CN102996787A

CN102996787A - 通用编码式电动汽车变挡控制器

Info

Publication number: CN102996787A
Application number: CN201110276676XA
Authority: CN
Inventors: 刘浩
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-19
Filing date: 2011-09-19
Publication date: 2013-03-27

Abstract

本发明涉及一种通用编码式电动汽车变挡控制器，由主芯片和相关输入输出电路组成，输出电路4组H桥式输出口组成，每组输出口有两个输出接线端，每组输出口的两个接线端的电压极性能根据软件指令互换，接到变挡指令后，U1输出一组由软件预设的8位二进制编码数据，通过输出电路推动外接的4个磁保持继电器或8个普通电磁继电器分别工作在不同的通断状态，以实现控制电动汽车动力电机各绕组的连接方式即电机的不同速度挡位。本控制器配合软件能输出多达十几种组合方式的变挡信号，同时能驱动两台步进电机实现机械变挡，只需改变程序中的输出编码便可适合任意形式的变挡需求。

Description

通用编码式电动汽车变挡控制器

所述技术领域

本发明涉及电动汽车控制领域，具体地说涉及一种通用编码式电动汽车变挡控制器。

技术背景

随着全世界对新能源环保汽车全力研发，作为新能源环保汽车核心的电动机成为技术研发的主要目标，于是不断有新品种的多速电机问世，这使得本来就不统一的电动汽车变挡控制方式和实现控制的部件变得更加凌乱，目前的电动汽车变挡方式有多种，如改变电机绕组星形/三角形接法转换、控制电机绕组多个抽头与电源之间的连接、改变电机电源电压、改变绕组的组合形式、改变励磁磁场强度、机械方式变挡等，实现换挡的的装置更是各不相同，因某种原因要想将电动汽车原有的电机用其他牌号电机代替，则必须同时更换电机的电子变速装置，这样不仅在时间和资金上造成浪费，也不利于节能环保。且目前已有的各种变挡装置不具备驱动磁保持继电器的功能即输出端口电压极性互换的功能，也不具备兼顾机械变速箱的多挡位自动换挡控制功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种有很好通用性的变速控制器，控制二速、三速、四速乃至十几速的多速电机均可使用同一个型号的通用编码式变速控制器配上相应软件和不同数量和形式的执行器件来实现，不同挡位的变化界线能通过软件轻松修改，从而使不同牌号的多速电机代换极为容易，也使多速电机的控制器配套变得极为方便，在针对电动汽车多速电机换挡方式的同时还兼顾了控制机械变速方式的自动换挡，适于标准化生产。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

通用编码式电动汽车变挡控制器，由主控芯片即CPU、信号输入电路A、信号输出电路B、变挡控制输出电路E、电机驱动控制输出电路G、电流检测信号处理电路C、电机速度信号处理电路D及步进电机控制电路H组成，其特征是：速度信号处理电路D实时监测并显示当前汽车速度，变挡控制输出电路E由8只N沟道和8只P沟道场效应开关管及相关元件组成4组H桥式输出口，每组输出口有两个输出接线端，分别为1、2，3、4，5、6，7、8，每组输出口的两个接线端的电压极性能根据软件指令互换，CPU检测到手动按键输入端送来的换挡指令或速度信号处理电路依据监测到的汽车实时速度处理后发出的自动变挡指令后，通过软件在CPU的信号输出端输出由8个不同高低电平的端口信息组成的8位二进制编码数据，输入不同的变挡指令则CPU输出不同的一组二进制编码数据，通过变挡控制输出电路推动外接的4个磁保持继电器或8个普通电磁继电器分别工作在不同的通断状态，以实现控制电动汽车动力电机各绕组的连接方式即电机的不同速度挡位，从而改变电机转速和扭矩，最终实现电动汽车换挡的目的，只需改变软件即可适应不同电机对继电器数量和各继电器开关状态的要求，换挡过程中CPU通过电机驱动控制电路预先终止电机驱动，使换挡时电机绕组电流为零，消除换挡继电器触点电弧，待换挡过程完成后自动恢复电机驱动。

每当有升挡指令输入时，CPU首先判断电流检测信号处理电路D送来的电机实时运行电流是否大于软件中预设的升挡电流上限，若小于软件中预设的升挡电流上限则执行升挡命令，若大于软件中预设的升挡电流上限则不执行升挡指令，以防止汽车当前速度符合升挡条件但转矩达不到当前汽车行驶要求，致使升挡后车速迅速衰减又快速出现降挡动作而不能正常行驶。

倒车挡在电机控制器里都有专门的控制口，有刷电机倒车控制更简单，这里不予考虑。

手动换挡时，按动外设的相应挡位按键，将指令经过输入电路输入到主控芯片信号输入端，则软件会在输出端输出与电机相应挡位适合的二进制编码，控制继电器切换电机绕组的连接方式到相应挡位。

将不同挡位的速度界线数据写入速度信号处理芯片，在汽车行驶到相应速度后，速度信号处理电路会自动将与当前速度对应的换挡信号送入主控芯片信号输入端，则软件会在输出端输出与电机绕组相应挡位适合的二进制编码，控制继电器切换电机绕组到相应挡位的连接方式，从而实现自动换挡；手动/自动功能的切换通过接在主芯片相应的输入端口的切换开关实现。

本通用编码式电动汽车变挡控制器用于机械变挡的电动汽车时，变挡功能是由主控芯片输出换挡信号给外设的两个步进电机，再由两个步进电机拖动排挡杆做相应的横向和纵向运动来实现，由于所有变速箱的排挡杆运动轨迹都等效于在平面直角坐标系中做横坐标方向和纵坐标方向的运动，所以用两个步进电机分别负责横坐标和纵坐标方向的运动，则通过软件就可以实现排挡杆的所有可能的运动轨迹。使普通的机械变速箱实现了自动变速，给驾驶带来了方便。

本发明的有益效果：通用性好，控制二速、三速、四速乃至十几速的多速电机或控制十几速的机械变速箱均可用同一个型号的通用编码式变速控制器配上相应软件及不同数量和形式的执行器件来实现，在本通用编码式电动汽车变挡控制器内部硬件不变的情况下，仅仅修改软件就可以满足所有电动汽车的换挡要求，其中包括了控制电子变挡和机械变挡。

具有速度显示和自动换挡功能，且不同挡位的变化界线能通过软件轻松修改，从而使不同牌号的多速电机代换极为容易，也使多速电机的控制器配套变得极为方便，适于标准化生产。

附图说明

附图1为通用编码式电动汽车变挡控制器方框图，附图2为通用编码式电动汽车变挡控制器控制磁保持继电器实施换挡的电原理图，图3为通用编码式电动汽车变挡控制器控制普通电磁继电器实施换挡的电原理图，图4为通用编码式电动汽车变挡控制器控制步进电机实施换挡的电原理图，图中U1为主控芯片即CPU，U2为信号整形芯片，U20为速度信号处理芯片，U21为电流信号处理芯片，1、2为第一组输出口的两个接线端，3、4为第二组输出口的两个接线端，5、6为第三组输出口的两个接线端，7、8为第四组输出口的两个接线端，9为油门+5V电源输入端，10为油门踏板+5V供电端，端点11、12、13为换挡指令输入端，在图2、图3中11、12、13分别为一、二、三挡手动换挡指令输入端，14为手动/自动切换指令输入端，在图4中11为行车指令输入端，12为空挡指令输入端，13为挡位坐标原点即(0，0)点位置信号输入端，15、16、17、28分别为一、二、三及空挡指示信号输出端，18为速度传感器，27为速度显示屏，M1、M2为安装在变挡控制器外的两个用于执行机械换挡动作的步进电机，QD1、QD2分别为步进电机M1和M2的驱动器，19、21分别为两个步进电机脉冲信号输出端，20、22分别为两个步进电机方向信号输出端，23、24、25分别为一，二，三挡的换挡动作确认信号输入端，26为电流传感器，U3、U5、U7、U9、U11、U13、U15、U17、U19为P沟道场效应开关管，U4、U6、U8、U10、U12、U14、U16、U18为N沟道场效应开关管，J1、J2、J3、J4为四个安装在变挡控制器外的换挡执行磁保持继电器。图5为汽车机械变速箱排挡杆运行轨迹及各挡相对位置示坐标意图，图中A1、A2、A3为三个前进挡，R为倒车挡。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明，图2所示为本通用编码式电动汽车变挡控制器控制机外的4个磁保持继电器完成变挡任务的电原理图，图中虚线框住的部分及虚线框内的大写字母表示该部分的电路为方框图中相对应的方框内部的原理图，1至8为换挡控制输出接线端，J1至J4为安装在通用编码式电动汽车变挡控制器控制机外的四个磁保持继电器，汽车各挡位对换挡控制器各输出端的电压极性要求规定如下：一挡时，磁保持继电器J1、J3、J4的触头接通，J2的触头断开，即1+，2-，3-，4+，5+，6-，7+，8-，二挡时磁保持继电器J2、J3的触头接通，J1、J4的触头断开，即1-、2+、3+、4-、5+、6-、7-、8+，三挡时磁保持继电器J4的触头接通，J1、J2、J3的触头断开，即，1-、2+、3-、4+、5-、6+、7+、8-。

手动/自动切换信号输入端14为高电平时为手动模式，按一挡键由11端时送入一挡指令，软件根据预设的输出要求，熄灭端口15之外的所有挡位指示灯，点亮15端口的指示灯并保持点亮状态，同时在U1的P1.6口输出终止驱动信号，经U19执行终止电机驱动，防止换挡过程中触头间产生电弧，经过一段延时后U1的输出端P0.0至P0.7输出一组二进制编码01100101，即P0.0输出0，P0.1输出1，P0.2输出1，P0.3输出0，P0.4输出0，P0.5输出1，P0.6输出0，P0.7输出1，此组输出信号经隔离选通输出和幅度调整后分别送至U3、U4、U9、U10、U11、U12、U15、U16的栅极，U3、U4触发导通，输出端电压极性为1+，2-，U9、U10触发导通，输出端电压极性为3-，4+，U11、U12触发导通，输出端电压极性为5+，6-，U15、U16触发导通，输出端电压极性为7+，8-，磁保持继电器J1、J2、J3、J4执行换挡动作，换挡完成后由23端向U1送入确认信号，U1的P2.4口检测到23送来的确认信号后P1.6口输出恢复驱动指令，经U19执行恢复电机驱动；按二挡键由于12端时送入二挡指令，软件根据预设的输出要求熄灭端口16之外的所有挡位指示灯，点亮端口16的二挡指示灯并保持点亮状态，同时U1的P1.6口输出终止驱动指令，经U19执行终止电机驱动，防止换挡过程中触头间产生电弧，经过一段延时后U1的输出端P0.0至P0.7输出一组二进制编码10010110，即P0.0输出1，P0.1输出0，P0.2输出0，P0.3输出1，P0.4输出0，P0.5 输出1，P0.6输出1，P0.7输出0，此组输出信号经隔离选通输出和幅度调整后分别送至U5、U6、U7、U8、U11、U12、U17、U18的栅极，U5、U6触发导通，输出端电压极性为1-，2+，U7、U8触发导通，输出端电压极性为3+，4-，U11、U12触发导通，输出端电压极性为5+，6-，U17、U18触发导通，输出端电压极性为7-，8+，磁保持继电器J1、J2、J3、J4执行换挡动作，换挡完成后由24端送入确认信号，U1的P2.5口检测到24送来的确认信号后P1.6口输出恢复驱动指令，经U19执行恢复电机驱动；按三挡键由13端时送入三挡指令，软件根据预设的输出要求，熄灭端口17之外的所有挡位指示灯，点亮端口17的三挡指示灯并保持点亮状态，同时U1的P1.6口输出终止驱动指令，经U19执行终止电机驱动，防止换挡过程中触头间产生电弧，经过一段延时后U1的输出端P0.0至P0.7输出一组二进制编码10101001，即P0.0输出1，P0.1输出0，P0.2输出1，P0.3输出0，P0.4输出1，P0.5输出0，P0.6输出0，P0.7输出1，此组输出信号经隔离输出和幅度调整后分别送至U5、U6、U9、U10、U13、U14、U15、U16的栅极，U5、U6触发导通，输出端电压极性为1-，2+，U9、U10触发导通，输出端电压极性为3-，4+，U13、U14触发导通，输出端电压极性为5-，6+，U15、U16触发导通，输出端电压极性为7+，8-，磁保持继电器J1、J2、J3、J4执行换挡动作，换挡完成后由25端送入确认信号，U1的P2.6口检测到25送来的确认信号后P1.6口输出恢复驱动指令，经U19执行恢复电机驱动。

变挡可以通过四个继电器的工作组合，控制多速电机的绕组连接形式来实现，也可以通过控制供给电机的电源电压变化来实现。

速度信号处理电路实时监测汽车行驶速度并由显示器实时显示。

手动/自动切换信号输入端14为低电平时为自动模式，接通电源，软件根据预设的输出要求，熄灭端口15之外的所有挡位指示灯，点亮15端口的指示灯并保持点亮状态，同时在U1的P1.6口输出终止驱动信号，经U19执行终止电机驱动，防止换挡过程中触头间产生电弧，经过一段延时后U1的输出端P0.0至P0.7输出一组二进制编码01100101，即P0.0输出0，P0.1输出1，P0.2输出1，P0.3输出0，P0.4输出0，P0.5输出1，P0.6输出0，P0.7输出1，此组输出信号经隔离选通输出和幅度调整后分别送至U3、U4、U9、U10、U11、U12、U15、U16的栅极，U3、U4触发导通，输出端电压极性为1+，2-，U9、U10触发导通，输出端电压极性为3-，4+，U11、U12触发导通，输出端电压极性为5+，6-，U15、U16触发导通，输出端电压极性为7+，8-，磁保持继电器J1、J2、J3、J4执行换挡动作，换挡完成后由23端向U1送入确认信号，U1的P2.4口检测到23送来的确认信号后P1.6口输出恢复驱动指令，经U19执行恢复电机驱动；当速度信号处理电路检测到汽车行驶速度已经达到软件中预设的二挡速度值时，软件根据预设的输出要求熄灭端口16之外的所有挡位指示灯，点亮端口16的二挡指示灯并保持点亮状态，同时U1的P1.6口输出终止驱动指令，经U19执行终止电机驱动，防止换挡过程中触头间产生电弧，经过一段延时后U1的输出端P0.0至P0.7输出一组二进制编码10010110，即P0.0输出1，P0.1输出0，P0.2输出0，P0.3输出1，P0.4输出0，P0.5输出1，P0.6输出1，P0.7输出0，此组输出信号经隔离选通输出和幅度调整后分别送至U5、U6、U7、U8、U11、U12、U17、U18的栅极，U5、U6触发导通，输出端电压极性为1-，2+，U7、U8触发导通，输出端电压极性为3+，4-，U11、U12触发导通，输出端电压极性为5+，6-，U17、U18触发导通，输出端电压极性为7-，8+，磁保持继电器J1、J2、J3、J4执行换挡动作，换挡完成后由24端送入确认信号，U1的P2.5口检测到24送来的确认信号后P1.6口输出恢复驱动指令，经U19执行恢复电机驱动；当速度信号处理电路检测到汽车行驶速度已经达到软件中预设的三挡速度值时，软件根据预设的输出要求，熄灭端口17之外的所有挡位指示灯，点亮端口17的三挡指示灯并保持点亮状态，同时U1的P1.6口输出终止驱动指令，经U19执行终止电机驱动，防止换挡过程中触头间产生电弧，经过一段延时后U1的输出端P0.0至P0.7输出一组二进制编码10101001，即P0.0输出1，P0.1输出0，P0.2输出1，P0.3输出0，P0.4输出1，P0.5输出0，P0.6输出0，P0.7输出1，此组输出信号经隔离输出和幅度调整后分别送至U5、U6、U9、U10、U13、U14、U15、U16的栅极，U5、U6触发导通，输出端电压极性为1-，2+，U9、U10触发导通，输出端电压极性为3-，4+，U13、U14触发导通，输出端电压极性为5-，6+，U15、U16触发导通，输出端电压极性为7+，8-，磁保持继电器J1、J2、J3、J4执行换挡动作，换挡完成后由25端送入确认信号，U1的P2.6口检测到25送来的确认信号后P1.6口输出恢复驱动指令，经U19执行恢复电机驱动。

实施例二：图3所示为本通用编码式电动汽车变挡控制器控制8个普通电磁继电器完成变挡任务的电原理图，图中虚线框住的部分及虚线框内的大写字母表示该部分的电路为方框图中相对应的方框内部的原理图，1至8为换挡控制输出接线端，J5至J12为安装在通用编码式电动汽车变挡控制器外部的8个普通电磁继电器，汽车各挡位对换挡控制器各输出端的电压极性要求规定如下：一挡时，继电器J5、J8、J9、J11吸合，J6、J7、J10、J12的释放，即1+，2-，3-，4+，5+，6-，7+，8-，二挡时继电器J6、J7、J9、J12吸合，J5、J8、J10、J11释放，即1-、2+、3+、4-、5+、6-、7-、8+，三挡时磁保持继电器J6、J8、J10、J11吸合，J5、J7、J9、J12释放，即，1-、2+、3-、4+、5-、6+、7+、8-。

手动/自动切换信号输入端14为高电平时为手动模式，按一挡键由11端时送入一挡指令，软件根据预设的输出要求，熄灭端口15之外的所有挡位指示灯，点亮15端口的指示灯并保持点亮状态，同时在U1的P1.6口输出终止驱动信号，经U19执行终止电机驱动，防止换挡过程中触头间产生电弧，经过一段延时后U1的输出端P0.0至P0.7输出一组二进制编码01100101，即P0.0输出0，P0.1输出1，P0.2输出1，P0.3输出0，P0.4输出0，P0.5输出1，P0.6输出0，P0.7输出1，此组输出信号经隔离选通输出和幅度调整后分别送至U3、U4、U9、U10、U11、U12、U15、U16的栅极，U3、U4触发导通，输出端电压极性为1+，2-，U9、U10触发导通，输出端电压极性为3-，4+，U11、U12触发导通，输出端电压极性为5+，6-，U15、U16触发导通，输出端电压极性为7+，8-，继电器J5、J8、J9、J11吸合，执行换挡动作，换挡完成后由23端向U1送入确认信号，U1的P2.4口检测到23送来的确认信号后P1.6口输出恢复驱动指令，经U19执行恢复电机驱动；按二挡键由于12端时送入二挡指令，软件根据预设的输出要求熄灭端口16之外的所有挡位指示灯，点亮端口16的二挡指示灯并保持点亮状态，同时U1的P1.6口输出终止驱动指令，经U19执行终止电机驱动，防止换挡过程中触头间产生电弧，经过一段延时后U1的输出端P0.0至P0.7输出一组二进制编码10010110，即P0.0输出1，P0.1输出0，P0.2输出0，P0.3输出1，P0.4输出0，P0.5输出1，P0.6输出1，P0.7输出0，此组输出信号经隔离选通输出和幅度调整后分别送至U5、U6、U7、U8、U11、U12、U17、U18的栅极，U5、U6触发导通，输出端电压极性为1-，2+，U7、U8触发导通，输出端电压极性为3+，4-，U11、U12触发导通，输出端电压极性为5+，6-，U17、U18触发导通，输出端电压极性为7-，8+，继电器J6、J7、J9、J12吸合，执行换挡动作，换挡完成后由24端送入确认信号，U1的P2.5口检测到24送来的确认信号后P1.6口输出恢复驱动指令，经U19执行恢复电机驱动；按三挡键由13端时送入三挡指令，软件根据预设的输出要求，熄灭端口17之外的所有挡位指示灯，点亮端口17的三挡指示灯并保持点亮状态，同时U1的P1.6口输出终止驱动指令，经U19执行终止电机驱动，防止换挡过程中触头间产生电弧，经过一段延时后U1的输出端P0.0至P0.7输出一组二进制编码10101001，即P0.0输出1，P0.1输出0，P0.2输出1，P0.3输出0，P0.4输出1，P0.5输出0，P0.6输出0，P0.7输出1，此组输出信号经隔离输出和幅度调整后分别送至U5、U6、U9、U10、U13、U14、U15、U16的栅极，U5、U6触发导通，输出端电压极性为1-，2+，U9、U10触发导通，输出端电压极性为3-，4+，U13、U14触发导通，输出端电压极性为5-，6+，U15、U16触发导通，输出端电压极性为7+，8-，继电器J6、J8、J10、J11吸合，执行换挡动作，换挡完成后由25端送入确认信号，U1的P2.6口检测到25送来的确认信号后P1.6口输出恢复驱动指令，经U19执行恢复电机驱动。

自动挡时原理与实施例一自动挡原理相同，只是输出端控制器件用J5至J12取代了J1至J4，这里不再赘述。

实施例三：图4所示为本通用编码式电动汽车变挡控制器控制2个两个步进电机完成自动变挡任务的电原理图，图中虚线框住的部分及虚线框内的大写字母表示该部分的电路为方框图中相对应的方框内部的原理图，M1、M2为安装在通用编码式电动汽车变挡控制器外部拖动排挡杆做机械运动的两个步进电机，M1用于执行X轴方向的拖动，M2用于执行Y轴方向的拖动，QD1、QD2分别为M1和M2的驱动器，汽车机械变速箱排挡杆运行轨迹及各挡相对位置要求如图5所示，步进电机转向与坐标值关系规定为：M1正向转时沿着X轴值增加方向拖动，M1反向转时沿着X轴值减少方向拖动；M2正向转时沿着Y轴值增加方向拖动，M2反向转时沿着Y轴值减少方向拖动。

挡位开关在空挡位置时，由12端输入空挡指令，软件根据预设的输出要求，熄灭端口28之外的所有挡位指示灯，点亮端口28的空挡指示灯并保持点亮状态，同时在U1的P1.6口输出终止驱动信号，经U19执行终止电机驱动，防止换挡过程中变速箱齿轮撞击，稍作延时后CPU通过端口21、22送入脉冲和方向信号，控制M2复位，即拖动执行机构到Y轴坐标0的位置，然后通过端口19、20送入脉冲和方向信号，控制M1复位，即拖动执行机构到X轴坐标0的位置，换挡动作完成后由端口13送入确认信号，U1的P1.2口检测到13送来的确认信号后P1.6口输出恢复驱动指令，经U19执行恢复电机驱动。

挡位开关至于前进位置，由11端输入前进挡指令，软件根据预设的输出要求，熄灭端口15之外的所有挡位指示灯，点亮15端口的指示灯并保持点亮状态，同时在U1的P1.6口输出终止驱动信号，经U19执行终止电机驱动，防止换挡过程中变速箱齿轮撞击，稍作延时后，CPU通过端口21、22送入脉冲和方向信号，控制M2正方向转动，即拖动执行机构到坐标(0，2)，默认换到一挡，换挡动作完成后由端口23送入确认信号，U1的P2.4口检测到23送来的确认信号后P1.6口输出恢复驱动指令，经U19执行恢复电机驱动；当速度信号处理电路检测到汽车行驶速度已经达到软件中预设的二挡速度值时，软件根据预设的输出要求，熄灭端口16之外的所有挡位指示灯，点亮16端口的指示灯并保持点亮状态，同时在U1的P1.6口输出终止驱动信号，经U19执行终止电机驱动，防止换挡过程中变速箱齿轮撞击，稍作延时后CPU通过端口21、22送入脉冲和方向信号，控制M2反方向转动，即拖动执行机构到坐标(0，-2)，换挡动作完成后由端口24送入确认信号，U1的P2.5口检测到24送来的确认信号后P1.6口输出恢复驱动指令，经U19执行恢复电机驱动；当速度信号处理电路检测到汽车行驶速度已经达到软件中预设的三挡速度值时，软件根据预设的输出要求，熄灭端口17之外的所有挡位指示灯，点亮端口17的三挡指示灯并保持点亮状态，同时U1的P1.6口输出终止驱动指令，经U19执行终止电机驱动，防止换挡过程中变速箱齿轮撞击，稍作延时后，CPU通过端口21、22送入脉冲和方向信号，控制M2正方向转动回到坐标原点，拖动执行机构到坐标(0，0)，CPU收到端口13送来的确认信号后，通过端口19、20送入脉冲和方向信号，控制M1正方向转动，拖动执行机构到坐标(4，0)，然后通过端口21、22送入脉冲和方向信号，控制M2正方向转动，拖动执行机构到坐标(4，2)，换挡动作完成后由端口25送入确认信号，U1的P2.6口检测到25送来的确认信号后P1.6口输出恢复驱动指令，经U19执行恢复电机驱动。

挡位开关至于倒车位置，依然由端口11送入前进指令，同时通过相关的操作改变汽车驱动电机的旋转方向即可实现倒车。

所有变挡过程中，每当有升挡指令输入时，主控芯片U1首先判断电流检测信号处理电路送来的电机实时运行电流是否大于软件中预设的升挡电流上限，若小于软件中预设的升挡电流上限则执行升挡命令，若大于软件中预设的升挡电流上限则不执行升挡指令，以防止汽车当前速度符合升挡条件而转矩达不到当前汽车要求致使升挡后车速迅速衰减又快速出现降挡动作而不能正常行驶。

以上所述，仅是本发明的典型实施例而已，并非对本发明作任何形式、功能上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种通用编码式电动汽车变挡控制器，由主控芯片即CPU、信号输入电路A、信号输出电路B、变挡控制输出电路E、电机驱动控制输出电路G、电流检测信号处理电路C、汽车速度信号处理电路D及步进电机控制电路H组成，其特征是：速度信号处理电路D实时监测并显示当前汽车速度，变挡控制输出电路E由8只N沟道和8只P沟道场效应开关管及相关元件组成4组H桥式输出口，每组输出口有两个输出接线端，分别为1、2，3、4，5、6，7、8，每组输出口的两个接线端的电压极性能根据软件指令互换，CPU检测到手动按键输入端送来的换挡指令或速度信号处理电路依据监测到的汽车实时速度处理后发出的自动变挡指令后，通过软件在CPU的信号输出端输出由8个不同高低电平的端口信息组成的8位二进制编码数据，输入不同的变挡指令则CPU输出不同的一组二进制编码数据，通过变挡控制输出电路推动外接的4个磁保持继电器或8个普通电磁继电器分别工作在不同的通断状态，以实现控制电动汽车动力电机各绕组的连接方式即电机的不同速度挡位，从而改变电机转速和扭矩，最终实现电动汽车换挡的目的，只需改变软件即可适应不同电机对继电器数量和各继电器开关状态的要求，换挡过程中CPU通过电机驱动控制电路预先终止电机驱动，使换挡时电机绕组电流为零，消除换挡继电器触点电弧，待换挡过程完成后自动恢复电机驱动，每当有升挡指令输入时，CPU首先判断电流检测信号处理电路C送来的电机实时运行电流是否大于软件中预设的升档电流上限，若小于软件中预设的升档电流上限则执行升挡命令，若大于软件中预设的升档电流上限则不执行升挡指令，以防止汽车当前速度符合升挡条件但转矩达不到当前汽车行驶要求，致使升挡后车速迅速衰减又快速出现降挡动作而不能正常行驶。

2.根据权利要求1所述的通用编码式电动汽车变挡控制器，所述的换挡指令通过按动不同的手动按键送入。

3.根据权利要求1所述的通用编码式电动汽车换挡控制器，所述的换挡指令通过速度信号处理电路依据监测到的汽车实时速度处理后发出的与当前速度适合的自动变挡信号送入，从而实现电机运行过程中自动换挡。

4.根据权利要求2和权利要求3所述的通用编码式电动汽车换挡控制器，所述的换挡指令通过按动手动按键或速度信号处理电路输出的与当前速度适合的自动换挡信号送入，实现手动、自动功能兼顾，通过CPU输入端口预设的手动/自动转换开关进行切换。

5.根据权利要求2、3、4所述的通用编码式电动汽车换挡控制器，所述的变挡控制输出电路由整形放大电路H及相关元件组成，CPU检测到换挡输入指令后，软件根据预设的排档杆运动轨迹数据，由端口19、20和21、22先后发出的两组脉冲、方向信号，分别送入外部的两台步进电机驱动器，驱动负责横、纵方向机械拖动的两个步进电机，完成汽车机械变速箱换挡的所有动作，实现机械变速箱自动换挡，换挡过程中CPU通过电机驱动控制输出电路G预先终止电机输出，避免机械变速箱内齿轮带负载碰齿，待换挡过程完成后自动恢复电机驱动。