专利名称：一种双离合器自动变速器电控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及变速器类，具体是一种双离合器自动变速器电控系统。
背景技术：
双离合器自动变速器(Dual Clutch Transmission-DCT)是在手动变速器(Manual iTransmission-MT)、电控机械式自动变速器(Automated ManualTransmission-AMT)的基础上发展起来的，MT变速器换挡过程中人工频繁换挡增加了驾驶者的疲劳感，AMT是在MT 上加装自动换挡装置改制而成，其缺点是换挡过程中要通过离合器切断发动机动力进行换挡，故此为非动力性换挡。而DCT在机械结构方面与MT、AMT有一定的相似之处，而在动力传动方面则通过切换两个离合器，实现动力不间断的动力性换挡。如何在极短的时间内，根据汽车的行驶状态对两个离合器及选换挡机构进行有效地控制，实现动力不间断自动换挡是该类型整个换挡过程中的重要部分，也是双离合器自动变速器电控系统的核心任务。目前的DCT电控装置安装在变速器内部，集成度很高，开发成本很大，且不能维修和更换，更不具备通用性。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种通用性强，且功能强大的能有效控制双离合器及选换挡机构实现自动换挡的双离合器自动变速器电控系统。本发明通过以下技术方案实现本发明一种双离合器自动变速器电控系统，其特征在于它包括以TMS320F28XX 为控制核心的DSP控制处理器、多传感器信号输入通道、信号输出通道、电磁阀驱动模块、 CAN通讯总线和电源模块，用霍尔传感器采集发动机转速、输出轴转速、输入轴1轴、输入轴 2轴的转速的脉冲信号，经TMS320F28XX捕获单元捕获后送至DSP控制处理器；用霍尔传感器采集的车辆挡位信号、用压力传感器采集的离合器压力信号、用温度传感器采集的机油温度信号、用位移传感器采集的油门踏板信号、变速杆位置信号，经TMS320F28XX的AD转换器进行采样后送至DSP控制处理器；车辆状态的其他信号通过相应的传感器采集后输入 TMS320F28xx通用数字IO 口进行处理，经DSP控制处理器根据系统内部存储的换挡逻辑规律处理后送至PWM输出信号通道的各电磁阀驱动模块、发动机油门控制、散热系统动作，实现变速箱自动变速控制。本发明电磁阀驱动模块主要用于驱动各种液压电磁阀实现两个离合器的切换和变速箱同步器的换挡。本发明的电控系统是典型的多输入多输出控制系统，在车辆正常行驶及换挡过程中需要进行多任务的实时、准确切换，并在一定时间内完成系统资源的调度。本发明应用开发了以TMS320F28XX高性能处理器为控制核心的DSP控制系统，可同时进行多任务实时数据处理、运算，完成不同的任务，其核心代码简单，具有很高的稳定性和可靠性，该操作系统可管理多个不同的任务，根据外设中断对任务实行优先级管理，即系统通过任务管理使得CPU总是运行相同条件下优先级最高的任务，确保电控系统的实时性。本发明的高效在于电控系统采用具有高运算速度、高性能的控制处理器及高精度的各类传感器，并设计了性能稳定的、抗干扰能力强的处理电路；设计了高效的电磁阀驱动电路。
附图为本发明电控系统的电路原理框图。
具体实施例方式如图所示，一种双离合器自动变速器的电控系统，它包括以TMS320F28XX为核心的DSP控制处理器、多传感器信号输入通道、信号输出通道、各电磁阀控制驱动模块、通讯系统(CAN)和电源模块，电源模块由电源及转换电路以及电源监测电路组成，通讯系统 (CAN)与TMS320F28XX的CAN相接，用霍尔传感器采集发动机转速、输出轴转速及方向、输入轴1轴转速、输入轴2轴转速的脉冲信号，经TMS320F28XX捕获单元捕获后送至DSP控制处理器，用霍尔传感器采集的各换挡拨叉位信号、用压力传感器采集的离合器1压力信号、 离合器2压力信号、用温度传感器采集的变速箱油温信号、用位移传感器采集的油门踏板信号、变速杆位置信号，经TMS320F28XX的AD转换器进行采样后送至DSP控制处理器；车辆状态的其他信号通过相应的传感器采集后输入TMS320F28XX通用数字IO 口进行处理，经 DSP控制处理器根据系统内部存储的换挡逻辑规律处理后送至PWM输出信号通道的各电磁阀驱动模块、发动机油门控制、散热系统动作，实现变速箱自动变速控制。本发明双离合器自动变速器是机、电、液联合控制的复杂操作装置，通过电平信号控制液压装置实现车辆动力不间断的自动换挡，要实现平顺、无冲击的自动换挡，过程极为复杂，因此控制处理器的选取是本发明电控系统的核心部件，该控制器要具有足够高的运算速度，足够的程序存储、运行空间，足够的外设接口以及相应的通讯系统以满足电控系统的需要。本发明电控系统的控制处理器选用美国德州仪器TI (Texas Instruments)公司生产的TMS320F28xx DSP作为微控制处理器，TI公司作为全球最大的电子半导体器件供应商，其控制处理器广泛用于汽车电子控制单元中，TMS320F28XX以强大的功能及优异的性能得到广泛的应用。TMS320F28XX控制处理器为32位定点DSP，采用增强的哈佛总线结构，芯片内部具有6条32位总线，外部采用30M晶振时钟频率，通过片内锁相环倍频，最高主频达 150MHz，最小指令周期6. 67ns,该芯片包括的4MB线性可寻址的程序空间和4MB线性可寻址的数据空间；具有3个外部中断，支持45个外设中断；并具有3个32位CPU定时器，更具有不同的任务采用不同的频率，因此功耗很低；TMS320F28XX有两个事件管理器模块EVA 和EVB，共4个通用定时器(GP Timer)，6个全比较单元，12路PWM硬件输出接口、6个捕获单元/正交编码脉冲(QEP)电路，根据系统需要，每个定时器都可以利用自身的定时器比较器产生PWM信号输出。该器件具有两个异步串行通讯RS232接口，一个高速的同步串行输入/输出端口 SPI，它允许可编程长度(15-16位)的串行位流以一个可编程的位传输速率移入或移出该设备；具有一个带采样/保持电路的12位分辨率的A/D转换器，转换频率达 80ns/12. 5MSPS ；器件并具有一个控制器局域网络(CAN) 2. OB模块，能够实现DSP控制器与外部设备或者与另一个控制器之间的通信。控制器具有56个独立可编程复用I/O接口 ；通过配置外部接口寄存器，在访问外部设备时不必额外增加延时等待，既提高了程序的实时性又减少了代码量。因此该器件在性能上远远满足系统要求，该电控系统的控制器也是目前国内该类变速箱控制系统中最具优势的一款控制处理器。为保证控制器稳定运行，该DSP控制处理器1采用电源监控芯片DPS3823-33芯片实现复位功能，复位信号可由VCC电压、手动复位输入，或由独立的比较器触发。同时该芯片具有复位和掉电检测功能，可以保证微控制处理器可靠工作。本发明电控系统的汽车当前运行状态信息的采集，是用霍尔式传感器采集发动机转速信号、车速信号、变速箱输入轴1轴转速信号、变速箱输入轴2轴轴转速信号，由 TMS320F28xx控制处理器捕获单元处理，输入信号通道还有汽车节气门开度信号、两离合器油压控制信号、油门踏板信号、变速箱挡位信号等；这些模拟信号不易被微控制处理器的捕捉单元直接读取，需要进行信号调理后，进行AD采样由控制处理器进行处理。本发明离合器压力信号由压力传感器采集，采集的信号经AD620等元件构成的放大电路、滤波电路处理后，由AD采样后输入控制处理器。本发明变速箱油温信号的采集电路由钼电阻PtlOOO构成的桥式放大电路，经放大、滤波处理后，由AD进行采样输入控制处理系统TMS320F28XX。本发明对于车辆状态信息中的数字量信息，如汽车行驶方向等输入信号，采用光电隔离器TIi^81-4(或TIi^Sl)实现信号隔离和幅值转换，路隔离数字信号输入到微控制处理器的I/O 口，实现数字信号的采集。本发明电控系统的各电磁阀驱动电路用于驱动双离合器变速箱系统的液压阀体， 液压阀主要用于控制两个离合器的交互切换，换挡同步器的执行，电磁阀驱动模块由控制器TMS320F28XX的PWM输出口控制信号，经过光电耦合器，控制液压高速电磁开关阀的开关。本发明的电源模块需要+9V、+5V、+3. 3V和1. 9V四种供电电压，而车载蓄电池只提供+12V的电压，所以电源模块需要提供稳定的+9V、+5V、+3. 3V和1. 9V四种电压，且微控制处理系统的电源应与电磁阀驱动电路模块的电源采取隔离措施，因此选用L78S09三端稳压管完成12V-9V的稳压转换，选用DC/DC电源隔离模块完成12V-5V的电源隔离转换，；选用TPS75733芯片完成5V-3. 3V的DC/DC转换；选用TPS76801芯片完成5V_1. 9V的DC/DC 转换。本发明的电控系统是典型的多输入多输出系统，在车辆正常行驶及换挡过程中需要进行多任务的事件处理，并在一定时间内完成系统资源的调度。传统单片机控制系统对多任务调度的方式已经不能满足在功能、实时性、可靠性等方面的要求，主要体现在以下比较突出的几个方面。一是中断响应，一般为了保证某一项重要任务的实时性，就必须在中断中进行较为复杂的处理，这样要考虑代码重入、系统硬件堆栈溢出等问题；二是任务多， 各种资源调度不当就会造成共享数据不一致，降低系统的可靠性，同时有延时子程序，CPU 一直等待延时的完成，而不能进行其他操作，系统实时性差；三是接口多，由于要采集的信号较多，输出的通道多，要控制的部件较多；四是要和外部由相关的通讯，包括CAN总线、 RS232串口 COM通讯等。本发明采用了 TI DSP系列中的C2000为主控制器，具有多任务实时操作系统内核，该系列特别适合用于大量数据处理的测控场合，其核心代码简单，具有很高的稳定性和可靠性，该系统可管理多个不同的任务，属于完全可剥夺型的实时内核，对任务实行优先级管理，即系统通过任务管理使得CPU总是运行相同条件下优先级最高的任务，确保实时性。 通过分析、研究、试验等多方面均满足双离合器自动变速器各方面的要求。
权利要求
1.一种双离合器自动变速器电控系统，其特征在于它包括以TMS320F28XX为控制核心的DSP控制处理器、多传感器信号输入通道、信号输出通道、电磁阀驱动模块、CAN通讯总线和电源模块，用霍尔传感器采集发动机转速、输出轴转速、输入轴1轴、输入轴2轴的转速的脉冲信号，经TMS320F28XX捕获单元捕获后送至DSP控制处理器；用霍尔传感器采集的车辆挡位信号、用压力传感器采集的离合器压力信号、用温度传感器采集的机油温度信号、用位移传感器采集的油门踏板信号、变速杆位置信号，经TMS320F28XX的AD转换器进行采样后送至DSP控制处理器；车辆状态的其他信号通过相应的传感器采集后输入TMS320F28XX 通用数字IO 口进行处理，经DSP控制处理器根据系统内部存储的换挡逻辑规律处理后送至 PWM输出信号通道的各电磁阀驱动模块、发动机油门控制、散热系统动。
2.根据权利要求1所述的双离合器自动变速器的电控系统，其特征在于离合器压力信号由压力传感器采集，采集的信号经放大电路、滤波电路处理后，由AD采样后输入控制处理器。
3.根据权利要求1或2所述的双离合器自动变速器的电控系统，其特征在于用温度传感器采集的机油温度信号由钼电阻PtlOOO构成的桥式放大电路，经放大、滤波处理后， 由AD进行采样输入控制处理系统TMS320F28XX。
4.根据权利要求1所述的双离合器自动变速器的电控系统，其特征在于车辆状态信息中的数字量信息，采用光电隔离器实现信号隔离和幅值转换，路隔离数字信号输入到微控制处理器的I/O 口，实现数字信号的采集。
5.根据权利要求1所述的双离合器自动变速器的电控系统，其特征在于电磁阀驱动模块电路由DSP控制器的PWM输出口控制信号，经过光电耦合器，控制液压高速电磁开关阀的开关。
6.根据权利要求1所述的双离合器自动变速器的电控系统，其特征在于电源模块需选用L78S09三端稳压管完成12V-9V的稳压转换，选用DC/DC电源隔离模块完成12V-5V的电源隔离转换；选用TPS75733芯片完成5V-3. 3V的DC/DC转换；选用TPS76801芯片完成 5V-1. 9V 的 DC/DC 转换。
全文摘要
本发明属于变速器类，具体是一种双离合器自动变速器电控系统，它包括以TMS320F28xx为控制核心的DSP控制处理器、多传感器信号输入通道、信号输出通道、电磁阀驱动模块、CAN通讯总线和电源模块，用传感器采集发动机转速、输出轴转速、输入轴转速的脉冲信号、车辆挡位信号、离合器压力信号、机油温度信号、油门踏板信号及其它信号，经TMS320F28xx处理后送至DSP控制处理器；处理后送至PWM输出信号通道的各电磁阀驱动模块、发动机油门控制、散热系统动。本发明采用高性能控制处理器DSP实现对多传感器采集的多输入信号进行处理，使双离合器自动变速器换挡过程具有良好的平顺行、舒适性，使车辆的冲击性减到最小。
文档编号F16H61/684GK102230531SQ20111008840
公开日2011年11月2日 申请日期2011年4月8日 优先权日2011年4月8日
发明者于德泽, 任华林, 刘国强, 史小飞, 孙伟, 武东民, 郭晓林, 陆晓平, 陈德民, 麻越垠 申请人:浙江万里扬变速器股份有限公司