CN111561563A - 一种电传式车辆换挡控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电传式车辆换挡控制系统及方法，所述系统包括：换挡操纵单元、换挡电控单元、变速器控制单元、发动机控制单元、离合器助力缸、选换挡执行机构和变速器制动器；所述换挡操纵单元电连接所述换挡电控单元；所述换挡电控单元、发动机控制单元、离合器助力缸、选换挡执行机构和变速器制动器均与所述变速器控制单元通信连接。本发明可以选择换挡操纵模式，换挡操纵单元判断换挡动作到位后将驾驶员的换挡动作直接以电信号方式发送给SECU，SECU通过CAN总线与TCU通信，控制变速器自动完成换挡动作，换挡操纵模式多样可选，满足不同需求，充满驾驶乐趣，且具有防止误操作及挡位选择不合理的优点，提高了车辆的驾驶舒适性与安全性。

Description

一种电传式车辆换挡控制系统及方法

技术领域

本发明属于汽车控制技术领域，具体涉及一种电传式车辆换挡控制系统及方法。

背景技术

传统的车辆手动换挡控制方式是依靠换挡手柄通过软轴与变速器进行机械连接实现的，操纵强度大，换挡反应速度慢，容易引起驾驶员驾驶疲劳和误操作，驾驶舒适性和安全性较低。市场主流的自动换挡技术可以减轻换挡操纵强度，提高驾驶舒适性，但是失去了手动驾驶方式的乐趣，且在面对复杂路况时不能得到驾驶员的主动干预，适应性较差。因此寻求一种换挡操纵模式多样可选、操纵方式简单轻便，且具有防止误操作及挡位选择不合理的优点的车辆换挡控制系统及方法，对于满足不同需求、增加驾驶乐趣、有效减轻操纵强度和疲劳度、提高车辆的驾驶舒适性与安全性是非常有必要的。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种电传式车辆换挡控制系统及方法，以解决上述技术问题。

本发明提供一种电传式车辆换挡控制系统，所述系统包括：

换挡操纵单元、换挡电控单元、变速器控制单元、发动机控制单元、离合器助力缸、选换挡执行机构和变速器制动器；

所述换挡操纵单元电连接所述换挡电控单元；所述换挡电控单元、发动机控制单元、离合器助力缸、选换挡执行机构和变速器制动器均与所述变速器控制单元通信连接。

进一步的，所述换挡电控单元、发动机控制单元均与所述变速器控制单元通过CAN总线连接且双向通信；离合器助力缸、选换挡执行机构和变速器制动器均通过电控气动与变速器控制单元组建控制链路。

进一步的，所述换挡操纵单元包括控制面板、换挡手柄和语音交互模块；其中，控制面板用于选择换挡操纵模式以及实现触摸换挡操纵模式，换挡手柄用于实现手动换挡操纵模式，语音交互模块用于实现语音换挡操纵模式。

本发明还提供一种电传式车辆换挡控制方法，所述方法包括：

变速器控制单元接收换挡电控单元发送的目标挡位信息；

变速器控制单元根据所述目标挡位信息生成转速/扭矩控制命令并将所述转速/扭矩控制命令发送至发动机控制单元；

变速器控制单元根据所述目标挡位信息生成离合器动作命令、换挡动作命令和变速器制动命令，并将所述离合器动作命令发送至离合器助力缸，将换挡动作命令发送至选换挡执行机构，将变速器制动命令发送至变速器制动器。

进一步的，所述方法还包括：

所述变速器控制单元采集离合器助力缸、选换挡执行机构和发动机控制单元的状态信息；

所述变速器控制单元判断离合器助力缸、选换挡执行机构和发动机控制单元的状态信息是否均与所述目标挡位匹配：

若否，则生成换挡失败提示信息，并将当前挡位信息和所述换挡失败提示信息输出至所述换挡电控单元。

进一步的，换挡电控单元生成目标挡位信息的方法包括：

所述换挡电控单元从控制面板端采集当前挡位控制模式，挡位控制模式包括触摸换挡操纵模式、手动换挡操纵模式和语音换挡操纵模式；

所述换挡电控单元接收当前挡位控制模式生成的挡位控制命令，并将所述挡位控制命令的目标挡位信息发送至变速器控制单元。

进一步的，所述语音换挡操纵模式包括：

语音交互模块接收唤醒语音指令后，触发接收语音指令；

将接收的语音指令转换为文字指令，并通过关键词筛选从所述文字指令筛选出换挡指令；

将所述换挡指令输出至换挡电控单元，并将所述文字换挡指令输出至控制面板显示。

进一步的，所述方法还包括：

设置修改挡位控制模式的关键词；

根据所述修改挡位控制模式的关键词从所述文字指令中筛选模式修改命令；

将所述模式修改命令发送至控制面板，修改控制面板的当前挡位控制模式。

进一步的，所述方法还包括：

所述变速器控制单元采集车辆载重、坡度、油门踏板开度、车辆加速度和发动机转速；

基于所述车辆载重、坡度、油门踏板开度、车辆加速度和发动机转速生成可选挡位，判断所述目标挡位是否属于所述可选挡位：

若是，则所述变速器控制单元控制将当前挡位切换为目标挡位；

若否，则所述变速器控制单元输出换挡命令错误提示。

本发明的有益效果在于，

本发明提供的电传式车辆换挡控制系统及方法，由驾驶员选择换挡操纵模式，换挡操纵单元判断换挡动作到位后将驾驶员的换挡动作直接以电信号方式发送给SECU，SECU通过CAN总线与TCU通信，控制变速器自动完成换挡动作，换挡操纵模式多样可选，满足不同需求，充满驾驶乐趣，且具有防止误操作及挡位选择不合理的优点，提高了车辆的驾驶舒适性与安全性。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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是本申请一个实施例的系统的示例性架构图。

图2是本申请一个实施例的方法的示例性流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

本实施例提供一种电传式车辆换挡控制系统，包括：

换挡操纵单元、换挡电控单元、变速器控制单元、发动机控制单元、离合器助力缸、选换挡执行机构和变速器制动器；

换挡操纵单元电连接换挡电控单元；换挡电控单元、发动机控制单元、离合器助力缸、选换挡执行机构和变速器制动器均与变速器控制单元通信连接，通信连接的方式为有线通信连接。

实施例2

请参考图1，本实施例提供一种电传式车辆换挡控制系统，包括：

换挡操纵单元1、换挡电控单元SECU 2、变速器控制单元TCU 3、发动机控制单元ECU 4、离合器助力缸5、选换挡执行机构6和变速器制动器TB 7；

换挡操纵单元1电连接换挡电控单元SECU 2。换挡电控单元SECU 2、发动机控制单元ECU 4均与所述变速器控制单元TCU 3通过CAN总线连接且双向通信；离合器助力缸5、选换挡执行机构6和变速器制动器TB 7均通过电控气动与变速器控制单元TCU 3组建控制链路。

换挡操纵单元1：用于将驾驶员的换挡动作以电信号方式发送给换挡电控单元SECU 2，当换挡失败时发出报警语音提示，所述换挡操纵单元1包括控制面板11、换挡手柄12、语音交互模块13，控制面板11用于选择换挡操纵模式以及实现触摸换挡操纵模式，换挡手柄12用于实现手动换挡操纵模式，语音交互模块13用于实现语音换挡操纵模式；

换挡电控单元SECU 2：用于向变速器控制单元TCU 3发送挡位请求信息，当检测到换挡失败时向换挡操纵单元1发出报警语音提示信号；

变速器控制单元TCU 3：用于响应换挡电控单元SECU 2发送的挡位请求信息，向换挡电控单元SECU 2发送当前挡位信号，向发动机控制单元ECU 4发送转速或扭矩控制命令，并控制离合器助力缸5、选换挡执行机构6、变速器制动器TB 7相互配合以完成换挡动作；

发动机控制单元ECU 4：用于向变速器控制单元TCU 3发送当前发动机的转速和扭矩，并响应变速器控制单元TCU 3发送的转速或扭矩控制命令；

离合器助力缸5：用于向变速器控制单元TCU 3发送当前离合器的位置，并响应变速器控制单元TCU 3发送的离合器动作命令；

选换挡执行机构6：用于向变速器控制单元TCU 3发送当前的换挡位置，并响应变速器控制单元TCU 3发送的换挡动作命令；

变速器制动器TB 7：用于响应变速器控制单元TCU 3发送的变速器制动命令。

实施例3

本实施例提供一种电传式车辆换挡控制方法，方法包括：

变速器控制单元接收换挡电控单元发送的目标挡位信息，目标挡位信息由驾驶员操作换挡操纵单元生成。

变速器控制单元根据所述目标挡位信息生成转速/扭矩控制命令并将所述转速/扭矩控制命令发送至发动机控制单元。

变速器控制单元根据所述目标挡位信息生成离合器动作命令、换挡动作命令和变速器制动命令，并将所述离合器动作命令发送至离合器助力缸，将换挡动作命令发送至选换挡执行机构，将变速器制动命令发送至变速器制动器。

实施例4

请参考图2，本实施例提供一种电传式车辆换挡控制方法，包括以下步骤：

S1、生成换挡指令。

驾驶员使用换挡操纵单元1控制面板11选择挡位控制模式，挡位控制模式包括触摸换挡操纵模式、手动换挡操纵模式和语音换挡操纵模式。此外驾驶员也可以通过语音交互模块13切换挡位控制模式。然后驾驶员根据换挡需要利用当前挡位控制模式设置换挡的目标挡位。例如触摸换挡操纵模式是触摸控制面板11生成换挡信号；手动换挡操纵模式是通过换挡手柄12生成换挡信号，换挡手柄12包括固定部和手柄，外观结构与现有挡位结构相同，手柄与固定部活动连接，固定部连接手柄的固定槽内设有多个位置点的位置传感器(如光电开关)，因此可以检测手柄在固定部的位置，根据手柄位置生成相应的换挡信号；语音换挡操纵模式为语音交互模块13接收唤醒语音指令后，触发接收语音指令，将接收的语音指令转换为文字指令，并通过关键词筛选从所述文字指令筛选出换挡指令，将换挡指令输出至换挡电控单元SECU 2，并将所述文字换挡指令输出至控制面板11显示，便于驾驶员校对指令是否正确，若不正确驾驶员及时更正。此外还可以在语音交互模块13设置修改挡位控制模式的关键词，根据修改挡位控制模式的关键词从所述文字指令中筛选模式修改命令，将模式修改命令发送至控制面板11，修改控制面板11的当前挡位控制模式。换挡电控单元SECU 2检测换挡操纵单元1选择挡位是否到位，如果不到位则输出提示并需要驾驶员再次使用换挡操纵单元1选择挡位。

换挡电控单元SECU 2向变速器控制单元TCU 3发送换挡请求。

S2、变速器控制单元TCU 3根据所述目标挡位信息检测目标挡位信息是否合理。

该步骤为优选步骤，适用于经验不丰富的初学驾驶员，由于驾驶员可能设定错误的目标挡位，因此对目标挡位的合理性进行检测。

变速器控制单元TCU 3采集车辆载重、坡度、油门踏板开度、车辆加速度和发动机转速，这些信息可从车辆的传感器监测系统获取。车辆的每种挡位都对应车辆载重、坡度、油门踏板开度、车辆加速度和发动机转速确定范围，因此，根据当前车辆载重、坡度、油门踏板开度、车辆加速度和发动机转速所属范围筛选出可以选择的挡位(可以是一个或多个)，判断目标挡位是否属于可以选择的挡位，若不属于，则输出换挡命令错误的提示信息；若属于，则继续执行换挡命令。这样就可以避免驾驶员设置错误挡位导致的驾驶问题。

S3、变速器控制单元TCU 3执行换挡命令。

变速器控制单元TCU 3向发动机控制单元ECU 4发送降扭请求。变速器控制单元TCU 3根据所述目标挡位信息生成转速/扭矩控制命令并将所述转速/扭矩控制命令发送至发动机控制单元ECU 4，变速器控制单元TCU 3根据所述目标挡位信息生成离合器动作命令、换挡动作命令和变速器制动命令，并将所述离合器动作命令发送至离合器助力缸5，将换挡动作命令发送至选换挡执行机构6，将变速器制动命令发送至变速器制动器TB 7。

具体换挡过程如下：

变速器控制单元TCU 3向离合器助力缸5发送控制信号，控制离合器分开，变速器控制单元TCU 3向选换挡执行机构6发送挡位回空信号，回空挡。

升挡时变速器控制单元TCU 3向发动机控制单元ECU 4发送转速控制信号进行调速，变速器控制单元TCU 3向变速器制动器TB 7发送制动信号进行制动，变速器控制单元TCU 3向选换挡执行机构6发送挡位信号，换挡。变速器控制单元TCU 3向离合器助力缸5发送控制信号，控制离合器结合，变速器控制单元TCU 3向发动机控制单元ECU 4发送还扭请求。

降挡时变速器控制单元TCU 3向离合器助力缸5发送控制信号，控制离合器结合，变速器控制单元TCU 3向发动机控制单元ECU 4发送转速控制信号进行调速，变速器控制单元TCU 3向离合器助力缸5发送控制信号，控制离合器分开。

换挡完成后，换挡电控单元SECU 2检测变速器控制单元TCU 3反馈的当前挡位与请求挡位是否一致，如果一致则换挡成功，如果不一致则进行报警语音提示，并由驾驶员重新设置挡位。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种电传式车辆换挡控制系统，其特征在于，所述系统包括：

换挡操纵单元、换挡电控单元、变速器控制单元、发动机控制单元、离合器助力缸、选换挡执行机构和变速器制动器；

所述换挡操纵单元电连接所述换挡电控单元；所述换挡电控单元、发动机控制单元、离合器助力缸、选换挡执行机构和变速器制动器均与所述变速器控制单元通信连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换挡电控单元、发动机控制单元均与所述变速器控制单元通过CAN总线连接且双向通信；离合器助力缸、选换挡执行机构和变速器制动器均通过电控气动与变速器控制单元组建控制链路。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述换挡操纵单元包括控制面板、换挡手柄和语音交互模块；其中，控制面板用于选择换挡操纵模式以及实现触摸换挡操纵模式，换挡手柄用于实现手动换挡操纵模式，语音交互模块用于实现语音换挡操纵模式。

4.一种电传式车辆换挡控制方法，其特征在于，所述方法包括：

变速器控制单元接收换挡电控单元发送的目标挡位信息；

变速器控制单元根据所述目标挡位信息生成转速/扭矩控制命令并将所述转速/扭矩控制命令发送至发动机控制单元；

变速器控制单元根据所述目标挡位信息生成离合器动作命令、换挡动作命令和变速器制动命令，并将所述离合器动作命令发送至离合器助力缸，将换挡动作命令发送至选换挡执行机构，将变速器制动命令发送至变速器制动器。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述变速器控制单元采集离合器助力缸、选换挡执行机构和发动机控制单元的状态信息；

所述变速器控制单元判断离合器助力缸、选换挡执行机构和发动机控制单元的状态信息是否均与所述目标挡位匹配：

若否，则生成换挡失败提示信息，并将当前挡位信息和所述换挡失败提示信息输出至所述换挡电控单元。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，换挡电控单元生成目标挡位信息的方法包括：

所述换挡电控单元从控制面板端采集当前挡位控制模式，挡位控制模式包括触摸换挡操纵模式、手动换挡操纵模式和语音换挡操纵模式；

所述换挡电控单元接收当前挡位控制模式生成的挡位控制命令，并将所述挡位控制命令的目标挡位信息发送至变速器控制单元。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述语音换挡操纵模式包括：

语音交互模块接收唤醒语音指令后，触发接收语音指令；

将接收的语音指令转换为文字指令，并通过关键词筛选从所述文字指令筛选出换挡指令；

将所述换挡指令输出至换挡电控单元，并将所述文字换挡指令输出至控制面板显示。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

设置修改挡位控制模式的关键词；

根据所述修改挡位控制模式的关键词从所述文字指令中筛选模式修改命令；

将所述模式修改命令发送至控制面板，修改控制面板的当前挡位控制模式。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述变速器控制单元采集车辆载重、坡度、油门踏板开度、车辆加速度和发动机转速；

基于所述车辆载重、坡度、油门踏板开度、车辆加速度和发动机转速生成可选挡位，判断所述目标挡位是否属于所述可选挡位：

若是，则所述变速器控制单元控制将当前挡位切换为目标挡位；

若否，则所述变速器控制单元输出换挡命令错误提示。

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