登錄  |  注冊
河北華利機械配件有限公司

AMT撥擋手柄檢測器設計

2013/7/9 14:57:05

 

    李倩楊福生

[海馬(鄭州)汽車有限公司河南鄭州450016]

    過去關于AMT撥擋手柄的檢測系統中需要控制盒、整套AMT線束、PC機,在通信軟件界面,操作相對煩瑣復雜,此次設計為了解決對AMT撥擋手柄自動模式與手動模式擋位的正確性的檢測,需要利用單片機知識制作一個簡便的檢測器,上有蜂嗚器顯示和數碼管顯示,檢測器內部有各個控制電路,外部有數據線引出與AMT撥擋手柄的連接器相連,這樣便可對自動模式與手動模式的信號進行檢測,若手動模式撥動“+”“一”則蜂鳴器隨之報警發出信號,若自動模式撥動“D、N、R、P”則數碼管顯示相應AD數值,即可證明儀器設計完成,檢測成功。

1 AMT的分類及特點

    按照執行機構動力源的不同,可以將AMT的選換擋操作系統分為電控氣動、電控液動和電控電動(又稱全電式)三種類型。

1.1  電控氣動AMT

    氣動式AMT使用氣源增加氣體的壓力,控制電磁閥來接通或切斷氣路,從而執行各機構的功能。具有質量小、沖擊小、成本低廉、驅動力大、無污染等優點。但是動力的傳遞需要氣路管道,結構復雜,而且氣體易泄漏,密封性差,噪聲大等缺點。此外,由于氣體的體積可壓縮牲,換擋速度變慢。只在有氣動系統的大型客車或重型車輛等特殊的車型上才能應用,不具有普遍性?,F在很少使用此種驅動方式。

1.2  電控液動AMT

    液動式AMT根據ECU發出的指令控制電磁閥接通或斷開油路,從而執行各機構的功能。具有能容量大、操作簡便、易于實現安全保護、具有一定的吸振與吸收沖擊的能力以及便于空間布置等優點。其主要缺點是在利用高速開關閥控制離合器系統中,溫度的變化使離合器的執行機構中液壓油的黏度發生變化,影響執行機構的準確性。溫度越低,液壓油的流動性越差,影響離合器的結合速度,降低換擋品質。其次,液壓元件對加工的精度要求非常高,一般廠家難以加工,成本高。

1.3  電控電動AMT

隨著汽車工業與電子工業的不斷發展,為滿足現代汽車越來越高的動力性、經濟性、安全性、舒適性以及排放等方面的要求,電子控制技術逐漸得到廣泛的應用,技術日趨成熟,汽車電子化程度越來越高。在變速控制系統中采用電動機作為執行機構動力源,取代手動完成選換擋及離合器分離與結合操縱。較之電控液動AMT有很多改進:   

(1)取消了液壓系統,使整個控制系統結構更加簡單、重量減輕。

    (2)用電動機取代液壓執行元件,提高了控制精度,減少了系統誤動作,控制方法更簡單。電控

    電動AMT中的執行電動機的特點是:可控性好、反應快、可靠性強、對環境的適應性好:體積小,安裝調試簡便,成本低。但是換擋品質不如電液AMT,換擋時間較長,可以通過軟件在一定程度上進行改進。

    隨著執行電動機性能的不斷改進,電控電動AMT的換擋品質將有進一步的提升。

1.4  混合動力AMT

    為了人類能更好地生活,實現可持續發展,各國政府都積極尋找新技術以改善由傳統汽車使用帶來的能源短缺和環境污染等問題?;旌蟿恿ζ?/span>( HEV)是當茼解決以上問題最佳的途徑,我國政府在2004年頒布的《汽車產業發展政策中》指出,國家采取措施重點發展混合動力汽車技術,促進混合動力汽車的生產和使用?;旌蟿恿ζ囀歉叨燃?、多系統協調工作的集成控制系統。為適應混合動力汽車多能源牽動的自動禍合,滿足混合動力汽車適應不同工況的行駛要求,進而提高整車的經濟性、動力性,改善排放品質,采用由電控單元ECU控制的自動變速器就成為必然?;陂_發周期、開發成本和整車布置的考慮,在原來手動變速器的基礎上開發完成的AMT的方案無疑是最佳的方案。

2 AMT的基本原理

    固定軸式齒輪變速器是實現有級排檔的傳動機構,具有效率高、成本低、生產工藝成熟等優點而被廣泛應用于各種車輛上。這種變速器存在換擋時操作勞動強度大、動力中斷、駕駛員駕駛水平對車輛的行駛性能有很大影響等缺陷。計算機技術、電子技術和控制理論的發展為這些問題提供了解決途徑。AMT用先進的電子技術對傳統的手動變速器進行改造,實現換擋和離合器分離結合的自動執行。

    駕駛員通過加速踏板和選擇器(包括選檔范圍、換擋規律、巡航控制等)向ECU表達意圖,發動機轉速、輸入軸轉速、車速、擋位、油門開度等傳感器實時監測發動機工況和軍輛的運行狀況,并將相應的電信號輸入ECU( ELECTRONICS CONTROL UNIT),ECU按存儲在其中的預先設定的由模擬熟練駕駛員的駕駛規律(最佳換擋規律、離合器最佳結合規律、發動機油門的自適應調節規律等)對油門開度、離合器結合以及換擋三者進行控制,以實現發動機、離合器和變速器最佳匹配,從而獲得優良的行駛性能、平穩起步性能和迅速換擋的能力。

    電子控制系統充分實現車輛的良好性能并保證車輛的可靠運行。

    控制系統軟件預先編寫好并存儲ECU中,包括起步換擋所用到函數和數據表,檔位決策、起步、換擋、剎車等控制程序,數據采集與處理程序等。

國內外AMT的發展及現狀

    國內對AMT的研究起步較晚,始于20世紀80年代中期,得到了國家自然科學基金項目、“十五”期間國家“863”計劃等重大科研項目的大力支持。國內有很多家單位正在積極研制開發AMT的軟硬件系統。

    “動態三參數最佳換擋規律”、“動態閉環控制技術”、“自適應控制技術”和“模糊控制技術”等自動變速理論方面在世界上處于領先地位。AMT國產化的進程日益加快;據報道,2006310日由北京齒輪總廠自行研制開發,具有獨立知識產權的電控自動變速器交付用戶使用。針對這款自動變速器,有專家表示,北齒AMT產品的應用將更加有助于提高我國汽車產品的檔次,促進原有手動變速器廠和離合器廠的發展,它含有各高技術含量使產品具有較高的性價叱,可產生較好的社會效益和經濟效益,同時也將加快我國自主設計開發自動變速器的進程,為我國汽車發展做出積極的貢獻。

    國外在AMT的研究上也經歷了從科研成果到產品應用、改進完善、發展提高的過程,

才最終實現商品化。特別是在近幾年,隨著控制技術與電子信息技術的迅猛發展,AMT

技術在國外無論是設計理念,還是產品的技術質量水平又有了飛躍性發展。目前,最先進

AMT是以CAN總線為紐帶。高度集成自動變速系統、可測試模塊、緩速行駛輔助制動

系統等。將變矩、變速、緩速、記錄行駛工況和故障診斷等功能設計成一體化、智能化的

有級機械式自動變速器。其最大優點體現在可靠性、燃油經濟性和與環境的融合性等諸方

面,是一種集成T EDC(電控柴油發動機)、AMT(電控機械自動變速器)、CAN總線等

先進技術的全新動力傳動系統。

4 AMT撥擋手柄

    AMT撥擋手柄撥擋手柄上有手動和自動兩種模式,手動模式中有“+”“一”分別

表示加、減擋;自動模式中有“D、N、R、P”分別代表自動擋、怠速擋、倒車擋和駐車

擋,其中撥擋手柄上有一個倒擋鎖按鍵,當在手動模式狀態下,摁下這個按鍵便可以自動

回空,在自動模式狀態下,從怠速擋撥到倒車擋、駐車擋時需要按下接鍵方可。當換擋

時,由霍爾傳感器接收信號,反饋給CPU,汽車做出相應反應。

5 AMT撥擋手柄檢測器設計

5.1 AMT撥擋手柄檢測器設計方案

    制作一檢測器,表面安裝有蜂鳴器與數碼管顯示器( LED),其中,蜂鳴器用于檢測來自手動模式的信號,若手動模式傳來信號,則發出“嘀”的聲音;數碼管顯示器用來檢測自動模式的信號,若自動模式傳來信號,則顯示相應數值。檢測器內部有單片機,外部引出數據線與AMT撥擋手柄相連,進行檢測。

5.2蜂鳴器

5.2.1蜂鳴器作用、分類及表示符號

    (1)作用:蜂鳴器是一種一體化結構的電子訊響器,采用直流電壓供電,廣泛應用于計算機、打印機、復印機、報警器、電子玩具、汽車電子設備、電話機、定時器等電子產品中的發聲器件。

    (2)分類:蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。

    (3)蜂鳴器的電路圖形符號在電路中用字母“H”或“HA  (舊標準用“FM”、

LB”、“JD”等)表示。

5.2.2蜂鳴器的結構原理

    壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。有的壓電式蜂鳴器外殼上還裝有發光二極管。

    多諧振蕩器是由晶體管或集成電路構成。當接通電源后(1.5。15V直流工作電壓),多諧振蕩器起振,輸出1.5~2. 5kHZ的音頻信號,阻抗匹配囂推動壓電蜂鳴片發聲。    壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。在陶瓷片的兩面鍍上銀電極,經極化和老化處理后,再與黃銅片或不銹鋼片粘在一起。

5.3數碼管

5. 3.1  數碼管簡介

    該數碼管為八段數碼管,每個位段就是一個發光二極管,一個八段數碼管分別由a、b、c、d、e、f、g位段組成,外加一個小數點的位段dp,但此次檢測器用的數碼管只用到七段,小數點那位空置。按發光二極管單元連接方式分為共陽極數碼管和共陰極數碼管。共陽數碼管是指將所有發光二極管的陽極接到一起形成公共陽極( COM)的數碼管。共陽數碼管在應用時應將公共極COM接到+5V,當某一字段發光二極管的陰極為低電平時,相應字段就點亮。當某一字段的陰極為高電平時,相應字段就不亮。共陰數碼管是指將所有發光二極管的陰極接到一起形成公共陰極( COM)的數碼管。共陰數碼管在應用時應將公共極COM接到地線GND上,當某一字段發光二極管的陽極為高電平時,相應字段就點亮。當某一字段的陽極為低電平時,相應字段就不亮。

5.3.2動態掃描

    數碼顯示板上一共有8個數碼管,如果按照傳統的數碼管驅動方式(靜態掃描方式),則需要8個七段譯碼器進行驅動,這樣既浪費資源,有時電路工作也不可靠。所以現在最常見的數碼管驅動電路已經不用上述的靜態掃描方式了,而是采用動戀掃描顯示的方式,這種方式只需一個譯碼器就可以實現電路正常、可靠的工作,這樣大大節省資源。    動態數碼掃描顯示方式是利用了人眼的視覺暫留效應,把八個數碼管按一定順序(從左至右或從右至左)進行點亮,當點亮的頻率(即掃描頻率)不大時,我們看到的是數碼管一個個的點亮,然而,當點亮頻率足夠大時,我們看到的不再是一個一個的點亮,而是全部同時顯示(點亮),與傳統方式得到的視覺效果完全一樣。因此我們只要給數碼管這樣一個掃描頻率,那么就可以實現兩個以上的數碼管同時點亮。而這個頻率我們可以通過一個計數器來產生,只要計數頻率足夠大,就可以實現我們的要求。事實上,因為數碼管點亮不是瞬間就可以的,它也需要一定的時間,該時間與數碼管的選擇有關系。為了折中這一對矛盾,實驗中一般可將計數頻率選擇在100Hz左右肯定可以滿足上述兩個要求。

(10)連續通信接口模塊;

(11)系統管理總線(SMB us),版本1.011.1(雙重控制IIC總線);

(12)帶有4通道自動掃描模式的14通道10位的模數轉換器(ADC);

(13)帶有可編程放大器的當前傳感器;

(14)溫度傳感器(- 200C+700C);

(15) IRQ1外部中斷輸入引腳,有內部上拉電阻;

(16) IRQ2外部中斷輸入引腳,有可編程上拉電阻;

(17)8位鍵盤喚醒接口,有內部上拉電阻;

(18) 31根通用輸入輸出(I/O)引腳,2根專用引腳;

-31根共享功能的I/O引腳;

-2根專用輸出模式引腳。

(19)低功率設計(帶有停止和等待模式的完全靜態模式);

(20)控制復位引腳(帶有可編程上拉電阻);

(21)系統保護特征:

——任意計算機操作適當的復位(COP);

——任意復位檢測出低電壓;

——復位檢測出非法代碼;

——復位檢測出非法地址。

(22) 48引腳方形扁平式封裝(LQFP)42引腳收縮型雙列直插式封裝(SDIP);

(23)42引腳SDIPMC68HC908SR12的具體特點:

——只有29根通用I/O引腳;

——只有11ADC通道。

6結語

    當今世界科技越來越進步,而同時石油、天然氣等資源的日益短缺,所以對汽車的動力性、燃油經濟性、排放以及舒適性提出了更高的要求。對自動變速器的研究,由于液力機械式自動變速器( AT)在技術上已十分成熟,而無級自動變速器(CVT)的汽車存在傳動帶的強度和壽命問題,所以我們對機械式自動變速器( AMT)的研究具有重大的現實意義。雖然目前來說機械式自動變速器( AMT)的技術不是很成熟,但它有著很多的優點以及巨大的發展潛力,我相信機械式自動變速器(AMT) -定會取得長足的進步的。

華利膠木手輪