CN115541229A - 一种长行程汽车离合器的位置标定*** - Google Patents
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Abstract
本发明采用的技术方案是：一种长行程汽车离合器的位置标定***，包括两个霍尔芯片、永磁体和微处理单元；所述永磁体固定于汽车离合器上；当离合器处于零点位置时，所述霍尔芯片对称地固定于永磁体外侧的整车内部；所述霍尔芯片的信号输出端与微处理单元的信号输入端电连接；永磁体随离合器发生线性位移并触发两个霍尔芯片输出线性信号；微处理单元接收两个霍尔芯片输出的线性信号，并对两个线性信号进行拟合得到综合线性信号；通过综合线性信号得到汽车离合器的位移数据。本发明节约成本的同时有效提高离合的位置标定精度。
Description
技术领域
本发明属于汽车离合器技术领域，具体涉及一种长行程汽车离合器的位置标定***。
背景技术
离合器位置传感器在车载离合器支架上方，离合器位置传感器就是离合器开关。传感器将离合器的位置信号传给ECU控制器，用于控制定速巡航(GRA)及换档时点火角和喷油量调节。
目前汽车离合器的位置标定由于行程较长，通常采用的是PLCD传感器。PLCD是Permanent-magnet linear contactless displacement的缩写，即永磁线性非接触位移传感器。其工作原理是将永磁体粘接固定在汽车离合器上，传感器是由导磁的铁心，和分别缠绕其上的初级线圈和两个次级线圈组成。当初级线圈产生一定频率的励磁交流电压，在两个次级线圈上就会随之产生相应的感性电动势。当永磁体作线性运动时，次级两个线圈输出电压之差与永磁体移动成线性关系。
现有的传感器结构较复杂，制造成本较高；需要匹配专门的芯片，以产生励磁交流电压；磁场在铁心中会产生磁滞效应，影响精度及响应时间。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种长行程汽车离合器的位置标定***，节约成本的同时有效提高离合的位置标定精度。
本发明采用的技术方案是：一种长行程汽车离合器的位置标定***，包括两个霍尔芯片、永磁体和微处理单元；所述永磁体固定于汽车离合器上；当离合器为零点位置时，所述霍尔芯片对称地固定于永磁体外侧的整车内部；所述霍尔芯片沿永磁体的运动方向分布；所述霍尔芯片的信号输出端与微处理单元的信号输入端电连接；永磁体随离合器发生线性位移并触发两个霍尔芯片输出线性信号；微处理单元接收两个霍尔芯片输出的线性信号，并对两个线性信号进行拟合得到综合线性信号；通过综合线性信号得到汽车离合器的位移数据。
上述技术方案中，所述两个霍尔芯片和微处理单元固定于同一个PCB板上；两个霍尔芯片输出的信号为PWM占空比信号。本发明将霍尔芯片和微处理单元集成于PCB上，有效节约车内空间。上述技术方案中，位于永磁体左侧的霍尔芯片为第一芯片，第一芯片输出的信号为第一信号,第一输出信号取决于永磁体与第一芯片的相对位置；位于永磁体右侧的霍尔芯片为第二芯片，第二芯片输出的信号为第二信号，第二输出信号取决于永磁体与第二芯片的相对位置；除离合器位于零点位置的任一时刻，永磁体与第一芯片和第二芯片的相对位置是不同的；第一芯片和第二芯片在任一时刻输出的第一信号和第二信号不相同。本发明通过两个霍尔芯片的左右相对设置，更精确的获得永磁体的位置数据。
微处理单元接收两个霍尔芯片输出的线性信号，并对两个线性信号进行拟合得到综合线性信号的过程包括：
微处理单元判断第一信号和第二信号是否有效呈线性输出；
如果第一信号和第二信号均有效呈线性输出，则对第一信号和第二信号进行拟合线性处理，得到综合线性信号；
如果只有第一信号有效呈线性输出，则仅对第一信号进行线性处理，得到综合线性信号；
如果只有第二信号有效呈线性输出，则仅对第二信号进行线性处理，得到综合线性信号。
本发明只对有效呈线性输出的信号进行处理和计算，保证计算得到的综合线性信号的有效性和准确度。
上述技术方案中，微处理单元判断第一信号和第二信号是否有效呈线性输出的过程包括：
如果第一信号小于等于第一设定值，则判定只有第一信号有效呈线性输出；
如果第一信号大于等于第二设定值，则判定只有第二信号有效呈线性输出；
如果第一信号大于第一设定值且小于第二设定值，则判定第一信号和第二信号均有效呈线性输出。
本发明通过针对第一信号定义第一设定值和第二设定值，用于判定信号是否有效呈线性输出，提高判断过程的效率，节约计算成本。
上述技术方案中，采用下式单独对第一信号S1进行拟合线性处理，得到综合线性信号S：
S＝C*S1+D1 (1)；
其中C为设定的计算系数，D1为设定的第一补偿值。
上述技术方案中，采用下式单独对信号S2进行拟合线性处理，得到综合线性信号S：
S＝C*S2+D2 (2)；
其中C为设定的计算系数，D2为设定的第二补偿值。
上述技术方案中，采用下式对第一信号和第二信号进行拟合线性处理，得到综合线性信号S：
S＝(C*S1+D1)*1/2+(C*S2+D2)*1/2 (3)。
本发明采用设定的公式对信号进行拟合线性处理得到综合性信号，提高计算效率的同时保证了计算精度，有效反映了离合器的行程状态。
上述技术方案中，第一补偿值D1、第二补偿值D2和计算系数C通过在实验室试验计算获取；在实验室中模拟离合器从完全闭合到完全分开的全过程，该全过程中第一芯片和第二芯片实时输出第一信号和第二信号至微处理单元，同时采集离合器在该全过程中每个时刻的位置数据；该全过程离合器的行程为L；
获取第一信号在该全过程中的高饱和阈值Smax和第二信号在该全过程中的低饱和阈值Smin；
找到第一信号的高饱和阈值Smax起始点时刻对应的离合器位置作为第一信号饱和位置点；
找到第二信号的低饱和阈值Smin终点时刻对应的离合器位置作为第二信号饱和位置点；
求取第二信号饱和位置点与第一信号饱和位置点的差值的绝对值作为饱和位置差Δ；
采用下式计算第一补偿值D1：
D1＝Smin*(L-Δ)/(2*L) (4)；
采用下式计算第一补偿值D2：
D2＝Smax*(L-Δ)/(2*L) (5)；
采用下式计算计算系数C：
C＝(L+Δ)/(2*L) (6)。
本发明通过实验室的试验数据获取计算综合线性信号的公式中的所有系数，上述系数的计算方法有效反映了离合器的行程特征和状态，有效保证了综合线性信号计算的精确度。
上述技术方案中，第一设定输出值A和第二设定输出值B通过在实验室试验计算获取；通过设定该输出值A和B，有利于确定第一信号S1与第二信号S2的线性区间，方便进一步的线性拟合综合输出。
采用下式求取第一设定位置点P1：
P1＝Δ/4 (7)；
采用下式求取第二设定位置点P2：
P2＝-Δ/4 (8)；
第一设定值A为第一信号在该全过程中第一设定位置点P1对应的输出值；第二设定值B为第一信号在该全过程中第二设定位置点P2对应的输出值。
本发明通过实验室的试验数据获取第一设定值和第二设定值，有效反映了离合器的行程特征和状态，有效保证了综合线性信号计算的精确度。
上述技术方案中，在实验室中模拟离合器从完全闭合到完全分开的全过程中，同时采集离合器在该全过程中每个时刻的位移数据；并采用公式(1)-(8)基于第一芯片和第二芯片在该全过程中输出的第一信号和第二信号计算得到全过程中每个时刻的综合线性信号；根据在该全过程中每个时刻的离合器位移数据和综合线性信号数据，计算得到离合器位置数据与综合线性信号数据的线性关系；微处理单元根据实时获取的综合线性信号，通过其与离合器位置数据的线性关系即可标定离合器的位置行程。本发明通过采用双霍尔芯片，有效提高了传感器的测量位置行程，开发了专门算法植入到微处理器中，实现了两路输出信号的综合线性拟合输出，提高了传感器的输出精度，能够满足离合器位置标定的要求。
本发明的有益效果是：本发明取消了现有技术中PLCD传感器，其结构复杂，需要专门芯片产生交流励磁电压，且由于需要铁心，不可避免会产生磁滞效应，从而影响传感器的精度及响应时间。本发明采用单磁体与双芯片配合的结构，结构简单，制作安装方便。本发明同步开发了相应的计算方法，得到较理想的随行程变化的线性输出，有效提高测量精度。
附图说明
图1为本发明的安装示意图；
图2为本发明的电路示意图；
图3为本发明的流程示意图；
图4为本发明的双芯片的输出信号示意图；
图5为本发明的双芯片的输出信号及拟合的线性信号示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1所示，本发明一种长行程汽车离合器的位置标定***，包括两个霍尔芯片、永磁体和微处理单元；所述永磁体固定于汽车离合器上；所述霍尔芯片对称固定于处于零位位置时的永磁体外侧的整车内部；所述霍尔芯片的信号输出端与微处理单元的信号输入端电连接；永磁体随离合器发生线性位移并触发两个霍尔芯片输出线性信号；微处理单元接收两个霍尔芯片输出的线性信号，并对两个线性信号进行拟合得到综合线性信号；通过综合线性信号标定汽车离合器的位移数据。永磁体粘接固定在汽车离合器上并随之作长行程的线性运动。微处理单元通过两个霍尔芯片测量永磁体的运动来标定离合器的位置行程。
如图2所示，所述两个霍尔芯片和微处理单元固定于同一个PCB板上；两个霍尔芯片输出的信号为PWM占空比信号。
具体地，位于永磁体左侧的霍尔芯片为第一芯片，第一芯片输出的信号为第一信号,第一输出信号取决于永磁体与第一芯片的相对位置；位于永磁体右侧的霍尔芯片为第二芯片，第二芯片输出的信号为第二信号，第二输出信号取决于永磁体与第二芯片的相对位置；除离合器位于零点位置的任一时刻，永磁体与第一芯片和第二芯片的相对位置是不同的；第一芯片和第二芯片在任一时刻输出的第一信号和第二信号不相同。永磁体随离合器在第一芯片和第二芯片之间移动。离合器处于零点时，两个芯片是相对于磁铁对称，但位置是不同的，比如一个是+10mm,一个是-10mm。因为磁场是矢量，有方向之分，芯片对称时(+10mm，-10mm)，两个芯片探测到的磁信号也是不同的。微处理单元内集成有独立开发的算法程序，对两个线性信号进行拟合得到综合线性信号的过程，如图3所示包括：
微处理单元判断第一信号S1和第二信号S2是否有效呈线性输出；
如果第一信号S1和第二信号S2均无效，则输出信号无效的报错提示，此种情况一般极为少见；
如果第一信号S1和第二信号S2均有效呈线性输出，则对第一信号和第二信号进行拟合线性处理，得到综合线性信号S；
如果只有第一信号S1有效呈线性输出，则仅对第一信号S1进行线性处理，得到综合线性信号S；
如果只有第二信号S2有效呈线性输出，则仅对第二信号S2进行线性处理，得到综合线性信号S。
具体地，微处理单元判断第一信号和第二信号是否有效呈线性输出的过程包括：
如果第一信号S1小于等于第一设定值A，则判定只有第一信号S1有效呈线性输出；采用下式单独对第一信号S1进行拟合线性处理，得到综合线性信号S：
S＝C*S1+D1 (1)；
其中C为设定的计算系数，D1为设定的第一补偿值。
如果第一信号S1大于等于第二设定值B，则判定只有第二信号S2有效呈线性输出；采用下式单独对信号S2进行拟合线性处理，得到综合线性信号S：
S＝C*S2+D2 (2)；
其中C为设定的计算系数，D2为设定的第二补偿值。
如果第一信号S1大于第一设定值A且小于第二设定值B，则判定第一信号S1和第二信号S2均有效呈线性输出；采用下式对第一信号和第二信号进行拟合线性处理，得到综合线性信号S：
S＝(C*S1+D1)*1/2+(C*S2+D2)*1/2 (3)。
具体地，第一补偿值D1、第二补偿值D2、计算系数C、第一设定值A和第二设定值B通过在实验室试验计算获取：在实验室中模拟离合器从完全闭合到完全分开的全过程，该全过程中第一芯片和第二芯片实时输出第一信号和第二信号至微处理单元，该全过程的时长为L；微处理单元对该全过程采集的第一信号和第二信号进行计算，得到第一补偿值D1、第二补偿值D2和计算系数C，其过程如下：
如图4所示，获取第一信号在该全过程中的高饱和阈值Smax和第二信号在该全过程中的低饱和阈值Smin；第一信号在该全过程中的高饱和阈值Smax为第一信号由持续线性攀升进入第一个平缓期的拐点所对应的值；第二信号在该全过程中的低饱和阈值Smin为第二信号由平缓期进入持续线性攀升阶段的拐点所对应的值。
找到第一信号的高饱和阈值Smax起始点时刻对应的离合器(永磁体)位置作为第一信号饱和位置点，存储为Δ/2；
找到第二信号的低饱和阈值Smin终点时刻对应的离合器(永磁体)位置作为第二信号饱和位置点存储为-Δ/2；
求取第二信号饱和位置点与第一信号饱和位置点的差值的绝对值作为饱和位置差Δ；
采用下式计算第一补偿值D1：
D1＝Smin*(L-Δ)/(2*L) (4)；
采用下式计算第一补偿值D2：
D2＝Smax*(L-Δ)/(2*L) (5)；
采用下式计算计算系数C：
C＝(L+Δ)/(2*L) (6)。
采用下式求取第一设定位置点P1：
P1＝Δ/4 (7)；
采用下式求取第二设定位置点P2：
P2＝-Δ/4 (8)；
如图5所示，第一设定值A为第一信号在该全过程中第一设定位置点P1对应的的输出值；第二设定值B为第一信号在该全过程中第二设定位置点P2对应的的输出值。
优选地，在实验室中模拟离合器从完全闭合到完全分开的全过程中，同时采集离合器在该全过程中每个时刻的位移数据；在微处理单元通过统计分析，并采用公式(4)-(8)计算得到第一补偿值D1、第二补偿值D2、计算系数C、第一设定值A和第二设定值B，生成微处理单元的内置算法程序。
微处理单元内集成的算法程序如下所示：
基于第一芯片和第二芯片在该全过程中输出的第一信号S1和第二信号S2，以及微处理单元的内置算法程序计算得到全过程中每个时刻的综合线性信号S。
根据在该全过程中每个时刻的离合器位移数据和综合线性信号数据，计算得到离合器位置数据与综合线性信号数据的线性关系，并将该线性关系作为算法程序配置于微处理单元。
本具体实施例在实际应用过程中，微处理单元实时获取第一芯片输出的第一信号和第二芯片输出的第二信号。微处理单元判断第一信号和第二信号是否有效呈线性输出：
如果第一信号S1小于等于第一设定值A，则判定只有第一信号S1有效呈线性输出；采用下式单独对第一信号S1进行拟合线性处理，得到综合线性信号S：
S＝C*S1+D1 (1)；
其中C为设定的计算系数，D1为设定的第一补偿值。
如果第一信号S1大于等于第二设定值B，则判定只有第二信号S2有效呈线性输出；采用下式单独对信号S2进行拟合线性处理，得到综合线性信号S：
S＝C*S2+D2 (2)；
其中C为设定的计算系数，D2为设定的第二补偿值。
如果第一信号S1大于第一设定值A且小于第二设定值B，则判定第一信号S1和第二信号S2均有效呈线性输出；采用下式对第一信号和第二信号进行拟合线性处理，得到综合线性信号S：
S＝(C*S1+D1)*1/2+(C*S2+D2)*1/2 (3)。
微处理单元根据实时获取的综合线性信号，通过其与离合器位置数据的线性关系，即可标定离合器的位置行程。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种长行程汽车离合器的位置标定***，其特征在于：包括两个霍尔芯片、永磁体和微处理单元；所述永磁体固定于汽车离合器上；当离合器处于零点位置时，所述霍尔芯片对称地固定于永磁体外侧的整车内部；所述霍尔芯片沿永磁体的运动方向分布；所述霍尔芯片的信号输出端与微处理单元的信号输入端电连接；永磁体随离合器发生线性位移并触发两个霍尔芯片输出线性信号；微处理单元接收两个霍尔芯片输出的线性信号，并对两个线性信号进行拟合得到综合线性信号；通过综合线性信号得到汽车离合器的位移数据。
2.根据权利要求1所述的一种长行程汽车离合器的位置标定***，其特征在于：所述两个霍尔芯片和微处理单元固定于同一个PCB板上；两个霍尔芯片输出的信号为PWM占空比信号。
3.根据权利要求2所述的一种长行程汽车离合器的位置标定***，其特征在于位于永磁体左侧的霍尔芯片为第一芯片，第一芯片输出的信号为第一信号,第一输出信号取决于永磁体与第一芯片的相对位置；位于永磁体右侧的霍尔芯片为第二芯片，第二芯片输出的信号为第二信号，第二输出信号取决于永磁体与第二芯片的相对位置；在除离合器处于零点位置以外的任一时刻，永磁体与第一芯片和第二芯片的相对位置是不同的；第一芯片和第二芯片在任意时刻输出的第一信号和第二信号不相同；微处理单元接收两个霍尔芯片输出的线性信号，并对两个线性信号进行拟合得到综合线性信号的过程包括：
微处理单元判断第一信号和第二信号是否有效呈线性输出；
如果第一信号和第二信号均有效呈线性输出，则对第一信号和第二信号进行拟合线性处理，得到综合线性信号；
如果只有第一信号有效呈线性输出，则仅对第一信号进行线性处理，得到综合线性信号；
如果只有第二信号有效呈线性输出，则仅对第二信号进行线性处理，得到综合线性信号。
4.根据权利要求3所述的一种长行程汽车离合器的位置标定***，其特征在于：微处理单元判断第一信号和第二信号是否有效呈线性输出的过程包括：
如果第一信号小于等于第一设定值，则判定只有第一信号有效呈线性输出；
如果第一信号大于等于第二设定值，则判定只有第二信号有效呈线性输出；
如果第一信号大于第一设定值且小于第二设定值，则判定第一信号和第二信号均有效呈线性输出。
5.根据权利要求4所述的一种长行程汽车离合器的位置标定***，其特征在于：采用下式单独对第一信号S1进行拟合线性处理，得到综合线性信号S：
S＝C*S1+D1 (1)；
其中C为设定的计算系数，D1为设定的第一补偿值。
6.根据权利要求5所述的一种长行程汽车离合器的位置标定***，其特征在于：采用下式单独对信号S2进行拟合线性处理，得到综合线性信号S：
S＝C*S2+D2 (2)；
其中C为设定的计算系数，D2为设定的第二补偿值。
7.根据权利要求6所述的一种长行程汽车离合器的位置标定***，其特征在于：采用下式对第一信号和第二信号进行拟合线性处理，得到综合线性信号S：
S＝(C*S1+D1)*1/2+(C*S2+D2)*1/2 (3)。
8.根据权利要求7所述的一种长行程汽车离合器的位置标定***，其特征在于：第一补偿值D1、第二补偿值D2和计算系数C通过在实验室试验计算获取；在实验室中模拟离合器从完全闭合到完全分开的全过程，该全过程中第一芯片和第二芯片实时输出第一信号和第二信号至微处理单元，同时采集离合器在该全过程中每个时刻的位置数据；该全过程离合器的行程为L；
获取第一信号在该全过程中的高饱和阈值Smax和第二信号在该全过程中的低饱和阈值Smin；
找到第一信号的高饱和阈值Smax起始点时刻对应的离合器位置作为第一信号饱和位置点；
找到第二信号的低饱和阈值Smin终点时刻对应的离合器位置作为第二信号饱和位置点；
求取第二信号饱和位置点与第一信号饱和位置点的差值的绝对值作为饱和位置差Δ；
采用下式计算第一补偿值D1：
D1＝Smin*(L-Δ)/(2*L) (4)；
采用下式计算第一补偿值D2：
D2＝Smax*(L-Δ)/(2*L) (5)；
采用下式计算计算系数C：
C＝(L+Δ)/(2*L) (6)。
9.根据权利要求8所述的一种长行程汽车离合器的位置标定***，其特征在于：第一设定值A和第二设定值B通过在实验室试验计算获取；
采用下式求取第一设定位置点P1：
P1＝Δ/4 (7)；
采用下式求取第二设定位置点P2：
P2＝-Δ/4 (8)；
第一设定值A为第一信号在该全过程中第一设定位置点P1对应的输出值；第二设定值B为第一信号在该全过程中第二设定位置点P2对应的输出值。
10.根据权利要求8所述的一种长行程汽车离合器的位置标定***，其特征在于：在实验室中模拟离合器从完全闭合到完全分开的全过程中，同时采集离合器在该全过程中每个时刻的位移数据；并采用公式(1)-(8)基于第一芯片和第二芯片在该全过程中输出的第一信号和第二信号计算得到全过程中每个时刻的综合线性信号；根据在该全过程中每个时刻的离合器位移数据和综合线性信号数据，计算得到离合器位置数据与综合线性信号数据的线性关系；微处理单元根据实时获取的综合线性信号，通过其与离合器位置数据的线性关系即可标定离合器的位置行程。
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