一种基于开关霍尔的线控换挡执行器及线控换挡装置的制作方法

1.本发明涉及汽车安全系统技术领域，特别涉及汽车自动变速器换挡控制技术领域，具体涉及一种基于开关霍尔的线控换挡执行器及线控换挡装置。


背景技术：

2.随着汽车电动化、智能化的高速发展，消费者越发关注具有科技感、更加安全、更加智能化的车辆配置方案。在这个大背景下，用户通过挂入p挡后实现驻车，挂出p挡自动解锁的电子p挡驻车技术在国内外新能源汽车上呈现快速扩张的态势，为客户提供适配新能源汽车的高可靠性、高性价比电子p挡驻车解决方案显得更为必要。
3.目前，量产车型的自动变速器挡位控制，采用一种线控换挡式车辆的控制装置，其具备换挡机构、执行器控制器及执行机构。驾驶员通过操作换挡机构来选择车辆的驻车挡位(p挡)，空挡位(n挡)或行驶挡位(d挡、s挡及r挡等)，执行器控制器采集到挡位请求后结合整车信息，来控制执行机构驱动换挡轴实现自动变速器换挡。
4.如图1所示，上述的线控换挡式车辆的控制装置，其执行器包括直流有刷电机、位置检测单元、执行器壳体、减速器、配对的丝杆和丝杆螺母、滑块、推杆、球碗连杆及换挡摇臂，所述丝杆的两端可转动地支承在所述执行器壳体上，所述减速器的输入端连接所述电机的输出轴，输出端与所述丝杆的一端连接，所述滑块固定在所述丝杆螺母上，所述滑块的一侧面与所述执行器壳体的一内侧面滑动接触以限制所述丝杆螺母与丝杆之间的相对转动，所述推杆的一端连接至所述滑块，另一端与所述球碗连杆的一端球铰连接，所述球碗连杆的另一端与汽车自动变速器的换挡摇臂的外端球铰连接，且在滑块上设置有位置检测摇臂，所述位置检测摇臂上部与滑块侧面通过转轴结构连接，可将滑块直线运动转化为摇臂旋转作动。上述的线控换挡式车辆的控制装置，其位置检测单元采用双路冗余的线性霍尔传感器13与附着在位置检测摇臂11上的磁铁12组件构成。当换挡操作执行时，滑块平移同步带动位置检测摇臂旋转，同时位置检测摇臂上的磁铁旋转，使得霍尔片电压产生变化，因两路霍尔传感器独立输出，可通过内部线性拟合读取磁铁旋转角度。
5.上述的线控换挡式车辆的控制装置，其电机驱动引脚与霍尔位置传感器接插件引脚均需要通过线束从执行器壳体中引出，合并至新的接插件，与外部电路连接。这样必然会导致执行器壳体内部的线路较为复杂，容易出现混线和接触不良的情况。现有技术下，执行器采用上述位置检测摇臂和角度霍尔所存在缺点主要有：内部结构件较多，且电路元件线路布置复杂，故霍尔位置传感器接插件存在行驶工况下因颠簸振动导致接触不良的风险，换挡装置的可靠性大大降低，从而影响驾驶人员的操纵舒适感。
6.公开号为cn107339415a的专利公开了一种线控换挡执行器及换挡装置，该线控换挡执行器，包括执行器主体，与所述执行器主体连接的控制模块；所述执行器主体包括壳体结构，设置于所述壳体结构中并与所述控制模块连接的驱动机构、与所述驱动机构连接的丝杆传动机构、与所述丝杆传动机构连接的位置检测机构，以及与所述丝杆传动机构连接的可调连杆；所述驱动机构、位置检测机构均与所述控制模块连接，所述可调连杆由所述壳
体结构内部突出到所述壳体结构外。该专利通过内置在执行器主体中的检测电路板上的位置检测传感器来对位置检测摇臂的位置进行实时监测，所述位置检测电路板据此位置变化信息判断出可调连杆及换挡摇臂的实时位置，并将实时位置信息传递给所述控制模块，所述控制模块可对电机结构进行控制，并可实时对所述丝杆传动机构的丝杆螺母及滑套的位置进行调整，以实现执行器的闭环控制。由于位置检测机构包括设置在滑套上的位置检测摇臂和设置在位置检测摇臂上的磁钢，以及额外设置在检测电路板上的位置检测传感器，这样会造成壳体结构内部结构件较多，且电路元件线路布置复杂，且位置检测传感器接插件存在行驶工况下因颠簸振动导致接触不良的风险。


技术实现要素：

7.本发明的目的之一在于提供一种可靠性高且经济成本较低的线控换挡执行器，以解决现有的线控换挡执行器内部结构件与电路元器件布置复杂，接插件易出现接触不良的问题。
8.为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：
9.一种基于开关霍尔的线控换挡执行器，包括：执行器壳体，设置于所述执行器壳体中的驱动机构、与所述驱动机构连接的丝杆传动机构、与所述丝杆传动机构连接的推杆机构；所述驱动机构与所述丝杆传动机构连接，所述推杆机构包括由所述执行器壳体内部突出到所述执行器壳体外的推杆，所述推杆与所述丝杆传动机构连接，所述驱动机构驱动所述丝杆传动机构运动，所述丝杆传动机构带动所述推杆在所述执行器壳体中移动；所述驱动机构包括设置于所述执行器壳体中的线控换挡执行电机，所述线控换挡执行电机内含位置检测传感器和感应磁性件，所述线控换挡执行电机包括电机壳体和设置在所述电机壳体内腔中的固定部和输出部，所述位置检测传感器安装在所述电机壳体内侧或固定部上，所述感应磁性件安装在所述输出部上，所述位置检测传感器用于检测所述线控换挡执行电机输出部的位置变化，通过处理所述位置检测传感器产生的位置信息，以获取丝杆传动机构带动所述推杆移动的位移量，进而得到所述推杆所在的位置。
10.这样设置，所述位置检测传感器用于检测输出部上的感应磁性件，当所述输出部转动时，安装在所述输出部上的感应磁性件经过所述位置检测传感器时被所述检测传感器感应，并由所述位置检测传感器输出脉冲信号，以记录所述线控换挡执行电机转动的圈数，进而确定丝杆传动机构带动所述推杆移动的位移量。
11.优选的，所述线控换挡执行电机还包括设置在电机壳体内侧中的电机控制电路板，所述位置检测传感器设置在电机控制电路板或与电机控制电路板通过线束连接，所述位置检测传感器用于将输出的脉冲信号传递至电机控制电路板上，并由与执行器控制器连接的电机控制电路板分析处理所述位置检测传感器产生的位置信息。
12.优选的，所述丝杆传动机构包括与所述驱动机构连接的传动丝杆，与所述传动丝杆配合的丝杆螺母，推杆机构还包括固定在所述丝杆螺母上的滑块，所述滑块的一侧面与所述执行器壳体的一内侧面滑动接触以限制所述丝杆螺母与丝杆之间的相对转动，通过获取丝杆传动机构带动所述推杆移动的位移量，进而得到所述推杆所在的位置；
13.线控换挡执行器还包括球碗连杆，所述推杆的一端固定连接至所述滑块，另一端与所述球碗连杆的一端球铰连接，所述球碗连杆的另一端与汽车自动变速器的换挡摇臂的
外端球铰连接；
14.所述驱动机构还包括与所述驱动电机连接的减速器，所述减速器的输入端与所述驱动电机的输出轴连接，所述减速器的输出端与所述丝杆传动机构中的传动丝杆连接。
15.优选的，所述位置检测传感器为开关霍尔传感器，所述感应磁性件为磁钢，所述开关霍尔传感器和所述磁钢对应设置。
16.这样设置，可以使得线控换挡执行电机和开关霍尔传感器结合使用，该线控换挡执行器采用内含开关霍尔传感器的集成电机替代线性开关霍尔传感器与传统直流有刷电机的分开结构设计，进而取消了线控换挡执行器中的位置检测摇臂、设置在位置检测摇臂上的感应磁铁、线性开关霍尔传感器等组件，一定程度上节省成本，减少内部结构件，优化执行器壳体内部的空间布置以及简化电路元件线路，使得线控换挡执行器的结构更加紧凑，同时降低了现有霍尔位置传感器接插件设置在电机外部从而在行驶工况下因颠簸振动导致接触不良的风险。
17.优选的，所述线控换挡执行电机为直流有刷电机，所述固定部为所述直流有刷电机的定子，所述输出部包括所述直流有刷电机的定子和输出轴，所述位置检测传感器设置在所述输出轴位于所述电机壳体内腔中的部分轴体上，所述感应磁性件与所述位置检测传感器对应设置，所述感应磁性件与所述电机壳体和所述定子的相对位置不变。
18.这样设置，在线控换挡执行电机的输出轴转动时，输出轴通过减速器驱动传动丝杆转动，传动丝杆带动丝杆螺母和滑块沿传动丝杆移动，滑块在移动时带动推杆在所述执行器壳体中移动，因而线控换挡执行电机的输出轴转动时，必然会引起推杆的位置进行变化，所以通过获取输出轴的位置信息可以分析计算出推杆的位置信息；当所述输出轴转动时，会引起安装在输出轴上的感应磁性件转动而使磁场发生变化，设置于所述电机壳体内的开关霍尔传感器检测该磁场变化并发出脉冲信号，从而识别出所述感应磁性件和输出轴的位置变化(所述电机控制电路板上集成有信号处理电路，可将脉冲信号换算成位置变化)，通过电机控制电路板上的信号处理电路将位置变化信息传递给执行器控制器，从而对所述丝杆螺母、滑块及连杆(或换挡摇臂)的位置进行实时检测。且电机采用直流有刷电机，直流有刷电机制造工艺成熟，成本低等优点，可广泛应用于换挡执行器控制领域。
19.优选的，所述开关霍尔传感器内置放大电路，所述放大电路用于将所述感应磁性件转动经过所述开关霍尔传感器时产生的交变电信号进行放大、整形，输出矩阵脉冲信号。
20.这样设置，当线控换挡执行电机中的感应磁性件经过所述开关霍尔传感器前端时，引起磁场变化，霍尔元件检测到磁场变化，并转换成一个交变电信号，所述放大电路用于对该信号进行放大、整形，输出良好的矩阵脉冲信号，测量频率范围较宽，输出信号精确稳定。
21.优选的，所述位置检测传感器设置两个，两个所述位置检测传感器呈夹角布置于所述电机壳体中，通过两个位置检测传感器产生的通道脉冲信号的相位差异，以判断所述线控换挡执行电机运行的方向(正转或反转)，这可以大大提高位置检测的精度。
22.优选的，所述推杆通过滑块与所述丝杆传动机构连接，所述推杆从所述执行器壳体的前侧端伸出，靠近所述执行器壳体的前侧端内侧设置有弹性限位块，所述弹性限位块用于防止滑块过度撞击执行器壳内壁产生异响，布置所述弹性限位块作为所述滑块运动的最顶端限止点。
23.优选的，该弹性限位块选用橡胶材料，出于对线控换挡执行器中的电子元件及机械系统的保护，设计该弹性限位块以确保滑块运动速度较快前进到顶部时，通过橡胶阻尼性质对滑块、电机、执行器壳体的冲击减少到最小。
24.优选的，通过采集所述检测传感器输出的脉冲信号，利用记录脉冲个数以定位所述滑块的位移量，进而检测推杆和球碗连杆所在的位置，并判断是否进入p挡闭锁或p挡解锁状态，利用脉冲的宽度可以检测电机的转速，设定弹性限位块所处位置为自学习回p标定校准位置(具体可设定弹性限位块朝向滑块的一面为自学习回p标定校准位置)，为准确实现p挡执行器闭锁或解锁功能，需要标定所述滑块运动行程的脉冲个数数值，所述滑块运动行程为所述滑块运动至最顶端和运动至最底端之间的行程，所述滑块运动至最顶端的位置处a为弹性限位块朝向滑块的一端面所处的位置，所述滑块运动至最底端的位置处c为滑块朝背离弹性限位块方向运动行程的极限位置，设定所述滑块运动至最顶端的位置处a为p挡极限位置，设定所述滑块运动至最底端的位置处c为非p挡极限位置，将非p挡极限位置挡至p挡极限位置之间的行程分成若干编程份数，当线控换挡执行电机驱动滑块移动至最顶端的位置处a时，设置该位置编程份数为某正值，作为回p自学习校准值。
25.这样设置，通过标定滑块一定行程即最顶端a(p挡极限位置)至最尾端c(非p挡极限位置)的脉冲个数数值，在获取脉冲个数数值时由于通过理论计算会有非常大的误差，因此需要通过一次次的调试来达到最好的控制效果。将位置处a至位置处c之间分成一定编程份数，当电机驱动滑块移动至最顶端(弹性限位块端面)，此时设置该位置编程份数为某正值，作为回p自学习校准值。
26.优选的，在所述非p挡极限位置和p挡极限位置之间设置非p挡目标位置和p挡目标位置，所述非p挡目标位置设置在所述非p挡极限位置的一侧，所述非p挡目标位置设置在所述非p挡极限位置之间存在一定的距离，所述p挡目标位置设置在所述p挡极限位置的一侧；所述p挡目标位置设置在所述p挡极限位置之间存在一定的距离，所述p挡目标位置位于所述非p挡目标位置和所述p挡极限位置之间；且在所述p挡目标位置与非p挡目标位置之间设置闭锁区间，所述闭锁区间的起始点靠近所述p挡目标位置设置，以使所述滑块由非p挡目标位置向p挡目标位置移动时直至进入所述闭锁区间范围内完成p挡闭锁，或所述滑块由p挡目标位置向非p挡目标位置移动时直至离开所述闭锁区间范围后完成p挡解锁，这样即可确保只要滑块在闭锁区间范围内均可实现闭锁功能。
27.这样设置，可以使得线控换挡执行电机在滑块到达最顶端或最尾端之前的一段距离就停止驱动，然后利用惯性继续前进一点即可到达p挡目标位置或非p挡目标位置，这样可以防止滑块继续作动撞击执行器壳体中的结构件导致电机堵转。因此，设定p挡目标位置和非p挡目标位置与各自极限位置存在一定距离，当自p挡切换至非p挡时，可以通过程序反向控制线控换挡执行电机，使得滑块自p挡目标位置反向运动固定数量n的脉冲，进入非p挡目标位置；同样地，自非p挡切换至p挡时，可以通过程序正向控制电机，使得滑块自非p挡目标位置正向运动固定数量n的脉冲，进入p挡闭锁区间范围内即可完成p挡闭锁。每次p挡闭锁解锁循环，重复以上作动程序。
28.优选的，当线控换挡执行电机多次运作，且配合执行器内结构件相互作用后，往往不可避免会因脉冲丢失、累计偏差过大等致使滑块不能到达设定的p挡目标位置或非p挡目标位置有效范围，导致p挡闭锁或解锁功能失效。因此可在每次点火循环或在一个点火循环
内经过一定次数的换挡操作后，通过软件逻辑对开关霍尔传感器标定值进行自学习，以接触到前端限位块为准，此时对进入p挡极限位置进行校准，采集开关霍尔传感器反馈值并设定为p挡极限位置，确保开关霍尔能保持相对精准地反馈线控换挡执行电机驱动的连杆所在位置。
29.优选的，在所述线控换挡执行电机的输出轴圆周上设置有多粒感应磁性件，以实现所述输出轴旋转一周，就获得多个脉冲输出。
30.本发明的目的之二在于提供一种线控换挡装置，包括执行器控制器和如上述任意一项所述的线控换挡执行器，所述线控换挡执行器与所述执行器控制器连接，所述执行器控制器用于采集到挡位请求后控制线控换挡执行器驱动自动变速器换挡。
31.优选的，执行器控制器与线控换挡执行器的驱动机构中的线控换挡执行电机连接，所述执行器壳体上设置有外部线束接插件，所述线控换挡执行电机通过线束连接至外部接插件，置于执行器壳体外部的执行器控制器通过线束与外部接插件连接，线控换挡器执行器的电信号收发均是通过线束接插件接口实现，从而实现执行器控制器对线控换挡执行器的控制以及对位置检测传感器发出的脉冲信号进行分析处理。执行器控制器可通过电机控制电路板来控制线控换挡执行电机的转动；所述位置检测传感器用于输出反馈线控换挡执行电机输出轴转动量的脉冲信号，因而位置检测传感器可实现检测所述线控换挡执行电机输出轴的位置变化，执行器控制器在接收到检测传感器输出的脉冲信号后，通过分析处理所述位置检测传感器输出的脉冲信号，以获取丝杆传动机构带动所述推杆移动的位移量，进而得到所述推杆所在的位置。
32.有益效果：
33.本发明的线控换挡执行器所采用的电机为一种内含开关霍尔传感器的线控换挡执行电机，其可实现p挡锁止驻车和解锁功能，采用内置于电机中的开关型开关霍尔传感器替代现有的线性开关霍尔传感器，将开关型开关霍尔传感器集成到直流有刷电机替代现有的位置检测摇臂配合线性开关霍尔传感器反馈电机驱动位置机构，进而解决了多引线接插件接触不良所导致的位置传感器失效的问题，提高换挡装置可靠性，结构简单，价格低廉，装配方便。
34.本发明的开关霍尔传感器相比较线性开关霍尔传感器，结构简单且具备一定的成本优势，并且通过自学习算法可以改善开关霍尔的位置检测精度，从而保证执行器p挡闭锁解锁的正常作动。且将开关霍尔传感器与线控换挡执行电机集成，大大节省了执行器壳体内部布置空间，取消了外置开关霍尔传感器的电子元器件接插口以及位置检测摇臂，有效地避免因接插件接触不良导致的产品功能失效的问题。
附图说明
35.图1为现有车型的线控换挡执行器的组件结构示意图；
36.图2为本发明提供的线控换挡执行器的组件结构示意图；
37.图3为本发明实施例2提供的双开关霍尔传感芯片在电机中的布置图；
38.图4为本发明提供的线控换挡执行器的直流有刷电机电路图；
39.图5为本发明实施例2提供的线控换挡执行器的开关霍尔电路图；
40.图6为本发明实施例2提供的双开关霍尔传感器输出脉冲信号的示意图；
41.图7为本发明提供的滑块运动行程编程份数转换对应示意图。
42.附图标记
43.1、线控换挡执行器；11、位置检测摇臂；12、磁铁；13、线性霍尔传感器；
44.20、外部线束接插件；21、执行器壳体；22、线控换挡执行电机；23、减速器；24、丝杆螺母；25、传动丝杆；26、滑块；27、弹性限位块；28、推杆；29、球碗连杆；
45.31、磁钢；32、开关霍尔传感器；
具体实施方式
46.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
47.下面以具体实施例详细介绍本发明的技术方案。
48.实施例1
49.如图2所示，一种基于开关霍尔的线控换挡执行器1，包括：执行器壳体21，设置于所述执行器壳体21中的驱动机构、与所述驱动机构连接的丝杆传动机构、与所述丝杆传动机构连接的推杆28机构；所述驱动机构与所述丝杆传动机构连接，所述推杆28机构包括由所述执行器壳体21内部突出到所述执行器壳体21外的推杆28，所述推杆28与所述丝杆传动机构连接，所述驱动机构驱动所述丝杆传动机构运动，所述丝杆传动机构带动所述推杆28在所述执行器壳体21中移动。
50.所述驱动机构包括设置于所述执行器壳体21中的线控换挡执行电机22，所述线控换挡执行电机22内含位置检测传感器和感应磁性件，所述线控换挡执行电机22包括电机壳体和设置在所述电机壳体内腔中的固定部和输出部，所述位置检测传感器安装在所述电机壳体内侧或固定部上，所述感应磁性件安装在所述输出部上，所述位置检测传感器用于检测所述线控换挡执行电机22输出部的位置变化，通过处理所述位置检测传感器产生的位置信息，以获取丝杆传动机构带动所述推杆28移动的位移量，进而得到所述推杆28所在的位置。所述位置检测传感器用于检测输出部上的感应磁性件，当所述输出部转动时，安装在所述输出部上的感应磁性件经过所述位置检测传感器时被所述检测传感器感应，并由所述位置检测传感器输出脉冲信号，以记录所述线控换挡执行电机22转动的圈数，进而确定丝杆传动机构带动所述推杆28移动的位移量。
51.所述线控换挡执行电机22还包括设置在电机壳体内侧中的电机控制电路板，所述位置检测传感器设置在电机控制电路板或与电机控制电路板通过线束连接，所述位置检测传感器用于将输出的脉冲信号传递至电机控制电路板上，并由与执行器控制器连接的电机控制电路板分析处理所述位置检测传感器产生的位置信息。
52.所述丝杆传动机构包括与所述驱动机构连接的传动丝杆25，与所述传动丝杆25配合的丝杆螺母24，推杆28机构还包括固定在所述丝杆螺母24上的滑块26，所述滑块26的一侧面与所述执行器壳体21的一内侧面滑动接触以限制所述丝杆螺母24与丝杆之间的相对转动，通过获取丝杆传动机构带动所述推杆28移动的位移量，进而得到所述推杆28所在的位置。
53.线控换挡执行器1还包括球碗连杆29，所述推杆28的一端固定连接至所述滑块26，另一端与所述球碗连杆29的一端球铰连接，所述球碗连杆29的另一端与汽车自动变速器的换挡摇臂的外端球铰连接。
54.所述驱动机构还包括与所述驱动电机连接的减速器23，所述减速器23的输入端与所述驱动电机的输出轴连接，所述减速器23的输出端与所述丝杆传动机构中的传动丝杆25连接。
55.执行器壳体21内还设置丝杆定位机构，所述丝杆定位机构包括设置于所述执行器壳体21中的丝杆支撑座、以及设置于所述丝杆支撑座上的支撑轴承，所述传动丝杆25一端穿设于所述支撑轴承上；所述执行器壳体21内侧上设置有滑轨，所述滑轨中开设有滑轨槽，所述丝杆螺母24和滑块26滑动设置于所述滑轨槽中。
56.所述位置检测传感器为开关霍尔传感器32，所述感应磁性件为磁钢31，所述开关霍尔传感器32和所述磁钢31对应设置。这样设置，可以使得线控换挡执行电机22和开关霍尔传感器32结合使用，该线控换挡执行器1采用内含开关霍尔传感器32的集成电机替代线性霍尔传感器13与传统直流有刷电机的分开结构设计，进而取消了线控换挡执行器1中的位置检测摇臂11、设置在位置检测摇臂11上的感应磁性件、线性霍尔传感器13等组件，一定程度上节省成本，减少内部结构件，优化执行器壳体21内部的空间布置以及简化电路元件线路，使得线控换挡执行器1的结构更加紧凑，同时降低了现有霍尔位置传感器接插件设置在电机外部从而在行驶工况下因颠簸振动导致接触不良的风险。
57.如图4所示，所述线控换挡执行电机22为直流有刷电机，所述固定部为所述直流有刷电机的定子，所述输出部包括所述直流有刷电机的定子和输出轴，所述位置检测传感器设置在所述输出轴位于所述电机壳体内腔中的部分轴体上，所述感应磁性件与所述位置检测传感器对应设置，所述感应磁性件与所述电机壳体和所述定子的相对位置不变。
58.在线控换挡执行电机22的输出轴转动时，输出轴通过减速器23驱动传动丝杆25转动，传动丝杆25带动丝杆螺母24和滑块26沿传动丝杆25移动，滑块26在移动时带动推杆28在所述执行器壳体21中移动，因而线控换挡执行电机22的输出轴转动时，必然会引起推杆28的位置进行变化，所以通过获取输出轴的位置信息可以分析计算出推杆28的位置信息；当所述输出轴转动时，会引起安装在输出轴上的感应磁性件转动而使磁场发生变化，设置于所述电机壳体内的开关霍尔传感器32检测该磁场变化并发出脉冲信号，从而识别出所述感应磁性件和输出轴的位置变化(所述电机控制电路板上集成有信号处理电路，可将脉冲信号换算成位置变化)，因而当开关霍尔传感器32靠近感应磁性件，就有信号输出，随着电机旋转不间断产生脉冲信号输出，通过电机控制电路板上的信号处理电路将位置变化信息传递给执行器控制器，从而对所述丝杆螺母24、滑块26及连杆(或换挡摇臂)的位置进行实时检测。且电机采用直流有刷电机，直流有刷电机制造工艺成熟，成本低等优点，可广泛应用于换挡执行器控制领域。
59.进一步的，所述开关霍尔传感器32内置放大电路，所述放大电路用于将所述感应磁性件转动经过所述开关霍尔传感器32时产生的交变电信号进行放大、整形，输出矩阵脉冲信号。这样设置，当线控换挡执行电机22中的感应磁性件经过所述开关霍尔传感器32前端时，引起磁场变化，开关霍尔传感器32检测到磁场变化并转换成一个交变电信号，所述放大电路进行i/o采集并用于对该信号进行放大、整形，输出良好的矩阵脉冲信号，测量频率
范围较宽，输出信号精确稳定。
60.所述开关霍尔传感器32作为开关霍尔采集信号，通过线控换挡执行电机22驱动电流及脉冲的宽度变化可以判断是否堵转，当有障碍物时，线控换挡执行电机22的电流变大周期增长，频率降低，脉冲变宽，达到设定的允许范围时就需要进行减速停止。
61.所述推杆28通过滑块26与所述丝杆传动机构连接，所述推杆28从所述执行器壳体21的前侧端伸出，靠近所述执行器壳体21的前侧端内侧设置有弹性限位块27，所述弹性限位块27用于防止滑块26过度撞击执行器壳内壁产生异响，布置所述弹性限位块27作为所述滑块26运动的最顶端限止点。该弹性限位块27选用橡胶材料，出于对线控换挡执行器1中的电子元件及机械系统的保护，设计该弹性限位块27以确保滑块26运动速度较快前进到顶部时，通过橡胶阻尼性质对滑块26、电机、执行器壳体21的冲击减少到最小。
62.通过采集所述检测传感器输出的脉冲信号，利用记录脉冲个数以定位所述滑块26的位移量，进而可检测推杆28和球碗连杆29所在的位置，并判断是否进入p挡闭锁或p挡解锁状态，利用脉冲的宽度可以检测电机的转速，知道了滑块26的位置，当滑块26运行到执行器壳体21内部的预期目标位置时，就能自动切断电源停止电机，滑块26利用惯性继续滑行一定距离，最终实现p挡闭锁或解锁。
63.设定弹性限位块27所处位置为自学习回p标定校准位置(具体可设定弹性限位块27朝向滑块26的一面为自学习回p标定校准位置)，为准确实现p挡执行器闭锁或解锁功能，需要标定所述滑块26运动行程的脉冲个数数值，所述滑块26运动行程为所述滑块26运动至最顶端和运动至最底端之间的行程，所述滑块26运动至最顶端的位置处a为弹性限位块27朝向滑块26的一端面所处的位置，所述滑块26运动至最底端的位置处c为滑块26朝背离弹性限位块27方向运动行程的极限位置，设定所述滑块26运动至最顶端的位置处a为p挡极限位置，设定所述滑块26运动至最底端的位置处c为非p挡极限位置，将非p挡极限位置挡至p挡极限位置之间的行程分成若干编程份数，当线控换挡执行电机22驱动滑块26移动至最顶端的位置处a时，设置该位置编程份数为某正值，作为回p自学习校准值。
64.这样设置，通过标定滑块26一定行程即最顶端a(p挡极限位置)至最尾端c(非p挡极限位置)的脉冲个数数值，在获取脉冲个数数值时由于通过理论计算会有非常大的误差，因此需要通过一次次的调试来达到最好的控制效果。
65.在所述非p挡极限位置和p挡极限位置之间设置非p挡目标位置和p挡目标位置，所述非p挡目标位置设置在所述非p挡极限位置的一侧，所述非p挡目标位置设置在所述非p挡极限位置之间存在一定的距离，所述p挡目标位置设置在所述p挡极限位置的一侧；所述p挡目标位置设置在所述p挡极限位置之间存在一定的距离，所述p挡目标位置位于所述非p挡目标位置和所述p挡极限位置之间；且在所述p挡目标位置与非p挡目标位置之间设置闭锁区间，所述闭锁区间的起始点靠近所述p挡目标位置设置，以使所述滑块26由非p挡目标位置向p挡目标位置移动时直至进入所述闭锁区间范围内完成p挡闭锁，或所述滑块26由p挡目标位置向非p挡目标位置移动时直至离开所述闭锁区间范围后完成p挡解锁，这样即可确保只要滑块26在闭锁区间范围内均可实现闭锁功能。
66.线控换挡执行电机22在滑块26到达最顶端或最尾端之前的一段距离就停止驱动，然后利用惯性继续前进一点即可到达p挡目标位置或非p挡目标位置，这样可以防止滑块26继续作动撞击执行器壳体21中的结构件导致电机堵转。因此，设定p挡目标位置和非p挡目
标位置与各自极限位置存在一定距离，当自p挡切换至非p挡时，可以通过程序反向控制线控换挡执行电机22，使得滑块26自p挡目标位置反向运动固定数量n的脉冲，进入非p挡目标位置；同样地，自非p挡切换至p挡时，可以通过程序正向控制电机，使得滑块26自非p挡目标位置正向运动固定数量n的脉冲，进入p挡闭锁区间范围内即可完成p挡闭锁。每次p挡闭锁解锁循环，重复以上作动程序。
67.如图7所示，本实施例具体的，将a至c分成100至900的一定编程份数，当电机驱动滑块26移动至弹性限位块27端面a，此时设置该位置编程份数为100，作为回p自学习校准值。非p挡目标位置b与p挡目标位置e分别与非p挡极限位置c和p挡极限位置a设定一定距离，特别地，经实际调试，在p挡目标位置旁设置一定距离的闭锁区间范围da，即确保da范围内均可实现闭锁功能。自p挡切换至非p挡，可以通过程序反向控制线控换挡执行电机22，使得滑块26自p挡目标位置e反向运动500个脉冲，进入非p挡目标位置b；同样地，自非p挡切换至p挡，可以通过程序正向控制线控换挡执行电机22，使得滑块26自非p挡目标位置正向运动500个脉冲，进入p挡闭锁范围。
68.当线控换挡执行电机22多次运作，且配合执行器内结构件相互作用后，往往不可避免会因脉冲丢失、累计偏差过大等致使滑块26不能到达设定的p挡目标位置或非p挡目标位置有效范围，导致p挡闭锁或解锁功能失效。因此可在每次点火循环或在一个点火循环内经过一定次数的换挡操作后，通过软件逻辑对开关霍尔传感器32标定值进行自学习，以接触到前端限位块为准，此时对进入p挡极限位置进行校准，采集开关霍尔传感器32反馈值并设定为p挡极限位置，确保开关霍尔能保持相对精准地反馈线控换挡执行电机22驱动的连杆所在位置。
69.实施例2
70.本实施例仅描述与上述实施例不同之处，在本实施例中，如图3所示，所述位置检测传感器设置两个，具体的，采用双开关霍尔传感器32，两个所述开关霍尔传感器32呈夹角布置于所述电机壳体中，即两个开关霍尔传感器32分别与所述线控换挡执行电机22转子中心之间的连线呈一定夹角。
71.如图5和6所示，图中，开关霍尔传感器32一在感应到输出轴转动一圈(转动360
°
)时，输出两个高电平和两个低电平，通过两个位置检测传感器产生的通道脉冲信号的相位差异，以判断所述线控换挡执行电机22运行的方向(正转或反转)，这可以大大提高位置检测的精度。
72.进一步的，两个开关霍尔传感器32分别与所述线控换挡执行电机22转子中心之间的连线的夹角呈45
°
。
73.实施例3
74.本实施例仅描述与上述实施例不同之处，在本实施例中，在所述线控换挡执行电机22的输出轴圆周上设置有多粒感应磁性件，以实现所述输出轴旋转一周，就获得多个脉冲输出。
75.实施例4
76.一种线控换挡装置，包括执行器控制器和上述任一实施例所述的线控换挡执行器1，所述线控换挡执行器1与所述执行器控制器连接，所述执行器控制器用于采集到挡位请求后控制线控换挡执行器1驱动自动变速器换挡。
77.执行器控制器与线控换挡执行器1的驱动机构中的线控换挡执行电机22连接，所述执行器壳体21上设置有外部线束接插件20，所述线控换挡执行电机22通过线束连接至外部接插件，置于执行器壳体21外部的执行器控制器通过线束与外部接插件连接，线控换挡器执行器的电信号收发均是通过线束接插件接口实现，从而实现执行器控制器对线控换挡执行器1的控制以及对位置检测传感器发出的脉冲信号进行分析处理。执行器控制器可通过电机控制电路板来控制线控换挡执行电机22的转动；所述位置检测传感器用于输出反馈线控换挡执行电机22输出轴转动量的脉冲信号，因而位置检测传感器可实现检测所述线控换挡执行电机22输出轴的位置变化，执行器控制器在接收到检测传感器输出的脉冲信号后，通过分析处理所述位置检测传感器输出的脉冲信号，以获取丝杆传动机构带动所述推杆28移动的位移量，进而得到所述推杆28所在的位置。
78.以上对本发明所提供的实施例进行了详细阐述。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理的前提下，还可以本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种基于开关霍尔的线控换挡执行器，包括：执行器壳体(21)，设置于所述执行器壳体(21)中的驱动机构、与所述驱动机构连接的丝杆传动机构、与所述丝杆传动机构连接的推杆(28)机构；所述驱动机构与所述丝杆传动机构连接，所述推杆(28)机构包括由所述执行器壳体(21)内部突出到所述执行器壳体(21)外的推杆(28)，所述推杆(28)与所述丝杆传动机构连接，所述驱动机构驱动所述丝杆传动机构运动，所述丝杆传动机构带动所述推杆(28)在所述执行器壳体(21)中移动；其特征在于，所述驱动机构包括设置于所述执行器壳体(21)中的线控换挡执行电机(22)，所述线控换挡执行电机(22)内含位置检测传感器和感应磁性件，所述线控换挡执行电机(22)包括电机壳体和设置在所述电机壳体内腔中的固定部和输出部，所述位置检测传感器安装在所述电机壳体内侧或固定部上，所述感应磁性件安装在所述输出部上，所述位置检测传感器用于检测所述线控换挡执行电机(22)输出部的位置变化，通过处理所述位置检测传感器产生的位置信息，以获取丝杆传动机构带动所述推杆(28)移动的位移量，进而得到所述推杆(28)所在的位置。2.根据权利要求1所述的线控换挡执行器，其特征在于，所述位置检测传感器为开关霍尔传感器(32)，所述感应磁性件为磁钢(31)，所述开关霍尔传感器(32)和所述磁钢(31)对应设置。3.根据权利要求1所述的线控换挡执行器，其特征在于，所述线控换挡执行电机(22)为直流有刷电机，所述固定部为所述直流有刷电机的定子，所述输出部包括所述直流有刷电机的定子和输出轴，所述位置检测传感器设置在所述输出轴位于所述电机壳体内腔中的部分轴体上，所述感应磁性件与所述位置检测传感器对应设置，所述感应磁性件与所述电机壳体和所述定子的相对位置不变。4.根据权利要求2所述的线控换挡执行器，其特征在于，所述开关霍尔传感器(32)内置放大电路，所述放大电路用于将所述感应磁性件转动经过所述开关霍尔传感器(32)时产生的交变电信号进行放大、整形，输出矩阵脉冲信号。5.根据权利要求1-4任一项所述的线控换挡执行器(1)，其特征在于，所述位置检测传感器设置两个，两个所述位置检测传感器呈夹角布置于所述电机壳体中，通过两个位置检测传感器产生的通道脉冲信号的相位差异，以判断所述线控换挡执行电机(22)运行的方向。6.根据权利要求1所述的线控换挡执行器，其特征在于，所述推杆(28)通过滑块(26)与所述丝杆传动机构连接，所述推杆(28)从所述执行器壳体(21)的前侧端伸出，靠近所述执行器壳体(21)的前侧端内侧设置有弹性限位块(27)，通过布置所述弹性限位块(27)作为所述滑块(26)运动的最顶端限止点。7.根据权利要求6所述的线控换挡执行器，其特征在于，设定弹性限位块(27)所处位置为自学习回p标定校准位置，通过采集所述检测传感器输出的脉冲信号，利用记录脉冲个数以定位所述滑块(26)的位移量，标定所述滑块(26)运动行程的脉冲个数数值，所述滑块(26)运动行程为所述滑块(26)运动至最顶端和运动至最底端之间的行程，所述滑块(26)运动至最顶端的位置处a为弹性限位块(27)朝向滑块(26)的一端面所处的位置，所述滑块(26)运动至最底端的位置处c为滑块(26)朝背离弹性限位块(27)方向运动行程的极限位置，设定所述滑块(26)运动至最顶端的位置处a为p挡极限位置，设定所述滑块(26)运动至最底端的位置处c为非p挡极限位置，将非p挡极限位置挡至p挡极限位置之间的行程分成若
干编程份数，当线控换挡执行电机(22)驱动滑块(26)移动至最顶端的位置处a时，设置该位置编程份数为某正值，作为回p自学习校准值。8.根据权利要求7所述的线控换挡执行器，其特征在于，在所述非p挡极限位置和p挡极限位置之间设置非p挡目标位置和p挡目标位置，所述非p挡目标位置设置在所述非p挡极限位置的一侧，所述非p挡目标位置设置在所述非p挡极限位置之间存在一定的距离，所述p挡目标位置设置在所述p挡极限位置的一侧；所述p挡目标位置设置在所述p挡极限位置之间存在一定的距离，所述p挡目标位置位于所述非p挡目标位置和所述p挡极限位置之间；且在所述p挡目标位置与非p挡目标位置之间设置闭锁区间，所述闭锁区间的起始点靠近所述p挡目标位置设置，以使所述滑块(26)由非p挡目标位置向p挡目标位置移动时直至进入所述闭锁区间范围内完成p挡闭锁，或所述滑块(26)由p挡目标位置向非p挡目标位置移动时直至离开所述闭锁区间范围后完成p挡解锁。9.根据权利要求1或3所述的线控换挡执行器，其特征在于，在所述线控换挡执行电机(22)的输出轴圆周上设置有多粒感应磁性件，以实现所述输出轴旋转一周即可获得多个脉冲输出。10.一种线控换挡装置，其特征在于，包括执行器控制器和如权利要求1-9任意一项所述的线控换挡执行器(1)，所述线控换挡执行器(1)与所述执行器控制器连接，所述执行器控制器用于采集到挡位请求后控制线控换挡执行器(1)驱动自动变速器换挡。

技术总结
本发明公开了一种可靠性高且经济成本较低的基于开关霍尔的线控换挡执行器及线控换挡装置，线控换挡执行器包括：执行器壳体，设置于执行器壳体中的驱动机构、与驱动机构连接的丝杆传动机构、与丝杆传动机构连接的推杆机构；驱动机构包括设置于执行器壳体中的线控换挡执行电机，线控换挡执行电机内含位置检测传感器和感应磁性件，线控换挡执行电机包括电机壳体和设置在电机壳体内腔中的固定部和输出部，位置检测传感器安装在电机壳体内侧或固定部上，感应磁性件安装在输出部上，位置检测传感器用于检测线控换挡执行电机输出部的位置变化，通过处理位置检测传感器产生的位置信息，以获取丝杆传动机构带动推杆移动的位移量，进而得到推杆所在的位置。进而得到推杆所在的位置。进而得到推杆所在的位置。


技术研发人员：李晓青 黄锐景 陈杰彬 朱映婷 白苗苗
受保护的技术使用者：广汽零部件有限公司
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/7/12