TCU软件开发:应用层软件的主要内容

2021年8月9日
评论
112

学过驾照的人应该对起步和换挡有概念,脚踩离合器,手动换挡杆。而有了自动变速箱就不要这么多操作了,只要拨到PRND挡,踩着油门车就快起来,踩着制动车就慢下来。这是怎么能实现的呢?

接下来本文将揭晓变速箱是如何被自动控制的,这些属于TCU应用层软件的内容。所以在上篇 TCU软件开发之一变速箱基础 的基础上,本文将先从自动变速箱的最基本功能来介绍TCU应用层软件架构主干,然后以典型的驾驶工况来示意TCU应用层软件是如何不断完善的,最后通过一些流行的整车功能来了解TCU是如何联合其他ECU一起工作。

TCU软件开发:应用层软件的主要内容

本文将通过双离合器自动变速箱(DCT)来介绍TCU应用层软件如何自动控制变速箱。

01

基本功能

1.1 起步和换挡

我们知道变速箱的基本功能主要有起步和换挡。那么对于DCT来说,要实现起步要怎么做呢?

TCU软件开发:应用层软件的主要内容

脚踩离合,手动换挡

与手动变速箱起步的操作一样,DCT也是先断开发动机与变速箱连接,再挂1挡,然后离合器接合。那么TCU应用层软件是怎样控制实现这些动作呢?以挂挡为例,如下所示:

TCU软件开发:应用层软件的主要内容

挂挡控制示意

TCU应用层软件通过控制电磁阀来调控进入液压缸的油液流量,从而来控制档位液压缸的活塞位移变化,因为活塞连接换挡拨叉,换挡拨叉又连接同步器机构,所以通过控制活塞的移动就可以控制挂挡过程。对于离合器控制,也是与此上述类似的逻辑。

总的来说,就是TCU应用层软件控制电液系统(其实最终需要TCU底层软件和硬件驱动的支持才能实现应用层软件对电磁阀的控制),然后电液系统通过活塞连接到离合器和换挡拨叉,最终将控制力作用到双离合器和换挡同步器,以此实现起步和换挡功能。

TCU软件开发:应用层软件的主要内容

自动变速箱控制原理

1.2 TCU应用层软件的基本架构

到此不知是否会有一些疑问,比如:

  • TCU应用层软件是怎么判断是起步还是换挡?

  • TCU应用层软件会根据什么去控制电液系统?

接下来就借着这两个疑问来介绍TCU应用层软件的基本架构。先从TCU应用层软件的输入开始来讨论。试想有一辆装有DCT的车辆正在以2挡加速行驶,这时我们能提取到什么信息呢?

  • 油门和车速,来源于车辆其他ECU,比如ECM(发动控制管理单元)或VCU(整车控制器),一般通过CAN总线通讯发给TCU,TCU的底层软件接收处理后给应用层软件

  • 档位,来源于档位的位置传感器,一般TCU的底层软件采集传感器的数据,转化处理后传给TCU应用层软件

除此TCU应用层软件还会接收更多的信息,比如其他传感器的数据,比如转速传感器,温度传感器,压力传感器等。总的来说,TCU应用层软件收到的信号有两类,一类是其他ECU发的,一类是传感器感知的,如下所示:

TCU软件开发:应用层软件的主要内容

输入信号示意,还有很多信号未列出

TCU应用层软件接收这些信号有什么用呢?像车辆正在2档加速行驶,那肯定是要升档的,即这时TCU应用层软件会去计算换挡点(基于发动机万有特性,考虑油耗和动力来确定换挡点),当车速达到3档升档点就需要升档,这里将这个处理过程称为档位决策。

TCU软件开发:应用层软件的主要内容

这时,需先预挂3档,再进行离合器交换(扭矩相),最后转速同步(惯性相),如下所示:

TCU软件开发:应用层软件的主要内容

升档过程示意,这里就需要掌握好变速箱理论基础,即为什么要按这个顺序动作,而不是其他顺序

那么怎么控制挂上3挡,怎么控制离合器交换?TCU应用层软件就相应的模块,离合器控制的,档位控制的。离合器控制本质上根据TCU软件开发:应用层软件的主要内容 来计算离合器扭矩 TCU软件开发:应用层软件的主要内容 。而档位控制主要根据同步器啮合过程的详细分析来实现同步力的精准控制,这也是上篇文章提到的理论基础。当然实际应用不止于此,还有凝聚了很多的工程经验知识。

TCU软件开发:应用层软件的主要内容

同步器控制分析示意

当计算出了所需的离合器扭矩 TCU软件开发:应用层软件的主要内容和同步力,这时还需通过电液系统来实现,即TCU应用层软件会根据离合器特性和电磁阀特性去控制电磁阀,将电磁阀的控制量输给底层软件最终实现。

这样就基本回答了上述的两个疑问,得到了一个TCU应用层软件的基本架构,如下所示:

TCU软件开发:应用层软件的主要内容

TCU应用层软件架构

上述就大致描述一个正向开发的过程,也可从中一窥理论所起的作用。当然实际的TCU应用层软件比这个复杂得太多,就软件功能来说,除了从理论角度的思考基本功能,还需要从工程角度去考虑很多的驾驶工况和整车功能。

 

02

驾驶工况

比如上述2升3档过程中,如果在离合器交换过程中,如下图中的红色点1或橙色点2,突然踩制动,那该怎么处理?

TCU软件开发:应用层软件的主要内容

这时是需要跳转到降档处理还是继续在升档控制中处理?如果在升档控制处理,又该怎么处理?这里意在说明TCU应用层软件开发要充分考虑驾驶工况因素,不对问题做解答。

TCU软件开发:应用层软件的主要内容

再比如是小油门6升7档的过程,在点1或点2急踩油门到底,那又该怎么处理?这时应该会进行动力降档,如下所示,但具体又要怎么从升档切换呢?

TCU软件开发:应用层软件的主要内容

ok! 以上就简单列举了几个车辆行驶过程中会出现的驾驶工况,这样的驾驶工况非常非常多,TCU应用层软件必须把这些驾驶工况考虑到位,这样才能保证控制的质量。

 

03

整车功能

 

TCU作为车辆的ECU之一,必然会要参与一些整车功能,比如自适应巡航控制,自动泊车等。

TCU软件开发:应用层软件的主要内容

新一代智能汽车网络架构,来源于:http://www.chinaaet.com/article/3000119716

简单来说,只要涉及到整车的纵向控制,一般都要求自动变速箱参与,进行档位和输出到车辆轮端扭矩的控制。也就是说TCU应用层软件包含参与这些整车功能的控制,而具体如何与其他ECU交互来实现这些整车功能,大致示意如下:
TCU软件开发:应用层软件的主要内容

变速箱系统域架构

 

04

小结

 

TCU应用层软件本质上基于理论基础,实际的驾驶工况和整车功能来自动控制变速箱,把握好这条主线,然后再相应地研究细节的精妙处,随着时间积淀还是能掌握好的。我想触类旁通,对于其他ECU应用层软件其实也差不多是这样。

继续阅读
weinxin
扫码关注公众号
关注公众号领精彩彩蛋!
SOA在汽车上的应用详解 汽车技术

SOA在汽车上的应用详解

1、什么是SOA SOA(面向服务的架构)可以理解为一种架构设计方法,它是将一个系统所具有的能力抽象成可调用的并具有标准接口的服务,从而可以通过调用服务或者调用多个服务的组合来满足系统的业务需求。 S...
万字长文解读DoIP ISO 13400-2标准 汽车技术

万字长文解读DoIP ISO 13400-2标准

注释:文中提到的图和表均与13400-2中对应。 ISO 13400-2定义了诊断仪和车辆ECU之间使用DoIP诊断协议(应用层)、IP协议(网络层)、TCP协议(传输层)以及UDP协议(传输层)进行...
一文搞懂AUTOSAR CanNm模块 汽车技术

一文搞懂AUTOSAR CanNm模块

前言 首先,问大家几个问题,你清楚: 为什么要引入网络管理呢?上电同时启动,下电同时关闭,它不香吗? 你知道车上的ECU节点可以分为哪几种类型吗? 汽车启动时,ECU之间怎么保持同步唤醒的呢? 下电时...
AUTOSAR和OSEK网络管理比较 汽车技术

AUTOSAR和OSEK网络管理比较

对于共同点:1. 都是直接网络管理。2. 目的均为协调网络中各节点同步进入休眠。3. 均依靠特定ID段的网络管理报文,但是每个节点的报文ID均不一样。4. 唤醒方法相同,第一个被唤醒网络节点发送网络管...

发表评论