CN108167432A - 一种选换挡机构自学习检测控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种选换挡机构自学习检测控制系统及方法，所述系统包括CAN通讯电路、电压电流检测电路，PLC人机交互模块、主控模块、电机负载电路，位置检测电路。所述的控制柜内设有开关电路、电压电流检测电路、电压转换电路。所述方法控制选挡电机和换挡电机的正反转，获取选挡传感器电压和换挡传感器电压值，通过检测传感器的电压变化识别机构运行的位置，记录机构在每个挡位的传感器电压值，从而实现挡位的识别。本发明优点是：通过控制机构运行轨迹消除人为读数误差并通过程序控制机构在挡位内的运行，避免了工程师对每台变速箱的频繁重复操作，能够实现持续自动运行，从而大大提高变速箱机构的标定工作效率。

Description

一种选换挡机构自学习检测控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种选换挡机构自学习检测控制系统及方法，属于纯电动汽车检测设备技术领域。

背景技术

在纯电动汽车中，车辆之所以能够实现自动换挡是因为工作中驾驶员塌下油门的位置，车辆的整车控制系统能够指挥自动换挡系统工作，而选换挡机构则是实现这一功能的直接执行者，它对车辆的操作运行起着重要作用，它直接决定着车辆是否能够进行正常升降挡，整车控制器控制选换挡机构来实现变速箱的换挡转换，从而使车辆在要求的挡位下运行，实现动力输出方向和速比变换，控制车辆行驶前进或者后退以及行驶速度，汽车换挡性能的好坏对汽车的舒适性和稳定性影响较大，是实现汽车动力输出的重要保障。汽车的选换挡机构与变速箱的匹配好坏意义重大，人工实现每台变速箱与机构的匹配费时费力，机构的自学习跑合检测自动化程度较高。

公开号为CN206723434U的专利申请涉及一种手动变速器互锁笼及变速器，在互锁笼顶部开设有限位槽或限位孔，限位槽或限位孔为长条形，长度方向与换挡轴通孔的轴向一致，且长度大于等于为换挡拨头选挡的行程，一设于选换挡机构壳体上且可在限位槽或限位孔内沿限位槽或限位孔的长度方向相对移动的限位块伸入该槽中。由于限位槽或限位孔及限位块加工精度高，强度及硬度高，限位槽或限位孔与限位销之间配合的间隙小，限位销在限位槽或限位孔中滑动磨损小，也就保证了互锁笼能够始终保持竖直状态，防止因手动换挡用力过大损坏选换挡机构壳体，影响挡位互锁功能。

公开号为CN107420537A的专利申请涉及一种内置换挡助力器的变速箱选换挡机构，包括换挡轴和换挡拨头，所述换挡拨头通过固定销与换挡轴固定连接，所述换挡轴的外部套设有隔套，所述换挡拨头套设于隔套外部，所述换挡拨头与隔套的外部滑动配合，所述隔套的内部与换挡轴的外部滑动配合，所述隔套的端部与换挡助力器的转臂相连接。

纯电动汽车在传统变速器的基础上，加装了电控选换挡执行机构，整车控制器根据油门开度、输出轴转速、驾驶员需求指令的参数，确定最佳换挡挡位，控制车辆原来本应由人工完成的离合器分离、结合、摘挡、挂挡操作过程，从而实现换挡过程的自动化进行。随着生存环境的恶化，对纯电动的普及起到了积极的推动作用，中国车辆需求量大，但是现阶段纯电动的使用量却很低，能够看出，纯电动汽车的发展空间巨大，在中国的应用前景十分广阔。

在电驱动机械式自动变速系统(简称EMT)中，要实现自动换挡，必须事先获得各个挡位的挡位点数据，在换挡过程中才能有效的正确换挡，避免换不上挡或者换错挡。挡位点数据是存储在VCU中的，当VCU获得的挡位点数值不准确，这时候就无法控制响应挡位请求。另外，因生产和装配的差别，每一台变速箱的挡位位置均存在差异和变化，需通过挡位自学习解决此问题，因此EMT挡位自学习准确、高效的获得是实现精准控制的基础。传统的EMT挡位自学习基本上是装车后人工测得的，不仅效率低下而且准确度方面也因人而异。

发明内容

本发明的目的在于提供一种选换挡机构自学习检测控制系统及方法，本发明所述方法能自动学习变速箱选换挡位置并将数据存储在整车控制器即VCU中，使得选换挡顺利进行，提高了工作效率和准确性。为了达到上述目的，

本发明所述系统由连接在一起的检测台和控制柜组成，本发明所述系统包括上位机、CAN通讯电路、电压电流检测电路，PLC人机交互模块、主控模块、电机负载电路、位置检测电路。所述的控制柜内设有开关电路、电压电流检测电路、电压转换电路、待检测机构。其中，所述电机负载电路、待检测机构、位置检测电路、上位机、PLC人机交互模块、CAN通讯电路、主控模块、电压转换电路、开关电路、控制器接线端口依次连接。电压电流检测电路与主控模块连接。所述位置检测电路采用电压型位置传感器检测机构运行的位置。控制柜与上位机通过CAN总线分析工具连接。

控制柜与上位机的连接为了避免信号传输的干扰，所用线束采用双绞屏蔽线。CAN通讯电路至少包括一路与整车控制器相连的CAN通讯接口，CAN通讯接口设置在控制器接线端口线束上并位于控制柜内。所述的人机交互模块能够显示启用自学习功能、自学习进度、自学习结果与文件存储。所述的人机交互模块能够将自学习结果保存为文本格式，方便在不同计算机上对数据进行存储和查看。

本发明所述方法控制选挡电机和换挡电机的正反转，获取选挡传感器电压和换挡传感器电压值，通过检测传感器的电压变化识别机构运行的位置，记录机构在每个挡位的传感器电压值，从而实现挡位的识别。本发明所述方法包括以下步骤：

步骤1、所述的检测台通过检测选挡位置传感器和换挡位置传感器的电压变化，识别机构达到变速箱的极限位置状态，并记录机构在每个极限位置时位置传感器的电压值；

步骤2、通过上位机触发自学习模式，此时主控模块读取整车控制器中自学习模式下的上下限数值并读取传感器的起始位置和实际位置，通过选挡位置传感器和换挡位置传感器检测当前机构运行的实际位置，并发送给主控模块。

步骤3、主控模块根据自学习指令给出控制设定值，并根据控制设定值控制驱动电机运行到目标挡位。在运行过程中时刻检测驱动电机的电流值，根据实际位置与设定位置的差值，同时结合驱动电机的电流值判断机构运行的极限位置。

步骤4、在自学习过程中，首先判断目标挡位是否为空挡；当目标挡位为空挡，整车控制器控制换挡电机的占空比输出，用输出回空挡的模式将在挡变为空挡，空挡学习准确，车辆在自动挂挡过程中则不会与变速箱边界发生摩擦。

步骤5、空挡自学习时，主控模块根据空挡控制设定值驱动换挡电机动作，然后驱动选挡电机正反转动作，主控模块根据选挡电机正反转控制设定值与实际运行值计算出静差值数据，当选挡电机正反转差值小于第一设定值，则判断空挡位置不合适，

步骤6、主控模块控制换挡电机以设定的N挡偏移量正反转运动，在正反转运动后分别控制选挡电机正反转运动，当选挡电机正反转差值小于第一设定值，则仍然判断空挡位置不合适，然后继续进行步骤6，只有当选挡电机正反转差值大于第一设定值时，判断空挡位置学习成功。

步骤7、选挡位置学习：在自学习过程中要学习每个挡位所对应的边界值，必须要选的那个控制到各挡位所对应的选挡值，以四挡箱为例，1挡和2挡共用一个选挡位置，作为第一选挡位置，机构向正方向运动为1挡，则向相反方向运动为2挡，3挡和4挡公用一个选挡位置，作为第二选挡位置，机构向正方向运动为3挡，则向相反方向运动为4挡，通过选挡和换挡的搭配则能够选择需要的不同挡位。当增加挡位，则相应的首先需要增加选挡位置。通过步骤6中测量记录空挡时候对应的选挡电机正反转数值作为选挡坐标位置自学习结果。

步骤8、挂挡位置学习：主控模块控制换挡电机进行1挡位置边界值学习，在2秒内换挡电机电流值达到最大并且增量为0，则判断到达极限位置，停止换挡电机动作，然后控制换挡电机反向运动进行2挡位置边界值学习，在2秒内换换挡电机电流值达到最大并且增量为0，则判断到达极限位置，停止换挡电机动作。然后分别进行3次步骤8，比较记录每个挡位下的极限值，选取结果中的最大值和最小值作为挡位的边界值范围。

步骤9、主控模块控制换挡机构回空挡，然后控制选挡机构向第二选挡位置运行，依照步骤8对其他挡位进行边界值学习。

步骤10、自学习结果存储在上位机中。

本发明优点是：通过人机交互模块能够控制选换挡机构自动进行变速箱位置的自学习。能够实现对机构自学习整个过程的自动化进行。能够实现一种新能源汽车选换挡机构台架的挡位点自动标定，提高了台架的操作效率和标定准确性，降低了操作人员的工作强度，既节省了大量的人力、物力，也节省了大量的时间。在进行新能源汽车选换挡机构的台架匹配工作时，通过自动运行控制、挡位点设定与数据的自动处理，对机构选换挡的位置进行设定，自动学习出实际的挡位点运行位置，从而大大提高机构台架的标定工作效率。本发明能够通过控制机构运行轨迹消除人为读数误差并通过程序控制机构在挡位内的运行，避免了工程师对每台变速箱的频繁重复操作，能够实现持续自动运行，从而大大提高变速箱机构的标定工作效率。

附图说明

图1为本发明所述系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中自学习识别流程图；

图3为本发明实施例中选换挡机构示意图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明做进一步的说明，图1为本发明所述系统的结构示意图；如图1所示，本发明所述系统由连接在一起的检测台和控制柜组成，本发明所述系统包括上位机、CAN通讯电路、电压电流检测电路，PLC人机交互模块、主控模块、电机负载电路、位置检测电路。所述的控制柜内设有开关电路、电压电流检测电路、电压转换电路、待检测机构。其中，所述电机负载电路、待检测机构、位置检测电路、上位机、PLC人机交互模块、CAN通讯电路、主控模块、电压转换电路、开关电路、控制器接线端口依次连接。电压电流检测电路与主控模块连接。所述位置检测电路采用电压型位置传感器检测机构运行的位置。控制柜与上位机通过CAN总线分析工具连接。

控制柜与上位机的连接为了避免信号传输的干扰，所用线束采用双绞屏蔽线。CAN通讯电路至少包括一路与整车控制器相连的CAN通讯接口，CAN通讯接口设置在控制器接线端口线束上并位于控制柜内。所述的人机交互模块能够显示启用自学习功能、自学习进度、自学习结果与文件存储。所述的人机交互模块能够将自学习结果保存为文本格式，方便在不同计算机上对数据进行存储和查看。

如图2、3所示，本发明所述方法控制选挡电机和换挡电机的正反转，获取选挡传感器电压和换挡传感器电压值，通过检测传感器的电压变化识别机构运行的位置，记录机构在每个挡位的传感器电压值，从而实现挡位的识别。本发明所述方法包括以下步骤：

步骤1、所述的检测台通过检测选挡位置传感器和换挡位置传感器的电压变化，识别机构达到变速箱的极限位置状态，并记录机构在每个极限位置时位置传感器的电压值；

步骤2、通过上位机触发自学习模式，此时主控模块读取整车控制器中自学习模式下的上下限数值并读取传感器的起始位置和实际位置，通过选挡位置传感器和换挡位置传感器检测当前机构运行的实际位置，并发送给主控模块。

步骤3、主控模块根据自学习指令给出控制设定值，并根据控制设定值控制驱动电机运行到目标挡位。在运行过程中时刻检测驱动电机的电流值，根据实际位置与设定位置的差值，同时结合驱动电机的电流值判断机构运行的极限位置。

步骤4、在自学习过程中，首先判断目标挡位是否为空挡；当目标挡位为空挡，整车控制器控制换挡电机的占空比输出，用输出回空挡的模式将在挡变为空挡，空挡学习准确，车辆在自动挂挡过程中则不会与变速箱边界发生摩擦。

步骤5、空挡自学习时，主控模块根据空挡控制设定值驱动换挡电机动作，然后驱动选挡电机正反转动作，主控模块根据选挡电机正反转控制设定值与实际运行值计算出静差值数据，当选挡电机正反转差值小于第一设定值，则判断空挡位置不合适，

步骤6、主控模块控制换挡电机以设定的N挡偏移量正反转运动，在正反转运动后分别控制选挡电机正反转运动，当选挡电机正反转差值小于第一设定值，则仍然判断空挡位置不合适，然后继续进行步骤6，只有当选挡电机正反转差值大于第一设定值时，判断空挡位置学习成功。

步骤7、选挡位置学习：在自学习过程中要学习每个挡位所对应的边界值，必须要选的那个控制到各挡位所对应的选挡值，以4挡箱为例，1挡和2挡共用一个选挡位置，作为第一选挡位置，机构向正方向运动为1挡，则向相反方向运动为2挡，3挡和4挡公用一个选挡位置，作为第二选挡位置，机构向正方向运动为3挡，则向相反方向运动为4挡，通过选挡和换挡的搭配则能够选择需要的不同挡位。当增加挡位，则相应的首先需要增加选挡位置。通过步骤6中测量记录空挡时对应的选挡电机正反转数值作为选挡坐标位置自学习结果。

步骤8、挂挡位置学习：主控模块控制换挡电机进行1挡位置边界值学习，在2秒内换挡电机电流值达到最大并且增量为0，则判断到达极限位置，停止换挡电机动作，然后控制换挡电机反向运动进行2挡位置边界值学习，在2秒内换换挡电机电流值达到最大并且增量为0，则判断到达极限位置，停止换挡电机动作。然后分别进行3次步骤8，比较记录每个挡位下的极限值，选取结果中的最大值和最小值作为挡位的边界值范围。

步骤9、主控模块控制换挡机构回空挡，然后控制选挡机构向第二选挡位置运行，依照步骤8对其他挡位进行边界值学习。

步骤10、自学习结果存储在上位机中。

通过采集选挡位置传感器电压、换挡位置传感器电压、选挡电机电流反馈和换挡电机的电流反馈，并通过程序获得确认变速箱的各个挡位分布情况，将数据进行存储并输出以供查看和管理。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的范围内，能够轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种选换挡机构自学习检测控制系统，其特征在于，包括：包括上位机、CAN通讯电路、电压电流检测电路，PLC人机交互模块、主控模块、电机负载电路、位置检测电路；控制柜内设有开关电路、电压电流检测电路、电压转换电路、待检测机构；电机负载电路、待检测机构、位置检测电路、上位机、PLC人机交互模块、CAN通讯电路、主控模块、电压转换电路、开关电路、控制器接线端口依次连接；电压电流检测电路与主控模块连接；位置检测电路采用电压型位置传感器检测机构运行的位置；控制柜与上位机通过CAN总线分析工具连接。

2.根据权利要求1所述的一种选换挡机构自学习检测控制系统，其特征在于，所述CAN通讯电路至少包括一路与整车控制器相连的CAN通讯接口。

3.根据权利要求1所述的一种选换挡机构自学习检测控制系统，其特征在于，所述CAN通讯接口设置在控制器接线端口线束上。

4.一种选换挡机构自学习检测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、所述的检测台通过检测选挡位置传感器和换挡位置传感器的电压变化，识别机构达到变速箱的极限位置状态，并记录机构在每个极限位置时位置传感器的电压值；

步骤2、通过上位机触发自学习模式，此时主控模块读取整车控制器中自学习模式下的上下限数值并读取传感器的起始位置和实际位置，通过选挡位置传感器和换挡位置传感器检测当前机构运行的实际位置，并发送给主控模块；

步骤3、主控模块根据自学习指令给出控制设定值，并根据控制设定值控制驱动电机运行到目标挡位。在运行过程中时刻检测驱动电机的电流值，根据实际位置与设定位置的差值，同时结合驱动电机的电流值判断机构运行的极限位置；

步骤4、在自学习过程中，首先判断目标挡位是否为空挡；当目标挡位为空挡，整车控制器控制换挡电机的占空比输出，用输出回空挡的模式将在挡变为空挡，空挡学习准确，车辆在自动挂挡过程中则不会与变速箱边界发生摩擦；

步骤5、空挡自学习时，主控模块根据空挡控制设定值驱动换挡电机动作，然后驱动选挡电机正反转动作，主控模块根据选挡电机正反转控制设定值与实际运行值计算出静差值数据，当选挡电机正反转差值小于第一设定值，则判断空挡位置不合适；

步骤6、主控模块控制换挡电机以设定的N挡偏移量正反转运动，在正反转运动后分别控制选挡电机正反转运动；

步骤7、选挡位置学习：在自学习过程中要学习每个挡位所对应的边界值，必须要选的那个控制到各挡位所对应的选挡值；

步骤8、挂挡位置学习：主控模块控制换挡电机进行1挡位置边界值学习，在2秒内换挡电机电流值达到最大并且增量为0，则判断到达极限位置，停止换挡电机动作，然后控制换挡电机反向运动进行2挡位置边界值学习，在2秒内换换挡电机电流值达到最大并且增量为0，则判断到达极限位置，停止换挡电机动作；

步骤9、主控模块控制换挡机构回空挡，然后控制选挡机构向第2选挡位置运行，依照步骤8对其他挡位进行边界值学习。

步骤10、自学习结果存储在上位机中。

5.根据权利要求4所述的一种选换挡机构自学习检测控制方法，其特征在于，所述步骤6中：当选挡电机正反转差值小于第一设定值，则仍然判断空挡位置不合适，然后继续进行步骤6，只有当选挡电机正反转差值大于第一设定值时，判断空挡位置学习成功。

6.根据权利要求4所述的一种选换挡机构自学习检测控制方法，其特征在于，所述步骤7中：1挡和2挡共用一个选挡位置，作为第一选挡位置，机构向正方向运动为1挡，则向相反方向运动为2挡，3挡和4挡公用一个选挡位置，作为第二选挡位置，机构向正方向运动为3挡，则向相反方向运动为4挡，通过选挡和换挡的搭配则能够选择需要的不同挡位，当增加挡位，则相应的首先需要增加选挡位置，通过步骤6中测量记录空挡时候对应的选挡电机正反转数值作为选挡坐标位置自学习结果。

7.根据权利要求4所述的一种选换挡机构自学习检测控制方法，其特征在于，所述步骤8中：进行步骤8三次，比较记录每个挡位下的极限值，选取结果中的最大值和最小值作为挡位的边界值范围。