李倩楊福生

[海馬（鄭州）汽車有限公司河南鄭州450016]

    過去關(guān)于AMT撥擋手柄的檢測系統(tǒng)中需要控制盒、整套AMT線束、PC機(jī)，在通信軟件界面，操作相對煩瑣復(fù)雜，此次設(shè)計(jì)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(jī)知識制作一個簡便的檢測器，上有蜂嗚器顯示和數(shù)碼管顯示，檢測器內(nèi)部有各個控制電路，外部有數(shù)據(jù)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(jìn)行檢測，若手動模式撥動“+”“一”則蜂鳴器隨之報(bào)警發(fā)出信號，若自動模式撥動“D、N、R、P”則數(shù)碼管顯示相應(yīng)AD數(shù)值，即可證明儀器設(shè)計(jì)完成，檢測成功。

1 AMT的分類及特點(diǎn)

    按照執(zhí)行機(jī)構(gòu)動力源的不同，可以將AMT的選換擋操作系統(tǒng)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(zhí)行各機(jī)構(gòu)的功能。具有質(zhì)量小、沖擊小、成本低廉、驅(qū)動力大、無污染等優(yōu)點(diǎn)。但是動力的傳遞需要?dú)饴饭艿?，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且氣體易泄漏，密封性差，噪聲大等缺點(diǎn)。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(tǒng)的大型客車或重型車輛等特殊的車型上才能應(yīng)用，不具有普遍性。現(xiàn)在很少使用此種驅(qū)動方式。

1.2  電控液動AMT

    液動式AMT根據(jù)ECU發(fā)出的指令控制電磁閥接通或斷開油路，從而執(zhí)行各機(jī)構(gòu)的功能。具有能容量大、操作簡便、易于實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)、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(yōu)點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)是在利用高速開關(guān)閥控制離合器系統(tǒng)中，溫度的變化使離合器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)中液壓油的黏度發(fā)生變化，影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)確性。溫度越低，液壓油的流動性越差，影響離合器的結(jié)合速度，降低換擋品質(zhì)。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(yè)與電子工業(yè)的不斷發(fā)展，為滿足現(xiàn)代汽車越來越高的動力性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、舒適性以及排放等方面的要求，電子控制技術(shù)逐漸得到廣泛的應(yīng)用，技術(shù)日趨成熟，汽車電子化程度越來越高。在變速控制系統(tǒng)中采用電動機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)動力源，取代手動完成選換擋及離合器分離與結(jié)合操縱。較之電控液動AMT有很多改進(jìn)：   

(1)取消了液壓系統(tǒng)，使整個控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡單、重量減輕。

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

    電動AMT中的執(zhí)行電動機(jī)的特點(diǎn)是：可控性好、反應(yīng)快、可靠性強(qiáng)、對環(huán)境的適應(yīng)性好：體積小，安裝調(diào)試簡便，成本低。但是換擋品質(zhì)不如電液AMT，換擋時(shí)間較長，可以通過軟件在一定程度上進(jìn)行改進(jìn)。

    隨著執(zhí)行電動機(jī)性能的不斷改進(jìn)，電控電動AMT的換擋品質(zhì)將有進(jìn)一步的提升。

1.4  混合動力AMT

    為了人類能更好地生活，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，各國政府都積極尋找新技術(shù)以改善由傳統(tǒng)汽車使用帶來的能源短缺和環(huán)境污染等問題?；旌蟿恿ζ?/span>( HEV)是當(dāng)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(chǎn)業(yè)發(fā)展政策中》指出，國家采取措施重點(diǎn)發(fā)展混合動力汽車技術(shù)，促進(jìn)混合動力汽車的生產(chǎn)和使用。混合動力汽車是高度集成、多系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作的集成控制系統(tǒng)。為適應(yīng)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(yīng)不同工況的行駛要求，進(jìn)而提高整車的經(jīng)濟(jì)性、動力性，改善排放品質(zhì)，采用由電控單元ECU控制的自動變速器就成為必然?；陂_發(fā)周期、開發(fā)成本和整車布置的考慮，在原來手動變速器的基礎(chǔ)上開發(fā)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(shí)現(xiàn)有級排檔的傳動機(jī)構(gòu)，具有效率高、成本低、生產(chǎn)工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于各種車輛上。這種變速器存在換擋時(shí)操作勞動強(qiáng)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(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)和控制理論的發(fā)展為這些問題提供了解決途徑。AMT用先進(jìn)的電子技術(shù)對傳統(tǒng)的手動變速器進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)換擋和離合器分離結(jié)合的自動執(zhí)行。

    駕駛員通過加速踏板和選擇器（包括選檔范圍、換擋規(guī)律、巡航控制等）向ECU表達(dá)意圖，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、輸入軸轉(zhuǎn)速、車速、擋位、油門開度等傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測發(fā)動機(jī)工況和軍輛的運(yùn)行狀況，并將相應(yīng)的電信號輸入ECU( ELECTRONICS CONTROL UNIT)，ECU按存儲在其中的預(yù)先設(shè)定的由模擬熟練駕駛員的駕駛規(guī)律（最佳換擋規(guī)律、離合器最佳結(jié)合規(guī)律、發(fā)動機(jī)油門的自適應(yīng)調(diào)節(jié)規(guī)律等）對油門開度、離合器結(jié)合以及換擋三者進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)、離合器和變速器最佳匹配，從而獲得優(yōu)良的行駛性能、平穩(wěn)起步性能和迅速換擋的能力。

    電子控制系統(tǒng)充分實(shí)現(xiàn)車輛的良好性能并保證車輛的可靠運(yùn)行。

    控制系統(tǒng)軟件預(yù)先編寫好并存儲ECU中，包括起步換擋所用到函數(shù)和數(shù)據(jù)表，檔位決策、起步、換擋、剎車等控制程序，數(shù)據(jù)采集與處理程序等。

3  國內(nèi)外AMT的發(fā)展及現(xiàn)狀

    國內(nèi)對AMT的研究起步較晚，始于20世紀(jì)80年代中期，得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、“十五”期間國家“863”計(jì)劃等重大科研項(xiàng)目的大力支持。國內(nèi)有很多家單位正在積極研制開發(fā)AMT的軟硬件系統(tǒng)。

    “動態(tài)三參數(shù)最佳換擋規(guī)律”、“動態(tài)閉環(huán)控制技術(shù)”、“自適應(yīng)控制技術(shù)”和“模糊控制技術(shù)”等自動變速理論方面在世界上處于領(lǐng)先地位。AMT國產(chǎn)化的進(jìn)程日益加快；據(jù)報(bào)道，2006年3月10日由北京齒輪總廠自行研制開發(fā)，具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)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(chǎn)品的應(yīng)用將更加有助于提高我國汽車產(chǎn)品的檔次，促進(jìn)原有手動變速器廠和離合器廠的發(fā)展，它含有各高技術(shù)含量使產(chǎn)品具有較高的性價(jià)叱，可產(chǎn)生較好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也將加快我國自主設(shè)計(jì)開發(fā)自動變速器的進(jìn)程，為我國汽車發(fā)展做出積極的貢獻(xiàn)。

    國外在AMT的研究上也經(jīng)歷了從科研成果到產(chǎn)品應(yīng)用、改進(jìn)完善、發(fā)展提高的過程，

才最終實(shí)現(xiàn)商品化。特別是在近幾年，隨著控制技術(shù)與電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，AMT

技術(shù)在國外無論是設(shè)計(jì)理念，還是產(chǎn)品的技術(shù)質(zhì)量水平又有了飛躍性發(fā)展。目前，最先進(jìn)

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

系統(tǒng)等。將變矩、變速、緩速、記錄行駛工況和故障診斷等功能設(shè)計(jì)成一體化、智能化的

有級機(jī)械式自動變速器。其最大優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在可靠性、燃油經(jīng)濟(jì)性和與環(huán)境的融合性等諸方

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

先進(jìn)技術(shù)的全新動力傳動系統(tǒng)。

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(dāng)在手動模式狀態(tài)下，摁下這個按鍵便可以自動

回空，在自動模式狀態(tài)下，從怠速擋撥到倒車擋、駐車擋時(shí)需要按下接鍵方可。當(dāng)換擋

時(shí)，由霍爾傳感器接收信號，反饋給CPU，汽車做出相應(yīng)反應(yīng)。

5 AMT撥擋手柄檢測器設(shè)計(jì)

5.1 AMT撥擋手柄檢測器設(shè)計(jì)方案

    制作一檢測器，表面安裝有蜂鳴器與數(shù)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(fā)出“嘀”的聲音；數(shù)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(yīng)數(shù)值。檢測器內(nèi)部有單片機(jī)，外部引出數(shù)據(jù)線與AMT撥擋手柄相連，進(jìn)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(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報(bào)警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時(shí)器等電子產(chǎn)品中的發(fā)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(biāo)準(zhǔn)用“FM”、

“LB”、“JD”等）表示。

5.2.2蜂鳴器的結(jié)構(gòu)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(fā)光二極管。

    多諧振蕩器是由晶體管或集成電路構(gòu)成。當(dāng)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(fā)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(jīng)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(shù)碼管

5. 3.1  數(shù)碼管簡介

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

5.3.2動態(tài)掃描

    數(shù)碼顯示板上一共有8個數(shù)碼管，如果按照傳統(tǒng)的數(shù)碼管驅(qū)動方式（靜態(tài)掃描方式），則需要8個七段譯碼器進(jìn)行驅(qū)動，這樣既浪費(fèi)資源，有時(shí)電路工作也不可靠。所以現(xiàn)在最常見的數(shù)碼管驅(qū)動電路已經(jīng)不用上述的靜態(tài)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(shí)現(xiàn)電路正常、可靠的工作，這樣大大節(jié)省資源。    動態(tài)數(shù)碼掃描顯示方式是利用了人眼的視覺暫留效應(yīng)，把八個數(shù)碼管按一定順序（從左至右或從右至左）進(jìn)行點(diǎn)亮，當(dāng)點(diǎn)亮的頻率（即掃描頻率）不大時(shí)，我們看到的是數(shù)碼管一個個的點(diǎn)亮，然而，當(dāng)點(diǎn)亮頻率足夠大時(shí)，我們看到的不再是一個一個的點(diǎn)亮，而是全部同時(shí)顯示（點(diǎn)亮），與傳統(tǒng)方式得到的視覺效果完全一樣。因此我們只要給數(shù)碼管這樣一個掃描頻率，那么就可以實(shí)現(xiàn)兩個以上的數(shù)碼管同時(shí)點(diǎn)亮。而這個頻率我們可以通過一個計(jì)數(shù)器來產(chǎn)生，只要計(jì)數(shù)頻率足夠大，就可以實(shí)現(xiàn)我們的要求。事實(shí)上，因?yàn)閿?shù)碼管點(diǎn)亮不是瞬間就可以的，它也需要一定的時(shí)間，該時(shí)間與數(shù)碼管的選擇有關(guān)系。為了折中這一對矛盾，實(shí)驗(yàn)中一般可將計(jì)數(shù)頻率選擇在100Hz左右肯定可以滿足上述兩個要求。

(10)連續(xù)通信接口模塊；

(11)系統(tǒng)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(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)；

(13)帶有可編程放大器的當(dāng)前傳感器；

(14)溫度傳感器（- 200C到+700C）；

(15) IRQ1外部中斷輸入引腳，有內(nèi)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(nèi)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(shè)計(jì)（帶有停止和等待模式的完全靜態(tài)模式）；

(20)控制復(fù)位引腳（帶有可編程上拉電阻）；

(21)系統(tǒng)保護(hù)特征：

——任意計(jì)算機(jī)操作適當(dāng)?shù)膹?fù)位(COP)；

——任意復(fù)位檢測出低電壓；

——復(fù)位檢測出非法代碼；

——復(fù)位檢測出非法地址。

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

(23)有42引腳SDIP的MC68HC908SR12的具體特點(diǎn)：

——只有29根通用I/O引腳；

——只有11個ADC通道。

6結(jié)語

    當(dāng)今世界科技越來越進(jìn)步，而同時(shí)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(jīng)濟(jì)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(jī)械式自動變速器( AT)在技術(shù)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(qiáng)度和壽命問題，所以我們對機(jī)械式自動變速器( AMT)的研究具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。雖然目前來說機(jī)械式自動變速器( AMT)的技術(shù)不是很成熟，但它有著很多的優(yōu)點(diǎn)以及巨大的發(fā)展?jié)摿?，我相信機(jī)械式自動變速器(AMT) -定會取得長足的進(jìn)步的。