CN111059287A - 一种汽车档位显示系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车档位显示系统，包括换挡机构、控制器、汽车仪表和发动机ECU；所述控制器与汽车仪表之间通过CAN总线进行通信连接；换挡机构包括换档推杆、换档摇臂、磁铁和霍尔采集元件，所述霍尔采集元件用于采集霍尔信号，所述霍尔采集元件包括霍尔开关A、霍尔开关B、霍尔开关H1、霍尔开关H2和霍尔开关H3；所述磁铁为两个，分别设置于换挡推杆和换挡摇臂上；本发明通过采集电路将手动档的当前档位直接显示到仪表上，驾驶员可以很直观的了解到当前的档位信息并做出相应的车辆控制动作。特别是发动机熄火后的停车状态下，避免了档位不确定情况。

Description

一种汽车档位显示系统
技术领域
本发明属于汽车仪表领域，涉及一种档位显示技术，具体是一种汽车档位显示系统。
背景技术
汽车仪表是驾驶员掌握汽车各部件运行状况的必经通道，其重要性不言而喻。
汽车仪表传统功能是用来实时显示汽车运行状况和重要部件信息，如显示汽车里程、实时车速、发动机转速、油量、水温、灯光、报警信息等。随着汽车产业的不断发展，其竞争越来越激烈。汽车仪表除了必须具备传统功能外，越来越多的被赋予了更多的要求，如美观、与整车风格协调、功能人性化。匹配了自动变速箱的车辆，其仪表上能实时显示当前的档位信息，如前进档(D)、空档(N)、倒档(R)、停车档(P)等指示信息，驾驶员可以很直观的了解到当前的档位信息并做出相应的车辆控制动作。在手机换档的汽车上，由于没有自动变速箱机构，仪表无法获取当前的档位，驾驶员在行驶之前首先要执行一次换档动作，将档位放置到空档上之后，才能启动发动机，特别是在对车况不熟悉情况下，往往容易带档起步，导致车辆发生意外或危险情况，此外，在车辆正常行驶过程中，有些驾驶员不能及时换档，容易发生车速要档位不匹配的情况，会造成高速低档行驶或拖档现象，造成车辆的动力性和燃油经济性的下降。
为了解决这一技术缺陷，现提供一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种汽车档位显示系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种汽车档位显示系统，包括换挡机构、控制器、汽车仪表和发动机ECU；所述控制器与汽车仪表之间通过CAN总线进行通信连接；
换挡机构包括换档推杆、换档摇臂、磁铁和霍尔采集元件，所述霍尔采集元件用于采集霍尔信号，所述霍尔采集元件包括霍尔开关A、霍尔开关B、霍尔开关H1、霍尔开关H2和霍尔开关H3；所述磁铁为两个，分别设置于换挡推杆和换挡摇臂上；
霍尔开关A、霍尔开关B、霍尔开关H1、霍尔开关H2和霍尔开关H3，均设置于换档推杆和换档摇臂移动的到对应档位的位置上，且满足下述条件，具体为：
S1：当换档推杆处于空档时,霍尔开关A、霍尔开关B均未接触磁铁，处于断开状态；
S2：当换档推杆由空档向前移动时，霍尔开关A处受磁铁感应处于接通状态，输出信号A；霍尔开关B由于没有磁铁感应信号，无输出信号，B处于断开状态；
S3：换档推杆由空档向后移动时，霍尔开关B处由于受磁铁感应处于接通状态，输出信号B；霍尔开关A由于没有磁铁感应信号，无输出信号，处于断开状态；
S4：当换档摇臂当处于空档时,霍尔开关H2由于受磁铁感应，输出第二信号，霍尔开关H2处于接通状态；霍尔开关H1、霍尔开关H3由于没有受磁铁感应，无信号输出，处于断开状态；
S5：换档摇臂由空档向左移动时，霍尔开关H1处由于受磁铁感应处于接通状态，输出第一信号；霍尔开关H2、霍尔开关H3由于没有受磁铁感应，无信号输出，处于断开状态；
S6：当换档摇臂由空档向右移动时，霍尔开关H3处由于受磁铁感应处于接通状态，输出第三信号；霍尔开关H1、霍尔开关H2由于没有受磁铁感应，无信号输出，处于断开状态；
信号A、信号B、第一信号、第二信号和第三信号构成霍尔信号；
所述霍尔采集元件用于将霍尔信号传输到控制器，所述控制器接收霍尔信号并自动进行档位识别处理得到档位信息；
所述控制器用于将档位信息通过CAN总线传输到发动机ECU上，发动机ECU驱动汽车仪表显示档位信息。
进一步地，所述档位识别处理的具体处理步骤为：
步骤一：当依次接收到的霍尔信号为第一信号和信号A时，此时档位信息为第一档位；
步骤二：当依次接收到的霍尔信号为第一信号和信号B时，此时档位信息为第二档位；
步骤三：当接收到的霍尔信号为信号A时，此时档位信息为第三档位；
步骤四：当接收到的霍尔信号为信号B时，此时档位信息为第四档位；
步骤五：当依次接收到的霍尔信号为第三信号和信号A时，此时档位信息为第五档位；
步骤六：当依次接收到的霍尔信号为第三信号和信号B时，此时档位信息为第六档位；
步骤七：当接收到的霍尔信号为第二信号时，此时档位信息为第七档位。
进一步地，第一档位、第二档位、第三档位、第四档位、第五档位、第六档位和第七档位，依次为一档、二档、三档、四档、五档、倒车档和空档。
进一步地，第一档位、第二档位、第三档位、第四档位、第五档位、第六档位和第七档位对应的汽车档位为用户预先设置档位。
进一步地，所述换档摇臂的左侧、右侧极限位置上，还依次安装两个超出位置霍尔开关H0、霍尔开关H4；
当霍尔开关H0检测到霍尔信号时，将该霍尔信号标记为第零信号，当检测到第零信号时，表示换档摇臂由空档向左移动；
当霍尔开关H4检测到霍尔信号时，将该霍尔信号标记为第四信号，当检测到第四信号时，表示换档摇臂由空档向左移动。
进一步地，所述超出位置指代换档摇臂在向左或向右移动的过程中，超出霍尔开关H1、霍尔开关H3的感应区域。
本发明的有益效果：
通过采集电路将手动档的当前档位直接显示到仪表上，驾驶员可以很直观的了解到当前的档位信息并做出相应的车辆控制动作。特别是发动机熄火后的停车状态下，避免了由于档位不确定时，驾驶员在行驶之前首先要执行一次换档动作，将档位放置到空档上之后，才能启动发动机，才能消除在档起动的的危险情况发生。在车辆正常行驶过程中，系统会自动根据当前车速进行档位匹配，及时提醒驾驶员及时换档，避免了由于车速档位不匹配，造成高速低档行驶或拖档现象，影响了车辆的动力性和燃油经济性。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明档位设置显示图。
具体实施方式
手动换档汽车的档位结构如附图2所示，汽车换档机构的排档杆分别连接到换档推杆和换档摇臂上，由推杆和摇臂分别带动两个换档拉杆做不同方向的运动,拨动变速箱的换档机构进行相应运动到对应的档位上,在换档的过程中,每一个档位对应的位移量是相对固定的,此时,只要采集到换档推杆和换档摇臂离开空档后所处的位置,即可得到当前所处的档位,根据此原理,本方案在换档推杆和换档摇臂移动的到对应档位的位置上,分别布置对应的霍尔采集元件,同时在换档推杆和换档摇臂上分别植入一个磁铁,当换档推杆和换档摇臂移动时,感应到磁铁信号后,霍尔元件输出信号。
如图1-2所示，一种汽车档位显示系统，包括换挡机构、控制器、汽车仪表和发动机ECU；所述控制器与汽车仪表之间通过CAN总线进行通信连接；
换挡机构包括换档推杆、换档摇臂、磁铁和霍尔采集元件，所述霍尔采集元件用于采集霍尔信号，所述霍尔采集元件包括霍尔开关A、霍尔开关B、霍尔开关H1、霍尔开关H2和霍尔开关H3；所述磁铁为两个，分别设置于换挡推杆和换挡摇臂上；
霍尔开关A、霍尔开关B、霍尔开关H1、霍尔开关H2和霍尔开关H3，均设置于换档推杆和换档摇臂移动的到对应档位的位置上，且满足下述条件，具体为：
S1：当换档推杆处于空档时,霍尔开关A、霍尔开关B均未接触磁铁，处于断开状态；
S2：当换档推杆由空档向前移动时，霍尔开关A处受磁铁感应处于接通状态，输出信号A；霍尔开关B由于没有磁铁感应信号，无输出信号，B处于断开状态；
S3：换档推杆由空档向后移动时，霍尔开关B处由于受磁铁感应处于接通状态，输出信号B；霍尔开关A由于没有磁铁感应信号，无输出信号，处于断开状态；
S4：当换档摇臂当处于空档时,霍尔开关H2由于受磁铁感应，输出第二信号，霍尔开关H2处于接通状态；霍尔开关H1、霍尔开关H3由于没有受磁铁感应，无信号输出，处于断开状态；
S5：换档摇臂由空档向左移动时，霍尔开关H1处由于受磁铁感应处于接通状态，输出第一信号；霍尔开关H2、霍尔开关H3由于没有受磁铁感应，无信号输出，处于断开状态；
S6：当换档摇臂由空档向右移动时，霍尔开关H3处由于受磁铁感应处于接通状态，输出第三信号；霍尔开关H1、霍尔开关H2由于没有受磁铁感应，无信号输出，处于断开状态；
信号A、信号B、第一信号、第二信号和第三信号构成霍尔信号；
所述霍尔采集元件用于将霍尔信号传输到控制器，所述控制器接收霍尔信号并自动进行档位识别处理得到档位信息；档位识别处理的具体处理步骤为：
步骤一：当依次接收到的霍尔信号为第一信号和信号A时，此时档位信息为第一档位；
步骤二：当依次接收到的霍尔信号为第一信号和信号B时，此时档位信息为第二档位；
步骤三：当接收到的霍尔信号为信号A时，此时档位信息为第三档位；
步骤四：当接收到的霍尔信号为信号B时，此时档位信息为第四档位；
步骤五：当依次接收到的霍尔信号为第三信号和信号A时，此时档位信息为第五档位；
步骤六：当依次接收到的霍尔信号为第三信号和信号B时，此时档位信息为第六档位；
步骤七：当接收到的霍尔信号为第二信号时，此时档位信息为第七档位。
第一档位、第二档位、第三档位、第四档位、第五档位、第六档位和第七档位，依次为一档、二档、三档、四档、五档、倒车档和空档，且上述档位为用户预先设置档位。
所述控制器用于将档位信息通过CAN总线传输到发动机ECU上，发动机ECU驱动汽车仪表显示档位信息。
在某些车型中，由于变速箱换档机构的间隙较大，在驾驶员换档的过程中，由于排档杆受力较大，有可能会偏离磁铁开关的感应区域，即换档摇臂在向左或向右移动的过程中，会超出H1、H3的感应区域，从而造成H1、H2、H3均处于断开的状态，为了避免由于变速箱换档机构间隙较大而造成采集信号便离的问题，本方案中还可以在换档摇臂的左侧、右侧极限位置上安装两个超出位置霍尔开关H0、H4；当磁铁偏离H1、H3的采集位置时，必然会被H0、H4霍尔感应开关采集到，通过这种系统冗余的方法，避免采集信号丢失，保证系统可靠工作。
即具体表现为所述换档摇臂的左侧、右侧极限位置上，还依次安装两个超出位置霍尔开关H0、霍尔开关H4；当霍尔开关H0检测到霍尔信号时，将该霍尔信号标记为第零信号，当检测到第零信号时，表示换档摇臂由空档向左移动；当霍尔开关H4检测到霍尔信号时，将该霍尔信号标记为第四信号，当检测到第四信号时，表示换档摇臂由空档向左移动。所述超出位置指代换档摇臂在向左或向右移动的过程中，超出霍尔开关H1、霍尔开关H3的感应区域。
其换档及采样具体包括以下步骤：
步骤一：在选档推杆上分别植入磁铁、霍尔感应开关A、B，在选档推杆左右移动时，带动感应开关的拉杆进行上下移动，从而带动拉杆上的磁铁与霍尔感应开关进行接近或远离,霍尔感应开关A、B处于接通或断开状态。并将霍尔信号输出到电路板的芯片。
步骤二：在选档摇臂上分别植入磁铁，霍尔感应开关H1、H2、H3，霍尔感应开关H1、H2、H3安装在选档摇臂各个档位位置处,在选档摇臂前后移动时，带动感应开关的选档摇臂进行前后移动，从而选档摇臂上的磁铁与霍尔感应开关H1、H2、H3进行接近或远离,霍尔感应开关H1、H2、H3处于接通或断开状态。并将霍尔信号输出到电路板的芯片。
步骤三：所述控制器通过霍尔开关实时采集选档推杆和选档摇臂的位置输入信号,通过解析，得到当前的实时档位，并将该档位信号通过CAN总线发送给仪表，仪表EUC接收到该档位信号后，实时的在表盘上进行显示。
步骤四：所述控制器通过CAN总线获取当前发动机的转速、车速信号，并根据这些信息，给出建议档位，并将该档位信号通过CAN总线发送给仪表，仪表EUC接收到该档位信号后，实时的在表盘上进行显示。
一种汽车档位显示系统，系统通过采集电路将手动档的当前档位直接显示到仪表上，驾驶员可以很直观的了解到当前的档位信息并做出相应的车辆控制动作。特别是发动机熄火后的停车状态下，避免了由于档位不确定时，驾驶员在行驶之前首先要执行一次换档动作，将档位放置到空档上之后，才能启动发动机，才能消除在档起动的的危险情况发生。在车辆正常行驶过程中，系统会自动根据当前车速进行档位匹配，及时提醒驾驶员及时换档，避免了由于车速档位不匹配，造成高速低档行驶或拖档现象，影响了车辆的动力性和燃油经济性。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种汽车档位显示系统，其特征在于，包括换挡机构、控制器、汽车仪表和发动机ECU；所述控制器与汽车仪表之间通过CAN总线进行通信连接；
换挡机构包括换档推杆、换档摇臂、磁铁和霍尔采集元件，所述霍尔采集元件用于采集霍尔信号，所述霍尔采集元件包括霍尔开关A、霍尔开关B、霍尔开关H1、霍尔开关H2和霍尔开关H3；所述磁铁为两个，分别设置于换挡推杆和换挡摇臂上；
霍尔开关A、霍尔开关B、霍尔开关H1、霍尔开关H2和霍尔开关H3，均设置于换档推杆和换档摇臂移动的到对应档位的位置上，且满足下述条件，具体为：
S1：当换档推杆处于空档时,霍尔开关A、霍尔开关B均未接触磁铁，处于断开状态；
S2：当换档推杆由空档向前移动时，霍尔开关A处受磁铁感应处于接通状态，输出信号A；霍尔开关B由于没有磁铁感应信号，无输出信号，B处于断开状态；
S3：换档推杆由空档向后移动时，霍尔开关B处由于受磁铁感应处于接通状态，输出信号B；霍尔开关A由于没有磁铁感应信号，无输出信号，处于断开状态；
S4：当换档摇臂当处于空档时,霍尔开关H2由于受磁铁感应，输出第二信号，霍尔开关H2处于接通状态；霍尔开关H1、霍尔开关H3由于没有受磁铁感应，无信号输出，处于断开状态；
S5：换档摇臂由空档向左移动时，霍尔开关H1处由于受磁铁感应处于接通状态，输出第一信号；霍尔开关H2、霍尔开关H3由于没有受磁铁感应，无信号输出，处于断开状态；
S6：当换档摇臂由空档向右移动时，霍尔开关H3处由于受磁铁感应处于接通状态，输出第三信号；霍尔开关H1、霍尔开关H2由于没有受磁铁感应，无信号输出，处于断开状态；
信号A、信号B、第一信号、第二信号和第三信号构成霍尔信号；
所述霍尔采集元件用于将霍尔信号传输到控制器，所述控制器接收霍尔信号并自动进行档位识别处理得到档位信息；
所述控制器用于将档位信息通过CAN总线传输到发动机ECU上，发动机ECU驱动汽车仪表显示档位信息。
2.根据权利要求1所述的一种汽车档位显示系统，其特征在于，所述档位识别处理的具体处理步骤为：
步骤一：当依次接收到的霍尔信号为第一信号和信号A时，此时档位信息为第一档位；
步骤二：当依次接收到的霍尔信号为第一信号和信号B时，此时档位信息为第二档位；
步骤三：当接收到的霍尔信号为信号A时，此时档位信息为第三档位；
步骤四：当接收到的霍尔信号为信号B时，此时档位信息为第四档位；
步骤五：当依次接收到的霍尔信号为第三信号和信号A时，此时档位信息为第五档位；
步骤六：当依次接收到的霍尔信号为第三信号和信号B时，此时档位信息为第六档位；
步骤七：当接收到的霍尔信号为第二信号时，此时档位信息为第七档位。
3.根据权利要求2所述的一种汽车档位显示系统，其特征在于，第一档位、第二档位、第三档位、第四档位、第五档位、第六档位和第七档位，依次为一档、二档、三档、四档、五档、倒车档和空档。
4.根据权利要求2所述的一种汽车档位显示系统，其特征在于，第一档位、第二档位、第三档位、第四档位、第五档位、第六档位和第七档位对应的汽车档位为用户预先设置档位。
5.根据权利要求1所述的一种汽车档位显示系统，其特征在于，所述换档摇臂的左侧、右侧极限位置上，还依次安装两个超出位置霍尔开关H0、霍尔开关H4；
当霍尔开关H0检测到霍尔信号时，将该霍尔信号标记为第零信号，当检测到第零信号时，表示换档摇臂由空档向左移动；
当霍尔开关H4检测到霍尔信号时，将该霍尔信号标记为第四信号，当检测到第四信号时，表示换档摇臂由空档向左移动。
6.根据权利要求5所述的一种汽车档位显示系统，其特征在于，所述超出位置指代换档摇臂在向左或向右移动的过程中，超出霍尔开关H1、霍尔开关H3的感应区域。
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