5.7  系统输入模块

5.7 系统输入模块

变速器控制系统的输入模块主要功能包括:

1)实时适时地采集整车和变速器当前状态的信息。一般来说,输入信号有3种,一是通过与外界有物理连接的设备输入的信号,如变速器输入转速、油路压力、变速器油温等。二是其他控制器输出且被变速器控制器接收的信号,如制动信号、车速、发动机冷却液温度、发动机输出转矩等。三是既通过其他控制器传输,又自己测量的信号,如发动机转速(和变速器输入测量的转速基本一致),加速踏板开度(有的变速器直接连接加速踏板获取信号),这类信号是较为重要的信号,多源采集可以提高信号的可靠性。

2)对输入的信号进行识别、检测和预处理。常用的方法有硬件处理和软件处理。在传感器的输出端口接到控制器的输入端时,先进行硬件滤波等过程来去除毛刺和信号抖动。使用较广的是低通滤波器。图5-37是带放大器的阻容式低通滤波器原理图。

图示

图5-37 低通滤波器示意图

对于信号的不同频率段可以选用带通滤波器、带阻滤波器、高通滤波器等不同的滤波器。

另外一种方法是在软件中加入预处理代码,较为常见的如图5-38中的延迟法。基本原理是在信号发生变化时忽略所采样的信号,等信号衰减到可接受范围内时再进行采样记录。能够进行这种预处理的前提是输入信号开始时抖动较大,一段时间后由于自身的阻尼信号恢复到稳定范围内。比如按钮等开关信号采样时,这种方法得到广泛应用。

图示

图5-38 信号延迟处理示意图

对于不一定衰减的信号,一般采用类似于低通滤波器的取平均值法。平均值法几乎可以适用于所有的周期性变化信号。

图5-39所示的信号实际近似为0,但本身带有正弦波形的噪声。选取4个采样点a、b、c、d。处理结果为

图示

图5-39 等幅振荡信号平均值法示意图

Y=(a+b+c+d)/4≈0

如果采样点选取得好,就能消除噪声,恢复信号本身值。

变速器控制系统需要采集的输入信息一般包括:

1)变速器手柄信号(PRNDL M+-)。

2)按钮信号(经济模式、运动模式、冬季模式)。

3)大气压力信号。(https://www.daowen.com)

4)加速踏板信号。

5)发动机转速信号。

6)发动机转矩。

7)发动机温度。

8)汽车速度。

9)汽车制动(ABS)信号。

10)变速器输入转速。

11)变速器输出转速。

12)变速器温度。

13)变速器停车机构位置信息。

14)变速器档位信息。

15)变速器油路压力。

16)变速器离合器(电磁阀)位置。

17)变速器换档拨叉(电磁阀)位置。

18)液力变矩器锁止离合器状态。

上述信号中对于直接通过变速器控制器I/O通道采集的信号需要进行硬件电路或软件算法的预处理,以及自检,如果信号有误,则要进行失效处理。对于根据通信协议(CAN、Class2、K-line、FlexRay等通信协议)从其他控制器传递来的信号,一般都是经过了所在控制器的预处理,无需再进行处理除非对信号的误差有更严格的要求。这类信号一般都伴随着一个有效信号标志,说明此信号已经经历了自检验过程,当有效信号标志表示信号可信时,信号可直接使用,否则,不可用。

另外,信号的实时性也是需要重点考虑的。假设某模拟量信号必须是在10ms之内更新数据,那么控制系统必须使用采样周期低于10ms的A/D转换器来对被测对象进行采样。在理论计算中,香农采样定律规定最小采样频率必须大于被测信号周期的两倍,而实际的工程应用中,这个比例会更大,甚至达到10倍的要求。