CN108953595A - 用于感测档位转轴位置的传感系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于感测档位转轴位置的传感系统，本发明将一块磁铁上设置成磁场方向不同第一长度区域磁铁以及第二长度区域磁铁，感测并产生反应第一长度区域磁铁以及第二长度区域磁铁运动的感测电信号；同时存储单元存储模拟感测的所述第一长度区域磁铁的第一类型基准信号和为第二长度区域磁铁的第二类型基准信号，处理单元将感测电信号与反应不同档位的第一类型基准信号和第二类型基准信号进行比较，即可判断出档位转轴处在倒档还是前进档以及空档的位置。通过本发明提供的传感系统实现了仅设置一块磁铁以及一套电路机械元件感测档位转轴位置，从而有效地实现档位转轴空档位置和倒档位置的探测，降低了制造成本，并减少出故障的机率。

Description

用于感测档位转轴位置的传感系统
技术领域
本发明涉及汽车控制领域，特别涉及一种基于霍尔元件用于感测档位转轴位置的传感系统。
背景技术
目前位置传感器有已经广泛的应用于各个工业领域，例如汽车控制领域。使用位置传感装置来感测档位转轴的位置在行业中是已知的。
具体地说，例如为了节省汽油，在汽车档位转轴停留在空档位置有了一段时间后(例如5秒)，电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)产生停止控制信号，自动关闭汽车的发动机。而后，当发动机控制单元接收到汽车离合器被踩压的信号时，如果档位转轴仍然处在空档位置，ECU将产生启动控制信号，自动启动汽车的发动机(自动启停技术)。所以，汽车的控制电路需要用位置传感装置来探测档位转轴的空档位置。
另外，为了驾驶安全，当汽车档位转轴进入倒档位置时，需要打开倒车灯或启动语音装置，提醒周围行人，该汽车处于倒车状态。所以，汽车的控制电路需要用位置传感装置来探测档位转轴的倒档位置。
传统上，档位转轴空档位置和倒档位置的探测需要使用两个位置传感装置来实现，然而由于使用两个传感装置，需用两套磁铁、两套电路元件和机械元件，所以制造成本高。而且，由于使用两套电路元件和机械元件，出故障的机率会高。
因此，有必要提供一种改进的位置传感装置，该位置传感装置能够降低制造成本，并减少出故障的机率。
发明内容
针对以上的技术问题，本发明意在提供一种改进的传感系统，能有效感测档位转轴位置的同时降低制造成本，减少故障的几率。具体技术方案如下：
一种用于感测档位转轴位置的传感系统，所述档位转轴在其轴向上设置有数组档位位置；所述数组档位位置包括沿所述档位转轴轴向设置的数个空档档位和在空档档位两侧相对设置的数对运动档位；所述运动档位中的一个是倒档档位，其余档位都是前进档位，所述传感系统包括：
传感磁铁，所述传感磁铁固定设置在所述档位转轴上，随所述档位转轴运动；所述传感磁铁在轴向分为第一长度区域磁铁和第二长度区域磁铁；所述第一长度区域磁铁的磁场方向在与所述档位转轴接触的一侧为第一极性，在远离所述档位转轴的侧为第二极性；所述第二长度区域磁铁的磁场方向在于所述档位转轴接触的一侧为第二极性，在远离所述档位转轴的一侧为第一极性；从而在第一长度区域磁铁的磁场方向与在第二长度区域磁铁的磁场方向相反；及
感测单元，所述感测单元设置成可感测所述传感磁铁运动时的磁场变化；当所述档位转轴在操作时发生位置变化时，所述感测单元感测所述传感磁铁的磁场变化，并产生对应的感应电信号；所述感应电信号与一预先确定的基准感应电信号进行比较，以指示所述档位转轴处于前进档档位还是倒档档位。
如前文所述的传感系统，所述第一长度区域磁铁产生第一形式的磁场变化；所述第二长度区域磁铁产生第二形式的磁场变化。
如前文所述的传感系统，当所述档位转轴运动至其余一组或多组前进档档位时，所述感测单元感测到的所述第一形式的磁场变化，以指示出相对应的前进档档位；当所述档位转轴运动至倒档档位及相对应的前进档档位时，所述感测单元感测到所述第二形式的磁场变化，以指示出所述倒档档位或相对应的前进档档位。
如前文所述的传感系统，还包括：存储单元，所述存储单元用于为所述第一长度区域磁铁预先存储的第一类型基准信号和为所述第二长度区域磁铁预先存储的第二类型基准信号；处理单元，与所述感测单元和所述存储单元相连接，用于将从感测单元感测到磁场变化转换成感应电信号，并将所述感应电信号与所述第一类型基准信号和第二类型基准信号进行比较，从而判断所述档位转轴是处于前进档档位还是倒档档位。
如前文所述的传感系统，所述第一类型基准信号为所述感测单元预先模拟感测所述第一长度区域磁铁运动而产生的感应电信号；所述第二类型基准信号为所述感测单元预先模拟感测所述第二长度区域磁铁运动而产生的感应电信号。
如前文所述的传感系统，所述第一类型基准信号具有数个第一信号基准值，数个所述第一信号基准值代表多个前进档档位的位置；所述第二类型基准信号具有数个第二信号基准值，数个第二信号基准值代表前进档档位和倒档档位的位置；
所述处理单元将从所述感测单元感测到的磁场变化转换成感应电信号，并将所述感应电信号与数个所述第一信号基准值和数个所述第二信号基准值进行比较，从而区别所述前进档档位和倒档档位。
如前文所述的传感系统，当所述感应电信号与数个所述第一信号基准值和数个第二信号基准值中的一个基准值相同或差值在特定区域范围内时，所述处理单元判断所述档位转轴处于该基准值相对应的档位。
如前文所述的传感系统，还包括：指示电路，所述指示电路与所述处理单元相连；在所述处理单元判断所述档位转轴出于前进档档位时，所述处理单元将所述指示电路置成第一状态；在所述处理单元判断所述档位转轴出于倒档档位时，所述处理单元将所述指示电路置成第二状态。
如前文所述的传感系统，所述指示电路发送状态电信号至车辆控制系统，用于车辆控制系统发动机的启停判断。
如前文所述的传感系统，所述空档档位沿着所述档位转轴的轴线两侧第一转动角度的内设置；所述感测单元感测第一长度区域磁铁和第二长度区域磁铁处在第一转动角度内的空档档位范围中磁场强度变化并产生感测电信号；所述第一类型基准信号还具有代表第一长度区域磁铁运动的第一空档档位基准值；所述第二类型基准信号还具有代表第二长度区域磁铁运动的第二空档档位基准值；
所述处理单元将从所述感测单元感测到的磁场变化转换成感应电信号，并将所述感应电信号与第一空档档位基准值和第二空档档位基准值进行比较，当所述感应电信号与第一空档档位基准值或第二空档档位基准值相同或大致相同时，所述处理单元判断所述档位转轴处于该基准值相对应的空档档位。
如前文所述的传感系统，所述第二长度区域磁铁对应所述倒档档位和相对应的的前进档档位；所述第一长度区域磁铁对应其余的前进档档位。
如前文所述的传感系统，所述第二长度区域磁铁长度是所述第一长度区域磁铁长度的1/2。
如前文所述的传感系统，所述感测单元是一个单独的霍尔感测单元。
如前文所述的传感系统，所述感测单元是霍尔感测单元。
如前文所述的传感系统，所述数组档位位置为三对档位，分别为：
第一对档位为：1档档位和2档档位；
第二对档位为：3档档位和4档档位；
第三对档位为：5档档位和R档档位，
其中1档、2档、3档、4档、和5档档位为前进档，R档为倒档档位。
如前文所述的传感系统，所述第一长度区域磁铁和所述第二长度区域磁铁沿所述转轴的轴向依次排列设置。
如前文所述的传感系统，所述传感磁铁为一体成型件。
如前文所述的传感系统，所述感测单元相对所述传感磁铁设置成：当所述档位转轴处于一选定的空档档位时，所述感测单元与所述传感磁铁沿所述档位转轴的径向对齐。
如前文所述的传感系统，所述第一类型基准信号和所述第二类型基准信号不重合。
如前文所述的传感系统，所述第一类型基准信号的最大数值小于所述第二类型基准信号的最小数值。
如前文所述的传感系统，所述第一类型基准信号和所述第二类型基准信号的为电压信号、占空比信号或者单边半字节传输信号。
如前文所述的传感系统，所述感应电信号为电压信号、占空比信号或者单边半字节传输信号。
现有技术中使用空档传感器感测并输出空档位置，然而这种传感器难以区分前进档位置和倒档位置，从而需要额外的传感器来区分倒档位置。
本发明将一块磁铁上设置成第一长度区域磁铁以及第二长度区域磁铁，第一长度区域磁铁以及第二长度区域磁铁的磁场方向不同并且对应不同的档位位置，并可以分别产第一形式的磁场变化和第二形式的磁场变化，使得传感器感测到第一形式的磁场变化和第二形式的磁场变化的产生的感应电信号；同时存储单元为所述第一长度区域磁铁的第一类型基准信号和为第二长度区域磁铁的第二类型基准信号，处理单元将感应电信号分别与第一类型基准信号和第二类型基准信号进行比较，即可判断出档位转轴处在倒档还是前进档以及空档的位置。通过本发明提供的传感装置实现了仅设置一块磁铁以及一套电路机械元件感测档位转轴位置，从而有效地实现档位转轴空档位置和倒档位置的探测，降低了制造成本，并减少出故障的机率。同时能在在不改变现设计的所有结构部件、尺寸、形状的情况下，兼顾原有的机械工程设计，在仅改变磁铁结构的情况下，并实现本发明的技术效果。
附图说明
下面结合附图，对本发明进一步详细说明：
图1为本发明的传感系统的结构示意图；
图2为本发明的传感系统的俯视示意图；
图3为本发明的档位转轴以及磁铁装置的侧视示意图；
图4为本发明的传感装置功能模块结构示意图；
图5a为传感装置对应于档位1-2时在不同旋转角度感测到的磁铁装置的磁感应强度变化的示意图；
图5b为传感装置对应于档位3-4时在不同旋转角度感测到的磁铁装置的磁感应强度变化的示意图；
图5c为传感装置对应于档位5-R时在不同旋转角度感测到的磁铁装置的磁感应强度变化的示意图；
图6为传感装置对应于不同档位在不同旋转角度将磁场信号转换为感应电信号的示意图。
具体实施方式
下面将参考构成本说明书一部分的附图对本发明的各种具体实施方式进行描述。应该理解的是，虽然在本发明中使用表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等描述本发明的各种示例结构部分和元件，但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的，基于附图中显示的示例方位而确定的。由于本发明所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制。在可能的情况下，本发明中使用的相同或者相类似的附图标记指的是相同的部件。
图1为本发明的传感系统的结构示意图。
如图1所示，传感系统100包括磁铁装置102以及传感装置103。磁铁装置102被安装到档位转轴101上，传感装置103固定设置于磁铁装置102的上方，并且与磁铁装置102分隔开一定距离或间隙。档位转轴101能沿着其自身轴线作直线运动和旋转运动，磁铁装置102随着档位转轴101一起作直线运动和旋转运动。档位转轴101做直线运动时，档位转轴处于空档，档位转轴101做旋转运动时，档位转轴进入相应的前进档或是倒档。当磁铁装置102随着档位转轴101运动时，磁铁装置102可对传感装置103所在的位置(或探测位置)产生磁感应强度变化，进而产生磁场变化。当传感装置103受到磁铁装置102的磁感应强度变化的影响时，传感装置103可产生感应电信号。作为示例性的实施例，传感装置103可包括霍尔原件或磁阻(magneto-resistive)传感器，用于响应由磁感应强度变化所引起的磁场变化而产生感应电信号。更具体地，传感装置103可以包括载流的半导体膜(current-carryingsemi-conductor membrane)，可以在受到垂直于膜表面的磁感应强度变化/磁场变化时产生垂直于电流方向的感应电信号。磁感应强度/磁场在磁铁装置102与传感装置103间的空隙内沿三维坐标(Bx，By，Bz)变化。传感装置103通常被设计为探测沿Bx或By中的两维或三维的磁场变化。
图2为本发明的使用磁铁装置的传感系统的俯视示意图。
传感装置103应被示出位于磁铁装置102的上方，为了更好地说明本发明的原理，传感装置103示意性地位于图2中的档位转轴101侧边，但使用虚线来反映磁铁装置102和传感装置103之间的上述实际位置关系。
如图2所示，磁铁装置102具有沿转档位转轴101纵向(或长度方向)上的长度L以确保当档位转轴101沿其纵向呈直线地移动时传感装置103始终在磁铁装置102的有效的探测区域内。磁铁装置102具有沿转档位转轴101横向(或宽度方向)上的宽度W以确保当档位转轴101沿其轴线转动时传感装置103始终在磁铁装置102的有效的探测区域内。
图2示出了手排档汽车六个排档与磁铁装置102相对位置。档位转轴101在作直线运动的行程内定义出数组档位位置，同时档位转轴101作旋转运动时，数个档位位置中的每一个为沿着所述档位转轴101的轴线两侧在第一转角(空档角度)的两个边缘处两侧相对设置的数对运动档位：分别为1档2031和2档2032、3档2033和4档2034、5档2035和倒档204，从而形成3对运动档位；在档位转轴101的一端的一对档位(5档2035和倒档204)中的一个是倒档档位204，其余档位都是前进档位，倒档204(R档)位于档位转轴101的下侧。随着档位转轴101的直线运动，磁铁装置102可以随档位转轴101在空档位置2036移动。随着档位转轴101的转动，磁铁装置102可以随档位转轴101沿其轴向左右作直线移动，在其轴向有三个工作位置(1-2档、3-4档、5-R档)。当磁铁装置102在1-2档工作位置时，做轴线旋转向上转动切入1档2031，而向下转动切入2档2032；当磁铁装置102在3-4档工作位置时，向上转动切入3档2033，而向下转动切入4档2034；当磁铁装置102在5-R档工作位置时，向上转动切入5档2035，而向下转动切入R档204。
由于档位转轴101在旋转运动中，1档2031，3档2033，5档2035旋转的角度相同，2档2032，4档2034和R档204旋转的角度相同，因此如何将档位转轴101处于R档204与和R档204位置重合的前进档(例如2档2032，4档2034)区分开，成为本发明的关键。
磁铁装置102在沿着直线运动方向(即长度方向)上，包括第一长度区域磁铁201和第二长度区域磁铁202，第二长度区域磁铁202的长度是所述第一长度区域磁铁201长度的1/2(或其他比例)。磁铁装置102在档位转轴101上的设置要保证以下位置关系：当磁铁装置102处在1-2档或3-4档工作位置时，传感装置103的感测单元401的探测位置为第一长度区域磁铁201；当磁铁装置102处在5-R档工作位置时，传感装置103的感测单元401的探测位置为第二长度区域磁铁202。
图3为本发明的档位转轴以及磁铁装置的侧视示意图。如图2，图3所示，第一长度区域磁铁201与第二长度区域磁铁202的磁场方向相反，例如如图2示例性地将第一长度区域磁铁201的磁场方向设置为南极(S)被接触档位转轴101的表面上，其相对面(远离一侧)为北极(N)朝向传感装置103；将第二长度区域磁铁202设置为北极(N)被附接在档位转轴101的表面上，其相对面为南极(S)朝向传感装置103。
由于磁铁装置102包括第一长度区域磁铁201以及第二长度区域磁铁202，第一长度区域磁铁201与第二长度区域磁铁202与基准磁铁001的磁场方向相反，因此在感测时，磁铁装置102随着档位转轴101运动的过程中，传感装置103感测第一长度区域磁铁201的磁感应强度变化而输出的感应电信号与传感装置103感测第二长度区域磁铁202的磁感应强度变化而输出的感应电信号不同。也就是说，由于磁铁装置102处在5档2035或R档204时，传感装置103的感测单元401的探测位置为第二长度区域磁铁202，而在其他档位时，探测位置为第一长度区域磁铁201。因此，当磁铁装置102处在R档204时，传感装置103感测第二长度区域磁铁202的磁感应强度变化，从而不同于当磁铁装置102处在和R档204重合的前进档(即2档2032以及4档2034)时，传感装置103感测第一长度区域磁铁201的磁感应强度变化。通过这样的感测方法，将R档与处于和R档重合的前进档(即2档2032以及4档2034)区分开，具体见图6。
传感装置103预先感测磁铁装置102随着档位转轴101移动而在不同位置的感应电信号，并将磁铁装置102不同位置的感应电信号作为模拟基准信号存储在存储单元403中，具体见图4。
图4为本发明的传感装置功能模块结构示意图。
如图4所示，传感装置103包括感测单元401，处理单元402，存储单元403以及指示电路404。感测单元401用于感测磁铁装置102的磁感应强度变化。存储单元403用于存储实际测得磁感应强度变化信号以及感测在不同位置的第一长度区域磁铁201产生的第一类型基准信号601和第二长度区域磁铁202的第二类型基准信号602。处理单元402将感测单元401测得的磁感应强度变化转换为感应电信号，将感应电信号与基准信号比较，从而判断档位转轴101的位置，并当档位转轴101处于空档或倒档位置时，控制指示电路404发出空档或倒档信号。指示电路404根据处理单元402控制，向传感装置103外部发出空档或倒档信号。
在实际感测前，需要存储模拟基准信号，从而用于在实际感测时，将实际测量得到的感应电信号与模拟基准信号比较，进而确定档位转轴101所处的位置。模拟基准信号由对磁铁装置102进行实验而事先获得并存储，具体见图6。
图5a为传感装置对应于档位1-2时在不同旋转角度感测到的磁铁装置的磁感应强度变化的示意图。
如图5a所示，当磁铁装置102随着档位转轴101在1档2031与2档2032之间持续转动时，如果传感装置103的输出被输送到示波器，那么，可从示波器中观察到第一曲线501以及第二曲线502，此时传感装置103感测第一长度区域磁铁201的磁感应强度变化。在如图5a中所示的坐标系中，X坐标表示档位转轴101的旋转角θ的变化，而Y坐标表示磁感应强度的变化Bx和By。
第一曲线501表示传感装置103中的感测单元401感测到的磁铁装置102随着档位转轴101在1档2031与2档2032之间运动时沿Bx维度的磁感应强度变化曲线，第一曲线501为余弦形函数线。第二曲线502表示传感装置103感测到的磁铁装置102随着档位转轴101在1档2031与2档2032之间运动延By维度的磁感应强度变化曲线，第二曲线502为正弦形函数线。
处理单元402根据感测单元401测得第一曲线501以及第二曲线502，然后将第一曲线501以及第二曲线502转换成符合如图6中所示的呈线性函数的第一类型基准信号601的感应电信号存储到存储单元403中，第二类型基准信号602同理。
处理单元402通过以下方式进行计算：
(1)测量得到By和Bx对应于机械行程的二维关系。预先测量多组磁感应强度By和Bx对应档位转轴101的实际机械运动位置。
(2)建立磁场角度θ和档位转轴101机械行程的二维关系：
θ＝atan2(By/Bx)*180/π；
(3)建立输出感应电信号(V)与磁场角度θ的函数关系：
Y1＝(b2-b1)/(a2-a1)*θ+(a2b1-a1b2)/(a2-a1)；
Y2＝(b4-b3)/(a4-a3)*θ+(a4b3-a3b4)/(a4-a3)；
Y1代表前进档位1,2,3,4对应的第一类型基准信号601的校准曲线，在预先感测到校准点中取两个校准点：603(a1,b1)坐标和604(a2,b2)坐标，通过以上公式可以得到Y1；Y2代表前进档位5和倒档R对应的第二类型基准信号602的校准曲线，在预先感测到校准点中取两个校准点605(a3,b3)和606(a4,b4)坐标，通过以上公式可以得到Y2。
由于前进档位和倒档分别可以得到自己单独的机械行程与输出电信号V的二维线性关系建立多组二维关系数组所以通过比较测得的电信号V’落在上述哪组二维关系中可以判断当前处于前进档还是倒档，详见后文描述。
图5b为传感装置对应于档位3-4时在不同旋转角度感测到的磁铁装置的磁感应强度变化的示意图。采用与对应于档位1-2同样的感测方法，传感装置103感测磁铁装置102随着档位转轴101在3档2033与4档2034之间持续转动时的磁感应强度变化，从而得到第三曲线503以及第四曲线504。
X坐标表示档位转轴101的旋转角θ的变化，而Y坐标表示磁感应强度的变化Bx和By。
如图5b所示，第三曲线503为感测单元401感测到的磁铁装置102随着档位转轴101在3档2033与4档2034之间运动时延Bx维度的磁感应强度变化曲线，第四曲线504为感测单元401感测到的磁铁装置102随着档位转轴101在3档2033与4档2034之间运动时延By维度的磁感应强度变化曲线。由于当档位转轴101在3-4档以及在1-2档运动时，传感装置103的感测单元401同样感测第一长度区域磁铁201的磁感应强度变化，因此第三曲线503基本与第一曲线501相同，第四曲线504基本与第二曲线502相同。进而，根据和上文中对应于1-2档相同的计算方法，对第三曲线503以及第四曲线504进行计算，同样能够得到如图6中的第一类型基准信号601，见图6。
图5c为传感装置对应于档位5-R时在不同旋转角度感测到的磁铁装置的磁感应强度变化的示意图。X坐标表示档位转轴101的旋转角θ的变化，而Y坐标表示磁感应强度的变化Bx和By。
如图5c所示，第五曲线505为感测单元401感测到的磁铁装置102随着档位转轴101在5档2035与R档204之间运动时延Bx维度的磁感应强度变化曲线，第六曲线506为感测单元401感测到的磁铁装置102随着档位转轴101在5档2035与R档204之间运动时延By维度的磁感应强度变化曲线。当档位转轴101在5-R档运动时，传感装置103的感测单元401感测第二长度区域磁铁202的磁感应强度变化，由于第二长度区域磁铁202与第一长度区域磁铁201的磁场方向相反，因此传感装置103得到与第一曲线501不同的第五曲线503，与第二曲线502不同的第六曲线504。进而，根据和对应于1-2档的感测计算方法，对第五曲线505以及第六曲线506进行计算，能够得到如图6中第二类型基准信号602。
图6为传感装置对应于不同档位在不同旋转角度将磁场信号转换为感应电信号的示意图。
图6中的横坐标表示旋转角度，纵坐标表示传感装置103输出的感应电信号，本发明中采用脉冲宽度调制信号(Pulse Width Modulation，PWM)为例进行说明，事实上还可以使用其他业内所公知的信号方式，例如电压信号(V)或者单边半字节传输信号(SENT)。在图6中，第一类型基准信号601表示传感装置103感测磁铁装置102的第一长度区域磁铁201的模拟基准信号，第二类型基准信号602表示传感装置103感测磁铁装置102的第二长度区域磁铁202的模拟基准信号。第一类型基准信号601与第二类型基准信号602均为线性函数曲线。第一类型基准信号601与第二类型基准信号602的具体计算方式如上文中图5a部分已详细介绍。
具体而言，当磁铁装置102随着档位转轴101持续转动时，传感装置103对由磁铁装置102产生的分别沿Bx和By维度的磁感应强度变化和/或磁场变化产生响应。
根据图6中的第一类型基准信号601以及第二类型基准信号602，因第一类型基准信号601以及第二类型基准信号602分别成线性函数的第一输出线和第二输出线分布，不同数值代表不同的档位，因而第一类型基准信号601和第二类型基准信号602上可以分别具有数个信号基准值(或范围)：1档2031以及3档2033所对应的模拟1档3档基准信号603；2档2032以及4档2034所对应的模拟2档4档基准信号604；以及，R档204所对应的模拟R档基准信号606。此外，在第一类型基准信号601以及第二类型基准信号602的的中间角度区域各得到1个模拟空档基准信号607和608；5档2035所对应的模拟5档基准信号605。因人为调整第一类型基准信号601和第二长度区域磁铁202的长度比例，可以使得第一类型基准信号601以及第二类型基准信号602在同一坐标系里的数值分布不会发生重合。实际使用中，测得不同的感测信号分别与第一类型基准信号601和第二长度区域磁铁202进行比较，不同的值分布在不同的曲线区域，其横坐标即可代表不同的角度，从而区分出倒档、前进档和空档。
具体的以下是感测空档位置的操作：
在实际使用时，处理单元402计算感应电信号处于模拟空档基准信号607，608的范围内时，处理单元402指示指示电路404产生空档位置信号，具体步骤如下：
在实际使用时，当档位转轴101作直线运动时，传感装置103感测磁铁装置102的磁感应强度和/或磁场分布，感应到并产生具有正弦和余弦形状的两个磁感应强度信号。
根据前述的数学公式，处理单元402将具有正弦和余弦形状的两个磁感应强度信号转换成一个感应电信号(输出信号或一个数值)。该感应电信号应落在如图6所示的第一类型基准信号601或第二类型基准信号602上。
处理单元402将所得到的感应电信号与存储在存储单元403中的模拟空档基准信号607，608范围进行比较。当处理单元402判断得到的感应电信号在模拟空档基准信号607，608范围(数组范围，或是差异在一定区域)内，处理单元402判断档位转轴101在空档位置上，图中示例性的用虚线将空档角度范围表示为-12度～12度，实际可能为任意-5度～5度。
处理单元402判断档位转轴101在空档位置上时，处理单元402指示指示电路404向传感装置103外部发出空档位置信号。
需要注意的是，由于档位转轴101处于空档2036时，对应第一长度区域磁铁201的模拟基准信号和第二长度区域磁铁202的模拟基准信号中分别各有一个模拟空档基准信号，因此当实际计算得到的感应电信号在2个模拟空档基准信号607，608中任意一个范围内时，即表示档位转轴101处于空档2036。
以下是感测R档位置的操作：
在实际使用时，处理单元402计算感应电信号，当感应电信号处于模拟R档基准信号606范围内时，处理单元402指示指示电路404产生R档位置信号，具体步骤如下：
在实际使用时，当档位转轴101在5-R档工作位置时，并且向左转动，从空档2036切入R档204时，传感装置103感测磁铁装置102的磁感应强度和/或磁场分布，感应到并产生具有正弦和余弦形状的两个磁感应强度信号。
根据前述的数学公式，处理单元402将具有正弦和余弦形状的两个磁感应强度信号转换成一个感应电信号(输出信号或一个数值)。该感应电信号应落在如图6所示的第二类型基准信号602上。
处理单元402将所得到的感应电信号与存储在存储单元403中的模拟R档基准信号606进行比较。当处理单元402判断得到的感应电信号在模拟R档基准信号606范围内，处理单元402判断档位转轴101在R档位置上。
处理单元402判断档位转轴101在R档位置上时，处理单元402指示指示电路404向传感装置103外部发出空档位置信号。
执行以上感测空档以及R档位置的操作的程序、指令集、或数据可以被储存在存储单元403中，并能够被处理单元402执行或调用。
刚测前进档的档位方式与之相同，实际测得的感应信号终究会落在1档3档基准信号603、2档4档基准信号604或者5档基准信号605上。
上述描述的各实施例中的技术特征可以进行任意组合。以上是本发明的实施例以及附图，上述实施例和附图并非用于限制本发明的权利范围，凡以相同的技术手段、或为下述权利要求内容所涵盖的权利范围而实施的，均不脱离本发明的范畴而是申请人的权利范围。

Claims (22)

1.一种用于感测档位转轴位置的传感系统，所述档位转轴在其轴向上设置有数组档位位置；所述数组档位位置包括沿所述档位转轴轴向设置的数个空档档位和在空档档位两侧相对设置的数对运动档位；所述运动档位中的一个是倒档档位，其余档位都是前进档位，其特征在于所述传感系统包括：
传感磁铁，所述传感磁铁固定设置在所述档位转轴上，随所述档位转轴运动；所述传感磁铁在轴向分为第一长度区域磁铁和第二长度区域磁铁；所述第一长度区域磁铁的磁场方向在与所述档位转轴接触的一侧为第一极性，在远离所述档位转轴的侧为第二极性；所述第二长度区域磁铁的磁场方向在于所述档位转轴接触的一侧为第二极性，在远离所述档位转轴的一侧为第一极性；从而在第一长度区域磁铁的磁场方向与在第二长度区域磁铁的磁场方向相反；及
感测单元，所述感测单元设置成可感测所述传感磁铁运动时的磁场变化；当所述档位转轴在操作时发生位置变化时，所述感测单元感测所述传感磁铁的磁场变化，并产生对应的感应电信号；所述感应电信号与一预先确定的基准感应电信号进行比较，以指示所述档位转轴处于前进档档位还是倒档档位。
2.根据权利要求1所述的传感系统，其特征在于：
所述第一长度区域磁铁产生第一形式的磁场变化；
所述第二长度区域磁铁产生第二形式的磁场变化。
3.根据权利要求2所述的传感系统，其特征在于：
当所述档位转轴运动至其余一组或多组前进档档位时，所述感测单元感测到的所述第一形式的磁场变化，以指示出相对应的前进档档位；
当所述档位转轴运动至倒档档位及相对应的前进档档位时，所述感测单元感测到所述第二形式的磁场变化，以指示出所述倒档档位或相对应的前进档档位。
4.根据权利要求1所述的传感系统，其特征在于所述传感系统还包括：
存储单元，所述存储单元用于为所述第一长度区域磁铁预先存储的第一类型基准信号和为所述第二长度区域磁铁预先存储的第二类型基准信号；
处理单元，与所述感测单元和所述存储单元相连接，用于将从感测单元感测到磁场变化转换成感应电信号，并将所述感应电信号与所述第一类型基准信号和第二类型基准信号进行比较，从而判断所述档位转轴是处于前进档档位还是倒档档位。
5.根据权利要求4所述的传感系统，其特征在于：
所述第一类型基准信号为所述感测单元预先模拟感测所述第一长度区域磁铁运动而产生的感应电信号；
所述第二类型基准信号为所述感测单元预先模拟感测所述第二长度区域磁铁运动而产生的感应电信号。
6.根据权利要求5所述的传感系统，其特征在于：
所述第一类型基准信号具有数个第一信号基准值，数个所述第一信号基准值代表多个前进档档位的位置；
所述第二类型基准信号具有数个第二信号基准值，数个第二信号基准值代表前进档档位和倒档档位的位置；
所述处理单元将从所述感测单元感测到的磁场变化转换成感应电信号，并将所述感应电信号与数个所述第一信号基准值和数个所述第二信号基准值进行比较，从而区别所述前进档档位和倒档档位。
7.根据权利要求6所述的传感系统，其特征在于：
当所述感应电信号与数个所述第一信号基准值和数个第二信号基准值中的一个基准值相同或差值在特定区域范围内时，所述处理单元判断所述档位转轴处于该基准值相对应的档位。
8.根据权利要求7所述的传感系统，其特征在于所述传感系统还包括：
指示电路，所述指示电路与所述处理单元相连；
在所述处理单元判断所述档位转轴出于前进档档位时，所述处理单元将所述指示电路置成第一状态；
在所述处理单元判断所述档位转轴出于倒档档位时，所述处理单元将所述指示电路置成第二状态。
9.根据权利要求8所述的传感系统，其特征在于：
所述指示电路发送状态电信号至车辆控制系统，用于车辆控制系统发动机的启停判断。
10.根据权利要求6所述的传感系统，其特征在于：
所述空档档位沿着所述档位转轴的轴线两侧第一转动角度的内设置；
所述感测单元感测第一长度区域磁铁和第二长度区域磁铁处在第一转动角度内的空档档位范围中磁场强度变化并产生感测电信号；
所述第一类型基准信号还具有代表第一长度区域磁铁运动的第一空档档位基准值；
所述第二类型基准信号还具有代表第二长度区域磁铁运动的第二空档档位基准值；
所述处理单元将从所述感测单元感测到的磁场变化转换成感应电信号，并将所述感应电信号与第一空档档位基准值和第二空档档位基准值进行比较，当所述感应电信号与第一空档档位基准值或第二空档档位基准值相同或大致相同时，所述处理单元判断所述档位转轴处于该基准值相对应的空档档位。
11.根据权利要求1所述的传感系统，其特征在于：
所述第二长度区域磁铁对应所述倒档档位和相对应的的前进档档位；
所述第一长度区域磁铁对应其余的前进档档位。
12.根据权利要求1所述的传感系统，其特征在于：
所述第二长度区域磁铁长度是所述第一长度区域磁铁长度的1/2。
13.根据权利要求1所述的传感系统，其特征在于：
所述感测单元是一个单独的霍尔感测单元。
14.根据权利要求1所述的传感系统，其特征在于：
所述感测单元是霍尔感测单元。
15.根据权利要求1所述的传感系统，其特征在于：
所述数组档位位置为三对档位，分别为：
第一对档位为：1档档位和2档档位；
第二对档位为：3档档位和4档档位；
第三对档位为：5档档位和R档档位，
其中1档、2档、3档、4档、和5档档位为前进档，R档为倒档档位。
16.根据权利要求1所述的传感系统，其特征在于：
所述第一长度区域磁铁和所述第二长度区域磁铁沿所述转轴的轴向依次排列设置。
17.根据权利要求1所述的传感系统，其特征在于：
所述传感磁铁为一体成型件。
18.根据权利要求1所述的传感系统，其特征在于：
所述感测单元相对所述传感磁铁设置成：当所述档位转轴处于一选定的空档档位时，所述感测单元与所述传感磁铁沿所述档位转轴的径向对齐。
19.根据权利要求4所述的传感系统，其特征在于：
所述第一类型基准信号和所述第二类型基准信号不重合。
20.根据权利要求19所述的传感系统，其特征在于：
所述第一类型基准信号的最大数值小于所述第二类型基准信号的最小数值。
21.根据权利要求4所述的传感系统，其特征在于：
所述第一类型基准信号和所述第二类型基准信号的为电压信号、占空比信号或者单边半字节传输信号。
22.根据权利要求4所述的传感系统，其特征在于：
所述感应电信号为电压信号、占空比信号或者单边半字节传输信号。
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