具平衡电桥的电动换档装置 【技术领域】
本发明涉及一种具平衡电桥的电动换档装置，尤其是涉及一种具平衡电桥的模拟式电动换档装置，通过输入升降档信号的不同，使模拟式换档装置产生不同的电压准位，可有效改善传统数字式换档装置因同时误触升降档位造成换档错误的缺点，可降低换档时间、提升换档平顺性、提高系统可靠度及稳定度。
背景技术
传统换档车辆电路设计，以两个相同电路装置，利用个别输入电压信号判断是否升降档位，如图1所示的以往的数字换档系统的电路架构10，输入端T1、T2接通时电压为+5V(伏特)，开路时电压为0V；U为磁滞电路(Schmitt-Trigger inverter)，模拟信号会通过该电路转换成数字信号，以0或1的型式输出，输出端O1、O2则以数字信号型式传送至系统的中央处理单元(CPU)达成系统所要求的命令。当输入端T1、T2接通时，可分别得到输出端O1、O2端的信号为1，反之，信号为0。中央处理单元可正常工作于输入端T1、T2个别接通时，即T1＝5V，T2＝0V或T1＝0V，T2＝5V时；以电动换档系统来说，当输入端T1导通而输入端T2开路时，为升档状态，反之，则为降档状态。若驾驶无意中同时按下切换档位按钮，发生同时输入电压的情形，此时电路系统的输入端电压T1＝T2＝5V，输出端O1、O2皆会传送1的信号给中央处理单元，导致换档控制器无法判断何者信号为真，造成车辆系统产生误动作。
此外，利用数字式换档装置判断升降档时，当输入信号状态改变时，中央处理单元常常会接收到跳跃(de-bouncing)现象的信号，如图2所示。若不设定延迟时间，中央处理单元会接收到上下震荡的数字信号，其震动频率随着换档系统与电路规格而异，因此，控制器必须适当设定延迟时间以获取震荡后的平稳信号；若延迟时间过长，则会降低系统的响应速度，反之，该震荡信号就会影响车辆换档的平顺性与换档时机。
就以往专利而言，例如中国台湾实用新型专利公告M285482号“电动车辆电动按钮前进换档装置”，将该装置设置于电动车辆的动力箱上，并与穿伸出该动力箱的轴杆结合，使车辆前进动作中能够利用按钮达成电动操作换档作用。中国台湾实用新型专利公告M270938号“电动车辆前进换档差速器”，是利用传动马达、齿轮箱与换档控制杆来设计换档差速器，增快电动车辆前进行驶速度。中国台湾实用新型专利公告551213号“电动车的换档机构”，是借着换档机构中所设计的导引装置，依路径旋转摆动的操作杆，切换控制马达的正反转以及速度的高低，使后退档只能以低速行驶，来避免孩童电动车高速后退的危险。
在美国专利方面，7228752号“Structure of a gearbox for all terrainvehicles”，其针对沙滩车换档系统，改善其齿轮箱结构，使得在操控过程中，适时提供额外转矩与功率，来增加的引擎效能。7367420号“All terrainvehicle having a rider interface for electronic or mechanicalshifting”，是设计沙滩车换档装置于左右把手上，并将其把手以不同形状区分，避免使用者戴手套操作传统换档按钮时，误触的情形发生。
综观上述国内外现有专利，不论在软硬件设计上，都以改良换档机构与效率为主，对于其内部换档电路并无任何探讨。
【发明内容】
有鉴于现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题是提出一种具平衡电桥的电动换档装置，通过输入升降档信号的不同，使模拟式换档装置产生不同的电压准位，可有效改善传统数字式换档装置因同时误触升降档位造成换档错误的缺点，可降低换档时间、提升换档平顺性、提高系统可靠度及稳定度。
为了解决上述技术问题，本发明提出一种具平衡电桥的电动换档装置，包含一信号输入级、一平衡电桥电路及一信号输出级，该信号输入级包括一升档信号输入端及一降档信号输入端，该升档信号输入端与一第一电阻串接，该降档信号输入端与一第二电阻串接；该平衡电桥电路包括一第三电阻、一第四电阻及一第五电阻，该第三电阻跨接于该第一电阻及第二电阻之间，该第四电阻连接于该第一电阻与地之间，该第五电阻连接于该第二电阻与地之间；该信号输出级包括一升档信号输出端及一降档信号输出端，该升档信号输出端与该第一电阻串接，该降档信号输出端与该第二电阻串接。
上述具平衡电桥的电动换档装置，其特点在于，该信号输出级的升档信号输出端及降档信号输出端分别连接于一保护电路。
上述具平衡电桥的电动换档装置，其特点在于，该连接于升档信号输出端的保护电路包括一第一二极管、一第二二极管以及一第一电容，该第一二极管接于该升档信号输出端与一正电源之间，该第二二极管与该第一电容接于升档信号输出端与地之间；以及，该连接于降档信号输出端的保护电路包括一第三二极管、一第四二极管以及一第二电容，该第三二极管接于该降档信号输出端与一正电源之间，该第四二极管与该第二电容接于该降档信号输出端与地之间。
上述具平衡电桥的电动换档装置，其特点在于，该第一电阻与第二电阻的电阻值相同。
上述具平衡电桥的电动换档装置，其特点在于，该第一电阻与第二电阻采用的材料相同。
上述具平衡电桥的电动换档装置，其特点在于，该第三电阻、第四电阻及第五电阻的电阻值相同。
上述具平衡电桥的电动换档装置，其特点在于，该第三电阻、第四电阻及第五电阻采用的材料相同。
上述具平衡电桥的电动换档装置，其特点在于，该信号输入级的信号输入方式是采用按钮开关。
本发明提供具平衡电桥的电动换档装置，以平衡电桥作为换档装置，且其操作信号为模拟式，可抑制震荡效应，通过输入升降档信号的不同，使模拟式换档装置产生不同的电压准位，可有效改善传统数字式换档装置因同时误触升降档位造成换档错误的缺点，可降低换档时间、提升换档平顺性、提高系统可靠度及稳定度，尤适用于具有电动换档功能车辆的换档电路及相关技术领域。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【附图说明】
图1为现有的数字换档系统的电路架构图；
图2为现有数字换档电路的跳跃曲线示意图；
图3为本发明实施例地电路架构图；
图4为本发明实施例与实际电压量测值的比较表。
其中，附图标记：
10-现有数字换档系统的电路架构
20-具平衡电桥的电动换档装置
21a、21b-保护电路
22-地
A-升档信号输入端
B-降档信号输入端
C1-第一电容
C2-第二电容
D1-第一二极管
D2-第二二极管
D3-第三二极管
D4-第四二极管
F1-升档信号输出端
F2-降档信号输出端
R1-第一电阻
R2-第二电阻
R3-第三电阻
R4-第四电阻
R5-第五电阻
【具体实施方式】
以下将参照随附图来描述本发明为达成目的所使用的技术手段与功效，而以下附图中所列举的实施例仅为辅助说明。
请参阅图3所示，本发明所提供的一种具平衡电桥的电动换档装置20，其包含一信号输入级，该信号输入级包括一升档信号输入端A及一降档信号输入端B，该升档信号输入端A与一第一电阻R1串接，该降档信号输入端B与一第二电阻R2串接，该升档信号输入端A及降档信号输入端B的信号输入方式可采用按钮开关，该第一电阻R1及第二电阻R2的电阻值相同且采用的材料相同；该具平衡电桥的电动换档装置20又包括一平衡电桥电路，该平衡电桥电路包括一第三电阻R3、一第四电阻R4及一第五电阻R5，该第三电阻R3跨接于该第一电阻R1及第二电阻R2之间，用以隔离该第一电阻R1及第二电阻R2的电压，该第四电阻R4连接于该第一电阻R1与地22之间，该第五电阻R5连接于该第二电阻R2与地22之间，该第三电阻R3、第四电阻R4及第五电阻R5的电阻值相同且采用的材料相同，以增加信号判断的准确度。
其次，该具平衡电桥的电动换档装置20又包括一信号输出级，该信号输出级包括一升档信号输出端F1及一降档信号输出端F2，该升档信号输出端F1与该第一电阻R1串接，该降档信号输出端F2与该第二电阻R2串接，由该升档信号输出端F1及降档信号输出端F2是用以将电压信号传送至中央处理单元(CPU)，再由中央处理单元根据电压信号设定控制器换档；此外，该升档信号输出端F1及降档信号输出端F2分别连接于一保护电路21a、21b，以该升档信号输出端F1而言，该保护电路21a包括一第一二极管D1、一第二二极管D2及一第一电容C1，该第一二极管D1接于该升档信号输出端F1与一正电源之间，本实施例的该正电源为+5V(伏特)，该第二二极管D2与该第一电容C1接于该升档信号输出端F1与地22之间，此外，该保护电路21b包括一第三二极管D3、一第四二极管D4及一第二电容C2，该第三二极管D3接于该降档信号输出端F2与一正电源之间，该正电源为+5V(伏特)，该第四二极管D4与该第二电容C2接于该降档信号输出端F2与地22之间，该保护电路21a、21b是用于抑制突波信号损毁中央处理单元或误动作的情形发生，该第一电容C1及该第二电容C2可减少系统噪声。
在图3所示的实施例中，该升档信号输入端A及降档信号输入端B于接通时为+5V(伏特)，关闭时为电路开路，以下分别由该升档信号输入端A及降档信号输入端B输入电压的变化，数学推导出该升档信号输出端F1及降档信号输出端F2的端电压变化四种状况：
(2)：升档信号输入端A开路，降档信号输入端B接+5V
(3)：升档信号输入端A及降档信号输入端B同时接+5V
利用迭加原理(superposition)分别计算该升档信号输入端A及降档信号输入端B的电压，其中，
(4)：升档信号输入端A及降档信号输入端B同时开路
升档信号输出端F1的端电压＝降档信号输出端F2的端电压＝0
通过上述四种状况得知，该升档信号输入端A及降档信号输入端B通过不同控制输入信号下，所得到该升档信号输出端F1与降档信号输出端F2的端电压也相对不同，根据该升档信号输出端F1与降档信号输出端F2端电压的变化特性即可达到换档目的。当中央处理单元接受到不同的电压信号时，可设定换档控制器根据上述四种状况来操作，状况(1)为升档动作，状况(2)为降档动作，状况(3)也就是系统同时产生电压的情形，状况(4)为不输入任何电压值，状况(3)可设定成与状况(4)相同状态，即为保持系统目前动作状态，不进行换档。根据图3中的电路架构，本发明利用不同的输出电压状况来设定换档动作，即使发生同时输入信号，也因为输出电压的不同而可避免换档系统误动作。
为验证本发明电路系统理论，以实际换档系统的电路分析，并利用前述所推导的数值作证，以确认本发明电路系统的可行性。假设该第一电阻R1电阻值为100Ω(奥姆)，第二电阻R2电阻值为510Ω(奥姆)，电容C的电容值为0.1μF/50V，将相关数值代入上述数学推导公式中，可得出该升档信号输出端F及降档信号输出端F2的端电压变化四种状况：
(1)：升档信号输入端A接+5V，降档信号输入端B开路
(2)：升档信号输入端A开路，降档信号输入端B接+5V
(3)：升档信号输入端A及降档信号输入端B同时接+5V
(4)：升档信号输入端A及降档信号输入端B同时开路
升档信号输出端F1的端电压＝降档信号输出端F2的端电压＝0
依上述四种状况实际量测本发明的电压值，如图4所示，数学推导的理论电压值与实际电压值极为接近，证明本发明所提出的具平衡电桥的电动换档装置架构具有可行性，因此，在实际电路应用时，可根据上述说明来决定是否进行换档；以上述数学推导实施例而言，当升档信号输出端F1及降档信号输出端F2的端电压同时等于4.264或0时，中央处理单元接收到信号后，不会执行换档动作，也即该具平衡电桥的电动换档装置保持目前档位状态，反之，当中央处理单元所接收到的升档信号输出端F1及降档信号输出端F2的端电压不等时，则会执行设定的换档动作。
综上所述，本发明提供具平衡电桥的电动换档装置，以平衡电桥作为换档装置，且其操作信号为模拟式，可抑制震荡效应，通过输入升降档信号的不同，使模拟式换档装置产生不同的电压准位，可有效改善传统数字式换档装置因同时误触升降档位造成换档错误的缺点，可降低换档时间、提升换档平顺性、提高系统可靠度及稳定度，尤适用于具有电动换档功能车辆的换档电路及相关技术领域。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。