丰田普锐斯(Prius)汽车的线控换档系统

2023年11月24日发(作者：新车保险计算器)

?

８８? 科技论坛

丰田普锐斯（Ｐｒｉｕｓ）汽车的线控换档系统

张毅

（黑龙江工程学院，黑龙江哈尔滨１５００００）

摘 要：线控换档系统不受传统机械换档拉杆空间位置的限制，可以自由地设计换档界面，使换档更加轻便容易，驻车时，司机只需

要轻轻触动开关。线控换档系统的换档杆紧凑，可安装在仪表板上，与驾驶室的设计谐调一致，本文介绍丰田线控换档系统的结构、组成

和工作原理。

关键词：丰田，普锐斯；线控换档；混合动力

换档系统的作用是操纵驻车机构和选择前进档，倒档和空挡。从传

统Ｅ来讲，多数换档系统由驾驶室内的换档杆和变速器内的换档机构

组成。这种类型的换档装置限制了换档杆的结构形式、换档操作力、换

档模式等；也限制换档操作性，例如对于目前的换档杆，无论是直的或

柱式的，换档位置排列顺序全都为Ｐ、Ｒ、Ｎ、Ｄ。因为自动变速器的结构决

定了这一切。此外，松开驻车机构需要特别大的力。对于传统换档机构、

为减小司机的误换档操作，采用复杂的硬件结构，不利于简化换档操

作。

为从根本上解决上述问题，丰田公司开发了线控换档系统，消除换

档杆与变速器之间的机械连接。本系统适用于混合动力汽车，通过电控

方式选择前进挡，倒挡和空挡，采用电动开关来啮合或断开驻车机构。

１线控换档系统的功能

１．１大幅度改进换档的操作性；

１．２解决人的误操作；

１．３改进空间利用率，换档机构小型化；

１４仪表板设计更加先进。

为减小换档操作力和发生人为误操作，换档手柄在司机的手松开

时，能立即自动回到预先的位置。为了优化换档模式和选择驻车位置，

驻车开关与换档杆各自独立。换档操作力仅为传统换档杆操作力的五

分之一（见图１），采用新的换档模式（图２），图中的Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ，Ｂ分别表

示驻车，倒档，空档，直接档和发动机制动。换档杆可容易地手尖操作，

完全改变了换档的感觉。

２线控换档系统结构

线控换档系统由下列主要部件组成（图３）：换档操纵机构、混合动

力模块、驻车控制模块、电源ＥＣＵ、驻车执行器、混合动力变速桥和换档

位置指示灯等。这些部件的主要功能如下：

换档操纵机构。为人机接口，可使司机以舒适的方式换档，由换档

杆和驻车开关组成。

混合动力模块。主要功能是控制混合动力系统。ｊ比外，此ＥＣＵ影响

换档控制。若要啮合驻车，此ＥＣＵ向驻车控制ＥＣＵ发出命令，以便换

入前进档、倒档和空档。此ＥＣＵ直接控制混合动力电机。

驻车控制ＥＣＵ。控制驻车执行器，与混合动力ＥＣＵ发出的命令相

一

图１换档操作力

Ｒ 如¨＋ Ｎ酉

。．

图２换档方式

致。

驻车执行器。由开关磁阻电机和摆线减速器组成。执行器操纵变速

桥的驻车机构。

电源ＥＣＵ。控制电源，例如，如果换档杆不在Ｐ位置，不能切断电

源。

图３系统框图

换档位置指示灯。表明目前换档位置。

由此看出，线控换档系统由许多协同工作的部件组成。下面分析线 位。换入前进档或倒档，需要两步完成，以使司机确认完成换档操作，增

强安全性。

控换档的工作原理，主要包括换档模块部分，驻车执行器部分和防止人

驻车开关用于啮合驻车执行器，为触点式，使用方便。

为误操作部分等。

３换档操纵机构 ４驻车执行器

驻车装置应满足下列性能要求：

换档操纵机构结构紧凑，布置在仪表盘Ｅ。整个机构由换档杆和驻

ａ

输出性能。能提供适当力矩，确保在坡道上能分离驻车机构

车开关组成。换档杆约８０ｒａｍ长，比普通换档杆短一半。在仪表板上占

据不大的空间，尺寸为ｌＯ０ｍｍ（宽）×１５０ｍｍ（￣）×１７０ｒａｍ（长）。

ｂ．响应陛能。在正常使用时，具有很高的响应度，确保司机可舒适地

换档操纵机构可以使司机能够轻松舒适地换档。线控换档系统完 操纵驻车机构。

ｃ

易于安装。由于结构紧凑，全按＾、机工程设计，其舒适程度是其他类型换档机构无法比拟的。 可在有限空间安装。

司机松开换档手柄后，手柄会立即自动回到原始预定的位置。换档

ｄ．可靠陛。具有高可靠性，与汽车使用寿命一致。

模式也很简单，司机很容易记住。若司机想要换到某个档位，不用考虑 驻车执行器有下列部件组成：开关磁阻电机、摆线减速器和转角传

目前的档位。因为换档操作完成后换档杆会自动回到初始位置。换档 感器。开关磁阻电机用作驱动力，摆线减速器放大力矩，转角传感器检

时，换档杆只有一个停止位置，不用担心换档不到位或换档杆移动过 测电机转角。

科技论坛 ?８９?

４．１开关磁阻电机

且警告司机，例如：

为满足前面ｌ生能要求，采用开关磁阻电动机作动力源。这种电机较

只有在司机采下制动踏板时，司机才能从Ｐ档换＾其它档位。

薄，并且能发出较大扭矩，有较决的响应速度。电机没有电刷或磁块，有

若汽车正在向前行驶时，司机挂人Ｒ档位，变速器会进入空挡。若在倒

很高磁性。对于开关磁阻电机，三相线圈沿圆周布置在定子外圈。若电 车时，司机将换档杆移到Ｄ或Ｂ位置，也是如此。

流按顺序流＾线圈，则产生使内圈转子旋转的力。转角传感器的可高精

只有在Ｄ位时司机才能粹 Ｉ当杆移到Ｂ档位，

度地检测转子的转角。可以优化电流作用于线圈的时刻，从而能够精确

５结论

控制转子的旋转运动。因此开关磁阻电机对于产生控制驻车执行器的

丰田普锐斯（ＰＲＩｕＳ）混合动力汽车采用新型的线控换档系统。新开

驱动力起到关键作用。

发的驻车执行器通过电子装置操作驻车机构，大大减小换档操作力。该

４．２摆线减速器

系统采用全新的换档模式，实现换档操纵机构优化布置，此外还具有防

摆线减速器用于增大开关磁阻电机的驱动力。摆线减速器较薄并 ｌＥ误操作功能。

且有较大减速比。偏心园盘由电机转子驱动。偏心盘若旋转一周，输出

参考文献

轴旋转—个齿。内齿轮有６１个齿。外齿轮有６０个齿。这样减速比为６１。

［１ 绪云，顾晖，吴光强．汽车自动变速器电子控制单元的设计开发田传

摆线减速器放大电机的力矩，使驻车机构在需任何需要扭矩的情况下

动技ｇ－２００５，（４）．

可靠地啮合，如汽车停在坡道Ｅ时。

『２］中昌禄，徐进军，周锋．汽车自动变速换档规律的计算明机械设计与制

驻车执行器由驻车ＥＣＵ控制。驻车ＥＣＵ利用转角传感器提供的

￣２００４，（６）．

信息精确地控制驻车机构的啮合和分离。转角传感器只用于确定相对

【３］范旭东，熊璐，乐文峰，余卓平，自动变速箱换档过程建模方法比较明传

位置，不能检测绝对位置。因此在实施控制之前，ＥＣＵ要确定基准位置。

动技术２００５，（４）．

执行器利用两个编码器检测旋转角度。驻车机构分离的时间为０．１４ｓ，

［４］张国胜，方宗德，牛秦玉．最佳动力性换档规律的制定与仿真研究叨机

而啮合的时间为０．１６ｓ，具有很高的响应速度。 械科学与技术’２Ｏ０５，（７１．

４．３防止误操作的措施

【５】何忠波，白鸿柏’ｉ长培林，孔庆春．发动机动态特性及其对车辆换档特性

对于传统的换档杆，从硬件结构上防止人为的误操作发生，如在换 的影响叨军械工程学院学￣．，２ｏｏ５，（５）．

档杆上安装换档锁止机构或换档按钮，或在变速桥上安装换档控制机

［６］张新荣，黄宗益．自动变速器电子控制单元硬件在环仿真试验叨长安

构。这些使换档杆或变速桥更为复杂。 ’ 大学学报 自然科学版ｊ２００５ ．

对于线控换档机构，只靠ＥＣＵ的控制就可完全防止发生误操作，

同何国旗，张麦秋 动变速器平稳换档控制方法叨传动技术，２００ １）．

不需要采用基于硬件的措施。传统的换档杆机械地连接到变速桥内的

［８］ｆ传祥，程秀生，范跃祖，张吉国．汽车机械式自动变速器换档规律的动

换档机构，直接传递换档动作。而在线控换档系统中，可以通过判断采

态评价方法研究 路交通科教．，２００４＇（３）．

取措施。若ＥＣＵ检测到不正确的操作，会将档位控制在安全的范围，并

（上接２３４页） ２）Ａ：对不起！我摔坏了你的杯了。

体气氛，使学生可以从其他的同学和班主任的反馈中获得裨益，同时也

Ｂ：没关系，下次小 点哦。

成为他人的社会支持力量。有助于培养同学与他人相处与合作的能力，

１ ：哇！太好了！我进决赛了！

加深自我了解，增强自信 ，开发潜能，加强团体的归属感、凝聚力。这些

Ｂ：这么多＾进决赛，有什么好高兴的。 作用都是一般的班会课和个体的思想教育不能达到的。

２）Ａ：哇！太好了！我进决赛了！ ３－２团体辅导的过程中班主任应注意的问题。

Ｂ：太好了！希望你发挥出蜀 平。 ３１２．１要尊重包容每—个学生。团体辅导要取得良好的效果整个过程

在这个环节中，班主任要让同学们明白：如果在团体中你积极主动

必须要有良好的气氛，对团体成员即学生的尊重、包容、接纳与信任的气

地参与到角色中来，你可以给自己更多的帮助，—个沉默的旁观者，其收

氛，可以使每个学生不必防卫及隐藏自己，敞开心扉自由自在地表达自

获是有限，同时班主任要运用同理、反映、支持、倾听、增强等技术让每个 己，这样可促使当事人的改变和成长。敞开 扉就是要说真话，而说真话

同学都参与到活动中来。

难免会有说不好的地方，有说错的话，这时班主任应持一种宽容的态度，

２．３．３分享：比如，在上面的角色扮演完了，扮演者说说自己在对语隋 给学生以真【 诚意的宽容和谅解，使每个学生可以不必担 批评指责而

景中的感受。然后互换角色，再来—遍，再互相交流。旁观者谈谈这三段

最大程度地展现自己的内心世界，这有利于他们人格的健康发展，使辅

对语分另０会给主人公的 隋带来什么变化？为什么？我们应该怎么做？从 导取得预期的效果。

而引出；我们对朋友的不同态度、过失要持宽容的态度，同时也要真心实

３．２．２辅导过程是引导学生而不是教导学生。心理辅导是助人自助的

意成全朋友的好事。

过程，是提供适当的环境让当事人自我成长的过程。引导就是：“顺其所

这一环节是团体辅导的重点，辅导效果如何要看这环节学生的开放 思，予其所需，同其所感，引其所动，投其所好，扬其所长，助其所为，促其

程度。因为团体辅导是通过学生群体交流产生的影响力来调整学生自己 所成。”，引导，要注意契机、注意分寸。教导是教师的说教，所表达的观点

的认知、态度、情感和行为的。通过分享交流：首先学生能发现别人也有 只是说者所认同的，是说者的思想、观点，听者不一定认同，更谈不上改

跟自己相同的问题从而理解和支持别人，同样也得到了别人的理解和支

变了。只有引导才自 使学生自我领悟，自我发现、自我教育，从而达到

持，中职生正处在人发展中的青春期，青春期的学生更看重同龄人的理

自我成长。班主任要及时转换好角色，不要把 理辅导课变盛 缝 课，不

解和支持，因此加强了其安全感和对班集体的归属感；其次学生积郁的

应该对学生作强制的说理和武断的解释。这不单需要班主任掌握一定的

情绪得到宣泄，有利于． 理健康；再次学生通过与别人成功地进行交往，

心理学知识和团体辅导的技术，还要班主任有较强的自省能力。

从而获得社会ｆ生发展经验增强了自侮 。 实践表明：团体辅导是符合中职生的心理发展规律的，在心理健康

２．３．４总结：每位同学都谈谈自己在活动中的一些心得和感受，同时

教育的主题班会中运用团体辅导，对学生的心理健康发展有很大的帮

也听听别人的回馈、支持和建议，通过二者的结合，体会同学之间亲密信 助，特别是在改善中职生人际－父往ｚ、情绪控制，提高自售 上收到很好的

任的感睛。最后班主任总结概括同学的讨论，显示辅导的内容与现实生

效果。

活的联系，让辅导的效果体现到现实生活中。

参考文献

２．４评估：到底这个辅导效果如何，我们采取测量、个体追踪、班风的 【１ 念锋心理咨询师（二级）（国家职业资格培训教程 ＩＪ．北京：民族出版

改变等方法来衡量。 社，２００５年８月第１版

３心得体会

『２］郭念锋．心理咨询师（基础知识）（国家职业资格培训教程） ｌ北京：民

３．１团体辅导有利于个人的成长和班集体的建设。团体辅导为学生

族出版弄土，２００５年８月第１版

提供了一种良好的社会活动场所，创造了一种信任的、温暖的、支持的团 『３愉国良．心理健康教育 ．北京：高等教育出版社，２００５年６月第１版