專(zhuān)利名稱(chēng)：通用編碼式電動(dòng)汽車(chē)變擋控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)汽車(chē)控制領(lǐng)域，具體地說(shuō)涉及一種通用編碼式電動(dòng)汽車(chē)變擋控制器。
背景技術(shù)：
隨著全世界對(duì)新能源環(huán)保汽車(chē)全力研發(fā)，作為新能源環(huán)保汽車(chē)核心的電動(dòng)機(jī)成為技術(shù)研發(fā)的主要目標(biāo)，于是不斷有新品種的多速電機(jī)問(wèn)世，這使得本來(lái)就不統(tǒng)一的電動(dòng)汽車(chē)變擋控制方式和實(shí)現(xiàn)控制的部件變得更加凌亂，目前的電動(dòng)汽車(chē)變擋方式有多種，如改 變電機(jī)繞組星形/三角形接法轉(zhuǎn)換、控制電機(jī)繞組多個(gè)抽頭與電源之間的連接、改變電機(jī)電源電壓、改變繞組的組合形式、改變勵(lì)磁磁場(chǎng)強(qiáng)度、機(jī)械方式變擋等，實(shí)現(xiàn)換擋的的裝置更是各不相同，因某種原因要想將電動(dòng)汽車(chē)原有的電機(jī)用其他牌號(hào)電機(jī)代替，則必須同時(shí)更換電機(jī)的電子變速裝置，這樣不僅在時(shí)間和資金上造成浪費(fèi)，也不利于節(jié)能環(huán)保。且目前已有的各種變擋裝置不具備驅(qū)動(dòng)磁保持繼電器的功能即輸出端口電壓極性互換的功能，也不具備兼顧機(jī)械變速箱的多擋位自動(dòng)換擋控制功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種有很好通用性的變速控制器，控制二速、三速、四速乃至十幾速的多速電機(jī)均可使用同一個(gè)型號(hào)的通用編碼式變速控制器配上相應(yīng)軟件和不同數(shù)量和形式的執(zhí)行器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，不同擋位的變化界線能通過(guò)軟件輕松修改，從而使不同牌號(hào)的多速電機(jī)代換極為容易，也使多速電機(jī)的控制器配套變得極為方便，在針對(duì)電動(dòng)汽車(chē)多速電機(jī)換擋方式的同時(shí)還兼顧了控制機(jī)械變速方式的自動(dòng)換擋，適于標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下通用編碼式電動(dòng)汽車(chē)變擋控制器，由主控芯片即CPU、信號(hào)輸入電路A、信號(hào)輸出電路B、變擋控制輸出電路E、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制輸出電路G、電流檢測(cè)信號(hào)處理電路C、電機(jī)速度信號(hào)處理電路D及步進(jìn)電機(jī)控制電路H組成，其特征是速度信號(hào)處理電路D實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并顯示當(dāng)前汽車(chē)速度，變擋控制輸出電路E由8只N溝道和8只P溝道場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管及相關(guān)元件組成4組!1橋式輸出口，每組輸出口有兩個(gè)輸出接線端，分別為1、2，3、4，5、6，7、8，每組輸出口的兩個(gè)接線端的電壓極性能根據(jù)軟件指令互換，CPU檢測(cè)到手動(dòng)按鍵輸入端送來(lái)的換擋指令或速度信號(hào)處理電路依據(jù)監(jiān)測(cè)到的汽車(chē)實(shí)時(shí)速度處理后發(fā)出的自動(dòng)變擋指令后，通過(guò)軟件在CPU的信號(hào)輸出端輸出由8個(gè)不同高低電平的端口信息組成的8位二進(jìn)制編碼數(shù)據(jù)，輸入不同的變擋指令則CPU輸出不同的一組二進(jìn)制編碼數(shù)據(jù)，通過(guò)變擋控制輸出電路推動(dòng)外接的4個(gè)磁保持繼電器或8個(gè)普通電磁繼電器分別工作在不同的通斷狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)控制電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電機(jī)各繞組的連接方式即電機(jī)的不同速度擋位，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩，最終實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)換擋的目的，只需改變軟件即可適應(yīng)不同電機(jī)對(duì)繼電器數(shù)量和各繼電器開(kāi)關(guān)狀態(tài)的要求，換擋過(guò)程中CPU通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路預(yù)先終止電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使換擋時(shí)電機(jī)繞組電流為零，消除換擋繼電器觸點(diǎn)電弧，待換擋過(guò)程完成后自動(dòng)恢復(fù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
每當(dāng)有升擋指令輸入時(shí)，CPU首先判斷電流檢測(cè)信號(hào)處理電路D送來(lái)的電機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行電流是否大于軟件中預(yù)設(shè)的升擋電流上限，若小于軟件中預(yù)設(shè)的升擋電流上限則執(zhí)行升擋命令，若大于軟件中預(yù)設(shè)的升擋電流上限則不執(zhí)行升擋指令，以防止汽車(chē)當(dāng)前速度符合升擋條件但轉(zhuǎn)矩達(dá)不到當(dāng)前汽車(chē)行駛要求，致使升擋后車(chē)速迅速衰減又快速出現(xiàn)降擋動(dòng)作而不能正常行駛。倒車(chē)擋在電機(jī)控制器里都有專(zhuān)門(mén)的控制口，有刷電機(jī)倒車(chē)控制更簡(jiǎn)單，這里不予考慮。手動(dòng)換擋時(shí)，按動(dòng)外設(shè)的相應(yīng)擋位按鍵，將指令經(jīng)過(guò)輸入電路輸入到主控芯片信號(hào)輸入端，則軟件會(huì)在輸出端輸出與電機(jī)相應(yīng)擋位適合的二進(jìn)制編碼，控制繼電器切換電機(jī)繞組的連接方式到相應(yīng)擋位。將不同擋位的速度界線數(shù)據(jù)寫(xiě)入速度信號(hào)處理芯片，在汽車(chē)行駛到相應(yīng)速度后，速度信號(hào)處理電路會(huì)自動(dòng)將與當(dāng)前速度對(duì)應(yīng)的換擋信號(hào)送入主控芯片信號(hào)輸入端，則軟件會(huì)在輸出端輸出與電機(jī)繞組相應(yīng)擋位適合的二進(jìn)制編碼，控制繼電器切換電機(jī)繞組到相應(yīng)擋位的連接方式，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋；手動(dòng)/自動(dòng)功能的切換通過(guò)接在主芯片相應(yīng)的輸入端口的切換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)。本通用編碼式電動(dòng)汽車(chē)變擋控制器用于機(jī)械變擋的電動(dòng)汽車(chē)時(shí)，變擋功能是由主控芯片輸出換擋信號(hào)給外設(shè)的兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，再由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)拖動(dòng)排擋桿做相應(yīng)的橫向和縱向運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于所有變速箱的排擋桿運(yùn)動(dòng)軌跡都等效于在平面直角坐標(biāo)系中做橫坐標(biāo)方向和縱坐標(biāo)方向的運(yùn)動(dòng)，所以用兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)分別負(fù)責(zé)橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)方向的運(yùn)動(dòng)，則通過(guò)軟件就可以實(shí)現(xiàn)排擋桿的所有可能的運(yùn)動(dòng)軌跡。使普通的機(jī)械變速箱實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)變速，給駕駛帶來(lái)了方便。本發(fā)明的有益效果通用性好，控制二速、三速、四速乃至十幾速的多速電機(jī)或控制十幾速的機(jī)械變速箱均可用同一個(gè)型號(hào)的通用編碼式變速控制器配上相應(yīng)軟件及不同數(shù)量和形式的執(zhí)行器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，在本通用編碼式電動(dòng)汽車(chē)變擋控制器內(nèi)部硬件不變的情況下，僅僅修改軟件就可以滿足所有電動(dòng)汽車(chē)的換擋要求，其中包括了控制電子變擋和機(jī)械變擋。具有速度顯示和自動(dòng)換擋功能，且不同擋位的變化界線能通過(guò)軟件輕松修改，從而使不同牌號(hào)的多速電機(jī)代換極為容易，也使多速電機(jī)的控制器配套變得極為方便，適于標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。


附圖1為通用編碼式電動(dòng)汽車(chē)變擋控制器方框圖，附圖2為通用編碼式電動(dòng)汽車(chē)變擋控制器控制磁保持繼電器實(shí)施換擋的電原理圖，圖3為通用編碼式電動(dòng)汽車(chē)變擋控制器控制普通電磁繼電器實(shí)施換擋的電原理圖，圖4為通用編碼式電動(dòng)汽車(chē)變擋控制器控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)施換擋的電原理圖，圖中Ul為主控芯片即CPU，U2為信號(hào)整形芯片，U20為速度信號(hào)處理芯片，U21為電流信號(hào)處理芯片，1、2為第一組輸出口的兩個(gè)接線端，3、4為第二組輸出口的兩個(gè)接線端，5、6為第三組輸出口的兩個(gè)接線端，7、8為第四組輸出口的兩個(gè)接線端，9為油門(mén)+5V電源輸入端，10為油門(mén)踏板+5V供電端，端點(diǎn)11、12、13為換擋指令輸入端，在圖2、圖3中11、12、13分別為一、二、三擋手動(dòng)換擋指令輸入端，14為手動(dòng)/自動(dòng)切換指令輸入端，在圖4中11為行車(chē)指令輸入端，12為空擋指令輸入端，13為擋位坐標(biāo)原點(diǎn)即(0,0)點(diǎn)位置信號(hào)輸入端，15、16、17、28分別為一、二、三及空擋指示信號(hào)輸出端，18為速度傳感器，27為速度顯示屏，Ml、M2為安裝在變擋控制器外的兩個(gè)用于執(zhí)行機(jī)械換擋動(dòng)作的步進(jìn)電機(jī)，QD1、QD2分別為步進(jìn)電機(jī)Ml和M2的驅(qū)動(dòng)器，19,21分別為兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)脈沖信號(hào)輸出端，20、22分別為兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)方向信號(hào)輸出端，23、24、25分別為一，二，三擋的換擋動(dòng)作確認(rèn)信號(hào)輸入端，26為電流傳感器，U3、U5、U7、U9、U11、U13、U15、U17、U19為P溝道場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管，U4、U6、U8、U10、U12、U14、U16、U18為N溝道場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管，JU J2、J3、J4為四個(gè)安裝在變擋控制器外的換擋執(zhí)行磁保持繼電器。圖5為汽車(chē)機(jī)械變速箱排擋桿運(yùn)行軌跡及各擋相對(duì)位置示坐標(biāo)意圖，圖中Al、A2、A3為三個(gè)前進(jìn)擋，R為倒車(chē)擋。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明，圖2所示為本通用編碼式電動(dòng)汽車(chē)變擋控制器控制機(jī)外的4個(gè)磁保持繼電器完成變擋任務(wù)的電原理圖，圖中虛線框住的部分及虛線框內(nèi)的大寫(xiě)字母表示該部分的電路為方框圖中相對(duì)應(yīng)的方框內(nèi)部的原理圖，I至8為換擋控制輸出接線端，Jl至J4為安裝在通用編碼式電動(dòng)汽車(chē)變擋控制器控制機(jī)外的四個(gè)磁保持繼電器，汽車(chē)各擋位對(duì)換擋控制器各輸出端的電壓極性要求規(guī)定如下一擋時(shí)，磁保持繼電器Jl、J3、J4的觸頭接通，J2的觸頭斷開(kāi)，即1+，2_，3_，4+，5+，6_，7+，8_，二擋時(shí)磁保持繼電器J2、J3的觸頭接通，JU J4的觸頭斷開(kāi)，即1-、2+、3+、4-、5+、6-、7-、8+，三擋時(shí)磁保持繼電器J4的觸頭接通，Jl、J2、J3的觸頭斷開(kāi)，即，1-、2+、3-、4+、5-、6+、7+、8_。手動(dòng)/自動(dòng)切換信號(hào)輸入端14為高電平時(shí)為手動(dòng)模式，按一擋鍵由11端時(shí)送入一擋指令，軟件根據(jù)預(yù)設(shè)的輸出要求，熄滅端口 15之外的所有擋位指示燈，點(diǎn)亮15端口的指示燈并保持點(diǎn)亮狀態(tài)，同時(shí)在Ul的Pl. 6 口輸出終止驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)U19執(zhí)行終止電機(jī)驅(qū)動(dòng)，防止換擋過(guò)程中觸頭間產(chǎn)生電弧，經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后Ul的輸出端PO. O至PO. 7輸出一組二進(jìn)制編碼01100101，即PO. O輸出O, PO.1輸出I, PO. 2輸出1，PO. 3輸出O, PO. 4輸出O,PO. 5輸出1，PO. 6輸出0，PO. 7輸出I，此組輸出信號(hào)經(jīng)隔離選通輸出和幅度調(diào)整后分別送至U3、U4、U9、U10、Ull、U12、U15、U16的柵極，U3、U4觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為I+, 2_，U9、UlO觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為3_，4+，Ull、U12觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為5+，6_，U15、U16觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為7+，8_，磁保持繼電器Jl、J2、J3、J4執(zhí)行換擋動(dòng)作，換擋完成后由23端向Ul送入確認(rèn)信號(hào)，Ul的P2. 4 口檢測(cè)到23送來(lái)的確認(rèn)信號(hào)后Pl. 6口輸出恢復(fù)驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)U19執(zhí)行恢復(fù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；按二擋鍵由于12端時(shí)送入二擋指令，軟件根據(jù)預(yù)設(shè)的輸出要求熄滅端口 16之外的所有擋位指示燈，點(diǎn)亮端口 16的二擋指示燈并保持點(diǎn)亮狀態(tài)，同時(shí)Ul的Pl. 6 口輸出終止驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)U19執(zhí)行終止電機(jī)驅(qū)動(dòng)，防止換擋過(guò)程中觸頭間產(chǎn)生電弧，經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后Ul的輸出端PO. O至PO. 7輸出一組二進(jìn)制編碼10010110，即 PO. O 輸出 1，PO.1 輸出 0，PO. 2 輸出 0，PO. 3 輸出 1，PO. 4 輸出 0，PO. 5 輸出1，PO. 6輸出1，PO. 7輸出0，此組輸出信號(hào)經(jīng)隔離選通輸出和幅度調(diào)整后分別送至U5、U6、U7、U8、Ull、U12、U17、U18的柵極，U5、U6觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為1_，2+，U7、U8觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為3+，4_，Ul1、U12觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為5+，6_，U17、U18觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為7_，8+，磁保持繼電器Jl、J2、J3、J4執(zhí)行換擋動(dòng)作，換擋完成后由24端送入確認(rèn)信號(hào)，Ul的P2. 5 口檢測(cè)到24送來(lái)的確認(rèn)信號(hào)后Pl. 6 口輸出恢復(fù)驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)U19執(zhí)行恢復(fù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；按三擋鍵由13端時(shí)送入三擋指令，軟件根據(jù)預(yù)設(shè)的輸出要求，熄滅端口 17之外的所有擋位指示燈，點(diǎn)亮端口 17的三擋指示燈并保持點(diǎn)亮狀態(tài)，同時(shí)Ul的Pl. 6 口輸出終止驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)U19執(zhí)行終止電機(jī)驅(qū)動(dòng)，防止換擋過(guò)程中觸頭間產(chǎn)生電弧，經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后Ul的輸出端PO. O至PO. 7輸出一組二進(jìn)制編碼10101001，即PO. O輸出I, PO.1輸出O, PO. 2輸出I, PO. 3輸出O, PO. 4輸出I, PO. 5輸出O, PO. 6輸出O, PO. 7輸出1，此組輸出信號(hào)經(jīng)隔離輸出和幅度調(diào)整后分別送至U5、U6、U9、U10、U13、U14、U15、U16的柵極，U5、U6觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為1-，2+，現(xiàn)、仍0觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為3-，4+，U13、U14觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為5_，6+，U15、U16觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為7+，8_，磁保持繼電器Jl、J2、J3、J4執(zhí)行換擋動(dòng)作，換擋完成后由25端送入確認(rèn)信號(hào)，Ul的P2. 6口檢測(cè)到25送來(lái)的確認(rèn)信號(hào)后Pl. 6 口輸出恢復(fù)驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)U19執(zhí)行恢復(fù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。變擋可以通過(guò)四個(gè)繼電器的工作組合，控制多速電機(jī)的繞組連接形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)控制供給電機(jī)的電源電壓變化來(lái)實(shí)現(xiàn)。速度信號(hào)處理電路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)汽車(chē)行駛速度并由顯示器實(shí)時(shí)顯示。手動(dòng)/自動(dòng)切換信號(hào)輸入端14為低電平時(shí)為自動(dòng)模式，接通電源，軟件根據(jù)預(yù)設(shè)的輸出要求，熄滅端口 15之外的所有擋位指示燈，點(diǎn)亮15端口的指示燈并保持點(diǎn)亮狀態(tài)，同時(shí)在Ul的Pl. 6 口輸出終止驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)U19執(zhí)行終止電機(jī)驅(qū)動(dòng)，防止換擋過(guò)程中觸頭間產(chǎn)生電弧，經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后Ul的輸出端PO. O至PO. 7輸出一組二進(jìn)制編碼01100101，即PO. O輸出0，PO.1輸出1，PO. 2輸出1，PO. 3輸出0，PO. 4輸出0，PO. 5輸出1，PO. 6輸出O, PO. 7輸出1，此組輸出信號(hào)經(jīng)隔離選通輸出和幅度調(diào)整后分別送至U3、U4、U9、U10、U11、U12、U15、U16的柵極，U3、U4觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為1+，2_，U9、UlO觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為3_，4+，Ul1、U12觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為5+，6_，U15、U16觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為7+，8_，磁保持繼電器Jl、J2、J3、J4執(zhí)行換擋動(dòng)作，換擋完成后由23端向Ul送入確認(rèn)信號(hào)，Ul的P2. 4 口檢測(cè)到23送來(lái)的確認(rèn)信號(hào)后Pl. 6 口輸出恢復(fù)驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)U19執(zhí)行恢復(fù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；當(dāng)速度信號(hào)處理電路檢測(cè)到汽車(chē)行駛速度已經(jīng)達(dá)到軟件中預(yù)設(shè)的二擋速度值時(shí)，軟件根據(jù)預(yù)設(shè)的輸出要求熄滅端口 16之外的所有擋位指示燈，點(diǎn)亮端口 16的二擋指示燈并保持點(diǎn)亮狀態(tài)，同時(shí)Ul的Pl. 6 口輸出終止驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)U19執(zhí)行終止電機(jī)驅(qū)動(dòng)，防止換擋過(guò)程中觸頭間產(chǎn)生電弧，經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后Ul的輸出端PO. O至PO. 7輸出一組二進(jìn)制編碼10010110，即PO. O輸出1，PO.1輸出O, PO. 2輸出O, PO. 3輸出1，PO. 4輸出0，PO. 5輸出1，PO. 6輸出1，PO. 7輸出0，此組輸出信號(hào)經(jīng)隔離選通輸出和幅度調(diào)整后分別送至U5、U6、U7、U8、U11、U12、U17、U18的柵極，U5、U6觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為1-,2+,U7、U8觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為3+，4_，Ul1、U12觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為5+，6_，U17、U18觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為7_，8+，磁保持繼電器Jl、J2、J3、J4執(zhí)行換擋動(dòng)作，換擋完成后由24端送入確認(rèn)信號(hào)，Ul的P2. 5 口檢測(cè)到24送來(lái)的確認(rèn)信號(hào)后Pl. 6 口輸出恢復(fù)驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)U19執(zhí)行恢復(fù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；當(dāng)速度信號(hào)處理電路檢測(cè)到汽車(chē)行駛速度已經(jīng)達(dá)到軟件中預(yù)設(shè)的三擋速度值時(shí)，軟件根據(jù)預(yù)設(shè)的輸出要求，熄滅端口 17之外的所有擋位指示燈，點(diǎn)亮端口 17的三擋指示燈并保持點(diǎn)亮狀態(tài)，同時(shí)Ul的Pl. 6 口輸出終止驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)U19執(zhí)行終止電機(jī)驅(qū)動(dòng)，防止換擋過(guò)程中觸頭間產(chǎn)生電弧，經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后Ul的輸出端PO. O至PO. 7輸出一組二進(jìn)制編碼10101001，即PO. O輸出I,PO.1輸出0，P0. 2輸出I,PO. 3輸出0，PO. 4輸出1，PO. 5輸出0，PO. 6輸出0，PO. 7輸出1，此組輸出信號(hào)經(jīng)隔離輸出和幅度調(diào)整后分別送至U5、U6、U9、U10、U13、U14、U15、U16的柵極，U5、U6觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為1-，2+，U9、UlO觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為3-，4+，U13、U14觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為5_，6+，U15、U16觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為7+，8_，磁保持繼電器Jl、J2、J3、J4執(zhí)行換擋動(dòng)作，換擋完成后由25端送入確認(rèn)信號(hào)，Ul的P2. 6 口檢測(cè)到25送來(lái)的確認(rèn)信號(hào)后Pl. 6 口輸出恢復(fù)驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)U19執(zhí)行恢復(fù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。實(shí)施例二 圖3所示為本通用編碼式電動(dòng)汽車(chē)變擋控制器控制8個(gè)普通電磁繼電器完成變擋任務(wù)的電原理圖，圖中虛線框住的部分及虛線框內(nèi)的大寫(xiě)字母表示該部分的電路為方框圖中相對(duì)應(yīng)的方框內(nèi)部的原理圖，I至8為換擋控制輸出接線端，J5至J12為安裝在通用編碼式電動(dòng)汽車(chē)變擋控制器外部的8個(gè)普通電磁繼電器，汽車(chē)各擋位對(duì)換擋控制器各輸出端的電壓極性要求規(guī)定如下一擋時(shí)，繼電器J5、J8、J9、J11吸合，J6、J7、J10、J12的釋放，即 1+，2_，3_，4+，5+，6_，7+，8_，二擋時(shí)繼電器 J6、J7、J9、J12 吸合，J5、J8、J10、Jll釋放，即 1-、2+、3+、4-、5+、6-、7-、8+，三擋時(shí)磁保持繼電器 J6、J8、J10、Jll 吸合，J5、J7、J9、J12 釋放，即，1-、2+、3-、4+、5-、6+、7+、8-。
手動(dòng)/自動(dòng)切換信號(hào)輸入端14為高電平時(shí)為手動(dòng)模式，按一擋鍵由11端時(shí)送入一擋指令，軟件根據(jù)預(yù)設(shè)的輸出要求，熄滅端口 15之外的所有擋位指示燈，點(diǎn)亮15端口的指示燈并保持點(diǎn)亮狀態(tài)，同時(shí)在Ul的Pl. 6 口輸出終止驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)U19執(zhí)行終止電機(jī)驅(qū)動(dòng)，防止換擋過(guò)程中觸頭間產(chǎn)生電弧，經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后Ul的輸出端PO. O至PO. 7輸出一組二進(jìn)制編碼01100101，即PO. O輸出O, PO.1輸出I, PO. 2輸出I, PO. 3輸出O, PO. 4輸出O,PO. 5輸出1，PO. 6輸出0，PO. 7輸出I，此組輸出信號(hào)經(jīng)隔離選通輸出和幅度調(diào)整后分別送至U3、U4、U9、U10、Ull、U12、U15、U16的柵極，U3、U4觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為I+, 2_，U9、UlO觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為3_，4+，Ull、U12觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為5+，6_，U15、U16觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為7+，8_，繼電器J5、J8、J9、Jll吸合，執(zhí)行換擋動(dòng)作，換擋完成后由23端向Ul送入確認(rèn)信號(hào)，Ul的P2. 4 口檢測(cè)到23送來(lái)的確認(rèn)信號(hào)后Pl. 6口輸出恢復(fù)驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)U19執(zhí)行恢復(fù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；按二擋鍵由于12端時(shí)送入二擋指令，軟件根據(jù)預(yù)設(shè)的輸出要求熄滅端口 16之外的所有擋位指示燈，點(diǎn)亮端口 16的二擋指示燈并保持點(diǎn)亮狀態(tài)，同時(shí)Ul的Pl. 6 口輸出終止驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)U19執(zhí)行終止電機(jī)驅(qū)動(dòng)，防止換擋過(guò)程中觸頭間產(chǎn)生電弧，經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后Ul的輸出端PO. O至PO. 7輸出一組二進(jìn)制編碼10010110，即 PO. O 輸出 1，PO.1 輸出 0，PO. 2 輸出 0，PO. 3 輸出 1，PO. 4 輸出 0，PO. 5 輸出1，PO. 6輸出1，PO. 7輸出0，此組輸出信號(hào)經(jīng)隔離選通輸出和幅度調(diào)整后分別送至U5、U6、U7、U8、U11、U12、U17、U18的柵極，U5、U6觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為1-,2+, U7、U8觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為3+，4_，U11、U12觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為5+，6_，U17、U18觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為7_，8+，繼電器J6、J7、J9、J12吸合，執(zhí)行換擋動(dòng)作，換擋完成后由24端送入確認(rèn)信號(hào)，Ul的P2. 5 口檢測(cè)到24送來(lái)的確認(rèn)信號(hào)后Pl. 6 口輸出恢復(fù)驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)U19執(zhí)行恢復(fù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；按三擋鍵由13端時(shí)送入三擋指令，軟件根據(jù)預(yù)設(shè)的輸出要求，熄滅端口 17之外的所有擋位指示燈，點(diǎn)亮端口 17的三擋指示燈并保持點(diǎn)亮狀態(tài)，同時(shí)Ul的Pl. 6 口輸出終止驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)U19執(zhí)行終止電機(jī)驅(qū)動(dòng)，防止換擋過(guò)程中觸頭間產(chǎn)生電弧，經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后Ul的輸出端PO. O至PO. 7輸出一組二進(jìn)制編碼10101001，即PO. O輸出I, PO.1輸出0，PO. 2輸出1，PO. 3輸出0，PO. 4輸出1，PO. 5輸出0，PO. 6輸出0，Ρ0·7輸出1，此組輸出信號(hào)經(jīng)隔離輸出和幅度調(diào)整后分別送至U5、U6、U9、U10、U13、U14、U15、U16的柵極，U5、U6觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為1-，2+，U9、UlO觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為3_，4+，U13、U14觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為5_，6+，U15、U16觸發(fā)導(dǎo)通，輸出端電壓極性為7+，8_，繼電器J6、J8、J10、Jll吸合，執(zhí)行換擋動(dòng)作，換擋完成后由25端送入確認(rèn)信號(hào)，Ul的P2. 6 口檢測(cè)到25送來(lái)的確認(rèn)信號(hào)后Pl. 6 口輸出恢復(fù)驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)U19執(zhí)行恢復(fù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。自動(dòng)擋時(shí)原理與實(shí)施例一自動(dòng)擋原理相同，只是輸出端控制器件用J5至J12取代了 Jl至J4，這里不再贅述。實(shí)施例三圖4所示為本通用編碼式電動(dòng)汽車(chē)變擋控制器控制2個(gè)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)完成自動(dòng)變擋任務(wù)的電原理圖，圖中虛線框住的部分及虛線框內(nèi)的大寫(xiě)字母表示該部分的電路為方框圖中相對(duì)應(yīng)的方框內(nèi)部的原理圖，Ml、M2為安裝在通用編碼式電動(dòng)汽車(chē)變擋控制器外部拖動(dòng)排擋桿做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，Ml用于執(zhí)行X軸方向的拖動(dòng)，M2用于執(zhí)行Y軸方向的拖動(dòng)，QD1、QD2分別為Ml和M2的驅(qū)動(dòng)器，汽車(chē)機(jī)械變速箱排擋桿運(yùn)行軌跡及各擋相對(duì)位置要求如圖5所示，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向與坐標(biāo)值關(guān)系規(guī)定為M1正向轉(zhuǎn)時(shí)沿著X軸值增加方向拖動(dòng)，Ml反向轉(zhuǎn)時(shí)沿著X軸值減少方向拖動(dòng)；M2正向轉(zhuǎn)時(shí)沿著Y軸值增加方向拖動(dòng)，M2反向轉(zhuǎn)時(shí)沿著Y軸值減少方向拖動(dòng)。擋位開(kāi)關(guān)在空擋位置時(shí)，由12端輸入空擋指令，軟件根據(jù)預(yù)設(shè)的輸出要求，熄滅端口 28之外的所有擋位指示燈，點(diǎn)亮端口 28的空擋指示燈并保持點(diǎn)亮狀態(tài)，同時(shí)在Ul的Pl. 6 口輸出終止驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)U19執(zhí)行終止電機(jī)驅(qū)動(dòng)，防止換擋過(guò)程中變速箱齒輪撞擊，稍作延時(shí)后CPU通過(guò)端口 21、22送入脈沖和方向信號(hào)，控制M2復(fù)位，即拖動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)到Y(jié)軸坐標(biāo)O的位置，然后通過(guò)端口 19、20送入脈沖和方向信號(hào)，控制Ml復(fù)位，即拖動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)到X軸坐標(biāo)O的位置，換擋動(dòng)作完成后由端口 13送入確認(rèn)信號(hào)，Ul的Pl. 2 口檢測(cè)到13送來(lái)的確認(rèn)信號(hào)后Pl. 6 口輸出恢復(fù)驅(qū)動(dòng)指令,經(jīng)U19執(zhí)行恢復(fù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。擋位開(kāi)關(guān)至于前進(jìn)位置，由11端輸入前進(jìn)擋指令，軟件根據(jù)預(yù)設(shè)的輸出要求，熄滅端口 15之外的所有擋位指示燈，點(diǎn)亮15端口的指示燈并保持點(diǎn)亮狀態(tài)，同時(shí)在Ul的Pl. 6 口輸出終止驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)U19執(zhí)行終止電機(jī)驅(qū)動(dòng)，防止換擋過(guò)程中變速箱齒輪撞擊，稍作延時(shí)后，CPU通過(guò)端口 21、22送入脈沖和方向信號(hào)，控制M2正方向轉(zhuǎn)動(dòng)，即拖動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)到坐標(biāo)(0，2)，默認(rèn)換到一擋，換擋動(dòng)作完成后由端口 23送入確認(rèn)信號(hào)，Ul的P2. 4 口檢測(cè)到23送來(lái)的確認(rèn)信號(hào)后Pl. 6 口輸出恢復(fù)驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)U19執(zhí)行恢復(fù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；當(dāng)速度信號(hào)處理電路檢測(cè)到汽車(chē)行駛速度已經(jīng)達(dá)到軟件中預(yù)設(shè)的二擋速度值時(shí)，軟件根據(jù)預(yù)設(shè)的輸出要求，熄滅端口 16之外的所有擋位指示燈,點(diǎn)亮16端口的指示燈并保持點(diǎn)亮狀態(tài)，同時(shí)在Ul的Pl. 6 口輸出終止驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)U19執(zhí)行終止電機(jī)驅(qū)動(dòng)，防止換擋過(guò)程中變速箱齒輪撞擊，稍作延時(shí)后CPU通過(guò)端口 21、22送入脈沖和方向信號(hào)，控制M2反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，即拖動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)到坐標(biāo)(0，-2)，換擋動(dòng)作完成后由端口 24送入確認(rèn)信號(hào)，Ul的P2. 5 口檢測(cè)到24送來(lái)的確認(rèn)信號(hào)后P1.6 口輸出恢復(fù)驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)U19執(zhí)行恢復(fù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)；當(dāng)速度信號(hào)處理電路檢測(cè)到汽車(chē)行駛速度已經(jīng)達(dá)到軟件中預(yù)設(shè)的三擋速度值時(shí)，軟件根據(jù)預(yù)設(shè)的輸出要求，熄滅端口 17之外的所有擋位指示燈,點(diǎn)亮端口 17的三擋指示燈并保持點(diǎn)亮狀態(tài)，同時(shí)Ul的Pl. 6 口輸出終止驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)U19執(zhí)行終止電機(jī)驅(qū)動(dòng)，防止換擋過(guò)程中變速箱齒輪撞擊，稍作延時(shí)后，CPU通過(guò)端口 21、22送入脈沖和方向信號(hào)，控制M2正方向轉(zhuǎn)動(dòng)回到坐標(biāo)原點(diǎn)，拖動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)到坐標(biāo)(0，O)，CPU收到端口 13送來(lái)的確認(rèn)信號(hào)后，通過(guò)端口 19、20送入脈沖和方向信號(hào)，控制Ml正方向轉(zhuǎn)動(dòng)，拖動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)到坐標(biāo)(4，O)，然后通過(guò)端口 21、22送入脈沖和方向信號(hào)，控制M2正方向轉(zhuǎn)動(dòng)，拖動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)到坐標(biāo)(4，2)，換擋動(dòng)作完成后由端口 25送入確認(rèn)信號(hào)，Ul的P2. 6 口檢測(cè)到25送來(lái)的確認(rèn)信號(hào)后Pl. 6 口輸出恢復(fù)驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)U19執(zhí)行恢復(fù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。擋位開(kāi)關(guān)至于倒車(chē)位置，依然由端口 11送入前進(jìn)指令，同時(shí)通過(guò)相關(guān)的操作改變汽車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向即可實(shí)現(xiàn)倒車(chē)。所有變擋過(guò)程中，每當(dāng)有升擋指令輸入時(shí)，主控芯片Ul首先判斷電流檢測(cè)信號(hào)處理電路送來(lái)的電機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行電流是否大于軟件中預(yù)設(shè)的升擋電流上限，若小于軟件中預(yù)設(shè)的升擋電流上限則執(zhí)行升擋命令，若大于軟件中預(yù)設(shè)的升擋電流上限則不執(zhí)行升擋指令，以防止汽車(chē)當(dāng)前速度符合升擋條件而轉(zhuǎn)矩達(dá)不到當(dāng)前汽車(chē)要求致使升擋后車(chē)速迅速衰減又快速出現(xiàn)降擋動(dòng)作而不能正常行駛。以上所述，僅是本發(fā)明的典型實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式、功能上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種通用編碼式電動(dòng)汽車(chē)變擋控制器，由主控芯片即CPU、信號(hào)輸入電路A、信號(hào)輸出電路B、變擋控制輸出電路E、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制輸出電路G、電流檢測(cè)信號(hào)處理電路C、汽車(chē)速度信號(hào)處理電路D及步進(jìn)電機(jī)控制電路H組成，其特征是速度信號(hào)處理電路D實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并顯示當(dāng)前汽車(chē)速度，變擋控制輸出電路E由8只N溝道和8只P溝道場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管及相關(guān)元件組成4組H橋式輸出口，每組輸出口有兩個(gè)輸出接線端，分別為1、2，3、4，5、6，7、8，每組輸出口的兩個(gè)接線端的電壓極性能根據(jù)軟件指令互換，CPU檢測(cè)到手動(dòng)按鍵輸入端送來(lái)的換擋指令或速度信號(hào)處理電路依據(jù)監(jiān)測(cè)到的汽車(chē)實(shí)時(shí)速度處理后發(fā)出的自動(dòng)變擋指令后，通過(guò)軟件在CPU的信號(hào)輸出端輸出由8個(gè)不同高低電平的端口信息組成的8位二進(jìn)制編碼數(shù)據(jù)，輸入不同的變擋指令則CPU輸出不同的一組二進(jìn)制編碼數(shù)據(jù)，通過(guò)變擋控制輸出電路推動(dòng)外接的4個(gè)磁保持繼電器或8個(gè)普通電磁繼電器分別工作在不同的通斷狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)控制電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電機(jī)各繞組的連接方式即電機(jī)的不同速度擋位，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩，最終實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)換擋的目的，只需改變軟件即可適應(yīng)不同電機(jī)對(duì)繼電器數(shù)量和各繼電器開(kāi)關(guān)狀態(tài)的要求，換擋過(guò)程中CPU通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路預(yù)先終止電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使換擋時(shí)電機(jī)繞組電流為零，消除換擋繼電器觸點(diǎn)電弧，待換擋過(guò)程完成后自動(dòng)恢復(fù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，每當(dāng)有升擋指令輸入時(shí)，CPU首先判斷電流檢測(cè)信號(hào)處理電路C送來(lái)的電機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行電流是否大于軟件中預(yù)設(shè)的升檔電流上限，若小于軟件中預(yù)設(shè)的升檔電流上限則執(zhí)行升擋命令， 若大于軟件中預(yù)設(shè)的升檔電流上限則不執(zhí)行升擋指令，以防止汽車(chē)當(dāng)前速度符合升擋條件但轉(zhuǎn)矩達(dá)不到當(dāng)前汽車(chē)行駛要求，致使升擋后車(chē)速迅速衰減又快速出現(xiàn)降擋動(dòng)作而不能正常行駛。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用編碼式電動(dòng)汽車(chē)變擋控制器，所述的換擋指令通過(guò)按動(dòng)不同的手動(dòng)按鍵送入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用編碼式電動(dòng)汽車(chē)換擋控制器，所述的換擋指令通過(guò)速度信號(hào)處理電路依據(jù)監(jiān)測(cè)到的汽車(chē)實(shí)時(shí)速度處理后發(fā)出的與當(dāng)前速度適合的自動(dòng)變擋信號(hào)送入，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中自動(dòng)換擋。
4.根據(jù)權(quán)利要求2和權(quán)利要求3所述的通用編碼式電動(dòng)汽車(chē)換擋控制器，所述的換擋指令通過(guò)按動(dòng)手動(dòng)按鍵或速度信號(hào)處理電路輸出的與當(dāng)前速度適合的自動(dòng)換擋信號(hào)送入， 實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)功能兼顧，通過(guò)CPU輸入端口預(yù)設(shè)的手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3、4所述的通用編碼式電動(dòng)汽車(chē)換擋控制器，所述的變擋控制輸出電路由整形放大電路H及相關(guān)元件組成，CPU檢測(cè)到換擋輸入指令后，軟件根據(jù)預(yù)設(shè)的排檔桿運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)，由端口 19、20和21、22先后發(fā)出的兩組脈沖、方向信號(hào)，分別送入外部的兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)負(fù)責(zé)橫、縱方向機(jī)械拖動(dòng)的兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)，完成汽車(chē)機(jī)械變速箱換擋的所有動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)機(jī)械變速箱自動(dòng)換擋，換擋過(guò)程中CPU通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制輸出電路G 預(yù)先終止電機(jī)輸出，避免機(jī)械變速箱內(nèi)齒輪帶負(fù)載碰齒，待換擋過(guò)程完成后自動(dòng)恢復(fù)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通用編碼式電動(dòng)汽車(chē)變擋控制器，由主芯片和相關(guān)輸入輸出電路組成，輸出電路4組H橋式輸出口組成，每組輸出口有兩個(gè)輸出接線端，每組輸出口的兩個(gè)接線端的電壓極性能根據(jù)軟件指令互換，接到變擋指令后，U1輸出一組由軟件預(yù)設(shè)的8位二進(jìn)制編碼數(shù)據(jù)，通過(guò)輸出電路推動(dòng)外接的4個(gè)磁保持繼電器或8個(gè)普通電磁繼電器分別工作在不同的通斷狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)控制電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電機(jī)各繞組的連接方式即電機(jī)的不同速度擋位。本控制器配合軟件能輸出多達(dá)十幾種組合方式的變擋信號(hào)，同時(shí)能驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)械變擋，只需改變程序中的輸出編碼便可適合任意形式的變擋需求。
文檔編號(hào)F16H61/32GK102996787SQ20111027667
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者劉浩 申請(qǐng)人:劉浩