CN101140029A - 双线内部模式开关组件 - Google Patents

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CN101140029A CNA2007101821439A CN200710182143A CN101140029A CN 101140029 A CN101140029 A CN 101140029A CN A2007101821439 A CNA2007101821439 A CN A2007101821439A CN 200710182143 A CN200710182143 A CN 200710182143A CN 101140029 A CN101140029 A CN 101140029A
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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的档位选择系统，其包括自动变速器和内部模式开关(IMS)组件。档位选择系统包括可转动芯部、第一组开关和第二组开关，第一组开关基于中心芯部转动位置感应第一电流，第二组开关基于芯部转动位置感应第二电流。控制模块分别基于第一和第二电流确定第一和第二电压，并基于第一和第二电压确定自动变速器的档位。

Description

双线内部模式开关组件
技术领域
本发明涉及一种车辆控制系统，更具体的是一种内部模式开关组件。
背景技术
本部分所述仅提供关于本发明的背景技术，并不作为现有技术。
内部模式开关(IMS)是变速器的一个部件，其用于传递驾驶员所选档位到车辆控制系统。传统IMS组件，用在车辆内并包括自动变速器，为机械接触结构。更具体的，IMS组件是滑动接触电气开关，附于变速器的低控阀体。传统开关包括两个主要部件：壳体和绝缘组件，壳体容纳构成固定接触的传导和非传导材料的轨道，以及绝缘组件构成移动接触，并且连接于操作者控制的变速杆。
现参照图1，根据现有技术IMS组件示出六个轨道(A、B、C、平均(Parity)、开始、接地)。移动接触器忽略由被非传导部分中隔断传导部分(阴影部分)构成的轨道。对于每个所选择的驱动档位(range)，移动接触器与传导和非传导部分以唯一模式相接触。
当选择一个档位，移动接触在轨道上与传导和非传导部分对齐。IMS组件对每个轨道独立输出信号(通常通过电线)到控制系统。通过控制系统读取的信号或者是高压信号或者低压信号。更具体的，当移动接触器与非传导材料接触时，出现高压信号，以及当移动接触器与传导材料接触时，出现低压信号。信号产生唯一的位形式，其指示所选的变速器范围档位。
当采用传统IMS组件时，由于信号通过控制系统读出的或者为低压信号(例如，0伏)或者为高压信号(例如，点火电压)，故障情况可能不能被识别出。这将导致造成不希望运行状况的非理想档位指示。
由于IMS组件基于机械构造，移动接触通过弹簧而保持其各自轨道。由于车辆运动和/或粗糙的路面条件，移动接触可能与其各自轨道短暂接触不良。这种情况称作触点颤动。控制软件解决每个接点颤动以便确保当选择变速器档位时可能造成时间延迟的正确信号。此外，在接触之间出现机械磨损和电腐蚀。因此，每个电线输出的高/低信号包括电力故障的可能，并且具有与之相应的材料和劳力成本。
发明内容
由此，本发明提供一种用于车辆的档位选择系统，其包括具有内部模式开关(IMS)组件的自动变速器。该档位选择系统包括可转动的芯部、第一组开关和第二组开关，第一组开关基于芯部的转动位置感应第一电流，第二组开关基于芯部的转动位置感应第二电流。控制模块分别基于第一和第二电流确定第一和第二电压，并且基于第一和第二电压指示自动变速器的档位。
在一个特征中，第一和第二组开关并联连接。
在另一特征中，第一和第二组开关包括霍耳效应开关。
在另一特征中，第一和第二组开关的每个开关基于芯部的转动位置感应一个高电流和一个低电流。
在其它特征中，档位选择系统进一步包括壳体，芯部可转动地布置在其中，壳体包括多个含铁轨道嵌入其中。壳体内芯部的每个转动位置包括，多个含铁轨道的至少一部分与第一及第二多个开关的至少一部分的唯一对应。当特定开关与含铁轨道之一相对齐时，第一和第二组开关的特定开关引起高电流，并且当特定开关与任一含铁轨道不对齐时，第一和第二组开关的特定开关感应低电流。对应于第一组开关的高低电流不同于对应于第二组开关的高低电流。在另一构造中，当特定开关与含铁轨道之一相对齐时，第一和第二开关组的特定开关感应低电流，当特定开关不与含铁轨道之一相对齐时，其感应高电流。
在其它特征中，档位选择系统还包括电压电源、第一电阻和第二电阻。第一电阻与电压电源和第一组开关电连接，并且第二电阻与电压电源和第二组开关电连接。第一电压确定为穿过第一电阻的压降，以及第二电压确定为穿过第二电阻的压降。
在又一特征中，当至少第一和第二电压之一等于0时，该控制模块识别故障。
在另一特征中，当至少第一和第二电压之一等于电源电压时，电源与第一和第二开关组中每一个电连接，该控制模块识别故障。
其他应用领域将从下面的论述中显而易见。可以理解的是，论述和说明书实施方式仅用于示范目的并且不用于限定本发明的范围。
附图说明
这里所述附图仅用于说明目的，并不用于以任意方式限制所述发明的范围。
图1是现有技术的内部模式开关(IMS)组件轨道形式的示意图；
图2是根据本说明书包括自动变速器和IMS组件的车辆功能方块图；
图3A是在第一选择范围内IMS的截面图；
图3B是在第一选择范围内IMS的另一截面图；
图4A是在第二选择范围内IMS的截面图；
图4B是在第二选择范围内IMS的另一截面图；
图5是根据本说明书用于双线IMS组件的示范性轨道形式；
图6是根据本说明书在常规运行中双线IMS组件的示意图；
图7是根据本说明书包括断路故障双线IMS组件的示意图；
图8是根据本发明书包括短路故障双线IMS组件的示意图；
图9是示范性流程图示出变速器控制系统的步骤，以便确定所选则的变速器范围。
具体实施方式
下面的描述实际上仅是示意性的，并不用于限定本发明说明书、申请、或用途。需要理解的是，全部附图中，相应数字指示类似的或相应的部分和特征。如这里所采用的，术语模块用于表示专用集成电路(ASIC)、电气电路、处理器(共享、专用、或集群)以及存储器，其执行一个或多个软件或程序、组合逻辑电路、或其他提供所述功能的适宜组件。
根据本发明的双线内部模式开关(IMS)与传统MS组件相比减少了硬件需求。更具体的，双线IMS组件通过结合单个轨道轨道电路减少了电路数量。该所减少的电线数量，由5个或更多减少到2个。该电线的减少节省了材料的成本。此外，双线IMS组件使控制系统可以确定是否有故障(例如，断路/短路)发生。
此外，根据本发明的IMS组件采用霍耳效应开关以便淘汰机械接触机构。以这种方式，接点颤动被消除，并且减少了机械部件的磨损和电气部件的腐蚀。
现参照图2，大体示出车辆10。车辆10包括发动机12，其通过转矩变矩器16驱动变速器14。空气通过节流阀18被抽入发动机12。空气与燃料混合并在发动机12的气缸(未示出)内燃烧以便产生驱动扭矩。转矩变矩器16通过输入轴20为变速器提供发动机扭矩。在典型实施例中的变速器14为自动变速器，其基于发动机扭矩驱动输出轴22。输出轴22驱动车辆10的动力传动系统24。
档位选择轴26使操作者设置变速器14在所需运行档位，包括，但是不限于，停车、倒车、空档、一个或多个向前驱动位置。该档位选择轴26使车辆驾驶员可以选择所需变速器档位。该变速器14包括IMS29。该变速器14可包括变速器控制模块30，或者变速器14可与变速器控制模块30相分离。该IMS29包括基于所选档位的两路电流。该变速器控制模块(TCM)30通过基于由IMS29引起的感应电流确定所选档位。第一连接导线34和第二连接导线36各自对TCM30传递信号，以便确定所选择档位。术语导线可能包括并不限于电线、导线、和/或线。
现参照图3A和图3B，示出根据本发明说明书的另一示例IMS29在第一选择范围档位(D5)的可变截面图。该IMS29包括芯部50和轨道壳体51。该芯部50由非传导材料构成。此外，该芯部50包括多个霍耳效应开关52、多个反压偏磁体54、以及第一和第二连接导线34、36。反压偏磁体54直接布置在霍耳效应开关52后面并与其成一条直线。驾驶员选档轴26转动轨道壳体51，其包括用于示范目的的多个轨道55标识为A、B、C、D、START。每个霍耳效应开关52和反压偏磁体54对应于每个轨道55。该轨道壳体51可包括多个轨道55。轨道55包括含铁材料部分56，其被不含铁材料部分56隔断。所述轨道55将结合图5进一步描述。
霍耳效应开关52基于本领域技术人员公知的霍耳效应原理。该霍耳效应开关52设置以便引起恒定高电流或恒定低电流。更具体地，当轨道55之一与在含铁材料56前面的霍耳效应开关52之一及反压偏磁体54之一对准(轨道A)轨道，霍耳效应开关52感应高电流。相反，当轨道55之一与不在含铁材料56前面的霍耳效应开关52之一及反压偏磁体54之一对准(轨道D)，霍耳效应开关52感应低电流。
例如，在图3A和3B中，所选的档位是D5。所选择的档位具有三个轨道55(A、B、C)，其中相应的霍耳效应开关52在含铁材料56前面，并且感应高电流。所选档位同样具有两个轨道55(D、START)，其中相应的霍耳效应开关不在含铁材料56前面，并且感应低电流。
现参照图4A和4B，示出在第二选择档位(P)内示例IMS29的另一可变截面图。所选档位具有两个轨道55(A、START)，其中相应的霍耳效应开关52在含铁材料56前面，并且将感应高电流。所选的档位同样具有三个轨道55(B、C、D)，其中相应的霍耳效应开关52不在由含铁材料56前面，并将感应低电流。
现参照图5，示出一组典型的用于六速变速器的轨道模式60。虽然该组轨道模式用于六速变速器轨道，小于六速的变速器，或多于六速的变速器可用于另一构造。换句话说，变速器档位可包括，但是不限于P、R、N、D6、D5、D4、D3、D2、D1。该组轨道模式60包括五个独立轨道模式，每个对应于轨道55中的一个(A、B、C、D、START)。虽然包括五个轨道，同样需要考虑，可用于其他构造的小于五个轨道或多余五个轨道的模式。
现参照图6，电气图表70包括第一电路71和第二电路72。第一电路71包括第一组并联连接的霍耳效应开关(A、B、C)。更具体的，第一信号导体74的一端连接于霍耳效应开关A。第二信号导体75的一端连接于霍耳效应开关B。第三信号导体76的一端连接于霍耳效应开关C。第一、第二和第三信号导体74、75、76各自的另一端，相互连接并顺序与第一连接导体34相连接。
第一接地导体78的一端连接于霍耳效应开关A。第二接地导体80的一端连接于一个霍耳效应开关B。第三接地导体82的一端连接于霍耳效应开关C。第一、第二、和第三接地导体74、75、76各自的另一端，相互连接并终结于第一接地84。
第一电路71进一步包括具有阻值R1(例如，63Ohms)的上拉电阻箱85和电压为Vs的电源86。电源86串联连接于上拉电阻箱85的一端，并且上拉电阻箱85的另一端串联连接于第一连接导体34。TCM30在87确定第一电压(V1)。
第二电路72包括第二组并联连接的霍耳效应开关88(D，START)。更具体的，第四信号导体89的一端连接于霍耳效应开关D。第五信号导体90的一端连接于霍耳效应开关START。第四和第五信号导体89、90的另一端各自相互连接，并串联连接于第二连接导体36。
第四接地导体91的一端连接于霍耳效应开关D。第五接地导体92的一端连接于霍耳效应开关START。第一和第二接地导体91、92的另一端分别相互连接，并终结于第二接地94。虽然，示出了第一接地84和第二接地94，第一和第二电路71、72分别共享同一接地。
第二电路72进一步包括具有阻值R2(例如，120Ohms)的上拉电阻箱96和电压为VS的电源98。电源86、98可以是同一电源。电源98串联连接于上拉电阻箱96的一端，并且上拉电阻箱的另一端串联连接于第二连接导体36。TCM30在99确定第二电压(V2)。
如上所述，第一和第二组霍耳效应开关73、88(A、B、C、D、START)组可包括基于含铁材料56的两个连续电流级。更具体的，相对于其相应组每个霍耳效应开关具有其独特的高级电流。该特征使得第一电路71和第二电路72对于每个所选档位在87和99产生唯一的一对电压。由此，TCM30可通过采用查找表格(LUT)100确定所选档位，表格包括预定的对于每个选定档位的值V1和V2组。
例如，如果选择D5，然后基于图5和图3A和3B中的典型轨道模式60，第一组霍耳效应开关73(A、B、C)将在含铁材料前面。由此，霍耳效应开关A将引起连续唯一高级电流(IAH)，霍耳效应开关B将感应连续唯一低级电流(IBH)，以及霍耳效应开关C将引起连续唯一高电流(ICH)。由此，第一组霍耳效应开关73平行布置，由各霍耳效应开关(A、B、C)引起的电流将叠加在一起。感应的电流的总和为总电流(I1)，其通过第一连接导体34，并且可基于下面的公式：
I1＝IAH+IBH+ICH
TCM30可在87确定第一电压(V1)，基于下面公式：
V1＝VS-(I1XR1)
第二组霍耳效应开关88(D、START)，基于图5和图3A和3B的典型轨道模式60，其不在含铁材料前面。由此，霍耳效应开关D将引起连续低级电流(IDL)，并且霍耳效应开关START将感应连续低电流(ISL)。由于第二组霍耳效应开关88平行布置，由每个霍耳效应开关(D、START)感应的电流将叠加在一起。感应的电流总和为总电流(I2)，其通过第二连接导体36，并且可基于下面公式：
I2＝IDL+ISL
TCM30可在99确定第二电压(V2)，基于下面公式：
V2＝VS-(l2XR2)
当确定了V1和V2值，TCM30可比较V1和V2的值，以便确定在上拉表格100内的值，以便确定选择的档位。
现参照图7，根据本发明说明书的实施方式，示出断路故障120。第一连接导体34由此断开，中断通过电路的电流。由于没有任何电流(I1)通过电阻85，因此穿过电阻85没有任何压降。由此，V1等于V2。当V1和/或V2等于VS时，TCM30可确定断路故障120。更具体的，TCM30可确定断故障120的位置。如果V2等于VS，然后断路故障120位于第二电路72内。类似的，如果V1等于VS，然后断路故障位于第一电路71。
现参照图8，根据本发明公开的实施方式示出短路故障122。第二连接导体36短路，并且电流(I2)穿过电阻96直接接地。例如，当接地的外部传导材料与第二连接导体36直接相接触时，出现短路故障。由于穿过电阻96，VS下降，穿过第二组霍耳效应开关没有任何压降。由此，电压V1等于0。当V1和/或V2等于0时，TCM30可确定短路故障122。更具体的，TCM30可确定短路故障122的位置。如果V2等于0，然后在第二电路72中的短路故障122被定位。类似的，如果V1等于0，然后在第一电路71中的短路故障122被定位。
现参照图9，流程图表150示出TCM30用于确定选择变速档位的实施步骤。在步骤160中，选择变速档位。在步骤170中，霍耳效应开关52感应电流。更具体的，霍耳效应开关52引起电流，其基于含铁材料的有无。在步骤180，控制确定，是否V1和/或V2等于0。如果V1和/或V2等于0，控制器在步骤190中确定短路故障122，并且控制终止。如果V1和/V2不等于0，控制器在步骤200中进行确定是否V1和/或V2等于VS。如果V1和/或V2等于VS，控制器在步骤210中确定断路故障120。如果V1和V2不等于VS，控制器进行比较V1和V2与相应的LUT100内的值，以便确定在步骤220中所选档位。
本领域技术人员可以理解的，根据本发明的公开上述描述可以更多种形式实施。由此，当说明书结合其中特殊实施方式相关联描述，公开的真正范围将不被限制，因为基于附图、说明书、和下面权利要求的研究其它改动对本领域技术人员来说，是很明显的。

Claims (33)

1.一种用于包括自动变速器的车辆的档位选择系统，具有内部模式开关(IMS)组件，包括：
可转动的芯部；
第一组开关，其基于所述芯部的转动位置感应第一电流；
第二组开关，其基于所述芯部的转动位置感应第二电流；
控制模块，其分别基于所述第一和第二电流确定第一和第二电压，并基于所述第一和第二电压识别所述自动变速器的档位。
2.如权利要求1所述档位选择系统，其中所述第一和第二组开关并联连接。
3.如权利要求1所述档位选择系统，其中所述第一和第二组开关包括霍耳效应开关。
4.如权利要求1所述档位选择系统，其中第一和第二组开关的所述每个开关感应基于所述芯部转动位置的高电流和低电流其中一个。
5.如权利要求1所述档位选择系统，进一步包括壳体，所述芯部可转动地布置其中，所述壳体包括多个含铁轨道嵌入其中。
6.如权利要求5所述档位选择系统，其中在所述壳体内的所述芯部的多个转动位置中的每一个包括，多个含铁轨道的至少一部分与第一及第二多个开关的至少一部分开关唯一对应。
7.如权利要求6所述档位选择系统，其中当第一和第二组开关的特定开关与多个含铁轨道之一相对齐时，第一和第二组开关的特定开关感应高电流，并且当特定开关与多个含铁轨道之一不对齐时，第一和第二组开关的特定开关感应低电流。
8.如权利要求4所述档位选择系统，其中对应于第一组开关的高及低电流不同于对应于第二组开关的高及低电流。
9.如权利要求1所述档位选择系统，进一步包括：
电压电源；
第一电阻，和
第二电阻，
其中所述第一电阻与电压电源和第一组开关电连接，以及所述第二电阻与电压电源和第二组开关电连接。
10.如权利要求9所述档位选择系统，其中穿过第一电阻的第一压降确定为所述第一电压，以及穿过第二电阻的第二压降确定为所述第二电压。
11.如权利要求1所述档位选择系统，其中当至少第一和第二电压之一等于0时，控制模块识别故障。
12.如权利要求1所述档位选择系统，其中当至少第一和第二电压之一等于电源电压时，而电源与各第一和第二开关组电连接时，控制模块识别故障。
13.一种用于包括自动变速器车辆的档位选择系统，包括：
具有可转动芯部的内部模式开关(IMS)组件；
第一组开关，其基于所述芯部的转动位置感应第一电流；
第二组开关，其基于所述芯部的转动位置感应第二电流，该第二电流与第一电流不同；
控制模块，其分别基于所述第一和第二电流确定第一和第二电压，并基于所述第一和第二电压确定所述IMS组件中是否存在故障。
14.如权利要求13所述档位选择系统，其中所述控制模块基于第一和第二电压识别所述自动变速器的档位。
15.如权利要求13所述档位选择系统，其中所述第一和第二组开关的每个所述开关基于所述芯部的转动位置感应高电流和低电流其中一个。
16.如权利要求13所述档位选择系统，进一步包括壳体，所述芯部可转动地布置其中，所述壳体包括多个含铁轨道嵌入其中。
17.如权利要求16所述档位选择系统，其中在所述壳体内的所述芯部的多个转动位置中的每一个包括，所述多个含铁轨道的至少一部分与第一和第二多个开关的至少一部分开关唯一对应。
18.如权利要求17所述档位选择系统，其中当第一和第二组开关的特定开关与多个含铁轨道之一相对齐时，所述第一和第二组开关的特定开关感应高电流，并且当特定开关与多个含铁轨道之一不对齐时，所述第一和第二组开关的特定开关感应低电流。
19.如权利要求15所述档位选择系统，其中对应于第一组开关的高及低电流不同于对应于第二组开关的高及低电流。
20.如权利要求13所述档位选择系统，进一步包括：
电压电源；
第一电阻，和
第二电阻，
其中所述第一电阻与电压电源和第一组开关电连接，以及所述第二电阻与电压电源和第二组开关电连接。
21.如权利要求20所述档位选择系统，其中穿过第一电阻的第一压降确定为所述第一电压，以及穿过第二电阻的第二压降确定为所述第二电压。
22.如权利要求13所述档位选择系统，其中当第一和第二电压至少一个等于0时，所述控制模块识别故障。
23.如权利要求13所述档位选择系统，其中当至少第一和第二电压之一等于电源电压时，而电源与第一和第二开关组中每一个电连接时，所述控制模块识别故障。
24.一种识别车辆中自动变速器档位的方法，其中车辆包括内部模式开关(IMS)组件，该方法包括：
采用基于所述IMS组件芯部转动位置的第一组开关，感应第一电流；
采用基于所述芯部转动位置的第二组开关感应第二电流；
分别基于所述第一和第二电流确定第一和第二电压；以及
基于第一和第二电压识别所述自动变速器的档位。
25.如权利要求24所述方法，其中第一和第二组开关的所述每个开关感应基于所述芯部转动位置的高电流和低电流其中一个。
26.如权利要求25所述方法，进一步包括提供壳体，所述芯部可转动布置其中，所述壳体包括多个含铁轨道嵌入其中。
27.如权利要求26所述方法，其中在所述壳体内的所述芯部的多个转动位置中的每一个包括，多个含铁轨道的至少一部分与第一和第二多个开关的至少一部分开关唯一对应。
28.如权利要求27所述方法，其中当第一和第二组开关的特定开关与所述多个含铁轨道之一相对齐时，第一和第二组开关的特定开关感应高电流，并且当特定开关与所述多个含铁轨道之一不对齐时，第一和第二组开关的特定开关感应低电流。
29.如权利要求25所述方法，其中对应于第一组开关的高及低电流不同于对应于第二组开关的高及低电流。
30.如权利要求24所述方法，进一步包括：
提供电压电源、第一电阻和第二电阻；
将第一电阻与电压电源和第一组开关电连接，
将第二电阻与电压电源和第二组开关电连接。
31.如权利要求30所述方法，进一步包括：
将穿过第一电阻的第一压降确定为所述第一电压；以及
将穿过第二电阻的第二压降确定为所述第二电压。
32.如权利要求24所述方法，其中进一步包括，当第一和第二电压至少一个等于0时，控制模块识别故障。
33.如权利要求24所述方法，进一步包括，当至少第一和第二电压之一等于电源电压时，而电源与第一和第二开关组中每一个电连接时，识别故障。
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