CN107606127B - 线控换挡装置及换挡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线控换挡装置，包括换挡路径、在驾驶员操作下在所述换挡路径中移动的换挡杆、设置在所述换挡路径上的位置传感器和与所述位置传感器电连接的控制器；其中，所述换挡杆在不受驾驶员操作时保持在预定的中立位，所述换挡杆上还设置有与所述位置传感器对应的感应器；所述换挡路径包括所述中立位，还包括第一换挡位置，以及设置在所述中立位与所述第一换挡位置之间的第二换挡位置。本发明通过在所述换挡路径上设置至少两个位置传感器来获取换挡杆的运动方向和运动位置的信息，从而实现准确的判断换挡的挡位产生换挡信号。系统设置简单，稳定性高。

Description

线控换挡装置及换挡控制方法

技术领域

本发明涉及汽车自动变速器换挡控制技术领域，特别涉及线控换挡装置及换挡控制方法。

背景技术

随着汽车电控技术的不断发展，电连接越来越多的替换传统的机械连接，在底盘系统中出现了线控换挡(或称为电控换挡)技术，取消了换挡杆与变速器的机械连接，而通过电连接将电信号发送至变速器来实现变速器挡位的改变，电信号则通过换挡杆、旋钮或按键等换挡操作装置与传感器配合来产生。

对于H型换挡模式技术，一般通过检测电路检测换挡杆的运动来产生换挡控制的电信号。在换挡操作和换挡信号对应时，一种情况是从换挡杆切换到N挡后回复到单稳态位置，此时对应的换挡信号是切换到N挡；一种情况是换挡先切换到N挡位置再切换到R挡位置，后再路过N挡位置回复到单稳态位置，此时对应的换挡信号是切换到R挡。但是在现有技术中，一般是通过换挡杆处于挡位的时间来产生对应的换挡信号，比如通过预先标定换挡从单稳态位置达到N挡、R挡的精确时间来唯一设定对应换挡信号，如在对应的挡位位置设置传感器，当换挡杆达到传感器时获得一个时间。但是由于H型换挡模式中，在N的停留既有可能是切换到N挡也有可能是路过N挡，由于换挡操作时N挡停留时间并不确定故而会导致产生的换挡控制信号与驾驶员要求的状态不符合。

发明内容

基于此，为解决上述问题，本发明提供线控换挡装置及换挡控制方法。

其技术方案如下：

本发明提供一种线控换挡装置，包括换挡路径、在驾驶员操作下在所述换挡路径中移动的换挡杆、设置在所述换挡路径上的位置传感器和与所述位置传感器电连接的控制器；

其中，所述换挡杆在不受驾驶员操作时保持在预定的中立位，所述换挡杆上还设置有与所述位置传感器对应的感应器；

所述换挡路径包括所述中立位，还包括第一换挡位置，以及设置在所述中立位与所述第一换挡位置之间的第二换挡位置；

在所述换挡路径上设置有两个位置传感器，所述位置传感器通过感应所述感应器识别所述换挡杆所处位置和移动方向；

所述控制器与所述位置传感器电连接以对所述位置传感器获得的所述换挡杆所处位置和移动方向进行处理以获得换挡指令信号。

进一步地，所述位置传感器为霍尔传感器，所述感应器为磁石。

进一步地，所述位置传感器包括第一霍尔传感器、第二霍尔传感器和第三霍尔传感器，所述第一霍尔传感器设置在所述中立位上，所述第二霍尔传感器设置在所述第一换挡位置上，所述第三霍尔传感器设置在所述第二换挡位置上。

进一步地，所述第二换挡位置为空挡位置，所述第一换挡位置为前进挡位置或倒车挡位置，所述中立位、第一换挡位置与第二换挡位置不在一条直线上。

进一步地，所述霍尔传感器包括第四霍尔传感器和第五霍尔传感器，所述第四霍尔传感器设置在所述中立位与所述第一换挡位置之间的换挡路径上，所述第五霍尔传感器设置在所述中立位于所述第二换挡位置之间的换挡路径上。

本发明还提供一种换挡控制方法，采用如上所述的线控换挡装置，其特征在于，所述方法包括：

所述位置传感器产生换挡杆在换挡路径中不同位置不同时刻下的位置信号；

所述控制器对至少两个位置传感器获得的所述位置信号进行处理，得到所述换挡杆的位置信息和移动方向信息；

基于所述位置信息和移动方向信息获得换挡指令信号，以控制换挡执行装置执行对应的换挡操作。

进一步地，所述位置传感器为霍尔传感器，所述感应器为磁石，所述位置传感器包括第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，所述控制器对至少两个位置传感器获得的所述位置信号进行处理，得到所述换挡杆的位置信息和移动方向信息包括：

所述控制器获得第一位置信号曲线和第二位置信号曲线，所述第一位置信号曲线和第二位置信号曲线分别为反映磁石在不同位置下第一霍尔传感器和第二霍尔传感器产生的电压/电流信号值的曲线；

所述控制器根据第一位置信号曲线、第二位置信号曲线的变化率和电压/电流信号值获得设置有所述磁石的换挡杆的位置信息和移动方向信息。

进一步地，所述第二换挡位置为空挡位置，所述第一换挡位置为前进挡位置，第三换挡位置为倒车挡位置，所述中立位、第一换挡位置与第二换挡位置或/和第三换挡位置不在一条直线上；

所述位置传感器包括设置在中立位的第一霍尔传感器、设置在第一换挡位置的第二霍尔传感器和设置在第三换挡位置的第三霍尔传感器。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。

本发明具有如下突出的优点：本发明通过设置至少两个位置传感器来获取换挡杆的挡位信息。由于有两个或两个以上的位置传感器可以获得换挡杆运动方向和运动位置的信息，从而可以准确的判断换挡的挡位并产生准确的换挡信号。系统设置简单，稳定性高。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的线控换挡装置的俯视示意图；

图2是本发明实施例一提供的磁石与霍尔传感器的工作原理图；

图3是本发明实施例一提供的换挡杆位置及运动方向的曲线示意图；

图4是本发明实施例一提供的在N挡、R挡和D挡下所述换挡杆在所述换挡槽中的运动路径示意图；

图5是本发明实施例一提供的在N挡下所述霍尔传感器的信号图；

图6是本发明实施例一提供的在R挡下所述霍尔传感器的信号图；

图7是本发明实施例一提供的在D挡下所述霍尔传感器的信号图；

图8是本发明实施例二提供的线控换挡装置的俯视示意图；

图9是本发明实施例二提供的在N挡下所述霍尔传感器的信号图；

图10是本发明实施例二提供的在R挡下所述霍尔传感器的信号图；

图11是本发明实施例二提供的在D挡下所述霍尔传感器的信号图；

图12是本发明实施例三提供的一种换挡控制方法的示意图；

图13是本发明实施例四提供的一种L型换挡模式示意图；

图14是本发明实施例五提供的另外一种L型换挡模式示意图。

附图标记说明：

100、换挡路径；200、换挡杆；210、中立位；220、第一换挡位置；230、第二换挡位置；300、位置传感器；310、第一霍尔传感器；320、第二霍尔传感器；330、第三霍尔传感器；340、第四霍尔传感器；350、第五霍尔传感器；400、控制器；500、感应器；510、磁石；H1、第一霍尔传感器信号曲线；H2、第二霍尔传感器信号曲线；H3、第三霍尔传感器信号曲线；H4、第四霍尔传感器信号曲线；H5、第五霍尔传感器信号曲线图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行详细说明：

如图1所示，本发明提供一种线控换挡装置，包括换挡路径100、在驾驶员操作下在所述换挡路径100中移动的换挡杆200、设置在所述换挡路径100上的位置传感器300和与所述位置传感器300电连接的控制器400；

其中，所述换挡杆200在不受驾驶员操作时保持在预定的中立位210，所述换挡杆200上还设置有与所述位置传感器300对应的感应器500；所述换挡路径包括所述中立位210，还包括第一换挡位置220，以及设置在所述中立位210与所述第一换挡位置220之间的第二换挡位置230；

在所述换挡路径100上设置有两个位置传感器300，所述位置传感器300通过感应所述感应器500识别所述换挡杆200所处位置和移动方向；

所述控制器400与所述位置传感器300电连接以对所述位置传感器300获得的所述换挡杆200所处位置和移动方向进行处理以获得换挡指令信号。

如图2所示，进一步地，所述位置传感器300为霍尔传感器，所述感应器为磁石510。所述磁石510沿所述换挡路径100来回移动时，会导致经过霍尔传感器的磁通量发生变化，从而引起所述霍尔传感器产生的电流/电压发生变化。所述霍尔传感器产生的电流/电压与外加磁场强度呈正相关关系，磁场强度越强，电流/电压越高，磁场强度越弱，电流/电压越低。当磁场强度弱到一定程度，电流/电压不再变化。磁场强度与所述霍尔传感器和所述磁石510的相对距离正相关，所述磁石510和所述霍尔传感器的相对距离越近，磁场强度越强。

如图3所示，当所述磁石510和所述霍尔传感器的相对距离最近时，磁场达到最大值；当两者之间的相对距离足够远，即远到一个临界值时，磁场达到最小值并不再变化。所述霍尔传感器的电流/电压的变化曲线如图5所示，以某两个时刻(所述霍尔传感器的输出电压(或电流)分别为U₁、U₂时)读取的曲线上的S₁和S₂两个数值为例，读取的S₁和S₂的差值△S₁＝S₂-S₁，若△S₁为正，则可以判断两个数值位于曲线的左侧(曲线上升段，即磁场增强段，即所述磁石510在靠近所述霍尔传感器)；若△S₁为负，则可以判断两个数值位于曲线的右侧(曲线下降段，即磁场减弱段，即所述磁石510在远离所述霍尔传感器)。进而判断所述磁石510位于所述霍尔传感器的左侧或右侧，再根据S₁、S₂对应的坐标，可判断具体运动位置信息(即图中所示的运动位置L₁、L₂)，即可判定所述磁石510的具体位置，从而判断出所述换挡杆100的具体位置。

如图1所示，所述位置传感器包括第一霍尔传感器310、第二霍尔传感器320和第三霍尔传感器330，所述第一霍尔传感器310设置在所述中立位210上，所述第二霍尔传感器320设置在所述第一换挡位置220上，所述第三霍尔传感器330设置在所述第二换挡位置230上。所述第二换挡位置230为空挡位置，所述第一换挡位置220为前进挡位置或倒车挡位置，所述中立位210、第一换挡位置220与第二换挡位置230不在一条直线上，包括且不仅仅限于如图1所示的H型换挡模式和如图13和图14所示的L型换挡模式。

结合图4，在H型换挡模式中，当切换N挡时，换挡杆200沿换挡路径100中的路径5从中立位置移动到N挡后又回复到中立位置上(如图4中的路径5所示)；在这个过程中，第一霍尔传感器310、第二霍尔传感器320和第三霍尔传感器330产生的信号曲线如图5所示。当切换R挡时，换挡杆200沿换挡路径100中的路径5从中立位置移动到N挡后又沿路径1移动到R挡，然后沿路径2经过N挡回复到中立位置上(如图4中的路径1、路径2和路径5所示)；在这个过程中，第一霍尔传感器310、第二霍尔传感器320和第三霍尔传感器330产生的信号曲线如图6所示。当切换D挡时，换挡杆200沿换挡路径100中的路径5从中立位置移动到N挡后又沿路径3移动到D挡，然后沿路径4经过N挡回复到中立位置上(如图4中的路径3、路径4和路径5所示)；在这个过程中，第一霍尔传感器310、第二霍尔传感器320和第三霍尔传感器330产生的信号曲线如图7所示。在不同的挡位操作中，霍尔传感器检测到的信号是不同，通过综合三个霍尔传感器的电流信号曲线就可以判断出不同的挡位操作模式，进而得出正确挡位信号。

如图8所示，所述位置传感器包括第四霍尔传感器340和第五霍尔传感器350，所述第四霍尔传感器设置在所述中立位与所述第一换挡位置之间的换挡路径上，所述第五霍尔传感器设置在所述中立位于所述第二换挡位置之间的换挡路径上。优选地，所述第四霍尔传感器340可设置在所述第一换挡位置220上，所述第五霍尔传感器350可设置在第二换挡位置230上。所述第一换挡位置220为前进挡位置或者倒车挡位置，所述第二换挡位置230为空挡位置。在空挡位置上设置所述第五霍尔传感器350，在倒车挡上位置第四霍尔传感器340且前进挡位置不设置霍尔传感器。

当切换N挡时，换挡杆200沿换挡路径100中的路径5从中立位置移动到N挡后又回复到中立位置上(如图4中的路径5所示)；在这个过程中，第四霍尔传感器340和第五霍尔传感器350产生的信号曲线如图9所示。

当切换R挡时，换挡杆200沿换挡路径100中的路径5从中立位置移动到N挡后又沿路径1移动到R挡，然后沿路径2经过N挡回复到中立位置上(如图4中的路径1、路径2和路径5所示)；在这个过程中，第四霍尔传感器340和第五霍尔传感器350产生的信号曲线如图10所示。

当切换D挡时，换挡杆沿换挡路径100中的路径5从中立位置移动到N挡后又沿路径3移动到D挡，然后沿路径4经过N挡回复到中立位置上(如图4中的路径3、路径4和路径5所示)；在这个过程中，第四霍尔传感器340和第五霍尔传感器350产生的信号曲线如图11所示。同样地，也可以在空挡位置上设置所述第五霍尔传感器350，在前进挡位置上设置第四霍尔传感器340且倒车挡位置不设置霍尔传感器，并参照上述原理得到相应的信号曲线判断出不同的挡位操作。在本发明中可通过至少两个传感器来获取换挡杆的挡位信息。

在本发明实施例中，可以改变霍尔传感器的具体设置位置和个数(不少于两个)，并且可以采用信号最大值或/和信号变化斜率值等参数不同的霍尔传感器，以便更好地检测处于不同位置和运动方向的换挡杆状态。通过提前标定好不同换挡操作时对应的两个或多个霍尔传感器的电流/电压变化图即可实现换挡操作的准确识别，具体识别时可以提前标定出霍尔传感器信号与换挡操作状态的对应表，然后再采集实时信号通过查表获得实时的换挡操作状态。另外，本发明并不仅仅限于H型换挡模式，也可适用在L型等多种单稳态组合的换挡模式中，可通过在换挡路径上设置霍尔传感器获取换挡杆的位置和运动方向，分析霍尔传感器获取的信号曲线图，从而获取准确的挡位信息。

如图12所示，本发明还提供一种换挡控制方法，采用如上所述的线控换挡装置，其特征在于，所述方法包括：

所述位置传感器产生换挡杆在换挡路径中不同位置不同时刻下的位置信号；

所述控制器对至少两个位置传感器获得的所述位置信号进行处理，得到所述换挡杆的位置信息和移动方向信息；

基于所述位置信息和移动方向信息获得换挡指令信号，以控制换挡执行装置执行对应的换挡操作。

进一步地，所述位置传感器为霍尔传感器，所述感应器为磁石，所述位置传感器包括第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，所述控制器对至少两个位置传感器获得的所述位置信号进行处理，得到所述换挡杆的位置信息和移动方向信息包括：

所述控制器获得第一位置信号曲线和第二位置信号曲线，所述第一位置信号曲线和第二位置信号曲线分别为反映磁石在不同位置下第一霍尔传感器和第二霍尔传感器产生的电压/电流信号值的曲线；

所述控制器根据第一位置信号曲线、第二位置信号曲线的变化率和电压/电流信号值获得设置有所述磁石的换挡杆的位置信息和移动方向信息。

进一步地，所述第二换挡位置为空挡位置，所述第一换挡位置为前进挡位置，第三换挡位置为倒车挡位置，所述中立位、第一换挡位置与第二换挡位置或/和第三换挡位置不在一条直线上；

所述位置传感器包括设置在中立位的第一霍尔传感器、设置在第一换挡位置的第二霍尔传感器和设置在第三换挡位置的第三霍尔传感器。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如上任意一项所述方法的步骤。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种线控换挡装置，其特征在于，包括换挡路径、在驾驶员操作下在所述换挡路径中移动的换挡杆、设置在所述换挡路径上的位置传感器和与所述位置传感器电连接的控制器；

其中，所述换挡杆在不受驾驶员操作时保持在预定的中立位，所述换挡杆上还设置有与所述位置传感器对应的感应器；其中，所述位置传感器为霍尔传感器，所述感应器为磁石；

所述线控换挡装置包括所述中立位，还包括两个第一换挡位置，以及设置在所述中立位与所述两个第一换挡位置之间的第二换挡位置；每个所述第一换挡位置分别与所述中立位和所述第二换挡位置组成一条换挡路径；

在所述线控换挡装置上设置有两个位置传感器，所述位置传感器通过感应所述感应器识别所述换挡杆所处位置和移动方向；所述位置传感器包括第四霍尔传感器和第五霍尔传感器，所述第四霍尔传感器设置在其中一个所述第一换挡位置上，所述第五霍尔传感器设置在所述第二换挡位置上；

所述控制器与所述位置传感器电连接以对所述位置传感器获得的所述换挡杆所处位置和移动方向进行处理以获得换挡指令信号；其中，所述换挡杆所处位置和移动方向通过所述第四霍尔传感器产生的信号曲线和所述第五霍尔传感器产生的信号曲线确定，所述第四霍尔传感器产生的信号曲线和所述第五霍尔传感器产生的信号曲线分别为反映磁石在不同位置下第四霍尔传感器和第五霍尔传感器产生的电压/电流信号值的曲线，所述控制器根据所述第四霍尔传感器产生的信号曲线、所述第五霍尔传感器产生的信号曲线的变化率和电压/电流信号值获得设置有所述磁石的换挡杆的位置信息和移动方向信息。

2.根据权利要求1所述的线控换挡装置，其特征在于，所述位置传感器包括第一霍尔传感器、第二霍尔传感器和第三霍尔传感器，所述第一霍尔传感器设置在所述中立位上，所述第二霍尔传感器设置在其中一个所述第一换挡位置上，所述第三霍尔传感器设置在所述第二换挡位置上。

3.根据权利要求2所述的线控换挡装置，其特征在于，所述第二换挡位置为空挡位置，所述第一换挡位置分别为前进挡位置和倒车挡位置，所述中立位、任意一个第一换挡位置与第二换挡位置不在一条直线上。

4.一种换挡控制方法，采用如权利要求1所述的线控换挡装置，其特征在于，所述方法包括：

所述位置传感器产生换挡杆在换挡路径中不同位置不同时刻下的位置信号；

所述控制器获得所述第四霍尔传感器产生的信号曲线和所述第五霍尔传感器产生的信号曲线，所述第四霍尔传感器产生的信号曲线和所述第五霍尔传感器产生的信号曲线分别为反映磁石在不同位置下第四霍尔传感器和第五霍尔传感器产生的电压/电流信号值的曲线；

所述控制器根据所述第四霍尔传感器产生的信号曲线、所述第五霍尔传感器产生的信号曲线的变化率和电压/电流信号值获得设置有所述磁石的换挡杆的位置信息和移动方向信息；

基于所述位置信息和移动方向信息获得换挡指令信号，以控制换挡执行装置执行对应的换挡操作。

5.根据权利要求4所述的换挡控制方法，其特征在于，所述第二换挡位置为空挡位置，所述第一换挡位置为前进挡位置，第三换挡位置为倒车挡位置，所述中立位、第一换挡位置与第二换挡位置或/和第三换挡位置不在一条直线上；

所述位置传感器包括设置在中立位的第一霍尔传感器、设置在第一换挡位置的第二霍尔传感器和设置在第三换挡位置的第三霍尔传感器。

6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求4或5所述方法的步骤。

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