专利名称：汽车传动系统中用于调整离合器吸合速度的控制方法
技术领域：
本发明涉及汽车传动系统，尤其是离合器控制系统，具体地，涉及汽车传动系统中用于调整离合器吸合速度的控制方法。
背景技术：
离合器安装在发动机与变速器之间，汽车从启动到行驶的整个过程中，经常需要使用离合器。它的作用是使发动机与变速器之间能逐渐接合，从而保证汽车平稳起歩；暂时切断发动机与变速器之间的联系，以便于换档和減少换档时的冲击；当汽车紧急制动时能起分离作用，防止变速器等传动系统过载，起到一定的保护作用。离合器类似开关，接合或断离动カ传递作用，因此，任何形式的汽车都有离合装置，只是形式不同而已。
在汽车行驶过程中，为适应不断变化的行驶条件，传动系经常要更换不同档位エ作。实现齿轮式变速器的换档，一般是拨动齿轮或其他挂档机构，使原用档位的某一齿轮副推出传动，再使另ー档位的齿轮副进入工作。在换档前必须踩下离合器踏板，中断动カ传动，便于使原档位的啮合副脱开，同时使新档位啮合副的啮合部位的速度逐步趋向同步，这样进入啮合时的冲击可以大大的减小，实现平顺的换档。当汽车进行紧急制动时，若没有离合器，则发动机将因和传动系刚性连接而急剧降低转速，因而其中所有运动件将产生很大的惯性カ矩(其数值可能大大超过发动机正常工作时所发出的最大扭距)，对传动系造成超过其承载能力的载荷，而使机件损坏。有了离合器，便可以依靠离合器主动部分和从动部分之间可能产生的相对运动以消除这ー危险。因此，我们需要离合器来限制传动系所承受的最大扭距，保证安全。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供ー种汽车传动系统中用于调整离合器吸合速度的控制方法。根据本发明的ー个方面，提供汽车传动系统中用于调整离合器吸合速度的控制方法，包括如下步骤a.确定汽车处于起步过程中还是行驶过程中；b.若汽车处于起步过程中，则采集发动机转速；c.判断是否需要分离离合器，若需要则全速分离离合器，若不需要则继续执行步骤d ；d.根据所述发动机转速控制离合器的吸合速度。优选地，还包括如下步骤b’ .若汽车处于行驶过程中，则采集车速；c’ .判断是否需要分离离合器，若需要则全速分离离合器，若不需要则继续执行步骤d’ ；d’.根据所述车速控制离合器的吸合速度。优选地，所述步骤a包括如下步骤al.采集车速；a2.判断车速是否小于第一阈值；a3.若车速小于第一阈值，则确定汽车处于所述起步过程中；a3’.若车速不小于第一阈值，则确定汽车处于所述行驶过程中。优选地，所述步骤d包括如下步骤dl.根据所述发动机转速确定离合器的最佳吸合速度；d2.根据所述最佳吸合速度控制离合器驱动电路向离合器所输出脉冲的脉冲宽度。优选地，所述步骤d’包括如下步骤dl’.根据所述车速确定离合器的最佳吸合速度；d2’.根据所述最佳吸合速度控制离合器驱动电路向离合器所输出脉冲的脉冲宽度。优选地，所述步骤c包括如下步骤cl.判断是否有刹车，若有刹车则全速分离离合器；c2.若没有刹车，则判断离合器驱动电路中的驱动电机是否转动到限位位置；c3.若离合器转动到限位位置，则全速分离离合器，若离合器没有转动到限位位置，则继续执行步骤d。优选地，所述步骤c’包括如下步骤Cl’.判断是否有刹车，若有刹车则全速分离离合器；c2’ .若没有刹车，则判断离合器驱动电路中的驱动电机是否转动到限位位置；c3’.若离合器转动到限位位置，则全速分离离合器，若离合器没有转动到限位位置，则继续执行步骤d’。优选地，所述离合器驱动电路采用H全型桥驱动电路。优选地，采用8位51内核单片机P89C51RA2BA根据所述发动机转速控制离合器的
吸合速度。优选地，所述限位位置包括前限位和后限位，其中，所述前限位与后限位将所述离合器驱动电路中的转动范围限制在不超过90度的范围之内。本发明通过采集发动机转速以及车速信息来对离合器分合的控制电路以及驱动电路进行控制，从而使得离合器可以按照最佳吸合速度执行吸合动作，从而实现离合器的平稳分合。
通过阅读參照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显
图I示出根据本发明第一实施例的，汽车传动系统中用于调整离合器吸合速度的控制方法的流程 图2示出根据本发明第二实施例的，汽车传动系统中用于调整离合器吸合速度的控制系统的结构示意 图3示出根据本发明第三实施例的，汽车传动系统中H全型桥驱动电路的结构示意图。
具体实施例方式根据本发明提供的汽车传动系统中用于调整离合器吸合速度的控制方法，包括步骤a.确定汽车处于起步过程中还是行驶过程中；步骤b.若汽车处于起步过程中，则采集发动机转速；步骤c.判断是否需要分离离合器，若需要则全速分离离合器，若不需要则继续执行步骤d;以及步骤d.根据所述发动机转速控制离合器的吸合速度。还包括步骤b’.若汽车处于行驶过程中，则采集车速；步骤C，.判断是否需要分离离合器，若需要则全速分离离合器，若不需要则继续执行步骤d’ ；步骤d’.根据所述车速控制离合器的吸合速度。优选地，所述步骤a包括步骤al.采集车速；步骤a2.判断车速是否小于第一阈值；步骤a3.若车速小于第一阈值，则确定汽车处于所述起步过程中；以及步骤a3’ .若车速不小于第一阈值，则确定汽车处于所述行驶过程中。所述步骤d包括步骤dl.根据所述、发动机转速确定离合器的最佳吸合速度；步骤d2.根据所述最佳吸合速度控制离合器驱动电路向离合器所输出脉冲的脉冲宽度。所述步骤c包括步骤Cl.判断是否有刹车，若有刹车则全速分离离合器；步骤c2.若没有刹车，则判断离合器驱动电路中的驱动电机是否转动到限位位置；步骤c3.若离合器转动到限位位置，则全速分离离合器，若离合器没有转动到限位位置，则继续执行步骤d。进ー步优选地，所述步骤d’包括步骤dl’ .根据所述车速确定离合器的最佳吸合速度；步骤d2’.根据所述最佳吸合速度控制离合器驱动电路向离合器所输出脉冲的脉冲宽度。所述步骤c’包括步骤Cl’.判断是否有刹车，若有刹车则全速分离离合器；步骤c2’.若没有刹车，则判断 离合器驱动电路中的驱动电机是否转动到限位位置；步骤C3’.若离合器转动到限位位置，则全速分离离合器，若离合器没有转动到限位位置，则继续执行步骤d，。更进ー步优选地，所述离合器驱动电路采用H全型桥驱动电路；采用8位51内核单片机P89C51RA2BA根据所述发动机转速控制离合器的吸合速度；所述限位位置包括前限位和后限位，其中，所述前限位与后限位将所述离合器驱动电路中的转动范围限制在不超过90度的范围之内。更为具体地，如图I所示，图I示出根据本发明第一实施例的，汽车传动系统中用于调整离合器吸合速度的控制方法的流程图。具体地，在本实施例中，首先利用定时器定吋，然后利用中断定时采集车速，根据实际实验过程将时间定为500ms，然后判断采集得到的车速，如果少于一定的速度，例如4个单位速度或4公里/小吋，则可以判定现在车辆刚好起步过程。因为在起步和行驶过程中控制需要不一样，外界參数也不一样，因此需要分开控制。在起步过程中离合器结合速度需要用转速来确定，而在行驶过程中则需要用车速来确定。判定好起步还是行驶后，要确定现在是不是需要刹车，或者离合器转到了限位位置，如果确定有刹车信号或者限位信号则离合器不需要再结合，而应该快速分离。如果没有到达则表明应该结合，结合速度根据实验得到了不同的数值，再对照通过中断采集到的转速或者车速換算成不同的占空比去控制离合器驱动电机来结合。这是ー个完整的过程，在程序设计中可以成为死循环，有利的死循环。这个过程从上电后就不停地进行，不停地采集转速和车速，然后判断是起步还是行驶，接着采取不同的结合分离策略。整个过程周而复始地进行，从而完成整个系统运行的控制。
图2示出根据本发明第二实施例的，汽车传动系统中用于调整离合器吸合速度的控制系统的结构示意图。具体地，在本实施例中，根据本发明提供的控制方法的硬件平台如图I所示，包括传感器45、作为MCU的单片机41、离合器电机42、离合器43、以及外围监控装置44。其中，所述传感器45实时采集汽车车速、转速等信号，并将这些信号传送给所述单片机41，所述单片机41接收到这些传感器信号后，在需要提速、加油或者刹车时，会根据内置程序对驱动所述离合器43的离合器电机42发出指令从而实现所述离合器43的平稳分合。其中，所述单片机41控制所述离合器43的分合速度。本实施例中，所述单片机选择PHILIPS公司的采用先进CMOSエ艺制造的8位51内核单片机P89C51RA2BA，它具有8KB并行可编程的非易失性Flash程序存储器，同时有512B的RAM，工作温度可达70°C，拥有4组8位I/O ロ、3个16位定时/计数器、4个中断优先级和7个中断源，同时具有可编程计数器阵列(PCA)，具有ISP功能，完全能满足设计的需要。
本实施例的一个优选例中，需要采集的信号包括汽车车速、发动机转速等汽车自身參数，还包括改进的换挡手柄上的按钮信号、刹车信号和驱动离合器的电机上的光电限位信号等。车速和发动机转速是实时采集的，根据经验，不同的车速和转速对离合器的分合有很大影响，甚至是致命的影响。车速和转速的采集利用单片机的两个中断和定时器，在一定时间范围内利用中断采集车速和转速。刹车信号也必须采集，刹车时离合器必须快速分离，当单片机捕捉到刹车信号时，根据平时的实验数据快速分离离合器，而且不对离合器产生机械性冲击。最后采集的是驱动离合器分合的电机上安装的四个光电限位开关。由于驱动离合器分合只要驱动电机正反转一定角度就可以，而不要完成全转动，这样设计可以达到低油耗的效果。电机只需要完成正反加起来90度转动就可以使离合器安全分合，为了不让电机做无用功，在电机盘座上安装了四个光电限位开关，实际中只需要两个就够了。当电机转动到前限位，单片机控制程序使电机马上反转，而转动到后限位时，控制程序又使电机马上正转，从而可靠地控制了离合器的分合。在本实施例中，所述单片机41用PWM驱动电机，所有PWM输出周期都是相同的，只是通过调整PWM脉冲的占空比来调节所述离合器电机42的正反转速度，从而调节所述离合 器43的分合速度。不同的操作需求，所述离合器43的分合速度不一样，因此，在设计的程序中，根据大量的实际数据，将这两个速度分成不同的挡次，根据不同的挡次采用不同的吸合速度。当采集到特定的实时车速和转速时，所述单片机根据程序中指定的范围段进行查表，然后决定此时应该输出的最佳脉宽输出给所述离合器电机42,从而给所述离合器43 —个最佳的吸合速度和最佳的吸合时间，使吸合不但精确，而且很好地保护了离合器，减小了机械损伤。本实施例中，不是直接把单片机PWM输出送到电机，而是加上了专门的电机驱动电路-H全型桥驱动电路，驱动芯片采用美国IR公司生产的典型的增强型FET MOS功率驱动管，一般漏极电流最高可以达到110A，它同时具有快速关断和高耐压的特性，在电机驱动中得到了广泛的应用。其结构图如图2所示。离合器分合、输出驱动和主程序几个部分，利用中断不断采集车速和发动机转速信号，输出驱动根据采集得到的速度信号，根据需要进行的操作查表分配输出PWM应该在这个时候的占空比，最后将PWM信号送至输出驱动模块来驱动离合器驱动电机。同时注意到电机的机械惯性，在程序中做了相应的保护措施保证电机状态的正确准时切換，如图I所示。优选地，可以将踏板的功能集成在换挡手柄上，不再需要专门用左脚去踏踏板，只要按动换挡手柄上的按钮就可以轻松换挡。本实施例可以通过单片机来控制离合器的分合速度传感器随时采集汽车车速，电机转速等信号，当需要提速、加油或者刹车时，单片机会根据内置程序对控制离合器的电机发出指令来驱动电机从而实现离合器的平稳分合。当然在程序中根据以前的多次实验和长期经验加入了ー些非常有效的数据，可以使离合器分合非常平稳，换挡也简单化。以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
权利要求
1.一种汽车传动系统中用于调整离合器吸合速度的控制方法，其特征在于，包括如下步骤 a.确定汽车处于起步过程中还是行驶过程中； b.若汽车处于起步过程中，则采集发动机转速； c.判断是否需要分离离合器，若需要则全速分离离合器，若不需要则继续执行步骤d ； d.根据所述发动机转速控制离合器的吸合速度。
2.根据权利要求I所述的控制方法，其特征在于，还包括如下步骤 b’.若汽车处于行驶过程中，则采集车速； c’.判断是否需要分离离合器，若需要则全速分离离合器，若不需要则继续执行步骤d，； d’.根据所述车速控制离合器的吸合速度。
3.根据权利要求I或2所述的控制方法，其特征在于，所述步骤a包括如下步骤 al.采集车速； a2.判断车速是否小于第一阈值； a3.若车速小于第一阈值，则确定汽车处于所述起步过程中； a3’ .若车速不小于第一阈值，则确定汽车处于所述行驶过程中。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述步骤d包括如下步骤 dl.根据所述发动机转速确定离合器的最佳吸合速度； d2.根据所述最佳吸合速度控制离合器驱动电路向离合器所输出脉冲的脉冲宽度。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述步骤d’包括如下步骤 dl’ .根据所述车速确定离合器的最佳吸合速度； d2’.根据所述最佳吸合速度控制离合器驱动电路向离合器所输出脉冲的脉冲宽度。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述步骤c包括如下步骤 Cl.判断是否有刹车，若有刹车则全速分离离合器； c2.若没有刹车，则判断离合器驱动电路中的驱动电机是否转动到限位位置；c3.若离合器转动到限位位置，则全速分离离合器，若离合器没有转动到限位位置，则继续执行步骤d。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述步骤c’包括如下步骤 Cl’ 判断是否有刹车，若有刹车则全速分离离合器； c2’.若没有刹车，则判断离合器驱动电路中的驱动电机是否转动到限位位置；c3’.若离合器转动到限位位置，则全速分离离合器，若离合器没有转动到限位位置，则继续执行步骤d’。
8.根据权利要求4至6中任一项所述的控制方法，其特征在于，所述离合器驱动电路采用H全型桥驱动电路。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，采用8位51内核单片机P89C51RA2BA根据所述发动机转速控制离合器的吸合速度。
10.根据权利要求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，所述前限位与后限位将所述离合器驱动电路中的转动范围限制在不超过90度的范围之 内。
全文摘要
本发明提供汽车传动系统中用于调整离合器吸合速度的控制方法，包括如下步骤a.确定汽车处于起步过程中还是行驶过程中；b.若汽车处于起步过程中，则采集发动机转速；c.判断是否需要分离离合器，若需要则全速分离离合器，若不需要则继续执行步骤d；d.根据所述发动机转速控制离合器的吸合速度。本发明通过采集发动机转速以及车速信息来对离合器分合的控制电路以及驱动电路进行控制，从而使得离合器可以按照最佳吸合速度执行吸合动作，从而实现离合器的平稳分合。
文档编号F16D48/00GK102644680SQ20111003882
公开日2012年8月22日 申请日期2011年2月16日 优先权日2011年2月16日
发明者张海, 高波 申请人:上海紫成信息科技有限公司