CN112503174B - 一种线控换挡执行器的在线温度补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线控换挡执行器的在线温度补偿方法，包括以下步骤：系统构建、执行器调挡、标定不同挡位的温度/角度值变化曲线、计算常温下的随机位置角度值、电机控制补偿，通过上述方法将高低温下的传感器角度值进行补偿，使其转变为常温下的角度值，这样经过补偿得到的角度值既消除了高低温变化对传感器采集的影响，也消除了对结构热胀冷缩形变的影响，避免自动变速箱挡位切换由于温度影响造成的不精确、甚至不到位。

Description

一种线控换挡执行器的在线温度补偿方法

技术领域

本发明涉及换挡执行器，尤其是涉及一种线控换挡执行器的在线温度补偿方法。

背景技术

为了换挡操纵过程更加平顺，并配合自动泊车等自动驾驶技术的搭载，线控换挡系统的应用逐渐变得广泛起来。线控换挡系统一般分为三部分，换挡控制器(GSM)用于识别驾驶员操作，发出挡位切换请求，执行器控制器(ACM)用于接收GSM的挡位切换请求，控制换挡执行器运动，换挡执行器(SCU)是线控换挡系统的执行机构。线控换挡执行器是采用角度反馈来实现闭环控制的，自动变速箱能否精确换挡，取决于执行器控制器能否控制换挡执行器将自动变速箱精确推拉到位。

在换挡执行器控制算法成熟的情况下，影响到自动变速箱能否精确到位的因素是执行器的挡位(PRND)角度中心值与变速箱挡位(PRND)槽机械中心位置一一对应，即换挡执行器挡位角度标定的精准度和稳定度。在装车前，执行器挡位角度是经过精确标定的，但在实车运行过程中，传感器芯片本身的角度采集会受高低温影响，即同一位置在不同温度下读到的传感器角度值会发生变化(变化幅度由传感器性能决定)；另外，结构的热胀冷缩会造成同一角度行程对应的机械行程不同，即在常温下，角度值从A变到到B，机械行程为X，在高低温时，角度值从A变到到B，机械行程为X′。

因此在温度影响下，如果执行器控制器按照固定的标定角度去控制挡位切换，就有可能造成自动变速箱挡位切换不精确，甚至不到位。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种线控换挡执行器的在线温度补偿方法，消除温度变化对挡位切换精度和稳定性的影响，保证换挡执行器执行到位后，自动变速箱精准到达目标挡位。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种线控换挡执行器的在线温度补偿方法，包括以下步骤：

系统构建：将若干执行器与自动变速箱机械连接形成传动系统，将所述传动系统放置于高低温箱中，执行器控制器与所述执行器电性连接，执行器控制器与自动变速箱通信连接，上位机与执行器控制器连接并通过所述执行器控制器监控所述执行器上传感器的角度值变化；

执行器调挡：将若干执行器分别调到不同挡位；

标定不同挡位的温度/角度值变化曲线：调节高低温箱的温度，记录不同温度下不同挡位的角度值形成不同挡位的温度/角度值变化曲线；

计算常温下的随机位置角度值：默认常温下和非常温下，执行器挡位等比例变化，利用不同挡位的温度/角度值变化曲线进行线性插值得到常温下的随机位置角度值；

电机控制补偿：用常温下的随机位置角度值以及在常温下调好的电机控制算法和标定好的控制参数进行控制，则可精确到达目标位置，使自动变速箱精确到位。

进一步地，所述线控换挡执行器的在线温度补偿方法适用于传统燃油车的换挡执行器的P/R/N/D挡位切换。

进一步地，所述执行器的数量为四个，四个所述执行器分别调到P/R/N/D四个挡位。

进一步地，在标定不同挡位的温度/角度值变化曲线步骤中，高低温箱的温度从-40℃调节至130℃，温度调节间隔为10℃。

进一步地，在计算常温下的随机位置角度值步骤中，使用自动变速箱油温作为非常温，即执行器环境温度。

进一步地，所述执行器控制器与自动变速箱通过CAN总线进行通信，自动变速箱油温从CAN报文中获取。

进一步地，所述线控换挡执行器的在线温度补偿方法适用于新能源车的P挡执行器的P/非P解锁锁止。

进一步地，所述线控换挡执行器的在线温度补偿方法既适用于执行器控制器与执行器分离的线控换挡系统，也适用于执行器控制器和执行器集成的线控换挡系统。

相比现有技术，本发明线控换挡执行器的在线温度补偿方法中由于同一型号的角度传感器芯片所采集到的角度值会受到环境温度变化的影响，该影响——温度/传感器角度值变化曲线是基本固定的；同样材料，结构设计的换挡执行器和自动变速箱在尺寸上会受到环境温度变化影响，该影响——温度/尺寸变化曲线也是基本固定的。因为温度/尺寸变化曲线最终也会反映在温度/角度值变化曲线上，所以，我们可以将整个换挡执行器(带传感器)及自动变速箱系统放在温箱内，通过试验的方法将该温度/角度值变化曲线标定出来，然后通过算法将高低温下的传感器角度值进行补偿，使其转变为常温下的角度值，这样经过补偿得到的角度值既消除了高低温变化对传感器采集的影响，也消除了对结构热胀冷缩形变的影响。

附图说明

图1为本发明线控换挡执行器的在线温度补偿方法的系统框图；

图2为本发明线控换挡执行器的在线温度补偿方法的执行器行程示意图；

图3为本发明线控换挡执行器的在线温度补偿方法的流程图。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在另一中间组件，通过中间组件固定。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在另一中间组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在另一中间组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图3，本发明一种线控换挡执行器的在线温度补偿方法，用来消除因为高低温变化引起的传感器采集角度值变化，也可以消除因为高低温变化导致机械结构件热胀冷缩导致的挡位间行程变化。若不进行温度补偿，按照常温标定的挡位角度值去控制执行器运动时，将不会到达预期的位置，从而影响到自动变速箱的换挡精确性。换挡执行器所安装的位置——自动变速箱壳体上方，是容易处于高低温环境中的。

温度补偿的基本原理如下：同一型号的角度传感器芯片所采集到的角度值会受到环境温度变化的影响，该影响——温度/传感器角度值变化曲线是基本固定的；同样材料，结构设计的换挡执行器和自动变速箱在尺寸上会受到环境温度变化影响，该影响——温度/尺寸变化曲线也是基本固定的。因为温度/尺寸变化曲线最终也会反映在温度/角度值变化曲线上，所以，我们可以将整个执行器(带传感器)及自动变速箱系统放在温箱内，通过试验的方法将该温度/角度值变化曲线标定出来，然后通过算法将高低温下的传感器角度值进行补偿，使其转变为常温下的角度值，这样经过补偿得到的角度值既消除了高低温变化对传感器采集的影响，也消除了对结构热胀冷缩形变的影响。

一种线控换挡执行器的在线温度补偿方法，包括以下步骤：

系统构建：将若干执行器与自动变速箱机械连接形成传动系统，将传动系统放置于高低温箱中，执行器控制器与执行器电性连接，执行器控制器与自动变速箱通信连接，上位机与执行器控制器连接并通过执行器控制器监控执行器上传感器的角度值变化；

执行器调挡：将若干执行器分别调到不同挡位；

标定不同挡位的温度/角度值变化曲线：调节高低温箱的温度，记录不同温度下不同挡位的角度值形成不同挡位的温度/角度值变化曲线；

计算常温下的随机位置角度值：默认常温下和非常温下，执行器挡位等比例变化，利用不同挡位的温度/角度值变化曲线进行线性插值得到常温下的随机位置角度值；

电机控制补偿：用常温下的随机位置角度值以及在常温下调好的电机控制算法和标定好的控制参数进行控制，则可精确到达目标位置，使自动变速箱精确到位。

系统构建步骤中，执行器控制器通过线束与执行器连接，执行器与自动变速箱机械连接。执行器控制器收到换挡请求后，控制执行器运动到目标挡位角度，同时推动自动变速箱到达目标挡位。自动变速箱与执行器控制器通过CAN总线进行通信，以进行挡位校正。上位机通过仿真器与执行器控制器连接，实现上位机对控制器的输入和监控。执行器和自动变速箱放在高低温箱中，以模拟在实车运行过程中的环境温度变化。

本发明提供的方法既适用于执行器控制器与执行器分离的线控换挡系统，也适用于执行器控制器和执行器集成的线控换挡系统。本发明提供的方法除了适用于传统燃油车的换挡执行器的P/R/N/D挡位切换，同样适用于新能源车的P挡执行器的P/非P解锁锁止。

以下以传统燃油车的换挡执行器的P/R/N/D挡位切换为例进行说明。

一种线控换挡执行器的在线温度补偿方法，包括以下步骤：

系统构建：将四台执行器和自动变速箱连接成的系统置于高低温箱中，用上位机监控传感器角度值的变化；

执行器调挡：将四台执行器分别调到P/R/N/D四个位置；

标定不同挡位的温度/角度值变化曲线：将高低温箱调节到-40℃，一段时间后，上位机分别读取到此时四台执行器的角度值P_Angle_-40、R_Angle_-40、N_Angle_-40、D_Angle_-40；以ΔT为步进梯度，具体的以ΔT＝10℃举例说明，每步进一次，温度稳定后，读取该温度下的角度值P_Angle_Ti、R_Angle_Ti、N_Angle_Ti、D_Angle_Ti；直到130℃，记录完全数据，停止试验，得到四组(P/R/N/D)温度/角度值的标定曲线。数据格式如下，以P挡组为例：Ti＝[-40,-30,-20,……0,……130]；P_Angle_Ti＝[P_Angle_-40，P_Angle_-30，P_Angle_-20，……P_Angle_0，……P_Angle_130]；这样，我们标定了四个档位(PRND)位置的温度/角度值变化曲线，数据结果为(Ti，P_Angle_i)，(Ti，R_Angle_i)，(Ti，N_Angle_i)，(Ti，D_Angle_i)；

计算常温下的随机位置角度值：使用自动变速箱油温作为非常温，即执行器环境温度，该温度值从CAN报文中获取；常温下(20℃)和非常温下(Ti)执行器挡位行程如图2所示，常温下两边极限AB，P/R/N/D以及随机位置0见上部分，高低温下，变化为下部分；可以认为，PO/OR＝P′O′/O′R′；已标定好P/R两位置的温度/角度值变化曲线，现已知当前温度，则可线性插值得到当前温度Ti下的P′/R′位置角度值；已知Ti下的P′/R′，以及此温度下的传感器角度值O′，且已知常温下的P/R位置，则可通过C步骤中的比例关系，可以得到常温下的O位置角度值。

电机控制补偿：使用O位置角度值，以及在常温下调好的电机控制算法和标定好的控制参数进行控制，则可精确到达目标位置，使自动变速箱精确到位。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种线控换挡执行器的在线温度补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

系统构建：将若干执行器与自动变速箱机械连接形成传动系统，将所述传动系统放置于高低温箱中，执行器控制器与所述执行器电性连接，执行器控制器与自动变速箱通信连接，上位机与执行器控制器连接并通过所述执行器控制器监控所述执行器上传感器的角度值变化；

执行器调挡：将若干执行器分别调到不同挡位；

标定不同挡位的温度/角度值变化曲线：调节高低温箱的温度，记录不同温度下不同挡位的角度值形成不同挡位的温度/角度值变化曲线；

计算常温下的随机位置角度值：默认常温下和非常温下，执行器挡位等比例变化，利用不同挡位的温度/角度值变化曲线进行线性插值得到常温下的随机位置角度值；

电机控制补偿：用常温下的随机位置角度值以及在常温下调好的电机控制算法和标定好的控制参数进行控制，则可精确到达目标位置，使自动变速箱精确到位。

2.根据权利要求1所述的线控换挡执行器的在线温度补偿方法，其特征在于：所述线控换挡执行器的在线温度补偿方法适用于传统燃油车的换挡执行器的P/R/N/D挡位切换。

3.根据权利要求2所述的线控换挡执行器的在线温度补偿方法，其特征在于：所述执行器的数量为四个，四个所述执行器分别调到P/R/N/D四个挡位。

4.根据权利要求2所述的线控换挡执行器的在线温度补偿方法，其特征在于：在标定不同挡位的温度/角度值变化曲线步骤中，高低温箱的温度从-40℃调节至130℃，温度调节间隔为10℃。

5.根据权利要求1所述的线控换挡执行器的在线温度补偿方法，其特征在于：在计算常温下的随机位置角度值步骤中，使用自动变速箱油温作为非常温，即执行器环境温度。

6.根据权利要求5所述的线控换挡执行器的在线温度补偿方法，其特征在于：所述执行器控制器与自动变速箱通过CAN总线进行通信，自动变速箱油温从CAN报文中获取。

7.根据权利要求1所述的线控换挡执行器的在线温度补偿方法，其特征在于：所述线控换挡执行器的在线温度补偿方法适用于新能源车的P挡执行器的P/非P解锁锁止。

8.根据权利要求1所述的线控换挡执行器的在线温度补偿方法，其特征在于：所述线控换挡执行器的在线温度补偿方法既适用于执行器控制器与执行器分离的线控换挡系统，也适用于执行器控制器和执行器集成的线控换挡系统。

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