本發(fā)明涉及汽車控制領(lǐng)域，特別涉及一種基于霍爾開關(guān)感應(yīng)器的空擋/倒擋位置傳感器。

背景技術(shù)：

目前位置傳感器有已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，例如汽車控制系統(tǒng)。由于在起停系統(tǒng)中需要判斷空擋位置和倒擋位置來使ECU(Electronic Control Unit，電子控制單元，又稱“行車電腦”、“車載電腦”等)判斷當(dāng)前狀態(tài)時(shí)發(fā)動機(jī)熄火還是運(yùn)作同時(shí)是要處于前進(jìn)或者倒擋，所以需要相關(guān)的空擋/倒擋位置傳感器。這些傳感器安裝于變速箱之上，并將感測安裝于換擋軸轉(zhuǎn)軸上的磁鐵，通過換擋軸在入擋時(shí)轉(zhuǎn)動和選擋時(shí)的直線(或旋轉(zhuǎn))移動帶動磁鐵，來使傳感器感測擋位。

在現(xiàn)有技術(shù)中，多在換擋軸上設(shè)置一整塊磁鐵來反映換擋軸的運(yùn)動，感應(yīng)器多采用3D霍爾感應(yīng)器對該磁鐵進(jìn)行感測。采用整塊的磁鐵時(shí)需要磁鐵本身磁性很高才能覆蓋換擋軸的所有擋位，但這種強(qiáng)磁性的磁鐵會對其他周邊電器元件產(chǎn)生影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明欲解決以上技術(shù)問題，提供一種采用開關(guān)霍爾為感應(yīng)元件，并使用兩塊磁鐵作為磁鐵裝置的傳感器系統(tǒng)，具體技術(shù)方案如下：

一種傳感器系統(tǒng)，用于感測變速器換擋軸的空擋位置和倒擋位置；所述傳感器系統(tǒng)包括傳感器和磁鐵裝置，所述磁鐵裝置設(shè)置在變速器的換擋軸上；

所述磁鐵裝置為空擋磁鐵和倒擋磁鐵；所述空擋磁鐵產(chǎn)生對應(yīng)換擋軸的空擋位置的磁場信號，所述倒擋磁鐵產(chǎn)生對應(yīng)換擋軸的倒擋位置的磁場信號；所述空擋位置的磁場信號與所述倒擋位置的磁場信號具有相反的分布方向；

所述傳感器包括：

空擋感測線路，其中設(shè)有感應(yīng)元件，所述感應(yīng)元件感測所述空擋磁鐵運(yùn)動的磁場信號，產(chǎn)生反應(yīng)空擋位置的信號；

倒擋感測線路，其中設(shè)有感應(yīng)元件，所述感應(yīng)元件感測所述倒擋磁鐵運(yùn)動的磁場信號，產(chǎn)生反應(yīng)倒擋位置的信號。

如前文所述的傳感器系統(tǒng)，所述空擋磁鐵沿所述換擋軸的軸線方向設(shè)置，所述倒擋磁鐵沿所述換擋軸的軸線橫向設(shè)置。

如前文所述的傳感器系統(tǒng)，所述空擋磁鐵與倒擋磁鐵呈細(xì)長形。

如前文所述的傳感器系統(tǒng)，所述空擋磁鐵的寬度為3～7mm，特別的為3～5mm或4～6mm。

如前文所述的傳感器系統(tǒng)，所述空擋磁鐵的寬度具體可以為3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm。

如前文所述的傳感器系統(tǒng)，所述空擋磁鐵與倒擋磁鐵間隔設(shè)置。

如前文所述的傳感器系統(tǒng)，還包括磁鐵托架；

所述空擋磁鐵與倒擋磁鐵固定設(shè)置在所述磁鐵托架上，形成一體件。

如前文所述的傳感器系統(tǒng)，所述空擋感測線路為兩路，每路空擋感測線路設(shè)有一個(gè)感應(yīng)元件，兩個(gè)感應(yīng)元件同步感測所述空擋磁鐵的運(yùn)動，并分別產(chǎn)生兩路信號，其中一路信號為空擋位置信號，另一路信號為空擋位置冗余信號；

所述倒擋感測線路為兩路，每路倒擋感測線路設(shè)有一個(gè)感應(yīng)元件，兩個(gè)感應(yīng)元件同步感測所述倒擋磁鐵的運(yùn)動，并分別產(chǎn)生兩路信號，其中一路信號為倒擋位置信號，另一路信號為倒擋位置冗余信號。

如前文所述的傳感器系統(tǒng)，各個(gè)空擋感測線路和倒擋感測線路包括有處理電路，處理電路連接所述感應(yīng)元件，用于接收所述感應(yīng)元件感測磁鐵裝置所得到的磁場變化的輸出值W。

如前文所述的傳感器系統(tǒng)，所述處理電路包括存儲器和處理器；

所述存儲器，用于存儲所述感應(yīng)元件在模擬程序中測量得到的，對應(yīng)于所述換擋軸處在每個(gè)擋位位置的模擬輸出值W₀；

所述處理器，設(shè)有兩個(gè)輸入端，一端連接所述存儲器，接收所述模擬輸出值W₀；另一輸入端連接所述感應(yīng)元件，接收感應(yīng)元件的輸出值W；所述處理器比較輸出值W和所述模擬輸出值W₀，并發(fā)出所述感應(yīng)元件測得的位置信號，或非位置信號。

如前文所述的傳感器系統(tǒng)，所述兩路空擋感測線路中的兩個(gè)感應(yīng)元件的實(shí)時(shí)輸出值W小于對應(yīng)的空擋位置的模擬輸出值W_N時(shí)，所述空擋感測線路中的所述處理電路發(fā)出在擋位置信號。

如前文所述的傳感器系統(tǒng)，所述兩路空擋感測線路中的兩個(gè)感應(yīng)元件的實(shí)時(shí)輸出值W大于或等于對應(yīng)的空擋位置的模擬輸出值W_N時(shí)，所述空擋感測線路中的所述處理電路發(fā)出空擋位置信號。

如前文所述的傳感器系統(tǒng)，當(dāng)所述換擋軸進(jìn)入空擋且進(jìn)入倒擋范圍且未入擋時(shí)，所述兩路空擋感測線路發(fā)出空擋位置信號；所述倒擋感測線路發(fā)出倒擋位置信號；

所述空擋位置信號優(yōu)先于所述倒擋位置信號，指示為空擋位置。

如前文所述的傳感器系統(tǒng)，當(dāng)所述兩路倒擋感測線路中的所述兩個(gè)感應(yīng)元件的實(shí)時(shí)輸出值W與對應(yīng)的倒擋位置的模擬輸出值W_R為一定差值或一定比例時(shí)，所述倒擋 感測線路中的所述處理電路提前發(fā)出倒擋位置信號。

如前文所述的傳感器系統(tǒng)，所述的空擋位置信號和空擋位置冗余信號形成一組互補(bǔ)信號對；

所述的倒擋位置信號和倒擋位置冗余信號形成一組互補(bǔ)信號對。

如前文所述的傳感器系統(tǒng)，所述空擋位置信號和空擋位置冗余信號的電平相反：當(dāng)空擋位置信號為高電平時(shí)，空擋位置冗余信號為低電平；當(dāng)空擋位置信號為低電平時(shí)，空擋位置冗余信號為高電平。

如前文所述的傳感器系統(tǒng)，所述倒擋位置信號和倒擋位置冗余信號的電平相反：當(dāng)?shù)箵跷恢眯盘枮楦唠娖綍r(shí)，倒擋位置冗余信號為低電平；當(dāng)?shù)箵跷恢眯盘枮榈碗娖綍r(shí)，倒擋位置冗余信號為高電平。

如前文所述的傳感器系統(tǒng)，所述感應(yīng)元件為開關(guān)霍爾元件，所述的開關(guān)霍爾元件其工作電壓為5V-12V。

如前文所述的傳感器系統(tǒng)，所述兩路空擋感測線路中的兩個(gè)感應(yīng)元件對應(yīng)整個(gè)換擋范圍的空擋位置設(shè)置；當(dāng)且僅當(dāng)換擋軸進(jìn)入空擋范圍時(shí)，所述兩路空擋感測線路發(fā)出空擋位置信號和空擋位置冗余信號。

如前文所述的傳感器系統(tǒng)，所述兩路倒擋感測線路中的兩個(gè)感應(yīng)元件對應(yīng)倒擋位置設(shè)置；當(dāng)且僅當(dāng)換擋軸進(jìn)入倒擋范圍時(shí)，所述兩路倒擋感測線路發(fā)出倒擋位置信號和倒擋位置冗余信號。

如前文所述的傳感器系統(tǒng)，所述傳感器適用于的變速箱為手動擋汽車，擋位為8擋位設(shè)置，6個(gè)前進(jìn)擋位分兩側(cè)每側(cè)3個(gè)沿空擋擋位對稱設(shè)置，倒擋擋位不對稱的設(shè)在空擋擋位一側(cè)。

如前文所述的傳感器系統(tǒng)，所述傳感器適用于的變速箱為手動擋汽車，其中，倒擋擋位沿?fù)Q擋軸軸向位于所有擋位一端，并與前進(jìn)擋位在換擋軸軸向間隔設(shè)置。

如前文所述的傳感器系統(tǒng)，所述兩路空擋感測線路相互獨(dú)立；所述兩路倒擋感測線路相互獨(dú)立。

所述傳感器為一體件。

本發(fā)明傳感器系統(tǒng)采用4個(gè)開關(guān)霍爾感應(yīng)元作為感測器件，獨(dú)立感測兩個(gè)成T型布局且磁場方向相反的磁鐵裝置來感測換擋軸的移動，并產(chǎn)生兩路獨(dú)立的位置信號。開關(guān)霍爾的工作電壓為5V-12V，電壓范圍更廣，不需要額外增設(shè)穩(wěn)壓器；而且開關(guān)霍爾感應(yīng)元件的體積更小，只有3D霍爾感應(yīng)元件的四分之一，更節(jié)省汽車變速箱的空間；采用兩塊磁性較小、且磁場方向相反的磁鐵呈T型布局，滿足感測要求之外還減低了磁鐵裝置對其它電子器件的干擾。

附圖說明

圖1為本發(fā)明傳感器系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明傳感器系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明傳感器系統(tǒng)中處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明換擋軸移動路線示意圖；

圖5為本發(fā)明空擋位置信號NPS和空擋位置冗余信號NPSK的信號輸出示意圖；

圖6為本發(fā)明倒擋位置信號RPS和倒擋位置冗余信號RPSK的信號輸出示意圖；及

圖7為本發(fā)明細(xì)長型磁鐵裝置與寬大型磁鐵裝置的磁場值輸出信號對比圖。

具體實(shí)施方式

下面將參考構(gòu)成本說明書一部分的附圖對本發(fā)明的各種具體實(shí)施方式進(jìn)行描述。應(yīng)該理解的是，雖然在本發(fā)明中使用表示方向的術(shù)語，諸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等描述本發(fā)明的各種示例結(jié)構(gòu)部分和元件，但是在此使用這些術(shù)語只是為了方便說明的目的，基于附圖中顯示的示例方位而確定的。由于本發(fā)明所公開的實(shí)施例可以按照不同的方向設(shè)置，所以這些表示方向的術(shù)語只是作為說明而不應(yīng)視作為限制。在可能的情況下，本發(fā)明中使用的相同或者相類似的附圖標(biāo)記指的是相同的部件。

圖1為本發(fā)明傳感器系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，傳感器系統(tǒng)包括有對應(yīng)汽車變速箱換擋軸101運(yùn)動的磁鐵裝置105，以及感測磁鐵裝置運(yùn)動的傳感器100，傳感器100包括兩路空擋位置信號感測線路和兩路倒擋位置信號感測線路。磁鐵裝置105設(shè)置在換擋軸101上并隨換擋軸101一起運(yùn)動。換擋軸101可以沿著軸線H-H’做來回或往返的直線運(yùn)動(圖中箭頭AA’方向)，也可以沿著軸線B的橫切方向以軸線H-H’為圓心做來回或往返的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(圖中箭頭BB’方向)。

磁鐵裝置105兩塊磁鐵，分別包括用于反映換擋軸101在空擋位置的空擋磁鐵1052和用于反映換擋軸101在倒擋位置的倒擋磁鐵1053，空擋磁鐵1052和倒擋磁鐵1053呈T型布局：空擋磁鐵1052沿?fù)Q擋軸101的軸線方向設(shè)置，倒擋磁鐵1053為圓弧形，沿?fù)Q擋軸101的軸線橫向設(shè)置，且空擋磁鐵1052與倒擋磁鐵1053的磁極方向相反，空擋磁鐵1052的N極向上、S極向下，倒擋磁鐵1053的N極向下、S極向上；同樣，兩塊磁鐵各自磁性相反設(shè)置也可以達(dá)到同樣效果?？論醮盆F1052的長度足以覆蓋在換擋軸101直線移動的長度有效探測區(qū)域上，倒擋磁鐵1053的弧度跨度足以覆蓋在換擋軸101旋轉(zhuǎn)移動的有效探測區(qū)域上，空擋磁鐵1052和倒擋磁鐵1053跟隨換擋 軸101做直線和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。

兩路空擋感測線路和倒擋感測線路，分別為兩路空擋感測線路(112、114)和兩路倒擋感測線路(116、118)。感測線路包括有多個(gè)感應(yīng)元件單獨(dú)提供感測信號，感測空擋磁鐵1052運(yùn)動的感應(yīng)元件分別為并排的開關(guān)霍爾感應(yīng)元件：空擋位置信號感測元件104和空擋位置冗余信號感測元件104’，設(shè)置在空擋磁鐵1052的上方(或附近位置)，當(dāng)空擋磁鐵1052運(yùn)動到空擋位置信號感測元件104和空擋位置冗余信號感測元件104’感測的區(qū)域，并感測到空擋磁鐵1052的磁場(或磁通)的變化，在特定時(shí)間拾取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度(磁感應(yīng)線)達(dá)到一定值時(shí)，空擋位置信號感測元件104和空擋位置冗余信號感測元件104’會分別向空擋感測線路112和空擋冗余感測線路114發(fā)出空擋位置信號(NPS)和空擋位置冗余信號(NPSK)。同理，感測倒擋磁鐵1052的感應(yīng)元件分別為并排的開關(guān)霍爾感應(yīng)元件：倒擋位置信號感測元件106和倒擋位置冗余信號感測元件106’，同時(shí)設(shè)置在倒擋磁鐵1053的上方(或附近位置)，當(dāng)?shù)箵醮盆F1053運(yùn)動到倒擋位置信號感測元件106和倒擋位置冗余信號感測元件106’的感測區(qū)域，并感測到倒擋磁鐵1053的磁場(或磁通)的變化，在特定時(shí)間拾取相應(yīng)的數(shù)據(jù)，且磁感應(yīng)強(qiáng)度(磁感應(yīng)線)達(dá)到一定值時(shí)，倒擋位置信號感測元件106和倒擋位置冗余信號感測元件106’會向倒擋感測線路116和倒擋冗余感測線路118發(fā)出倒擋位置信號(RPS)和倒擋位置冗余信號(RPSK)。

本發(fā)明的感測元件(空擋位置信號感測元件104和空擋位置冗余信號感測元件104’、倒擋位置信號感測元件106和倒擋位置冗余信號感測元件106’)采用的是開關(guān)霍爾感應(yīng)元件，開關(guān)霍爾感應(yīng)元件的工作電壓為5V-12V，電壓范圍更廣，不需要額外增設(shè)穩(wěn)壓器，節(jié)省成本；而且開關(guān)霍爾感應(yīng)元件的體積更小，只有3D霍爾感應(yīng)元件的四分之一，更節(jié)省汽車變速箱的空間。

在圖1中，本發(fā)明的空擋磁鐵1052和倒擋磁鐵1053，空擋磁鐵1052和倒擋磁鐵1053，兩者之間留有間隔并呈T型布局，設(shè)置在磁鐵托架160上形成一體件。其中，空擋磁鐵1052沿?fù)Q擋軸101的軸線方向設(shè)置，倒擋磁鐵1053為圓弧形，沿?fù)Q擋軸101的軸線橫向設(shè)置，且空擋磁鐵1052與倒擋磁鐵1053的磁極方向相反，這種設(shè)置使得空擋磁鐵1052和倒擋磁鐵1053產(chǎn)生的磁場分布方向也是相反的。這種成磁場方向錯(cuò)開的設(shè)計(jì)使得空擋磁鐵1052和倒擋磁鐵1053的磁場信號分布不會在一個(gè)方向上疊加，空擋感測元件和倒擋感測元件各自感測空擋磁鐵1052和倒擋磁鐵1053，兩個(gè)磁鐵的磁場不會相互干擾。此外，本發(fā)明使用的開關(guān)霍爾感應(yīng)器需要在跳變位置磁場值大小變化明顯的磁場分布，若磁場疊加會使得跳變位置磁場強(qiáng)度加大，磁場值大小變化不明顯，感測元件的感測的靈敏度會降低，具體見圖7。

圖2為本發(fā)明傳感器系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

如圖2所示為傳感器系統(tǒng)的兩路空擋感測線路和倒擋感測線路的基本電路結(jié)構(gòu)，空擋感測線路112和空擋冗余感測線路114接收空擋位置信號感測元件104和空擋位置冗余信號感測元件104’感測磁場大小產(chǎn)生的空擋位置信號，感測元件感測的空擋位置信號為線性的模擬信號，感測線路設(shè)有處理電路130(見圖3)對信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換等處理分析，將處理分析得到的數(shù)字形式的空擋位置信號NPS和空擋位置冗余信號NPSK發(fā)送給保護(hù)電路120，保護(hù)電路120將處理好的空擋位置信號NPS和空擋位置冗余信號NPSK發(fā)動給汽車控制系統(tǒng)。

倒擋感測線路116和倒擋冗余感測線路118的信號處理方式與空擋感測線路空擋感測線路112和空擋冗余感測線路114相同。其中處理電路130的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和處理流程具體見圖3。

圖3為本發(fā)明傳感器系統(tǒng)中處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

空擋感測線路112和空擋冗余感測線路114、倒擋感測線路116和倒擋冗余感測線路118這四路線路都是獨(dú)立運(yùn)行的，每路線路中都設(shè)有相同的處理器(處理線路)結(jié)構(gòu)。以空擋感測線路112為例予以說明，如圖3所示：處理電路130中設(shè)有存儲器131、處理器132、A/D轉(zhuǎn)換電路134等。存儲器131內(nèi)預(yù)先存儲有感應(yīng)元件在模擬程序中測量得到的，對應(yīng)于換擋軸101處在空擋位置時(shí)的模擬輸出值W₀(對應(yīng)磁場大小的閾值)；處理器132設(shè)有兩個(gè)輸入端：輸入端133和輸入端135，以及一個(gè)輸出端137。輸入端133連接存儲器131，接收模擬輸出值W₀；輸入端135連接A/D轉(zhuǎn)換電路134，A/D轉(zhuǎn)換電路134接收感應(yīng)元件104的輸出值W，并將模擬信號的輸出值W轉(zhuǎn)換成處理器132能夠識別使用的數(shù)字信號。

處理器132比較實(shí)時(shí)的輸出值W和模擬輸出值W₀，當(dāng)實(shí)時(shí)的輸出值W超過空擋位置的模擬輸出值W₀時(shí)，處理器132通過輸出端137發(fā)出空擋的位置信號(高電平信號)；當(dāng)實(shí)時(shí)的輸出值W小于或不超過該模擬輸出值W₀時(shí)，處理器132發(fā)出非空擋位置信號(低電平信號)(具體見圖5-6)。

事實(shí)上，空擋冗余感測線路114、倒擋感測線路116和倒擋冗余感測線路118在信號的處理方式上采用與空擋感測線路112相同的方式，其各自的輸出端(147、157、167)都將信號輸出到保護(hù)電路120內(nèi)，由保護(hù)電路120發(fā)送到汽車控制系統(tǒng)ECU。其中，處理器132處理信號的具體方法還可以引用申請?zhí)枮?01420562060.8的中國實(shí)用新型中處理器處理信號的方法。

圖4為本發(fā)明換擋軸移動路線示意圖。

如圖4所示，汽車變速箱包括倒擋R擋、前進(jìn)擋1、2、3、4、5、6擋以及空擋N擋一共8個(gè)擋位(事實(shí)上，其他更多擋位的設(shè)置也可以采用本發(fā)明的傳感器系統(tǒng))，其 中空擋N擋在中間沿路徑211運(yùn)動，R、1、3、5擋在空擋一側(cè)，2、4、6擋在空擋另一側(cè)且與1、3、5擋對齊。撥動汽車的換擋桿使得換擋軸101在各擋位之間沿圖中箭頭所示的線路做運(yùn)動，在平面上可以分解為沿A箭頭方向的來回運(yùn)動和B箭頭方向的來回運(yùn)動。

圖中陰影部分221表示空擋位置范圍，例如換擋軸101旋轉(zhuǎn)幅度為±5°時(shí)的范圍；陰影部分221兩側(cè)為掛擋位置范圍，表示換擋軸101旋轉(zhuǎn)到倒擋R或前進(jìn)擋位上，例如換擋軸101旋轉(zhuǎn)幅度為±20°時(shí)的范圍。陰影部分222表示倒擋軸向位置，表示換擋軸101直線運(yùn)動到倒擋擋位的一側(cè)，包括倒擋位置與之相鄰的空擋位置；陰影部分222右側(cè)為前進(jìn)擋軸向位置，表示換擋軸101直線運(yùn)動到前進(jìn)擋擋位的一側(cè)。

空擋位置信號感測元件104和空擋位置冗余信號感測元件104’可以感測變速箱換擋軸101在各個(gè)擋位的位置。當(dāng)換擋軸101做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動橫向進(jìn)入掛擋擋位范圍，即擋位R或前進(jìn)擋擋位(包括擋位1、擋位2、擋位3、擋位4、擋位5和擋位6)時(shí)，空擋位置信號感測元件104和空擋位置冗余信號感測元件104’產(chǎn)生非空擋位置信號；當(dāng)換擋軸101橫向進(jìn)入空擋位置范圍(陰影區(qū)域221)時(shí)，空擋位置信號感測元件104和空擋位置冗余信號感測元件104’產(chǎn)生空擋位置信號NPS和空擋位置冗余信號NPSK。

當(dāng)換擋軸101沿軸線211以A箭頭方向直線運(yùn)動進(jìn)入倒擋端的倒擋軸向位置(陰影區(qū)域222)，倒擋位置信號感測元件106和倒擋位置冗余信號感測元件106’產(chǎn)生倒擋位置信號RPS和倒擋位置冗余信號RPSK，當(dāng)換擋軸101直線移動進(jìn)入前進(jìn)擋一側(cè)的前進(jìn)擋軸向位置：包括擋位1、擋位2、擋位3、擋位4、擋位5、擋位6以及同側(cè)相鄰的空擋N1、空擋N2和空擋N3，倒擋位置信號感測元件106和倒擋位置冗余信號感測元件106’產(chǎn)生非倒擋位置信號。

特別的，汽車控制系統(tǒng)ECU對倒擋位置的感測需要提前預(yù)判，使得換擋軸101到達(dá)倒擋之前，以便汽車控制系統(tǒng)需要控制液壓系統(tǒng)將倒擋油路被接通，驅(qū)動輪反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)倒擋行駛。倒擋感測線路116和倒擋冗余感測線路118中的存儲器存儲有倒擋位置模擬輸出值W_R，當(dāng)實(shí)時(shí)的輸出值W與倒擋位置的模擬輸出值W_R為一定差值或一定比例(例如1/3)時(shí)，即圖4中空擋運(yùn)動線路211上的R’點(diǎn)位置，所述倒擋感測線路116和倒擋冗余感測線路118提前發(fā)出倒擋位置信號(或預(yù)倒擋位置信號)給ECU，ECU即可提前做出反應(yīng)。因?yàn)楫?dāng)換擋軸101運(yùn)動到倒擋R一側(cè)位置時(shí)，該路線上除倒擋R之外沒有其他擋位可以運(yùn)動到，當(dāng)然也可以沿著空擋位置返回到1擋或2擋位置，或者停留在空擋。事實(shí)上，判斷換擋軸101是否真正進(jìn)入倒擋位置或是停留在空擋位置時(shí)，判斷方式為：即當(dāng)空擋感測線路(或空擋冗余感測線路)顯示為非空擋位置信號(入擋位置信號)，而倒擋感測線路(或倒擋冗余感測線路)顯示為倒擋位置信號RPS(或RPSK)時(shí)，系統(tǒng)即可判斷換擋軸101只會處于倒擋位置R。汽車控制系統(tǒng) ECU將控制汽車進(jìn)行倒車操作。

若停留在空擋位置(即圖中陰影部分222和陰影部分211交叉的位置)，此時(shí)倒擋感測線路(或倒擋冗余感測線路)顯示為倒擋位置信號RPS(或RPSK)，空擋感測線路(或空擋冗余感測線路)顯示為空擋位置信號NPS(或NPSK)，系統(tǒng)判斷空擋位置信號NPS(或NPSK)優(yōu)先于倒擋位置信號RPS(或RPSK)，判處處于空擋位置。

圖5為本發(fā)明空擋位置信號NPS和空擋位置冗余信號NPSK的信號輸出示意圖。

具體的，如圖5所示，豎坐標(biāo)X和X’表示換擋軸101的位移，橫坐標(biāo)Y表示輸出信號的電平V，圖中折線201表示空擋位置信號NPS，折線202表示空擋位置冗余信號NPSK。因?yàn)榭論跷恢眯盘柛袦y元件104和空擋位置冗余信號感測元件104’是從兩個(gè)角度獨(dú)立感測換擋軸101上的空擋磁鐵1052的，所以相應(yīng)的空擋感測線路112和空擋冗余感測線路114產(chǎn)生的信號電平也是不同的。圖中陰影部分221(同圖4)表示換擋軸101在空擋位置。當(dāng)換擋軸101在陰影部分221上側(cè)擋位、空擋位置和下側(cè)擋位之間做與B箭頭方向的來回運(yùn)動時(shí)，空擋位置信號感測元件104和空擋位置冗余信號感測元件104’作為開關(guān)霍爾感應(yīng)器，分別產(chǎn)生表示空擋的高低電平信號。具體的，空擋位置信號NPS 201，在非空擋位置為低電平L，在陰影部分221的空擋位置為高電平H；空擋位置冗余信號NPSK 202，在非空擋位置為高電平H，在陰影部分221的空擋位置為低電平L。

圖6為本發(fā)明倒擋位置信號RPS和倒擋位置冗余信號RPSK的信號輸出示意圖。

如圖6所示，橫坐標(biāo)X和X’表示換擋軸101的位移，豎坐標(biāo)Y表示輸出信號的電平V，圖中折線203表示倒擋位置信號RPS，折線204表示倒擋位置冗余信號RPSK。因?yàn)榈箵跷恢眯盘柛袦y元件106和倒擋位置冗余信號感測元件106’是從兩個(gè)角度獨(dú)立感測換擋軸101上的倒擋磁鐵1053的，所以相應(yīng)的倒擋感測線路116和倒擋冗余感測線路118產(chǎn)生的信號電平也是不同的。圖中陰影部分222(同圖4)表示換擋軸101在倒擋位置。當(dāng)換擋軸101在倒擋位置和前進(jìn)擋位置之間做與A箭頭方向的來回運(yùn)動時(shí)，倒擋感測線路116和倒擋冗余感測線路118產(chǎn)生分別產(chǎn)生表示倒擋的高低電平信號：倒擋位置信號RPS 203，在非倒擋位置為低電平L，在陰影部分222的倒擋位置為高電平H；倒擋位置冗余信號NPSK 204，在非倒擋位置為高電平H，在陰影部分222的倒擋位置為低電平L。

事實(shí)上：兩路空擋感測線路中的兩個(gè)空擋感應(yīng)單元(如：空擋位置信號感測元件104和空擋位置冗余信號感測元件104’)位于整個(gè)換擋范圍的中央，對所有擋位均有磁場感應(yīng)。在該兩個(gè)空擋感應(yīng)單元正常工作時(shí)，當(dāng)且僅當(dāng)換擋軸進(jìn)入空擋范圍時(shí)，該兩個(gè)空擋感測線路發(fā)出空擋位置信號NPS和空擋位置冗余信號NPSK。

在產(chǎn)生信號之前，空擋位置信號感測元件104和空擋位置冗余信號感測元件104’相互獨(dú)立的感測空擋磁鐵1052的運(yùn)動產(chǎn)生的反映空擋位置的模擬信號傳輸給感測線路上的處理器，經(jīng)圖3所示的流程處理成電壓信號(或PWM信號)輸出，即空擋位置信號NPS和空擋位置冗余信號NPSK。

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，兩路獨(dú)立的空擋感測線路中的空擋位置信號NPS和空擋位置冗余信號NPSK形成一組互補(bǔ)信號對。汽車控制系統(tǒng)ECU接收到冗余互補(bǔ)的兩路信號可構(gòu)成診斷。倒擋位置信號感測元件106和倒擋位置冗余信號感測元件106’相互獨(dú)立的感測倒擋磁鐵1053的運(yùn)動產(chǎn)生的反映倒擋位置的模擬信號傳輸給相應(yīng)的處理器，經(jīng)處理器處理轉(zhuǎn)化成電壓信號(或PWM信號輸出)，即倒擋位置信號RPS和倒擋位置冗余信號RPSK。在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，兩路獨(dú)立的倒擋感測線路中的倒擋位置信號RPS和倒擋位置冗余信號RPSK形成一組互補(bǔ)信號對，汽車控制系統(tǒng)ECU接收到冗余互補(bǔ)的兩路信號構(gòu)成狀態(tài)診斷。

圖7為本發(fā)明細(xì)長型磁鐵裝置與寬大型磁鐵裝置的磁場值輸出信號對比圖。

在圖1中，空擋磁鐵1052和倒擋磁鐵1053都呈細(xì)長形，空擋磁鐵1052沿?fù)Q擋軸101的軸線方向成長條狀，倒擋磁鐵1053沿?fù)Q擋軸101的軸線橫向方向成弧形的長條狀。其中，空擋磁鐵的寬度可以為3～7mm，特別的為3～5mm或4～6mm，根據(jù)不同客戶的使用情況，寬度具體可以為3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm等。這兩種細(xì)長的長條狀磁鐵其磁場強(qiáng)度集中，這不會對其他周邊電器元件產(chǎn)生影響，同時(shí)由于其磁場強(qiáng)度集中在較窄的旋轉(zhuǎn)角度，超過這個(gè)角度其磁場強(qiáng)度明顯下降，信號跳變明顯，感測靈敏，具體見圖7。

圖7所示為本發(fā)明的磁鐵裝置105(以空擋磁鐵1052為例)產(chǎn)生的磁場值分布與一個(gè)尺寸較寬的磁鐵(簡稱“寬磁鐵”)產(chǎn)生的磁場值分布的對比圖，橫坐標(biāo)表示旋轉(zhuǎn)角度，豎坐標(biāo)表示磁場值。圖中，上側(cè)曲線710為寬磁鐵的磁場值分布，下方曲線720為空擋磁鐵1052的磁場值分布。寬磁鐵的磁場值分布曲線710因磁鐵寬度較大、磁場強(qiáng)度分布較廣，其曲線分布也較為分散，曲線斜率較?。豢論醮盆F1052的磁場值分布曲線720因磁鐵寬度較小，其在旋轉(zhuǎn)角度較大的兩側(cè)磁場明顯減弱，故其曲線分布較為集中，曲線斜率較大。

本發(fā)明使用的是利用開關(guān)霍爾感應(yīng)器來感測磁場值，相對于3D霍爾感應(yīng)器感測磁場的角度，開關(guān)霍爾感測的是磁場實(shí)際值的大小，即當(dāng)磁鐵旋轉(zhuǎn)到一定角度磁場值大于或小于某個(gè)閾值時(shí)，傳感器發(fā)出感測信號，因而對于旋轉(zhuǎn)角度的變化，磁場值的變化越大感測越靈敏。以圖中的旋轉(zhuǎn)角度為5°為跳變點(diǎn)舉例說明，當(dāng)從4.9°旋轉(zhuǎn)到5°時(shí)，寬磁鐵的信號值變化量為H1，空擋磁鐵1052的磁場值變化量為H2，因空擋磁鐵1052的磁場值變化較大，故而H2＞H1，對于開關(guān)霍爾感應(yīng)器來說，這種較大的 磁場值變化更容易感測，故而寬度較小空擋磁鐵1052比寬度較大的磁鐵相對于3D霍爾感應(yīng)器，更適應(yīng)于開關(guān)霍爾感應(yīng)器。

盡管參考附圖中出示的具體實(shí)施方式將對本發(fā)明進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，在不背離本發(fā)明教導(dǎo)的精神和范圍和背景下，本發(fā)明的傳感器系統(tǒng)可以有許多變化形式，例如分離式磁鐵的不同布局。本領(lǐng)域技術(shù)普通技術(shù)人員還將意識到有不同的方式來改變本發(fā)明所公開的實(shí)施例，均落入本發(fā)明和權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)。