CN107806513B - 一种位置传感器及换档装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种位置传感器及换档装置，该位置传感器用于检测操作部件的操作位置，包括：各自包含至少2个检测元件的第一检测元件组和第二检测元件组，以及被第一检测元件组和第二检测元件组中的全部检测元件共同检测的被检测体；本发明通过全部检测元件对被检测体不同的相对位置对应的检测区域的检测，使位置传感器可以输出不同的编码信息，从而检测操作部件的操作位置，实现了单点失效纠正和两点失效识别的功能；并且通过检测元件在相对位置转换方向存在物理位置偏差的设置，使被检测体运动过程中位置传感器所识别的合法的编码信息，相较于不存在物理位置偏差所识别的合法的编码信息大大减少，提高了检测效率。

Description

一种位置传感器及换档装置
技术领域
本发明涉及检测技术领域，特别涉及一种位置传感器及换档装置。
背景技术
随着现代社会科技的发展，包含于变速器结构性分离的操作部件的线控方式的换档装置已被投入实际应用。这种换档装置包含对操作部件的操作位置进行检测的位置传感器，并将该位置传感器的检测信号进行电处理来切换变速器的档位。
现有技术中，位置传感器只能检测单点失效的情况，而且既没有考虑换档装置运动过程中位置传感器的状态，又没有办法识别两点失效的情况，且当二点失效发生时，会产生误报操作位置的情况，有可能会危害驾驶员的安全。因此，如何纠正位置传感器的单点失效，而且可以识别位置传感器的两点失效，并且可以完全识别换档装置运动过程中所处的位置，避免出现位置误报的情况，提高可靠性，是现今急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种位置传感器及换档装置，以纠正的单点失效，识别两点失效，并且识别换档装置运动过程中所处的位置，避免出现位置误报的情况，提高可靠性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种位置传感器，用于检测操作部件的操作位置，包括：
各自包含至少2个检测元件的第一检测元件组和第二检测元件组，以及被所述第一检测元件组和所述第二检测元件组中的全部所述检测元件共同检测的被检测体；
其中，所述操作部件至少对应3个所述操作位置，每个所述操作位置对应所述被检测体与所述第一检测元件组和所述第二检测元件组的一个相对位置；
所述第一检测元件组和所述第二检测元件组中的全部所述检测元件检测每个所述相对位置中各自对应的所述被检测体的检测区域，输出全部所述检测元件各自对应的检测结果所组成的编码信息；
所述第一检测元件组和所述第二检测元件组各自包含的所述检测元件在所述相对位置转换方向存在物理位置偏差，使相对位置转换时全部所述检测元件各自对应的检测区域转换的时间点不同。
可选的，当所述操作部件对应5个所述操作位置时，所述第一检测元件组和所述第二检测元件组均包含4个所述检测元件，所述被检测体包含4行6列24个所述检测区域；
其中，当前的所述操作位置变化为相邻的一个所述操作位置时，当前的所述相对位置变化为相邻的一个所述相对位置，所述被检测体相对于所述第一检测元件组和所述第二检测元件组向左或向右位移1列；
所述第一检测元件组和所述第二检测元件组各自包含的2个所述检测元件在每个所述相对位置中各自对应的检测区域在行方向上与另外2个所述检测元件存在偏移；
每个所述相对位置对应的编码信息之间的最小汉明距离为4，所述第一检测元件组或所述第二检测元件组对应的每个所述相对位置对应的编码信息之间的最小汉明距离为2；
每个所述相对位置中所述第一检测元件组和所述第二检测元件组对应所述被检测体的2列所述检测区域。
可选的，每个所述相对位置中所述第一检测元件组和所述第二检测元件组各自对应所述被检测体的1列所述检测区域。
可选的，所述被检测体具体为磁板；其中，所述磁板中的每个所述检测区域存在对应的磁极性。
可选的，所述第一检测元件组连接第一电源，所述第二检测元件组连接第二电源。
此外，本发明还提供了一种换档装置，包括：操作部件和如上述任一项所述的位置传感器。
本发明所提供的一种位置传感器，用于检测操作部件的操作位置，包括：各自包含至少2个检测元件的第一检测元件组和第二检测元件组，以及被第一检测元件组和第二检测元件组中的全部检测元件共同检测的被检测体；其中，操作部件至少对应3个操作位置，每个操作位置对应被检测体与第一检测元件组和第二检测元件组的一个相对位置；第一检测元件组和第二检测元件组中的全部检测元件检测每个相对位置中各自对应的被检测体的检测区域，输出全部检测元件各自对应的检测结果所组成的编码信息；第一检测元件组和第二检测元件组各自包含的检测元件在相对位置转换方向存在物理位置偏差，使相对位置转换时全部检测元件各自对应的检测区域转换的时间点不同；
可见，本发明通过全部检测元件对被检测体不同的相对位置对应的检测区域的检测，使位置传感器可以输出不同的编码信息，从而检测操作部件的操作位置，实现了单点失效纠正和两点失效识别的功能；并且通过检测元件在相对位置转换方向存在物理位置偏差的设置，使被检测体运动过程中位置传感器所识别的合法的编码信息，相较于不存在物理位置偏差所识别的合法的编码信息大大减少，提高了检测效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种位置传感器的结构图；
图2为本发明实施例所提供的另一种位置传感器对应的换档装置的结构示意图；
图3为本发明实施例所提供的另一种位置传感器的俯视图；
图4为本发明实施例所提供的另一种位置传感器的各个操作位置所组成的编码信息判断表；
图5为本发明实施例所提供的另一种位置传感器的操作装置从UU运动至U时位置传感器的编码信息情况及其位置判定表；
图6为本发明实施例所提供的另一种位置传感器的操作装置从U运动至N时位置传感器的编码情况及其位置判定表；
图7为本发明实施例所提供的另一种位置传感器的操作装置从N运动至D时位置传感器的编码情况及其位置判定表；
图8为本发明实施例所提供的另一种位置传感器的操作装置从D运动至DD时位置传感器的编码情况及其位置判定表。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明实施例所提供的一种位置传感器的结构图，该位置传感器用于检测操作部件的操作位置，可以包括：
各自包含至少2个检测元件的第一检测元件组10和第二检测元件组20，以及被第一检测元件组10和第二检测元件组20中的全部检测元件(11和21)共同检测的被检测体30；
其中，操作部件至少对应3个操作位置，每个操作位置对应被检测体与第一检测元件组和第二检测元件组的一个相对位置；
第一检测元件组10和第二检测元件组20中的全部检测元件(11和21)检测每个相对位置中各自对应的被检测体30的检测区域，输出全部检测元件(11和21)各自对应的检测结果所组成的编码信息；
第一检测元件组10和第二检测元件组20各自包含的检测元件(11或21)在相对位置转换方向存在物理位置偏差，使相对位置转换时全部检测元件(11和21)各自对应的检测区域转换的时间点不同。
可以理解的是，本实施例所提供的位置传感器中的被检测体30为可以根据操作部件的操作位置的转换而对应运动的可动侧元件，如被检测体30可以设置在操作部件的变速杆上；全部检测元件(11和21)可以为固定侧元件，如安装在换档的装置本体上的基板上；也可以调换过来，如全部检测元件(11和21)为可动侧元件，检测体30为固定侧元件，只要操作部件的每个操作位置均可以对应一个被检测体30与全部检测元件(11和21)的相对位置，第一检测元件组10和第二检测元件组20中的全部检测元件(11和21)可以对被检测体30的相对位置的检测区域进行检测，输出对应的编码信息，从而确定操作部件的操作位置，本实施例对此不做任何限制。
需要说明的是，被检测体30中包含多块检测区域，每个检测元件(11或21)可以检测对应的检测区域，输出对应的检测结果，且对于不同的检测区域，输出的检测结果也可以不同。对于被检测体30的具体装置设置，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，如被检测体30可以为不同的检测区域设置为不同的磁极性的磁板，只要每个检测元件(11或21)可以对不同的检测区域检测出不同的检测结果，本实施例对此不做任何限制。
其中，第一检测元件组10和第二检测元件组20各自包含的检测元件(11或21)在相对位置转换方向存在的物理位置偏差，可以使相对位置转换时全部检测元件(11和21)各自对应的检测区域转换的时间点不同。也就是，当相对位置转换时，在相对位置转换方向距离下一检测区域较近的检测元件(11或21)，会先输出下一检测区域对应的检测结果，这样，可以将距离下一检测区域较远的检测元件(11或21)率先发生变化的情况确定为非法情况，此时识别的编码信息为非法的编码信息，可以使被检测体运动过程中位置传感器所识别的合法的编码信息，相较于不存在物理位置偏差所识别的合法的编码信息大大减少。对于第一检测元件组10和第二检测元件组20各自包含的检测元件(11或21)在相对位置转换方向存在物理位置偏差的具体设置方式，可以由设计人员自行设置，只要可以使相对位置转换时全部检测元件(11和21)各自对应的检测区域转换的时间点不同，本实施例对此不做任何限制。
具体的，对于第一检测元件组10所包含的检测元件11和对于第二检测元件组20所包含的检测元件21的具体数量设置和被检测体30中检测区域的分布设置，可以由设计人员根据实用场景和用户需求自行设置，本实施例对此不做任何限制。
优选的，第一检测元件组10中的全部检测元件11可以连接第一电源，第二检测元件组20中的全部检测元件21可以连接第二电源，也就是两个检测元件组分别使用不同的电源，避免一个电源发生问题时，位置传感器不能继续检测操作部件的操作位置，提高了位置传感器的鲁棒性。
本实施例中，本发明实施例通过本发明通过全部检测元件(11和21)对被检测体30不同的相对位置对应的检测区域的检测，使位置传感器可以输出不同的编码信息，从而检测操作部件的操作位置，实现了单点失效纠正和两点失效识别的功能；并且通过第一检测元件组10和第二检测元件组20各自包含的检测元件(11或21)在相对位置转换方向存在物理位置偏差的设置，使被检测体运动过程中位置传感器所识别的合法的编码信息，相较于不存在物理位置偏差所识别的合法的编码信息大大减少，提高了检测效率。
基于上一实施例所提供的位置传感器，在操作部件对应5个所述操作位置时，本实施例提供了的另一种位置传感器。该位置传感器用于检测操作部件的操作位置，可以包括：
均包含4个检测元件(11和21)的第一检测元件组10和第二检测元件组20，包含4行6列24个检测区域的被检测体30；
其中，当前的操作位置变化为相邻的一个操作位置时，当前的相对位置变化为相邻的一个相对位置，被检测体30相对于第一检测元件组10和第二检测元件组20向左或向右位移1列；
第一检测元件组10和第二检测元件组20各自包含的2个检测元件(11或21)在每个相对位置中各自对应的检测区域在行方向上与另外2个检测元件(11或21)存在偏移；
每个相对位置对应的编码信息之间的最小汉明距离为4，第一检测元件组10或第二检测元件组20对应的每个相对位置对应的编码信息之间的最小汉明距离为2；
每个相对位置中第一检测元件组10和第二检测元件组20对应被检测体30的2列检测区域。
具体的，如图2所示，换档装置可以包括：被设置与车体上的装置本体；作为被这个装置本体支撑的操作部件的变速杆；以及变速杆贯穿的换档面板。换档面板上标有实际档位信标P、R、N、D、S。换档面板上形成有引导变速杆的操作的换档滑槽，换档滑槽在车辆的前后方向延伸。沿这个换档滑槽以UU位置，U位置，N位置，D位置，DD位置的按顺序定义了变速杆的换档方向。U位置指的是变速杆从N位置向前操作1个位置；UU位置指的是变速杆从N位置向前操作2个位置；D位置指的是变速杆从N位置向后操作1个位置，DD位置指的是变速杆从N位置向后操作2个位置。
可以理解的是，本实施例中被检测体30的4行6列的尺寸以及每个相对位置中第一检测元件组10和第二检测元件组20对应被检测体30的2列检测区域的设置，刚好可以满足变速杆沿换档滑槽从UU位置运动至DD位置，可以更好的满足实际使用的需求，不使用本实施例所提供的设置方式，如被检测体30的4行7列或8列或8行5列的设置也可以达到本实施例的目的，本实施例对此不做任何限制。
需要说明的是，本实施例所提供的位置传感器中第一检测元件组10、第二检测元件组20和被检测体30的具体设置可以如图3所示，每个相对位置中第一检测元件组10中的4个检测元件11(No1-No4)和第二检测元件组20中的4个检测元件21(No5-No8)各自对应被检测体30的1列检测区域，被检测体30为每个检测区域存在对应的磁极性的磁板。本实施例对此不做任何限制。
图4可以为根据图3磁板设计的情况，得出的不同操作位置时的位置传感器的编码信息。UU位置时的位置传感器的编码信息为10100011，U位置时的位置传感器的编码信息为00110110，N位置时的位置传感器的编码信息为01101100，D位置时的位置传感器的编码信息为11001001，DD位置时的位置传感器的编码信息为10011111。根据此编码信息得出各个操作位置之间的最小汉明距离为4，第一检测元件组10或第二检测元件组20对应的每个相对位置对应的编码信息之间的最小汉明距离为2。使得在第一检测元件组10和第二检测元件组20分别连接一个电源时，即便有一个电源失效，剩下的第一检测元件组10或第二检测元件组20传感器且有一个检测元件(11或21)单点失效的情况下，系统仍然可以识别这个检测元件(11或21)单点失效的情况。
图5是操作装置从UU运动至U时位置传感器的编码信息情况及其位置判定表。由图可知，操作装置从UU运动至U时，检测元件No2，No3，No5，No7的变化是非法的，检测元件No1，No4，No6，No8的某些变化组合是合法的。由于位置传感器No4，No8会优先于No1，No6发生变化，所以运动过程中No1，No4，No6，No8变化的组合会是以下5种情况：No4或No8，No4和No8，No4、No8和No1或No4No8No6。其中位置传感器No4或No8变化的情况，位置判定成UU；位置传感器No4和No8变化的情况，位置判定成Pending(等待)，此时SBW ECU(线控转向系统)需要其他的可判定的采样位置信息，才能准确的知道当前操作装置的位置；位置传感器No4、No8和No1或No4、No8和No6变化的情况，位置判定成U。其他情况的位置传感器单点失效的情况，如非法的位置传感器No2或No3或No5或No7单点失效的情况或不可能因正常运动出现的位置传感器No1或No6单点失效的情况，位置判定都可以被纠正成UU的位置。除了合法运动过程中出现了一种位置判定为Pending位置的情况，其他的两点位置传感器失效的情况都可以立刻被识别，位置判定为error(错误)。
图6是操作装置从U运动至N时位置传感器的编码情况及其位置判定表。由图可知，操作装置从U运动至N时，位置传感器No1，No3，No6，No8的变化是非法的，位置传感器No2，No4，No5，No7的某些变化组合是合法的。由于位置传感器No4，No7会优先于No2，No5发生变化，所以运动过程中No2，No4，No5，No7变化的组合会是以下5种情况：No4或No7，No4No7，No4、No7和No2或No4、No7和No5。其中位置传感器No4或No7变化的情况，位置判定成U；位置传感器No4和No7变化的情况，位置判定成Pending，此时SBW ECU需要其他的可判定的采样位置信息，才能准确的知道当前操作装置的位置；位置传感器No4、No7和No2或No4、No7和No5变化的情况，位置判定成N。其他情况的位置传感器单点失效的情况，如非法的位置传感器No1或No3或No6或No8单点失效的情况或不可能因正常运动出现的位置传感器No2或No5单点失效的情况，位置判定都可以被纠正成U的位置。除了合法运动过程中出现了一种位置判定为Pending的情况，还有一种No1和No6位置传感器两点失效的场合，位置判定为Pending，此时SBW ECU也需要其他的可判定的采样位置信息，如果No1和No6位置传感器两点失效依然存在的话，就一定可以被识别出来。其他的两点位置传感器失效的情况都可以立刻被识别，位置判定为error。
图7是操作装置从N运动至D时位置传感器的编码情况及其位置判定表。由图可知，操作装置从N运动至D时，位置传感器No2，No4，No5，No7的变化是非法的，位置传感器No1，No3，No6，No8的某些变化组合是合法的。由于位置传感器No3，No8会优先于No1，No6发生变化，所以运动过程中No1，No3，No6，No8变化的组合会是以下5种情况：No3或No8，No3和No8，No3、No8和No1或No3、No8和No6。其中位置传感器No3或No8变化的情况，位置判定成N；位置传感器No3和No8变化的情况，位置判定成Pending，此时SBW ECU需要其他的可判定的采样位置信息，才能准确的知道当前操作装置的位置；位置传感器No3、No8和No1或No3、No8和No6变化的情况，位置判定成D。其他情况的位置传感器单点失效的情况，如非法的位置传感器No2或No4或No5或No7单点失效的情况或不可能因正常运动出现的位置传感器No1或No6单点失效的情况，位置判定都可以被纠正成N的位置。除了合法运动过程中出现了一种位置判定为Pending的情况，还有一种No2，No5位置传感器两点失效的场合，位置判定为Pending，此时SBW ECU也需要其他的可判定的采样位置信息，如果No2，No5位置传感器两点失效依然存在的话，就一定可以被识别出来。其他的两点位置传感器失效的情况都可以立刻被识别，位置判定为error。
图8是操作装置从D运动至DD时位置传感器的编码情况及其位置判定表。由图可知，操作装置从D运动至DD时，位置传感器No1，No3，No5，No8的变化是非法的，位置传感器No2，No4，No6，No7的某些变化组合是合法的。由于位置传感器No4，No7会优先于No2，No6发生变化，所以运动过程中No2，No4，No6，No7变化的组合会是以下5种情况：No4或No7，No4和No7，No4、No7和No2或No4、No7和No6。其中位置传感器No4或No7变化的情况，位置判定成D；位置传感器No4No7变化的情况，位置判定成Pending，此时SBW ECU需要其他的可判定的采样位置信息，才能准确的知道当前操作装置的位置；位置传感器No4、No7和No2或No4、No7和No6变化的情况，位置判定成DD。其他情况的位置传感器单点失效的情况，如非法的位置传感器No1或No3或No5或No8单点失效的情况或不可能因正常运动出现的位置传感器No2或No6单点失效的情况，位置判定都可以被纠正成D的位置。除了合法运动过程中出现了一种位置判定为Pending的情况，还有一种No1，No6位置传感器两点失效的场合，位置判定为Pending，此时SBW ECU也需要其他的可判定的采样位置信息，如果No1，No6位置传感器两点失效依然存在的话，就一定可以被识别出来。其他的两点位置传感器失效的情况都可以立刻被识别，位置判定为error。
本实施例中，本发明实施例通过被检测体30的4行6列的尺寸以及每个相对位置中第一检测元件组10和第二检测元件组20对应被检测体30的2列检测区域的设置，刚好可以满足变速杆沿换档滑槽从UU位置运动至DD位置，可以更好的满足实际使用的需求。
此外，本发明实施例还提供了一种换档装置，包括：操作部件和如上述任一实施例所提供的位置传感器。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的换档装置而言，由于其与实施例公开的位置传感器相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
以上对本发明所提供的位置传感器及换档装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种位置传感器，其特征在于，用于检测操作部件的操作位置，包括：
各自包含至少2个检测元件的第一检测元件组和第二检测元件组，以及被所述第一检测元件组和所述第二检测元件组中的全部所述检测元件共同检测的被检测体；
其中，所述操作部件至少对应3个所述操作位置，每个所述操作位置对应所述被检测体与所述第一检测元件组和所述第二检测元件组的一个相对位置；
所述第一检测元件组和所述第二检测元件组中的全部所述检测元件检测每个所述相对位置中各自对应的所述被检测体的检测区域，输出全部所述检测元件各自对应的检测结果所组成的编码信息；所述被检测体包括多个检测区域；
所述第一检测元件组和所述第二检测元件组各自包含的所述检测元件在所述相对位置转换方向存在物理位置偏差，使相对位置转换时全部所述检测元件各自对应的检测区域转换的时间点不同。
2.根据权利要求1所述的位置传感器，其特征在于，当所述操作部件对应5个所述操作位置时，所述第一检测元件组和所述第二检测元件组均包含4个所述检测元件，所述被检测体包含4行6列24个所述检测区域；
其中，当前的所述操作位置变化为相邻的一个所述操作位置时，当前的所述相对位置变化为相邻的一个所述相对位置，所述被检测体相对于所述第一检测元件组和所述第二检测元件组向左或向右位移1列；
所述第一检测元件组和所述第二检测元件组各自包含的2个所述检测元件在每个所述相对位置中各自对应的检测区域在行方向上与另外2个所述检测元件存在偏移；
每个所述相对位置对应的编码信息之间的最小汉明距离为4，所述第一检测元件组或所述第二检测元件组对应的每个所述相对位置对应的编码信息之间的最小汉明距离为2；
每个所述相对位置中所述第一检测元件组和所述第二检测元件组对应所述被检测体的2列所述检测区域。
3.根据权利要求2所述的位置传感器，其特征在于，每个所述相对位置中所述第一检测元件组和所述第二检测元件组各自对应所述被检测体的1列所述检测区域。
4.根据权利要求1至3任一项所述的位置传感器，其特征在于，所述被检测体具体为磁板；其中，所述磁板中的每个所述检测区域存在对应的磁极性。
5.根据权利要求1至3任一项所述的位置传感器，其特征在于，所述第一检测元件组连接第一电源，所述第二检测元件组连接第二电源。
6.一种换档装置，其特征在于，包括：操作部件和如权利要求1至5任一项所述的位置传感器。
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