CN112682504B - 挡位位置识别方法、装置、系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式提供一种挡位位置识别方法、一种挡位位置识别装置、一种挡位位置识别系统及一种汽车，涉及自动变速器技术领域。所述方法应用于挡位控制系统，挡位控制系统包括换挡执行部件，换挡执行部件通过改变其位置以执行换挡动作，所述方法包括：读取换挡执行部件的历史位置；在确定历史位置有效的情况下，确定换挡执行部件相对于历史位置的位置变化量；依据历史位置及位置变化量确定换挡执行部件在当前挡位的实际位置。本发明上述技术方案通过基于换挡执行部件的历史位置及换挡执行部件相对于历史位置的位置变化量来确定换挡执行部件的实际位置，从而在识别换挡执行部件的实际位置时无需额外增加位置传感器，减少了成本。

Description

挡位位置识别方法、装置、系统及汽车

技术领域

本发明涉及自动变速器技术领域，具体地涉及一种挡位位置识别方法、一种挡位位置识别装置、一种挡位位置识别系统及一种汽车。

背景技术

当前的自动变速器，其换挡系统多为通过液压或者电机系统控制换挡拨叉实现不同挡位间的切换。自动变速器只有正确识别到挡位位置，即换挡拨叉位置，才能够准确的执行换挡指令；若位置传感器故障造成挡位位置不能别被准确识别，将会造成车辆不能正常行驶，甚至引发交通事故，危及人员生命。目前，为识别挡位位置，往往通过在变速器内部增置位置传感器对换挡拨叉的位置进行检测，对于多挡位、多拨叉的变速器，就需要多个位置传感器，一方面增加了制造成本，另一方面，通过增置传感器检测换挡拨叉的位置提高了系统的复杂程度，进而导致系统故障率增高。

发明内容

本发明实施方式的目的是提供一种挡位位置识别方法、装置、系统及汽车，以解决现有挡位位置识别需额外增加位置传感器的问题。

为了实现上述目的，在本发明的第一方面，提供一种挡位位置识别方法，应用于挡位控制系统，所述挡位控制系统包括换挡执行部件，所述换挡执行部件通过改变其位置以执行换挡动作，所述方法包括：

读取所述换挡执行部件的历史位置；

在确定所述历史位置有效的情况下，确定所述换挡执行部件相对于所述历史位置的位置变化量；

依据所述历史位置及所述位置变化量确定所述换挡执行部件在当前挡位的实际位置。

可选地，所述历史位置为所述换挡执行部件在所述挡位控制系统上一次下电时在当前挡位的实际位置。

可选地，所述方法还包括：

在确定所述历史位置无效的情况下，通过挡位自学习确定所述换挡执行部件在当前挡位的实际位置。

可选地，所述挡位控制系统还包括换挡电机及传动部件，所述换挡电机通过所述传动部件控制所述换挡执行部件的位置变化以执行换挡动作，所述确定所述换挡执行部件相对于所述历史位置的位置变化量，包括：

获取所述换挡电机的霍尔信号；

依据所述换挡电机的霍尔信号确定所述换挡电机的累计转动角度变化量；

依据所述换挡电机的累计转动角度变化量及所述传动部件的传动比确定所述换挡执行部件相对于所述历史位置的位置变化量。

可选地，确定所述历史位置有效，包括：

当所述历史位置被成功读取、所述换挡电机的当前绝对转动角度相对于上一次下电时所述换挡电机的绝对转动角度的变化量不大于预设阈值、以及所述历史位置为有效值时，确定所述历史位置有效。

可选地，依据所述历史位置及所述位置变化量确定所述换挡执行部件的实际位置之后，所述方法还包括：

当所述挡位控制系统正常下电时，将所述换挡执行部件在当前挡位的实际位置作为被下一次读取的历史位置，并生成表征下一次读取的历史位置有效的状态标识；

当所述挡位控制系统异常下电时，生成表征下一次读取的历史位置无效的状态标识。

可选地，确定所述历史位置为有效值，包括：

获取与所述历史位置对应的状态标识；

当根据所述状态标识判断所述历史位置有效时，确定所述历史位置为有效值。

在本发明的第二方面，提供一种挡位位置识别装置，应用上述的挡位位置识别方法，所述装置包括：

数据获取模块，被配置为获取所述换挡执行部件的历史位置；

第一计算模块，被配置为在确定所述历史位置有效的情况下，确定所述换挡执行部件相对于所述历史位置的位置变化量；

第二计算模块，被配置为依据所述历史位置及所述位置变化量确定所述换挡执行部件在当前挡位的实际位置。

在本发明的第三方面，提供一种挡位位置识别系统，包括：

上述的挡位位置识别装置；以及

存储器，所述存储器用于存储所述换挡执行部件在当前挡位的历史位置。

在本发明的第四方面，提供一种汽车，包括上述的挡位位置识别系统。

本发明上述技术方通过基于换挡执行部件的历史位置及换挡执行部件相对于历史位置的位置变化量来确定换挡执行部件的实际位置，从而在识别换挡执行部件的实际位置时无需额外增加位置传感器，减少了成本。

本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：

图1是本发明优选实施方式提供的一种挡位位置识别方法的方法流程图；

图2是本发明优选实施方式提供的转毂位置识别流程示意图；

图3是本发明优选实施方式提供的异常下电判断流程图；

图4是本发明优选实施方式提供的一种挡位位置识别装置的装置示意框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1及图2所示，在本发明的第一方面，提供一种挡位位置识别方法，应用于挡位控制系统，挡位控制系统包括换挡执行部件，换挡执行部件通过改变其位置以执行换挡动作，方法包括：

读取换挡执行部件在当前挡位的历史位置；在确定历史位置有效的情况下，确定换挡执行部件相对于历史位置的位置变化量；依据历史位置及位置变化量确定换挡执行部件在当前挡位的实际位置。

如此，本实施方式通过基于换挡执行部件的历史位置及换挡执行部件相对于历史位置的位置变化量来确定换挡执行部件的实际位置，从而在识别换挡执行部件的实际位置时无需额外增加位置传感器，减少了成本。

具体的，本实施方式的挡位控制系统可以为自动变速器系统，换挡执行部件为换挡拨叉，该自动变速器系统包括控制器，本实施方式中控制器为TCU(自动变速器控制单元)、换挡电机、传动部件、转毂及换挡拨叉，其中，换挡电机可以为无刷直流电机，TCU用于控制驱动换挡电机，换挡电机经传动部件带动转毂转动，随着转毂的转动，在型线的作用下，换挡拨叉沿着换挡轴的轴向移动，拨动同步器与对应的换挡齿轮啮合，实现换挡控制。可以理解的，当变速器处于不同挡位时，转毂的绝对位置对应不同的角度范围，例如，当转毂的绝对位置为a1时，换挡拨叉拨动同步器与挡位1的挡位齿轮啮合，变速器处于挡位1；转毂的绝对位置为a2时，换挡拨叉拨动同步器与挡位2的挡位齿轮啮合，变速器处于挡位2。以本实施方式应用于TCU为例说明，车辆启动时，自动变速器系统上电后，在无换挡动作前及在换挡电机动作前读取预先存储在存储器中的转毂的历史位置作为本次上电周期的转毂的位置初值；执行换挡动作后，转毂的实际位置为转毂的位置初值加上换挡动作后转毂角度的变化量。同时，在系统下电时，将确定的转毂的实际位置存储在NVM(非易失性存储器)中，并以本次存储的值作为下次系统上电时读取的历史位置，进而每次系统上电时，其读取的转毂的历史位置都是系统上次下电时确定的转毂的实际位置，从而能有效保证每次系统上电时，TCU都能准确的识别转毂在当前挡位的实际位置。其中，转毂的位置初值可以通过车辆的挡位自学习功能确定，挡位自学习为现有技术，此处对挡位自学习的实现过程不再赘述。例如，当车辆启动时，TCU首先读取预先存储的转毂的历史位置，该历史位置为上次下电时存储的转毂角度的实际位置；其次，确定读取的历史位置是否有效，例如，TCU可能因为系统异常下电、TCU异常复位或读取错误导致无法成功读取到转毂的历史位置，或者，在系统上次下电时出现异常，TCU未能将上次下电时确定的转毂的实际位置有效存储在NVM中，进而导致TCU读取的历史位置并不是上次系统下电后更新的历史位置，在上述情况下，TCU读取的历史位置是无效的，无法准确的对转毂的位置进行识别，因此，需要确定TCU读取的历史位置有效时，才能准确识别转毂的位置，例如，可以通过判断TCU是否成功读取到历史位置的数据来确定当前读取的历史位置是否有效；当读取到的历史位置有效时，进一步确定TCU上电后，转毂位置的变化量，例如，上电后从NVM中读取到的转毂的历史位置角度a有效，此时转毂的绝对位置即为a，上电后，转毂的相对位置初值为角度A，换挡动作后转毂的相对位置由角度A变为角度B，则执行换挡动作后，转毂的绝对位置为a+(B-A)，从而能在转毂的历史位置有效的情况下，基于转毂相对于历史位置的角度变化量准确的识别转毂的实际位置，进而保证车辆在行驶过程中能准确执行换挡动作；当系统下电时，例如，车辆熄火驻车后，TCU将转毂的实际位置存储在NVM中，并以该位置作为下一次系统上电时被读取的转毂的历史位置。

若确定读取的历史位置无效，则需要重新确定转毂在当前挡位的实际位置，因此，本实施方式的方法还包括：

在确定历史位置无效的情况下，通过挡位自学习确定换挡执行部件在当前挡位的实际位置。则，执行挡位自学习的结束时刻，转毂的实际位置为预设的转毂的位置初值，之后，转毂的绝对位置在该位置初值的基础上变化，例如：自学习结束时刻转毂所在位置为-15°，那么当执行换挡动作后相对于自学习结束时刻转毂转过了15°的变化量，则转毂的绝对位置为0°。不同挡位对应的转毂的绝对位置的位置初值可根据不同变速器的实际设计预先设定，这样，基于挡位自学习，以转毂的位置初值为基础，通过获取执行换挡动作时转毂的位置变化量，即可确定当前挡位下，转毂的实际位置，当系统下电时，通过基于挡位自学习确定的转毂的实际绝对位置被存储至NVM，作为下一次上电后被读取的历史位置。

本实施方式的换挡电机为无刷直流电机，则通过获取在无刷直流电机中的霍尔信号即可确定无刷直流电机的转子旋转的相对角度，则，确定换挡执行部件相对于历史位置的位置变化量，包括：

获取换挡电机的霍尔信号；依据换挡电机的霍尔信号确定换挡电机的累计转动角度变化量；依据换挡电机的累计转动角度变化量及传动部件的传动比确定换挡执行部件相对于上电初始位置的位置变化量。

系统上电后，执行换挡动作时，换挡电机的动力输出经传动部件例如减速器作用到转毂上，带动转毂转动，进而在型线的作用下，使得换挡拨叉沿着换挡轴的轴向移动，拨动同步器与对应的换挡齿轮啮合。因此，确定换挡电机的转子在系统上电时的相对转动角度即可确定转毂的角度位置的变化量，例如，通过计算系统上电后换挡电机内部霍尔传感器输出的脉冲个数即可确定换挡电机转子旋转的角度及圈数，其中，换挡电机的累计转动角度变化量可以为系统上电后换挡电子转子旋转的圈数对应的累计角度，例如，旋转i圈，则其累计转动角度为360°×i。这样，根据换挡电机的累计转动角度及传动部件的传动比即可确定转毂在系统上电后相对于历史位置的位置变化量，其中，位置变化量＝累计转动角度×传动部件的传动比。则，转毂在当前挡位的绝对位置为从NVM中读取的历史位置与系统上电后相对位置变化量之和。需要理解的是，根据转毂的转动方向，其绝对位置或相对位置的值正负不同，例如，可以以转毂顺时针转动为的方向为正，逆时针转动的方向为负，则转毂顺时针转动时，其绝对位置或相对位置的角度值为正，逆时针转动时，其绝对位置或相对位置的角度值为负。

为了保证每次系统上电时确定的转毂在当前挡位的位置的准确性，需要保证每次系统上电时TCU读取的转毂的历史位置为上一次正确更新后的值，因此，本实施方式中，在依据历史位置及位置变化量确定换挡执行部件的实际位置之后，方法还包括：

当挡位控制系统正常下电时，将换挡执行部件在当前挡位的实际位置存储至指定位置以作为被下一次读取的历史位置，并生成表征下一次读取的历史位置有效的状态标识；当挡位控制系统异常下电时，生成表征下一次读取的历史位置无效的状态标识。

则，确定历史位置为有效值，包括：获取与历史位置对应的状态标识；当根据状态标识判断历史位置有效时，确定历史位置为有效值。

系统正常下电时，转毂在当前挡位的实际位置被存储至NVM中，以作为下次系统上电时确定转毂在当前挡位的实际位置时TCU读取的历史位置，同时，生成表示该历史位置有效的状态标识并存储至NVM中，以作为下次系统上电后TCU对从NVM中读取的数据是否有效的判断条件。例如，当表示该历史位置有效时，其状态标识为1，只有当表示当前读取的历史位置的状态标识为1时，转毂的当前挡位位置才能被正确识别。当系统异常下电时，会导致上电时确定的转毂的实际位置无法被存储到NVM中，则，当系统异常下电时，转毂在当前挡位的实际位置的状态标识置为0，这样，系统在下一次上电读取转毂的历史位置时，根据状态标识即可判断当前读取的历史位置是否有效。可以理解的，当转毂在当前挡位的实际位置需要通过挡位自学习确定时，在挡位自学习成功后，转毂在当前挡位的实际位置的状态标识为1，若挡位自学习失败，则转毂在当前挡位的实际位置的状态标识为0。

其中，确定历史位置有效，包括：当历史位置被成功读取、换挡电机的当前绝对转动角度相对于上一次下电时换挡电机的绝对转动角度的变化量不大于预设阈值、以及历史位置为有效值时，确定历史位置有效。

系统上电后，TCU读取NVM中的历史位置数据后，首先判断历史位置数据是否被成功读取出，若系统上次下电为异常下电或读取历史位置数据时出现错误，判断历史位置未被成功读取，反之，判断历史位置被成功读取。当历史位置被成功读取后，将数据读取结果状态置为1，反之置为0。

如图3所示，判断系统异常下电的方法为：通过计数器记录系统异常下电的次数，计数器通过异常下电计数器值记录系统异常下电次数，例如，记录TCU是否异常断电。设置异常下电计数器值的初始值为0，当系统上电初始化时，TCU从NVM中读取异常下电计数器值，并在初始化完成100ms内将异常下电计数器值加1并存入NVM中，当TCU正常下电时，将异常下电计数器值置为0并重新存储至NVM中，若TCU异常下电，则异常下电计数器值为1。这样，在TCU上电后在初始化阶段读取NVM中的历史位置数据时同时获取异常下电计数器值，若该值等于0，则认为TCU上次下电为正常下电，数据读取结果状态＝1；若该值不等于0，则认为TCU上次下电为异常下电，数据读取结果状态＝0。

历史位置被成功读取后，获取被读取的历史位置对应的换挡电机的绝对位置，该绝对位置在上次系统下电时被获取并存储。同时，获取换挡电机的当前绝对位置，并计算换挡电机的当前绝对位置与被读取的历史位置对应的换挡电机的绝对位置之间的差值，若差值大于预设阈值，则判断换挡电机在系统上次下电后，转毂的位置发生了非预期的位移，例如，设定换挡电机的绝对位置允许的差值范围为±1°，上次系统下电时，换挡电机的绝对位置为50°，当前读取到的换挡电机的绝对位置为80°，则表明换挡电机发生了非期望的位移，挡位位置发生了较大变化，其中，换挡电机的绝对位置为换挡电机的绝对转动角度，即换挡电机的绝对转动角度可以是0～360°之间的任一值，该角度可以通过换挡电机的编码器直接获取，或者根据换挡电机的换相序列值确定。

最后，根据状态标识判断当前读取的历史位置数据是否有效，例如，从NVM中获取当前读取的历史位置的状态标识为0时，判断当前读取的历史位置数据无效，当前读取的历史位置的状态标识为1时，判断当前读取的历史位置数据有效。

仅当同时满足历史位置数据被成功读取、换挡电机的当前绝对位置与被读取的历史位置对应的换挡电机的绝对位置之间的差值不大于预设阈值以及当前读取的历史位置的状态标识为1时，确定当前读取的历史位置数据有效。

如图4所示，在本发明的第二方面，提供一种挡位位置识别装置，应用上述的挡位位置识别方法，装置包括：

数据获取模块，被配置为获取换挡执行部件的历史位置；

第一计算模块，被配置为在确定历史位置有效的情况下，确定换挡执行部件相对于历史位置的位置变化量；

第二计算模块，被配置为依据历史位置及位置变化量确定换挡执行部件在当前挡位的实际位置。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明的第三方面，提供一种挡位位置识别系统，包括：上述的挡位位置识别装置；以及存储器，存储器用于存储换挡执行部件在当前挡位的历史位置。

在本发明的第四方面，提供一种汽车，包括上述的挡位位置识别系统。

综上所述，本发明上述技术方通过基于换挡电机的相对位置变化量及传动部件的传动比来确定转毂的相对位置变化量，根据获取到的转毂的历史位置及当前挡位下转毂相对于历史位置的位置变化量来确定转毂的实际位置，从而在识别转毂的实际位置时无需额外增加位置传感器，减少了成本。

以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。

Claims (8)

1.一种挡位位置识别方法，应用于挡位控制系统，所述挡位控制系统包括换挡执行部件，所述换挡执行部件通过改变其位置以执行换挡动作，其特征在于，所述方法包括：

所述挡位控制系统上电时，读取所述换挡执行部件的历史位置，所述历史位置为所述换挡执行部件在所述挡位控制系统上一次下电时在当前挡位的实际位置；

在确定所述历史位置有效的情况下，确定所述换挡执行部件相对于所述历史位置的位置变化量；

依据所述历史位置及所述位置变化量确定所述换挡执行部件在当前挡位的实际位置；

所述挡位控制系统还包括换挡电机及传动部件，所述换挡电机通过所述传动部件控制所述换挡执行部件的位置变化以执行换挡动作，所述确定所述换挡执行部件相对于所述历史位置的位置变化量，包括：

获取所述换挡电机的霍尔信号；

依据所述换挡电机的霍尔信号确定所述换挡电机的累计转动角度变化量；

依据所述换挡电机的累计转动角度变化量及所述传动部件的传动比确定所述换挡执行部件相对于所述历史位置的位置变化量。

2.根据权利要求1所述的挡位位置识别方法，其特征在于，所述方法还包括：

在确定所述历史位置无效的情况下，通过挡位自学习确定所述换挡执行部件在当前挡位的实际位置。

3.根据权利要求1所述的挡位位置识别方法，其特征在于，确定所述历史位置有效，包括：

当所述历史位置被成功读取、所述换挡电机的当前绝对转动角度相对于所述挡位控制系统上一次下电时所述换挡电机的绝对转动角度的变化量不大于预设阈值、以及确定所述历史位置为有效值时，确定所述历史位置有效。

4.根据权利要求3所述的挡位位置识别方法，其特征在于，依据所述历史位置及所述位置变化量确定所述换挡执行部件的实际位置之后，所述方法还包括：

当所述挡位控制系统正常下电时，将所述换挡执行部件在当前挡位的实际位置作为被下一次读取的历史位置，并生成表征下一次读取的历史位置有效的状态标识；

当所述挡位控制系统异常下电时，生成表征下一次读取的历史位置无效的状态标识。

5.根据权利要求4所述的挡位位置识别方法，其特征在于，确定所述历史位置为有效值，包括：

获取与所述历史位置对应的状态标识；

当根据所述状态标识判断所述历史位置有效时，确定所述历史位置为有效值。

6.一种挡位位置识别装置，应用权利要求1-5中任一项权利要求所述的挡位位置识别方法，其特征在于，所述装置包括：

数据获取模块，被配置为所述挡位控制系统上电时获取所述换挡执行部件的历史位置，所述历史位置为所述换挡执行部件在所述挡位控制系统上一次下电时在当前挡位的实际位置；

第一计算模块，被配置为在确定所述历史位置有效的情况下，确定所述换挡执行部件相对于所述历史位置的位置变化量；

第二计算模块，被配置为依据所述历史位置及所述位置变化量确定所述换挡执行部件在当前挡位的实际位置。

7.一种挡位位置识别系统，其特征在于，包括：

权利要求6所述的挡位位置识别装置；以及

存储器，所述存储器用于存储所述换挡执行部件在当前挡位的历史位置。

8.一种汽车，其特征在于，包括权利要求7所述的挡位位置识别系统。

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