CN100470076C - 一种离合器的控制装置和方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种用于AMT车辆的离合器的控制装置和方法，所述装置包括信号采集单元、电子控制单元以及离合电机；所述电子控制单元包括数据接收模块、数据处理模块和数据控制模块；其特征在于，所述信号采集单元包括油门踏板位置传感器和车速传感器。采用本发明所提供的用于AMT车辆的离合器的控制装置和方法，可以通过检测油门踏板的位置来自动判断采取何种策略以控制离合电机，从而达到控制离合器的位置的目的。这样可以实现AMT车辆在低速、低档、车速瞬间变化时离合器可以有控制地与发动机齿轮结合，车辆可以平滑地加、减速，从而减少了冲击度，提高了司乘人员的舒适度。
Description
技术领域
本发明涉及车辆的控制装置和方法，特别是涉及离合器的控制装置和方法。
背景技术
在电控机械式自动变速(AMT)车辆的控制系统中，传统的离合器的控制装置和方法虽然也考虑到冲击问题，但在实际的控制过程中，低速(车速小于40公里/小时)或低档(四档以下)时并没有真正把冲击作为约束并应用到系统中。这样，在这种情况下就很难保证车速变化的平顺，就会出现过高的瞬时加速度，使司乘人员产生不舒适感。因此，如何降低冲击度(冲击度的衡量指标为瞬时加速度)成为AMT车辆的控制系统的关键问题。而且，这对降低动力传动系统零部件中动载荷同样也具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有的离合器的控制装置和方法中存在的低速低档行驶时车速改变不够平滑而影响舒适度的问题，提供一种在低速、低档、车速瞬间改变的情况下可使车辆平滑加、减速的用于AMT车辆的离合器的控制装置和方法。
本发明所提供的用于AMT车辆的离合器的控制装置包括信号采集单元、电子控制单元(以下简称ECU)以及离合电机，所述ECU包括数据接收模块、数据处理模块和数据控制模块，所述数据接收模块与信号采集单元电连接，所述数据控制模块与离合电机电连接；其特征在于，所述信号采集单元包括油门踏板位置传感器和车速传感器；所述数据接收模块用于接收由油门踏板位置传感器和车速传感器采集的信号；所述数据处理模块用于根据由油门踏板位置传感器采集的信号判断油门的位置、油门是否被松开或被踩下以及油门开度、根据由车速传感器采集的信号判断当前车速；所述数据控制模块用于在油门被松开时，比较当前车速与预定车速值的大小，并根据比较结果输出控制信号到离合电机；在油门被踩下时，比较油门开度与油门预定值的大小，并根据比较结果输出控制信号到离合电机。
本发明所提供的用于AMT车辆的离合器的控制方法包括以下步骤：接收由油门踏板位置传感器采集的信号；根据由油门踏板位置传感器采集的信号判断油门的位置，进而判断油门是否被松开或被踩下；当油门被松开时，接收由车速传感器采集的信号，根据由车速传感器采集的信号判断当前车速，比较当前车速与预定车速值的大小，并根据比较结果输出控制信号到离合电机；当油门被踩下时，比较油门开度与油门开度预定值的大小，并根据比较结果输出控制信号到离合电机。
采用本发明所提供的用于AMT车辆的离合器的控制装置和方法，可以通过检测油门踏板的位置(即油门是否被松开或踩下以及油门开度)来自动判断采取何种策略以控制离合电机，从而达到控制离合器的位置的目的。这样可以实现AMT车辆在低速、低档、车速瞬间变化时离合器可以有控制地与发动机齿轮结合，车辆可以平滑地加、减速，从而减少了冲击度，提高了司乘人员的舒适度。此外，降低冲击度可以降低车辆传动系统的零部件的动载荷，延长使用寿命。
附图说明
图1是本发明所提供的用于AMT车辆的离合器的控制装置的组件连接图；
图2是本发明所提供的用于AMT车辆的离合器的控制方法的步骤流程图；
图3是离合器的结合过程的示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
如图1所示，本发明所提供的用于AMT车辆的离合器的控制装置10包括信号采集单元20、ECU 30以及离合电机40，所述ECU 30包括数据接收模块31、数据处理模块32和数据控制模块33，所述数据接收模块31与信号采集单元20电连接，所述数据控制模块33与离合电机40电连接，其中，所述信号采集单元20包括油门踏板位置传感器21和车速传感器23；所述数据接收模块31用于接收油门踏板位置传感器21和车速传感器23采集的信号，所述数据处理模块32用于根据由油门踏板位置传感器21采集的信号判断油门的位置、油门是否被松开或被踩下以及油门开度、根据由车速传感器23采集的信号判断当前车速；所述数据控制模块33用于比较当前车速与预定车速值的大小、比较油门开度与油门预定值的大小以及根据比较结果输出控制信号到所述离合电机40。
其中，当数据处理模块32判断油门被松开时，数据处理模块32根据由车速传感器23采集的信号判断车速，并当数据控制模块33判断当前车速小于预定车速值时，数据控制模块33输出控制离合器分离至无滑动摩擦状态的控制信号到离合电机40。这样可以在减速的情况下，平缓速度的改变。
而，当数据处理模块32判断油门被踩下时，数据控制模块33比较油门开度与油门开度预定值的大小，并当数据控制模块33判断油门开度大于油门开度预定值时，数据控制模块33输出控制离合器慢速结合至完全合死状态的控制信号到离合电机40。这样可以在加速的情况下，平缓速度的改变。
优选情况下，所述信号采集单元20还包括离合位置传感器22，所述数据接收模块31接收由离合位置传感器22采集的信号，所述数据处理模块32根据由离合位置传感器22采集的信号判断离合器的位置，当离合器的位置满足控制信号所要求的位置时数据控制模块33停止输出控制信号。
其中，所述油门踏板位置传感器21优选为电位器式角位移传感器，位于油门动力总成壳体上，用于检测油门踏板的开合程度。
所述离合位置传感器22优选为电位器式角位移传感器，位于离合器上，用于检测离合器的开合状态。
所述车速传感器23优选为磁电式速度传感器或光电式速度传感器，位于发动机变速箱上，用于检测车辆的行驶速度。
所述ECU 30的数据接收模块31可以包括稳压电路和/或A/D转换电路，用于将信号采集单元20输入的模拟信号进行稳压和/或转换成数字信号以供数据处理模块32进行分析处理，所述稳压电路和A/D转换电路的构成为本领域人员所公知。
所述ECU 30的数据控制模块33可以包括比较电路、放大电路和/或D/A转换电路，用于根据数据处理模块处理后的数据与预定值进行比较、基于比较结果产生控制信号、将该控制信号放大和/或转换成模拟信号以驱动ECU30所控制的离合电机40，所述比较电路、放大电路和D/A转换电路的构成为本领域人员所公知。
优选情况下，所述数据接收模块31、数据处理模块32、数据控制模块33集成在一块或多块具有单片机的集成电路板上。
所述离合电机40可以采用本领域人员公知的适用的电机，安装时与离合器连接。所述离合电机40还包括离合电机驱动电路，所述离合电机驱动电路可以采用电机专用集成驱动芯片或采用分立元件组成桥式电路，用于驱动离合电机40正反方向运动。
如图2所示，本发明所提供的用于AMT车辆的离合器的控制方法包括以下步骤：在步骤S1中，接收由油门踏板位置传感器21采集的信号；在步骤S2中，根据由油门踏板位置传感器21采集的信号判断油门的位置，进而在步骤S3中判断油门是否被松开或在步骤S4中判断油门是否被踩下；当油门被松开时，在步骤S31中接收由车速传感器23采集的信号，在步骤S32中根据由车速传感器23采集的信号判断当前车速，在步骤S33中比较当前车速与预定车速值的大小，并根据比较结果在步骤S34中输出控制信号到离合电机40；当油门被踩下时，在步骤S41中比较油门开度与油门开度预定值的大小，并根据比较结果在步骤S42中输出控制信号到离合电机40。
其中，当油门被松开时，所述方法还包括：当当前车速小于预定车速值时，在步骤S34中输出控制离合器分离至无滑动摩擦状态的控制信号到离合电机40。
当油门被踩下时，所述方法还包括：当油门开度大于油门开度预定值时，在步骤S42中输出相应的控制离合器慢速结合至完全合死状态的控制信号到离合电机40。
优选情况下，当还包括离合位置传感器22时，所述方法还包括：在步骤S5中接收由离合位置传感器22采集的信号，并在步骤S6中根据由离合位置传感器22采集的信号判断离合器的位置，当离合器的位置满足控制信号所要求的位置时停止输出控制信号。
所述在步骤S1中接收由油门踏板位置传感器21采集的信号、在步骤S31中接收由车速传感器23采集的信号、在步骤S5中接收由离合位置传感器22采集的信号的步骤由数据接收模块31执行。
所述在步骤S2中根据由油门踏板位置传感器21采集的信号判断油门的位置、在步骤S3中判断油门是否被松开或在步骤S4中判断油门是否被踩下、在步骤S32中根据由车速传感器23采集的信号判断当前车速、在步骤S6中根据由离合位置传感器22采集的信号判断离合器的位置的步骤由数据处理模块32执行。
所述在步骤S33中比较当前车速与预定车速值的大小、步骤S34中发出控制离合器分离至无滑动摩擦状态的控制信号到离合电机40、在步骤S41中比较油门开度与油门开度预定值的大小、在步骤S42中发出控制离合器慢速结合至完全合死状态的控制信号到离合电机40的步骤由数据控制模块33执行。
其中，所述车速预定值和油门开度预定值根据具体情况具体选择，例如车速预定值选为40公里/小时，油门开度预定值优选为10％。
下面结合图3简要阐述一下离合器结合的过程：如图3所示，OA段为消除离合器间隙阶段，A点代表离合器和发动机齿轮接触；AB段为离合器摩擦面开始接触、摩擦力矩Mc逐渐增长阶段，直到摩擦力矩Mc等于车辆行驶阻力矩，车辆就开始运动，即为B点；BC段是摩擦力矩Mc继续增加、直到离合器从动轴转速nc与发动机转速ne相等而达到同步，即C点；CD段为同步结合阶段，离合器从动轴转速nc与发动机转速ne相等并继续增加，D点为完全合死状态。
本发明所述的离合器的控制装置和方法的工作过程是：信号采集单元20中的油门踏板位置传感器21将采集到的信号输入ECU 30的数据接收模块31；数据处理模块32分析该信号并以此确定油门的位置；如果数据处理模块32判断油门被松开，即处于减速情况下，则需要通过采集车速传感器23所检测到的信号来判断车辆是否处于低速状态，如果是低速则数据控制模块33输出控制信号到离合电机40，使离合电机40驱动离合器与发动机齿轮分离到无滑动摩擦的状态(即图3中的C点)，并通过离合位置传感器22所检测到的信号来监视离合器的状态，如果离合器达到所要求的状态则停止输出控制信号；如果数据处理模块32判断油门被踩下，即在加速情况下，则当油门开度达到一定程度时，数据控制模块33输出控制信号到离合器电机40，使离合电机40驱动离合器与发动机齿轮慢速结合至完全合死(即图3中的D点)，此时也通过离合位置传感器22所检测到的信号来监视离合器的状态，如果离合器达到所要求的状态则停止输出控制信号。
Claims (15)
1.一种用于AMT车辆的离合器的控制装置(10)，所述装置(10)包括信号采集单元(20)、电子控制单元(30)以及离合电机(40)；所述电子控制单元(30)包括数据接收模块(31)、数据处理模块(32)和数据控制模块(33)；所述数据接收模块(31)与信号采集单元(20)电连接，所述数据控制模块(33)与离合电机(40)电连接；其特征在于，所述信号采集单元(20)包括油门踏板位置传感器(21)和车速传感器(23)；所述数据接收模块(31)用于接收由油门踏板位置传感器(21)和车速传感器(23)采集的信号；所述数据处理模块(32)用于根据由油门踏板位置传感器(21)采集的信号判断油门的位置、油门是否被松开或被踩下以及油门开度、根据由车速传感器(23)采集的信号判断当前车速；所述数据控制模块(33)用于在油门被松开时，比较当前车速与预定车速值的大小，并根据比较结果输出控制信号到离合电机(40)；在油门被踩下时，比较油门开度与油门预定值的大小，并根据比较结果输出控制信号到离合电机(40)。
2.根据权利要求1所述的用于AMT车辆的离合器的控制装置，其特征在于，在当前车速小于预定车速值时，数据控制模块(33)输出控制离合器分离至无滑动摩擦状态的控制信号到离合电机(40)。
3.根据权利要求1所述的用于AMT车辆的离合器的控制装置，其特征在于，在油门开度大于油门开度预定值时，数据控制模块(33)输出控制离合器慢速结合至完全合死状态的控制信号到离合电机(40)。
4.根据权利要求1-3中任一个所述的用于AMT车辆的离合器的控制装置，其特征在于，所述信号采集单元(20)还包括离合位置传感器(22)，所述数据接收模块(31)接收由离合位置传感器(22)采集的信号，所述数据处理模块(32)根据由离合位置传感器(22)采集的信号判断离合器的位置，当离合器的位置满足控制信号所要求的位置时数据控制模块(33)停止输出控制信号。
5.根据权利要求4所述的用于AMT车辆的离合器的控制装置，其特征在于，所述离合位置传感器(22)为电位器式角位移传感器。
6.根据权利要求1所述的用于AMT车辆的离合器的控制装置，其特征在于，所述油门踏板位置传感器(21)为电位器式角位移传感器。
7.根据权利要求1所述的用于AMT车辆的离合器的控制装置，其特征在于，所述车速传感器(23)为磁电式速度传感器或光电式速度传感器。
8.根据权利要求1所述的用于AMT车辆的离合器的控制装置，其特征在于，所述数据接收模块(31)、数据处理模块(32)、数据控制模块(33)集成在一块或多块具有单片机的集成电路板上。
9.一种用于AMT车辆的离合器的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
接收由油门踏板位置传感器(21)采集的信号(S1)；
根据由油门踏板位置传感器(21)采集的信号判断油门位置(S2)，进而判断油门是否被松开(S3)或被踩下(S4)；
当油门被松开时，接收由车速传感器(23)采集的信号(S31)，根据由车速传感器(23)采集的信号判断当前车速(S32)，比较当前车速与预定车速值的大小(S33)，并根据比较结果输出控制信号到离合电机(40)(S34)；
当油门被踩下时，比较油门开度与油门预定值的大小(S41)，并根据比较结果输出控制信号到离合电机(40)(S42)。
10.根据权利要求9所述的用于AMT车辆的离合器的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：当当前车速小于预定车速值时，输出控制离合器分离至无滑动摩擦状态的控制信号到离合电机(40)(S34)。
11.根据权利要求9所述的用于AMT车辆的离合器的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：当油门开度大于油门开度预定值时，输出相应的控制离合器慢速结合至完全合死状态的控制信号到离合电机(40)(S42)。
12.根据权利要求9所述的用于AMT车辆的离合器的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：接收由离合位置传感器(22)采集的信号(S5)，并根据由离合位置传感器(22)采集的信号判断离合器的位置(S6)，当离合器的位置满足控制信号所要求的位置时停止输出控制信号。
13.根据权利要求9-12中任一个所述的用于AMT车辆的离合器的控制方法，其特征在于，所述接收由油门踏板位置传感器(21)采集的信号(S1)、接收由车速传感器(23)采集的信号(S31)、接收由离合位置传感器(22)采集的信号(S5)的步骤由数据接收模块(31)执行。
14.根据权利要求9-12中任一个所述的用于AMT车辆的离合器的控制方法，其特征在于，所述根据由油门踏板位置传感器(21)采集的信号判断油门的位置(S2)、判断油门是否被松开(S3)或被踩下(S4)、根据由车速传感器(23)采集的信号判断当前车速(S32)、根据由离合位置传感器(22)采集的信号判断离合器的位置(S6)的步骤由数据处理模块(32)执行。
15.根据权利要求9-12中任一个所述的用于AMT车辆的离合器的控制方法，其特征在于，所述比较当前车速与预定车速值的大小(S33)、输出控制离合器分离至无滑动摩擦状态的控制信号到离合电机(40)(S34)、比较油门开度与油门开度预定值的大小(S41)、输出控制离合器慢速结合至完全合死状态的控制信号到离合电机(40)(S42)的步骤由数据控制模块(33)执行。
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