集成环境下的自动变速箱软件平台的仿真模型架构的制作方法
【专利摘要】本发明属于自动变速箱软件开发领域，为使软件平台的模块功能定义明确、结构清晰，继承性好，极大地提高软件的开发效率和质量并由工程师们在这个架构的基础上在进行系统搭建，本发明提供一种基于集成环境下的自动变速箱软件平台的仿真模型架构在基于Matlab/Simulink及dSPACE的集成环境下，采用自动变速箱软件平台架构完成的软件，模块功能定义明确、结构清晰，利于程序的扩展和伸缩，能够满足现阶段的应用和后续的开发需要；该架构避免了修改子程序导致的可靠性问题，开发效率高；且通用性好，适用于AT、AMT、AST、CVT等自动变速箱的软件开发；采用本发明提供的集成环境下的变速箱软件平台的仿真模型架构，可以极大地提高软件的开发效率和质量。
【专利说明】集成环境下的自动变速箱软件平台的仿真模型架构
【技术领域】
[0001]本发明属于自动变速箱软件开发领域，具体涉及基于集成环境下的自动变速箱软件平台的仿真模型架构。
【背景技术】
[0002]现代汽车电控系统功能越来越复杂，而汽车产品更新越来越快，要求电控单元开发周期越来越短，采用传统的开发方式已难以满足车辆电控系统软件开发的要求，因此采用MATLAB/Simulink基于模型的设计和dSPACE工具的集成环境在汽车电控单元开发中广泛使用。
[0003]在自动变速箱的设计中，工程师希望在一个可视化的交互开发测试平台上，进行电控系统软件的设计。而软件平台的重点是建立一个可执行、可观测的系统软件架构。
【发明内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本发明要解决的技术问题是设计一种集成环境下的自动变速箱软件平台的仿真模型架构，根据实现功能的不同，把系统分为9个模块，并由工程师们在这个架构的基础上在进行系统搭建；该仿真模型的模块功能定义明确、结构清晰，继承性好，极大地提高软件的开发效率和质量。
[0006](二)技术方案
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供集成环境下的变速箱软件平台的仿真模型架构，其特征在于:该软件平台的仿真模型架构主要依据车速、发动机转速、车辆当前档位、制动信号及其他驾驶员意图确定车辆换档需求，并对换档过程进行控制；按照所属类别分为9个模块，分别为输入处理模型、变速箱管理模型、离合器控制模型、换档策略模型、换档控制模型、整车接口模型、系统监视模型、CAN网关模型和输出处理模型；其中，整车接口模型、系统监视模型、CAN网关模型可以根据车辆状况进行选装。
[0008]其中，所述输入处理模型通过对传感器数据进行信号滤波，信号边界检查和逻辑信号判断，再以工程单位输出传感器的数据；传感器数据包括发动机转速信号、车速信号、变速箱输入轴转速信号、位移信号、电磁阀电流信号、加速度信号、压力信号、油温信号、油门开度信号、制动踏板信号、换档手柄信号和其他信号。
[0009]其中，所述变速箱管理器通过判断换档策略模块中的换档要求和整车其他车辆系统判断换档过程，输出允许的换档类型；同时，在换档过程中，要与换档控制模型和离合器控制模型进行换档协调，并负责处理其他模块中的故障情况。
[0010]其中，所述离合器控制模块通过判断整车运行状态和换档策略模块的主要档位换档状态，输出离合器的结合分离指令和电磁阀控制电流，并进行离合器的打滑管理。
[0011]其中，所述换档策略模块通过判断整车参数和驾驶员输入，同时参考变速箱管理器的换档允许指令，输出目标档位；同时保护发动机和变速箱以防离合器过载、发动机过载或超速；通过低温限档或高温动作保证变速箱运行于极端环境下而不损坏，采取ABS响应、排气制动和降档增加发动机制动等制动措施。
[0012]其中，所述换档控制模块通过判断变速箱管理器的允许换档指令和离合器控制模块的传递扭矩，进行换档过程的时序控制，输出离合器扭矩需求即AT或驱动力矩即AMT、AST。
[0013]其中，所述整车接口模块是与其它整车系统联系的的接口，通过J1939CAN协议提供到其他整车系统中如防抱死系统、排气制动、发动机控制单元及其他。
[0014]其中，所述系统监视模型用于观测变速箱控制系统，当该模块发现要求的变速箱状态不同于目前的变速箱状态，或要求的状态会造成潜在的危险或破坏性故障的话，系统监视模型可以强制要求自动变速控制系统按紧急状态行驶，并进行报警处理。
[0015]其中，所述CAN网关用于自动变速箱软件平台与整车其他系统进行数据交换，并在需要时进行扭矩分配。
[0016]其中，所述输出处理模块把软件开发平台需要输出的工程单位输出的信号转化为输出驱动值，输出信号包括电磁阀的占空比和目标油门信号，同时输出转速传感器、压力传感器的状态指令到驾驶员仪表盘。
[0017](三)有益效果
[0018]与现有技术相比较，本发明具备如下有益效果:
[0019]1、本发明提供的集成环境下的变速箱软件平台的仿真模型架构，在基于Matlab/Simulink及dSPACE的集成环境下，采用自动变速箱软件平台架构完成的软件，模块功能定义明确、结构清晰，利于程序的扩展和伸缩，能够满足现阶段的应用和后续的开发需要；该架构避免了修改子程序导致的可靠性问题，开发效率高；且通用性好，适用于AT、AMT、AST、CVT等自动变速箱的软件开发；
[0020]2、采用本发明提供的集成环境下的变速箱软件平台的仿真模型架构，可以极大地提高软件的开发效率和质量。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明提供的集成环境下的变速箱软件平台的仿真模型架构的示意图。【具体实施方式】
[0022]为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0023]如图1所示，本发明提供的集成环境下的变速箱软件平台的仿真模型架构，该平台采用模块化设计理念，主要依据车速、发动机转速、车辆当前档位、制动信号等驾驶员意图确定车辆换档需求，并对换档过程进行控制。按照所属类别分为9个模块，为输入处理模型、变速箱管理模型、离合器控制模型、换档策略模型、换档控制模型、整车接口模型、系统监视模型、CAN网关模型和输出处理模型。其中，整车接口模型、系统监视模型、CAN网关模型可以根据车辆状况进行选装。软件平台传递参数详见表I。
[0024]进一步地，输入处理模型通过对传感器数据进行信号滤波，信号边界检查和逻辑信号判断，再以工程单位输出传感器的数据。传感器数据包括发动机转速信号、车速信号、变速箱输入轴转速信号、位移信号、电磁阀电流信号、加速度信号、压力信号、油温信号、油门开度信号、制动踏板信号、换档手柄信号和其他信号。
[0025]进一步地，变速箱管理器通过判断换档策略模块中的换档要求和整车其他车辆系统(如ABS、制动等)判断换档过程，输出允许的换档类型。同时，在换档过程中，要与换档控制模型和离合器控制模型进行换档协调，并负责处理其他模块中的故障情况。
[0026]进一步地，离合器控制模块通过判断整车运行状态和换档策略模块的主要档位换档状态，输出离合器的结合分离指令和电磁阀控制电流，并进行离合器的打滑管理。
[0027]进一步地，换档策略模块通过判断整车参数和驾驶员输入，同时参考变速箱管理器的换档允许指令，输出目标档位。同时保护发动机和变速箱以防离合器过载、发动机过载或超速。通过低温限档或高温动作保证变速箱运行于极端环境下而不损坏，采取ABS响应、排气制动和降档增加发动机制动等制动措施。
[0028]进一步地，换档控制模块通过判断变速箱管理器的允许换档指令和离合器控制模块的传递扭矩，进行换档过程的时序控制，输出离合器扭矩需求(AT)或驱动力矩(AMT、AST) ο
[0029]进一步地，整车接口模块是与其它整车系统联系的的接口，通过J1939CAN协议提供到其他整车系统中如防抱死系统(ABS)、排气制动、发动机控制单元等。
[0030]进一步，系统监视模型用于观测变速箱控制系统。当该模块发现要求的变速箱状态不同于目前的变速箱状态，或要求的状态会造成潜在的危险或破坏性故障的话，系统监视模型可以强制要求自动变速控制系统按紧急状态行驶，并进行报警处理。
[0031]进一步地，CAN网关用于自动变速箱软件平台与整车其他系统进行数据交换，并在需要时进行扭矩分配。
[0032]进一步地，输出处理模块把软件开发平台需要输出的工程单位输出的信号转化为输出驱动值，输出信号包括电磁阀的占空比、目标油门信号，同时输出转速传感器、压力传感器的状态指令到驾驶员仪表盘。
[0033]本发明每一个模块的职能划分明确，结构清晰，便于实现程序的扩展和更新换代。该架构通用型好，可以适用于所有的自动变速箱开发。该架构内部各模块可独立运行，便于模块并行开发，大大缩短了开发周期。
[0034]表I软件平台传递参数表
[0035]
Fl~j传递参数
1制动踏板、油门，发动机转速、变速箱输入轴转速、车速
2油门、发动机转速、车速、变速箱输入轴转速、手柄信号
3油门、车速、坡度
4整车故障情况、扭矩分配情况
5允许换档指令、换档类型，前一采样时刻目标档位、变速箱目标档位 6I允许换档指令、离合器扭矩需求或驱动力矩、故障指令
7离合器工况、驱动力矩、前一采样时刻当前档位、变速箱目标档位
8变速箱当前档位、离合器扭矩需求或驱动力矩、变速箱目标档位
9其他系统故障情况、车速、油门
10离合器工况、离合器传递扭矩、离合器目标扭矩
11变速箱驱动力矩
12离合器工况、离合器传递扭矩、参考油门
13故障指令、传感器状态
[0036]传感器信号、制动踏板信号、路面信号等通过输入处理模型11滤波后进入变速箱管理模型12和离合器控制模型17。
[0037]变速箱管理模型12作为中心处理器，通过对换档策略模型14、离合器控制模型17，换档控制模型18，整车接口模型19、系统监视模型15、CAN网关模型13的综合判断，输出升降档允许指令。
[0038]换档策略模型14按照变速箱管理模型12输出的升降档允许指令和输入处理模型11输出的驾驶员意图，按照多参数换档规律计算，输出目标档位到各个模型。
[0039]换档控制模型18按照变速箱管理模型12和离合器控制模型17输出的离合器工况和前一时刻传递扭矩，计算离合器的需求扭矩或选换档轴的输出扭矩，并经输出处理模型16转换为电磁阀控制电流给执行机构，同时反馈到离合器控制模型。
[0040]离合器控制模型17按照换档策略模型14输出的目标档位和输入处理模型11输出的驾驶员意图，进行离合器所处阶段分析逻辑和计算，输出离合器各阶段当前扭矩和发动机参考油门。这些值通过输出处理模型16转换为油门值给发动机控制系统。
[0041]以上所述仅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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.集成环境下的变速箱软件平台的仿真模型架构，其特征在于:该软件平台的仿真模型架构主要依据车速、发动机转速、车辆当前档位、制动信号及其他驾驶员意图确定车辆换档需求，并对换档过程进行控制；按照所属类别分为9个模块，分别为输入处理模型、变速箱管理模型、离合器控制模型、换档策略模型、换档控制模型、整车接口模型、系统监视模型、CAN网关模型和输出处理模型；其中，整车接口模型、系统监视模型、CAN网关模型可以根据车辆状况进行选装。
2.根据权利要求1所述的集成环境下的变速箱软件平台的仿真模型架构，其特征在于:所述输入处理模型通过对传感器数据进行信号滤波，信号边界检查和逻辑信号判断，再以工程单位输出传感器的数据；传感器数据包括发动机转速信号、车速信号、变速箱输入轴转速信号、位移信号、电磁阀电流信号、加速度信号、压力信号、油温信号、油门开度信号、制动踏板信号、换档手柄信号和其他信号。
3.根据权利要求1所述的集成环境下的变速箱软件平台的仿真模型架构，其特征在于:所述变速箱管理器通过判断换档策略模块中的换档要求和整车其他车辆系统判断换档过程，输出允许的换档类型；同时，在换档过程中，要与换档控制模型和离合器控制模型进行换档协调，并负责处理其他模块中的故障情况。
4.根据权利要求1所述的集成环境下的变速箱软件平台的仿真模型架构，其特征在于:所述离合器控制模块通过判断整车运行状态和换档策略模块的主要档位换档状态，输出离合器的结合分离指令和电磁阀控制电流，并进行离合器的打滑管理。
5.根据权利要求1所述的集成环境下的变速箱软件平台的仿真模型架构，其特征在于:所述换档策略模块通过判断整车参数和驾驶员输入，同时参考变速箱管理器的换档允许指令，输出目标 档位；同时保护发动机和变速箱以防离合器过载、发动机过载或超速；通过低温限档或高温动作保证变速箱运行于极端环境下而不损坏，采取ABS响应、排气制动和降档增加发动机制动等制动措施。
6.根据权利要求1所述的集成环境下的变速箱软件平台的仿真模型架构，其特征在于:所述换档控制模块通过判断变速箱管理器的允许换档指令和离合器控制模块的传递扭矩，进行换档过程的时序控制，输出离合器扭矩需求即AT或驱动力矩即AMT、AST。
7.根据权利要求1所述的集成环境下的变速箱软件平台的仿真模型架构，其特征在于:所述整车接口模块是与其它整车系统联系的的接口，通过J1939CAN协议提供到其他整车系统中如防抱死系统、排气制动、发动机控制单元及其他。
8.根据权利要求1所述的集成环境下的变速箱软件平台的仿真模型架构，其特征在于:所述系统监视模型用于观测变速箱控制系统，当该模块发现要求的变速箱状态不同于目前的变速箱状态，或要求的状态会造成潜在的危险或破坏性故障的话，系统监视模型可以强制要求自动变速控制系统按紧急状态行驶，并进行报警处理。
9.根据权利要求1所述的集成环境下的变速箱软件平台的仿真模型架构，其特征在于:所述CAN网关用于自动变速箱软件平台与整车其他系统进行数据交换，并在需要时进行扭矩分配。
10.根据权利要求1所述的集成环境下的变速箱软件平台的仿真模型架构，其特征在于:所述输出处理模块把软件开发平台需要输出的工程单位输出的信号转化为输出驱动值，输出信号包括电磁阀的占空比和目标油门信号，同时输出转速传感器、压力传感器的状态指令到 驾驶员仪表盘。
【文档编号】G06F17/50GK103914588SQ201410084615
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月10日 优先权日:2014年3月10日
【发明者】李翠芬, 衣超, 李志伟, 徐飞, 韩宇石, 孟飞飞, 石彦辉, 冯光军, 姜宏暄 申请人:中国北方车辆研究所