阅读说明：本技术 一种单稳态杆式电子换挡器及电子换挡方法 (Monostable rod type electronic gear shifter and electronic gear shifting method ) 是由 李亚飞 靖宁 郑威 梁森 于 2019-03-25 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种单稳态杆式电子换挡器,其包括：换挡杆、挡位滑块、位置识别模块、微处理器；换挡滑块设置有至少3个换挡位置,换挡杆的一端设置在换挡滑块的内部；位置识别模块识别换挡杆的位置信息并发送至微处理器；微处理器根据设定的新能源车型挡位信息和新能源车型挡位切换顺序以及换挡杆的位置信息,确定车辆需切换的挡位；或者根据设定的常规动力车型挡位信息和常规动力车型挡位切换顺序以及换挡杆的换挡位置信息,确定车辆需切换的挡位,或者根据方向盘换挡拨片的切换信号确定车辆需切换的挡位。本发明可以将同一个电子换挡器应用于新能源车型和常规动力车型等不同的动力平台,提供的电子换挡器具有较高的平台化水平。(The invention provides a monostable lever type electronic shifter, comprising: the gear shifting device comprises a gear shifting rod, a gear sliding block, a position identification module and a microprocessor; the gear shifting slide block is provided with at least 3 gear shifting positions, and one end of the gear shifting rod is arranged inside the gear shifting slide block; the position recognition module recognizes the position information of the gear shifting lever and sends the position information to the microprocessor; the microprocessor determines the gear to be switched of the vehicle according to the set gear information of the new energy vehicle type, the gear switching sequence of the new energy vehicle type and the position information of the gear shifting lever; or determining the gear to be switched of the vehicle according to the set gear information of the conventional power vehicle type, the gear switching sequence of the conventional power vehicle type and the gear shifting position information of the gear shifting rod, or determining the gear to be switched of the vehicle according to the switching signal of the gear shifting plectrum of the steering wheel. The electronic gear shifter can be applied to different power platforms such as new energy vehicle types and conventional power vehicle types, and the provided electronic gear shifter has a high platformization level.)

一种单稳态杆式电子换挡器及电子换挡方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种单稳态杆式电子换挡器及电子换挡方法。

背景技术

目前市场上的线控换挡器(电子换挡器)包括双稳态杆式换挡器、单稳态杆式换挡器、旋钮式换挡器、按键式换挡器等，不同的换挡形式以及不同的动力平台所采用的挡位策略不同，而单稳态干涉换挡器目前多应用于EV车型等新能源车型，提供R、N、D挡位选择，较少应用于常规动力车型，对于其它的常规动力车型的平台缺少统一的换挡器设计方案。双稳态杆式电子换挡器的结构复杂，研发成本高、周期长，存在品质问题的可能性较高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种单稳态杆式电子换挡器及电子换挡方法，可以将同一个电子换挡器应用于新能源车型和常规动力车型等不同的动力平台，提供的电子换挡器具有较高的平台化水平。

本发明提供的一种单稳态杆式电子换挡器，包括：换挡杆、挡位滑块、位置识别模块、微处理器；所述换挡滑块设置有至少3个换挡位置，所述换挡杆的一端设置在所述换挡滑块的内部，且所述换挡杆与所述换挡滑块之间相互配合，以使得所述换挡杆的一端在所述换挡滑块的不同换挡位置之间进行来回运动；

所述位置识别模块，用于识别所述换挡杆的位置信息，并将所述换挡杆的位置信息发送至所述微处理器；

所述微处理器，用于获取车辆类型信息，并根据所述车辆类型信息判断车辆为新能源车型或者常规动力车型，当车辆为新能源车型时，根据设定的新能源车型挡位信息和新能源车型挡位切换顺序，以及所述换挡杆的位置信息，确定车辆需切换的挡位；当车辆为常规动力车型时，则根据设定的常规动力车型挡位信息和常规动力车型挡位切换顺序，以及所述换挡杆的换挡位置信息，确定车辆需切换的挡位，或者根据方向盘换挡拨片的切换信号确定车辆需切换的挡位；并将车辆需切换的挡位发送至执行器控制模块，从而实现换挡操作。

优选地，所述换挡杆包括换挡杆本体和换挡指，所述换挡杆本体内部为中空结构，所述换挡指上套设有弹性元件，所述换挡指和所述弹性元件容设于所述换挡杆本体内部的中空结构中，且所述弹性元件与所述换挡杆本体之间固定。

优选地，所述微处理器，进一步地用于：若确定车辆的当前挡位是D挡，且当所述微处理器接收到方向盘换挡拨片的切换信号之后，则确定车辆短暂切换至手动挡模式，且在经过设定时长后自动恢复至自动挡模式的D挡，若车辆短暂切换至手动挡模式且在所述设定时长内仍接收到方向盘换挡拨片的切换信号，则确定车辆恒久进入手动挡模式并根据方向盘换挡拨片的切换信号确定车辆需切换的挡位；若确定车辆的当前挡位是S挡，且当所述微处理器接收到方向盘换挡拨片的切换信号之后，确定车辆恒久进入手动挡模式。

优选地，所述微处理器，还用于：若确定车辆当前处于手动挡模式，且当所述微处理器根据所述换挡杆的位置信息，确定所述换挡杆拨动至R挡、N挡和D挡中任意一个档位对应的换挡位置时，则确定车辆退出手动挡模式并进入自动挡模式，或者根据方向盘换挡拨片的切换信号判断车辆退出手动挡模式并进入自动挡模式。

优选地，所述微处理器，进一步地用于当车辆为常规动力车型时，接收方向盘换挡拨片的切换信号，并根据方向盘换挡拨片的切换信号以及车辆的当前挡位，判断车辆是切换至自动挡模式还是手动挡模式，当确定车辆是切换至手动挡模式时，则根据所述方向盘换挡拨片的切换信号确定车辆需切换的挡位，当确定车辆是切换至自动挡模式时，则根据设定的常规动力车型车辆挡位信息和常规动力车型挡位切换顺序，以及所述换挡杆的位置信息，确定车辆需切换的挡位。

优选地，所述新能源车型为电动机驱动且没有手动挡模式的车型，所述常规动力车型为同时具有手动挡模式和自动挡模式的变速箱车型。

本发明还提供一种电子换挡方法，应用于上述的单稳态杆式电子换挡器，包括下述步骤：

位置识别模块识别换挡杆的位置信息，并将所述换挡杆的位置信息发送至微处理器；

所述微处理器获取车辆类型信息，并根据所述车辆类型信息判断车辆为新能源车型或者常规动力车型，，当车辆是新能源车型时，则根据设定的新能源车型挡位信息和新能源车型挡位切换顺序，以及所述换挡杆的位置信息，确定车辆需切换的挡位；当车辆是常规动力车型时，则根据设定的常规动力车型挡位信息和常规动力车型挡位切换顺序，以及所述换挡杆的换挡位置信息，确定车辆需切换的挡位，或者根据方向盘换挡拨片的切换信号确定车辆需切换的挡位；并将车辆需切换的挡位发送至执行器控制模块，从而实现换挡操作。

优选地，当车辆是常规动力车型时，则根据设定的常规动力车型挡位信息和常规动力车型挡位切换顺序，以及所述换挡杆的换挡位置信息，确定车辆需切换的挡位，或者根据方向盘换挡拨片的切换信号确定车辆需切换的挡位，具体为：

所述微处理器在确定车辆为常规动力车型时，接收方向盘换挡拨片的切换信号，并根据方向盘换挡拨片的切换信号以及车辆的当前挡位，判断车辆是切换至自动挡模式还是手动挡模式，当确定车辆是切换至手动挡模式时，则根据所述方向盘换挡拨片的切换信号确定车辆需切换的挡位，当确定车辆是切换至自动挡模式时，则根据设定的常规动力车型车辆挡位信息和常规动力车型挡位切换顺序，以及所述换挡杆的位置信息，确定车辆需切换的挡位。

优选地，根据方向盘换挡拨片的切换信号以及车辆的当前挡位，判断车辆是切换至自动挡模式还是手动挡模式，具体包括下述步骤：

若车辆的当前挡位是D挡，且当所述微处理器接收到方向盘换挡拨片的切换信号之后，确定车辆短暂切换至手动挡模式，且在经过设定时长后自动恢复至自动挡模式的D挡，若车辆短暂切换至手动挡模式且在所述设定时长内仍接收到方向盘换挡拨片的切换信号，则确定车辆恒久进入手动挡模式并根据方向盘换挡拨片的切换信号确定车辆需切换的挡位；

若车辆的当前挡位是S挡，且当所述微处理器接收到方向盘换挡拨片的切换信号之后，确定车辆恒久进入手动挡模式。

优选地，还包括下述步骤：

若车辆当前处于手动挡模式，且当所述微处理器根据所述换挡杆的位置信息，确定所述换挡杆拨动至R挡、N挡和D挡中任意一个档位对应的换挡位置时，则确定车辆退出手动挡模式并进入自动挡模式，或者根据方向盘换挡拨片的切换信号判断车辆退出手动挡模式并进入自动挡模式。

实施本发明，具有如下有益效果：根据车辆是新能源车型还是常规动力车型，当确定是新能源车型时，所述微处理器根据设定的新能源车型挡位信息和新能源车型挡位切换顺序，以及换挡杆的位置信息，确定车辆需切换的挡位；当确定是常规动力车型时，所述微处理器则根据设定的常规动力车型挡位信息和常规动力车型挡位切换顺序，以及换挡杆的换挡位置信息，确定车辆需切换的挡位，或者根据方向盘换挡拨片的切换信号确定车辆需切换的挡位，并将车辆需切换的挡位发送至执行器控制模块，由执行器控制模块控制执行器实现换挡操作。因此，本发明可以将同一个电子换挡器应用于新能源车型和常规动力车型等不同的动力平台，提供的电子换挡器具有较高的平台化水平，从而不需要在常规动力车型上使用双稳态杆式电子换挡器，能更好的节省成本，提高换挡器的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的单稳态杆式电子换挡器的结构示意图。

图2是本发明提供的单稳态杆式电子换挡器的位置示意图。

图3是本发明提供的新能源车型对应的挡位字符设置的示意图。

图4是本发明提供的常规动力车型对应的挡位字符设置的示意图。

图5是本发明提供的执行器上没有继承控制器时对应的换挡器的使用示意图。

具体实施方式

本发明提供一种单稳态杆式电子换挡器，如图1所示，其包括：换挡杆1、挡位滑块2、位置识别模块(图中未示出)、微处理器(图中未示出)；换挡滑块设置有至少3个换挡位置，换挡杆1的一端设置在换挡滑块的内部，且换挡杆1与换挡滑块之间相互配合，以使得换挡杆1的一端在换挡滑块的不同换挡位置之间进行来回运动。

换挡滑块进一步地设置有5个换挡位置，如图2所示，5个换挡位置从前至后依次为F2、F1、O、B1、B2，位置识别模块可以识别换挡杆1所处的位置，即换挡杆1切换至哪一个换挡位置；其中，换挡滑块中间的换挡位置为换挡杆1的稳态位置，稳态位置为换挡滑块上最低处的一个换挡位置，当换挡杆1进行前后运动，且每次运动后都会回到稳态位置。

位置识别模块用于识别换挡杆1的位置信息，并将换挡杆1的位置信息发送至微处理器。位置识别模块可以是传感器或者开关元件。

微处理器用于从车辆的VCU(Vehicle Control Unit，整车控制器)或者TCU(Transmission Control Unit，即自动变速箱控制单元)获取车辆类型信息，并根据车辆类型信息确定车辆是新能源车型还是常规动力车型，当车辆是新能源车型时，则根据设定的新能源车型挡位信息和新能源车型挡位切换顺序，以及换挡杆1的位置信息，确定车辆需切换的挡位；当车辆是常规动力车型时，则根据设定的常规动力车型挡位信息和常规动力车型挡位切换顺序，以及换挡杆1的换挡位置信息，确定车辆需切换的挡位，或者根据方向盘换挡拨片的切换信号确定车辆需切换的挡位；微处理器还将车辆需切换的挡位发送至执行器控制模块，由执行器控制模块控制执行器实现换挡操作。

单稳态杆式电子换挡器还包括P挡按键，P挡按键用于当其被按下时，发送P挡挡位信号至微处理器。微处理器还用于接收P挡按键发送的P挡挡位信号，并根据P挡挡位信号确定车辆需切换的挡位。微处理器在接收到P挡挡位信号之后，就可以确定需要切换至P挡。

换挡杆1包括换挡杆本体11和换挡指13，换挡杆本体11内部为中空结构，换挡指13上套设有弹性元件12，换挡指13和弹性元件12容设于换挡杆本体11内部的中空结构中，且弹性元件12与换挡杆本体11之间固定。换挡器的负载力有弹性元件12及其配合的换挡指13提供，通过设定弹性元件12的参数，可以调节手部的换挡力，保证换挡杆1往前或者往后运动后，能够自动恢复至稳态位置。换挡指13设置在换挡滑块内的一端为子弹头的形状。

微处理器进一步地用于：若确定车辆的当前挡位是D挡，且当微处理器接收到方向盘换挡拨片的切换信号之后，则确定车辆短暂切换至手动挡模式，且在经过设定时长后自动恢复至自动挡模式的D挡，若车辆短暂切换至手动挡模式且在所述设定时长内仍接收到方向盘换挡拨片的切换信号，则确定车辆恒久进入手动挡模式并根据方向盘换挡拨片的切换信号确定车辆需切换的挡位；若确定车辆的当前挡位是S挡，且当微处理器接收到方向盘换挡拨片的切换信号之后，确定车辆恒久进入手动挡模式。

微处理器还用于：若确定车辆当前处于手动挡模式，且当微处理器根据换挡杆的位置信息，确定换挡杆拨动至R挡、N挡和D挡中任意一个档位对应的换挡位置时，则确定车辆退出手动挡模式并进入自动挡模式，或者根据方向盘换挡拨片的切换信号判断车辆退出手动挡模式并进入自动挡模式。

微处理器进一步地用于当车辆为常规动力车型时，接收方向盘换挡拨片的切换信号，并根据方向盘换挡拨片的切换信号以及车辆的当前挡位，判断车辆是切换至自动挡模式还是手动挡模式，当确定车辆是切换至手动挡模式时，则根据方向盘换挡拨片的切换信号确定车辆需切换的挡位，当确定车辆是切换至自动挡模式时，则根据设定的常规动力车型车辆挡位信息和常规动力车型挡位切换顺序，以及换挡杆1的位置信息，确定车辆需切换的挡位。

新能源车型为电动机驱动且没有手动挡模式的车型，例如EV(Electric Vehicle，电动汽车)、HEV(Hybrid Electric Vehicle，混合动力汽车)等种类车型；在新能源车型中，通过换挡杆1在换挡滑块中前后滑动，可以切换R挡、N挡、D挡，P挡可以以按键形式体现，P挡按键可以设置在换挡杆1(手球)或者其他面板位置。

换挡策略如下：1、在各挡位时，操作P挡按键时，发出P挡挡位信号；2、出P挡时，踩刹车或者满足车辆需求条件时，往前拨动换挡杆1，进入N挡或者R挡，往后拨动换挡杆1进入D挡；其中的一种策略是：P挡时踩刹车，换挡杆1往前拨至F1位置进入N挡，往前拨至F2位置进入R挡，往后拨至B1或B2位置进入D挡；3、车辆在非P挡的行驶状态时，参照图3所示的字符的前后顺序进行换挡，每个字符可以代表换挡器的一个位置；例如：当前挡位是R挡、要进入D挡，则将换挡杆1往后拨动两个位置进入B2位置；当前挡位是D挡，要进入R挡，则将换挡杆1往前拨两个位置进入F2位置；当前挡位是N挡，换挡杆1往前进入R挡，往后进入D挡。这里，并未详细说明与制动、车速、车门、安全带等相关联的策略，仅说明符合条件下的换挡逻辑。

常规动力车型为同时具有手动挡模式和自动挡模式的变速箱车型，例如DDCT(干式双离合自动变速器)、WDCT(湿式双离合自动变速器)、AT(自动变速箱)等变速箱车型，其中，手动挡模式即M挡，自动挡模式包括S挡、R挡N挡、D挡、P挡等。其中，M挡可以通过换挡杆1的换挡位置实现，也可以通过方向盘换挡拨片与换档案器的关联实现。考虑到操作的便利性及整车的科技感，主要采用方向盘换挡拨片的方案。S挡是前进挡，将其设计为与D挡关联，可以与D挡进行便捷的切换。

应用于常规动力车型的挡位字符设定如图4所示。换挡策略为：1、与新能源车型相同的挡位切换参考新能源车型的挡位策略。2、S挡和D挡的切换通过将换挡杆1往后拨实现，例如：当前挡位是D挡，换挡杆1往后拨动至B1位置或者B2位置进入S挡，当前挡位是S挡，换挡杆1往后拨动至B1位置或者B2位置进入D挡；该方案在进入所有的前进挡(S挡、D挡)，换挡杆1均需要向后操作，驾驶员习惯后，可以降低误操作的概率。3、手动挡模式的实现，当微处理器确定当前的挡位为S挡或者D挡时，则可以确定当前为自动挡模式，若此时还接收到方向盘换挡拨片的切换信号，则将车辆切换至手动挡模式。具体地：当前挡位是D挡时，操作方向盘换挡拨片，进入手动挡模式，这里只是短暂干预，不再操作拨片时，经过一定时间后恢复为D挡。当前挡位为S挡时，操作方向盘换挡拨片，恒久进入手动挡模式。4、手动挡模式的退出：当前为手动挡模式时，换挡杆1往前拨动至F1位置进入N挡，往前拨动至F2位置进入R挡，往后拨动至B1位置或者B2位置进入D挡，或者可以通过长按方向盘换挡拨片退出手动挡模式进入自动挡模式。

本发明提供的电子换挡器应用于常规动力车型时，该电子换挡器需要与变速箱上的换挡操纵部件(执行器)配合，若执行器上没有集成控制器时，那么执行器不能与电子换挡器的微处理器进行通讯，为了提高该电子换挡器的平台化水平，如图5所示，需要另外配套一个执行器控制模块，当执行器集成了控制器时，则不需要再设置执行器控制模块。

本发明还提供一种电子换挡方法，应用于上述的单稳态杆式电子换挡器，该电子换挡方法包括下述步骤：

位置识别模块识别换挡杆1的位置信息，并将换挡杆1的位置信息发送至微处理器；

微处理器从车辆的VCU或者TCU获取车辆类型信息，并根据车辆类型信息确定车辆是新能源车型还是常规动力车型，当车辆是新能源车型时，则根据设定的新能源车型挡位信息和新能源车型挡位切换顺序，以及换挡杆1的位置信息，确定车辆需切换的挡位；当车辆是常规动力车型时，则根据设定的常规动力车型挡位信息和常规动力车型挡位切换顺序，以及换挡杆1的换挡位置信息，确定车辆需切换的挡位，或者根据方向盘换挡拨片的切换信号确定车辆需切换的挡位；微处理器还将车辆需切换的挡位发送至执行器控制模块，由执行器控制模块控制执行器实现换挡操作。

其中，当车辆是常规动力车型时，则根据设定的常规动力车型挡位信息和常规动力车型挡位切换顺序，以及换挡杆1的换挡位置信息，确定车辆需切换的挡位，或者根据方向盘换挡拨片的切换信号确定车辆需切换的挡位，具体为：

微处理器在确定车辆为常规动力车型时，接收方向盘换挡拨片的切换信号，并根据方向盘换挡拨片的切换信号以及车辆的当前挡位，判断车辆是切换至自动挡模式还是手动挡模式，当确定车辆是切换至手动挡模式时，则根据方向盘换挡拨片的切换信号确定车辆需切换的挡位，当确定车辆是切换至自动挡模式时，则根据设定的常规动力车型车辆挡位信息和常规动力车型挡位切换顺序，以及换挡杆1的位置信息，确定车辆需切换的挡位。

根据方向盘换挡拨片的切换信号以及车辆的当前挡位，判断车辆是切换至自动挡模式还是手动挡模式，具体包括下述步骤：

若车辆的当前挡位是D挡，且当微处理器接收到方向盘换挡拨片的切换信号之后，确定车辆短暂切换至手动挡模式，且在经过设定时长后自动恢复至自动挡模式的D挡，若车辆短暂切换至手动挡模式且在设定时长内仍接收到方向盘换挡拨片的切换信号，则确定车辆恒久进入手动挡模式并根据方向盘换挡拨片的切换信号确定车辆需切换的挡位；

若车辆的当前挡位是S挡，且当微处理器接收到方向盘换挡拨片的切换信号之后，确定车辆恒久进入手动挡模式。

上述的电子换挡方法还包括下述步骤：

若车辆当前处于手动挡模式，且当微处理器根据换挡杆1的位置信息，确定换挡杆1拨动至R挡、N挡和D挡中任意一个档位对应的换挡位置时，则确定车辆切换至自动挡模式，或者根据方向盘换挡拨片的切换信号判断车辆退出手动挡模式进入自动挡模式。

综上，本发明提供的单稳态杆式电子换挡器及电子换挡方法，通过设定不同的挡位策略，使其适用于AT变速箱车型、DDCT变速箱车型、WDCT变速箱车型等常规动力车型以及EV、HEV、PHEV(插电混合动力)等新能源车型，从而极大的提高换挡器的平台化水平，有利于换挡器的成本降低和品质提高，有利于副仪表区域的设计风格统一及相关零件的平台化。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。