CN109099148A - 一种电子换档器及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电子换档器包括旋转机构、霍尔传感器、操作钮、以及线束接口，所述旋转机构包括第一齿轮、第二齿轮和连接杆，所述操作钮与所述连接杆的一端固定连接，且可以所述连接杆为中心进行360°旋转，所述第二齿轮与所述连接杆的另一端固定连接，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述霍尔传感器用于感测所述第一齿轮的作动信息，并将其转化成电信号传给整车ECU，所述线束接口用于与整车线束配合以信号连接所述电子换档器和整车ECU。该发明的电子旋钮换档器减少了P档复位电机的设计，降低了产品的开发难度和开发成本，成本下降30％；本发明还提供了该电子换档器的工作方法。

Description

一种电子换档器及其工作方法

技术领域

本发明涉及汽车换档装置，尤其涉及一种电子换档器及其工作方法。

背景技术

随着我国汽车智能化的发展，电子换档被越来越多的消费者认可，电子换档系统的工作原理是把驾驶员的驾驶意图转换成电信号输出给整车ECU，整车ECU根据整车当前运行的情况进行智能判断，在满足换档的情况下由整车ECU输出换档指令给换档执行机构，换档执行机构执行换档且完成后给予整车ECU反馈信号，ECU再把完成换档的信号反馈到电子换档器进行档位显示。电子换档系统一般要求整车在下电状态下强制进入P档。电子换档器种类大致可分为档杆式电子换档器、怀档式电子换档器和旋钮式电子换档，其中旋钮式电子换档器又包含为复位式和不复位式，下面就复位式和不复位式两种类型的旋钮换档器做出说明。

现有旋钮式电子换档器一般设计有P/R/N/D四个档位，P档可以通过旋转旋钮实现，也可以设计为P档按键。复位式旋钮换档器一般有二个稳态位置(稳态位置即指撤掉操作力后旋钮可以在当前位置一直停留直到下一次施加操作力或工作环境改变)，其中一个是旋钮的稳态位置，一个是P键的稳态位置；不复位式旋钮换档器一般有四个稳态位置，分别为P/R/N/D四个档位，整车下电时由P档复位电机将旋钮拉回P档位置。

传统不复位式旋钮换档器在应用于电动汽车的时候，由于电动车要求在整车下电时自动进入P档，因此换档器本身需增加一个P档复位电机，以确保整车下电时旋钮自动旋入P档位置；复位式旋钮换档器在R档和D档互换的时候，需要旋转两次到达稳态位置；相比较来说，传统不复位式旋钮换档器技术要求高成本高，复位式旋钮换档器操作较为繁琐。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种可以连续旋转多个稳态位置，可以配合实现整车R档和D档之间直接切换的电子换档器及其工作方法。

本发明提供的一种电子换档器包括旋转机构、霍尔传感器、操作钮、以及线束接口，所述旋转机构包括第一齿轮、第二齿轮和连接杆，所述操作钮与所述连接杆的一端固定连接，且可以所述连接杆为中心进行360°旋转，所述第二齿轮与所述连接杆的另一端固定连接，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述霍尔传感器用于感测所述第一齿轮的作动信息，并将其转化成电信号传给整车ECU，所述线束接口用于与整车线束配合以信号连接所述电子换档器和整车ECU。

进一步地，所述操作钮在旋转过程中每旋转22.5°对应一个稳态档位，每个稳态档位均不对应具体的档位。

进一步地，所述操作钮包括P键、旋钮和位于所述P键和所述旋钮之间的装饰环，所述P键与所述装饰环卡合在一起，且可相对所述装饰环轴向运动。

进一步地，所述P键的中部设有P档字符灯，所述P档字符灯在当前档位为P档时点亮。

进一步地，所述电子换档器还包括面板，所述面板上设有R档字符灯、D档字符灯和N档字符灯，所述R档字符灯、所述D档字符灯和所述N档字符灯围绕所述操作钮设置。

进一步地，所述R档字符灯位于所述N档字符灯的左侧，所述D档字符灯位于所述N档字符灯的右侧，所述R档字符灯、所述D档字符灯、所述N档字符灯在当前档位为对应档位时点亮。

一种电子换档器的工作方法，在操作钮被转动时利用霍尔传感器感测第一齿轮的作动信息；根据第一齿轮的作动信息发出表示操作钮转动方向和转动角度的信号给整车ECU；整车ECU根据接收的信号，并结合当前车速信号和当前档位信号，判断是否需要向汽车的换档操纵机构发送换档命令，并在需要向换档操纵机构发送换档命令时发送特定的换挡命令；在电子换档器停止操作后将当前档位设置为下次换档的初始档位。

进一步地，所述表示操作钮转动方向和转动角度的信号包括左信号、双左信号、右信号、双右信号，所述操作钮每旋转22.5°进入一个稳态档位，所述左信号为所述操作钮向左旋转一个所述稳态档位对应的信号，所述双左信号为所述操作钮向左连续旋转2个或以上所述稳态档位对应的信号，所述右信号为所述操作钮向右旋转一个所述稳态档位对应的信号，所述双右信号为所述操作钮向右连续旋转2个或以上所述稳态档位对应的信号。

进一步地，若当前整车处于低电压状态，则不管接收到的信号为左信号、双左信号、右信号、双右信号中的任一个，档位都由P档切换到N档；若当前整车处于高电压状态，且当前档位为P档时，则在接收到的信号为左信号或右信号时，档位由P档换到N档，在接收到的信号为双左信号时，档位由P档切换到N档再切换到R档，在接收到的信号为双右信号时，档位由P档切换到N档再切换到D档；当前档位为R档时，则在接收到的信号为左信号或双左信号时，档位在R档保持不变，在接收到的信号为右信号时，档位由R档切换到N档，在接收到的信号为双右信号时，档位由R档切换到N档再切换到D档；当前档位为N档时，则在接收到的信号为左信号或双左信号时，档位都由N档切换到R档，在接收到的信号为右信号或双右信号时，档位都由N档切换到D档；当前档位为D档时，则在接收到的信号为左信号时，档位由D档切换到N档，在接收到的信号为双左信号时，档位由D档切换到N档再切换到R档，在接收到的信号为右信号或双右信号时，档位在D档保持不变。

进一步地，在发送好换档命令后接收换档完成信号，若接到换档完成信号，则根据换档完成信号进行档位显示，点亮对应的档位指示灯。

综上所述，本发明具有以下有益的技术效果：

1)该电子旋钮换档器减少了P档复位电机的设计，降低了产品的开发难度和开发成本，成本下降30％；

2)该电子旋钮换档器可以连续旋转多个稳态位置，可以配合实现整车R档和D档之间的直接切换。驾驶员可以一次性旋转旋钮实现R档和D档的相互切换，操纵简洁，提高了用户满意度。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明提供的一种电子换档器的主视图；

图2为本发明提供的一种电子换档器的左视图；

图3为本发明提供的一种电子换档器的另一个角度的示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明详细说明如下。

请参阅图1和图3，本发明提供的电子换档器包括旋转机构1、霍尔传感器2、操作钮3和线束接口4。旋转机构1与操作钮3相连，操作钮3带动旋转机构1同步旋转，霍尔传感器2靠近并通过电磁感应旋转机构1的作动信息，线束接口4与整车线束配合，以信号连接电子换档器与整车ECU。

进一步地，旋转机构1包括第一齿轮11、第二齿轮12、连接杆15，连接杆15的一端与可360°旋转的操作钮3固定连接，第二齿轮12固定在连接杆15的另一端，连接杆15带动第二齿轮12同步旋转，第一齿轮11与第二齿轮12啮合，霍尔传感器2通过电磁感应检测第一齿轮11的作动信息(包括第一齿轮11的转动方向和转动角度)。

如图2所示，操作钮3包括P键31、装饰环32和旋钮33。其中，P键31、装饰环32、旋钮33从内到外分三层排列。旋钮33为可360°旋转的金属旋钮。P键31的底部与装饰环32卡合在一起，且可相对装饰环32轴向运动，使驾驶员可对P键31进行按压操作。另外，旋钮33在360°旋转的过程中可经过16个稳态档位，(即每旋转22.5°对应一个稳态档位)，每个稳态档位均不对应具体的档位，旋钮33的操作力矩100±20Nmm。P键31的中部设有P档字符灯，P档字符灯在当前档位为P档时被点亮。P键31的操作力为4.5±1N，P键31的接通行程1.5±0.3mm，即P键31被按动一次即向下运动1.5±0.3mm。

进一步地，本发明的电子换档器还包括面板5，面板5上设置了R档字符灯、D档字符灯、N档字符灯。R档字符灯位于N档字符灯的左侧，D档字符灯位于N档字符灯的右侧，且R档字符灯、D档字符灯、N档字符灯围绕P键31设置，在当前档位为对应档位时点亮。

本发明电子换档器的工作方法包括：

步骤S1：接受驾驶员对电子换档器的档位操作动作，该档位操作动作包括对P键31的按压动作和对旋钮33的转动操作，当该档位操作为对P键31的按压动作时，则向整车ECU发送换档信号，并进入步骤S4；当该档位操作为对旋钮33的转动操作时，进入步骤S2；

在步骤S2中，利用通过霍尔传感器2检测第一齿轮11的作动信息，该作动信息包括第一齿轮11转动的方向和转动的角度；

步骤S3：根据第一齿轮11的动作信息发出表示操作钮转动方向和转动角度的信号给整车ECU，表示操作钮转动方向和转动角度的信号包括左信号、双左信号、右信号、双右信号，左信号为旋钮33向左旋转一个稳态档位对应的信号，双左信号为旋钮33向左连续旋转2个或以上稳态档位对应的信号，右信号为旋钮33向右旋转一个稳态档位对应的信号，双右信号为旋钮33向右连续旋转2个或以上稳态档位对应的信号。

步骤S4：整车ECU根据接收的信号，并结合当前车速信号和当前档位信号，判断是否需要向汽车的换档操纵机构发送换档命令，并在需要向换档操纵机构发送换档命令时发送特定的换挡命令；

在本发明的一种具体实施例中，若当前整车处于低电压状态，当前档位只为P档，向左或向右旋转一个或一个以上档位，档位都由P档切换到N档，此种情况下，整车ECU向汽车的换档操纵机构发出N档换档命令。

在本发明的一种具体实施例中，若当前整车处于高电压状态，此时分四种情况：

1.若当前档位为P档，向左或向右旋转一个档位，档位都由P档换到N档(整车ECU向汽车的换档操纵机构发送N档换档命令)，向左旋转一个以上档位，档位都由P档切换到N档再切换到R档(整车ECU向汽车的换档操纵机构先发送N档换挡命令，然后再发动R档换档命令)，向右旋转一个以上档位，档位都由P档切换到N档再切换到D档(整车ECU向汽车的换档操纵机构先发送N档换挡命令，然后再发动D档换档命令)；

2.若当前档位为R档，向左旋转一个或一个以上档位，档位在R档保持不变(整车ECU不向汽车的换档操纵机构发送换档命令)，向右旋转一个档位，档位由R档切换到N档(整车ECU向汽车的换档操纵机构发送N档换档命令)，向右旋转一个以上档位，档位由R档切换到N档再切换到D档(整车ECU向汽车的换档操纵机构先发送R档换挡命令，然后再发动N档换档命令)；

3.若当前档位为N档，向左旋转一个或一个以上档位，档位都由N档切换到R档(整车ECU向汽车的换档操纵机构发送R档换档命令)，向右旋转一个或一个以上档位，档位都由N档切换到D档(整车ECU向汽车的换档操纵机构发送D档换档命令)；

4.若当前档位为D档，向左旋转一个档位，档位都由D档切换到N档(整车ECU向汽车的换档操纵机构发送N档换档命令)，向左旋转一个以上档位，档位都由D档切换到N档再切换到R档(整车ECU向汽车的换档操纵机构先发送N档换挡命令，然后再发动R档换档命令)，向右旋转一个或一个以上档位，档位在D档保持不变(整车ECU不向汽车的换档操纵机构发送换档命令)。

步骤S5：换档操纵机构根据接收的换档命令执行换档操作，并在换挡完成后发送换档完成信号给整车ECU；

步骤S6：电子换挡器在发送好换档命令后若接到换档完成信号，则根据换档完成信号进行档位显示，点亮对应的档位指示灯，然后进入步骤S7。

步骤S7：电子换档器停止操作后将当前档位设置为下一次换档的初始档位。

综上所述，本发明提供的有益技术效果：

1)本发明不复位式电子换挡器具有16个稳态位置，16个稳态位置都不对应具体挡位，因此整车下电无需P档复位电机将旋钮拉回P档位置，解决了在没有P档复位电机的设计下整车下电自动进入P挡的问题，因此，减少了P档复位电机的设计，降低了产品的开发难度和开发成本，成本下降30％；

2)该电子旋钮换档器可以连续旋转多个稳态位置，可以配合实现整车R档和D档之间的直接切换，驾驶员可以一次性旋转旋钮实现R档和D档的相互切换，操纵简洁，提高了用户满意度。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电子换档器，其特征在于：包括旋转机构、霍尔传感器、操作钮、以及线束接口，所述旋转机构包括第一齿轮、第二齿轮和连接杆，所述操作钮与所述连接杆的一端固定连接，且可以所述连接杆为中心进行360°旋转，所述第二齿轮与所述连接杆的另一端固定连接，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合，所述霍尔传感器用于感测所述第一齿轮的作动信息，并将其转化成电信号传给整车ECU，所述线束接口用于与整车线束配合以信号连接所述电子换档器和整车ECU。

2.根据权利要求1所述的电子换档器，其特征在于：所述操作钮在旋转过程中每旋转22.5°对应一个稳态档位，每个稳态档位均不对应具体的档位。

3.根据权利要求1所述的电子换档器，其特征在于：所述操作钮包括P键、旋钮和位于所述P键和所述旋钮之间的装饰环，所述P键与所述装饰环卡合在一起，且可相对所述装饰环轴向运动。

4.根据权利要求3所述的电子换档器，其特征在于：所述P键的中部设有P档字符灯，所述P档字符灯在当前档位为P档时点亮。

5.根据权利要求1所述的电子换档器，其特征在于：所述电子换档器还包括面板，所述面板上设有R档字符灯、D档字符灯和N档字符灯，所述R档字符灯、所述D档字符灯和所述N档字符灯围绕所述操作钮设置。

6.根据权利要求5所述的电子换档器，其特征在于：所述R档字符灯位于所述N档字符灯的左侧，所述D档字符灯位于所述N档字符灯的右侧，所述R档字符灯、所述D档字符灯、所述N档字符灯在当前档位为对应档位时点亮。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的电子换档器的工作方法，其特征在于:

在操作钮被转动时利用霍尔传感器感测第一齿轮的作动信息；

根据第一齿轮的作动信息发出表示操作钮转动方向和转动角度的信号给整车ECU；

整车ECU根据接收的信号，并结合当前车速信号和当前档位信号，判断是否需要向汽车的换档操纵机构发送换档命令，并在需要向换档操纵机构发送换档命令时发送特定的换挡命令；

在电子换档器停止操作后将当前档位设置为下次换档的初始档位。

8.根据权利要求7所述的电子换档器的工作方法，其特征在于:所述表示操作钮转动方向和转动角度的信号包括左信号、双左信号、右信号、双右信号，所述操作钮每旋转22.5°进入一个稳态档位，所述左信号为所述操作钮向左旋转一个所述稳态档位对应的信号，所述双左信号为所述操作钮向左连续旋转2个或以上所述稳态档位对应的信号，所述右信号为所述操作钮向右旋转一个所述稳态档位对应的信号，所述双右信号为所述操作钮向右连续旋转2个或以上所述稳态档位对应的信号。

9.根据权利要求8所述的电子换档器的工作方法，其特征在于:若当前整车处于低电压状态，则不管接收到的信号为左信号、双左信号、右信号、双右信号中的任一个，档位都由P档切换到N档；若当前整车处于高电压状态，且当前档位为P档时，则在接收到的信号为左信号或右信号时，档位由P档换到N档，在接收到的信号为双左信号时，档位由P档切换到N档再切换到R档，在接收到的信号为双右信号时，档位由P档切换到N档再切换到D档；当前档位为R档时，则在接收到的信号为左信号或双左信号时，档位在R档保持不变，在接收到的信号为右信号时，档位由R档切换到N档，在接收到的信号为双右信号时，档位由R档切换到N档再切换到D档；当前档位为N档时，则在接收到的信号为左信号或双左信号时，档位都由N档切换到R档，在接收到的信号为右信号或双右信号时，档位都由N档切换到D档；当前档位为D档时，则在接收到的信号为左信号时，档位由D档切换到N档，在接收到的信号为双左信号时，档位由D档切换到N档再切换到R档，在接收到的信号为右信号或双右信号时，档位在D档保持不变。

10.根据权利要求7所述的电子换档器的工作方法，其特征在于:在发送好换档命令后接收换档完成信号，若接到换档完成信号，则根据换档完成信号进行档位显示，点亮对应的档位指示灯。