专利名称：自动变速器电子控制系统的制作方法
技术领域：
本发明主要用于履带式车辆液力机械传动的自动变速器换档控制。
目前，履带式车辆液力机械传动技术的应用在国内还很少见到，但在西方发达国家已很广泛，用于履带式车辆液力机械传动的自动换档控制方面的电子控制技术在国内还没有人搞过，对于西方发达国家的情况，也末见到过详细的技术性资料。
本发明的目的即在于为履带式车辆的液力机械传动设计一种自动换档的电子控制系统，即自动变速器电子控制系统。
本发明由电子控制器、传感器输入、输出控制、电源组成，传感器输入包括档位选择器、模式选择开关和油门踏板位移、方向盘转角、制动状态、应急档、发动机转速、涡轮转速、车速、油温、油压、油压差1、油压差2共11个传感器，输出控制包括显示器、安全启动连锁控制电路、由1个变矩器闭锁控制高速响应电磁阀和7个自动换档控制高速响应电磁阀组成的高速响应电磁阀组。
本发明具有下列显著的优点1.由于本发明的主要输出控制“高速响应电磁阀组”采用了冗余设计，使用了7个换档控制高速响应电磁阀和1个变矩器闭锁控制高速响应电磁阀，且其分组完全由软件确定，因而能够适应各种不同车辆的需要，通用性和灵活性都很强。
2.本发明为发动机启动设计了安全启动连锁控制电路，为电磁阀组驱动电路设计了防挂双档故障诊断电路，为整个系统设计有故障诊断电路进行开机后的自检，因而具有很高的工作可靠性。
3.本发明的档位选择器的信号由软件定义和解释，使用起来功能丰富、灵活、方便。
4.油门踏板位移传感器采用模拟传感器，实现对油门踏板的无级连续检测，便于实现优化控制和获得优异的性能。
5.本发明采用三个转速传感器能够全面有效的反映变速器的转速工作状态，有利于实现多参数换档规律控制，实现动力型、经济型优化控制。
附图是本发明的一个实施例。
在该实施例中，本发明的自动变速器电子控制系统，由电子控制器、传感器输入、输出控制、电源组成，(一).传感器输入由驾驶操作传感器和变速器工作状态传感器组成。
(1).驾驶操作传感器包括档位选择器、模式选择开关、油门踏板位移传感器、方向盘转角传感器、制动状态传感器、应急档传感器。
驾驶操作传感器是用于反映驾驶员操作意图的传感器。
档位选择器可以由一组开关组成，用开关组合编码形成档位选择信号;在该实施例中，档位选择器由6个开关组成，编码形成9个档位选择信号，自动6档、自动5档、自动4档、手动档保持、手动档升档、手动档降档、空档、倒1档、倒2档。
这9个档位与6个开关组成的编码关系如下(0开，1关)开关123456档位111110自动6档111101自动5档111100自动4档111011手动档保持101011手动档升档110011手动档降档011010空档111001倒1档111000倒2档自动6档、自动5档、自动4档属自动选档方式，各自允许的最高可选档分别为6、5、4档，这三个档位选择与模式选择开关提供的动力型或经济型模式相配合，由本发明的电子控制系统自动完成在平坦道路等条件下的车辆自动换档。所谓动力型模式即是按动力性最佳原则换档，经济型模式是按最经济(最省油)的原则换档。
手动档保持、手动档升档、手动档降档，是三个手动操作模式档。手动档保持使电子控制系统保持当前的排档选择，手动档升档则在当前档上升档，手动档降档则在当前档上降档。手动操作模式是为作战和野外行驶等复杂条件准备的，车辆选择在哪个排档上行驶，完全由驾驶员确定。
空档，是一个特殊的档位，在该档位上，电子控制系统切断发动机功率的传递。为了确保安全，本发明要求只有当档位选择处于该位置时才能启动发动机。
倒1档、倒2档是两个倒车档。
油门踏板传感器和方向盘转角传感器是两个位移量传感器，采集的是用单字节表示的一个0至255的连续的模拟值，它们分别装在油门踏板下和方向盘轴上。
制动状态传感器装在车辆的刹车机构上，采集有关刹车制动的信号。
应急档传感器装在应急档上，采集应急档的状态，当应急档处于应急状态时，本发明停止对车辆的控制，将控制权全部移交给驾驶员。
(2).变速器工作状态传感器包括发动机转速传感器、涡轮转速传感器、车速传感器、油温传感器、油压传感器、油压差1传感器、油压差2传感器;
变速器工作装态传感器反映的是变速器的各种工作状态，特别是转速工作状态。
在该实施例中，共设有三个磁电式转速传感器，即发动机转速传感器、涡轮转速传感器、车速传感器，它们分别安装在与发动机、涡轮、车轮转速相关的齿轮上。
油温传感器装在液力机械传动的壳体上，采集油箱内的油温信号。油压传感器装在供压油道内，采集供油系统内的油压信号。
油压差传感器装在精滤器上，采集其进出油路的油压差，其中油压差1传感器安装在精滤器1上，油压差2传感器安装在精滤器2上。
上种各种传感器均可以选用市售的成品件。
(二).输出控制由显示器、安全启动连锁控制电路、高速响应电磁阀组组成。
(1).显示器包括排档显示、故障代码显示、动力型模式指示灯、经济型模式指示灯、手动型模式指示灯、应急指示灯、温度指示灯、压力指示灯、压差1指示灯、压差2指示灯。
其中排档显示由2位数码管组成、故障代码显示也由2位数码管组成;各个指示灯选用发光二极管。
(2).安全启动连锁控制电路由1个继电器开关及其驱动电路构成;其中驱动电路由一个固态继电器及其辅助电路构成。
(3).高速响应电磁阀组包括1个变矩器闭锁控制高速响应电磁阀和7个自动换档控制高速响应电磁阀。这7个自动换档控制高速响应电磁阀可以根据各种车辆的不同要求进行编组使用。
高速响应电磁阀可以选用市售的成品，但其响应时间应小于8毫秒。
(三).电子控制器由一片8098中央处理器、一片27C128程序存储器、故障诊断电路、显示器驱动电路、电磁阀组驱动电路、档位选择器接口电路、油温传感器接口电路、转速传感器接口电路、位移量传感器接口电路、开关量传感器接口电路组成。
(四).该实施例中各部分之间的主要连接关系如下，(1).程序存储器与中央处理器相连构成一个通用的单片机系统。
(2).显示器的排档显示、故障代码显示、动力型模式指示灯、经济型模式指示灯、手动型模式指示灯、应急指示灯、温度指示灯均经过显示器驱动电路与中央处理器相连。
排档显示，显示实际的排档，用1、2、3、4、5、6表示自动6档、自动5档、自动4档、手动档保持、手动档升档、手动档降档，用0来表示空档，用-1和-2表示倒1档和倒2档。
故障代码显示，显示所发生的故障的代码。故障分为自检故障和运行故障两种，自检故障是在开机后进行的自检中发现的故障，运行故障是指在系统运行中发现的故障;如经故障诊断电路判定电磁阀组的输出值与中央处理器发送给的值不同，即给出电磁阀组工作故障代码，如果发生在自检中则给出自检故障代码，如果发生在运行中，即给出运行故障代码。
动力型模式指示灯和经济型模式指示灯显示模式选择开关当前的选择状态是动力型还是经济型。手动模式指示灯显示当前是否工作在手动模式(手动档保持、手动档升档、手动档降档)。应急指示灯显示当前是否处于应急状态中。油温指示灯显示当前油箱中的油温是否过高(即超限)。
(3).高速响应电磁阀组的各个高速响应电磁阀均经过电磁阀组驱动电路与中央处理器相连，同时电磁阀组驱动电路输出端还经过故障诊断电路与中央处理器相连。
电磁阀组驱动电路的输出经故障诊断电路与中央处理器相连，可以实现电磁阀组的防挂双档，确保变速器的安全运行，同时也构成了对电磁阀组的工作状况的连续监测，确保系统输出部件(电磁阀组)的有效和安全运行。
(4).安全启动连锁控制电路的继电器开关经过其驱动电路与中央处理器相连。只有当中央处理器检查完档位选择器处于空档、应急档处于非应急状态、方向盘处于直驶状态三者无误时，发出可以启动信号，驱动电路控制继电器开关闭合，才可以启动发动机，以确保发动机的安全启动。
(5).模式选择开关、档位选择器经档位选择器接口电路与中央处理器相连。模式选择开关和档位选择器的信号都是开关量信号。
(6).发动机转速传感器、涡轮转速传感器、车速传感器均经过转速传感器接口电路与中央处理器相连。
三个转速传感器的脉冲信号经过接口电路放大整形成方波信号后送往中央处理器，再经过计算得出精确的转速数值信号。
(7).油门踏板位移传感器、方向盘转角传感器均经位移量传感器接口电路与中央处理器相连。油门踏板位移传感器和方向盘转角传感器信号都是模拟量信号，在接口电路中完成模/数转换和放大后送中央处理器。
(8).制动状态传感器、应急档传感器均经开关量传感器接口电路与中央处理器相连。制动状态传感器和应急档传感器也都是开关量信号，因此开关量传感器接口电路与档位选择器接口电路是基本相同的，其差别仅在处理的信号来源不同。
(9).油温传感器经过油温传感器接口电路与中央处理器相连。
反映油箱油温的传感器是电阻型传感器，其信号也是模拟量，在接口电路中经与给定值作比较判断后，再送往中央处理器。
(10).油压传感器与显示器的压力指示灯相连，油压差1传感器与显示器的压差1指示灯相连，油压差2传感器与显示器的压差2指示灯相连。
油压传感器和油压差传感器直接给出了当前的油压和相应管路上的油压差是否超限(越过允许值)，当发生超限时相应指示灯亮。
(11).电源与各部分的电源端相连。本发明的电源将车辆上的24V直流电源变换成各部分所需要的直流电压供给各部分。避免车辆电源与电子控制系统直接相连，将各种干扰带进电子控制系统。
图1是该实施例的总体结构示意图。
该图中，1中央处理器，2程序存储器，3显示器驱动电路，4显示器，5安全启动连锁控制电路，6电磁阀组驱动电路，7高速响应电磁阀组，8档位选择器接口电路，9档位选择器，10模式选择开关，11转速传感器接口电路，12发动机转速传感器，13涡轮转速传感器，14车速传感器，15位移量传感器接口电路，16油门踏板位移传感器，17方向盘转角传感器，18开关量传感器接口电路，19制动状态传感器，20应急档传感器，21油温传感器接口电路，22油温传感器，23油压传感器，24油压差1传感器，25油压差2传感器，26电源，27故障诊断电路。
图2是该实施例的显示器电路原理图。
该图中，U1是排档显示数码管，U2是故障代码显示数码管，二者都是LC50X2型2位数码管。D1是动力型模式指示灯，D2是经济型模式指示灯，D3手动模式指示灯，D4温度指示灯，D5压力指示灯，D6压差1指示灯，D7压差2指示灯，D8应急指示灯。D1至D8均为普通发光二极管，R1、R2、R3、R4、R5为2.2K。
图3是该实施例的电磁阀组驱动电路原理图。
该图中，U3是74HC573锁存器，U4是74HC245三态收发器，U5是74HC02与非门，J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8是8个J33-3固态继电器。
图4是该实施例的档位选择器接口电路原理图。
该图中，U6是74HC245三态收发器，RG是RESPACK8电阻排，R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13为33Ω。
图5是该实施例的油温传感器接口电路原理图。
该图中，U7是LM2902四运放，U8是LM393非门，U9是PLT521光耦，R14、R15、R16、R17、R28为100Ω，R20、R21、R22、R23、R24、R18为20K，R25、R26为1K，R19为10K，R27为500Ω，R29为330Ω。
图6是该实施例的转速传感器接口电路原理图。该图中仅给出了一个转速传感器的接口电路，另两个转速传感器的接口电路与它完全相同。
该图中，U10是LM2902四运放，U11是74HCT14施密特触发器，R30、R31为5.1K，R32为510K，R33为51Ω，R34为4.7K，Cl为0.33μ，D9、D10、D11、D12、D13、D14都是IN4148二极管。
图7是该实施例的位移量传感器接口电路原理图。该图中仅给出了一个位移量传感器的接口电路，其余的与它完全相同。
该图中，U12是LM2902四运放，R35为24K，R36为47K，R37为10K，R38为150K，R39为200K，R40为1.5K，C2、C3、C4为0.33μ，D15、D16为IN751二极管，图8是该实施例的单片机系统电路原理图。
该图中，U13是8098CPU，U14是12MHz晶振，U15是74HC93计数器，U16是74HC245收发器，U17是74HC574触发器，U18是74HC138译码器，U19是PAL16L8可编程阵列，U20是27C128程序存储器，U21是8253接口电路。
图9是该实施例的显示器驱动电路原理图。
该图中，U22是8279接口电路，U23是74HCT14触发器，U24是74HC138译码器，U25是74HC04反相器，U26、U27、U28是三个75451驱动器，BG1、BG2、BG3、BG4、BG5、BG6、BG7、BG8是8个9012三极管，R41、R42、R45、R48、R51、R54、R57、R60、R63均为4.7K，R43、R46、R49、R52、R55、R58、R61、R64为69Ω，R44、R47、R50、R53、R56、R59、R62、R65为10K。
图10是实施例的故障电路原理图，该图中U29、U30是TLP521光电耦合器，U31是74HC245三态收发器，U32、U33是74HC是74HC02与非门，RG2、RG3是4.7KΩ电阻排，D17、D18、D19、D20、D21、D22、D23、D24都是IN4148二极管，D25、D26、D27、D28、D29、D30、D31、D32都是IN751二极管。
权利要求
1.自动变速器电子控制系统，由电子控制器、传感器输入、输出控制、电源组成，其特征在于(一).传感器输入由驾驶操作传感器和变速器工作状态传感器组成；(1).驾驶操作传感器包括档位选择器、模式选择开关、油门踏板位移传感器、方向盘转角传感器、制动状态传感器、应急档传感器；(2).变速器工作状态传感器包括发动机转速传感器、涡轮转速传感器、车速传感器、油温传感器、油压传感器、油压差1传感器、油压差2传感器；(二).输出控制由显示器、安全启动连锁控制电路、高速响应电磁阀组组成；(1).显示器包括排档显示、故障代码显示、动力型模式指示灯、经济型模式指示灯、手动型模式指示灯、应急指示灯、温度指示灯、压力指示灯、压差1指示灯、压差2指示灯；(2).安全启动连锁控制电路由1个继电器开关及其驱动电路构成；(3).高速响应电磁阀组包括1个变矩器闭锁控制高速响应电磁阀和7个自动换档控制高速响应电磁阀；(三).电子控制器由中央处理器、程序存储器、故障诊断电路、显示器驱动电路、电磁阀组驱动电路、档位选择器接口电路、油温传感器接口电路、转速传感器接口电路、位移量传感器接口电路、开关量传感器接口电路组成；(四).各部分间的主要连接关系如下，(1).程序存储器与中央处理器相连；(2).显示器的排档显示、故障代码显示、动力型模式指示灯、经济型模式指示灯、手动型模式指示灯、应急指示灯、温度指示灯均经过显示器驱动电路与中央处理器相连；(3).高速响应电磁阀组的各个高速响应电磁阀均经过电磁阀组驱动电路与中央处理器相连，同时电磁阀组驱动电路输出端还经过故障诊断电路与中央处理器相连；(4).安全启动连锁控制电路的继电器开关经过其驱动电路与中央处理器相连；(5).模式选择开关、档位选择器经档位选择器接口电路与中央处理器相连；(6).发动机转速传感器、涡轮转速传感器、车速传感器均经过转速传感器接口电路与中央处理器相连；(7).油门踏板位移传感器、方向盘转角传感器均经位移量传感器接口电路与中央处理器相连；(8).制动状态传感器、应急档传感器均经开关量传感器接口电路与中央处理器相连；(9).油温传感器经过油温传感器接口电路与中央处理器相连；(10).油压传感器与显示器的压力指示灯相连，油压差1传感器与显示器的压差1指示灯相连，油压差2传感器与显示器的压差2指示灯相连；(11).电源与各部分的电源端相连。
2.如权利要求1所述的自动变速器电子控制系统，其特征在于(1).档位选择器可以由一组开关组成，用开关组合编码形成档位选择信号;(2).显示器中的排档显示由2位数码管组成、故障代码显示也由2位数码管组成;(3).中央处理器是一片8098，程序存储器是一片27C128;(4).安全启动连锁控制电路的继电器开关驱动电路由一个固态继电器及其辅助电路构成。
3.如权利要求1、2所述的自动变速器电子控制系统，其特征在于档位选择器由6个开关组成，编码形成9个档位选择信号，即自动6档、自动5档、自动4档、手动档保持、手动档升档、手动档降档、空档、倒1档、倒2档。
全文摘要
本发明是一种用于履带式车辆液压机械传动的自动变速器电子控制系统，由电子控制器、传感器输入、输出控制、电源组成，传感器输入包括挡位选择器、模式选择开关和油门踏板位移、方向盘转角、制动状态、应急挡、发动机转速、涡轮转速、车速、油温、油压、油压差1、油压差2共11个传感器，输出控制包括显示器、安全启动连锁控制电路、由1个变矩器闭锁控制高速响应电磁阀和7个自动换挡控制高速响应电磁阀组成的高速响应电磁阀组。
文档编号G05D13/00GK1084462SQ9211089
公开日1994年3月30日 申请日期1992年9月23日 优先权日1992年9月23日
发明者丁华荣, 叶小明, 张方杰 申请人:北京理工大学