CN106545656A - 一种商用车变速器档位指示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种商用车变速器档位指示装置，包括发动机转速传感器、变速箱输出轴转速传感器、操纵杆前后位置传感器、档位显示控制器以及多功能仪表或者外接LED显示屏，档位显示控制器综合转速比、操纵杆排挡位置、离合器开关、空挡开关、倒挡开关以及操纵杆位置的信号进行档位逻辑判断，判断目前车辆的档位状态。本发明通过发动机转速和传动轴转速的相对速比，与提前设置好的档位系数进行计算分析，可以精确得到档位信息，对变速箱的结构不做任何改变，通过增加该发明所提供的档位显示控制器以及对应线路和档杆位置感应开关以及LED显示屏，就可以让任何一款变速箱的车辆均具备改装显示详细档位的能力。

Description

一种商用车变速器档位指示装置

技术领域

本发明涉及一种商用车变速器档位指示装置，属于车辆档位指示装置技术领域。

背景技术

目前，市场上大多重型卡车的档位已达到16档，不管是AMT变速箱还是普通变速箱，仪表通常仅显示前进档D、空挡N、倒档R三种档位信息，显示内容单一，档位值体现不完整。虽然也有通过变速箱上盖内的选档位置传感器提供档位信号，但须装配多个传感器，成本高且可靠性低。

为使车辆档位信息可以更直观、更准确的供驾驶员参考，需要将车辆行驶过程中所有档位信息显示出来，传统的增加档位传感器的方法，不仅会造成变速箱结构的复杂，而且得到的档位信息经常会因为传感器故障而发生失效。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种商用车变速器档位指示装置，通过发动机转速和传动轴转速的相对速比，与提前设置好的档位系数进行计算分析，可以精确得到档位信息，对变速箱的结构不做任何改变，通过增加该发明所提供的档位显示控制器以及对应线路和档杆位置感应开关以及LED显示屏(或者增加仪表CAN报文内容和显示符号)，就可以让装备任何一款变速箱的车辆均具备改装显示详细档位的能力。

为了实现上述目的，本发明采用的一种商用车变速器档位指示装置，包括安装在发送机处用于采集发动机转速的发动机转速传感器、安装在变速箱处用于采集变速箱输出轴转速的变速箱输出轴转速传感器、安装在操纵杆处用于采集操纵杆位置的操纵杆前后位置传感器、档位显示控制器以及多功能仪表或者外接LED显示屏，所述发动机转速传感器、变速箱输出轴转速传感器、操纵杆前后位置传感器分别将采集到发动机转速S1、变速箱输出轴转速S2、操纵杆排挡位置信息S3发送给档位显示控制器；档位显示控制器连接电源，并接收空挡开关信号N、倒挡开关信号R、离合器开关信号S4；档位显示控制器对发动机转速S1和变速箱输出轴转速S2进行处理，获得转速比X1＝S1/S2；档位显示控制器综合转速比X1、操纵杆排挡位置信息S3、离合器开关信号S4、空挡开关信号N、倒挡开关信号R、操纵杆位置开关KD、操纵杆位置开关KR进行档位逻辑判断，判断目前车辆的档位状态，并将转速比X1与存储数据进行对比，得出档位信号X2；档位显示控制器将档位信号X2通过多功能仪表或者外接LED显示屏显示出来，供驾驶员参考。

上述档位显示控制器的档位逻辑判断如下：

1)当有空挡开关信号N、无倒档开关信号R、无操纵杆位置开关信号KD、KR，则判断为空挡N状态，输出报文并显示N档；

2)有空挡开关信号N、有倒档开关信号R，输出报文并显示R档；

3)无空挡开关信号N、无倒档开关信号R、有操纵杆位置开关信号KD和KR，则判断为行车档D，并进行车速和发动机转速对比，确定比值是否恒定，如果不恒定，输出报文并显示D档，如果比值恒定，则进入具体档位计算流程；

4)无空挡开关信号N、无倒档开关信号R、无操纵杆位置开关信号KD和KR，则判断为行车档D，并进行车速和发动机转速对比，确定比值是否恒定，如果不恒定，输出报文并显示D档，如果比值恒定，则进入具体档位计算流程；

5)无空挡挡开关信号N、无倒档挡开关信号R、有操纵杆位置开关信号KD无KR，或者无操纵杆位置开关信号KD有KR，则为正常前进挡D在档状态，并进行车速和发动机转速对比，确定比值是否恒定，如果不恒定，输出报文并显示D档，如果比值恒定，则进入具体档位计算流程；

6)无空挡挡开关信号N、有倒档挡开关信号R、无操纵杆位置开关信号KD有KR，则为正常倒档R在档状态，输出报文并显示R档；

7)无空挡挡开关信号N、有倒档挡开关信号R、有操纵杆位置开关信号KD和KR，或无KR，输出报文并显示R档。

所述档位显示控制器的档位计算流程如下：

1)已知变速箱档位速比表参数及总档数、变速箱档位计算系数M、发电机与发动机转速比W；

2)超速档判断数：最高档为超速档设定为1，为直接档设定为0；

3)采集发动机转速值S1＝NW，N为发电机每转的脉冲数，或通过CAN读取发动机的转速报文信息；

4)转换转速上限误差值S1+和下限误差值S1-；

5)采集变速箱车速传感器值S2，或通过CAN报文读取；

6)计算车速传感器上限值S2+和下限值S2-；

7)利用数据组(S1、S1+、S1-)和(S2、S2+、S2-)，按照公式X1＝S1/S2计算速比，并取上限值X1+和下限值X1-及理论值X1；

8)按照公式E＝Log(X1)*M，计算档位判定数E、E+、E-，四舍五入取整；

9)档位计算公式：档位＝档位数-(档位判定数+超速档判断数)；

10)设定操纵杆位置开关KD或KR靠近奇数档的一侧者有信号时为1，反之为0，校验得出的实际档位奇偶性与操纵杆位置开关KD或KR信号奇偶性的一致性，校验成功则得出准确档位值并输出。

与现有技术相比，本发明以发动机转速传感器与变速箱输出轴转速传感器为参照，这两个传感器信号，正常车型都会采集，所以在信号获取上，比加装档位传感器的成本低，信号稳定可靠。同时，通过发动机转速和与变速箱转速之比，与提前设置好的档位系数进行计算分析，可以精确得到档位信息，对变速箱的结构不做任何改变，结构简单、改造成本低，易于实现。通过增加操纵器前后位置传感器，将奇数档位置设定为奇数、另一边档位设定为偶数，将显示的档位，进行奇偶判断结果，与传感器位置进行校验，双重保障档位显示准确性。本发明还可以采用发动机和仪表的CAN报文进行数据采样，具备传感器采样和报文采样双功能，改装更灵活。通过增加该发明所提供的档位显示控制器以及对应线路和档杆位置感应开关以及LED显示屏，就可以让任何一款变速箱的车辆均具备改装显示详细档位的能力。此外，本发明还具备故障报警功能，具备故障记忆和CAN报文传输故障内容功能，可判断档位故障类型辅助检测维修。

附图说明

图1为本发明的接线原理图；

图2为本发明档位判断流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，一种商用车变速器档位指示装置，包括安装在发送机处用于采集发动机转速的发动机转速传感器、安装在变速箱处用于采集变速箱输出轴转速的变速箱输出轴转速传感器、安装在操纵杆处用于采集操纵杆位置的操纵杆前后位置传感器、档位显示控制器以及多功能仪表或者外接LED显示屏，所述发动机转速传感器、变速箱输出轴转速传感器、操纵杆前后位置传感器分别将采集到发动机转速S1、变速箱输出轴转速S2、操纵杆排挡位置信息S3发送给档位显示控制器；档位显示控制器连接电源，并接收空挡开关信号N、倒挡开关信号R、离合器开关信号S4；档位显示控制器对发动机转速S1和变速箱输出轴转速S2进行处理，获得转速比X1＝S1/S2；档位显示控制器综合转速比X1、操纵杆排挡位置信息S3、离合器开关信号S4、空挡开关信号N、倒挡开关信号R、操纵杆位置开关KD、操纵杆位置开关KR进行档位逻辑判断，判断目前车辆的档位状态，并将转速比X1与存储数据进行对比，得出档位信号X2；档位显示控制器将档位信号X2通过多功能仪表或者外接LED显示屏显示出来，供驾驶员参考。

具体如图1所示，可通过档位显示控制器端口C9、C10的车身CAN通信线或者端口C11、C12的动力CAN通讯线进行控制器的程序和相关数据写入，参照欲改装车型的变速箱档位数及对应速比，进行超速档判断参数设置，完成相关参数标定等设定步骤。然后，通过端口C2获得发动机所配发电机的脉冲信号(例如通常为发电机每转6脉冲)，查询发电机与发动机的转数比W，转换求得发动机的转速信号(即输入轴转速)S1＝6W，也可通过端口C11和C12的动力CAN通讯线读取发动机的转速报文信息并直接采用。同时，通过端口C3获得变速箱输出轴转速S2，也可通过端口C9和C10的车身CAN通信线读取仪表的变速箱脉冲数报文信息并直接采用。通过端口C4和C5获得操纵器排挡位置信息S3(例如倒档R在靠前位置，则KR行程开关有信号而KD行程开关无信号时，排挡杆处于前侧某档位中；反之处于靠后侧的某档位中)。通过端口C13获得离合器开关特征S4(无此信号时则为离合器踏板已被踩下，离合器片未分离，发动机动力可以传递至变速箱，以此判断离合器工作状态)。档位显示控制器S1，S2输入信号进行处理，获得转速比信号X1＝S1/S2；然后综合转速比X1、操纵杆排挡位置信息S3、离合器开关信号S4、空挡开关信号N、倒挡开关信号R、操纵杆位置开关KD、操纵杆位置开关KR进行档位逻辑判断，判断目前车辆的档位状态，并将转速比X1与存储数据进行对比，得出档位信号X2；档位显示控制器将档位信号X2通过多功能仪表或者外接LED显示屏显示出来，供驾驶员参考。

所述档位显示控制器的档位逻辑判断方法可如下：

1)当有空挡开关信号N、无倒档开关信号R、无操纵杆位置开关信号KD、KR，则判断为空挡N状态，输出报文并显示N档；

2)有空挡开关信号N、有倒档开关信号R，输出报文并显示R档；

3)无空挡开关信号N、无倒档开关信号R、有操纵杆位置开关信号KD和KR，则判断为行车档D，并进行车速和发动机转速对比，确定比值是否恒定，如果不恒定，输出报文并显示D档，如果比值恒定，则进入具体档位计算流程；

4)无空挡开关信号N、无倒档开关信号R、无操纵杆位置开关信号KD和KR，则判断为行车档D，并进行车速和发动机转速对比，确定比值是否恒定，如果不恒定，输出报文并显示D档，如果比值恒定，则进入具体档位计算流程；

5)无空挡挡开关信号N、无倒档挡开关信号R、有操纵杆位置开关信号KD无KR，或者无操纵杆位置开关信号KD有KR，则为正常前进挡D在档状态，并进行车速和发动机转速对比，确定比值是否恒定，如果不恒定，输出报文并显示D档，如果比值恒定，则进入具体档位计算流程；

6)无空挡挡开关信号N、有倒档挡开关信号R、无操纵杆位置开关信号KD有KR，则为正常倒档R在档状态，输出报文并显示R档；

7)无空挡挡开关信号N、有倒档挡开关信号R、有操纵杆位置开关信号KD和KR，或无KR，输出报文并显示R档。

所述档位显示控制器的档位计算流程如下：

1)已知变速箱档位速比表参数及总档数、变速箱档位计算系数M、发电机与发动机转速比W；

2)超速档判断数：最高档为超速档设定为1，为直接档设定为0；

3)采集发动机转速值S1＝NW，N为发电机每转的脉冲数，或通过CAN读取发动机的转速报文信息；

4)转换转速上限误差值S1+和下限误差值S1-；

5)采集变速箱车速传感器值S2，或通过CAN报文读取；

6)计算车速传感器上限值S2+和下限值S2-；

7)利用数据组(S1、S1+、S1-)和(S2、S2+、S2-)，按照公式X1＝S1/S2计算速比，并取上限值X1+和下限值X1-及理论值X1；

8)按照公式E＝Log(X1)*M，计算档位判定数E、E+、E-，四舍五入取整；

9)档位计算公式：档位＝档位数-(档位判定数+超速档判断数)；

10)设定操纵杆位置开关KD或KR靠近奇数档的一侧者有信号时为1，反之为0，校验得出的实际档位奇偶性与操纵杆位置开关KD或KR信号奇偶性的一致性，校验成功则得出准确档位值并输出。

实施例：以某公司12档箱为例，档位速比列表如下：

1、其总档数：12；

2、超速档判断：最高档为直接档，该参数为0；超速档，该参数为1；

3、变速箱操纵器上设置传感器，单数档有信号为1，双数档有信号为0；

4、将变速箱任意选取一档，假定为7档。操纵杆前后位置传感器采集到的信号为1；

5、该变速箱档位计算系数：4.012；

6、假定发动机采集转速信号为1200rpm，信号采集有±3％误差，将转速范围边界1164rpm、1236rpm纳入计算；

7、变速箱输出轴采集转速有±3％的误差，将转速范围边界429rpm、456纳入计算；

8、计算各种误差下的速比1164÷429＝2.71，1236÷429＝2.88，1164÷456＝2.55，1236÷456＝2.71，得到上限误差速比2.88，下限误差速比2.55，以及理论速比2.71；

9、档数判断定数：将得到的速比取对数，与档位计算系数相乘，并四舍五入取整数：

log(2.71)*4.012＝4.00，四舍五入到整数为4；

log(2.88)*4.012＝4.24，四舍五入到整数为4；

log(2.55)*4.012＝3.76，四舍五入到整数为4；

10、档位计算公式：档位＝档数(12)-{档数判断定数(4)+超速档判断数(1)}＝7

11、7档通过奇偶判断为1.

12、操纵杆前后位置传感器检测的档位传感器位置，单档信号为1.

13、档位奇偶判断与档位信号一致，校验正确，输出显示档位7。

综上所述，本发明通过采集正常车型都会采集的发动机转速和变速箱输出轴转速，用于档位判定计算参数，并将两者的实时速比作为系统计算参数，与通过分析档位布局规律得到的档位计算系数进行计算分析，可以精确得到的档位信息。两个常用信号的采集与加装档位传感器相比，其成本低，信号稳定可靠；而且无需对变速箱的结构做任何改变，结构简单、改造成本低，易于实现。同时，对操纵器前后位置传感器,将奇数档位置设定为奇数、另一边档位设定为偶数，依次作为系统判定校验参数。然后将系统计算得出的档位进行奇偶判断。将档位校验参数与档位与奇偶判断的结果，进行对比，对比正确的档位数值，输出到显示模块显示，并发送档总线信息中，为其他系统可引用。将显示的档位，进行奇偶判断结果，与传感器位置进行校验，双重保障档位显示准确性。本发明还可以采用发动机和仪表的CAN报文进行数据采样，具备传感器采样和报文采样双功能，改装更灵活。通过增加该发明所提供的档位显示控制器以及对应线路和档杆位置感应开关以及LED显示屏，就可以让任何一款变速箱的车辆均具备改装显示详细档位的能力。

Claims (3)

1.一种商用车变速器档位指示装置，其特征在于，包括安装在发送机处用于采集发动机转速的发动机转速传感器、安装在变速箱处用于采集变速箱输出轴转速的变速箱输出轴转速传感器、安装在操纵杆处用于采集操纵杆位置的操纵杆前后位置传感器、档位显示控制器以及多功能仪表或者外接LED显示屏，所述发动机转速传感器、变速箱输出轴转速传感器、操纵杆前后位置传感器分别将采集到发动机转速S1、变速箱输出轴转速S2、操纵杆排挡位置信息S3发送给档位显示控制器；档位显示控制器连接电源，并接收空挡开关信号N、倒挡开关信号R、离合器开关信号S4；

档位显示控制器对发动机转速S1和变速箱输出轴转速S2进行处理，获得转速比X1＝S1/S2；档位显示控制器综合转速比X1、操纵杆排挡位置信息S3、离合器开关信号S4、空挡开关信号N、倒挡开关信号R、操纵杆位置开关KD、操纵杆位置开关KR进行档位逻辑判断，判断目前车辆的档位状态，并将转速比X1与存储数据进行对比，得出档位信号X2；档位显示控制器将档位信号X2通过多功能仪表或者外接LED显示屏显示出来，供驾驶员参考。

2.根据权利要求1所述的一种商用车变速器档位指示装置，其特征在于，档位显示控制器的档位逻辑判断如下：

1)当有空挡开关信号N、无倒档开关信号R、无操纵杆位置开关信号KD、KR，则判断为空挡N状态，输出报文并显示N档；

2)有空挡开关信号N、有倒档开关信号R，输出报文并显示R档；

3)无空挡开关信号N、无倒档开关信号R、有操纵杆位置开关信号KD和KR，则判断为行车档D，并进行车速和发动机转速对比，确定比值是否恒定，如果不恒定，输出报文并显示D档，如果比值恒定，则进入具体档位计算流程；

4)无空挡开关信号N、无倒档开关信号R、无操纵杆位置开关信号KD和KR，则判断为行车档D，并进行车速和发动机转速对比，确定比值是否恒定，如果不恒定，输出报文并显示D档，如果比值恒定，则进入具体档位计算流程；

5)无空挡挡开关信号N、无倒档挡开关信号R、有操纵杆位置开关信号KD无KR，或者无操纵杆位置开关信号KD有KR，则为正常前进挡D在档状态，并进行车速和发动机转速对比，确定比值是否恒定，如果不恒定，输出报文并显示D档，如果比值恒定，则进入具体档位计算流程；

6)无空挡挡开关信号N、有倒档挡开关信号R、无操纵杆位置开关信号KD有KR，则为正常倒档R在档状态，输出报文并显示R档；

7)无空挡挡开关信号N、有倒档挡开关信号R、有操纵杆位置开关信号KD和KR，或无KR，输出报文并显示R档。

3.根据权利要求2所述的一种商用车变速器档位指示装置，其特征在于，档位显示控制器的档位计算流程如下：

1)已知变速箱档位速比表参数及总档数、变速箱档位计算系数M、发电机与发动机转速比W；

2)超速档判断数：最高档为超速档设定为1，为直接档设定为0；

3)采集发动机转速值S1＝NW，N为发电机每转的脉冲数，或通过CAN读取发动机的转速报文信息；

4)转换转速上限误差值S1+和下限误差值S1-；

5)采集变速箱车速传感器值S2，或通过CAN报文读取；

6)计算车速传感器上限值S2+和下限值S2-；

7)利用数据组(S1、S1+、S1-)和(S2、S2+、S2-)，按照公式X1＝S1/S2计算速比，并取上限值X1+和下限值X1-及理论值X1；

8)按照公式E＝Log(X1)*M，计算档位判定数E、E+、E-，四舍五入取整；

9)档位计算公式：档位＝档位数-(档位判定数+超速档判断数)；

10)设定操纵杆位置开关KD或KR靠近奇数档的一侧者有信号时为1，反之为0，校验得出的实际档位奇偶性与操纵杆位置开关KD或KR信号奇偶性的一致性，校验成功则得出准确档位值并输出。