CN200999858Y

CN200999858Y - 电控变速箱换挡控制器

Info

Publication number: CN200999858Y
Application number: CNU2007200340723U
Authority: CN
Inventors: 陈学海; 胡传正; 吴建强
Original assignee: Experiment Research Center Of Xuzhou Xugong Group Construction Machinery Co Lt
Current assignee: Xuzhou Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2007-01-27
Filing date: 2007-01-27
Publication date: 2008-01-02
Anticipated expiration: 2017-01-27

Abstract

本实用新型公开了一种在工程机械装载机上应用的电控变速箱换挡控制器，该控制器的电源模块的输出端与控制器模块的电源端和输出通道模块的电源端相连，输入通道模块的输入端与换挡手柄的信号端相连，输入通道模块的输出端与控制器模块的输入端相连，控制器模块的输出端与输出通道模块的输入端相连，控制器模块的控制端与输出通道模块的控制端相连，输出通道模块的输出端与换挡电磁阀相连。实时采集驾驶室换挡手柄的挡位信号，根据挡位信号驱动相应挡位电磁阀执行换挡动作。控制器模块具有多种自检测、开机动作保护、换挡保护等保护功能。采用电控手柄，使换挡变得简单、轻巧，提高了整车工作效率，降低了操作人员的劳动强度。

Description

电控变速箱换挡控制器

技术领域

本实用新型涉及一种在工程机械装载机上应用的变速箱换挡控制装置。

背景技术

公知的工程机械装载机变速箱换挡控制装置采用手动机械式结构，通过操纵杆进行换挡操作。操作时，操纵杆拨动挡杆，挡杆带动变速箱齿轮，实现对变速箱操作换挡。该换挡控制装置换挡效率低，操作人员的劳动强度大。

发明内容

本实用新型的目的是要提供一种电控变速箱换挡控制器，该控制器换挡效率高，劳动强度小。

本实用新型的目的是这样实现的：该装置包括电源模块，电源模块的输出端与控制器模块的电源端和输出通道模块的电源端相连，输入通道模块的输入端与换挡手柄的信号端相连，输入通道模块的输出端与控制器模块的输入端相连，控制器模块的输出端与输出通道模块的输入端相连，控制器模块的控制端与输出通道模块的控制端相连，输出通道模块的输出端与换挡电磁阀相连。

所述的控制器模块包括89C2051单片机芯片，89C2051单片机芯片的1脚和2脚连接有带上电复位的MAX1232芯片。

所述的输入通道模块包括四条输入通道，每条输入通道为接线端子、第一个二极管的正极、第二个二极管的负极和第一个电阻的前端汇接，第一个电阻的后端、第一个电容的前端和第二个电阻的前端汇接，第二个电阻的后端、第三个电阻的前端和第四个电阻的前端汇接，第四个电阻的后端、第二个电容的前端和施密特反相器前端汇接，施密特反相器后端接信号输出端子，第一个二极管的负极接电源正极，第二个二极管的正极、第一个电容的后端、第三个电阻的后端和第二个电容的后端接地。

所述的输出通道模块包括三条输出通道，每条输出通道为第一施密特反相器的后端与N沟道MOS管的栅极相接，N沟道MOS管的阴极与地相接，N沟道MOS管的阳极通过电阻与功率三极管的基极相接，功率三极管的集电极为输出端子，功率三极管的发射极通过电阻接第二施密特反相器的前端，第二施密特反相器的后端接控制端子。

本实用新型实时采集驾驶室换档手柄的档位信号，根据档位信号驱动相应档位电磁阀执行换档动作。控制器模块的核心单片机和其他全部电子元件都采用工业级芯片，能够在-40～85℃的环境温度内可靠工作。控制器模块具有多种自检测和保护功能，能够监测输入通道、输出通道的信号状态，对非法输入信号进行屏蔽；能够自动检测输出档位状态，对于信号输出后电磁阀没有动作或者两个甚至多个电磁阀同时动作等故障进行实时检测，一旦发生故障，立即切断所有动作，回到空档状态。另外，还具有开机动作保护、换档保护、刹车回档、应急档等保护功能。采用电控手柄，使换档变得简单、轻巧，提高了整车工作效率，降低了操作人员的劳动强度。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的电路示意图。

图2是图1中的输入通道模块电路示意图。

图3是图1中的控制器模块电路示意图。

图4是图1中的电源模块电路示意图。

图5是图1中的输出通道模块电路示意图。

具体实施方式

在图1中，电源模块4的输出端P-CTL与控制器模块3的电源端P-CTL相连。电源模块4的输出端P、CHK与输出通道模块5的电源端P、CHK相连。输入通道模块2的输入端R、N、F1、F2与换挡手柄1的信号端相连。输入通道模块2的输出端IR、IN、IF1、IF2与控制器模块3的输入端IR、IN、IF1、IF2相连。控制器模块3的输出端OR、OF1、OF2与输出通道模块5的输入端OR、OF1、OF2相连。控制器模块3的控制端CR、CF1、CF2与输出通道模块5的控制端CR、CF1、CF2相连，输出通道模块5的输出端KR、KF1、KF2与三个换挡电磁阀6相连。

换挡手柄1的各个挡位对应连接到输入通道模块2的输入端。

输入通道模块2中的输入端R、N、F1、F2分别连接到换挡手柄1的档位信号倒档R，空档N，前进一档F1，前进二档F2。从手柄采集到的换档信号经过滤波，整形等处理后，输入通道模块2的输出端IR、IN、IF1、IF2传送到控制器模块3进行处理。

控制器模块3即MCU模块，它是整个控制器的核心负责处理其他模块传递过来的信号，进行逻辑分析运算，根据分析结果执行相应的动作、实现相应的功能。

电源模块4为整个控制系统提供符合系统要求稳定的电源。除了提供系统工作需要的+12V，+5V电源以外，还有三个信号通道与其他模块相连，其中电源模块4的信号端P_CTL连接到控制器模块3的信号端P_CTL，实现控制器对输出通道的电源控制；电源模块4的信号端P连接到输出通道模块5的信号端P用来提供驱动换档电磁阀6所需的电流；电源模块4的信号端CHK连接到输出通道模块5的信号端CHK，形成CHK通道用于检测输出模块工作状况并将其传递回控制器模块3。

控制器模块3将处理后的换档命令通过OR、OF1、OF2传送到输出通道模块5的OR、OF1、OF2，经过放大处理的信号分别通过输出端KR、KF1、KF2驱动相应的换档电磁阀6执行换档动作。另外，输出通道模块5的控制端CR、CF1、CF2分别连接到控制器模块3的控制端CR、CF1、CF2用于实时监测换档电磁阀6的工作情况或故障状态并反馈给控制器模块3进行分析处理。

换挡电磁阀6连接到输出通道模块5的各个输出端，倒档电磁阀、前进一挡和前进二挡分别连接到输出通道模块5的KR、KF1、KF2端，由相应的通道驱动相应的换档电磁阀执行换档动作。

在图2中，输入通道模块2包括电路结构相同的四条输入通道R-IR、N-IN、F1-IF1、F2-IF2。下面以信号通道R-IR为例进行说明。

输入通道R-IR的接线端子R、第一个二极管D2002的正极、第二个二极管D2003的负极和第一个电阻R2004的前端汇接。第一个电阻R2004的后端、第一个电容C2002的前端和第二个电阻R2006的前端汇接。第二个电阻R2006的后端、第三个电阻R2008的前端和第四个电阻R2009的前端汇接，第四个电阻R2009的后端、第二个电容C2003的前端和施密特反相器U2001A前端1脚汇接。施密特反相器U2001A后端2脚接信号输出端子IR。第一个二极管D2002的负极接电源正极POWER-IN。第二个二极管D2003的正极、第一个电容C2002的后端、第三个电阻R2008的后端和第二个电容C2003的后端接地。

信号在左侧接线端子R(即对应的手柄信号线)引入，首先由两个二极管D2002、D2003进行限幅保护，防止输入信号的电压过高或者输入反相电压而对控制器造成损坏；然后，由电阻R2004、R2006、R2008、R2009，电容C2002、C2003构成低通滤波器和分压电路，将信号变成8V左右的电压信号并滤除信号的杂波；最后，经过施密特反相器U2001A将信号整形为理想的0-5V的方波信号通过信号输出端子IR输送到控制器模块3进行处理。

在图3中，控制器模块3包括89C2051单片机芯片，89C2051单片机芯片的1脚和2脚连接有带上电复位的MAX1232芯片。

控制器模块3的核心控制器采用具有-40～85□环境温度范围的工业级89C2051单片机芯片。为了保证单片机在电源缓慢上升、电压剧烈波动、强烈干扰等情况下能够正常复位和工作，采用了上电复位功能、掉电保护功能、看门狗功能合为一体的MAX1232芯片来确保单片机工作的可靠性，进而保证整个系统可靠工作。在单片机的内部固化的程序保证了控制器具有以下功能：具有开机时自动检测手柄档位状态，档手柄不是在空档位置则不会执行任何动作，以防发生以外；具有换档保护功能，在操作者进行过快的换档动作时能够自动进行一定得延时，以减小换档冲击；具有刹车回档功能，在操作者踩下踏板时自动切换到空档状态，以减小不必要的发动机功率损失；具有应急挡功能，在控制器发生故障的时候使车辆有能力驶离现场，开到附近的修理厂进行维修。

在图4中，电源模块4采取了控制器模块3间接控制的方式，极大的保障了输出电路安全性。在电源的供电端接入了高性能的V23072继电器RLY4000，这是一个常开继电器，只能通过控制器模块3的控制信号控制它的动作，以保证只有在控制器模块3执行动作的时候才控制继电器吸合，输出电路的电源接通。这样，即使是控制器模块3或者是输出通道模块5出现极严重的故障而无法正常工作也不会出现非法的换档动作，极大的保障了控制器模块3的可靠性和整机的安全性能。

在图5中，输出通道模块5包括电路结构相同的三条输出通道OR-KR、OF1-KF1、OF2-KF2。下面以信号通道OR-KR为例进行说明。

信号通道OR-KR为第一施密特反相器U5001A的后端2脚与N沟道MOS管Q5000的栅极相接，N沟道MOS管Q5000的阴极与地相接，N沟道MOS管Q5000的阳极通过电阻R5004与功率三极管Q5009的基极相接，功率三极管Q5009的集电极与输出端子KR相接，功率三极管Q5009的发射极通过电阻R5018、R5019、R5024接第二施密特反相器U5001B的前端3脚，第二施密特反相器U5001B的后端4脚接控制端子CR。

由核心控制器产生的低电平控制信号经过具有施密特触发功能的反相器U5001A变为高电平信号驱动N沟道MOS管Q5000，通过N沟道MOS管Q5000将驱动信号放大驱动功率三极管Q5009，通过三极管Q5009进一步驱动换档电磁阀6执行换档动作。电阻R5018～反相器U5001B部分的电路是实时检测输入通道的状态，将各个输出通道的动作状态反馈给控制器，即MCU模块进行处理，一旦出现非法的输出状态，控制器将立即根据故障情况采取相应的保护措施。

Claims

1.一种电控变速箱换挡控制器，该装置包括电源模块，其特征是电源模块的输出端与控制器模块的电源端和输出通道模块的电源端相连，输入通道模块的输入端与换挡手柄的信号端相连，输入通道模块的输出端与控制器模块的输入端相连，控制器模块的输出端与输出通道模块的输入端相连，控制器模块的控制端与输出通道模块的控制端相连，输出通道模块的输出端与换挡电磁阀相连。

2.根据权利要求1所述的电控变速箱换挡控制器，其特征是控制器模块包括89C2051单片机芯片，89C2051单片机芯片的1脚和2脚连接有带上电复位的MAX1232芯片。

3.根据权利要求1所述的电控变速箱换挡控制器，其特征是输入通道模块包括四条输入通道，每条输入通道为接线端子、第一个二极管的正极、第二个二极管的负极和第一个电阻的前端汇接，第一个电阻的后端、第一个电容的前端和第二个电阻的前端汇接，第二个电阻的后端、第三个电阻的前端和第四个电阻的前端汇接，第四个电阻的后端、第二个电容的前端和施密特反相器前端汇接，施密特反相器后端接信号输出端子，第一个二极管的负极接电源正极，第二个二极管的正极、第一个电容的后端、第三个电阻的后端和第二个电容的后端接地。

4.根据权利要求1所述的电控变速箱换挡控制器，其特征是输出通道模块包括三条输出通道，每条输出通道为第一施密特反相器的后端与N沟道MOS管的栅极相接，N沟道MOS管的阴极与地相接，N沟道MOS管的阳极通过电阻与功率三极管的基极相接，功率三极管的集电极为输出端子，功率三极管的发射极通过电阻接第二施密特反相器的前端，第二施密特反相器的后端接控制端子。