汽车电子换档器及换档方法
【专利摘要】本发明公开了一种汽车电子换档器及换档方法，所述电子换档器包括档位面板、换档杆和电路板，档位面板上标示有R、D、E、N、P档档位，换档杆下端固定连接有永磁体，该永磁体的初始位置对应于电路板上的起点，电路板上设有与档位面板上标示的R、D、E、N、P档档位分别对应的霍尔传感器且布置在所述起点的左侧、上方、下方、右侧、右侧下方；电路板上的换档控制单元采集各档位分别对应的霍尔传感器的输出信号，判断档位的切换状态，经处理后输出换档控制信号给变速器的控制单元，由变速器的控制单元根据该换档控制信号控制离合执行机构实施换档。其能实现更小的纵向空间布置，同时避免误挂档，并简化操作，保障换档过程中的行车安全。
【专利说明】汽车电子换档器及换档方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽车电子换档器及换档方法。
【背景技术】
[0002]电子换档器以操作简单、易于布置、安装方便、反应灵敏等优点，越来越多的应用在现代汽车上。其中，档位布置和合理的换档方法是电子换档器的重要开发内容，其不仅要能满足整车功能要求，而且要能使换档器与变速器之间进行较好的匹配，实现整车的可靠性、安全性。
[0003]目前，汽车电子换档器主要采用直排换档器和蛇形换档器。直排换档器的档位布置在同一条纵向直线上(即与档位对应的霍尔传感器布置在同一条纵向直线上)，换档杆在一个方向上运动即可完成换档动作，但是如果换档力过大，容易引起误挂档，为了避免误挂档，在直排换档器的手球上增加有解锁按钮，但是操作解锁按钮不方便，且档位纵向排列，需要的纵向布置空间相对较大；蛇形换档器的档位没有布置在同一条纵向直线上，换档杆需要至少经过两个方向上的运动完成换档动作，其虽然可以通过两个或两个以上方向的换档运动防止误挂档，但它的档位通常也是纵向排列，同样需要较大的纵向布置空间。汽车的电子换档器的档位一般包含P档、R档、N档和D档档位，新能源车型除包含以上档位功能，还可以包含经济档位E档或能量回收档位，上述两种换档器如果增加经济档位或能量回收档位，就会占用更大的布置空间。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种汽车电子换档器及换档方法，以在增加功能档位的前提下实现更小的纵向空间布置，同时避免误挂档，并简化操作，保障换档过程中的行车安全。
[0005]本发明所述的汽车电子换档器，包括档位面板、穿过档位面板的换档杆和位于换档杆下方的电路板，所述档位面板上标示有R、D、E、N、P档档位，所述换档杆下端固定连接有永磁体，该永磁体的初始位置为换档杆的原始档位置，该原始档位置对应于电路板上的起点，所述电路板上设有与档位面板上标示的R、D、E、N、P档档位分别对应且与所述永磁体互不接触的霍尔传感器；所述R档档位对应的霍尔传感器布置在所述起点的左侧，D档档位对应的霍尔传感器布置在所述起点的上方，E档档位对应的霍尔传感器布置在所述起点的下方，N档档位对应的霍尔传感器布置在所述起点的右侧，P档档位对应的霍尔传感器布置在所述起点的右侧下方，档位面板上标示的档位位置与各档位对应的霍尔传感器的布置位置一致；换档杆拨到R档或D档或E档时，换档杆回弹至原始档位置，换档杆拨到N档或P档时，换档杆停留在与之对应的N档位置或P档位置。
[0006]其中，R档指倒车档，此时车辆处于向后倒车状态；D档指前进档，此时车辆处于行车状态；E档指经济档(即在前进过程中发动机的功率较低)，此时车辆处于行车状态#档指空档，是电子换档器的默认状态，此时车辆处于静止状态，电子换档器上电或重启时，初始默认为N档，直到驾驶员切换档位；P档指驻车档，是车辆停止时所处的档位。[0007]采用上述汽车电子换档器进行换档的方法为:
[0008]电路板上的换档控制单元采集R、N、D、E、P档档位分别对应的霍尔传感器的输出信号，判断档位的切换状态，经处理后输出换档控制信号给变速器的控制单元，由变速器的控制单元根据该换档控制信号控制离合执行机构实施换档；其具体处理过程如下:
[0009]如果换档控制单元判断先前档位为R档(即换档控制单元输出R档控制信号)，换档杆处于原始档位置；当换档杆拨到N档位置时，换档控制单元输出N档控制信号(相当于输出的档位信号为N档电信号，表示当前档位切换到N档)；当换档杆拨到R档或D档或E档并弹回原始档位置时或者换档杆拨到P档位置时，换档控制单元仍输出R档控制信号(相当于输出的档位信号为R档电信号，表示当前档位仍为R档)，如果需要换档控制单元输出D档控制信号(即需要使输出的档位信号为D档电信号，以表示当前档位切换到D档)，则需将换档杆先拨到N档，再拨到D档，然后换档杆弹回原始档位置，如果需要换档控制单元输出E档控制信号(即需要使输出的档位信号为E档电信号，以表示当前档位切换到E档)，则需将换档杆先拨到N档，再拨到E档，然后换档杆弹回原始档位置，如果需要换档控制单元输出P档控制信号(即需要使输出的档位信号为P档电信号，以表示当前档位切换到P档)，则需将换档杆先拨到N档，再拨到P档，换档杆停留在P档位置。
[0010]如果换档控制单元判断先前档位为N档(即换档控制单元输出N档控制信号)，换档杆处于N档位置；当换档杆拨到原始档位置时，换档控制单元输出N档控制信号(相当于输出的档位信号为N档电信号，表示当前档位仍为N档)；当换档杆拨到P档位置时，换档控制单元输出P档控制信号(相当于输出的档位信号为P档电信号，表示当前档位切换到P档);当换档杆拨到R档并弹回原始档位置时，换档控制单元输出R档控制信号(相当于输出的档位信号为R档电信号，表示当前档位切换到R档)；当换档杆拨到D档并弹回原始档位置时，换档控制单元输出D档控制信号(相当于输出的档位信号为D档电信号，表示当前档位切换到D档)；当换档杆拨到E档并弹回原始档位置时，换档控制单元输出E档控制信号(相当于输出的档位信号为E档电信号，表示当前档位切换到E档)。
[0011]如果换档控制单元判断先前档位为D档(即换档控制单元输出D档控制信号)，换档杆处于原始档位置；当换档杆拨到N档位置时，换档控制单元输出N档控制信号；当换档杆拨到E档并弹回原始档位置时，换档控制单元输出E档控制信号；当换档杆拨到D档或R档并弹回原始档位置时或者拨到P档位置时，换档控制单元输出D档控制信号(相当于输出的档位信号为D档电信号，表示当前档位仍为D档)，如果需要换档控制单元输出R档控制信号(即需要使输出的档位信号为R档电信号，以表示当前档位为R档)，则需将换档杆先拨到N档，再拨到R档，然后换档杆弹回原始档位置，如果需要换档控制单元输出P档控制信号，则需先将换档杆拨到N档，再拨到P档位置，换档杆停留在P档位置。
[0012]如果换档控制单元判断先前档位为E档(即换档控制单元输出E档控制信号)，换档杆处于原始档位置；当换档杆拨到N档位置时，换档控制单元输出N档控制信号；当换档杆拨到D档并弹回原始档位置时，换档控制单元输出D档控制信号；当换档杆拨到D档或R档并弹回原始档位置时或者拨到P档位置时，换档控制单元输出E档控制信号(相当于输出的档位信号为E档电信号，表示当前档位仍为E档)，如果需要换档控制单元输出R档控制信号，则需将换档杆先拨到N档，再拨到R档，然后换档杆弹回原始档位置，如果需要换档控制单元输出P档控制信号，则需将换档杆先拨到N档，再拨到P档位置，换档杆停留在P档位置。
[0013]如果换档控制单元判断先前档位为P档(即换档控制单元输出P档控制信号)，换档杆处于P档位置；当换档杆拨到N档位置时，换档控制单元输出N档控制信号；当换档杆拨到原始档位置时或者换档杆拨到R档或D档或E档并弹回原始档位置时，换档控制单元输出P档控制信号(相当于输出的档位信号为P档电信号，表示当前档位仍为P档)，如果需要换档控制单元输出R档控制信号，则需将换档杆先拨到N档，再拨到R档，然后换档杆弹回原始档位置，如果需要换档控制单元输出D档控制信号，则需将换档杆先拨到N档，再拨到D档，然后换档杆弹回原始档位置，如果需要换档控制单元输出E档控制信号，则需将换档杆先拨到N档，再拨到E档，然后换档杆弹回原始档位置。
[0014]本发明中的档位能满足整车功能要求，同时档位呈现近似圆周布置，减少了纵向布置空间，占用较少的车内空间，并有效的避免了误挂档；换档时拨动换档杆即可，操作简单；在换档时，D档、E档不能直接切换至R档，必须要通过N档才能切换为R档洱档不能直接变换为D档、E档，必须要通过N档才能切换为D、E档；D档、E档、R档不能直接切换至P档，必须要通过N档才能切换为P档，即使换档杆拨动错了也不会引起误挂档，这种换档方法满足了电子换档器与整车及变速器的匹配要求，保证了行车安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明的档位布置示意图(标示在换档面板上)。
[0016]图2为本发明中电路板的示意图。
[0017]图3为本发明的电路原理框图。
[0018]图4为本发明中电气接插件的接口示意图。
[0019]图5为本发明中输出的档位电信号逻辑真值表。
[0020]图6为本发明中换档杆从R档拨到其他档位的状态变化表。
[0021]图7为本发明中换档杆从N档拨到其他档位的状态变化表。
[0022]图8为本发明中换档杆从D档拨到其他档位的状态变化表。
[0023]图9为本发明中换档杆从E档拨到其他档位的状态变化表。
[0024]图10为本发明中换档杆从P档拨到其他档位的状态变化表。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0026]参见图1、图2，本发明所述的汽车电子换档器，包括档位面板1、穿过档位面板上的11处的换档杆和位于换档杆下方的电路板2，档位面板上标示有R、D、E、N、P档档位，换档杆下端固定连接有永磁体，该永磁体的初始位置为换档杆的原始档位置，该原始档位置对应于电路板上的起点21，电路板2上设有与档位面板上标示的R、D、E、N、P档档位分别对应且与永磁体互不接触的霍尔传感器；其中，R档档位对应的霍尔传感器22布置在起点21的左侧，D档档位对应的霍尔传感器23布置在起点21的上方，E档档位对应的霍尔传感器24布置在起点21的下方，N档档位对应的霍尔传感器25布置在起点21的右侧且高于起点21，P档档位对应的霍尔传感器26布置在起点21的右侧下方且低于E档档位对应的霍尔传感器24，档位面板I上标示的档位位置与各档位对应的霍尔传感器的布置位置一致；换档杆拨到R档或D档或E档时，换档杆通过齿形槽的凹槽以及回位弹簧的作用回弹至原始档位置，换档杆拨到N档或P档时，换档杆通过齿形槽的齿的作用停留在与之对应的N档位置或P档位置。
[0027]其中，R档指倒车档，此时车辆处于向后倒车状态；D档指前进档，此时车辆处于行车状态；E档指经济档(即在前进过程中发动机的功率较低)，此时车辆处于行车状态#档指空档，是电子换档器的默认状态，此时车辆处于静止状态，电子换档器上电或重启时，初始默认为N档，直到驾驶员切换档位；P档指驻车档，是车辆停止时所处的档位。
[0028]参见图4，电气接插件3中的接口定义如下:B1为电源输入端引脚，B2为输出的R档电信号引脚，B3为输出的N档电信号引脚，B4为输出的D档电信号引脚，B5为输出的E档电信号引脚，B6为输出的P档电信号引脚，B7为背光灯电源引脚，B8为背光灯接地引脚，B9为档位信号接地引脚，BlO?B12为备用接口。
[0029]采用上述汽车电子换档器进行换档的方法为:
[0030]电路板上的换档控制单元4 (以MCU为核心处理芯片)采集R、N、D、E、P档档位分别对应的霍尔传感器的输出信号，当永磁体靠近某一个档位时，该档位对应的霍尔传感器会产生脉冲信号输入到换档控制单元4内，换档控制单元4根据该脉冲信号判断档位的切换状态，经逻辑处理后输出换档控制信号给变速器的控制单元；其中，低电平O表示输出的档位信号，电压范围为O?IV ;高电平I表示其他的档位信号，电压范围为11.3V±2%，参见图3、图4、图5 ;由变速器的控制单元根据换档控制单元4输出的高低电平控制离合执行机构实施换档。
[0031 ] 换档控制单元4的逻辑处理过程如下:
[0032]如图5、图6所示，如果换档控制单元判断先前档位为R档(即B2输出低电平，B3?B6输出高电平)，换档杆处于原始档位置；当换档杆拨到N档位置时，N档档位对应的霍尔传感器25输出一个脉冲信号到换档控制单元4，换档控制单元4输出N档控制信号(即B3输出低电平，B2、B4?B6输出高电平);当换档杆拨到R档或D档或E档并弹回原始档位置时或者换档杆拨到P档位置时，R档或D档或E档或P档档位对应的霍尔传感器输出一个脉冲信号到换档控制单元4，换档控制单元4仍输出R档控制信号(即B2输出低电平，B3?B6输出高电平)，如果需要换档控制单元输出D档控制信号(即需要使B4输出低电平，B2、B3、B5、B6输出高电平)则需将换档杆先拨到N档，再拨到D档，然后换档杆弹回原始档位置，如果需要换档控制单元输出E档控制信号(即需要使B5输出低电平，B2?B4、B6输出高电平)，则需将换档杆先拨到N档，再拨到E档，然后换档杆弹回原始档位置，如果需要换档控制单元输出P档控制信号(即需要使B6输出低电平，B2?B5输出高电平)，则需将换档杆先拨到N档，再拨到P档，换档杆停留在P档位置。
[0033]如图5、图7所示，如果换档控制单元判断先前档位为N档(即B3输出低电平，B2、B4?B6输出高电平)，换档杆处于N档位置；当换档杆拨到原始档位置时，换档控制单元输出N档控制信号；当换档杆拨到P档位置时，P档档位对应的霍尔传感器26输出一个脉冲信号到换档控制单元4，换档控制单元4输出P档控制信号(即B6输出低电平，B2?B5输出高电平)；当换档杆拨到R档并弹回原始档位置时，R档档位对应的霍尔传感器22输出一个脉冲信号到换档控制单元4，换档控制单元4输出R档控制信号(即B2输出低电平，B3?B6输出高电平);当换档杆拨到D档并弹回原始档位置时，D档档位对应的霍尔传感器23输出一个脉冲信号到换档控制单元4，换档控制单元4输出D档控制信号(即B4输出低电平，B2、B3、B5、B6输出高电平)；当换档杆拨到E档并弹回原始档位置时，E档档位对应的霍尔传感器24输出一个脉冲信号到换档控制单兀4,换档控制单兀4输出E档控制信号(即B5输出低电平，B2?B4、B6输出高电平)。
[0034]如图5、图8所示，如果换档控制单元判断先前档位为D档(即B4输出低电平，B2、B3、B5、B6输出高电平)，换档杆处于原始档位置；当换档杆拨到N档位置时，换档控制单元输出N档控制信号；当换档杆拨到E档并弹回原始档位置时，换档控制单元输出E档控制信号；当换档杆拨到D档或R档并弹回原始档位置时或者拨到P档位置时，换档控制单元输出D档控制信号，如果需要换档控制单元输出R档控制信号(即需要使B2输出低电平，B3?B6输出高电平)，则需将换档杆先拨到N档，再拨到R档，然后换档杆弹回原始档位置，如果需要换档控制单元输出P档控制信号，则需先将换档杆拨到N档，再拨到P档位置，换档杆停留在P档位置。
[0035]如图5、图9所示，如果换档控制单元判断先前档位为E档(即B5输出低电平，B2?B4、B6输出高电平)，换档杆处于原始档位置；当换档杆拨到N档位置时，换档控制单元输出N档控制信号；当换档杆拨到D档并弹回原始档位置时，换档控制单元输出D档控制信号；当换档杆拨到E档或R档并弹回原始档位置时或者拨到P档位置时，换档控制单元输出E档控制信号(即B5输出低电平，B2?B4、B6输出高电平)，如果需要换档控制单元输出R档控制信号，则需将换档杆先拨到N档，再拨到R档，然后换档杆弹回原始档位置，如果需要换档控制单元输出P档控制信号，则需将换档杆先拨到N档，再拨到P档位置，换档杆停留在P档位置。
[0036]如图5、图10所示，如果换档控制单元判断先前档位为P档(即B6输出低电平，B2?B5输出高电平)，换档杆处于P档位置；当换档杆拨到N档位置时，换档控制单元输出N档控制信号；当换档杆拨到原始档位置时或者换档杆拨到R档或D档或E档并弹回原始档位置时，换档控制单元输出P档控制信号(即B6输出低电平，B2?B5输出高电平)，如果需要换档控制单元输出R档控制信号，则需将换档杆先拨到N档，再拨到R档，然后换档杆弹回原始档位置，如果需要换档控制单元输出D档控制信号，则需将换档杆先拨到N档，再拨到D档，然后换档杆弹回原始档位置，如果需要换档控制单元输出E档控制信号，则需将换档杆先拨到N档，再拨到E档，然后换档杆弹回原始档位置。
【权利要求】
1.一种汽车电子换档器，包括档位面板、穿过档位面板的换档杆和位于换档杆下方的电路板，所述档位面板上标示有R、D、E、N、P档档位，所述换档杆下端固定连接有永磁体，该永磁体的初始位置为换档杆的原始档位置，该原始档位置对应于电路板上的起点，所述电路板上设有与档位面板上标示的R、D、E、N、P档档位分别对应且与所述永磁体互不接触的霍尔传感器；其特征是:所述R档档位对应的霍尔传感器布置在所述起点的左侧，D档档位对应的霍尔传感器布置在所述起点的上方，E档档位对应的霍尔传感器布置在所述起点的下方，N档档位对应的霍尔传感器布置在所述起点的右侧，P档档位对应的霍尔传感器布置在所述起点的右侧下方；换档杆拨到R档或D档或E档时，换档杆回弹至原始档位置，换档杆拨到N档或P档时，换档杆停留在与之对应的N档位置或P档位置。
2.采用如权利要求1所述的汽车电子换档器进行换档的方法为: 电路板上的换档控制单元采集R、N、D、E、P档档位分别对应的霍尔传感器的输出信号，判断档位的切换状态，经处理后输出换档控制信号给变速器的控制单元，由变速器的控制单元控制离合执行机构实施换档；其处理过程如下: 如果换档控制单元判断先前档位为R档，当换档杆拨到N档位置时，换档控制单元输出N档控制信号，当换档杆拨到R档或D档或E档并弹回原始档位置时或者换档杆拨到P档位置时，换档控制单元输出R档控制信号，如果需要换档控制单元输出D档控制信号或E档控制信号或P档控制信号，则需将换档杆先拨到N档，再拨到与之对应的D档或E档或P档；如果换档控制单元判断先前档位为N档，当换档杆拨到原始档位置时，换档控制单元输出N档控制信号，当换档杆拨到P档位置时或者换档杆拨到R档或D档或E档并弹回原始档位置时，换档控制单元输出与之对应的P档控制信号或者R档控制信号或D档控制信号或E档控制信号； 如果换档控制单元判断先前档位为D档，当换档杆拨到N档位置时，换档控制单元输出N档控制信号，当换档杆拨到E档并弹回原始档位置时，换档控制单元输出E档控制信号，当换档杆拨到D档或R档并弹回原始档位置时或者换档杆拨到P档位置时，换档控制单元输出D档控制信号，如果需要换档控制单元输出R档控制信号或者P档控制信号，则需将换档杆先拨到N档，再拨到与之对应的R档或者P档； 如果换档控制单元判断先前档位为E档，当换档杆拨到N档位置时，换档控制单元输出N档控制信号，当换档杆拨到D档并弹回原始档位置时，换档控制单元输出D档控制信号，当换档杆拨到E档或R档并弹回原始档位置时或者换档杆拨到P档位置时，换档控制单元输出E档控制信号，如果需要换档控制单元输出R档控制信号或者P档控制信号，则需将换档杆先拨到N档，再拨到与之对应的R档或者P档； 如果换档控制单元判断先前档位为P档，当换档杆拨到N档位置时，换档控制单元输出N档控制信号，当换档杆拨到原始档位置时或者换档杆拨到R档或D档或E档并弹回原始档位置时，换档控制单元输出P档控制信号，如果需要换档控制单元输出R档控制信号或D档控制信号或E档控制信号，则需将换档杆先拨到N档，再拨到与之对应的R档或D档或E档。
【文档编号】F16H59/02GK103836172SQ201210491413
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月27日 优先权日:2012年11月27日
【发明者】宋丰源, 张海成, 陈丹, 唐建才, 韩光宇 申请人:重庆长安汽车股份有限公司