CN111677853A - 用于车辆低转速区的变速箱控制系统、汽车和控制方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种用于车辆低转速区的变速箱控制系统、汽车和控制方法，包括：速度检测模块、低频检测模块、处理模块和控制模块；速度检测模块，用于采集接收到的转速信号，得到第一输入信号，发送至处理模块；低频检测模块，用于采集接收到的转速信号，得到第二输入信号，发送至处理模块；处理模块，用于使用第一输入信号或第二输入信号确定电机的目标转速，发送至控制模块；控制模块，用于根据电机的目标转速控制电机达到目标转速，执行变速箱挂挡。通过将转速信号同时输入至速度检测模块和低频检测模块，当电机处于低速转动时，使用第二输入信号确定电机的目标转速，能够使TCU准确识别低转速，从而避免变速箱挂挡异常和失败的发生，方法简单。

Description

用于车辆低转速区的变速箱控制系统、汽车和控制方法
技术领域
本申请涉及变速箱控制领域，尤其涉及一种用于车辆低转速区的变速箱控制系统、汽车和控制方法。
背景技术
目前，在电动车或者混合动力汽车上搭载的电控机械自动(Automatic ManualTransmission，AMT)变速箱上面，通常都会安装一个输出轴转速传感器，也叫车速传感器。现有的该类转速传感器通常采用霍尔原理，输出的是方波波形，AMT变速箱的电控单元(Transmission Control Unit，TCU)根据该方波波形计算该方波的频率信号，从而得到转速。如图1所示，转速信号的频率为f，单位为Hz。方波周期信号为T。f＝1/T。
但是现有的TCU通常只能够准确采集到频率范围从10-20kHz的频率信号，而在10Hz以下的低频率区，由于周期T比较长，可能导致数据溢出不准。因此通常TCU的底层处理是将10Hz以下的信号清零。如图2所示，其中，横轴为时间，单位为秒(s)，纵轴为速度或频率。纵轴从左至右依次为对应驱动电机转速的纵轴；对应TCU采集输出轴转速信号的纵轴，单位为赫兹(Hz)。AMT变速箱输入端的驱动电机转速信号在低速区也是准确的，但是TCU采集到的变速箱输出轴转速在低速区就会没有信号，或者信号不及时更新。
由于AMT变速箱存在低速挂档的可能性，匹配驱动电机的AMT变速箱进行挂档操作时，由于驱动电机具有很大的转动惯量，挂档前必须清除(消除)变速箱的同步速差，速差的消除方式，是TCU控制驱动电机转速达到与车速匹配的转速。
然而，如果出现低速区N_out(变速箱输出轴转速)探测不准的话，如果此时挂档，比如N_out实际有5Hz，但是TCU采集值为0，则TCU会设置N_out为0。此时挂档的话，就会出现挂档异响甚至挂档失败。
出现上述问题的典型工况如下：当车辆加速1-2档过程中，驾驶员突然刹车减速至接近停车，约1km/h，此时N_out为5Hz左右，TCU可能识别N_out为0，此时就需要马上挂回1档。但是由于N_out＝0，会导致电机目标转速N_mot＝0，导致变速箱挂档时速差不可控，可能出现挂档异常。
综上所述，需要提供一种能够提高TCU识别低转速的能力，从而避免变速箱挂挡异常和失败的变速箱控制系统、汽车和控制方法。
发明内容
为解决以上问题，本申请提出了一种用于车辆低转速区的变速箱控制系统、汽车和控制方法。
一方面，本申请提出一种用于车辆低转速区的变速箱控制系统，包括：速度检测模块、低频检测模块、处理模块和控制模块；
所述速度检测模块，用于采集接收到的转速信号，得到第一输入信号，发送至处理模块；
所述低频检测模块，用于采集接收到的转速信号，得到第二输入信号，发送至处理模块；
所述处理模块，用于使用第一输入信号或第二输入信号确定电机的目标转速，发送至控制模块；
所述控制模块，用于根据电机的目标转速控制电机达到目标转速，执行变速箱挂挡。
优选地，所述速度检测模块具体用于，根据所述转速信号的波形确定此转速信号对应的第一频率，得到第一输入信号，发送至处理模块。
优选地，所述低频检测模块具体用于，根据所述转速信号的波形确定其对应的上沿和下沿，得到此转速信号对应的第二频率，作为第二输入信号，发送至处理模块。
优选地，所述处理模块具体用于，确定第一输入信号的频率是否小于阈值；若小于阈值，则使用第二输入信号确定当前转速，使用当前转速和目标档位的变速箱传动比，确定电机的目标转速，发送至控制模块；若大于或等于阈值，则使用第一输入信号确定当前转速，使用当前转速和目标档位的变速箱传动比，确定电机的目标转速，发送至控制模块。
优选地，其特征在于，所述转速信号的波形包括方波。
第二方面，本申请提出一种汽车，包括：上述的用于电机的驱动控制系统、电机和变速箱。
第三方面，本申请提出一种用于车辆低转速区的变速箱控制方法，包括：
采集接收到的转速信号，得到第一输入信号；
采集接收到的转速信号，得到第二输入信号；
使用第一输入信号或第二输入信号确定电机的目标转速；
根据电机的目标转速控制电机达到目标转速，执行变速箱挂挡。
优选地，所述采集接收到的转速信号，得到第一输入信号，包括：
根据所述转速信号的波形确定此转速信号对应的第一频率，得到第一输入信号。
优选地，所述采集接收到的转速信号，得到第二输入信号，包括：
根据所述转速信号的波形确定其对应的上沿和下沿，得到此转速信号对应的第二频率，作为第二输入信号，发送至处理模块。
优选地，所述使用第一输入信号或第二输入信号确定电机的目标转速，包括：
确定第一输入信号的频率是否小于阈值；
若小于阈值，则使用第二输入信号确定当前转速，使用当前转速和目标档位的变速箱传动比，确定电机的目标转速，发送至控制模块；
若大于或等于阈值，则使用第一输入信号确定当前转速，使用当前转速和目标档位的变速箱传动比，确定电机的目标转速，发送至控制模块。
本申请的优点在于：通过将转速信号同时输入至速度检测模块和低频检测模块，当电机处于低速转动时，使用第二输入信号确定电机的目标转速，能够使TCU准确识别低转速，方法简单，从而避免变速箱挂挡异常和失败的发生。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选事实方案的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用同样的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是转速信号的波形示意图；
图2是低速区信号的示意图；
图3是本申请提供的一种用于电机的驱动控制系统的示意图；
图4是本申请提供的一种用于电机的驱动控制系统的流程示意图；
图5是本申请提供的一种用于电机的驱动控制方法的步骤示意图；
图6是本申请提供的一种用于电机的驱动控制系统的低频检测模块的电路示意图；
图7是本申请提供的一种用于电机的驱动控制系统的第一输入信号与第二输入信号以及电机转速的对比图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
第一方面，根据本申请的实施方式，提出一种用于电机的驱动控制系统，如图3所示，包括：速度检测模块、低频检测模块、处理模块和控制模块；
速度检测模块，用于采集接收到的转速信号，得到第一输入信号，发送至处理模块；
低频检测模块，用于采集接收到的转速信号，得到第二输入信号，发送至处理模块；
处理模块，用于使用第一输入信号或第二输入信号确定电机的目标转速，发送至控制模块；
控制模块，用于根据电机的目标转速控制电机达到目标转速，执行变速箱挂挡。
速度检测模块具体用于，根据转速信号的波形确定此转速信号对应的第一频率，得到第一输入信号，发送至处理模块。
低频检测模块具体用于，根据转速信号的波形确定其对应的上沿和下沿，得到此转速信号对应的第二频率，作为第二输入信号，发送至处理模块。
处理模块具体用于，确定第一输入信号的频率是否小于阈值；若小于阈值，则使用第二输入信号确定当前转速，使用当前转速和目标档位的变速箱传动比，确定电机的目标转速，发送至控制模块；若大于或等于阈值，则使用第一输入信号确定当前转速，使用当前转速和目标档位的变速箱传动比，确定电机的目标转速，发送至控制模块。
转速信号的波形包括方波。
速度检测模块、低频检测模块、处理模块和控制模块全部集成在TCU中。
下面，对本申请的实施方式的工作原理进行进一步说明。
如图4所示，将转速信号同时输入至速度检测模块和低频检测模块。对于低频转速的探测，使用TCU的数字开关信号通道，并在此通道中增加电路，组成低频检测模块。低频检测模块识别转速信号的方波的上升沿和下降沿，并计算每次上升沿和下降沿之间的周期，如图1所示的T_high和T_low。通常一个转速传感器方波信号的T_high和T_low都是固定比例的，假设T_high和T_low各占总周期T的50％，则转速频率f＝0.5/T_high或者f＝0.5/T_low。TCU的数字开关采集的周期越短，则T_high和T_low采集越精确。
速度检测模块为常规的处理方式，根据转速信号，确定第一输入信号，发送至处理模块。
如图4所示，首先，将转速信号的高电平和低电平交替的频率信号同时接到速度检测模块和低频检测模块。速度检测模块输出第一输入信号f1，低频检测模块输采集低频转速信号，出第二输入信号f2。
处理模块对f1和f2进行综合处理，确定第一输入信号f1的频率是否小于阈值；若小于阈值，则使用第二输入信号f2确定当前转速f。使用当前转速f和目标档位的变速箱传动比，确定电机的目标转速，发送至控制模块。若第一输入信号f1的频率大于或等于阈值，则使用第一输入信号f1确定当前转速f。使用当前转速和目标档位的变速箱传动比，确定电机的目标转速，发送至控制模块。
其中，阈值区间包括10-20kHz，即超出此范围，则使用第二输入信号f2确定当前转速f。
处理模块基于当前转速f，计算得到的变速箱输出转速，根据目标档位的传动比，计算变速箱输入的电机目标转速，计算方式为：N_mot＝N_out×i。
其中，N_mot为电机目标转速，N_out变速箱输出轴转速，i为变速箱传动比。使用当前转速f作为变速箱输出轴转速N_out。
处理模块将计算得到的电机目标转速发送至控制模块，控制模块控制驱动电机控制器，使电机的转速达到或者接近电机目标转速。达到目标转速后，控制模块启动挂档操作。
本申请的实施方式通过改变TCU低速区挂档策略，结合低频信号和高频信号，判断后，使用更准确的信号作为挂档信号，能够避免变速箱挂挡异常和失败的发生。
第二方面，根据本申请的实施方式，还提出一种汽车，包括：上述的用于车辆低转速区的变速箱控制系统、电机和变速箱。
第三方面，根据本申请的实施方式，还提出一种用于车辆低转速区的变速箱控制方法，如图5所示，包括：
S101，速度检测模块采集接收到的转速信号，得到第一输入信号；
S102，低频检测模块采集接收到的转速信号，得到第二输入信号；
S103，处理模块使用第一输入信号或第二输入信号确定电机的目标转速；
S104，控制模块根据电机的目标转速控制电机达到目标转速，执行变速箱挂挡。
采集接收到的转速信号，得到第一输入信号，包括：
根据转速信号的波形确定此转速信号对应的第一频率，得到第一输入信号。
采集接收到的转速信号，得到第二输入信号，包括：
根据转速信号的波形确定其对应的上沿和下沿，得到此转速信号对应的第二频率，作为第二输入信号，发送至处理模块。
使用第一输入信号或第二输入信号确定电机的目标转速，包括：
确定第一输入信号的频率是否小于阈值；
若小于阈值，则使用第二输入信号确定当前转速，使用当前转速和目标档位的变速箱传动比，确定电机的目标转速，发送至控制模块；
若大于或等于阈值，则使用第一输入信号确定当前转速，使用当前转速和目标档位的变速箱传动比，确定电机的目标转速，发送至控制模块。
如图6所示，为低频检测模块的电路示意图，使用TCU的数字开关信号通道，将此数字开关信号通道与电阻R以及滤波器相连。滤波器的输出与通用型输入输出接口GPIO相连，通过通用型输入输出接口发送至处理模块。
如图7所示，为第一输入信号与第二输入信号以及电机转速的对比图。其中，横轴为时间，单位为秒(s)，纵轴为速度或频率。纵轴从左至右依次为对应第二输入信号的纵轴，单位为赫兹(Hz)；对应驱动电机转速的纵轴；对应第一输入信号的纵轴，单位为赫兹。
本申请的系统中，通过将转速信号同时输入至速度检测模块和低频检测模块，当电机处于低速转动时，使用第二输入信号确定电机的目标转速，本申请的实施方式能够在不更改现有电机以及变速箱的情况下，通过只增加一路输入信号，使TCU准确识别低转速，从而避免变速箱挂挡异常和失败的发生，成本低，方法简单。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于车辆低转速区的变速箱控制系统，其特征在于，包括：速度检测模块、低频检测模块、处理模块和控制模块；
所述速度检测模块，用于采集接收到的转速信号，得到第一输入信号，发送至处理模块；
所述低频检测模块，用于采集接收到的转速信号，得到第二输入信号，发送至处理模块；
所述处理模块，用于使用第一输入信号或第二输入信号确定电机的目标转速，发送至控制模块；
所述控制模块，用于根据电机的目标转速控制电机达到目标转速，执行变速箱挂挡。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述速度检测模块具体用于，根据所述转速信号的波形确定此转速信号对应的第一频率，得到第一输入信号，发送至处理模块。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述低频检测模块具体用于，根据所述转速信号的波形确定其对应的上沿和下沿，得到此转速信号对应的第二频率，作为第二输入信号，发送至处理模块。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述处理模块具体用于，确定第一输入信号的频率是否小于阈值；若小于阈值，则使用第二输入信号确定当前转速，使用当前转速和目标档位的变速箱传动比，确定电机的目标转速，发送至控制模块；若大于或等于阈值，则使用第一输入信号确定当前转速，使用当前转速和目标档位的变速箱传动比，确定电机的目标转速，发送至控制模块。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述转速信号的波形包括方波。
6.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至5中任一项所述的系统、电机和变速箱。
7.一种用于车辆低转速区的变速箱控制方法，其特征在于，包括：
采集接收到的转速信号，得到第一输入信号；
采集接收到的转速信号，得到第二输入信号；
使用第一输入信号或第二输入信号确定电机的目标转速；
根据电机的目标转速控制电机达到目标转速，执行变速箱挂挡。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述采集接收到的转速信号，得到第一输入信号，包括：
根据所述转速信号的波形确定此转速信号对应的第一频率，得到第一输入信号。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述采集接收到的转速信号，得到第二输入信号，包括：
根据所述转速信号的波形确定其对应的上沿和下沿，得到此转速信号对应的第二频率，作为第二输入信号，发送至处理模块。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述使用第一输入信号或第二输入信号确定电机的目标转速，包括：
确定第一输入信号的频率是否小于阈值；
若小于阈值，则使用第二输入信号确定当前转速，使用当前转速和目标档位的变速箱传动比，确定电机的目标转速，发送至控制模块；
若大于或等于阈值，则使用第一输入信号确定当前转速，使用当前转速和目标档位的变速箱传动比，确定电机的目标转速，发送至控制模块。
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