CN108317245A - 换挡器及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种换挡器，包括三个霍尔元件、三个开关管及三个上拉电阻；第一霍尔元件的输出端与第一开关管的输入端相连，第一开关管的第一输出端与整车控制器的前进挡输入端子相连且第一开关管的第一输出端还通过第一上拉电阻与第一电源相连；第二霍尔元件的输出端与第二开关管的输入端相连，第二开关管的第一输出端与整车控制器的空挡输入端子相连且第二开关管的第一输出端还通过第二上拉电阻与第一电源相连；第三霍尔元件的输出端与第三开关管的输入端相连，第三开关管的第一输出端与整车控制器的倒挡输入端子相连且第三开关管的第一输出端还通过第三上拉电阻与第一电源相连。本发明提供的换挡器的可靠性较高。本发明还提供一种汽车。

Description

换挡器及汽车
【技术领域】
本发明涉及换挡器技术领域，尤其涉及一种电子感应式换挡器及使用该换挡器的汽车。
【背景技术】
机械开关式换挡器由于结构简单且价格便宜，广泛的应用于部分传统汽车和电动汽车领域。机械开关式换挡器内部采用两个微动开关，通过控制微动开关电路的通断来控制挡位信号。然而，由于微动开关和换挡杆是接触式换挡，反应较为迟滞，进而导致机械开关式换挡器的可靠性较差。
鉴于此，实有必要提供一种新的换挡器及使用该换挡器的汽车以克服上述缺陷。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种结构简单且可靠性较高的换挡器及使用该换挡器的电动汽车。
为了实现上述目的，本发明提供一种换挡器，应用于汽车中，所述汽车包括整车控制器，所述整车控制器包括前进挡输入端子、空挡输入端子以及倒挡输入端子；所述换挡器包括第一霍尔元件、第二霍尔元件、第三霍尔元件、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第一上拉电阻、第二上拉电阻及第三上拉电阻；所述第一霍尔元件的输出端与所述第一开关管的输入端相连，所述第一开关管的第一输出端与所述整车控制器的前进挡输入端子相连且所述第一开关管的第一输出端还通过所述第一上拉电阻与第一电源相连；所述第二霍尔元件的输出端与所述第二开关管的输入端相连，所述第二开关管的第一输出端与所述整车控制器的空挡输入端子相连且所述第二开关管的第一输出端还通过所述第二上拉电阻与所述第一电源相连；所述第三霍尔元件的输出端与所述第三开关管的输入端相连，所述第三开关管的第一输出端与所述整车控制器的倒挡输入端子相连且所述第三开关管的第一输出端还通过所述第三上拉电阻与所述第一电源相连。
为了实现上述目的，本发明提供一种电动汽车，包括换挡器及与所述换挡器相连的整车控制器；所述整车控制器包括前进挡输入端子、空挡输入端子以及倒挡输入端子；所述换挡器包括第一霍尔元件、第二霍尔元件、第三霍尔元件、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第一上拉电阻、第二上拉电阻及第三上拉电阻；所述第一霍尔元件的输出端与所述第一开关管的输入端相连，所述第一开关管的第一输出端与所述整车控制器的前进挡输入端子相连且所述第一开关管的第一输出端还通过所述第一上拉电阻与第一电源相连；所述第二霍尔元件的输出端与所述第二开关管的输入端相连，所述第二开关管的第一输出端与所述整车控制器的空挡输入端子相连且所述第二开关管的第一输出端还通过所述第二上拉电阻与所述第一电源相连；所述第三霍尔元件的输出端与所述第三开关管的输入端相连，所述第三开关管的第一输出端与所述整车控制器的倒挡输入端子相连且所述第三开关管的第一输出端还通过所述第三上拉电阻与所述第一电源相连。
相比于现有技术，本发明提供的换挡器及汽车由于采用霍尔元件与换挡杆一端的永磁体组件通过霍尔效应来控制挡位信号的输出，反应灵敏、信号传输快且不易出现误操作。此外，电路元件较少，进而使得换挡器的体积较小且成本较低。
【附图说明】
图1为本发明较佳实施例提供的汽车的原理框图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
当一个元件被认为与另一个元件“相连”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
请参阅图1，其为本发明较佳实施例提供的汽车100的原理框图。所述汽车100包括换挡器10及与所述换挡器10相连的整车控制器(Vehicle Control Unit，VCU)20。所述整车控制器20用于接收所述换挡器10发出的挡位信号，并根据所述挡位信号控制所述汽车100进行行驶。可以理解，所述整车控制器20与ECU(Electrical Control Unit，电子控制单元)的功能类似，亦即，在传统汽车中，所述整车控制器20即为“行车电脑”。
具体地，所述换挡器10包括第一霍尔元件H1、第二霍尔元件H2、第三霍尔元件H3、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第一上拉电阻R1、第二上拉电阻R2及第三上拉电阻R3。所述整车控制器20包括前进挡输入端子D、空挡输入端子N以及倒挡输入端子R。所述第一霍尔元件H1的输出端与所述第一开关管Q1的输入端相连，所述第一开关管Q1的第一输出端与所述整车控制器20的前进挡输入端子D相连且所述第一开关管Q1的第一输出端还通过所述第一上拉电阻R1与第一电源VCC相连。所述第二霍尔元件H2的输出端与所述第二开关管Q2的输入端相连，所述第二开关管Q2的第一输出端与所述整车控制器20的空挡输入端子N相连且所述第二开关管Q2的第一输出端还通过所述第二上拉电阻R2与所述第一电源VCC相连。所述第三霍尔元件H3的输出端与所述第三开关管Q3的输入端相连，所述第三开关管Q3的第一输出端与所述整车控制器20的倒挡输入端子R相连且所述第三开关管Q3的第一输出端还通过所述第三上拉电阻R3与所述第一电源VCC相连。
可以理解，所述第一霍尔元件H1、所述第二霍尔元件H2以及所述第三霍尔元件H3还均和所述第一电源VCC及地GND相连，此为霍尔元件的常用接法，以保证霍尔元件能够正常工作。在本实施方式中，所述第一霍尔元件H1、所述第二霍尔元件H2以及所述第三霍尔元件H3均为开关型霍尔传感器。且所述第一电源VCC输出的电压为5V。
本发明所提供的换挡器10的工作原理如下：
可以理解，所述换挡器10还包括换挡杆(图未示)，所述换挡杆的一端供用户操作，且所述换挡杆的另一端设置有永磁体组件，当用户拨动换挡杆时，设置于另一端的永磁体组件会转动，进而使得永磁体组件对应不同的霍尔元件。
具体地，当永磁体组件与第一霍尔元件H1对应时，所述第一霍尔元件H1产生电信号，本实施方式中，所述第一霍尔元件H1产生的电信号为低电平信号，进而使得所述整车控制器20的前进挡输入端子D接收到低电平信号，所述整车控制器20依据该低电平信号控制汽车100向前行驶。可以理解，当所述第一霍尔元件H1没有输出低电平信号时，由于第一上拉电阻R1的作用，所述整车控制器20的前进挡输入端子D接收到高电平信号。同理，当用户对换挡杆进行操作使得永磁体组件与第二霍尔元件H2对应时，所述整车控制器20的空挡输入端子N接收到低电平信号，所述整车控制器20依据该低电平信号停止提供驱动力。当用户对换挡杆进行操作使得永磁体组件与第三霍尔元件H3对应时，所述整车控制器20的倒挡输入端子R接收到低电平信号，所述整车控制器20依据该低电平信号控制汽车100向后行驶。可以理解，所述整车控制器20的各档位输入端子均是低电平有效，只有对应的挡位输入端子接收到低电平时，所述整车控制器20才依据对应的挡位信号控制所述汽车100进行相应的动作。
本发明所述提供的换挡器10由于采用霍尔元件，根据霍尔效应(电磁感应现象)来控制挡位信号的输出，反应灵敏、信号传输快且不易出现误操作。此外，电路元件较少，进而使得换挡器10的体积较小且成本较低。进一步地，采用开关型霍尔传感器来实现挡位信号的输出，无触点，延长了换挡器10的使用寿命。
进一步地，所述整车控制器20还包括反馈端子L。所述换挡器10还包括第四上拉电阻R4。所述第一开关管Q1的第二输出端、所述第二开关管Q2的第二输出端及所述第三开关管Q3的第二输出端均通过所述第四上拉电阻R4与所述第一电源VCC相连，且所述第一开关管Q1的第二输出端、所述第二开关管Q2的第二输出端及所述第三开关管Q3的第二输出端还均与所述整车控制器20的反馈端子L相连。
当所述整车控制器20对应的挡位输入端子接收到低电平信号(挡位信号)时，所述反馈端子L同时接收到反馈信号以提示挂挡成功，若所述反馈端子L没有接收到反馈信号，所述整车控制器20不依据对应的挡位信号控制汽车100进行相应的动作，进而进一步提高了所述换挡器10的可靠性。在本实施方式中，所述反馈信号也为低电平信号。可以理解，若一个霍尔元件输出低电平信号，则对应的开关管的第一输出端和第二输出端均输出低电平信号，若对应的开关管的第一输出端和第二输出端输出的信号不同，则表明换挡器10故障，因此，整车控制器20不会依据对应的挡位输入端子接收到的挡位信号发出相应的控制信号。
进一步地，所述第一开关管Q1包括两个二极管，所述第一开关管Q1的输入端分别与每个二极管的阴极相连，所述第一开关管Q1的第一输出端对应其中一个二极管的阳极且所述第一开关管Q1的第二输出端对应另一个二极管的阳极；所述第二开关管Q2包括两个二极管，所述第二开关管Q2的输入端分别与每个二极管的阴极相连，所述第二开关管Q2的第一输出端对应其中一个二极管的阳极且所述第二开关管Q2的第二输出端对应另一个二极管的阳极；所述第三开关管Q3包括两个二极管，所述第三开关管Q3的输入端分别与每个二极管的阴极相连，所述第三开关管Q3的第一输出端对应其中一个二极管的阳极且所述第三开关管Q3的第二输出端对应另一个二极管的阳极。也就是说，所述第一开关管Q1、所述第二开关管Q2及所述第三开关管Q3的结构相同，均包括两个二极管。
进一步地，所述汽车100还包括车灯30，所述换挡器10还包括提示模块11，所述提示模块11连接于所述第三霍尔元件H3的输出端与所述车灯30之间。当所述第三霍尔元件H3输出低电平信号时，所述提示模块11发出提示信号，以控制所述车灯30发光，进而提示汽车100的周边人员，车辆倒车中，请注意，提高了汽车100在倒车过程中的安全性。在本实施方式中，所述提示信号为高电平信号。优选地，所述车灯30为倒车灯。可以理解，所述提示模块11可以为一低电平输入有效的芯片，当接收到低电平时，所述提示模块11会发出高电平信号，所述车灯30的另一端接地，进而使得车灯点亮发光。
进一步地，所述汽车100还包括第二电源40，所述换挡器10还包括电源转换模块12，所述电源转换模块12与所述第二电源40相连，用于将所述第二电源转换成第一电源VCC。其中，所述第二电源输出的电压范围为9V-36V。本实施方式中，由于设置有电源转换模块12，使得换挡器10的外接第二电源40的范围更广，提高了换挡器10的通用性。
本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (10)

1.一种换挡器，应用于汽车中，所述汽车包括整车控制器，所述整车控制器包括前进挡输入端子、空挡输入端子以及倒挡输入端子；其特征在于：所述换挡器包括第一霍尔元件、第二霍尔元件、第三霍尔元件、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第一上拉电阻、第二上拉电阻及第三上拉电阻；所述第一霍尔元件的输出端与所述第一开关管的输入端相连，所述第一开关管的第一输出端与所述整车控制器的前进挡输入端子相连且所述第一开关管的第一输出端还通过所述第一上拉电阻与第一电源相连；所述第二霍尔元件的输出端与所述第二开关管的输入端相连，所述第二开关管的第一输出端与所述整车控制器的空挡输入端子相连且所述第二开关管的第一输出端还通过所述第二上拉电阻与所述第一电源相连；所述第三霍尔元件的输出端与所述第三开关管的输入端相连，所述第三开关管的第一输出端与所述整车控制器的倒挡输入端子相连且所述第三开关管的第一输出端还通过所述第三上拉电阻与所述第一电源相连。
2.如权利要求1所述的换挡器，其特征在于：所述第一霍尔元件、所述第二霍尔元件以及所述第三霍尔元件均为开关型霍尔传感器。
3.如权利要求1所述的换挡器，其特征在于：所述换挡器还包括第四上拉电阻；所述第一开关管的第二输出端、所述第二开关管的第二输出端及所述第三开关管的第二输出端均通过所述第四上拉电阻与所述第一电源相连，且所述第一开关管的第二输出端、所述第二开关管的第二输出端及所述第三开关管的第二输出端还均与所述整车控制器的反馈端子相连。
4.如权利要求1所述的换挡器，其特征在于：所述第一开关管包括两个二极管，所述第一开关的输入端分别与每个二极管的阴极相连，所述第一开关的第一输出端对应其中一个二极管的阳极且所述第一开关的第二输出端对应另一个二极管的阳极；所述第二开关管包括两个二极管，所述第二开关管的输入端分别与每个二极管的阴极相连，所述第二开关管的第一输出端对应其中一个二极管的阳极且所述第二开关管的第二输出端对应另一个二极管的阳极；所述第三开关管包括两个二极管，所述第三开关管的输入端分别与每个二极管的阴极相连，所述第三开关管的第一输出端对应其中一个二极管的阳极且所述第三开关管的第二输出端对应另一个二极管的阳极。
5.如权利要求1所述的换挡器，其特征在于：所述换挡器还包括提示模块，所述提示模块连接于所述第三霍尔元件的输出端与车灯之间。
6.如权利要求1所述的换挡器，其特征在于：所述换挡器还包括电源转换模块，所述电源转换模块与第二电源相连，并用于将所述第二电源转换成所述第一电源。
7.一种汽车，包括换挡器及与所述换挡器相连的整车控制器；所述整车控制器包括前进挡输入端子、空挡输入端子以及倒挡输入端子；其特征在于：所述换挡器包括第一霍尔元件、第二霍尔元件、第三霍尔元件、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第一上拉电阻、第二上拉电阻及第三上拉电阻；所述第一霍尔元件的输出端与所述第一开关管的输入端相连，所述第一开关管的第一输出端与所述整车控制器的前进挡输入端子相连且所述第一开关管的第一输出端还通过所述第一上拉电阻与第一电源相连；所述第二霍尔元件的输出端与所述第二开关管的输入端相连，所述第二开关管的第一输出端与所述整车控制器的空挡输入端子相连且所述第二开关管的第一输出端还通过所述第二上拉电阻与所述第一电源相连；所述第三霍尔元件的输出端与所述第三开关管的输入端相连，所述第三开关管的第一输出端与所述整车控制器的倒挡输入端子相连且所述第三开关管的第一输出端还通过所述第三上拉电阻与所述第一电源相连。
8.如权利要求7所述的汽车，其特征在于：所述换挡器还包括第四上拉电阻；所述第一开关管的第二输出端、所述第二开关管的第二输出端及所述第三开关管的第二输出端均通过所述第四上拉电阻与所述第一电源相连，且所述第一开关管的第二输出端、所述第二开关管的第二输出端及所述第三开关管的第二输出端还均与所述整车控制器的反馈端子相连。
9.如权利要求7所述的汽车，其特征在于：所述汽车还包括第二电源，所述换挡器还包括电源转换模块，所述电源转换模块与所述第二电源相连，并用于将所述第二电源转换成所述第一电源。
10.如权利要求7所述的汽车，其特征在于：所述汽车还包括车灯，所述换挡器还包括提示模块，所述提示模块连接于所述第三霍尔元件的输出端与所述车灯之间。
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