CN211975849U - 一种智能集成式线控换挡系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能集成式线控换挡系统，包括：换挡操纵机构、换挡执行机构、变速器，所述换挡操作机构包括操纵装置、传感器、接口单元、电子控制器，所述电子控制器包括电源和保护模块、信号处理模块、中心处理器模块、动力输出模块、通信模块。本实用新型中换挡操纵机构直接和换挡执行机构连接，直接控制换挡，由于二者之间没有中转，控制换挡操作时也就没有延时，能够达到简化设计、降低成本、提高可靠性的目的。

Description

一种智能集成式线控换挡系统

技术领域

本实用新型涉及车辆控制系统技术领域，尤其涉及一种智能集成式线控换挡系统。

背景技术

无论是自动变速汽车或手动变速汽车，汽车的行驶操作一般由驾驶员通过换挡操纵杆或其它类似装置来进行。自动换挡车辆上通常有操控车辆驻车档(P)、倒退(R)、停止(N)、前进(D)、低档(L)、手动档(M)等档位。档位的选择一般由驾驶员根据需要手动选择，对于现有技术的自动变速器而言，包括诸如AMT、DCT、CVT等，这些自动变速器通常只是在前进行驶时自动切换变速器的速比，如1档、2档等，这些自动变速器并不能在P、R、 N、D档之间自动切换，而是同样由人手动来完成。随着技术的发展，以后不管是电动车还是传统车或是混合动力车都要有自动驾驶的能力和需求，对这种无人操控的情况，电动无人线控换挡是必须的。对于L4以下的驾驶辅助系统有时必须要驾驶员介入手动操作。现有技术的换挡装置一般由三个部件组成：操纵手柄(或旋钮、按钮)、换挡执行机构、电子换挡控制器，三者之间通过线束连接，其中操纵手柄不具智能，只能将信号传送给外部的控制器，外部的电子控制器也不具有接受本地或远程电子操控指示的功能，现有技术的自动换挡装置由于线束多、插头多，出故障的可能性也就比较高，三个部件有三个外壳，每个电子控制器需要有单独的电源处理模块、单独的MCU、单独的CAN通讯等，所以造价较高，管理成本也比较高。

因此，现有技术需要改进。

实用新型内容

本实用新型提供一种智能集成式线控换挡系统，以解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案来实现的：

一种智能集成式线控换挡系统，包括：

换挡操纵机构、换挡执行机构、变速器；

所述换挡操纵机构用于接受驾驶员的换挡请求，并判断驾驶员的请求是否合理，将驾驶员换挡请求发送至换挡执行机构，由换挡执行机构控制所述变速器改变车辆的档位；

所述换挡操作机构包括操纵装置、传感器、接口单元、电子控制器，所述操纵装置与所述传感器连接，当所述操纵装置产生动作时，所述传感器检测所述操纵装置的动作状态信号，并将所述操纵装置的动作状态信号发送至电子控制器，所述电子控制器根据接收的操纵装置的动作状态信号、车辆运行状况、实时路况信息，判断当前操纵装置的动作是否合理，如果不合理，则拒绝执行当前操纵装置的动作，并产生告警，如果合理，则将操纵装置的动作状态信号转换成执行指令发送至接口单元，并由接口单元将执行指令发送至换挡执行机构。

基于本实用新型的另一个实施例中，所述电子控制器包括：电源和保护模块、信号处理模块、中心处理器模块、动力输出模块、通信模块；

所述电源和保护模块用于将外部提供的电源转换成适合中心处理器模块、信号处理模块、动力输出模块、通信模块使用的电源参数，并对外部输出电源进行过压、短路、高温、反接保护；

所述信号处理模块用于将传感器输入的操纵装置的动作状态信号进行处理，使信号以规定参数范围输入中心处理器；

所述通信模块用于与外部控制设备通信，并将外部通信设备的换挡指令传输至中心处理器模块；

所述中心处理器模块通过所述信号处理模块接收操纵装置的换挡请求信号或通过通信模块接收外部换挡指令，判断操纵装置输入的换挡请求信号是否合理或判断通信模块发送的换挡指令是否合法以决定是否接受换挡请求或指令进行换挡，中心处理器模块自动切换来自所述操纵装置的换挡请求信号和来自通信模块接收的外部设备网络发送的换挡指令；

所述动力输出模块用于将所述中心处理器模块的控制指令转化为执行指令，并将执行指令发送至接口单元。

基于本实用新型的另一个实施例中，所述换挡执行机构包括执行电机、电磁阀、继电器、位置传感器；

电磁阀、继电器，用于向所述执行电机提供适合其工作的电路参数；

位置传感器，用于判断所述执行电机的运动位置，以监测其所处档位。

基于本实用新型的另一个实施例中，所述动力输出模块包括：H桥控制单元和开关电路， H桥控制单元，用于控制所述换挡执行机构里的执行电机运转；

开关电路，用于控制所述换挡执行机构里的电磁阀和/或继电器通断。

基于本实用新型的另一个实施例中，所述通信模块包括：

CAN通信模块、RS232通信模块、WiFi通信模块、LAN通信模块、3G/4G通信模块中的至少一种。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

本实用新型的智能集成式线控换挡系统，换挡操作机构通过一条线束直接和换挡执行机构连接，直接控制换挡，电子控制器能够根据当前车辆的运行状况和行车道路状况，判定换挡操作是否合法合理，实现了换挡操作的科学性，由于换挡操作机构与换挡执行机构之间没有中转，控制换挡操作时也就没有延时，能够达到简化设计、降低成本、提高可靠性的目的。

附图说明

图1为本实用新型的智能集成式线控换挡系统的一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的智能线控换挡系统的换挡控制方法的一个实施例的流程图。

图3是本实用新型的智能线控换挡系统的换挡控制方法的另一个实施例的流程图。

图4是本实用新型的智能线控换挡系统的换挡控制方法的又一个实施例的流程图。

图5是本实用新型的智能线控换挡系统的换挡控制方法的又一个实施例的流程图。

图6是本实用新型的智能线控换挡系统的换挡控制方法的又一个实施例的流程图。

图中：1换挡操纵机构、11操纵装置、12传感器、13接口单元、14电子控制器、141电源和保护模块、142信号处理模块、143中心处理器模块、144动力输出模块、145通信模块、 2换挡执行机构、3变速器。

具体实施方式

下面结合附图1-6对本实用新型的实施例进行详细阐述。

一种智能集成式线控换挡系统包括：

换挡操纵机构1、换挡执行机构2、变速器3；

所述换挡操纵机构1用于接受驾驶员的换挡请求，并判断驾驶员的请求是否合理，将驾驶员换挡请求发送至换挡执行机构2，由换挡执行机构2控制所述变速器3改变车辆的档位；

所述换挡操作机构1包括：操纵装置11、传感器12、接口单元13、电子控制器14；

所述操纵装置11与所述传感器12连接，当所述操纵装置11产生动作时，所述传感器 12检测所述操纵装置11的动作状态信号，并将所述操纵装置11的动作状态信号发送至电子控制器15，所述电子控制器15根据接收的操纵装置11的动作状态信号、车辆运行状况、实时路况信息，判断当前操纵装置11的动作是否合理，如果不合理，则拒绝执行当前操纵装置 11的动作，并产生告警，如果合理，则将操纵装置11的动作状态信号转换成执行指令发送至接口单元14，并由接口单元14将执行指令发送至换挡执行机构2。

所述电子控制器14包括：

电源和保护模块141、信号处理模块142、中心处理器模块143、动力输出模块144、通信模块145；

所述电源和保护模块141用于将外部提供的电源转换成适合中心处理器模块143、信号处理模块142、动力输出模块144、通信模块145使用的电源参数，并对外部输出电源进行过压、短路、高温、反接保护；

所述信号处理模块142用于将传感器12输入的操纵装置11的动作状态信号进行处理，使信号以规定参数范围输入中心处理器模块143；

所述通信模块145用于与外部控制设备通信，并将外部通信设备的换挡指令传输至中心处理器模块143；

所述中心处理器模块143通过所述信号处理模块142接收操纵装置的换挡请求信号或通过通信模块145接收外部指令信号，并将接收的信号进行综合量化分析，判断当前操纵装置 11的换挡请求信号是否合理或外部装置通过通信模块145发送的换挡指令是否合法以决定是否接受指令进行换挡，中心处理器模块143自动切换来自所述操纵装置11的换挡请求信号和来自通信模块145接收的外部设备网络发送的换挡指令；

所述动力输出模块用于将所述中心处理器模块的控制指令转化为执行指令，并将执行指令发送至接口单元。

所述动力输出模块144包括：H桥控制单元和开关电路；

H桥控制单元，用于控制所述换挡执行机构2里的执行电机运转；

开关电路，用于控制所述换挡执行机构2里的电磁阀和/或继电器通断。

所述通信模块145包括：

CAN通信模块、RS232通信模块、WiFi通信模块、LAN通信模块、3G/4G通信模块中的至少一种。

所述换挡执行机构2包括：

执行电机、电磁阀、继电器、位置传感器；

电磁阀、继电器，用于向所述驱动电气提供适合其工作的电路参数；

位置传感器，用于判断所述有刷电机、无刷电机的运动位置，以监测其所处档位。

一种智能集成式线控换挡系统的控制方法，包括：

101，信号处理模块142接收传感器12检测到的操纵装置11的动作状态信号；

102，信号处理模块142将操纵装置11的动作状态信号转换成换挡请求信号并发送至中心处理器模块143；

103，中心处理器模块143判断换挡请求信号是否合理；

104，如果不合理，则中心处理器模块143拒绝驾驶员使用操纵装置11发送的换挡请求，并进行告警；

105，如果合理，则解析操纵装置11的动作状态信号，并生成换挡控制指令发送至动力输出模块144；

106，动力输出模块144将换挡控制指令转化为换挡执行指令，并通过接口单元13将换挡执行指令发送至换挡执行机构2；

107，换挡执行机构2中的位置传感器判断车辆档位是否到达预定位置；

108，如果是，则完成换挡，并生成换挡报告，发送至中心处理器模块143；

109，如果否，则发出告警，生成错误报告。

一种智能集成式线控换挡系统的控制方法，还包括：

201，通信模块145接收外部控制设备发送的换挡指令，并将换挡指令发送至中心处理器模块143；

202，中心处理器模块143判断该换挡指令是否合法；

203，如果不合法，则拒绝该换挡指令，并进行告警；

204，如果合法，则解析该换挡指令内容，并判断当前换挡指令内容是否合理；

205，如果不合理，则中心处理器模块143拒绝该换挡指令，并进行告警；

206，如果合理，则生成换挡控制指令发送至动力输出模块144；

207，动力输出模块144将换挡控制指令转化为换挡执行指令，并通过接口单元13将换挡执行指令发送至换挡执行机构2；

208，换挡执行机构2中的位置传感器判断车辆档位是否到达预定位置；

209，如果是，则完成换挡，并生成换挡报告，发送至中心处理器模块；

210，如果否，则发出告警，生成错误报告。

一种智能集成式线控换挡系统的控制方法的一个实施例中，“中心处理器模块判断当前操纵装置的动作状态信号是否合理”包括：

301，中心处理器模块143获取当前车辆的行驶状况和当前车辆行驶的道路状况；

302，中心处理器模块143生成当前车辆行驶道路状况下的车辆行驶参数，并判断当前车辆行驶状况是否在其预设的车辆行驶参数范围内；

303，如果在车辆行驶参数范围内，则判断当前操纵装置11的动作状态信号改变车辆行驶参数后，是否超过中心处理器模块143生成的车辆行驶参数；

304，如果是，则判断当前操纵装置11的动作状态信号不合理；

305，如果否，则判断当前操纵装置11的动作状态信号合理；

306，如果不在车辆行驶参数范围内，则判断当前操纵装置11的动作状态信号改变车辆行驶参数后，是否使车辆行驶参数在中心处理器模块143生成的车辆行驶参数；

307，如果是，则判断当前操纵装置11的动作状态信号合理；

308，如果否，则判断当前操纵装置11的动作状态信号不合理，并发出告警，提醒驾驶员进行升档或减档，使之适合中心处理器模块143生成的车辆行驶参数。

一种智能集成式线控换挡系统的控制方法的又一个实施例中，“中心处理器模块判断该换挡指令是否合法”包括：

401，中心处理器模块143判断是否成功解析通信模块145接收的外部设备发送的换挡指令；

402，如果不成功，则判断该换挡指令为非法；

403，如果成功，则判断解析的换挡指令是否与当前换挡操纵机构1的指令执行方式是否一致；

404，如果不一致，则判断该换挡指令为非法；

405，如果一致，则判断当前换挡指令是否与当前换挡操纵机构1的工作参数是否一致；

406，如果不一致，则判断该换挡指令为非法；

407，如果一致，则判断该换挡指令为合法。

一种智能集成式线控换挡系统的控制方法的又一个实施例中，“如果合法，则解析该换挡指令内容，并判断当前换挡指令内容是否合理”包括：

501，中心处理器模块143获取当前车辆的行驶状况和当前车辆行驶的道路状况；

502，中心处理器模块143生成当前车辆行驶道路状况下的车辆行驶参数，并判断当前车辆行驶状况是否在其预设的车辆行驶参数范围内；

503，如果在车辆行驶参数范围内，则判断当前换挡指令改变车辆行驶参数后，是否超过中心处理器模块143生成的车辆行驶参数；

504，如果是，则判断当前换挡指令改变车辆行驶参数不合理；

505，如果否，则判断当前换挡指令改变车辆行驶参数合理；

506，如果不在车辆行驶参数范围内，则判断当前换挡指令改变车辆行驶参数后，是否使车辆行驶参数在中心处理器模块143生成的车辆行驶参数；

507，如果是，则判断当前换挡指令改变车辆行驶参数合理；

508，如果否，则判断当前换挡指令改变车辆行驶参数不合理，并发出告警。

以上对本实用新型所提供的一种智能线控换挡系统及换挡控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种智能集成式线控换挡系统，其特征在于：包括换挡操纵机构、换挡执行机构、变速器；所述换挡操纵机构包括操纵装置、传感器、接口单元、电子控制器，所述操纵装置与所述传感器连接，所述传感器连接与电子控制器连接，电子控制器与接口单元连接，接口单元与换挡执行机构连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能集成式线控换挡系统，其特征在于：所述电子控制器包括电源和保护模块、信号处理模块、中心处理器模块、动力输出模块、通信模块；所述电源和保护模块与信号处理模块、中心处理器模块、动力输出模块、通信模块相连，所述中心处理器模块与信号处理模块、动力输出模块、通信模块相连，所述信号处理模块与传感器相连，所述动力输出模块与接口单元相连。

3.根据权利要求2所述的一种智能集成式线控换挡系统，其特征在于：所述换挡执行机构包括执行电机、电磁阀、继电器、位置传感器。

4.根据权利要求3所述的一种智能集成式线控换挡系统，其特征在于：所述动力输出模块包括H桥控制单元和开关电路；所述H桥控制单元用于控制所述换挡执行机构里的执行电机运转；所述开关电路用于控制所述换挡执行机构里的电磁阀和/或继电器通断。

5.根据权利要求2所述的一种智能集成式线控换挡系统，其特征在于：所述通信模块包括CAN通信模块、RS232通信模块、WiFi通信模块、LAN通信模块、3G/4G通信模块中的至少一种。

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