一種采用冗余設(shè)計的新型電子油門踏板的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種采用冗余設(shè)計的新型電子油門踏板，踏板中配備的高精度霍爾傳感器可將踏板角度信號轉(zhuǎn)換成電壓信號傳至發(fā)動機或整車ECU，供其進行信號識別并控制發(fā)動機的油門開度及車輛速度。踏板中配備的單軸兩傳感器可實現(xiàn)單側(cè)傳感器互檢、雙側(cè)傳感器他檢功能，可在四路輸出電壓信號中有最多兩個信號故障時，仍能保證車輛正常行駛。全金屬封閉設(shè)計的踏板結(jié)構(gòu)具備抗干擾和環(huán)境適應(yīng)性強的優(yōu)點，并且霍爾傳感器可保證踏板具備高精度和高可靠性，應(yīng)用范圍廣。
【專利說明】—種采用冗余設(shè)計的新型電子油門踏板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種采用冗余設(shè)計的新型電子油門踏板，屬于車輛配件【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]【背景技術(shù)】
[0003]油門踏板是車輛控制系統(tǒng)的組成部分。駕駛員通過控制油門踏板踩踏的角度來控制發(fā)動機的節(jié)氣門(量調(diào)節(jié)式內(nèi)燃機)或噴油量(質(zhì)調(diào)節(jié)式內(nèi)燃機)，進而完成對車輛車速的控制。
[0004]從工作原理上講，油門踏板可分為機械式和電子式兩種。傳統(tǒng)的機械油門踏板采用連桿或拉索來控制油門開度；隨著20世紀80年代末車輛電子技術(shù)的發(fā)展，電子油門踏板應(yīng)運而生，由于其用電子信號采集取代了傳統(tǒng)的拉索控制，控制精度和速度得到較大提高。
[0005]在電子油門踏板中，傳感器通過將駕駛員踩踏踏板的角度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號傳至ECU，ECU通過查詢標定好的MAP圖精確控制燃料量，因此傳感器是反映踏板控制精度的關(guān)鍵部件。
[0006]申請?zhí)枮?00920034869.2，其公告日為2010年6月9日的中國專利申請公開了《非接觸式電子油門踏板位置傳感器》，該專利將信號處理器采用霍爾傳感器采集磁信號，通過數(shù)字處理器對采樣信號進行誤差分析和補償，輸出線性電壓信號到車輛發(fā)動機的電子油門控制單元，最后經(jīng)電子油門控制單元改變發(fā)動機的工況。該專利所述的霍爾傳感器具有輸出信號穩(wěn)定、精確度高等優(yōu)點，且非接觸式霍爾傳感器具有可靠性高和壽命長的優(yōu)點。
[0007]申請?zhí)枮?00910063751.7，其公告日為2010年2月3日的中國專利申請公開了《一種采用不同物理原理冗余設(shè)計的電子油門踏板》，該專利采用壓電傳感器和霍爾傳感器兩套傳感設(shè)備的冗余設(shè)計，結(jié)構(gòu)簡單、測試精度高且可靠性好。該專利的主要特點是冗余設(shè)計使得兩個傳感器相互檢測，當一個傳感器發(fā)生故障時能及時被識另，增加了系統(tǒng)的可靠性，保障行車的安全性。但采用該專利中的冗余設(shè)計會發(fā)現(xiàn)，當壓電傳感器和霍爾傳感器中的其中一個出現(xiàn)問題時，即當壓電傳感器和霍爾傳感器將踏板上的壓力和角度信號轉(zhuǎn)換為不同的電信號傳給ECU時，僅能判斷出兩個傳感器中的一個出現(xiàn)故障，而不能判斷出具體哪一個傳感器出現(xiàn)故障。因此，ECU無法對燃料量進行在線控制，駕駛員只能停車檢查傳感器故障，待踏板總成修理完畢或更換故障傳感器后才能使車輛正常行駛。因而在傳感器成本增加的情況下，并沒有使得冗余設(shè)計的優(yōu)勢完全發(fā)揮出來。
[0008]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實用新型是基于以上霍爾傳感器和冗余設(shè)計電子油門踏板而提出的采用兩個霍爾傳感器冗余設(shè)計的新型電子油門踏板。針對以上現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型提供一種單軸兩傳感器四路輸出信號結(jié)構(gòu)，解決目前電子油門踏板傳感器故障時車輛無法正常行駛的問題。
[0010]本實用新型一種采用冗余設(shè)計的新型電子油門踏板結(jié)構(gòu)中，所述的新型電子油門踏板由油門踏板、踏板壓蓋和踏板底座組成，踏板壓蓋和踏板底座通過螺栓連接固定，踏板航插通過螺栓連接與踏板底座固定，霍爾傳感器連接軸分別與油門踏板和踏板底座鉸連接，霍爾傳感器搖臂通過螺栓連接至霍爾傳感器連接軸上，霍爾傳感器通過螺栓連接與踏板底座固定并套入霍爾傳感器連接軸中，霍爾傳感器通過電線與踏板航插相連。本實用新型中霍爾傳感器和霍爾傳感器搖臂的數(shù)量均為2個。
[0011]本實用新型采用可編程的霍爾角位移傳感器將油門踏板角度信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，兩套傳感器是同軸的，保證兩套傳感器的電壓信號不產(chǎn)生偏差。每套傳感器輸出兩路成2倍關(guān)系的電壓信號，作為冗余、安全保障。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0013](I)抗干擾:采用全金屬封閉設(shè)計，可滿足電磁兼容性要求，對信號干擾起到較強的屏蔽作用。
[0014](2)精度高:采用可編程的霍爾角位移傳感器，測試精度較高。
[0015](3)可靠性高:采用單軸兩傳感器四路輸出信號結(jié)構(gòu)，可進行電壓最小、最大值報警，可實現(xiàn)單側(cè)傳感器互檢、雙側(cè)傳感器他檢功能，當油門踏板傳感器故障時可最大程度上保證車輛正常行駛。
[0016](4)環(huán)境適應(yīng)性強:防水、防塵。 [0017](5)應(yīng)用范圍廣:可應(yīng)用于客車、轎車、載貨汽車、越野汽車、軍用車輛、工程機械、特種車輛等各類車輛的地板式或懸掛式踏板中。
[0018]綜上，本實用新型提供了一種采用冗余設(shè)計的新型電子油門踏板，踏板中配備的高精度霍爾傳感器可將踏板角度信號轉(zhuǎn)換成電壓信號傳至發(fā)動機或整車ECU，供其進行信號識別并控制發(fā)動機的油門開度及車輛速度。踏板中配備的單軸兩傳感器可實現(xiàn)單側(cè)傳感器互檢、雙側(cè)傳感器他檢功能，可在四路輸出電壓信號中有最多兩個信號故障時，仍能保證車輛正常行駛。全金屬封閉設(shè)計的踏板結(jié)構(gòu)具備抗干擾和環(huán)境適應(yīng)性強的優(yōu)點，并且霍爾傳感器可保證踏板具備高精度和高可靠性，應(yīng)用范圍廣。
[0019]以下將結(jié)合附圖和【具體實施方式】，對本實用新型進行較為詳細的說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為新型電子油門踏板總成結(jié)構(gòu)主視圖。
[0021]圖2為新型電子油門踏板總成結(jié)構(gòu)右視圖。
[0022]圖3為新型電子油門踏板的霍爾傳感器冗余設(shè)計電壓原理圖。
[0023]圖中:
[0024]1-油門踏板 2-板壓蓋3-踏板底座
[0025]4—踏板航插 5—霍爾傳感器連接軸6—霍爾傳感器搖臂
[0026]7——霍爾傳感器
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明:
[0028]如圖1所示，本實施方式涉及一種采用冗余設(shè)計的新型電子油門踏板，所述的新型電子油門踏板由油門踏板1、踏板壓蓋2和踏板底座3組成，踏板壓蓋2和踏板底座3通過螺栓連接固定，踏板航插4通過螺栓連接與踏板底座3固定，霍爾傳感器連接軸5分別與油門踏板I和踏板底座3鉸連接，霍爾傳感器搖臂6通過螺栓連接至霍爾傳感器連接軸5上，霍爾傳感器7通過螺栓連接與踏板底座3固定并套入霍爾傳感器連接軸5中，霍爾傳感器7通過電線與踏板航插4相連。本實用新型中霍爾傳感器7和霍爾傳感器搖臂6的數(shù)量均為2個。
[0029]本實施方式的裝配過程如下:在踏板底座3上通過螺栓連接固定踏板航插4，在霍爾傳感器連接軸5上套入2個霍爾傳感器搖臂6和2個霍爾傳感器7，在踏板底座3上通過鉸連接安裝霍爾傳感器連接軸5和油門踏板1，2個霍爾傳感器搖臂6通過螺栓連接固定至霍爾傳感器連接軸5的指定位置，2個霍爾傳感器7通過螺栓連接固定至踏板底座3的指定位置，在踏板底座3上通過螺栓連接固定踏板壓蓋2，2個霍爾傳感器7通過電線與踏板航插4相連，從而完成電子油門踏板的總體裝配。
[0030]如圖2所示，本實施方式所述的霍爾傳感器7均位于霍爾傳感器搖臂6外側(cè)且均在霍爾傳感器連接軸5上呈同軸布置，從而實現(xiàn)單軸兩傳感器四路信號輸出。
[0031 ] 如圖3所示，本實施方式涉及霍爾傳感器冗余設(shè)計電壓原理圖。在該原理圖中，橫坐標P表示駕駛員踩踏的油門踏板開度，縱坐標V表示霍爾傳感器產(chǎn)生的電壓值。當駕駛員踩踏油門踏板時，兩個霍爾傳感器搖臂6產(chǎn)生與踏板轉(zhuǎn)動角度相同的角度。根據(jù)油門踏板開度不同，霍爾傳感器搖臂與霍爾傳感器間的相對位置不同從而產(chǎn)生不同的電壓信號。兩個霍爾傳感器產(chǎn)生四路電壓信號，其中一個霍爾傳感器產(chǎn)生V1和V3電壓信號，另一個霍爾傳感器產(chǎn)生V2和V4電壓信號。當油門踏板開度從0-100%變化時，V1和V2的變化范圍是Vc-Va, V3和V4的變化范圍是VD-VB。以下是霍爾傳感器正常工作或發(fā)生故障時的電壓信號原理和車輛油門控制策略:[0032](I)當兩個霍爾傳感器輸出的四路信號均正常時，得到的四路信號滿足％=2%、V2=2V4、V1=V2,此時實現(xiàn)單側(cè)傳感器互檢和雙側(cè)傳感器他檢功能。
[0033](2)當四路信號中有一路出現(xiàn)故障時，即當有且僅有一個霍爾傳感器輸出的低壓信號有故障時，得到V1 ΦΦ 2V4、V1=V2 ;當有且僅有一個霍爾傳感器輸出的高壓信號有故障時，V1 ^ 2V3、V2=2V4、V3=V4，或VPV3J2 ^ 2V4、V3=V4，此時可根據(jù)兩倍高低壓信號對應(yīng)關(guān)系判斷其中一路信號故障，油門控制按照另外三路信號執(zhí)行。
[0034](3)當四路信號中有一路出現(xiàn)故障時，即當兩個霍爾傳感器中的一個霍爾傳感器輸出的高壓信號有故障、另一個霍爾傳感器輸出的低壓信號也有故障時，得到V1 Φ 2V3、V2 Φ 2V4、V1=2V4 ;當兩個霍爾傳感器輸出的高壓信號均有故障時，得到V1 Φ 2V3、V2 Φ 2V4、V3=V4 ;當兩個霍爾傳感器輸出的低壓信號均有故障時，得到V1 Φ 2V3、V2 Φ 2V4、V1=V2，此時可根據(jù)兩倍高低壓信號對應(yīng)關(guān)系和兩路高壓信號相等或兩路低壓信號相等判斷其中兩路信號故障，油門控制按照另外兩路信號執(zhí)行，可保證在四路輸出電壓信號有最多兩個信號故障時，仍能保證車輛正常行駛。
【權(quán)利要求】
1.一種采用冗余設(shè)計的新型電子油門踏板，其特征在于包括:所述的新型電子油門踏板由油門踏板(I)、踏板壓蓋(2)和踏板底座(3)組成，踏板壓蓋(2)和踏板底座(3)通過螺栓連接固定，踏板航插(4)通過螺栓連接與踏板底座(3)固定，霍爾傳感器連接軸(5)分別與油門踏板(I)和踏板底座(3)鉸連接，霍爾傳感器搖臂(6)通過螺栓連接至霍爾傳感器連接軸(5)上，霍爾傳感器(7)通過螺栓連接與踏板底座(3)固定并套入霍爾傳感器連接軸(5)中，霍爾傳感器(7)通過電線與踏板航插(4)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電子油門踏板，其特征在于，所述霍爾傳感器搖臂(6)和霍爾傳感器(7)的數(shù)量均為2個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電子油門踏板，其特征在于，采用單軸兩傳感器四路輸出信號結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)單側(cè)傳感器互檢、雙側(cè)傳感器他檢功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電子油門踏板，其特征在于，所述踏板壓蓋(2)和踏板底座(3)均采用全金屬封閉設(shè)計，具備較強的抗干擾性和環(huán)境適應(yīng)性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電子油門踏板，其特征在于，采用可編程的霍爾角位移傳感器，測試精度和可靠性較高。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型電子油門踏板，其特征在于，可應(yīng)用于客車、轎車、載貨汽車、越野汽車、工程機械的地板式或懸掛式踏板中。
【文檔編號】B60K26/02GK203752911SQ201420096192
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】黃印玉, 張長嶺, 尚勇, 曹永輝, 胡東平 申請人:北京比特英泰動力技術(shù)有限公司