一种纯电动汽车挡位自动切换系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及纯电动汽车自动控制技术，特别是关于一种纯电动汽车挡位自动切换 系统及方法。
【背景技术】
[0002] 电动汽车由于其对环境影响较小的优点，目前已在市场展露良好的应用前景。根 据驱动电源的不同，电动汽车大致分为燃料电池汽车、混合动力汽车和纯电动汽车H种类 型。其中，越来越多的汽车生产厂家开始重点研发纯电动汽车。除了驱动电源不同之外，纯 电动汽车在其他例如变速控制、挡位切换等技术处理方面也与传统汽车不同。例如，在挡位 切换方面，传统汽车即使在驾驶员没有踩踏加速踏板时也会有蠕动现象，即能够缓慢前进 或者缓慢后退。且在缓慢前进或者缓慢后退的过程中，由于减速器有机械自锁功能驾驶员 无法将换挡杆切入与汽车真实行驶方向相反的挡位，即汽车前进时无法正常切入倒退挡， 汽车后退时无法正常切入前进挡。然而目前大部分的纯电动汽车却没有上述功能。
[0003] 纯电动汽车的整车控制器是基于制动踏板位置传感器反馈的制动踏板行程信息 完成挡位切换工作。目P，在驾驶员没有踩踏制动踏板或者驾驶员踩踏了制动踏板但制动踏 板行程没有达到设定的阔值时，即使驾驶员将换挡杆切入了前进挡或者倒退挡，整车控制 器仍然判断该换挡动作无效，整车控制器不会响应换挡杆的换挡动作。但是此时仪表系统 上显示的却是换挡杆切入的前进挡或者倒退挡，送样就会使驾驶员误认为换挡操作已经成 功。另一方面，纯电动汽车的整车控制器在响应换挡操作时没有考虑手刹状态，即，当驾驶 员在未释放手刹的情况下拨动换挡杆，整车控制器也会使汽车进入相应的挡位。送些情况 容易造成汽车电动机堵转，增加汽车电动机发生故障的几率。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明提供了一种新的纯电动汽车挡位自动切换系统及方法。根 据该方法，纯电动汽车的整车控制器在出现换挡故障时，能够使汽车保持驻车挡不变或者 进入空挡，从而降低因换挡不当对汽车电动机造成的不良影响。
[0005] 本发明提供的汽车挡位自动切换系统，其特征在于，包括：
[0006] 换挡杆位置传感器，其采集换挡杆挡位信息；
[0007] 制动踏板位置传感器，其采集制动踏板行程信息；
[0008] 车速传感器，其采集车速信息；
[0009] 驻车系统，其采集减速器锁止机构的状态信息；
[0010] 整车控制器，其接收所述换挡杆位置传感器采集的换挡杆挡位信息，所述制动踏 板位置传感器采集的制动踏板行程信息，所述车速传感器采集的车速信息，W及所述驻车 系统采集的减速器锁止机构状态信息来判断汽车应当响应的挡位，并发出相应的控制指令 控制汽车换挡；其中，如果出现换挡故障，所述整车控制器控制汽车保持驻车挡不变或者进 入空挡。
[0011] 进一步地，上述自动切换系统还包括仪表系统，当汽车因换挡故障保持驻车挡不 变时，所述仪表系统闪烁显示驻车挡，当汽车因换挡故障进入空挡时，所述仪表系统闪烁显 示当前汽车换挡杆挡位。
[0012] 进一步地，上述自动切换系统还包括手刹位置传感器，当汽车从静止状态转入运 动状态时，如果经过预设的时间阔值后手刹仍然处于锁紧状态，所述整车控制器控制所述 仪表系统给出报警提示。
[0013] 此外，本发明还提供一种汽车挡位自动切换方法，包括W下步骤：
[0014] 采集并根据汽车的换挡杆挡位信息、制动踏板行程信息和车速信息，W及减速器 锁止机构状态信息判断汽车应当响应的挡位，并控制汽车进入相应的挡位；其中，如果出现 换挡故障，整车控制器控制汽车保持驻车挡不变或者进入空挡。
[0015] 进一步地，当汽车因换挡故障保持驻车挡不变时，仪表系统闪烁显示驻车挡；当汽 车因换挡故障进入空挡时，仪表系统闪烁显示当前汽车换挡杆挡位。
[0016] 具体地，解除驻车的换挡步骤包括：
[0017] 当车速为零，减速器锁止机构处于锁紧状态，制动踏板行程大于标定值，换挡杆切 入任意一个非驻车挡的挡位时，整车控制器发出解除驻车的控制指令W释放减速器锁止机 构，如果释放失败，不再发出解除驻车的控制指令，控制汽车保持原驻车挡不变。
[0018] 锁紧驻车的换挡步骤包括：
[0019] 当车速为零，减速器锁止机构处于释放状态，制动踏板行程大于标定值，换挡杆切 入驻车挡时，整车控制器发出锁紧驻车的控制指令W锁紧减速器锁止机构，如果锁紧失败， 不再发出锁紧驻车的控制指令，转而控制汽车进入空挡。
[0020] 切入前进挡的换挡步骤包括：
[0021] 当车速为零，减速器锁止机构处于释放状态，制动踏板行程大于标定值，换挡杆切 入前进挡时，整车控制器控制汽车进入前进挡；
[0022] 当车速为零，制动踏板行程小于等于标定值，换挡杆切入前进挡时，整车控制器控 制汽车进入空挡；
[0023] 当车速大于零，换挡杆切入前进挡时，整车控制器控制汽车进入前进挡；
[0024] 当车速小于零，换挡杆切入前进挡时，整车控制器控制汽车进入空挡。
[00巧]切入倒退挡的换挡步骤包括：
[0026] 当车速为零，减速器锁止机构处于释放状态，制动踏板行程大于标定值，换挡杆切 入倒退挡时，整车控制器控制汽车进入倒退挡；
[0027] 当车速为零，制动踏板行程小于等于标定值，换挡杆切入倒退挡时，整车控制器控 制汽车进入空挡；
[0028] 当车速大于零，换挡杆切入倒退挡时，整车控制器控制汽车进入空挡；
[0029] 当车速小于零，换挡杆切入倒退挡时，整车控制器控制汽车进入倒退挡。
[0030] 进一步地，挡位自动切换方法还包括W下步骤：
[0031] 当汽车从静止状态转入运动状态时，如果经过预设的时间阔值后手刹仍然处于锁 紧状态，提示驾驶员释放手刹。
[0032] 与现有技术相比，本发明能够带来W下优点：
[0033] 1、提高了换挡操作安全性，降低了由于挂挡操作不当而引起电动机堵转的故障几 率。
[0034] 2、使换挡操作结果更加直观明确，驾驶员能够清楚地获知换挡操作出现故障。
[0035] 3、使换挡操作更加流畅，驾驶行为更加舒适合理。
【附图说明】
[0036] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实 施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0037] 图1是本发明纯电动汽车挡位自动切换系统的一个实施例的组成示意图。
【具体实施方式】
[0038] 如图1所示，是本发明纯电动汽车挡位自动切换系统1的一个实施例的组成示意 图。该系统1包括：
[0039] 整车控制器10,其是整个自动切换系统1的核必单元，通常通过CAN总线网络连接 自动切换系统1中各单元，发出控制指令控制各单元协调工作。
[0040] 换挡杆位置传感器20,其识别并发送换挡杆挡位信息给整车控制器10。
[0041] 制动踏板位置传感器30,其采集并发送制动踏板行程信息给整车控制器10。
[0042] 车速传感器40,其采集并发送车速信息给整车控制器10。
[0043] 驻车系统50,其一方面识别并发送减速器锁止机构（也称P挡锁紧器，图中未示 出）的状态信息给整车控制器10,另一方面接收整车控制器10发出的控制指令，根据该控 制指令释放或者锁紧P挡锁紧器。
[0044] 仪表系统60,其接收整车控制器10发出的控制指令，根据控制指令显示例如车 速、换挡杆挡位信息等汽车的各种状态信息。
[0045] 手刹位置传感器70,其采集并发送手刹释放或者锁紧的状态信息给整车控制器 10。
[0046] 本发明提供的挡位自动切换方法的基本策略是；整车控制器10接收当前换挡杆 位置传感器20识别的换挡杆挡位信息，并结合制动踏板位置传感器30采集的制动踏板行 程信息，车速传感器40采集的车速信息，W及驻车系统50采集的P挡锁紧器的状态信息来 决定当前汽车的真实挡位状态，并发出挡位指令使汽车进入相应的挡位。其中，如果出现换 挡故障，整车控制器10控制汽车保持驻车挡不变或者进入空挡，从而尽可能地降低因换挡 不当对汽车电动机造成的不良影响。同时，仪表系统60实时显示汽车换挡杆挡位信息，并 于汽车出现换挡故障时给出相应的提示。
[0047] 下面举例说明上述自动切换系统执行挡位自动切换方法的工作流程，其中的D 挡、R挡、N挡和P挡分别指汽车的前进挡、倒退挡、空挡和驻车挡。
[0048] 工况一、解除驻车：
[0049] 当汽车静止且驻车系统50的P挡锁紧器处于锁紧状态时，汽车的挡位状态实质为 P挡，此时汽车换挡杆一般处于P挡，当驾驶员踩踏制动踏板，且制动踏板行程S大于标定值 S0,并将换挡杆切入任意一个除P挡W外的挡位（简称非P挡）时，汽车的整车控制器10 发出解除驻车的控制指令给驻车系统50,W释放P挡锁紧器：
[0050] 如果驻车系统50释放P挡锁紧器成功，整车控制器10响应当前汽车换挡杆切入 的挡位，发出挡位指令使汽车进入相应的挡位，此时仪表系统60正常显示当前汽车换挡杆 所处的挡位；
[0051] 如果驻车系统50释放P挡锁紧器失败，且持续时间t超过标定值化，整车控制器 10判断驾驶员的换挡动作无效，不再发出解除驻车的控制指令，控制汽车保持原P挡挡位 不变，此时仪表系统60 W P挡闪烁的方式提示驾驶员P挡锁紧器释放失败。
[0052] 表1、工况一（解除驻车）