王秋力
摘㊀要：近年来自动化技术得到了更多人的关注ꎬ发展速度不断加快ꎬ在许多行业中都取得了良好的应用效果ꎮ汽车行业也正是在这个基础上ꎬ开发了用于车辆运行的自动变速器系统ꎮ在传统的手动变速器的改造发展过程中ꎬ采用电子控制系统实现变速器的自动开发ꎬ不仅提高了燃油的利用率ꎬ还方便了驾驶员控制车辆在驾驶过程中所处于的档位ꎮ关键词：自动变速器ꎻ电子式换挡器ꎻ换挡器功能
一㊁电子换挡器的发展背景
汽车在早期普遍采用的是手动变速器ꎬ通过内部的机械变化配合ꎬ以达到换挡的目的ꎮ随着社会发展ꎬ手动变速器的一些问题逐渐显露出来ꎮ为了减少手动变速器带来的不便ꎬ汽车市场逐渐采用了自动化变速器ꎮ传统的自动变速箱换挡器通过拉锁来实现Ｐ/Ｒ/Ｎ/Ｄ的档位切换ꎬ同样存在系统力行程力值匹配等问题带来的换挡手感差等缺陷ꎮ作为电子换挡系统中的操作单元及控制单元ꎬ承担着满足操作者舒适性ꎬ美观性ꎬ控制精准性等重任ꎬ自动变速箱电子换挡系统应运而生ꎮ
二㊁电子换挡器的分类和主要特点
电子换挡器能够将换挡这个信号通过ＣＮＡ传递给变速箱端执行换挡的机构ꎮ电子换挡器的成本较高ꎬ所以暂时应用于一些较为高端的车型ꎬ还无法普遍应用ꎮ它其实是一种利用ＣＡＮ通信线路向传输控制器传输所需参数的装置ꎬ无须机械传动机构控制ꎬ只需通过通信线路和传输控制器互联ꎮ因此车内的电子式换挡器通常会配备显示器ꎬ来显示驾驶员能够选择的所有档位以及这辆车在驾驶过程中所处在的档位ꎮ
三㊁电子换挡器的主要功能
电子式换挡器的主要功能有:①响应驾驶者对换挡器的换挡请求ꎬ通过ＩＳＯＣＡＮ网络发送给变速箱执行机构ꎻ②接受ＴＣＵ档位信号ꎬ并结合自身档位信息点亮当前档位指示灯ꎮ电子式换挡器根据各项输入(包括转速㊁车速㊁驾驶员档位请求㊁变速箱实际档位㊁ＴＣＵ电磁铁加锁请求㊁刹车㊁方向盘处换挡拨片Ｍ＋/－请求等)进行逻辑判断ꎬ完成以下动作：控制旋钮的升降㊁发出档位请求ＣＡＮ报文㊁控制电磁铁吸合ꎬ完成Ｐ/Ｎ位置锁止和解锁㊁控制指示灯及背光灯(当前档位及用户请求档位不匹配时ꎬ控制ＬＥＤ闪烁)㊁驱动执行机构进入/退出Ｐ档ꎮ此外ꎬ需要注意换挡系统进入休眠前ꎬ电子式换挡器常电下仍需工作ꎬ用于控制旋钮的升降以及执行机构进入/退出Ｐ档ꎮ
电子式换挡器通过采集两个线性霍尔传感器信号及接收方向盘处的换挡拨片信号ꎬ来判断旋钮的位置信息ꎬ以此获取驾驶员的档位请求ꎬ并发送档位请求ＣＡＮ报文ꎮ电子式换挡器可以通过方向盘上的拨片控
制进入Ｍ模式ꎬ当且仅当电子式换挡器处于Ｄ/Ｓ档时ꎬ驾驶者才可以通过方向盘处 ＋ / － ꎬ进入Ｍ模式(手动模式)ꎬ除Ｄ/Ｓ档外其他档位拨动 ＋ / － 无效ꎬ电子换挡器不响应也不发送ꎮ电子式换挡器根据自身目标位置信号和变速箱当前实际档位报文ꎬ控制档位指示灯(指示灯区分昼夜模式)ꎬ若换挡器目标位置信号与变速箱当前实际档位报文相匹配时ꎬ且变速箱端的执行机构位置匹配(适用于外置式执行机构)ꎬ则点亮换挡器目标档位指示灯ꎬ若换挡器目标位置信号与变速箱当前实际档位报文不匹配时ꎬ或执行机构位置不匹配ꎬ则闪烁旋钮目标档位指示灯ꎬ闪烁周期可设定ꎮ电子换挡器设有背光灯模块儿ꎬ背光电源高电平输入时ꎬ点亮换挡器背光灯ꎬ背光电源高电平输入时ꎬ换挡器认为进入黑夜模式ꎬ此时通过ＰＷＭ调整指示灯亮度ꎬ背光电源低电平输入时ꎬ换挡器认为进入白天模式ꎬ此时通过ＰＷＭ调整指示灯亮度ꎬ黑夜模式下的指示灯亮度<；白天模式下的指示灯亮度ꎬ利用换挡拨片ꎬ使换挡器处于Ｍ模式时ꎬ点亮旋钮所在位置的指示灯(Ｄ/Ｓ指示灯)ꎮ
电子换挡器可根据需要设计档位锁ꎬ电子换挡器根据ＴＣＵ发出的电磁铁加/解锁报文ꎬ控制电磁铁对换挡器进行
加/解锁ꎬ当换挡器处于规定档位且车速ꎬ制动信号等条件满足要求时ꎬ控制电磁阀对当前档位进行加锁ꎮ汽车波箱
目前市面上使用较多电子换挡器为拨杆式电子换挡器ꎬ拨杆式电子换挡器由换挡机构及电子手球两部分组成ꎬ换挡机构与电子手球之间采用ＬＩＮ通讯ꎬ档位指示功能可以根据整车设计要求设置在电子手球上
或者面板上ꎮ拨杆式电子换挡器一般设有Ｄ模式及Ｍ模式２个稳态位置ꎬ在Ｄ稳态位置前后推动换挡杆ꎬ进行Ｒ/Ｎ/Ｄ档位切换ꎬ拨杆式电子换挡器在电子手球上设置了解锁按钮ꎬ当操作者需要挂出Ｐ档或者挂进Ｒ档时ꎬ需按压手球Ｕｎｌｏｃｋ按键换挡器会将驾驶者的按压操作通过ＣＡＮ信号反馈到总线上ꎬＴＣＵ或者执行机构同时接收到目标档位信号及Ｕｎｌｏｃｋ按钮信号时方可进行出Ｐ或者进Ｒ档的切换ꎮ手球上设置有Ｐ按钮当驾驶者按压手球Ｐａｒｋ按键时ꎬ换挡器会将驾驶者的按压操作通过ＣＡＮ信号反馈到总线上ꎬ具体是否能挂进Ｐａｒｋ档ꎬ由变速箱根据当前的车速ꎬ转速等信号判断ꎮ为了避免在非Ｄ档时ꎬ将换档杆拨动至Ｍ模式稳态ꎮ换挡器根据从总线获取的ＴＣＵ实际档位信号ꎬ利用电磁铁实现锁止功能ꎮ当实际档位为非Ｄ时ꎬ通电电磁铁实现锁止ꎮ部分拨杆式换挡器设有Ｍ模式自复位功能ꎬ即驾驶者在手动模式时驻车成功或者基于整车安全策略挂入了Ｐ档ꎬ可是换档杆仍停留在Ｍ模式换档槽ꎬ换挡器根据从总线获取的ＴＣＵ实际档位信号利用电机结构推动换档杆自动回位到Ｄ模式换档槽ꎮ
四㊁结语
技术的进步推动了产业的发展ꎮ汽车变速器的自动化是时代的发展潮流ꎬ因此众多制造商均都加大了对自动化的研究ꎬ以此来满足大家对车的需求ꎮ除此之外ꎬ电子换挡器也跟随着自动化变速器的改变而不断加以改变ꎬ最终形成了安全而又方便的电子式换挡器ꎮ
参考文献:
[１]蒲生ꎬ余阿东.浅谈汽车机械式变速器的优化设计[Ｊ].科技经济导刊ꎬ２０１７(１):７３.
作者简介:
王秋力ꎬ南京奥联汽车电子电器股份有限公司ꎮ
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