本發(fā)明涉及非接觸式開(kāi)關(guān)霍爾、LIN總線技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，特別是一種基于LIN總線通信的手自動(dòng)一體化換檔器的電路。

背景技術(shù)：

目前在我國(guó)，絕大部分的汽車其換檔變速均采用手操縱桿來(lái)進(jìn)行，而手操縱換檔方法存在著許多缺點(diǎn)，不僅換檔操作復(fù)雜、動(dòng)作多、勞動(dòng)強(qiáng)度大，尤其是重型車換檔沉重，人力難以勝任，城市公共汽車換檔頻繁，也極易使人疲勞；而且手操縱換檔是人為判斷的，對(duì)駕駛員技術(shù)水平要求高，換檔不易保持在最佳時(shí)刻，往往存在不合理駕駛，這樣即降低車輛使用壽命，又增加油耗；另外，手動(dòng)操作換擋的操作動(dòng)作多，分散了駕駛員的注意力，增加了不安全因素。

手自動(dòng)一體化換擋器具有P、R、N、D、M、M +、M - 共七個(gè)檔位，現(xiàn)有換擋器的操縱桿處于某個(gè)檔位時(shí)，檔位指示模塊會(huì)指示該檔位，即該檔位指示燈亮，在實(shí)際工作中，現(xiàn)有換擋器的檔位指示與TCU檔位狀態(tài)、儀表檔位顯示不同步問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供基于LIN總線通信的手自動(dòng)一體化換檔器的電路，通過(guò)利用霍爾傳感模塊實(shí)現(xiàn)換擋器自動(dòng)擋M、M+、M-檔位的信號(hào)采集，通過(guò)LIN總線發(fā)出換擋器當(dāng)前檔位信息，TCU控制器接受當(dāng)前檔位信息，實(shí)現(xiàn)換擋器自動(dòng)擋M檔、M-檔、M+檔反饋?zhàn)R別，以利于換擋器換擋，通過(guò)LIN總線解決換擋器檔位指示與TCU檔位狀態(tài)、儀表檔位顯示不同步問(wèn)題，電路上避免由輸出短路、過(guò)壓、ESD帶來(lái)的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：基于LIN總線通信的手自動(dòng)一體化換檔器的電路，包括P檔檔位指示模塊、R檔檔位指示模塊、N檔檔位指示模塊、D檔檔位指示模塊、手動(dòng)擋檔位指示模塊、檔位狀態(tài)識(shí)別模塊、控制模塊、LIN收發(fā)模塊、LIN信號(hào)濾波模塊和電源模塊；所述檔位狀態(tài)識(shí)別模塊用于檢測(cè)手自動(dòng)一體化換檔器切換到手動(dòng)擋時(shí)的實(shí)際檔位狀態(tài)，其中手動(dòng)擋的實(shí)際檔位狀態(tài)包括M檔、M+檔和M-檔；所述檔位狀態(tài)識(shí)別模塊與控制模塊連接，所述P檔檔位指示模塊、R檔檔位指示模塊、N檔檔位指示模塊、D檔檔位指示模塊、手動(dòng)擋檔位指示模塊分別與控制模塊連接,所述LIN收發(fā)模塊采用LIN收發(fā)器 ，所述控制模塊與LIN收發(fā)模塊的TXD端、RXD端連接，所述LIN收發(fā)模塊的LIN端經(jīng)LIN信號(hào)濾波模塊濾波后用于連接TCU控制器，所述電源模塊給P檔檔位指示模塊、R檔檔位指示模塊、N檔檔位指示模塊、D檔檔位指示模塊、手動(dòng)擋檔位指示模塊、檔位狀態(tài)識(shí)別模塊、控制模塊和LIN收發(fā)模塊供電。

進(jìn)一步地，所述LIN收發(fā)模塊包括電容C16、電阻R19、電阻R20、電阻R21、電阻R22和型號(hào)為TJA1020T的LIN收發(fā)器U7，所述LIN信號(hào)濾波模塊包括電感H1、二極管D1、電阻R23、TVS管TVS2和電容C18；所述LIN收發(fā)器U7的RXD腳與電阻R20的一端連接，所述LIN收發(fā)器U7的NSLP腳與電阻R19的一端連接，所述電阻R20和電阻R19的另一端與電源模塊連接，所述LIN收發(fā)器U7的NWAKE腳與電阻R21的一端連接，所述電阻R21的另一端與電源模塊、電容C16的一端連接，所述電容C16的另一端接地，所述LIN收發(fā)器U7的INH腳與電阻R22的一端、二極管D1的正極連接，所述電阻R22的另一端接地，所述LIN收發(fā)器U7的BAT腳與電源模塊連接，所述LIN收發(fā)器U7的GND腳接地，所述LIN收發(fā)器U7的LIN腳與電感H1的一端連接，所述電感H1的另一端與TVS管TVS2一端、電容C18一端連接，所述TVS管TVS2和電容C18另一端接地，所述二極管D1的負(fù)極與電阻R23一端連接，所述電阻R23的另一端與電感H1的另一端連接且用于連接TCU控制器。

進(jìn)一步地，所述檔位狀態(tài)識(shí)別模塊包括四個(gè)用于采集M檔、M+檔和M-檔檔位信號(hào)的霍爾傳感模塊和四個(gè)霍爾信號(hào)濾波模塊，所述霍爾傳感模塊的信號(hào)輸出端與相應(yīng)的霍爾信號(hào)濾波模塊的輸入端連接，所述霍爾信號(hào)濾波模塊的輸出端與控制模塊連接，所述電源模塊給四個(gè)霍爾傳感模塊供電。

進(jìn)一步地，所述控制模塊包括處理芯片U6、芯片引腳防護(hù)電路單元、晶振電路單元、上電復(fù)位電路單元和芯片電源濾波電路單元；所述處理芯片U6串聯(lián)芯片引腳防護(hù)電路單元后與檔位狀態(tài)識(shí)別模塊、P檔檔位指示模塊、R檔檔位指示模塊、N檔檔位指示模塊、D檔檔位指示模塊、手動(dòng)擋檔位指示模塊、LIN收發(fā)模塊連接；所述處理芯片U6的電源端與芯片電源濾波電路單元連接且與電源模塊連接，所述晶振電路單元和上電復(fù)位電路單元分別與處理芯片U6連接。

在上述方案基礎(chǔ)上，基于LIN總線通信的手自動(dòng)一體化換檔器的電路設(shè)計(jì)，包括用于驅(qū)動(dòng)P檔電磁閥的低邊驅(qū)動(dòng)模塊、用于給P檔電磁閥的輸入電源濾波的濾波模塊和用于低邊驅(qū)動(dòng)模塊使能的使能模塊，所述使能模塊的輸入端用于連接TCU控制器，所述使能模塊的輸出端與低邊驅(qū)動(dòng)模塊的使能端連接，所述低邊驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端用于連接P檔電磁閥的負(fù)極，所述低邊驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端接地，所述濾波模塊的輸入端用于連接TCU的電源輸出端，所述濾波模塊的輸出端用于連接P檔電磁閥的正極。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：當(dāng)換擋器處在M、M+、M-檔位時(shí)，換擋器硬件設(shè)計(jì)上，通過(guò)霍爾傳感模塊采集換擋器自動(dòng)檔M、M+、M-檔位的檔位信號(hào)，通過(guò)LIN總線發(fā)送給TCU控制器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檔M、M+、M-檔位反饋?zhàn)R別，以便TCU控制器了解實(shí)時(shí)檔位信息；當(dāng)TCU控制器判定換擋器處于P檔、R檔、N檔、D檔、M檔時(shí)，可以將檔位信息通過(guò)LIN總線發(fā)送給換擋器，換擋器接受LIN報(bào)文信息，點(diǎn)亮相應(yīng)的檔位指示模塊，實(shí)現(xiàn)換擋器檔位信息的實(shí)時(shí)顯示；當(dāng)換擋器處P檔位時(shí)，TCU控制器通過(guò)硬線命令，控制P檔電磁閥電源使能模塊，執(zhí)行電磁閥鎖住P檔機(jī)構(gòu)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)P檔的鎖止；當(dāng)電源模塊出現(xiàn)過(guò)壓或干擾時(shí)，電源穩(wěn)壓模塊和電源濾波模塊將吸收過(guò)壓和干擾信號(hào)，以保護(hù)后面的相關(guān)信號(hào)處理電路。

附圖說(shuō)明

圖1所示為本發(fā)明的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2所示為本發(fā)明中電源模塊的電路示意圖；

圖3所示為本發(fā)明中P檔、R檔、N檔、D檔、手動(dòng)擋檔位指示模塊的電路示意圖；

圖4所示為本發(fā)明中檔位狀態(tài)識(shí)別模塊的電路示意圖；

圖5所示為本發(fā)明中LIN收發(fā)模塊、LIN信號(hào)濾波模塊的電路示意圖；

圖6所示為本發(fā)明中控制模塊的電路示意圖；

圖7所示為本發(fā)明中低邊驅(qū)動(dòng)模塊、濾波模塊和使能模塊的電路示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步說(shuō)明，以使更能理解本發(fā)明的創(chuàng)造點(diǎn)所在。

如圖1所示，基于LIN總線通信的手自動(dòng)一體化換檔器的電路，包括P檔檔位指示模塊、R檔檔位指示模塊、N檔檔位指示模塊、D檔檔位指示模塊、手動(dòng)擋檔位指示模塊、檔位狀態(tài)識(shí)別模塊、控制模塊、LIN收發(fā)模塊、LIN信號(hào)濾波模塊和電源模塊；所述檔位狀態(tài)識(shí)別模塊用于檢測(cè)手自動(dòng)一體化換檔器切換到手動(dòng)擋時(shí)的實(shí)際檔位狀態(tài)，其中手動(dòng)擋的實(shí)際檔位狀態(tài)包括M檔、M+檔和M-檔；所述檔位狀態(tài)識(shí)別模塊與控制模塊連接，所述P檔檔位指示模塊、R檔檔位指示模塊、N檔檔位指示模塊、D檔檔位指示模塊、手動(dòng)擋檔位指示模塊分別與控制模塊連接,所述LIN收發(fā)模塊采用LIN收發(fā)器 ，所述控制模塊與LIN收發(fā)模塊的TXD端(數(shù)據(jù)發(fā)送端)、RXD端（數(shù)據(jù)接收端）連接，所述LIN收發(fā)模塊的LIN端（LIN總線端）經(jīng)LIN信號(hào)濾波模塊濾波后用于連接TCU控制器，所述電源模塊給P檔檔位指示模塊、R檔檔位指示模塊、N檔檔位指示模塊、D檔檔位指示模塊、手動(dòng)擋檔位指示模塊、檔位狀態(tài)識(shí)別模塊、控制模塊和LIN收發(fā)模塊供電。

本發(fā)明的處理芯片U6、低邊驅(qū)動(dòng)模塊、LIN收發(fā)模塊、霍爾傳感模塊可分別采用現(xiàn)有處理器芯片、低邊驅(qū)動(dòng)芯片、LIN收發(fā)器、非接觸式開(kāi)關(guān)霍爾傳感器，其芯片周邊的器件為現(xiàn)有產(chǎn)品，在應(yīng)用時(shí)，電池輸入端經(jīng)過(guò)連接至電源穩(wěn)壓模塊、電源濾波模塊、12V轉(zhuǎn)換5V模塊，將電源供給霍爾傳感模塊，實(shí)現(xiàn)換擋器自動(dòng)擋M、M+、M-檔位的信號(hào)采集，通過(guò)LIN總線發(fā)出換擋器當(dāng)前檔位信息，TCU控制器接受當(dāng)前檔位信息，實(shí)現(xiàn)換擋器M檔、M-檔、M+檔反饋及識(shí)別，TCU控制器將檔位信息通過(guò)LIN總線反饋給控制模塊，控制模塊控制P檔檔位指示模塊、R檔檔位指示模塊、N檔檔位指示模塊、D檔檔位指示模塊、手動(dòng)擋檔位指示模塊工作，從而解決了現(xiàn)有換擋器的檔位指示與TCU檔位狀態(tài)、儀表檔位顯示不同步問(wèn)題，該電路設(shè)計(jì)上避免由輸出短路、過(guò)壓、ESD帶來(lái)的問(wèn)題。

具體地，如圖5所示，所述LIN收發(fā)模塊包括電容C16、電阻R19、電阻R20、電阻R21、電阻R22和型號(hào)為TJA1020T的LIN收發(fā)器U7，所述LIN信號(hào)濾波模塊包括電感H1、二極管D1、電阻R23、TVS管TVS2和電容C18；所述LIN收發(fā)器U7的RXD腳與電阻R20的一端連接，所述LIN收發(fā)器U7的NSLP腳與電阻R19的一端連接，所述電阻R20和電阻R19的另一端與電源模塊連接，所述LIN收發(fā)器U7的NWAKE腳與電阻R21的一端連接，所述電阻R21的另一端與電源模塊、電容C16的一端連接，所述電容C16的另一端接地，所述LIN收發(fā)器U7的INH腳與電阻R22的一端、二極管D1的正極連接，所述電阻R22的另一端接地，所述LIN收發(fā)器U7的BAT腳與電源模塊連接，所述LIN收發(fā)器U7的GND腳接地，所述LIN收發(fā)器U7的LIN腳與電感H1的一端連接，所述電感H1的另一端與TVS管TVS2一端、電容C18一端連接，所述TVS管TVS2和電容C18另一端接地，所述二極管D1的負(fù)極與電阻R23一端連接，所述電阻R23的另一端與電感H1的另一端連接且用于連接TCU控制器。

在上述方案中，所述檔位狀態(tài)識(shí)別模塊包括四個(gè)用于采集M檔、M+檔和M-檔檔位信號(hào)的霍爾傳感模塊和四個(gè)霍爾信號(hào)濾波模塊，所述霍爾傳感模塊的信號(hào)輸出端與相應(yīng)的霍爾信號(hào)濾波模塊的輸入端連接，所述霍爾信號(hào)濾波模塊的輸出端與控制模塊連接，所述電源模塊給四個(gè)霍爾傳感模塊供電。具體的，如圖4所示，四個(gè)霍爾傳感模塊分別采用開(kāi)關(guān)霍爾傳感器U1、U2、U3、U4，型號(hào)為A1106，濾波電容C1、電容C2、電容C3、電容C4分別連接開(kāi)關(guān)霍爾傳感器U1、U2、U3、U4的電源輸入端，電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4組成了開(kāi)關(guān)霍爾傳感器U1、U2、U3、U4的偏置電阻；霍爾信號(hào)濾波電路由電阻R5、R6、R7、R18和電容C6、C7、C21、C22組成。

在上述方案中，所述控制模塊包括處理芯片U6、芯片引腳防護(hù)電路單元、晶振電路單元、上電復(fù)位電路單元和芯片電源濾波電路單元；所述處理芯片U6串聯(lián)芯片引腳防護(hù)電路單元后與檔位狀態(tài)識(shí)別模塊、P檔檔位指示模塊、R檔檔位指示模塊、N檔檔位指示模塊、D檔檔位指示模塊、手動(dòng)擋檔位指示模塊、LIN收發(fā)模塊連接；所述處理芯片U6的電源端與芯片電源濾波電路單元連接且與電源模塊連接，所述晶振電路單元和上電復(fù)位電路單元分別與處理芯片U6連接。具體地，如圖6所示，處理芯片U6型號(hào)為MC9S12GN16，芯片引腳防護(hù)電路單元由排阻RA1-RA6組成，晶振電路單元由晶振X1和電阻R26組成，上電復(fù)位電路單元由電阻R28和電容C15組成，芯片電源濾波電路單元由電容C13、電容C14和磁珠B1組成。

在上述方案中，所述電源模塊包括電源穩(wěn)壓模塊、電源濾波模塊和12V轉(zhuǎn)換5V模塊，所述電源穩(wěn)壓模塊、電源濾波模塊、12V轉(zhuǎn)換5V模塊依次串聯(lián)，所述12V轉(zhuǎn)換5V模塊的輸出端給P檔檔位指示模塊、R檔檔位指示模塊、N檔檔位指示模塊、D檔檔位指示模塊、手動(dòng)擋檔位指示模塊、檔位狀態(tài)識(shí)別模塊、控制模塊和LIN收發(fā)模塊供電。具體的，如圖2所示，IGN即12V電源， 陶瓷電容C8、陶瓷電容C9、防反接二極管D4、TVS管TVS1組成電源穩(wěn)壓模塊；電解電容E1、電容C10組成電源濾波模塊；線性電源U5、電容C11、電容C12組成12V轉(zhuǎn)換5V模塊，；其中U5的優(yōu)選型號(hào)為L(zhǎng)5150N。

如圖3所示， 所述P檔檔位指示模塊由三極管Q4、發(fā)光二極管LED1、限流電阻R1、限流電阻R29、控制信號(hào)的濾波電容C1、控制信號(hào)匹配電阻R8和R13；R檔檔位指示模塊由三極管Q1、發(fā)光二極管LED2、限流電阻R2、限流電阻R30、控制信號(hào)的濾波電容C2、控制信號(hào)匹配電阻R9和R14；N檔檔位指示模塊由三極管Q5、發(fā)光二極管LED3、限流電阻R3、限流電阻R31、控制信號(hào)的濾波電容C3、控制信號(hào)匹配電阻R10和R15；D檔檔位指示模塊由三極管Q2、發(fā)光二極管LED4、限流電阻R4、限流電阻R32、控制信號(hào)的濾波電容C4、控制信號(hào)匹配電阻R11和R16；手動(dòng)擋檔位指示模塊由三極管Q3、發(fā)光二極管LED5、與LED5配合的限流電阻R5和限流電阻33、控制信號(hào)的濾波電容C5、控制信號(hào)匹配電阻R12和電阻R17。

在上述方案基礎(chǔ)上，基于LIN總線通信的手自動(dòng)一體化換檔器的電路設(shè)計(jì)，基于LIN總線通信的手自動(dòng)一體化換檔器的電路設(shè)計(jì)，包括用于驅(qū)動(dòng)P檔電磁閥的低邊驅(qū)動(dòng)模塊、用于給P檔電磁閥的輸入電源濾波的濾波模塊和用于低邊驅(qū)動(dòng)模塊使能的使能模塊，所述使能模塊的輸入端用于連接TCU控制器，所述使能模塊的輸出端與低邊驅(qū)動(dòng)模塊的使能端連接，所述低邊驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端用于連接P檔電磁閥的負(fù)極，所述低邊驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端接地，所述濾波模塊的輸入端用于連接TCU的電源輸出端，所述濾波模塊的輸出端用于連接P檔電磁閥的正極。

具體的，如圖7所示，所述濾波模塊由防反接二極管D5、匹配電阻R37、匹配電阻R38、電容C17組成，所述防反接二級(jí)管D5的正極用于連接TCU控制器的電源輸出端，所述匹配電阻R37、匹配電阻R38和電容C17并聯(lián)且一公共端接地，另一公共端與防反接二級(jí)管D5的負(fù)極連接且用于連接P檔電磁閥的正極，所述使能模塊由匹配電阻R29、匹配電阻R32、驅(qū)動(dòng)三極管Q7組成，所述電源模塊與匹配電阻R32 一端、驅(qū)動(dòng)三極管Q7的發(fā)射極連接，所述匹配電阻R29的一端用于連接TCU控制器，其另一端與匹配電阻R32的另一端、驅(qū)動(dòng)三極管Q7的基極連接，所述驅(qū)動(dòng)三極管Q7的集電極與低邊驅(qū)動(dòng)模塊連接，所述低邊驅(qū)動(dòng)模塊由型號(hào)為NCV8402的低邊驅(qū)動(dòng)芯片U8、電阻R36、電阻R35、續(xù)流二極管D6、瞬態(tài)過(guò)壓保護(hù)TVS管TVS3組成，所述低邊驅(qū)動(dòng)芯片U8的1引腳與電阻R36的一端連接，所述電阻R36的另一端與所述驅(qū)動(dòng)三極管Q7的集電極、電阻R35的一端連接，所述電阻R35的另一端與低邊驅(qū)動(dòng)芯片U8的3引腳連接且接地，所述低邊驅(qū)動(dòng)芯片U8的2引腳和4引腳用于連接P檔電磁閥的負(fù)極且與TVS管TVS3的一端、續(xù)流二極管D6的正極連接，所述TVS管TVS3的另一端接地，所述續(xù)流二極管D6的負(fù)極與防反接二級(jí)管D5的負(fù)極連接。 TCU控制器控制使能模塊輸出使能指令信號(hào)，低邊驅(qū)動(dòng)模塊在接受有效指令的前提下，執(zhí)行電磁閥鎖住P檔機(jī)構(gòu)動(dòng)作。

當(dāng)換擋器處在M、M+、M-檔位時(shí)，換擋器硬件設(shè)計(jì)上，通過(guò)霍爾傳感模塊采集換擋器自動(dòng)檔M、M+、M-檔位的檔位信號(hào)，通過(guò)LIN總線發(fā)送給TCU控制器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檔M、M+、M-檔位反饋?zhàn)R別，以便TCU控制器了解實(shí)時(shí)檔位信息；當(dāng)TCU控制器判定換擋器處于P檔、R檔、N檔、D檔、M檔時(shí)，可以將檔位信息通過(guò)LIN總線發(fā)送給換擋器，換擋器接受LIN報(bào)文信息，點(diǎn)亮相應(yīng)的檔位指示模塊，實(shí)現(xiàn)換擋器檔位信息的實(shí)時(shí)顯示；當(dāng)換擋器處P檔位時(shí)，TCU控制器通過(guò)硬線命令，控制P檔電磁閥電源使能模塊，執(zhí)行電磁閥鎖住P檔機(jī)構(gòu)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)P檔的鎖止；當(dāng)電源模塊出現(xiàn)過(guò)壓或干擾時(shí)，電源穩(wěn)壓模塊和電源濾波模塊將吸收過(guò)壓和干擾信號(hào)，以保護(hù)后面的相關(guān)信號(hào)處理電路。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。