CN111750091A - 一种基于autosar车辆换挡控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于AUTOSAR车辆换挡控制系统及控制方法，包括：第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元为换挡手柄控制单元，第二控制单元为变速箱控制单元，所述第一控制单元和第二控制单元通过CAN线进行通信，负责换挡手柄和变速箱换挡的控制策略与动作执行；在本发明中驾驶员操作手柄但是车辆执行自动挡的执行方式，从而体现驾驶员操纵意愿并降低驾驶强度，实现最佳的换挡策略，提高车辆舒适性、经济性和可靠性。

Description

一种基于AUTOSAR车辆换挡控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于汽车换挡技术领域，具体涉及一种基于AUTOSAR车辆换挡控制系统及控制方法。

背景技术

随着电子技术的快速发展，软件规模随之增长,汽车电子系统的复杂程度急剧增加。AUTOSAR(Automotive Open System Architecture)标准是汽车电子系统开发的一套新的准则。AUTOSAR标准使得汽车应用软件设计开发易于管理，软件系统不再受到基础平台的限制，易于移植，有利于汽车电子系统软件的交换与更新,使复杂的汽车电子应用软件易于管理，因此被广泛推广。

随着汽车领域的快速发展，自动换挡技术诞生，自动换挡技术不需要驾驶员操纵换挡手柄，可以减轻驾驶员工作强度，提高车辆舒适性和经济性等，但遇到路况复杂的地区，难以将驾驶员的真实意愿表现出来，降低车辆的经济性和可靠性等，性能表现较差。因此，一种既能实现驾驶员手动驾驶的乐趣又具有自动换挡技术的优势，同时可以降低驾驶员驾驶强度又能够解决自动换挡技术不足的新型车辆换挡操纵系统应运而生，这是一种将手动换挡与自动换挡集成到一起的新型换挡模式—无忧换挡。无忧换挡系统使用手动换挡手柄代替自动换挡系统中的换挡控制单元，手动换挡手柄内增加两个角度传感器实时检测驾驶员操纵意图，通过自动换挡系统中的变速箱控制器来接收驾驶员的驾驶意图,实现最佳的换挡策略，提高车辆舒适性、经济性和可靠性。

综上所述，为了更好地研究新型无忧换挡系统，同时实现软件的“模块性”、“可移植性”和“复用性”等，本发明提出了适用于无忧换挡系统的一种基于AUTOSAR车辆换挡控制系统及控制方法。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种基于AUTOSAR车辆换挡控制系统及控制方法，以解决上述技术问题。

第一方面，本发明提供一种基于AUTOSAR车辆换挡控制系统，包括：第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元为换挡手柄控制单元，第二控制单元为变速箱控制单元，所述第一控制单元和第二控制单元通过CAN线进行通信；所述第一控制单元包括手柄挡位识别模块、手柄挡位监控模块和手柄自学习模块；

所述手柄挡位识别模块用于识别驾驶员选择的手柄挡位；

所述手柄挡位监控模块用于检测手柄挡位是否到位，防止驾驶员误操作手柄；

所述手柄自学习模块用于换挡手柄的挡位自学习。

进一步的，所述系统还包括：

所述第一控制单元和第二控制单元软件模块采用AUTOSAR标准进行软件架构设计，包括：底层、运行环境层和应用层，所述应用层各模块均为最小的逻辑单元，且各模块均可通过运行环境层进行通讯，同时也可通过运行环境层与底层进行通信；所述底层为控制单元提供基础服务。

进一步的，所述系统还包括：

所述第一控制单元采用SECU；

所述第二控制单元采用TCU；

所述TCU包括：离合器控制模块、执行机构控制模块、变速箱自学习模块、换挡控制策略模块、载重坡度模块和车辆状态监控模块；

所述离合器控制模块用于控制离合器的分开与闭合；

所述执行机构控制模块用于负责变速箱的选换挡动作执行、实时监控变速箱挡位位置和检测换挡时挡位是否到位；

所述变速箱自学习模块用于变速箱挡位自学习和变速箱类型识别；

所述换挡控制策略模块用于在自动模式下计算选换挡的最佳目标挡位、在手动模式下判断驾驶员选择挡位是否合理并向驾驶员推荐最佳挡位范围；

所述载重坡度模块负责实时计算车辆的整车重量和坡度；

所述车辆状态监控模块用于监控整车的行驶状态。

进一步的，所述SECU还包括：

第一输入模块和第一输出模块；所述第一输入模块为手柄信号输入模块，用于接收换挡手柄内的传感器信号、手柄的按键开关信号和SECU需要的其它控制单元CAN信号；所述第一输出模块为手柄信号输出模块，用于输出TCU的交互信号和其他控制单元需要的CAN信号。

进一步的，所述TCU还包括：

第二输入模块和第二输出模块；所述第二输入模块为变速箱信号输入模块，用于接收SECU的交互信号和TCU需要的其它控制单元CAN信号；所述第二输出模块为变速箱信号输出模块，用于输出变速箱的挡位信息、传递给其他控制单元的电磁阀的促动信号和CAN信号。

第二方面，本发明提供一种基于AUTOSAR车辆换挡控制方法，包括：

SECU监控获取手柄换挡信号，根据换挡信号判断换挡挡位；

SECU根据驾驶员选择切换自动模式或者手动模式：

若驾驶员选择手动模式，则TCU根据所述SECU手柄挡位进行换挡操作；

若驾驶员选择自动模式，则TCU计算目标挡位，并根据所述目标挡位进行换挡操作。

进一步的，在SECU监控获取手柄换挡信号之后，所述方法还包括：

SECU检测换挡手柄挡位位置是否推到位：若到位进行手柄挡位识别，若否，电动马达振动提示驾驶员重新操纵换挡手柄进行挂挡。

进一步的，在TCU根据所述SECU手柄挡位进行换挡操作之前，所述方法还包括：

TCU计算最佳挡位范围，判断换挡挡位是否合理，若不合理，保持当前挡位并发送报警信号。

进一步的，所述换挡操作，包括：

SECU向TCU发送自动模式请求或驾驶员选择的手柄挡位；

TCU收到请求后离合器和变速箱进行动作；

TCU检测选换挡执行机构是否执行到位：若到位，则进行下一步检测，若不到位重新进行换挡操作；则换挡成功；否则换挡失败并发送报警信号。

进一步的，所述方法还包括：

手动模式下，检测换挡后变速箱挡位与手柄挡位是否一致：若一致，则换挡成功；否则换挡失败并发送报警信号。

本发明的有益效果在于，

本发明提供的一种基于AUTOSAR车辆换挡控制系统及控制方法，在车辆原有的TCU实现自动换挡的前提下，引入新的控制器SECU，本系统仅仅对在SECU进行功能模块软件撰写，同时无需大范围修改TCU的软件模块，大大节省了开发时间，同时降低了硬件开发产品；本系统驾驶员操作手柄但是车辆执行自动档的执行方式，使用传感器实时检测换挡手柄的位置，通过对驾驶员选择的挡位进行判别，很好的掌握驾驶员的意图；对驾驶员选择的挡位进行监控和保护的功能，驾驶员换挡手柄推不到位或选择挡位不合理，则发送报警信号并拒绝驾驶员的挡位请求，同时可以防止驾驶员误操作，提高驾驶安全；可进行各种变速箱和换挡手柄的自学习功能，识别变速箱类型，同时为车辆诊断功能提供支持。

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是本发明一个实施例的第一控制单元系统结构示意图。

图2是本发明一个实施例的第二控制单元系统结构示意图。

图3是本发明一个实施例的方法的示意性流程框图。

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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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。

下面解释本发明出现的术语。

TCU：Transmission Control Unit，即自动变速箱控制单元，常用于AMT、AT、DCT、CVT等自动变速器，实现自动变速控制，使驾驶更简单。

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

如图1、图2所示，本实施例提供一种基于AUTOSAR车辆换挡控制系统，本系统基于AUTOSAR标准进行模块化设计，包括：底层、运行环境层和应用层，所述应用层各模块均为最小的逻辑单元，且各模块均可通过运行环境层进行通讯，同时也可通过运行环境层与底层进行通信；所述底层为控制单元提供基础服务。软件模块可移植性能较好，可靠性较高，有利于软件系统后期的维护，便于管理，降低产品维护成本。

本系统包括第一控制单元和第二控制单元，第一控制单元采用SECU，为换挡手柄控制单元；第二控制单元采用TCU，为变速箱控制单元；第一控制单元和第二控制单元通过CAN线进行通信；

如图1所示，第一控制单元SECU包括手柄信号输入模块、手柄挡位识别模块、手柄挡位监控模块和手柄自学习模块、手柄信号输出模块；

手柄信号输入模块用于接收换挡手柄内的传感器信号、手柄的按键开关信号和SECU需要的其它控制单元CAN信号；

手柄挡位识别模块用于识别驾驶员选择的手柄挡位，对换挡手柄挡位位置进行实时监控，当驾驶员操纵换挡手柄时，根据角度传感器信号对手柄当前位置进行判断，从而确定手柄挡位；

手柄挡位监控模块用于检测手柄挡位是否到位。驾驶员操纵换挡手柄后，此模块立马检测手柄是否到推到位，换挡手柄位置在各个挡位自学习位置百分之二十五以内均认定为到位。其中，百分之二十五为可标定量，具体范围取决于手柄的设计。换挡手柄不到位、驾驶员误触碰手柄及出现其他异常情况时，电动马达开始振动及时发送报警信号，进行保护措施，提醒驾驶员重新操纵手柄，拒绝驾驶员挡位请求，提高安全性能；

手柄自学习模块用于换挡手柄的挡位自学习，学习换挡手柄各个挡位的位置信息及手柄类型等。另外，车辆更换换挡手柄以及使用时间长久换挡手柄出现磨损时，换挡手柄各个挡位位置需要重新进行学习。；

手柄信号输出模块用于输出TCU的交互信号，包含换挡手柄挡位信息和TCU需要的其它手柄信息，同时输出其它控制单元需要的CAN信号。

如图2所示，第二控制单元TCU包括变速箱信号输入模块、离合器控制模块、执行机构控制模块、变速箱自学习模块、换挡控制策略模块、载重坡度模块、车辆状态监控模块、变速箱信号输出模块；

变速箱信号输入模块用于接收SECU的交互信号和TCU需要的其它控制单元CAN信号，具体包含手柄挡位信号、变速箱的传感器信号、变速箱电磁阀开关信号和TCU需要的其它CAN信号等；

离合器控制模块负责离合器控制策略。负责计算离合器的完全结合点、完全分离点、半联动点，通过控制离合器助力缸的动作执行来控制离合器分开和结合的时间与速度；

执行机构控制模块负责变速箱的选换挡动作执行。通过选换挡气缸来推动变速箱进行选换挡操作，对变速箱挡位位置进行实时监控，当执行完换挡动作后，检测变速箱挡位是否到位，挡位位置在自学习位置百分之五以内均认定为到位，其中，百分之五为可标定量，不同变速箱认定到位的范围不同，挡位不到位选换挡执行机构重新进行挂挡动作；

变速箱自学习模块负责变速箱挡位自学习功能，车辆下线检测时变速箱均需要进行自学习，以此来存储不同挡位位置信息。车辆更换变速箱或使用时间长久时会有损耗，变速箱各个挡位位置需要重新进行学习。通过变速箱自学习功能对变速箱类型进行识别；

换挡控制策略模块负责选换挡控制策略。自动模式下计算目标档位及换挡点。手动模式下计算最佳挡位范围，判断驾驶员选择挡位是否合理，不合理拒绝驾驶员挡位请求并保持原挡位，同时仪表显示推荐挡位，提示驾驶员挡位选择不合理；

载重坡度模块负责计算车辆的重量与坡度，为其他控制模块提供车辆重量与坡度信息；

车辆状态监控模块用于监控整车的行使状况，如起步、停车、加速行驶、减速行驶、空挡滑行等；

变速箱信号输出模块用于输出变速箱的挡位信息、传递给其他控制单元的电磁阀的促动信号和CAN信号等；

本系统可以实现两种驾驶模式：自动模式和手动模式。其中，驾驶员选择自动模式后，不需要进行任何换挡动作，由系统自动接管；手动模式由驾驶员进行操纵换挡手柄，根据驾驶员的驾驶意愿进行换挡。自动模式和手动模式部分模块控制策略有所不同。

图2是本发明一个实施例的方法的示意性流程图。其中，图2执行主体可以为一种基于AUTOSAR车辆换挡控制系统。

如图2所示，该方法100包括：

步骤110，SECU监控获取手柄换挡信号，根据换挡信号判断换挡挡位；

步骤120，SECU根据驾驶员选择切换自动模式或者手动模式；

若驾驶员选择手动模式，则TCU根据所述SECU手柄挡位进行换挡操作；

若驾驶员选择自动模式，则TCU计算目标挡位，并根据所述目标挡位进行换挡操作。

可选地，作为本发明一个实施例，在SECU监控获取手柄换挡信号之后，所述方法还包括：

SECU检测换挡手柄挡位位置是否推到位：若到位进行手柄挡位识别，若否，电动马达振动提示驾驶员重新操纵换挡手柄进行挂挡；

可选地，作为本发明一个实施例，在TCU根据所述SECU手柄挡位进行换挡操作之前，所述方法还包括：

TCU计算最佳挡位范围，判断换挡挡位是否合理，若不合理，保持当前挡位并发送报警信号。

可选地，作为本发明一个实施例，所述换挡操作，包括：

SECU向TCU发送自动模式请求或驾驶员选择的手柄挡位；

TCU收到请求后离合器和变速箱进行动作；

TCU检测选换挡执行机构是否执行到位：若到位，则进行下一步检测，若不到位重新进行换挡操作；则换挡成功；否则换挡失败并发送报警信号。

可选地，作为本发明一个实施例，所述方法还包括：

手动模式下，检测换挡后变速箱挡位与手柄挡位是否一致：若一致，则换挡成功；否则换挡失败并发送报警信号。

为了便于对本发明的理解，下面以本发明一种基于AUTOSAR车辆换挡控制方法的原理，结合实施例中对车辆换挡系统的过程，对本发明提供的车辆自动换挡控制系统做进一步的描述。

具体的，所述基于AUTOSAR的车辆换挡控制系统及控制方法包括：

S1、等待驾驶员操纵换挡手柄；

S2、SECU实时检测换挡手柄位置，当检测到驾驶员请求新的挡位时，检测换挡手柄挡位位置是否推到位，若换挡位置到位则检测当前换挡手柄挡位，进行车辆模式判断，不到位电动马达开始振动，提示驾驶员重新操纵换挡手柄；

S3、若驾驶者选择自动模式，则SECU向通过CAN报文向TCU发送自动模式请求；若请求失败需SECU向TCU重新发送当前请求挡位；若请求成功则TCU运行，TCU计算换挡的目标挡位，离合器进行分离与结合动作，变速箱执行换挡动作。换挡动作完成后，TCU检测选换挡执行机构是否执行到位：若到位则换挡成功；否则换挡失败，需要重新请求换挡；

若驾驶者选择手动模式，SECU通过CAN报文向TCU发送当前请求挡位，若请求成功则TCU运行，TCU计算最佳挡位范围，通过挡位范围判断驾驶员请求挡位是否合理，若请求失败需SECU向TCU重新发送当前请求挡位；驾驶员请求挡位若合理，离合器进行分离与结合动作，变速箱开始执行换挡动作；请求挡位若不合理，车辆保持当前挡位，TCU发送报警信号，驾驶员需要重新选择操纵换挡手柄并且选择合适的挡位；换挡完成后，TECU检测选换挡执行机构是否执行到位，若到位则判断驾驶员请求的手柄挡位与当前的变速箱挡位是否一致，若选换挡执行机构不到位，则需要重新执行换挡动作；若驾驶员请求的挡位与当前的挡位一致则换挡成功，换挡成功返回并发送换挡成功信息，否则换挡失败，则等待驾驶员重新请求换挡。

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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于AUTOSAR车辆换挡控制系统，其特征在于，包括：第一控制单元和第二控制单元，所述第一控制单元包括换挡手柄控制单元，第二控制单元包括变速箱控制单元，所述第一控制单元和第二控制单元通过CAN线进行通信；所述第一控制单元包括手柄挡位识别模块、手柄挡位监控模块和手柄自学习模块；

所述手柄挡位识别模块用于识别驾驶员选择的手柄挡位；

所述手柄挡位监控模块用于检测手柄挡位是否到位、防止驾驶员误操作手柄；

所述手柄自学习模块用于换挡手柄的挡位自学习。

2.根据权利要求1所述的一种基于AUTOSAR车辆换挡控制系统，其特征在于，

所述第一控制单元和第二控制单元内的软件模块采用AUTOSAR标准的软件架构，所述软件架构包括：底层、运行环境层和应用层；所述应用层用于存放若干软件模块；若干所述软件模块通过所述运行环境层进行通讯，若干所述软件模块通过运行环境层与底层进行通信；所述底层为控制单元提供基础服务。

3.根据权利要求1所述的一种基于AUTOSAR车辆换挡控制系统，其特征在于，

所述第一控制单元采用SECU；

所述第二控制单元采用TCU；

所述TCU包括：离合器控制模块、执行机构控制模块、变速箱自学习模块、换挡控制策略模块、载重坡度模块和车辆状态监控模块；

所述离合器控制模块用于控制离合器的分开与闭合；

所述执行机构控制模块用于负责变速箱的选换挡动作执行、实时监控变速箱挡位位置和检测换挡时挡位是否到位；

所述变速箱自学习模块用于变速箱挡位自学习和变速箱类型识别；

所述换挡控制策略模块用于在自动模式下计算选换挡的最佳目标挡位、在手动模式下判断驾驶员选择挡位是否合理并向驾驶员推荐最佳挡位范围；

所述载重坡度模块负责实时计算车辆的整车重量和坡度；

所述车辆状态监控模块用于监控整车的行驶状态。

4.根据权利要求3所述的一种基于AUTOSAR车辆换挡控制系统，其特征在于，所述第SECU还包括：第一输入模块和第一输出模块；所述第一输入模块为手柄信号输入模块，用于接收换挡手柄内的传感器信号、手柄的按键开关信号和SECU需要的其它控制单元CAN信号；所述第一输出模块为手柄信号输出模块，用于输出TCU的交互信号和其他控制单元需要的CAN信号。

5.根据权利要求3所述的一种基于AUTOSAR车辆换挡控制系统，其特征在于，所述第TCU还包括：第二输入模块和第二输出模块；所述第二输入模块为变速箱信号输入模块，用于接收SECU的交互信号和TCU需要的其它控制单元CAN信号；所述第二输出模块为变速箱信号输出模块，用于输出变速箱的挡位信息、传递给其他控制单元的电磁阀的促动信号和CAN信号。

6.一种基于AUTOSAR车辆换挡控制方法，其特征在于，包括：

SECU监控获取手柄换挡信号，根据换挡信号判断换挡挡位；

SECU根据驾驶员选择切换自动模式或者手动模式：

若驾驶员选择手动模式，则TCU根据所述SECU手柄挡位进行换挡操作；

若驾驶员选择自动模式，则TCU计算目标挡位，并根据所述目标挡位进行换挡操作。

7.根据权利要求5所述的一种基于AUTOSAR车辆换挡控制方法，其特征在于，在SECU监控获取手柄换挡信号之后，所述方法还包括：

SECU检测换挡手柄挡位位置是否推到位：若到位进行手柄挡位识别，若否，电动马达振动提示驾驶员重新操纵换挡手柄进行挂挡。

8.根据权利要求5所述的一种基于AUTOSAR车辆换挡控制方法，其特征在于，在TCU根据所述SECU手柄挡位进行换挡操作之前，所述方法还包括：

TCU计算最佳挡位范围，判断换挡挡位是否合理，若不合理，保持当前挡位并发送报警信号。

9.根据权利要求5所述的一种基于AUTOSAR车辆换挡控制方法，其特征在于，所述换挡操作，包括：

SECU向TCU发送自动模式请求或驾驶员选择的手柄挡位；

TCU收到请求后离合器和变速箱进行动作；

TCU检测选换挡执行机构是否执行到位：若到位，则进行下一步检测，若不到位重新进行换挡操作；则换挡成功；否则换挡失败并发送报警信号。

10.根据权利要求5所述的一种基于TCU的车辆换挡控制系统控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

手动模式下，检测换挡后变速箱挡位与手柄挡位是否一致：若一致，则换挡成功；否则换挡失败并发送报警信号。

Images