一种自动机械式变速箱控制器的开发与测试平台的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及汽车自动变速箱控制器的开发测试技术，特别涉及一种自动机械式变 速箱控制器的开发与测试平台。
【背景技术】
[0002] 自动变速系统的开发主要涉及两大部件，其一为包括执行器在内的变速箱，其二 为变速箱控制器（Transmission Control Unit,TCU)。自动机械式变速器（Automatic Manual Transmission，AMT)是在手动变速箱(Manual Transmission，MT)的基础上增加自 动选换挡执行机构以代替原来的手动换挡操纵部分。因此A M T兼具M T和自动变速箱 (Automatic Transmission，AT)的优点，即较高的传动效率，较低的燃油消耗量，相对低廉 的制造成本，得以减缓的驾驶员操作强度以及提升的换挡品质。目前，AMT的研究过程正处 于全面向智能化过渡的阶段。根据执行机构的不同，AMT可分为三类:机电式，电动气动式和 电动液压式。当下，使用直流电机作为驱动源的AMT在制造成本，可靠性，可控性上有巨大优 势，因此备受青睐。
[0003] T⑶是AMT的重要组成部分，包括硬件和软件，是将机械，电子和控制一体化的重要 载体;在车辆自动变速、行驶平稳等方面发挥着极其重要的作用。然而，TCU的开发需进行大 量测试。早期，由于控制逻辑的不完善，易引起部件损坏，因此实车试验绝非最佳选择。对于 汽车电子控制器的开发，目前市场上主要采用硬件在环(Hardware in the Loop,HIL)和汽 车电控单元开发平台两种方法。硬件在环是将一些难以仿真的部件以实物形式在环，其它 部件以模型在环，一起进行闭环测试。硬件在环在一定程度减轻了工作强度，但仍需实物的 复杂机械连接和电气连接。特别是当台架构型，部件安装不合理时，将造成二次规划，费时 费力。汽车电控单元开发平台实现了从全模型到嵌入式代码的自动生成和运行，虽然大大 简化了开发流程，但其价格昂贵，并且需要经过专业的培训才可熟练使用。
[0004] 中国发明专利CN101968630A采用硬件在环的方法，公开了一种自动变速箱控制器 仿真试验台。包括一宿主机，一实时目标机、一信号发生与测量部件、一发动机电子控制器、 多个电磁阀。将发动机，变速箱，整车动力学建模，而变速箱控制器和发动机电子控制器为 实物一起构成仿真平台。中国发明专利CN102354121A采用汽车电控单元开发平台，公开了 一种用于快速原型开发的开发方法及其开发平台。控制策略模型在上位机中建立并可下载 到MicroAutobox的处理器里。通过硬件装置的信号调理模块，从处理器采集控制策略需要 的各种传感器、开关信号;通过硬件装置的功率驱动模块驱动外围真实控制器，使设备正常 运行。
[0005] TCU有两大主要任务，一是在换档期间代替发动机管理单元进行转矩控制，二是对 变速箱进行选换档控制。其间基本不涉及车辆的稳定性问题，因此在对TCU的硬件在环仿真 中，汽车系统模型可以简化，无需考虑悬架的影响和转向问题。根据此特点，本发明立足于 AMT，提出了一种基于嵌入式系统的TCU快速开发与测试平台。
【发明内容】
[0006] 针对上述问题，本发明旨在提出一种低成本，易实现，结构简单，可快速验证变速 箱控制器的开发与测试平台。在早期，代替实车试验和台架试验，验证TCU硬件的可靠性和 控制策略的正确性。
[0007] 为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
[0008] -种自动机械式变速箱控制器的开发与测试平台，包括蓄电池、变速箱控制器、自 动机械式变速箱、加速踏板、整车仿真器、CAN数据采集卡和上位机，其特征在于：
[0009] 蓄电池分别与变速箱控制器和整车仿真器电气相连;变速箱控制器和整车仿真器 中皆设有电源转换模块，可将12V直流电转变为5V，变速箱控制器与加速踏板电气相连，整 车仿真器与自动机械式变速箱电气相连;变速箱控制器和整车仿真器(5)皆设有CAN模块， 两者通过CAN总线相连;上位机通过CAN数据采集卡(6)和CAN总线相连，实现数据的采集。
[0010] 本发明还提供了一种利用自动机械式变速箱控制器的开发与测试平台进行开发 的方法，其包括：
[0011] 步骤1、当检测到上电信号时，TCU命令AMT回空档，同时检测驻车制动和门开关信 号，若驻车制动信号为1则指示灯闪烁，若门开关信号为1则指示灯闪烁并且起动信号无效， 驾驶员需关闭车门并放下手刹；
[0012] 步骤2、根据加速踏板位置和发动机转速二维查表可得到发动机转矩，若大于发动 机最大转矩，发动机有效转矩取最大转矩，否则取查表转矩；
[0013] 步骤3、若当前档位为0或者离合器处于分离状态，则发动机空转，车速为0;若在档 且离合器接合则根据传动系理想模型计算出整车加速度，进而累积得到车速；
[0014]步骤4、TCU从CAN网络中采集车速、加速踏板位置、离合器状态信号，并将它们作为 决断换档的条件，同时由上层换档控制策略计算换档车速，若当前车速不等于换档车速，则 继续等待;若当前车速等于换档车速，则TCU给出目标档位并发出越权信号请求控制发动 机；
[0015]步骤5、命令离合器分离，TCU底层控制程序给出期望选档位置和换档位置，采用 PWM控制选换档电机依次动作;选换档角位置传感器将选换档当前位置反馈到TCU中进行实 时校正；
[0016]步骤6、整个运行过程的CAN信号交互通过CAN数据采集卡(6)传到PC机中，整个过 程通过Labview进行监控，若换档未完成，通过Labview采集到的数据分析其原因，对上层换 档控制策略和底层电机控制程序进行更改;若换档完成则将当前档位传递到CAN网络中，整 车状态得以更新；
[0017] 步骤7、改变电位器的位置从而更改当前道路坡度，改变加速踏板位置可改变发动 机的工作点，改变组合按键可决定车辆工作在前进档或是倒档
[0018] 本发明的快速开发与测试平台由于采取以上技术方案，与现有测试平台相比，具 有以下优点：
[0019] 1、在环硬件为整车仿真器5(VSU)、变速箱AMT、和待测试TCU。在环部件少，仿真系 统简单，调试方便。
[0020] 2、车辆运行参数的输入如加速踏板位置、制动踏板位置、坡度等可通过各种开关 或电位器加以实现，而车辆运行状态如车速、发动机转速则可通过LED进行指示。成本低廉、 容易实现。
[0021] 3、将发动机、整车传动系统和离合器按理想数学模型以嵌入式C代码的形式实现 并嵌入到整车仿真器5(VSU)中，为待测试TCU提供整车环境。简单通用，可广泛应用于汽车 电子控制器快速开发平台中。
[0022] 4、上位机采用Labview搭建数据采集和跟随系统，可将仿真中的数据以图形形式 实时显示并保存。由于仿真过程与数据显示始终保持同步，可方便地对TCU换档控制逻辑进 行分析和改进。
【附图说明】
[0023] 图1为T⑶开发与测试平台整体框架图；
[0024]图2为TCU开发与测试平台控制逻辑流程图；
[0025] 图3为Labview人机交互界面设计流程图。
[0026]其中：卜蓄电池、2-变速箱控制器、3-自动机械式变速箱、4-加速踏板、5-整车仿真 器5，6-CAN数据采集卡、7-上位机。
【具体实施方式】：
[0027]下面将结合附图对本发明进行详细说明：
[0028]图1为TCU快速开发与测试平台整体框架图。包括蓄电池1、变速箱控制器2(TCU)、 自动机械式变速箱3(AMT)、加速踏板4、整车仿真器5(VSU)，CAN数据采集卡6和上位机7。
[0029] 其中，蓄电池1分别与变速箱控制器2(T⑶)和整车仿真器5(VSU)电气相连;变速箱 控制器2和整车仿真器5(VSU)中皆设有电源转换模块，可将12V直流电转变为5V，变速箱控 制器2与加速踏板4电气相连，整车仿真器5(VSU)与自动机械式变速箱3(AMT)电气相连;变 速箱控制器2和整车仿真器5 (VSU)皆设有CAN模块，两者通过CAN总线相连;上位机7通过C