CN1821630A - 稳健的变速器模式选择及控制的方法和*** - Google Patents

Abstract

提供用于响应由车辆驾驶员操作的多位置致动器的一个位置将变速器置于期望操作状态的***、方法，和装置。多个开关触点，至少包括一个三元开关触点，提供代表致动器位置的输入信号。然后控制逻辑在接收的输入信号基础上决定变速器的期望状态。期望的变速器操作状态从由三元和/或离散值输入信号定义的任意数量的操作状态中确定，然后电子地选择和/或指示给向车辆驾驶员。

Description

稳健的变速器模式选择及控制的方法和***

技术领域

本发明通常涉及变速器的控制逻辑，更具体地涉及为车辆变速器提供多状态转换和控制的方法、***和装置。

背景技术

在大多数汽车和其它车辆中的变速器允许范围相对较窄的发动机转速，以产生范围相对较宽的车辆运行速度。典型的变速器包括多个齿轮，这些齿轮调节发动机传动轴和驱动车轮的驱动轴或其它驱动车辆的轴之间的相对转速。通过手动或自动选择适当的变速齿轮，车辆驾驶员可以有效地控制发动机产生的转矩，同时保持发动机在适当的转速下运转。

很多现代自动变速器都是由电子变速器档位选择器(ETRS)或其它车载控制模块电子控制的。电子控制器通常通过向电磁阀或其它驱动变速器内离合器或制动带的装置提供电信号，从而实现换挡或者调节变速器的运转。很多变速器控制在诸如车速、发动机转速、制动状态、节气门位置和/或类似的参数，以及模式选择或其它接收自车辆驾驶员的输入基础上，提供精密的发动机和转矩控制。

尽管电子变速器控制可以显著改善车辆性能和安全性，但这样的控制通常受到有限数量的处理器输入所能提供数据量的限制。特别地，通常用作开关输入的来自于变速器模式选择器的处理器输入数量会有很显著的影响。传统变速器模式选择器用离散部件实现，例如，通常使用四个或更多信号输入来表示诸如“驻车档”、“空档”、“前进档”和“倒档”的标准变速器模式。这些信号输入中的每一个通常都需要一个位于控制模块上的专用触针或其它输入，而额外的变速器模式需要额外的控制线路输入。此外，由于很多不同类型的车辆可以具有变化范围很大的变速器和电子控制源，因此很难生成一个易于在多种不同类型的车辆和车辆控制工况中采用的信号方案。

因此期望设计一种能够有效地表示变速器的全部操作状态，而不会牺牲安全性或稳健性(robustness)的变速器控制。而且，期望产生一种灵活的变速器控制体系，其易于修改且易于在较宽的车辆和工况范围内采用。此外，参考附图和上述技术领域及背景技术，根据下面的详细说明和所附的权利要求，其它所期望的特征将变得显而易见。

发明内容

根据不同的实施例，提供用于响应由车辆驾驶员操作的多位置致动器的一个位置将变速器置于期望操作状态的***、方法，和装置。多个开关触点，至少包括一个三位(ternary)开关触点，提供代表致动器位置的输入信号。然后控制逻辑在接收的输入信号基础上决定变速器的期望状态。期望的操作状态从由输入值定义的多个操作状态中适当地确定出来。然后该状态可以在变速器上电子地选择和/或适当地指示给车辆驾驶员。在不同的实施例中，三位开关与双位(binary)开关结合使用以有效地实现能选择和/或识别车辆变速器不同状态的多状态控制。此外，这里所说明的方法可以在模块化体系中实现，在该体系中各种来自于模式选择器的三位和/或离散信号输入提供给一个或多个控制模块。

附图说明

下面将结合附图说明本发明，其中相同的附图标记表示相同元件，及：

图1是一辆示例性车辆的框图；

图2是一个开关电路实施例的电路图；

图3是另一个开关电路实施例的电路图；

图4是一个用于处理开自于多路开关的输入信号的示例性开关***图；

图5是一个表示用于处理变速器控制***中开关信号的示例性体系的框图；

图6是一个表示用三个三位和两个离散信号输入实现的示例性变速器控制***的框图；

图7是一个示例性开关触点的分布图，用于实现图6中所示的示例性三位开关；而

图8是一个用四个三位输入实现的变速器控制***的示例性分布图。

具体实施方式

下面的详细说明仅仅是示例性的，且不用于限制本发明或本发明的用途和使用。而且，不受任何在上述技术领域、背景技术、发明内容或下面具体实施方式中表示或暗示的原理所限制。

根据不同的实施例，一种变速器控制和/或指示器***采用三位信号技术以提供一种灵活而稳健的体系。可以单独用两个或多个三位开关触点或者与一个或多个双位开关结合实现不同的实施例。通过使用三位开关，与类似的双位实现方案相比，可以减少表示变速器各种状态所需的开关数量，和/或提高控制***的稳健性。

现在参考附图，并且首先参考图1，一辆示例性车辆100适当地包括一个能够向变速器110提供控制信号109的控制模块104。控制模块104从变速器模式选择器102适当地接收一个或多个指示致动器108或其它合适选择器的位置的控制信号106。模式选择器102是任何机械、电子或其它能够接收车辆驾驶员输入的装置。

控制模块104还可以向可选指示105提供一个或多个指示信号107，该指示器105可以用任何能表示位置选择器102和/或变速器110状态的数字或模拟指示器实现。在不同的实施例中，指示器105是传统的仪表板指示器。

控制模块104可以用任何发动机控制模块(ECM)、电子变速器档位选择器(ETRS)、微控制器、数字处理器和/或其它能够接收输入数据106以及提供适当输出信号107和/或109的电路实现。在其它不同的实施例中，信号106的部分或全部可以发送到不同的控制模块，以提高灵活性和适用性。如果输入触针限制在车辆ETRS上，例如，一些或全部信号106可以选择性地提供给ECM或其它车辆100上的处理部件，状态或控制数据在各种处理模块中交换。这种概念的例子将在下文中更全面地说明。

选择器102是任何能够响应用户指令、传感器读数或其它输入激励，向控制器或其它部件104提供不同逻辑信号106的装置。在一个实施例中，选择器102响应变速杆(lever)108或其它合适致动器的移动或激励。可以用电、电子和/或机械致动器设计的各种选择器102在一个或多个线或其它如下文中更全面说明的电导线上产生合适的双位和/或三位信号。这些信号可以由控制器104处理，以将变速器110置于所期望的合适状态。在不同的实施例中，可以在选择器102和控制器104之间提供任意数量的双位和/或三位信号106，结合控制104(或其它处理装置)中的逻辑或其它对各种信号106的处理，以提取与致动器108的位置有关的有意义的信息，该信息对应于一个期望的变速器110操作状态。

很多类型的致动器或基于变速杆(stick-based)的控制装置提供多个输出信号106，可以处理输出信号106以决定一个单独致动器108的状态。变速杆108可以在传统自动变速器模式选择器或其它在一个或多个自由度中操作的装置中对应于致动器。在替代的实施例中，变速杆108在球窝式(ball-and-socket)布置或其它允许多个运动方向的布置中运动。这里所述的概念可以易于与任何类型的机械选择器102操作，包括任何类型的杆、棒，或其它通过任何滑动、旋转或其它连接(例如铰链、滑动、球窝、万向接头等)相对于车辆运动的致动器。

如上面所简述的，三位开关概念可以在很多应用中提供超过传统双位开关的显著的益处。例如，三位开关可以用来减少用于表示不同状态的开关数量，和/或可以用来提高整个开关***的稳健性。由于三位开关能比双位开关在一个单独的电导线上表示更多数据，因此三位信号方案可以在指定数量的导线上传递更多的信息，和/或比等价双位实现方案使用更少的导线提供相同的数据。

三位开关可以在变速器控制***中以任何方式实现。现在参考图2，一种示例性三位开关电路200适当地包括开关触点212，分压电路216，和模/数(A/D)转换器202。开关触点212适当地产生一个在导线106上适当地传递，并在分压电路216和/或A/D转换器202上解码的三态输出信号。图2中所示的电路200可以具体地对于这样的实施例有用，在这样的实施例中，开关触点212和分压电路216可以有一个用于A/D转换器202的公共参考电压(Vref)，尽管电路200也适用于替代工况。

开关触点212可以是任何能够在导线106上产生双位、三位或其它合适输出的装置、电路或部件。在不同的实施例中，开关触点212用在很多车辆上经常采用的双掷开关实现。可选择地，触点212用多位置操作器或其它合适的电压选择器实现。例如，触点212可以用在很多车辆上发现的常用三位置低电流开关实现。多种这些开关可选地包括一个弹簧部件(图中未表示)或其它机构，使致动器106(图1)偏置到缺省位置，尽管并不是所有实施例中都有偏置机构。开关触点212概念上相当于图1中所示的各个开关102A-B。

开关触点212通常提供一个输出信号，该输出信号选自两个参考电压(例如一个高参考电压(如Vref)和一个低参考电压(如地))，也可以提供一个中间值。在一个实施例中，Vref是与向车辆100(图1)中数字电路提供的相同参考电压，也可以是向A/D转换器202提供的相同参考电压。在多个实施例中，Vref具有5伏左右的大小，尽管其它实施例可以使用变化范围较宽的参考电压。触点212提供的中间值可以与开路(例如，不与任一参考电压相连)相对应，或者可以反映任何位于上下参考电压之间的中间值。如下文中更全面地说明，由于当开关处于中间状态时，开路通常将不在信号线106上汲取寄生电流，因此在很多应用中都期望中间开路。因此，使用传统的低电流三位置开关触点212相对易于实现开路状态。

因此触点212可操作成提供选自两个参考信号(如图2实施例中的Vref和地)和一个中间状态的端子信号106。该信号106提供给一个或多个合适车辆部件(如图1中的部件104，110)中的解码器电路。在多个实施例中，三态开关触点212只是一个多位置装置，该装置仅在两个参考电压(如电源和地面)及一个开路位置或其它中间位置之间案选择。触点不需要提供任何分压，因此不需要电阻，电容或其它除简单选择装置以外的信号处理部件。在多个实施例中，开关212可选地具有机械互锁能力，使得在任何指定时刻只能选择一个状态(如电源、地、中间状态)。

由触点212产生的信号106被在分压电路216等在部件104，110(图1)中接收。如图2中所示，一个示例性分压电路216适当地包括一个第一电阻206和一个第二电阻208，分别与提供给触点212的相同的高和低参考信号相连。这些电阻206，208在公共节点218相连，该节点也适当地接收来自开关212的三元(temary)信号106。在图2中所示的实施例中，电阻206与上部参考电压Vref 214相连，而电阻208与地相连。从而当信号106对应地和Vref时，电阻206和208分别作为下拉电阻和上拉电阻。尽管电阻206，208的值可以在不同实施例中变化，但可以将它们的值选择成彼此大致相等，使得当触点212产生开路时，公共节点的电压被拉至大约为Vref电压的一半。因此，可以在公共节点218上适当地提供三个不同的电压信号(即，地、Vref/2、Vref)。作为替代，可以通过相应地选择电阻206，208各自的值来调节中间电压的大小。尽管其它值可以在很多替代实施例中采用，但在多个实施例中，电阻206，208均选择成具有大约为1-50千欧的大小，例如大约为10千欧。尽管在替代实施例中，电阻206，208可以采用不同的值，但相对较高的电阻值可以有助于通过减小从Vref流向地的电流而保护电源和保存热量。

公共节点218上的三元电压向模/数转换器202提供，以适当地解码和处理信号204。在多个实施例中，A/D转换器202可以处理器、控制器、解码器、远程输入/输出盒等相关。可选地，A/D转换器202可以是比较器电路、流水线A/D电路或其它能够将提供所接收的模拟信号204的数字表示214的转换电路。在一个实施例中，A/D转换器202辨识高和低参考电压，并假设与中间状态相关的中间值。例如在Vref大约等于5伏的实施例中，A/D转换器可以将低于约1伏的电压辨识为“低”电压，将高于约4伏的电压辨识为“高”电压，将处于1伏和4伏之间的电压辨识为中间电压。由A/D转换器202处理的特定误差和电压值可以在其它实施例中改变。

然后，如上所述，三元信号106可以由触点212产生，沿着一个单独的载波传播，并由A/D转换器202结合分压电路216解码。不与触点212的传统“高”或“低”输出相应的中间信号由分压电路216标度，以产生一个能被A/D转换器202适当感应和处理的已知中间电压。以这种方式，传统开关触点212和电导线可以用来传递三元信号以代替(或加上)双元信号，从而增加单一导线上能传递的信息量。这种概念可以在很宽范围的汽车或其它应用场合中采用，包括下面将更全面说明的变速器控制。

现在参考图3，一个开关电路的替代实施例300，在除上面结合图2说明的触点212，分压器电路216，及A/D转换器202以外，适当地包括一个附加分压器308。当一个或多个提供给A/D转换器202的参考电压(如，Vref)无法或不便于向触点212提供时，图3中所示的电路可以提供额外的益处。在这种情况下，如图所示，可以向触点212和/或分压器216提供另一个方便的参考电压(如，车辆电池电压B+，运转/曲轴信号，或相似的信号)。使用上述概念，这种布置在公共节点204上提供三个不同的电压(如，地，B+/2和B+)。但是，这些电压可能会超出传统A/D转换电路202所能标度的范围，例如车辆电池电压可能为12伏左右。因此，用第二分压器308标度公共节点204上的电压，以提供处于A/D转换器202灵敏度范围内的输入信号306。

在一个示例性实施例中，分压器308包括两个或更多在电气上布置在公共节点218和A/D转换器202的输入端306之间的电阻302和304。在图3中，示出电阻302在节点208和306之间，电阻304布置在节点306和地之间。然而，简单地使用欧姆定律，就可以产生多种替代性分压器电路308。类似地，尽管将两个电阻在阻值上设计成大致相等可以使电路300的信噪比得到改善，但电阻302和304的阻值可以在节点218和306之间电压的期望比例基础上设定为任意值。

使用上文阐述的概念，可以产生范围很广的控制电路和控制应用，尤其是在汽车和其它车辆设定中。如上所述，触点212产生的双元和/或三元信号106可以用于向任意数量的车辆部件提供控制数据，例如向变速器控制模块104提供数据(图1)。现在参考图4，控制模块104适当地使触点212A-B的不同位置404，406，408分别与相应的操作状态对应，这些操作状态可以由提供给指示器105和/或控制器110(图1)的信号107和/或109表示。如上所述，控制模块104适当地包括(或者至少与之通信)的一个或多个处理器或其它处理器402，所述处理器包括和/或与A/D转换器202及分压器电路210进行通信，以从触点212接收三元信号106A-B。A/D转换器202产生的数字信号214由控制器402适当地处理，以响应在触点212上接收的三态输入。从而，尽管替代实施例可以包括在***400另外或替代部分处理的信号，但状态404，406和408之间的映射通常由控制器402处理。从触点212接收的信号214可以以任何合适的方式处理，且在另一个实施例中，可以适当地储存在数字存储器403(或其它位置)中。尽管在图4中表示为分离部件，但是存储器403和处理器402可以以任何方式在逻辑和/或物理上整合在一起。作为选择，存储器403和处理器402可以仅通过总线或其它合适的通信链路通信。

尽管图4表示了一个示例性实施例，其中控制器402与两个开关触点212A-B通信，但如下文更全面的说明，替代实施例可以使用任何数量或布置的开关触点212。开关电路的各个输出214A-B可以结合或者通过各自的处理逻辑，或以任何其它方式，由控制器402处理，以获得提供给变速器110的合适的命令。例如，从该处理得到的命令可以用于将变速器110置于所期望的状态，或者另外调节该装置的性能或状态。在多个实施例中，变速器110的期望状态通过处理(分别)接收自触点212A-B的各个输入信号214A-B而决定。该处理可以以任何方式执行，包括对各个信号214A-B执行逻辑与运算，根据查询表或保存在存储器403(或其它地方)中的其它数据结构，或者根据其它任何技术，检查信号214A-B的值。使用这里说明的各种信号和处理方法，可以根据不同输入信号214A-B的采集值，确定变速器110的期望状态。

如这里所使用的，输入状态404被任意地指定为表示“1”或“高”，并与对Vredf、B+或其它高参考电压短路相对应。类似地，输入状态408被任意地指定为表示“0”或“低”，并与对地或其适当的低参考电压短路相对应。中间输入状态406被任意地描述为“值(value)”或“v”，并可以与开路或开关212的其它中间状态相对应。尽管这些定义在这里采用是为了一致和便于理解，但该三元状态可以等价地使用诸如“0”、“1”和“2”，“A”、“B”和“C”的其它标识符说明，或用任何其它常用方式说明。因此这里采用的定义和符号习惯可以在多种等价实施例中以任何方式修改。

三元开关(可选地与双元开关或其它开关结合)可以用于提高各种控制***的稳健性，包括那些在变速器控制中使用的控制***。结合下文所示的实施例说明各种用于提高稳健性和安全性的方法。但是，通常，由于开路导致很小的电流或无电流从触点212流过，从而保护了电源，因此触点212的中间状态406可以用于表示“动力中断”、“默认”或“无变化”状态。类似地，由于实践中“开路”故障通常比对任何参考电压短路故障更可能发生，因此可能性更大的故障(例如，开路)情况可以用于表示装置110的最少破坏状态，以保护稳健性。以另一种方式规定，开路可以通过辨识一个或多个信号输入上出现的意外中间值(如“v”)来诊断。此外，这里所说明的触点212的不同状态可以以任何方式再指定，以适当地表示部件104和110的各种输入和/或操作状态。

使用三元开关的概念，用于车辆变速器和其它应用场合的各种示例性触点212的对应关系可以定义成如下设置。在车辆变速器中，两个或多个开关触点212通常布置成接近离致动器108，开关的输出对应于致动器108的不同状态/位置。反过来，致动器108的每一位置表示变速器110的一个期望操作模式。在这样的实施例中，可以采用一个或多个控制器402以解码多个独立开关触点212A-B的各种状态，以识别致动器108的位置，致动器108的位置反过来标识了变速器110的期望操作状态。虽然图4表示两个信号触点212A-B向一个公共控制器402提供两个三元信号106A-B，但是，不是所有实施例都必须以这样的方式构造。相反，输入信号106可以提供给任意数目的单独控制器402和/或位于车辆100(图1)任何部件中的控制器模块104。此外，任意数量的双元、三元和/或其它类型的开关触点212可以互相连接或者混合以产生任何类型的开关布置。因此上文和下文中所述的概念易于实现和扩展以产生范围较宽的适用于车辆变速器的状态选择/指示***，且还可以在其它设置中应用。

现在参考图5，一个用于实现稳健的变速器控制***500的示例性结构适当地允许任意数量的控制模块104A-C与任意数量的三元开关触点212A-D和/或离散开关触点502-504互相作用。每一控制模块104A-C能够与其它模块104和/或其它外部计算电路通信，以共用输入信号值和/或其它数据。尽管这些模块可以替代地通过任何有线、无线、光学或其它信号传输媒介通信，但在图5所示的实施例中，模块104A-C通过总线506合适地通信。作为***500模块化结构的结果，各个信号输入106A-F可以被提供给任何具有可用输入空间的处理模块104A-C。如果一个特定ETRS模块缺少足够的输入空间，例如，ECM或其它部件上的额外输入可以用以接收变速器切换数据，且信号值可以在采用总线506或其它合适媒介的部件之间交换。从而，不需要全部输入信号106A-F被提供给公共控制模块104。

图5中所示的示例性控制***500包括四个三元开关触点212A-D和两个离散开关触点502，504，以稳健地表示变速器110的六个操作状态。如图所示，该实施例中的触点212A-B向控制模块104A提供三元输入信号106A-B，触点212C-D向控制模块104B提供三元输入信号106C-D，而离散触点502和504向控制模块104C提供离散输入信号106E和106F。如上所述，各个输入信号106A-F可以发送或提供给以任意方式结合的任意数量的控制模块104。此外，在替代但等价的实施例中，一部分或全部输入信号106A-F可以提供给多个控制模块104。图5还表示了触点212A与212B之间，触点212C与212D之间，以及触点502与504之间的机械互锁。例如，触点212A与212B可以互锁成使得当一个触点处于“高”(如B+)状态时，另一个处于“低”(如地)状态，且使得触点212A-B中的每一个同时处于中间状态(v)。类似的限制可以用在其它触点212C-D，502和504上。通过使不同的开关触点彼此机械互锁，触点相对状态的设置可以固定，从而进一步提高安全性和稳健性。

用于表示致动器108位置(其反过来对应变速器110的操作状态)的不同信号值可以以任何方式指定和处理。在不同实施例中，将信号值指定成最大化稳健性。例如，在传统实施例中，可以假定开路故障比“对地短路”故障或“对电池电压短路”故障更容易发生，信号值可以指定成使最可能的故障(在这种情况中，为开路故障)易于诊断。从而开路(对应于在任一信号线106上观察到“中间”值)的非预期出现可以更容易地表明故障发生。尽管在宽范围的替代实施例中可以采用任何其它对应方案，但图5中的***表550仅示出了信号106A-F输入值与变速器110各种操作状态的一种示例性对应方案如。在表550所示的方案中，通过使任一控制模块104所接收的两个信号106的参考值相反，并使剩余的三元信号106处于中间值，辨识操作模式。由于中间值可以用开路情况产生，因此采用中间值表示默认状态或发生频率最高的状态，能减小***500消耗的电流量。

表550中所示的各种状态1-6可以以任何方式与操作模式对应(例如，“驻车档”、“倒档”、“空档”、“前进档”、“二档齿轮”、“低档”等)。也就是说，任何状态都可以指定为表示变速器110的任何操作状态。使用表550中所示的方案，各种状态的决定可以很容易地在各个模块104之间适当地分离或互相连接。六个输入信号106A-F中的一部分或全部可以用逻辑与操作处理和/或参考一个查询表，以确定致动器108的当前位置，从而确定变速器110的期望状态。在多个实施例中，至少模块104A和104B在任何周期或其它基础上交换信号信息。在这样的实施例中，在大于信号触点212任何合适回跳(bounce)时间，但小于任何适当人为因素、安全性或其它时间限制(其可以大约为50毫秒左右)的时间间隔内，信息在模块104之间交换。尽管其它实施例可以具有较宽变化范围的交换时间，但在一个示例性实施例中，信号信息大约每2毫秒左右交换一次。

表550中所示的示例性信号表示方案具有很高的稳健性，意味着信号故障极不相似和/或易于检测。在多个实施例中，表550中的状态1-4通常与变速器110的基本操作模式相对应(如，“驻车档”、“倒档”、“空档”和“前进档”)。通过使表550中的状态5和6(其主要由信号106E和106F确定)与很少使用或不太重要的变速器模式(如二档或低档)相对应，例如，在如果一个或多个输入106A-D出现故障的情况，信号106E-F可以被忽略。表550中所示的信号布置通过使至少两个信号106A-F改变数值以产生变速器110的状态转变，从而提供了额外的稳健性。结果，如果任何输入信号106A-F由于故障或其它情况无法得到时，变速器110的期望状态仍然能够根据剩余信号值确定。而且，通过开路或中间值情况的意外出现，无法得到的信号可以很容易被辨识。信号值106A-F也可以储存在存储器(例如，图4中的存储器403)中，并与后继信号值比较，以进一步提高***稳健性。

现在参考图6，一个变速器控制***600的替代实施例适当地包括三个三元输入信号106A-C和两个离散/双元输入信号106D-E，以表示六个稳健的操作状态。尽管图6中所示的示例性***600包括一个单独的控制模块104，但是替代实施例可以将一个或多个信号106A-E的处理分开到如上所述的一个或多个附加的控制模块中。例如，在一个替代实施例中，离散输入信号106D-E可以与三元输入信号106A-C分开处理。在另一个实施例中，离散开关触点502和504及离散信号106D-E可以被完全消除或者用如下面更全面描述的一个或多个三元结构代替。

图6中的***表625和650表示了两个稳健的信号对应方案，每一表中的任何状态与变速器110中的任何操作模式相对应。在多个实施例中，表325和350中的状态1-4对应于变速器110基本操作模式(例如，“驻车档”、“倒档”、“空档”和“前进档”)，而状态5-6对应于频率较低的操作模式(例如，D2、D3、“二档”、“低档”等)。在这样的实施例中，较少使用的模式通过离散输入106D-E选择，以进一步提高***600的稳健性。如果在这样的实施例中，在任何输入信号106A-C上发生任何单个开路情况(例如，中间“值”或“v”)，离散输入106D-E可以暂时忽略(连同故障输入信号)，但操作状态仍然可以使用剩余的两个三元输入信号，从状态1-4中选择。例如如果输入2有故障，输入1和输入3的剩余值仍然可以用于选择或指示状态1-4。

与图5中所示的实施例相似，表325或350中任何从一种状态向另一种状态的转变都至少需要两个信号转变，以提高稳健性。例如，表325中从状态1转变到状态2，只有在响应信号106B(“输入2”)从低值(“0”)转变到高值(“1”)、同时信号106C(“输入3”)从高值(“1”)转变到低值(“0”)时发生。类似地，从状态2变到状态4只会由信号106A和106C(分别为“输入1”和“输入3”)同时从低值(“0”)转变到高值(“1”)而产生。如果只发生一个信号变化，信号值结合的结果将不会与表325中的任何状态匹配，从而指示故障。此外，通过将当前信号值与在存储器(如图4中的存储器403)中存储的过去值相比较，故障源可以易于辨识。使用表650中所示的信号对应可以获得相似的结果。实际上，表325和350中所示的状态值彼此互补，一个表中的状态表示另一表中的故障。也就是说，表350中任一状态的产生可以易于指示根据表325中对应状态的故障情况，反之亦然。注意，虽然***600的逻辑表表示开关触点212A-212C根据表325方案接线，表350的方案可以易于简单地通过交换连接到开关触点212A的电池和地接线而实现。此外，任何信号映射或接线方案可以用于范围很宽的替代实施例中。

通过适当地布置关于致动器108的电触点，可以为致动器108的每一位置产生信号106A-F的特定的组合。现在参考图7，一个示例性开关***700，适于用三个三元信号106A-C表示变速器110的四个主要操作状态(图1)，其中的三个三元信号适当地包括任意数量的电极、电气触点或其它导电部件702、704、708、710、712、714、716和718，其被设置成为致动器108产生四个特定位置720-723。位置720-723中的一部分或全部合适地与变速器操作模式相对应。例如图7中所示的电路图，可以用于实现***表750中所示的状态1-4(其对应于图6中表625里的状态1-4)。表750表示一个稳健的信号方案，其使得即使任何输入信号106A-C无法使用时，也可以确定变速器110的状态。这是因为表750中所示状态之间的任何转变都需要两个信号值的转变(例如，从低到高，或从高到低)。尽管图7中未表示，但附加状态(如表625中的状态5-6)可以由附加电极提供。当致动器108移过不同的操作位置720-723时，致动器108与不同的触点702-723电接触，以产生表示致动器108位置720-723的电信号106A-C，其反过来通常与变速器110的期望操作状态相对应。如图7中所示，电极702和704适当地与致动器108配合，以提供第一输入信号(输入1)106A，电极706、708、710和712与致动器108配合以提供第二输入信号(输入2)106B，而电极714、716、和718与致动器108配合以提供第三输入信号(输入3)106C。不同电触点适当地与合适的参考电压(例如，地，电池电压B+，等)相连。当致动器108与不同电极接触时，施加在不同电极上的电压作为电信号106A-C提供。如果任何信号106A-C都未与具有预定电压的电极(例如，地，B+等)接触，则该信号产生开路情况。这种情况在图7中所示的实施例中，只会在电连接断开或其它故障的情况下产生，虽然替代实施例可以故意产生开路情况，以利用上述“中间值”的三元状态。

信号106A-C可以传送给A/D转换器202并在合适的控制器402上正确地解码。解码可以通过任何离散或集成处理电路，通过数字处理(例如，使用查询表或其它数据结构)，或通过任何其它技术完成。结果，信号106A-C的收集值可以在一个或多个控制模块104上解码，以确定致动器108相对于不同电极702-718的位置720-723，其反过来表示由车辆驾驶员选择的变速器110期望操作状态。这种解码可以使用传统逻辑操作(如接收到的多个信号值的逻辑与)、查询表，和/或其它任何合适的技术完成。再次强调，图6和7中所示的电路图和对应方案是示例性的，并可以在其它实施例中修改和/或显著补充。

现在参考图8，一个示例性布局800，适于用四个三元信号106A-D表示六种变速器状态，信号106A-D可以使用不同的电极801-814表示。当致动器108(图1)在不同的位置820-825(与状态1-6相对应)之间移动时，不同的电极801-814适当地与致动器上的电触点接触，产生可以提供给一个或多个适当的控制模块104的适当信号106A-D。在图8所示的实施例中，电极801和802与致动器108(图1)接触以产生三元输入信号106A，电极803、804和805与致动器108接触以产生三元输入信号106B，电极806、807、808、809、810和811与致动器108接触以产生三元输入信号106C，而电极812、813和814与致动器108接触以产生三元输入信号106D。表850表示信号值与变速器110各种操作状态的对应关系。与上面说明的实施例相同，表850只使用高和低三元值(例如，在多个实施例中，“0”和“1”分别对应于地和电池电压)表示不同的操作状态。结果，第三种“中间”三元值的产生很容易地表示故障情况。此外，不同信号值可以依照提高稳健性的原则加以选择，即通过要求多个信号转变以产生操作状态820-825的任意变化，(即表850中所示的方案)。在这种实施例中，即使输入信号中的一个或参考电压中出现错误或无法使用，操作状态820-825也可以从其余输入信号106A-D中推出。通过比较当前信号值和储存在存储器中的先前信号值，可以提供更好的稳健性。通过比较当前信号值和前一状态中获得的信号值，任何不期望的对高或低参考电压短路(和任何开路)可以很容易地被辨别和隔离。此外，表850中所示的稳健的信号对应关系包含足够的数据冗余度，使得即使输入信号之一有故障，也能确定操作状态。其它对应表，技术和方案可以提供等价的功能。此外，可以额外提供附加离散和/或三元信号输入，从而使得***800能表示变速器110任意数量的操作状态。例如，通过增加一对离散开关触点502，504，这些触点502，504采用结合图5说明的概念，***800能够仅用六个信号输入106稳健地表示多达八种变速器操作模式。这种***800尤其可以用于向四档或五档变速器提供电子控制，或者用于其它目的。

使用这里建立的概念、***、结构和方法，可以建立多种不同的电子控制，用于响应于车辆驾驶员选择的致动器位置将车辆变速器置于期望的状态。这里说明的基本概念可以以多种不同的方式修改，以实现多种不同的等价多状态控制，以用于变速器和其它装置。例如，致动器108的不同位置可以通过任何类型的逻辑提取和解码，包括离散部件、集成电路和/或软件的任意结合。而且，附图和表中所示的各种位置和开关结构可以以任何方式修改或添加。即，在替代实施例中，各种输入信号可以以任何顺序和任何结合方式布置。

更进一步，这里表示的概念可以应用到任意数量的三元和/或离散开关中，或三元和离散开关的任意结合中，以产生任意数量的可能或实际的稳健和非稳健的状态表示。例如，与上述说明类似的概念可以应用到包括附加三元和/或离散输入信号的***中，使得在等价实施例中控制***能够处理任意数量的状态。作为选择或另外地，用于定义不同状态的一部分或全部输入信号可以进一步用于冗余目的，从而进一步提高所实现的开关***的可靠性和稳健性。

尽管说明了多个最常见的车辆应用实施例，特别是电控自动变速器，但本发明不局限于此。实际上，这里说明的概念、电路和结构可以很容易地在任何商业、家用、工业、消费电子或其它场合使用。例如，这里说明的概念和结构可以很容易地用于航空、宇航、国防、航海或其它机动装置，和本说明中的汽车。

尽管在上述详细说明中已经至少说明了一个示意性实施例，但具有很多变化实施例。例如，这里说明的各种电路可以通过传统电气和电子原理修改，或者在任何数量的等价实施例中不偏离这里说明的概念在逻辑上改变。此外，在宽范围的等价实施例中，各种信号、输入、状态等可以以任意方式布置或组合。这里说明的实施例仅用于举例，而不以任何方式用于限制本发明的范围、应用和构造。而且，上述详细说明将向本领域技术人员提供一个方便的路线图，用于实现一个或多个示例性实施例。从而在不偏离由后附的权利要求和与权利要求具有同样法律地位的本发明要求的范围的前提下，可以对这里阐述的元件功能和布置作出各种修改。

Claims (39)

1.一种稳健的控制***，用于响应多位置致动器的位置将变速器置于期望的多个操作状态之一，该控制***包括：

第一开关触点，其与多位置致动器相连，并构造成提供第一三元输入值作为多位置致动器的位置的函数；

第二开关触点，其与多位置致动器相连，并构造成提供第二三元输入值作为多位置致动器的位置的函数；及

控制逻辑，构造成接收第一和第二三元输入值并至少部分地基于所接收的第一和第二三元输入值确定变速器的期望操作状态，其中多个操作状态中的每一个均由选择的第一和第二三元输入值的特定组合表示以便从多个操作状态的第一个转变到多个操作状态第二个是由第一和第二三元输入值二者的转变产生的。

2.根据权利要求1所述的控制***，其中第一和第二三元输入值的每一个都从一个高值、一个低值和一个中间值中选择。

3.根据权利要求2所述的控制***，其中多个操作状态中的一个由具有高值的第一三元输入值和具有低值的第二三元输入信号表示。

4.根据权利要求3所述的控制***，其中多个操作状态中的第二个由具有低值的的第一三元输入值和具有高值的第二三元输入信号表示。

5.根据权利要求4所述的控制***，其中多个操作状态中的第三个由均具有中间值的第一三元输入值和第二三元输入值表示。

6.根据权利要求5所述的控制***，其中多个操作状态中的该第三个与缺省操作状态相对应。

7.根据权利要求2所述的控制***，其中中间值与开路状况相对应。

8.根据权利要求1所述的控制***，其中多个操作状态包括第一和第二操作状态，这两个操作状态均由具有相反值的第一和第二三元输入值确定。

9.根据权利要求8所述的控制***，其中多个操作状态包括第三操作状态，该操作状态由均具有中间值的第一和第二三元输入值确定。

10.根据权利要求1所述的控制***，还包括第三开关触点，其与多位置致动器相连，并构造成提供第三三元输入值作为多位置致动器的位置的函数，且其中控制逻辑还构造成接收第三三元输入值并至少部分基于所接收的第一、第二和第三三元输入值确定变速器的期望操作状态。

11.根据权利要求10所述的控制***，还包括第四开关触点，其与多位置致动器相连，并构造成提供第四三元输入值作为多位置致动器的位置的函数，且其中控制逻辑还构造成接收第四三元输入值并至少部分地基于所接收的第一、第二、第三和第四三元输入值确定变速器的期望操作状态。

12.根据权利要求11所述的控制***，其中控制逻辑包括彼此通信的第一处理模块和第二处理模块，且其中第一处理模块构造成接收第一和第二三元输入值，且其中第二处理模块构造成接收第三和第四处理模块。

13.根据权利要求10所述的控制***，还包括第一和第二离散开关触点，这两个触点均与多位置致动器相连，并构造成分别产生第一和第二离散输入值作为多位置致动器的位置的函数，且其中控制逻辑还构造成接收第一和第二离散三元输入值并至少部分地基于所接收的第一、第二和第三三元输入值以及基于第一和第二离散输入值确定变速器的期望操作状态。

14.根据权利要求13所述的控制***，其中第一和第二离散输入构造成展示与变速器第一档选择相对应的第一状态和与变速器第二档选择相对应的第二状态。

15.一种稳健的控制***，用于响应多位置致动器的位置将变速器置于期望的多个操作状态之一，该控制***包括：

多个三态开关触点，与多位置致动器通信，并构造成提供多个三元输入值中的一个作为多位置致动器的位置的函数；及

控制逻辑，构造成接收多个三元输入值中的每一个并至少部分地基于所接收的三元输入值确定变速器的期望操作状态，其中多个操作状态中的每一个均由所选择的三元输入值的特定组合表示以便从多个操作状态的一个向多个操作状态的另一个的任何转变是由三元输入值的至少两个的信号转变产生的。

16.根据权利要求15所述的控制***，其中控制逻辑还包括多个模数转换器，每个均构造成根据多个三态开关触点中的一个解码三元输入值中的一个。

17.根据权利要求15所述的控制***，其中控制逻辑包括彼此通信的第一处理模块和第二处理模块，且其中第一处理模块构造成至少接收多个三元输入值中的第一对，而其中第二处理模块构造成至少接收多个三元输入值中的第二对。

18.根据权利要求15所述的控制***，其中三元输入值的每一个均从一个高值(1)，一个低值(0)和一个中间值(v)中选择。

19.根据权利要求18所述的控制***，其中多个三元开关触点包括第一三元开关触点(输入1)，第二三元开关触点(输入2)和第三三元开关触点(输入3)。

20.根据权利要求19所述的控制***，其中多个三态开关触点如下构造：   状态   输入1   输入2   输入3   1   0   0   1   2   0   1   0   3   1   0   0   4   1   1   1

21.根据权利要求19所述的控制***，其中多个三态开关触点如下构造：   状态   输入1   输入2   输入3   1   1   0   1   2   1   1   0   3   0   0   0   4   0   1   1

22.根据权利要求19所述的控制***，还包括第一和一个第二离散开关触点，构造成分别向控制逻辑提供第一和第二离散输入值，且其中控制逻辑还构造成至少部分地基于第一和第二离散输入值确定变速器的期望操作状态。

23.根据权利要求19所述的控制***，其中多个三态开关触点包括构造成产生第一三元值(输入1)的第一三元开关触点，构造成产生第二三元值(输入2)的第二三元开关触点，构造成产生第三三元值(输入3)的第三三元开关触点和构造成产生第四三元值(输入4)的第四三元开关触点。

24.根据权利要求23所述的控制***，其中多个三态开关触点如下构造：   状态   输入1   输入2   输入3   输入4   1   0   0   1   1   2   0   1   0   1   3   0   1   1   0   4   1   1   0   0   5   1   0   1   0   6   1   0   0   1

25.根据权利要求23所述的控制***，其中多个三态开关触点如下构造：   状态   输入1   输入2   输入3   输入4   1   0   1   v   v   2   1   0   v   v   3   v   v   0   1   4   v   v   1   0

26.根据权利要求25所述的控制***，其中控制逻辑包括彼此通信的第一处理模块和第二处理模块，且其中第一处理模块构造成接收第一和第二三元输入值，而其中第二处理模块构造成接收第三和第四三元输入值。

27.根据权利要求25所述的控制***，还包括构造成向控制逻辑提供第一离散输入值(输入5)的第一离散开关触点和构造成向控制逻辑提供第二离散输入值(输入6)的第二离散开关触点，且其中控制逻辑还构造成至少部分地基于第一和第二离散输入值确定变速器的期望操作状态。

28.根据权利要求27所述的控制***，其中多个三态开关触点和离散开关触点如下构造：   状态  输入1  输入2  输入3  输入4  输入5  输入6   1   0   1   v   v   1   0   2   0   1   v   v   1   0   3   v   v   0   1   1   0   4   v   v   0   1   1   0   5   v   v   v   v   1   0   6   v   v   v   v   0   1

29.根据权利要求28所述的控制***，其中控制逻辑包括彼此通信的第一处理模块和第二处理模块，且其中第一处理模块构造成至少接收三元输入值中的一部分，而其中第二处理模块构造成接收第一和第二离散输入值。

30.一种方法，用于该响应于多位置致动器的一个位置识别车辆变速器的多个操作状态中的一个期望状态，该方法包括下列步骤：

在多个三元开关触点上产生多个三态三元输入信号作为多位置致动器的位置的函数；

在一个控制模块中接收多个三元输入值的每一个；并

至少部分地基于所接收的三元输入值确定变速器的期望操作状态，其中多个操作状态中的每一个均由三元输入值的特定组合表示以便从多个操作状态中的一个向多个操作状态中的另一个的任何转变是由三元输入值中的至少两个的信号转变产生的。

31.根据权利要求30所述的方法，还包括响应确定步骤向指示器模块提供指示器信号的步骤，从而向车辆驾驶员指示变速器的操作状态。

32.根据权利要求30所述的方法，还包括响应确定步骤，向变速器提供变速器控制信号的步骤，从而将变速器置于期望操作状态。

33.根据权利要求30所述的方法，还包括评估所接收的三元输入值以识别故障情况的步骤。

34.根据权利要求33所述的方法，其中评估步骤包括将当前三元输入值与先前的三元输入值比较。

35.根据权利要求33所述的方法，其中评估步骤包括将三元输入值与已知状态表比较，以从中识别任何偏差。

36.根据权利要求35所述的方法，其中该表是一个储存在数字存储器中的查询表。

37.根据权利要求30所述的方法，其中确定步骤包括对多个三元输入值执行逻辑与操作。

38.一种***，用于响应多位置致动器的一个位置选择车辆变速器的多个操作状态中的一个期望状态，该***包括：

用于在多个三元开关触点上产生多个三态三元输入信号作为多位致动器的位置的函数的装置；

用于在一个控制模块中接收多个三元输入值的每一个的装置；

用于至少部分地基于所接收的三元输入值确定变速器期望操作状态的装置，其中多个操作状态中的每一个均由三元输入值的特定组合表示以便从多个操作状态中的一个向多个操作状态中的另一个的转变是由三元输入值中的至少两个的信号转变产生的。

39.根据权利要求38所述的***，其中用于接收的装置包括模数转换器。

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