(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
自动档汽车档位(10)申请公布号 CN 105717805 A
(43)申请公布日 2016.06.29
(21)申请号 CN201610262435.2
(22)申请日 2016.04.25
(71)申请人 清华大学
    地址 100084 北京市海淀区清华园
(72)发明人 李亮 张晓宏 王翔宇 何凯 李旭健
(74)专利代理机构 北京律谱知识产权代理事务所(普通合伙)
    代理人 黄云铎
(51)Int.CI
      G05B17/02
                                                                  权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
      一种自动机械式变速箱控制器的开发与测试平台
(57)摘要
      本发明公开了一种自动机械式变速箱控制器的开发与测试平台，包括蓄电池(1)、变速箱控制器(2)、自动机械式变速箱(3)、加速踏板(4)、整车仿真器(5)、CAN数据采集卡(6)和上位机(7)。蓄电池为TCU和VSU供电。AMT作为TCU的实控对象，包括选换档电机、选换档执行机构、选换档角位移传感器和变速箱本体。在环硬件为整车仿真器5(VSU)、变速箱AMT、和待测试TCU。本发明在环部件少，仿真系统简单，调试方便。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种自动机械式变速箱控制器的开发与测试平台，包括蓄电池(1)、变速箱控制器(2)、自动机械式变速箱(3)、加速踏板(4)、整车仿真器(5)、CAN数据采集卡(6)和上位机(7)，其特征在于：       
蓄电池(1)分别与变速箱控制器(2)和整车仿真器(5)电气相连；变速箱控制器(2)和整车仿真器(5)中皆设有电源转换模块，可将12V直流电转变为5V，变速箱控制器(2)与加速踏板(4)电气相连，整车仿真器(5)与自动机械式变速箱(3)电气相连；变速箱控制器(2)和整车仿真器(5)皆设有CAN模块，两者通过CAN总线相连；上位机(7)通过CAN数据采集卡(6)和CAN总线相连，实现数据的采集。       
2.根据权利要求1所述的自动机械式变速箱控制器的开发与测试平台，其特征在于：所述蓄电池(1)为车载12V蓄电池，为待测试变速箱控制器(2)、整车仿真器(5)和选换档电机供电；所述蓄电池(1)电压被整车仿真器(5)采集，可实时监测蓄电池(1)工作状态。       
3.根据权利要求1所述的自动机械式变速箱控制器的开发与测试平台，其特征在于：所述变速箱控制器(2)硬件电路包括电源转换模块、信号处理模块、MPU模块、在线调试模块、电机驱动模块、电机电流检测模块和CAN模块，其中：       
电源转换模块将蓄电池的12V直流电转变为5V直流电，为控制器中其它模块和选换档角位移传感器供电；       
信号处理模块包括开关信号的消抖电路、模拟信号的一阶RC滤波电路和转速信号的滞回电压比较电路，用于消除不同类型信号中的毛刺和抖动；       
MPU模块采用英飞凌XC2000系列单片机，包括供电引脚滤波电路、复位电路和外部晶振电路；       
在线调试模块利用可与英飞凌专用仿真器相连，进行程序的烧录和变量的在线观测与调试； 
     
电机驱动模块包括电机驱动芯片和由MOSFET组成的H桥，通过接插件直接和选档电机和换档电机相连；       
电机电流检测模块，由5毫欧电阻和电流检测芯片组成；       
5毫欧电阻和电机串联，电流检测芯片采集5毫欧电阻的两端电压，由欧姆定律可得流经选档电机和换档电机的电流；       
CAN模块主要包括CAN驱动芯片，利用CAN模块发出选档电机位置、换档电机位置、选档电机电流、换档电机电流和当前档位信号。       
4.根据权利要求1所述的自动机械式变速箱控制器的开发与测试平台，其特征在于：加速踏板(4)是自动机械式变速箱控制器的开发与测试平台的实车信号产生装置，通过加速踏板(4)位置决定发动机动力输出和TCU执行换档；所述加速踏板(4)设有位移传感器，所述加速踏板(4)位置信号由整车仿真器(5)采集。       
5.根据权利要求1所述的自动机械式变速箱控制器的开发与测试平台，其特征在于：       
所述整车仿真器(5)为TCU的开发提供整车环境，其硬件电路包括整车仿真器电源转换模块、整车仿真器信号发生模块、整车仿真器信号处理模块、整车仿真器MCU模块、整车仿真器在线调试模块、整车仿真器CAN模块和报警模块；       
整车仿真器电源转换模块将12V直流电转变成5V直流电；       
整车仿真器(5)信号发生模块包括船型开关、电位器和组合按键开关，船型开关用于产生开关量，电位器用于产生模拟信号，组合按键开关用于模拟多重开关量；       
所述整车仿真器(5)信号处理模块包括开关信号的消抖电路和模拟信号的一阶RC滤波电路，用于去除信号中的毛刺和抖动；       
所述整车仿真器(5)的CAN模块设有CAN驱动芯片，通过CAN总线和CAN网络实现通信；       
所述整车仿真器(5)报警模块设有发光二极管和蜂鸣器；当车门打开、驻车制动手柄未放下、选换档电机电流过大时发出警告。       
6.根据权利要求1所述的自动机械式变速箱控制器的开发与测试平台，其特征在于：       
CAN数据采集卡一端连接CAN网络，一端和上位机(7)相连，实现数据的传递和类型的转换；       
所述上位机(7)运行有Labview程序，实时采集并解析选档电机电流、换档电机电流、选档电机位置、换档电机位置、当前档位和车速信号，并将结果以图形的方式显示和保存。       
7.根据权利要求1所述的自动机械式变速箱控制器的开发与测试平台进行开发的方法，其特征在于包括如下步骤：       
步骤1、当检测到上电信号时，TCU命令AMT回空档，同时检测驻车制动和门开关信号，若驻车制动信号为1则指示灯闪烁，若门开关信号为1则指示灯闪烁并且起动信号无效，驾驶员需关闭车门并放下手刹；       
步骤2、根据加速踏板位置和发动机转速二维查表可得到发动机转矩，若大于发动机最大转矩，发动机有效转矩取最大转矩，否则取查表转矩；       
步骤3、若当前档位为0或者离合器处于分离状态，则发动机空转，车速为0；若在档且离合器接合则根据传动系理想模型计算出整车加速度，进而累积得到车速；       
步骤4、TCU从CAN网络中采集车速、加速踏板位置、离合器状态信号，并将它们作为决断换档的条件，同时由上层换档控制策略计算换档车速，若当前车速不等于换档车速，则继续等待；若当前车速等于换档车速，则TCU给出目标档位并发出越权信号请求控制发动机；