[发明专利]一种抗磁场干扰的非接触式踏板位置的检测装置

说明书

本发明涉及一种非接触式测量踏板位置的装置。一种抗磁场干扰的非接触式踏板位置的检测装置，包括一个移动磁场源，移动磁场源与踏板相连，在移动磁场源的一侧设有静止磁场源和一个位移传感器，其中移动磁场源相对于位移传感器可移动，静止磁场源相对于位移传感器不可移动，位移传感器具有至少两组霍尔单元。本发明提供了一种结构简单，成本低，体积小，精度高，不需要辅助的处理单元和辅助措施的一种抗磁场干扰的非接触式踏板位置的检测装置；解决了现有技术中存在的非接触式的检测装置结构复杂，成本高，磁铁长度大，精度不够，容易受到磁场干扰影响的技术问题。

技术领域

本发明涉及一种非接触式测量踏板位置的装置，具备抗外界磁场干扰的功能，特别是车辆上的油门踏板，刹车踏板和离合器踏板。

背景技术

汽车领域中，各种执行机构如踏板的位置信息都需要被检测并用于控制车辆的行驶。非接触式的检测方法提供了免于磨损的优点，而磁性方法对于污垢和损伤非常不敏感，很符合汽车上的要求，因此在车辆非接触式的检测手段中有广泛的应用。

由于新能源车的兴起，带来了车辆更复杂的电磁环境，各大车企将原先的磁场干扰实验标准从原来的1000A/m提高到了4000A/m，意味着磁性位移传感器面临更严苛的磁场干扰要求。

部分传感器供应商开发出了差分式的二维或三维霍尔传感器，利用临近的多组霍尔单元求磁场分量的差分，再用差分值的比值来计算位置。两组相邻的霍尔单元分别探测两个磁场分量，得到Bx1，Bz1和Bx2，Bz2。求差分得到Bx1-Bx2＝ΔBx和Bz1-Bz2＝ΔBz。再根据α＝arctan(ΔBz/ΔBx)计算位置。差分的方式虽然解决了磁场干扰的问题，但也带来了新的问题，即原始的磁场使用了差分计算后，得到的磁场角度与差分前的结果差异较大，因此大部分传统的磁场源设计不能满足使用要求。

图2示出了踏板线性移动对应的输出信号的要求，前半段为线性区，信号与踏板位置呈线性对应关系，踏板位置绝大部分时间处于线性区；后半段为饱和区，信号保持固定值，不再与踏板位置线性相关，踏板极少数情况会移动到该区域。根据磁场源设计常识，磁铁的长度与测试的行程直接相关，行程越长，磁铁越长。通常磁铁长度与行程接近。而磁铁长度越长，成本越高，为了解决上述技术问题，在现有的技术中，采用与线性区接近的磁铁长度作为移动磁场源，但是经过计算后的前半段的磁场角度与输出信号一致，但由于磁铁较短，后半段的磁场角度发生了跳变，无法实现后半段的饱和输出。如图3和4所示。

公开的欧洲专利说明EP 2820384 B1和德国专利说明DE 102019112572 A1都采用了结合磁场强度的方式来解决后半段的问题。当处于线性区时，磁场强度大于设定值，输出与磁场角度相关联的信号，当处于饱和区时，磁场强度小于设定值，输出预设好的固定值。

虽然结合磁场强度能解决后半段的问题，但是需要位移传感器采集原始的磁场分量，再计算对应的磁场角度和磁场强度，通过逻辑判断得到最终的结果。而由于市面上通用的二维或三维霍尔芯片都不具备这样的功能，因此需要额外增加微处理单元或定制专门的芯片，增加了成本。

发明内容

本发明提供了一种结构简单，成本低，体积小，精度高，不需要辅助的处理单元和辅助措施的一种抗磁场干扰的非接触式踏板位置的检测装置；解决了现有技术中存在的非接触式的检测装置结构复杂，成本高，磁铁长度大，精度不够，容易受到磁场干扰影响的技术问题。

本发明的上述技术问题是通过下述技术方案解决的：一种抗磁场干扰的非接触式踏板位置的检测装置，包括一个移动磁场源，移动磁场源与踏板相连，在移动磁场源的一侧设有静止磁场源和一个位移传感器，其中移动磁场源相对于位移传感器可移动，静止磁场源相对于位移传感器不可移动，位移传感器具有至少两组霍尔单元。