| 专利名称： | 一种短时四驱越野车自动分动箱控制系统 | ||
| 专利名称(英文)： | Automatic transfer case control system of short-time four-wheel drive sport utility vehicle | ||
| 专利号： | CN201420314367.6 | 申请时间： | 20140612 |
| 公开号： | CN204020565U | 公开时间： | 20141217 |
| 申请人： | 北京北齿有限公司 | ||
| 申请地址： | 100024 北京市朝阳区定福庄西里2号 | ||
| 发明人： | 邵明武; 焦晨; 王锦; 张伯华 | ||
| 分类号： | B60K17/344; B60R16/023 | 主分类号： | B60K17/344 |
| 代理机构： | 北京思海天达知识产权代理有限公司 11203 | 代理人： | 刘萍 |
| 摘要： | 本实用新型涉及汽车电子控制技术领域，具体涉及一种短时四驱越野车自动分动箱控制系统。本实用新型由控制系统板、车载直流电源、档位旋钮、离合器踏板、位置编码器、换挡马达、车速传感器、指示灯、CAN总线器件组成。本实用新型可实时接收到车辆驾驶者通过旋转档位旋钮调整车辆驱动方式的档位信号，借助离合器踏板及车速传感器采集当前车辆自身环境信息，驱动换档马达调整分动箱内部换档机构，转换两驱与四驱驱动方式，实现车辆发动机输出动力的不同分配。本实用新型短时四驱越野车自动分动箱控制系统配合短时四驱机械分动箱，可实现车辆两驱与四驱驱动方式的便捷转换，提升了车辆的通过性、舒适性及操控稳定性。 | ||
| 摘要(英文)： | The utility model relates to the technical field of automobile electronic control, in particular to an automatic transfer case control system of a short-time four-wheel drive sport utility vehicle. The automatic transfer case control system of the short-time four-wheel drive sport utility vehicle is composed of a control system panel, a vehicle-mounted DC power source, a gear rotary knob, a clutch pedal, a position encoder, a gear shifting motor, a vehicle speed sensor, an indicator lamp and a CAN bus device. The automatic transfer case control system of the short-time four-wheel drive sport utility vehicle can receive gear signals of the vehicle driving modes adjusted by a vehicle driver by rotating the gear rotary knob, the current environment information of the vehicle is collected by aid of the clutch pedal and the vehicle speed sensor, the gear shifting motor is driven to adjust a gear shifting mechanism in a transfer case, a two-wheel drive mode and a four-wheel drive mode are switched, and different distribution for output power of a vehicle engine is achieved. The automatic transfer case control system of the short-time four-wheel drive sport utility vehicle can achieve convenient switching of the two-wheel drive mode and the four-wheel drive mode of the vehicle, and improve the trafficability, the comfort degree and the control stability of the vehicle. | ||
1.一种短时四驱越野车自动分动箱控制系统，其特征在于：控制系统 包含控制系统板、车载直流电源、档位旋钮、离合器踏板、位置编码器、 换挡马达、车速传感器、指示灯、CAN总线器件；控制系统板包含单片机 及外围器件控制电路；车载直流电源通过电压转换电路连接控制系统板电 源接入端口；档位旋钮通过三路I/O端口检测电路连接单片机通用I/O接 口，实时上传当前档位信号；车速传感器通过车速采集电路连接单片机脉 冲输入检测接口，采集当前车辆行驶速度；离合器踏板通过I/O端口检测 电路连接单片机通用I/O接口，反馈离合器踏板状态；换档马达为直流电 机，通过H桥驱动电路连接单片机脉宽调制接口；位置编码器连接单片机 通用I/O接口，且位置编码器与换档马达形成机械连接；指示灯通过I/O 端口输出电路连接单片机通用I/O接口，向驾驶者指示当前所处档位信号； CAN总线通过CAN控制器与单片机CAN总线接口连接。
1.一种短时四驱越野车自动分动箱控制系统，其特征在于：控制系统 包含控制系统板、车载直流电源、档位旋钮、离合器踏板、位置编码器、 换挡马达、车速传感器、指示灯、CAN总线器件；控制系统板包含单片机 及外围器件控制电路；车载直流电源通过电压转换电路连接控制系统板电 源接入端口；档位旋钮通过三路I/O端口检测电路连接单片机通用I/O接 口，实时上传当前档位信号；车速传感器通过车速采集电路连接单片机脉 冲输入检测接口，采集当前车辆行驶速度；离合器踏板通过I/O端口检测 电路连接单片机通用I/O接口，反馈离合器踏板状态；换档马达为直流电 机，通过H桥驱动电路连接单片机脉宽调制接口；位置编码器连接单片机 通用I/O接口，且位置编码器与换档马达形成机械连接；指示灯通过I/O 端口输出电路连接单片机通用I/O接口，向驾驶者指示当前所处档位信号； CAN总线通过CAN控制器与单片机CAN总线接口连接。
翻译：技术领域
本实用新型涉及汽车电子控制技术领域，特别是一种短时四驱越野车 自动分动箱控制系统。
背景技术
随着汽车技术的发展，人们对汽车通过性、动力性及操控稳定性各种 性能的要求越来越高。分动箱作为汽车四轮驱动技术中实现发动机动力合 理分配的关键总成部件，应用越来越广泛，电控系统对于辅助分动箱实现 动力分配的便捷调整也越来越重要。
分动箱是一种将汽车发动机的动力进行分配的机械装置，可以将来自 发动机的动力输出到后轴，形成两轮驱动，或者将来自发动机的动力同时 输出到前轴及后轴，形成四轮驱动。分动箱控制方案在面世初期曾采用手 工机械操作的繁杂方式，需停稳车辆才可进行手工操作，驱动方式转换十 分复杂。借助自动分动箱控制系统，仅需驾驶者依据道路情况旋转档位旋 钮，便可实现两驱与四驱驱动方式的便捷转换。
自动分动箱控制系统大大简化了车辆驱动方式的转换过程，增强了车 辆驱动方式转换的便捷性，目前多应用于硬派越野车。自动分动箱控制系 统的研发便是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种短时四驱越野车自动分动箱控制系统， 该短时四驱越野车自动分动箱控制系统用以辅助车辆驾驶者便捷实现车辆 两驱与四驱驱动方式转换。
一种短时四驱越野车自动分动箱控制系统，其特征在于：控制系统包 含控制系统板、车载直流电源、档位旋钮、离合器踏板、位置编码器、换 挡马达、车速传感器、指示灯、CAN总线器件；控制系统板包含单片机及外 围器件控制电路；车载直流电源通过电压转换电路连接控制系统板电源接 入端口；档位旋钮通过三路I/O端口检测电路连接单片机通用I/O接口， 实时上传当前档位信号；车速传感器通过车速采集电路连接单片机脉冲输 入检测接口，采集当前车辆行驶速度；离合器踏板通过I/O端口检测电路 连接单片机通用I/O接口，反馈离合器踏板状态；换档马达为直流电机， 通过H桥驱动电路连接单片机脉宽调制接口；位置编码器连接单片机通用 I/O接口，且位置编码器与换档马达形成机械连接；指示灯通过I/O端口输 出电路连接单片机通用I/O接口，向驾驶者指示当前所处档位信号；CAN 总线通过CAN控制器与单片机CAN总线接口连接。
本实用新型具备下述功能：
(1)智能控制功能：控制系统采用一款汽车级单片机，内部具有多种 可调用功能及丰富I/O端口，可满足本次嵌入式设计要求。
(2)电压转换功能：控制系统采用车载直流电源进行外部供电，因各 器件所需工作电压不同，采用电压转换电路获取所需稳定工作电压，保障 控制系统正常运行。
(3)输入检测功能：控制系统采用三档档位旋钮作为输入检测器件， 通过端口检测电路与单片机数字I/O口连接。当驾驶者旋转档位旋钮调整 车辆驱动方式，档位转换信号便上传至单片机。
(4)数据采集功能：控制系统借助车速传感器及离合器踏板采集自身 环境条件信息。车速传感器选用霍尔效应齿轮传感器，将其安装于分动箱 后输出轴齿轮边缘，脉冲累积值输出至单片机，借助传动比公式便可得到 车辆行驶速度。离合器踏板配合端口检测电路，将离合器踏板状态值输出 至单片机。
(5)输出控制功能：换档马达具体为直流电机，单片机控制信号输出 至直流电机H桥驱动电路，驱动电路可驱动直流电机实现正反转，并通过 蜗轮蜗杆减速机构将动力输出至分动箱内部换档机构。位置编码器配合I/O 端口驱动电路采集分动箱内部换档机构所处位置信息并上传至单片机，因 其定位止口嵌入于输出动力的蜗轮一端，与换档马达形成机械连接，可实 时反馈换档马达行程位置，辅助其完成档位转换。
(6)档位指示功能：控制系统采用LED灯向驾驶者指示系统工作状态 及目前车辆驱动方式所处档位，通过观察闪烁状态可了解是否完成所调整 的档位转换。
(7)数据通信功能：控制系统采用CAN控制器为信息媒介实现系统与 外界数据通信，并借助数字隔离芯片提升通信抗干扰性。
本实用新型一种短时四驱越野车自动分动箱控制系统适用于短时四驱 越野车，该自动分动箱控制系统可辅助车辆驾驶者依据路面情况，便捷实 现车辆两驱与四驱驱动方式转换。
附图说明
图1为本实用新型的电控系统外围器件分布示意图。
图2本实用新型的单片机内部功能调用示意图。
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种短时四驱越野车自动分动箱控制系统， 该短时四驱越野车自动分动箱控制系统辅助车辆驾驶者依据路面情况，便 捷实现车辆两驱与四驱驱动方式转换。
本实用新型可实时接收到车辆驾驶者通过旋转档位旋钮调整车辆驱动 方式的档位信号,借助离合器踏板及车速传感器采集当前车辆自身环境信 息，驱动换档马达并利用位置编码器反馈信号调整分动箱内部换档机构， 借助指示灯向车辆驾驶者指示系统当前档位转换状态，利用CAN总线实现 与外界数据通信，完成车辆两驱与四驱驱动方式的转换。
为了使本技术领域相关人员更好地理解本实用新型设计，结合附图和 具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
请参考图1，本实用新型的短时四驱越野车自动分动箱控制系统包含控 制系统板、车载直流电源、档位旋钮、离合器踏板、位置编码器、换挡马 达、车速传感器、指示灯、CAN总线器件。控制系统板包含单片机及外围器 件控制电路，是系统核心控制器件；车载直流电源通过电压转换电路连接 控制系统板电源接入端口，为系统各器件正常工作提供能量；档位旋钮通 过三路I/O端口检测电路连接单片机通用I/O接口，实时上传当前档位信 号；车速传感器通过车速采集电路连接单片机脉冲输入检测接口，采集当 前车辆行驶速度；离合器踏板通过I/O端口检测电路连接单片机通用I/O 接口，反馈离合器踏板状态；换档马达具体为直流电机，通过H桥驱动电 路连接单片机脉宽调制接口，可实现直流电机正反转并将输出动力通过蜗 轮蜗杆减速机构输出至分动箱内部换档机构；位置编码器通过四路I/O端 口检测电路连接单片机通用I/O接口，将其定位止口嵌入于输出动力的蜗 轮一端从而与换档马达形成机械连接，实时采集分动箱内部换档机构行程； 指示灯通过I/O端口输出电路连接单片机通用I/O接口，向驾驶者指示当 前所处档位信号；CAN总线通过CAN控制器与单片机CAN总线接口连接，实 现控制系统与外界的数据通信。
请参考图2，本实用新型的短时四驱越野车自动分动箱控制系统微控制 器采用一款汽车级16位单片机，基于S12CPU内核，采用CISC架构复杂指 令集。此单片机包含丰富数字I/O端口，配合I/O端口检测电路、I/O端口 输出电路或车速采集电路，可实现外围传感器信息采集；单片机内部具有 MSCAN功能，支持CAN串行通信技术，辅助CAN控制器进行数据通信；单 片机内部具有比较定时器功能TIM及周期中断定时器功能PIT，辅助速度 传感器将脉冲累积值借助转换公式求得车辆行驶速度；单片机内部具有脉 冲宽度调制功能PWM，辅助换档马达驱动电路调节输出脉宽调制方波占空 比，调节换档速度。
以上对此种短时四驱越野车自动分动箱控制系统的结构组成及控制方 法进行了阐述，以帮助本领域技术人员理解本实用新型的核心思想。
