CN205120023U - 汽车离合传感器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽车离合传感器系统，包括汽车离合传感器及传感器处理电路，汽车离合传感器产生开关信号后经传感器处理电路转化成高低电平信号输送给汽车控制系统；汽车离合传感器包括离合主缸、活塞、永久磁铁、感应装置(霍尔开关元件I、霍尔开关元件II、可编程霍尔元件)；活塞位于离合主缸内部，安装在活塞上的有永久磁铁可沿离合主缸轴线与活塞一起位移，在离合主缸外部安装有感应装置，霍尔开关元件I、可编程霍尔元件、霍尔开关元件II用于感应永久磁铁的磁场强度变化，可编程霍尔元件根据磁场变化输出占空比线性变化的PWM方波，反映出离合主缸的行程。本实用新型避免机械接触式工作方式，增加产品使用寿命的汽车离合传感器系统。

Description

汽车离合传感器系统

技术领域

本实用新型涉及一种传感器系统，尤其涉及一种汽车离合传感器系统。

背景技术

随着汽车电子化的发展，定速巡航、锁定功能、电子驻车技术都需要获取离合传感器的信号。离合传感器输出定速巡航和锁定功能的开关信号以及电子驻车需要的占空比变化的PWM信号。

实用新型内容

针对以上问题本实用新型提供了一种将汽车离合动作转化为电信号并输送给汽车控制系统，避免机械接触式工作方式，增加产品使用寿命的汽车离合传感器系统。

为了解决以上问题本实用新型提供了一种汽车离合传感器系统，其特征在于：包括汽车离合

传感器及传感器处理电路，汽车离合传感器产生开关信号后经过传感器处理电路转化成高低电平信号输送给汽车控制系统；

所述的汽车离合传感器包括离合主缸、活塞、永久磁铁、感应装置；

所述的感应装置包括霍尔开关元件、可编程霍尔元件；

所述的霍尔开关元件所述的包括霍尔开关元件I、霍尔开关元件II；

活塞位于离合主缸内部，可沿离合主缸轴线位移，活塞上安装有永久磁铁，当活塞发生位移时，安装在活塞上的永久磁铁也跟着一起位移；

在离合主缸外部安装有感应装置，离合主缸和感应装置组成的一个整体与活塞和永久磁铁组成的一个整体在踩下离合时产生相对运动；

霍尔开关元件I、可编程霍尔元件、霍尔开关元件II用于感应永久磁铁的磁场强度变化，其利用永久磁铁的偏磁感应变化，即正向垂直于霍尔开关元件感应点方向的磁场，亦即有效磁场，霍尔开关元件I是正向磁场有效，霍尔开关元件II是反向磁场有效；

当踩动离合踏板时，永久磁铁磁场随着运动变化，感应装置内的可编程霍尔元件根据磁场变化输出占空比线性变化的PWM方波，反映出离合主缸的行程。

所述将离合主缸移动量转化为高低电平和PWM信号的传感器处理电路包括，连接器J1、电容C1、电阻R1、电阻R2、电容C2、二极管D1、霍尔开关元件IIU1、电容C3、电阻R3、电阻R4、电容C4、二极管D2、霍尔开关元件IU1、电阻R5、电阻R6、三极管Q1、电容C5、可编程霍尔元件U3、电容C6、电容C7、电阻R7、三极管Q2、二极管D3、二极管D4、电容C9、电容C8、霍尔电源芯片U4、电容C10；

其连接器J1端子2，3，4脚输出，5脚接电源正极，1脚接电源负极，电源正极和电容C1脚、二极管D3阳极、电阻R1脚2、电阻R2脚2、电阻R3脚2、电阻R4脚2、电阻R5脚1、三极管Q1发射极相连，二极管D3阴极与二极管D4阴极、电容C9脚1、电容C8脚2、电源芯片U4脚1相连，电源芯片U4脚3与电容C10脚1、电容C7脚2、可编程霍尔元件U3脚1相连，电阻R1脚1与R2脚1、电容C2脚1、二极管D1阴极、霍尔开关元件IIU1脚1相连，霍尔开关元件IIU1脚2与电容C3脚1、连接器J1脚4相连，电阻R3脚1与R4脚1、电容C4脚2、二极管D2阴极、霍尔开关元件IU1脚1相连，霍尔开关元件IU1脚2与电阻R5脚2、电阻R6脚2相连，电阻R6脚1与三极管Q1基极相连，三极管Q1集电极与电容C5脚1、连接器J1脚2相连，可编程霍尔元件U3脚4与电容C6脚1相连，电容C6脚2与电阻R7脚1相连，电阻R7脚2与三极管Q2基极相连，三极管Q2集电极与连接器J1脚3相连，

电容C1脚2、电容C2脚2、电容C3脚2、电容C4脚1、电容C5脚2、电容C6脚2、电容C7脚1、电容C8脚1、电容C9脚2、电容C10脚2、二极管D1阳极、二极管D2阳极、二极管D4阳极、霍尔开关元件IIU1脚3、霍尔开关元件IU1脚3、可编程霍尔元件U3脚2、电源芯片U4脚2、三极管Q2发射极与电源负极相连。

所述的永久磁铁为环形，环形的轴线方向为其充磁方向。

所述的霍尔开关元件I4，在工作温度范围为：-40℃～140℃范围时，其打开磁场的取值范围为3.4～7.7mT，其关闭磁场的取值范围为1.8～5.4mT；所述的霍尔开关元件II6，在工作温度范围为：-40℃～140℃范围时，其打开磁场的取值范围为-3～-7.7mT，其关闭磁场的取值范围为-1.7～-5.4mT。

有益效果：本实用新型传感器系统采用是霍尔效应原理设计，与机械开关比较，避免了因机械磨损带来的产品使用寿命不足的问题，从而为汽车增加了安全性能。且采用可编程的霍尔芯片，可以根据客户的不同主缸、不同输出功能要求进行编程，减少了因为主缸尺寸不同、输出功能要求不同需要重新设计传感器。

附图说明

图1为本实用新型传感器系统的结构示意图；

图2为本实用新型传感器所采用的有效磁场强度示意图；

图3为本实用新型传感器在汽车离合时有效磁场强度的变化示意图；

图4为本实用新型传感器在0磁场时磁场强度的变化示意图；

图5为本实用新型传感器在汽车离合释放时有效磁场强度的变化示意图；

图6为本实用新型传感器处理电路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如图1所示，一种汽车离合传感器系统，包括汽车离合传感器及传感器处理电路，汽车离合传感器产生开关信号后经过传感器处理电路转化成高低电平信号输送给汽车控制系统；

所述的汽车离合传感器包括离合主缸1、活塞2、永久磁铁3、感应装置7；

所述的感应装置7包括霍尔开关元件、可编程霍尔元件5；

所述的霍尔开关元件所述的包括霍尔开关元件I4、霍尔开关元件II6；

本实用新型所述的汽车离合灯传感器系统将汽车离合动作转化为磁场强度的变化，然后将磁场强度的变化转化为电信号输送给汽车控制系统。

当汽车离合动作时汽车离合系统上离合主缸1内部的活塞2沿离合主缸1轴线位移，它们配合压缩离合液进行汽车离合，，在离合主缸1的内部活塞2上安装永久磁铁3，在汽车离合时离合主缸1内部活塞2发生位移，从而安装在内部活塞2上的永久磁铁3也跟着一起位移，这样就将离合动作转化成了主缸上某固定位置上的磁场发生变化。

在离合主缸1外部安装有带有霍尔开关元件I4、可编程霍尔元件5、霍尔开关元件II6的感应装置7，利用霍尔效应原理，在汽车发生离合时，离合主缸1内部活塞2位移带着永久磁铁3运动，安装在离合主缸1外部的感应装置7内的霍尔开关元件I4、可编程霍尔元件5、霍尔开关元件II6感应永久磁铁的磁场强度变化，最终转换成电信号输送给汽车控制系统。这其中包含三部分：

a.安装在离合主缸1上的感应装置7内的霍尔元件，当汽车发生离合动作时安装在离合主缸1上的永久磁铁3发生位移，相对于主缸上的感应装置7来说，其霍尔开关元件上的感应点处的磁场强度发生改变，当磁场强度达到一定值霍尔开关元件I4(1.8～7.7mT)、霍尔开关元件II6(-1.7～-7.7mT)时霍尔开关元件产生开关信号；

b.离合主缸1和感应装置7组成一个整体，与内部活塞2和永久磁铁3组成的一个整体在汽车离合时产生相对运动。在这个过程中，霍尔开关元件感应点处磁场强度发生变化，变化过程如下。

如图2所示，永久磁铁3的S极8和永久磁铁N极9，永久磁铁3中磁力线10穿过霍尔开关元件的感应点，该点的磁场强度B₀13的水平分量为传感器霍尔开关元件感应点处的无效磁场B₁11，该点的磁场强度B₀13的垂直分量为霍尔开关元件感应点处的有效磁场B₂12。

1)注：本实用新型传感器采用霍尔开关元件I4、霍尔开关元件II6作为感应元件，其利用永久磁铁3的偏磁(即正向垂直于霍尔开关元件感应点方向的磁场，亦即有效磁场B₂12)感应变化，霍尔开关元件I4是正向磁场有效，霍尔开关元件II6是反向磁场有效；

2)注：本实用新型采用的永久磁铁3为环形，环形的轴线方向为其充磁方向。

如图3所示，在汽车离合时有效磁场强度的变化：永久磁铁3的S极8和永久磁铁N极9，永久磁铁3中磁力线8穿过霍尔开关元件的感应点，该点的磁场强度B₃16的水平分量为传感器霍尔开关元件感应点处的无效磁场B₄14，该点的磁场强度B₃16的垂直分量为霍尔开关元件感应点处的有效磁场B₅15。

如图4所，在0磁场时磁场强度的变化：永久磁铁3的S极8和永久磁铁N极9，永久磁铁3中磁力线8穿过霍尔开关元件的感应点，该点的磁场强度B₆17完全为水平分量，无垂直分量，即该点的磁场强度B₆17的垂直分量为0。

汽车离合动作时，安装在离合主缸1上的永久磁铁3发生位移，相对于主缸上的感应装置7来说，其霍尔开关元件上的感应点处的磁场强度发生改变，磁场强度在初始状态和霍尔开关元件感应点磁场强度为0mT，即图4所示的磁场强度B₆17之间变化，这期间产生图3所示的有效磁场强度B₅15磁场强度点，霍尔开关元件I4磁场强度的范围为3.4～7.7mT，霍尔开关元件II6磁场强度的范围为-3～-7.7mT。此时霍尔开关元件打开，并由感应装置7转化成汽车离合系统所需的电信号。

如图5所示，在汽车离合释放时有效磁场强度的变化：永久磁铁3的S极8和永久磁铁N极9，永久磁铁3中磁力线8穿过霍尔开关元件的感应点，该点的磁场强度B₇20的水平分量为传感器霍尔开关元件感应点处的无效磁场B₈18，磁场强度B₇20的垂直分量为霍尔开关元件感应点处的有效磁场B₈19。

汽车离合释放时，安装在离合主缸1上的永久磁铁3发生位移，相对于主缸上的感应装置7来说，其霍尔开关元件上的感应点处的磁场强度发生改变，磁场强度在霍尔开关元件感应点磁场强度为0mT，即图4所示的磁场强度B₆17和初始状态之间变化，这期间产生图5所示的有效磁场强度B₈19磁场强度点，霍尔开关元件I4磁场强度的范围为1.8～5.4mT，霍尔开关元件II6磁场强度的范围为-1.7～-5.4mT，此时霍尔开关元件关闭，并由感应装置7转化成汽车离合系统所需的电信号。

选择霍尔开关元件I4，霍尔开关元件I4的工作磁场强度特点如下表.1所示。(产品工作温度范围：-40℃～140℃)

表.1

选择霍尔开关元件II6，霍尔开关元件II6的工作磁场强度特点如下表.2所示。(产品工作温度范围：-40℃～140℃)

表.2

c.霍尔元件产生开关信号后经过传感器处理电路转化成高低电平信号输送给汽车控制系统。

当踩动离合踏板时，永久磁铁3磁场随着运动变化，感应装置7内的可编程霍尔元件5根据磁场变化输出占空比线性变化的PWM方波，反映出离合主缸的行程。

由于霍尔开关元件I4、霍尔开关元件II6仅将内部活塞2上永久磁铁3的位移转换成了开关动作，这与离合控制系统要求的高低电平不匹配，需要将霍尔开关元件的开关功能转化成高低电平信号输送给控制系统。为此，设计处理电路以满足控制系统要求。当然不同的高低电平要求，传感器处理电路有所不同。

如图6所示，本实施方式采用的将离合主缸移动量转化为高低电平和PWM信号的传感器处理电路：包括连接器21J1、电容C1、电阻R1、电阻R2、电容C2、二极管D1、霍尔开关元件II6U1、电容C3、电阻R3、电阻R4、电容C4、二极管D2、霍尔开关元件I4U1、电阻R5、电阻R6、三极管Q1、电容C5、可编程霍尔元件5U3、电容C6、电容C7、电阻R7、三极管Q2、二极管D3、二极管D4、电容C9、电容C8、电源芯片U4、电容C10；

其连接器21J1端子2，3，4脚输出，5脚接电源正极，1脚接电源负极，电源正极和电容C1脚、二极管D3阳极、电阻R1脚2、电阻R2脚2、电阻R3脚2、电阻R4脚2、电阻R5脚1、三极管Q1发射极相连，二极管D3阴极与二极管D4阴极、电容C9脚1、电容C8脚2、电源芯片U4脚1相连，电源芯片U4脚3与电容C10脚1、电容C7脚2、可编程霍尔元件5U3脚1相连，电阻R1脚1与R2脚1、电容C2脚1、二极管D1阴极、霍尔开关元件II6U1脚1相连，霍尔开关元件II6U1脚2与电容C3脚1、连接器21J1脚4相连，电阻R3脚1与R4脚1、电容C4脚2、二极管D2阴极、霍尔开关元件I4U1脚1相连，霍尔开关元件I4U1脚2与电阻R5脚2、电阻R6脚2相连，电阻R6脚1与三极管Q1基极相连，三极管Q1集电极与电容C5脚1、连接器21J1脚2相连，可编程霍尔元件5U3脚4与电容C6脚1相连，电容C6脚2与电阻R7脚1相连，电阻R7脚2与三极管Q2基极相连，三极管Q2集电极与连接器21J1脚3相连，

电容C1脚2、电容C2脚2、电容C3脚2、电容C4脚1、电容C5脚2、电容C6脚2、电容C7脚1、电容C8脚1、电容C9脚2、电容C10脚2、二极管D1阳极、二极管D2阳极、二极管D4阳极、霍尔开关元件II6U1脚3、霍尔开关元件I4U1脚3、可编程霍尔元件5U3脚2、电源芯片U4脚2、三极管Q2发射极与电源负极相连。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不限制于本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种汽车离合传感器系统，其特征在于：包括汽车离合传感器及传感器处理电路，汽车离合传感器产生开关信号后经过传感器处理电路转化成高低电平信号输送给汽车控制系统；

所述的汽车离合传感器包括离合主缸(1)、活塞(2)、永久磁铁(3)、感应装置(7)；

所述的感应装置(7)包括霍尔开关元件、可编程霍尔元件(5)；

所述的霍尔开关元件所述的包括霍尔开关元件I(4)、霍尔开关元件II(6)；

活塞(2)位于离合主缸(1)内部，可沿离合主缸(1)轴线位移，活塞(2)上安装有永久磁铁(3)，当活塞(2)发生位移时，安装在活塞(2)上的永久磁铁(3)也跟着一起位移；

在离合主缸(1)外部安装有感应装置(7)，离合主缸(1)和感应装置(7)组成的一个整体与活塞(2)和永久磁铁(3)组成的一个整体在踩下离合时产生相对运动；

霍尔开关元件I(4)、可编程霍尔元件(5)、霍尔开关元件II(6)用于感应永久磁铁的磁场强度变化，其利用永久磁铁(3)的偏磁感应变化，即正向垂直于霍尔开关元件感应点方向的磁场，亦即有效磁场，霍尔开关元件I(4)是正向磁场有效，霍尔开关元件II(6)是反向磁场有效；

当踩动离合踏板时，永久磁铁3磁场随着运动变化，感应装置(7)内的可编程霍尔元件(5)根据磁场变化输出占空比线性变化的PWM方波，反映出离合主缸的行程。

2.根据权利要求1所述的汽车离合传感器系统，其特征在于：所述的传感器处理电路包括连接器J1(21)、电容C1、电阻R1、电阻R2、电容C2、二极管D1、霍尔开关元件II(6)U1、电容C3、电阻R3、电阻R4、电容C4、二极管D2、霍尔开关元件I(4)U2、电阻R5、电阻R6、三极管Q1、电容C5、可编程霍尔元件(5)U3、电容C6、电容C7、电阻R7、三极管Q2、二极管D3、二极管D4、电容C9、电容C8、电源芯片U4、电容C10；

其连接器J1(21)端子2,3,4脚输出，5脚接电源正极，1脚接电源负极，电源正极和电容C1脚、二极管D3阳极、电阻R1脚2、电阻R2脚2、电阻R3脚2、电阻R4脚2、电阻R5脚1、三极管Q1发射极相连，二极管D3阴极与二极管D4阴极、电容C9脚1、电容C8脚2、电源芯片U4脚1相连，电源芯片U4脚3与电容C10脚1、电容C7脚2、可编程霍尔元件(5)U3脚1相连，电阻R1脚1与R2脚1、电容C2脚1、二极管D1阴极、霍尔开关元件II（6）U1脚1相连，霍尔开关元件II(6)U1脚2与电容C3脚1、连接器J1(21)脚4相连，电阻R3脚1与R4脚1、电容C4脚2、二极管D2阴极、霍尔开关元件I(4)U2脚1相连，霍尔开关元件I(4)U2脚2与电阻R5脚2、电阻R6脚2相连，电阻R6脚1与三极管Q1基极相连，三极管Q1集电极与电容C5脚1、连接器J1(21)脚2相连，可编程霍尔元件(5)U3脚4与电容C6脚1相连，电容C6脚2与电阻R7脚1相连，电阻R7脚2与三极管Q2基极相连，三极管Q2集电极与连接器J1(21)脚3相连，

电容C1脚2、电容C2脚2、电容C3脚2、电容C4脚1、电容C5脚2、电容C6脚2、电容C7脚1、电容C8脚1、电容C9脚2、电容C10脚2、二极管D1阳极、二极管D2阳极、二极管D4阳极、霍尔开关元件II(6)U1脚3、霍尔开关元件I(4)U2脚3、可编程霍尔元件(5)U3脚2、电源芯片U4脚2、三极管Q2发射极与电源负极相连。

3.根据权利要求1所述的汽车离合传感器系统，其特征在于：所述的永久磁铁(3)为环形，环形的轴线方向为其充磁方向。

4.根据权利要求1所述的汽车离合传感器系统，其特征在于：所述的霍尔开关元件I(4)，在工作温度范围为：-40℃～140℃范围时，其打开磁场的取值范围为3.4～7.7mT，其关闭磁场的取值范围为1.8～5.4mT；

所述的霍尔开关元件II(6)，在工作温度范围为：-40℃～140℃范围时，其打开磁场的取值范围为-3～-7.7mT，其关闭磁场的取值范围为-1.7～-5.4mT。

5.根据权利要求4所述的汽车离合传感器系统，其特征在于：所述的汽车离合动作时，霍尔开关元件I(4)磁场强度的范围为3.4～7.7mT，霍尔开关元件II(6)磁场强度的范围为-3～-7.7mT，此时霍尔开关元件打开，并由感应装置(7)转化成汽车离合系统所需的电信号；

汽车离合释放时，霍尔开关元件I(4)磁场强度的范围为1.8～5.4mT，霍尔开关元件II(6)磁场强度的范围为-1.7～-5.4mT，此时霍尔开关元件关闭，并由感应装置(7)转化成汽车离合系统所需的电信号。