CN101158396A

CN101158396A - Cpu控制的变速箱助力***电控单元

Info

Publication number: CN101158396A
Application number: CNA2007101396364A
Authority: CN
Inventors: 张德义; 邢红兵; 胡瑞忠; 王建生
Original assignee: SHANXI PROVINCE ACADEME OF ELECTRONICS INDUSTRY
Current assignee: SHANXI PROVINCE ACADEME OF ELECTRONICS INDUSTRY
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2007-10-26
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2027-10-26
Also published as: CN101158396B

Abstract

本发明为CPU控制的变速箱助力***电控单元，含有变速箱超速防止功能、高低档助力切换功能、不能换档时警报功能、发动机超速防止功能、停车判断功能、驱动电磁阀功能及低压维持功能。主要特点是通过变速箱所提供的空档、高低选档、前副箱高、档位低等状态开关量信号与变速箱齿轮转速和辅助低齿轮转速模拟信号，输入所连接CPU控制的含低档电磁阀低功耗维持电路的变速箱助力***电控单元作相适应的功能判定，分别驱动声光警报器，同时经继电器驱动相应档位的电磁阀动作。

Description

CPU控制的变速箱助力***电控单元

技术领域

本发明属于汽车类电子产品，主要涉及载重汽车变速箱助力***电控单元。

背景技术

随着人们生活水平的提高，再生产的进一步扩大，为物流运输业带来了日新月异的变化。而汽车运输业伴随着高速公路网络化连通正发挥着越来越强势的作用。如何能使货物安全、快捷运到目的地，成为了汽车制造业的重要课题。目前，生产的汽车变速箱助力***电控单元(以下简称电控单元)，能使驾驶员在换档过程中获得助力，又能为不当操作发出警示。它既降低了劳动强度、减少疲劳，又能提高驾驶员的注意力、增强舒适性，从而有效地增强运输过程中的安全性。

汽车变速箱助力***电控单元，它包括汽车变速箱状态开关信号和汽车变速箱齿轮旋转频率信号等输入信号和提供助力的电磁阀驱动信号以及声光警报信号。电控单元含有变速箱超速防止电路、高低档切换电路、不能换档时警报电路、发动机超速防止电路、继电器；电控单元通过变速箱状态开关和汽车变速箱齿轮转速模拟变化信号，使用输入所连接的变速箱超速防止电路、高低档切换电路、不能换档时警报电路、发动机超速防止电路、变速箱低档防脱档电路，作对应功能判定，分别驱动声光警报器或者经由继电器驱动相应的电磁阀动作，为驾驶员提供帮助。

但该电控单元存在如下不足：

由于现有汽车变速箱助力***电控单元采用分列元器件来实现各种电路原理特性，电路元器件较多，结构复杂，功能单一，为该产品的采购和生产带来较大的难度，同时产品的故障率增高，也不利于产品功能的拓展和更新。

发明内容

本发明目的是为克服现有技术方案存在的不足，提供一种应用CPU芯片对各种输入信号进行分析、判断、处理，决定输出相应的控制或驱动信号，完成变速箱助力***电控单元的各种功能，增加了低档电磁阀低功耗维持电路，具有元器件少，电路较为简单，多种功能，便于组织生产的由CPU控制的变速箱助力***电控单元。

本发明为实现以上目的技术方案为：

CPU控制的变速箱助力***电控单元，具有变速箱超速防止功能、高低档助力切换功能、不能换档时警报功能、发动机超速防止功能、脱档监测及驱动电磁阀功能，通过变速箱所提供的空档、高低选档、前副箱高、档位低等状态开关量信号与变速箱齿轮转速和辅助低齿轮转速频率信号，输入所连接CPU芯片控制的含低档电磁阀低功耗维持电路的变速箱助力***电控单元作相适应的功能判定，分别驱动声光警报器，同时经继电器驱动相应档位的电磁阀动作。

所述的CPU控制的变速箱助力***电控单元，含有空档信号输入电路(1)、高低选档信号输入电路(2)、前副箱高信号输入电路(3)、档位低信号输入电路(4)、变速箱齿轮转速拾取电路(5)、辅助低齿轮转速拾取电路(6)，其特征是：所述各个电路分别连接到CPU芯片各对应输入端口，CPU芯片的输出端口连接声警报器驱动电路(7)、光警报器驱动电路(8)、继电器驱动电路(9)、低档电磁阀低功耗维持电路(10)；电源电路(11)为控制器提供电源。所述的空档信号输入电路、高低选档信号输入电路、前副箱高信号输入电路、档位低信号输入电路、变速箱齿轮转速拾取电路与辅助低齿轮转速拾取电路与低档电磁阀低功耗维持电路将变速箱所提供的空档、高低选档、前副箱高、档位低的状态开关量信号与变速箱齿轮转速及辅助低齿轮转速的频率信号输入到CPU芯片中，并由CPU芯片的软件进行判断控制处理，并分别控制驱动声、光警报器，同时经继电器驱动相应档位的电磁阀动作。其中：

空档信号输入电路(1)的输入信号与电阻R19、R20连接，R19另一端连接稳压管ZD4负极、电容C9和电阻R21，R21另一端连接二极管D3负极、电容C10、电阻R22和R23，稳压管ZD4、二极管D3正极和R20、R22、C9、C10另一端连接地，R23另一端连接到CPU芯片输入端口；

高低选档信号输入电路(2)的输入信号与电阻R24、R25连接，R24另一端连接稳压管ZD5负极、电容C11和电阻R26，R26另一端连接二极管D4负极、电容C12、电阻R27和R28，稳压管ZD5、二极管D4正极和R25、R27、C11、C12另一端连接地，R28另一端连接到CPU芯片输入端口；

前副箱高信号输入电路(3)的输入信号连接二极管D2负极，D2正极连接到CPU输入端口，同时输入端口接上拉电阻R12到3.3V；

档位低信号输入电路(4)的输入信号与电阻R1、R2连接，R1另一端连接稳压管ZD1负极、电容C1和电阻R3，R3另一端连接二极管D1负极、电容C2、电阻R4和R5，稳压管ZD1、二极管D1正极和R2、R4、C1、C2另一端连接地，R5另一端连接到CPU芯片输入端口；

变速箱齿轮转速拾取电路(5)的输入频率信号与电阻R13连接，R13另一端连接稳压管ZD3负极、电容C5、电阻R14和三极管TR8基极，TR8集电极连接R15和R16，R15另一端连接Vcc，R16另一端连接电容C6、电阻R17和R18，稳压管ZD3正极、TR8发射极以及R14、R17、C5和C6另一端连接地，R18另一端连接到CPU芯片输入端口；

辅助低齿轮转速拾取电路(6)的输入频率]信号与电阻R6连接，R6另一端连接稳压管ZD2负极、电容C3、电阻R7和三极管TR7基极，TR7集电极连接R8和R9，R8另一端连接Vcc，R9另一端连接电容C4、电阻R10和R11，稳压管ZD2正极、TR7发射极以及R7、R10、C3和C4另一端连接地，R11另一端连接到CPU芯片输入端口；

声警报器驱动电路(7)由CPU芯片输出端口信号与电阻R31连接，电阻R31另一端连接电容C22、电阻R32和三极管TR2基极，TR2发射极以及R32和C22另一端连接地，TR2集电极连接警报蜂鸣器；

光警报器驱动电路(8)由CPU芯片输出端口信号与电阻R33连接，电阻R33另一端连接电容C21、电阻R34和三极管TR1基极，TR1发射极以及R34和C21另一端连接地，TR1集电极连接警报灯；

继电器驱动电路(9)由三部分组成：

a、CPU芯片输出端口驱动信号连接R35，电阻R35另一端连接电容C20、电阻R36和三极管TR3基极，TR3发射极以及R36和C20另一端连接地，TR3集电极连接继电器RLY1控制线圈用以控制不能换档时的电磁阀；

b、CPU芯片输出端口驱动信号连接R37，电阻R37另一端连接电容C19、电阻R38和三极管TR4基极，TR4发射极以及R38和C19另一端连接地，TR4集电极连接继电器RLY2控制线圈用以控制高档电磁阀；

c、CPU芯片输出端口驱动信号连接R39，电阻R39另一端连接电容C18、电阻R40和三极管TR5基极，TR5发射极以及R40和C18另一端连接地，TR5集电极连接继电器RLY3控制线圈用以控制低档电磁阀；

低档电磁阀低功耗维持电路(10)由CPU芯片输出端口连接开关降压调整模块LM2576的管脚5控制低功耗维持电路是否工作，开关降压调整模块LM2576的管脚1连接车载电瓶24V，LM2576的管脚2连接到续流二极管D2`的负极和储能电感L1的一端，D2`的正极接地，L1`的另一端连接到电解电容C3`的正极，C3`的负极接地；LM2576的管脚3接地；LM2576的管脚4连接到反馈电阻R1`的一端，R1`另一端连接到电解电容C3的正极；二极管D1`正极连接到电解电容C3`的正极，二极管D1`负极连接到继电器RLY3的1脚用以驱动继电器工作，C3`的正极电位反馈回CPU芯片。

电源电路(11)采用两级供电，较好的克服了供电***对CPU正常运行时带来的电磁干扰，保证CPU芯片运行正常。

本发明提供的一种CPU控制变速箱助力***电控单元与现有技术相比较，其突出的特点和显著有益效果是：

1、减少了元器件的数量，简化了电路结构；

2、该产品的采购和生产相对容易，同时降低产品的故障率；

3、由于采用CPU芯片，有利于产品功能的拓展和更新，为今后汽车电子控制技术的普及和应用奠定基础。

附图说明

图1是CPU控制的变速箱助力***电控单元的控制***框图；

图2是CPU控制的变速箱助力***电控单元的电路电气原理图；

图3是CPU控制的变速箱助力***电控单元的CPU芯片控制流程框图。

具体实施方式

以下结合附图说明发明的具体实施方式。

图1所示，本发明的CPU控制的变速箱助力***电控单元。包括空档信号输入电路(1)、高低选档信号输入电路(2)、前副箱高信号输入电路(3)、档位低信号输入电路(4)、变速箱齿轮转速拾取电路(5)和辅助低齿轮转速拾取电路(6)，所述各个电路的分别连接到CPU芯片各对应输入端口，CPU芯片输出端口连接到声警报器驱动电路(7)、光警报器驱动电路(8)、继电器驱动电路(9)、低档电磁阀低功耗维持电路(10)；电源电路(11)为控制器提供电源。电控单元通过将变速箱状态开关量和汽车变速箱齿轮转速频率信号输入所连接CPU，并由CPU芯片的软件进行判断控制处理，分别驱动声光警报器或者经由继电器驱动相应的电磁阀动作，为驾驶员提供帮助。

图2所示，CPU控制的变速箱助力***电控单元电路电气原理图：

前副箱高信号输入电路(3)的输入信号连接二极管D2负极，D2正极连接到CPU芯片输入端口，同时输入端口接上拉电阻R12到3.3V；

变速箱齿轮转速(5)的输入信号与电阻R13连接，R13另一端连接稳压管ZD3负极、电容C5、电阻R14和三极管TR8基极，TR8集电极连接R15和R16，R15另一端连接Vcc，R16另一端连接电容C6、电阻R17和R18，稳压管ZD3正极、TR8发射极以及R14、R17、C5和C6另一端连接地，R18另一端连接到CPU芯片输入端口；

辅助低齿轮转速拾取电路(6)的输入信号与电阻R6连接，R6另一端连接稳压管ZD2负极、电容C3、电阻R7和三极管TR7基极，TR7集电极连接R8和R9，R8另一端连接Vcc，R9另一端连接电容C4、电阻R10和R11，稳压管ZD2正极、TR7发射极以及R7、R10、C3和C4另一端连接地，R11另一端连接到CPU芯片输入端口；

光警报器驱动电路(8)由CPU输出端口信号与电阻R33连接，电阻R33另一端连接电容C21、电阻R34和三极管TR1基极，TR1发射极以及R34和C21另一端连接地，TR1集电极连接警报灯；

继电器驱动电路(9)由三部分组成：

b、CPU芯片输出端口驱动信号连接R37，电阻R37另一端连接电容C19、电阻R38和三极管TR4基极，TR4发射极以及R38和C19另一端连接地，TR4集电极连接继电器RLY2控制线圈用以控制高档电磁阀

低档电磁阀低功耗维持电路(10)，由CPU芯片输出端口连接开关降压调整模块LM2576的管脚5控制低功耗维持电路是否工作，开关降压调整模块LM2576的管脚1连接车载电瓶24V，LM2576的管脚2连接到续流二极管D2`的负极和储能电感L1的一端，D2`的正极接地，L1`的另一端连接到电解电容C3`的正极，C3`的负极接地；LM2576的管脚3接地；LM2576的管脚4连接到反馈电阻R1`的一端，R1`另一端连接到电解电容C3的正极；二极管D1`正极连接到电解电容C3`的正极，二极管D1`负极连接到继电器RLY3的1脚用以驱动继电器工作，C3`的正极电位反馈回CPU芯片。

电源电路(11)采用两级供电，较好的克服了供电***对CPU正常运行时带来的电磁干扰，保证CPU正常运行。

图3所示，CPU控制的变速箱助力***电控单元的CPU芯片控制流程框图，其CPU芯片的软件控制流程为：

首先，在汽车启动后，判断是否空档，若是，则低压维持电路不工作，无报警，进入停车判断功能，10分钟以内换挡杆没有动作，所有电磁阀驱动变低，返回到起始状态；其次，如果10分钟以内换挡杆有动作，在汽车开始运行后，进入变速箱超速防止功能判定，判断档位高低状态，当低速轮转速大于154Hz/分时，选档驱动只能由低档变高档，而高档无法变低档，只有低速轮转速小于154Hz/分时，选档驱动变低，当换挡杆由高档变低档时，高档驱动才可变低档驱动；第三，当换挡杆不在空档位，进入发动机超速防止功能状态，齿轮转速大于725Hz/分时，报警灯亮，蜂鸣器1响；第四，当齿轮转速小于725Hz/分，前副箱为低时，如果辅助齿轮转速大于588Hz/分，在1.1S和0.5S定时器之后，报警灯亮，蜂鸣器1响；车速降低，报警解除；第五，对于不能换档时警报功能：当换挡杆由高档变低档时，只有低区开关信号正确，低压维持电路启动，无报警，如果低区开关信号错误，蜂鸣器2报警，低压维持电路不启动，没有异常情形实现高低档位助力切换。

Claims

1.CPU控制的变速箱助力***电控单元，含有空档信号输入电路(1)、高低选档信号输入电路(2)、前副箱高信号输入电路(3)、档位低信号输入电路(4)、变速箱齿轮转速拾取电路(5)与辅助低齿轮转速拾取电路(6)；其特征是：所述各个电路分别连接到CPU芯片各对应输入端口，CPU芯片的输出端口连接声警报器驱动电路(7)、光警报器驱动电路(8)、继电器驱动电路(9)、低档电磁阀低功耗维持电路(10)；电源电路(11)为控制器提供电源；所述的空档信号输入电路(1)、高低选档信号输入电路(2)、前副箱高信号输入电路(3)、档位低信号输入电路(4)、变速箱齿轮转速拾取电路(5)与辅助低齿轮转速拾取电路(6)将变速箱所提供的空档、高低选档、前副箱高、档位低的状态开关量信号与变速箱齿轮转速及辅助低齿轮转速的频率信号输入到CPU芯片中，并由CPU芯片的软件进行判断控制处理，分别控制驱动声、光警报器，同时经继电器驱动相应档位的电磁阀动作。

2.根据权利要求1所述的CPU控制的变速箱助力***电控单元，其特征是：所述的空档信号输入电路(1)、高低选档信号输入电路(2)、前副箱高信号输入电路(3)、档位低信号输入电路(4)、变速箱齿轮转速拾取电路(5)和辅助低齿轮转速拾取电路(6)、声警报器驱动电路(7)、光警报器驱动电路(8)、继电器驱动电路(9)与低档电磁阀低功耗维持电路(10)分别为：

继电器驱动电路(9)由三部分组成：

低档电磁阀低功耗维持电路(10)，由CPU芯片输出端口控制低功耗维持电路是否工作，开关降压调整模块LM2576的管脚1连接车载电瓶24V，LM2576的管脚2连接到续流二极管D2`的负极和储能电感L1的一端，D2`的正极接地，L1`的另一端连接到电解电容C3`的正极，C3`的负极接地；LM2576的管脚3接地；LM2576的管脚4连接到反馈电阻R1`的一端，R1`另一端连接到电解电容C3的正极；二极管D1`正极连接到电解电容C3`的正极，二极管D1`负极连接到继电器RLY3的1脚用以驱动继电器工作，C3`的正极电位反馈回CPU芯片；

3.根据权利要求1所述的CPU控制的变速箱助力***电控单元，其特征是：所述CPU芯片软件控制流程：

首先，在汽车启动后，判断是否空档，若是，则低压维持电路不工作，无报警，进入停车判断功能，10分钟以内换挡杆没有动作，所有电磁阀驱动变低，返回到起始状态；其次，如果10分钟以内换挡杆有动作，在汽车开始运行后，进入变速箱超速防止功能判定，判断档位高低状态，当辅助低速轮转速大于154Hz/分时，选档驱动只能由低档变高档，而高档无法变低档，只有低速轮转速小于154Hz/分时，选档驱动变低，当换挡杆由高档变低档时，高档驱动才可变低档驱动；第三，当换挡杆不在空档位，进入发动机超速防止功能状态，齿轮转速大于725Hz/分时，报警灯亮，蜂鸣器1响；第四，当齿轮转速小于725Hz/分，前副箱为低时，如果辅助齿轮转速大于588Hz/分，在1.1S和0.5S定时器之后，报警灯亮，蜂鸣器1响；车速降低，报警解除；第五，对于不能换档时警报功能：当换挡杆由高档变低档时，只有低区开关信号正确，低压维持电路启动，无报警，如果低区开关信号错误，蜂鸣器2报警，低压维持电路不启动，没有异常情形实现高低档位助力切换。