一种采用冗余设计的新型电子油门踏板的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种采用冗余设计的新型电子油门踏板，踏板中配备的高精度霍尔传感器可将踏板角度信号转换成电压信号传至发动机或整车ECU，供其进行信号识别并控制发动机的油门开度及车辆速度。踏板中配备的单轴两传感器可实现单侧传感器互检、双侧传感器他检功能，可在四路输出电压信号中有最多两个信号故障时，仍能保证车辆正常行驶。全金属封闭设计的踏板结构具备抗干扰和环境适应性强的优点，并且霍尔传感器可保证踏板具备高精度和高可靠性，应用范围广。
【专利说明】—种采用冗余设计的新型电子油门踏板
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种采用冗余设计的新型电子油门踏板，属于车辆配件【技术领域】。
[0002]【背景技术】
[0003]油门踏板是车辆控制系统的组成部分。驾驶员通过控制油门踏板踩踏的角度来控制发动机的节气门(量调节式内燃机)或喷油量(质调节式内燃机)，进而完成对车辆车速的控制。
[0004]从工作原理上讲，油门踏板可分为机械式和电子式两种。传统的机械油门踏板采用连杆或拉索来控制油门开度；随着20世纪80年代末车辆电子技术的发展，电子油门踏板应运而生，由于其用电子信号采集取代了传统的拉索控制，控制精度和速度得到较大提高。
[0005]在电子油门踏板中，传感器通过将驾驶员踩踏踏板的角度信号转换为电压信号传至ECU，ECU通过查询标定好的MAP图精确控制燃料量，因此传感器是反映踏板控制精度的关键部件。
[0006]申请号为200920034869.2，其公告日为2010年6月9日的中国专利申请公开了《非接触式电子油门踏板位置传感器》，该专利将信号处理器采用霍尔传感器采集磁信号，通过数字处理器对采样信号进行误差分析和补偿，输出线性电压信号到车辆发动机的电子油门控制单元，最后经电子油门控制单元改变发动机的工况。该专利所述的霍尔传感器具有输出信号稳定、精确度高等优点，且非接触式霍尔传感器具有可靠性高和寿命长的优点。
[0007]申请号为200910063751.7，其公告日为2010年2月3日的中国专利申请公开了《一种采用不同物理原理冗余设计的电子油门踏板》，该专利采用压电传感器和霍尔传感器两套传感设备的冗余设计，结构简单、测试精度高且可靠性好。该专利的主要特点是冗余设计使得两个传感器相互检测，当一个传感器发生故障时能及时被识另，增加了系统的可靠性，保障行车的安全性。但采用该专利中的冗余设计会发现，当压电传感器和霍尔传感器中的其中一个出现问题时，即当压电传感器和霍尔传感器将踏板上的压力和角度信号转换为不同的电信号传给ECU时，仅能判断出两个传感器中的一个出现故障，而不能判断出具体哪一个传感器出现故障。因此，ECU无法对燃料量进行在线控制，驾驶员只能停车检查传感器故障，待踏板总成修理完毕或更换故障传感器后才能使车辆正常行驶。因而在传感器成本增加的情况下，并没有使得冗余设计的优势完全发挥出来。
[0008]
【发明内容】
[0009]本实用新型是基于以上霍尔传感器和冗余设计电子油门踏板而提出的采用两个霍尔传感器冗余设计的新型电子油门踏板。针对以上现有技术，本实用新型提供一种单轴两传感器四路输出信号结构，解决目前电子油门踏板传感器故障时车辆无法正常行驶的问题。
[0010]本实用新型一种采用冗余设计的新型电子油门踏板结构中，所述的新型电子油门踏板由油门踏板、踏板压盖和踏板底座组成，踏板压盖和踏板底座通过螺栓连接固定，踏板航插通过螺栓连接与踏板底座固定，霍尔传感器连接轴分别与油门踏板和踏板底座铰连接，霍尔传感器摇臂通过螺栓连接至霍尔传感器连接轴上，霍尔传感器通过螺栓连接与踏板底座固定并套入霍尔传感器连接轴中，霍尔传感器通过电线与踏板航插相连。本实用新型中霍尔传感器和霍尔传感器摇臂的数量均为2个。
[0011]本实用新型采用可编程的霍尔角位移传感器将油门踏板角度信号转换成电压信号，两套传感器是同轴的，保证两套传感器的电压信号不产生偏差。每套传感器输出两路成2倍关系的电压信号，作为冗余、安全保障。
[0012]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0013](I)抗干扰:采用全金属封闭设计，可满足电磁兼容性要求，对信号干扰起到较强的屏蔽作用。
[0014](2)精度高:采用可编程的霍尔角位移传感器，测试精度较高。
[0015](3)可靠性高:采用单轴两传感器四路输出信号结构，可进行电压最小、最大值报警，可实现单侧传感器互检、双侧传感器他检功能，当油门踏板传感器故障时可最大程度上保证车辆正常行驶。
[0016](4)环境适应性强:防水、防尘。 [0017](5)应用范围广:可应用于客车、轿车、载货汽车、越野汽车、军用车辆、工程机械、特种车辆等各类车辆的地板式或悬挂式踏板中。
[0018]综上，本实用新型提供了一种采用冗余设计的新型电子油门踏板，踏板中配备的高精度霍尔传感器可将踏板角度信号转换成电压信号传至发动机或整车ECU，供其进行信号识别并控制发动机的油门开度及车辆速度。踏板中配备的单轴两传感器可实现单侧传感器互检、双侧传感器他检功能，可在四路输出电压信号中有最多两个信号故障时，仍能保证车辆正常行驶。全金属封闭设计的踏板结构具备抗干扰和环境适应性强的优点，并且霍尔传感器可保证踏板具备高精度和高可靠性，应用范围广。
[0019]以下将结合附图和【具体实施方式】，对本实用新型进行较为详细的说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为新型电子油门踏板总成结构主视图。
[0021]图2为新型电子油门踏板总成结构右视图。
[0022]图3为新型电子油门踏板的霍尔传感器冗余设计电压原理图。
[0023]图中:
[0024]1-油门踏板 2-板压盖3-踏板底座
[0025]4—踏板航插 5—霍尔传感器连接轴6—霍尔传感器摇臂
[0026]7——霍尔传感器
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本实用新型做进一步说明:
[0028]如图1所示，本实施方式涉及一种采用冗余设计的新型电子油门踏板，所述的新型电子油门踏板由油门踏板1、踏板压盖2和踏板底座3组成，踏板压盖2和踏板底座3通过螺栓连接固定，踏板航插4通过螺栓连接与踏板底座3固定，霍尔传感器连接轴5分别与油门踏板I和踏板底座3铰连接，霍尔传感器摇臂6通过螺栓连接至霍尔传感器连接轴5上，霍尔传感器7通过螺栓连接与踏板底座3固定并套入霍尔传感器连接轴5中，霍尔传感器7通过电线与踏板航插4相连。本实用新型中霍尔传感器7和霍尔传感器摇臂6的数量均为2个。
[0029]本实施方式的装配过程如下:在踏板底座3上通过螺栓连接固定踏板航插4，在霍尔传感器连接轴5上套入2个霍尔传感器摇臂6和2个霍尔传感器7，在踏板底座3上通过铰连接安装霍尔传感器连接轴5和油门踏板1，2个霍尔传感器摇臂6通过螺栓连接固定至霍尔传感器连接轴5的指定位置，2个霍尔传感器7通过螺栓连接固定至踏板底座3的指定位置，在踏板底座3上通过螺栓连接固定踏板压盖2，2个霍尔传感器7通过电线与踏板航插4相连，从而完成电子油门踏板的总体装配。
[0030]如图2所示，本实施方式所述的霍尔传感器7均位于霍尔传感器摇臂6外侧且均在霍尔传感器连接轴5上呈同轴布置，从而实现单轴两传感器四路信号输出。
[0031 ] 如图3所示，本实施方式涉及霍尔传感器冗余设计电压原理图。在该原理图中，横坐标P表示驾驶员踩踏的油门踏板开度，纵坐标V表示霍尔传感器产生的电压值。当驾驶员踩踏油门踏板时，两个霍尔传感器摇臂6产生与踏板转动角度相同的角度。根据油门踏板开度不同，霍尔传感器摇臂与霍尔传感器间的相对位置不同从而产生不同的电压信号。两个霍尔传感器产生四路电压信号，其中一个霍尔传感器产生V1和V3电压信号，另一个霍尔传感器产生V2和V4电压信号。当油门踏板开度从0-100%变化时，V1和V2的变化范围是Vc-Va, V3和V4的变化范围是VD-VB。以下是霍尔传感器正常工作或发生故障时的电压信号原理和车辆油门控制策略:[0032](I)当两个霍尔传感器输出的四路信号均正常时，得到的四路信号满足％=2%、V2=2V4、V1=V2,此时实现单侧传感器互检和双侧传感器他检功能。
[0033](2)当四路信号中有一路出现故障时，即当有且仅有一个霍尔传感器输出的低压信号有故障时，得到V1 ΦΦ 2V4、V1=V2 ;当有且仅有一个霍尔传感器输出的高压信号有故障时，V1 ^ 2V3、V2=2V4、V3=V4，或VPV3J2 ^ 2V4、V3=V4，此时可根据两倍高低压信号对应关系判断其中一路信号故障，油门控制按照另外三路信号执行。
[0034](3)当四路信号中有一路出现故障时，即当两个霍尔传感器中的一个霍尔传感器输出的高压信号有故障、另一个霍尔传感器输出的低压信号也有故障时，得到V1 Φ 2V3、V2 Φ 2V4、V1=2V4 ;当两个霍尔传感器输出的高压信号均有故障时，得到V1 Φ 2V3、V2 Φ 2V4、V3=V4 ;当两个霍尔传感器输出的低压信号均有故障时，得到V1 Φ 2V3、V2 Φ 2V4、V1=V2，此时可根据两倍高低压信号对应关系和两路高压信号相等或两路低压信号相等判断其中两路信号故障，油门控制按照另外两路信号执行，可保证在四路输出电压信号有最多两个信号故障时，仍能保证车辆正常行驶。
【权利要求】
1.一种采用冗余设计的新型电子油门踏板，其特征在于包括:所述的新型电子油门踏板由油门踏板(I)、踏板压盖(2)和踏板底座(3)组成，踏板压盖(2)和踏板底座(3)通过螺栓连接固定，踏板航插(4)通过螺栓连接与踏板底座(3)固定，霍尔传感器连接轴(5)分别与油门踏板(I)和踏板底座(3)铰连接，霍尔传感器摇臂(6)通过螺栓连接至霍尔传感器连接轴(5)上，霍尔传感器(7)通过螺栓连接与踏板底座(3)固定并套入霍尔传感器连接轴(5)中，霍尔传感器(7)通过电线与踏板航插(4)相连。
2.根据权利要求1所述的新型电子油门踏板，其特征在于，所述霍尔传感器摇臂(6)和霍尔传感器(7)的数量均为2个。
3.根据权利要求1所述的新型电子油门踏板，其特征在于，采用单轴两传感器四路输出信号结构，可实现单侧传感器互检、双侧传感器他检功能。
4.根据权利要求1所述的新型电子油门踏板，其特征在于，所述踏板压盖(2)和踏板底座(3)均采用全金属封闭设计，具备较强的抗干扰性和环境适应性。
5.根据权利要求1所述的新型电子油门踏板，其特征在于，采用可编程的霍尔角位移传感器，测试精度和可靠性较高。
6.根据权利要求1所述的新型电子油门踏板，其特征在于，可应用于客车、轿车、载货汽车、越野汽车、工程机械的地板式或悬挂式踏板中。
【文档编号】B60K26/02GK203752911SQ201420096192
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2014年3月4日
【发明者】黄印玉, 张长岭, 尚勇, 曹永辉, 胡东平 申请人:北京比特英泰动力技术有限公司