專利名稱：汽車傳動系統中用于調整離合器吸合速度的控制方法
技術領域：
本發明涉及汽車傳動系統，尤其是離合器控制系統，具體地，涉及汽車傳動系統中用于調整離合器吸合速度的控制方法。
背景技術：
離合器安裝在發動機與變速器之間，汽車從啟動到行駛的整個過程中，經常需要使用離合器。它的作用是使發動機與變速器之間能逐漸接合，從而保證汽車平穩起歩；暫時切斷發動機與變速器之間的聯系，以便于換檔和減少換檔時的沖擊；當汽車緊急制動時能起分離作用，防止變速器等傳動系統過載，起到一定的保護作用。離合器類似開關，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，為適應不斷變化的行駛條件，傳動系經常要更換不同檔位エ作。實現齒輪式變速器的換檔，一般是撥動齒輪或其他掛檔機構，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，這樣進入嚙合時的沖擊可以大大的減小，實現平順的換檔。當汽車進行緊急制動時，若沒有離合器，則發動機將因和傳動系剛性連接而急劇降低轉速，因而其中所有運動件將產生很大的慣性カ矩(其數值可能大大超過發動機正常工作時所發出的最大扭距)，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生的相對運動以消除這ー危險。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。
發明內容
針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供ー種汽車傳動系統中用于調整離合器吸合速度的控制方法。根據本發明的ー個方面，提供汽車傳動系統中用于調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，則采集發動機轉速；c.判斷是否需要分離離合器，若需要則全速分離離合器，若不需要則繼續執行步驟d ；d.根據所述發動機轉速控制離合器的吸合速度。優選地，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，若不需要則繼續執行步驟d’ ；d’.根據所述車速控制離合器的吸合速度。優選地，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。優選地，所述步驟d包括如下步驟dl.根據所述發動機轉速確定離合器的最佳吸合速度；d2.根據所述最佳吸合速度控制離合器驅動電路向離合器所輸出脈沖的脈沖寬度。優選地，所述步驟d’包括如下步驟dl’.根據所述車速確定離合器的最佳吸合速度；d2’.根據所述最佳吸合速度控制離合器驅動電路向離合器所輸出脈沖的脈沖寬度。優選地，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，則判斷離合器驅動電路中的驅動電機是否轉動到限位位置；c3.若離合器轉動到限位位置，則全速分離離合器，若離合器沒有轉動到限位位置，則繼續執行步驟d。優選地，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，則判斷離合器驅動電路中的驅動電機是否轉動到限位位置；c3’.若離合器轉動到限位位置，則全速分離離合器，若離合器沒有轉動到限位位置，則繼續執行步驟d’。優選地，所述離合器驅動電路采用H全型橋驅動電路。優選地，采用8位51內核單片機P89C51RA2BA根據所述發動機轉速控制離合器的
吸合速度。優選地，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動電路中的轉動范圍限制在不超過90度的范圍之內。本發明通過采集發動機轉速以及車速信息來對離合器分合的控制電路以及驅動電路進行控制，從而使得離合器可以按照最佳吸合速度執行吸合動作，從而實現離合器的平穩分合。
通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯
圖I示出根據本發明第一實施例的，汽車傳動系統中用于調整離合器吸合速度的控制方法的流程 圖2示出根據本發明第二實施例的，汽車傳動系統中用于調整離合器吸合速度的控制系統的結構示意 圖3示出根據本發明第三實施例的，汽車傳動系統中H全型橋驅動電路的結構示意圖。
具體實施例方式根據本發明提供的汽車傳動系統中用于調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，則采集發動機轉速；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，若不需要則繼續執行步驟d;以及步驟d.根據所述發動機轉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，若不需要則繼續執行步驟d’ ；步驟d’.根據所述車速控制離合器的吸合速度。優選地，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.根據所述、發動機轉速確定離合器的最佳吸合速度；步驟d2.根據所述最佳吸合速度控制離合器驅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，則判斷離合器驅動電路中的驅動電機是否轉動到限位位置；步驟c3.若離合器轉動到限位位置，則全速分離離合器，若離合器沒有轉動到限位位置，則繼續執行步驟d。進ー步優選地，所述步驟d’包括步驟dl’ .根據所述車速確定離合器的最佳吸合速度；步驟d2’.根據所述最佳吸合速度控制離合器驅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 離合器驅動電路中的驅動電機是否轉動到限位位置；步驟C3’.若離合器轉動到限位位置，則全速分離離合器，若離合器沒有轉動到限位位置，則繼續執行步驟d，。更進ー步優選地，所述離合器驅動電路采用H全型橋驅動電路；采用8位51內核單片機P89C51RA2BA根據所述發動機轉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動電路中的轉動范圍限制在不超過90度的范圍之內。更為具體地，如圖I所示，圖I示出根據本發明第一實施例的，汽車傳動系統中用于調整離合器吸合速度的控制方法的流程圖。具體地，在本實施例中，首先利用定時器定吋，然后利用中斷定時采集車速，根據實際實驗過程將時間定為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，則可以判定現在車輛剛好起步過程。因為在起步和行駛過程中控制需要不一樣，外界參數也不一樣，因此需要分開控制。在起步過程中離合器結合速度需要用轉速來確定，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，要確定現在是不是需要剎車，或者離合器轉到了限位位置，如果確定有剎車信號或者限位信號則離合器不需要再結合，而應該快速分離。如果沒有到達則表明應該結合，結合速度根據實驗得到了不同的數值，再對照通過中斷采集到的轉速或者車速換算成不同的占空比去控制離合器驅動電機來結合。這是ー個完整的過程，在程序設計中可以成為死循環，有利的死循環。這個過程從上電后就不停地進行，不停地采集轉速和車速，然后判斷是起步還是行駛，接著采取不同的結合分離策略。整個過程周而復始地進行，從而完成整個系統運行的控制。
圖2示出根據本發明第二實施例的，汽車傳動系統中用于調整離合器吸合速度的控制系統的結構示意圖。具體地，在本實施例中，根據本發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41、離合器電機42、離合器43、以及外圍監控裝置44。其中，所述傳感器45實時采集汽車車速、轉速等信號，并將這些信號傳送給所述單片機41，所述單片機41接收到這些傳感器信號后，在需要提速、加油或者剎車時，會根據內置程序對驅動所述離合器43的離合器電機42發出指令從而實現所述離合器43的平穩分合。其中，所述單片機41控制所述離合器43的分合速度。本實施例中，所述單片機選擇PHILIPS公司的采用先進CMOSエ藝制造的8位51內核單片機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70°C，擁有4組8位I/O ロ、3個16位定時/計數器、4個中斷優先級和7個中斷源，同時具有可編程計數器陣列(PCA)，具有ISP功能，完全能滿足設計的需要。
本實施例的一個優選例中，需要采集的信號包括汽車車速、發動機轉速等汽車自身參數，還包括改進的換擋手柄上的按鈕信號、剎車信號和驅動離合器的電機上的光電限位信號等。車速和發動機轉速是實時采集的，根據經驗，不同的車速和轉速對離合器的分合有很大影響，甚至是致命的影響。車速和轉速的采集利用單片機的兩個中斷和定時器，在一定時間范圍內利用中斷采集車速和轉速。剎車信號也必須采集，剎車時離合器必須快速分離，當單片機捕捉到剎車信號時，根據平時的實驗數據快速分離離合器，而且不對離合器產生機械性沖擊。最后采集的是驅動離合器分合的電機上安裝的四個光電限位開關。由于驅動離合器分合只要驅動電機正反轉一定角度就可以，而不要完成全轉動，這樣設計可以達到低油耗的效果。電機只需要完成正反加起來90度轉動就可以使離合器安全分合，為了不讓電機做無用功，在電機盤座上安裝了四個光電限位開關，實際中只需要兩個就夠了。當電機轉動到前限位，單片機控制程序使電機馬上反轉，而轉動到后限位時，控制程序又使電機馬上正轉，從而可靠地控制了離合器的分合。在本實施例中，所述單片機41用PWM驅動電機，所有PWM輸出周期都是相同的，只是通過調整PWM脈沖的占空比來調節所述離合器電機42的正反轉速度，從而調節所述離合 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，在設計的程序中，根據大量的實際數據，將這兩個速度分成不同的擋次，根據不同的擋次采用不同的吸合速度。當采集到特定的實時車速和轉速時，所述單片機根據程序中指定的范圍段進行查表，然后決定此時應該輸出的最佳脈寬輸出給所述離合器電機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，而且很好地保護了離合器，減小了機械損傷。本實施例中，不是直接把單片機PWM輸出送到電機，而是加上了專門的電機驅動電路-H全型橋驅動電路，驅動芯片采用美國IR公司生產的典型的增強型FET MOS功率驅動管，一般漏極電流最高可以達到110A，它同時具有快速關斷和高耐壓的特性，在電機驅動中得到了廣泛的應用。其結構圖如圖2所示。離合器分合、輸出驅動和主程序幾個部分，利用中斷不斷采集車速和發動機轉速信號，輸出驅動根據采集得到的速度信號，根據需要進行的操作查表分配輸出PWM應該在這個時候的占空比，最后將PWM信號送至輸出驅動模塊來驅動離合器驅動電機。同時注意到電機的機械慣性，在程序中做了相應的保護措施保證電機狀態的正確準時切換，如圖I所示。優選地，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。本實施例可以通過單片機來控制離合器的分合速度傳感器隨時采集汽車車速，電機轉速等信號，當需要提速、加油或者剎車時，單片機會根據內置程序對控制離合器的電機發出指令來驅動電機從而實現離合器的平穩分合。當然在程序中根據以前的多次實驗和長期經驗加入了ー些非常有效的數據，可以使離合器分合非常平穩，換擋也簡單化。以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發明的實質內容。
權利要求
1.一種汽車傳動系統中用于調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，則采集發動機轉速； c.判斷是否需要分離離合器，若需要則全速分離離合器，若不需要則繼續執行步驟d ； d.根據所述發動機轉速控制離合器的吸合速度。
2.根據權利要求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，若不需要則繼續執行步驟d，； d’.根據所述車速控制離合器的吸合速度。
3.根據權利要求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.根據權利要求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.根據所述發動機轉速確定離合器的最佳吸合速度； d2.根據所述最佳吸合速度控制離合器驅動電路向離合器所輸出脈沖的脈沖寬度。
5.根據權利要求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’ .根據所述車速確定離合器的最佳吸合速度； d2’.根據所述最佳吸合速度控制離合器驅動電路向離合器所輸出脈沖的脈沖寬度。
6.根據權利要求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，則判斷離合器驅動電路中的驅動電機是否轉動到限位位置；c3.若離合器轉動到限位位置，則全速分離離合器，若離合器沒有轉動到限位位置，則繼續執行步驟d。
7.根據權利要求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，則判斷離合器驅動電路中的驅動電機是否轉動到限位位置；c3’.若離合器轉動到限位位置，則全速分離離合器，若離合器沒有轉動到限位位置，則繼續執行步驟d’。
8.根據權利要求4至6中任一項所述的控制方法，其特征在于，所述離合器驅動電路采用H全型橋驅動電路。
9.根據權利要求8所述的控制方法，其特征在于，采用8位51內核單片機P89C51RA2BA根據所述發動機轉速控制離合器的吸合速度。
10.根據權利要求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動電路中的轉動范圍限制在不超過90度的范圍之 內。
全文摘要
本發明提供汽車傳動系統中用于調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，則采集發動機轉速；c.判斷是否需要分離離合器，若需要則全速分離離合器，若不需要則繼續執行步驟d；d.根據所述發動機轉速控制離合器的吸合速度。本發明通過采集發動機轉速以及車速信息來對離合器分合的控制電路以及驅動電路進行控制，從而使得離合器可以按照最佳吸合速度執行吸合動作，從而實現離合器的平穩分合。
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 優先權日2011年2月16日
發明者張海, 高波 申請人:上海紫成信息科技有限公司