專利名稱：汽車傳動系統(tǒng)中用于調(diào)整離合器吸合速度的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車傳動系統(tǒng)，尤其是離合器控制系統(tǒng)，具體地，涉及汽車傳動系統(tǒng)中用于調(diào)整離合器吸合速度的控制方法。
背景技術(shù)：
離合器安裝在發(fā)動機(jī)與變速器之間，汽車從啟動到行駛的整個過程中，經(jīng)常需要使用離合器。它的作用是使發(fā)動機(jī)與變速器之間能逐漸接合，從而保證汽車平穩(wěn)起歩；暫時切斷發(fā)動機(jī)與變速器之間的聯(lián)系，以便于換檔和減少換檔時的沖擊；當(dāng)汽車緊急制動時能起分離作用，防止變速器等傳動系統(tǒng)過載，起到一定的保護(hù)作用。離合器類似開關(guān)，接合或斷離動カ傳遞作用，因此，任何形式的汽車都有離合裝置，只是形式不同而已。
在汽車行駛過程中，為適應(yīng)不斷變化的行駛條件，傳動系經(jīng)常要更換不同檔位エ作。實(shí)現(xiàn)齒輪式變速器的換檔，一般是撥動齒輪或其他掛檔機(jī)構(gòu)，使原用檔位的某一齒輪副推出傳動，再使另ー檔位的齒輪副進(jìn)入工作。在換檔前必須踩下離合器踏板，中斷動カ傳動，便于使原檔位的嚙合副脫開，同時使新檔位嚙合副的嚙合部位的速度逐步趨向同步，這樣進(jìn)入嚙合時的沖擊可以大大的減小，實(shí)現(xiàn)平順的換檔。當(dāng)汽車進(jìn)行緊急制動時，若沒有離合器，則發(fā)動機(jī)將因和傳動系剛性連接而急劇降低轉(zhuǎn)速，因而其中所有運(yùn)動件將產(chǎn)生很大的慣性カ矩(其數(shù)值可能大大超過發(fā)動機(jī)正常工作時所發(fā)出的最大扭距)，對傳動系造成超過其承載能力的載荷，而使機(jī)件損壞。有了離合器，便可以依靠離合器主動部分和從動部分之間可能產(chǎn)生的相對運(yùn)動以消除這ー危險。因此，我們需要離合器來限制傳動系所承受的最大扭距，保證安全。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供ー種汽車傳動系統(tǒng)中用于調(diào)整離合器吸合速度的控制方法。根據(jù)本發(fā)明的ー個方面，提供汽車傳動系統(tǒng)中用于調(diào)整離合器吸合速度的控制方法，包括如下步驟a.確定汽車處于起步過程中還是行駛過程中；b.若汽車處于起步過程中，則采集發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；c.判斷是否需要分離離合器，若需要則全速分離離合器，若不需要則繼續(xù)執(zhí)行步驟d ；d.根據(jù)所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制離合器的吸合速度。優(yōu)選地，還包括如下步驟b’ .若汽車處于行駛過程中，則采集車速；c’ .判斷是否需要分離離合器，若需要則全速分離離合器，若不需要則繼續(xù)執(zhí)行步驟d’ ；d’.根據(jù)所述車速控制離合器的吸合速度。優(yōu)選地，所述步驟a包括如下步驟al.采集車速；a2.判斷車速是否小于第一閾值；a3.若車速小于第一閾值，則確定汽車處于所述起步過程中；a3’.若車速不小于第一閾值，則確定汽車處于所述行駛過程中。優(yōu)選地，所述步驟d包括如下步驟dl.根據(jù)所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速確定離合器的最佳吸合速度；d2.根據(jù)所述最佳吸合速度控制離合器驅(qū)動電路向離合器所輸出脈沖的脈沖寬度。優(yōu)選地，所述步驟d’包括如下步驟dl’.根據(jù)所述車速確定離合器的最佳吸合速度；d2’.根據(jù)所述最佳吸合速度控制離合器驅(qū)動電路向離合器所輸出脈沖的脈沖寬度。優(yōu)選地，所述步驟c包括如下步驟cl.判斷是否有剎車，若有剎車則全速分離離合器；c2.若沒有剎車，則判斷離合器驅(qū)動電路中的驅(qū)動電機(jī)是否轉(zhuǎn)動到限位位置；c3.若離合器轉(zhuǎn)動到限位位置，則全速分離離合器，若離合器沒有轉(zhuǎn)動到限位位置，則繼續(xù)執(zhí)行步驟d。優(yōu)選地，所述步驟c’包括如下步驟Cl’.判斷是否有剎車，若有剎車則全速分離離合器；c2’ .若沒有剎車，則判斷離合器驅(qū)動電路中的驅(qū)動電機(jī)是否轉(zhuǎn)動到限位位置；c3’.若離合器轉(zhuǎn)動到限位位置，則全速分離離合器，若離合器沒有轉(zhuǎn)動到限位位置，則繼續(xù)執(zhí)行步驟d’。優(yōu)選地，所述離合器驅(qū)動電路采用H全型橋驅(qū)動電路。優(yōu)選地，采用8位51內(nèi)核單片機(jī)P89C51RA2BA根據(jù)所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制離合器的
吸合速度。優(yōu)選地，所述限位位置包括前限位和后限位，其中，所述前限位與后限位將所述離合器驅(qū)動電路中的轉(zhuǎn)動范圍限制在不超過90度的范圍之內(nèi)。本發(fā)明通過采集發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速以及車速信息來對離合器分合的控制電路以及驅(qū)動電路進(jìn)行控制，從而使得離合器可以按照最佳吸合速度執(zhí)行吸合動作，從而實(shí)現(xiàn)離合器的平穩(wěn)分合。


通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯
圖I示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的，汽車傳動系統(tǒng)中用于調(diào)整離合器吸合速度的控制方法的流程 圖2示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的，汽車傳動系統(tǒng)中用于調(diào)整離合器吸合速度的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意 圖3示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的，汽車傳動系統(tǒng)中H全型橋驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明提供的汽車傳動系統(tǒng)中用于調(diào)整離合器吸合速度的控制方法，包括步驟a.確定汽車處于起步過程中還是行駛過程中；步驟b.若汽車處于起步過程中，則采集發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；步驟c.判斷是否需要分離離合器，若需要則全速分離離合器，若不需要則繼續(xù)執(zhí)行步驟d;以及步驟d.根據(jù)所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制離合器的吸合速度。還包括步驟b’.若汽車處于行駛過程中，則采集車速；步驟C，.判斷是否需要分離離合器，若需要則全速分離離合器，若不需要則繼續(xù)執(zhí)行步驟d’ ；步驟d’.根據(jù)所述車速控制離合器的吸合速度。優(yōu)選地，所述步驟a包括步驟al.采集車速；步驟a2.判斷車速是否小于第一閾值；步驟a3.若車速小于第一閾值，則確定汽車處于所述起步過程中；以及步驟a3’ .若車速不小于第一閾值，則確定汽車處于所述行駛過程中。所述步驟d包括步驟dl.根據(jù)所述、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速確定離合器的最佳吸合速度；步驟d2.根據(jù)所述最佳吸合速度控制離合器驅(qū)動電路向離合器所輸出脈沖的脈沖寬度。所述步驟c包括步驟Cl.判斷是否有剎車，若有剎車則全速分離離合器；步驟c2.若沒有剎車，則判斷離合器驅(qū)動電路中的驅(qū)動電機(jī)是否轉(zhuǎn)動到限位位置；步驟c3.若離合器轉(zhuǎn)動到限位位置，則全速分離離合器，若離合器沒有轉(zhuǎn)動到限位位置，則繼續(xù)執(zhí)行步驟d。進(jìn)ー步優(yōu)選地，所述步驟d’包括步驟dl’ .根據(jù)所述車速確定離合器的最佳吸合速度；步驟d2’.根據(jù)所述最佳吸合速度控制離合器驅(qū)動電路向離合器所輸出脈沖的脈沖寬度。所述步驟c’包括步驟Cl’.判斷是否有剎車，若有剎車則全速分離離合器；步驟c2’.若沒有剎車，則判斷 離合器驅(qū)動電路中的驅(qū)動電機(jī)是否轉(zhuǎn)動到限位位置；步驟C3’.若離合器轉(zhuǎn)動到限位位置，則全速分離離合器，若離合器沒有轉(zhuǎn)動到限位位置，則繼續(xù)執(zhí)行步驟d，。更進(jìn)ー步優(yōu)選地，所述離合器驅(qū)動電路采用H全型橋驅(qū)動電路；采用8位51內(nèi)核單片機(jī)P89C51RA2BA根據(jù)所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制離合器的吸合速度；所述限位位置包括前限位和后限位，其中，所述前限位與后限位將所述離合器驅(qū)動電路中的轉(zhuǎn)動范圍限制在不超過90度的范圍之內(nèi)。更為具體地，如圖I所示，圖I示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的，汽車傳動系統(tǒng)中用于調(diào)整離合器吸合速度的控制方法的流程圖。具體地，在本實(shí)施例中，首先利用定時器定吋，然后利用中斷定時采集車速，根據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程將時間定為500ms，然后判斷采集得到的車速，如果少于一定的速度，例如4個單位速度或4公里/小吋，則可以判定現(xiàn)在車輛剛好起步過程。因?yàn)樵谄鸩胶托旭傔^程中控制需要不一樣，外界參數(shù)也不一樣，因此需要分開控制。在起步過程中離合器結(jié)合速度需要用轉(zhuǎn)速來確定，而在行駛過程中則需要用車速來確定。判定好起步還是行駛后，要確定現(xiàn)在是不是需要剎車，或者離合器轉(zhuǎn)到了限位位置，如果確定有剎車信號或者限位信號則離合器不需要再結(jié)合，而應(yīng)該快速分離。如果沒有到達(dá)則表明應(yīng)該結(jié)合，結(jié)合速度根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到了不同的數(shù)值，再對照通過中斷采集到的轉(zhuǎn)速或者車速換算成不同的占空比去控制離合器驅(qū)動電機(jī)來結(jié)合。這是ー個完整的過程，在程序設(shè)計中可以成為死循環(huán)，有利的死循環(huán)。這個過程從上電后就不停地進(jìn)行，不停地采集轉(zhuǎn)速和車速，然后判斷是起步還是行駛，接著采取不同的結(jié)合分離策略。整個過程周而復(fù)始地進(jìn)行，從而完成整個系統(tǒng)運(yùn)行的控制。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的，汽車傳動系統(tǒng)中用于調(diào)整離合器吸合速度的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。具體地，在本實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明提供的控制方法的硬件平臺如圖I所示，包括傳感器45、作為MCU的單片機(jī)41、離合器電機(jī)42、離合器43、以及外圍監(jiān)控裝置44。其中，所述傳感器45實(shí)時采集汽車車速、轉(zhuǎn)速等信號，并將這些信號傳送給所述單片機(jī)41，所述單片機(jī)41接收到這些傳感器信號后，在需要提速、加油或者剎車時，會根據(jù)內(nèi)置程序?qū)︱?qū)動所述離合器43的離合器電機(jī)42發(fā)出指令從而實(shí)現(xiàn)所述離合器43的平穩(wěn)分合。其中，所述單片機(jī)41控制所述離合器43的分合速度。本實(shí)施例中，所述單片機(jī)選擇PHILIPS公司的采用先進(jìn)CMOSエ藝制造的8位51內(nèi)核單片機(jī)P89C51RA2BA，它具有8KB并行可編程的非易失性Flash程序存儲器，同時有512B的RAM，工作溫度可達(dá)70°C，擁有4組8位I/O ロ、3個16位定時/計數(shù)器、4個中斷優(yōu)先級和7個中斷源，同時具有可編程計數(shù)器陣列(PCA)，具有ISP功能，完全能滿足設(shè)計的需要。
本實(shí)施例的一個優(yōu)選例中，需要采集的信號包括汽車車速、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速等汽車自身參數(shù)，還包括改進(jìn)的換擋手柄上的按鈕信號、剎車信號和驅(qū)動離合器的電機(jī)上的光電限位信號等。車速和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速是實(shí)時采集的，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，不同的車速和轉(zhuǎn)速對離合器的分合有很大影響，甚至是致命的影響。車速和轉(zhuǎn)速的采集利用單片機(jī)的兩個中斷和定時器，在一定時間范圍內(nèi)利用中斷采集車速和轉(zhuǎn)速。剎車信號也必須采集，剎車時離合器必須快速分離，當(dāng)單片機(jī)捕捉到剎車信號時，根據(jù)平時的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)快速分離離合器，而且不對離合器產(chǎn)生機(jī)械性沖擊。最后采集的是驅(qū)動離合器分合的電機(jī)上安裝的四個光電限位開關(guān)。由于驅(qū)動離合器分合只要驅(qū)動電機(jī)正反轉(zhuǎn)一定角度就可以，而不要完成全轉(zhuǎn)動，這樣設(shè)計可以達(dá)到低油耗的效果。電機(jī)只需要完成正反加起來90度轉(zhuǎn)動就可以使離合器安全分合，為了不讓電機(jī)做無用功，在電機(jī)盤座上安裝了四個光電限位開關(guān)，實(shí)際中只需要兩個就夠了。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動到前限位，單片機(jī)控制程序使電機(jī)馬上反轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)動到后限位時，控制程序又使電機(jī)馬上正轉(zhuǎn)，從而可靠地控制了離合器的分合。在本實(shí)施例中，所述單片機(jī)41用PWM驅(qū)動電機(jī)，所有PWM輸出周期都是相同的，只是通過調(diào)整PWM脈沖的占空比來調(diào)節(jié)所述離合器電機(jī)42的正反轉(zhuǎn)速度，從而調(diào)節(jié)所述離合 器43的分合速度。不同的操作需求，所述離合器43的分合速度不一樣，因此，在設(shè)計的程序中，根據(jù)大量的實(shí)際數(shù)據(jù)，將這兩個速度分成不同的擋次，根據(jù)不同的擋次采用不同的吸合速度。當(dāng)采集到特定的實(shí)時車速和轉(zhuǎn)速時，所述單片機(jī)根據(jù)程序中指定的范圍段進(jìn)行查表，然后決定此時應(yīng)該輸出的最佳脈寬輸出給所述離合器電機(jī)42,從而給所述離合器43 —個最佳的吸合速度和最佳的吸合時間，使吸合不但精確，而且很好地保護(hù)了離合器，減小了機(jī)械損傷。本實(shí)施例中，不是直接把單片機(jī)PWM輸出送到電機(jī)，而是加上了專門的電機(jī)驅(qū)動電路-H全型橋驅(qū)動電路，驅(qū)動芯片采用美國IR公司生產(chǎn)的典型的增強(qiáng)型FET MOS功率驅(qū)動管，一般漏極電流最高可以達(dá)到110A，它同時具有快速關(guān)斷和高耐壓的特性，在電機(jī)驅(qū)動中得到了廣泛的應(yīng)用。其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。離合器分合、輸出驅(qū)動和主程序幾個部分，利用中斷不斷采集車速和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號，輸出驅(qū)動根據(jù)采集得到的速度信號，根據(jù)需要進(jìn)行的操作查表分配輸出PWM應(yīng)該在這個時候的占空比，最后將PWM信號送至輸出驅(qū)動模塊來驅(qū)動離合器驅(qū)動電機(jī)。同時注意到電機(jī)的機(jī)械慣性，在程序中做了相應(yīng)的保護(hù)措施保證電機(jī)狀態(tài)的正確準(zhǔn)時切換，如圖I所示。優(yōu)選地，可以將踏板的功能集成在換擋手柄上，不再需要專門用左腳去踏踏板，只要按動換擋手柄上的按鈕就可以輕松換擋。本實(shí)施例可以通過單片機(jī)來控制離合器的分合速度傳感器隨時采集汽車車速，電機(jī)轉(zhuǎn)速等信號，當(dāng)需要提速、加油或者剎車時，單片機(jī)會根據(jù)內(nèi)置程序?qū)刂齐x合器的電機(jī)發(fā)出指令來驅(qū)動電機(jī)從而實(shí)現(xiàn)離合器的平穩(wěn)分合。當(dāng)然在程序中根據(jù)以前的多次實(shí)驗(yàn)和長期經(jīng)驗(yàn)加入了ー些非常有效的數(shù)據(jù)，可以使離合器分合非常平穩(wěn)，換擋也簡單化。以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種汽車傳動系統(tǒng)中用于調(diào)整離合器吸合速度的控制方法，其特征在于，包括如下步驟 a.確定汽車處于起步過程中還是行駛過程中； b.若汽車處于起步過程中，則采集發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速； c.判斷是否需要分離離合器，若需要則全速分離離合器，若不需要則繼續(xù)執(zhí)行步驟d ； d.根據(jù)所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制離合器的吸合速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制方法，其特征在于，還包括如下步驟 b’.若汽車處于行駛過程中，則采集車速； c’.判斷是否需要分離離合器，若需要則全速分離離合器，若不需要則繼續(xù)執(zhí)行步驟d，； d’.根據(jù)所述車速控制離合器的吸合速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的控制方法，其特征在于，所述步驟a包括如下步驟 al.采集車速； a2.判斷車速是否小于第一閾值； a3.若車速小于第一閾值，則確定汽車處于所述起步過程中； a3’ .若車速不小于第一閾值，則確定汽車處于所述行駛過程中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述步驟d包括如下步驟 dl.根據(jù)所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速確定離合器的最佳吸合速度； d2.根據(jù)所述最佳吸合速度控制離合器驅(qū)動電路向離合器所輸出脈沖的脈沖寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述步驟d’包括如下步驟 dl’ .根據(jù)所述車速確定離合器的最佳吸合速度； d2’.根據(jù)所述最佳吸合速度控制離合器驅(qū)動電路向離合器所輸出脈沖的脈沖寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步驟c包括如下步驟 Cl.判斷是否有剎車，若有剎車則全速分離離合器； c2.若沒有剎車，則判斷離合器驅(qū)動電路中的驅(qū)動電機(jī)是否轉(zhuǎn)動到限位位置；c3.若離合器轉(zhuǎn)動到限位位置，則全速分離離合器，若離合器沒有轉(zhuǎn)動到限位位置，則繼續(xù)執(zhí)行步驟d。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步驟c’包括如下步驟 Cl’ 判斷是否有剎車，若有剎車則全速分離離合器； c2’.若沒有剎車，則判斷離合器驅(qū)動電路中的驅(qū)動電機(jī)是否轉(zhuǎn)動到限位位置；c3’.若離合器轉(zhuǎn)動到限位位置，則全速分離離合器，若離合器沒有轉(zhuǎn)動到限位位置，則繼續(xù)執(zhí)行步驟d’。
8.根據(jù)權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的控制方法，其特征在于，所述離合器驅(qū)動電路采用H全型橋驅(qū)動電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于，采用8位51內(nèi)核單片機(jī)P89C51RA2BA根據(jù)所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制離合器的吸合速度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在干，所述限位位置包括前限位和后限位，其中，所述前限位與后限位將所述離合器驅(qū)動電路中的轉(zhuǎn)動范圍限制在不超過90度的范圍之 內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供汽車傳動系統(tǒng)中用于調(diào)整離合器吸合速度的控制方法，包括如下步驟a.確定汽車處于起步過程中還是行駛過程中；b.若汽車處于起步過程中，則采集發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；c.判斷是否需要分離離合器，若需要則全速分離離合器，若不需要則繼續(xù)執(zhí)行步驟d；d.根據(jù)所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制離合器的吸合速度。本發(fā)明通過采集發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速以及車速信息來對離合器分合的控制電路以及驅(qū)動電路進(jìn)行控制，從而使得離合器可以按照最佳吸合速度執(zhí)行吸合動作，從而實(shí)現(xiàn)離合器的平穩(wěn)分合。
文檔編號F16D48/00GK102644680SQ20111003882
公開日2012年8月22日 申請日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月16日
發(fā)明者張海, 高波 申請人:上海紫成信息科技有限公司