CN206569069U - 霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器，包括：转轴，霍尔元件，永磁铁，微处理器，数模转换器，电源，转轴的一端与汽车踏板连接，霍尔元件与转轴的另一端相对并间隔开设置；永磁铁位于霍尔元件和转轴之间，永磁铁固定在转轴的另一端并可跟随转轴一起转动；微处理器与霍尔元件连接，以对霍尔元件接收到的永磁铁的信息进行处理；数模转换器与微处理器连接，电源分别于霍尔元件、微处理器、数模转换器连接。本实用新型的一种霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器，能够同时测量汽车踏板的角度和角速率并同时输出角度和角速率两个信号，具有使用寿命长、测试精度高，同时可以有效减小整车控制器的计算强度，提高角速率的测试精度。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车技术领域，具体涉及一种霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器。
背景技术
新能源汽车具有制动能量回收功能，需要对驾驶意图进行识别，而识别的主要依据是加速/制动踏板的开度和开度变化率，即角度和角速率。在汽车踏板测试的技术领域中，广泛使用的是霍尔式角度传感器。这种角度传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛伦兹力作用引起的偏转。现有汽车踏板测试的技术领域中广泛使用的霍尔式角度传感器属于非接触测量方式，具有使用寿命长、测试精度高等优点。但是现有传感器只能直接测量角度，无法直接输出角速率，角速率只能通过整车控制器的CPU差分得到。然而，当对角度传感器的采样频率过低时，整车控制器通过对角度差分得到的角速率不准确，且容易受到其他电信号的干扰；当角度信号的噪声过大时，差分得到的角速率是错误的，根本不能使用；当对角度传感器的采样频率过高时，会增大控制器的计算强度。
因此，如何能够准确测得踏板角速率且不增大整车控制器的计算负担，成为本领域技术人员希望解决的问题。
发明内容
本实用新型旨在一定程度上解决上述技术问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器，该传感器能够同时测量汽车踏板的角度和角速率并同时输出角度和角速率两个信号，具有使用寿命长、测试精度高，同时可以有效减小整车控制器的计算强度，提高角速率的测试精度。
根据本实用新型实施例的一种霍尔式汽车踏板角度/角速率传感器，包括转轴，所述转轴的一端与所述汽车踏板连接；
霍尔元件，所述霍尔元件与所述转轴的另一端相对并间隔开设置；
永磁铁，所述永磁铁位于所述霍尔元件和所述转轴之间，所述永磁铁固定在所述转轴的另一端并可跟随转轴一起转动；
微处理器，所述微处理器与所述霍尔元件连接，以对霍尔元件接收到的永磁铁的信息进行处理；
数模转换器，所述数模转换器与所述微处理器连接，以将所述微处理器计算出的角度和角速率信息转化为模拟信息；
电源，所述电源分别于所述霍尔元件、所述微处理器、所述数模转换器连接。
优选的，所述永磁铁的径向尺寸大于所述转轴的径向尺寸。
优选的，所述永磁铁通过胶粘层与所述转轴连接。
优选的，进一步包括PCB板，所述霍尔元件设在PCB板上，所述霍尔元件设在所述PCB板的中心位置处。
优选的，进一步包括PCB板，所述数模转换器和所述微处理器设在所述PCB板上。
优选的，所述永磁铁通过连接件与所述转轴连接。
优选的，所述霍尔元件采用Melexis的MLX90316霍尔芯片，所述MLX90316霍尔芯片用于收集所述磁铁的磁场信号并将磁场信号转换为表征当前角度值的数字信号。
本实用新型的一种霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器，该传感器能够同时测量汽车踏板的角度和角速率并同时输出角度和角速率两个信号，具有使用寿命长、测试精度高，同时可以有效减小整车控制器的计算强度，提高角速率的测试精度。
附图说明
图1是根据本实用新型一个实施例的一种霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器示意图；
图2是根据本实用新型的一个实施例一种霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器工作原理图；
图3时根据本实用新型的一个实施例的一种霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器电子系统示意图。
其中：100、霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器，10、转轴，20、霍尔元件，30、永磁铁，40、微处理器，50、数模转换器，60、电源。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1、图3所示，根据本实用新型实施例的一种霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器100，包括转轴10、霍尔元件20、永磁铁30、微处理器40、数模转换器50、电源60。
具体而言，转轴10的一端与汽车踏板连接，霍尔元件20与转轴10的另一端相对并间隔开设置，永磁铁30位于霍尔元件20和转轴10之间，永磁铁30固定在转轴10的另一端并可跟随转轴10一起转动，微处理器40余霍尔元件20连接；霍尔元件20可以收集永磁铁30的磁场信号并将磁场信号转换为表征当前角度值的数字信号并将转换的数字信号传递至微处理器40，微处理器40接收霍尔元件20发出的数字信号并对数字信号进行处理，将数字信号在时间上差分得到角速率；数模转换器50与微处理器40连接，以将微处理器40计算出的角度和角速率信息转化为模拟信息；电源40分别与霍尔元件20、微处理器40、数模转换器50连接，用于给霍尔元件20、微处理器器40、数模转换器50供电。本实用新型的一种霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器，霍尔元件能够同时测量汽车踏板的角度和角速率并同时输出角度和角速率两个信号，具有使用寿命长、测试精度高，同时可以有效减小整车控制器的计算强度，提高角速率的测试精度。
如图1所示，永磁铁30的径向尺寸大于转轴10的径向尺寸，方便将永磁铁30固定在转轴10上。
根据本实用新型一个实施例的一种霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器，其中永磁铁30通过胶粘层与转轴10连接，采用此种连接方式具有方便易操作的优点。
根据本实用新型一个实施例的一种霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器，进一步包括PCB板70，霍尔元件20设在PCB板70上，霍尔元件20设在PCB板的中心位置处可以有效收集永磁铁30的磁场信号。
根据本实用新型一个实施例的一种霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器，进一步包括PCB板70，数模转换器50和微处理器40设在PCB板70上，霍尔元件20与PCB板70连接，方便数模转换器50和微处理器40之间的连接。
永磁铁30通过连接件与转轴10连接，霍尔元件20采用Melexis的MLX90316霍尔芯片，MLX90316霍尔芯片用于收集永磁铁20的磁场信号并将磁场信号转换为表征当前角度值的数字信号。
根据本实用新型一个实施例的一种霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器中的电源60、霍尔元件20、微处理器40、数模转换器50构成霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器的电子系统，其中电源60用于给霍尔元件20、微处理器40、数模转换器50供电。
霍尔元件20采用Melexis的MLX90316霍尔芯片。MLX90316霍尔芯片可以将永磁铁20的磁场信号集中起来，并将磁场信号转换为表征当前角度值的数字信号。MLX90316霍尔芯片内设有集磁片（IMC），集磁片可以将平行作用于MLX90316霍尔芯片表面的磁场集中起来，并在IMC结构的边缘产生正比于磁场的垂直分量，再通过两对位于IMC下方向传统平面霍尔元件20来测量此信号。这两对霍尔元件20的放置方向相互垂直，并都平行于MLX90316霍尔芯片表面（X和Y方向），通过这样的结构可以将实际角度编码为两个相位差为90度的正弦信号（cos和sin信号）。感应到的这两个正比于磁场强度的信号（Vx和Vy）将被放大，采样、转换为数字信号。这两个数字信号将通过反正切函数来计算角度，反正切函数是通过查表实现的，表征当前角度值的数字信号再通过数模转换器50转换为模拟信号。
PCB板70上有微处理器，与MLX90316霍尔芯片通过SPI总线通讯。MLX90316霍尔芯片得出的角度值数字量，通过SPI总线将角度值发送给PCB板上70的微处理器40。PCB板70上的微处理器40通过对采集到的角度值在时间上进行差分，得到角速率值。
计算出的角速率值通过数模转换器50将角度和角速率转化为模拟电压量分别输出，至此霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器能同时测试并输出踏板的角度和角速率两个信号。
PCB板70对MLX90316霍尔芯片输出角度值的采样频率高于整车控制器对霍尔式汽车踏板角度及角速率的采样频率。这样输出给整车控制器的角速率值精度较高，且也能有效减小整车控制器的计算强度。霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器能同时输出汽车踏板的角度和角速率两个信号，可以有效减小整车控制器的计算强度，并提高角速率的测试精度。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器，其特征在于，包括：
转轴，所述转轴的一端与所述汽车踏板连接；
霍尔元件，所述霍尔元件与所述转轴的另一端相对并间隔开设置；
永磁铁，所述永磁铁位于所述霍尔元件和所述转轴之间，所述永磁铁固定在所述转轴的另一端并可跟随转轴一起转动；
微处理器，所述微处理器与所述霍尔元件连接，以对霍尔元件接收到的永磁铁的信息进行处理；
数模转换器，所述数模转换器与所述微处理器连接，以将所述微处理器计算出的角度和角速率信息转化为模拟信息；
电源，所述电源分别于所述霍尔元件、所述微处理器、所述数模转换器连接。
2.根据权利要求1所述霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器，其特征在于，所述永磁铁的径向尺寸大于所述转轴的径向尺寸。
3.根据权利要求1所述霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器，其特征在于，所述永磁铁通过胶粘层与所述转轴连接。
4.根据权利要求1所述霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器，其特征在于，进一步包括PCB板，所述霍尔元件设在PCB板上，所述霍尔元件设在所述PCB板的中心位置处。
5.根据权利要求1所述霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器，其特征在于，进一步包括PCB板，所述数模转换器和所述微处理器设在所述PCB板上。
6.根据权利要求1所述霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器，其特征在于，所述永磁铁通过连接件与所述转轴连接。
7.根据权利要求1所述霍尔式汽车踏板角度及角速率传感器，其特征在于，所述霍尔元件采用Melexis的MLX90316霍尔芯片，所述MLX90316霍尔芯片用于收集所述磁铁的磁场信号并将磁场信号转换为表征当前角度值的数字信号。
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| CN113307186A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-08-27 | 安徽合力股份有限公司 | 一种叉车横置油缸转向桥及零位确认方法 |
| WO2022089533A1 (zh) * | 2020-10-28 | 2022-05-05 | 中国第一汽车股份有限公司 | 车辆加速踏板开度获取方法、主动发声系统及车辆 |
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