CN114688243A - 一种具有快速换挡方式的双mcu自动变速器控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种具有快速换挡方式的双MCU自动变速器控制***;其电源模块通过电源管理模块分别与第一MCU和第二MCU连接,第一MCU和第二MCU之间通过串行总线连接;通过两个MCU组合为一个自动变速器控制***,双核MCU以串行总线方式进行控制时,其中的辅助MCU可以强化对汽车驾驶过程中的最为关键的各种模拟信号采集以及电机驱动。从而防止模拟信号受干扰,更加精准的对电机实施驱动,使汽车驾驶更具有流畅性,舒适性。本发明通过双MCU分别为对车辆自动变速器进行控制,防止信号受到干扰,使AMT变速***不会出现失误,AMT变速***中每个挡位均对应有换挡指,能够节约换挡时间,避免换挡时带来的顿挫感。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有快速换挡方式的双MCU自动变速器控制系 统。
背景技术
现有的车辆AMT自动变速器选换挡***和其他控制模块均通过 一个主控模块控制,很多时候主控模块需要同时进行多个信息采集及 处理变速器的动作,由于是一个控制器完成,控制器的计算需要一定 的时间,所以***在处理并执行多个任务信号时会出现短暂的延迟, 甚至***会失效导致车辆失控;
为了防止主控制模块运行压力大,很多整车控制器采用双MCU, 例如公开号为CN108279610B的一种双MCU电动汽车控制器,通过主、 辅两个MCU组成,但其是针对电动车进行控制,电动车变速时通过控 制电机的转动来控制汽车的行驶速度,其对转轴速度和电机电流的检 测可以实现对车辆的速度监控,并且其其实同样使用了一个主MCU 作为整车控制单元,辅MCU作为监控单元对主MCU进行监控,在主 MCU出现故障时再接替主MCU对整车进行控制。由于汽车在运行过程 中仍由一个MCU进行控制,所以主控制器面临***失效的情况仍然存 在。
例如:汽车AMT换挡规律研究及其电控平台设计(徐勇超湖南大 学发表时间:2016-05-18硕士)中公开了使用双MCU作为控制***对 自动变速器(AMT)进行控制,但其针对的仍是传统的AMT变速***, 控制器在控制过程中需要对换挡电机和选挡电机进行控制来协作进 行换挡,控制器控制换挡过程中首先需要控制换挡电机退挡,然后控 制选挡电机选挡,最后在通过换挡电机换挡,换挡的速度仍然受到换 挡手指选挡时间的限制,换挡过程并不平滑。
并且现有的AMT变速***均通过一个换挡指在三个挡位之间拨 动,如图3和图5所示,在更换挡位时,需要换挡电机将换挡指从当前 挡位退回到空挡,然后将换挡指推到对应的挡位拨叉,然后换挡指在 推动拨叉到指定挡位完成换挡,由于换挡指需要在三个拨叉之间来回 滑动进行选挡,导致挡位拨叉会有一定的运动误差,而该误差会随着 磨损越来越大,就导致变速***选挡障碍和换挡过程中的顿挫感。
为了提高换挡效率,出现了很多新的换挡方式,例如公开号为 CN101695903A的用于独立式机械双流传动***的自动换挡操纵系 统,利用了多个换挡驱动臂分别对应挡位进行换挡,而其换挡驱动臂 通过分别通过挡位调节拉杆驱动,挡位调节拉杆通过换挡驱动装置驱 动,但其换挡驱动装置通过液压驱动,并且其内的换挡壁在活塞杆的 带动下同样需要进行选挡操作,需要选定一个换挡拨块后利用换挡调 节拉杆带动换挡驱动臂进行换挡。可以将其换挡的步骤总结为退挡至 空挡,活塞杆带动滑挡壁选挡,拉杆跟随换挡拨块移动,拉动对应的 垂直轴进行换挡,其操作步骤同样为三个,虽然其利用了液压控制活 塞的准确性提高换挡的准确性,但其换挡过程中传动步骤过多,换挡 整体过程时间过长,顿挫感依然存在,并且换挡过程中很容易导致车 辆的动力中断。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种具有快速换挡方式的双MCU自动变速器控制***。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种具有快速换挡方式的双MCU自动变速器控制 ***;包括第一MCU和第二MCU、电源模块、电机电源模块、变速模 块,所述电源模块通过电源管理模块分别与第一MCU和第二MCU连 接,第一MCU和第二MCU之间通过串行总线连接;通过两个MCU组合为一个自动变速器控制***,双核MCU以串行总线方式进行控制时, 其中的辅助MCU可以强化对汽车驾驶过程中的最为关键的各种模拟 信号采集以及电机驱动。从而防止模拟信号受干扰,更加精准的对电 机实施驱动,使汽车驾驶更具有流畅性、舒适性。
第一MCU的输入端分别与开关量信号模块、模拟量模块A连接, 第一MCU的输出端分别与通讯模块、驱动模块、DA转换电路、发动 机驱动模块连接;
第二MCU的输入端分别与高速信号模块及模拟量模块B连接, 速度信号模块还与第一MCU的输入端连接,第二微控制模块的输出 端与变速驱动模块连接,发动机驱动模块和变速驱动模块与电机供电 电源连接;第二控制模块用于控制变速器电机(离合电机和换挡电机) 和电子手刹的微处理器第二MCU。第二MCU采集发动机转速信号、 车速信号、离合器位置信号、换挡位置信号和手刹位置信号后,经过 运算处理,向离合电机、换挡电机和电子手刹发出控制指令,从而实 现自动换挡。
所述变速驱动模块与变速模块连接,变速模块包括三个换挡指, 三个换挡指分别控制三个挡拨叉块,三个换挡指分别通过三个电机驱 动。所述三个换挡拨叉块分别为1/2挡拨叉块、3/4挡拨叉块、5/R挡拨 叉块。由3个换挡电机执行机构预置在3个选挡位置,3个换挡电机执 行机构和变速器3个拨叉拨块一一对应且相对位置不变。每个电机根 据AMT控制器TCU发出的控制指令驱动相应的换挡指和与换挡指对应 的拨叉拨块完成换挡动作。每一瞬时AMT控制器TCU只允许一台电机 驱动换挡指,其余两台电机须保持执行机构和相应的拨叉拨块处于空 挡位置。
所述第二MCU在控制电机时,在同一时间仅驱动一个换挡电机。 防止三个换挡指在同时使换挡拨叉块置于挡位,不但增加了换挡顿挫 感,并且容易导致变速器损坏。
所述第一MCU或第二MCU发生异常时,正常的MCU接管另一MCU 的工作。保证车辆在控制器损坏后能够正常运行。
所述第一MCU接收车辆开关量信号和模拟量信号A并执行相应的 任务,第二MCU采集车辆速度信号和变速器模拟信号控制电机驱动变 速器换挡。开关量信号包括制动信号、发电机启动信号、动力经济模 式信号、陡坡模式信号、钥匙开关信号。所述模拟量模块A包括电源 电压信、加速油门信号、挡位位置信号、进气温度信号、节气门信号、 刹车模拟信号。第一MCU负责采集发动机启动信号、制动踏板信号、 电源电压信号、加速油门信号、挡位手柄置信号、进气温度信号、节 气门信号、刹车模拟信号、发动机转速信号、车速信号等,经过算法 处理后,通过通讯模块连接通讯CAN和标定CAN;通过驱动模块控制 发动机启动、油门踏板、主继电器和倒车灯;通过数模转换电路控制 油门。
所述第一MCU还对速度信号及速度进行采集,对速度信号进行监 控并在仪表盘显示。第一MCU辅助第二控制单元对车速和发电机状态 进行监控。
所述模拟量模块B包括离合器位置信号、换挡位置信号、手刹位 置信号。第二MCU将离合器位置信号、换挡位置信号、手刹位置信号 转换为模拟量,检测离合器位置、挡位位置、手刹位置,为第二MCU 提供当前挡位信息。
本发明的有益效果在于:通过双MCU分别为对车辆进行控制,使 用一个MCU单独针对车辆AMT变速***进行控制,使用一个MCU单独 对车辆变速信息进行采集和计算,能够防止速度控制MCU采集的信号 受到干扰,使AMT变速***不会出现动力中断等失误,并且控制器处 理速度快,使变速***响应速度加快;
AMT变速***中每个挡位均对应有换挡指,在换挡时,控制器仅 控制需与挡位对应的电机使换挡轴能够依次拨动相应的挡位拨叉,没 有了选挡的过程,所以不需要选挡电机,节约了原换挡指选挡所需时 间,由于减少了换挡时间所以避免了换挡时带来的顿挫感。
附图说明
图1是本发明的***原理示意图;
图2是本发明的换挡结构示意图;
图3是现有的换挡结构示意图;
图4是本发明的全桥电路原理图;
图5是现有的换挡结构换挡原理图;
图6是本发明的换挡结构换挡原理图;
图中:1-换挡指A,2-换挡指B,3-换挡指C,4-换挡轴A,5-换挡 轴B,6-换挡轴C,7-换挡电机C,8-换挡电机B,9-换挡电机A,10-齿 轮A,11-齿轮B,12-齿轮C,21-1/2挡拨叉块A,22-换挡指,23-3/4挡拨 叉块B,23-5/R挡拨叉块C。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案,但要求保护的范围并不局限 于所述。
如图1所示,一种具有快速换挡方式的双MCU自动变速器控制系 统;包括两个MCU微处理器,第一MCU与开关量信号模块、模拟量模 块A连接,分别对发动机启动信号、制动踏板信号、电源电压信号、 加速油门信号、挡位手柄置信号、进气温度信号、节气门信号、刹车模拟信号,经过算法处理后通过通讯模块连接通讯CAN和标定CAN; 通过驱动模块控制发动机启动、油门踏板、主继电器和倒车灯;通过 数模转换电路控制油门;
第二MCU与模拟量模块B及速度信号模块连接,采集发动机转速 信号、车速信号、离合器位置信号、换挡位置信号和手刹位置信号后, 经过运算处理,向离合电机、换挡电机和电子手刹发出控制指令,从 而实现自动换挡,由于第二MCU仅对换挡进行控制,将第一MCU的变 速计算任务进行分担,所以第一MCU和第二MCU所执行的计算任务量 均减少,避免了采集信息交差而带来的干扰,同时两个微控制系的计 算效率均能够提高。
第一MCU同时对发动机转速信号、车速信号进行采集,辅助第二 MCU对车辆发电机转动、车辆速度进行监控,并将该信息传输到车辆 仪表进行显示。
两个MCU之间通过串行总线连接,两个MCU之间能够数据互通, 每个MCU可以独立工作,也可互相替代,第一MCU和第二MCU均 可对各种关键模拟信号、转速信号进行检测及处理,可以驱动电机进 行汽车控制。如果1个MCU因故障受损,另一个MCU依旧可以正常 工作,在安全上更具有可靠性。
如图2所示,AMT自动换挡***由换挡指A1、换挡指B2、换挡指 C3来执行换挡,换挡指A1、换挡指B2、换挡指C3分别通过换挡轴A4、 换挡轴B5、换挡轴C6与齿轮A10、齿轮B11、齿轮C12连接,齿轮A10、 齿轮B11、齿轮C12分别通过电机A9、电机B8、电机C7驱动,齿轮带 动轴转动的同时使换挡指发生偏斜拨动挡位拨叉块实现挡位的变化。
为了使换挡指在同一直线上,也为了节省车辆空间,将换挡轴A4、 换挡轴B5、换挡轴C6加工为同心轴,其中换挡轴B5和换挡轴C6为空 心轴,换挡轴A4安装在换挡轴B5内,换挡轴B5安装在换挡轴C6内, 它们之间通过间隙配合并涂覆有润滑油使其相互之间不会干扰转动, 将换挡轴B5、换挡轴C6缩短,使换挡轴B5的两端能够伸出换挡轴C6 外,换挡轴A4能够伸出换挡轴B5外,使它们两端一端均能够安装换挡 指,另一端均能够安装齿轮与电机连接。
如图6所示,例如在车辆需要从二挡换到三挡时,第二MCU首先 控制离合电机使离合分开,在控制换挡电机A9反转使换挡指A1转动 将该挡位拨叉块拨到空挡,然后控制电机B8正转使换挡指B2发生偏斜 拨动三挡处的换挡拨叉块到三挡,完成换挡,第二MCU为了防止变速 器处于多个挡位在同一时间仅发出一条换挡指移动指令,在同一时 间仅一个换挡电机控制换挡指动作。
相对于传统的AMT换挡方式换挡指需要进行三次位移,而本发明 中两个换挡指分别进行了一次位移,所以能够节约换挡指选挡的时 间,并且每个换挡指始终对应一个换挡拨叉,换挡指不会对挡位拨叉 进行误动、误碰的操作,使换挡过程没有顿挫感。
如图4所示,本发明通过L9904全桥驱动芯片对换挡电机、离合 电机、手刹电机进行驱动,L9904芯片供电电压为8~28V,输出4路 PWM,最高频率可大30KHz,在AMT中,L9904芯片输入部分有DG 脚、PWM脚、EN脚、DIR脚、PR脚、RX脚、TX脚、K脚。输出部 分有GL1脚、GL2脚、GH2脚、GH1脚。反馈部分有S2脚、S1脚。 配置电路部分有VS脚、GB1脚、SB2脚、GND脚。
在输入部分中,DG脚为开漏诊断输出脚,用于电源电压检测。PWM 脚为输入PWM波形脚与第二MCU连接,PWM波形的占空比及频率 用于全桥的控制。EN脚为使能脚与第二MCU连接,可关断芯片运行。 DIR脚用于全桥控制时方向选择。PR脚为交叉传导保护时间,所连接 的RC用于确定MOS管在交叉导通时最低转换时间,RT脚、TX脚为 与MCU接受与发送脚。K脚为与外部K线连接。
在输出端,GL1脚、GL2脚、GH2脚、GH1脚为输出PWM脚。用 于驱动全桥MOS管,在反馈端,S2脚、S1脚为反馈脚。用于反 馈电机两端电压。
在配置端,VS脚为电源输入端,GND为接地端,SB2脚、GB1脚为 连接外部自举电容端其目的在于连接自举电容后更有效、快速的开启 MOS管。
L9904全桥驱动芯片驱动全桥对电机进行控制,只有在MCU输入 正确的电压信号时,MOS管才会开启,保证换挡过程中只有一个换挡 电机在动作,并且响速度快,大大降低换挡速度,避免换挡过程中的 顿挫感。
Claims (10)
1.一种具有快速换挡方式的双MCU自动变速器控制***,其特征在于:包括第一MCU和第二MCU、电源模块、电机电源模块、变速模块,所述电源模块通过电源管理模块分别与第一MCU和第二MCU连接,第一MCU和第二MCU之间通过串行总线连接;
第一MCU的输入端分别与开关量信号模块、模拟量模块A连接,第一MCU的输出端分别与通讯模块、驱动模块、DA转换电路、发动机驱动模块连接;
第二MCU的输入端分别与高速信号模块及模拟量模块B连接,速度信号模块还与第一MCU的输入端连接,第二微控制模块的输出端与变速驱动模块连接,发动机驱动模块和变速驱动模块与电机供电电源连接;
所述变速驱动模块与变速模块连接,变速模块包括三个换挡指,三个换挡指分别控制三个挡拨叉块,三个换挡指分别通过三个换挡电机驱动。
2.如权利要求1所述的具有快速换挡方式的双MCU自动变速器控制***,其特征在于:所述三个换挡拨叉块分别为1/2挡拨叉块、3/4挡拨叉块、5/R挡拨叉块。
3.如权利要求1所述的具有快速换挡方式的双MCU自动变速器控制***,其特征在于:所述第二MCU在同一时间仅控制一个换挡指动作。
4.如权利要求1所述的具有快速换挡方式的双MCU自动变速器控制***,其特征在于:所述第一MCU或第二MCU发生异常时,正常的MCU接管另一MCU的工作。
5.如权利要求1所述的具有快速换挡方式的双MCU自动变速器控制***,其特征在于:所述第一MCU接收车辆开关量信号模块和模拟量信号模块A中的开关量信号和模拟量信号并执行相应的任务,第二MCU采集速度信号模块中的车辆速度信号、发动机转速信号、路况信号和变速器模拟信号控制电机驱动变速器换挡。
6.如权利要求5所述的具有快速换挡方式的双MCU自动变速器控制***,其特征在于:所述开关量信号包括制动信号、发电机启动信号、动力经济模式信号、陡坡模式信号、钥匙开关信号。
7.如权利要求5所述的具有快速换挡方式的双MCU自动变速器控制***,其特征在于:所述模拟量模块A包括电源电压信、加速油门信号、挡位位置信号、进气温度信号、刹车模拟信号,对于有节气门的车辆还包括节气门信号。
8.如权利要求1所述的具有快速换挡方式的双MCU自动变速器控制***,其特征在于:所述第一MCU还对速度信号及速度进行采集,对速度信号进行监控并在仪表盘显示。
9.如权利要求8所述的具有快速换挡方式的双MCU自动变速器控制***,其特征在于:所述速度信号包括发动机转速信号、车速信号。
10.如权利要求5所述的具有快速换挡方式的双MCU自动变速器控制***,其特征在于:所述变速器模拟信号包括离合器位置信号、换挡位置信号、手刹位置信号。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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