用以操作半自动变速器中的离合器的电子控制模块（ECM）技术领域
本发明涉及控制器或处理器用以控制用于具有半自动变速器的车辆的离合器，并
且具体涉及用于操作半自动变速器中的离合器的方法。
背景技术
根据专利文献US5377797，提供了响应于变速器换档杆位置的离合器接合控制方
法。所述方法用以控制位于发动机和手动或半自动变速器之间的传动系离合器系统，其中，
位置传感器指示换档杆在档位选择闸（gate）中的位置，以向与离合器致动器联接的离合器
控制器提供信息。当换档杆在档位选择闸中移动经过80%位置到100%位置时，离合器接合；
并且当换档杆在档位选择闸中从100%位置移动到20%位置时，离合器断开。
在电子离合器系统中，通过离合器致动器致动离合器。与驾驶员的请求相比，离合
器致动器的响应相对慢。由于换档杆的制造中的不规则和不同的静止位置，对于同一换档
杆移动，检测用以打开离合器的换档意图对每个档位有不同的影响，诸如就少数档位触发
意外的离合器打开请求，就少数档位不触发离合器打开请求以及等等。
此外，离合器致动器的响应很慢，并且由于机械和电子限制，不可能具有很高响应
速度的致动器。因此为了在驾驶员有意图时打开半自动变速器中的离合器，离合器致动器
通常能够最快在150至200毫秒内打开离合器。但是可以看到，当进行很快的换档时，驾驶员
在少于100毫秒内换档换档杆（从档位至空档）。有时，如果驾驶员在驾驶时握住换档杆并且
轻微的移动被检测到，则离合器会被打开。
因此，当检测到换档杆的轻微移动时离合器需要打开，以便避免作用于驾驶员的
反向力/槽口感（notch）。此外，必须检测到驾驶员的有效换档意图，以避免离合器的意外打
开情况。
发明内容
提供了一种电子控制模块（ECM）用以操作半自动变速器车辆中的离合器。该ECM适
于接收与换档杆的位置相关的至少一个输入信号，处理所述至少一个输入信号并产生偏置
信号以检测换档意图。该ECM比较所述至少一个输入信号的值与选自以下组中的至少一个
值，所述组包括从存储元件取回的用于检测从当前档位的换档意图的阈值和所述偏置信号
的产生值。该ECM然后基于所述比较，确定所述换档意图的类型为选自包括快速换档和标准
换档的组中的任何一种，并且相应地操作所述离合器。
提供了一种用于操作半自动变速器中的离合器的方法。该方法包括接收与换档杆
的位置相关的至少一个输入信号的步骤。下一个步骤包括处理所述至少一个输入信号，并
产生偏置信号用于检测换档意图。下一个步骤包括比较所述至少一个输入信号（108）的值
与选自以下组中的至少一个值，所述组包括从存储元件取回的用于检测当前档位的换档意
图的阈值和所述偏置信号的产生值。进一步的步骤包括基于所述比较，确定所述换档意图
的类型为选自包括快速换档和标准换档的组中的任何一种，并且相应地操作所述离合器。
附图说明
参照以下附图描述本发明的实施例，在附图中：
图1图示根据本发明的实施例的用以操作半自动变速器中的离合器的电子控制模块
（ECM）；
图2图示根据本发明的实施例的换档杆位置的标准化；
图3图示根据本发明的实施例的用于检测换档意图类型的图表；
图4图示根据本发明的实施例的用以检测驾驶员的有效换档意图的换档杆移动模式；
图5图示根据本发明的实施例的档位布局，其中，每个档位被提供以用于检测换档意图
的单独阈值；
图6图示根据本发明的实施例的对由换档杆振荡所产生的意外换档的拒绝；
图7图示根据本发明的实施例的用于操作半自动变速器中的离合器的方法。
具体实施方式
图1图示根据本发明的实施例的用以操作半自动变速器中的离合器的电子控制模
块（ECM）。ECM 110适于接收与换档杆104的位置相关的至少一个输入信号108。换档杆104的
位置要么当驾驶员未意图改变档位时静止，或者当驾驶员正在改变到另一档位时运动。此
外，换档杆104的位置包括从至少一个传感器106获得的位置坐标，所述传感器106被安装用
以监控/追踪换档杆104的位置。一旦获取换档杆104的位置，ECM 110处理至少一个输入信
号108并产生偏置信号（offset signal）306，如图3所示。偏置信号306用于检测驾驶员的换
档意图。ECM 110进一步比较所述至少一个输入信号108的值与选自包括阈值308和偏置信
号306的产生值的组中的至少一个值。如图3所示的阈值/信号308是从存储元件112取回的，
用于检测从目前的档位转移至期望的档位的换档意图。偏置信号306由ECM 110实时产生。
所述比较是基于因换档杆104的移动而接收到的至少一个输入信号108。ECM 110基于所述
比较确定换档意图的类型为选自包括快速换档和标准换档的组中的任何一个。然后，ECM
110通过向离合器致动器114发送控制信号相应地操作离合器116。离合器致动器114是选自
包括机械的、液压的、气动的、电子的致动器等的组中的任何一个。此外，半自动变速器还对
应于机械式自动变速器或具有自动离合器的变速器。
根据本发明的实施例，ECM 110适于仅在检测到快速换档或标准换档时控制离合
器116，并且ECM 110独立于车辆的发动机控制单元（ECU）（未示出）。ECM 110以响应于ECU并
且与ECU通信的方式工作。替代地，ECM 110是单个控制器，以作为车辆的ECU进行控制和操
作。ECM 110于是接收输入信号，诸如速度、转矩、燃料、空气燃料比等，以控制车辆的整个操
作。
图2图示根据本发明的实施例的换档杆位置的标准化。为了解释考虑了H型档位布
局102（也被称作五速换档模式布局），并且因而可同等地应用于其他类型的档位布局102。
其他类型的档位布局102包括但不限于双速换档布局，三速换档布局、四速换档布局、六速
换档布局等。数字202对应于任何一个奇数编号的档位，诸如1档、3档、5档等。类似地，数字
204对应于任何偶数编号的档位，诸如2档、4档和6档。6档对应于倒车档。图2示出了具有相
应带（band）的空档210。
参照线206，换档杆104的位置被标准化，即，在每个档位处换档杆104的休止/静止
点被标准化成，对于空档210的带上方的档位占20%，并且对于空档210的带下方的档位占
80%。例如，奇数编号档位202，即1档、3档和5档，在空档210上方，并且偶数编号档位204，即2
档、2档和6档，在空档210下方。因此按照标准化档位，奇数编号档位202在从相应档位末端
位置到空档210的长度的20%处（空档210在50%处）。类似地，偶数编号档位204在与空档210
相距80%处（空档210在50%处）。
对于每个档位，来自至少一个传感器106的换档杆104的初始位置值被储存在存储
元件112中。通常在，但不限于在，原始设备制造商（OEM）场所处、在生产工厂等中，在车辆的
生产线终端（EOL）过程执行初始档位值的储存。在EOL中，换档杆104移动到每个档位位置并
且ECM 110记录/储存至少一个位置值。所储存的换档杆104在每个档位处的至少一个位置
值被考虑为在驾驶员使用期间用于标准化位置信号的基础。
现在参照线208，一旦车辆出厂，并且当驾驶员使用并移动换档杆104至特定/期望
档位位置时，则换档杆104的标准化位置值被用于换档意图和离合器116的相应动作。例如，
在H型档位布局102中，来自奇数编号档位202的1档、3档和5档以及来自偶数编号档位204的
2档、4档和6档分别在第一道、第二道和第三道中。在EOL期间，用于1档的至少一个传感器
106的值被记录为1.2V。现在，在常规使用之后，当换档杆104被驾驶员移动回1档时，接收到
的电压值为1.4V。在EOL期间，ECM 110自动记录1.2V作为被标准化至20%，因而1.4V被标准
化至（例如）24%。但是现在，被记录为1.4V的换档杆104的新信号作为20%被学习和适用。因
此，线208表示，虽然至少一个传感器106的值正在改变，但按照驾驶员的使用，换档杆104的
静止位置适应为改变的值。
ECM 110自身执行标准化。替代地，提供与独立于ECM 110标准化模块或在ECM 110
内的标准化模块。
图3图示根据本发明的实施例的用于检测换档意图类型的图表。X轴310代表以合
适计量单位形式的时间。Y轴312代表以百分比形式的换档杆104的位置。换档杆104的位置
被标准化，即，在每个档位处换档杆104的休止/静止点被标准化成对于空档210上方的档位
占20%，空档210下方的档位占80%，并且对于空档210占50%，如图2中所解释的。所述标准化
帮助处理换档杆104的位置而不考虑不规则，并且还帮助避免车辆与车辆之间的差异。
示出了换档杆信号302的曲线。换档杆信号302要么与至少一个输入信号108相同，
或者取得自滤波和处理之后的至少一个输入信号108。换档杆信号302被示出从空档210移
动至奇数编号档位202，然后返回空档210。延迟信号（delay signal）304（诸如时间延迟）的
曲线由ECM 110产生。延迟信号304依赖于并且总是跟随换档杆信号302。延迟信号304如配
置的那样由ECM 110产生，并且延迟信号304容许被配置。例如，延迟信号304紧密跟随换档
杆信号302直到20%，之后两个曲线302和304之间的差异增大，随后在换档杆信号302达到
50%时所述差异再次减小。在一段时间之后，换档杆信号302和延迟信号304彼此相遇或相
交。替代地，在某一时刻，延迟信号304和换档杆信号302具有相同或共同的值。
偏置信号306的曲线由ECM 110产生。偏置信号306依赖于延迟信号304。偏置信号
306对应于总是比延迟信号304小或大预定值的信号。因而，延迟信号304和偏置信号306从
不彼此相遇或相交。替代地，延迟信号304和偏置信号306的值从不相等。
直线虽然对应于换档杆104的移动的25%，但表明了当前接合的档位的阈值308。阈
值308表示当换档杆104从当前档位移动到期望档位时检测到换档意图。
根据本发明的实施例，ECM 110被配置成确定驾驶员所请求的换档的性质/类型。
换档意图的类型选自包括快速换档和标准换档的组。与缓慢/标准换档相比，在快速换档期
间，换档杆104的移动更快，因此当换档杆104从当前档位移动到期望档位时，无论何时换档
杆信号302达到偏置信号306都允许档位分离或离合器打开条件。偏置信号306以下述方式
产生，即，偏置信号306的值总是比阈值308的信号更接近换档杆104的20%位置。因此，ECM
110检测到偏置信号306的值和换档杆信号302的值相等远早于当前档位的阈值308，并且触
发离合器打开条件。因此，半自动变速器的离合器致动器114具有足够的时间以完全打开离
合器116并容许档位的平稳改变。
但是，在缓慢/标准换档期间，换档杆信号302不会达到/相交于偏置信号306，因为
延迟信号304跟随换档杆信号302并且获得足够的时间以达到换档杆信号302的值。延迟信
号304等于换档杆信号302。换言之，换档杆信号302比达到偏置信号306更早地达到阈值
308。因此，在如所示的缓慢换档期间，当换档杆信号302达到阈值308时，考虑基于位置的阈
值308以允许档位分离。因而，ECM 110基于换档杆104的快速换档或缓慢换档，触发离合器
打开条件。档位分离包括，向离合器致动器114发送信号以打开离合器116，容许如驾驶员请
求的档位改变，并且然后通过相同的离合器致动器114再次关闭离合器116。
图4图示根据本发明的实施例的用以检测驾驶员的有效换档意图的换档杆移动模
式。ECM 110被配置成基于换档杆104的移动模式确认换档意图或改变档位的请求。ECM 110
清除由诸如振动、手掌放置在换档杆104上等各种原因产生的意外请求。如果驾驶员意图将
档位从1档改变到3档，则驾驶员将处于1档位置中比如20%位置404处的换档杆104移动到1
档位置中的末端0%位置402，然后带回并朝向空档210移动，随后移动到3档位置。类似地，如
果驾驶员意图将档位从4档改变到5档，则驾驶员将处于比如80%位置406处的换档杆104移
动到4档位置的末端100%位置408，然后带回并朝向空档210移动，随后朝向5档位置移动。
在朝向空档210移动时，换档杆104的换档杆信号302达到相应档位的阈值308，由
此致动离合器116以在标准换档期间打开。替代地，换档杆104的换档杆信号302比在达到相
应档位的阈值308更早地达到偏置信号306，由此致动离合器116在快速换档中打开。在H型
档位布局102中，0%位置402被示出为奇数编号档位202（诸如1档、3档、5档等）的末端。类似
地，100%位置408被示出为偶数编号档位204（诸如2档、4档、6档等）的末端位置。替代地，当
奇数编号档位202和偶数编号档位204互换时，也可应用对有效换档意图的检测。这样，0%位
置是对于偶数编号档位202的末端位置，100%位置是对于奇数编号档位204的末端位置。
根据本发明的实施例，ECM 110还适于拒绝由换档杆104在当前档位处的振荡产生
的意外换档的检测。
图5图示根据本发明的实施例的档位布局，其中，每个档位被提供以用于检测换档
意图的单独阈值。考虑一种档位布局102/配置，其中，至少一个传感器106被用于检测换档
杆104的位置。所获取的换档杆104的静止位置的信号被标准化为对于奇数编号档位202
（即，对于1档、3档和5档）为20%，并且独立于各自的实际位置。类似地，偶数编号档位204
（即，2档、4档和6档）被标准化/等同为80%，并独立于各自的实际位置。此外，在每个档道
（gear lane）中空档210也被标准化/等同为50%。分别将2档位置和6档位置的长度520和长
度522看作从当前档位位置从换档杆104的休止静止位置移动/行进至空档210所需的实际
距离。
当换档杆104从当前档位朝向空档210位置移动，但在达到空档210位置之前，离合
器打开请求被触发。但是，由于不规则性，用于全部三个档道的单个共同阈值308不足以检
测来自驾驶员的换档意图，因为实际长度520不等于长度522，虽然二者标准化的值相同。因
此，存在对于少数档位的触发离合器打开请求的很敏感的情况，其中，离合器打开条件由于
换档杆104的振动而被意外触发。此外，存在对于少数档位的离合器打开请求延迟响应的可
能性，其中，驾驶员在换档时感觉到反向力/槽口感。
根据本发明的实施例，提供用于档位布局102中的至少一个档位的用于检测换档
意图的单独阈值308。单独阈值308要么对于至少两个档位相同，或者对于所有档位都不同。
为每个档位设定/提供单独阈值308，以当驾驶员将换档杆104从当前档位移动至空档210或
其他档位时检测来自驾驶员的换档意图。根据本发明的另一实施例，阈值308被选择成高于
振动或震荡值的方式。因此，无论何时请求，ECM 110都可为离合器致动器114提供足够的时
间来完全打开离合器116。还提供了执行该过程的方法。
根据本发明的另一实施例，ECM 110动态地适应阈值308，用于在换档杆104的随后
使用期间检测对每个档位的换档意图。驾驶员对换档杆104的随后使用具有使至少一个传
感器106的输出值恶化的可能性。因而，ECM 110使至少一个传感器106的新的值适应于档位
布局102中换档杆104在档位位置的静止位置。在1档位置处换档杆104的20%位置404由虚线
502示出。在3档位置处换档杆104的20%位置404由虚线506示出。在5档位置处换档杆104的
20%位置404由虚线504示出。
类似地，对于偶数编号档位，在2档位置处换档杆104的80%位置406由虚线516示
出。在4档位置处换档杆104的80%位置406由虚线514示出。在6档（倒车档）位置处换档杆104
的80%位置406由虚线518示出。
空档210还被相对于档位布局102中的每个档位或对于每个档道被标准化。空档
210对于第一道被标准化至50%，如虚线510所示。空档210对于第二道被标准化至50%，如虚
线508所示。空档210对于第三道被标准化至50%，如虚线512所示。
图6图示根据本发明的实施例的对由换档杆振荡所产生的意外换档的拒绝。ECM
110还适于拒绝由在当前档位处换档杆104的振荡所产生的意外换档的检测。如果换档杆
104磨损或由于车辆在不平整的路面上行驶，存在换档杆104在相应档位位置处的意外移动
的可能性。换档杆104的移动或振荡导致离合器116的打开条件，即使没有来自驾驶员方面
的换档意图。通过监控换档杆104防止了意外换档。换档杆104在档位位置中的停止位置总
是被标准化至20%（对于再空档区上方的全部档位）和80%（对于在空档区下方的全部档位）。
监控在20%或80%值附近的振荡以便检测换档杆104的振荡。
例如：考虑图表，其中X轴310代表以合适单位（诸如毫秒）的时间，并且Y轴312代表
以百分比形式的档位位置。50%线对应于空档，并且20%线对应于在相应档位位置处的换档
杆104的标准化静止位置。此外，33%线对应于槽口点（notch point）。如果在1档中的换档杆
104振荡，则假设在20%上方和20%下方检测到换档杆104的位置。如从换档杆信号302可见
的，当换档杆104从21%移动至19%时，计数器增量至1。然后，如果换档杆104从19%移动回
22%，则计数器增量至2，等等。如果计数器增量多于或等于为计数器设定的阈值，则振荡被
确认。在例子中，在数字4之后，振荡继续并且被认为存在振荡。因此不允许离合器打开条
件，直到换档杆104中不存在振荡或连续移动达校验阈值时间。
如图所示，数字602指示对振荡的确认，这是由于甚至在数字4之后存在以数字5、6
和7所示的振荡。因而，换档杆信号302不被考虑为换档意图。
如果换档杆信号302被检测为在一个方向上连续移动（诸如增大或减小）达校验阈
值时间，则允许换档意图的检测。连续移动情况由数字604指示。
在挂档（In-Gear）位置的换档杆的这种方式的振荡能够被检测，并且禁止离合器
打开条件，直到不再检测到振荡。
图7图示根据本发明的实施例的用于操作半自动变速器中的离合器的方法。所述
方法包括：步骤702包括接收与换档杆104的位置相关的至少一个输入信号108。该至少一个
输入信号108接收自被安装在换档杆104附近的至少一个传感器106。步骤704包括处理该至
少一个输入信号108并产生偏置信号306。该偏置信号306用于检测换档类型。步骤706包括
比较该至少一个输入信号108的值与选自下面的组中的至少一个值，该组包括从存储元件
112取回的当前档位的阈值308和偏置信号306的产生值。步骤708包括基于所述比较确定换
档意图的类型为选自包括快速换档和标准换档的组中的任何一种，以及相应地操作离合
器。
所述方法还包括依赖于通过处理至少一个输入信号108而获得的延迟信号304产
生偏置信号306。所述方法还进一步包括基于换档杆104的移动模式确认换档意图。该移动
模式包括将换档杆104移动至当前档位的末端位置，然后将其带向期望的档位。所述方法还
进一步包括在确定换档意图的类型之后操作离合器116。
所述方法还进一步包括提供独立阈值308用于检测就档位布局102中的每个档位
的换档意图，并且进一步包括在换档杆104的随后使用期间动态地适应阈值308。
当换档杆104移动朝向空档210并且远离就当前档位的校验阈值308时，离合器116
打开；并且当换档杆104移动远离空档210并且远离就期望的档位的校验阈值308时，离合器
116闭合。
根据本发明的实施例，避免了意外的离合器116打开或打开条件或换档意图。离合
器致动器114被提供以足够的时间以响应用于离合器116的打开。ECM 110提供了容易校验
的功能性。仅当基于换档杆104的信号检测到驾驶员的换档意图时，ECM 110打开由离合器
致动器114控制的离合器116。因此，用于所有缓慢换档或快速换档的离合器打开条件的方
法组合。ECM 110在驾驶员通过拉动换档杆104实际上想要换档时，提供更快的响应。ECM
110提前预测很高的换档可能性；并且基于发动机正在产生何种转矩，离合器116已经半打
开；并且由于离合器致动器114为了打开离合器116的行进更少，响应得到提高。还避免了换
档杆104处的阻力。换档杆104可被配置成除20%之外的标准化的基于百分比的位置，诸如
10%、15%、30%等。
应该理解，以上描述中所解释的实施例仅是说明性的，并且不限制本发明的范围。
可以想到在所述描述中解释的实施例中的许多这类实施例及其他修改和改变。本发明的范
围仅由权利要求的范围限制。