CN101353017A - 一种汽车手自一体自动变速器的电控装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明所解决的技术问题是提供一种汽车手自一体自动变速器的电控装置及其实现方法。一种汽车手自一体自动变速器的电控装置，包括微处理器模块、电源模块、信号采集模块、功率驱动模块、数据存储模块、CAN收发模块。本发明设计了多种稳定可靠的信号采集处理电路，采用了优化的控制方法，设计了故障自诊断功能，使得控制器具有换档快速、准确，工作稳定、可靠等特点。同时增加了外部数据存储模块和CAN收发模块，使得本设计具有很好的扩展性。在现有液力传动自动变速器(AT)基础上提高换档操作的效率，具有生产继承性好，投入的费用低、效率高、制造简单、操纵方便等优点。

Description

一种汽车手自一体自动变速器的电控装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种信号采集、信号集中处理、CAN通讯、智能控制等综合技术，特别涉及一种手自一体自动变速器的电控装置及其实现方法。

背景技术

目前汽车变速系统主要分为手动、自动、手自一体三种模式。

传统手动变速器具有良好的行驶动力性和经济性，但是由于换档操作劳动强度大，尤其在路况复杂的情况下，容易分散驾驶员的注意力，使交通事故增加。而且，由于驾驶员的换档技术水平存在差异，使得整车的燃料经济性、动力性和污染排放等存在巨大的差异，从而导致环境污染加重和能源的浪费。

自动变速器具有操作容易、驾驶舒适、节约能源、能减少驾驶者疲劳并提高行车安全性的优点，极大地方便了非职业驾驶员。

目前，汽车使用的大都是液力传动自动变速器(AT)，这种自动变速器的缺点是换档效率低。无级变速器(CVT)解决了液力传动自动变速器效率低的问题，但制造成本较高，一般应用在高端汽车上。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种汽车手自一体自动变速器的电控装置及其实现方法，在现有液力传动自动变速器(AT)基础上提高换档操作的效率，具有生产继承性好，投入的费用低、效率高、制造简单、操纵方便等优点。

本发明的技术方案是：一种汽车手自一体自动变速器的电控装置，包括微处理器模块、电源模块、信号采集模块、功率驱动模块、数据存储模块、CAN收发模块。其中，微处理器模块和各个功能模块实时的进行数据交换和处理，与各个模块都相连；电源模块给控制器各个模块提供稳定的5V直流电源，与各个模块都相连；信号采集模块对外部提供给控制器的各种信号进行数据采样；功率驱动模块驱动换向电磁阀完成换档操作；数据存储模块、CAN收发模块两个模块用于功能扩展。

其中，CAN收发模块用于对控制器进行监测、参数设置、故障诊断等。也可用于扩展，装配于CAN总线车辆。

一种汽车手自一体自动变速器电控装置的控制方法，该方法包括以下步骤：

1)系统初始化；

2)判断是手动模式还是自动模式；

3)若为手动模式，判断自学习标志是否为1；

4)若自学习标志不为1，如有换档信号，解析信号后直接驱动换档电磁阀完成换档；若自学习标志为1，如有换档信号，采集车速、转速、油门开度等信号，构建模型，生成关系数据库I，并驱动换档电磁阀完成换档；

5)若为自动模式，采集车速、转速、油门开度、发动机水温、油温等信号，构建控制模型；

6)判断该模型是否与数据库I中模型匹配；

7)若不匹配，将该模型加入数据库I，若匹配，生成自适应控制模型，等待换档信号；

8)若检测到换档信号，判断当前选择的路况信息，是经济型、雪地型还是运动型，进入不同的路况控制模型；

9)生成当前路况下该模型的控制模型参数结点；

10)判断换档模型参数是否完整，是，生成控制变量列表，驱动换档电磁阀完成换档操作。

该控制方法的特点在于控制器能够自学习驾驶员的驾车习惯，不断完善数据库I中的各种模型，使自动换档效率逐步得到提高。

本发明的有益效果是：设计了多种稳定可靠的信号采集处理电路，采用了优化的控制方法，设计了故障自诊断功能，使得控制器具有换档快速、准确，工作稳定、可靠等特点。同时增加了外部数据存储模块和CAN收发模块，使得本设计具有很好的扩展性。

附图说明

图1是本发明系统结构框图。

图2是本发明系统实现电路连接图。

图3是本发明软件算法结构框图。

图4是本发明软件算法实现流程图。

具体实施方式

在本发明中，当系统上电后，信号采集模块首先采集当前驾驶模式是手动还是自动。若为手动驾驶模式，当自学习功能未开启时，微处理器将根据驾驶员档位切换信号驱动相应的换档电磁阀完成换档操作，自学习功能开启后，电控装置能够自学习驾驶员的操作习惯，包括换档习惯、驾驶车速与发动机转速数据关系等，并将采集的数据送给微处理器，微处理器分析处理后，综合预设的不同路况典型换档模型，生成相应的模型数据库，数据存储在数据存储模块。当驾驶人员选择自动驾驶模式时，微处理器对发动机转速、车速、油门开度等信号进行采样分析，与数据库中模型进行匹配，生成换档控制参数，微处理控制换档电磁阀，改变齿轮传动比，完成自动换档。

下面结合附图详细描述本发明的电路组成和功能实现算法。

如图1所示，本发明主要包括了微处理器模块1、电源模块2、信号采集处理模块3、功率驱动模块4、数据存储模块5、CAN收发模块6六部分，微处理器模块1为核心控制模块，采用FREESCALE公司的MC9S12D64，主要功能是信号分析处理和逻辑控制；电源模块2主要功能是将车载24VDC电源转换为控制器工作所需的5VDC电源；信号采集模块3主要功能是将外部提供给控制器的各种信号进行数据采样，包括模拟量采样和数字量采样；功率驱动模块4主要功能是驱动换档电磁阀，完成换档操作；数据存储模块5主要功能是存储控制器工作所需的配置数据；CAN收发模块6主要功能是用于通讯，还可以对控制器工作进行监测、参数设置、故障诊断等。

如图2所示，控制器由微处理器(MC9S12D64)及其外围电路和各主要功能电路连接而成。微处理器电源由电源模块提供，设计采用汽车级电源芯片，输出可靠的5VDC电源；微处理器内部AD口(AD)主要有三路输入，分别是发动机水温、燃油温度、油门开度，这三组均为电阻式采样，通过精密电阻分压采样，微处理器计算、转换后得当前水温、油温和油门的开度；微处理器内部信号捕捉口(IOC)主要有两路输入，分别是发动机转速和车速，这两组均为频率信号，由微处理器完成对捕获频率信号的分析和计算；微处理器输出控制部分主要是通过驱动电路控制换档电磁阀，包括1档-6档，针对每个控制电路均有故障诊断信号反馈给微处理器，如图中(ST In)端口；另外，微处理器内部CAN模块和外部CAN通讯电路相连；微处理器串行通讯接口和外部数据存储模块以SPI方式连接；档位信号是开关量，经过开关量采集处理电路后连接到微处理器普通IO端口。

如图3所示，当驾驶员采用手动档模式时，在自学习功能开启模式下，微处理器将对外部采样信号进行分析、运算，并结合预设的路况信息，生成各种变化规律的映射关系，在综合动力性、舒适性等指标后，根据自适应软件规则计算出合理的变档参数，形成自适应调配规则；当驾驶员采用自动档模式时，微处理器将采样数据分析计算后生成三维档位参数表，结合自适应调配规则，智能选择最佳的换档参数。

如图4所示，系统开始工作后，微处理器首先判断处于自动档还是手动档，当为手动档时，又细分为自学习功能开启和不开启两种模式，在不同的模式下，微处理器采用不同的控制策略。自学习不开启，则微处理器对换档信号分析后，直接驱动换档电磁阀变档到驾驶员选择的目标档位；自学习开启后，微处理器对采样数据分析处理后，结合预设的模型参数生成模型数据库I，然后变档到目标档位；在微处理器收到自动档开启信号后，对数据分析计算后数据库I中模型进行比对，若为新模型，则建立新模型并添加到数据库I中，若与模型I中模型匹配，则在收到换档信号后，根据目标档位的模型数据值和当前模型数据值比较后，生成新的内容模型节点，得到控制所需的变量列表，再驱动换档电磁阀完成换档操作。

Claims (8)

1、一种汽车手自一体自动变速器的电控装置，其特征是：包括微处理器模块(1)、电源模块(2)、信号采集模块(3)、功率驱动模块(4)、数据存储模块(5)、CAN收发模块(6)；其中，微处理器模块(1)和各个功能模块实时的进行数据交换和处理，与各个模块都相连；电源模块(2)给控制器各个模块提供稳定的5V直流电源，与各个模块都相连；信号采集模块(3)对外部提供给控制器的各种信号进行数据采样；功率驱动模块(4)驱动换向电磁阀完成换档操作；数据存储模块(5)、CAN收发模块(6)两个模块用于功能扩展。

2、根据权利要求1所述的电控装置，其特征在于：电控装置有手动和自动两种工作方式可选；工作时，信号采集模块(3)采集汽车行驶当前状态信息，经微处理器分析处理后，结合数据存储模块(5)内置的不同路况典型换档数据，由微处理器控制功率驱动模块(4)打开相应的换档电磁阀，连通换档机构改变齿轮传动比，从而完成自动变速。

3、根据权利要求2所述的电控装置，其特征在于：所述的手动模式下控制器具有自我学习功能。

4、根据权利要求2所述的电控装置，其特征在于：所述的汽车行驶当前状态信息，采用霍尔传感器采集车速、发动机转速、发动机水温、发动机油温、油门开度等信号，经整形滤波电路和隔离电路后与微处理器相连。

5、根据权利要求2所述的电控装置，其特征在于：所述的汽车行驶当前状态信息，还包括当前档位信号、换档信号、功能开关信号等。

6、根据权利要求2所述的电控装置，其特征在于：所述的内置不同路况典型换档数据，包括了雪地模式、运动模式和经济模式下换档时典型的控制参数。

7、根据权利要求1所述的电控装置，其特征在于：所述的CAN收发模块(6)可以通过连接专用显示设备显示各种重要信息，还可以对电控装置进行监测、参数设置、故障诊断等。

8、根据权利要求1所述的电控装置的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)系统初始化；

2)判断是手动模式还是自动模式；

3)若为手动模式，判断自学习标志是否为1；

4)若自学习标志不为1，如有换档信号，解析信号后直接驱动换档电磁阀完成换档；若自学习标志为1，如有换档信号，采集车速、转速、油门开度等信号，构建模型，生成关系数据库I，并驱动换档电磁阀完成换档；

5)若为自动模式，采集车速、转速、油门开度、发动机水温、油温等信号，构建控制模型；

6)判断该模型是否与数据库I中模型匹配；

7)若不匹配，将该模型加入数据库I，若匹配，生成自适应控制模型，等待换档信号；

8)若检测到换档信号，判断当前选择的路况信息，是经济型、雪地型还是运动型，进入不同的路况控制模型；

9)生成当前路况下该模型的控制模型参数结点；

10)判断换档模型参数是否完整，是，生成控制变量列表，驱动换档电磁阀完成换档操作。

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