CN112161055B - 一种汽车电子换挡器档位检测系统及检测方法 - Google Patents

一种汽车电子换挡器档位检测系统及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车电子换挡器领域，尤其涉及一种汽车电子换挡器档位检测系统及检测方法，本发明通过机械手以一定的力匀速推动换挡杆，获取换挡器的角度和力值，并在角度力值曲线上按照斜率为0时找出每段波峰的极值点，在极值点划分安全区间并依此划分各档位的信号区间，同时增加两个连续的不同档位的差值来作为挡位自学习合格的判定条件，从而避免档位信号的重合以及整体提升档位信号的精度。本发明实现档位检测，提升档位切换精度。

Description

一种汽车电子换挡器档位检测系统及检测方法
技术领域
本发明涉及汽车电子换挡器领域，尤其涉及一种汽车电子换挡器档位检测系统及检测方法。
背景技术
电子换挡杆和普通的机械换挡杆有所区别，电子换挡器一般有5个位置，包括前进一阶挡位、前进二阶挡位、后退一阶挡位、后退二阶挡位、原点的中位，其中部分带有手动模式的电子换挡器在原点中位，需要向一侧拨动后到手动模式，此时再向前推为加挡，向后即为减挡，以此实现整车的P、R、N、D、M、+、- 挡位；当我们将换挡器推到某一个位置时，换挡器发出命令，然后松开手，换挡器自动回到中位，其工作逻辑是：驾驶员推动电子换挡器发出换挡命令，换挡器发出的命令通过汽车的网络发给换挡控制器，然后再由控制器控制执行器进行换挡。
目前，电子换挡器换挡功能的实现是通过旋转连杆带动转接机构来实现不同的挡位，转接机构包含磁铁，磁铁对应的电路板位置处含有霍尔角度传感器，角度传感器检测周边的磁力线角度变化。现有的电子换挡器因装配机构件较多容易产生装配误差，同时磁铁的误差、电路板传感器误差和制造误差都会导致换挡切换档位的错误，因此提出一种用于汽车电子换挡器档位检测成为本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种汽车电子换挡器档位检测系统及检测方法，实现档位检测，提升档位切换精度。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：一种汽车电子换挡器档位检测系统，包括：PLC用于根据上位机的换挡信号发出机械手换挡指令并检测机械手产生的换挡力值信号；
机械手，用于根据换挡指令推动换挡器进行换挡操作；
通信模块，用于获取换挡器的参数及换挡后换挡器检测的电流、电压和角度信号并传输至上位机；
上位机，用于录入换挡器参数标准值和预设各档位信号标准范围值，其中，换挡器参数包括换挡器零件号、软件版本和硬件版本，档位信号包括电流、电压、角度和换挡力值；用于将检测的换挡器参数并与预设参数标准值进行校对；用于根据检测的角度和换挡力值生成角度力值曲线关系图，在角度力值曲线上找出每段波峰的极点并依据每段波峰的极点划分各档位安全区间并依此划分各档位的信号区间段，同时以两个连续的不同档位的极点差值来判断两个连续的不同档位角度是否重合，完成档位自学习；用于将划分好的各档位信号区间段的档位信号与预设的档位信号标准范围值比对进行档位检测判定，若检测的各项档位信号均在标准范围值内，则检测合格，否则不合格，重新进行自学习后继续检测判定直至到达检测判定次数预设上限时终止检测。
按以上方案，所述通信模块采用的是CAN总线。
本发明还提供一种汽车电子换挡器档位检测方法，采用上述汽车电子换挡器档位检测系统，检测方法步骤为：步骤1：上位机录入换挡器参数标准值和预设各档位信号标准范围值；其中，换挡器参数包括换挡器零件号、软件版本和硬件版本，档位信号包括电流、电压、换挡力值和角度；
步骤2：上位机通过通信模块检测当前换挡器的零件号、软件版本和硬件版本参数，若与预设参数标准值无法对应，则报错，停止检测，判定不合格；若正常，则进入步骤3；
步骤3：进行换挡档位自学习，具体步骤为：
步骤3.1：上位机发出指令给PLC，PLC输出指令控制机械手推动换挡器进行极限换挡操作；
步骤3.2：上位机根据换挡操作时检测的角度和换挡力值生成角度力值曲线关系图，横坐标为换挡角度，纵坐标为换挡力值；
步骤3.3：在角度力值曲线上找出每段波峰的极点；
步骤3.4：依据每段波峰的极点划分各档位安全区间，并依安全区间划分各档位的信号区间段；
步骤3.5：上位机预设差值理论值，计算两个连续的不同档位的极点的角度差值，并将得到的差值与预设差值理论值比对，以此判断档位自学习后的信号是否重合；
步骤4：档位检测判定：将划分好的各档位信号区间段的档位信号与预设的档位信号标准范围值比对，若检测的各项档位信号均在标准范围值内，则检测合格，否则不合格，重新进行自学习后继续检测判定，检测不合格次数到达检测判定次数预设上限时终止检测。
按以上方案，所述步骤3.1具体为：上位机预设换挡极限角度，上位机发出指令给PLC，PLC输出指令控制机械手推动换挡器的换挡杆向前推到极限位置，同样再推动换挡杆向后推到极限位置，检测换挡器位于极限位置时的角度，并与预设换挡极限角度进行比对，若一致则执行步骤3.2，若不一致则判定不合格。
按以上方案，所述步骤3.3具体为：在角度力值曲线上依照斜率为0时找出每段波峰的极点，当出现多个斜率为0时，选取第一个斜率为0的数值；换挡器在切换到相关挡位时，机械手在换挡杆上力从小逐渐变大再变小，每个挡位均存在于波峰位置即力值最大时，利用斜率为0的方法可以快速找到极值点。
按以上方案，所述步骤3.4具体为：预设安全区间的安全角度值，根据每段波峰的极点数值，在横坐标方向上对称的向两边扩散一个安全角度值划分出各档位安全区间，相邻两个安全区间的端部之间构成各档位的信号区间段。因换挡器换挡时，每个挡位之间会存在信号延迟，为避开信号延迟带来的挡位错乱安全隐患，故在每个挡位之间预留一段安全距离即安全区间，该距离确保能覆盖因快速换挡所带来的信号延迟的问题，若挡位停留安全区间，则保持为上一挡位的信号，原点信号不变。
按以上方案，所述安全角度值设置为2度。
本发明具有如下有益效果：本发明通过机械手以一定的力匀速推动换挡杆，获取换挡器的角度和力值，并在角度力值曲线上按照斜率为0时找出每段波峰的极值点，在极值点划分安全区间并依此划分各档位的信号区间，同时增加两个连续的不同档位的差值来作为挡位自学习合格的判定条件，从而避免档位信号的重合以及整体提升档位信号的精度。本发明是针对电子换挡器进行档位自学习的一种可行性检测判定方法，有效避免常规学习方法带来的学习后档位信号重合和不准，提高档位自学习后的精度，从而提升产品的质量和可靠度。
附图说明
图1为本发明实施例检测系统的原理图；
图2为本发明实施例检测方法的流程示意图；
图3为本实施例中角度力值曲线关系图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
请参考图1至图3，本发明提供一种汽车电子换挡器档位检测系统，其包括PLC、机械手、通信模块和上位机，PLC电连接于机械手和上位机，通信模块连接于上位机；
PLC用于根据上位机的换挡信号发出机械手换挡指令并检测机械手产生的换挡力值信号；
机械手用于根据换挡指令推动换挡器进行换挡操作；
通信模块用于获取换挡器的参数及换挡后换挡器检测的电流、电压和角度信号并传输至上位机；本实施中，通信模块采用的CAN总线；
上位机用于录入换挡器参数标准值和预设各档位信号标准范围值，其中，换挡器参数包括换挡器零件号、软件版本和硬件版本，档位信号包括电流、电压、角度和换挡力值；用于将检测的换挡器参数并与预设参数标准值进行校对；用于根据检测的角度和换挡力值生成角度力值曲线关系图，在角度力值曲线上找出每段波峰的极点并依据每段波峰的极点划分各档位安全区间并依此划分各档位的信号区间段，同时以两个连续的不同档位的极点的角度差值来判断两个连续的不同档位角度是否重合，完成档位自学习；用于将划分好的各档位信号区间段的档位信号与预设的档位信号标准范围值比对进行档位检测判定，若检测的各项档位信号均在标准范围值内，则检测合格，否则不合格，重新进行自学习后继续检测判定直至到达检测判定次数预设上限时终止检测。
本发明还提供采用上述汽车电子换挡器档位检测系统进行检测的检测方法，步骤为：
步骤1：上位机录入换挡器参数标准值和预设各档位信号标准范围值；其中，换挡器参数包括换挡器零件号、软件版本和硬件版本，档位信号包括电流、电压、换挡力值和角度；
步骤2：上位机通过通信模块检测当前换挡器的零件号、软件版本和硬件版本参数，若与预设参数标准值无法对应，则报错，停止检测，判定不合格；若正常，则进入步骤3；
步骤3：进行换挡档位自学习，具体步骤为：
步骤3.1：上位机发出指令给PLC，PLC输出指令控制机械手推动换挡器进行极限换挡操作，具体为：上位机预设换挡极限角度，上位机发出指令给PLC，PLC输出指令控制机械手推动换挡器的换挡杆向前推到极限位置，同样再推动换挡杆向后推到极限位置，检测换挡器位于极限位置时的角度，并与预设换挡极限角度进行比对，若一致，上位机发出绿色通行信号，执行步骤3.2，若不一致，上位机发出红色错误信号，判定不合格；
步骤3.2：上位机根据换挡操作时检测的角度和换挡力值生成角度力值曲线关系图，横坐标为换挡角度，纵坐标为换挡力值；
步骤3.3：在角度力值曲线上找出每段波峰的极点，具体为：在角度力值曲线上依照斜率为0时找出每段波峰的极点，因采集角度的传感器和采集力值的PLC采集频率每秒超过100次，所以当出现多个斜率为0时，选取第一个斜率为0的数值当出现多个斜率为0时，选取第一个斜率为0的数值；
步骤3.4：依据每段波峰的极点划分各档位安全区间，并依安全区间划分各档位的信号区间段，具体为：预设安全区间的安全角度值，根据每段波峰的极点数值，在横坐标方向上对称的向两边扩散一个安全角度值划分出各档位安全区间，相邻两个安全区间的端部之间构成各档位的信号区间段；
步骤3.5：上位机预设差值理论值，计算两个连续的不同档位的极点的角度差值，并将得到的差值与预设差值理论值比对，以此判断档位自学习后的信号是否重合；
步骤4：档位检测判定：将划分好的各档位信号区间段的档位信号与预设的档位信号标准范围值比对，档位信号标准范围值在检测前已经录入进上位机中，若检测的各项档位信号均在标准范围值内，则检测合格，否则不合格，重新进行自学习后继续检测判定，多次不合格直至到达检测判定次数预设上限时终止检测。依据检测结果，上位机对合格件生成合格标签并粘贴在换挡器上。
参阅图3，下面给出一种检测方法的具体实施例：
步骤1：上位机录入换挡器参数标准值和预设各档位信号标准范围值；其中，换挡器参数包括换挡器零件号、软件版本和硬件版本，档位信号包括电流、电压、换挡力值和角度；将换挡器与整车匹配的各项参数录入到上位机系统里，提供一个5档位的电子换挡器，并在上位机系统里设置好该换挡器换挡时最大极限位置时的角度值即换挡极限角度，换挡器一阶挡位为6度，二阶为12度，此时换挡极限角度设置为15度。
步骤2：上位机通过通信模块检测当前换挡器的零件号、软件版本和硬件版本参数，若与预设参数标准值无法对应，则报错，停止检测，判定不合格；若正常，则进入步骤3；
步骤3：进行换挡档位自学习，具体步骤为：
步骤3.1：上位机预设换挡极限角度为15度，上位机发出指令给PLC，PLC输出指令控制机械手换挡，机械手会将实时换挡力值反馈到上位机，机械手推动换挡器的换挡杆向前推到极限位置，同样再推动换挡杆向后推到极限位置，检测换挡器位于极限位置时的角度，并与预设换挡极限角度进行比对，若一致，上位机发出绿色通行信号，执行步骤3.2，若不一致，上位机发出红色错误信号，判定不合格；
步骤3.2：机械手推动换挡器前后一遍行程后，上位机根据换挡操作时检测的角度和换挡力值生成角度力值曲线关系图，横坐标为换挡角度，纵坐标为换挡力值；
步骤3.3：在角度力值曲线上，依照斜率为0时，找出每段波峰的极点，如图3，前进一阶为15N对应4.5度，前进二阶为28N对应10.5度，后退一阶15N对应4度，后退二阶27N对应9度；
步骤3.4：预设安全区间的安全角度值，安全角度值设置为2度，根据每段波峰的极点数值，在横坐标方向上对称的向两边扩散2度划分出各档位安全区间并写入换挡器，相邻两个安全区间的端部之间构成各档位的信号区间段，此时各档位信号区间段已经划分好；
步骤3.5：上位机预设差值理论值，计算两个连续的不同档位的极点的角度差值，并将得到的差值与预设差值理论值比对，以此判断档位自学习后的信号是否重合；如图3，用前进二挡角度极值10.5度减去前进一挡角度极值4.5度得到6度，后退二挡角度极值9度减去后退一档角度极值4度，得到5度；预设差值理论值设置为4度，将得到的差值与写入上位机的预设差值理论值4度进行比较，大于4度即为判定合格，来辅助评判档位自学习后的信号是否重合；此时的4度、9度也可以更换为该位置检测到的其他对应的信息数值，如力值，本实施例采用波峰角度值来进行检测；
步骤4：档位检测判定：将划分好的各档位信号区间段的档位信号与预设的档位信号标准范围值比对，若检测的各项档位信号均在标准范围值内，则检测合格，否则不合格，重新进行自学习后继续检测判定，检测不合格次数到达检测判定次数预设上限时终止检测。依据检测结果，上位机对合格件生成合格标签并粘贴在换挡器上。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或采用现有技术加以实现。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种汽车电子换挡器档位检测系统，其特征在于：包括
PLC，用于根据上位机的换挡信号发出机械手换挡指令并检测机械手产生的换挡力值信号；
机械手，用于根据换挡指令推动换挡器进行换挡操作；
通信模块，用于获取换挡器的参数及换挡后换挡器检测的电流、电压和角度信号并传输至上位机；
上位机，用于录入换挡器参数标准值和预设各档位信号标准范围值，其中，换挡器参数包括换挡器零件号、软件版本和硬件版本，档位信号包括电流、电压、角度和换挡力值；用于将检测的换挡器参数并与预设参数标准值进行校对；用于根据检测的角度和换挡力值生成角度力值曲线关系图，在角度力值曲线上找出每段波峰的极点并依据每段波峰的极点划分各档位安全区间并依此划分各档位的信号区间段，同时以两个连续的不同档位的极点差值来判断两个连续的不同档位角度是否重合，完成档位自学习，上位机预设差值理论值，计算两个连续的不同档位的极点的角度差值，并将得到的差值与预设差值理论值比对，以此判断档位自学习后的信号是否重合；用于将划分好的各档位信号区间段的档位信号与预设的档位信号标准范围值比对进行档位检测判定，若检测的各项档位信号均在标准范围值内，则检测合格，否则不合格，重新进行自学习后继续检测判定直至到达检测判定次数预设上限时终止检测。
2.根据权利要求1所述的汽车电子换挡器档位检测系统，其特征在于：所述通信模块采用的是CAN总线。
3.一种汽车电子换挡器档位检测方法，其特征在于：采用权利要求1至2任一项所述的汽车电子换挡器档位检测系统，检测方法步骤为：
步骤1：上位机录入换挡器参数标准值和预设各档位信号标准范围值；其中，换挡器参数包括换挡器零件号、软件版本和硬件版本，档位信号包括电流、电压、换挡力值和角度；
步骤2：上位机通过通信模块检测当前换挡器的零件号、软件版本和硬件版本参数，若与预设参数标准值无法对应，则报错，停止检测，判定不合格；若正常，则进入步骤3；
步骤3：进行换挡档位自学习，具体步骤为：
步骤3.1：上位机发出指令给PLC，PLC输出指令控制机械手推动换挡器进行极限换挡操作；
步骤3.2：上位机根据换挡操作时检测的角度和换挡力值生成角度力值曲线关系图，横坐标为换挡角度，纵坐标为换挡力值；
步骤3.3：在角度力值曲线上找出每段波峰的极点；
步骤3.4：依据每段波峰的极点划分各档位安全区间，并依安全区间划分各档位的信号区间段；
步骤3.5：上位机预设差值理论值，计算两个连续的不同档位的极点的角度差值，并将得到的差值与预设差值理论值比对，以此判断档位自学习后的信号是否重合；
步骤4：档位检测判定：将划分好的各档位信号区间段的档位信号与预设的档位信号标准范围值比对，若检测的各项档位信号均在标准范围值内，则检测合格，否则不合格，重新进行自学习后继续检测判定，检测不合格次数到达检测判定次数预设上限时终止检测。
4.根据权利要求3所述的汽车电子换挡器档位检测方法，其特征在于：所述步骤3.1具体为：上位机预设换挡极限角度，上位机发出指令给PLC，PLC输出指令控制机械手推动换挡器的换挡杆向前推到极限位置，同样再推动换挡杆向后推到极限位置，检测换挡器位于极限位置时的角度，并与预设换挡极限角度进行比对，若一致则执行步骤3.2，若不一致则判定不合格。
5.根据权利要求3所述的汽车电子换挡器档位检测方法，其特征在于：所述步骤3.3具体为：在角度力值曲线上依照斜率为0时找出每段波峰的极点，当出现多个斜率为0时，选取第一个斜率为0的数值。
6.根据权利要求3所述的汽车电子换挡器档位检测方法，其特征在于：所述步骤3.4具体为：预设安全区间的安全角度值，根据每段波峰的极点数值，在横坐标方向上对称的向两边扩散一个安全角度值划分出各档位安全区间，相邻两个安全区间的端部之间构成各档位的信号区间段。
7.根据权利要求6所述的汽车电子换挡器档位检测方法，其特征在于：所述安全角度值设置为2度。
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