CN106594262B - 空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习装置及方法 - Google Patents

空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习装置及方法，通过输入捕捉器对空档位置传感器输出的PWM信号进行处理得到PWM信号的频率和占空比，通过软件对PWM信号的占空比进行低通滤波，滤除高频的干扰信号，得到相对更平滑的占空比信号；自学习模块根据将滤波后占空比进行累加平均，将累加平均后的值作为空档信号的中间值，得到实际空档时候的空档位置传感器信号的空档判断阀值，并保存到非易失存储器中。本发明能得到合理、精确的空档位置的阀值，可以避免由于安装和制造过程中带来的散差导致空档识别存在偏差，有效提高空档识别的精度。

Description

空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习装置及方法
技术领域
本发明涉及发动机控制技术，特别涉及一种空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习装置及方法。
背景技术
随着国家油耗法规的越来越严格，汽车自动启停功能作为一项新技术，能够在城市工况有效减少燃油的消耗，降低汽车尾气排放，被越来越多的用到整车功能当中。对于手动档车型的启停功能，需要根据离合器是否被踩下和变速箱档位是否在空档来判断是否允许车辆自动停机和自动启动。
现在绝大多数的空档位置传感器，根据变速箱档位杆的实际位置发送PWM(Pulse-Width Modulation脉冲宽度调制)的占空比信号给EMS((Engine Management System，发动机管理系统)，EMS通过判断占空比的值来判断档位是否在空档。一般空档的识别是根据传感器的SPEC(Specification，产品规格说明书)，设置一个有效的范围，如当空档位置传感器信号的占空比在50％到70％之间时，认为档位处于空档。目前根据传感器SPEC直接判断是否在空档的方法，有一个弊端是不能解决传感器安装时候的散差，以及不同传感器制造时候的散差，如SPEC标注的空档位置是占空比在50％到70％，但是传感器在实际安装后由于安装位置和制造的散差，实际空档位置可能是占空比在55％到75％，那么如果按照SPEC的标准去识别，在50％到55％，70％到75％的区间存在误差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是得到合理、精确的空档位置的阀值。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习装置，其包括输入捕捉器、低通滤波模块、自学习模块、非易失存储器；
所述输入捕捉器，用于对空档位置传感器输出的PWM信号进行处理,获得空档位置传感器输出的PWM信号的占空比；
所述低通滤波模块，用于对所述输入捕捉器获得的占空比进行软件低通滤波，输出滤波后占空比；Bn＝(An-Bn-1)*X+Bn-1，其中Bn是所述低通滤波模块输出的当前周期滤波后占空比，An是所述输入捕捉器获得的当前周期占空比，Bn-1是是所述低通滤波模块输出的上一个周期滤波后占空比，X为标定系数，0<X<1；
所述自学习模块，用于将所述低通滤波模块输出的连续多个周期的滤波后占空比进行累加平均，将累加平均后的值作为空档信号的中间值，将空档信号的中间值增加设定比例作为空档信号的实际判断上阀值存入到所述非易失存储器，将空档信号的中间值减少设定比例作为空档信号的实际判断下阀值存入到所述非易失存储器。
较佳的，所述自学习模块，首先判断所述低通滤波模块输出的当前周期滤波后占空比是否有效，如果有效则将当前周期滤波后占空比进行累加，如果无效则清零，重新开始累加；
所述低通滤波模块输出的当前周期滤波后占空比Bn同所述输入捕捉器获得的当前周期占空比An的差值的绝对值，如果大于设定值，则当前周期滤波后占空比为无效，如果小于等于该设定值，则当前周期滤波后占空比为有效。
较佳的，所述自学习模块，将所述低通滤波模块输出的连续多个周期的滤波后占空比进行累加时，累加的次数为标定值。
较佳的，所述输入捕捉器，每20ms获得一次空档位置传感器输出的PWM信号的占空比；所述低通滤波模块，每20ms输出一次滤波后占空比；
所述自学习模块，将所述低通滤波模块输出的连续10个周期的滤波后占空比进行累加，并除以10得到平均值。
较佳的，所述设定比例为小于20％。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习方法，其包括以下步骤：
一.识别车辆是否处于空档状态，如果处于空档状态则进行步骤二；
二.通过输入捕捉器，计算输出空档位置传感器输出的PWM信号的占空比；
三.通过低通滤波模块，对所述输入捕捉器输出的占空比进行软件低通滤波，输出滤波后占空比；Bn＝(An-Bn-1)*X+Bn-1，其中Bn是所述低通滤波模块输出的当前周期滤波后占空比，An是所述输入捕捉器获得的当前周期占空比，Bn-1是是所述低通滤波模块输出的上一个周期滤波后占空比，X为标定系数，0<X<1；
四.通过自学习模块，将所述低通滤波模块输出的连续多个周期的滤波后占空比进行累加平均，将累加平均后的值作为空档信号的中间值，将空档信号的中间值增加设定比例作为空档信号的实际判断上阀值存入到所述非易失存储器，将空档信号的中间值减少设定比例作为空档信号的实际判断下阀值存入到所述非易失存储器。
五.自学习结束。
较佳的，识别为车辆处于空档状态的条件为车辆同时满足以下工况：
(1)车辆处于静止状态，车速为0km/h；
(2)发动机处于运行状态，发动机转速大于或者等于怠速转速；
(3)离合器传感器无故障，离合器位置自学习完成；
(4)离合器处于完全释放的状态。
较佳的，在步骤一之后，首先判断空档位置传感器是否进行过空档判断阀值自学习，如果未进行过空档判断阀值自学习，或者诊断仪发命令要求进行学习，则再判断空档位置传感器信号的占空比是否在最大有效范围内，如果在就进行步骤二，否则进行步骤五。
较佳的，自学习模块首先判断低通滤波模块输出的当前周期滤波后占空比是否有效，如果有效则将当前周期滤波后占空比进行累加，如果无效则清零，重新开始累加；
低通滤波模块输出的当前周期滤波后占空比Bn同输入捕捉器获得的当前周期占空比An的差值的绝对值，如果大于设定值，则当前周期滤波后占空比为无效，如果小于等于该设定值，则当前周期滤波后占空比为有效。
较佳的，所述自学习模块，将所述低通滤波模块输出的滤波后占空比进行累加平均时，累加的次数为标定值。
本发明的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习装置及方法，通过输入捕捉器对空档位置传感器输出的PWM信号进行处理得到PWM信号的频率和占空比，通过软件对PWM信号的占空比进行低通滤波，滤除高频的干扰信号，得到相对更平滑的占空比信号；自学习模块根据将滤波后占空比进行累加平均，将累加平均后的值作为空档信号的中间值，得到实际空档时候的空档位置传感器信号的空档判断阀值，并保存到非易失存储器中(NVRAM)。本发明的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习装置及方法，能得到合理、精确的空档位置的阀值，可以避免由于安装和制造过程中带来的散差导致空档识别存在偏差，有效提高空档识别的精度，避免在极端工况下启停控制出现带档启动的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习装置一实施例示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习装置，如图1所示，包括输入捕捉器、低通滤波模块、自学习模块、非易失存储器(NVRAM)；
所述输入捕捉器，用于对空档位置传感器输出的PWM(Pulse-Width Modulation脉冲宽度调制)信号进行处理,获得空档位置传感器输出的PWM信号的占空比；
所述低通滤波模块，用于对所述输入捕捉器获得的占空比进行软件低通滤波，输出滤波后占空比；Bn＝(An-Bn-1)*X+Bn-1，其中Bn是所述低通滤波模块输出的当前周期滤波后占空比，An是所述输入捕捉器获得的当前周期占空比，Bn-1是是所述低通滤波模块输出的上一个周期滤波后占空比，X为标定系数，0<X<1；
所述自学习模块，用于将所述低通滤波模块输出的连续多个周期的滤波后占空比进行累加平均，将累加平均后的值作为空档信号的中间值，将空档信号的中间值增加设定比例作为空档信号的实际判断上阀值存入到所述非易失存储器，将空档信号的中间值减少设定比例作为空档信号的实际判断下阀值存入到所述非易失存储器。
实施例一的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习装置，通过输入捕捉器对空档位置传感器输出的PWM信号进行处理得到PWM信号的频率和占空比，通过软件对PWM信号的占空比进行低通滤波，滤除高频的干扰信号，得到相对更平滑的占空比信号；自学习模块根据将滤波后占空比进行累加平均，将累加平均后的值作为空档信号的中间值，得到实际空档时候的空档位置传感器信号的空档判断阀值，并保存到非易失存储器中(NVRAM)。实施例一的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习装置，能得到合理、精确的空档位置的阀值，可以避免由于安装和制造过程中带来的散差导致空档识别存在偏差，有效提高空档识别的精度，避免在极端工况下启停控制出现带档启动的风险。
实施例二
基于实施例一的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习装置，所述自学习模块，首先判断所述低通滤波模块输出的当前周期滤波后占空比是否有效，如果有效则将当前周期滤波后占空比进行累加，如果无效则清零，重新开始累加；
所述低通滤波模块输出的当前周期滤波后占空比Bn同所述输入捕捉器获得的当前周期占空比An的差值的绝对值，如果大于设定值，则当前周期滤波后占空比为无效，如果小于等于该设定值，则当前周期滤波后占空比为有效。
较佳的，所述自学习模块，将所述低通滤波模块输出的连续多个周期的滤波后占空比进行累加时，累加的次数为标定值。
较佳的，所述输入捕捉器，每20ms获得一次空档位置传感器输出的PWM信号的占空比；所述低通滤波模块，每20ms输出一次滤波后占空比；
所述自学习模块，将所述低通滤波模块输出的连续10个周期的滤波后占空比进行累加，并除以10得到平均值，即将200ms内计算到的10个滤波后占空比进行累加平均。
较佳的，所述设定比例为小于20％。例如滤波后占空比进行累加平均后的值为50％，增加设定比例10％得到60％，减小设定比例10％得到40％，以40％到60％为最终学习到的空档判断阀值范围。
实施例二的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习装置，并根据滤波前的输入捕捉器获得的当前周期占空比An同当前周期滤波后占空比Bn的差值，判断空档位置传感器信号是否稳定，当差值小于一设定值(设定值可标定，具体值由标定工程师根据空档位置传感器信号实际波动情况确定)时，说明空档位置传感器信号稳定，这主要是为了避免人为的将手放在档位杆上导致档位信号波动而识别出错误的位置信号。
实施例三
空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习方法，包括以下步骤：
一.识别车辆是否处于空档状态，如果处于空档状态则进行步骤二；
二.通过输入捕捉器，计算输出空档位置传感器输出的PWM信号的占空比；
三.通过低通滤波模块，对所述输入捕捉器输出的占空比进行软件低通滤波，输出滤波后占空比；Bn＝(An-Bn-1)*X+Bn-1，其中Bn是所述低通滤波模块输出的当前周期滤波后占空比，An是所述输入捕捉器获得的当前周期占空比，Bn-1是是所述低通滤波模块输出的上一个周期滤波后占空比，X为标定系数，0<X<1；
四.通过自学习模块，将所述低通滤波模块输出的连续多个周期的滤波后占空比进行累加平均，将累加平均后的值作为空档信号的中间值，将空档信号的中间值增加设定比例作为空档信号的实际判断上阀值存入到所述非易失存储器，将空档信号的中间值减少设定比例作为空档信号的实际判断下阀值存入到所述非易失存储器。
五.自学习结束。
实施例三的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习方法，通过在空挡状态下对空档位置传感器输出的PWM信号的占空比进行累加和平均来得到实际空档时候的空档位置传感器信号的空档判断阀值。实施例三的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习方法，能识别到合理、精确的空档位置传感器信号的空档判断阀值，避免由于安装和制造过程中带来的散差导致空档识别存在偏差，有效提高空档位置识别的精度，避免在极端工况下启停控制出现带档启动的风险。
实施例四
基于实施例三的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习方法，识别为车辆处于空档状态的条件为车辆同时满足以下工况：
(1)车辆处于静止状态，车速为0km/h；
(2)发动机处于运行状态，发动机转速大于或者等于怠速转速；
(3)离合器传感器无故障，离合器位置自学习完成；
(4)离合器处于完全释放的状态。
实施例四的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习方法，通过固定的工况识别出车辆处于空档状态。
实施例五
基于实施例三的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习方法，在步骤一之后，首先判断空档位置传感器是否进行过空档判断阀值自学习，如果未进行过空档判断阀值自学习，或者诊断仪发命令要求进行学习，则再判断空档位置传感器信号的占空比是否在最大有效范围内，如果在就进行步骤二，否则进行步骤五。
该最大有效范围主要根据SPEC或者客户的输入确定，该最大有效范围已经考虑了安装和制造的散差。
实施例五的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习方法，空档判断阀值在车辆下线时候只学习一次，后续除非下面情况，否则不会再学习：
(1)非易失存储器被破坏导致数据丢失；
(2)更换了空档位置传感器，可以通过诊断仪发命令再次学习。
实施例六
基于实施例三的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习方法，自学习模块首先判断低通滤波模块输出的当前周期滤波后占空比是否有效，如果有效则将当前周期滤波后占空比进行累加，如果无效则清零，重新开始累加；
低通滤波模块输出的当前周期滤波后占空比Bn同输入捕捉器获得的当前周期占空比An的差值的绝对值，如果大于设定值，则当前周期滤波后占空比为无效，如果小于等于该设定值，则当前周期滤波后占空比为有效。
较佳的，所述自学习模块，将所述低通滤波模块输出的滤波后占空比进行累加平均时，累加的次数为标定值。
较佳的，所述输入捕捉器，每20ms计算输出一次空档位置传感器输出的PWM信号的占空比；所述低通滤波模块，每20ms输出一次滤波后占空比；所述自学习模块，将所述低通滤波模块输出的滤波后占空比连续累加10次，并除以10得到平均值，即将200ms内计算到的10个滤波后占空比进行累加平均。
较佳的，所述设定比例为小于20％。例如滤波后占空比进行累加平均后的值为50％，增加设定比例10％得到60％，减小设定比例10％得到40％，以40％到60％为最终学习到的空档判断阀值范围。
实施例六的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习方法，并根据滤波前的输入捕捉器获得的当前周期占空比An同当前周期滤波后占空比Bn的差值，判断空档位置传感器信号是否稳定，当差值小于一设定值(设定值可标定，具体值由标定工程师根据空档位置传感器信号实际波动情况确定)时，说明空档位置传感器信号稳定，这主要是为了避免人为的将手放在档位杆上导致档位信号波动而识别出错误的位置信号。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习装置，其特征在于，包括输入捕捉器、低通滤波模块、自学习模块、非易失存储器；
所述输入捕捉器，用于对空档位置传感器输出的PWM信号进行处理,获得空档位置传感器输出的PWM信号的占空比；
所述低通滤波模块，用于对所述输入捕捉器获得的占空比进行软件低通滤波，输出滤波后占空比；Bn＝(An-Bn-1)*X+Bn-1，其中Bn是所述低通滤波模块输出的当前周期滤波后占空比，An是所述输入捕捉器获得的当前周期占空比，Bn-1是所述低通滤波模块输出的上一个周期滤波后占空比，X为标定系数，0<X<1；
所述自学习模块，用于将所述低通滤波模块输出的连续多个周期的滤波后占空比进行累加平均，将累加平均后的值作为空档信号的中间值，将空档信号的中间值增加设定比例作为空档信号的实际判断上阀值存入到所述非易失存储器，将空档信号的中间值减少设定比例作为空档信号的实际判断下阀值存入到所述非易失存储器。
2.根据权利要求1所述的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习装置，其特征在于，
所述自学习模块，首先判断所述低通滤波模块输出的当前周期滤波后占空比是否有效，如果有效则将当前周期滤波后占空比进行累加，如果无效则清零，重新开始累加；
所述低通滤波模块输出的当前周期滤波后占空比Bn同所述输入捕捉器获得的当前周期占空比An的差值的绝对值，如果大于设定值，则当前周期滤波后占空比为无效，如果小于等于该设定值，则当前周期滤波后占空比为有效。
3.根据权利要求1所述的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习装置，其特征在于，
所述自学习模块，将所述低通滤波模块输出的连续多个周期的滤波后占空比进行累加时，累加的次数为标定值。
4.根据权利要求3所述的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习装置，其特征在于，
所述输入捕捉器，每20ms获得一次空档位置传感器输出的PWM信号的占空比；所述低通滤波模块，每20ms输出一次滤波后占空比；
所述自学习模块，将所述低通滤波模块输出的连续10个周期的滤波后占空比进行累加，并除以10得到平均值。
5.根据权利要求1所述的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习装置，其特征在于，
所述设定比例为小于20％。
6.一种空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习方法，其特征在于，包括以下步骤：
一.识别车辆是否处于空档状态，如果处于空档状态则进行步骤二；
二.通过输入捕捉器，计算输出空档位置传感器输出的PWM信号的占空比；
三.通过低通滤波模块，对所述输入捕捉器输出的占空比进行软件低通滤波，输出滤波后占空比；Bn＝(An-Bn-1)*X+Bn-1，其中Bn是所述低通滤波模块输出的当前周期滤波后占空比，An是所述输入捕捉器获得的当前周期占空比，Bn-1是所述低通滤波模块输出的上一个周期滤波后占空比，X为标定系数，0<X<1；
四.通过自学习模块，将所述低通滤波模块输出的连续多个周期的滤波后占空比进行累加平均，将累加平均后的值作为空档信号的中间值，将空档信号的中间值增加设定比例作为空档信号的实际判断上阀值存入到非易失存储器，将空档信号的中间值减少设定比例作为空档信号的实际判断下阀值存入到所述非易失存储器；
五.自学习结束。
7.根据权利要求6所述的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习方法，其特征在于，
识别为车辆处于空档状态的条件为车辆同时满足以下工况：
(1)车辆处于静止状态，车速为0km/h；
(2)发动机处于运行状态，发动机转速大于或者等于怠速转速；
(3)离合器传感器无故障，离合器位置自学习完成；
(4)离合器处于完全释放的状态。
8.根据权利要求6所述的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习方法，其特征在于，
在步骤一之后，首先判断空档位置传感器是否进行过空档判断阀值自学习，如果未进行过空档判断阀值自学习，或者诊断仪发命令要求进行学习，则再判断空档位置传感器信号的占空比是否在最大有效范围内，如果在就进行步骤二，否则进行步骤五。
9.根据权利要求6所述的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习方法，其特征在于，
自学习模块首先判断低通滤波模块输出的当前周期滤波后占空比是否有效，如果有效则将当前周期滤波后占空比进行累加，如果无效则清零，重新开始累加；
低通滤波模块输出的当前周期滤波后占空比Bn同输入捕捉器获得的当前周期占空比An的差值的绝对值，如果大于设定值，则当前周期滤波后占空比为无效，如果小于等于该设定值，则当前周期滤波后占空比为有效。
10.根据权利要求6所述的空档位置传感器信号的空档判断阀值自学习方法，其特征在于，
所述自学习模块，将所述低通滤波模块输出的滤波后占空比进行累加平均时，累加的次数为标定值。
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