TWI822440B - 車輛換檔自動裝置與其方法 - Google Patents

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TWI822440B
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黃增隆
陳炳仁
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Abstract

一種車輛換檔自動裝置與其方法，適用於車輛變速箱人工排檔控制的一排檔桿裝置、一換檔拉桿。該裝置包括第一致動模組、第二致動模組及電子控制單元；當執行自動排檔模式，電子控制單元執行換檔自動控制方法，接受檔位指令，啟動第一致動模組推移排檔桿執行橫向檔位選擇，或啟動第二致動模組轉動換檔拉桿執行縱向檔位換檔，完成所接收到的檔位指令；當電子控制單元執行自動換檔功能並偵測該功能不正常或偵測人駕介入排檔情況時，關閉自動排檔模式，並切換為人工排檔模式。

Description

車輛換檔自動裝置與其方法
本揭露涉及車輛控制技術領域，尤指一種以外掛方式使車輛具有致動模組及電子控制之技術手段，達成車輛變速箱具有換檔自動控制並維持人工排檔功能，以解決改裝車輛人工排檔使具有車輛自動排檔變速，並在自動換檔功能不正常或人駕介入排檔時即可切換為人工排檔之安全功能等問題之車輛換檔自動裝置與其方法。
傳統車輛改裝為自動駕駛車輛時，須使傳統車輛具有線控底盤功能，其中包含線控檔位，用於車輛變速箱自動換檔變速控制。
然而，傳統車輛以原車廠整套線控變速箱系統更新必須花費高成本置換，甚或沒有適當的線控變速箱系統可置換。
此外，就目前聲稱可於人工排檔與自動排檔之間切換的習知技術而言，皆未考量當自動排檔功能失效或當人駕介入時的安全機制問題。
例如習知一種「車輛用電子控制換檔裝置」，以電動裝置達成自動換檔功能，以切斷操作部件進行線控檔位作動器及手動排檔的手動切換。其欲解決的課題在於變速箱自動排檔故障的人工排檔方式，並防止 故障狀態恢復從而由作動器進行意圖之外的切換的情況。其技術手段是利用電動手動切換裝置提供斷開接通操作部件進行自動/人工排檔機構切換，並提供換檔操作部件進行人工排檔，斷開部件同時斷開自動排檔作動器電連接器。
例如習知一種「基於手動檔汽車的自動換檔機構」，以水平及垂直推拉手排桿機構達成自動換檔機構。其欲解決的課題在於手動排檔汽車的自動排檔機構。其技術手段是在汽車手排檔桿機構處提供對手排檔桿前後/左右方向的推拉機構及控制裝置。
例如習知一種「用以變換車輛自動與人工操作之系統與方法(Systems and Methods for Switching Between Autonomous and Manual Operation of a Vehicle)」，以一電磁離合器切換人工與自動換檔機構，以一控制器及致動器推拉手排桿機構達成自動換檔機構。其欲解決的課題在於自駕及人駕檔位換檔的切換控制。其技術手段是在整合式變速箱換檔輸入端提供一電磁離合器，用於切換人工排檔桿機構及自動排檔致動器與換輸入端的接合與斷開。
例如習知一種「交通工具及其自動換檔機構」，以第一驅動單元及第二驅動單元達成自動換檔機構。其解決的課題在於變速箱自動排檔裝置。其技術手段是提供一入檔及一選檔機構及驅動單元的自動換檔機構，其軸心連動變速箱內之一齒輪組位移執行自動換檔檔位切換，由一組選檔電子輸入介面控制且驅動自動換檔機構作檔位切換。
例如習知一種「於車輛狹窄空間內提供安裝彈性之自動變速換檔裝置(Shifting apparatus for an automatic transmission that is adapted to provide installation flexibility where space is limited within a motor vehicle)」，以馬達致動機構達成自動換檔功能。其欲解決的課題在於車輛 狹窄空間內的變速箱自動排檔用的換檔裝置。其技術手段是在換檔裝置包括在乘客艙中的操作員輸入裝置，輸入提供電子訊息控制一馬達驅動組件。通過柔性纜繩，馬達驅動組件接合安裝在變速箱的換檔位置選擇桿，進行檔位換檔。
上述各式可於人工排檔與自動排檔之間切換的習知技術皆是單純針對如何於人工排檔與自動排檔之間切換，包括電動控制或人工控制，並未考量當自動排檔功能失效或當人駕介入時的安全機制問題。
據此，如何發展出一種可達成車輛變速箱具有換檔自動控制並維持人工排檔功能，以解決改裝車輛人工排檔使具有車輛自動排檔變速，並在自動換檔失效或人駕介入時即可切換為人工排檔之安全功能等問題的「車輛換檔自動裝置與其方法」，是相關技術領域人士亟待解決之課題。
於一實施例中，本揭露提出一種車輛換檔自動裝置，適用於車輛變速箱人工排檔控制的排檔桿裝置及換檔拉桿，車輛換檔自動裝置包括：一第一致動模組，與排檔桿裝置構成一橫向檔位換檔自動裝置，第一致動模組推移排檔桿裝置的排檔桿，可平行於排檔桿裝置第一方向使排檔桿裝置執行橫向檔位選擇；一第二致動模組，與換檔拉桿構成一縱向檔位換檔自動裝置，第二致動模組轉動換檔拉桿，可平行於一排檔桿裝置第二方向使排檔桿裝置執行縱向檔位換檔，排檔桿裝置第二方向與排檔桿裝置第一方向相互垂直；以 及一電子控制單元，電性連接第一致動模組與第二致動模組，在自動排檔模式下執行一換檔自動控制方法，由電子控制單元啟動第一致動模組橫向推移排檔桿裝置的排檔桿執行橫向檔位選擇，或啟動第二致動模組轉動換檔拉桿執行縱向檔位換檔；當偵測執行自動排檔功能不正常或偵測人駕介入排檔情況時，關閉自動排檔模式以進行人工排檔模式。
於一實施例中，本揭露提出一種車輛換檔自動控制方法，由本揭露的車輛換檔自動裝置的電子控制單元執行，包括以下步驟：(a)啟動車輛換檔自動裝置，預設人工排檔模式；(b)判斷是否為自動排檔模式；如是，執行步驟(c)；如否，執行步驟(a)；(c)車輛檔位自動排檔；(d)判斷自動排檔功能是否正常；如是，執行步驟(e)；如否，執行步驟(a)；(e)完成復歸第一致動模組原點及第二致動模組原點；以維持人工排檔功能；以及(f)判斷是否人駕介入排檔；如是，執行步驟(a)；如否，執行步驟(b)。
1:上位控制單元
2:車輛控制單元
100:車輛換檔自動裝置
10:橫向檔位換檔自動裝置
11:第一致動模組
111:排檔桿撥桿機構
1111:基座
1112:撥桿滑塊
1113:連桿
1114:中空開槽
1115:透空槽
1116,1117:內緣
112:第一馬達電機模組
113:第一定位馬達驅動器
12:排檔桿裝置
121:排檔桿
122:排檔開槽
20:縱向檔位換檔自動裝置
21:第二致動模組
211:拉桿輔助桿撥桿機構
2111:拉桿輔助桿
2112:撥桿板
2113:拉索線
2114:線性運動機構
2115:長形中空開槽
2116:前端內緣
2117:後端內緣
212:第二馬達電機模組
213:第二定位馬達驅動器
22:換檔拉桿
23:變速箱
30:電子控制單元
200:致動模組原點設定流程
202~206:第一致動模組原點與第二致動模組原點的設定步驟
300:車輛換檔自動控制方法之流程
302~312:車輛換檔自動控制方法之流程的步驟
3061~3066:圖7中之步驟306車輛檔位自動排檔的詳細流程的步驟
3081~3084:圖7中之步驟308判斷該自動排檔功能是否正常的詳細流 程的步驟
3121~3124:圖7中之步驟312判斷是否人駕介入人工排檔的詳細流程的步驟
C:軸心
F1:排檔桿裝置第一方向
F2:排檔桿裝置第二方向
P10:第一致動模組原點
P11:第一檔位選擇定位點
P12:第二檔位選擇定位點
P20:第二致動模組原點
P21:第一檔位換檔定位點
P22:第二檔位換檔定位點
θ1:第一角度
θ2:第二角度
圖1為本揭露之車輛換檔自動裝置之一實施例之結構示意圖。
圖2為本揭露之排檔桿裝置之一實施例之結構示意圖。
圖3為本揭露之第一致動模組之一實施例之結構示意圖。
圖3A及3B為圖3實施例之動作示意圖。
圖4為本揭露之第二致動模組之一實施例之結構示意圖。
圖4A為圖4之A-A視角之結構示意圖。
圖4B為圖4之B-B視角之結構示意圖。
圖5A及5B為圖4實施例之動作示意圖。
圖6為本揭露之第一致動模組原點與第二致動模組原點的設定方法流程圖。
圖7為本揭露之車輛換檔自動控制方法之一實施例之流程圖。
圖8為圖7之步驟306車輛檔位自動排檔之詳細步驟實施例之流程圖。
圖9為圖7之步驟308判斷自動排檔功能是否正常之詳細步驟實施例之流程圖。
圖10為圖7之步驟312判斷是否人駕介入人工排檔之詳細步驟實施例之流程圖。
以下結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此限制本發明的保護範圍。
需說明的是，在各個實施例的說明中，所謂的「第一」、「第二」係用以描述不同的元件，這些元件並不因為此類謂辭而受到限制。此外，為了說明上的便利和明確，圖式中各元件的厚度或尺寸，係以誇張或省略或概略的方式表示，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，且各元件 的尺寸並未完全為其實際的尺寸，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均仍應落在本發明所揭示之技術內容涵蓋之範圍內。
請參閱圖1及圖2所示，本揭露所提供之一種車輛換檔自動裝置100，其包含一第一致動模組11、一第二致動模組21及一電子控制單元30。
橫向檔位換檔自動裝置10由第一致動模組11與排檔桿裝置12構成，第一致動模組11推移排檔桿裝置12的排檔桿121，可平行於一排檔桿裝置第一方向F1執行橫向檔位選擇。
縱向檔位換檔自動裝置20由第二致動模組21與換檔拉桿22構成。第二致動模組21推移轉動換檔拉桿22，可平行於一排檔桿裝置第二方向F2執行縱向檔位換檔。排檔桿裝置第二方向F2與排檔桿裝置第一方向F1相互垂直。
電子控制單元30電性連接第一致動模組11與第二致動模組21，在自動排檔模式下執行一換檔自動控制方法，由電子控制單元30啟動橫向檔位換檔自動裝置10執行橫向檔位選擇，或啟動縱向檔位換檔自動裝置20執行縱向檔位換檔；當偵測執行自動排檔功能不正常或偵測人駕介入排檔情況時，關閉自動排檔模式以進行人工排檔模式。
電子控制單元30電性連接一上位控制單元1與一車輛控制單元2。上位控制單元1用以運算並發送檔位指令。車輛控制單元2用以提供即時車輛檔位狀態。
關於車輛控制單元2，經由整車控制網路整合控制車輛各次系統，可由整車控制網路發送該車輛的即時檔位資訊。該車輛檔位狀態應與車輛內的變速箱檔位控制的排檔桿所排檔顯示的檔位相符。
必須說明的是，本揭露技術領域人士可理解，橫向與縱向代表相互垂直的兩個方向，例如，以X-Y-Z三軸向而言，橫向與縱向可為X軸向與Y軸向，X軸向與Z軸向，Y軸向與Z軸向。同理，上述橫向與縱向分別平行於相互垂直的排檔桿裝置第一方向F1與排檔桿裝置第二方向F2，係為說明橫向與縱向為相互垂直的兩個方向，並不限於平行或垂直水平面，亦即，橫向檔位換檔自動裝置10與縱向檔位換檔自動裝置20分別負責相互垂直之兩個方向的檔位選擇及換檔。
於圖2所示實施例中，橫向檔位選擇由N檔(空檔)與D檔(前進檔)構成，縱向檔位換檔由P檔(駐車檔)、N檔(空檔)與R檔(倒車檔)構成，但不限於此。習知車輛檔位的布置雖然有許多不同態樣，但皆不脫離於相互垂直的兩個方向進行調整。換言之，本揭露橫向檔位換檔自動裝置10與縱向檔位換檔自動裝置20分別可做平行於排檔桿裝置第一方向F1與平行於排檔桿裝置第二方向F2的檔位調整，將二者相互組合，即可適用於任意車輛的排檔控制。
請參閱圖1至圖3所示，其中，圖3顯示本揭露之第一致動模組之一具體實施例結構，但不限於此。
第一致動模組11包含一排檔桿撥桿機構111與一第一馬達電機模組112、第一定位馬達驅動器113(圖3、圖3A、圖3B未標示)。第一致動模組11與排檔桿裝置12安裝組合連接。第一馬達電機模組112與排 檔桿撥桿機構111連接，驅動排檔桿撥桿機構111線性移動以推移排檔桿121進行橫向檔位選擇。
必須說明的是，適用於本揭露的排檔桿裝置不限定於橫向為檔位選擇、縱向為檔位換檔，上述排檔桿裝置12僅為一說明實施例態樣。
第一馬達電機模組112電性連接一第一定位馬達驅動器113，由電子控制單元30電性連接第一定位馬達驅動器113驅動第一馬達電機模組112作動，以驅動排檔桿撥桿機構111線性移動定位。
排檔桿撥桿機構111包含一基座1111、一撥桿滑塊1112以及一連桿1113。撥桿滑塊1112設置於基座1111。連桿1113連接撥桿滑塊1112與第一馬達電機模組112，第一馬達電機模組112驅動連桿1113推動撥桿滑塊1112於基座1111上線性移動以推移排檔桿121進行圖2所示N檔與D檔構成的橫向檔位選擇。
撥桿滑塊1112具有一中空開槽1114，基座1111具有一透空槽1115。於圖3實施例中，中空開槽1114、透空槽1115的形狀及尺寸與排檔桿裝置12之排檔開槽122的形狀及尺寸相對應，使其疊合對齊後，不干涉排檔開槽122。
將排檔桿撥桿機構111設置於圖2所示之排檔桿裝置12上，使基座1111的透空槽1115在排檔桿裝置12之排檔開槽122上面對齊疊合，不干涉排檔桿121的人工排檔作動。排檔桿121可由基座1111的透空槽1115穿過撥桿滑塊1112的中空開槽1114，使排檔桿121位於撥桿滑塊1112之中空開槽1114內，凸伸於撥桿滑塊1112外。此時，由第一馬達電機模組112轉動連桿1113以移動撥桿滑塊1112至一定位位置，使其 中空開槽1114與基座1111的透空槽1115疊合對齊，使排檔桿121可以人工排檔方式撥動不受干涉，設定此撥桿滑塊1112的位置為第一致動模組原點P10並儲存。即第一致動模組11復歸原點P10位置，可維持人工排檔功能。
請參閱圖3A所示，第一定位馬達驅動器113驅動第一馬達電機模組112作動以驅動連桿1113推動撥桿滑塊1112於基座1111上，由第一致動模組原點P10線性移動至第一檔位選擇定位點P11。於移動過程中，中空開槽1114的內緣1116可推動排檔桿121，對照圖2，排檔桿121由原本的N檔位置移動至D檔位置。此第一檔位選擇定位點P11即為第一致動模組由N檔檔位排檔到D檔檔位的定位點並儲存。
請參閱圖3B所示，第一定位馬達驅動器113驅動第一馬達電機模組112作動以驅動連桿1113推動撥桿滑塊1112於基座1111上，由第一致動模組原點P10線性移動至第二檔位選擇定位點P12。於移動過程中，中空開槽1114的另一內緣1117可推動排檔桿121，對照圖2，排檔桿121由原本的D檔位置移動至N檔位置。此第二檔位選擇定位點P12即為第一致動模組由D檔檔位排檔到N檔檔位的定位點並儲存。
當第一致動模組11執行所儲存的各相鄰檔位排檔定位點的定位移動，則可使排檔桿121於N檔與D檔之間進行橫向檔位選擇。
由以上說明可知，基座1111的透空槽1115的開槽尺寸及幾何形狀，以不干涉中空開槽1114使用兩內緣1116、1117推動排檔桿121排檔及人工排檔作動即可。
請參閱圖1、圖2及圖4、4A、4B所示，其中，圖4顯示本揭露之第二致動模組21之一具體實施例結構，但不限於此。圖4顯示的撥桿板2112、拉桿輔助桿2111與換檔拉桿22的連接結構，請綜合參閱圖4、圖4A與4B。
第二致動模組21包含一拉桿輔助桿撥桿機構211與一第二馬達電機模組212、第二定位馬達驅動器213(圖4未標示)。拉桿輔助桿撥桿機構211與變速箱23的換檔拉桿22安裝組合連接。第二馬達電機模組212與拉桿輔助桿撥桿機構211之線性運動機構2114連接，驅動拉桿輔助桿撥桿機構211轉動換檔拉桿22執行圖2所示P檔、N檔與R檔構成的縱向檔位換檔。
第二馬達電機模組212電性連接一第二定位馬達驅動器213，由電子控制單元30電性連接第二定位馬達驅動器213驅動第二馬達電機模組212作動，使拉桿輔助桿撥桿機構211移動定位。
拉桿輔助桿撥桿機構211包含一拉桿輔助桿2111、一撥桿板2112、一拉索線2113與一線性運動機構2114。拉桿輔助桿2111與換檔拉桿22連接，撥動拉桿輔助桿2111來轉動換檔拉桿22。撥桿板2112與拉桿輔助桿2111連接，撥桿板2112用於撥動拉桿輔助桿2111。拉索線2113連接撥桿板2112與線性運動機構2114，拉索線2113用於延伸安裝線性運動機構2114在車體一適當空間。線性運動機構2114與第二馬達電機模組212連接。第二馬達電機模組212用於驅動線性運動機構2114。
請參閱圖4、4A、4B所示，撥桿板2112具有一長形中空開槽2115，拉桿輔助桿2111的一端以垂直方式置於長形中空開槽2115內。 此長形中空開槽2115的開槽長度，為人工排檔方式撥動拉桿輔助桿2111，其在撥桿板2112的滑動長度。
當撥桿板2112處於圖4B所示位置時，以人工排檔方式連動換檔拉桿22來撥動與其連接的拉桿輔助桿2111，而不受撥桿板2112干涉。設定此撥桿板2112的位置為第二致動模組原點P20並儲存。即第二致動模組21復歸原點P20位置，可維持縱向的人工排檔功能。
請參閱圖4、5A所示，第二定位馬達驅動器213驅動第二馬達電機模組212，使線性運動機構2114線性移動，拉動拉索線2113及撥桿板2112，由第二致動模組原點P20線性移動至第一檔位換檔定位點P21。於移動過程中，撥桿板2112以其長形中空開槽2115的前端內緣2116，可拉動拉桿輔助桿2111，以轉動換檔拉桿22，使換檔拉桿22以軸心C轉動一第一角度θ1，對照圖2，可使得排檔桿121由原本的N檔位置移動至P檔位置。此第一檔位換檔定位點P21，即為第二致動模組由N檔檔位排檔到P檔檔位的定位點並儲存。相對的，設定第二致動模組由P檔檔位排檔到N檔檔位的定位點並儲存，以上即為N檔與P檔相鄰檔位排檔的定位位置設定。
請參閱圖4、5B所示，第二定位馬達驅動器213驅動第二馬達電機模組212驅動線性運動機構2114線性移動，推動拉索線2113及撥桿板2112，由第二致動模組原點P20線性移動至第二檔位換檔定位點P22。於移動過程中，撥桿板2112以其長形中空開槽2115的後端內緣2117，可推動拉桿輔助桿2111，以轉動換檔拉桿22，使換檔拉桿22以軸心C轉動一第二角度θ2，對照圖2，可使得排檔桿121由原本的N檔位置 移動至R檔位置。此第二檔位換檔定位點P22，即為第二致動模組由N檔檔位排檔到R檔檔位的定位點並儲存。相對的，設定第二致動模組由R檔檔位排檔到N檔檔位的定位點並儲存，以上即為N檔與R檔相鄰檔位排檔的定位位置設定。
請參閱圖2、4B、5A、5B所示，若撥桿板2112由圖4B的第二致動模組原點P20到達圖5A的第一檔位換檔定位點P21時，即由N檔檔位排檔到P檔檔位的定位點，則排檔桿121可由N檔移動至P檔。若撥桿板2112由圖4B的第二致動模組原點P20到達圖5B的第二檔位換檔定位點P22時，即由N檔檔位排檔到R檔檔位的定位點，則排檔桿121可由N檔移動至R檔。
同理，當控制撥桿板2112移動由P檔檔位排檔到N檔檔位的定位點時，則排檔桿121可由P檔移動至N檔。當控制撥桿板2112移動由R檔檔位排檔到N檔檔位的定位點時，則排檔桿121可由R檔移動至N檔。
當第二致動模組21執行所儲存的各相鄰檔位排檔定位點的定位移動，則可使排檔桿121於P檔、N檔、R檔之間順序進行縱向檔位換檔。
請參閱圖6所示，依據上述，可整理出第一致動模組原點P10與第二致動模組原點P20的設定流程200，包括以下步驟：
步驟202：控制第一致動模組11的撥桿滑塊1112移動至一定位位置，使其中空開槽1114與排檔桿裝置12的排檔開槽122相重疊對 齊，撥桿滑塊1112不干涉排檔桿裝置12，使排檔桿121可以人工排檔方式撥動，設定此位置為第一致動模組原點P10並儲存。
步驟204：控制第二致動模組21的撥桿板2112移動至一定位位置，以人工排檔方式連動換檔拉桿22來撥動與其連接的拉桿輔助桿2111，而不受撥桿板2112干涉，設定此位置為第二致動模組原點P20並儲存。
步驟206：第一致動模組原點P10及第二致動模組原點P20作為自動排檔模式所需設定各排檔檔位定位位置的座標原點。
上述步驟202、204可對調執行，亦即先執行步驟204取得第二致動模組原點P20之後，再執行步驟202取得第一致動模組原點P10。
必須說明的是，前述排檔桿裝置12及換檔拉桿22為車輛變速箱人工排檔控制機構，本揭露之技術特徵在於利用車輛原有的排檔桿裝置12及換檔拉桿22，以外掛方式加設其他機構而構成橫向檔位換檔自動裝置10與縱向檔位換檔自動裝置20，並利用電子控制單元30達成自動排檔。
請參閱圖1及圖7所示，圖7為本揭露所提供之一種車輛換檔自動控制方法之流程300，其係由圖1所示本揭露所提供的車輛換檔自動裝置100的電子控制單元30執行，包括以下步驟。
步驟302：啟動車輛換檔自動裝置，預設人工排檔模式。
步驟304：判斷是否為自動排檔模式；如是，執行步驟306；如否，執行步驟302。
步驟306：車輛檔位自動排檔。此步驟由車輛換檔自動裝置100執行檔位指令的檔位自動排檔，完成換檔。
步驟308：判斷自動排檔功能是否正常；如是，執行步驟310；如否，執行步驟302。
步驟310：完成復歸第一致動模組原點P10定位，及第二致動模組原點P20定位，以維持人工排檔功能。
步驟312：判斷是否人駕介入人工排檔；如是，執行步驟302；如否，執行步驟304。
本揭露所提供之一種車輛換檔自動控制方法之流程300，其利用本揭露所提供之一種車輛換檔自動裝置100的電子控制單元30執行。藉由上述步驟302~312，車輛換檔自動裝置100執行檔位指令的檔位自動排檔，並判斷自動排檔功能是否正常，如有異常，切換至人工排檔模式；或正常完成自動排檔後，第一致動模組及第二致動模組復歸原點以維持人工排檔功能，並判斷是否有人駕介入人工排檔，如判斷人駕介入，即切換為人工排檔模式。
請參閱圖1、圖7及圖8所示，圖7中之步驟306車輛檔位自動排檔，包括以下步驟。
步驟3061：啟動第一致動模組11與第二致動模組21，檢查第一致動模組11與第二致動模組21的功能正常。
步驟3062：完成第一致動模組原點及第二致動模組原點設定並儲存；完成第一致動模組所對應的所有橫向相鄰檔位排檔的定位位置設 定並儲存；完成第二致動模組所對應的所有縱向相鄰檔位排檔的定位位置設定並儲存。
步驟3063：連結車輛控制單元2並讀取即時車輛檔位狀態。電子控制單元30讀取車輛控制單元2經由整車控制網路發送該車輛的即時檔位資訊。
步驟3064：連結上位控制單元1並接受其運算並發送之檔位指令，依據即時車輛檔位狀態及指令檔位，執行已設定並儲存的相對應檔位排檔的自動排檔流程。電子控制單元30經由另一整車控制網路與上位控制單元1連結。
步驟3065：比對即時車輛檔位狀態與指令檔位是否相符；若是，執行步驟3066；若否，執行步驟3061。
步驟3066，完成自動排檔流程，而後執行圖7中的步驟308。
上述步驟3061~3066是車輛換檔自動裝置100執行接收到由上位控制單元1所發送的檔位指令所對應的自動排檔流程，執行完成排檔後與即時車輛檔位狀態比對相符合，即完成自動排檔流程。
請參閱圖1、圖7、圖9所示，圖7中之步驟308自動排檔功能是否正常，包括以下步驟。
步驟3081：偵測第一致動模組11與第二致動模組21提供的控制錯誤訊息是否輸出；如是，執行步驟3083；如否，執行步驟3082。
步驟3082：設定一超時時間，判定車輛檔位自動排檔是否在此時間內完成；如是，執行步驟3084；如否，執行步驟3083。
步驟3083：判定自動排檔功能不正常，而後執行圖7中的步驟302。
步驟3084：判定自動排檔功能正常，而後執行圖7中的步驟310。
請參閱圖1、圖7、圖10所示，圖7中之步驟312是否人駕介入人工排檔，包括以下步驟。
步驟3121：在自動排檔模式下，完成檔位指令自動排檔並確認自動排檔功能正常，復歸第一致動模組原點P10及復歸第二致動模組原點P20。
步驟3122：依據自動排檔模式的檔位狀態與即時車輛檔位狀態進行比較，判斷二者檔位狀態是否相符；若是，執行步驟3123；若否，執行步驟3124。
步驟3123：判定沒有人駕介入排檔，而後執行圖7中的步驟304。
步驟3124：判定為人駕介入排檔，而後執行圖7中的步驟302。
上述圖7~圖10充分說明本揭露所提供之車輛換檔自動控制方法於執行過程中會進行多重即時比對，以確保自動排檔模式正確執行且維持人工排檔功能。同時，當自動排檔功能失效或人駕介入排檔時，關閉自動排檔模式並立即切換為人工排檔模式。
綜上所述，本揭露所提供之車輛換檔自動裝置與其方法，適用於車輛變速箱人工排檔控制的排檔桿裝置及換檔拉桿，以外掛方式使具有致動模組及電子控制之技術手段，達成車輛變速箱具有換檔自動控制並 維持人工排檔功能，以解決改裝車輛人工排檔使具有車輛自動排檔變速，並在自動換檔失效或人駕介入時即可切換為人工排檔之安全功能等問題，於車輛上整合線控油門、線控煞車、線控轉向及搭配感測器，協助完成自動停車/駕駛之線控底盤功能。
雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
1:上位控制單元
2:車輛控制單元
100:車輛換檔自動裝置
10:橫向檔位換檔自動裝置
11:第一致動模組
111:排檔桿撥桿機構
1111:基座
1112:撥桿滑塊
1113:連桿
112:第一馬達電機模組
113:第一定位馬達驅動器
12:排檔桿裝置
20:縱向檔位換檔自動裝置
21:第二致動模組
211:拉桿輔助桿撥桿機構
2111:拉桿輔助桿
2112:撥桿板
2113:拉索線
2114:線性運動機構
212:第二馬達電機模組
213:第二定位馬達驅動器
22:換檔拉桿
30:電子控制單元

Claims (13)

  1. 一種車輛換檔自動裝置，適用於車輛變速箱人工排檔控制的排檔桿裝置及換檔拉桿，該車輛換檔自動裝置包括：一第一致動模組，與該排檔桿裝置相互連接構成一橫向檔位換檔自動裝置，該第一致動模組可平行於一排檔桿裝置第一方向推移該排檔桿裝置的排檔桿，使該排檔桿裝置執行橫向檔位選擇；一第二致動模組，與該換檔拉桿相互連接構成一縱向檔位換檔自動裝置，該第二致動模組可平行於一排檔桿裝置第二方向推拉並轉動該換檔拉桿，使該換檔拉桿執行縱向檔位換檔，該排檔桿裝置第二方向與該排檔桿裝置第一方向相互垂直；以及一電子控制單元，電性連接該第一致動模組與該第二致動模組，在自動排檔模式選擇輸入開啟後，執行一換檔自動控制方法，啟動該第一致動模組平行於該排檔桿裝置第一方向推移該排檔桿裝置的排檔桿執行該橫向檔位選擇，或啟動該第二致動模組平行該排檔桿裝置第二方向轉動該換檔拉桿執行該縱向檔位換檔；當執行該換檔自動控制功能並偵測該功能不正常或偵測人駕介入排檔情況時，自動排檔模式選擇輸入關閉，切換為人工排檔模式，以進行人工排檔。
  2. 如請求項1所述的車輛換檔自動裝置，其中該第一致動模組包含：一排檔桿撥桿機構，與該排檔桿裝置組合連接；一第一馬達電機模組，與該排檔桿撥桿機構連接，驅動該排檔桿撥桿機構以推移該排檔桿裝置之排檔桿進行該橫向檔位選擇；以及 一第一定位馬達驅動器，電性連接該第一馬達電機模組。
  3. 如請求項2所述的車輛換檔自動裝置，其中該排檔桿撥桿機構包含：一基座，具一透空槽及一滑座；一撥桿滑塊，設置於該基座之該滑座；以及一連桿，連接該撥桿滑塊與該第一馬達電機模組，該第一馬達電機模組藉由該連桿推動該撥桿滑塊於該基座上線性移動，以推移該排檔桿進行該橫向檔位換檔。
  4. 如請求項3所述的車輛換檔自動裝置，其中該撥桿滑塊具有一中空開槽，該中空開槽的形狀及尺寸與該排檔桿裝置之排檔開槽的形狀及尺寸相對應，該排檔桿位於該撥桿滑塊之該中空開槽內，移動該撥桿滑塊使該中空開槽與排檔桿裝置之該排檔開槽相對齊，該排檔桿可以人工排檔方式撥動而不受該撥桿滑塊干涉；在該基座上移動該撥桿滑塊，該中空開槽在移動方向的兩邊內緣得以推移該排檔桿進行該橫向檔位選擇。
  5. 如請求項1所述的車輛換檔自動裝置，其中該電子控制單元電性連接一上位控制單元與一車輛控制單元；該上位控制單元用以運算並發送檔位指令，該車輛控制單元用以提供即時車輛檔位狀態。
  6. 如請求項1所述的車輛換檔自動裝置，其中該第二致動模組包含：一拉桿輔助桿撥桿機構，與該換檔拉桿組合連接；一第二馬達電機模組，與該拉桿輔助桿撥桿機構連接，驅動該拉桿輔助桿撥桿機構轉動該換檔拉桿進行該縱向檔位換檔；以及 一第二定位馬達驅動器，電性連接該第二馬達電機模組。
  7. 如請求項6所述的車輛換檔自動裝置，其中該拉桿輔助桿撥桿機構包含：一拉桿輔助桿，與該換檔拉桿連接，推拉該拉桿輔助桿得以轉動該換檔拉桿；一撥桿板，用於推拉該拉桿輔助桿；一線性運動機構，與該第二馬達電機模組連接，使其驅動該線性運動機構線性移動；以及一拉索線，連接該撥桿板與該線性運動機構，並延伸安裝該線性運動機構，該線性運動機構線性移動以拉動該拉索線帶動該撥桿板。
  8. 如請求項7所述的車輛換檔自動裝置，其中該撥桿板具有一長形中空開槽，該拉桿輔助桿之一端以垂直方式置於該長形中空開槽內，此長形中空開槽長度，為人工排檔方式撥動該拉桿輔助桿，其在該撥桿板的滑動長度；移動該撥桿板並使用該長形中空開槽的前端及後端內緣，在前後方向推拉該拉桿輔助桿，轉動該換檔拉桿進行縱向檔位換檔。
  9. 一種車輛換檔自動控制方法，由請求項1所述的電子控制單元執行，包括以下步驟：(a)啟動該車輛換檔自動裝置，預設人工排檔模式；(b)判斷是否為自動排檔模式；如是，執行步驟(c)；如否，執行步驟(a)；(c)車輛檔位自動排檔； (d)判斷自動排檔功能是否正常；如是，執行步驟(e)；如否，執行步驟(a)；(e)完成復歸一第一致動模組原點定位及一第二致動模組原點定位，以維持人工排檔功能；以及(f)判斷是否人駕介入人工排檔；如是，執行步驟(a)；如否，執行步驟(b)。
  10. 如請求項9所述的車輛換檔自動控制方法，其中該步驟(c)車輛檔位自動排檔，包括以下步驟：(c1)啟動該第一致動模組與該第二致動模組，檢查該第一致動模組與該第二致動模組的功能正常；(c2)完成第一致動模組原點及第二致動模組原點設定並儲存，完成第一致動模組所對應的所有橫向相鄰檔位排檔的定位位置設定並儲存；完成第二致動模組所對應的所有縱向相鄰檔位排檔的定位位置設定並儲存；(c3)連結車輛控制單元並讀取即時車輛檔位狀態；(c4)連結上位控制單元並接受其運算並發送之檔位指令，依據該即時車輛檔位狀態及該指令檔位，執行已設定並儲存的相對應該檔位排檔的自動排檔流程；(c5)比對該即時車輛檔位狀態與該檔位指令是否相符；若是，執行步驟(c6)；若否，執行步驟(c1)；以及(c6)完成該自動排檔流程。
  11. 如請求項9所述的車輛換檔自動控制方法，其中該步驟(d)判斷自動排檔功能是否正常，包括以下步驟： (d1)偵測該第一致動模組與該第二致動模組提供的控制錯誤訊息是否輸出；如是，執行步驟(d3)；如否，執行步驟(d2)；(d2)設定一超時時間，判定該車輛檔位自動排檔是否在此時間內完成；如是，執行步驟(d4)；如否，執行步驟(d3)；(d3)判定該自動排檔功能不正常；以及(d4)判定該自動排檔功能正常。
  12. 如請求項9所述的車輛換檔自動控制方法，其中該步驟(e)之完成該第一致動模組原點定位與該第二致動模組原點定位，其原點位置之設定如下步驟：(e1)控制該第一致動模組的撥桿滑塊移動至一定位位置，使該撥桿滑塊的中空開槽與該排檔桿裝置的排檔桿開槽相重疊對齊，該撥桿滑塊不干涉該排檔桿裝置，使該排檔桿可以人工排檔方式撥動，設定此位置為第一致動模組原點並儲存；(e2)控制該第二致動模組的撥桿板移動至一定位位置，以人工排檔方式連動該換檔拉桿，來撥動與該換檔拉桿連結的拉桿輔助桿，而不受該撥桿板干涉，設定此位置為第二致動模組原點並儲存；以及(e3)該第一致動模組原點及該第二致動模組原點作為自動排檔模式所需設定各排檔檔位定位位置的座標原點。
  13. 如請求項9所述的車輛換檔自動控制方法，其中該步驟(f)判斷是否人駕介入人工排檔，包括以下步驟：(f1)在該自動排檔模式下，完成檔位指令該自動排檔並確認功能正常，復歸該第一致動模組原點及該第二致動模組原點； (f2)依據該自動排檔模式的檔位狀態與即時車輛檔位狀態進行比較，判斷二者檔位狀態是否相符；若是，執行步驟(f3)；若否，執行步驟(f4)；(f3)判定沒有人駕介入排檔；以及(f4)判定人駕介入排檔。
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