CN203335820U - 汽车自动换挡装置的控制模块及相应的汽车自动换挡装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车自动换挡装置的控制模块，包括：与汽车自动换挡装置中P挡、R挡、N挡、D挡分别对应的四个霍尔元件；设置于P挡与R挡切换路径处的第二霍尔元件；从单片机，与所述多个霍尔元件相连接；主单片机，与所述从单片机和多个霍尔元件相连接；CAN收发电路，设置于所述主单片机和外部的车身控制模块之间，为所述主单片机与所述车身控制模块之间提供CAN格式的信号收发。本实用新型还公开了采用上述控制模块的汽车自动换挡装置。本实用新型可以提高换挡的安全性。

Description

汽车自动换挡装置的控制模块及相应的汽车自动换挡装置

技术领域

本实用新型属于车身结构领域，特别是涉及一种汽车自动换挡装置的控制模块及相应的汽车自动换挡装置。 

背景技术

传统的汽车自动变速器换挡机构都采用机械连接方式与自动变速器连接，自动变速箱控制单元通过变速器内部的传感器来判断变速器处于的挡位。随之出现了电子换挡器，这种电子换挡器内部安装霍尔传感器、磁铁和控制电路板，磁铁安装在换挡杆上，在不同的挡位时可以采集到不霍尔传感器的输出信号，控制电路板将来自霍尔传感器的电信号转化为总线信号，并传输给自动变速箱控制器，由自动变速箱控制器来控制变速箱的切换。这种电子换挡器的优点是换挡器和自动变速箱之间没有机械连接，电子换挡器可以做成通用的零件，适应不同的车型。 

但是，这种自动变速箱控制器必须准确的检测到变速箱处在的挡位，而在电子换挡装置中由电子换挡控制器来测量挡位，因此必须考虑控制器测量的准确性和冗余设计，在现有的技术中，当其中的某个霍尔传感器出现故障时，电子换挡控制器将无法准确判断出故障，这会导致车辆的严重故障和安全事故。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种汽车自动换挡装置的控制模块及相应的汽车自动换挡装置，可以提高汽车换挡时的安全性。 

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例的一方面提供一种汽车自动换挡装置的控制模块，包括： 

与汽车自动换挡装置中P挡、R挡、N挡、D挡分别对应的第一霍尔元件、第三霍尔元件、第四霍尔元件、第五霍尔元件，所述四个霍尔元件设置于所述四个挡位对应的位置上；

设置于P挡与R挡切换路径处的第二霍尔元件；

从单片机，与所述多个霍尔元件相连接，接收所述多个霍尔元件输出的电信号；

主单片机，与所述从单片机和多个霍尔元件相连接，接收所述从单片机及所述多个霍尔元件输出的电信号；

CAN收发电路，设置于所述主单片机和外部的车身控制模块之间，为所述主单片机与所述车身控制模块之间提供CAN格式的信号收发。

其中，还包括： 

电源芯片，与所述从单片机和所述主单片机相连，为所述控制模块供电。

其中，还包括： 

第七霍尔元件，设置于所述汽车自动换挡装置中手动模式挡附近；

第六霍尔元件，设置于所述汽车自动换挡装置中手动模式中增速挡附近；

第八霍尔元件，设置于所述汽车自动换挡装置中手动模式中减速挡附近。

其中，在所述主单片机上还连接有LED驱动电路，用于驱动设置于所述汽车自动换挡装置中各挡位上的LED灯。 

其中，在所述主单片机上还连接有开关量输入电路，用于接收汽车工作模式的开关量信号。 

其中，在所述主单片机上还连接有P挡锁电磁驱动电路，用于驱动P挡锁电磁阀。 

相应地，本实用新型的另一方面，还提供一种汽车自动换挡装置，包括：支座总成、与转向机构相连的换挡杆，换挡杆的手柄部自面板上的孔口处伸出，所述换挡杆上设置磁铁，进一步设置有控制模块，所述手柄部对应于面板上标示的挡位时，所述换挡杆上的磁铁与位于所述控制模块中的相应的霍尔元件对应，在所述控制模块上对应于所述汽车的P挡、R挡、N挡、D挡分别设置有第一霍尔元件、第三霍尔元件、第四霍尔元件、第五霍尔元件，且在所述控制模块上对应于P挡与R挡切换路径处设置有一第二霍尔元件； 

其中，所述控制模块进一步包括：

从单片机，与所述多个霍尔元件相连接，接收所述多个霍尔元件输出的电信号；

主单片机，与所述从单片机和多个霍尔元件相连接，接收所述从单片机及所述多个霍尔元件输出的电信号；

CAN收发电路，设置于所述主单片机和外部的车身控制模块之间，为所述主单片机与所述车身控制模块之间提供CAN格式的信号收发。

其中，所述控制模块进一步包括： 

第七霍尔元件，设置于所述汽车自动换挡装置中手动模式挡附近；

第六霍尔元件，设置于所述汽车自动换挡装置中手动模式中增速挡附近；

第八霍尔元件，设置于所述汽车自动换挡装置中手动模式中减速挡附近。

其中，所述控制模块进一步包括： 

与所述主单片机连接的LED驱动电路，用于驱动设置于所述汽车自动换挡装置中各挡位上的LED灯；

与所述主单片机还连接的开关量输入电路，用于接收汽车工作模式的开关量信号。

与所述主单片机上连接的P挡锁电磁驱动电路，用驱动P挡锁电磁阀。 

其中，所述控制模块进一步包括： 

电源芯片，与所述从单片机和所述主单片机相连，为所述控制模块供电。

实施本实用新型，具有如下的有益效果： 

本实用新型的汽车自动换挡装置的控制单元，通过为每个挡位对应设置一个霍尔元件，且在P挡与R挡切换路径处额外设置一个霍尔元件；可以增强在P挡与R挡之间切换的可靠性，避免由于换挡失效而导致的车辆不受控的情形出现；

同时，本实用新型的汽车自动换挡装置的控制单元，通过设置主单片机与从单片机的冗余设置，可以进一步保证汽车在换挡时的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1是本发明汽车自动换挡装置一个实施例的结构示意图； 

图2是本发明汽车自动换挡装置的控制模块的结构示意图；

图3是本发明汽车自动换挡装置的控制模块在从P挡到R挡换挡过程中霍尔元件信号时序图；

图4是本发明汽车自动换挡装置在各挡位之间切换时的逻辑图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。 

如图1所示，是本发明的发明汽车自动换挡装置一个实施例的结构示意图，从中可以看出，本实施例的汽车自动换挡装置，包括：支座总成60、与转向机构相连的换挡杆10，换挡杆10的手柄部11自面板20上的孔口处伸出，换挡杆10上设置磁铁，在支座总成60内进一步设置有控制模块，手柄部11处于面板20上标示的挡位时，换挡杆10上的磁铁与位于控制模块中的相应的霍尔元件对应，当换挡杆上磁铁停留在某个霍尔元件上方时，该霍尔元件会输出电信号。 

如图2所示，是本发明汽车自动换挡装置的控制模块的结构示意图；在本实施例中，控制模块包括： 

与汽车自动换挡装置中P挡（驻车挡）、R挡（倒车挡）、N挡（空挡）、D挡（行车挡）分别对应的第一霍尔元件、第三霍尔元件、第四霍尔元件、第五霍尔元件，四个霍尔元件设置于四个挡位对应的位置上；

设置于P挡与R挡切换路径处的第二霍尔元件；

第七霍尔元件，设置于汽车自动换挡装置中手动模式挡附近；

第六霍尔元件，设置于汽车自动换挡装置中手动模式中增速挡附近；

第八霍尔元件，设置于汽车自动换挡装置中手动模式中减速挡附近；从单片机，与多个霍尔元件相连接，接收多个霍尔元件输出的电信号；

主单片机，与从单片机和多个霍尔元件相连接，接收从单片机及多个霍尔元件输出的电信号，其中，主单片机和从单片机之间通过SPI总线（Serial Peripheral Interface，同步串行外设接口）通讯，主单片机和从单片机都同时接收霍尔元件输出的电信号。当主单片机在接收到霍尔元件信号的同时，会向从单片机发出询问命令，从单片机会回复该命令，只有当主单片机接收到从单片机的回复与主单片机直接采集的霍尔元件信号相同时，主单片机才会对挡位进行判断；

CAN收发电路，设置于主单片机和外部的车身控制模块之间，为主单片机与车身控制模块之间提供CAN格式（Controller Area Network，控制器局域网络）的信号收发。

LED驱动电路，与主单片机连接的，用于驱动设置于汽车自动换挡装置中各挡位上的LED灯； 

开关量输入电路，与主单片机还连接的，用于接收汽车工作模式的开关量信号。

与主单片机上连接的P挡锁电磁驱动电路，用于驱动P挡锁电磁阀。。 

控制模块进一步包括：电源芯片，与从单片机和主单片机相连，为控制模块供电。 

如图3所示，本发明汽车自动换挡装置的控制模块在从P挡到R挡换挡过程中霍尔元件信号时序图；当挡位从P挡移动到R挡的过程中，换挡杆10上的磁铁会经过第二霍尔元件，第二霍尔元件也会短时间的输出信号给主单片机和从单片机。由于在，P挡与R挡之间设置了一个第二霍尔元件，这种冗余设计，可以避免对P挡的误识别，例如，即使在第一霍尔元件发出错误的有效信号时，如果没有检测到第二霍尔元件的有效信号，换挡控制器也会判断挡位不在P挡位置。可以理解的是，在自动换挡装置中，P挡是一个非常重要的挡位，如果判断P挡失误时，会产生换挡的失效，例如会产生汽车继续倒车而不受控的事故；而由于在R挡和D挡之间设置有N挡，其发生汽车异常的概率非常小。 

其中，第六霍尔元件、第七霍尔元件和第八霍尔元件用来检测自动变速箱的手动模式，当判断到第七霍尔元件有效时，汽车自动换挡装置的控制模块即会判断处在手动换挡模式，当第六霍尔元件有效时判断增加一挡速度，当第七霍尔元件有效时判断减小一挡速度。 

为了准确的判断挡位，增加自动换挡装置的控制模块的可靠性，在本自动换挡装置的控制模块中利用两个单片机协作进行判断，主单片机和从单片机之间通过SPI总线通讯，主单片机和从单片机都同时接收霍尔元件输出的电信号。主单片机在接收到霍尔元件信号的同时，会向从单片机发出询问命令，从单片机会回复该命令，只有当主单片机接收到从单片机的回复与主单片机直接采集的霍尔元件信号相同时，主单片机才会对挡位进行判断。主单片机对挡位判断的逻辑算法如图4所示，其中，箭头上所列“第X霍尔元件有效”表示主单片机采集到霍尔元件有效后并且从单片机回复该第X霍尔元件也有效。挡位状态被分为P挡、P挡到R挡过渡、R挡、N挡、D挡、M挡、M+挡、M-挡，在上电后程序开始运行，只有当检测到第一霍尔元件有效，且从单片机回复第一霍尔元件有效时才会判定挡位处于P挡；P挡只能切换到过渡挡，过渡挡只能切换到R挡，R挡只能切换到N挡，N挡只能切换到D挡，只有从D挡才能切换到M挡，M挡可以切换到M+挡和M-挡。 

主单片机还负责CAN通讯功能，主单片机会将判断到的挡位信息通过CAN总线发送给外部车身控制模块，例如，在一个实施例中，该外部车身控制模块为变速箱控制器（TCU）和发动机控制器（ECU）。同时主单片机还负责LED灯的控制，当主单片机判断到相应的挡位时，控制位于面板上的相应挡位的LED灯点亮，同时主单片机从CAN从线上接收车身控制器（BCM）的LED灯亮度信号，根据该LED灯亮度信号通过LED驱动电路来控制LED灯的亮度。与主单片机连接有开关量采集电路，该采集电路可以与该控制模块外部的开关相连通，例如可以根据来自外部开关的开关信号，使自动换挡装置处于特殊的功能模式下，例如可以工作在如冬季模式、经济模式等模式下，主单片机采集外部开关的信号并判断用户是否需要进行冬季模式、经济模式等。该控制模块还可以完成对P挡锁的控制功能，主单片机上连接有电磁阀驱动电路，当主单片机通过软件判断当挡位处于P挡且刹车被踩下时，控制该电磁阀驱动电路驱动P挡锁电磁阀打开，这时用户才可以将挡位从P挡挂入R挡。 

实施本实用新型，具有如下的有益效果： 

本实用新型的汽车自动换挡装置的控制单元，通过为每个挡位对应设置一个霍尔元件，且在P挡与R挡切换路径处额外设置一个霍尔元件；可以增强在P挡与R挡之间切换的可靠性，避免由于换挡失效而导致的车辆不受控的情形出现；

同时，本实用新型的汽车自动换挡装置的控制单元，通过设置主单片机与从单片机的冗余设置，只有在主单片机所采集到的挡位信息与从单片机所采集到的挡位信息完全一致时，才会对汽车的挡位进行确认，从而进一步保证了汽车在换挡时的安全性。

以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。 

Claims (10)

1.一种汽车自动换挡装置的控制模块，其特征在于，包括：

与汽车自动换挡装置中P挡、R挡、N挡、D挡分别对应的第一霍尔元件、第三霍尔元件、第四霍尔元件、第五霍尔元件，所述四个霍尔元件设置于所述四个挡位对应的位置上；

设置于P挡与R挡切换路径处的第二霍尔元件；

从单片机，与多个霍尔元件相连接，接收所述多个霍尔元件输出的电信号；

主单片机，与所述从单片机和多个霍尔元件相连接，接收所述从单片机及所述多个霍尔元件输出的电信号；

CAN收发电路，设置于所述主单片机和外部的车身控制模块之间，为所述主单片机与所述车身控制模块之间提供CAN格式的信号收发。

2.如权利要求1所述的一种汽车自动换挡装置的控制模块，其特征在于，还包括：

电源芯片，与所述从单片机和所述主单片机相连，为所述控制模块供电。

3.如权利要求1所述一种汽车自动换挡装置的控制模块，其特征在于，还包括：

第七霍尔元件，设置于所述汽车自动换挡装置中手动模式挡附近；

第六霍尔元件，设置于所述汽车自动换挡装置中手动模式中增速挡附近；

第八霍尔元件，设置于所述汽车自动换挡装置中手动模式中减速挡附近。

4.如权利要求3所述的一种汽车自动换挡装置的控制模块，其特征在于，在所述主单片机上还连接有LED驱动电路，用于驱动设置于所述汽车自动换挡装置中各挡位上的LED灯。

5.如权利要求3所述的一种汽车自动换挡装置的控制模块，其特征在于，在所述主单片机上还连接有开关量输入电路，用于接收汽车工作模式的开关量信号。

6.如权利要求3所述的一种汽车自动换挡装置的控制模块，其特征在于，在所述主单片机上还连接有P挡锁电磁驱动电路，用于驱动P挡锁电磁阀。

7.一种汽车自动换挡装置，包括：支座总成、与转向机构相连的换挡杆，换挡杆的手柄部自面板上的孔口处伸出，所述换挡杆上设置磁铁，进一步设置有控制模块，所述手柄部对应于面板上标示的挡位时，所述换挡杆上的磁铁与位于所述控制模块中的相应的霍尔元件对应，其特征在于，在所述控制模块上对应于所述汽车的P挡、R挡、N挡、D挡分别设置有第一霍尔元件、第三霍尔元件、第四霍尔元件、第五霍尔元件，且在所述控制模块上对应于P挡与R挡切换路径处设置有一第二霍尔元件；

其中，所述控制模块进一步包括：

从单片机，与多个霍尔元件相连接，接收所述多个霍尔元件输出的电信号；

主单片机，与所述从单片机和多个霍尔元件相连接，接收所述从单片机及所述多个霍尔元件输出的电信号；

CAN收发电路，设置于所述主单片机和外部的车身控制模块之间，为所述主单片机与所述车身控制模块之间提供CAN格式的信号收发。

8.如权利要求7所述一种汽车自动换挡装置，其特征在于，所述控制模块进一步包括：

第七霍尔元件，设置于所述汽车自动换挡装置中手动模式挡附近；

第六霍尔元件，设置于所述汽车自动换挡装置中手动模式中增速挡附近；

第八霍尔元件，设置于所述汽车自动换挡装置中手动模式中减速挡附近。

9.如权利要求7或8所述的一种汽车自动换挡装置，其特征在于，所述控制模块进一步包括：

与所述主单片机连接的LED驱动电路，用于驱动设置于所述汽车自动换挡装置中各挡位上的LED灯；

与所述主单片机还连接的开关量输入电路，用于接收汽车工作模式的开关量信号；

与所述主单片机上连接的P挡锁电磁电路，用于驱动P挡锁电磁阀。

10.如权利要求9所述的一种汽车自动换挡装置，其特征在于，所述控制模块进一步包括：

电源芯片，与所述从单片机和所述主单片机相连，为所述控制模块供电。

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