一種自動機械式變速箱控制器的開發(fā)與測試平臺的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及汽車自動變速箱控制器的開發(fā)測試技術，特別涉及一種自動機械式變 速箱控制器的開發(fā)與測試平臺。
【背景技術】
[0002] 自動變速系統(tǒng)的開發(fā)主要涉及兩大部件，其一為包括執(zhí)行器在內(nèi)的變速箱，其二 為變速箱控制器（Transmission Control Unit,TCU)。自動機械式變速器（Automatic Manual Transmission，AMT)是在手動變速箱(Manual Transmission，MT)的基礎上增加自 動選換擋執(zhí)行機構(gòu)以代替原來的手動換擋操縱部分。因此A M T兼具M T和自動變速箱 (Automatic Transmission，AT)的優(yōu)點，即較高的傳動效率，較低的燃油消耗量，相對低廉 的制造成本，得以減緩的駕駛員操作強度以及提升的換擋品質(zhì)。目前，AMT的研究過程正處 于全面向智能化過渡的階段。根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)的不同，AMT可分為三類:機電式，電動氣動式和 電動液壓式。當下，使用直流電機作為驅(qū)動源的AMT在制造成本，可靠性，可控性上有巨大優(yōu) 勢，因此備受青睞。
[0003] T⑶是AMT的重要組成部分，包括硬件和軟件，是將機械，電子和控制一體化的重要 載體;在車輛自動變速、行駛平穩(wěn)等方面發(fā)揮著極其重要的作用。然而，TCU的開發(fā)需進行大 量測試。早期，由于控制邏輯的不完善，易引起部件損壞，因此實車試驗絕非最佳選擇。對于 汽車電子控制器的開發(fā)，目前市場上主要采用硬件在環(huán)(Hardware in the Loop,HIL)和汽 車電控單元開發(fā)平臺兩種方法。硬件在環(huán)是將一些難以仿真的部件以實物形式在環(huán)，其它 部件以模型在環(huán)，一起進行閉環(huán)測試。硬件在環(huán)在一定程度減輕了工作強度，但仍需實物的 復雜機械連接和電氣連接。特別是當臺架構(gòu)型，部件安裝不合理時，將造成二次規(guī)劃，費時 費力。汽車電控單元開發(fā)平臺實現(xiàn)了從全模型到嵌入式代碼的自動生成和運行，雖然大大 簡化了開發(fā)流程，但其價格昂貴，并且需要經(jīng)過專業(yè)的培訓才可熟練使用。
[0004] 中國發(fā)明專利CN101968630A采用硬件在環(huán)的方法，公開了一種自動變速箱控制器 仿真試驗臺。包括一宿主機，一實時目標機、一信號發(fā)生與測量部件、一發(fā)動機電子控制器、 多個電磁閥。將發(fā)動機，變速箱，整車動力學建模，而變速箱控制器和發(fā)動機電子控制器為 實物一起構(gòu)成仿真平臺。中國發(fā)明專利CN102354121A采用汽車電控單元開發(fā)平臺，公開了 一種用于快速原型開發(fā)的開發(fā)方法及其開發(fā)平臺。控制策略模型在上位機中建立并可下載 到MicroAutobox的處理器里。通過硬件裝置的信號調(diào)理模塊，從處理器采集控制策略需要 的各種傳感器、開關信號;通過硬件裝置的功率驅(qū)動模塊驅(qū)動外圍真實控制器，使設備正常 運行。
[0005] TCU有兩大主要任務，一是在換檔期間代替發(fā)動機管理單元進行轉(zhuǎn)矩控制，二是對 變速箱進行選換檔控制。其間基本不涉及車輛的穩(wěn)定性問題，因此在對TCU的硬件在環(huán)仿真 中，汽車系統(tǒng)模型可以簡化，無需考慮懸架的影響和轉(zhuǎn)向問題。根據(jù)此特點，本發(fā)明立足于 AMT，提出了一種基于嵌入式系統(tǒng)的TCU快速開發(fā)與測試平臺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對上述問題，本發(fā)明旨在提出一種低成本，易實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡單，可快速驗證變速 箱控制器的開發(fā)與測試平臺。在早期，代替實車試驗和臺架試驗，驗證TCU硬件的可靠性和 控制策略的正確性。
[0007] 為了實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
[0008] -種自動機械式變速箱控制器的開發(fā)與測試平臺，包括蓄電池、變速箱控制器、自 動機械式變速箱、加速踏板、整車仿真器、CAN數(shù)據(jù)采集卡和上位機，其特征在于：
[0009] 蓄電池分別與變速箱控制器和整車仿真器電氣相連;變速箱控制器和整車仿真器 中皆設有電源轉(zhuǎn)換模塊，可將12V直流電轉(zhuǎn)變?yōu)?V，變速箱控制器與加速踏板電氣相連，整 車仿真器與自動機械式變速箱電氣相連;變速箱控制器和整車仿真器(5)皆設有CAN模塊， 兩者通過CAN總線相連;上位機通過CAN數(shù)據(jù)采集卡(6)和CAN總線相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。
[0010] 本發(fā)明還提供了一種利用自動機械式變速箱控制器的開發(fā)與測試平臺進行開發(fā) 的方法，其包括：
[0011] 步驟1、當檢測到上電信號時，TCU命令AMT回空檔，同時檢測駐車制動和門開關信 號，若駐車制動信號為1則指示燈閃爍，若門開關信號為1則指示燈閃爍并且起動信號無效， 駕駛員需關閉車門并放下手剎；
[0012] 步驟2、根據(jù)加速踏板位置和發(fā)動機轉(zhuǎn)速二維查表可得到發(fā)動機轉(zhuǎn)矩，若大于發(fā)動 機最大轉(zhuǎn)矩，發(fā)動機有效轉(zhuǎn)矩取最大轉(zhuǎn)矩，否則取查表轉(zhuǎn)矩；
[0013] 步驟3、若當前檔位為0或者離合器處于分離狀態(tài)，則發(fā)動機空轉(zhuǎn)，車速為0;若在檔 且離合器接合則根據(jù)傳動系理想模型計算出整車加速度，進而累積得到車速；
[0014]步驟4、TCU從CAN網(wǎng)絡中采集車速、加速踏板位置、離合器狀態(tài)信號，并將它們作為 決斷換檔的條件，同時由上層換檔控制策略計算換檔車速，若當前車速不等于換檔車速，則 繼續(xù)等待;若當前車速等于換檔車速，則TCU給出目標檔位并發(fā)出越權(quán)信號請求控制發(fā)動 機；
[0015]步驟5、命令離合器分離，TCU底層控制程序給出期望選檔位置和換檔位置，采用 PWM控制選換檔電機依次動作;選換檔角位置傳感器將選換檔當前位置反饋到TCU中進行實 時校正；
[0016]步驟6、整個運行過程的CAN信號交互通過CAN數(shù)據(jù)采集卡(6)傳到PC機中，整個過 程通過Labview進行監(jiān)控，若換檔未完成，通過Labview采集到的數(shù)據(jù)分析其原因，對上層換 檔控制策略和底層電機控制程序進行更改;若換檔完成則將當前檔位傳遞到CAN網(wǎng)絡中，整 車狀態(tài)得以更新；
[0017] 步驟7、改變電位器的位置從而更改當前道路坡度，改變加速踏板位置可改變發(fā)動 機的工作點，改變組合按鍵可決定車輛工作在前進檔或是倒檔
[0018] 本發(fā)明的快速開發(fā)與測試平臺由于采取以上技術方案，與現(xiàn)有測試平臺相比，具 有以下優(yōu)點：
[0019] 1、在環(huán)硬件為整車仿真器5(VSU)、變速箱AMT、和待測試TCU。在環(huán)部件少，仿真系 統(tǒng)簡單，調(diào)試方便。
[0020] 2、車輛運行參數(shù)的輸入如加速踏板位置、制動踏板位置、坡度等可通過各種開關 或電位器加以實現(xiàn)，而車輛運行狀態(tài)如車速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速則可通過LED進行指示。成本低廉、 容易實現(xiàn)。
[0021] 3、將發(fā)動機、整車傳動系統(tǒng)和離合器按理想數(shù)學模型以嵌入式C代碼的形式實現(xiàn) 并嵌入到整車仿真器5(VSU)中，為待測試TCU提供整車環(huán)境。簡單通用，可廣泛應用于汽車 電子控制器快速開發(fā)平臺中。
[0022] 4、上位機采用Labview搭建數(shù)據(jù)采集和跟隨系統(tǒng)，可將仿真中的數(shù)據(jù)以圖形形式 實時顯示并保存。由于仿真過程與數(shù)據(jù)顯示始終保持同步，可方便地對TCU換檔控制邏輯進 行分析和改進。
【附圖說明】
[0023] 圖1為T⑶開發(fā)與測試平臺整體框架圖；
[0024]圖2為TCU開發(fā)與測試平臺控制邏輯流程圖；
[0025] 圖3為Labview人機交互界面設計流程圖。
[0026]其中：卜蓄電池、2-變速箱控制器、3-自動機械式變速箱、4-加速踏板、5-整車仿真 器5，6-CAN數(shù)據(jù)采集卡、7-上位機。
【具體實施方式】：
[0027]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明：
[0028]圖1為TCU快速開發(fā)與測試平臺整體框架圖。包括蓄電池1、變速箱控制器2(TCU)、 自動機械式變速箱3(AMT)、加速踏板4、整車仿真器5(VSU)，CAN數(shù)據(jù)采集卡6和上位機7。
[0029] 其中，蓄電池1分別與變速箱控制器2(T⑶)和整車仿真器5(VSU)電氣相連;變速箱 控制器2和整車仿真器5(VSU)中皆設有電源轉(zhuǎn)換模塊，可將12V直流電轉(zhuǎn)變?yōu)?V，變速箱控 制器2與加速踏板4電氣相連，整車仿真器5(VSU)與自動機械式變速箱3(AMT)電氣相連;變 速箱控制器2和整車仿真器5 (VSU)皆設有CAN模塊，兩者通過CAN總線相連;上位機7通過C