CN112161054A - 一种汽车档位传感装置 - Google Patents

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CN112161054A CN202011059262.7A CN202011059262A CN112161054A CN 112161054 A CN112161054 A CN 112161054A CN 202011059262 A CN202011059262 A CN 202011059262A CN 112161054 A CN112161054 A CN 112161054A
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石晓伟
马宏
段桂江
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Yixian Intelligent Technology Co ltd
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    • F16H63/40—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism comprising signals other than signals for actuating the final output mechanisms
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H—GEARING
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Abstract

本申请实施例公开了一种汽车档位传感装置，包括：移动陀螺仪、固定陀螺仪及控制计算单元；所述移动陀螺仪固定安装在换挡机构的档杆上，当所述档杆处于空挡状态时，所述移动陀螺仪的芯片与车身保持平行；所述固定陀螺仪和所述控制计算单元均固定安装在所述档杆下方，所述固定陀螺仪与车身保持平行；所述控制计算单元均与所述移动陀螺仪、所述固定陀螺仪以及外部设备通过电路连接，所述控制计算单元用于计算所述档杆的档位信息；所述控制计算单元根据所述移动陀螺仪和所述固定陀螺仪的检测数据通过扩展卡尔曼滤波算法求解所述档杆的档位信息。用于提高汽车档位检测的精确度，并在安装档位传感器时对车辆本体不会造成较大的改动。

Description

一种汽车档位传感装置
技术领域
本申请实施例涉及汽车领域，尤其涉及一种汽车档位传感装置。
背景技术
档位传感器也叫档位开关传感器，一般用来检测档位信号的。档位传感器上有多个触点，当汽车换挡时，触点移动到对应档位上，电压值改变，档位传感器检测到换挡信号，将信号传送到变速器电脑上，从而控制相应的执行元件工作。汽车在行驶过程中，需要经常换用不同的变速箱档位，以适应不同的行驶环境。如果档位传感器出现故障，变速器电脑无法判别具体的档位，档位就会错位，汽车将启动不了。即使能够启动，在行车过程中，可能会输入异常的换挡信号，行车挫动大，影响行车舒适性。
目前的汽车档位检测方案主要分为两种，一种是接触式的档位检测方案，一种是非接触式的档位检测方案。接触式的档位检测方案通过在车辆档杆上加装这些传感器，当档杆位移变动时，通过监测档杆在不同位置对应的监测数据不同来判定车辆处在相应的档位。另外一种方案是非接触式的档位检测方法，利用霍尔磁传感器，将传感器和永磁铁固定在档杆或变速箱周边，当发生档位变化时，相应的传感器输出数值不同，进而判定出相应的档位值。由于霍尔传感器易受外界磁场的干扰，此方案对霍尔传感器的安装位置要求较高，当相邻两个档位的位置非常接近时，会造成档位检测的误判现象。
基于现有的汽车档位检测方案对车辆档杆或变速箱处都需要进行较大的拆装变动，因此如何在安装档位传感器时对车辆本体不会造成较大的改动的同时又不影响汽车档位检测的精确度的问题越来越受到汽车驾驶技术开发领域人员的重视。
发明内容
本申请实施例提供了一种汽车档位传感装置，用于提高汽车档位检测的精确度，并在安装档位传感器时对车辆本体不会造成较大的改动。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种汽车档位传感装置，包括：
移动陀螺仪、固定陀螺仪及控制计算单元；
所述移动陀螺仪固定安装在换挡机构的档杆上，当所述档杆处于空挡状态时，所述移动陀螺仪的芯片与车身保持平行；
所述固定陀螺仪和所述控制计算单元均固定安装在所述档杆下方，所述固定陀螺仪与车身保持平行；
所述控制计算单元均与所述移动陀螺仪、所述固定陀螺仪以及外部设备通过电路连接，所述控制计算单元用于计算所述档杆的档位信息；
所述控制计算单元根据所述移动陀螺仪和所述固定陀螺仪的检测数据通过扩展卡尔曼滤波算法求解所述档杆的档位信息。
可选的，所述移动陀螺仪包括内置所述移动陀螺仪的芯片主板的部件盒和固定所述部件盒的固定夹片，所述部件盒与所述固定夹片位于所述档杆两侧，通过螺钉固定于所述档杆上。
可选的，所述控制计算单元通过通信接口接收所述移动陀螺仪和所述固定陀螺仪传输的检测数据。
可选的，所述控制计算单元通过通信接口将所述档杆的档位信息传输给所述外部设备。
可选的，所述控制计算单元通过I2C接口接收所述移动陀螺仪的档位信息，所述控制计算单元通过I2C接口接收所述固定陀螺仪的档位信息。
可选的，所述控制计算单元通过CAN接口将所述档杆的档位信息传输给所述外部设备。
可选的，所述控制计算单元通过RS232接口将所述档杆的档位信息传输给所述外部设备。
可选的，所述控制计算单元通过RS485接口将所述档杆的档位信息传输给所述外部设备。
可选的，所述移动陀螺仪和所述固定陀螺仪的芯片均为MPU6050芯片。
可选的，所述移动陀螺仪和所述固定陀螺仪的之间的直线距离不超过25CM。
从以上技术方案可以看出，本发明中，移动陀螺仪通过档杆的带动，实时检测出档杆的速度和加速度，通过固定陀螺仪实时检测出车体本身的速度和加速度，以此抵消车辆本身在运动过程中造成的陀螺仪角度和加速度值，提高档位传感器的对档杆位置检测的精确度。
附图说明
图1为本发明一种汽车档位传感装置的移动传感器安装结构示意图；
图2为本发明一种汽车档位传感装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
参阅图1，本申请实施例提供了一种汽车档位传感装置，包括：移动陀螺仪1、固定陀螺仪2及控制计算单元3；所述移动陀螺仪1固定安装在换挡机构的档杆上，当所述档杆处于空挡状态时，所述移动陀螺仪1的芯片与车身保持平行；由于移动陀螺仪1固定在档杆上，当档杆在相对空间位置上发生改变时，移动陀螺仪1能检测和感应档杆在3D空间的线性和动作，从而能够辨认档杆的移动方向、确认姿态以及计算出角速度。所述固定陀螺仪2和所述控制计算单元3均固定安装在所述档杆下方，所述固定陀螺仪2与车身保持平行；固定陀螺仪2安装固定档杆下方与车身平行的非移动固定位置，用于抵消车辆自身产生的速度和角速度。所述控制计算单元3均与所述移动陀螺仪1、所述固定陀螺仪2以及外部设备3通过电路连接，所述控制计算单元3用于用来进行信号处理和算法运算的模块，计算所述档杆的档位信息；不同的档杆位置对应不同档位，当档杆分别在R档，1和2档，3和4档，5和6档时，分别对应四个不同的选档位置。所述控制计算单元3根据所述移动陀螺仪1和所述固定陀螺仪2的检测数据通过扩展卡尔曼滤波算法求解所述档杆的档位信息。
需要说明的是，关于陀螺仪的姿态解算，本发明采用扩展卡尔曼滤波算法进行求解。在普通的卡尔曼算法基础上做如下变更：
状态方程：Xk＝f(Xk-1,k-1)+Γk-1Wk-1 公式(1)
量测方程：Zk＝h(Xk,k)+Vk 公式(2)
利用泰勒级数展开对非线性系统在
Figure BDA0002711738980000041
处做一阶线性化：
Xk＝f(Xk-1,k-1)+Jf(k-1)(Xk-1-Xk-1)+Γk-1Wk-1 公式(3)
Figure BDA0002711738980000042
在这个基础上进行非线性到线性卡尔曼的调用计算。
参阅图2，所述移动陀螺仪1包括内置所述移动陀螺仪的芯片主板的部件盒11和固定所述部件盒的固定夹片12，所述部件盒11与所述固定夹片12位于所述档杆两侧，通过螺钉固定于所述档杆上。将移动陀螺仪1封装在一个电路板上，电路板安装在部件盒11内，把部件盒11固定在档杆上时，芯片正面朝上并保持与车身和地平面平行，在部件盒11和固定夹片12上分别进行开孔，然后将部件盒11和固定夹片12夹紧档杆，再通过长螺钉将部件盒11和固定夹片12与档杆固定在一起，使移动陀螺仪1可以随着档杆精确同步运动。
所述控制计算单元3通过通信接口接收所述移动陀螺仪1和所述固定陀螺仪2传输的检测数据。所述控制计算单元3通过通信接口将所述档杆的档位信息传输给所述外部设备4，以预设的固定的频率定时向外输出一次档位信息，比如以100HZ的频率每10ms向外输出一次档位信息。
所述控制计算单元通过I2C接口接收所述移动陀螺仪的档位信息，所述控制计算单元通过I2C接口接收所述固定陀螺仪的档位信息。
可选的，所述控制计算单元3通过CAN接口将所述档杆的档位信息传输给所述外部设备4。所述控制计算单元3通过RS232接口将所述档杆的档位信息传输给所述外部设备4。所述控制计算单元3通过RS485接口将所述档杆的档位信息传输给所述外部设备4。所述移动陀螺仪1和所述固定陀螺仪2的芯片均为MPU6050芯片。所述移动陀螺仪1和所述固定陀螺仪2的之间的直线距离不超过25CM。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，read-onlymemory)、随机存取存储器(RAM，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (10)

1.一种汽车档位传感装置，其特征在于，包括：
移动陀螺仪、固定陀螺仪及控制计算单元；
所述移动陀螺仪固定安装在换挡机构的档杆上，当所述档杆处于空挡状态时，所述移动陀螺仪的芯片与车身保持平行；
所述固定陀螺仪和所述控制计算单元均固定安装在所述档杆下方，所述固定陀螺仪与车身保持平行；
所述控制计算单元均与所述移动陀螺仪、所述固定陀螺仪以及外部设备通过电路连接，所述控制计算单元用于计算所述档杆的档位信息；
所述控制计算单元根据所述移动陀螺仪和所述固定陀螺仪的检测数据通过扩展卡尔曼滤波算法求解所述档杆的档位信息。
2.根据权利要求1所述的汽车档位传感装置，其特征在于，所述移动陀螺仪包括内置所述移动陀螺仪的芯片主板的部件盒和固定所述部件盒的固定夹片，所述部件盒与所述固定夹片位于所述档杆两侧，通过螺钉固定于所述档杆上。
3.根据权利要求1所述的汽车档位传感装置，其特征在于，所述控制计算单元通过通信接口接收所述移动陀螺仪和所述固定陀螺仪传输的检测数据。
4.根据权利要求1所述的汽车档位传感装置，其特征在于，所述控制计算单元通过通信接口将所述档杆的档位信息传输给所述外部设备。
5.根据权利要求3所述的汽车档位传感装置，其特征在于，所述控制计算单元通过I2C接口接收所述移动陀螺仪的档位信息，所述控制计算单元通过I2C接口接收所述固定陀螺仪的档位信息。
6.根据权利要求4所述的汽车档位传感装置，其特征在于，所述控制计算单元通过CAN接口将所述档杆的档位信息传输给所述外部设备。
7.根据权利要求4所述的汽车档位传感装置，其特征在于，所述控制计算单元通过RS232接口将所述档杆的档位信息传输给所述外部设备。
8.根据权利要求4所述的汽车档位传感装置，其特征在于，所述控制计算单元通过RS485接口将所述档杆的档位信息传输给所述外部设备。
9.根据权利要求1至8中任一项中所述的汽车档位传感装置，其特征在于，所述移动陀螺仪和所述固定陀螺仪的芯片均为MPU6050芯片。
10.根据权利要求1至8中任一项中所述的汽车档位传感装置，其特征在于，所述移动陀螺仪和所述固定陀螺仪的之间的直线距离不超过25CM。
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