CN109340365A - 基于两挡变速器的汽车换挡控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于两挡变速器的汽车换挡控制系统和方法，包括驾驶意图识别模块、车身信息获取模块、路况信息获取模块、车辆控制单元、扭矩检测模块、转速检测模块、换挡控制模块以及驱动电机；所述车辆控制单元的输入端连接所述驾驶意图识别模块、车身信息获取模块以及路况信息获取模块的输出端，用于获取的汽车相关信息；所述扭矩检测模块和转速检测模块的输出端连接所述车辆控制单元的输入端，用于传输两挡变速器的扭矩信息和转速信息；所述换挡控制模块的输入端连接所述车辆控制单元的输出端；所述换挡控制模块的输出端连接所述驱动电机的输入端，所述驱动电机控制两挡变速器的转速，实现汽车换挡。
Description
技术领域
本发明涉及汽车换挡控制技术领域，特别涉及一种基于两挡变速器的汽车换挡控制系统及方法。
背景技术
随着时代的发展和环保意识的增强，新能源汽车越来越受到人门的重视，其使用寿命和噪音的降低需要得到改善。现在市场上的新能源汽车采用的是单速比减速箱，不能根据路况和车速进行有效的转速调节，降低了变速箱的使用寿命。
新能源汽车在低速起步时，其电机扭矩大会造成离合器的快速磨损和烧蚀，因此无离合器变速控制系统可得到很好的应用，但换挡过程中电机的同步性和过程控制比较复杂和重要，容易造成换挡时间长，动力不足的问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于两挡变速器的汽车换挡控制系统及方法，在无离合器的情况下能根据路况和车身信息实现自动换挡，提高变速器的使用寿命和换挡时间。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种基于两挡变速器的汽车换挡控制系统，包括驾驶意图识别模块、车身信息获取模块、路况信息获取模块、车辆控制单元、扭矩检测模块、转速检测模块、换挡控制模块以及驱动电机；所述车辆控制单元的输入端连接所述驾驶意图识别模块、车身信息获取模块以及路况信息获取模块的输出端，用于获取的汽车相关信息；所述扭矩检测模块和转速检测模块的输出端连接所述车辆控制单元的输入端，用于传输两挡变速器的扭矩信息和转速信息；所述换挡控制模块的输入端连接所述车辆控制单元的输出端；所述换挡控制模块的输出端连接所述驱动电机的输入端，所述驱动电机控制两挡变速器的转速，实现汽车换挡。
优选的，所述驾驶意图识别模块，获取刹车踏板、油门踏板、方向盘转向信息，并发送到所述车辆控制单元。
优选的，所述车身信息获取模块，获取汽车车速信号、电机转速信号，并发送到所述车辆控制单元。
优选的，所述路况信息获取模块，获取上坡路面、下坡路面、上坡弯道、下坡弯道、颠簸路面以及平路路面信息，并发送到所述车辆控制单元。
一种基于两挡变速器的汽车换挡控制方法，车辆控制单元根据接收的信息判断进行换挡操作，扭矩检测模块检测两挡变速器的扭矩，转速检测模块检测两挡变速器的转速，换挡控制模块通过驱动电机控制两挡变速器转速，汽车换挡包括以下步骤：
a)信息采集和判断；b)变速器摘挡；c)变速器换挡。
优选的，所述a)信息采集和判断的步骤为：
车辆控制单元接收所述驾驶意图识别模块、车身信息获取模块以及路况信息获取模块采集的信息，用于对汽车的换挡需求进行控制，即汽车的挡位从第二挡位变为第一挡位。
优选的，所述b)变速器摘挡的步骤为：
扭矩检测模块将两挡变速器的扭矩信号发送到车辆控制单元，车辆控制单元发送换挡信号到换挡控制模块从而控制驱动电机执行换挡拔叉实现变速器的摘挡，即从第二挡位变为空挡。
优选的，所述c)变速器换挡的步骤为：
转速检测模块将变速器的转速信息发送到车辆控制单元，车辆控制单元根据第一挡位转速的需求发送换挡信号到换挡控制模块，从而控制驱动电机实现两挡变速器转速的调整，完成挡位的切换，即汽车的挡位从空挡变化为第一挡。
优选的，汽车的换挡操作是通过两挡变速器的汽车控制系统模拟离合器的扭矩变化，对变速器转速和扭矩进行自动调整。
综上所述，由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
1.本发明采用两挡变速器，能根据汽车高速行驶和低速行驶对转速和扭矩的不同需求对挡位进行调节，提高电机以及变速器的使用寿命。
2.本发明通过对换挡过程的优化，减少了30％左右的换挡时间。
3.本发明采用无离合器的两挡换挡控制系统，减少了成本和操作的复杂性，适用于大规模推广和生产。
附图说明：
图1为根据本发明示例性实施例的一种基于两挡变速器的汽车换挡控制系统示意图。
图2为根据本发明示例性实施例的一种基于两挡变速器的汽车换挡控制方法逻辑示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
图1示出了示例性实施例的一种基于两挡变速器的汽车换挡控制系统示意图，包括驾驶意图识别模块1、车身信息获取模块2、路况信息获取模块3、车辆控制单元4、扭矩检测模块5、转速检测模块6、换挡控制模块7以及驱动电机8。
所述驾驶意图识别模块1、车身信息获取模块2以及路况信息获取模块3的输出端均连接车辆控制单元4的输入端，所述车辆控制单元4的输入端分别连接扭矩检测模块5和转速检测模块6的输出端，所述车辆控制单元4的输出端与所述换挡控制模块7的输入端连接，所述换挡控制模块7的输出端连接驱动电机8的输入端，驱动电机8控制两挡变速器的转速，实现汽车的换挡操作，从而调节汽车的速度。
所述驾驶意图识别模块1用于获取驾驶员的操作信息，例如刹车、踩油门、转弯等；所述车身信息获取模块2用于获取汽车的车速信号、电机转速信号、驱动电机扭矩信号、VCU(Vehicle control unit，车辆控制单元)扭矩需求等；所述路况信息获取模块3用于获取路面信息，例如上坡路面、下坡路面、上坡弯道、下坡弯道、颠簸路面、平路路面等；所述车辆控制单元4用于接收关于汽车的相关信息并进行判断(即是否需要换挡)；所述扭矩检测模块5用于校核VCU扭矩需求和整车实际扭矩输出；所述转速检测模块6用于测量电机实际转速和校核车速信号；所述换挡控制模块7接收扭矩检测模块5和转速检测模块6的信息，并发送换挡信号到驱动电机8从而控制电机转速的调整。
本实施例中，两挡变速器的挡位包括空挡、第一挡以及第二挡，所述第一挡的减速比i1大于第二挡的减速比i2。所述第一挡用于汽车低速行驶或爬坡，例如车速小于50km/h；所述第二挡用于汽车高速行驶，例如车速大于100km/h，可降低电机的转速，提高使用寿命，使电机长期工作在高效节能区。
图2为本发明实施例的逻辑示意图。本实施例的换挡操作过程可分为以下几个步骤：a)信息采集和判断；b)变速器摘挡；c)变速器换挡。
a)信息采集和判断
本实施例中，所述驾驶意图识别模块1、车身信息获取模块2和路况信息获取模块3分别用于采集汽车行驶过程中驾驶员操作意图、汽车本身以及路面的相关信息，并将信息传输到车辆控制单元4，车辆控制单元4判断汽车是否需要进行换挡操作。
当驾驶员踩下刹车踏板，将汽车的车速从110km/h(即第二挡)下调到40km/h(即第一挡)，所述驶意图识别模块1以及车身信息获取模块2将会获取上述信息并传输到车辆控制单元4，从而判断汽车需要执行换挡操作，即从第二挡变成第一挡，用于低速行驶。
b)变速器摘挡
所述扭矩检测模块5根据驾驶员油门踏板的扭矩需求和VCU的扭矩需求检测扭矩达到变速器的最大转速或扭矩点，或第二档位的电机效率大于第一档位的电机效率时，将会发送信号到车辆控制单元4，车辆控制单元4发送换挡信号到换挡控制模块7从而控制驱动电机8执行换挡拔叉实现变速器的摘挡，即汽车的挡位从第二挡变化为空挡。本发明还设置有反馈换档位置传感器，用于检测变速器是否完成摘挡。
c)变速器换挡
汽车完成摘挡后，需要执行换挡操作，即汽车的挡位从空挡变化为第一挡。转速检测模块6将检测到的变速器的转速信息发送到车辆控制单元4，车辆控制单元4根据第一挡位变速器转速的需求，将发送换挡信号到换挡控制模块7从而驱动电机8实现变速器转速的调整，进行挡位的切换，即汽车的挡位从空挡变化为第一挡。本发明还设置有反馈换档位置传感器，用于检测变速器是否完成换挡。
本实施例中，汽车的换挡操作是通过两挡变速器控制系统模拟离合器的扭矩变化从而对变速器转速和扭矩进行检测控制完成的，因此不需要传统离合器的配合，节省了换挡时间和操作步骤，提高车辆换挡动力性。
Claims (9)
1.一种基于两挡变速器的汽车换挡控制系统，其特征在于，包括驾驶意图识别模块、车身信息获取模块、路况信息获取模块、车辆控制单元、扭矩检测模块、转速检测模块、换挡控制模块以及驱动电机；所述车辆控制单元的输入端连接所述驾驶意图识别模块、车身信息获取模块以及路况信息获取模块的输出端，用于获取的汽车相关信息；所述扭矩检测模块和转速检测模块的输出端连接所述车辆控制单元的输入端，用于传输两挡变速器的扭矩信息和转速信息；所述换挡控制模块的输入端连接所述车辆控制单元的输出端；所述换挡控制模块的输出端连接所述驱动电机的输入端，所述驱动电机控制两挡变速器的转速，实现汽车换挡。
2.如权利要求1所述的一种基于两挡变速器的汽车换挡控制系统，其特征在于，所述驾驶意图识别模块，获取刹车踏板、油门踏板、方向盘转向信息，并发送到所述车辆控制单元。
3.如权利要求1所述的一种基于两挡变速器的汽车换挡控制系统，其特征在于，所述车身信息获取模块，获取汽车车速信号、电机转速信号，并发送到所述车辆控制单元。
4.如权利要求1所述的一种基于两挡变速器的汽车换挡控制系统，其特征在于，所述路况信息获取模块，获取上坡路面、下坡路面、上坡弯道、下坡弯道、颠簸路面以及平路路面信息，并发送到所述车辆控制单元。
5.一种基于两挡变速器的汽车换挡控制方法，其特征在于，车辆控制单元根据接收的信息判断进行换挡操作，扭矩检测模块检测两挡变速器的扭矩，转速检测模块检测两挡变速器的转速，换挡控制模块通过驱动电机控制两挡变速器转速，汽车换挡包括以下步骤：
a)信息采集和判断；b)变速器摘挡；c)变速器换挡。
6.如权利要求5所述的一种基于两挡变速器的汽车换挡控制方法，其特征在于，所述a)信息采集和判断的步骤为：
车辆控制单元接收所述驾驶意图识别模块、车身信息获取模块以及路况信息获取模块采集的信息，用于对汽车的换挡需求进行控制，即汽车的挡位从第二挡位变为第一挡位。
7.如权利要求5所述的一种基于两挡变速器的汽车换挡控制方法，其特征在于，所述b)变速器摘挡的步骤为：
扭矩检测模块将两挡变速器的扭矩信号发送到车辆控制单元，车辆控制单元发送换挡信号到换挡控制模块从而控制驱动电机执行换挡拔叉实现变速器的摘挡，即从第二挡位变为空挡。
8.如权利要求5所述的一种基于两挡变速器的汽车换挡控制方法，其特征在于，所述c)变速器换挡的步骤为：
转速检测模块将变速器的转速信息发送到车辆控制单元，车辆控制单元根据第一挡位转速的需求发送换挡信号到换挡控制模块，从而控制驱动电机实现两挡变速器转速的调整，完成挡位的切换，即汽车的挡位从空挡变化为第一挡。
9.如权利要求5所述的一种基于两挡变速器的汽车换挡控制方法，其特征在于，汽车的换挡操作是通过两挡变速器的汽车控制系统模拟离合器的扭矩变化，对变速器转速和扭矩进行自动调整。
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