；

图7是本发明主、从控制器的主程序框图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的一种自动变速箱控制方法，是由主控制器或从控制器，控制变速箱的档位状态和离合器的离合状态，控制步骤包括：

第一步：主控制器与从控制器相互连接，经过输入信号处理器采集传感器信号包括本发明用到的传感器检测信号，所述传感器检测信号有减档信号、加档信号、档位稳定信号、档位位置信号、空挡信号、离合器位置信号、离合器反向速度信号、离合器正向速度信号、发动机转速信号、车速信号、刹车输入信号、门开关信号、压力信号和啮合位置信号；输入信号处理器还采集到开关量检测信号，所述开关量检测信号包括有自动档输入信号、启动输入信号、点火钥匙信号、电池电压信号；

第二步：主控制器处理采集到的传感器信号和开关量信号，依据软件设定的程序进行处理，然后将处理后信号传送到输出信号处理器1，主控制器输出的控制信号经输出信号处理器2处理后，输出发动机启动信号到启动继电器，主控制器经总线模块将传感器检测信号传送到电子控制单元，主控制器经K线模块将显示或打印信号传送到外部输入输出设备；

第三步：从控制器还采集主控制器传送到输出信号处理器1的控制信号；

第四步：当主控制器传送到输出信号处理器1的信号出现异常时，从控制器代替主控制器，将采集的传感器检测信号、开关信号经处理后传送到输出信号处理器1，若主控制器传送到输出信号处理器1的信号为正常信号，从控制器不输出控制信号到输出信号处理器1；

第五步：输出信号处理器1将主控制器或从控制器控制离合器离或合的信号或是控制档位变换位置的信号进行数模转换处理后传送到液压操作系统；

第六步：液压操作系统控制离合器的离或合，液压操作系统控制变速箱变换档位。

本发明主控制器或从控制器将控制信号经输出信号处理器传送到用于启动发动机的控制信号经输出信号处理器2传送到启动继电器的同时，还将信号经信号输出信号处理器传送到档位显示器、蜂鸣器、外部传感器。液压操作系统是由液压油泵、电磁阀、泵继电器接收所述输出控制模块的控制信号，使液压油缸带动离合器或变速箱档位拨叉动作。

一种自动变速箱控制装置，所述控制装置包括连接在一起的主控制器和从控制器，所述主控制器和从控制器分别与输入信号处理器的一端相连接，所述输入信号处理器的另一端分别与传感器、开关相连接，所述主控制器还与输出信号处理器2的一端连接，所述输出信号处理器2的另一端与用于启动发动机的启动继电器、与用于发出显示信号的档位显示器、与用于发出报警信号的蜂鸣器、与用于发出驱动信号的外部传感器相连接，所述主控制器的通信接口与总线模块的一端相连接，所述总线模块的另一端与电子控制单元进行相连接，所述主控制器另一通信接口与K线模块的一端相连接，所述K线模块的另一端与外部输入输出设备相连接，所述主控制器或从控制器的控制信号输出端与用于控制液压操作系统的输出信号处理器1的一端相连接，所述输出信号处理器1的另一端与液压操作系统相连接，所述液压操作系统与离合器、变速箱相连接。档位显示器外部传感器传感器信号包括：减档信号、加档信号、档位稳定信号、档位位置信号、空挡信号、离合器位置信号、离合器反向速度信号、离合器正向速度信号、发动机转速信号、车速信号、刹车输入信号、门开关信号、压力信号和啮合位置信号。开关信号包括：自动档输入信号、启动输入信号、点火钥匙信号、电池电压信号。

如图1所示，发明是这样实现的：此系统主要包括开关信号和传感器信号处理模块、输出处理模块、总线模块、K线模块、主控制器和从控制器。从控制器可以采集一些需要的开关信号、传感器信号(如点火钥匙信号、档位和离合器位置信号等)和主控制器控制档位、离合器的信号，从而判断主控制器的工作是否正常，如果主控制器出现不正常的操作，从控制器可以控制档位和离合器的操作，因为从控制器的控制信号优先级高。当主控制器的操作正常时，从控制器放弃控制档位和离合器；主控制器也可以采集档位和离合器的控制信号，判断控制效果，从而改变档位和离合器的控制量输出，达到最佳控制效果。

本发明各模块的功能：输入信号处理器，主要是把传感器的信号经过处理，所述处理包括滤波放大和或光电隔离、模数转换，达到主、从控制器的接收要求。本发明用到的传感器信号有减档信号、加档信号、档位稳定信号、档位位置信号、空挡信号、离合器位置信号、离合器反向速度信号、离合器正向速度信号、发动机转速信号、车速信号、刹车输入信号、门开关信号、压力信号和啮合位置信号；开关信号处理模块，主要是起到降压的功能。本发明用到的开关信号有自动档输入信号、启动输入信号、点火钥匙信号、电池电压信号；输出信号处理器接受主控制器或从控制器的信号，输出信号处理器输出经数模转换的信号供给显示灯、供给显示档位器，供给用于报故障的蜂鸣器，供给用于外部传感器动力供给的外部传感器、供给用于电源提供的电源输出端。输出信号处理器输出经数模转换的信号还供给启动继电器用于启动发动机；总线模块，主控制器通过总线模块与电子控制单元连接，电子控制单元获取加速踏板位置、发动机扭矩等信号、控制离合或档位变换与发动机的其他控制程序不发生冲突；K线模块，主要是提供诊断或显示功能。液压操作系统主要包含：液压源(液压泵提供)、离合器液压控制系统和选换档液压控制系统几部分组成。

本发明的主控制器选用MC68376芯片，从控制器选用XC866芯片。总线模块采用A82C250芯片。K线模块采用L9101芯片，此芯片同时具备离合器转速信号转换功能(正弦信号变成脉冲频率信号)。在现有技术中，总线和K线技术相当成熟，在此就不详细介绍总线模块和K线模块。以下主要介绍信号输入模块、信号处理器以及主控制器和从控制器互相协调的控制原理。

信号输入模块：主要包括传感器信号和开关信号处理模块，在此主要介绍传感器模块。

如图2所示，是传感器模块电路图，传感器信号很多，在此只列举了几个传感器信号处理电路。图2中的GEARPOS、SHFPOS、GSL0和PRE分别为齿轮啮合位置信号、档位信号、档位选择杆0位信号(加档信号)和压力信号。其中GEARad、SHFPOSad、GSL0ad和PREad信号分别接到主控制器的A/D输入端，进行数值采样。

信号输出处理器，在此主要介绍泵继电器、档位和离合器控制模块。

如图3是控制选择阀和泵继电器原理图。控制档杆的左右拨叉需要选择阀，这就需要主控制器输出两个脉冲信号(SHIFT2o、SHIFT1o)控制选择阀从而实现控制挡杆的左右拨叉。当SHIFT1o有效时(有脉冲信号)，档位向左拨叉；当SHIFT2o有效时(脉冲信号)，档位向右拨叉。由于选择阀需要驱动电压为12V，所以本发明选用了VND05BSP驱动芯片。SHIFT2o、SHIFT1o分别与MC68376芯片管脚TPUCH14、TPUCH13相连。Odd-sel-diag为VND05BSP的故障输出端口，与MC68376的CTM2C管脚相连。SHIFT2、SHIFT1信号直接与选择阀输入控制端相连。MC68376通过VND05BSP芯片控制档位的左右拨叉，通过CTM2C管脚读取VND05BSP芯片的故障。泵继电器需要12V电压，本发明选用BSP452芯片。HYDPMPo与MC68376的PCS3管脚相连。HYDPMP为控制泵继电器输出信号，直接与泵继电器相连。HYDPMPt与MC68376的CTD3管脚相连。MC68376通过PCS3管脚控制BSP452芯片的输出信号HYDPMP：当压力传感器的信号小于某固定值时，控制HYDPMP信号为12V，泵继电器接合，液压泵工作，液压操作系统的压力增大；当压力传感器的信号大于某固定值时，控制HYDPMP信号为0V，泵继电器断开，液压泵不工作。MC68376通过CTD3管脚采样泵继电器信号。其中Q16起到限制电压值的作用。

图4和图5为控制压力比例阀、采样控制量和检测负载电流电路，两张图中的a端是相连的，b端也是相连的。本发明控制档位的上下拨叉(齿轮啮合)需要2个压力比例阀(EV1和EV2)，控制双向作用齿轮啮合-脱开执行元件两个腔的液体压力，依据控制组合情况确定两个稳定机械位置。控制EV1、EV2压力比例阀的信号分别是GEAR1、GEAR2(PWM信号)，即GEAR1和GEAR2信号共同控制档位拨叉上、下方。当GEAR2(GEAR2信号是用来控制EV2压力比例阀；GEAR1信号是用来控制EV1压力比例阀。图4和图5是控制EV1阀的原理图，控制EV2阀的原理和控制EV1的原理一样，所以不介绍控制EV2阀的原理图，所以就没有GEAR2的信号)信号(PWM信号的占空比大)的有效时间长，GEAR1信号(PWM信号的占空比小)的有效时间短时，档杆往上拨叉；当GEAR2信号(PWM信号的占空比小)的有效时间短，GEAR1信号(PWM信号的占空比大)的有效时间长时，档杆往下拨叉。由于控制齿轮啮合需求的控制精度高，所以需要采样控制量和检测负载电流。图4和图5是控制EV1阀的原理图。

在图4中，MC68376的TPUCH4管脚与GEAR1o相连，产生PWM信号，控制EV1。XC866的P3.4管脚与GEAR1en相连，也是控制EV1。GEAR1与EV1阀相连，控制阀的工作。MC68376的AN57管脚与GEAR1ad相连，采样控制量信号GEAR1。在图5中，MC68376的CPWM7管脚与GEAR1ins相连，产生PWM信号，然后通过比较器LM2901判断检测电流电阻(R2～R6的并联)的压降。MC68376的TPUCH5管脚GEAR1d相连，计算检测电流电阻的压降情况。

图4的工作原理。MC68376和XC866共同控制EV1阀。XC866的控制优先级高，当XC866放弃控制权时，置P3.4(GEAR1en)为高阻。当MC68376工作不正常时，XC866才夺回控制权，控制EV1。一般情况下，XC866放弃控制权。GEAR1o与GEAR1en信号控制Q15的导通与截止：当GEAR1en为高阻时，GEAR1o为高电平则Q15导通，低电平时则Q15截止；当GEAR1en为高电平时则Q15导通，当GEAR1en为低电平时则Q15截止。当Q15导通时，Q13和Q14截止，VCC3(12V)经过R52(限流)与EV1相连，流经EV1的电流比较小，可以忽略。当Q15截止时，Q13和Q14导通，由于Q14的导通电阻小、检测电流电阻值小(R2～R6的并联，达到0.2Ω)和负载电阻小(几Ω)，因此经过Q14、检测电流电阻和负载的电流达到1A以上，可以驱动EV1阀。控制EV1阀GEAR1信号经过R64、R63的分压和C26、C9的滤波后输入MC68376的AN57管脚，进行A/D转换，完成控制输出量的采样。

图5的工作原理。测量检测电流电阻的压降值，然后计算出流经检测电流电阻的电流值，此值就是负载的电流值(R52、R74、R90的电阻很大，经过这些电阻流向负载的电流可以忽略)。检测电流电阻的压降值经过MC33074的放大，然后经过比较器LM2901的比较，最后经过反向触发器输入到MC68376的TPUCH5管脚，对信号进行捕获。从GEAR1ins信号的占空比和GEAR1d信号的高低电平情况可以计算出检测电流电阻的压降值，从而计算出负载的电流值。

控制EV2阀的原理与控制EV1阀的原理一样，在此就不介绍EV2阀的控制原理。控制离合器的阀也是压力比例阀，需要的控制信号也是PWM信号，原理与控制EV1、EV2阀原理一样，在此就不介绍离合器的控制原理。

主控制器与从控制器原理图

主控制器与从控制器的通信是通过串行外围接口SPI(serialperipheral interface)，如图6所示。从控制器需要4路A/D转换，采样的信号分别是齿轮啮合位置信号GEARad、点火钥匙信号VIGKad(点火电源的反馈)、档位位置传感器信号SHFPOSad和离合器位置信号CLTPOSad。TACHIN是发动机转速信号(频率信号)，从控制器通过P0.0捕获。从控制器通过P3.2、P3.3、P3.4管脚分别控制离合器、EV1阀和EV2阀。

图7为主、从控制器的主程序框图。从控制器根据发动机转速信号、档位位置信号、齿轮啮合位置信号和离合器位置信号判断主控制器的控制效果和通过SPI接口判断主控制器的工作状态，当出现控制异常或主控制器不工作的情况时，从控制器负责控制离合器和档位控制，保证行车的安全。

以上为本发明的最佳实施方式，依据本发明公开的内容，本领域的普通技术人员能够显而易见地想到的一些雷同、替代方案，均应落入本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种自动变速箱控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：

S1：主控制器和从控制器相互连接；

S2：输入信号处理器采集传感器检测信号、开关量检测信号，输入信号处理器将采集到的信号分别传送到主控制器和从控制器；

S3：主控制器处理接收输入信号处理器采集到的传感器检测信号、开关量检测信号，主控制器依据软件程序对所述传感器检测信号、开关量检测信号进行处理，主控制器将处理后用于控制离合器离合和变换档位的控制信号传送到输出信号处理器1、将用于启动发动机的控制信号经输出信号处理器2传送到启动继电器、将传感器检测信号经总线模块传送到电子控制单元、将用于显示或打印的信号经K线模块传送到外部设备；

S4：从控制器还采集主控制器传送到输出信号处理器1的控制信号；

S5：当从控制器检测到主控制器传送到输出信号处理器1的控制信号出现异常时，从控制器代替主控制器依据软件程序对采集到的传感器检测信号、开关量检测信号进行处理，将处理后用于控制离合器离合和变换档位的控制信号传送到输出信号处理器1，若主控制器传送到输出信号处理器1的控制信号为正常信号，从控制器不向输出信号处理器1传送控制信号；

S6：输出信号处理器1将主控制器或从控制器输入的控制信号进行数模转换后传送到液压操作系统；

S7：液压操作系统控制离合器的离或合，液压操作系统控制变速箱变换档位。

2.如权利要求1所述的自动变速箱控制方法，其特征在于，所述主控制器或从控制器将用于启动发动机的控制信号经输出信号处理器2传送到启动继电器的同时，还将控制信号经同一输出信号处理器2传送控制信号到档位显示器、蜂鸣器、外部传感器。

3.如权利要求1所述的自动变速箱控制方法，其特征在于，所述液压操作系统是由液压油泵、电磁阀、泵继电器接收所述输出信号处理器1的控制信号，使液压油缸带动离合器离或合，或使液压油缸带动变速箱档位拨叉动作。

4.一种自动变速箱控制装置，其特征在于，所述控制装置包括连接在一起的主控制器和从控制器，所述主控制器和从控制器分别与输入信号处理器的一端连接，所述输入信号处理器的另一端分别与传感器、开关连接，所述主控制器还与输出信号处理器2的一端连接，所述输出信号处理器2的另一端与用于启动发动机的启动继电器连接、与用于发出显示信号的档位显示器、与用于发出报警信号的蜂鸣器、与用于发出驱动信号的外部传感器连接，所述主控制器的通信接口与总线模块的一端连接，所述总线模块的另一端与电子控制单元连接，所述主控制器另一通信接口与K线模块的一端连接，所述K线模块的另一端与外部输入输出设备连接，所述主控制器或从控制器的控制信号输出端与用于控制液压操作系统的输出信号处理器1的一端连接，所述输出信号处理器1的另一端与液压操作系统连接，所述液压操作系统与离合器、变速箱连接。

5.如权利要求4所述的自动变速箱控制装置，其特征在于，所述传感器包括：减档传感器、加档传感器、档位稳定传感器、档位位置传感器、空挡传感器、离合器位置传感器、离合器反向速度传感器、离合器正向速度传感器、发动机转速传感器、车速传感器、刹车输入传感器、门开关传感器、压力传感器和啮合位置传感器。

6.如权利要求1所述的自动变速箱控制装置，其特征在于，所述开关包括：自动档输入开关、启动输入开关、点火钥匙开关、电池电压开关。

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