手动变速箱不踩离合不松油门换挡的控制装置及操作方法与流程

[0001]
本发明是关于汽车领域，特别是关于一种适用于普通手动换挡商用车的手动变速箱不踩离合换挡的控制装置及操作方法。


背景技术：

[0002]
对于手动变速器的车辆，在执行换挡操作前必须松开油门、踩下离合，换挡操作完成后，再松开离合，踩油门继续行驶，操作相对繁琐，尤其是在城市工况下，频繁的踩离合换挡将消耗司机的大量体力和精力，造成驾驶疲劳和情绪烦躁，甚至影响驾驶安全。
[0003]
目前大部分的乘用车车型上已采用自动变速器，其类型主要有液力自动变速箱(at)、机械无级自动变速箱(cvt)、电控机械自动变速箱(amt)、双离合变速箱(dct)等等，以上类型的自动变速箱都可以较好的实现自动换挡。
[0004]
但对于绝大多数商用车而言，仍使用的是手动变速箱，自动变速器可选的类型较少，比较成熟的产品一般仅有电控机械自动变速箱(amt)可以选择，同时会产生额外的购买成本和维护成本，而对于已经售出在用的手动变速箱车辆，也无法再将其改装成自动变速箱。
[0005]
手动变速箱商用车主要存在以下缺点：
[0006]
1、执行换挡操作前必须松开油门、踩下离合，换挡操作完成后，再松开离合，踩油门继续行驶，操作繁琐，尤其是在城市工况下，频繁的踩离合换挡将消耗司机的大量体力和精力，造成驾驶疲劳和情绪烦躁，甚至影响驾驶安全。
[0007]
2、对于已经售出的在用手动变速箱车辆，由于传动系结构存在巨大差异，几乎不可能再将其改装成自动变速箱，且此类改装行为在法律法规上也是不允许的。
[0008]
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

[0009]
本发明的一个目的在于提供一种手动变速箱不踩离合不松油门换挡的控制装置，其能够实现全程换挡过程中的无需踩离合及松油门的操作。
[0010]
本发明的另一个目的在于提供一种手动变速箱不踩离合不松油门换挡的操作方法，该方法可以在无需踩离合及松油门的情况下顺利完成各类换挡操作。
[0011]
为实现上述一个目的，本发明提供了一种手动变速箱不踩离合不松油门换挡的控制装置，包括用户操作和提示接口、车辆和发动机的通讯接口以及换挡控制计算处理单元。用户操作和提示接口包括升挡按键、降挡按键、空挡按键及语音提示模块；车辆和发动机的通讯接口，其与用户操作和提示接口数据连接，车辆和发动机的通讯接口通过can报文获取发动机转速、车辆车速、车辆当前挡位、空挡状态、离合状态及刹车状态的数据信息；换挡控制计算处理单元，其数据连接用户操作和提示接口及车辆和发动机的通讯接口，换挡控制计算处理单元用以通过车辆和发动机的通讯接口获取的数据信息来实时计算发动机和变
速箱的同步转速，同步转速用以提供实现手动变速箱不踩离合换挡。
[0012]
在一优选的实施方式中，车辆和发动机的通讯接口在通过can报文获取发动机转速、车辆车速、车辆当前挡位、空挡状态、离合状态及刹车状态的数据信息的同时，还能够根据数据信息和同步转速实现对发动机的转速和扭矩进行控制或限制。
[0013]
在一优选的实施方式中，语音提示模块用以根据升挡按键、降挡按键或空挡按键的操作指令以及车辆和发动机的通讯接口获取的数据信息和换挡控制计算处理单元计算出的同步转速发出请摘空挡、请挂入下一个挡位或请挂入上一个挡位的语音提示。
[0014]
在一优选的实施方式中，换挡控制计算处理单元通过下列公式计算同步转速：
[0015][0016]
n—同步转速；车速—车辆的当前速度；主减速比—后桥主减速比；挡位速比—即将挂入挡位的速比；驱动轮半径—车辆驱动轮的轮胎半径。
[0017]
为实现上述另一个目的，本发明提供了一种手动变速箱不踩离合不松油门换挡的操作方法，其通过如前述的控制装置进行操作，操作方法包括起步模式、升挡模式以及降挡模式。起步模式：踩下离合，将换挡拨杆挂入合适的低挡位后，缓松离合的同时踩油门使车辆起步；升挡模式：车辆起步后，当需要升挡时，点按一下升挡按键，听到语音提示模块发出“请摘空挡”提示音后，将换挡拨杆摘入空挡，然后在空挡稍作停顿，听到语音提示模块发出“请挂入下一个挡位”的提示音后，再将换挡拨杆挂入下一个挡位，完成升挡操作；降挡模式：车辆行驶时，当需要降挡时，点按一下降挡按键，听到语音提示模块发出“请摘空挡”的提示音后，将换挡拨杆摘入空挡，然后在空挡稍作停顿，听到语音提示模块发出“请挂入上一个挡位”的提示音后，再将换挡拨杆挂入上一个挡位。
[0018]
在一优选的实施方式中，手动变速箱不踩离合不松油门换挡的操作方法还包括连续升挡模式：车辆行驶时，连续两次按下升挡按键，听到语音提示模块发出“请摘空挡”的提示音后，将换挡拨杆摘入空挡，然后在空挡稍作停顿，在听到语音提示模块发出“请挂入x挡”的提示音后，再将换挡拨杆直接挂入x挡，完成升挡操作。
[0019]
在一优选的实施方式中，手动变速箱不踩离合不松油门换挡的操作方法还包括连续降挡模式：车辆行驶时，连续两次按下降挡按键，听到语音提示模块发出“请摘空挡”的提示音后，将换挡拨杆摘入空挡，然后在空挡稍作停顿，在听到语音提示模块发出“请挂入y挡”的提示音后，再将换挡拨杆直接挂入y挡，完成升挡操作。
[0020]
在一优选的实施方式中，手动变速箱不踩离合不松油门换挡的操作方法还包括空挡模式：车辆行驶时，若需要摘入空挡，按一下空挡按键，听到语音提示模块发出“请摘空挡”的提示音后，将换挡拨杆摘入空挡。
[0021]
在一优选的实施方式中，手动变速箱不踩离合不松油门换挡的操作方法还包括空挡挂入适合挡位模式：在空挡滑行时，若需要挂回合适的挡位，则再按一下空挡按键，听到语音提示模块发出“请摘空挡”的提示音后，将换挡拨杆摘入空挡，在空挡稍作停顿，在听到语音提示模块发出“请挂入y挡”的提示音后，再将换挡拨杆挂入y挡即可。
[0022]
在一优选的实施方式中，在进行操作方法的过程中，除起步模式以外，均无需进行踩下离合和松开油门的操作。
[0023]
与现有技术相比，本发明的手动变速箱不踩离合不松油门换挡的控制装置及操作方法具有以下有益效果：本方案通过用户操作和提示接口、车辆和发动机的通讯接口以及换挡控制计算处理单元，实现了不用对手动变速箱的车辆的传动系进行任何改装，而只需要将换挡控制装置接入can(controller area network)网络，就可以通过本控制装置的加、减按键和语音模块的语音提示，实现车辆行驶过程中的不踩离合、不松油门换挡，可以有效的降低司机的驾驶强度和减缓司机的驾驶疲劳。同时对于已经售出的车辆，也可以很容易的使用本方案进行改造升级，非常适于普遍推广。
附图说明
[0024]
图1是根据本发明一实施方式的控制装置的操作介面示意图；
[0025]
图2是根据本发明一实施方式的操作方法的换挡控制方法状态机的示意图。
[0026]
主要附图标记说明：
[0027]“+”：升挡按键，
“-”
：降挡按键，“n”：空挡按键，shift on：开启模式，shift standby：待命模式，gear up：升挡模式，gear up plus：连续升挡模式，gear down：降挡模式，gear to neutral：挂入空挡模式，neutral to gear：空挡挂入适合挡位模式，x：适于挂入的最高挡位，y：适于挂入的适合挡位。
具体实施方式
[0028]
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0029]
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
[0030]
如图1所示，根据本发明优选实施方式的一种手动变速箱不踩离合不松油门换挡的控制装置，包括用户操作和提示接口、车辆和发动机的通讯接口以及换挡控制计算处理单元。用户操作和提示接口包括升挡按键“+”、降挡按键“－”、空挡按键“n”及语音提示模块。车辆和发动机的通讯接口，其与用户操作和提示接口数据连接，车辆和发动机的通讯接口通过can报文获取发动机转速、车辆车速、车辆当前挡位、空挡状态、离合状态及刹车状态的数据信息。换挡控制计算处理单元，其数据连接用户操作和提示接口及车辆和发动机的通讯接口，换挡控制计算处理单元用以通过车辆和发动机的通讯接口获取的数据信息来实时计算发动机和变速箱的同步转速，同步转速用以提供实现手动变速箱不踩离合换挡。
[0031]
在一些实施方式中，车辆和发动机的通讯接口在通过can报文获取发动机转速、车辆车速、车辆当前挡位、空挡状态、离合状态及刹车状态的数据信息的同时，还能够根据数据信息和同步转速实现对发动机的转速和扭矩进行控制或限制。
[0032]
在一些实施方式中，语音提示模块用以根据升挡按键“+”、降挡按键“－”或空挡按键“n”的操作指令以及车辆和发动机的通讯接口获取的数据信息和换挡控制计算处理单元计算出的同步转速发出请摘空挡、请挂入下一个挡位或请挂入上一个挡位的语音提示。
[0033]
在一些实施方式中，换挡控制计算处理单元通过下列公式计算同步转速：
[0034][0035]
n—同步转速；车速—车辆的当前速度；主减速比—后桥主减速比；挡位速比—即将挂入挡位的速比；驱动轮半径—车辆驱动轮的轮胎半径。
[0036]
根据本发明优选实施方式的一种手动变速箱不踩离合不松油门换挡的操作方法，其通过如前述的控制装置进行操作，操作方法包括起步模式、升挡模式以及降挡模式。起步模式：踩下离合，将换挡拨杆挂入合适的低挡位后，缓松离合的同时踩油门使车辆起步；升挡模式：车辆起步后，当需要升挡时，点按一下升挡按键“+”，听到语音提示模块发出“请摘空挡”提示音后，将换挡拨杆摘入空挡，然后在空挡稍作停顿，听到语音提示模块发出“请挂入下一个挡位”的提示音后，再将换挡拨杆挂入下一个挡位，完成升挡操作；降挡模式：车辆行驶时，当需要降挡时，点按一下降挡按键“－”，听到语音提示模块发出“请摘空挡”的提示音后，将换挡拨杆摘入空挡，然后在空挡稍作停顿，听到语音提示模块发出“请挂入上一个挡位”的提示音后，再将换挡拨杆挂入上一个挡位。
[0037]
在一些实施方式中，手动变速箱不踩离合不松油门换挡的操作方法还包括连续升挡模式：车辆行驶时，连续两次按下升挡按键“+”，听到语音提示模块发出“请摘空挡”的提示音后，将换挡拨杆摘入空挡，然后在空挡稍作停顿，在听到语音提示模块发出“请挂入x挡”的提示音后，再将换挡拨杆直接挂入x挡，完成升挡操作。
[0038]
在一些实施方式中，手动变速箱不踩离合不松油门换挡的操作方法还包括连续降挡模式：车辆行驶时，连续两次按下降挡按键“－”，听到语音提示模块发出“请摘空挡”的提示音后，将换挡拨杆摘入空挡，然后在空挡稍作停顿，在听到语音提示模块发出“请挂入y挡”的提示音后，再将换挡拨杆直接挂入y挡，完成升挡操作。
[0039]
在一些实施方式中，手动变速箱不踩离合不松油门换挡的操作方法还包括空挡模式：车辆行驶时，若需要摘入空挡，按一下空挡按键“n”，听到语音提示模块发出“请摘空挡”的提示音后，将换挡拨杆摘入空挡。
[0040]
在一些实施方式中，手动变速箱不踩离合不松油门换挡的操作方法还包括空挡挂入适合挡位模式：在空挡滑行时，若需要挂回合适的挡位，则再按一下空挡按键“n”，听到语音提示模块发出“请摘空挡”的提示音后，将换挡拨杆摘入空挡，在空挡稍作停顿，在听到语音提示模块发出“请挂入y挡”的提示音后，再将换挡拨杆挂入y挡即可。
[0041]
在一些实施方式中，在进行上述操作方法的过程中，除起步模式以外，均无需进行踩下离合和松开油门的操作。
[0042]
如图2所示，图2为换挡控制的状态机，下面分别对各个控制状态进行分析说明：
[0043]
(1)shift standby(待命模式)
[0044]
当发动机转速≥500rpm且车速大于0km/h时，进入standby状态，若不满足以上条件时，说明发动机未起动，或车辆未起步，本装置不工作，不响应任何按键信号。
[0045]
(2)shift on(开启模式)
→
gear up(升挡模式)
[0046]
进入gear up(升挡模式)
[0047]
当处于standby(待命模式)时，按下升挡按键“+”，则将进入gear up(升挡模式)：
[0048]
提示挂入的挡位
[0049]
进入gear up(升挡模式)后，语音模块播报提示音“请摘空挡”的同时，通过can报文限制发动机扭矩百分比在a％(a的数值根据车型和发动机参数进行设置)，然后等待司机将挡位摘到空挡。
[0050]
同步变速箱轴速与发动机转速(同步转速计算与控制)：
[0051]
当司机将挡位摘入空挡后，通过can报文控制发动机转速到b rpm。b转速需要根据车速实时计算，实时更新控制的转速，其计算公式如如前所述。
[0052]
提示进行挂挡操作
[0053]
当发动机实际转速与此时的同步转速b rpm的差值在100rpm以内时，发出提示音“请挂入下一个挡位”。
[0054]
完成升挡操作
[0055]
升挡完成后，退出控制，回到standby(待命模式)状态。
[0056]
(3)shift on(启动模式)
→
gear up plus(连续升挡模式)
[0057]
gear up plus(连续升挡模式)用于直接切换到当前车速下推荐挂入的最高挡位。
[0058]
进入gear up plus(连续升挡模式)
[0059]
在处于standby(待命模式)状态时，若收到连续点按两下升挡按键“+”的信号，则进入gear up plus(连续升挡模式)。
[0060]
提示挂入的挡位
[0061]
发出提示音“摘空挡”的同时，通过can报文限制发动机扭矩百分比在c％(c的数值根据车型和发动机参数进行设置)，然后等待司机将挡位摘到空挡。
[0062]
本发明的手动变速箱不踩离合不松油门换挡的控制装置及操作方法同样可以实现连续降挡模式，其与连续升挡模式类似，只需连续按下两次降挡按键即可，其与和连续升挡模式相同。
[0063]
计算当前车速下建议挂入的最高挡位为x挡时：将所有比当前挡位更高挡位的各挡速比代入前述的公式，计算出对应挡位下的变速箱轴速n1、n2、n3...n
最高挡
，取以上数值在换挡转速下限n
min
和换挡转速上限n
max
之间的最高挡位作为推荐挂入的挡位进行提示，其中n
min
和n
max
为根据根据发动机参数进行设置的数值。
[0064]
若计算出的所有更高挡位的轴速都小于n
min
，则提示“您当前已处于合适挡位，不建议升挡”。若计算出的所有更高挡位的轴速都大于n
max
，则提示“请挂入最高挡”。
[0065]
同步变速箱轴速与发动机转速(同步转速计算与控制)：
[0066]
当司机将挡位摘入空挡后，通过can报文控制发动机转速到此时的同步转速e rpm。e转速为根据前述公式进行实时计算，实时更新控制的转速。
[0067]
提示进行挂挡操作
[0068]
当发动机转速与e rpm的差值在100以内时，发出提示音“请挂入x挡”，x即是之前根据计算得到的当前车速下建议挂入的最高挡位。
[0069]
完成连续升挡操作
[0070]
升挡完成后，退出控制，回到standby(待命模式)状态。
[0071]
(4)shift on(启动模式)
→
gear down(降挡模式)
[0072]
进入gear down(降挡模式)
[0073]
当处于standby(待命模式)状态时，按下降挡按键“－”，则将进入gear down(降挡模式)：
[0074]
提示挂入的挡位
[0075]
进入gear down(降挡模式)后，语音模块播报提示音“请摘空挡”的同时，通过can报文限制发动机扭矩百分比在f％(f的数值根据车型和发动机参数进行设置)，然后等待司机将挡位摘到空挡。
[0076]
同步变速箱轴速与发动机转速(同步转速计算与控制)：
[0077]
当司机将挡位摘入空挡后，通过can报文控制发动机转速到g rpm。g转速为根据前述公式进行实时计算，实时更新控制的转速。
[0078]
提示进行挂挡操作
[0079]
当发动机实际转速与g rpm的差值在100rpm以内时，发出提示音“请挂入上一个挡位”。
[0080]
完成降挡操作
[0081]
降挡完成后，退出控制，回到standby(待命模式)状态。
[0082]
(5)shift on(启动模式)
→
neutral(空挡模式)
[0083]
进入neutral(空挡模式)
[0084]
在standby(待命模式)时，若按下空挡按键“n”，则进入neutral(空挡模式)。
[0085]
检测是否处于空挡
[0086]
若检测到当前处于非空挡，则进入gear to neutral(进入空挡)状态；
[0087]
若检测到当前处于空挡，则进入neutral to gear(空挡挂入适合挡位模式)；
[0088]
neutral(空挡模式)
→
gear to neutral(挂入空挡模式)
[0089]
在此状态下，直接退出控制，回到standby(待命模式)状态。
[0090]
neutral(空挡模式)
→
neutral to gear(空挡挂入适合挡位模式)
[0091]
i.同步变速箱轴速与发动机转速(同步转速计算与控制)：
[0092]
通过can报文控制发动机转速到h rpm，该转速根据前述公式进行实时计算，实时更新控制的转速。
[0093]
ii.提示进行挂挡操作
[0094]
当发动机转速与h转速的差值在100以内时，发出提示音“请挂入y挡”。
[0095]
当前车速下建议挂入的合适挡位(即y的数值)的算法：将所有挡位的挡位速比代入前述公式，计算出对应挡位下的变速箱轴速n1、n2、n3...n最高挡，取以上数值在换挡转速下限n
min
和换挡转速上限n
max
之间的最高挡位作为推荐挂入的挡位进行提示，其中n
min
和n
max
为根据根据发动机参数进行设置的数值。
[0096]
若计算出的所有转速都小于n
min
，则提示“当前车速较低，请挂y挡”，此时的y挡也许是1挡或者是2挡较低的挡位。若计算出的所有转速都大于n
max
，则提示“请挂入y挡”，此时的y挡应该是最高挡。
[0097]
iii.完成挂挡
[0098]
挂挡完成后，退出控制，回到standby(待命模式)状态。
[0099]
综上所述，本发明的手动变速箱不踩离合不松油门换挡的控制装置及操作方法具
有以下优点：本方案通过用户操作和提示接口、车辆和发动机的通讯接口以及换挡控制计算处理单元，实现了不用对手动变速箱的车辆的传动系进行任何改装，而只需要将换挡控制装置接入can(controller area network)网络，就可以通过本控制装置的加、减按键和语音模块的语音提示，实现车辆行驶过程中的不踩离合、不松油门换挡，可以有效的降低司机的驾驶强度和减缓司机的驾驶疲劳。同时对于已经售出的车辆，也可以很容易的使用本方案进行改造升级，非常适于普遍推广。
[0100]
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。