CN109404523A - 挡位感测系统及其方法 - Google Patents

Abstract

一种挡位感测系统及其方法，其中，能够在一具有排挡杆的排挡杆座上设置至少两个线性型霍尔传感器及至少一个开关型霍尔传感器，其中，该排挡杆底部的多极性磁铁上具有多个区块，其中，每一个区块能够为N极性或S极性，当该排挡杆前后推移时，能够使该多极性磁铁在该底座内前后位移，而该线性型霍尔传感器及该开关型霍尔传感器用以感测该多极性磁铁上的极性，并依据该多极性磁铁的N极性区块与该线性型霍尔传感器及该开关型霍尔传感器的位置远近造成的磁场强度产生一线性状态信号及一开关状态信号，最后再依据产生的线性状态信号进行判断该排挡杆向前或向后推移的角度。

Description

挡位感测系统及其方法

技术领域

本发明涉及一种感测系统，特别是一种能够混合开关型/线性型霍尔传感器来进行感测挡位信息的挡位感测系统及其方法。

背景技术

目前市面上的车辆，由于电子排挡的发明而取消了传统换挡器与变速器之间的机械连接，因此能够直接通过电子控制来完成换挡，其中，电子排挡更具有换挡反应速度较快、降低油耗、节能环保、具有强大的防盗性能、不需机械连接部分、具有更高的可靠性和稳定性、寿命更长、重量轻体积小及生产成本低等优点。

而一般电子排挡的主要原理是在排挡杆底端放置一块一体多极磁铁，因此当驾驶者拨动排挡杆时，一体多极磁铁将能够随着该排挡杆一起运动，使电路板上的对应的开关型霍尔传感器触发，并将触发信号发送到整车控制器以实现换挡功能。

而这一类的电子排挡大多会使用六颗以上的开关型霍尔传感器，但由于开关型霍尔传感器一般得到的信息为high/low，因此若要搭配足够的挡位切换，并为了增加冗余设计，故必然需要使用到六颗以上的开关型霍尔传感器，但这也代表该一体多极磁铁的面积必须够大，但这也容易导致磁铁的设计复杂化，并且容易有误动作的情况发生。

因此，若能够研发出能够混合开关型/线性型霍尔传感器来进行感测挡位信息，将不须使用面积过大的一体多极磁铁，故能够节省磁铁成本与磁铁设计成本，并能够降低误动作发生的机率，如此本发明应为一最佳解决方案。

发明内容

一种挡位感测系统，应用于一具有排挡杆的排挡杆座上，而该挡位感测系统包括：至少一个多极性磁铁，设置于该排挡杆底部，而该多极性磁铁上具有多个区块，其中，每一个区块能够为N极性或S极性，而该排挡杆前后推移时，能够使该多极性磁铁在该排挡杆座内前后位移；至少两个线性型霍尔传感器，设置于该排挡杆座内，其中，该线性型霍尔传感器用以感测该多极性磁铁上的N极性，而该线性型霍尔传感器能够依据该多极性磁铁的N极性区块与该线性型霍尔传感器的位置远近造成的磁场强度，进而产生一线性状态信号；至少一个开关型霍尔传感器，设置于该排挡杆座内，其中，该开关型霍尔传感器用以感测该多极性磁铁上的N极性，而该开关型霍尔传感器感测到该多极性磁铁的N极性区块后，能够产生一开关状态信号；以及一挡位感测模块，与该线性型霍尔传感器及该开关型霍尔传感器电性连接，用以依据该线性状态信号进行判断该排挡杆向前或向后推移的角度。

更具体的说，所述线性型霍尔传感器的位置是位于该开关型霍尔传感器的左侧或/及右侧。

更具体的说，所述N极性区块移动到对应于该线性型霍尔传感器的位置时，该线性型霍尔传感器感测的磁场强度为最强，而该N极性区块远离该线性型霍尔传感器的左侧或右侧的位置越远，该线性型霍尔传感器感测的磁场强度会越来越弱，而该线性型霍尔传感器能够依据所感测的磁场强度产生具有不同程度区间的线性状态信号。

更具体的说，所述N极性区块移动到对应于该开关型霍尔传感器的位置时，该开关型霍尔传感器感测的磁场强度为最强，而该N极性区块远离该开关型霍尔传感器，该开关型霍尔传感器感测的磁场强度会变弱，而该开关型霍尔传感器能够依据所感测的磁场强度产生具有High或Low的开关状态信号。

更具体的说，所述挡位感测模块还能够依据该线性状态信号及该开关状态信号的内容一并进行判断该排挡杆向前或向后推移的角度。

一种挡位感测方法，应用于一具有排挡杆的排挡杆座上，其中，该排挡杆底部设置有一多极性磁铁，而该多极性磁铁上具有多个区块，其中，每一个区块能够为N极性或S极性，而该方法为：

(1) 在该排挡杆座内设置至少两个线性型霍尔传感器及至少一个开关型霍尔传感器；

(2) 其中，该排挡杆前后推移时，能够使该多极性磁铁在该底座内前后位移，而该线性型霍尔传感器及该开关型霍尔传感器用以感测该多极性磁铁上的极性；

(3) 而该线性型霍尔传感器及该开关型霍尔传感器能够依据该多极性磁铁的N极性区块与该线性型霍尔传感器及该开关型霍尔传感器的位置远近造成的磁场强度产生一线性状态信号及一开关状态信号；以及

(4) 之后，再依据该线性型霍尔传感器产生的线性状态信号进行判断该排挡杆向前或向后推移的角度。

更具体的说，所述线性型霍尔传感器的位置是位于该开关型霍尔传感器的左侧或/及右侧。

更具体的说，所述N极性区块移动到对应于该线性型霍尔传感器的位置时，该线性型霍尔传感器感测的磁场强度为最强，而该N极性区块远离该线性型霍尔传感器的左侧或右侧的位置越远，该线性型霍尔传感器感测的磁场强度会越来越弱，而该线性型霍尔传感器能够依据所感测的磁场强度产生具有不同程度区间的线性状态信号。

更具体的说，所述N极性区块移动到对应于该开关型霍尔传感器的位置时，该开关型霍尔传感器感测的磁场强度为最强，而该N极性区块远离该开关型霍尔传感器，该开关型霍尔传感器感测的磁场强度会变弱，而该开关型霍尔传感器能够依据所感测的磁场强度产生具有High或Low的开关状态信号。

更具体的说，所述挡位感测系统还能够依据该线性型霍尔传感器及该开关型霍尔传感器产生的线性状态信号及开关状态信号的内容一并进行判断该排挡杆向前或向后推移的角度。

本发明的有益效果为：本发明能够研发出能够混合开关型/线性型霍尔传感器来进行感测挡位信息，将不须使用面积过大的一体多极磁铁，故能够节省磁铁成本与磁铁设计成本，并能够降低误动作发生的机率。

附图说明

图1：本发明的挡位感测系统及其方法的整体架构示意图；

图2：本发明的挡位感测系统及其方法的排挡杆座架构示意图；

图3：本发明的挡位感测系统及其方法的流程示意图；

图4：本发明的挡位感测系统及其方法的换档角度实施示意图；

图5A：本发明的挡位感测系统及其方法的位置0的运作实施示意图；

图5B：本发明的挡位感测系统及其方法的位置1的运作实施示意图；

图5C：本发明的挡位感测系统及其方法的位置2的运作实施示意图；

图5D：本发明的挡位感测系统及其方法的位置-1的运作实施示意图；

图5E：本发明的挡位感测系统及其方法的位置-2的运作实施示意图；

图6：本发明的挡位感测系统及其方法的位置与状态的相对示意图。

附图标记说明

1 排挡杆座

11 排挡杆

12 多极性磁铁

13 开关型霍尔传感器

14 线性型霍尔传感器

15 线性型霍尔传感器

2 挡位感测模块。

具体实施方式

有关于本发明其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。

请参阅图1~2，为本发明挡位感测系统及其方法的整体架构示意图及排挡杆座架构示意图，由图中可知，该挡位感测系统应用于一具有排挡杆11的排挡杆座1上，而该挡位感测系统包括至少一个多极性磁铁12、至少两个线性型霍尔传感器14、15、至少一个开关型霍尔传感器13及一挡位感测模块2。

其中，该多极性磁铁12设置于该排挡杆11底部，而该多极性磁铁上具有多个区块，其中每一个区块能够为N极性或S极性，而该排挡杆11前后推移时，能够使该多极性磁铁12在该排挡杆座1内前后位移。

其中，该线性型霍尔传感器14、15设置于该排挡杆座1内，该线性型霍尔传感器14、15用以感测该多极性磁铁12上的N极性，而该线性型霍尔传感器14、15能够依据该多极性磁铁12的N极性区块与该线性型霍尔传感器14、15的位置远近造成的磁场强度，进而产生一线性状态信号；

该N极性区块移动到对应于该线性型霍尔传感器14、15的位置，该线性型霍尔传感器14、15感测的磁场强度为最强，而该N极性区块远离该线性型霍尔传感器14、15的左侧或右侧的位置越远，该线性型霍尔传感器14、15感测的磁场强度会越来越弱，而该线性型霍尔传感器14、15能够依据所感测的磁场强度产生具有不同程度区间的线性状态信号。

其中，该开关型霍尔传感器13设置于该排挡杆座1内，该开关型霍尔传感器13用以感测该多极性磁铁12上的N极性，而该开关型霍尔传感器13感测到该多极性磁铁12的N极性区块后，能够产生一开关状态信号；

该N极性区块移动到对应于该开关型霍尔传感器13的位置时，该开关型霍尔传感器13感测的磁场强度为最强，而该N极性区块远离该开关型霍尔传感器13，该开关型霍尔传感器13感测的磁场强度会变弱，而该开关型霍尔传感器13能够依据所感测的磁场强度产生具有High或Low的开关状态信号。

其中，该挡位感测模块2与该线性型霍尔传感器14、15及该开关型霍尔传感器13电性连接，用以依据该线性状态信号进行判断该排挡杆11在该排挡杆座1内向前或向后推移的角度。

另外，该线性型霍尔传感器14、15的位置为分别设置位于该开关型霍尔传感器13的左侧及右侧。

如图3所示，为挡位感测方法的流程示意图，其方法为：

(1) 在该排挡杆座内设置至少两个线性型霍尔传感器及至少一个开关型霍尔传感器（步骤301）；

(2) 其中，该排挡杆前后推移时，能够使该多极性磁铁在该底座内前后位移，而该线性型霍尔传感器及该开关型霍尔传感器用以感测该多极性磁铁上的极性（步骤302）；

(3) 而该线性型霍尔传感器及该开关型霍尔传感器能够依据该多极性磁铁的N极性区块与该线性型霍尔传感器及该开关型霍尔传感器的位置远近造成的磁场强度产生一线性状态信号及一开关状态信号（步骤303）；以及

(4) 之后，再依据该线性型霍尔传感器产生的线性状态信号进行判断该排挡杆向前或向后推移的角度（步骤304）。

而为了定义该排挡杆11在向前或向后推移的角度，如图4所示，能够定义以下角度为代表排挡杆11向前或向后推移的程度，定义如下：

(1) 位置0，角度为0度；

(2) 位置1，角度为6.5度；

(3) 位置2，角度为13度；

(4) 位置-1，角度为-6.5度；

(5) 位置-2，角度为-13度。

而当排挡杆11未推移时，如图5A所示，对应固定设置的线性型霍尔传感器14、15及开关型霍尔传感器13，有以下状态说明：

(1) 当在位置0未推动时，该开关型霍尔传感器13能够正对该多极性磁铁12的N极性区块，因此该开关型霍尔传感器13判断的开关状态信号为“High”；

(2) 当在位置0未推动时，该线性型霍尔传感器14能够正对该多极性磁铁12的S极性区块，相离最近朝左相隔于一个S极性区块才具有一个N极性区块，因此该线性型霍尔传感器14判断的线性状态信号为“微”；

(3) 当在位置0未推动时，该线性型霍尔传感器15能够正对该多极性磁铁12的S极性区块，相离最近朝右相隔于一个S极性区块才具有一个N极性区块，因此该线性型霍尔传感器15判断的线性状态信号为“微”。

而当排挡杆11向前推移往位置1时，如图5B所示，对应固定设置的线性型霍尔传感器14、15及开关型霍尔传感器13，有以下状态说明：

(1) 当推动往位置1时，该开关型霍尔传感器13能够正对该多极性磁铁12的S极性区块，因此该开关型霍尔传感器13判断的开关状态信号为“Low”；

(2) 当推动往位置1时，该线性型霍尔传感器14能够正对该多极性磁铁12的S极性区块，相离最近朝右相隔于一个S极性区块才具有一个N极性区块，因此该线性型霍尔传感器14判断的线性状态信号为“微”；

(3) 当推动往位置1时，该线性型霍尔传感器15能够正对该多极性磁铁12的S极性区块，相离最近朝右具有一个N极性区块，因此该线性型霍尔传感器15判断的线性状态信号为“中”。

而当排挡杆11向前推移往位置2时，如图5C所示，对应固定设置的线性型霍尔传感器14、15及开关型霍尔传感器13，有以下状态说明：

(1) 当推动往位置2时，该开关型霍尔传感器13能够正对该多极性磁铁12的S极性区块，因此该开关型霍尔传感器13判断的开关状态信号为“Low”；

(2) 当推动往位置2时，该线性型霍尔传感器14能够正对该多极性磁铁12的S极性区块，相离最近朝右具有一个N极性区块，因此该线性型霍尔传感器14判断的线性状态信号为“中”；

(3) 当推动往位置2时，该线性型霍尔传感器15能够正对该多极性磁铁12的N极性区块，因此该线性型霍尔传感器15判断的线性状态信号为“强”。

而当排挡杆11向前推移往位置-1时，如图5D所示，对应固定设置的线性型霍尔传感器14、15及开关型霍尔传感器13，有以下状态说明：

(1) 当推动往位置-1时，该开关型霍尔传感器13能够正对该多极性磁铁12的S极性区块，因此该开关型霍尔传感器13判断的开关状态信号为“Low”；

(2) 当推动往位置-1时，该线性型霍尔传感器14能够正对该多极性磁铁12的S极性区块，相离最近朝左具有一个N极性区块，因此该线性型霍尔传感器14判断的线性状态信号为“中”；

(3) 当推动往位置-1时，该线性型霍尔传感器15能够正对该多极性磁铁12的S极性区块，相离最近朝左相隔于一个S极性区块才具有一个N极性区块，因此该线性型霍尔传感器15判断的线性状态信号为“微”。

而当排挡杆11向前推移往位置-2时，如图5E所示，对应固定设置的线性型霍尔传感器14、15及开关型霍尔传感器13，有以下状态说明：

(1) 当推动往位置-2时，该开关型霍尔传感器13能够正对该多极性磁铁12的S极性区块，因此该开关型霍尔传感器13判断的开关状态信号为“Low”；

(2)当推动往位置-2时，该线性型霍尔传感器14能够正对该多极性磁铁12的N极性区块，因此该线性型霍尔传感器14判断的线性状态信号为“强”；

(3) 当推动往位置-2时，该线性型霍尔传感器15能够正对该多极性磁铁12的S极性区块，相离最近朝左具有一个N极性区块，因此该线性型霍尔传感器15判断的线性状态信号为“中”。

综合上述五种推移状态，如图6所示，能够看到不同推移位置与开关状态信号及线性状态信号之间的关系，其中，该开关型霍尔传感器13能够做为冗余使用，因此即使该开关型霍尔传感器13故障无法运作，也能够通过该线性型霍尔传感器14、15进行判断目前推移的位置或角度；另外，更能够预先定义出排挡杆在该底座内不同向前或向后推移的角度所对应的状态挡位内容，并对照状态挡为的内容则能够判断该排挡杆向前或向后推移的角度。

本发明所提供的挡位感测系统及其方法，与其他现有技术相互比较时，其优点如下：

(1) 本发明能够研发出能够混合开关型/线性型霍尔传感器来进行感测挡位信息，将不须使用面积过大的一体多极磁铁，故能够节省磁铁成本与磁铁设计成本，并能够降低误动作发生的机率。

(2) 本发明结构为单稳态5点工作方式，在换挡器上存在5个点位，现规定沿X轴负方向依次为+2位，+1位，0位，-1位，-2位（即前推2级1级，后推1级2级）。根据不同的操作逻辑（逻辑图）发送不同的目标挡位（R.N.D.M）信号换挡器提供挡位指示功能，挡位指示回馈换挡器正常工作，并回馈当前实际挡位状态。

本发明已通过上述的实施例说明如上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在了解本发明前述的技术特征及实施例，并在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种挡位感测系统，其特征在于，其应用于一具有排挡杆的排挡杆座上，而该挡位感测系统包括：

至少一个多极性磁铁，设置于该排挡杆底部，而该多极性磁铁上具有多个区块，其中，每一个区块能够为N极性或S极性，而该排挡杆前后推移时，能够使该多极性磁铁在该排挡杆座内前后位移；

至少两个线性型霍尔传感器，设置于该排挡杆座内，其中，该线性型霍尔传感器用以感测该多极性磁铁上的N极性，而该线性型霍尔传感器能够依据该多极性磁铁的N极性区块与该线性型霍尔传感器的位置远近造成的磁场强度，进而产生一线性状态信号；

至少一个开关型霍尔传感器，设置于该排挡杆座内，其中，该开关型霍尔传感器用以感测该多极性磁铁上的N极性，而该开关型霍尔传感器感测到该多极性磁铁的N极性区块后，能够产生一开关状态信号；以及

一挡位感测模块，与该线性型霍尔传感器及该开关型霍尔传感器电性连接，用以依据该线性状态信号进行判断该排挡杆向前或向后推移的角度。

2.如权利要求1所述的挡位感测系统，其特征在于，该线性型霍尔传感器的位置是位于该开关型霍尔传感器的左侧或/及右侧。

3.如权利要求1所述的挡位感测系统，其特征在于，该N极性区块移动到对应于该线性型霍尔传感器的位置时，该线性型霍尔传感器感测的磁场强度为最强，而该N极性区块远离该线性型霍尔传感器的左侧或右侧的位置越远，该线性型霍尔传感器感测的磁场强度会越来越弱，而该线性型霍尔传感器能够依据所感测的磁场强度产生具有不同程度区间的线性状态信号。

4.如权利要求1所述的挡位感测系统，其特征在于，该N极性区块移动到对应于该开关型霍尔传感器的位置，该开关型霍尔传感器感测的磁场强度为最强，而该N极性区块远离该开关型霍尔传感器，该开关型霍尔传感器感测的磁场强度会变弱，而该开关型霍尔传感器能够依据所感测的磁场强度产生具有High或Low的开关状态信号。

5.如权利要求1所述的挡位感测系统，其特征在于，该挡位感测模块还能够依据该线性状态信号及该开关状态信号的内容一并进行判断该排挡杆向前或向后推移的角度。

6.一种挡位感测方法，其特征在于，其应用于一具有排挡杆的排挡杆座上，其中，该排挡杆底部设置有一多极性磁铁，而该多极性磁铁上具有多个区块，其中，每一个区块能够为N极性或S极性，而该方法为：

在该排挡杆座内设置至少两个线性型霍尔传感器及至少一个开关型霍尔传感器；

其中，该排挡杆前后推移时，能够使该多极性磁铁在该底座内前后位移，而该线性型霍尔传感器及该开关型霍尔传感器用以感测该多极性磁铁上的极性；

而该线性型霍尔传感器及该开关型霍尔传感器能够依据该多极性磁铁的N极性区块与该线性型霍尔传感器及该开关型霍尔传感器的位置远近造成的磁场强度产生一线性状态信号及一开关状态信号；以及

之后，再依据该线性型霍尔传感器产生的线性状态信号进行判断该排挡杆向前或向后推移的角度。

7.如权利要求6所述的挡位感测方法，其特征在于，该线性型霍尔传感器的位置是位于该开关型霍尔传感器的左侧或/及右侧。

8.如权利要求6所述的挡位感测方法，其特征在于，该N极性区块移动到对应于该线性型霍尔传感器的位置时，该线性型霍尔传感器感测的磁场强度为最强，而该N极性区块远离该线性型霍尔传感器的左侧或右侧的位置越远，该线性型霍尔传感器感测的磁场强度会越来越弱，而该线性型霍尔传感器能够依据所感测的磁场强度产生具有不同程度区间的线性状态信号。

9.如权利要求6所述的挡位感测方法，其特征在于，该N极性区块移动到对应于该开关型霍尔传感器的位置时，该开关型霍尔传感器感测的磁场强度为最强，而该N极性区块远离该开关型霍尔传感器，该开关型霍尔传感器感测的磁场强度会变弱，而该开关型霍尔传感器能够依据所感测的磁场强度产生具有High或Low的开关状态信号。

10.如权利要求6所述的挡位感测方法，其特征在于，还能够依据该线性型霍尔传感器及该开关型霍尔传感器产生的线性状态信号及开关状态信号的内容一并进行判断该排挡杆向前或向后推移的角度。