CN107965569A - 一种电子线控换档执行器的控制方法 - Google Patents

一种电子线控换档执行器的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电子线控换档执行器的控制方法，主要包括在实现基于CAN总线的执行器控制逻辑架构基础上，对换档信息的获取和处理，包括驱动汽车变速器P、R、N、D(驻车档、倒车档、空档、前进档)四个换档位置的切换、故障诊断和安全处理方法；本发明在简化传统换档机械结构的基础上，利用电子信息传输和处理技术，合理规划控制流程，提高了档位切换的响应速度，提高了档位控制的灵活性和安全可靠性，为自动无人驾驶ADAS的发展提供了参考依据。

Description

一种电子线控换档执行器的控制方法
技术领域
本发明涉及汽车电子技术领域，特别涉及一种电子线控换档执行器的控制方法。
背景技术
汽车电子技术的不断发展和汽车***的集成化，使传统的机械机构传递控制信号逐渐被电子手段所代替。这一电子手段就是电子线控技术X-By-Wire，Shift-By-Wire即为电子线控换挡技术；目前，有的新型变速箱及TCU控制单元已经采用了这一技术；但对于传统自动(AT)变速箱，则需要电子线控换档执行器配合变速箱TCU控制单元及线控换档器才能实现这一技术。
与传统的机械换档和自动换档***相比，线控换档器安装在传统的自动变速箱上，替代了换档拉索机械结构，消除了部分传统换档机械部件与变速器联动的约束，由于变成为整车总线网络***的一个子***，可以极为便捷地共享整车的电子信息，并在传输和反馈总线信号的过程中，实时响应线控换挡器的换档请求，实现变速器档位的切换和信息处理；效率高、响应快。另一方面，也提升了整车驾驶的性能集成化、智能化和控制自动化水平。
但是，如果线控执行器控制方法考虑不周全，也未必能够及时响应驾驶员驾驶意图，甚至不能及时诊断和处理各类故障问题并向整车反馈，从而造成车辆驾驶的操纵性、稳定性、安全性等方面的隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有档位切换、故障诊断和安全处理功能的电子线控换档执行器的控制方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种电子线控换档执行器的控制方法，所述控制方法包括如下步骤：
(1)***初始化，在汽车点火钥匙未打到ON和START前，线控换档执行器始终处于睡眠待机状态；
(2)点火钥匙是否处于ON状态，不处于ON状态，则返回步骤(1)处于睡眠待机状态；处于ON状态，则进入下一步；
(3)线控换档执行器的工作电压、电流、温度工况是否满足要求，不满足，则进入诊断处理；满足，则进入下一步；
(4)是否有DTC诊断错误代码，有，则进入安全模式，提交整车ECU测试验证；没有，则进入下一步；
(5)档位是否处于P档位置，已在P档位置，则不动作，进入下一步；不在P档位置，则启用自动返回P档功能，回到P档位置，是否在5秒钟之内收到CAN信号，若5秒钟之内收到CAN信号，则不动作，进入下一步；若5秒钟之内未收到CAN信号，则返回步骤(1)直至档位处于P档位置；
(6)是否有换挡信号请求，如有，则进入下一步；如没有，则返回步骤(2)直至有换挡信号请求；
(7)车速是否＝0公里/小时，是，则进入下一步；不是，则返回步骤(2)直至车速＝0公里/小时；
(8)是否有刹车信息，如没有，则不能从P换档，需返回步骤(2)直至有刹车信息；如有，则进入P换档模式；
(9)上述步骤不满足各项条件要求时，会进行诊断处理，如检测出诊断错误信息则进入安全模式，清除错误则进入正常工作模式。
在本发明的一个实施例中，所述控制方法还包括从P档切换到RND档的步骤，具体为：
(1)检查车速是否≤3公里/小时，以及是否收到刹车信号，如果车速≤3公里/小时且收到刹车信号，则进行档位信号判断；
(2)如判断接收到信号为R档信号，执行切换到R档命令，判断档位是否准确，如不准确，则发出警告，并进行诊断安全处理；如准确，则反馈到位信息，档位处于R档位置；
(3)如判断接收到信号为N档信号，执行切换到N档命令，判断档位是否准确，如不准确，则发出警告，并进行诊断安全处理；如准确，则反馈到位信息，档位处于N档位置；
(4)如判断接收到信号为D档信号，执行切换到D档命令，判断档位是否准确，如不准确，则发出警告，并进行诊断安全处理；如准确，则反馈到位信息，档位处于D档位置。
在本发明的一个实施例中，所述控制方法还包括P、R、N、D各档位之间的切换步骤，具体为：
(1)档位处于R档时，若收到D档换挡请求，检查车速是否≤5公里/小时，若≤5公里/小时，则将档位切换到D档；反之，则发出告警信号并进入诊断和安全处理模式；
(2)档位处于D档时，若收到R档换挡请求，检查车速是否≤5公里/小时，若≤5公里/小时，则将档位切换到R档；反之，则发出告警信号并进入诊断和安全处理模式；
(3)档位处于N档时，若收到R档换挡请求，检查车速是否≤5公里/小时，若≤5公里/小时，则将档位切换到R档；反之，则发出告警信号并进入诊断和安全处理模式；
(4)档位处于R档时，若收到P档换挡请求，检查车速是否≤5公里/小时以及是否收到刹车信号，若≤5公里/小时且同时收到刹车信号，则将档位切换到P档；若不≤5公里/小时或收不到刹车信号，则发出告警信号并进入诊断和安全处理模式；
(5)档位处于D档时，若收到P档换挡请求，检查车速是否≤5公里/小时以及是否收到刹车信号，若≤5公里/小时且同时收到刹车信号，则将档位切换到P档；若不≤5公里/小时或收不到刹车信号，则发出告警信号并进入诊断和安全处理模式；
(6)档位处于N档时，若收到P档换挡请求，检查车速是否≤5公里/小时以及是否收到刹车信号，若≤5公里/小时且同时收到刹车信号，则将档位切换到P档；若不≤5公里/小时或收不到刹车信号，则发出告警信号并进入诊断和安全处理模式。
在本发明的一个实施例中，线控换档执行器的工作电压为9—16V，静态电流≤100μA，电机未启动时的工作电流≤100mA，工作温度为-40℃～125℃。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明提高了档位切换的准确性和响应速度，提高了档位控制的灵活性和安全可靠性，为自动无人驾驶的发展提供了参考依据。
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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明的部分工作流程图；
图2为本发明P档切换到RND档的工作流程图；
图3为本发明P、R、N、D各档位之间的切换工作流程图；
图4为本发明线控执行器的运行环境框图；
图5为发明线控执行器的机电结构框图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1至图5所示，本发明公开了一种电子线控换档执行器的控制方法，控制方法包括如下步骤：
(1)***初始化，在汽车点火钥匙未打到ON和START前，线控换档执行器始终处于睡眠待机状态；
(2)点火钥匙是否处于ON状态，不处于ON状态，则返回步骤(1)处于睡眠待机状态；处于ON状态，则进入下一步；
(3)线控换档执行器的工作电压、电流、温度工况是否满足要求，工作电压为9—16V，静态电流≤100μA，电机未启动时的工作电流≤100mA，工作温度为-40℃～125℃；不满足，则进入诊断处理；满足，则进入下一步；
(4)是否有DTC诊断错误代码，有，则进入安全模式，提交整车ECU测试验证；没有，则进入下一步；
(5)档位是否处于P档位置，已在P档位置，则不动作，进入下一步；不在P档位置，则启用自动返回P档功能，回到P档位置，是否在5秒钟之内收到CAN信号，若5秒钟之内收到CAN信号，则不动作，进入下一步；若5秒钟之内未收到CAN信号，则返回步骤(1)直至档位处于P档位置；
(6)是否有换挡信号请求，如有，则进入下一步；如没有，则返回步骤(2)直至有换挡信号请求；
(7)车速是否＝0公里/小时，是，则进入下一步；不是，则返回步骤(2)直至车速＝0公里/小时；
(8)是否有刹车信息，如没有，则不能从P换档，需返回步骤(2)直至有刹车信息；如有，则进入P换档模式；
(9)上述步骤不满足各项条件要求时，会进行诊断处理，如检测出诊断错误信息则进入安全模式，清除错误则进入正常工作模式。
本法控制方法还包括从P档切换到RND档的步骤，具体为：
(1)检查车速是否≤3公里/小时，以及是否收到刹车信号，如果车速≤3公里/小时且收到刹车信号，则进行档位信号判断；
(2)如判断接收到信号为R档信号，执行切换到R档命令，判断档位是否准确，如不准确，则发出警告，并进行诊断安全处理；如准确，则反馈到位信息，档位处于R档位置；
(3)如判断接收到信号为N档信号，执行切换到N档命令，判断档位是否准确，如不准确，则发出警告，并进行诊断安全处理；如准确，则反馈到位信息，档位处于N档位置；
(4)如判断接收到信号为D档信号，执行切换到D档命令，判断档位是否准确，如不准确，则发出警告，并进行诊断安全处理；如准确，则反馈到位信息，档位处于D档位置。
本发明控制方法还包括P、R、N、D各档位之间的切换步骤，具体为：
(1)档位处于R档时，若收到D档换挡请求，检查车速是否≤5公里/小时，若≤5公里/小时，则将档位切换到D档；反之，则发出告警信号并进入诊断和安全处理模式；
(2)档位处于D档时，若收到R档换挡请求，检查车速是否≤5公里/小时，若≤5公里/小时，则将档位切换到R档；反之，则发出告警信号并进入诊断和安全处理模式；
(3)档位处于N档时，若收到R档换挡请求，检查车速是否≤5公里/小时，若≤5公里/小时，则将档位切换到R档；反之，则发出告警信号并进入诊断和安全处理模式；
(4)档位处于R档时，若收到P档换挡请求，检查车速是否≤5公里/小时以及是否收到刹车信号，若≤5公里/小时且同时收到刹车信号，则将档位切换到P档；若不≤5公里/小时或收不到刹车信号，则发出告警信号并进入诊断和安全处理模式；
(5)档位处于D档时，若收到P档换挡请求，检查车速是否≤5公里/小时以及是否收到刹车信号，若≤5公里/小时且同时收到刹车信号，则将档位切换到P档；若不≤5公里/小时或收不到刹车信号，则发出告警信号并进入诊断和安全处理模式；
(6)档位处于N档时，若收到P档换挡请求，检查车速是否≤5公里/小时以及是否收到刹车信号，若≤5公里/小时且同时收到刹车信号，则将档位切换到P档；若不≤5公里/小时或收不到刹车信号，则发出告警信号并进入诊断和安全处理模式。
上述车速和刹车这两个信号来自于CAN总线，线控执行器的ECU做实时监测分析；电压、电流、温度一些工作环境状况的检查则通过线控执行器的ECU对内部敏感器件采样获取信号；对档位位置准确度的检查，则是通过一个2轴霍尔传感器获取信息，最终信息的处理均会通过CAN总线反馈给变速箱控制单元(TCU)及整车控制单元。
本发明控制方法中用到的电子线控换挡执行器与变速箱控制单元(TCU)、线控换档器以及整车控制单元之间均通过一路高速CAN总线进行信息传输，而电子线控换挡执行器驱动自动变速箱进行档位切换则通过机械机构连接。
电子线控换挡执行器采用了一个建立在一路CAN总线通讯的电子逻辑架构上的机电一体化结构，该逻辑架构包括一个以单片机为核心、包含低压差线性稳压器、看门狗电路、CAN收发器的安全基础芯片和驱动桥、2D霍尔传感器为辅助电路所构成的电子控制单元ECU及一个有刷直流电机和一组齿轮结构。
本发明依据ISO 11898、ISO 14229-1、ISO 15765、ISO 26262等国际标准及整车厂规范要求为ECU编写C语言代码，以完成对换档信息的获取和处理，驱动汽车变速器P、R、N、D(驻车档、倒车档、空档、前进档)四个换档位置的切换、故障诊断和安全处理。
本发明诊断和安全处理实现的方法如下：
1、诊断故障代码(DTC)的编制。
2、控制流程中设置监测点，实时监测车速、刹车信号和档位位置信号。
3、设置异常故障中断处理程序，启动单片机外部中断口，以便单片机实时响应中断，如温度异常，车门意外打开等，会立即告警提示并请求刹车减速。驱动电机返回P档后，最终可以禁止电机驱动控制信号的输出，以免电机误动作。
4、利用安全基础芯片的对工作电压、工作电流的实时监测，当安全基础芯片监测到工作电压或工作电流异常时，会启动安全引脚输出一个控制电平，通过硬件电路切断电机驱动桥电路的供电，从而中止电机动作。
5、安全基础芯片内置看门狗电路可以实时监测执行器单片机软件的工作。当软件运行跑飞时实施强制复位。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种电子线控换档执行器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：
(1)***初始化，在汽车点火钥匙未打到ON和START前，线控换档执行器始终处于睡眠待机状态；
(2)点火钥匙是否处于ON状态，不处于ON状态，则返回步骤(1)处于睡眠待机状态；处于ON状态，则进入下一步；
(3)线控换档执行器的工作电压、电流、温度工况是否满足要求，不满足，则进入诊断处理；满足，则进入下一步；
(4)是否有DTC诊断错误代码，有，则进入安全模式，提交整车ECU测试验证；没有，则进入下一步；
(5)档位是否处于P档位置，已在P档位置，则不动作，进入下一步；不在P档位置，则启用自动返回P档功能，回到P档位置，是否在5秒钟之内收到CAN信号，若5秒钟之内收到CAN信号，则不动作，进入下一步；若5秒钟之内未收到CAN信号，则返回步骤(1)直至档位处于P档位置；
(6)是否有换挡信号请求，如有，则进入下一步；如没有，则返回步骤(2)直至有换挡信号请求；
(7)车速是否＝0公里/小时，是，则进入下一步；不是，则返回步骤(2)直至车速＝0公里/小时；
(8)是否有刹车信息，如没有，则不能从P换档，需返回步骤(2)直至有刹车信息；如有，则进入P换档模式；
(9)上述步骤不满足各项条件要求时，会进行诊断处理，如检测出诊断错误信息则进入安全模式，清除错误则进入正常工作模式。
2.根据权利要求1所述的一种电子线控换档执行器的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括从P档切换到RND档的步骤，具体为：
(1)检查车速是否≤3公里/小时，以及是否收到刹车信号，如果车速≤3公里/小时且收到刹车信号，则进行档位信号判断；
(2)如判断接收到信号为R档信号，执行切换到R档命令，判断档位是否准确，如不准确，则发出警告，并进行诊断安全处理；如准确，则反馈到位信息，档位处于R档位置；
(3)如判断接收到信号为N档信号，执行切换到N档命令，判断档位是否准确，如不准确，则发出警告，并进行诊断安全处理；如准确，则反馈到位信息，档位处于N档位置；
(4)如判断接收到信号为D档信号，执行切换到D档命令，判断档位是否准确，如不准确，则发出警告，并进行诊断安全处理；如准确，则反馈到位信息，档位处于D档位置。
3.根据权利要求1所述的一种电子线控换档执行器的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括P、R、N、D各档位之间的切换步骤，具体为：
(1)档位处于R档时，若收到D档换挡请求，检查车速是否≤5公里/小时，若≤5公里/小时，则将档位切换到D档；反之，则发出告警信号并进入诊断和安全处理模式；
(2)档位处于D档时，若收到R档换挡请求，检查车速是否≤5公里/小时，若≤5公里/小时，则将档位切换到R档；反之，则发出告警信号并进入诊断和安全处理模式；
(3)档位处于N档时，若收到R档换挡请求，检查车速是否<5公里/小时，若≤5公里/小时，则将档位切换到R档；反之，则发出告警信号并进入诊断和安全处理模式；
(4)档位处于R档时，若收到P档换挡请求，检查车速是否<5公里/小时以及是否收到刹车信号，若≤5公里/小时且同时收到刹车信号，则将档位切换到P档；若不≤5公里/小时或收不到刹车信号，则发出告警信号并进入诊断和安全处理模式；
(5)档位处于D档时，若收到P档换挡请求，检查车速是否<5公里/小时以及是否收到刹车信号，若≤5公里/小时且同时收到刹车信号，则将档位切换到P档；若不≤5公里/小时或收不到刹车信号，则发出告警信号并进入诊断和安全处理模式；
(6)档位处于N档时，若收到P档换挡请求，检查车速是否<5公里/小时以及是否收到刹车信号，若≤5公里/小时且同时收到刹车信号，则将档位切换到P档；若不≤5公里/小时或收不到刹车信号，则发出告警信号并进入诊断和安全处理模式。
4.根据权利要求1所述的一种电子线控换档执行器的控制方法，其特征在于，线控换档执行器的工作电压为9—16V，静态电流≤100μA，电机未启动时的工作电流≤100mA，工作温度为-40℃～125℃。
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