CN100487284C - 汽车自动变速器的电控装置 - Google Patents

Abstract

一种汽车自动变速器的电控装置，中央处理器CPU与模拟量输入通道、脉冲量输入通道、数字量输入通道连接，中央处理器CPU还与数字量输出通道、脉冲量输出通道连接，中央处理器CPU另与电源模块、CAN总线通讯模块连接，中央处理器CPU控制输入的信号，获取汽车的状态信息，依据内存的车速和油门开度双参数的换档规律，输出信号控制汽车的换挡。中央处理器CPU采用新款高速芯片，运算精度高，容量大；汽车自动变速器电控装置能够准确读取车载的输入信号，输出控制信号驱动电路控制换档电磁阀的工作。

Description

汽车自动变速器的电控装置

技术领域

本发明涉及一种电控装置，特别涉及一种汽车自动变速器的电控装置。

背景技术

汽车自动变速器是汽车的核心技术之一，其电控装置(TCU)的开发涉及到汽车、电子、计算机、自动控制和动力学等多学科、多领域的研究，同时又和发动机的控制***发生联系，是一个复杂的***工程。目前，我国的自动变速器电控装置开发还处于初级阶段，但以产品的形式应用于实际车辆，目前未见相关的具体报道。本发明提出了汽车自动变速器的电控装置的开发。通过大量的实测对比试验验证，结果表明汽车自动变速器的电控装置运行平稳，响应速度快，完全满足自动变速器准确合理换档的要求。

发明内容

本发明的技术问题是为了解决汽车自动变速器的电控装置能够准确读取车载状态信号，并输出信号实现对液力自动变速器的控制。

本发明提供一种汽车自动变速器的电控装置，中央处理器CPU与模拟量输入通道、脉冲量输入通道、数字量输入通道连接，中央处理器CPU还与数字量输出通道、脉冲量输出通道连接，中央处理器CPU另与电源模块、CAN总线通讯模块连接，中央处理器CPU控制输入的信号，获取汽车的状态信息，依据内存的换挡规律，输出信号控制汽车的换挡。

所述的模拟量输入通道，其输入信号为节气门开度信号和变速箱油温信号。

所述的脉冲量输入通道，其输入信号为车速信号和变速箱转速信

号。

所述的数字量输入通道，其输入信号为多功能开关信号、档位反馈信号、驻车/空档信号、制动指示灯开关信号和换低档开关信号。

本发明还提供一种汽车自动变速器的电控装置的控制方法，其控制步骤如下：

1)开机初始化；

2)读油门信号、计算油门开度的变化率；

3)是动力模式吗？是，转到第6)步；

4)是雪地模式吗？是，转到第6)步；

5)是经济模式吗？是，转到第6)步；

6)读取杆位、档位、车速；

7)是驻车、倒车和空档吗？是，转到第2)步；

8)是D杆运行吗？是，转到第15)步；

9)是3杆吗？是，转到第16)步；

10)是2杆吗？是，转到第17)步；

11)是1杆；

12)是1档；

13)换档吗？否，转到第2)步；

14)升2档；转到第2)步；

15)是4档吗？是，转到第22)步；

16)是3档吗？是，转到第20)步；

17)是2档吗？否，转到第12)步；

18)换档吗？否，转到第2)步；

19)降1档或升3档；转到第2)步；

20)换档吗？否，转到第2)步；

21)降2档或升4档；转到第2)步；

22)换档吗？否，转到第2)步；

23)降3档；转到第2)步。

本发明的优越功效在于：

1)提出完整的、可行的汽车自动变速器电控装置的开发方法和方法体系；

2)中央处理器CPU采用新款高速芯片，运算精度高，容量大；

3)汽车自动变速器电控装置能够准确读取车载的输入信号，输出电路驱动功率完全满足换档电磁阀的工作特性；

4)采用了车速和油门开度双参数的换档规律。

附图说明

图1为本发明的原理方框图；

图2为本发明的控制流程图；

图3为本发明的车速和油门开度双参数的换档规律曲线图；

图4为本发明的输入脉冲量调理电路图；

图5为本发明的节气门开度和油温信号处理电路图；

图6为本发明的数字量输入电路图；

图7为本发明的数字量输出电路图；

图8为本发明的主油道压力调节阀驱动电路图；

图9为CAN收发器电路设计原理图；

图10(包括图10A和图10B)为本发明的电源模块电路原理图。

图中标号说明

1—中央处理器CPU；

2—模拟量输入通道；

21—变速箱油温信号；      22—节气门开度信号；

3—脉冲量输入通道；

31—比较器LM339；                          32—第一电阻R1；

33—第一电容C1；                           34—分流电阻R2；

35—第一二极管D1；                         36—第二二极管D2；

4—数字量输入通道；

41—光电隔离器TLP521-2；                   42—多功能开关信号1；

43—多功能开关信号2；

5—数字量输出通道；

51—光电隔离器TLP521-2；                   52—功率放大器ULN2803；

6—脉冲量输出通道；

61—可控电源BTS621；

7CAN总线通讯模块；

71—收发器芯片PCA82C250；                  72—第五十四电阻R54；

73—第十三电容C13；

8—电源模块；

81—三端稳压管7805；                       82—三端稳压管7812。

具体实施方式

请参阅附图所示，本发明提供一种汽车自动变速器的电控装置，中央处理器CPU1与模拟量输入通道2、脉冲量输入通道3、数字量输入通道4连接，中央处理器CPU1还与数字量输出通道5、脉冲量输出通道6连接，中央处理器CPU1另与电源模块8、CAN总线通讯模块7连接，中央处理器CPU1控制输入的信号，获取汽车的状态信息，依据内存的换挡规律，输出信号控制汽车的换挡。

所述的模拟量输入通道2，其输入信号为节气门开度信号22和变速箱油温信号21。

所述的脉冲量输入通道3，其输入信号为车速信号和变速箱转速信号。

所述的数字量输入通道3，其输入信号为多功能开关信号、档位反馈信号、驻车/空档信号、制动指示灯开关信号和换低档开关信号。

中央处理器CPU1是汽车自动变速器电控装置的核心部件，本发明采用Motorola公司MC9S12DP256芯片作为中央处理器CPU1。

请参阅附图4所示，脉冲信号一共有2路，分别是车速信号和变速箱转速信号。对于输入脉冲量，输入通道的设计采用先滤波后整形的处理方法。比较器LM339 31的参考电平为2.5V，它同时也是传感器的供电电压，由电源模块8的VCC分压之后得到。输入信号在输入LM339 31之前，首先要分流，分流电阻R2起到了减小进入比较器339 32的电流。低通滤波器由第一电容C1 33和第一电阻R1 32组成，滤掉高频噪音干扰。第一二极管D1 35和第二二极管D2 36为钳位二极管，将比较器LM339 31的5号输入端的电位固定在2.5±0.7V。最后再进入比较器LM339 31进行比较，输出有规则的方波，进入到中央处理器CPU 1的输入捕捉口PTO，完成脉冲量的输入。

请参阅附图5所示，模拟量输入信号一共有2路，分别是节气门开度信号22和变速箱油温信号21。对于节气门开度信号22，在车上是通过CAN总线由发动机控制单元发送到自动变速器控制单元的，由于我们不拥有其CAN总线的应用层协议，所以直接从自动变速箱线束接口处是无法获得节气门开度信号22的。因此，采用在油门踏板下安装位移传感器获取油门踏板位移信号，来代替节气门开度信号。由于中央处理器CPU 1的A/D模块的输入阻抗很高，模拟输入引脚漏电流仅100nA，在输入电压为2.5V时，相当于输入电阻25MΩ，加上参考电压可以在0～5V之间选择，因此外部可以不加缓冲或放大器而直接测量满量程在5V以下的被测信号。把2路模拟信号分别进行分压处理，引入中央处理器CPU 1的PAD00和PAD01口。

请参阅附图6所示，数字量输入信号一共有12路，分别为4路多功能开关信号、5路电磁阀反馈信号、驻车/空档信号、制动指示灯开关信号和换低档开关信号。对于数字量输入，采用光电隔离器TLP521-2 41来实现信号隔离和幅值转换之后。附图6中所示为多功能开关1 42和多功能开关243输入到光电隔离器TLP521-2 41，经光电隔离器TLP521-2 41处理后输入到中央处理器CPU 1的PB0、PB1口，其它数字信号也采用相同的电路，输入到中央处理器CPU 1的PB2～PB7口以及PM0～PM3口。

请参阅附图7所示，数字量输出信号一共有6路，分别为5路换档电磁阀信号和换档杆锁止电磁阀信号。对于数字量输出信号，在驱动电磁阀时，采用达林顿管集成芯片ULN2803 52进行功率放大，并以两路并联的方式输出驱动电磁阀。附图7中光电隔离器TLP521-2 51实现信号隔离和幅值转换，PH0电压为低，则电路导通，发光管产生光信号，触发右侧三极管导通，从而产生信号输入到达林顿管集成芯片ULN2803 52的，而达林顿管集成芯片ULN2803 52的输出端产生12V的电压驱动电磁阀。

脉冲量输出信号一共有2路，分别为闭锁控制电磁阀信号和主油道压力调节阀信号。对于这两种脉冲量输出，设计了不同的脉冲量输出电路。闭锁控制电磁阀信号输出通道采用了与数字量输出通道相同的设计，不同的只是中央处理器CPU 1PWM模块PP0口发出的信号。闭锁控制信号由中央处理器CPU 1PWM模块的PP0口发出，如附图7所示。主油道压力调节阀信号输出采用可控电源BTS621 61的方式来实现，如图8所示。中央处理器CPU 1PWM模块PP1口发出控制信号，通过可控电源BTS621 61实现最大幅值为12V，且随控制信号变化的电源，加在主油道压力调节电磁阀的两端。

在研究CAN2.0A标准和SAE J1939的基础上，设计了相应的CAN网络应用层协议和总线接口电路，并通过实验验证了该协议的可靠性和通讯实时性。附图9为收发器PCA82C250 71电路原理图。CANH和CANL通过TCU35管脚和TCU3管脚连接到物理总线上(通常使用非屏蔽双绞线)；Tx和Rx分别为信号发送和信号接收，分别接在CAN控制器的1和4号引脚上；第五十四电阻R54 72用来控制CAN差分信号的上升和下降沿的陡峭程度，以匹配CAN速率要求，同时降低对外界的EMI干扰，第十三电容C13 73用于降低电源的脉冲纹波。

合理的供电电源模块8设计可以为汽车自动变速器的电控装置的工作提供有力的保障。本***需要+12V和+5V两种供电电压等级，而车载蓄电池只提供+12V的电压，所以电源模块8采用三端稳压管7805 81和三端稳压管7812 82来实现***的要求，如图10所示。蓄电池+12V电压通过汽车自动变速器的电控装置第45管脚和第23管脚分别输入三端稳压管7805 81和三端稳压管7812 82，经过三端稳压管7805 81产生+5V给中央处理器CPU 1和其他+5V芯片供电，而经过三端稳压管7812 82稳压的+12V则给电磁阀驱动芯片、电磁阀等供电。

***软件控制流程为采集当前汽车行驶状态和驾驶员意图包括当前杆位、档位、车速、油门开度、发动机转速等信号，判断并选用换档规律(如图3所示)，输出控制量，控制换档电磁阀以及液力变矩器闭锁。每次开机后程序自动开始运行，首先采集***信号，根据代表驾驶员意愿的变速操纵杆位置作相应处理，在P、R、N档位时分别作驻车、倒车和空挡处理。若处于前进档位，就要进行相应的模式判断，是动力模式或是雪地模式，还是经济模式，进入相应的模式后再根据油门开度和车速两个变量选择进入不同相应的换档规律。附图3所示的换档规律曲线图，采用车速与油门开度双参数，虚线为降档曲线，实线表示升档曲线。

本发明通过对液力自动变速器电子控制***组成的分析和测试，确定了自主开发电子控制装置的依据；从而成功进行了自动变速器电子控制装置的硬件设计；通过液力自动变速器换档控制策略的研究，进而实现液力自动变速器的各个控制功能，并在试验台及实车上运行通过。

Claims (5)

1、一种汽车自动变速器的电控装置的控制方法，其特征在于：该控制步骤是：

1)开机初始化；

2)读油门信号、计算油门开度的变化率；

3)是动力模式吗？是，转到第6)步；

4)是雪地模式吗？是，转到第6)步；

5)是经济模式吗？是，转到第6)步；

6)读取杆位、档位、车速；

7)是驻车、倒车和空档吗？是，转到第2)步；

8)是D杆运行吗？是，转到第15)步；

9)是3杆吗？是，转到第16)步；

10)是2杆吗？是，转到第17)步；

11)是1杆；

12)是1档；

13)换档吗？否，转到第2)步；

14)升2档；转到第2)步；

15)是4档吗？是，转到第22)步；

16)是3档吗？是，转到第20)步；

17)是2档吗？否，转到第12)步；

18)换档吗？否，转到第2)步；

19)降1档或升3档；转到第2)步；

20)换档吗？否，转到第2)步；

21)降2档或升4档；转到第2)步；

22)换档吗？否，转到第2)步；

23)降3档；转到第2)步。

2、按权利要求1所述的汽车自动变速器的电控装置的控制方法所使用的电控装置，其特征在于：中央处理器CPU与模拟量输入通道、脉冲量输入通道、数字量输入通道连接，中央处理器CPU还与数字量输出通道、脉冲量输出通道连接，中央处理器CPU另与电源模块、CAN总线通讯模块连接，中央处理器CPU控制输入的信号，获取汽车的状态信息，依据内存的换挡规律，输出信号控制汽车的换挡。

3、根据权利要求2所述的汽车自动变速器的电控装置的控制方法所使用的电控装置，其特征在于：所述的模拟量输入通道，其输入信号为节气门开度信号和变速箱油温信号。

4、根据权利要求2所述的汽车自动变速器的电控装置的控制方法所使用的电控装置，其特征在于：所述的脉冲量输入通道，其输入信号为车速信号和变速箱转速信号。

5、根据权利要求2所述的汽车自动变速器的电控装置的控制方法所使用的电控装置，其特征在于：所述的数字量输入通道，其输入信号为多功能开关信号、档位反馈信号、驻车/空档信号、制动指示灯开关信号和换低档开关信号。

Images