CN111895080B - 一种基于旋钮式换挡器的换挡请求解析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于旋钮式换挡器的换挡请求解析方法。它在车辆上电后获取车辆上一次下电时的档位，根据档位判断是否激活旋钮换挡器，激活旋钮换挡器后检测当前档位、旋钮位置的变化信号、P档信号、车速信号和制动踏板信号，根据检测的当前档位、旋钮位置的变化信号、P档信号、车速信号和制动踏板信号判断车辆的实际档位请求，根据实际档位请求信号进行换挡操作。本发明提高了换挡操作的便捷性、安全性和可靠性。

Description

一种基于旋钮式换挡器的换挡请求解析方法

技术领域

本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种基于旋钮式换挡器的换挡请求解析方法。

背景技术

在只有一级减速器电动汽车上，已不在需要复杂的换档操纵机构，用一个换档信号，车辆控制系统即可实现“前行，倒车，驻车，空挡”档位切换。传统换挡器一般是杆式换挡器，体积较大，占用车内空间较多，不利于车内空间利用。

旋钮式换挡器，体积小，操作简便，但现有车辆均只是根据旋钮式换档器发出的信号，解析驾驶员的换档需求，这种控制方式可能存在如下问题：车辆一定速度向前移动时，驾驶员可能请求R档，实际也切换至R档，这样车辆惯性导致齿轮冲击，会对车辆传动系统造成损伤；再如，从驱动档位请求进入P档位时，若由车速高导致驾驶员请求P档失败时，车辆会依然处于驱动档位，不符合驾驶意图；再如，当驾驶员并未解除P档时，误操作前进及后退档位，造成驱动和驻车功能干涉，可能损害锁止部件；还有，换档时部分信号丢失但检测到换档操纵时，系统可能保持在原档位，也不符合换档意图；另外，基于旋钮式物理机构，P档请求可能与“R”，“N”，“D”请求同时发出，解析结果应考虑安全优先；还有，车辆在未“ready”，如果处于“R”或“D”档位，也会存在系统激活“ready”后车辆突然移动的风险。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种基于旋钮式换挡器的换挡请求解析方法。

本发明采用的技术方案是：一种基于旋钮式换挡器的换挡请求解析方法，车辆上电后获取车辆上一次下电时的档位，根据档位判断是否激活旋钮换挡器，激活旋钮换挡器后检测当前档位、旋钮位置的变化信号、P档信号、车速信号和制动踏板信号，根据检测的当前档位、旋钮位置的变化信号、P档信号、车速信号和制动踏板信号判断车辆的实际档位请求，根据实际档位请求信号进行换挡操作。

进一步地，所述旋钮位置包括5个位置，沿顺时针方向布置依次为左2位置、左1位置、H位置、右1位置和右2位置；驾驶员拧动旋钮时，旋钮到达不同位置会发出对应的位置变化信号，当驾驶员松掉旋钮时，旋钮自动回弹至H位置；所述旋钮位置的变化信号为旋钮位置从H位置变换至右1位置或右2位置，或从H位置变换至左1位置或左2位置。

进一步地，所述档位为N档、R档、D档、P档中的任意一种，车辆上电后，

若上一次下电时的档位为N档，则激活旋钮换挡器；

若上一次下电时的档位为R档或D档，则先自动切换为N档，再激活旋钮换挡器；

若上一次下电时的档位信号为P档，则等待P档退出，P档退出后自动切换为N档，再激活旋钮换挡器。

进一步地，所述车辆的实际档位请求包括从D档切换至N档、从D档切换至R档、从N档切换至D档、从N档切换至R档、从R档切换至D档、从R档切换至N档中的任意一种。

进一步地，当满足以下任意条件时，从D档切换至N档：

1)当前档位为D档、旋钮位置从H位置变换至左1位置后一定时间内有H位置信号；

2)当前档位为D档、旋钮位置从H位置变换至左1位置后一定时间内未检测到左2位置信号；

3)当前档位为D档、旋钮位置从H位置变换至左2位置、车速大于等于第一设定值；

4)当前档位为D档、旋钮位置从H位置变换至左2位置、无制动踏板信号。

进一步地，当满足以下条件时，从D档切换至R档：

1)当前档位为D档、旋钮位置从H位置变换至左1位置后一定时间内无H位置信号且检测到左2位置信号、车速小于第一设定值、有制动踏板信号；

2)当前档位为D档、旋钮位置从H位置变换至左2位置、车速小于第一设定值且有制动踏板信号。

进一步地，当满足以下任意条件时，从N档切换至D档：

1)当前档位为N档、旋钮位置从H位置变换至右1或右2位置、车速大于第二设定值且有制动踏板信号；

2)当前档位为N档、旋钮位置从H位置变换至右1或右2位置、车速大于第三设定值，所述第二设定值小于第三设定值。

进一步地，当满足以下条件时，从N档切换至R档：

当前档位为N档、旋钮位置从H位置变换至左1或左2位置、车速小于第四设定值且有制动踏板信号。

进一步地，当满足以下任意条件时，从R档切换至D档：

1)当前档位为R档、旋钮位置从H位置变换至右2位置、车速大于第五设定值且有制动踏板信号；

2)当前档位为R档、旋钮位置从H位置变换至右1位置后一定时间内无H位置信号且变换至右2位置、车速大于第五设定值且有制动踏板信号。

更进一步地，当满足以下任意条件时，从R档切换至N档：

1)当前档位为R档、旋钮位置从H位置变换至右1位置后一定时间内无H位置信号且变换至右2位置、车速小于等于第五设定值；

2)当前档位为R档、旋钮位置从H位置变换至右1位置后一定时间内无H位置信号且变换至右2位置、无制动踏板信号；

3)当前档位为R档、旋钮位置从H位置变换至右1位置后一定时间内有H位置信号；

4)当前档位为R档、旋钮位置从H位置变换至右1位置后一定时间内未检测到右2位置信号。

本发明换挡器采用旋钮式换挡器，轻便小巧，低成本；并根据旋钮换挡器的位置、车辆参数设计了兼顾车辆安全和换挡意愿的档位解析方法，提高了换挡操作的便捷性、安全性和可靠性。

附图说明

图1为本发明旋钮换挡器的换挡位置示意图。

图2为本发明激活旋钮换挡器的流程图。

图3为本发明换挡请求解析的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

相比传统的车辆杆式换挡机构，旋钮式换挡器优点非常明显，其外形简洁，节省空间，容易布置，同时其操作也非常轻盈，结构简单，成本低。与良好的控制策略进行匹配，则更加的智能，便捷，安全，基于此本发明设计了基于旋钮式换挡器的换挡请求解析方法，其在车辆上电后获取车辆上一次下电时的档位，根据上一次下电时的档位判断是否激活旋钮换挡器，激活旋钮换挡器后检测当前档位、旋钮位置的变化信号、P档信号、车速信号和制动踏板信号，根据检测的当前档位、旋钮位置的变化信号、P档信号、车速信号和制动踏板信号判断车辆的实际档位请求(即解析驾驶员的换挡请求)，根据实际档位请求信号进行换挡操作。

本发明提及的旋钮式换挡器的位置布置图1所示，其与P档按键集成在一起。旋钮有5个位置点，沿顺时针方向布置分别是左2位置、左1位置、H位置、右1位置和右2位置。驾驶员拧动旋钮时，旋钮到达不同位置时会发出对应的位置变化信号，默认在H位置。左2位置和右2位置为左旋和右旋的最大位置。R、N、D显示字母灯亮即代表当前档位。当驾驶员松掉旋钮时，旋钮自动会弹至H位置。旋钮位置的变化信号为旋钮位置从H位置变换至右1位置或右2位置，或从H位置变换至左1位置或左2位置。旋钮的5个位置点并不一定限于上述的顺时针布置，也可以逆时针布置，此时，仅仅是对应的位置描述变化，不影响方案本身。

上述方案中，档位为N档、R档、D档、P档中的任意一种，车辆的实际档位请求包括从D档切换至N档、从D档切换至R档、从N档切换至D档、从N档切换至R档、从R档切换至D档、从R档切换至N档中的任意一种。

上述方案中，激活旋钮换挡器的过程包括以下步骤，如图2所示：

步骤一，上电后首先判断前一次驾驶员在何档位进行下电，如果为P档，则应进入等待P档解除状态，无N，R，D档请求发出。

步骤二，P档解除后，则进入自动请求N档状态；如果前一次驾驶员在D档或R档位进行了下电，本次车辆上电后，则跳过步骤一进入该状态(自动请求N档状态)。这样基于安全考虑，因为驾驶员可能遗忘或忽略档位状态，激活动力系统后车辆会突然移动。

步骤三，自动请求N档结束后，进入N档等待状态。如果前一次驾驶员在N档位进行了下电，本次上电后直接进入该状态(N档等待状态)。

步骤四，在N档等待时，基于驻车优先原则，先判断P档使能信号，若有P档使能信号，则返回步骤一，若无则继续判断车辆ready且无旋钮换挡器故障；如果不满足则继续N档等待，若满足则进入旋钮档位选择器激活状态。出于安全考虑，只有在动力激活后，才能进入驱动档位。另外考虑旋钮选档器故障时，无法真实反馈操作意图，因此故障状态下也不进入驱动档位。

步骤五，旋钮档位选择器处于激活状态。出于安全考虑，只有在此状态下，才可以进行N，R，D之间切换操作，否则车辆只可在N，P档之间切换。

在步骤五中，若出现了P档请求，则会退回步骤一；若出现旋钮档位选择器故障则退回步骤三。

上述方案中，旋钮档位选择器处于激活状态时随时接受指令，可以进行如下操作：

如果当前在用档位为N档，驾驶员可以旋至右1位置或右2位置请求进入D档；旋至左1位置或左2位置可以请求进入R档；

如果当前在用档位为R档，驾驶员可以旋至右1位置请求进入N档，旋至右2位置则请求进入D档；

如果当前在用档位为D档，驾驶员以旋至左1请求进入N档，旋至左2则请求进入R档。

在驾驶员旋动旋钮时，换挡操作请求通过如下过程进行控制，如图3所示：在旋钮换挡器激活时，如果位置信号一直在H位置上，则会一直处于准备状态。当检测到信号从H位置向其它位置跳变时，则驾驶员有请求换挡的需求。

如果驾驶员右旋至右1位置或者右2位置，解析换挡请求的方法如下：

如果当前在用档位为D档，则不受理本次请求。

如果当前在用档位为N档，满足车速>-3Km/h且踩制动踏板，或者车速超过5Km时，发出请求从N档切换至D档，否则切换请求被终止，停留在N档。

如果当前档位为R档且检测到右1位置信号时，则进行暂时等待，等待驾驶员是否继续向右2位置旋动旋钮，因为驾驶员操作可能有快有慢。暂时等待时，如果无H位置信号且300ms内检测到右2位置信号时，则继续判断车速>-3Km/h且踩制动踏板，若果满足条件则请求从R档切换至D档，否则请求从R档进入N档。在暂时等待中，检测到H位置信号或者等待超过300ms，请求从R档换至N档。

如果当前档位为R档且检测到右2位置信号时，继续判断车速>-3Km/h且踩制动踏板，若果满足条件则请求从R档切换至D档，否则从R档进入N档。

如果驾驶员左旋至左1位置或者左2位置，解析换挡请求的方法如下：

如果当前在用档位为R档，则不受理本次请求；

如果当前在用档位为N档，满足车速<3Km/h且踩制动踏板时，发出请求从N档切换至R档，否则切换请求被终止，停留在N档；

如果当前档位为D档且检测到左1位置信号时，则进行暂时等待，等待驾驶员是否继续向左2位置旋动旋钮，因为驾驶员操作可能有快有慢。暂时等待时，如果无H信号且300ms内检测到左2信号时，则继续判断车速<3Km/h且踩制动踏板，若果满足条件则请求从D档切换至R档，否则请求从D档进入N档。在暂时等待中，检测到H信号或者等待超过300ms，请求从D档换至N档。

如果当前档位为D档且检测到右2位置信号时，继续判断车速<3Km/h且踩制动踏板，若果满足条件则请求从D档切换至R档，否则从D档进入N档；

上述档位切换请求，在目标档位与在当前在用档位一致时或者请求发出超过30ms时即结束请求，等待下一次换挡指令。

本发明解析方法考虑防错和容错问题，如驾驶员在请求P档时，可能同时旋转旋钮，此时N档、R档、D档请求考虑防错原则不能发出；如果车辆已处于D档，驾驶员仍然向D档方向旋转，则系统视为一个误操作，不会发出换挡请求；如果驾驶员在较短时间内在某个位置滞留，导致信号异常，则考虑容错性，根据前一个有效信号处理后应自动转入初始状态，不影响下一个正确的操作。

本发明解析方法也考虑了车辆部件安全保护问题，例如，车辆一定速度向前移动时，驾驶员可能请求R档，这样车辆惯性导致齿轮冲击，对车辆传动系统造成损伤，此时系统将不会发出进入R档请求，但考虑到驾驶员请求方向切换，则解析请求N档。再如，如果当前在驱动档位，驾驶员请求P档失败时，即使无旋钮操作，也应该自动进入N档。

本发明还考虑了鲁棒性问题，例如在右旋的过程中，右1位置或右2位置信号丢失，系统应允许R档进入N档。

本发明根据旋钮换挡器的位置、车辆参数设计的档位解析方法，兼顾了车辆安全和换挡意愿，提高了换挡操作的便捷性，安全性和可靠性。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种基于旋钮式换挡器的换挡请求解析方法，其特征在于：旋钮式换挡器与P档按键集成在一起，车辆上电后获取车辆上一次下电时的档位，根据档位判断是否激活旋钮换挡器，激活旋钮换挡器后检测当前档位、旋钮位置的变化信号、旋钮位置持续的时间、P档信号、车速信号和制动踏板信号，根据检测的当前档位、旋钮位置的变化信号、旋钮位置持续的时间、P档信号、车速信号和制动踏板信号判断车辆的实际档位请求，根据实际档位请求信号进行换挡操作；

所述旋钮位置包括5个位置，沿顺时针方向布置依次为左2位置、左1位置、H位置、右1位置和右2位置；驾驶员拧动旋钮时，旋钮到达不同位置会发出对应的位置变化信号，当驾驶员松掉旋钮时，旋钮自动回弹至H位置；所述旋钮位置的变化信号为旋钮位置从H位置变换至右1位置或右2位置，或从H位置变换至左1位置或左2位置；

所述档位为N档、R档、D档、P档中的任意一种，车辆上电后，

若上一次下电时的档位为N档，则激活旋钮换挡器；

若上一次下电时的档位为R档或D档，则先自动切换为N档，再激活旋钮换挡器；

若上一次下电时的档位信号为P档，则等待P档退出，P档退出后自动切换为N档，再激活旋钮换挡器；

当满足以下任意条件时，从D档切换至N档：

1)当前档位为D档、旋钮位置从H位置变换至左1位置后一定时间内有H位置信号；

2)当前档位为D档、旋钮位置从H位置变换至左1位置后一定时间内未检测到左2位置信号；

3)当前档位为D档、旋钮位置从H位置变换至左2位置、车速大于等于第一设定值；

4)当前档位为D档、旋钮位置从H位置变换至左2位置、无制动踏板信号。

2.根据权利要求1所述的基于旋钮式换挡器的换挡请求解析方法，其特征在于：所述车辆的实际档位请求包括从D档切换至N档、从D档切换至R档、从N档切换至D档、从N档切换至R档、从R档切换至D档、从R档切换至N档中的任意一种。

3.根据权利要求2所述的基于旋钮式换挡器的换挡请求解析方法，其特征在于：当满足以下条件时，从D档切换至R档：

1)当前档位为D档、旋钮位置从H位置变换至左1位置后一定时间内无H位置信号且检测到左2位置信号、车速小于第一设定值、有制动踏板信号；

2)当前档位为D档、旋钮位置从H位置变换至左2位置、车速小于第一设定值且有制动踏板信号。

4.根据权利要求2所述的基于旋钮式换挡器的换挡请求解析方法，其特征在于：当满足以下任意条件时，从N档切换至D档：

1)当前档位为N档、旋钮位置从H位置变换至右1或右2位置、车速大于第二设定值且有制动踏板信号；

2)当前档位为N档、旋钮位置从H位置变换至右1或右2位置、车速大于第三设定值，所述第二设定值小于第三设定值。

5.根据权利要求2所述的基于旋钮式换挡器的换挡请求解析方法，其特征在于：当满足以下条件时，从N档切换至R档：

当前档位为N档、旋钮位置从H位置变换至左1或左2位置、车速小于第四设定值且有制动踏板信号。

6.根据权利要求2所述的基于旋钮式换挡器的换挡请求解析方法，其特征在于：当满足以下任意条件时，从R档切换至D档：

1)当前档位为R档、旋钮位置从H位置变换至右2位置、车速大于第五设定值且有制动踏板信号；

2)当前档位为R档、旋钮位置从H位置变换至右1位置后一定时间内无H位置信号且变换至右2位置、车速大于第五设定值且有制动踏板信号。

7.根据权利要求2所述的基于旋钮式换挡器的换挡请求解析方法，其特征在于：当满足以下任意条件时，从R档切换至N档：

1)当前档位为R档、旋钮位置从H位置变换至右1位置后一定时间内无H位置信号且变换至右2位置、车速小于等于第五设定值；

2)当前档位为R档、旋钮位置从H位置变换至右1位置后一定时间内无H位置信号且变换至右2位置、无制动踏板信号；

3)当前档位为R档、旋钮位置从H位置变换至右1位置后一定时间内有H位置信号；

4)当前档位为R档、旋钮位置从H位置变换至右1位置后一定时间内未检测到右2位置信号。

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