一种机械自动变速器空挡位置识别方法与流程

本发明专利属于变速器控制领域，特别涉及一种机械自动变速器(AMT)空挡位置的识别方法。

背景技术：

随着国内重型汽车AMT变速器技术迅速发展，市场采用AMT变速器范围逐步扩大。现有的AMT变速器以手动变速器为基础，通过加装气动或电动的选换挡执行器和离合器执行机构以及变速器控制电子单元(TCU)和传感器，实现了变速器换挡自动化。对于AMT变速器，在车辆钥匙门开启，发动机启动过程中，为保障车辆安全，必须确保变速器当前在空挡位置。

在传统手动变速器上，通过变速器空挡触点开关或加装空挡信号识别装置，识别变速器是否在空挡位置。可以有效保障在发动机启动过程中变速器空挡位置确定。在AMT变速器中，由于结构性的优化和成本的控制，去掉了空挡触点机械开关。通过TCU对选换挡执行器的控制，识别变速器空挡状态，保障车辆的安全启动。

单一性的通过变速器空挡范围和换挡传感器位置检测，难以准确地保障AMT变速器当前的空挡状态，在驾驶员突然启动车辆过程中，可能造成车辆意外的耸动甚至导致车辆安全事故。

过于复杂的变速器空挡位置检测过程，影响了驾驶员对车辆机动性的要求，在钥匙门开启，启动发动机过程中，由于空挡位置识别时间过长，会造成在短时间内启动机无响应，发动机无法启动现象。空挡检测完成后，启动机才能启动，最终发动机启动。造成车辆启动过程延迟较大，在部分启动工况系统反映迟钝现象。

因此，如何快速、可靠的对变速器的空挡进行识别，变得非常必要。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明结合AMT变速器特点，提出了一种快速、可靠的变速器空挡识别方法，可以确保在车辆启动过程中变速器在空挡位置，同时能够满足在车辆快速启动过程中的车辆机动性的需要的机械自动变速器空挡位置识别方法。

本发明采用的技术方案为：

本发明的实施例提供一种机械自动变速器空挡位置识别方法，包括以下步骤：S100：在检测到钥匙门关闭时，执行变速器摘空挡控制和空挡位置检查确认，并在摘空挡完成后记录变速器的空挡位置值；S200：在检测到钥匙门开启时，读取变速器当前的换挡位置值，将读取的当前换挡位置值与预置的空挡范围以及上一次钥匙门关闭时的变速器的空挡位置值进行比较，基于比较的结果来判断变速器是否处于空挡位置，如果判定变速器处于空挡位置，则执行步骤S500，否则执行步骤S300；S300：执行变速器摘空挡控制和空挡位置检查确认，如果确认变速器处于空挡位置，则进入步骤S500，否则，进入步骤S400；S400：控制离合器分离，再次执行变速器摘空挡控制和空挡位置检查确认，如果确认变速器处于空挡位置，则进入步骤S500，否则，进入步骤S600；S500：输出变速器空挡状态；S600：提示变速器当前不在空挡状态。

可选地，在步骤S200中，通过下述判定条件(1)和(2)对换挡位置值与预置的空挡范围以及上一次钥匙门关闭时的换挡传感器的空挡位置值进行比较：

G_nl≤G_n1≤G_nh (1)

|G_n0-G_n1|≤ΔG_n (2)

其中，G_nl和G_nh分别为预置的空挡范围的空挡上边界位置点和空挡下边界点，G_n0为上一次钥匙门关闭时的换挡传感器值，G_n1为本次钥匙门开启时的换挡传感器值，ΔG_n为预设的换挡传感器在钥匙门开启和关闭前后位置偏差阈值；在当前换挡位置值同时满足上述条件(1)和(2)时，判定变速器处于空挡位置。

可选地，在步骤S300和步骤S400中，如果变速器在选挡方向上的选挡位置值大于预置的空挡范围的最小选挡行程，则判定变速器处于空挡位置。

与现有的技术相比较，本发明具有以下有益效果：

(1)通过换挡传感器当前状态与预置空挡范围检查和上一次系统断电过程的空挡位置双重校验，保障了变速器空挡位置识别的可靠性。

(2)在钥匙门开启过程中，通过传感器位置识别、数据偏差比较方法，提高了变速器系统空挡识别响应速度，提高了车辆的机动性能。

(3)在钥匙门开启时，换挡传感器位置点超出预置的空挡范围或换挡传感器位置与上一次钥匙门关闭时存储的空挡位置点偏差大于设定阈值时，通过变速器摘空挡控制并进行选挡行程确认方法，保障了变速器空挡可靠性。

(4)在变速器摘空挡或选挡行程确认过程中发生异常，通过控制分离离合器方式，再次执行变速器摘空挡控制和选挡行程确认过程，提高了变速器空挡识别的准确性、成功率。

附图说明

图1为本发明的AMT变速器选换挡位置挡口示意图；

图2为本发明的机械自动变速器空挡位置识别方法的流程示意图；

图3为本发明的变速器在钥匙门关闭过程中TCU摘空挡过程流程示意图；

图4为本发明的变速器在钥匙门开启过程中TCU空挡位置识别流程图；

图5为本发明的TCU空挡识别过程摘空挡过程和选挡行程确认流程图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明的机械自动变速器采用双电机控制选换挡控制执行机构和电控气动或电控电动离合器控制执行机构，即，变速箱选挡和换挡分别通过不同的电机进行控制，其中，选换挡控制执行机构布置在变速器上，控制变速器选挡、挂挡动作，这两个执行机构均受变速器控制电子单元TCU控制。

图1描述的是具有4个选挡位置和8个换挡位置的变速器选挡、换挡的挡口布置结构。如图1所示，选换挡控制执行机构在变速器X轴方向上进行变速器选挡控制，X轴方向上具有选挡位置传感器，在Y轴方向上进行换挡控制，Y轴方向上具有换挡位置传感器。选挡位置传感器和换挡位置传感器能够将当前选挡位置值和换挡位置值反馈给TCU。G₁、G₂、G₃、G₃、G₄、G₅、G₆、G_r1、G_r2为变速箱的换挡导块，分两排布置，每排设置4个换挡导块。G_p为换挡拨头，位于两排换挡导块之间；变速箱在选挡X轴方向上有四个选挡位置，在换挡Y轴方向上有换挡前位和换挡后位两个换挡方向，中间位置为变速器空挡位置。G_nh和G_nl分别是预置TCU内的变速器空挡范围的空挡上边界位置点和空挡下边界位置点，在G_nh到G_nl的区间内为变速器空挡位置，换挡拨头G_p在空挡范围内沿X轴选挡方向上可以选挡，GR_min为变速器在空挡范围内在X轴方向上的最小选挡行程，GR_min行程不小于变速器的两个选挡位置之间的间距。

TCU具有数据存储功能，预置变速器空挡范围，并存储上一次钥匙门关闭时刻时，变速器在空挡位置的在Y轴方向的换挡传感器值。在钥匙门再次开启过程中，TCU读取上一次钥匙门关闭时刻Y轴方向上的换挡传感器的值，并检查当前换挡传感器值是否在预置的空挡范围内，并与上一次钥匙门关闭时刻的换挡传感器的值进行比较，数值偏差小于设定的阈值时，TCU判定当前变速器状态在空挡。如果判定变速器不在空挡，则控制选换挡执行结构和离合器执行结构执行变速器摘空挡操作，再次通过空挡范围内最小选挡行程检查确认方法，确认变速器是否在空挡。

以下，结合图2至图5对本发明的机械自动变速器空挡位置识别方法进行介绍。

如图2所示，本发明的一种机械自动变速器空挡位置识别方法，包括以下步骤：

S100：在检测到钥匙门关闭时，执行变速器摘空挡控制和空挡位置确认控制，并在摘空挡完成后记录变速器的空挡位置值；

S200：在检测到钥匙门开启时，读取变速器当前的换挡位置值，将读取的当前换挡位置值与预置的空挡范围以及上一次钥匙门关闭时的变速器的空挡位置值进行比较，基于比较的结果来判断变速器是否处于空挡位置，如果判定变速器处于空挡位置，则执行步骤S500，否则执行步骤S300；

S300：执行变速器摘空挡控制和空挡位置检查确认，如果确认变速器处于空挡位置，则进入步骤S500，否则，进入步骤S400；

S400：控制离合器分离，再次执行变速器摘空挡控制和空挡位置检查确认，如果确认变速器处于空挡位置，则进入步骤S500，否则，进入步骤S600；

S500：输出变速器空挡状态；

S600：提示变速器当前不在空挡状态。

以下结合图3至图5，对上述各步骤的具体内容进行介绍。

如图3所示，在检测到钥匙门关闭的时刻，TCU执行变速器摘空挡控制，并在空挡范围内X轴方向上执行选挡行程检查，确认变速器空档状态。详细地，如果检查到变速器在X轴方向上的选挡行程大于预置TCU内的变速器最小选挡行程GR_min，则确定当前变速器已经在空挡位置，TCU记录变速器的换挡传感器的空挡位置值G_n0，否则TCU设置G_n0为预置非空挡位置值，这样在下次上电时，通过摘挡或分离合器再摘挡方式，确认变速器空挡。

如图4所示，在检测到钥匙门开启时刻，TCU读取Y轴方向上的换挡传感器的位置值G_n1，并将读取的当前换挡位置值G_n1与预置的空挡范围以及上一次钥匙门关闭时的变速器的空挡位置值进行比较，可通过下述判定条件(1)和(2)来进行比较：

G_nl≤G_n1≤G_nh (1)

|G_n0-G_n1|≤ΔG_n (2)

其中，G_nl和G_nh分别为预置的空挡范围的空挡上边界位置点和空挡下边界点，G_n0为上一次钥匙门关闭时的换挡传感器值，G_n1为本次钥匙门开启时的换挡传感器值，ΔG_n为预设的换挡传感器在钥匙门开启和关闭前后位置偏差阈值，前后位置偏差阈值通过试验标定来设置，在本发明的一示意性示例中，可选取为换挡传感器最大温差偏移特性和机械零件的热、冷膨胀偏差，例如0.5mm；当换挡传感器的换挡位置值同时满足上述条件(1)和(2)时，则判定变速器处于空挡位置，输出变速器空挡状态。如果不同时满足条件(1)和(2)，则进行变速器摘空挡和变速器选挡行程确认操作，在确认变速器处于空挡位置时，输出变速器空挡状态。

如图5所示，变速器在TCU的控制下执行摘空挡过程(S1)，通过对变速器X轴方向上的选挡位置检查(S2)，检查变速器在X轴方向上的最小选挡行程，确认当前变速器是否在空挡位置(S3)。具体地，如果变速器在X轴方向上的选挡行程GR₁满足变速器空挡条件GR₁>GR_min(S4)，则判定变速器在空挡位置，输出变速器空挡位置状态(S5)。如果变速器在X轴方向上的选挡行程GR₁不满足GR₁>GR_min，判断分离离合器摘挡是否已进行(S6)，如果判断为没有进行的情况下，则TCU控制离合器分离再次尝试摘空挡(S7)，返回步骤S2，即再次执行变速器摘空挡控制和X轴方向上选挡位置检查，并检查是否满足变速器在空挡条件等；如果判断分离离合器摘挡已经进行的情况下，则通过仪表提示变速器当前不在空挡(S7)，例如，以汉字显示“当前变速器不在空挡”和变速器故障灯点亮进行提示，以提示驾驶人员进行故障排查。如果满足变速器空挡条件，则输出变速器空挡状态。

综上可知，本发明提供的机械自动变速器空挡位置识别方法，具有以下优点：

(1)通过换挡传感器当前状态与预置空挡范围检查和上一次系统断电过程的空挡位置双重校验，保障了变速器空挡位置识别的可靠性。

(2)在钥匙门开启过程中，通过传感器位置识别、数据偏差比较方法，提高了变速器系统空挡识别响应速度，提高了车辆的机动性能。

(3)在钥匙门开启时，换挡传感器位置点超出预置的空挡范围或换挡传感器位置与上一次钥匙门关闭时存储的空挡位置点偏差大于设定阈值时，通过变速器摘空挡控制并进行选挡行程确认方法，保障了变速器空挡可靠性。

(4)在变速器摘空挡或选挡行程确认过程中发生异常，通过控制分离离合器方式，再次执行变速器摘空挡控制和选挡行程确认过程，提高了变速器空挡识别的准确性、成功率，即在对变速器进行空挡识别时，供执行两次摘空挡和空挡条件检测，第一次没有分离离合器，第二次在分离离合器之后再摘挡和空挡条件检查。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。