CN104896081A - 一种自动换挡装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动换挡装置，属于汽车技术领域。该自动换挡装置包括：控制电路、功率放大器及拨叉驱动机构：所述控制电路为模拟电路，其设有用于接收车速和/或电机转速信号的第一信号输入端、用于接收油门踏板的位置信号的第二信号输入端及电平信号输出端；所述功率放大器的输入端与所述电平信号输出端电连接，输出端与所述拨叉驱动机构电连接，并在所述电平信号输出端输出的电平信号的控制下接通或断开所述拨叉驱动机构的电源，驱动拨叉换挡。采用本发明的自动换挡装置，结构简单，体积小，质量轻，耗电也少，降低了成本。

Description

一种自动换挡装置

技术领域

本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种自动换挡装置。

背景技术

  电动车是一种无污染的新型交通工具，但是由于各方面的技术尚不成熟，电动车还受限于电池容量、续航里程、充电时间、价格、行驶效率等多方面的困扰。其中一个突出的问题就是自动变速的需求和变速箱价格以及重量的矛盾。

为了满足车辆速度和爬坡的需求，人们常用一个两挡变速箱来实现：高速档小扭矩满足高速要求，低速挡大扭矩满足爬坡要求。另一方面，用户希望驾驶过程简单舒适，因此实现自动换挡必不可少。目前价格较低的自动变速箱也只有电控机械式自动变速箱（Automated Mechanical Transmission，AMT）一种。现有技术中，AMT不仅需要微电脑进行控制，还需要执行机构，所以重量会增加，成本也会增加。对于电动车来说，增加重量就等于降低续航里程，增加微电脑就意为增加造价。

因此，有必要提供一种结构简单、重量轻的低成本自动换挡装置。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种自动换挡装置,以解决现有技术的自动变速箱结构复杂、重量大以及成本高的缺陷。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种自动换挡装置，所述自动换挡装置包括控制电路、功率放大器及拨叉驱动机构：

所述控制电路为模拟电路，其设有用于接收车速和/或电机转速信号的第一信号输入端、用于接收油门踏板的位置信号的第二信号输入端及电平信号输出端；

所述功率放大器的输入端与所述电平信号输出端电连接，输出端与所述拨叉驱动机构电连接，并在所述电平信号输出端输出的电平信号的控制下接通或断开所述拨叉驱动机构的电源，驱动拨叉换挡。

提供一种如上所述的装置，所述控制电路包括第一运算放大器及滞迟回线电路：

所述第一运算放大器用于对所述第一信号输入端输入的车速和/或电机转速信号和所述第二信号输入端输入的油门踏板位置信号进行加减乘除乘方进行模拟计算并确定换挡点，其两个输入端分别设为所述第一信号输入端及第二信号输入端，输出端与所述滞迟回线电路的输入端电连接；

所述滞迟回线电路的输出端与所述功率放大器的输入端电连接。

提供一种如上所述的装置，所述滞迟回线电路包括施密特触发芯片。

提供一种如上所述的装置，所述滞迟回线电路包括第二运算放大器及用于调节换挡回线宽度的可调电阻：

所述第二运算放大器的反向输入端电连接所述第一运算放大器的输出端，正向输入端与所述可调电阻电连接，输出端与所述功率放大器的输入端电连接。

提供一种如上所述的装置，所述控制电路还包括设于第一信号输入端的第一电压转换器和/或设于第二信号输入端的第二电压转换器，所述第一电压转换器及第二电压转换器用于将脉冲信号或占空比信号转换为成比例的模拟电压，所述模拟电压用于模拟量的计算。

提供一种如上所述的装置，所述拨叉驱动机构包括：

电磁铁绕组、弹簧及衡铁：

所述电磁铁绕组与所述功率放大器的输出端电连接，所述弹簧设于所述电磁铁绕组及衡铁之间，所述衡铁与所述拨叉电连接。

提供一种如上所述的装置，所述拨叉驱动机构包括电机驱动机构、气动驱动机构或液压驱动机构中的一种。

本发明的自动换挡装置采用由2变量输入模拟电路作为控制电路，控制功率放大器的导通与断开，从而控制拨叉驱动机构的电源的导通与断开，实现驱动拨叉换挡，因此自动换挡装置的结构简单，体积小，质量轻，耗电也少，降低了成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的自动换挡机构的控制电路的模拟电路框图；

图2为本发明实施例提供的自动换挡机构的拨叉驱动机构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种自动换挡装置。该装置包括控制电路、功率放大器及拨叉驱动机构：

该控制电路为模拟电路，其设有用于接收车速和/或电机转速信号的第一信号输入端、用于接收油门踏板位置信号的第二信号输入端及电平信号输出端；

该功率放大器的输入端与该电平信号输出端电连接，输出端与该拨叉驱动机构电连接，并在该电平信号输出端输出的电平信号的控制下接通或断开该拨叉驱动机构的电源，驱动拨叉换挡。

在一个优选的方案中，该控制电路的模拟电路框图请参阅图1。该控制电路包括第一运算放大器110及滞迟回线电路120：

第一运算放大器110的两个输入端111、112分别设为第一信号输入端及第二信号输入端，其输出端113与该滞迟回线电路120的输入端电连接；

该滞迟回线电路120的输出端与该功率放大器的输入端电连接。

具体的，第一运算放大器110用于对所述第一信号输入端输入的车速和/或电机转速信号和所述第二信号输入端输入的油门踏板位置信号进行加减乘除乘方进行模拟计算并确定换挡点。

本实施例中，滞迟回线电路120包括第二运算放大器121及可调电阻R1、R2：该第二运算放大器122的反向输入端与该第一运算放大器110的输出端113电连接，正向输入端与该可调电阻R1、R2电连接，输出端与功率放大器的输入端电连接。具体的电连接方式为：输出端与可调电阻R1的一个接线端电连接形成节点A；可调电阻R1的另一个接线端与可调电阻R2的接线端电连接形成节点B，同时该正向输入端也与节点B电连接；可调电阻R2的另一端与零电压（0V）电连接，电阻R0的一个接线端与节点A电连接，另一个接线端与拨叉驱动机构电连接。图1中通过调整可调电阻R1和R2的值可以将滞迟点设定在R1/(R1+R2)*V和R2/(R1+R2)*V两点。

具体的，滞迟回线电路120采用第二运算放大器及可调电阻，能够调节换挡回线宽度。

实际应用中，滞迟回线电路也可以直接使用专门的施密特触发芯片。

在一个优选的方案中，控制电路还包括与第一信号输入端电连接111的第一电压转换器131和/或与第二信号输入端112电连接的第二电压转换器132，该第一电压转换器及第二电压转换器用于将脉冲信号或占空比信号转换为成比例的模拟电压，该模拟电压用于模拟量的计算

实际应用中，大部分电机转速是脉冲信号，速度越高，脉冲频率越高，或是占空比不同的固定频率信号。此时可以增设第一电压转换器131将不同频率的脉冲信号或不同占空比信号转换为成比例的模拟电压。如果转速信号本来就是模拟电压，那么就不用转换。大部分油门踏板位置信号是模拟电压信号，不同的电压值代表踏板的不同深度。如果油门踏板位置信号也是变频脉冲信号或变占空比信号，那么也可以通过第二电压转换器132将变频脉冲信号或变占空比信号变成模拟电压信号。其中，电机转速或车速以及油门踏板位置信号均可以通过传感器进行采集。

请参阅图2，为本实施例的拨叉驱动机构的示意图。该拨叉驱动机构包括：电磁铁绕组210、弹簧220及衡铁230：

该电磁铁绕组210与功率放大器的输出端电连接，该弹簧220设于该电磁铁绕组210及衡铁230之间，该衡铁230与拨叉240连接。

为了更好的理解本实施例，下面将对本实施例的自动换挡装置的工作过程进行说明。

两档变速箱的换挡规律是低速大油门时满足扭矩要求使用一档。高速时使用二档。如电机效率一样，低速小油门时和中速中油门时两个档位都可以工作，即无所谓用哪个档，当然电机转速低时和中速中油门时可以降低变速箱噪声和减少轴承磨损，即用2档比较好。高速大油门时使用二档。具体总结如下表所示：

如果低速对应小的输出电压，大油门也对应小的输出电压，那么图1中的第一运算运算放大器110可以是一个简单的加法器。第一运算运算放大器110根据对接收的两个参数（电机转速信号、油门踏板的位置信号）模拟运算，如果输出高电压就用高档，输出低电压就用抵档。第一运算放大器110可以完成复杂的加减乘除模拟运算以满足不同输入电压模式的需求。

本实施例中，控制电路输出的信号经过功率放大器可以直接驱动拨叉驱动机构。

当控制电路的输出电平为正时，将控制功率放大器导通，此时电磁铁绕组210压缩弹簧220并吸合衡铁230，此时衡铁230将拨叉240向一侧运动，挂到其中一个档位。当控制电路的输出电平为负时，将控制功率放大器断开，电磁铁绕组将释放弹簧220及衡铁230，使衡铁230带动拨叉240向另一侧运动，挂到另一个档位。

需要说明的是，实际应用中拨叉驱动机构也可以采用电机驱动机构、气动驱动机构或液压驱动机构。

实际应用中，该制动换挡装置的体积很小，可置于变速箱内的齿轮边上。

本实施例的自动换挡装置采用由2变量输入模拟电路作为控制电路，控制功率放大器的导通与断开，从而控制拨叉驱动机构的电源的导通与断开，实现驱动拨叉换挡，因此自动换挡装置的结构简单，体积小，质量轻，耗电也少，降低了成本。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。

Claims (7)

1.一种自动换挡装置，其特征在于，所述自动换挡装置包括控制电路、功率放大器及拨叉驱动机构：所述控制电路为模拟电路，其设有用于接收车速和/或电机转速信号的第一信号输入端、用于接收油门踏板的位置信号的第二信号输入端及电平信号输出端；所述功率放大器的输入端与所述电平信号输出端电连接，输出端与所述拨叉驱动机构电连接，并在所述电平信号输出端输出的电平信号的控制下接通或断开所述拨叉驱动机构的电源，驱动拨叉换挡。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路包括第一运算放大器及滞迟回线电路：所述第一运算放大器用于对所述第一信号输入端输入的车速和/或电机转速信号和所述第二信号输入端输入的油门踏板位置信号进行加减乘除乘方进行模拟计算并确定换挡点，其两个输入端分别设为所述第一信号输入端及第二信号输入端，输出端与所述滞迟回线电路的输入端电连接；所述滞迟回线电路的输出端与所述功率放大器的输入端电连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述滞迟回线电路包括施密特触发芯片。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述滞迟回线电路包括第二运算放大器及用于调节换挡回线宽度的可调电阻：所述第二运算放大器的反向输入端电连接所述第一运算放大器的输出端，正向输入端与所述可调电阻电连接，输出端与所述功率放大器的输入端电连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，所述控制电路还包括设于第一信号输入端的第一电压转换器和/或设于第二信号输入端的第二电压转换器，所述第一电压转换器及第二电压转换器用于将脉冲信号或占空比信号转换为成比例的模拟电压，所述模拟电压用于模拟量的计算。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述拨叉驱动机构包括：电磁铁绕组、弹簧及衡铁：所述电磁铁绕组与所述功率放大器的输出端电连接，所述弹簧设于所述电磁铁绕组及衡铁之间，所述衡铁与所述拨叉连接。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述拨叉驱动机构包括电机驱动机构、气动驱动机构或液压驱动机构中的一种。