本发明涉及汽车挡位
技术领域：
，特别是涉及一种线控换挡器挡位自学习方法、系统以及线控换挡器系统。
背景技术：
：目前，常规换挡器一般是通过拉索推动或拉动自动挡变速器摇臂实现换挡，随着汽车工业的不断发展，越来越多汽车使用线控换挡器，与常规换挡器不同，线控换挡器是采用电机直接推动或拉动自动挡变速器摇臂实现换挡，通过自动挡变速器的摇臂精确位移，从而实现精准换挡。线控换挡器要进行精准换挡，一般是在自动变速器换挡轴上面加装旋转霍尔传感器，一种角度传感器。旋转霍尔传感器与电机组成一个闭环控制系统，从而确保电机推动或拉动变速器摇臂精准换挡。在此过程中，旋转霍尔传感器需要精确反馈自动变速器摇臂的实际位移，也就是换挡轴旋转角度，才能够获取自动变速器的实际挡位。然而，当前在将旋转霍尔传感器装在自动变速器上时，一般是采用旋转霍尔传感器PWM波占空比值与自动变速器挡位一一对应的固定值方式，但由于产品误差、机械工差、安装误差等原因，容易导致不同线控换挡器产品在同一种挡位对应的旋转霍尔传感器PWM波占空比值不同，影响了在换挡过程中线控换挡器的精确度。技术实现要素：基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种线控换挡器挡位自学习方法、系统以及线控换挡器系统，使电机与旋转霍尔传感器组成精密的闭环系统，实现线控换挡器的精确换挡。一种线控换挡器挡位自学习方法，包括：驱动电机推动挡位向换挡轴的旋转霍尔传感器角度的上止点方向运动，当档位信号变为上位挡，且改变电机驱动PWM波占空比值而不能使旋转霍尔传感器的PWM波变小时，记录旋转霍尔传感器对应的上止点位置PWM波占空比；驱动电机推动挡位向换挡轴的旋转霍尔传感器角度的下止点方向运动，当档位信号变为下位挡，且改变电机驱动PWM波占空比值而不能使旋转霍尔传感器的PWM波变大时，记录旋转霍尔传感器对应的下止点位置PWM波占空比；根据旋转霍尔传感器输出PWM波占空比与变速箱档位角度的关系，通过所述上止点位置PWM波占空比和下止点位置PWM波占空比计算出各个挡位的对应的PWM波占空比值；根据所述PWM波占空比值确定换挡轴的旋转霍尔传感器角度与挡位对应关系。一种线控换挡器挡位自学习系统，包括：第一检测模块，用于驱动电机推动挡位向换挡轴的旋转霍尔传感器角度的上止点方向运动，当档位信号变为上位挡，且改变电机驱动PWM波占空比值而不能使旋转霍尔传感器的PWM波变小时，记录旋转霍尔传感器对应的上止点位置PWM波占空比；第二检测模块，用于驱动电机推动挡位向换挡轴的旋转霍尔传感器角度的下止点方向运动，当档位信号变为下位挡，且改变电机驱动PWM波占空比值而不能使旋转霍尔传感器的PWM波变大时，记录旋转霍尔传感器对应的下止点位置PWM波占空比；计算模块，用于根据旋转霍尔传感器输出PWM波占空比与变速箱档位角度的关系，通过所述上止点位置PWM波占空比和下止点位置PWM波占空比计算出各个挡位的对应的PWM波占空比值；确定模块，用于根据所述PWM波占空比值确定换挡轴的旋转霍尔传感器角度与挡位对应关系。一种线控换挡器系统，包括：SCM控制器、电机、TCU控制器、执行机构以及旋转霍尔传感器；其中，所述旋转霍尔传感器连接换挡轴；所述SCM控制器通过电信号驱动电机，电机通过执行机构推动或拉动换挡轴，所述旋转霍尔传感器用于感知换挡轴的旋转角度；TCU控制器用于获取挡位信号，并发送至SCM控制器；所述SCM控制器还用于执行上述的线控换挡器挡位自学习方法。上述线控换挡器挡位自学习方法、系统以及线控换挡器系统，通过驱动电机推动挡位的换挡轴角度变化，通过旋转霍尔传感器记录数据，学习出变速箱各个挡位对应的PWM波占空比，吸收旋转霍尔传感器的工差，获取换挡轴的旋转霍尔传感器角度与挡位之间精确的对应关系，使系统控制器侧与挡位控制器侧判挡位置一致，便于实现线控换挡器的精确换挡。附图说明图1是本发明实施例的线控换挡器挡位自学习方法流程图；图2是电机位移与变速箱档位关系示意图；图3是换挡轴旋转角度与挡位关系图；图4是本发明实施例的线控换挡器挡位自学习系统结构示意图；图5是一实施例的线控换挡器系统的结构框图。具体实施方式下面结合附图阐述本发明的线控换挡器挡位自学习方法和系统的实施例。为了便于说明，以下实施例中，是以挡位依次包括P、R、N、D、S挡的线控换挡器为例进行说明，设定上止点位置是靠近P挡位置，下止点位置是靠近S挡位置，可以理解的是，其他类型的线控换挡器原理相同。参考图1，图1是本发明实施例的线控换挡器挡位自学习方法流程图，可以包括如下步骤：S101，驱动电机推动挡位向换挡轴的旋转霍尔传感器角度的上止点方向运动，当档位信号变为上位挡，且改变电机驱动PWM波占空比值而不能使旋转霍尔传感器的PWM波变小时，记录旋转霍尔传感器对应的上止点位置PWM波占空比；其中，上位挡是旋转霍尔传感器角度的上止点对应的挡位；以P、R、N、D、S挡的线控换挡器为例，可以驱动电机推动挡位向P挡方向运动，检测旋转霍尔传感器对应的上止点位置PWM波占空比，记为上止点位置PWM波占空比。作为实施例，改变电机驱动PWM波占空比值，使电机驱动档位缓慢向P档方向移动；当档位信号变为P档时，且增大电机驱动PWM波占空比值而不能使旋转霍尔传感器的PWM波变小时，保持一设定时间(如2秒)后，获取旋转霍尔传感器PWM波占空比值，记为上止点位置PWM波占空比；在上述过程中，以缓慢速度改变电机驱动PWM波占空比值，避免速度变化过快，影响数据准确性。S102，驱动电机推动挡位向换挡轴的旋转霍尔传感器角度的下止点方向运动，当档位信号变为下位挡，且改变电机驱动PWM波占空比值而不能使旋转霍尔传感器的PWM波变大时，记录旋转霍尔传感器对应的下止点位置PWM波占空比；其中，下位挡是旋转霍尔传感器角度的下止点对应的挡位；以P、R、N、D、S挡的线控换挡器为例，可以驱动电机推动挡位向S挡方向运动，检测旋转霍尔传感器对应的下止点位置PWM波占空比，记为下止点位置PWM波占空比。作为实施例，改变电机驱动PWM波占空比值，使电机驱动档位缓慢向S档方向移动；当档位信号变为S档时，且增大电机驱动PWM波占空比值而不能使旋转霍尔传感器的PWM波增大时，保持一设定时间(如2秒)后，获取旋转霍尔传感器PWM波占空比值，记为下止点位置PWM波占空比；在上述过程中，以缓慢速度改变电机驱动PWM波占空比值，避免速度变化过快，影响数据准确性。S103，根据旋转霍尔传感器输出PWM波占空比与变速箱档位角度的关系，通过所述上止点位置PWM波占空比和下止点位置PWM波占空比计算出各个挡位的对应的PWM波占空比值；以P、R、N、D、S挡的线控换挡器为例，通过记录的上止点位置PWM波占空比和下止点位置PWM波占空比，分别计算出P、R、N、D、S挡的PWM波占空比值。作为实施例，可以通过如下方法P、R、N、D、S挡的对应的PWM波占空比值。(1)计算R挡位的对应的PWM波占空比值的方法可以如下：计算变速箱旋转轴旋转每一度对应的旋转霍尔传感器PWM波占空比值m：其中，DutyRatio(dowm)为下止点位置PWM波占空比，DutyRatio(up)为上止点位置PWM波占空比，θ为变速箱换档轴旋转全程角度；计算R挡位的PWM波占空比值：DutyRatio(R1)＝DutyRatio(up)+m×θP-R；DutyRatio(R2)＝DutyRatio(down)-m×θR-S；式中，DutyRatio(R)为R挡位的PWM波占空比值，θP-R为变速箱换档轴从P档到R档的角度，m为变速箱旋转轴旋转每一度对应的旋转霍尔传感器PWM波占空比值；θR-S为变速箱换档轴从R档到S档的角度。(2)计算P、S挡位的对应的PWM波占空比值的方法可以如下：DutyRatio(P)＝DutyRatio(R)-m×θP-R+ΔP；式中，DutyRatio(P)为P挡位的PWM波占空比值，ΔP为用于往回修正P档占空比值的正数的小角度PWM波占空比；DutyRatio(S)＝DutyRatio(R)+m×θR-S-ΔS；式中，DutyRatio(S)为S挡位的PWM波占空比值，ΔS为用于往回修正S档占空比值的正数的小角度PWM波占空比。(3)计算N、D挡位的对应的PWM波占空比值的方法可以如下：DutyRatio(N)＝DutyRatio(R)+m×θR-N；式中，DutyRatio(N)为S挡位的PWM波占空比值，θR-N为变速箱换档轴从R档到N档的角度；DutyRatio(D)＝DutyRatio(R)+m×θR-D；式中，DutyRatio(D)为D挡位的PWM波占空比值，θR-D为变速箱换档轴从R档到D档的角度。上述实施例中，先学习R档，是因为变速箱的R档有效范围更小些，对R档定位要求更高，因此，可以计算出其他挡位更加准确的PWM波占空比值。另外，为了获得更高的精确度，可以通过驱动电机推动挡位向换挡轴的旋转霍尔传感器角度的上止点方向和下止点方向重复进行多次运动测试，记录多个上止点位置PWM波占空比和下止点位置PWM波占空比；根据多次记录的上止点位置PWM波占空比和下止点位置PWM波占空比，分别计算上止点位置PWM波占空比和下止点位置PWM波占空比对应的平均值，并利用所述平均值计算所述PWM波占空比值。S104，根据所述PWM波占空比值确定换挡轴的旋转霍尔传感器角度与挡位对应关系。通过上述技术方案，能学习出各个变速箱P、R、N、D、S挡对应的旋转霍尔传感器角度值所对应表示的PWM波占空比，先学习变速箱R档位中间值，由R档推算P、N、D、S档位置，使系统控制器侧与挡位控制器侧判挡位置一致，便于实现线控换挡器的精确换挡。参考图2所示，图2是电机位移与变速箱档位关系示意图；从图中可见，电机驱动变速箱档位旋转轴是有上止点和下止点，上止点和下止点是变速箱机械限位，当旋转轴活动到上止点或下止点时，无论电机如何出力，只能卡在上止点和下止点上。参考图3所示，图3是换挡轴旋转角度与挡位关系图，从图中可看到，变速箱在P档时，换档轴旋转到0°位置；变速箱在R档时，换档轴旋转到17.77°位置；变速箱在N档时，换档轴旋转到27.6°位置；变速箱D档时，换档轴旋转到37.43°位置；变速箱在S档时，换档轴旋转到47.56°位置。结合表1，表1所示为变速箱档位与换档轴旋转角度关系。表1档位PRNDS角度值0°17.77°27.6°37.43°47.56°角度公差-3°～2.2°±2.2°±2.2°±2.2°-2.2°～3°从表1可看出，变速箱档位与换档轴旋转角度还存在工差范围，当换档轴旋转角度进入某一档的工差范围内时，变速箱会切换到该档状态。由图2和表1可知，变速箱换档轴旋转全程角度为47.56°。结合表2，表2所示为变速箱档位与旋转霍尔传感器输出PWM波占空比关系，是一特定实例。表2档位PRNDS角度值0°17.77°27.6°37.43°47.56°角度公差-3°～2.2°±2.2°±2.2°±2.2°-2.2°～3°占空比值8-20.6735.39-46.8749.88-61.3764.38-75.4479.33-92从表2可看出，旋转霍尔传感器输出PWM波占空比与变速箱档位角度成正比例关系。这也是旋转霍尔传感器(角度霍尔传感器)自身特征所决定。在上述方案中，旋转霍尔传感器输出信号一般是固定频率的PWM波，不同的变速器挡位对应的旋转霍尔传感器PWM波占空比值不同，通过线控换挡器挡位自学习方法，可以使每个线控换挡器产品下线或更换后，能通过自学习获得旋转霍尔传感器PWM波占空比值与自动变速器挡位(即换挡轴旋转角度)的精确对应关系。参考图4所示，图4是本发明实施例的线控换挡器挡位自学习系统结构示意图，包括：第一检测模块101，用于驱动电机推动挡位向换挡轴的旋转霍尔传感器角度的上止点方向运动，当档位信号变为上位挡，且改变电机驱动PWM波占空比值而不能使旋转霍尔传感器的PWM波变小时，记录旋转霍尔传感器对应的上止点位置PWM波占空比；第二检测模块102，用于驱动电机推动挡位向换挡轴的旋转霍尔传感器角度的下止点方向运动，当档位信号变为下位挡，且改变电机驱动PWM波占空比值而不能使旋转霍尔传感器的PWM波变大时，记录旋转霍尔传感器对应的下止点位置PWM波占空比；计算模块103，用于根据旋转霍尔传感器输出PWM波占空比与变速箱档位角度的关系，通过所述上止点位置PWM波占空比和下止点位置PWM波占空比计算出各个挡位的对应的PWM波占空比值；确定模块104，用于根据所述PWM波占空比值确定换挡轴的旋转霍尔传感器角度与挡位对应关系。本发明的线控换挡器挡位自学习系统与本发明的线控换挡器挡位自学习方法一一对应，在上述线控换挡器挡位自学习方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于线控换挡器挡位自学习系统的实施例中，特此声明。下面结合附图阐述线控换挡器系统的实施例。基于上述的线控换挡器挡位自学习方法，本发明实施例提供了一种实施该方法的线控换挡器系统方案。参考图5所示，图5是一实施例的线控换挡器系统的结构框图；包括：SCM(SingleChipMicrocomputer，单片微型计算机)控制器、电机、TCU(TransmissionControlUnit，自动变速箱控制单元)控制器、执行机构以及旋转霍尔传感器；其中，所述旋转霍尔传感器连接换挡轴；所述SCM控制器通过电信号驱动电机，电机通过执行机构推动或拉动换挡轴，所述旋转霍尔传感器用于感知换挡轴的旋转角度；TCU控制器用于获取挡位信号，并发送至SCM控制器；其特征在于，所述SCM控制器还用于执行本发明任一实施例的线控换挡器挡位自学习方法。对于线控换挡器系统的结构，如图5，主要包括SCM控制器、电机(包括各种直流电机)、执行机构、换挡轴、旋转霍尔传感器、TCU控制器；其中，SCM控制器是线控换挡控制器，电机可以包括各种直流电机，执行机构可以包括换向装置、减速机构和摇臂等，旋转霍尔传感器是一种角度传感器，TCU控制器为变速箱控制器。SCM控制器通过电信号驱动电机，电机通过执行机构推动或拉动换挡轴，实现变速器换挡功能；同时，SCM控制器通过旋转霍尔传感器感知换挡轴旋转角度(即变速箱挡位变化)；TCU控制器通过变速箱内部传感器感知变速箱挡位变化，并通过CAN总线，把变速箱当前挡位告知SCM控制器。SCM控制器为整个系统控制中心，所有的控制策略都通过SCM控制器进行逻辑判断后实施。SCM控制器通过电机驱动执行机构推动或拉动换挡轴，实现变速器换挡。SCM控制器通过旋转霍尔传感器采集换挡轴旋转角度，同时从CAN总线收集TCU控制器获得变速箱的挡位信息。如图2，SCM控制器控制电机拖动执行机构驱动变速箱旋转轴向上止点运动，直到停在上止点一定时间(如2S)后，记录上止点位置(旋转霍尔传感器PWM波占空比表示)。SCM控制器控制电机拖动执行机构驱动变速箱旋转轴向下止点运动，直到停在下止点一定时间(如2S)后，记录下止点位置(旋转霍尔传感器PWM波占空比表示)。根据旋转霍尔传感器输出PWM波占空比与变速箱档位角度成正比例关系，通过上止点位置和下止点位置计算P、R、N、D、S档位置。自学习过程中，缓慢改变电机驱动PWM波占空比值，使电机驱动档位缓慢向上止点(P档)方向移动；当TCU控制器档位信号变为P档(SCM控制通过CAN总线获知)，且增大电机驱动PWM波占空比值而不能使旋转霍尔传感器的PWM波变小，保持一定时间(如2S)，记该位置为上止点位置(记录此时旋转霍尔传感器PWM波占空比值)。驱动电机缓慢推动档位向下止点(S档)方向运动，直到TCU控制器档位信号变为S档(SCM控制通过CAN总线获知)，且增大电机驱动PWM波占空比值而不能使旋转霍尔传感器的PWM波变大，保持一定时间(如2S)，记该位置为上止点位置(记录此时旋转霍尔传感器PWM波占空比值)。重复上述步骤多次，取上止点和下止点位置的PWM波占空比的平均值。(a)计算R挡位的对应的PWM波占空比值，利用上面实施例中的公式进行计算，其中，θ取47.56°，θP-R取17.77°，θR-S取29.79°。(b)计算P挡位的对应的PWM波占空比值，ΔP为正数的小角度PWM波占空比，用于往回修正P档值，便于电机闭环控制。(c)计算S挡位的对应的PWM波占空比值，ΔS为正数的小角度PWM波占空比，用于往回修正S档值，便于电机闭环控制。(d)计算N挡位的对应的PWM波占空比值，θR-N取9.83°(e)计算D挡位的对应的PWM波占空比值，θR-D取19.66°以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页1 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