CN112648365B - 一种新型乘用车电子换挡系统 - Google Patents

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Abstract

一种新型乘用车电子换挡系统，涉及汽车换挡技术领域，解决现有乘用车电子换挡器在行车中档位不一致，造成驾驶不安全以及不易操作等问题，本发明所述的乘用车电子换挡系统，解决用户在行车中档位不一致造成驾驶不安全、不易操作问题，本发明包括通过CAN总线通讯的换挡模块、整车控制器、驱动电机和电子稳定性系统控制器；所述换挡模块包括电子换挡控制器、档位指示灯和P挡电磁阀；本发明所述的乘用车电子换挡系统，解决用户在行车中档位不一致造成驾驶不安全、不易操作问题，通过在VCU、ESC、GSM和组合仪表之间设计档位切换的控制系统和方法，可有效提高乘用车驾驶的安全性、舒适性和智能化。

Description

一种新型乘用车电子换挡系统
技术领域
本发明涉及汽车换挡技术领域，具体涉及一种新型乘用车电子换挡系统。
背景技术
随着汽车行业走向智能化、共享化、电气化和网联化，电子换挡器越来越多的被人们使用，比机械结构换挡更加轻便、智能。目前电子换挡器容易导致换挡器物理档位与系统逻辑档位不一致，造成人们档位操作易混乱，驾驶安全性比较低的问题。
发明内容
本发明为解决现有乘用车电子换挡器在行车中档位不一致，造成驾驶不安全以及不易操作等问题，提供一种新型乘用车电子换挡系统，以有效提高乘用车驾驶的安全性、舒适性和智能化。
一种新型乘用车电子换挡系统，包括通过CAN总线通讯的换挡模块、整车控制器、驱动电机和电子稳定性系统控制器；所述换挡模块包括电子换挡控制器、档位指示灯和P挡电磁阀；
所述电子换挡控制器用于向整车控制器发送档位请求信号，同时控制档位指示灯常亮或闪烁以及控制P挡电磁阀打开或关闭；
所述档位指示灯用于显示当前档位状态；P挡电磁阀用于进行P档位锁止；
所述整车控制器用于接收档位请求信号，根据车辆当前驾驶状态向电子换挡控制器发送逻辑档位信号，根据接收的制动踏板状态信号向电子换挡控制器发送刹车信号和刹车有效性信号；向组合仪表发送报警信号，向驱动电机发送电机扭矩指令信号控制驱动电机转向；
所述驱动电机用于接收电机扭矩指令信号，输出动力；
所述电子稳定性系统控制器用于接收轮速信号，并通过计算后向整车控制器以及电子换挡控制器发送车速信号；
所述组合仪表用于接收电子换挡控制器的档位请求信号，显示物理档位以及整车控制器发送的报警信号，通过文字提醒当前物理档位与逻辑档位不一致并指导用户正确操作换挡。
本发明的有益效果：本发明所述的乘用车电子换挡系统，解决用户在行车中档位不一致造成驾驶不安全、不易操作问题，通过在VCU、ESC、GSM和组合仪表之间设计档位切换的控制系统和方法，可有效提高乘用车驾驶的安全性、舒适性和智能化。
附图说明
图1为本发明所述的一种新型乘用车电子换挡系统的原理框图；
图2为档位指示灯控制流程图；
图3车辆防盗认证系统流程图；
图4为P挡请求控制流程图；
图5为N挡请求控制流程图；
图6为R挡请求控制流程图；
图7为D挡请求控制流程图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
结合图1至图7说明本实施方式，一种新型乘用车电子换挡系统，参见图1，包括：换挡模块、整车控制器(VCU)、驱动电机、电子稳定性系统控制器(ESC)以及控制器局域网络CAN，各系统通过CAN通讯连接。
换挡模块包括电子换挡控制器(GSM)、档位指示灯和P挡电磁阀；
所述GSM用于用户发送档位请求信号GSM_GearShiftLeverPstReq，接收VCU逻辑档位信号控制档位指示灯常亮或闪烁以及接收VCU刹车信号、刹车有效性信号和电子稳定性程序ESC车速信号控制P挡电磁阀打开或关闭。
档位指示灯用于显示当前档位状态。
P挡电磁阀用于进行P档位锁止。
所述VCU用于接收档位请求信号，根据车辆当前驾驶状态发送逻辑档位信号VCU_GearPosition、报警信号VCU_ShiftChageWarning和电机扭矩指令VCU_FrontMotorTorqueReq控制驱动电机转向；根据制动踏板状态发送刹车信号VCU_BrakePedalValue和刹车有效性信号VCU_BrakePedalValidFlag。
所述驱动电机用于接受电机扭矩指令VCU_FrontMotorTorqueReq，输出动力。
所述ESC用于接收轮速信号，并通过内部计算发送车速信号ESC_Vehiclespeed。
所述组合仪表用于接收GSM的档位请求信号GSM_GearShiftLeverPstReq显示物理档位以及VCU的报警信号VCU_ShiftChageWarning通过文字提醒当前物理档位与逻辑档位不一致并指导用户正确操作换挡。
结合图2说明本实施方式，图2为档位指示灯控制流程图。
本实施方式中，电子换挡控制器GSM包括怀挡式、按键式或旋钮式任意一种；电子换挡器GSM至少包括驻车挡P挡、倒车挡R挡、空挡N挡和行驶挡D挡；档位指示灯包括P挡指示灯、R挡指示灯、N挡指示灯和D挡指示灯。
其中，电子换挡控制器GSM通过CAN总线发送档位请求信号并接受VCU逻辑档位信号，通过判断这两个信号是否一致控制档位指示灯常亮或闪烁。
a、当档位请求信号与逻辑档位信号不一致时，档位指示灯闪烁；
b、当档位请求信号与逻辑档位信号一致时，档位指示灯常亮。
结合图3说明本实施方式，图3为P挡电磁阀控制流程图。
所述GSM接收VCU刹车信号、刹车有效性信号以及电子稳定性程序ESC车速信号，根据这三个信号的状态控制P挡电磁阀锁止或解锁，电子换挡档位能否切换。
a、当刹车信号VCU_BrakePedalValue＝1且刹车有效性信号VCU_BrakePedalValidFlag＝1，P挡电磁阀解锁，电子换挡档位可以切换；
b、当刹车信号VCU_BrakePedalValue＝0或刹车有效性信号VCU_BrakePedalValidFlag＝0，P挡电磁阀锁止，电子换挡档位不可以切换；
c、当车速信号ESC_Vehiclespeed大于等于阈值A，P挡电磁阀解锁，如果小于阈值A，P挡电磁阀锁止；此步骤用于车辆运行状态下且车速信号大于等于阈值A时，挡位进入P挡后，仍允许从P挡再切换至其它挡位，即电子换挡档位可以切换。
其中阈值A为标定值3km/h。
结合图4说明本实施方式，图4为P挡请求控制流程图，图5为N挡请求控制流程图，图6为R挡请求控制流程图，图7为D挡请求控制流程图。
所述VCU通过CAN总线接受挡位请求信号，通过硬线接受制动踏板信号，并根据当前驾驶状态发送逻辑档位信号、报警信号、电机扭矩指令、刹车信号和刹车有效性信号。
其中，电机扭矩指令控制电机转向，正转对应行驶挡D挡，反转对应倒车挡R挡，空转对应驻车挡P挡和空挡N挡。
其中，踩下制动踏板，刹车信号VCU_BrakePedalValue＝1，如果制动踏板电压正常，刹车有效信号VCU_BrakePedalValidFlag＝1，如果制动踏板电压异响，刹车有效信号VCU_BrakePedalValidFlag＝0。
a、当GSM的档位请求信号为P挡，VCU发出逻辑档位信号为P挡，电机扭矩指令VCU_FrontMotorTorqueReq＝0，电机空转没有动力输出，组合仪表显示P挡；
b、当GSM的档位请求信号为R挡，如果刹车信号VCU_BrakePedalValue＝1且刹车有效性信号VCU_BrakePedalValidFlag＝1同时电机扭矩指令VCU_FrontMotorTorqueReq大于等于阈值B，VCU发出逻辑档位信号为R挡，电机反转输出动力，组合仪表显示R挡；如果刹车信号VCU_BrakePedalValue＝0或刹车有效性信号VCU_BrakePedalValidFlag＝0或电机扭矩指令VCU_FrontMotorTorqueReq小于阈值B，VCU发出逻辑档位信号为N挡和报警信号，电机空转没有动力输出，组合仪表显示R挡且文字显示“请踩刹车进行换挡”。
c、当GSM的档位请求信号为N挡，VCU发出逻辑档位信号为N挡，电机扭矩指令VCU_FrontMotorTorqueReq＝0，电机空转没有动力输出，组合仪表显示N挡；
d、当GSM的档位请求信号为D挡，如果刹车信号VCU_BrakePedalValue＝1且刹车有效性信号VCU_BrakePedalValidFlag＝1同时电机扭矩指令VCU_FrontMotorTorqueReq小于等于阈值C，VCU发出逻辑档位信号为D挡，电机反转输出动力，组合仪表显示D挡；如果刹车信号VCU_BrakePedalValue＝0或刹车有效性信号VCU_BrakePedalValidFlag＝0或电机扭矩指令VCU_FrontMotorTorqueReq大于阈值C，VCU发出逻辑档位信号为N挡和报警信号，电机空转没有动力输出，组合仪表显示D挡且文字显示“请踩刹车进行换挡”。
其中，阈值为标定值，B为-5Nm，C为5Nm。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种新型乘用车电子换挡系统，其特征是：包括通过CAN总线通讯的换挡模块、整车控制器、驱动电机和电子稳定性系统控制器；所述换挡模块包括电子换挡控制器、档位指示灯和P挡电磁阀；
所述电子换挡控制器用于向整车控制器发送档位请求信号，同时控制档位指示灯常亮或闪烁以及控制P挡电磁阀打开或关闭；
所述档位指示灯用于显示当前档位状态；P挡电磁阀用于进行P档位锁止；
所述整车控制器用于接收档位请求信号，根据车辆当前驾驶状态向电子换挡控制器发送逻辑档位信号，根据接收的制动踏板状态信号向电子换挡控制器发送刹车信号和刹车有效性信号；向组合仪表发送报警信号，向驱动电机发送电机扭矩指令信号控制驱动电机转向；
所述驱动电机用于接收电机扭矩指令信号，输出动力；
所述电子稳定性系统控制器用于接收轮速信号，并通过计算后向整车控制器以及电子换挡控制器发送车速信号；
所述组合仪表用于接收电子换挡控制器的档位请求信号，显示物理档位以及整车控制器发送的报警信号，通过文字提醒当前物理档位与逻辑档位不一致并指导用户正确操作换挡；
所述电子换挡控制器接收整车控制器的刹车信号、刹车有效性信号以及电子稳定性系统控制器发送的车速信号，根据这三个信号的状态控制P挡电磁阀锁止或解锁，电子换挡档位能否切换；
当刹车信号VCU_BrakePedalValue＝1且刹车有效性信号VCU_BrakePedalValidFlag＝1，P挡电磁阀解锁，电子换挡档位实现切换；
当刹车信号VCU_BrakePedalValue＝0或刹车有效性信号VCU_BrakePedalValidFlag＝0，P挡电磁阀锁止，电子换挡档位不能切换；
当车速信号ESC_Vehiclespeed大于等于阈值A，P挡电磁阀解锁，如果小于阈值A，P挡电磁阀锁止；此步骤用于车辆运行状态下且车速信号大于等于阈值A时，挡位进入P挡后，仍允许从P挡再切换至其它挡位，即电子换挡档位能够切换。
2.根据权利要求1所述的一种新型乘用车电子换挡系统，其特征在于：所述电子换挡控制器包括怀挡式、按键式或旋钮式任意一种；电子换挡器至少包括驻车挡P挡、倒车挡R挡、空挡N挡和行驶挡D挡。
3.根据权利要求1所述的一种新型乘用车电子换挡系统，其特征在于：所述档位指示灯包括P挡指示灯、R挡指示灯、N挡指示灯和D挡指示灯。
4.根据权利要求1所述的一种新型乘用车电子换挡系统，其特征在于：其中，电子换挡控制器通过CAN总线发送档位请求信号并接收整车控制器的逻辑档位信号，通过判断两个信号是否一致控制档位指示灯常亮或闪烁。
5.根据权利要求4所述的一种新型乘用车电子换挡系统，其特征在于：
当档位请求信号与逻辑档位信号不一致时，档位指示灯闪烁；
当档位请求信号与逻辑档位信号一致时，档位指示灯常亮。
6.根据权利要求1所述的一种新型乘用车电子换挡系统，其特征在于：所述阈值A为标定值3km/h。
7.根据权利要求1所述的一种新型乘用车电子换挡系统，其特征在于：所述整车控制器通过CAN总线接收挡位请求信号，通过信号控制线接收制动踏板信号，并根据当前驾驶状态发送逻辑档位信号、报警信号、电机扭矩指令、刹车信号和刹车有效性信号；
所述电机扭矩指令信号控制电机转向，正转对应行驶挡D挡，反转对应倒车挡R挡，空转对应驻车挡P挡和空挡N挡；
当踩下制动踏板，刹车信号VCU_BrakePedalValue＝1，如果制动踏板电压正常，刹车有效信号VCU_BrakePedalValidFlag＝1，如果制动踏板电压异常，刹车有效信号VCU_BrakePedalValidFlag＝0。
8.根据权利要求1所述的一种新型乘用车电子换挡系统，其特征在于：
当电子换挡控制器的档位请求信号为P挡，整车控制器发出逻辑档位信号为P挡，电机扭矩指令信号VCU_FrontMotorTorqueReq＝0，电机空转没有动力输出，组合仪表显示P挡；
当电子换挡控制器的档位请求信号为R挡，如果刹车信号VCU_BrakePedalValue＝1且刹车有效信号VCU_BrakePedalValidFlag＝1同时电机扭矩指令信号VCU_FrontMotorTorqueReq大于等于阈值B，VCU发出逻辑档位信号为R挡，电机反转输出动力，组合仪表显示R挡；
如果刹车信号VCU_BrakePedalValue＝0或刹车有效信号VCU_BrakePedalValidFlag＝0或电机扭矩指令VCU_FrontMotorTorqueReq小于阈值B，整车控制器发出逻辑档位信号为N挡和报警信号，电机空转没有动力输出，组合仪表显示N挡且文字显示请踩刹车进行换挡;
当电子换挡控制器的档位请求信号为N挡，VCU发出逻辑档位信号为N挡，电机扭矩指令VCU_FrontMotorTorqueReq＝0，电机空转没有动力输出，组合仪表显示N挡；
当电子换挡控制器的档位请求信号为D挡，如果刹车信号VCU_BrakePedalValue＝1且刹车有效信号VCU_BrakePedalValidFlag＝1同时电机扭矩指令信号VCU_FrontMotorTorqueReq小于等于阈值C，整车控制器发出逻辑档位信号为D挡，电机反转输出动力，组合仪表显示D挡；
如果刹车信号VCU_BrakePedalValue＝0或刹有效车信号VCU_BrakePedalValidFlag＝0或电机扭矩指令信号VCU_FrontMotorTorqueReq大于阈值C，整车控制器发出逻辑档位信号为N挡和报警信号，电机空转没有动力输出，组合仪表显示N挡且文字显示请踩刹车进行换挡；其中，阈值B为-5Nm，阈值C为5Nm。
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