CN103104695A - 具有远程驱动器的控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种具有远程驱动器的控制系统，包括变速箱控制模块，具有被设置用于确定输出转矩指令的处理器并且具有被设置用于生成至少部分表示输出转矩指令的PWM信号的脉宽调制(PWM)开关。网络与变速箱控制模块通信并且被设置用于接收和传输PWM信号。驱动器与电磁致动器集成并且与所述网络通信。驱动器被设置用于接收PWM信号并且将PWM信号转化为驱动电流以使电磁致动器能够完成输出转矩指令。

Description

具有远程驱动器的控制系统
技术领域
本公开涉及一种具有远程驱动器用于变速箱的控制系统，并且更具体地涉及一种装有集成电机驱动器用于变速箱内电动机械式齿轮和离合器致动的控制系统。
背景技术
本部分的陈述内容仅仅是提供本公开的相关背景技术信息，并且可以构成或者也可以不构成现有技术。
机动车辆内的自动和手动变速箱使用电子控制模块以控制变速箱的操作。电子控制模块从车上的各种传感器接收电子输入并且处理这些信息以确定车辆的工作状态。电子控制模块根据这些工作状态控制变速箱的升档和降档、变速箱的换档感觉以及起动设备的应用和释放时间。这些变速箱工作特性的电子控制基于车辆的工作状态提供了稳定和精确的换档点和换档质量。
根据变速箱的结构，电子模块可以致动多个电磁致动器。因此，对于任意指定的变速箱结构，电子控制模块都必须明确用于该结构并且具有适当的电机或电磁驱动器以正确驱动电磁致动器。尽管这些系统已经证明有效，但是在本领域内对于划分电磁致动器的驱动器控制从而可以实现跨越各种变速箱结构重复使用同一电子控制模块的电子控制系统仍然存在需求空间。
发明内容
提供了一种用于机动车辆内变速箱的控制系统。控制系统可操作用于控制变速箱内的电磁致动器。系统包括变速箱控制模块，具有被设置用于确定输出转矩指令的处理器并且具有被设置用于生成至少部分表示输出转矩指令的PWM信号的脉宽调制(PWM)开关。网络与变速箱控制模块通信并且被设置用于传输PWM信号。驱动器与电磁致动器集成并且与网络通信。驱动器被设置用于接收PWM信号并且将PWM信号转化为适当相位的驱动电流以使电磁致动器能够完成输出转矩指令。
在一个方面中，系统进一步包括与电磁致动器集成并且与网络通信的位置传感器，其中位置传感器被设置用于检测电磁致动器的旋转量值并生成信号，该信号可以是送往变速箱控制模块的至少部分表示旋转量值的CAN信号、PWM信号、模拟信号或其他类型的信号。
在另一个方面中，变速箱控制模块至少部分地基于来自位置传感器的PWM信号确定输出转矩指令。
在又一个方面中，网络是控制器的区域网络总线。
还提供了一种变速箱，并且变速箱包括输入轴、输出轴、耦合至输入轴和输出轴的齿轮箱，其中齿轮箱包括可选择性接合以在输入轴和输出轴之间提供一种或多种传动比的至少一个转矩传输机构，以及耦合至转矩传输机构的致动器，其中致动器被定位成选择性地接合转矩传输机构。一种电机单元包括电机和集成到电机内的驱动器，电机包括耦合至致动器的转子，其中由电机向转子施加输出转矩以定位致动器。变速箱还包括变速箱控制模块，变速箱控制模块具有被设置用于确定输出转矩指令的处理器并且具有被设置用于生成至少部分表示输出转矩指令的PWM信号的脉宽调制(PWM)开关，以及与变速箱控制模块和电机单元的驱动器通信的网络。电机驱动器被设置用于接收PWM信号并且将PWM信号转化为对应于电机绕组不同相位的驱动电流以使电机能够向转子提供指令的输出转矩来定位致动器。
方案1、一种用于控制变速箱内多个致动器的系统，所述系统包括：
变速箱控制模块，具有与控制电路通信的处理器，被设置用于生成表示致动器控制指令的控制信号以将变速箱置于期望工作状态；
与变速箱控制模块通信并且被设置用于接收控制信号的网络；以及
与多个致动器中的至少一个通信并且与所述网络通信的致动器控制模块，所述致动器控制模块被设置用于接收控制信号并将变速箱置于期望工作状态。
方案2、如方案1所述的系统，进一步包括与多个致动器中的至少一个通信并且与所述网络通信的位置传感器，其中所述位置传感器被设置用于检测多个致动器中至少一个的位置并生成送往变速箱控制模块的至少部分表示所述位置的反馈信号。
方案3、如方案2所述的系统，其中所述变速箱控制模块至少部分地基于来自位置传感器的反馈信号确定致动器控制指令。
方案4、如方案1所述的系统，其中所述网络是控制器的区域网络总线。
方案5、一种用于变速箱的控制系统，所述控制系统包括：
变速箱控制模块，具有被设置用于确定输出转矩指令的处理器并且具有被设置用于生成至少部分表示输出转矩指令的PWM信号的脉宽调制(PWM)开关；
与变速箱控制模块通信并且被设置用于传输PWM信号的网络；
电机单元，包括电机以及集成到电机内的驱动器，其中所述驱动器与网络通信并且被设置用于接收PWM信号以及将PWM信号转化为使电机能够完成输出转矩指令的驱动电流。
方案6、如方案5所述的控制系统，其中所述电机包括提供输出转矩的转子，并且其中所述控制系统进一步包括与电机相集成并与所述网络通信的位置传感器，其中所述位置传感器被设置用于检测转子的旋转量值并生成送往变速箱控制模块的至少部分表示转子旋转量值的CAN信号、PWM信号、模拟信号或其他类型的信号。
方案7、如方案6所述的系统，其中所述变速箱控制模块至少部分地基于来自位置传感器的反馈信号确定输出转矩指令。
方案8、如方案7所述的系统，其中由变速箱控制模块确定的输出转矩指令是从位置传感器传输至变速箱控制模块的实时位置数据的函数。
方案9、如方案8所述的系统，其中所述变速箱控制模块利用闭环控制计算确定输出转矩指令。
方案10、如方案6所述的系统，其中所述网络包括控制器的区域网络总线。
方案11、一种变速箱，包括：
输入轴；
输出轴；
耦合至输入轴和输出轴的齿轮箱，其中所述齿轮箱包括可选择性接合以在输入轴和输出轴之间提供一种或多种传动比的至少一个转矩传输机构；
耦合至转矩传输机构的致动器，其中所述致动器被定位成选择性地接合转矩传输机构；
电机单元，包括电机和集成到电机内的驱动器，其中所述电机包括耦合至致动器的转子，并且其中由电机向转子施加的输出转矩定位致动器；
变速箱控制模块，具有被设置用于确定输出转矩指令的处理器并且具有被设置用于生成至少部分表示输出转矩指令的PWM信号的脉宽调制(PWM)开关；以及
与变速箱控制模块和电机单元的驱动器通信的网络；并且
其中所述驱动器被设置用于接收PWM信号并将PWM信号转化为驱动电流以使电机能够向转子提供指令的输出转矩以定位致动器。
方案12、如方案11所述的控制系统，进一步包括与电机耦合并且与网络通信的位置传感器，其中所述位置传感器被设置用于检测转子的旋转量值并生成送往变速箱控制模块的至少部分表示转子旋转量值的CAN信号、PWM信号、模拟信号或其他类型的信号。
方案13、如方案12所述的系统，其中所述变速箱控制模块至少部分地基于来自位置传感器的信号确定输出转矩指令。
方案14、如方案13所述的系统，其中由变速箱控制模块确定的输出转矩指令是从位置传感器传输至变速箱控制模块的实时位置数据的函数。
方案15、如方案14所述的系统，其中所述变速箱控制模块利用闭环控制计算确定输出转矩指令。
方案16、如方案11所述的系统，其中所述网络包括控制器的区域网络总线。
更多的方面、优点和应用领域将根据本文提供的说明内容变得显而易见。应该理解说明内容和特定示例仅仅是为了进行说明而并不是为了限制本公开的保护范围。
附图说明
本文中介绍的附图仅仅是为了进行说明而并不是为了以任何方式限制本公开的保护范围。
附图1是符合本发明原理的机动车辆动力传动系的示意图。
具体实施方式
以下的说明内容在本质上仅仅是示意性的而绝不是为了限制本公开、其应用或用途。
参照附图1，一种用于机动车辆的示范性动力传动系整体上以附图标记10表示。动力传动系10包括用于提供动力和转矩以推进机动车辆的发动机12。发动机12可以是常规的内燃机或电机或者是任意其他类型的原动机而并不背离本公开的保护范围。发动机12被设置用于通过发动机输出轴16向启动或起动设备14提供驱动转矩。发动机输出轴16可以通过挠性板(未示出)或其他连接设备连接至起动设备14。起动设备14可以是流体动力设备例如液力耦合器或转矩变换器、电机或者摩擦设备例如干式或湿式启动离合器或双离合器。应该意识到任何类型的起动设备14均可使用而并不背离本公开的保护范围。
起动设备14向自动变速箱20传输驱动转矩。变速箱20可以是前轮驱动变速箱或后轮驱动变速箱。一般地说，变速箱20包括变速箱输入轴22和变速箱输出轴24。变速箱输入轴22通过起动设备14与发动机12可操作地互连并且从发动机12接收输入转矩或动力。因此，变速箱输入轴22在起动设备14是流体动力设备的情况下可以是涡轮轴，在起动设备14是双离合器的情况下可以是双输入轴，或者在起动设备14是电机的情况下可以是驱动轴。设置在变速箱输入轴22和变速箱输出轴24之间的是齿轮和离合器装置25。齿轮和离合器装置25可以包括多个齿轮组、多个离合器和/或制动器、多个同步器和/或多根轴。多个齿轮组可以包括各个互相啮合的齿轮，例如通过选择性致动多个离合器/制动器或同步器而连接至或者选择性地连接至多根轴的行星齿轮组或共面齿轮组。多根轴可以包括副轴或中间轴、套管和中心轴、倒档或空转轴或者其组合。离合器/制动器和同步器被选择性接合以通过将多个齿轮组内的各个齿轮选择性耦合至多根轴而启动多种齿轮比或传动比中的至少一种。应该意识到变速箱20内的齿轮组、离合器/制动器和轴的具体设置方式和数量可以改变而并不背离本公开的保护范围。为了举例，变速箱20被图示为具有三个同步器装置26a,26b和26c以及单个启动离合器14的副轴变速箱。但是，如上所述，变速箱20可以采用多种形式而并不背离本公开的保护范围。
变速箱输出轴24优选地与末级驱动单元27相连。末级驱动单元26可以包括例如推进轴、差动装置、驱动轴和驱动轮。
变速箱20还包括变速箱控制模块28。变速箱控制模块28优选地是电子控制设备，具有预编程数字计算机或处理器、控制逻辑、用于存储数据的存储器以及至少一个I/O外围设备例如脉宽调制开关。控制逻辑包括用于监测、操控和生成数据的多个逻辑例程。变速箱控制模块28与第一电机单元30和第二电机单元32电子通信。应该意识到变速箱控制模块28可以与任意数量的电机单元电子通信而并不背离本公开的保护范围。
第一电机单元30包括电机34以及集成的电子套件36。电机34优选地是无刷直流电机。但是，电机34也可以是任何电磁机例如有刷电机或步进电机。集成的电子套件36包括在信号处理电路也就是控制器28和电机34之间提供接口并且被用于根据来自控制器28的指令信号驱动电机34的电机驱动电路36A。这些指令信号由附图中示出的实线38表示并且优选地是通过计算机辅助网络通信的脉宽调制信号。集成的电子套件36还包括用于测量电机30的转子40位置的位置传感器36B。位置传感器36B通过由附图中示出的虚线42表示的控制器区域网(CAN)总线将位置反馈信息送往控制器28。可选地，位置传感器36B可以是与电子套件36分离的独立电子套件。第一电机单元30的转子40被耦合至用于接合起动设备14的致动器44。
第二电机单元32包括电机50以及集成的电子套件52。电机50优选地是无刷直流电机。但是，电机50也可以是任何电磁机例如有刷电机或步进电机。集成的电子套件52包括在信号处理电路也就是控制器28和电机50之间提供接口并且被用于根据来自控制器28的指令信号驱动电机50的电机驱动电路52A。这些指令信号由附图中示出的实线54表示并且优选地是通过控制器区域网(CAN)或其他电子线路通信的脉宽调制信号。集成的电子套件52还包括用于测量电机50的转子56位置的位置传感器52B。位置传感器52B通过由附图中示出的虚线58表示的计算机辅助网络将位置反馈信息送往控制器28。可选地，位置传感器52B可以是与电子套件52分离的独立电子套件。第二电机单元32的转子56被耦合至驱动筒形凸轮62的齿轮60。筒形凸轮62被设置用于接合多个同步器26A-26C。
在动力传动系10运行期间，位置传感器36B向控制器28发送转子40的实时位置数据。控制器28接收实时位置数据并执行闭环控制计算以确定送往第一电机单元30的所需转矩指令。转矩指令由控制器28转化为脉宽调制(PWM)信号并送往电机驱动器36A。电机驱动器36A接收PWM信号并基于PWM信号指令适当电流输送至电机34，目的是为了生成所需转矩。第二电机单元32以基本类似于第一电机单元30的方式工作。
将整个电机驱动器集成在单个电机单元内通常以最小的成本和物理尺寸提供了最高的功能水平。这样还进一步允许使用现有的变速箱控制模块以控制多种类型的变速箱，包括双离合器变速箱、手动变速箱或行星齿轮变速箱。
本发明的说明书本质上仅仅是示范性的，并且不背离本发明主旨的各种变形都应被认为是落在本发明的保护范围内。这些变形不应被视为背离了本发明的精神和保护范围。

Claims (10)

1. 一种用于控制变速箱内多个致动器的系统，所述系统包括：
变速箱控制模块，具有与控制电路通信的处理器，被设置用于生成表示致动器控制指令的控制信号以将变速箱置于期望工作状态；
与变速箱控制模块通信并且被设置用于接收控制信号的网络；以及
与多个致动器中的至少一个通信并且与所述网络通信的致动器控制模块，所述致动器控制模块被设置用于接收控制信号并将变速箱置于期望工作状态。
2. 如权利要求1所述的系统，进一步包括与多个致动器中的至少一个通信并且与所述网络通信的位置传感器，其中所述位置传感器被设置用于检测多个致动器中至少一个的位置并生成送往变速箱控制模块的至少部分表示所述位置的反馈信号。
3. 如权利要求2所述的系统，其中所述变速箱控制模块至少部分地基于来自位置传感器的反馈信号确定致动器控制指令。
4. 如权利要求1所述的系统，其中所述网络是控制器的区域网络总线。
5. 一种用于变速箱的控制系统，所述控制系统包括：
变速箱控制模块，具有被设置用于确定输出转矩指令的处理器并且具有被设置用于生成至少部分表示输出转矩指令的PWM信号的脉宽调制(PWM)开关；
与变速箱控制模块通信并且被设置用于传输PWM信号的网络；
电机单元，包括电机以及集成到电机内的驱动器，其中所述驱动器与网络通信并且被设置用于接收PWM信号以及将PWM信号转化为使电机能够完成输出转矩指令的驱动电流。
6. 如权利要求5所述的控制系统，其中所述电机包括提供输出转矩的转子，并且其中所述控制系统进一步包括与电机相集成并与所述网络通信的位置传感器，其中所述位置传感器被设置用于检测转子的旋转量值并生成送往变速箱控制模块的至少部分表示转子旋转量值的CAN信号、PWM信号、模拟信号或其他类型的信号。
7. 如权利要求6所述的系统，其中所述变速箱控制模块至少部分地基于来自位置传感器的反馈信号确定输出转矩指令。
8. 如权利要求7所述的系统，其中由变速箱控制模块确定的输出转矩指令是从位置传感器传输至变速箱控制模块的实时位置数据的函数。
9. 如权利要求8所述的系统，其中所述变速箱控制模块利用闭环控制计算确定输出转矩指令。
10. 一种变速箱，包括：
输入轴；
输出轴；
耦合至输入轴和输出轴的齿轮箱，其中所述齿轮箱包括可选择性接合以在输入轴和输出轴之间提供一种或多种传动比的至少一个转矩传输机构；
耦合至转矩传输机构的致动器，其中所述致动器被定位成选择性地接合转矩传输机构；
电机单元，包括电机和集成到电机内的驱动器，其中所述电机包括耦合至致动器的转子，并且其中由电机向转子施加的输出转矩定位致动器；
变速箱控制模块，具有被设置用于确定输出转矩指令的处理器并且具有被设置用于生成至少部分表示输出转矩指令的PWM信号的脉宽调制(PWM)开关；以及
与变速箱控制模块和电机单元的驱动器通信的网络；并且
其中所述驱动器被设置用于接收PWM信号并将PWM信号转化为驱动电流以使电机能够向转子提供指令的输出转矩以定位致动器。
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