选/换档机构的控制方法和变速器控制单元与流程

本发明涉及变速器控制领域，具体而言，涉及一种选档机构或换档机构（gearselect/shiftactuator，以下统称为选/换档机构）的控制方法和变速器控制单元（TransmissionControlUnit，简称为TCU）。

背景技术：
机械式自动变速器（AutomaticMechanicalTransmission，简称为AMT）是在原有手动变速箱箱的基础上，加装选/换档机构和离合器动作装置来代替驾驶员的操作。该技术使用了较低的成本实现了自动变速箱的功能，同时具有传动效率高的优点。相关技术中AMT的选/换档的位置控制是通过反馈控制来实现的，首先计算选换档机构的目标位置，然后通过反馈控制实现换档机构到达目标位置。图1是根据相关技术的选/换档的位置控制的示意图，如图1所示，相关技术的选/换档的位置控制方法中，根据换档机构的目标位置和当前所在位置进行闭环位置控制。其中，换档机构的目标位置由机构设计决定，通常在变速箱生产线下线时测得并存储到控制器内部，换档机构现在所处的位置（即当前所在位置）通常由位置传感器测量获得。通过TCU的微控制器中的控制算法（例如，图1中的位置闭环控制算法）得到驱动控制电机的参数，对于直流电机而言，通常是电机的脉宽调制（PulseWidthModulation，简称为PWM）占空比。图2是根据相关技术的选/换档机构的位置控制的流程图，如图2所示，该流程包括以下步骤：步骤S202，TCU读取内部数据，得到机构的目标位置；步骤S204，TCU采集变速箱换档机构的位置传感器的当前位置；步骤S206，判断是否到达目标位置，如果是，则进入步骤S210；否则，进入步骤S208；步骤S208，根据目标位置和当前位置的差值，TCU计算出驱动控制电机的PWM的占空比，发往控制电机，并返回步骤S204继续处理；步骤S210，换档成功，结束控制流程。对于反馈控制而言，控制速度与控制准确度往往难以平衡，例如，如果要实现快速反应，往往因调整速度过快导致过冲；而如果要实现准确到达目标位置，则需要进行精细化调整，选/换档的反应速度慢，影响驾驶体验，因此，对于换档控制过程需要提出较高的要求。然而，相关技术中的选/换档机构的控制方法往往存在换档时间过长、出现较大的换档冲击和换档噪声的问题。针对相关技术中选/换档机构的控制方法往往存在换档时间过长、出现较大的换档冲击和换档噪声的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：
针对相关技术中选/换档机构的控制方法往往存在换档时间过长、出现较大的换档冲击和换档噪声的问题，本发明提供了一种选/换档机构的控制方法和变速器控制单元，以至少解决上述问题。根据本发明的一个方面，提供了一种选/换档机构的控制方法，包括：变速器控制单元TCU获得选/换档机构的当前位置；TCU确定选/换档机构在当前位置所受到的当前换档阻力；TCU根据选/换档机构的目标位置、当前位置及当前换档阻力，对选/换档机构进行闭环控制。优选地，TCU确定选/换档机构在当前位置所受到的当前换档阻力包括：TCU在第一对应关系中，查找与当前位置相对应的当前换档阻力，其中，第一对应关系用于记录选/换档机构在行进过程中的位置与受到的换档阻力之间的对应关系。优选地，在TCU确定选/换档机构在当前位置所受到的当前换档阻力之前，该方法还包括：采集选/换档机构在行进过程中的不同位置所受到的换档阻力，并根据采集结果生成第一对应关系；将第一对应关系存储到TCU。优选地，第一对应关系存储在TCU的微控制单元（MicroControlUnit，简称为MCU）中。优选地，TCU根据选/换档机构的目标位置、当前位置及当前换档阻力，对选/换档机构进行闭环控制包括：TCU在第二对应关系中，查找与当前位置、目标位置及当前换档阻力所构成的组合相对应的控制参数，其中，第二对应关系用于记录由目标位置、选/换档机构的在行进过程中的位置及在位置所受到的换档阻力所构成的组合与组合下采用的控制参数之间的对应关系；TCU将查找到的控制参数输入闭环控制算法中，对选/换档机构进行闭环控制。优选地，控制参数为比例积分微分PID控制算法的P参数、I参数和D参数，TCU将PID控制算法的P参数、I参数和D参数输入PID控制算法进行闭环控制。优选地，第二对应关系通过以下方式至少之一确定：仿真、台架实验、实车实验。优选地，第二对应关系和/或闭环控制算法存储在TCU的MCU中。优选地，在闭环控制过程中，TCU计算的驱动控制电机的参数随着当前阻力的增加而增加。根据本发明的一个方面，提供了变速器控制单元TCU，包括：获取模块，用于获得选/换档机构的当前位置；第一确定模块，用于确定选/换档机构在当前位置所受到的当前换档阻力；闭环控制模块，用于根据选/换档机构的目标位置、当前位置及当前换档阻力，对选/换档机构进行闭环控制。优选地，第一确定模块用于在第一对应关系中，查找与当前位置相对应的当前换档阻力，其中，第一对应关系用于记录选/换档机构在行进过程中的位置与受到的换档阻力之间的对应关系。优选地，闭环控制模块包括：第二确定单元，用于在第二对应关系中，查找与当前位置、目标位置及当前换档阻力所构成的组合相对应的控制参数，其中，第二对应关系用于记录由目标位置、选/换档机构的在行进过程中的位置及在位置所受到的换档阻力所构成的组合与组合下采用的控制参数之间的对应关系；闭环控制单元，用于将查找到的控制参数输入闭环控制算法中，对选/换档机构进行闭环控制。优选地，第二确定单元用于在第二对应关系中，查找与当前位置、目标位置及当前换档阻力所构成的组合相对应的比例积分微分PID控制算法的P参数、I参数和D参数；闭环控制单元用于将第二确定单元查找到的PID控制算法的P参数、I参数和D参数输入PID控制算法，对选/换档机构进行闭环控制。优选地，第二对应关系通过以下方式至少之一确定：仿真、台架实验、实车实验。优选地，TCU还包括：存储模块，用于存储以下至少之一：第一对应关系、第二对应关系、闭环控制算法，其中，第一对应关系用于记录选/换档机构在行进过程中的位置与受到的换档阻力之间的对应关系，第二对应关系用于记录由目标位置、选/换档机构的在行进过程中的位置及在位置所受到的换档阻力所构成的组合与组合下采用的控制参数之间的对应关系。优选地，在闭环控制过程中，闭环控制模块计算的驱动控制电机的参数随着当前阻力的增加而增加。通过本发明，TCU获得选/换档机构的当前位置，并确定选/换档机构在当前位置所受到的当前换档阻力，其后TCU根据选/换档机构的目标位置、当前位置及当前换档阻力，对选/换档机构进行闭环控制，解决了相关技术中选/换档机构的控制方法往往存在换档时间过长、出现较大的换档冲击和换档噪声的问题，在选/换档装置的闭环控制过程中，充分考虑了选/换档装置在整个动作过程中的阻力变化，一方面，防止因换档力过大导致的换档噪声及换档冲击，防止对同步器或变速箱齿轮造成损坏，另一方面，防止因换档力过小导致的换档时间过长，甚至阻力中断的情况。附图说明此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1是根据相关技术的选/换档的位置控制的示意图；图2是根据相关技术的选/换档机构的位置控制的流程图；图3是根据本发明实施例的某一变速箱换档机构空档挂三档过程中挂档电机的阻力示意图；图4是根据本发明实施例1的选/换档机构的控制方法的流程图；图5是根据本发明实施例2的AMT换档机构的控制方法的流程图；图6是根据本发明实施例3的通过PID控制算法来控制AMT换档机构的方法的流程图；图7是根据本发明实施例3的选/换档的位置控制的示意图；图8是根据本发明实施例4的TCU的结构框图；图9是根据本发明实施例4的TCU的第一优选结构框图；图10是根据本发明实施例4的TCU的第二优选结构框图具体实施方式下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。由于机械设计的原因，选/换档机构（例如，AMT的换档机构）在整个动作行程中，阻力变化很大，例如，图3是根据本发明实施例的某一变速箱换档机构空档挂三档过程中挂档电机的阻力示意图，其中，横坐标用于表示该变速箱换档机构在行进过程中的位置，纵坐标用于表示该变速箱换档机构在行进过程中在对应位置所受到的阻力，图中数据点构成的曲线是仿真结果，连续曲线是实际测量结果。该变速箱换档机构空档挂三档过程中挂档电机的阻力变化包括：阶段一，换档机构克服自锁弹簧阻力过程；阶段二，自锁钢球从空档凹槽弹出后的受力情况；阶段三，自锁钢球沿斜面滚动；阶段四，同步器同步阻力和钢球进入档位自锁凹槽。从以上的举例可以看出，换档机构在行进过程中的阻力经历了多个阶段的变化，实际上，目前的各类选/换档机构在受控行进过程中，都存在较大的阻力变化，区别仅在于不同类型的选/换档机构具有不同的位置-阻力特性曲线。相关技术中的选/换档机构的闭环控制仅仅考虑了位置的因素，因此，很难得到良好的控制效果，如果换档力过小，会导致换档的时间过长，将会导致动力中断的时间过长，影响驾驶体验。如果换档力过大，轻则带来换档噪声，重则损坏同步器或变速箱齿轮。因此如果能够良好的控制换档过程中的换档力，将大大提升AMT的驾驶体验和寿命。考虑到以上原因，本发明实施例提供了一种选/换档机构的控制方案。实施例1本实施例提供了一种选/换档机构的控制方法，图4是根据本发明实施例1的选/换档机构的控制方法的流程图，如图4所示，该方法包括：步骤S402，变速器控制单元TCU获得选/换档机构的当前位置；步骤S404，TCU确定选/换档机构在当前位置所受到的当前换档阻力；步骤S406，TCU根据选/换档机构的目标位置、当前位置及当前换档阻力，对选/换档机构进行闭环控制。通过该方法，TCU获得选/换档机构的当前位置，并确定选/换档机构在当前位置所受到的当前换档阻力，其后TCU根据选/换档机构的目标位置、当前位置及当前换档阻力，对选/换档机构进行闭环控制，解决了相关技术中选/换档机构的控制方法往往存在换档时间过长、出现较大的换档冲击和换档噪声的问题，在选/换档装置的闭环控制过程中，充分考虑了选/换档装置在整个动作过程中的阻力变化，一方面，防止因换档力过大导致的换档噪声及换档冲击，防止对同步器或变速箱齿轮造成损坏，另一方面，防止因换档力过小导致的换档时间过长，甚至阻力中断的情况。优选地，在步骤S402中，选/换档机构的当前位置一般可以由位置传感器进行测量，TCU可以获取位置传感器测得的选/换档机构的当前位置。在步骤S404中，TCU确定选/换档机构在当前位置所受到的当前换档阻力。在具体实施中，可以实时测量选/换档机构的挂档电机在行进过程中当前位置所受到的阻力，为了减小实现复杂程度及设备成本，作为一种优选的实施方式，也可以在预置的位置与阻力的对应关系中，按照当前位置查找对应的阻力。例如，可以按照以下方式确定选/换档机构在当前位置所受到的当前换档阻力：预先采集选/换档机构在行进过程中的不同位置所受到的换档阻力，并根据采集结果生成位置与阻力之间的第一对应关系，并将第一对应关系存储到TCU，作为一种优选的实施方式，可以将第一对应关系存储到TCU的MCU中；TCU在第一对应关系中，查找与当前位置相对应的当前换档阻力，其中，第一对应关系用于记录选/换档机构在行进过程中的位置与受到的换档阻力之间的对应关系。通过以上的优选实施方式，能够方便地确定选/换档机构在行进过程中的当前位置所受到的阻力。以上的第一对应关系根据实施之便，可以有多种体现形式，例如，可以是由位置和阻力的实际取值构成的表格，也可以是有位置和阻力之间的对应关系构成的曲线图（例如，图3所示的形式的阻力MAP图），本发明实施例对第一对应关系的表现形式不作限定，只要能够体现位置和阻力之间的对应关系即可。优选地，在步骤S406中，TCU根据选/换档机构的目标位置、当前位置及当前换档阻力，对选/换档机构进行闭环控制的过程可以包括以下步骤：步骤S4062，TCU在第二对应关系中，查找与当前位置、目标位置及当前换档阻力所构成的组合相对应的控制参数，其中，第二对应关系用于记录由目标位置、选/换档机构的在行进过程中的位置及在位置所受到的换档阻力所构成的组合与该组合下采用的控制参数之间的对应关系，作为一种优选的实施方式，可以将第二对应关系存储到TCU的MCU中；步骤S4064，TCU将查找到的控制参数输入闭环控制算法中，对选/换档机构进行闭环控制，其中，作为一种优选的实施方式，可以将闭环控制算法存储到TCU的MCU中。以上的第二对应关系可以通过以下方式至少之一确定：1，仿真：例如，可以建立执行机构的物理模型，使用不同的控制参数进行仿真，分析比较仿真结果，选取合适的对应关系；2，台架实验和/或实车实验：例如，可以使用不同的控制参数进行实验，测量结果并进行分析，选取合适的对应关系。在确定何种条件下应选择多大的控制参数时，可以遵循以下的控制参数的选取原则：在闭环控制过程中，控制参数的选取应当保证TCU计算的驱动控制电机的参数（例如，对于直流电机，通常是电机的PWM占空比）随着当前阻力的增加而增加。在相关技术中存在多种控制算法，能够对选/换档机构的位置进行闭环控制。以下以一种常用的选/换档机构的闭环控制算法，即，比例积分微分PID控制算法为例进行描述，此时，控制参数为PID控制算法的P参数、I参数和D参数，TCU将PID控制算法的P参数、I参数和D参数输入PID控制算法进行闭环控制，具体内容参见以下实施例2中的相关描述。实施例2本实施例以AMT换档装置为例，提供了一种控制AMT换档机构的方法。在实施该控制AMT换档机构的方法之前，为了使得AMT换档机构的闭环控制过程更加易于实现、处理效率更高，可以预先做出以下准备：1，采集换档机构在行程不同位置的换档阻力，制成位置和换档阻力的MAP图（也称阻力特性图，是实施例1中的第一对应关系的一种具体的表现形式），存贮在控制单元（即TCU）中，优选可以存储在TCU的MCU中，一种AMT换档装置的阻力特性图可参见图3所示。2，根据不同位置的阻力数据调试出在不同位置的闭环控制参数，这部分的数据可以根据试验得出，例如，可以通过仿真，或者台架实验，或者实车实验，找出合适的参数，读取阻力大小作为控制算法的输入，遵循阻力小输出的电机占空比较小、阻力大输出的电机占空比较大的原则进行控制算法设计得到闭环控制参数。这样，在对AMT换档机构的进行闭环控制的过程中，在行程中即可依据所处的位置，调用不同的控制参数来进行闭环位置控制。图5是根据本发明实施例2的AMT换档机构的控制方法的流程图，如图5所示，该方法包括以下步骤：步骤S502，查控制器内部数据，得到机构的目标位置，其中，换档机构的目标位置在变速箱生产线下线时测得并存储到控制器内部。步骤S504，通过位置传感器采集换档机构的当前位置，其中，换档机构现在所处的位置通常由位置传感器测量；步骤S506，判断是否到达目标位置，若是，则进入步骤S512，否则，进入步骤S508；步骤S508，根据当前位置查取阻力参数；步骤S510，考虑阻力和位置差值（目标位置-当前位置），计算出驱动电机的PWM脉宽，并返回步骤S504继续处理；步骤S512，换档成功，结束当前流程。通过该方法，在闭环位置控制时，可以根据当前位置确定当前阻力，进而选择对应的控制参数，综合目标位置和当前位置采取闭环控制算法计算出电机的输出占空比，使用控制算法结果来驱动换档机构电机。该方法可以避免换档时间过长或者换档噪音。实施例3本实施例以AMT换档装置为例，提供了一种通过PID控制算法来控制AMT换档机构的方法，其中，阻力MAP图和控制算法都存储在TCU中，实验工程师或者开发工程师采集换档机构的阻力特性图存入TCU，另外TCU中（优选为TCU的MCU中）已存储有目标位置。图6是根据本发明实施例3的通过PID控制算法来控制AMT换档机构的方法的流程图，如图6所示，该方法包括以下步骤：步骤S602，位置传感器测量换档装置的当前位置；步骤S604，判断是否到达目标位置，若是，则进入步骤S610，否则，进入步骤S606；步骤S606，TCU根据TCU中的阻力特性图确定当前位置对应的阻力，根据当前位置，阻力，以及目标位置，计算出PID算法的P、I、D参数，见图7所示Out0，其中，遵循阻力小输出的电机占空比较小、阻力大输出的电机占空比较大的原则进行控制算法设计得到参数Out0；步骤S608，TCU根据当前位置，目标位置和PID参数（Out0，也是In3）计算出驱动控制电机的参数（一般为PWM占空比），驱动控制电机的动作，并返回步骤S602；步骤S610，换档成功，结束当前流程。相关技术中，对选/换档机构进行位置闭环控制时，In3是固定的数值，其由工程师设定后，在控制过程中不会改变。而本实施例中，根据不同的位置、阻力选择不同的控制参数作为In3输入闭环控制算法，充分考虑了选/换档机构在行进过程中所受到的阻力变化，一方面，防止因换档力过大导致的换档噪声及换档冲击，防止对同步器或变速箱齿轮造成损坏，另一方面，防止因换档力过小导致的换档时间过长，甚至阻力中断的情况。实施例4本实施例提供了一种TCU，图8是根据本发明实施例4的TCU的结构框图，如图8所示，该TCU：获取模块82，用于获得选/换档机构的当前位置；第一确定模块84，耦合至获取模块82，用于确定选/换档机构在当前位置所受到的当前换档阻力；闭环控制模块86，耦合至获取模块82和第一确定模块84，用于根据选/换档机构的目标位置、当前位置及当前换档阻力，对选/换档机构进行闭环控制。TCU获得选/换档机构的当前位置，并确定选/换档机构在当前位置所受到的当前换档阻力，其后TCU根据选/换档机构的目标位置、当前位置及当前换档阻力，对选/换档机构进行闭环控制，解决了相关技术中选/换档机构的控制方法往往存在换档时间过长、出现较大的换档冲击和换档噪声的问题，在选/换档装置的闭环控制过程中，充分考虑了选/换档装置在整个动作过程中的阻力变化，一方面，防止因换档力过大导致的换档噪声及换档冲击，防止对同步器或变速箱齿轮造成损坏，另一方面，防止因换档力过小导致的换档时间过长，甚至阻力中断的情况。优选地，第一确定模块84用于在第一对应关系中，查找与当前位置相对应的当前换档阻力，其中，第一对应关系用于记录选/换档机构在行进过程中的位置与受到的换档阻力之间的对应关系。图9是根据本发明实施例4的TCU的第一优选结构框图，如图9所示，闭环控制模块86包括：第二确定单元862，耦合至获取模块82和第一确定模块84，用于在第二对应关系中，查找与当前位置、目标位置及当前换档阻力所构成的组合相对应的控制参数，其中，第二对应关系用于记录由目标位置、选/换档机构的在行进过程中的位置及在位置所受到的换档阻力所构成的组合与组合下采用的控制参数之间的对应关系；闭环控制单元864，耦合至第二确定单元862，用于将查找到的控制参数输入闭环控制算法中，对选/换档机构进行闭环控制。优选地，第二确定单元862用于在第二对应关系中，查找与当前位置、目标位置及当前换档阻力所构成的组合相对应的比例积分微分PID控制算法的P参数、I参数和D参数；闭环控制单元864用于将第二确定单元862查找到的PID控制算法的P参数、I参数和D参数输入PID控制算法，对选/换档机构进行闭环控制。图10是根据本发明实施例4的TCU的第二优选结构框图，如图10所示，TCU还可以包括：存储模块102，用于存储以下至少之一：第一对应关系、第二对应关系、闭环控制算法，其中，第一对应关系用于记录选/换档机构在行进过程中的位置与受到的换档阻力之间的对应关系，第二对应关系用于记录由目标位置、选/换档机构的在行进过程中的位置及在位置所受到的换档阻力所构成的组合与组合下采用的控制参数之间的对应关系。优选地，在闭环控制过程中，闭环控制模块86计算的驱动控制电机的参数随着当前阻力的增加而增加。优选地，以上的图8-10中的各模块中的一个或多个可以设置于TCU的MCU中。从以上的描述中，可以看出，本发明实施例实现了如下技术效果：通过本发明实施例，TCU获得选/换档机构的当前位置，并确定选/换档机构在当前位置所受到的当前换档阻力，其后TCU根据选/换档机构的目标位置、当前位置及当前换档阻力，对选/换档机构进行闭环控制，解决了相关技术中选/换档机构的控制方法往往存在换档时间过长、出现较大的换档冲击和换档噪声的问题，在选/换档装置的闭环控制过程中，充分考虑了选/换档装置在整个动作过程中的阻力变化，一方面，防止因换档力过大导致的换档噪声及换档冲击，防止对同步器或变速箱齿轮造成损坏，另一方面，防止因换档力过小导致的换档时间过长，甚至阻力中断的情况。显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。