CN109931400B - 一种选档防错系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种选档防错系统及方法，用于防止在操作手动变速箱时选错档位，解决现有的成熟量产手动档汽车依靠驾驶员操作熟练度，凭感觉挂档而不能确保操作的准确性，存在误挂档风险的问题，属于汽车电子领域，包括：信号获取模块；信号处理模块，与信号获取模块连接，用于接收来自信号获取模块发送过来的检测信号并判断是否为有效信号并内进行处理；显示控制模块，与信号处理模块连接，用于根据有效的检测信号来控制显示设备显示换档手柄当前所在档层位置；以及中央控制模块。该系统即方法应用在已有的或新生产的手动档汽车上进行档位的检测，并实时将档位信息可视化的通过屏幕显示出来，从而使得驾驶员挂档操作可视化，有效防止错误的挂档操作。

Description

一种选档防错系统及方法

技术领域

本发明涉及汽车电子领域，具体应用在配置有多档位手动档的大型越野车/货车或客车、军用车辆上的选档防错系统。

背景技术

手动档变速箱以其安全性、经济性及操控性等方面的优势在当今汽车市场上仍占有一席之地，尤其是在越野车上应用广泛。随着技术的发展，变速箱上档位越来越多，与此同时，换档操作也会变得非常繁琐，驾驶员换档时候容易挂入非目标档位而导致档位误挂，致使零部件的磨损与消耗，降低零部件使用寿命，增大了变速箱故障率，降低了驾驶的安全性。某军用车型档层信息如图1所示，其档位就比较多，有10档，分别设置在左右两侧，每侧均有5各档层。

手动档变速箱换档的过程一般包括：踩离合、换档手柄拨动到相应档层、挂入目标档位。一个档层对应两个档位，档位越多，档层也就变多。目前主要是靠提高驾驶员操作的熟练度来减少误换档操作频率，此操作方式主要是依靠驾驶员操作熟练度，凭感觉挂档，并不能确保操作的准确性，仍存在误挂档风险，而且对于广大驾驶员来说，这种方式也是很不方便的。

综上，有必要对多档位的手动变速箱进行改进，让驾驶员在换档前能确认即将要挂入的档位与目标档位一致，这是其一；在换档时候不影响驾驶员分神，让驾驶员专心注视前方路况，这就需要一种能直观地让驾驶员知晓换档手柄档位当前所处档层信息的装置，这是其二。

中国专利CN200610145910.4，公开了一种一种自动变速器选档装置，其通过CAN、蓝牙等方式传递传递当前档位信息，显然该种方案并不适合手动档的汽车；中国专利CN201210573772.5，公开了一种六档手动变速器选档装置，虽然能防止司机的换错档操作，但是该方案是通过改变变速器机械结构来实现选档定位从而减少误挂档的，该种方案势必带来较大的成本，而且对于成熟的量产汽车几乎不适用，改动过大。

发明内容

本发明是为了解决上述现有的成熟量产手动档汽车依靠驾驶员操作熟练度，凭感觉挂档而不能确保操作的准确性，存在误挂档风险的问题而进行的。

本发明提供一种选档防错系统，用于防止在操作手动变速箱时选错档位，其特征在于，包括：

信号获取模块，用于检测手动变速箱的换档手柄当前所在档层位置，并发出检测信号；

信号处理模块，与信号获取模块连接，用于接收来自所述信号获取模块发送过来的所述检测信号并判断是否为有效信号并内进行处理；

显示控制模块，与所述信号处理模块连接，用于根据有效的所述检测信号来控制显示设备显示换档手柄当前所在档层位置；以及

中央控制模块，与所述信号获取模块、信号处理模块、显示控制模块连接，用于进行综合控制。

本发明提供的选档防错系统，还可以具有这样的特征：

其中，所述信号获取模块包括档层位置传感器，

该档层位置传感器设置在手动变速箱的换档齿合部位上，

当换档手柄移动并闭合接触相对应的档层位置传感器时，档层位置传感器发出检测信号。

本发明提供的选档防错系统，还可以具有这样的特征：

其中，所述档层位置传感器为选档位置开关，

所述选档位置开关一端接地，另一端设置在手动变速箱的换档齿合部位上，

在换档过程中，当换档手柄移动并闭合接触相对应的选档位置开关即该档层被选中时，选档位置开关输出低电平的硬线信号，而未被选中的档层，选档位置开关未闭合，其对应的选档位置开关输出高阻的硬线信号。

本发明提供的选档防错系统，还可以具有这样的特征：

其中，所述信号处理模块被集成在汽车的仪表控制器内，

该仪表控制器具有对应所述选档位置开关的输入I/O端口和输出I/O端口，所述选档位置开关输出的硬线信号、输入I/O端口和输出I/O端口三者间一一对应。

本发明提供的选档防错系统，还可以具有这样的特征：

其中，所述仪表控制器接收来自选档位置开关输出的硬线信号，对信号进行判断处理：

当仪表控制器的对应选档位置开关的输入I/O端口为高阻时，相应的输出I/O端口为高阻；

当仪表控制器的对应选档位置开关的输入I/O端口为低电平信号且有效低电平信号时间低于0.5s时，相应的输出I/O端口为高阻；

当仪表控制器的对应选档位置开关的输入I/O端口为低电平信号且有效低电平信号时间不低于0.5s时，相应的输出I/O端口先输出高电平脉冲信号后再输出稳定的高电平信号。

本发明提供的选档防错系统，还可以具有这样的特征：

其中，所述高电平脉冲信号为5V的高电平脉冲信号，其频率为10Hz，持续时间为2s，

在2s后再输出稳定的高电平信号。

本发明提供的选档防错系统，还可以具有这样的特征：

其中，所述显示设备为档位显示屏，设置在汽车中控台中。

本发明提供的选档防错系统，还可以具有这样的特征：

其中，所述档位显示屏内设有指示灯，与仪表控制器的对应选档位置开关的输出I/O端口对应连接，

当对应的输出I/O端口有信号输出时，对应的指示灯先闪烁，随后保持亮的状态，直到该输出I/O端口输出信号改变，用于提示手动变速箱的当前档层位置。

本发明提供的选档防错系统，还可以具有这样的特征：

其中，所述档位显示屏中有5个LED指示灯，采用共阴极接法，其在高电平时点亮。

本发明一种选档防错方法，用于防止在操作手动变速箱时选错档位，其特征在于，包括以下步骤：

检测手动变速箱的换档手柄当前所在档层位置，并发出检测信号；

接收所述检测信号并判断是否为有效信号并进行处理；

根据有效的所述检测信号来控制显示设备显示换档手柄当前所在档层位置并进行提醒。

发明的作用和效果在于：根据本发明所涉及的选档防错系统，因为具有信号获取模块，能够检测手动变速箱的换档手柄当前所在档层位置，并发出检测信号；具有信号处理模块，与信号获取模块连接，能够接收来自所述信号获取模块发送过来的所述检测信号并判断是否为有效信号；具有显示控制模块，与所述信号处理模块连接，能够根据有效的所述检测信号来控制显示设备显示换档手柄当前所在档层位置；具有中央控制模块，与所述信号获取模块、信号处理模块、显示控制模块连接，能够进行综合控制，所以，本发明的选档防错系统能够应用在已有的或新生产的手动档汽车上进行档位的检测，并实时将档位信息可视化的通过屏幕显示出来，从而使得驾驶员挂档操作可视化，有效防止错误的挂档操作。

本选档防错系统结构简单，成本低，使用方便，对现有的成熟、量产的手动档汽车改动少，适合于推广使用。同时，整体结构具有良好的稳定性、安全性和可靠性。

附图说明

图1是本发明的实施例中选档防错系统的功能框图；

图2为选档位置开关的结构示意图；

图3为某手动变速箱的档位照片；

图4为显示设备的显示界面示意图；以及

图5为选档防错方法的步骤示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明选档防错系统作具体阐述。

图1是本发明的实施例中选档防错系统的功能框图。

实施例1

如图1所示，在本实施例中，选档防错系统，用于防止在操作手动变速箱时选错档位，包括信号获取模块100、信号处理模块200、显示控制模块300、中央控制模块400。

信号获取模块100，用于检测手动变速箱的换档手柄当前所在档层位置，并发出检测信号。

所述信号获取模块包括档层位置传感器，该档层位置传感器设置在手动变速箱的换档齿合部位上，当换档手柄移动并闭合接触相对应的档层位置传感器时，档层位置传感器发出检测信号。

信号处理模块200，与信号获取模块100连接，用于接收来自所述信号获取模块发送过来的所述检测信号并判断是否为有效信号。

显示控制模块300，与所述信号处理模块连接，用于根据有效的所述检测信号来控制显示设备显示换档手柄当前所在档层位置。

中央控制模块400，与所述信号获取模块、信号处理模块、显示控制模块连接，用于进行综合控制。

实施例2

图2为选档位置开关的结构示意图。

图3为某手动变速箱的档位照片。

如图2所示，在实施例1的基础上，作为一种优选，本实施例中的所述档层位置传感器为选档位置开关，所述选档位置开关一端接地，另一端设置在手动变速箱的换档齿合部位上，在换档过程中，当换档手柄移动并闭合接触相对应的选档位置开关即该档层被选中时，选档位置开关输出低电平的硬线信号，而未被选中的档层，选档位置开关未闭合，其对应的选档位置开关输出高阻的硬线信号。

具体的，如图2、3所示，手动变速箱中共有5个档层，10个档位，每个档层对应两个档位，因此对应的选档位置开关为5个位置开关，分别具有两个端口，与对应的图3所示的手动变速箱的10档位连接，该开关共线接地。

安装或改装时，在变速器换档齿合部位上新增5个选档位置开关，开关一端接地，在换档过程中，档层机构闭合相对应的选档位置开关，选档位置开关输出低电平信号；未被选中的档层，选档位置开关未闭合，其对应的选档位置开关输出高阻信号。

实施例3

在实施例1或2的基础上，所述信号处理模块被集成在汽车的仪表控制器内，该仪表控制器具有对应所述选档位置开关的输入I/O端口和输出I/O端口，所述选档位置开关输出的硬线信号、输入I/O端口和输出I/O端口三者间一一对应。

所述仪表控制器接收来自选档位置开关输出的硬线信号，对信号进行判断处理：

当仪表控制器的对应选档位置开关的输入I/O端口为高阻时，相应的输出I/O端口为高阻；

当仪表控制器的对应选档位置开关的输入I/O端口为低电平信号且有效低电平信号时间低于0.5s时，相应的输出I/O端口为高阻；

当仪表控制器的对应选档位置开关的输入I/O端口为低电平信号且有效低电平信号时间不低于0.5s时，相应的输出I/O端口先输出高电平脉冲信号后再输出稳定的高电平信号。

进一步的，其中，所述高电平脉冲信号为5V的高电平脉冲信号，其频率为10Hz，持续时间为2s，在2s后再输出稳定的高电平信号。

实施例4

图4为显示设备的显示界面示意图。

如图4所示，在实施例1或2或3的基础上，所述显示设备为档位显示屏，设置在汽车中控台中。所述档位显示屏内设有指示灯，与仪表控制器的对应选档位置开关的输出I/O端口对应连接，当对应的输出I/O端口有信号输出时，对应的指示灯先闪烁，随后保持亮的状态，直到该输出I/O端口输出信号改变，用于提示手动变速箱的当前档层位置。

进一步的，作为优选，所述档位显示屏中有多个LED指示灯，采用共阴极接法，其在高电平时点亮。

如图3所示，档位显示器中有5个LED类型的指示灯，采用共阴极接法，是高电平点亮，从右到左依次对应选档位置开关上的1～5档层：

第一档层对应‘R’、‘C’两个档位；

第二档层对应‘1’、‘2’两个档位；

第三档层对应‘3’、‘4’两个档位；

第四档层对应‘5’、‘6’两个档位；

第五档层对应‘7’、‘8’两个档位。

当换选档位置开关闭合时，相应的指示灯先闪烁2s随后保持常亮状态，用于提示驾驶员换档机构当前所在的档层位置。

实施例5

图5为选档防错方法的步骤示意图。

如图5所示，本实施例提供一种选档防错方法，用于防止在操作手动变速箱时选错档位，包括以下步骤：

步骤S1，检测手动变速箱的换档手柄当前所在档层位置，并发出检测信号；

步骤S2，接收所述检测信号并判断是否为有效信号并进行处理；

步骤S3，根据有效的所述检测信号来控制显示设备显示换档手柄当前所在档层位置并进行提醒。

具体的工作原理和运行过程。

如图5所示，具体的，信号获取模块100检测手动变速箱的换档手柄当前所在档层位置，并发出检测信号，其具有的选档位置开关一端接地，在换档过程中，档层机构闭合相对应的选档位置开关，选档位置开关输出低电平信号；未被选中的档层，选档位置开关未闭合，其对应的选档位置开关输出高阻信号，这里的低电平信号、高阻信号就是检测信号。

信号处理模块200接收所述检测信号并判断是否为有效信号并进行处理。具体的，信号处理模块200集成在汽车的仪表控制器中，即仪表控制器端新增有5个输入I/O端口和5个输出I/O端口，其中5个选档位置开关输出的硬线信号、5个输入I/O端口和5个输出I/O端口三者间一一对应。

仪表控制器接收来自选档位置开关输出的硬线信号，对信号进行判断处理:

当仪表控制器的对应选档位置开关端输入的为高阻信号时，相应的输出I/O端口为高阻；

当仪表控制器的对应选档位置开关端输入的是低电平信号但有效低电平信号时间低于0.5s时，则仪表控制器认为该信号为非有效值，相应的输出I/O端口为高阻信号；

当仪表控制器的对应选档位置开关端输入的有效低电平信号时间不低于0.5s时，仪表控制器做出应答响应，相应的输出I/O端口先输出5V的高电平脉冲信号，频率为10Hz，持续时间为2s，2s后输出稳定的高电平信号，该信号用于进行显示驱动。

显示控制模块300根据有效的所述检测信号来控制显示设备显示换档手柄当前所在档层位置并进行提醒。具体的，如图4所示，为了显示直观清晰，显示控制模块300具有的档位显示屏设置在汽车中控台中，参考换档手柄结构放置于仪表左侧，显示屏内设有5个的LED指示灯，与仪表控制器的对应选档位置开关的5个输出I/O端口相对应连接，当输出I/O端口有信号输出时，对应的指示灯先闪烁2s，随后保持亮的状态，直到该输出I/O端口输出信号改变，用于提示驾驶员变速器当前档层位置。

实施例的作用与效果在于：根据实施例提供的选档防错系统，因为具有信号获取模块，能够检测手动变速箱的换档手柄当前所在档层位置，并发出检测信号；具有信号处理模块，与信号获取模块连接，能够接收来自所述信号获取模块发送过来的所述检测信号并判断是否为有效信号；具有显示控制模块，与所述信号处理模块连接，能够根据有效的所述检测信号来控制显示设备显示换档手柄当前所在档层位置；具有中央控制模块，与所述信号获取模块、信号处理模块、显示控制模块连接，能够进行综合控制，所以，本发明的选档防错系统能够应用在已有的或新生产的手动档汽车上进行档位的检测，并实时将档位信息可视化的通过屏幕显示出来，从而使得驾驶员挂档操作可视化，有效防止错误的挂档操作。

本选档防错系统结构简单，成本低，使用方便，对现有的成熟、量产的手动档汽车改动少，适合于推广使用。同时，整体结构具有良好的稳定性、安全性和可靠性。

具体的实施例提供的选档防错系统以及方法具有以下的优点：

1)选档位置开关信号经控制器判断处理，由控制器控制档层显示屏上相应指示灯显示，能避免在快速换档时档层显示屏发生误报；

2)在变速器挂入档位事件发生前提示驾驶员变速器当前的档层位置状态,能有效阻止误挂档事件发生；

3)当选中档层时，显示屏上相应指示灯需先闪烁2s，这种提示方式更加直观醒目；

4)档层显示屏结构模仿换档手柄结构，指示灯实时显示当前档层信息，便于驾驶员直观清楚换档操作方式。

Claims (6)

1.一种选档防错系统，用于防止在操作手动变速箱时选错档位，其特征在于，包括：

信号获取模块，用于检测手动变速箱的换档手柄当前所在档层位置，并发出检测信号；

信号处理模块，与信号获取模块连接，用于接收来自所述信号获取模块发送过来的所述检测信号并判断是否为有效信号并进行处理；

显示控制模块，与所述信号处理模块连接，用于根据有效的所述检测信号来控制显示设备显示换档手柄当前所在档层位置；以及

中央控制模块，与所述信号获取模块、信号处理模块、显示控制模块连接，用于进行综合控制；

其中，所述信号获取模块包括档层位置传感器，

该档层位置传感器设置在手动变速箱的换档齿合部位上，

当换档手柄移动并闭合接触相对应的档层位置传感器时，档层位置传感器发出检测信号；

其中，所述档层位置传感器为选档位置开关，

所述选档位置开关一端接地，另一端设置在手动变速箱的换档齿合部位上，

在换档过程中，当换档手柄移动并闭合接触相对应的选档位置开关即该档层被选中时，选档位置开关输出低电平的硬线信号，而未被选中的档层，选档位置开关未闭合，其对应的选档位置开关输出高阻的硬线信号；

其中，所述信号处理模块被集成在汽车的仪表控制器内，

该仪表控制器具有对应所述选档位置开关的输入I/O端口和输出I/O端口，所述选档位置开关输出的硬线信号、输入I/O端口和输出I/O端口三者间一一对应；

其中，所述仪表控制器接收来自选档位置开关输出的硬线信号，对信号进行判断处理：

当仪表控制器的对应选档位置开关的输入I/O端口为高阻时，相应的输出I/O端口为高阻；

当仪表控制器的对应选档位置开关的输入I/O端口为低电平信号且有效低电平信号时间低于0.5s时，相应的输出I/O端口为高阻；

当仪表控制器的对应选档位置开关的输入I/O端口为低电平信号且有效低电平信号时间不低于0.5s时，相应的输出I/O端口先输出高电平脉冲信号后再输出稳定的高电平信号。

2.根据权利要求1所述的选档防错系统，其特征在于：

其中，所述高电平脉冲信号为5V的高电平脉冲信号，其频率为10Hz，持续时间为2s，

在2s后再输出稳定的高电平信号。

3.根据权利要求1所述的选档防错系统，其特征在于：

其中，所述显示设备为档位显示屏，设置在汽车中控台中。

4.根据权利要求3所述的选档防错系统，其特征在于：

其中，所述档位显示屏内设有指示灯，与仪表控制器的对应选档位置开关的输出I/O端口对应连接，

当对应的输出I/O端口有信号输出时，对应的指示灯先闪烁，随后保持亮的状态，直到该输出I/O端口输出信号改变，用于提示手动变速箱的当前档层位置。

5.根据权利要求4所述的选档防错系统，其特征在于：

其中，所述档位显示屏中有多个LED指示灯，采用共阴极接法，其在高电平时点亮。

6.一种根据权利要求1-5中任一项所述的选档防错系统的选档防错方法，用于防止在操作手动变速箱时选错档位，其特征在于，包括以下步骤：

检测手动变速箱的换档手柄当前所在档层位置，并发出检测信号；

接收所述检测信号并判断是否为有效信号；

根据有效的所述检测信号来控制显示设备显示换档手柄当前所在档层位置并进行提醒。

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