CN102374286A - 渐变换档和突变换档相结合的自动变速系统 - Google Patents

Abstract

一种自动变速系统，将手动挡自动化，根据发动机转速、转矩和运行速度情况综合自动选择档位；包括“渐变换档控制器”和“突变换档控制器”两个大子系统，渐变换档控制器包含的子模块有阈值比较器、换档脉冲发生器、折合转矩器；突变换档控制器包含的子模块有突变判定器、突变信号器、档位预判器、模数转换器；共用的子模块有空档指令器、加减计数器、档位信号确认器、驱动状态处理电路、换档机械装置；只要转矩、转速超出其阈值，渐变换档控制器将调整档位使其回到阈值以内；当强制动时，突变换档控制器会进行档位预判，制动结束时切换到最佳预判档位。

Description

渐变换档和突变换档相结合的自动变速系统

技术领域：本发明是一种自动变速系统，属于电子控制系统领域。

背景技术：汽车、工程机械等移动机械(以下简称为汽车)中有一些可以改进的地方，如：①现在的自动挡多用到液力变矩器，其效率低于手动挡是一大弊端，如果将手动挡自动化，能耗将低于液力变矩器的自动挡汽车；②本发明根据发动机转速和运行速度情况综合自动选择档位；本发明的自动变速系统包括“渐变换档控制器”和“突变换档控制器”、两个大子系统，它们又包含下级子模块；还涉及挂档驱动系统。

为了叙述简便，本自动变速系统是针对前进档位而言，前进档与倒档之间的切换仍然是手动；假定前进档位为a～f档(即1～6档)，a表示最低档，f表示最高档。当然可以扩充至更多的档位或减少档位。

发明原理描述：

当发动机的转矩和转速处于以额定值为中心的一个区间(以下简称为优良区间)内时，其工作状态处于优良状态，所以换档的目的就是要将发动机切换到优良区间；优良区间的边界称为阈值，即，在上阈值与下阈值之间为优良区间。

本发明是一种渐变换档和突变换档相结合的自动变速系统，包括电子控制系统、挂档驱动系统；其特征是：

包含一个加减计数器，其功能是用它输出的二进制编码(Q2、Q1、Q0)作为前进档位驱动值(简称档位驱动值)，即，控制系统将驱动变速器，使变速器的档位等于档位驱动值。

包含一个渐变换档控制器JBHD，其功能是车速处于渐变状态时进行自动换档，这是档位驱动值的控制器之一；在速度变化比较平缓时，启用渐变换档控制器JBHD，根据发动机的转矩和转速来切换档位，转矩传感器和转速传感器在取得采样信号电压并经过变送器调整后，输送给阈值比较器进行比较，当被测量(转矩或转速)没有超出优良区间的情况就维持当前档位；当被测量(转矩或转速)有超出优良区间的情况就执行换档操作，具体说，当转矩大于转矩上阈值时或转速小于转速下阈值时，阈值比较器就发出减档脉冲，使加减计数器减1，自动换档控制系统就下降一个档位；同理，当转矩小于转矩下阈值时或转速大于转速上阈值时，阈值比较器就发出加档脉冲，使加减计数器加1，自动换档控制系统就提高一个档位；

包含一个突变换档控制器TBHD，其功能是在车速急剧变化时实现跨越式换档，在速度变化强度很大时，启用突变换档控制器TBHD，突变换档前应该进行档位的预判，有两种预判法和预判器，一种是车速式档位预判法和预判器，一种是综合式档位预判法和预判器，对档位进行预判后将档位预判值(I2、I1、I0)以优先权的方式送至加减计数器确定档位驱动值。

包含一个突变判定器TBPD，其功能是判定车速的变化强度是否值得启动突变换档控制器，在常态下车速变化强度不大，而在制动力大且制动时间长的情况下，车速变化强度很大，突变判定器TBPD根据降速的强度来判定是否要启动突变换档控制器；当然，此原理也可以用于加速时启动突变换档控制器。

包含一个空档指令发生器KDZL，其功能是在三种情况下进空档，一是刹车时，二是换档前，三是车速急剧下降时。

包含一个解码器LMQ，其功能是将JSQ送来的二进制编码的档位驱动值(Q2、Q1、Q0)解码成一个a～f路输出线路的开关量，每个时刻a～f路中最多只有一路为通，其它路为断；比如c路通时解码信号Vc＝1，其它路的解码信号＝0，这时是进c档；当a～f路全部断则为空档。

包含由a档信号转换器DW_a至f档信号转换器DW_f组成的“档位信号确认器”，其功能是将档位的电子信号转换为“档位继电器信号”。

包含一个驱动状态处理电路(由微机和继电器组成)，其功能是将挂档时的机械运动的位置开关信号与档位继电器信号联合处理，形成动力驱动信号，驱动电动机或液压泵(以下合称电动器)，进而驱动换档机械装置进行换档。

包含一个挂档机械装置，其功能是在电动器的驱动下，实现对变速器的换档驱动。

几点说明：

◆附图编号中，关联很紧密的几个图放在同一个主编号内，如：图3.1～图3.4，表示这几幅图关系很紧密，有很多相同或相关的内容，都放在主编号图3中。

◆电源+U和-U都是经过稳压后的电压。

◆若V为高电位(+U)，可以用V＝+U或V＝1表示；若V为低电位(-U)或零电位时，可以用V＝(-U)或V＝0表示。

◆集成运放的同相输入端简称同相端，反相输入端简称反相端。除法器的×端接入被除量，其÷端接入除量；乘法器的两个×端各自接入一个乘量。

◆继电器Xc中，其线圈仍用Xc表示，其触点用Xc1、Xc2、Xc3……表示；其它继电器和接触器的表示方法类似。

◆符号与拼音相关联，大写符号为器件的大类别，比如CG为传感器的拼音，小写符号为器件的小类别，比如油门传感器用CGym表示，“ym”就是“油门”的拼音。

◆电阻、电容、二极管、三极管、线圈、集成运放、常开触点、常闭触点、继电器，统一用国标符号标出，因为元件很明确，所以有的没有给以说明。

◆电路被一虚线框框住时，该虚线框角上有一个矩形名称框，后图就用该名称框表示该虚线框框住的电路；比如。图2.1中虚线框中的渐变换档电路的模块名称为JBHD，图7中就用一个名称框和模块名称JBHD表示渐变换档电路模块。

◆模块名称后面的阿拉伯数字为模块名称的编号，例如图2.1中，模块YZ1、YZ2、YZ3、YZ4都表示阈值比较器，分别为1、2、3、4号阈值比较器。

实施例及附图说明(符号和工作原理相结合进行解释)

实施例1.1-变送器。

图1.1-变送器BS原理图，其作用是将非标电信号转换成本系统所规定的标准量程的信号。CG-传感器，虚线框BS中的电路是变送器的电路图之一；集成运放AG接成电压跟随电路充当输入级，因为AG为电压跟随电路，所以传感器CG送来的采样信号U_*’(各种电压，*为通配符)经过AG后，输出端电位仍然为U_*’，但是电压跟随电路可以使输入电阻很大，输出电阻很小，即变得向传感器CG索取的电流很小，向后级提供信号的负载能力加大；集成运放AH和电阻Rh1、Rh2、Rh3、Rh4接成一个差分放大器，从反相端电阻Rh1输入的信号为基准调节信号Uh，使输出电压U_*值上下平移，从同相端电阻Rh2输入的信号为传感器采样信号U_*’，经过差分放大后得到U_*，也就是说，U_*是U_*’经过平移和放大后的信号。例如，U_*’的变化范围是0～4V，要调整为U_*的变化范围(-10～10V)，令放大倍数＝Rh3/Rh1＝20/4＝5，如果仅仅是放大5倍，那么0～4V变成了0～20V，如果整体下移10V后就成了-10～10V，而调节电阻Rh5和Rh5，使Uh＝2V，可以使输出信号整体下移10V；另外，如果交换Rh1和Rh2的输入端，就得到与U_*’反相的U_*，变送器有众多的电路和成熟产品，这里只是拿来采用。本发明中，凡是传感器都附带变送器。

实施例1.2-形成折合转矩Uzj’的方法和电路。

图1.2-形成折合转矩Uzj’的示意图。其功能是由油门电压Uym和转速电压Uzs折合成转矩电压Uzj’。在优良区间内发动机功率P_N、转矩T_N、转速n_N，三者的关系近似为：T_N＝9550*P_N/n_N，因为汽车是将燃油的化学能转换为机械能，油门Uym的大小就正比于输入功率的大小，乘一个效率就是输出功率P的大小，在优良区间内时，效率近似于常数，所以这时功率与油门近似成正比，定义符号

表示“

的左右成比例”，有Uym为油门信号电压(正比于油门大小)，考虑到转速电压

所以T_N＝9550*P_N/n_N化成

意思是，T_N正比于Uym且反比于Uzs；用变送器BS调整Uym和Uzs的量程后，可以变成公式：Uzj’＝Uym/Uzs，Uzj’称为折合转矩电压；所以用一个除法器“CFQ÷”将Uym除以Uzs就可以得到Uzj’，除法器的×端接入被除量Uym，其÷端接入除量Uzs。(除法器和乘法器在很多教材上有介绍)。将直接用转矩传感器测得的转矩电压Uzj称为实测转矩电压，将Uzj’和Uzj合称为转矩电压U_ZJ；

实施例2.1-基于比较器的渐变换档控制器JBHD。

图2.1-基于比较器的渐变换档控制器JBHD，渐变换档指由当前档换到相邻的档，档位不跳变，渐变换档控制器JBHD的功能是实现车速在缓慢变化的情况下的渐变换档，当转矩及转速都处于优良区间时，维持当前档位，当转矩或转速越过阈值超出优良区间时，需要调整档位，使转矩及转速都回归到优良区间；转矩和转速信号处理器由两大部分组成，一个是转矩信号处理器ZJCL部分，一个是转速信号处理器部分ZSCL，两部分工作原理相同。“ZJCL”、“ZSCL”符号在附图中没标出，只在说明书中描述。

以转矩信号处理器ZJCL为例，它包括上限阈值比较器YZ1、减档脉冲发生器CP1、下限阈值比较器YZ2、加档脉冲发生器CP2、加减计数器JSQ；由电阻链Rp1、Rpq、Rq2的分压关系得到输给比较器的比较电压Up1’和Uq2’，改变Rp1或Rq2的大小就可以改变Up1’和Uq2’的大小；当转矩大小适中时，转矩电压U_ZJ的范围为Up1’＞U_ZJ＞Uq2’，所以比较器AP1的输出电压Up1＝(-U)且比较器AQ2的输出电压Uq2＝(-U)，两个变压器的初级线圈Lp1及Lq1的两端电压都为(-U)，所以次级Lp2及Lq2的输出端不会产生脉冲，JSQ维持原值，即，不产生换档；当转矩过大，使转矩电压U_ZJ＞Up1’时，比较器AP1的输出电压Up1＝U，变压器初级线圈Lp1通电，次级线圈Lp2会产生一个脉冲，给JSQ的递减计数输入端CP-发出一个脉冲，使Q2、Q1、Q0变小一档，使变速器降低一个档位，使发动机转矩变小，回归到转矩电压U_ZJ＜Up1’，使比较器AP1的输出电压回归到Up1＝(-U)，变压器初级线圈Lp1断电，次级线圈Lp2又会产生一个反向脉冲，但是该反向脉冲对JSQ的递减计数输入端CP-是无效脉冲，加上二极管Dp1的阻断，就更加不会对JSQ构成影响了；同理，当转矩过小，使转矩电压U_ZJ＜Uq2’时，比较器AQ2的输出电压Uq2＝U，使电容器Cq1产生一个充电脉冲，在初级线圈Lq1形成脉冲电流，次级线圈Lq2会产生一个脉冲，给JSQ的递加计数输入端CP+发出一个脉冲，使Q2、Q1、Q0变大一档，使变速器提高一个档位，使发动机转矩变大，使转矩电压U_ZJ＞Uq2’，使比较器AQ2的输出电压回归到Uq2＝(-U)，初级线圈Lq1断电，次级线圈Lq2又会产生一个反向脉冲，但是该反向脉冲对JSQ的递加计数输入端CP+是无效脉冲，增加一个二极管Dq2可以阻断反向脉冲，提高可靠性；在转矩信号处理器ZJCL中，上限阈值比较器YZ1为比较器AP1和电阻链，其脉冲发生器CP1由Lp1、Lp2、Dp1、Dp2构成，Dp1为续流二极管，Dp2为阻断反向脉冲二极管；下限阈值比较器YZ2为比较器AQ2和电阻链，其脉冲发生器CP2由Lq1、Lq2、Dq2、电容器Cq1构成，Cq1的充放电过程使得Lq1通电只有一个脉冲时间，Dq2为阻断反向脉冲二极管；根据计数输入端是正脉冲有效还是负脉冲有效的需要，改变Lp2和Lq2的同名端可以改变脉冲的正负以适应其需要；图2.1中提供了CP1和CP2两种结构的脉冲发生器，脉冲发生器的电路可以有很多种，难以枚举，凡能够在比较器输出电压由(-U)突变到U时发出计数脉冲的电路，都可以是脉冲发生器。

转速信号处理器ZSCL的工作原理与转矩信号处理器ZJCL的相同，它包括上限阈值比较器YZ3、下限阈值比较器YZ4，与转矩信号处理器ZJCL共用减档脉冲发生器CP1、加档脉冲发生器CP2、加减计数器JSQ；ZSCL由电阻链Rp3、Rqp、Rq4的分压关系得到输给比较器的比较电压Up3’和Uq4’；当转速大小适中时，转速电压U_ZS的范围为Up3’＞U_ZS＞Uq4’，比较器AP3的输出电压Up3＝(-U)且比较器AQ4的输出电压Uq4＝(-U)，Lp1及Lq1的两端电压都为(-U)，所以Lp2及Lq2的输出端不会产生脉冲，JSQ维持原值；当转速过大，使转速电压U_ZS＞Up3’时，比较器AP3的输出电压Up3＝U，注意到与ZJCL不对称的地方是Up3连接到了CP2，所以是给JSQ的递增计数输入端CP+发出一个脉冲，使Q2、Q1、Q0变大一档，使变速器升高一个档位，使发动机转速变小，回归到转速电压U_ZS＜Up3’；同理，当转速过小，使转速电压U_ZS＜Uq4’时，比较器AQ4的输出电压Uq4＝U，注意到Uq4是连接到了CP1，所以是给JSQ的递减计数输入端CP-发出一个脉冲，使Q2、Q1、Q0变小一档，使变速器降低一个档位，使发动机转速变大，回归到转速电压U_ZS＞Up4’；

实施例2.2-基于稳压管的渐变换档控制器。

图2.2-基于稳压管的渐变换档控制器，其功能是车速处于渐变状态时进行自动换档，这是档位驱动值的控制器之一；其中的转矩信号处理器ZJCL2，包括上限阈值比较器YZ1’、减档脉冲发生器CP1’、下限阈值比较器YZ2’、加档脉冲发生器CP2’、一个加减计数器JSQ；通过变送器对转矩电压的调整，当转矩处于优良区间时，转矩电压U_ZJ处于0附近，当转矩增加时，使转矩电压U_ZJ增加，使Vm1增加，当Vm1大于Dm1的击穿电压时就是超过了上阈值，三极管Tm饱和导通，变压器初级线圈Lm1通电，次级线圈Lm2会产生一个脉冲，给JSQ的递减计数输入端CP-发出一个脉冲，使Q2、Q1、Q0变小一档，使变速器降低一个档位，使发动机转矩变小，使转矩电压U_ZJ下降，Dm1截止，三极管Tm截止，Lm1断电，次级线圈Lm2又会产生一个反向脉冲，但是该反向脉冲对JSQ的递减计数输入端CP-是无效脉冲；同理。转矩下降，使转矩电压U_ZJ负电压绝对值增加，使Vn1负电压绝对值增加，当|Vn1|大于Dn1的击穿电压时就是超过了下阈值，三极管Tn饱和导通，变压器初级线圈Ln1通电，次级线圈Ln2会产生一个脉冲，给JSQ的递加计数输入端CP+发出一个脉冲，使Q2、Q1、Q0变大一档，使变速器提高一个档位，使发动机转矩变大，使转矩电压U_ZJ增加，Dn1截止，三极管Tn截止，Ln1断电，次级线圈Ln2又会产生一个无效的反向脉冲；当转矩大小适中时，Tm和Tn都截止，不会产生脉冲，JSQ维持原值，即，不产生换档；上述器件中，上限阈值比较器YZ1’为稳压管Dm1和可变电阻Rm，下限阈值比较器YZ2’为稳压管Dn1和可变电阻Rn，减档脉冲发生器CP1’由Tm、Lm1、Lm2、Dm2构成，加档脉冲发生器CP2’由Tn、Ln1、Ln2、Dn2构成，Dm和Dn为续流二极管；CYZQ模块在图6.1和图6.2中介绍，是一个采样周期模块，实施例2.1中同样可以使用。

实施例3.1-(用对速度积分的方法构成的)突变判定器TBPD1。

图3.1-速度积分式突变判定电路TBPD1。在加油和丢油时，车速变化属于渐变，在刹车时车速变化属于突变，但是轻度刹车后，车速变化量很小(比如6档变到5档)，启动突变换档进程并不合理，就是说，要在“强制动”时，即，车速突变量达到或超过跨档的程度时(比如6档突变到4档以下)，启动突变换档进程才有意义，所以就要进行突变判定，突变判定电路TBPD的功能就是判定车速突变量是否达到或超过跨档的程度(即，是否强制动)；工作原理：制动时，启动了制动继电器Kzd(没画出Kzd线圈)，Kzd的常闭触点Kzd1和Kzd2断开，此时，电容Ct2上已经充上突变前的车速电压Ucs1，令时间常数很大，加上制动的时间不会长，所以从工程的角度来说，在刹车前后电容Ct2上的电压Ucs1可以认为不变，使RT的同相端的电压固定于Ucs1，而反相端的车速电压Ucs随车速的下降而下降，由集成运放RT和电阻Rt1、Rt3、Rt4、电容Ct1构成的积分电路在Ct1对(Ucs1-Ucs)进行积分，积分关系为：Utb＝-∫(Ucs1-Ucs)dt/((Rt1+Rt4)*Ct1)，RT输出电压为Utb(即，突变强度电压)，在图3.4中会分析Utb的作用，这里简单介绍一下：当车速电压Ucs下降幅度和时间足够时，其积分值“突变强度电压Utb”会足够大，超过“突变判定阈值”时，就启动突变换档进程。松开刹车时，常闭触点Kzd1和Kzd2闭合，使Ct1放电且RT的两个输入端电位相等，所以Utb＝0；Rt4避免Ucs端与Utb端直通。

实施例3.2-(用对加速度积分的方法构成的)突变判定器TBPD2。

图3.2-加速度积分式突变判定电路TBPD2。工作原理：制动时，启动了制动继电器Kzd，Kzd的常闭触点Kzd2断开，加速度电压Ujs，由集成运放RT和电阻Rt1、Rt3、电容Ct1构成的积分电路在Ct1对Ujs进行积分，积分关系为：Utb＝-∫Ujs dt/((Rt1+Rt4)*Ct1)。

在图3.1和图3.2中常闭触点Kzd2的作用是使Ct1放电，用一个大阻值电阻进行替换，能够在保证积分效果的前提下，担负起放电回路的工作。

图3.3-突变判定电路TBPD，是图3.1和图3.2两种突变判定电路综合示意框图，用TBPD通配TBPD1和TBPD2，输入端信号为Ucs或Ujs。

突变换档前应该进行档位的预判，有两种预判法和预判器，一种是车速式档位预判法和预判器，一种是综合式档位预判法和预判器，对档位进行预判后将档位预判值(I2、I1、I0)以优先权的方式送至加减计数器确定档位驱动值(Q2、Q1、Q0)。

实施例3.4-车速突变信号发生器TBXH。

图3.4-车速突变信号发生器TBXH。车速急剧变化时，渐变换档控制器那套处理方法就无法胜任了，车速突变信号发生器TBXH的功能是在车速突变结束时，向JSQ的读入突变档位使能端ENT发出读入脉冲，将车速强突变过程结束后的档位预判值(I2、I1、I0)以优先权的方式读入JSQ，使得(Q2、Q1、Q0)＝(I2、I1、I0)，从而实现跨越式换档(比如从f档换到b档)；TBXH模块包括一个突变判定电路TBPD、一个阈值比较器YZ7(原理与前述的阈值比较器一样，有基于比较器的和基于稳压二极管的)、一个由发光二极管Dt2和光敏三极管TT饱组成的光耦合器、一个车速突变信号脉冲变压器(由初级线圈Lt3和次级线圈Lt4以及续流二极管Dt3组成)；当突变强度电压Utb足够大，超过阈值比较器YZ7的阈值时，发光二极管Dt2通电发光，光耦合器的光敏三极管TT饱和，其射极电位U_TE＝U，初级线圈Lt3通电，次级线圈Lt3发出一个无用脉冲；当车速突变过程结束后，Utb变回零，低于阈值，发光二极管Dt2断电，光敏三极管TT回到截止状态，初级线圈Lt3失去电源而电流迅速下降(Dt3为续流二极管)，次级线圈Lt4会产生一个感应脉冲Ut＝1，输入到JSQ的读入突变档位使能端EN_T，将车速突变过程结束后的档位(I2、I1、I0)读入JSQ，使得(Q2、Q1、Q0)＝(I2、I1、I0)；TBXH模块还有一个作用是发出车速急降空档信号，假定在丢油时冲陡坡，车速急降，这时，U_TE＝1经Rt输送到RK的同相端，使Uk＝1；

实施例4一空档指令发生器KDZL。

图4一空档指令发生器KDZL。其功能是在三种情况下进空档，一是刹车时，二是换档前，三是车速急剧下降时；分别由三种空档信号器发出空档信号Uk＝1，输入(由集成运放RK和电阻Rk1、Rk3、Rt、Rq0、Rq1、Rq2、Rk2构成的)制动加法器进行汇总，产生空档指令Uk，当Uk＝1时驱动变速器进空档，Uk＝0时对外无影响。第一种是制动式空档信号器，在制动时首先要换成空档，在踩下制动踏板时使继电器线圈Kzd通电，使常开触点Kzd3闭合，使制动加法器RK的输出为Uk＝1；第二种是换档式空档信号器Q0KD、Q1KD和Q2KD，换档信号产生时(即，档位信号Q2、Q1、Q0三个中间至少有一个发生改变时)，首先要做的是进空档，然后再进Q2、Q1、Q0对应档位，例如，Q0位空档信号器(Q0KD虚线框)中，由运放RQ0和电阻R01、R02、R03构成的跳变比较器，只要Q0发生(0/1或1/0)跳变，跳变比较器RQ0的输出电位Uq0就会发生跳变，变压器线圈L01和L02中会产生脉冲，L02中的脉冲经过Dq1、Dq2、Dq3、Dq4构成的桥式整流器后，流经发光二极管Dq0使其发出光脉冲，使光敏三极管TQ0产生一个通电脉冲，经电阻Rq0送入制动加法器RK，使Uk＝1；Q1KD和Q2KD与Q0KD同理，不赘述；第三种是车速急降空档信号，在实施例3.4的最后已经描述。

实施例5.1-集成运放式档位信号转换器。

图5.1-集成运放式档位信号转换器。其功能是将档位的电子信号转换为“档位继电器信号”。如果有a～f个前进档，就有a～f个档位信号转换器，组成“档位信号确认器”；图5.1中的x为通配符，表示为a～f中的某一个，例如RX表示为RA～RF中的某一个，Rx3表示为Ra3～Rf3中的某一个；虚线框的模块DWx意思就是“第x档的档位信号转换器DWx”，模块DWa意思就是“第a档的档位信号转换器DWa”；当空档指令Uk＝1时，无论档位输入指令Ux’为何值，都强制为档位输出指令Ux＝-U，即，a～f路全部断电，成为空档；当空档指令Uk＝0时，档位输出指令Ux跟随档位输入指令Ux’，即Ux’＝1时Ux＝U，Ux’＝0时Ux＝-U，比如解码信号Uc’＝1，得到U_C＝U，其它路的解码信号＝0，除U_C以外的Ux＝-U，这时是进c档；该模块是由RX和Rx3、Rx4、Rx5、Rx6构成差分电路，为了简化分析，令Rx3＝Rx4、Rx5＝Rx6，得到RX的输出电压Ux＝(Ux4-Ux3)Aux，其中Aux＝Rx5/Rx3，Ux4＝Ux’*Rx9/(Rx9+Rx0)，当Uk＝0时，Ux3＝U*Rx8/(Rx7+Rx8)，调整分压电阻Rx9和Rx0以及Rx7和Rx8，可以调整Ux4和Ux3的值，使之符合这个范围：Ux3*Aux≥U且(Ux4-Ux3)Aux≥U且(Uk-Ux4)Aux≥U；所以，当Ux’＝Uk＝0时，Ux＝-Aux*Ux3＝-U；当Ux’＝U且Uk＝0时，Ux＝Aux*(Ux4-Ux3)＝U；当Uk＝U时，无论Ux’＝1还是Ux’＝0，都是Ux＝-Aux*(Uk-Ux4)＝-U；所以

Uk＝U时，保证Ux＝-U，线圈Sa～Sf无电流，形成空档；

Uk＝0时，保证Ux＝Ux’，即，当Ux’＝1时，Ux＝1(即Ux＝U)；

以c档为例，当Uk＝0且U_C’＝1时，c档继电器线圈Sc有(从上往下)电流，继电器Sc的触点动作，执行挂c档操作；当Uc’＝U跳变到Uc’＝0时，有Uc＝U跳变到Uc＝-U，继电器线圈Sc失去电源，继电器Sc的触点复位，同时，由于线圈Sc电流不能突变，以续流二极管Dc和“退空档继电器线圈Xc”为回路，形成一个电流脉冲，继电器Xc的触点动作，执行退出c档操作；

实施例5.2-三极管式档位信号转换器。

图5.2-三极管式档位信号转换器。虚线框的模块DWx’意思就是“第x档的档位信号转换器DWx’”。当Uk＝1时，Tx2饱和，其集电极为低电位，Tx3为射极跟随器，其发射极为低电位，a～f档继电器线圈Sa～Sf无电流，档位确认器为空档；当Uk＝1时，x档继电器线圈Sx有无电流就取决于Ux’的状态了，当Ux’＝1时，Tx1的集电极为低电位→Tx2的集电极为高电位→Tx3的发射极为高电位→线圈Sx有电流，继电器Sx的触点动作，执行挂x档操作；当Ux’＝1跳变到Ux’＝0时，Tx3的发射极跳变为低电位，继电器线圈Sx失去电源，继电器Sx的触点复位，同时，由于线圈Sx电流不能突变，以续流二极管Dx和退出继电器线圈Xx为回路，形成一个电流脉冲，继电器Xx的触点动作，执行退出x档操作；

用DWx作为通配符表示DWx和DWx’。

实施例6.1-陡峭锯齿波产生器。

图6.1-陡峭锯齿波产生器。功能：产生周期脉冲，控制渐变换档传感器，实现周期性采样。①设电容Cv的电压Ucv的参考方向为右正左负；②从电路可知(V1+)＝Uru*Ru1/(Ru1+Ru2)，调整Ru1和Ru2使(V1+)＝(0.3～0.9)*Uru；很明显有Uru＝±U。

工作原理：从充放电两个过程分析，

充电过程：设初始状态为Uru＝U，根据虚短原理有(V2-)＝(V2+)，又(V2+)＝Uru*Rv2/(Rv3+Rv2)＝V_i，所以二极管Dv处于反压，集成运放RV、电阻Rv1、Rv2、Rv3、电容Cv构成积分电路，RV的输出电压为Urv，因为Rv1与Cv上的电流相等，所以(V2-)/Rv1＝Cv*dUcv/dt，调整Rv1和Rv2使|V_i|＜＜U，(选用导通压降V_DT最低的二极管，|V_i|数倍于V_DT即可)

Urv-(V2-)＝Ucv＝∫(V2-)dt/(Cv*Rv1)，→Urv＝Ucv+V_i＝∫V_i dt/(Cv*Rv1)+V_i；

Cv*Rv1为电容器Cv的时间常数，调节Rv1的大小就可以调节时间常数，V_i为RV同相端的输入信号，经历时间T₀后，积分使得Urv＞(V1+)，此时，比较器RU的输出电压翻转为Uru＝-U，(V1+)翻转为负电压。

放电(及负向充电)过程：当Uru＝-U时，(V2-)为负电压，二极管Dv导通，电阻值接近于零，所以放电时的时间常数接近于零，电容Cv迅速放电且负向充电，使得Urv＜(V1+)，此时，比较器RU的输出电压又翻转为Uru＝U，又开始充电过程。

充电时间为积分过程T₀，放电(及负向充电)时间≈0，所以Urv为陡峭锯齿波，经过变压器初级Lv1、次级Lv2感应出采样脉冲信号Uv；令T₀稍大于换档时间。

实施例6.2-采样周期开关CYZQ。

图6.2-采样周期开关CYZQ。陡峭锯齿波产生器每来一次Uv信号，就使采样周期开关CYZQ接通一下，对转矩或转速信号电压采样一次；它有和意义呢？如果不用CYZQ，比如图2.1中对转矩信号U_ZJ持续采样，万一在减档后U_ZJ仍然过大，Up1是会维持等于U的，因此不会再减一次档；增加了CYZQ后，以稍大于换档时间为一个采样周期，那么，在第一次减档还不够的情况下，会再次减档。

实施例7-电控总系统。

图7-电控总系统框图。包括渐变换档控制器JBHD模块、突变换档控制器TBHD模块、加减计数器JSQ、解码器JMQ、和档位确认器(由档位信号转换器WDa～WD_f组成的)。解码器JMQ将加减计数器JSQ的输出值(Q2、Q1、Q0)解码成解码信号Va’～V_f’，其中有且只有一个等于1；图中的最高档位为f档是为叙述方便，当然可以更多档位或少些档位；为了分析方便，将WDa～WD_f中的继电器线圈和续流二极管画到名称框外面来了，从实践中可知，换档之前都应该自动的退到空档，当编码(Q2、Q1、Q0)发生改变时表示要换档成新的(Q2、Q1、Q0)对应档位，由于换档时(Q2、Q1、Q0)至少有一个是发生改变的，使Q2KD、Q1KD、Q0KD三个模块中至少有一个会发出一个空档信号Uk＝1，比如由(Q2、Q1、Q0＝011)C档变为(Q2、Q1、Q0＝010)B档时，Q0从1跳变到0，所以Q0KD会发出一个空档脉冲Uk＝1，使Va～V_f都等于0，使变速器进空档；V_C从1跳变到0时切断对继电器线圈Sc的供电，由于线圈Sc的电流不会发生突变，经续流二极管Dc，构成回路Sc→Xc→Dc→Sc，在线圈Sc释放电能的过程中，C档的空档继电器Xc会短暂的ON，使后续的电路和机械装置将变速箱置成空档，空档脉冲消失后，转换器DWb的线圈S_b通电，进B档。

渐变换档控制器JBHD模块已经通过图2.1和图2.2及其说明进行了解释；图2.1的模块YZ1、YZ2、YZ3、YZ4、CP1、CP2构成了图7中的渐变换档模块JBHD；有一个问题是，到了最低档a档后还继续减档或者到了最高档f档还继续加档肯定是误操作，如何避免？可用加档使能端“EN+”和减档使能端“EN-”来避免，当档位处于最低档a档时，将a档的解码信号Va’＝1，送入到减档使能端“EN-”，关闭减档功能；同理，当档位处于最高档f档时，将f档的解码信号V_f’＝1，送入到减档使能端“EN+”，关闭加档功能；

其突变换档控制器TBHD的进一步特征是：包含一个突变信号模块TBXH(图3.4)，判定是停留在渐变换档过程还是进入到突变换档过程，其判定过程是，刹车车速突变时，其中的子模块TBPD的输出电压Utb会升高，当Utb超过阈值电路YZ7的阈值(图3.4中阈值为稳压二极管Dt1的稳压值，也可以用比较器做阈值电路)时，表示车速变化已经不能用渐变换档控制器来调节档位了，应该用突变换档控制器来调节档位；突变换档控制器的工作步骤为“突变换档四步曲”，第一步是为开启突变换档使能端EN_T作准备，由TBPD和TBXH模块完成，当车速电压Ucs或加速度电压Ujs急变，使TBPD模块输出的突变强度电压Utb升高超过阈值时(参见图3.4说明)，发光二极管Dt2导通发光，光敏三极管TT饱和导通，其射极电位U_TE＝U，使得Lt3线圈通电储能，使TBXH模块做好发出突变换档信号的准备。第二步是进空档，图4及其说明描述了三种进空档的方法，产生空档信号Uk，Uk强制使得DWa～DWf输出电压为0，假如本来运行在第d档，Vd＝1，继电器线圈Sd通电，继电器Sd的触点控制电路，使汽车运行于第d档，当Uk＝1时，Va～Vf全部都为0，所以继电器线圈Sd被切断电源，由于电感电流不会突变，所以回路Sd→Xd→Dd→Sd中会形成短时电流，继电器线圈Xd短暂通电，使它的触点动作，使变速器进空档。第三步是档位预判，通过车速式档位预判法或综合式档位预判法(在下面详述)，得到突变结束后的最佳预判档位I2、I1、I0，送入到加减计数器的直接置数端，等待使能端EN_T开启后将其读入。第四步是产生和发出突变换档信号，将使能端EN_T开启(设使能端EN_T被正脉冲开启)。在常态下(无强制动时)Utb不超过阈值，其射极电位U_TE＝0，Lt3线圈无电流，Ut通过线圈接地，所以Ut＝0，对使能端EN_T无开启触发作用；从第一步可知，在强制动使Utb升高超过阈值时，Lt3线圈通电储能；当松开刹车时，Kzd1、Kzd2闭合(见图3.1)，Utb会下降至0，这时，(见图3.4)稳压二极管Dt1截止，使得发光二极管Dt2截止，光敏三极管TT截止，突然切断对Lt3的供电，形成使磁场消失的趋势，Lt3(Dt3为Lt3的续流二极管)和Lt4就会产生感生电动势反抗磁场的消失，Lt4输出正脉冲Ut，开启使能端EN_T，将最佳预判档位I2、I1、I0读入到加减计数器，因为(I2、I1、I0)所在的直接置数端有最高优先权，所以计数器输出的档位信号为(Q2、Q1、Q0)＝(I2、I1、I0)。除突变信号模块TBXH可以开启使能端EN_T，启动突变换档以外，还有一种情况需要开启使能端EN_T，这就是，当速度降到了2档以下时就应该直接挂1档，就不需要经过TBXH模块的处理了，这时，集成运放AB的输出Ub＝0，经过反相器Gt2反相后，U_T＝1；Dt5阻止电流向TBXH倒灌。

实施例7.2-车速式档位预判器。它是去掉图7中的综合信号模块ZHXH后，将车速信号Ucs从A点输入，Ucs大小通过车速突变模数转换器TBADC转换成二进制数的档位预判值I2、I1、I0。

车速式档位预判器只考虑了车速的因数，实际上除车速外，上坡与下坡、轻载与重载这些因数也会对发动机的功率、阻力和档位产生影响。

实施例7.3-综合式档位预判器。它是将发动机的功率和阻力也纳入到突变换档的预判之中，根据车速、油门对档位进行预判。工作原理；令“档位变比”对应的档位变比信号电压为U_DB(简称变比信号U_DB)，档位预判值应该根据突变后速度和突变前阻力的情况来估计，突变后速度越小则档位预判值应该越低，突变前阻力越大(大载重、大上坡)则档位预判值应该越低；用符号表示“

的左右成比例”，根据物理公式有，有

其意思是F正比于P且反比于V；P为发动机功率，F为汽车行进阻力，V为车速，(符号F、P、V、F₁、P₁、V₁、F₂、P₂、V₂与附图无关，只用于在此进行原理解释)；另外，汽车是将燃油的化学能转换为机械能，油门Uym的大小就正比于输入功率的大小，乘一个效率就是输出功率P的大小，在优良区间(额定值附近)时，效率近似于常数，所以这时功率与油门近似成正比，

Uym为油门信号电压，考虑到

(Ucs为车速信号电压)，有

因为突变前后的载重和坡度相同，在忽略速度对F的影响的前提下，可以令突变后的汽车阻力F₂等于突变前的汽车阻力F₁，所以应该有这个关系：

$U_{\mathrm{DB}}\↔(U_{\mathrm{CS}2}/F_2)=(U_{\mathrm{CS}2}/F_1)\↔(U_{\mathrm{CS}2}*V_1/P_1)\↔(U_{\mathrm{CS}2}*U_{\mathrm{CS}1}/U_{\mathrm{ym}1}),$

式中，U_DB为突变后的档位变比的信号电压运算值(是一个模拟量)，U_CS2为突变后车速信号电压，U_CS1为突变前车速信号电压，V₁为突变前车速，P₁为突变前功率，U_ym1为突变前油门信号电压；将U_CS2、U_CS1、U_ym1调整到系统规定量程后，得到

U_DB＝U_CS2＊U_CS1/U_ym1，

所以，U_DB可以用一个乘法器(CFQ×)加一个除法器(CFQ÷)得到，除法器(CFQ÷)的×号端输入被除数(U_CS2＊U_CS1)，÷号端输入除数U_ym1，U_DB经过突变模数转换器TBADC转换后，得到数字化的档位值I2、I1、I0送入到加减计数器。

为了要得到U_CS1、U_ym1，可以用到现有的采样保持器，也可以用ZHXH中描述的“准采样保持器电路”，例如，为了要得到U_CS1，制动时常闭触点Kzd4断开，电容器Ccs上就存上了电压U_CS1；同样，为了要得到Uym₁，制动时常闭触点Kzd5断开，电容器Cym上就存上了电压Uym₁；

综合式档位预判器简化后就是速度式档位预判器；空档指令模块KDZL已经在图4及其说明中介绍了，不赘述。

实施例8：轴向平行器式轴向驱动装置。其功能是在电动器的驱动下和轴向平行器的约束下，产生纯粹的轴向力驱动拨叉，实现对变速器的纯轴向力换档驱动。

图8.1为(c档和f档)拨叉式轴向驱动装置示意图。

●大写字母后面跟小写字母，小写字母为档位；如Qc、Pc等为c档的某个东西。

8B-拨叉轮；8q-平移套；Lc-进c档轴向移动内键齿轮(简称移动轮，与内轴8A键连接，被8A带动旋转，但是可以轴向移动)；8L-轴向静止外键齿轮(简称静止轮)；Lf-进f档移动内键齿轮；8p-换档齿轮；8Q-外轴；8A-内轴；ZC-轴承；DLJX-动力机械；Jc-c档旋转圈数计数器；Jc’-c档旋转感应点；8c-动力杆；8d-动力套杆；8b-拨叉；8D-拨杆；Qcf’-停机感应点；8E-滚轮；8e-轴向平行杆；Qc-c档左行到头位置开关；Qcf-居中位置开关；Qf-f档右行到头位置开关；8G-轴向平行杆导轨；由轴向平行杆8e和轴向平行杆导轨8G组成轴向平行器。

图8.2为拨叉式轴向驱动装置左视图(将平行杆导轨8G剖开)。没有出现过的标号只有8C-内螺纹孔。

工作原理：

移动轮Lc和Lf与内轴8A键连接，被8A带动旋转，但是可以轴向移动；8L和8P固定于外轴8Q上，平移套8q及外轴8Q通过轴承ZC支承于内轴8A上，三者在旋转关系上无直接关联；平移套8q通过轴承与移动轮Lc连接，所以平移套8q能够轴向驱动移动轮，却不跟随内轴8A和移动轮旋转。

动力杆8c和平行杆8e都平行于内轴8A，动力杆8c在动力机械DLJX(包括电动机和液压泵)的驱动下可以驱动拨杆8D，以带动平行杆8e和拨叉轮8B移动(假定是向右移)，因为平行杆导轨8G的制约，平行杆8e的右移只能够沿轴向移动，所以拨叉8b的右移也只能沿轴向移动，使得拨叉8b驱动拨叉轮8B的力沿轴向；拨叉轮8B与平移套8q固定，一起驱动轴向移动轮Lc右移，Lc的内齿与轴向静止轮8L的外齿相互啮合，使8L(以及换档齿轮8P)随同Lc旋转；为了简化设备，宜采用一套轴向驱动装置控制两套换档啮合齿轮的方法，6个档位(abcdef)只要3套轴向驱动器，并且，前进档位采用间隔配对法，a档与d档、b档与e档、c档与f档，各共用1付轴向驱动器；图8.1的拨叉两边各一套换档啮合齿轮(c档和f档)，因为c档和f档不相邻，所以在渐变换档时不会发生一个退档和另一个进档同时发生的情况，有利于简化电路。可以类推到其它档位。

如果动力机械DLJX为电动机，则动力杆8c为动力螺杆，而动力套杆8d则带有内螺纹孔8C，电动机带动动力螺杆8c旋转，使得动力套杆8d(及拨杆8D、平行杆8e、拨叉轮8B)沿轴向移动；

如果动力机械为液压泵，则动力机械驱动杆8c为液压顶杆，驱动拨叉沿轴向移动；

控制轴向移动的进程有两种方法：

一种是位置开关式，当发出f档结合器结合指令时，动力机械驱动拨叉右移，右移至移动轮Lc的内键齿与静止轮8L的外键齿相互啮合，这时停机感应点Qcf’正好达到右行到头位置开关Qf，发出动力机械停车指令，右行换档过程完成；当发出f档分离指令时，动力机械驱动拨叉左移，左移直至停机感应点Qcf’正好达到居中位置开关Qcf时，发出动力机械停车指令，分离过程完成。

一种是计数开关式，通过旋转圈数计数器Jc检测旋转感应点Jc’的感应次数，可以知道电动机旋转的圈数；从而控制轴向移动距离。

实施例9：驱动状态处理电路(由微机和继电器组成)，其功能是将挂档时的机械运动的位置开关信号与档位继电器信号联合处理，形成动力驱动信号，驱动电动机或液压泵(以下合称电动器)，进而驱动换档机械装置进行换档。

图9是驱动状态处理电路图。(按字母顺序罗列)：Kc-进c档接触器；Kc1-进c档接触器主触头；Kc2-进c档接触器自锁触头；Kc3-进c档接触器互锁触头；Kf-进f档接触器；Kf1-进f档接触器主触头；Kf2-进f档接触器自锁触头；Kf3-进f档接触器互锁触头；Qc-c档啮合完成位置开关；Qf-f档啮合完成位置开关；Qcf1和Qcf2-拨叉回到中点位置开关Qcf的触点；Sc1-进c档启动信号触点；Sf1-进f档启动信号触点；Xc1-退出c档的脉冲触点；Xf1-退出f档的脉冲触点；脉冲触点是指该触点反接一下后马上恢复常态，即，常开触点闭合一下后马上断开，常闭触点断开一下后马上闭合。

换档驱动信号产生器工作原理：当需要挂c档时，图7中的JMQ输出Vc’＝1，三极管Tc饱和导通(参见图5.1)，电流从上往下流经继电器线圈Sc，继电器线圈Sc通电，继电器常开触点Sc1闭合(这是发出进c档的启动信号)，c档接触器线圈Kc通电，接触器Kc的常开触点Kc1闭合，电动机MD正转，(图8.1中的轴向驱动器向左驱动，开始进c档的进程；)当左行至啮合完成时，啮合感应点Qcf’到达左行到头位置开关Qc，Qc断开后，c档接触器线圈Kc断电，挂c档过程完成。其它档位挂档过程类似。

当需要退出c档时，图7中的JMQ的输出Vc’会从1跳变到0，三极管Tc从饱和跳变到截止，停止对线圈Sc供电，根据电感中电流不会突变的原理，可知在换流的瞬间，线圈Sc中的“电感电流”大小和方向不变，其“电感电流”只能是逐渐的变小，方向仍然是从上往下，给线圈Sc中的“电感电流”建立一个回路：Sc、继电器线圈Xc、二极管Dc，使得电流流向为：Sc从上往下→Xc→Dc→Sc，继电器线圈Xc获得一个短暂的电流，继电器Xc中的常开触点Xc1(图9)就会短暂接通，Xc1成为脉冲触点，接触器线圈Kf通电后，常开触点Kf2接通，维持线圈Kf的通电状态，形成自锁，同时，Kf1接通，电动机MD反转，(图8.1中的)轴向驱动器向右驱动，开始退出c档的进程；当拨叉右行至中点时，中点感应点Qcf’到达中点位置开关Qcf处，图9中的常闭触点Qcf1和Qcf2都会断开，线圈Kf断电，退出c档过程完成。其它档位退档过程类似。

综上所述，本系统是一种自动变速系统，将手动挡自动化，根据发动机转速、转矩和运行速度情况综合自动选择档位；包括“渐变换档控制器”和“突变换档控制器”两个大子系统，渐变换档控制器包含的子模块有阈值比较器、换档脉冲发生器、折合转矩器；突变换档控制器包含的子模块有突变判定器、突变信号器、档位预判器、模数转换器；共用的子模块有空档指令器、加减计数器、档位信号确认器、驱动状态处理电路、换档机械装置；只要转矩、转速超出其阈值，渐变换档控制器将调整档位使其回到阈值以内；当强制动时，突变换档控制器会进行档位预判，制动结束时切换到最佳预判档位。

本系统中所涉及的传感器只是作为引用器件存在，只在图1.1、图1.2和相应的说明中出现过，在其它地方只出现传感器产生的检测值经过变送器调整后的值，包括转矩电压U_ZJ、转速电压U_ZS、车速电压U_CS、油门电压Uym。

Claims (10)

1.一种渐变换档和突变换档相结合的自动变速系统，包括电子控制系统、挂档驱动系统；其特征是：

包含一个加减计数器，其功能是用它输出的二进制编码(Q2、Q1、Q0)作为前进档位驱动值，即，控制系统将驱动变速器，使变速器的档位等于档位驱动值。

包含一个渐变换档控制器JBHD，其功能是车速处于渐变状态时进行自动换档；在速度变化比较平缓时，启用渐变换档控制器JBHD，根据发动机的转矩和转速来切换档位，转矩传感器和转速传感器在取得采样信号电压并经过变送器调整后，输送给阈值比较器进行比较，当转矩或转速没有超出优良区间的情况就维持当前档位；当转矩或转速有超出优良区间的情况就执行换档操作，具体说，当转矩大于转矩上阈值时或转速小于转速下阈值时，阈值比较器就发出减档脉冲，使加减计数器减1，自动换档控制系统就下降一个档位；同理，当转矩小于转矩下阈值时或转速大于转速上阈值时，阈值比较器就发出加档脉冲，使加减计数器加1，自动换档控制系统就提高一个档位；

包含一个突变换档控制器TBHD，其功能是在车速急剧变化时实现跨越式换档，在速度变化强度很大时，启用突变换档控制器TBHD，突变换档前应该进行档位的预判，有两种预判法和预判器，一种是车速式档位预判法和预判器，一种是综合式档位预判法和预判器，对档位进行预判后将档位预判值(I2、I1、I0)以优先权的方式送至加减计数器确定档位驱动值。

包含一个突变判定器TBPD，其功能是判定车速的变化强度是否值得启动突变换档控制器，在常态下车速变化强度不大，而在制动力大且制动时间长的情况下，车速变化强度很大，突变判定器TBPD根据降速的强度来判定是否要启动突变换档控制器；当然，此原理也可以用于加速时启动突变换档控制器。

包含一个空档指令发生器KDZL，其功能是在三种情况下进空档，一是刹车时，二是换档前，三是车速急剧下降时。

包含一个解码器LMQ，其功能是将JSQ送来的二进制编码的档位驱动值(Q2、Q1、Q0)解码成一个a～f路输出线路的开关量，每个时刻a～f路中最多只有一路为通，其它路为断；

包含由a档信号转换器DW_a至f档信号转换器DW_f组成的前进档位指令器，其功能是将档位的电子信号转换为档位继电器信号。

包含一个驱动状态处理电路，其功能是将挂档时的机械运动的位置开关信号与档位继电器信号联合处理，形成动力驱动信号，驱动电动器，从而继续驱动挂档机械。

包含一个挂档机械装置，其功能是在电动器的驱动下，实现对变速器的换档操作。

2.根据权利要求1所述的渐变换档控制器JBHD，其进一步特征是：当被测量都处于优良区间时，维持当前档位，当被测量越过阈值超出优良区间时，需要调整档位，使被测量都回归到优良区间；转矩和转速信号处理器由两大部分组成，一个是转矩信号处理器ZJCL部分，一个是转速信号处理器部分ZSCL，两部分工作原理相同；

转矩信号处理器ZJCL，它包括转矩传感器、上限阈值比较器YZ1、减档脉冲发生器CP1、下限阈值比较器YZ2、加档脉冲发生器CP2、加减计数器JSQ；由电阻链Rp1、Rpq、Rq2的分压关系得到输给比较器的比较电压Up1’和Uq2’，改变Rp1或Rq2的大小就可以改变Up1’和Uq2’的大小；当转矩大小适中时，转矩电压U_ZJ的范围为Up1’＞U_ZJ＞Uq2’，所以比较器AP1的输出电压Up1＝(-U)且比较器AQ2的输出电压Uq2＝(-U)，两个变压器的初级线圈Lp1及Lq1的两端电压都为(-U)，所以次级Lp2及Lq2的输出端不会产生脉冲，JSQ维持原值，即，不产生换档；当转矩过大，使转矩电压U_Zj＞Up1’时，比较器AP1的输出电压Up1＝U，变压器初级线圈Lp1通电，次级线圈Lp2会产生一个脉冲，给JSQ的递减计数输入端CP-发出一个脉冲，使Q2、Q1、Q0变小一档，使变速器降低一个档位，使发动机转矩变小，回归到转矩电压U_ZJ＜Up1’；同理，当转矩过小，使转矩电压U_ZJ＜Uq2’时，比较器AQ2的输出电压Uq2＝U，使电容器Cq1产生一个充电脉冲，在初级线圈Lq1形成脉冲电流，次级线圈Lq2会产生一个脉冲，给JSQ的递加计数输入端CP+发出一个脉冲，使Q2、Q1、Q0变大一档，使变速器提高一个档位，使发动机转矩变大，使转矩电压U_ZJ＞Uq2’，使比较器AQ2的输出电压回归到Uq2＝(-U)；在转矩信号处理器ZJCL中，上限阈值比较器YZ1为比较器AP1和电阻链，其脉冲发生器CP1由Lp1、Lp2、Dp1、Dp2构成，Dp1为续流二极管，Dp2为阻断反向脉冲二极管；下限阈值比较器YZ2为比较器AQ2和电阻链，其脉冲发生器CP2由Lq1、Lq2、Dq2、电容器Cq1构成，Cq1的充放电过程使得Lq1通电只有一个脉冲时间，Dq2为阻断反向脉冲二极管；根据计数输入端是正脉冲有效还是负脉冲有效的需要，改变Lp2和Lq2的同名端可以改变脉冲的正负以适应其需要；图2.1中提供了CP1和CP2两种结构的脉冲发生器，脉冲发生器的电路可以有很多种，难以枚举，凡能够在比较器输出电压由(-U)突变到U时发出计数脉冲的电路，都可以是脉冲发生器。

转速信号处理器ZSCL的工作原理与转矩信号处理器ZJCL的相同，它包括上限阈值比较器YZ3、下限阈值比较器YZ4，与转矩信号处理器ZJCL共用减档脉冲发生器CP1、加档脉冲发生器CP2、加减计数器JSQ；ZSCL由电阻链Rp3、Rqp、Rq4的分压关系得到输给比较器的比较电压Up3’和Uq4’；当转速大小适中时，转速电压U_ZS的范围为Up3’＞U_ZS＞Uq4’，比较器AP3的输出电压Up3＝(-U)且比较器AQ4的输出电压Uq4＝(-U)，Lp1及Lq1的两端电压都为(-U)，所以Lp2及Lq2的输出端不会产生脉冲，JSQ维持原值；当转速过大，使转速电压U_ZS＞Up3’时，比较器AP3的输出电压Up3＝U，注意到与ZJCL不对称的地方是Up3连接到了CP2，所以是给JSQ的递增计数输入端CP+发出一个脉冲，使Q2、Q1、Q0变大一档，使变速器升高一个档位，使发动机转速变小，回归到转速电压U_ZS＜Up3’；同理，当转速过小，使转速电压U_ZS＜Uq4’时，比较器AQ4的输出电压Uq4＝U，注意到Uq4是连接到了CP1，所以是给JSQ的递减计数输入端CP-发出一个脉冲，使Q2、Q1、Q0变小一档，使变速器降低一个档位，使发动机转速变大，回归到转速电压U_ZS＞Up4’；

3.根据权利要求1所述的渐变换档控制器JBHD和权利要求2所述的转矩传感器，其进一步特征是：用一个除法器“CFQ÷”将Uym除以Uzs得到折合转矩Uzj’。

4.根据权利要求1所述的突变换档控制器TBHD，其进一步特征是：

所涉及的综合式档位预判器，是根据车速、油门对档位进行预判；档位变比的信号电压运算值U_DB＝U_CS2＊U_CS1/U_ym1，所以，U_DB可以用一个乘法器(CFQ×)加一个除法器(CFQ÷)得到，除法器(CFQ÷)的×号端输入被除数(U_CS2＊U_CS1)，÷号端输入除数U_ym1，U_DB经过突变模数转换器TBADC转换后，得到数字化的档位值I2、I1、I0送入到加减计数器。

综合式档位预判器简化后就是速度式档位预判器；

5.根据权利要求1所述的车速突变判定器TBPD，其进一步特征是：

包含速度积分式突变判定电路TBPD1，突变判定电路TBPD的功能就是判定车速突变量是否达到或超过跨档的程度；制动时，启动了制动继电器Kzd，Kzd的常闭触点Kzd1和Kzd2断开，此时，电容Ct2上已经充上突变前的车速电压Ucs1，令时间常数很大，加上制动的时间不会长，所以从工程的角度来说，在刹车前后电容Ct2上的电压Ucs1可以认为不变，使RT的同相端的电压固定于Ucs1，而反相端的车速电压Ucs随车速的下降而下降，由集成运放RT和电阻Rt1、Rt3、Rt4、电容Ct1构成的积分电路在Ct1对(Ucs1-Ucs)进行积分，RT输出电压为Utb；

还包合加速度积分式突变判定电路TBPD2，制动时，启动了制动继电器Kzd，Kzd的常闭触点Kzd2断开，加速度电压Ujs，由集成运放RT和电阻Rt1、Rt3、电容Ct1构成的积分电路在Ct1对Ujs进行积分，积分关系为：Utb＝-∫Ujs dt/((Rt1+Rt4)*Ct1)。

6.根据权利要求1所述的车速突变信号发生器TBXH，其进一步特征是：

其功能是在车速突变结束时，向JSQ的读入突变档位使能端EN_T发出读入脉冲，将车速强突变过程结束后的档位预判值(I2、I1、I0)以优先权的方式读入JSQ，使得(Q2、Q1、Q0)＝(I2、I1、I0)，从而实现跨越式换档；

TBXH模块包括一个突变判定器TBPD、一个阈值比较器YZ7、一个由发光二极管Dt2和光敏三极管TT饱组成的光耦合器、一个车速突变信号脉冲变压器；当突变强度电压Utb足够大，超过阈值比较器YZ7的阈值时，发光二极管Dt2通电发光，光耦合器的光敏三极管TT饱和，其射极电位U_TE＝U，变压器初级线圈Lt3通电，次级线圈Lt3发出一个无用脉冲；当车速突变过程结束后，Utb变回零，低于阈值，发光二极管Dt2断电，光敏三极管TT回到截止状态，初级线圈Lt3失去电源而电流迅速下降，次级线圈Lt4会产生一个感应脉冲Ut＝1，输入到JSQ的读入突变档位使能端EN_T，将车速突变过程结束后的档位(I2、I1、I0)读入JSQ，使得(Q2、Q1、Q0)＝(I2、I1、I0)；TBXH模块还有一个作用是发出车速急降空档信号，假定在丢油时冲陡坡，车速急降，这时，U_TE＝1经Rt输送到RK的同相端，使Uk＝1；

7.根据权利要求1所述的空档指令发生器KDZL，其进一步特征是：

其功能是在三种情况下进空档，一是刹车时，二是换档前，三是车速急剧下降时；分别由三种空档信号器发出空档信号Uk＝1，输入制动加法器进行汇总，产生空档指令Uk，当Uk＝1时驱动变速器进空档，Uk＝0时对外无影响。第一种是制动式空档信号器，在制动时首先要换成空档，在踩下制动踏板时使继电器线圈Kzd通电，使常开触点Kzd3闭合，使制动加法器RK的输出为Uk＝1；第二种是换档式空档信号器Q0KD、Q1KD和Q2KD，换档信号产生时，首先要做的是进空档，然后再进Q2、Q1、Q0对应档位，例如，Q0位空档信号器中，由运放RQ0和电阻R01、R02、R03构成的跳变比较器，只要Q0发生(0/1或1/0)跳变，跳变比较器RQ0的输出电位Uq0就会发生跳变，变压器线圈L01和L02中会产生脉冲，L02中的脉冲经过Dq1、Dq2、Dq3、Dq4构成的桥式整流器后，流经发光二极管Dq0使其发出光脉冲，使光敏三极管TQ0产生一个通电脉冲，经电阻Rq0送入制动加法器RK，使Uk＝1；Q1KD和Q2KD与Q0KD同理，不赘述；第三种是车速急降空档信号，在实施例3.4的最后已经描述。

8.根据权利要求1所述的档位信号转换器，其进一步特征是：

集成运放式档位信号转换器，其功能是将档位的电子信号转换为档位继电器信号；如果有a～f个前进档，就有a～f个档位信号转换器，组成“档位信号确认器”；当空档指令Uk＝1时，无论档位输入指令Ux’为何值，都强制为档位输出指令Ux＝-U，即，a～f路全部断电，成为空档；当空档指令Uk＝0时，档位输出指令Ux跟随档位输入指令Ux’，即Ux’＝1时Ux＝U，Ux’＝0时Ux＝-U；该模块是由RX和Rx3、Rx4、Rx5、Rx6构成差分电路，为了简化分析，令Rx3＝Rx4、Rx5＝Rx6，得到RX的输出电压Ux＝(Ux4-Ux3)Aux，其中Aux＝Rx5/Rx3，Ux4＝Ux’*Rx9/(Rx9+Rx0)，当Uk＝0时，Ux3＝U*Rx8/(Rx7+Rx8)，调整分压电阻Rx9和Rx0以及Rx7和Rx8，可以调整Ux4和Ux3的值，使之符合这个范围：Ux3*Aux≥U且(Ux4-Ux3)Aux≥U且(Uk-Ux4)Aux≥U；所以，当Ux’＝Uk＝0时，Ux＝-Aux*Ux3＝-U；当Ux’＝U且Uk＝0时，Ux＝Aux*(Ux4-Ux3)＝U；当Uk＝U时，无论Ux’＝1还是Ux’＝0，都是Ux＝-Aux*(Uk-Ux4)-U；所以

Uk＝U时，保证Ux＝-U，线圈Sa～Sf无电流，形成空档；

Uk＝0时，保证Ux＝Ux’，即，当Ux’＝1时，Ux＝1(即Ux＝U)；

以c档为例，当Uk＝0且U_C’＝1时，c档继电器线圈Sc有(从上往下)电流，继电器Sc的触点动作，执行挂c档操作；当Uc’＝U跳变到Uc’＝0时，有Uc＝U跳变到Uc＝-U，继电器线圈Sc失去电源，继电器Sc的触点复位，同时，由于线圈Sc电流不能突变，以续流二极管Dc和“退空档继电器线圈Xc”为回路，形成一个电流脉冲，继电器Xc的触点动作，执行退出c档操作；

9.根据权利要求1所述的一种渐变换档和突变换档相结合的自动变速系统，其进一步特征是：渐变换档控制器JBHD的转矩、转速、油门采样采用周期性采样，用陡峭锯齿波产生器产生周期采样脉冲，工作原理：从充放电两个过程分析，

充电过程：设初始状态为Uru＝U，根据虚短原理有(V2-)＝(V2+)，又(V2+)＝Uru*Rv2/(Rv3+Rv2)＝V_i，所以二极管Dv处于反压，集成运放RV、电阻Rv1、Rv2、Rv3、电容Cv构成积分电路，RV的输出电压为Urv，因为Rv1与Cv上的电流相等，所以(V2-)/Rv1＝Cv*dUcv/dt，调整Rv1和Rv2使|V_i|＜＜U；

Urv-(V2-)＝Ucv＝∫(V2-)dt/(Cv*Rv1)，→Urv＝Ucv+V_i＝∫V_idt/(Cv*Rv1)+V_i；

Cv*Rv1为电容器Cv的时间常数，调节Rv1的大小就可以调节时间常数，V_i为RV同相端的输入信号，经历时间T₀后，积分使得Urv＞(V1+)，此时，比较器RU的输出电压翻转为Uru＝-U，(V1+)翻转为负电压。

放电及负向充电过程：当Uru＝-U时，(V2-)为负电压，二极管Dv导通，电阻值接近于零，所以放电时的时间常数接近于零，电容Cv迅速放电且负向充电，使得Urv＜(V1+)，此时，比较器RU的输出电压又翻转为Uru＝U，又开始充电过程。

充电时间为积分过程T₀，放电及负向充电时间≈0，所以Urv为陡峭锯齿波，经过变压器初级Lv1、次级Lv2感应出采样脉冲信号Uv；令T₀稍大于换档时间。

10.根据权利要求1所述的挂档机械装置，其进一步特征是：轴向平行器式轴向驱动装置。其功能是在电动器的驱动下和轴向平行器的约束下，产生纯粹的轴向力驱动拨叉，实现对变速器的纯轴向力换档驱动；

移动轮Lc和Lf与内轴8A键连接，被8A带动旋转，但是可以轴向移动；8L和8P固定于外轴8Q上，平移套8q及外轴8Q通过轴承ZC支承于内轴8A上，三者在旋转关系上无直接关联；平移套8q通过轴承与移动轮Lc连接，所以平移套8q能够轴向驱动移动轮，却不跟随内轴8A和移动轮旋转。

动力杆8c和平行杆8e都平行于内轴8A，动力杆8c在动力机械DLJX的驱动下可以驱动拨杆8D，设带动平行杆8e和拨叉轮8B右移，因为平行杆导轨8G的制约，平行杆8e的右移只能够沿轴向移动，所以拨叉8b的右移也只能沿轴向移动，使得拨叉8b驱动拨叉轮8B的力沿轴向；拨叉轮8B与平移套8q固定，一起驱动轴向移动轮Lc右移，Lc的内齿与轴向静止轮8L的外齿相互啮合，使8L以及换档齿轮8P随同Lc旋转；为了简化设备，宜采用一套轴向驱动装置控制两套换档啮合齿轮的方法，并且，采用间隔配对法，a档与d档、b档与e档、c档与f档，各共用1付轴向驱动器；因为档位不相邻，所以在渐变换档时不会发生一个退档和另一个进档同时发生的情况，有利于简化电路；可以类推到其它档位；

如果动力机械DLJX为电动机，则动力杆为动力螺杆，而动力套杆则带有内螺纹孔，电动机带动动力螺杆8c旋转，使得动力套杆8d及拨杆8D、平行杆8e、拨叉轮8B沿轴向移动；如果动力机械为液压泵，则动力机械驱动杆8c为液压顶杆，驱动拨叉沿轴向移动；

控制轴向移动的进程有两种方法：

一种是位置开关式，当发出f档结合器结合指令时，动力机械驱动拨叉右移，右移至移动轮Lc的内键齿与静止轮8L的外键齿相互啮合，这时停机感应点Qcf’正好达到右行到头位置开关Qf，发出动力机械停车指令，右行换档过程完成；当发出f档分离指令时，动力机械驱动拨叉左移，左移直至停机感应点Qcf’正好达到居中位置开关Qcf时，发出动力机械停车指令，分离过程完成。

一种是计数开关式，通过旋转圈数计数器Jc检测旋转感应点Jc’的感应次数，可以知道电动机旋转的圈数；从而控制轴向移动距离。

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