CN107783455A - 旋钮换挡方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆控制领域，提供一种旋钮换挡方法：在当前挡位为非P挡且换挡旋钮转动时，从多个霍尔元件获取由第一多个电信号组成的第一复合电信号，以及从电机转子线圈获取由第二多个电信号组成的第二复合电信号；当第一多个电信号和第二多个电信号的持续时间小于预定时间时，判断第一复合电信号与第二复合电信号的周期一致；确定：第一多个电信号中至少一个电信号的周期数和信号值以及第一多个电信号之间的相位差，第二多个电信号中至少一个电信号的周期数和信号值以及第二多个电信号之间的相位差；根据相位差判断换挡旋钮的旋转方向，以及根据周期数计算换挡旋钮的转动角度；以及将当前挡位转换到与换挡旋钮的旋转方向和转动角度对应的挡位。

Description

旋钮换挡方法

技术领域

本发明涉及车辆控制技术领域，特别涉及一种旋钮换挡方法。

背景技术

目前，车辆上采用的旋钮式电子换挡器主要分为单稳态换挡器和多稳态换挡器，其中单稳态换挡器的换挡操作手柄有唯一的位置，动作发生后手柄会回到初始位置，从而称为单稳态，而多稳态换挡器的换挡操作手柄依据挡位的多少设置动作位置，动作发生后会停留在当前动作位置，从而称为多稳态。

现有的旋钮式电子换挡器的信号校验通过发生机制相同的传感器进行冗余校验，即不同通道的信号校验。然而发生机制相同的传感器容易同时受到同一种环境因素影响，通过这样的传感器***进行的校验可靠性低。此外，这种校验方式也无法实现传感器自身的校验。

针对上述问题，现有技术中尚无良好解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种旋钮换挡方法，防止电子换挡器信号错误。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种旋钮换挡方法，所述旋钮换挡方法包括：

在当前挡位为非P挡且换挡旋钮转动时，从在与所述换挡旋钮联动的电机的转子圆周附近设置的多个霍尔元件获取由第一多个电信号组成的第一复合电信号，以及从所述电机转子的多个线圈获取由第二多个电信号组成的第二复合电信号，其中，所述第一多个电信号包括来自所述多个霍尔元件的每一个的电信号，以及所述第二多个电信号包括来自所述多个线圈的每一个的电信号；

当所述第一多个电信号和所述第二多个电信号的持续时间小于预定时间时，判断所述第一复合电信号与所述第二复合电信号的周期是否一致；

当所述第一复合电信号与所述第二复合电信号的周期一致时确定以下至少之一者：所述第一多个电信号中至少一个电信号的周期数和信号值以及所述第一多个电信号之间的相位差，所述第二多个电信号中至少一个电信号的周期数和信号值以及所述第二多个电信号之间的相位差；

根据所确定的相位差判断所述换挡旋钮的旋转方向，以及根据所确定的周期数计算所述换挡旋钮的转动角度；以及

将当前挡位转换到与所述换挡旋钮的所述旋转方向和所述转动角度对应的挡位。

进一步地，所述旋钮换挡方法包括：

当所述第一复合电信号与所述第二复合电信号的周期不一致时确定以下至少之一者：所述第一多个电信号中至少一个电信号的周期数和信号值以及所述第一多个电信号之间的相位差，所述第二多个电信号中至少一个电信号的周期数和信号值以及所述第二多个电信号之间的相位差；

利用所确定的信号值确定无异常的电信号；以及

使用所述第一多个电信号或所述第二多个电信号中无异常的电信号判断所述换挡旋钮的旋转方向以及计算所述换挡旋钮的转动角度。

进一步地，当所确定的信号值连续且无跳变时确定电信号无异常。

进一步地，所述旋钮换挡方法包括：

当确定所述换挡旋钮的转动角度达到整数个第一角度阈值时，将挡位转换一次。

进一步地，所述第一角度阈值为角度范围18-23°。

进一步地，所述旋钮换挡方法包括：

在所述当前挡位为N挡时，当所述换挡旋钮的旋转方向为第一方向，且转动角度达到一个所述第一角度阈值时，将挡位转换为D挡；以及

当所述换挡旋钮的旋转方向为第二方向，且转动角度达到一个所述第一角度阈值时，将挡位转换为R挡。

进一步地，所述旋钮换挡方法包括：

在所述当前挡位为D挡时，当所述换挡旋钮的旋转方向为第二方向，且转动角度达到一个所述第一角度阈值时，将挡位转换为N挡；以及

当所述换挡旋钮的旋转方向为第二方向，连续两次的转动角度都达到一个所述第一角度阈值，并且车辆刹车时，将挡位转换为R挡。

进一步地，所述旋钮换挡方法包括：

在所述当前挡位为R挡时，当所述换挡旋钮的旋转方向为第一方向，且转动角度达到一个所述第一角度阈值时，将挡位转换为N挡；以及

当所述换挡旋钮的旋转方向为第一方向，连续两次的转动角度都达到一个所述第一角度阈值，并且车辆刹车时，将挡位转换为D挡。

进一步地，所述旋钮换挡方法包括：

当确定所述换挡旋钮的转动角度达到第二角度阈值、车辆刹车并且所述车辆车速小于预定值时，将挡位转换为P挡。

进一步地，所述旋钮换挡方法包括：

在当前挡位为P挡时，响应于解除P挡请求并且在车辆刹车时，将将当前挡位转换到N挡。

相对于现有技术，本发明所述的旋钮换挡方法具有以下优势：

(1)本发明所述的旋钮换挡方法利用从霍尔元件获得的第一复合电信号和从线圈获得的第二复合电信号判断旋钮转动的方向和角度，两种电信号的发生机制不同，不受相同外界因素影响，不易同时失效，提高整个***的可靠性。

(2)本发明所述的旋钮换挡方法，根据电信号自身的信号值确定电信号是否异常，保证了信号的可靠性，提高电子电气***安全等级。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的旋钮换挡方法的一个示例流程示意图；

图2为本发明实施例所述的旋钮换挡方法的另一个示例流程示意图；

图3为本发明实施例所述的旋钮换挡方法信号判断流程示意图；

图4为本发明实施例所述的旋钮换挡方法的解除P挡流程示意图；

图5为本发明实施例所述的旋钮换挡方法的进入P挡流程示意图；

图6为本发明实施例所述的旋钮换挡方法的N到D挡换挡流程示意图；

图7为本发明实施例所述的旋钮换挡方法的N到R挡换挡流程示意图；

图8为本发明实施例所述的旋钮换挡方法的D到N挡换挡流程示意图；

图9为本发明实施例所述的旋钮换挡方法的D到R挡换挡流程示意图；

图10为本发明实施例所述的旋钮换挡方法的R到N挡换挡流程示意图；

图11为本发明实施例所述的旋钮换挡方法的R到D挡换挡流程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1为本发明实施例所述的旋钮换挡方法的一个示例流程示意图。如图1所示，本发明实施例提供了一种旋钮换挡方法，可以包括：

S101，在当前挡位为非P挡且换挡旋钮转动时，从在与所述换挡旋钮联动的电机的转子圆周附近设置的多个霍尔元件获取由第一多个电信号组成的第一复合电信号，以及从所述电机转子的多个线圈获取由第二多个电信号组成的第二复合电信号，其中，所述第一多个电信号包括来自所述多个霍尔元件的每一个的电信号，以及所述第二多个电信号包括来自所述多个线圈的每一个的电信号；

在实施方式中，第一多个电信号由例如3个的多个霍尔元件获取，这样例子中第一多个电信号可以是三个电信号。霍尔元件是应用霍尔效应的半导体。霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体、半导体中的载流子时，产生横向电位差的效应。由于电机在转动过程中，转子的磁极会随着转动而变化。利用设置在电机的转子圆周附近的霍尔元件可以检测出这样的变化，并以输出的电信号来反映这样的变化。在实施方式中，霍尔元件为有源元件，可以通过车辆的微控制器单元MCU为其供电，其输出的电信号可以被输出到MCU。

在实施方式中，第二多个电信号可以通过与电机的转子连接的导线获取。在实施方式中，电机的定子为永磁体。由于电磁感应，当电机的转子随换挡旋钮转动时，转子线圈切割定子磁场，会在转子线圈中形成感应电动势和感应电流。通过与电子的转子线圈连接的导线可以检测由于电磁感应产生的感应电流，以电信号的形式输出。这样输出的电信号也可以反映转子的转动特性，例如转动角度、转动时间等。该电信号也可以被输出到MCU中。

S102，当所述第一多个电信号和所述第二多个电信号的持续时间小于预定时间时，判断所述第一复合电信号与所述第二复合电信号的周期是否一致；

在实施方式中，通过电信号的持续时间可以判断旋钮换挡操作是否为误操作。例如，当第一多个电信号和所述第二多个电信号的持续时间小于2s时，可以认为旋钮转动为有意识的换挡操作，而非意外操作。在其他实施方式中，当第一多个电信号和所述第二多个电信号的持续时间小于1s时，可以认为旋钮转动为换挡操作。

在实施方式中，可以通过每个复合电信号的持续时间的差值来判断所述第一复合电信号与所述第二复合电信号的周期是否一致。在优选的实施方式中，可以将第一复合电信号与第二复合电信号的持续时间的差值与一个预定阈值进行比较，当该差值在预定阈值范围内或小于该预定阈值时，确定第一复合电信号与第二复合电信号的周期一致。在可替换的实施方式中，可以将第一多个电信号与第二多个电信号的持续时间的差值与上述预定阈值进行比较，当该差值在预定阈值范围内或小于该预定阈值时，确定第一复合电信号与第二复合电信号的周期一致。

在实施方式中，由于电磁感应产生的电信号和由于霍尔效应产生的电信号都是周期信号，并且都是因转子转动而产生，因此两种信号的周期应相同。通过比较第一复合电信号与第二复合电信号的周期是否一致可以对两种信号进行相互校验，保证信号的可靠性，提高操作安全等级。

S103，当所述第一复合电信号与所述第二复合电信号的周期一致时确定以下至少之一者：所述第一多个电信号中至少一个电信号的周期数和信号值以及所述第一多个电信号之间的相位差，所述第二多个电信号中至少一个电信号的周期数和信号值以及所述第二多个电信号之间的相位差；

S104，根据所确定的相位差判断所述换挡旋钮的旋转方向，以及根据所确定的周期数计算所述换挡旋钮的转动角度；

S105，将当前挡位转换到与所述换挡旋钮的所述旋转方向和所述转动角度对应的挡位。

通过本发明实施例所述的旋钮换挡方法，利用从霍尔元件获得的第一复合电信号和从线圈获得的第二复合电信号判断旋钮转动的方向和角度，两种电信号的发生机制不同，不受相同外界因素影响，不易同时失效，能够提高整个***的可靠性。

图2为本发明实施例所述的旋钮换挡方法的另一个示例流程示意图。如图2所示，本发明实施例提供的旋钮换挡方法可以包括：

S201，当所述第一复合电信号与所述第二复合电信号的周期不一致时确定以下至少之一者：所述第一多个电信号中至少一个电信号的周期数和信号值以及所述第一多个电信号之间的相位差，所述第二多个电信号中至少一个电信号的周期数和信号值以及所述第二多个电信号之间的相位差；

在实施方式中，考虑到电磁感应产生的电信号和霍尔效应产生的电信号可能由于电路故障等原因存在信号异常的情况。例如，电磁感应产生的电信号和霍尔效应产生的电信号一般应当是连续的周期信号，因此，当多个电信号中出现一部分电信号连续、一部分电信号断续或跳变的情况，可以判断出现断续或跳变的电信号是异常信号。

S202，利用所确定的信号值确定无异常的电信号；以及

S203，使用所述第一多个电信号或所述第二多个电信号中无异常的电信号，利用图1中所示的步骤104判断所述换挡旋钮的旋转方向以及计算所述换挡旋钮的转动角度，然后执行步骤105。

本发明的上述的旋钮换挡方法，可以根据第一多个电信号或者第二多个电信号自身的信号值确定电信号是否异常，保证了信号的可靠性，提高电子电气***安全等级。

图3为本发明实施例所述的旋钮换挡方法信号判断流程示意图。如图3所示，3个霍尔元件可以将3个电信号HALL 1、2、3输出到MCU，3个线圈的电磁感应电信号U、V、W输出到MCU，然后MCU可以根据如图1和2所示的过程对电信号进行判断，根据判断结果控制变速器控制器TCU进行换挡动作。当确定存在电信号异常时，为了保证执行换挡操作，可以以采样段偏差小的电信号进行换挡判断，并对存在异常的电信号进行报警。其中，采样段及获取电信号的时间段。

在实施方式中，上述方法步骤是在当前挡位为非P挡时进行的。对于当前挡位为P挡的情况，上述旋钮换挡方法可以包括：在当前挡位为P挡时，响应于解除P挡请求并且在车辆刹车时，将当前挡位转换到N挡。具体的流程如图4所示。

图5示出了从诸如R、N、D的其他挡位转换到P挡的流程。如图5所示，本发明实施例的旋钮换挡方法可以包括：当确定所述换挡旋钮的转动角度达到第二角度阈值、车辆刹车并且所述车辆车速小于预定值时，将挡位转换为P挡。在实施方式中，第二角度阈值可以为180°，车速的预定值可以是5km/h。在优选的实施方式中，可以在判断时限制从R、N或D挡位转换到P挡的操作时间小于1s。

在实施方式中，上述旋钮换挡方法可以包括：当确定所述换挡旋钮的转动角度达到整数个第一角度阈值时，将挡位转换一次。第一角度阈值的设置可以考虑操作的准确性和人体工程学。在实施方式中，例如，可以将第一角度阈值设置为大于一个角度，例如26°。在可替换的实施方式中，可以将第一角度阈值设置为一个角度范围，例如角度范围18-23°。

图6和图7分别为N到D挡换挡和N到R挡换挡的流程示意图。如图6和图7所示，本发明实施例提供的旋钮换挡方法可以包括：

在当前挡位为N挡时，当所述换挡旋钮的旋转方向为例如顺时针的第一方向，且转动角度达到一个所述第一角度阈值26°时，将挡位转换为D挡；以及

当所述换挡旋钮的旋转方向为例如逆时针的第二方向，且转动角度达到一个所述第一角度阈值26°时，将挡位转换为R挡。

在实施方式中，上述角度阈值可以是角度范围，例如角度范围18-23°。

图8和图9分别为D到N挡换挡和D到R挡换挡的流程示意图。如图8和图9所示，本发明实施例提供的旋钮换挡方法可以包括：

在所述当前挡位为D挡时，当所述换挡旋钮的旋转方向为例如逆时针的第二方向，且转动角度达到一个所述第一角度阈值26°时，将挡位转换为N挡；以及

当所述换挡旋钮的旋转方向为例如逆时针的第二方向，连续两次的转动角度都达到一个所述第一角度阈值26°，并且车辆刹车时，将挡位转换为R挡。

在实施方式中，连续两次的转动角度都达到一个第一角度阈值可以例如这样实现：先转动旋钮一次使转动角度达到一个第一角度阈值，停顿后再接着转动旋钮使转动角度达到一个第一角度阈值在实施方式中，停顿的时间可以设置为毫秒级。在实施方式中，上述角度阈值可以是角度范围，例如角度范围18-23°。

图10和图11分别为R到N挡换挡和R到D挡换挡的流程示意图。如图10和图11所示，本发明实施例提供的旋钮换挡方法可以包括：

在所述当前挡位为R挡时，当所述换挡旋钮的旋转方向为例如顺时针的第一方向，且转动角度达到一个所述第一角度阈值26°时，将挡位转换为N挡；以及

当所述换挡旋钮的旋转方向为例如顺时针的第一方向，连续两次的转动角度都达到一个所述第一角度阈值26°，并且车辆刹车时，将挡位转换为D挡。

与图9中相类似，在图11所示的实施方式中，连续两次的转动角度都达到一个第一角度阈值可以例如先转动旋钮一次使转动角度达到一个第一角度阈值，停顿后再接着转动旋钮使转动角度达到一个第一角度阈值。在实施方式中，停顿的时间可以设置为毫秒级。在实施方式中，上述角度阈值可以是角度范围，例如角度范围18-23°。

需要说明的是，上述实施方式中所涉及的角度或角度范围的设置需要根据旋钮的尺寸和人体工程学进行。本发明实施方式中所举例的角度和角度范围只是一个匹配角度，具体需要结合旋钮尺寸设定。

举例的挡位转换策略可以如表1所示，如上述表1里所指的旋转角度是匹配了相应旋钮尺寸的。举例的旋钮尺寸为直径：8cm。

表1

当前挡位状态	旋转方向	旋转次数	旋转角度	持续时间
					N→D	顺时针	1	＞26°	＜2S
N→R	逆时针	1	＞26°	＜2S
					D→N	逆时针	1	＞26°	＜2S
D→R	逆时针	2	＞26°	＜2S
					R→N	顺时针	1	＞26°	＜2S
R→D	顺时针	2	＞26°	＜2S

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋钮换挡方法，其特征在于，所述旋钮换挡方法包括：

在当前挡位为非P挡且换挡旋钮转动时，从在与所述换挡旋钮联动的电机的转子圆周附近设置的多个霍尔元件获取由第一多个电信号组成的第一复合电信号，以及从所述电机转子的多个线圈获取由第二多个电信号组成的第二复合电信号，其中，所述第一多个电信号包括来自所述多个霍尔元件的每一个的电信号，以及所述第二多个电信号包括来自所述多个线圈的每一个的电信号；

当所述第一多个电信号和所述第二多个电信号的持续时间小于预定时间时，判断所述第一复合电信号与所述第二复合电信号的周期是否一致；

当所述第一复合电信号与所述第二复合电信号的周期一致时确定以下至少之一者：所述第一多个电信号中至少一个电信号的周期数和信号值以及所述第一多个电信号之间的相位差，所述第二多个电信号中至少一个电信号的周期数和信号值以及所述第二多个电信号之间的相位差；

根据所确定的相位差判断所述换挡旋钮的旋转方向，以及根据所确定的周期数计算所述换挡旋钮的转动角度；以及

将当前挡位转换到与所述换挡旋钮的所述旋转方向和所述转动角度对应的挡位。

2.根据权利要求1所述的旋钮换挡方法，其特征在于，所述旋钮换挡方法包括：

当所述第一复合电信号与所述第二复合电信号的周期不一致时确定以下至少之一者：所述第一多个电信号中至少一个电信号的周期数和信号值以及所述第一多个电信号之间的相位差，所述第二多个电信号中至少一个电信号的周期数和信号值以及所述第二多个电信号之间的相位差；

利用所确定的信号值确定无异常的电信号；以及

使用所述第一多个电信号或所述第二多个电信号中无异常的电信号判断所述换挡旋钮的旋转方向以及计算所述换挡旋钮的转动角度。

3.根据权利要求2所述的旋钮换挡方法，其特征在于，当所确定的信号值连续且无跳变时确定电信号无异常。

4.根据权利要求1所述的旋钮换挡方法，其特征在于，所述旋钮换挡方法包括：

当确定所述换挡旋钮的转动角度达到整数个第一角度阈值时，将挡位转换一次。

5.根据权利要求4所述的旋钮换挡方法，其特征在于，所述第一角度阈值为角度范围18-23°。

6.根据权利要求4所述的旋钮换挡方法，其特征在于，所述旋钮换挡方法包括：

在所述当前挡位为N挡时，当所述换挡旋钮的旋转方向为第一方向，且转动角度达到一个所述第一角度阈值时，将挡位转换为D挡；以及

当所述换挡旋钮的旋转方向为第二方向，且转动角度达到一个所述第一角度阈值时，将挡位转换为R挡。

7.根据权利要求4所述的旋钮换挡方法，其特征在于，所述旋钮换挡方法包括：

在所述当前挡位为D挡时，当所述换挡旋钮的旋转方向为第二方向，且转动角度达到一个所述第一角度阈值时，将挡位转换为N挡；以及

当所述换挡旋钮的旋转方向为第二方向，连续两次的转动角度都达到一个所述第一角度阈值，并且车辆刹车时，将挡位转换为R挡。

8.根据权利要求4所述的旋钮换挡方法，其特征在于，所述旋钮换挡方法包括：

在所述当前挡位为R挡时，当所述换挡旋钮的旋转方向为第一方向，且转动角度达到一个所述第一角度阈值时，将挡位转换为N挡；以及

当所述换挡旋钮的旋转方向为第一方向，连续两次的转动角度都达到一个所述第一角度阈值，并且车辆刹车时，将挡位转换为D挡。

9.根据权利要求1所述的旋钮换挡方法，其特征在于，所述旋钮换挡方法包括：

当确定所述换挡旋钮的转动角度达到第二角度阈值、车辆刹车并且所述车辆车速小于预定值时，将挡位转换为P挡。

10.根据权利要求1所述的旋钮换挡方法，其特征在于，所述旋钮换挡方法包括：

在当前挡位为P挡时，响应于解除P挡请求并且在车辆刹车时，将将当前挡位转换到N挡。