专利名称：通用编码式电动汽车变挡控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电动汽车的控制装置，更确切地说是涉及一种用于电动汽车的通用编码式电动汽车变挡控制器方面的发明。
背景技术：
目前，汽车领域已对新能源环保汽车进行全力研发，作为新能源环保汽车的核心电动机又成为该技术研发的主要目标，于是不断有新品种的多速电机问世，这使得本来就不统一的电动汽车变挡控制方式和实现控制的部件变得更加凌乱，现电动汽车变挡方式有多种，如改变电机绕组星形/三角形接法转换、控制电机绕组多个抽头与电源之间的连接、改变电机电源电压、改变绕组的组合形式、改变励磁磁场强度、机械方式变挡等，实现变挡的装置更是各不相同，因某种原因要想将电动汽车原有的电机用其他品牌的电机代替，则必须同时更换电机的电子变速装置，这样不仅在时间和资金上造成浪费，也不利于节能环 保。而已有的各种变挡装置不具备驱动磁保持继电器的功能即输出端口电压极性互换的功能，也不具备兼顾机械变速箱的多挡位自动变挡控制功能。由此可见，上述现有的变挡装置仍存在有诸多的缺陷，而亟待加以改进。有鉴于上述现有的变挡装置存在的缺陷，本设计人基于从事此类产品设计制造多年，积有丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种改进成型结构的通用编码式电动汽车变挡控制器，能够改进一般市面上现有常规变挡装置的成型结构，使其更具有竞争性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。
实用新型内容本实用新型所要解决的主要技术问题在于，克服现有的变挡装置存在的缺陷，而提供一种新型结构的通用编码式电动汽车变挡控制器，使其具有很好通用性，控制多速电机均可使用同一个型号的通用编码式变速控制器，从而使不同牌号的多速电机代换极为容易，适于标准化生产。本实用新型解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本实用新型提出的通用编码式电动汽车变挡控制器，包括有主控芯片CPU，由主控芯片CPU分别与变挡信号输入电路Al、手动/自动切换信号输入电路A2、挡位确认信号输入电路A3、电流信号处理电路C、速度信号处理电路D、变挡信号输出电路B接变挡控制输出电路E、挡位指示输出电路F、电机驱动控制电路G及步进电机控制电路H连接组成。本实用新型解决其技术问题还可以采用以下技术措施来进一步实现。前所述的变挡信号输入电路Al的信号输入端与端口 11、端口 12、端口 13连接，变挡信号输入电路Al的信号输出端与主控芯片CPU的端口 Pl. O、端口 Pl. I、端口 Pl. 2连接，手动/自动切换信号输入电路A2的信号输入端与端口 14连接，手动/自动切换信号输入电路A2的信号输出端与CPU的端口 Pl. 3连接，挡位确认信号输入电路A3的信号输入端与端口 23、端口 24、端口 25连接，挡位确认信号输入电路A3的信号输出端与主控芯片CPU的端口 P2. 4、端口 P2. 5、端口 P2. 6连接，变挡指令输出电路B的信号输入端与主控制器CPU的端口 PO. O、端口 PO. I、端口 PO. 2、端口 PO. 3、端口 PO. 4、端口 PO. 5、端口 PO. 6、端口 PO. 7 连接，变挡信号输出电路B的信号输出端与变挡控制输出电路E的信号输入端连接，变挡控制输出电路E的信号输出端与端口 I、端口 2、端口 3、端口 4、端口 5、端口 6、端口 7、端口 8连接，电流信号处理电路C的信号输入端与电流传感器26连接，电流信号处理电路C的信号输出端与主控芯片CPU的端口 P3. 4、端口 P3. 5、端口 P3. 6连接，速度信号处理电路D的信号输入端与速度传感器18连接，速度信号处理电路D的信号输出端与主控芯片CPU的端口P3. I、端口 P3. 2、端口 P3. 3连接，挡位指示输出电路F的信号输入端与主控芯片CPU的端口Pl. 7、端口 P3. O、端口 Pl. 4、端口 Pl. 5连接，挡位指示输出电路F的信号输出端与端口 15、端口 16、端口 17、端口 28连接，电机驱动控制电路G的信号输入端与主控制器CPU的端口Pl. 6连接，电机驱动控制电路G的信号输出端与端口 10连接；步进电机控制电路H的信号输入端与主控芯片CPU的端口 P2. O、端口 P2. I、端口 P2. 2、端口 P2. 3连接，步进电机控制电路H的信号输出端与端口 19、端口 20、端口 21、端口 22连接。前所述的变挡信号输入电路Al由三个光稱合器和六只电阻构成；光稱合器的信号输入端采用12V供电，光耦合器的信号输出端采用5V供电；手动/自动切换信号输入电路A2，由光耦合器和两只电阻构成；光耦合器的信号输入端采用12V供电，光耦合器的信号输出端米用5V供电；挡位确认信号输入电路A3由三个光I禹合器和六只电阻构成,光I禹合器的信号输入端采用12V供电，光耦的信号输出端采用5V供电。前所述的变挡信号输出电路路B由八只光耦合器和四十八只电阻构成，光耦合器的信号输入端采用5V供电，光耦合器的信号输出端采用12V供电。前所述的电流信号处理电路C由微处理器和电流传感器构成。前所述的速度信号处理电路D由微处理器和速度传感器及数字显示器构成。前所述的变挡控制输出电路E为八只N沟道场效应开关管和八只P沟道场效应开关管组成的四组H桥式输出电路，四组中的每组输出电路均有一对电压极性能根据主控芯片CPU指令而互换的输出接线端口，分别为端口 I、端口 2，端口 3、端口 4，端口 5、端口 6，端口 7、端口 8。前所述的挡位指示输出电路F由四只光耦合器和八只电阻构成，光耦合器的信号输入端采用5V供电，光耦的信号输出端采用12V供电。前所述的电机驱动控制电路G由光耦合器和场效应开关管构成。前所述的步进电机控制电路H由整形芯片构成。前所述的变挡控制输出电路E的输出端接磁保持继电器或电磁继电器。前所述的步进电机控制电路H的输出端接驱动器QD1、QD2控制步进电机Ml和M2。本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本实用新型由于采用上述技术方案，使其通用性好，控制二速、三速、四速乃至十几速的多速电机或控制二速、三速、四速乃至十几速的机械变速箱均可用同一个型号的通用编码式电动汽车变挡控制器配上相应软件及不同数量和形式的执行器件来实现，在本通用编码式电动汽车变挡控制器内部硬件不变的情况下，仅仅修改软件就可以满足所有电动汽车的变挡要求，其中包括了控制电子变挡和机械变挡。具有速度显示和自动变挡功能，且不同挡位的变化界线能通过软件轻松修改，从而使不同牌号的多速电机代换极为容易，也使多速电机的控制器配套变得极为方便，适于标准化生产。综上所述，本实用新型在空间型态上确属创新，并较现有产品具有增进的多项功效，且结构简单，适于实用，具有产业的广泛利用价值。其在技术发展空间有限的领域中，不论在结构上或功能上皆有较大的改进，且在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，而确实具有增进的功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。上述说明仅为本实用新型技术方案特征部份的概述，为使专业技术人员能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式
由以下实施例及其附图详细给出。
图I是本实用新型通用编码式电动汽车变挡控制器的电路方框图图2是本实用新型通用编码式电动汽车变挡控制器控制磁保持继电器变挡的电路原理图图3是本实用新型通用编码式电动汽车变挡控制器控制电磁继电器变挡的电路原理图图4是本实用新型通用编码式电动汽车变挡控制器控制步进电机变挡的电路原理图图5是汽车机械变速箱排挡杆运行轨迹及各挡相对位置示坐标意图附图标记说明CPU为主控芯片，Al为变挡信号输入电路，A2为手动/自动切换信号输入电路，A3为挡位确认信号输入电路，B为变挡信号输出电路，C为电流信号处理电路，D为速度信号处理电路，E为变挡控制输出电路，F为挡位指示输出电路，G为电机驱动控制电路，H为步进电机控制电路，Ul为主控芯片即CPU、U2为信号整形芯片、U20为速度信号微处理器芯片、U21为电流信号微处理器芯片、NI至N20为光耦合器、Cl、C2、C3为滤波电容，W为稳压电路，Rl至R80为电阻，端口 I、端口 2，端口 3、端口 4，端口 5、端口 6，端口 7、端口 8。分别为变挡控制输出电路E的四组输出端口、(9)为油门踏板+5V电源输入端、10为油门踏板+5V供电端、端口 11、端口 12、端口 13为变挡指令输入端，在图2、图3中11、12、13分别为一、二、三挡手动变挡指令输入端，14为手动/自动切换指令输入端、图4中11为行车指令输入端，12为空挡指令输入端，(13)为挡位坐标原点即(0，0)点位置信号输入端，151为一挡指示信号输出端，6为二挡指示信号输出端，17为三挡指示信号输出端，28为空挡指示信号输出端，18为速度传感器，27为速度显示屏，M1、M2为安装在变挡控制器外的两个用于执行机械变挡动作的步进电机，QD1、QD2分别为步进电机Ml和M2的驱动器，19,21分别为两个步进电机脉冲信号输出端，20、22分别为两个步进电机方向信号输出端，23为一挡的变挡动作确认信号输入端，24为二挡的变挡动作确认信号输入端，25为三挡的变挡动作确认信号输入端，26为电流传感器，U3至U19为场效应开关管，其中仍、邪、价、现、仍1、仍3、U15、U17、U19为P沟道场效应开关管，U4、U6、U8、U10、U12、U14、U16、U18为N沟道场效应开关管，Jl、J2、J3、J4为四个安装在变挡控制器外的变挡执行磁保持继电器，A1、A2、A3分别为机械变速箱排挡杆一，二，三挡，坐标点。
具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。请参阅图I所示，本实用新型通用编码式电动汽车变挡控制器，其主要由由主控芯片CPU分别与变挡信号输入电路Al、手动/自动切换信号输入电路A2、挡位确认信号输入电路A3、电流信号处理电路C、速度信号处理电路D、变挡信号输出电路B接变挡控制输出电路E、挡位指示输出电路F、电机驱动控制电路G及步进电机控制电路H连接组成。请参阅图2所示，本通用编码式电动汽车变挡控制器控制机外的四个磁保持继电器完成变挡任务的电原理图，图中虚线框住的部分及虚线框内的大写字母表示该部分的电路为方框图中相对应的方框内部的原理图，端口 I、端口 2、端口 3、端口 4、端口 5、端口 6、 端口 7、端口 8为变挡控制输出接线端，Jl至J4为安装在通用编码式电动汽车变挡控制器控制机外的四个磁保持继电器，汽车各挡位对变挡控制器各输出端的电压极性要求规定如下一挡时，磁保持继电器J1、磁保持继电器J3、磁保持继电器J4的触头接通，磁保持继电器J2的触头断开，端口 I至端口 8的电压极性为 端口 1+，端口 2_，端口 3_，端口 4+，端口5+，端口 6_，端口 7+，端口 8_，二挡时磁保持继电器J2、磁保持继电器J3的触头接通，磁保持继电器J1、磁保持继电器J4的触头断开，端口 I至端口 8的电压极性为端口 I-、端口2+、端口 3+、端口 4_、端口 5+、端口 6_、端口 7_、端口 8+，三挡时磁保持继电器J4的触头接通，磁保持继电器J1、磁保持继电器J2、磁保持继电器J3的触头断开，端口 I至端口 8的电压极性为端口 I-、端口 2+、端口 3_、端口 4+、端口 5_、端口 6+、端口 7+、端口 8_。手动/自动切换信号输入端(14)为高电平时为手动模式，按一挡键由端口 11送入一挡指令，主控芯片Ul根据预设的输出要求，熄灭端口 15之外的所有挡位指示灯，点亮端口 15的指示灯并保持点亮状态，同时在主控芯片Ul的端口 Pl. 6输出终止驱动信号，经P沟道场效应开关管U19执行终止电机驱动，防止变挡过程中触头间产生电弧，经过一段延时后主控芯片Ul的端口 PO. O至端口 PO. 7输出一组二进制编码(01100101)，即端口 PO. O输出(O)，端口 PO. I输出(I)，端口 PO. 2输出(I)，端口 PO. 3输出(O)，端口 PO. 4输出(O)，端口 PO. 5输出(I)，端口 PO. 6输出(O)，端口 PO. 7输出(I)，此组输出信号经隔离选通输出和幅度调整后分别送至场效应开关管U3、场效应开关管U4、场效应开关管U9、场效应开关管U10、场效应开关管U11、场效应开关管U12、场效应开关管U15、场效应开关管U16的栅极，场效应开关管U3、场效应开关管U4触发导通，输出端电压极性为端口 1+，端口 2_，场效应开关管U9、场效应开关管UlO触发导通，输出端电压极性为端口 3_，端口 4+，场效应开关管UlI、场效应开关管U12触发导通，输出端电压极性为端口 5+，端口 6_，场效应开关管U15、场效应开关管U16触发导通，输出端电压极性为端口 7+，端口 8_，磁保持继电器J1、磁保持继电器J2、磁保持继电器J3、磁保持继电器J4执行变挡动作，变挡完成后由端口 23向主控芯片Ul送入确认信号，主控芯片Ul的端口 P2. 4检测到端口 23送来的确认信号后，由端口 Pl. 6输出恢复电机驱动指令，经场效应开关管U19执行恢复电机驱动；按二挡键由端口12送入二挡指令，主控芯片Ul根据预设的输出要求，熄灭端口 16之外的所有挡位指示灯，点亮端口 16的指示灯并保持点亮状态，同时在主控芯片Ul的端口 Pl. 6输出终止驱动信号，经场效应开关管U19执行终止电机驱动，防止变挡过程中触头间产生电弧，经过一段延时后主控芯片Ul的端口 PO. O至端口 PO. 7输出一组二进制编码(10010110)，即端口 PO. O输出(I)，端口 PO. I输出(0)，端口 PO. 2输出(0)，端口 PO. 3输出(I)，端口 PO. 4输出(0)，端口 PO. 5输出(I)，端口 PO. 6输出(I)，端口 PO. 7输出(0)，此组输出信号经隔离选通输出和幅度调整后分别送至场效应开关管U5、场效应开关管U6、场效应开关管U7、场效应开关管U8、场效应开关管U11、场效应开关管U12、场效应开关管U17、场效应开关管U18的栅极，场效应开关管U5、场效应开关管U6触发导通，输出端电压极性为端口 1-，端口 2+，场效应开关管U7、场效应开关管U8触发导通，输出端电压极性为端口 3+，端口 4_，场效应开关管UlI、场效应开关管U12触发导通，输出端电压极性为端口 5+，端口 6_，场效应开关管U17、场效应开关管U18触发导通，输出端电压极性为端口 7_，端口 8+，磁保持继电器J1、磁保持继电器J2、磁保持继电器J3、磁保持继电器J4执行变挡动作，变挡完成后由端口 24向Ul送入确认信号，主控芯片Ul的端口 P2. 5检测到端口 24送来的确认信号后由端口 Pl. 6输出恢复驱动指令，经场效应开关管U19执行恢复电机驱动；按三挡键由端口 13送入三挡指令,主控芯片Ul根据预设的输出要求，熄灭端口 17之外的所有挡位指示灯，点亮端口 17的 指示灯并保持点亮状态，同时在主控芯片Ul的端口 Pl. 6输出终止驱动信号，经P沟道场效应开关管U19执行终止电机驱动，防止变挡过程中触头间产生电弧，经过一段延时后主控芯片Ul的端口 PO. 0至端口 PO. 7输出一组二进制编码(10101001)，即端口 PO. 0输出(1)，端口 PO. I 输出(0)，端口 PO. 2 输出(I)，端口 PO. 3 输出(0)，端口 PO. 4 输出(I)，端口 PO. 5输出(0)，端口 PO. 6输出(0)，端口 PO. 7输出(I)，此组输出信号经隔离输出和幅度调整后分别送至场效应开关管U5、场效应开关管U6、场效应开关管U9、场效应开关管UlO、场效应开关管U13、场效应开关管U14、场效应开关管U15、场效应开关管U16的栅极，场效应开关管U5、场效应开关管U6触发导通，输出端电压极性为端口 1-，端口 2+，场效应开关管U9、场效应开关管UlO触发导通，输出端电压极性为端口 3_，端口 4+，场效应开关管U13、场效应开关管U14触发导通，输出端电压极性为端口 5_，端口 6+，场效应开关管U15、场效应开关管U16触发导通，输出端电压极性为 端口 7+，端口 8_，磁保持继电器Jl、磁保持继电器J2、磁保持继电器J3、J4执行变挡动作，变挡完成后由端口 25向主控芯片Ul送入确认信号，主控芯片Ul的端口 P2. 6检测到端口 25送来的确认信号后，由端口 Pl. 6输出恢复驱动指令，经场效应开关管U19执行恢复电机驱动；速度信号处理电路实时监测汽车行驶速度并由显示器实时显示。手动/自动切换信号输入端14为低电平时为自动模式，接通电源，主控芯片Ul根据预设的输出要求，熄灭端口 15之外的所有挡位指示灯，点亮端口 15的指示灯并保持点亮状态，同时在主控芯片Ul的端口 Pl. 6输出终止驱动信号，经P沟道场效应开关管U19执行终止电机驱动，防止变挡过程中触头间产生电弧，经过一段延时后主控芯片Ul的端口 P0.0至端口 PO. 7输出一组二进制编码(01100101)，即端口 PO. 0输出(0)，端口 PO. I输出(1)，端口 PO. 2 输出(I)，端口 PO. 3 输出(0)，端口 PO. 4 输出(0)，端口 PO. 5 输出(I)，端口 PO. 6输出(0)，端口 PO. 7输出(I)，此组输出信号经隔离选通输出和幅度调整后分别送至场效应开关管U3、场效应开关管U4、场效应开关管U9、场效应开关管U10、场效应开关管UlI、场效应开关管U12、场效应开关管U15、场效应开关管U16的栅极，场效应开关管U3、场效应开关管U4触发导通，输出端电压极性为端口 1+，端口 2_，场效应开关管U9、场效应开关管UlO触发导通，输出端电压极性为端口 3-，端口 4+，场效应开关管U11、场效应开关管U12触发导通，输出端电压极性为端口 5+,端口 6-,场效应开关管U15、场效应开关管U16触发导通，输出端电压极性为端口 7+，端口 8_，磁保持继电器J1、磁保持继电器J2、磁保持继电器J3、磁保持继电器J4执行变挡动作，变挡完成后由端口 23向主控芯片Ul送入确认信号主控芯片Ul的端口 P2. 4检测到端口 23送来的确认信号后，由端口 Pl. 6输出恢复电机驱动指令，经场效应开关管U19执行恢复电机驱动；当速度信号处理电路D检测到汽车行驶速度已经达到软件中预设的二挡速度值时，向主控芯片Ul发出二挡变挡指令，按到变挡指令后，主控芯片Ul根据预设的输出要求，熄灭端口 16之外的所有挡位指示灯,点亮端口 16的指示灯并保持点亮状态，同时在主控芯片Ul的端口 Pl. 6输出终止驱动信号，经场效应开关管U19执行终止电机驱动，防止变挡过程中触头间产生电弧，经过一段延时后主控芯片Ul的端口 PO. O至端口 PO. 7输出一组二进制编码(10010110)，即端口 PO. O输出(1)，端口 PO. I输出(0)，端口 PO. 2输出(0)，端口PO. 3输出(I)，端口 PO. 4输出(O)，端口 PO. 5输出(I)，端口 PO. 6输出(I)，端口 PO. 7输出
(O)，此组输出信号经隔离选通输出和幅度调整后分别送至场效应开关管U5、场效应开关管U6、场效应开关管U7、场效应开关管U8、场效应开关管U11、场效应开关管U12、场效应开关管U17、场效应开关管U18的栅极,场效应开关管U5、场效应开关管U6触发导通,输出端电压极性为端口 1-，端口 2+，场效应开关管U7、场效应开关管U8触发导通，输出端电压极性为端口 3+，端口 4_，场效应开关管U11、场效应开关管U12触发导通，输出端电压极性为端口 5+，端口 6_，场效应开关管U17、场效应开关管U18触发导通，输出端电压极性为端口7_，端口 8+，磁保持继电器Jl、磁保持继电器J2、磁保持继电器J3、磁保持继电器J4执行变挡动作，变挡完成后由端口 24向Ul送入确认信号，主控芯片Ul的端口 P2. 5检测到端口 24送来的确认信号后由端口 Pl. 6输出恢复驱动指令，经场效应开关管U19执行恢复电机驱动；当速度信号处理电路D检测到汽车行驶速度已经达到软件中预设的三挡速度值时，向主控芯片Ul发出三挡变挡指令，接到变挡指令后，主控芯片Ul根据预设的输出要求，熄灭端口 17之外的所有挡位指示灯,点亮端口 17的指示灯并保持点亮状态，同时在主控芯片Ul的端口 Pl. 6输出终止驱动信号，经P沟道场效应开关管U19执行终止电机驱动，防止变挡过程中触头间产生电弧，经过一段延时后主控芯片Ul的端口 PO. O至端口 PO. 7输出一组二进制编码(10101001)，即端口 PO. O输出(I)，端口 PO. I输出(O)，端口 PO. 2输出(I)，端口 PO. 3 输出(O)，端口 PO. 4 输出(I)，端口 PO. 5 输出(O)，端口 PO. 6 输出(O)，端口 PO. 7输出(I)，此组输出信号经隔离输出和幅度调整后分别送至场效应开关管U5、场效应开关管U6、场效应开关管U9、场效应开关管U10、场效应开关管U13、场效应开关管U14、场效应开关管U15、场效应开关管U16的栅极,场效应开关管U5、场效应开关管U6触发导通,输出端电压极性为端口 1-，端口 2+，场效应开关管U9、场效应开关管UlO触发导通，输出端电压极性为端口 3_，端口 4+，场效应开关管U13、场效应开关管U14触发导通，输出端电压极性为端口 5_，端口 6+，场效应开关管U15、场效应开关管U16触发导通，输出端电压极性为端口 7+，端口 8_，磁保持继电器J1、磁保持继电器J2、磁保持继电器J3、J4执行变挡动作，变挡完成后由端口 25向主控芯片Ul送入确认信号，主控芯片Ul的端口 P2. 6检测到端口25送来的确认信号后，由端口 Pl. 6输出恢复驱动指令,经场效应开关管U19执行恢复电机驱动；变挡可以通过四个磁保持继电器的工作组合，控制多速电机的绕组连接形式来实现，也可以通过控制供给电机的电源电压变化来实现。实施例二 请参阅图3所示本通用编码式电动汽车变挡控制器控制八个电磁继电器完成变挡任务的电原理图，图中虚线框住的部分及虚线框内的大写字母表示该部分的电路为方框图中相对应的方框内部的原理图，端口 I、端口 2、端口 3、端口 4、端口 5、端口 6、端口 7、端口 8为变挡控制输出接线端，J5至J12为安装在通用编码式电动汽车变挡控制器外部的八个电磁继电器，汽车各挡位对变挡控制器各输出端的电压极性要求规定如下一挡时，电磁继电器J5、电磁继电器J8、电磁继电器J9、电磁继电器Jll吸合，电磁继电器J6、电磁继电器J7、电磁继电器J10、电磁继电器J12的释放，输出端口的电压极性为端口 1+，端口 2_，端口 3_，端口 4+，端口 5+，端口 6_，端口 7+，端口 8_，二挡时，电磁继电器J6、电磁继电器J7、电磁继电器J9、电磁继电器J12吸合，电磁继电器J5、电磁继电器J8、电磁继电器 J10、电磁继电器JlI释放，输出端口的电压极性为端口 I-、端口 2+、端口 3+、端口 4_、端口5+、端口 6_、端口 7_、端口 8+，三挡时，电磁继电器J6、电磁继电器J8、电磁继电器JlO、电磁继电器Jll吸合，电磁继电器J5、电磁继电器J7、电磁继电器J9、电磁继电器J12释放，输出端口的电压极性为端口 I-、端口 2+、端口 3_、端口 4+、端口 5_、端口 6+、端口 7+、端口 8_。手动/自动切换信号输入端14为高电平时为手动模式，按一挡键由端口 11送入一挡指令，主控芯片Ul根据预设的输出要求，熄灭端口 15之外的所有挡位指示灯，点亮端口 15的指示灯并保持点亮状态，同时在主控芯片Ul的端口 Pl. 6输出终止驱动信号，经P沟道场效应开关管U19执行终止电机驱动，防止变挡过程中触头间产生电弧，经过一段延时后主控芯片Ul的端口 PO. 0至端口 PO. 7输出一组二进制编码(01100101)，即端口 PO. 0输出(0)，端口 PO. I输出(I)，端口 PO. 2输出(I)，端口 PO. 3输出(0)，端口 PO. 4输出(0)，端口 PO. 5输出(I)，端口 PO. 6输出(0)，端口 PO. 7输出(I)，此组输出信号经隔离选通输出和幅度调整后分别送至场效应开关管U3、场效应开关管U4、场效应开关管U9、场效应开关管U10、场效应开关管U11、场效应开关管U12、场效应开关管U15、场效应开关管U16的栅极，场效应开关管U3、场效应开关管U4触发导通，输出端电压极性为端口 1+，端口 2_，场效应开关管U9、场效应开关管UlO触发导通，输出端电压极性为端口 3_，端口 4+，场效应开关管Ul I、场效应开关管U12触发导通，输出端电压极性为 端口 5+，端口 6_，场效应开关管U15、场效应开关管U16触发导通，输出端电压极性为端口 7+，端口 8_，电磁继电器J5、电磁继电器J8、电磁继电器J9、电磁继电器Jll吸合，执行变挡动作，变挡完成后由端口 23向主控芯片Ul送入确认信号，主控芯片Ul的端口 P2. 4检测到端口 23送来的确认信号后，由端口 Pl. 6输出恢复电机驱动指令，经场效应开关管U19执行恢复电机驱动；按二挡键由端口 12送入二挡指令，主控芯片Ul根据预设的输出要求，熄灭端口 16之外的所有挡位指示灯，点亮端口 16的指示灯并保持点亮状态，同时在主控芯片Ul的端口 Pl. 6输出终止驱动信号，经场效应开关管U19执行终止电机驱动，防止变挡过程中触头间产生电弧，经过一段延时后主控芯片Ul的端口 PO. 0至端口 PO. 7输出一组二进制编码(10010110)，即端口 PO. 0输出(I)，端口 PO. I输出(0)，端口 PO. 2输出(0)，端口 PO. 3输出(I)，端口 PO. 4输出(0)，端口 PO. 5输出(I)，端口 PO. 6输出(I)，端口 PO. 7输出(0)，此组输出信号经隔离选通输出和幅度调整后分别送至场效应开关管U5、场效应开关管U6、场效应开关管U7、场效应开关管U8、场效应开关管U11、场效应开关管U12、场效应开关管U17、场效应开关管U18的栅极，场效应开关管U5、场效应开关管U6触发导通，输出端电压极性为端口 1-，端口 2+，场效应开关管U7、场效应开关管U8触发导通，输出端电压极性为端口 3+，端口 4_，场效应开关管UlI、场效应开关管U12触发导通，输出端电压极性为端口 5+，端口 6_，场效应开关管U17、场效应开关管U18触发导通,输出端电压极性为端口 7-,端口 8+,电磁继电器J6、电磁继电器J7、电磁继电器J9、电磁继电器J12吸合，执行变挡动作，变挡完成后由端口 24向Ul送入确认信号，主控芯片Ul的端口 P2. 5检测到端口 24送来的确认信号后由端口 Pl. 6输出恢复驱动指令，经场效应开关管U19执行恢复电机驱动；按三挡键由端口 13送入三挡指令,主控芯片Ul根据预设的输出要求，熄灭端口 17之外的所有挡位指示灯，点亮端口 17的指示灯并保持点亮状态，同时在主控芯片Ul的端口 Pl. 6输出终止驱动信号，经P沟道场效应开关管U19执行终止电机驱动，防止变挡过程中触头间产生电弧，经过一段延时后主控芯片Ul的端口 PO. O至端口 PO. 7输出一组二进制编码(10101001)，即端口 PO. O输出(1)，端口 PO. I 输出(0)，端口 PO. 2 输出(I)，端口 PO. 3 输出(0)，端口 PO. 4 输出(I)，端口 PO. 5输出(0)，端口 PO. 6输出(0)，端口 PO. 7输出(I)，此组输出信号经隔离输出和幅度调整后分别送至场效应开关管U5、场效应开关管U6、场效应开关管U9、场效应开关管UlO、场效应开关管U13、场效应开关管U14、场效应开关管U15、场效应开关管U16的栅极，场效应开关·管U5、场效应开关管U6触发导通，输出端电压极性为端口 1-，端口 2+，场效应开关管U9、场效应开关管UlO触发导通，输出端电压极性为端口 3_，端口 4+，场效应开关管U13、场效应开关管U14触发导通，输出端电压极性为端口 5_，端口 6+，场效应开关管U15、场效应开关管U16触发导通,输出端电压极性为端口 7+,端口 8-,电磁继电器J6、电磁继电器J8、电磁继电器J10、电磁继电器JlI吸合，执行变挡动作，变挡完成后由端口 25向主控芯片Ul送入确认信号，主控芯片Ul的端口 P2. 6检测到端口 25送来的确认信号后，由端口 Pl. 6输出恢复驱动指令，经场效应开关管U19执行恢复电机驱动。自动挡时原理与实施例一自动挡原理相同，只是输出端控制器件用电磁继电器J5至J12取代了磁保持继电器Jl至J4，这里不再赘述。实施例三请参阅图4所示本通用编码式电动汽车变挡控制器控制两个步进电机，拖动机械变速箱排挡杆完成自动变挡任务的电原理图，图中虚线框住的部分及虚线框内的大写字母表示该部分的电路为方框图中相对应的方框内部的原理图，Ml、M2为安装在通用编码式电动汽车变挡控制器外部，用于拖动排挡杆做机械运动的两个步进电机，步进电机Ml用于执行X轴方向的拖动，步进电机M2用于执行Y轴方向的拖动，QDl、QD2分别为步进电机Ml和步进电机M2的驱动器，汽车机械变速箱排挡杆运行轨迹及各挡相对位置要求如图5所示，步进电机转向与坐标值关系规定为步进电机Ml正向转时沿着X轴值增加方向拖动，步进电机Ml反向转时沿着X轴值减少方向拖动；步进电机M2正向转时沿着Y轴值增加方向拖动，步进电机M2反向转时沿着Y轴值减少方向拖动。空档时端口 12为低电平，检测到端口 12输入的空挡指令后，主控芯片Ul根据预设的输出要求，熄灭端口 28之外的所有挡位指示灯，点亮端口 28的空挡指示灯并保持点亮状态，同时在由主控芯片Ul的端口 Pl. 6输出终止驱动信号，经场效应开关管U19执行终止电机驱动，防止变挡过程中变速箱齿轮撞击，稍作延时后主控芯片Ul通过端口 21、端口22送入脉冲和方向信号，控制步进电机M2复位，即拖动排挡杆到Y轴坐标0的位置，然后通过端口 19、端口 20送入脉冲和方向信号，控制步进电机Ml复位，即拖动排挡杆到X轴坐标O的位置，变挡动作完成后由端口 13送入确认信号，主控芯片Ul的端口 Pl. 2检测到端口 13送来的确认信号后，由端口 Pl. 6输出恢复驱动指令，经场效应开关管U19执行恢复电机驱动。前进挡时端口 11为低电平，检测到端口 11输入的前进挡指令后，主控芯片Ul根据预设的输出要求，熄灭端口 15之外的所有挡位指示灯，点亮15端口的指示灯并保持点亮状态，同时在由主控芯片Ul的端口 Pl. 6输出终止驱动信号，经场效应开关管U19执行终止电机驱动，防止变挡过程中变速箱齿轮撞击，稍作延时后，主控芯片Ul通过端口 21、端口
(22)送入脉冲和方向信号，控制步进电机M2正方向转动，即拖动执行机构到坐标(0，2)，默认换到一挡，变挡动作完成后由端口 23送入确认信号，主控芯片Ul的端口 P2. 4检测到端口 23送来的确认信号后，由端口 Pl. 6输出恢复驱动指令,经场效应开关管U19执行恢复电机驱动； 当速度信号处理电路D检测到汽车行驶速度已经达到软件中预设的二挡速度值时，向主控芯片Ul发出二挡变挡指令，接到变挡指令后，主控芯片Ul根据预设的输出要求，熄灭端口 16之外的所有挡位指示灯,点亮16端口的指示灯并保持点亮状态，同时在由主控芯片Ul的端口 Pl. 6输出终止驱动信号，经场效应开关管U19执行终止电机驱动，防止变挡过程中变速箱齿轮撞击，稍作延时后，主控芯片Ul通过端口 21、22送入脉冲和方向信号，控制步进电机M2反方向转动，即拖动排挡杆到坐标(O, -2),变挡动作完成后由端口 24送入确认信号，主控芯片Ul的端口 P2. 5检测到端口 24送来的确认信号后，由端口 Pl. 6输出恢复驱动指令，经场效应开关管U19执行恢复电机驱动；当速度信号处理电路D检测到汽车行驶速度已经达到软件中预设的三挡速度值时，向主控芯片Ul发出三挡变挡指令，接到变挡指令后，主控芯片Ul根据预设的输出要求，熄灭端口 17之外的所有挡位指示灯，点亮17端口的指示灯并保持点亮状态，同时在由主控芯片Ul的端口 Pl. 6输出终止驱动信号，经场效应开关管U19执行终止电机驱动，防止变挡过程中变速箱齿轮撞击，稍作延时后，主控芯片Ul通过端口 21、端口 22送入脉冲和方向信号，控制步进电机M2正方向转动回到坐标原点，即拖动排挡杆到坐标(0，0)，主控芯片Ul收到端口 13送来的确认信号后，通过端口 19、端口 20送入脉冲和方向信号，控制步进电机Ml正方向转动，拖动排挡杆到坐标(4，0)，然后通过端口 21、端口 22送入脉冲和方向信号，控制步进电机M2正方向转动，拖动执行机构到坐标(4，2)，变挡完成后由端口 25向主控芯片Ul送入确认信号，主控芯片Ul的端口 P2. 6检测到端口 25送来的确认信号后，由端口 Pl. 6输出恢复驱动指令，经场效应开关管U19执行恢复电机驱动；倒车挡时端口 11依然为低电平，即前进挡自动运行状态，同时通过相关的操作改变汽车驱动电机的旋转方向即可实现倒车。所有变挡过程中，每当有升挡指令输入时，主控芯片Ul首先判断电流信号处理电路C送来的电机实时运行电流是否大于软件中预设的升挡电流上限，若小于软件中预设的升挡电流上限则执行升挡命令，若大于软件中预设的升挡电流上限则不执行升挡指令，以防止汽车当前速度符合升挡条件而转矩达不到当前汽车要求致使升挡后车速迅速衰减又快速出现降挡动作而不能正常行驶。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与 修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种通用编码式电动汽车变挡控制器，包括有主控芯片CPU，其特征在于由主控芯片CPU分别与变挡信号输入电路Al、手动/自动切换信号输入电路A2、挡位确认信号输入电路A3、电流信号处理电路C、速度信号处理电路D、变挡信号输出电路B接变挡控制输出电路E、挡位指示输出电路F、电机驱动控制电路G及步进电机控制电路H电连接组成。
2.根据权利要求I所述的通用编码式电动汽车变挡控制器，其特征在于其中所述的变挡信号输入电路Al的信号输入端与端口 11、端口 12、端口 13连接，变挡信号输入电路Al的信号输出端与主控芯片CPU的端口 Pl. O、端口 Pl. I、端口 Pl. 2连接，手动/自动切换信号输入电路A2的信号输入端与端口 14连接,手动/自动切换信号输入电路A2的信号输出端与CPU的端口 Pl. 3连接，挡位确认信号输入电路A3的信号输入端与端口 23、端口 24、端口25连接，挡位确认信号输入电路A3的信号输出端与主控芯片CPU的端口 P2. 4、端口 P2. 5、端口 P2. 6连接，变挡指令输出电路B的信号输入端与主控制器CPU的端口 PO. O、端口 PO. I、端口 PO. 2、端口 PO. 3、端口 PO. 4、端口 PO. 5、端口 PO. 6、端口 PO. 7连接，变挡信号输出电路B的信号输出端与变挡控制输出电路E的信号输入端连接，变挡控制输出电路E的信号输出端与端口 I、端口 2、端口 3、端口 4、端口 5、端口 6、端口 7、端口 8连接，电流信号处理电路C的信号输入端与电流传感器26连接，电流信号处理电路C的信号输出端与主控芯片CPU的端口 P3.4、端口 P3. 5、端口 P3. 6连接，速度信号处理电路D的信号输入端与速度传感器18连接，速度信号处理电路D的信号输出端与主控芯片CPU的端口 P3. I、端口 P3. 2、端口P3. 3连接，挡位指示输出电路F的信号输入端与主控芯片CPU的端口 Pl. 7、端口 P3. O、端口Pl. 4、端口 Pl. 5连接，挡位指示输出电路F的信号输出端与端口 15、端口 16、端口 17、端口28连接，电机驱动控制电路G的信号输入端与主控制器CPU的端口 Pl. 6连接，电机驱动控制电路G的信号输出端与端口 10连接；步进电机控制电路H的信号输入端与主控芯片CPU的端口 P2. O、端口 P2. I、端口 P2. 2、端口 P2. 3连接，步进电机控制电路H的信号输出端与端口 19、端口 20、端口 21、端口 22 连接。
3.根据权利要求2所述的通用编码式电动汽车变挡控制器，其特征在于其中所述的变挡信号输入电路Al由三个光耦合器和六只电阻构成；光耦合器的信号输入端采用12V供电，光I禹合器的信号输出端米用5V供电；手动/自动切换信号输入电路A2,由光f禹合器和两只电阻构成；光耦合器的信号输入端采用12V供电，光耦合器的信号输出端采用5V供电；挡位确认信号输入电路A3由三个光耦合器和六只电阻构成，光耦合器的信号输入端采用12V供电，光耦的信号输出端采用5V供电。
4.根据权利要求3所述的通用编码式电动汽车变挡控制器，其特征在于其中所述的变挡信号输出电路路B由八只光耦合器和四十八只电阻构成，光耦合器的信号输入端采用5V供电，光耦合器的信号输出端采用12V供电。
5.根据权利要求4所述的通用编码式电动汽车变挡控制器，其特征在于其中所述的电流信号处理电路C由微处理器和电流传感器构成。
6.根据权利要求5所述的通用编码式电动汽车变挡控制器，其特征在于其中所述的速度信号处理电路D由微处理器和速度传感器及数字显示器构成。
7.根据权利要求6所述的通用编码式电动汽车变挡控制器，其特征在于其中所述的变挡控制输出电路E为八只N沟道场效应开关管和八只P沟道场效应开关管组成的四组H桥式输出电路，四组中的每组输出电路均有一对电压极性能根据主控芯片CPU指令而互换的输出接线端口，分别为端口 I、端口 2，端口 3、端口 4，端口 5、端口 6，端口 7、端口 8。
8.根据权利要求7所述的通用编码式电动汽车变挡控制器，其特征在于其中所述的挡位指示输出电路F由四只光耦合器和八只电阻构成，光耦合器的信号输入端采用5V供电，光耦的信号输出端采用12V供电。
9.根据权利要求8所述的通用编码式电动汽车变挡控制器，其特征在于其中所述的电机驱动控制电路G由光耦合器和场效应开关管构成。
10.根据权利要求9所述的通用编码式电动汽车变挡控制器，其特征在于其中所述的步进电机控制电路H由整形芯片构成。
11.根据权利要求I至10中任一权利要求所述的通用编码式电动汽车变挡控制器，其特征在于其中所述的变挡控制输出电路E的输出端接磁保持继电器或电磁继电器。
专利摘要本实用新型涉及一种通用编码式电动汽车变挡控制器，其主要由主控芯片CPU分别与变挡信号输入电路A1、手动/自动切换信号输入电路A2、挡位确认信号输入电路A3、电流信号处理电路C、速度信号处理电路D、变挡信号输出电路B接变挡控制输出电路E、挡位指示输出电路F、电机驱动控制电路G及步进电机控制电路H电连接组成。具有很好通用性，能用通用编码式变速控制器控制不同牌号的多速电机，从而使不同牌号的多速电机代换极为容易，适于标准化生产。
文档编号F16H61/02GK202579988SQ201120349328
公开日2012年12月5日 申请日期2011年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者刘浩 申请人:刘浩