CN110056643A - 一种旋钮换挡器的挡位自学习方法 - Google Patents

一种旋钮换挡器的挡位自学习方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种旋钮换挡器的挡位自学习方法，通过检测旋钮换挡器的左止点位置和右止点位置，以测得的左止点角度值X0和右止点角度值Xm为基准，通过自学习计算出旋钮换挡器的各个档位的档位角度范围，能够最大程度的消除旋钮换挡器的安装误差和霍尔传感器本身的误差，提高了自学习得到的档位角度范围的准确性，从而提高旋钮换挡器挡位识别与判断的精确度，保障行车安全；并且，本发明还能够通过步骤S1是否测得所述旋钮换挡器的左止点角度值X0和右止点角度值Xm，判断旋钮换挡器在左、右止点位置的限位销是否已正确安装，以防止工人误装和漏装的情况。

Description

一种旋钮换挡器的挡位自学习方法
技术领域
本发明涉及一种旋钮换挡器的挡位自学习方法。
背景技术
常规换挡器是通过拉锁的机械位置变化将挡位信息传递给变速器，旋钮换挡器是通过总线和硬线的电信号将挡位信息传递给变速器。作为涉及汽车行驶安全的功能件，如何将正确的挡位信号传递给变速器，是旋钮换挡器设计时需要考虑的重点。为了实现这个目标，通常在旋钮换挡器旋转轴上安装霍尔传感器，用来检测旋转轴即换挡器旋钮旋转的角度，将此角度与提前保存好的挡位角度范围进行比对，从而得出当前角度对应的挡位。在保证当前角度检测精度的时候，正确的挡位角度范围是挡位判断正确的前提。正确的挡位角度范围是通过合理先进的自学习方法得来的。
旋转霍尔传感器装在旋钮换挡器上，由于产品误差、机械工差、安装误差等原因，同一个挡位，不同旋钮换挡器产品对应的旋转霍尔传感器角度值不同，因此不能采用旋转霍尔传感器角度值与旋钮换挡器挡位一一对应的固定值方式，而需要对每一个新出厂的旋钮换挡器进行挡位自学习，以确定各个挡位的角度范围。
挡位自学习是旋钮换挡器下线必须经过的步骤，不同开发者有不同的自学习方法。不同的自学习方法会影响到挡位角度范围的合理性，进而影响到挡位检测的准确度，关系到行车安全。目前已有的一种挡位自学习方法是：对P挡位置进行多次学习后取平均值，作为P挡位置学习值，然后以P挡位置学习值为基准，利用已知的各挡位行程，采取累加和累减的方法，获得R,N,D挡以及左、右止点位置的学习值，从而确定各挡位角度范围。
上述现有的挡位自学习方法存在以下不足：没有检测左右止点位置，因此检测不出止点限位销是否安装，另外，只根据P挡位置一个自学习值来计算其他挡位角度范围，无法消除P挡本身就存在的误差，从而使其他挡位角度范围产生误差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种旋钮换挡器的挡位自学习方法，以解决现有挡位自学习方法存在档位角度范围误差较大的问题。
本发明进一步要解决的技术问题是：
本发明更进一步要解决的技术问题是：
解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种旋钮换挡器的挡位自学习方法，其特征在于：
所述的挡位自学习方法基于上位机、CAN卡、板卡和机械手实施，其中，所述上位机能够通过所述板卡控制所述机械手，使得所述机械手能够旋转进行挡位自学习的旋钮换挡器用于控制换挡的旋钮，且所述上位机能够通过所述CAN 卡接收所述旋钮换挡器的霍尔传感器检测所述旋钮旋转所采集到的角度信息；
所述的挡位自学习方法在所述上位机的控制下执行，包括：
步骤S1、控制所述机械手以预设的固定力矩分别按逆时针方向和顺时针方向旋转所述旋钮换挡器的旋钮，以测得所述旋钮换挡器的左止点角度值X0和右止点角度值Xm，其中，所述左止点角度值X0和右止点角度值Xm为所述霍尔传感器在所述旋钮分别按逆时针方向和顺时针方向旋转至停止时所采集到的角度值；
步骤S2、计算理论档位行程△＝β/(m-1)；
并且，按照所述霍尔传感器所采集到的角度值的递减方向(V)，对所述旋钮换挡器的全部档位进行排序，计算第i个档位与第i+1个档位的理论分界点角度值Xi：
Xi＝(X0+Xm)/2+(m/2-i)*△，1≤i≤m-1；
其中，m为所述旋钮换挡器的档位数量，β为所述旋钮换挡器由第一个档位换挡到最后一个档位的设计行程，
步骤S3、将所述旋钮换挡器的第1个档位的档位角度范围设置为[X0,X1+ α]，将所述旋钮换挡器的第j个档位的档位角度范围设置为[Xj-1-α,Xj+α]，2 ≤j≤m-1；将将所述旋钮换挡器的最后一个档位的档位角度范围设置为[(Xm-1-α), Xm]；
其中，α为预设的空窗角度。
作为本发明的优选实施方式：所述步骤S1中，测得所述左止点角度值X0和右止点角度值Xm的方法为：
步骤S1.1、控制所述机械手以预设的固定力矩按逆时针方向旋转所述旋钮换挡器的旋钮，直至所述霍尔传感器所采集到的角度值在预设的时间长度内维持在同一角度值时，记录该角度值，并且，重复该步骤S1.1多次；
步骤S1.2、控制所述机械手以预设的固定力矩按顺时针方向旋转所述旋钮换挡器的旋钮，直至所述霍尔传感器所采集到的角度值在预设的时间长度内维持在同一角度值时，记录该角度值，并且，重复该步骤S1.2多次；
步骤S1.3、当所述霍尔传感器所采集到的角度值的递减方向(V)为所述顺时针方向时，如果所述步骤S1.1所记录的多个角度值中的最大值出现至少三次，则将该最大值记为所述旋钮换挡器的左止点角度值X0，否则，重新进行所述步骤S1.1和步骤S1.3；
当所述霍尔传感器所采集到的角度值的递减方向(V)为所述逆时针方向时，如果所述步骤S1.1所记录的多个角度值中的最小值出现至少三次，则将该最小值记为所述旋钮换挡器的左止点角度值X0，否则，重新进行所述步骤S1.1和步骤S1.3；
步骤S1.4、当所述霍尔传感器所采集到的角度值的递减方向(V)为所述顺时针方向时，如果所述步骤S1.2所记录的多个角度值中的最小值出现至少三次，则将该最小值记为所述旋钮换挡器的右止点角度值Xm，否则，重新进行所述步骤S1.2和步骤S1.4；
当所述霍尔传感器所采集到的角度值的递减方向(V)为所述逆时针方向时，如果所述步骤S1.2所记录的多个角度值中的最大值出现至少三次，则将该最大值记为所述旋钮换挡器的右止点角度值Xm，否则，重新进行所述步骤S1.2和步骤S1.4。
作为本发明的优选实施方式：所述步骤S3中，所述预设的空窗角度α的取值在0.2°至0.5°之间。
其中，优选的：所述预设的空窗角度α的取值为0.3°。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
第一，本发明通过检测旋钮换挡器的左止点位置和右止点位置，以测得的左止点角度值X0和右止点角度值Xm为基准，通过自学习计算出旋钮换挡器的各个档位的档位角度范围，能够最大程度的消除旋钮换挡器的安装误差和霍尔传感器本身的误差，提高了自学习得到的档位角度范围的准确性，从而提高旋钮换挡器挡位识别与判断的精确度，保障行车安全；
并且，本发明还能够通过步骤S1是否测得所述旋钮换挡器的左止点角度值 X0和右止点角度值Xm，判断旋钮换挡器在左、右止点位置的限位销是否已正确安装，以防止工人误装和漏装的情况。
第二，本发明通过步骤S1.1至步骤S1.4，能够确保所测得左止点角度值X0和右止点角度值Xm的准确性。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明中上位机、CAN卡、板卡和机械手的系统框图；
图2为本发明的举例一的示意图之一；
图3为本发明的举例一的示意图之二；
图4为背景技术所述现有挡位自学习方法的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例一
如图1至图3所示，本发明公开的是一种旋钮换挡器的挡位自学习方法，其所适用的旋钮换挡器的工作方式为：对应旋钮换挡器的每一个档位均设置一个档位角度范围，通过霍尔传感器检测旋钮的旋转角度值，将检测到的旋转角度值与各个档位角度范围进行对比，检测到的旋转角度值所在档位角度范围所对应的档位就是旋钮换挡器输出的档位信息。
所述的挡位自学习方法用于为旋钮换挡器的每一个档位确定准确的档位角度范围，其基于上位机、CAN卡、板卡和机械手实施，其中，所述上位机能够通过所述板卡控制所述机械手，使得所述机械手能够旋转进行挡位自学习的旋钮换挡器用于控制换挡的旋钮，且所述上位机能够通过所述CAN卡接收所述旋钮换挡器的霍尔传感器检测所述旋钮旋转所采集到的角度信息；
所述的挡位自学习方法在所述上位机的控制下执行，包括：
步骤S1、控制所述机械手以预设的固定力矩分别按逆时针方向和顺时针方向旋转所述旋钮换挡器的旋钮，以测得所述旋钮换挡器的左止点角度值X0和右止点角度值Xm，其中，所述左止点角度值X0和右止点角度值Xm为所述霍尔传感器在所述旋钮分别按逆时针方向和顺时针方向旋转至停止时所采集到的角度值；
上述预设的固定力矩不能过小，以免无法转动所述旋钮，也不能过大，以免对所述旋钮换挡器造成损坏。
上述旋钮的两个旋转停止位置也即由所述旋钮换挡器的限位销所限定的左止点位置和右止点位置，左止点角度值X0至右止点角度值Xm之间即为所述旋钮换挡器的实际行程，其中，旋钮换挡器设置限位销的作用是：通过限位销形成位于所述旋钮换挡器的理论行程(即左止点设计角度X0’至右止点设计角度Xm’) 之内的实际行程，以防止所述旋钮超出理论行程，到达不可预测的位置。
步骤S2、计算理论档位行程△＝β/(m-1)；
并且，按照所述霍尔传感器所采集到的角度值的递减方向(V)，对所述旋钮换挡器的全部档位进行排序，计算第i个档位与第i+1个档位的理论分界点角度值Xi：
Xi＝(X0+Xm)/2+(m/2-i)*△，1≤i≤m-1；
其中，m为所述旋钮换挡器的档位数量，β为所述旋钮换挡器由第一个档位换挡到最后一个档位的设计行程，
步骤S3、将所述旋钮换挡器的第1个档位的档位角度范围设置为[X0,X1+ α]，将所述旋钮换挡器的第j个档位的档位角度范围设置为[Xj-1-α,Xj+α]，2 ≤j≤m-1；将将所述旋钮换挡器的最后一个档位的档位角度范围设置为[(Xm-1-α), Xm]；
其中，α为预设的空窗角度，用于防止旋钮换挡器在两个档位之间的分界点处因旋转角度细微改变而造成的挡位频繁来回切换。
举例一：
参见图2，所述旋钮换挡器具有m＝4个档位，其霍尔传感器所采集到的角度值的递减方向(V)为所述旋钮的顺时针方向，即其按第1个至第4个档位依次为P档、R档、N档、D档的方式进行档位布置，且P档到D档的设计行程β＝60°，P档到左止点设计角度X0’的设计行程为10°，D档到右止点设计角度 Xm’的设计行程为10°，即旋钮的总设计行程为80°。
则：所述步骤S2能够计算得到，理论档位行程△＝20°，P档与R档的理论分界点角度值X1＝(X0+Xm)/2+20°，R档与N档的理论分界点角度值 X2＝(X0+Xm)/2，N档与D档的理论分界点角度值X3＝(X0+Xm)/2-20°。
参见图3，所述步骤S3将P档的档位角度范围设置为[X0,X1+α]，R档的档位角度范围设置为[(X1-α),(X2+α)]，N档的档位角度范围设置为[(X2-α), (X3+α)]，D档的档位角度范围设置为[(X3-α),Xm]。
举例二：
所述旋钮换挡器具有m＝3个档位，其霍尔传感器所采集到的角度值的递减方向(V)为所述旋钮的顺时针方向，即其按第1个至第3个档位依次为R档、 N档、D档的方式进行档位布置，且R档到D档的设计行程β＝40°，R档到左止点设计角度X0’的设计行程为10°，D档到右止点设计角度Xm’的设计行程为10°，即旋钮的总设计行程为80°。
则：所述步骤S2能够计算得到，理论档位行程△＝20°，R档与N档的理论分界点角度值X1＝(X0+Xm)/2+10°，N档与D档的理论分界点角度值 X2＝(X0+Xm)/2-10°。
所述步骤S3将R档的档位角度范围设置为[X0,X1+α]，N档的档位角度范围设置为[(X1-α),(X2+α)]，D档的档位角度范围设置为[(X2-α),Xm]。
实施例二
在上述实施例一的基础上，本实施例二还采用了以下优选的实施方式：
所述步骤S1中，测得所述左止点角度值X0和右止点角度值Xm的方法为：
步骤S1.1、控制所述机械手以预设的固定力矩按逆时针方向旋转所述旋钮换挡器的旋钮，直至所述霍尔传感器所采集到的角度值在预设的时间长度内维持在同一角度值时，记录该角度值，并且，重复该步骤S1.1多次；
步骤S1.2、控制所述机械手以预设的固定力矩按顺时针方向旋转所述旋钮换挡器的旋钮，直至所述霍尔传感器所采集到的角度值在预设的时间长度内维持在同一角度值时，记录该角度值，并且，重复该步骤S1.2多次；
步骤S1.3、当所述霍尔传感器所采集到的角度值的递减方向(V)为所述顺时针方向时，如果所述步骤S1.1所记录的多个角度值中的最大值出现至少三次，则将该最大值记为所述旋钮换挡器的左止点角度值X0，否则，重新进行所述步骤S1.1和步骤S1.3；
当所述霍尔传感器所采集到的角度值的递减方向(V)为所述逆时针方向时，如果所述步骤S1.1所记录的多个角度值中的最小值出现至少三次，则将该最小值记为所述旋钮换挡器的左止点角度值X0，否则，重新进行所述步骤S1.1和步骤S1.3；
步骤S1.4、当所述霍尔传感器所采集到的角度值的递减方向(V)为所述顺时针方向时，如果所述步骤S1.2所记录的多个角度值中的最小值出现至少三次，则将该最小值记为所述旋钮换挡器的右止点角度值Xm，否则，重新进行所述步骤S1.2和步骤S1.4；
当所述霍尔传感器所采集到的角度值的递减方向(V)为所述逆时针方向时，如果所述步骤S1.2所记录的多个角度值中的最大值出现至少三次，则将该最大值记为所述旋钮换挡器的右止点角度值Xm，否则，重新进行所述步骤S1.2和步骤S1.4。
实施例三
在上述实施例一或实施例二的基础上，本实施例三还采用了以下优选的实施方式：
所述步骤S3中，所述预设的空窗角度α的取值在0.2°至0.5°之间。
其中，优选的：所述预设的空窗角度α的取值为0.3°。
为了更好的说明本发明的挡位自学习方法的先进性，现随机选用一旋钮换挡器样件(该旋钮换挡器的参数如上述举例一所述)，分别用两种自学习方法，一种为背景技术所述现有挡位自学习方法，即：参见图4，只自学习P挡位置，然后以P挡位置为基准，根据换挡器行程累加计算出其他挡位位置，另一种为本发明的挡位自学习方法，得到两组不同的挡位角度范围，然后与实际的挡位角度范围进行比较，具体的对比数据如下表1所示。可以明显看出，本发明的挡位自学习方法相较现有的挡位自学习方法，可以有效地减小各挡位角度的学习值与实际值之间的误差。这从实际效果上说明了本发明所采用的旋钮换挡器挡位自学习方法具有更优的合理性和先进性。
表1、背景技术所述现有挡位自学习方法与本发明的对比(表中数据的单位为°)
本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种旋钮换挡器的挡位自学习方法，其特征在于：
所述的挡位自学习方法基于上位机、CAN卡、板卡和机械手实施，其中，所述上位机能够通过所述板卡控制所述机械手，使得所述机械手能够旋转进行挡位自学习的旋钮换挡器用于控制换挡的旋钮，且所述上位机能够通过所述CAN卡接收所述旋钮换挡器的霍尔传感器检测所述旋钮旋转所采集到的角度信息；
所述的挡位自学习方法在所述上位机的控制下执行，包括：
步骤S1、控制所述机械手以预设的固定力矩分别按逆时针方向和顺时针方向旋转所述旋钮换挡器的旋钮，以测得所述旋钮换挡器的左止点角度值X0和右止点角度值Xm，其中，所述左止点角度值X0和右止点角度值Xm为所述霍尔传感器在所述旋钮分别按逆时针方向和顺时针方向旋转至停止时所采集到的角度值；
步骤S2、计算理论档位行程△＝β/(m-1)；
并且，按照所述霍尔传感器所采集到的角度值的递减方向(V)，对所述旋钮换挡器的全部档位进行排序，计算第i个档位与第i+1个档位的理论分界点角度值Xi：
Xi＝(X0+Xm)/2+(m/2-i)*△，1≤i≤m-1；
其中，m为所述旋钮换挡器的档位数量，β为所述旋钮换挡器由第一个档位换挡到最后一个档位的设计行程，
步骤S3、将所述旋钮换挡器的第1个档位的档位角度范围设置为[X0,X1+α]，将所述旋钮换挡器的第j个档位的档位角度范围设置为[Xj-1-α,Xj+α]，2≤j≤m-1；将将所述旋钮换挡器的最后一个档位的档位角度范围设置为[(Xm-1-α),Xm]；
其中，α为预设的空窗角度。
2.根据权利要求1所述旋钮换挡器的挡位自学习方法，其特征在于：所述步骤S1中，测得所述左止点角度值X0和右止点角度值Xm的方法为：
步骤S1.1、控制所述机械手以预设的固定力矩按逆时针方向旋转所述旋钮换挡器的旋钮，直至所述霍尔传感器所采集到的角度值在预设的时间长度内维持在同一角度值时，记录该角度值，并且，重复该步骤S1.1多次；
步骤S1.2、控制所述机械手以预设的固定力矩按顺时针方向旋转所述旋钮换挡器的旋钮，直至所述霍尔传感器所采集到的角度值在预设的时间长度内维持在同一角度值时，记录该角度值，并且，重复该步骤S1.2多次；
步骤S1.3、当所述霍尔传感器所采集到的角度值的递减方向(V)为所述顺时针方向时，如果所述步骤S1.1所记录的多个角度值中的最大值出现至少三次，则将该最大值记为所述旋钮换挡器的左止点角度值X0，否则，重新进行所述步骤S1.1和步骤S1.3；
当所述霍尔传感器所采集到的角度值的递减方向(V)为所述逆时针方向时，如果所述步骤S1.1所记录的多个角度值中的最小值出现至少三次，则将该最小值记为所述旋钮换挡器的左止点角度值X0，否则，重新进行所述步骤S1.1和步骤S1.3；
步骤S1.4、当所述霍尔传感器所采集到的角度值的递减方向(V)为所述顺时针方向时，如果所述步骤S1.2所记录的多个角度值中的最小值出现至少三次，则将该最小值记为所述旋钮换挡器的右止点角度值Xm，否则，重新进行所述步骤S1.2和步骤S1.4；
当所述霍尔传感器所采集到的角度值的递减方向(V)为所述逆时针方向时，如果所述步骤S1.2所记录的多个角度值中的最大值出现至少三次，则将该最大值记为所述旋钮换挡器的右止点角度值Xm，否则，重新进行所述步骤S1.2和步骤S1.4。
3.根据权利要求1或2所述旋钮换挡器的挡位自学习方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述预设的空窗角度α的取值在0.2°至0.5°之间。
4.根据权利要求3所述旋钮换挡器的挡位自学习方法，其特征在于：所述预设的空窗角度α的取值为0.3°。
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