CN105299211A - 一种面向工程的机械式自动变速器控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种面向工程的机械式自动变速器控制系统和方法，本系统包括：输入单元，用于从电控单元寄存器中读取传感器信号和CAN总线信号，并对信号数据进行滤波处理，得到传感器信息；控制处理单元，用于对所述传感器信息进行运算处理，得到离合器、选换档的驱动信息；输出单元，用于将所述离合器、选换档的驱动信息转化为输出信号并输出。本发明根据机械式自动变速器功能实现特点，提出一种面向工程的机械式自动变速器控制系统，该系统逻辑清晰，子模块接口定义和功能明确，不同子模块相互独立，模型可扩展性好。

Description

一种面向工程的机械式自动变速器控制系统和方法

技术领域

本发明涉及一种自动变速器控制系统和方法，具体涉及一种面向工程的机械式自动变速器控制系统和方法。

背景技术

随着电子信息控制技术的快速发展和自动变速器性能的严格要求，传动系统控制模型的研发面临着高难度的挑战：任何故障条件下的安全性，大型复杂代码的可维护性可继承性，开发过程的高质量高效率等等，采用传统人工手写C代码的开发方式已难以满足传动系统控制模型开发的需求，因此面向工程的控制模型的设计开发方式在汽车传动电控系统开发中得到广泛应用。

在传动系统控制模型的开发和设计中，一个良好的系统控制模型构架能清晰明确地表达控制系统逻辑时序和子功能模块，有助于模型团队合作开发，,以及模型的可移植性和维护性，因此合理的控制模型构架建立是控制模型开发过程中必不可少的重要步骤。现有的针对机械式自动变速器控制模型存在复杂性强，模型功能划分不明确、模型可维护行以及可移植性差的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明根据机械式自动变速器功能实现特点，提出一种面向工程的机械式自动变速器控制系统和方法，该控制系统逻辑清晰，子模块接口定义和功能明确，不同子模块相互独立，模型可扩展性好。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种面向工程的机械式自动变速器控制方法，所述方法包括如下步骤：

(1)从电控单元寄存器中读取传感器信号和CAN总线信号，并对信号数据进行滤波处理，得到传感器信息；

(2)对所述传感器信息进行处理，得到离合器、选换档的驱动信息；

(3)将所述离合器、选换档的驱动信息转化为输出信号并输出。

优选的，所述步骤(1)中包括如下步骤：

步骤1-1、根据数据信号类型，将传感器信号转化为控制软件模型需要的信号规格；

步骤1-2、对传感器信号进行滤波处理，得到传感器信息。

优选的，所述传感器信号包括转速信号、位移信号、坡度信号、压力信号、温度信号、油门开度信号、制动踏板信号、多功能换档手柄信号和CAN总线信号。

优选的，所述步骤(2)中包括如下步骤：

步骤2-1、检测在不同使用工况下输入信号是否存在故障，若存在则进行信号重构处理，并根据故障信息产生故障容错决策；

步骤2-2、通过传感器信息、车辆传动系统状态信息和驾驶员操作意图，根据程序设计的换挡策略，生成变速器需求档位信息；

步骤2-3、根据故障判断信息、离合器控制信息和选换档控制信息对所述需求档位信息进行校验，根据确认档位和当前档位生成发动机目标转速和目标扭矩信息；

步骤2-4、根据传感器信息、选换档控制信息和所述变速器需求档位信息，输出离合器主从动部分转速差控制需求信息；

步骤2-5、根据所述离合器主从动部分转速差控制需求信息产生离合器的驱动信息，实现离合器执行机构的控制；

步骤2-6、根据所述传感器信息、所述变速器需求档位信息和离合器状态信息，得出选换档需求位移信息；

步骤2-7、根据所述选换档需求位移信息产生选换档的驱动信息，实现机械变速器选换档控制，改变车辆档位状态。

优选的，所述步骤(3)中包括如下步骤：

步骤3-1、将所述离合器的驱动信息和选换档的驱动信息转化为与硬件相匹配的驱动输出信息；

步骤3-2、将所述驱动输出信息转化为执行器驱动信号、传动系统状态信息、人机交互信息和车辆协调控制信号。

优选的，一种面向工程的机械式自动变速器控制系统，所述系统包括：

输入单元，用于从电控单元寄存器中读取传感器信号和CAN总线信号，并对信号数据进行滤波处理，得到传感器信息；

控制处理单元，用于对所述传感器信息进行处理，得到离合器、选换档的驱动信息；

输出单元，用于将所述离合器、选换档的驱动信息转化为输出信号并输出。

优选的，所述输入单元包括：

硬件输入模块，用于根据数据信号类型，将传感器信号转化为控制软件模型需要的信号规格，并输出到软件输入模块；

软件输入模块，用于对传感器信号进行滤波处理，得到传感器信息。

优选的，所述控制处理模块包括：

状态监测模块，用于检测在不同使用工况下输入信号是否存在故障，若存在则将故障状态反馈给软件输入模块和变速器状态管理模块，软件输入模块进行信号重构处理，同时变速器状态管理模块根据故障信息产生故障容错决策；

换挡策略模块，用于通过软件输入模块的传感器信息、车辆传动系统状态信息和驾驶员操作意图，根据程序设计的换挡策略，生成变速器需求档位信息；

变速器状态管理模块，用于根据所述状态监测模块的故障判断信息、离合器控制模块信息和选换档控制模块信息对所述需求档位信息进行校验，根据确认档位和当前档位生成发动机目标转速和目标扭矩信息；

离合器控制模块，用于根据所述软件输入模块的传感器信息、选换档控制模块信息和所述变速器需求档位信息，输出离合器主从动部分转速差控制需求信息；

离合器管理模块，用于根据所述离合器主从动部分转速差控制需求信息产生离合器的驱动信息，实现离合器执行机构的控制；

选换档控制模块，用于根据所述软件输入模块的传感器信息、所述变速器需求档位信息和离合器状态信息，得出选换档需求位移信息；

选换档管理模块，用于根据所述选换档需求位移信息产生操纵机构的驱动信息，实现机械变速器选换档控制，改变车辆档位状态。

优选的，所述输出单元包括：

软件输出模块，用于将所述离合器的驱动信息和选换档的驱动信息转化为与硬件相匹配的驱动输出信息，接收传动系统状态信息按照信息协议翻译并输出到硬件输出模块；

硬件输出模块，用于将所述驱动输出信息转化为执行器驱动信号、传动系统状态信息、人机交互信息和车辆协调控制信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明根据机械式自动变速器控制功能实现特点,提出了一种面向工程的机械式自动变速器控制系统，该模型构架逻辑时序清晰，子模块功能明确，模块可扩展性可维护性好，便于团队合作开发。将该构架应用于机械式自动变速器控制模型开发，可大大提高模型研发效率，保证模型研发质量。

附图说明

图1是本发明提供的一种面向工程的机械式自动变速器控制方法的流程图

图2是本发明提供的一种面向工程的机械式自动变速器控制系统的框架图

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，为本发明提供的一种面向工程的机械式自动变速器控制方法，该方法包括如下步骤：

1、根据数据信号类型，将传感器信号转化为控制软件模型需要的信号规格，传感器信号包括转速信号、位移信号、坡度信号、压力信号、温度信号、油门开度信号、制动踏板信号、多功能换档手柄信号和CAN总线信号；

2、对传感器信号进行滤波处理，得到传感器信息；

3、检测在不同使用工况下输入信号是否存在故障，若存在则进行信号重构处理，并根据故障信息产生故障容错决策；

4、通过传感器信息、车辆传动系统状态信息和驾驶员操作意图，根据程序设计的换挡策略，生成变速器需求档位信息；

5、根据故障判断信息、离合器控制信息和选换档控制信息对所述需求档位信息进行校验，根据确认档位和当前档位生成发动机目标转速和目标扭矩信息；

6、根据传感器信息、选换档控制信息和所述变速器需求档位信息，输出离合器主从动部分转速差控制需求信息；

7、根据所述离合器主从动部分转速差控制需求信息产生离合器的驱动信息，实现离合器执行机构的控制；

8、根据所述传感器信息、所述变速器需求档位信息和离合器状态信息，得出选换档需求位移信息；

9、根据所述选换档需求位移信息产生选换档的驱动信息，实现机械变速器选换档控制，改变车辆档位状态；

10、将所述离合器的驱动信息和选换档的驱动信息转化为与硬件相匹配的驱动输出信息；

11、将所述驱动输出信息转化为执行器驱动信号、传动系统状态信息、人机交互信息和车辆协调控制信号。

面向工程的机械式自动变速器控制模型构架采用模块化设计理念，主要依据车辆传动系统状态和驾驶员操纵意图确定车辆档位需求，并对机械式定轴变速器进行换档过程控制，从而实现自动换档功能。按照机械式自动变速器功能需求，将子模块所属类别划分为11个模块，为硬件输入模块、软件输入模块、状态监测模块、换档策略模块、变速器状态管理模块、离合器控制模块、离合器管理模块、选换档控制模块、选换档管理模块、软件输出模块、硬件输入模块。

首先，硬件输入模块根据数据信号类型，将传感器数据包括转速信号(变速器输入轴转速、变速器输出轴转速)、位移信号(离合器和操纵机构)、坡度信号、压力信号、温度信号、油门开度信号、制动踏板信号、多功能换档手柄信号，CAN总线信号转化为控制软件模型需要的信号规格,并输出软件输入模块。

其次，软件输入模块接收硬件输入模块的信号数据，进行数值滤波处理，并按照工程单位输出传感器的数据作为控制模型的输入量。同时软件输入模块还根据状态监测模块的监测反馈信号，从而判断当前输入模块信号的正确性，如果传感器信号正确，则运用传感器信号作为控制模型的输入，如果传感器信号不正确，则运用解析冗余关系重构信号来替代该传感器信号。

其次，状态监测模块用于检测在不同使用工况下输入模块的输出信号是否存在故障，若存在故障则将故障状态反馈给软件输入模块和变速器状态管理模块，软件输入模块进行信号重构处理，同时变速器状态管理模块根据故障信息产生故障容错决策。

其次，换档策略模块通过软件输入模块的传感器信息，结合车辆传动系统状态信息和驾驶员操纵意图，根据程序设计的换档策略，从而产生需求档位以满足行驶工况的需求，并输入到变速器状态管理模块。

其次变速器状态管理模块根据状态监测模块的故障判断信息、离合器控制模块信息、选换档控制模块信息来对换档策略模块所产生需求档位进行校验，负责协调处理不同的故障情况，并产生最终需求档位信息，同时根据确认档位和当前档位生成发动机目标转速和目标扭矩信息。

其次，离合器控制模块通过接受软件输入模块的传感器信息和选换档控制模块信息，根据变速器状态管理模块输出的变速器需求档位信息，从而实现离合器状态的管理，输出离合器主从动部分转速差控制需求信息。

其次离合器管理模块根据离合器控制模块输出的离合器主从动部分速差控制需求信息从而产生离合器结合分离的控制指令，实现离合器执行机构的控制，同时在离合器主从动部分速差控制过程中离合器管理模块还负责离合器温度补偿、滑差控制等功能的实现。

其次选换档控制模块通过接受软件输入模块的传感器信息，根据变速器状态管理模块输出的变速器需求档位信息和离合器控制模块的离合器状态信息，从而实现选位换档操纵机构和车辆档位状态的管理，输出选位换档操纵机构需求的位移信息。

其次选换档管理模块根据选换档控制模块输出的选换档需求位移信息从而产生选换档操纵机构的驱动指令，实现机械变速器选换档控制，从而改变车辆档位状态。

其次，软件输出模块接收离合器、操纵机构的驱动信息，并将工程单位的软件输出转化为与硬件相匹配的驱动输出信息，接收传动系统状态信息按照信息协议翻译并输出到硬件输出模块。

最终，硬件输出模块主要有以下作用：第一，把软件输出模块的驱动指令转化电控单元可识别的执行器驱动信号；第二，通过总线协议实现传动系统与车辆其他电控系统的协调控制；第三，人机交互功能的实现，将软件输出模块信息上传到驾驶员显示终端，当存在安全隐患时及时对驾驶员进行提醒操作，从而提高车辆安全性。

如图2所示，为本发明提供的一种面向工程的机械式自动变速器控制系统的框架图，图中序号下表所示：

硬件输入模块1从电控单元寄存器中读取传感器信号和CAN总线信号，通过数值转化后输出到软件输入模块2。在软件输入模块2中进行工程单位转化、滤波和容错处理后输出到状态监测模块3、换档策略模块4、离合器控制模块6和选换档控制模块7。

状态监测模块3根据软件输入模块2信号判断传动系统状态，并输出状态信息到软件输入模块2和变速器状态管理模块5。

换档策略模块4根据软件输入模块2的传动系统信息和驾驶员操纵信息，按照多参数换档规律计算，输出需求档位到变速器状态管理模块5中。

变速器状态管理模块5作为中心处理器，通过对换档策略模块4、状态监测模块3、离合器控制模块6，换档控制模块7进行综合判断，输出确认后的需求档位、发动机目标转速和目标扭矩。

离合器控制模块6根据变速器状态管理模块5中档位信息和传动系统状态信息、离合器管理模块8中驱动信息和软件输入模块2中离合器当前状态信息，计算离合器需求的主从动部分转速差，输出到离合器管理模块8中。离合器管理模块8根据离合器转速差需求信息计算离合器接合和分离指令，输出离合器驱动信息到软件输出模块10。

选换档控制模块7根据变速器状态管理模块5中档位信息和传动系统状态信息、选换档管理模块9中驱动信息和软件输入模块2中变速器当前状态信息，计算选换档控制的需求位移，输出到选换档管理模块9中。选换档管理模块9根据选换档控制的需求位移计算选档驱动信息和换档驱动信息，并输出驱动信息到软件输出模块10。

软件输出模块10将接收离合器、操纵机构的驱动信息，并将工程单位的软件输出转化为与硬件相匹配的驱动输出信息，输出到硬件输出模块11。硬件输出模块11将软件输出模块10的驱动信息转化为电控单元可直接执行的驱动信号。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种面向工程的机械式自动变速器控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)从电控单元寄存器中读取传感器信号和CAN总线信号，并对信号数据进行滤波处理，得到传感器信息；

(2)对所述传感器信息进行处理，得到离合器、选换档的驱动信息；

(3)将所述离合器、选换档的驱动信息转化为输出信号并输出。

2.根据权利要求1所述控制方法，其特征在于，所述步骤(1)中包括如下步骤：

步骤1-1、根据数据信号类型，将传感器信号转化为控制软件模型需要的信号规格；

步骤1-2、对传感器信号进行滤波处理，得到传感器信息。

3.根据权利要求1所述控制方法，其特征在于，所述传感器信号包括转速信号、位移信号、坡度信号、压力信号、温度信号、油门开度信号、制动踏板信号、多功能换档手柄信号和CAN总线信号。

4.根据权利要求1所述控制方法，其特征在于，所述步骤(2)中包括如下步骤：

步骤2-1、检测在不同使用工况下输入信号是否存在故障，若存在则进行信号重构处理，并根据故障信息产生故障容错决策；

步骤2-2、通过传感器信息、车辆传动系统状态信息和驾驶员操作意图，根据程序设计的换档策略，生成变速器需求档位信息；

步骤2-3、根据故障判断信息、离合器控制信息和选换档控制信息对所述需求档位信息进行校验，根据确认档位和当前档位生成发动机目标转速和目标扭矩信息；

步骤2-4、根据传感器信息、选换档控制信息和所述变速器需求档位信息，输出离合器主从动部分转速差控制需求信息；

步骤2-5、根据所述离合器主从动部分转速差控制需求信息产生离合器的驱动信息，实现离合器执行机构的控制；

步骤2-6、根据所述传感器信息、所述变速器需求档位信息和离合器状态信息，得出选换档需求位移信息；

步骤2-7、根据所述选换档需求位移信息产生选换档的驱动信息，实现机械变速器选换档控制，改变车辆档位状态。

5.根据权利要求4所述控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中包括如下步骤：

步骤3-1、将所述离合器的驱动信息和选换档的驱动信息转化为与硬件相匹配的驱动输出信息；

步骤3-2、将所述驱动输出信息转化为执行器驱动信号、传动系统状态信息、人机交互信息和车辆协调控制信号。

6.一种面向工程的机械式自动变速器控制系统，其特征在于，所述系统包括：

输入单元，用于从电控单元寄存器中读取传感器信号和CAN总线信号，并对信号数据进行滤波处理，得到传感器信息；

控制处理单元，用于对所述传感器信息进行处理，得到离合器、选换档的驱动信息；

输出单元，用于将所述离合器、选换档的驱动信息转化为输出信号并输出。

7.根据权利要求6所述控制系统，其特征在于，所述输入单元包括：

硬件输入模块，用于根据数据信号类型，将传感器信号转化为控制软件模型需要的信号规格，并输出到软件输入模块；

软件输入模块，用于对传感器信号进行滤波处理，得到传感器信息。

8.根据权利要求7所述控制系统，其特征在于，所述控制处理模块包括：

状态监测模块，用于检测在不同使用工况下输入信号是否存在故障，若存在则将故障状态反馈给软件输入模块和变速器状态管理模块，软件输入模块进行信号重构处理，同时变速器状态管理模块根据故障信息产生故障容错决策；

换档策略模块，用于通过软件输入模块的传感器信息、车辆传动系统状态信息和驾驶员操作意图，根据程序设计的换档策略，生成变速器需求档位信息；

变速器状态管理模块，用于根据所述状态监测模块的故障判断信息、离合器控制模块信息和选换档控制模块信息对所述需求档位信息进行校验，根据确认档位和当前档位生成发动机目标转速和目标扭矩信息；

离合器控制模块，用于根据所述软件输入模块的传感器信息、选换档控制模块信息和所述变速器需求档位信息，输出离合器主从动部分转速差控制需求信息；

离合器管理模块，用于根据所述离合器主从动部分转速差控制需求信息产生离合器的驱动信息，实现离合器执行机构的控制；

选换档控制模块，用于根据所述软件输入模块的传感器信息、所述变速器需求档位信息和离合器状态信息，得出选换档需求位移信息；

选换档管理模块，用于根据所述选换档需求位移信息产生选换档的驱动信息，实现机械变速器选换档控制，改变车辆档位状态。

9.根据权利要求8所述控制系统，其特征在于，所述输出单元包括：

软件输出模块，用于将所述离合器的驱动信息和选换档的驱动信息转化为与硬件相匹配的驱动输出信息，接收传动系统状态信息按照信息协议翻译并输出到硬件输出模块；

硬件输出模块，用于将所述驱动输出信息转化为执行器驱动信号、传动系统状态信息、人机交互信息和车辆协调控制信号。