一种换档器的换档执行控制系统的制作方法

1.本实用新型涉及换档器电子控制技术领域，尤其涉及一种换档器的换档执行控制系统。


背景技术：

2.汽车换档器是现代汽车必要的组成部件，换档器通过手部的动作，配合变速箱完成汽车发动机转速与车轮转速的匹配，使得汽车可以兼顾低速行驶中的大扭矩和高速行驶中的高速度。而随着社会需求的改变，换挡器本身由最初的只有手动挡，逐步发展到如今的手自一体，换档的形式也从简单的机械式拉索到如今的电子换档的形式。
3.如今选用电子换档系统后，通常都是通过电机驱动换档杆进行换档控制，但是对于换档控制的精确度以及对于电机的保护还存在着不足。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题目的在于提供一种换档器的换档执行控制系统，用以解决换档控制不够精准的问题；
5.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
6.一种换档器的换档执行控制系统，包括：控制模块、传感检测模块、电机驱动模块和信号输入输出模块；
7.传感检测模块、电机驱动模块和信号输入输出模块均与控制模块连接，电机驱动模块用于根据控制模块发出的控制信号控制电机转动，传感检测模块用于检测所述电机的转动角度，信号输入输出模块用于将控制模块收到的信息进行输出。
8.进一步的，控制模块包括控制芯片u1a及外围电路、电源输入与转换单元和电压采样单元；
9.所述电源输入与转换单元，用于将电源输入至所述控制芯片u1a中，并通过控制芯片u1a内置的电源芯片将输入电源转换成第一输出电源，所述输出电源用于为电机驱动模块供电；
10.电压采样单元，与所述控制芯片u1a连接，所述电压采样单元用于采集输出电源的工作状态。
11.进一步的，电压采样单元包括第一电压采样电路，所述第一电压采样电路与控制芯片u1a的第二引脚连接；
12.第一电压采样电路包括电阻r4a、电容c13a、三极管q1a、电阻r9a、电阻r6a、二极管d1a、稳压二极管dz1a、电容c12a和电容c14a；
13.电阻r4a的一端与电源输入与转换单元连接，另一端与控制芯片u1a的第二引脚连接；控制芯片u1a的第二引脚还与三极管q1a的集电极连接，电容c13a的一端与三极管q1a的集电极连接，另一端与三极管q1a的发射极连接，三极管q1a的发射极还接地；三极管q1a的基极与电阻r6a的一端连接，电阻r6a的另一端与二极管d1a的负极连接，电阻r9a的两端分
别与三极管q1a的基极和发射极连接，二极管d1a的正极与电容c12a的一端连接，电容c12a的另一端通过电容c14a接地，稳压二极管dz1a的一端与二极管d1a的正极连接，稳压二极管dz1a的另一端接地。
14.进一步的，电压采样单元还包括第二电压采样电路，所述第二电压采样电路与控制芯片u1a的第二十二引脚连接；
15.所述第二电压采样电路包括电阻r1a、电阻r2a、电容c9a和二极管z1a；
16.二极管z1a的负极与控制芯片u1a的第二十二引脚连接，二极管z1a的的正极接地，电容c9a并联接在二极管z1a的两端，电阻r2a并联接在电容c9a的两端，电阻r1a的一端与控制芯片u1a的第二十二引脚，另一端与电源连接。
17.进一步的，电机驱动模块包括驱动控制单元、电源防反接单元和全桥驱动单元；
18.驱动控制单元中包括预驱动控制芯片u1c及其外围电路，所述预驱动控制芯片u1c分别与所述控制芯片u1a和全桥驱动单元连接，所述电源防反接单元与所述全桥驱动单元连接。
19.进一步的，全桥驱动单元包括mos管q5c、mos管q4c、mos管q7c和mos管q6c；所述mos管q5c分别与输出电源、预驱动控制芯片u1c的第十四引脚以及电机的正极连接，所述mos管q4c分别与输出电源、预驱动控制芯片u1c的第十七引脚以及电机的负极连接，所述mos管q7c分别与输出电源、预驱动控制芯片u1c的第二十一引脚以及电机的正极连接，所述mos管q6c分别与输出电源、预驱动控制芯片u1c的第二十二引脚以及电机的负极连接。
20.进一步的，传感检测模块包括传感电源转换单元和传感信号输入单元；
21.传感电源转换单元，用于将输出电源转换为传感器所需的工作电源，为传感器进行供电；
22.传感信号输入单元，与传感器连接，用于将所述传感器采集的信号传输至所述控制芯片u1a。
23.进一步的，信号输入输出模块包括pwm信号输入单元和p档信号输出单元；
24.pwm信号输入单元和p档信号输出单元均与所述控制芯片u1a电连接。
25.进一步的，还包括can通讯模块，所述can通讯模块与所述控制模块电连接；
26.can通讯模块用于将车辆信息发送至控制芯片u1a，将控制芯片u1a收到的电机信息发送给车辆控制中心。
27.本实用新型与现有技术相比，至少包含以下有益效果：
28.(1)本实用新型通过电压采样单元，实时采集电源电压信息，控制芯片u1a能够对出现的电源问题及时作出对应处理；
29.(2)本实用新型通过预驱动芯片及全桥驱动单元控制换档执行器中电机的驱动控制，使得电机的转动更加精准，进而提高车辆换档的流畅度；
30.(3)本实用新型通过霍尔传感器实时采集电机的位置信息，并反馈至控制芯片u1a，使得控制芯片能够对换档进行准确的控制。
附图说明
31.图1是本实用新型实施例的总体结构框架图；
32.图2是本实用新型实施例中控制模块和can通讯模块的电路图；
33.图3是本实用新型实施例中电机驱动模块的电路图；
34.图4是本实用新型实施例中传感检测模块的电路图；
35.图5是本实用新型实施例中信号输入输出模块的电路图。
具体实施方式
36.以下是本实用新型的具体实施例，并结合附图对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
37.如图1所示，本实用新型一种换档器的换档执行控制系统，包括控制模块、传感检测模块、电机驱动模块和信号输入输出模块。
38.传感检测模块、电机驱动模块和信号输入输出模块均与控制模块连接，电机驱动模块用于根据控制模块发出的控制信号控制电机转动，传感检测模块用于检测所述电机的转动角度，信号输入输出模块用于将控制模块收到的信息进行输出。
39.具体的，如图2所示，控制模块包括控制芯片u1a及外围电路、电源输入与转换单元和电压采样单元；
40.控制芯片u1a的芯片型号为s912zvc12f0vkhr，其外围电路包括晶振电路，复位电路等，晶振电路与控制芯片u1a的第六引脚和第七引脚连接。
41.电源输入与转换单元，将kl30输入电源经过稳压二极管dz1c、多个电容和电感l1c的滤波整流，并通过mos管q1c的开启得到输入电源电压vsup。
42.输入电源电压vsup经过多个电容的再一次滤波输入至控制芯片u1a，通过控制芯片u1a内置的电源芯片将输入电源转换成第一输出电源，即5v电压，该5v输出电源用于为电机驱动模块供电；
43.电压采样单元，与所述控制芯片u1a连接，所述电压采样单元用于采集输出电源的工作状态。
44.其中，电压采样单元包括第一电压采样电路和第二电压采样电路，第一电压采样电路包括电阻r4a、电容c13a、三极管q1a、电阻r9a、电阻r6a、二极管d1a、稳压二极管dz1a、电容c12a和电容c14a。
45.电阻r4a的一端与电源输入与转换单元连接，另一端与控制芯片u1a的第二引脚连接；控制芯片u1a的第二引脚还与三极管q1a的集电极连接，电容c13a的一端与三极管q1a的集电极连接，另一端与三极管q1a的发射极连接，三极管q1a的发射极还接地；三极管q1a的基极与电阻r6a的一端连接，电阻r6a的另一端与二极管d1a的负极连接，电阻r9a的两端分别与三极管q1a的基极和发射极连接，二极管d1a的正极与电容c12a的一端连接，电容c12a的另一端通过电容c14a接地，稳压二极管dz1a的一端与二极管d1a的正极连接，稳压二极管dz1a的另一端接地。
46.第二电压采样电路包括电阻r1a、电阻r2a、电容c9a和二极管z1a，二极管z1a的负极与控制芯片u1a的第二十二引脚连接，二极管z1a的的正极接地，电容c9a并联接在二极管z1a的两端，电阻r2a并联接在电容c9a的两端，电阻r1a的一端与控制芯片u1a的第二十二引脚，另一端与电源连接。
47.电压采样单元通过采集输出电压的工作状态，控制芯片u1a就能判断各个电源的工作情况，避免发生断电情况。
48.can通讯模块一端与控制芯片u1a的第二十八引脚、第二十九引脚和第三十一引脚连接，can通讯模块的另一端与can通讯总线连接。
49.can通讯模块用于将车辆信息，例如车速信息等发送至控制芯片u1a，控制芯片u1a便能通过车速信息判断是否需要更换档位，can通讯模块还能降控制芯片u1a收到的电机信息发送给车辆控制中心。
50.如图3所示，电机驱动模块包括驱动控制单元、电源防反接单元和全桥驱动单元。
51.其中，驱动控制单元中包括预驱动控制芯片u1c及其外围电路，预驱动控制芯片u1c的芯片型号为mlx83100lgo
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sp,预驱动控制芯片u1c的第一引脚、第二引脚、第九引脚和第十引脚分别与控制芯片u1a的第四十一引脚、第六十引脚、第三十九引脚和第五十四引脚连，预驱动控制芯片u1c的第十四引脚、第十七引脚、第二十一引脚及第二十二引脚均和全桥驱动单元连接，电源防反接单元也与所述全桥驱动单元连接。
52.其中，电源防反接单元包括三极管q3c、电阻r4c、二极管z2c、电阻r3c、mos管q2c、电阻r6c、电阻r7c、电容c22c及二极管z3c。
53.三极管q3c的基极与控制芯片u1a的第十引脚连接，二极管z3c的正极与控制芯片u1a的第十四引脚连接。
54.正常状态下，控制芯片u1a的第十引脚发送低电平信号使得三极管q3c关断，进而使得电源电压通过mos管q2c传输至全桥驱动单元，并通过控制芯片u1a的第十四引脚发送反馈信号至控制芯片u1a，当出现电源反接情况时，将异常情况发送至控制芯片u1a，通过控制芯片u1a的第十引脚输出高电平信号使得三极管q3c导通，使得mos管q2c关断，电源就无法传输至全桥驱动单元。
55.全桥驱动单元包括mos管q5c、mos管q4c、mos管q7c和mos管q6c；所述mos管q5c分别与输出电源、预驱动控制芯片u1c的第十四引脚以及电机的正极连接，所述mos管q4c分别与输出电源、预驱动控制芯片u1c的第十七引脚以及电机的负极连接，所述mos管q7c分别与输出电源、预驱动控制芯片u1c的第二十一引脚以及电机的正极连接，所述mos管q6c分别与输出电源、预驱动控制芯片u1c的第二十二引脚以及电机的负极连接。
56.当需要正转电机时，预驱动控制芯片u1c的第十四引脚和第十七引脚发送高电平信号使得mos管q5c和mos管q6c导通，进而电源能量能够通过mos管q5c、电机和mos管q6c，使得电机进行正转。
57.当需要反转电机时，则预驱动控制芯片u1c的第二十一引脚和第二十二引脚发送高电平信号使得mos管q4c和mos管q7c导通，进而电源能量能够通过mos管q4c、电机和mos管q7c，使得电机进行反转。
58.如图3所示，传感检测模块包括传感电源转换单元和传感信号输入单元。传感电源转换单元用于将输出电源转换为传感器所需的工作电源，为传感器进行供电。传感电源转换单元包括电源转换芯片u1b及其外围电路，该电源转换单元通过电源转换芯片u1b将输入电源电压vsup转换为传感器工作所需的5v电源。
59.传感信号输入单元与传感器连接，用于将所述传感器采集的信号传输至所述控制芯片u1a，该传感器为霍尔传感器。
60.本实用新型通过霍尔传感器实时采集电机的位置信息，并反馈至控制芯片u1a，使得控制芯片能够对换档进行准确的控制。
61.传感信号输入单元包括电容c1d、电容c3d、静电保护二极管d1d、电阻r1d、电阻r2d、电阻r3d、电阻r4d、电容c2d和电容c4d。
62.其中，电容c1d和电容c3d均与传感器连接，而电容c2d和电容c4d分别与控制芯片u1a的第十六引脚和第十五引脚连接，通过该电路将传感器采集的电机位置信息经过低通滤波后，传输至控制芯片u1a中，使得控制芯片u1a能够根据传感器采集的电机位置信息判断电机的转动角度是否符合预期。
63.如图5所示，信号输入输出模块包括pwm信号输入单元和p档信号输出单元；所述pwm信号输入单元和p档信号输出单元均与所述控制芯片u1a电连接。
64.pwm信号输入单元包括电容c1e、稳压二极管d1e、电阻r1e、电阻r2e和电容c2e，其中电容c1e的一端与外部信号输出端连接，电容c2e的一端与控制芯片u1a的第五十三引脚连接，该单元接受外部信号输入，并通过低通滤波，使得外部pwm信号发送至控制芯片u1a中，控制芯片u1a根据外部信号做出对应的处理。
65.p档信号输出单元包括三极管q1f、三极管q2f、电阻r1f、二极管q1f、电阻r2f、电阻r3f、电容c2f、二极管z1f和电容c1f，三极管q2f的基极与控制芯片u1a的第十一引脚连接，二极管d1f的负极输出p档信号，电容c1f与稳压二极管z1f的负极连接的一端与控制芯片u1a的第十七引脚连接。
66.当p档开启时，三极管q2f的基极接收到控制芯片u1a发送的低电平信号，关断三极管q2f，使得三极管q1f导通，就能将高电平信号通过p_out端口输出，即表示现在处于p档状态，并且通过p_out_ad端口反馈p档信号至控制芯片u1a。
67.当处于非p档状态时，三极管q2f则会开启，p_out端口就不会输出p档信号。
68.本实用新型通过电压采样单元，实时采集电源电压信息，控制芯片u1a能够对出现的电源问题及时作出对应处理；还通过预驱动芯片及全桥驱动单元控制换档执行器中电机的驱动控制，使得电机的转动更加精准，进而提高车辆换档的流畅度。
69.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。