CN105438004A - 一种纯电动汽车挡位自动切换系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纯电动汽车挡位自动切换系统及方法。该系统包括整车控制器，所述整车控制器根据换挡杆位置传感器采集的换挡杆挡位信息，制动踏板位置传感器采集的制动踏板行程信息，车速传感器采集的车速信息，以及驻车系统采集的减速器锁止机构状态信息来判断纯电动汽车应当响应的挡位，并发出控制指令控制纯电动汽车进入相应的挡位；其中，如果出现换挡故障，所述整车控制器控制汽车保持驻车挡不变或者进入空挡，且仪表系统提示驾驶员换挡操作出现故障，以尽可能地降低因换挡不当对汽车电动机造成的不良影响。

Description

一种纯电动汽车挡位自动切换系统及方法

技术领域

本发明涉及纯电动汽车自动控制技术，特别是关于一种纯电动汽车挡位自动切换系统及方法。

背景技术

电动汽车由于其对环境影响较小的优点，目前已在市场展露良好的应用前景。根据驱动电源的不同，电动汽车大致分为燃料电池汽车、混合动力汽车和纯电动汽车三种类型。其中，越来越多的汽车生产厂家开始重点研发纯电动汽车。除了驱动电源不同之外，纯电动汽车在其他例如变速控制、挡位切换等技术处理方面也与传统汽车不同。例如，在挡位切换方面，传统汽车即使在驾驶员没有踩踏加速踏板时也会有蠕动现象，即能够缓慢前进或者缓慢后退。且在缓慢前进或者缓慢后退的过程中，由于减速器有机械自锁功能驾驶员无法将换挡杆切入与汽车真实行驶方向相反的挡位，即汽车前进时无法正常切入倒退挡，汽车后退时无法正常切入前进挡。然而目前大部分的纯电动汽车却没有上述功能。

纯电动汽车的整车控制器是基于制动踏板位置传感器反馈的制动踏板行程信息完成挡位切换工作。即，在驾驶员没有踩踏制动踏板或者驾驶员踩踏了制动踏板但制动踏板行程没有达到设定的阈值时，即使驾驶员将换挡杆切入了前进挡或者倒退挡，整车控制器仍然判断该换挡动作无效，整车控制器不会响应换挡杆的换挡动作。但是此时仪表系统上显示的却是换挡杆切入的前进挡或者倒退挡，这样就会使驾驶员误认为换挡操作已经成功。另一方面，纯电动汽车的整车控制器在响应换挡操作时没有考虑手刹状态，即，当驾驶员在未释放手刹的情况下拨动换挡杆，整车控制器也会使汽车进入相应的挡位。这些情况容易造成汽车电动机堵转，增加汽车电动机发生故障的几率。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种新的纯电动汽车挡位自动切换系统及方法。根据该方法，纯电动汽车的整车控制器在出现换挡故障时，能够使汽车保持驻车挡不变或者进入空挡，从而降低因换挡不当对汽车电动机造成的不良影响。

本发明提供的汽车挡位自动切换系统，其特征在于，包括：

换挡杆位置传感器，其采集换挡杆挡位信息；

制动踏板位置传感器，其采集制动踏板行程信息；

车速传感器，其采集车速信息；

驻车系统，其采集减速器锁止机构的状态信息；

整车控制器，其接收所述换挡杆位置传感器采集的换挡杆挡位信息，所述制动踏板位置传感器采集的制动踏板行程信息，所述车速传感器采集的车速信息，以及所述驻车系统采集的减速器锁止机构状态信息来判断汽车应当响应的挡位，并发出相应的控制指令控制汽车换挡；其中，如果出现换挡故障，所述整车控制器控制汽车保持驻车挡不变或者进入空挡。

进一步地，上述自动切换系统还包括仪表系统，当汽车因换挡故障保持驻车挡不变时，所述仪表系统闪烁显示驻车挡，当汽车因换挡故障进入空挡时，所述仪表系统闪烁显示当前汽车换挡杆挡位。

进一步地，上述自动切换系统还包括手刹位置传感器，当汽车从静止状态转入运动状态时，如果经过预设的时间阈值后手刹仍然处于锁紧状态，所述整车控制器控制所述仪表系统给出报警提示。

此外，本发明还提供一种汽车挡位自动切换方法，包括以下步骤：

采集并根据汽车的换挡杆挡位信息、制动踏板行程信息和车速信息，以及减速器锁止机构状态信息判断汽车应当响应的挡位，并控制汽车进入相应的挡位；其中，如果出现换挡故障，整车控制器控制汽车保持驻车挡不变或者进入空挡。

进一步地，当汽车因换挡故障保持驻车挡不变时，仪表系统闪烁显示驻车挡；当汽车因换挡故障进入空挡时，仪表系统闪烁显示当前汽车换挡杆挡位。

具体地，解除驻车的换挡步骤包括：

当车速为零，减速器锁止机构处于锁紧状态，制动踏板行程大于标定值，换挡杆切入任意一个非驻车挡的挡位时，整车控制器发出解除驻车的控制指令以释放减速器锁止机构，如果释放失败，不再发出解除驻车的控制指令，控制汽车保持原驻车挡不变。

锁紧驻车的换挡步骤包括：

当车速为零，减速器锁止机构处于释放状态，制动踏板行程大于标定值，换挡杆切入驻车挡时，整车控制器发出锁紧驻车的控制指令以锁紧减速器锁止机构，如果锁紧失败，不再发出锁紧驻车的控制指令，转而控制汽车进入空挡。

切入前进挡的换挡步骤包括：

当车速为零，减速器锁止机构处于释放状态，制动踏板行程大于标定值，换挡杆切入前进挡时，整车控制器控制汽车进入前进挡；

当车速为零，制动踏板行程小于等于标定值，换挡杆切入前进挡时，整车控制器控制汽车进入空挡；

当车速大于零，换挡杆切入前进挡时，整车控制器控制汽车进入前进挡；

当车速小于零，换挡杆切入前进挡时，整车控制器控制汽车进入空挡。

切入倒退挡的换挡步骤包括：

当车速为零，减速器锁止机构处于释放状态，制动踏板行程大于标定值，换挡杆切入倒退挡时，整车控制器控制汽车进入倒退挡；

当车速为零，制动踏板行程小于等于标定值，换挡杆切入倒退挡时，整车控制器控制汽车进入空挡；

当车速大于零，换挡杆切入倒退挡时，整车控制器控制汽车进入空挡；

当车速小于零，换挡杆切入倒退挡时，整车控制器控制汽车进入倒退挡。

进一步地，挡位自动切换方法还包括以下步骤：

当汽车从静止状态转入运动状态时，如果经过预设的时间阈值后手刹仍然处于锁紧状态，提示驾驶员释放手刹。

与现有技术相比，本发明能够带来以下优点：

1、提高了换挡操作安全性，降低了由于挂挡操作不当而引起电动机堵转的故障几率。

2、使换挡操作结果更加直观明确，驾驶员能够清楚地获知换挡操作出现故障。

3、使换挡操作更加流畅，驾驶行为更加舒适合理。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明纯电动汽车挡位自动切换系统的一个实施例的组成示意图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明纯电动汽车挡位自动切换系统1的一个实施例的组成示意图。该系统1包括：

整车控制器10，其是整个自动切换系统1的核心单元，通常通过CAN总线网络连接自动切换系统1中各单元，发出控制指令控制各单元协调工作。

换挡杆位置传感器20，其识别并发送换挡杆挡位信息给整车控制器10。

制动踏板位置传感器30，其采集并发送制动踏板行程信息给整车控制器10。

车速传感器40，其采集并发送车速信息给整车控制器10。

驻车系统50，其一方面识别并发送减速器锁止机构(也称P挡锁紧器，图中未示出)的状态信息给整车控制器10，另一方面接收整车控制器10发出的控制指令，根据该控制指令释放或者锁紧P挡锁紧器。

仪表系统60，其接收整车控制器10发出的控制指令，根据控制指令显示例如车速、换挡杆挡位信息等汽车的各种状态信息。

手刹位置传感器70，其采集并发送手刹释放或者锁紧的状态信息给整车控制器10。

本发明提供的挡位自动切换方法的基本策略是：整车控制器10接收当前换挡杆位置传感器20识别的换挡杆挡位信息，并结合制动踏板位置传感器30采集的制动踏板行程信息，车速传感器40采集的车速信息，以及驻车系统50采集的P挡锁紧器的状态信息来决定当前汽车的真实挡位状态，并发出挡位指令使汽车进入相应的挡位。其中，如果出现换挡故障，整车控制器10控制汽车保持驻车挡不变或者进入空挡，从而尽可能地降低因换挡不当对汽车电动机造成的不良影响。同时，仪表系统60实时显示汽车换挡杆挡位信息，并于汽车出现换挡故障时给出相应的提示。

下面举例说明上述自动切换系统执行挡位自动切换方法的工作流程，其中的D挡、R挡、N挡和P挡分别指汽车的前进挡、倒退挡、空挡和驻车挡。

工况一、解除驻车：

当汽车静止且驻车系统50的P挡锁紧器处于锁紧状态时，汽车的挡位状态实质为P挡，此时汽车换挡杆一般处于P挡，当驾驶员踩踏制动踏板，且制动踏板行程S大于标定值S0，并将换挡杆切入任意一个除P挡以外的挡位(简称非P挡)时，汽车的整车控制器10发出解除驻车的控制指令给驻车系统50，以释放P挡锁紧器：

如果驻车系统50释放P挡锁紧器成功，整车控制器10响应当前汽车换挡杆切入的挡位，发出挡位指令使汽车进入相应的挡位，此时仪表系统60正常显示当前汽车换挡杆所处的挡位；

如果驻车系统50释放P挡锁紧器失败，且持续时间t超过标定值Ta，整车控制器10判断驾驶员的换挡动作无效，不再发出解除驻车的控制指令，控制汽车保持原P挡挡位不变，此时仪表系统60以P挡闪烁的方式提示驾驶员P挡锁紧器释放失败。

表1、工况一(解除驻车)

注：车速v大于零时为前进方向，小于零时为倒退方向。“\”表示忽略或者无操作。

工况二、锁紧驻车：

当汽车静止且驻车系统50的P挡锁紧器处于释放状态时，此时汽车换挡杆一般处于一个非P挡，当驾驶员踩踏制动踏板，且制动踏板行程S大于标定值S0，并将换挡杆从非P挡切入P挡时，汽车的整车控制器10发出锁紧驻车的控制指令给驻车系统50，以锁紧P挡锁紧器：

如果驻车系统50锁紧P挡锁紧器成功，汽车进入P挡，此时仪表系统60正常显示当前汽车换挡杆所处的P挡挡位；

如果驻车系统50锁紧P挡锁紧器失败，且持续时间t超过标定值Ta，整车控制器10判断驾驶员的换挡动作无效，不再发出锁紧驻车的控制指令，转而发出挡位指令使汽车进入N挡，此时仪表系统60以闪烁的方式显示当前汽车换挡杆所处的P挡挡位，提示驾驶员换挡操作出现故障。

表2、工况二(锁紧驻车)

注：车速v大于零时为前进方向，小于零时为倒退方向。“\”表示忽略或者无操作。

工况三、切入D挡：

当汽车处于静止状态，驻车系统50的P挡锁紧器处于释放状态，驾驶员踩踏制动踏板，且制动踏板行程S大于标定值S₀，并将换挡杆切入D挡时，汽车的整车控制器10响应当前汽车换挡杆切入的D挡，发出挡位指令使汽车进入D挡。此时仪表系统60正常显示当前汽车换挡杆所处的D挡挡位。

当汽车处于静止状态，制动踏板行程S小于等于标定值S₀，驾驶员将换挡杆切入D挡时，汽车的整车控制器10判断驾驶员的换挡动作无效，发出挡位指令使汽车进入N挡。此时仪表系统60以闪烁的方式显示当前汽车换挡杆所处的D挡挡位，提示驾驶员换挡操作出现故障。

当汽车处于前进状态时，驾驶员无需踩踏制动踏板就能够将换挡杆切入D挡，汽车的整车控制器10响应当前汽车换挡杆切入的D挡，发出挡位指令使汽车进入D挡。此时仪表系统60正常显示当前汽车换挡杆所处的D挡挡位。

当汽车处于倒退状态时，无论驾驶员是否踩踏制动踏板，只要驾驶员将换挡杆切入D挡，汽车的整车控制器10都判断驾驶员的换挡操作无效，发出挡位指令使汽车进入N挡。此时仪表系统60以闪烁的方式显示当前汽车换挡杆所处的D挡挡位，提示驾驶员换挡操作出现故障。在这种情况下，驾驶员可以通过将换挡杆重新切入R挡或者N挡清除故障。

表3、工况三(切入D挡，前进挡)

注：车速v大于零时为前进方向，小于零时为倒退方向。“\”表示忽略或者无操作。

工况四、切入R挡：

当汽车处于静止状态，驻车系统50的P挡锁紧器处于释放状态，驾驶员踩踏制动踏板，且制动踏板行程S大于标定值S₀，并将换挡杆切入R挡时，汽车的整车控制器10响应当前汽车换挡杆切入的R挡，发出挡位指令使汽车进入R挡。此时仪表系统60正常显示当前汽车换挡杆所处的R挡挡位。

当汽车处于静止状态，制动踏板行程S小于等于标定值S₀，驾驶员将换挡杆切入R挡时，整车控制器10判断驾驶员的换挡动作无效，发出挡位指令使汽车进入N挡。此时仪表系统60以闪烁的方式显示当前汽车换挡杆所处的R挡挡位，提示驾驶员换挡操作出现故障。

当汽车处于前进状态时，无论驾驶员是否踩踏制动踏板，只要驾驶员将换挡杆切入R挡，汽车的整车控制器10都判断驾驶员的换挡操作无效，发出挡位指令使汽车进入N挡。此时仪表系统60以闪烁的方式显示当前汽车换挡杆所处的R挡挡位，提示驾驶员换挡操作出现故障。在这种情况下，驾驶员可以通过将换挡杆重新切入D挡或者N挡清除故障。

当汽车处于倒退状态时，驾驶员无需踩踏制动踏板就能够将换挡杆切入R挡，汽车的整车控制器10响应当前汽车换挡杆切入的R挡，发出挡位指令使汽车进入R挡。此时仪表系统60正常显示当前汽车换挡杆所处的R挡挡位。

表4、工况四(切入R挡，倒退挡)

注：车速v大于零时为前进方向，小于零时为倒退方向。“\”表示忽略或无操作。

上述工况中，当汽车从静止状态转入运动状态时，如果经过预设的时间T_c后手刹仍然处于锁紧状态，整车控制器10还可以发出控制指令，控制仪表系统60发出例如蜂鸣声的提示，以提醒驾驶员释放手刹。

需要说明的是，本领域的技术人员应该明白，上文中所记载的内容只是为了便于理解本发明而采用的具体实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种纯电动汽车挡位自动切换系统，其特征在于，包括：

换挡杆位置传感器，其采集换挡杆挡位信息；

制动踏板位置传感器，其采集制动踏板行程信息；

车速传感器，其采集车速信息；

驻车系统，其采集减速器锁止机构的状态信息；

整车控制器，其接收所述换挡杆位置传感器采集的换挡杆挡位信息，所述制动踏板位置传感器采集的制动踏板行程信息，所述车速传感器采集的车速信息，以及所述驻车系统采集的减速器锁止机构状态信息来判断汽车应当响应的挡位，并发出相应的控制指令控制汽车换挡；

其中，如果出现换挡故障，所述整车控制器控制汽车保持驻车挡不变或者进入空挡。

2.如权利要求1所述的挡位自动切换系统，其特征在于，进一步还包括仪表系统，当汽车因换挡故障保持驻车挡不变时，所述仪表系统闪烁显示驻车挡，当汽车因换挡故障进入空挡时，所述仪表系统闪烁显示当前汽车换挡杆挡位。

3.如权利要求2所述的挡位自动切换系统，其特征在于：进一步还包括手刹位置传感器，所述整车控制器接收所述手刹位置传感器采集的手刹状态度信息；当汽车从静止状态转入运动状态时，如果经过预设的时间阈值后手刹仍然处于锁紧状态，所述整车控制器控制所述仪表系统给出报警提示。

4.一种纯电动汽车挡位自动切换方法，包括以下步骤：

采集并根据汽车的换挡杆挡位信息、制动踏板行程信息和车速信息，以及减速器锁止机构状态信息判断汽车应当响应的挡位，并控制汽车进入相应的挡位；其中，如果出现换挡故障，整车控制器控制汽车保持驻车挡不变或者进入空挡。

5.如权利要求4所述的挡位自动切换方法，其特征在于：

当汽车因换挡故障保持驻车挡不变时，仪表系统闪烁显示驻车挡；

当汽车因换挡故障进入空挡时，仪表系统闪烁显示当前汽车换挡杆挡位。

6.如权利要求4或5所述的挡位自动切换方法，其特征在于，包括以下解除驻车的换挡步骤：

当车速为零，减速器锁止机构处于锁紧状态，制动踏板行程大于标定值，换挡杆切入任意一个非驻车挡的挡位时，整车控制器发出解除驻车的控制指令以释放减速器锁止机构，如果释放失败，不再发出解除驻车的控制指令，控制汽车保持原驻车挡不变。

7.如权利要求4或5所述的挡位自动切换方法，其特征在于，包括以下锁紧驻车的换挡步骤：

当车速为零，减速器锁止机构处于释放状态，制动踏板行程大于标定值，换挡杆切入驻车挡时，整车控制器发出锁紧驻车的控制指令以锁紧减速器锁止机构，如果锁紧失败，不再发出锁紧驻车的控制指令，转而控制汽车进入空挡。

8.如权利要求4或5所述的挡位自动切换方法，其特征在于，包括以下切入前进挡的换挡步骤：

当车速为零，减速器锁止机构处于释放状态，制动踏板行程大于标定值，换挡杆切入前进挡时，整车控制器控制汽车进入前进挡；

当车速为零，制动踏板行程小于等于标定值，换挡杆切入前进挡时，整车控制器控制汽车进入空挡；

当车速大于零，换挡杆切入前进挡时，整车控制器控制汽车进入前进挡；

当车速小于零，换挡杆切入前进挡时，整车控制器控制汽车进入空挡。

9.如权利要求4或5所述的挡位自动切换方法，其特征在于，包括以下切入倒退挡的换挡步骤：

当车速为零，减速器锁止机构处于释放状态，制动踏板行程大于标定值，换挡杆切入倒退挡时，整车控制器控制汽车进入倒退挡；

当车速为零，制动踏板行程小于等于标定值，换挡杆切入倒退挡时，整车控制器控制汽车进入空挡；

当车速大于零，换挡杆切入倒退挡时，整车控制器控制汽车进入空挡；

当车速小于零，换挡杆切入倒退挡时，整车控制器控制汽车进入倒退挡。

10.如权利要求4或5所述的挡位自动切换方法，其特征在于，进一步还包括以下步骤：

当汽车从静止状态转入运动状态时，如果经过预设的时间阈值后手刹仍然处于锁紧状态，提示驾驶员释放手刹。