一種電子轉向柱鎖的安全控制裝置的製作方法

2024-01-30 20:44:15

本實用新型涉及車輛安全技術領域，更具體地說，涉及一種電子轉向柱鎖的安全控制裝置。

背景技術：

當今，汽車領域使用的電子模塊越來越多，由於電子模塊系統性失效而造成的與人身傷害有關的事故逐年上升。其中，ESCL(electronic steering column lock，電子轉向柱鎖)作為無鑰匙進入系統的重要組成部分，主要用於汽車轉向系統的防盜。從整車安全架構來看，轉向系統是影響汽車安全的一個主要部分，因此ESCL是否誤動作就成為轉向系統安全性操作的首要門檻。

現有技術中的電子轉向柱鎖，對鎖舌行進的控制主要包括利用雙霍爾傳感器或雙微動開關檢測鎖舌動作以及位置，然而使用兩個霍爾傳感器或者兩個微動開關只能判斷到電子轉向柱鎖是否成功上鎖或者是否成功解鎖，卻無法及時檢測鎖舌停止在中間位置或者鎖舌退出解鎖位置的情況，並沒有辦法讓電子轉向柱鎖在一定容錯時間內進入安全狀態，或者及時報警使司機有效及時的規避事故發生。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種電子轉向柱鎖的安全控制裝置，能夠有效避免電子系統故障造成的誤上鎖動作，提高電子轉向柱的可靠性和安全性。

本實用新型提供的一種電子轉向柱鎖的安全控制裝置，包括控制板、電機以及在所述電機驅動下進行移動以實現上鎖或解鎖的鎖舌，所述鎖舌的第一表面固定有磁石；

所述控制板上固定有霍爾傳感器組和至少一個差分信號微動開關；

其中，所述霍爾傳感器組中至少包括與所述鎖舌的第一表面相對設置且具有預設間距的第一霍爾傳感器和第二霍爾傳感器；

所述第一霍爾傳感器的感應區域中包括上鎖狀態下所述磁石的位置，所述第二霍爾傳感器的感應區域中包括解鎖狀態下所述磁石的位置；

所述差分信號微動開關包括第一觸點和第二觸點，用於接收所述鎖舌上鎖或解鎖的信號。

優選的，在上述電子轉向柱鎖的安全控制裝置中，所述差分信號微動開關的數量為一個。

優選的，在上述電子轉向柱鎖的安全控制裝置中，所述霍爾傳感器組中的霍爾傳感器的數量為兩個。

優選的，在上述電子轉向柱鎖的安全控制裝置中，所述鎖舌內開設有孔洞，所述孔洞內容納有彈簧部件。

優選的，在上述電子轉向柱鎖的安全控制裝置中，還包括與所述電機連接的減速剎車部件，用於對解鎖過程中的所述鎖舌進行減速和剎車。

優選的，在上述電子轉向柱鎖的安全控制裝置中，所述減速剎車部件包括第一端與所述電機連接的MOSFET器件，且所述MOSFET器件的第二端連接有單片機。

優選的，在上述電子轉向柱鎖的安全控制裝置中，所述單片機中還包括去抖動單元，用於去除驅動信號中的抖動。

從上述技術方案可以看出，本實用新型所提供的一種電子轉向柱鎖的安全控制裝置，由於包括控制板、電機以及在所述電機驅動下進行移動以實現上鎖或解鎖的鎖舌，所述鎖舌的第一表面固定有磁石；所述控制板上固定有霍爾傳感器組和至少一個差分信號微動開關；其中，所述霍爾傳感器組中至少包括與所述鎖舌的第一表面相對設置且具有預設間距的第一霍爾傳感器和第二霍爾傳感器；所述第一霍爾傳感器的感應區域中包括上鎖狀態下所述磁石的位置，所述第二霍爾傳感器的感應區域中包括解鎖狀態下所述磁石的位置；所述差分信號微動開關包括第一觸點和第二觸點，用於接收所述鎖舌上鎖或解鎖的信號，因此能夠精確的識別到鎖舌是否在中間位置，或者鎖舌在非驅動的情況下退出解鎖狀態，進而有效防止在行車中由於電子轉向柱鎖由於電子系統失效所造成鎖舌不到位狀況，有效避免電子系統故障造成的誤上鎖動作，提高電子轉向柱的可靠性和安全性。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請實施例提供的第一種電子轉向柱鎖的安全控制裝置的示意圖；

圖2為上鎖狀態下第一霍爾傳感器與磁石位置的示意圖；

圖3為解鎖狀態下第二霍爾傳感器與磁石位置的示意圖。

具體實施方式

本實用新型的核心思想在於提供一種電子轉向柱鎖的安全控制裝置，能夠有效避免電子系統故障造成的誤上鎖動作，提高電子轉向柱的可靠性和安全性。

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。

本申請實施例提供的第一種電子轉向柱鎖的安全控制裝置如圖1所示，圖1為本申請實施例提供的第一種電子轉向柱鎖的安全控制裝置的示意圖。該控制裝置包括控制板101、電機102以及在所述電機102驅動下進行移動以實現上鎖或解鎖的鎖舌103，其中，所述控制板101上的微處理器可以根據整車條件，通過全橋電路驅動所述電機102順時針或者逆時針運轉，而所述電機102的旋轉帶動所述鎖舌103的直線運動，具體的，電機102順時針旋轉將帶動鎖舌向電子轉向柱鎖模塊內行進，進而電子轉向柱鎖呈解鎖狀態，反之，當微處理器通過全橋電路驅動電機102逆時針旋轉時，電機102將帶動鎖舌往模塊外殼107方向行進，此時電子轉向柱鎖會鎖死電子轉向管柱108，呈上鎖狀態，另外，所述鎖舌103的第一表面固定有磁石(圖中未示出)；

所述控制板101上固定有霍爾傳感器組和至少一個差分信號微動開關104，在上鎖或解鎖過程中，微處理器會根據差分信號微動開關104和霍爾傳感器組反饋的信號來判斷鎖舌的位置；

其中，所述霍爾傳感器組中至少包括與所述鎖舌103的第一表面相對設置且具有預設間距的第一霍爾傳感器105和第二霍爾傳感器106；

所述第一霍爾傳感器105的感應區域中包括上鎖狀態下所述磁石的位置，所述第二霍爾傳感器106的感應區域中包括解鎖狀態下所述磁石的位置，所述差分信號微動開關104包括第一觸點1041和第二觸點1042，用於接收所述鎖舌上鎖或解鎖的信號。

具體的如圖2所示，圖2為上鎖狀態下第一霍爾傳感器與磁石位置的示意圖，在這種情況下，當鎖舌207向外移動時也會被差分信號微動開關206感應到，具體而言，與鎖舌相連的傳導杆所壓的微動開關彈片彈開，微動開關觸點信號從(0，1)變為(1，0)，結合霍爾傳感信號和差分信號能夠對鎖舌的上鎖情況進行準確的判斷，由電機201驅動鎖舌207向外殼方向行進並使其前端進入管柱205內部實現上鎖，固定在鎖舌上的磁石204此時移動到第一霍爾傳感器202的下部，因而被第一霍爾傳感器感應到已經上鎖的情況，其信號得到翻轉，而由於磁石204不再位於第二霍爾傳感器203的下部，因此不會被其感應到，其信號也得到翻轉。微處理器從微動開關接收(1，0)信號的同時判斷第二霍爾傳感器的信號是否有翻轉，由於第二霍爾傳感器信號翻轉依賴於磁場場強，所以其為一區域信號，也就是說在微動開關彈片彈開的同時不一定第二霍爾傳感器的信號會從1變為0。當微處理器檢測到第二霍爾傳感器的信號從1轉換為0，且第一霍爾傳感器的信號從0轉換為1時，它會將進行直接制動。

另一種情況下，如圖3所示，圖3為解鎖狀態下第二霍爾傳感器與磁石位置的示意圖，此時鎖舌207退出管柱，帶動磁石204移動到第二霍爾傳感器203的下部，從而能夠被第二霍爾傳感器感應到，而由於不再處於第一霍爾傳感器的有效感應範圍內而不會被感應到。

在一般的電子轉向柱所上鎖過程中，由於傳導系統公差、裝配公差以及電機電器公差，鎖舌有可能卡置在中間位置或者單片機無法判斷的位置，而使用本方案完全可以檢測到此中間位置，如果微動開關的信號已經由(0，1)轉換為(1，0)，而第二霍爾傳感器和第一霍爾傳感器信號為(1，0)時，微處理器可以斷定此時鎖舌上的磁石還處於第二霍爾傳感器的有效磁場範圍內，鎖舌未完全伸出。同理，如果微動開關的信號已經由(0，1)轉換為(1，0)，而第一霍爾傳感器和第二霍爾傳感器的信號組合是(0，0)，則微處理器可以判斷為鎖舌所帶磁石所處的位置為第一霍爾傳感器和第二霍爾傳感器之間，鎖舌同樣沒有完全伸出。更重要的是，當汽車在行駛的過程當中，因為機械斷裂或者微處理器系統故障致使鎖舌向鎖外殼外行進，本實施例利用微動開關差分信號使微處理器識別出是車輛抖動還是鎖舌行進的故障，一旦檢測到鎖舌在行進，微處理器將在150ms之內立即進入安全狀態，並通過CAN通信發出報警信號，告知司機此電子轉向柱有上鎖的危險，請立即停車或減速行駛至維修點，保證安全性。

綜上所述，鎖舌的各個位置真值如表1所示，表1為鎖舌位置真值表。

從上述技術方案可以看出，本申請實施例所提供的第一種電子轉向柱鎖的安全控制裝置，由於包括控制板、電機以及在所述電機驅動下進行移動以實現上鎖或解鎖的鎖舌，所述鎖舌的第一表面固定有磁石；所述控制板上固定有霍爾傳感器組和至少一個差分信號微動開關；其中，所述霍爾傳感器組中至少包括與所述鎖舌的第一表面相對設置且具有預設間距的第一霍爾傳感器和第二霍爾傳感器；所述第一霍爾傳感器的感應區域中包括上鎖狀態下所述磁石的位置，所述第二霍爾傳感器的感應區域中包括解鎖狀態下所述磁石的位置；所述差分信號微動開關包括第一觸點和第二觸點，用於接收所述鎖舌上鎖或解鎖的信號，因此能夠精確的識別到鎖舌是否在中間位置，或者鎖舌在非驅動的情況下退出解鎖狀態，進而有效防止在行車中由於電子轉向柱鎖由於電子系統失效所造成鎖舌不到位狀況，有效避免電子系統故障造成的誤上鎖動作，提高電子轉向柱的可靠性和安全性。

本申請實施例提供的第二種電子轉向柱鎖的安全控制裝置，是在上述第一種電子轉向柱鎖的安全控制裝置的基礎上，還包括如下技術特徵：

所述差分信號微動開關的數量為一個。需要說明的是，使用這種開關不僅節約空間，而且判斷更準確。

本申請實施例提供的第三種電子轉向柱鎖的安全控制裝置，是在上述第一種電子轉向柱鎖的安全控制裝置的基礎上，還包括如下技術特徵：

所述霍爾傳感器組中的霍爾傳感器的數量為兩個。需要說明的是，所使用的霍爾傳感器為靈敏度高的數字式傳感器，使用雙霍爾傳感器診斷鎖舌準確位置。

本申請實施例提供的第四種電子轉向柱鎖的安全控制裝置，是在上述第一種至第三種電子轉向柱鎖的安全控制裝置中任一種的基礎上，還包括如下技術特徵：

所述鎖舌內開設有孔洞，所述孔洞內容納有彈簧部件。

由於使用雙霍爾傳感器或雙微動開關無法避免鎖舌在執行解鎖時撞擊電子轉向柱鎖內部機械結構，而造成內部塑料結構的損壞，而設置彈簧部件就能夠解決該問題，在上鎖過程中配合彈簧推力，避免鎖舌在高速運行的情況下與管柱以及電子轉向柱鎖內部結構直接碰撞引發噪音及降低鎖舌自身耐久性，從而能提升產品壽命，而且有效的避免了在行車過程中由於電子轉向柱鎖內部機械結構的損壞導致的誤上鎖問題。

本申請實施例提供的第五種電子轉向柱鎖的安全控制裝置，是在上述第四種電子轉向柱鎖的安全控制裝置的基礎上，還包括如下技術特徵：

還包括與所述電機連接的減速剎車部件，用於對解鎖過程中的所述鎖舌進行減速和剎車。

本申請實施例提供的第六種電子轉向柱鎖的安全控制裝置，是在上述第五種電子轉向柱鎖的安全控制裝置的基礎上，還包括如下技術特徵：

所述減速剎車部件包括第一端與所述電機連接的MOSFET器件，且所述MOSFET器件的第二端連接有單片機。

需要說明的是，在電子轉向柱鎖的解鎖過程中，鎖舌會被電機帶動往鎖外殼反方向行進，在此過程中與鎖舌相連的磁石離開第一霍爾傳感器往第二霍爾傳感器的方向行進。第一霍爾傳感器的信號1變為0，在鎖舌相連磁石進入第二霍爾傳感器信號翻轉有效區域前，微處理器先驅動電機全速行進(13.5V，80％脈寬調製的PWM信號)，等磁石進入第二霍爾傳感器的信號翻轉有效區域後，第二霍爾傳感器的信號從0變為1，微處理器將驅動電機進行減速行駛(13.5V，50％脈寬調製PWM信號)，直到鎖舌所帶傳導機構將微動開關的彈片壓住，並且鎖舌所連的磁石依然還在第二霍爾傳感器信號翻轉的有效區域內，微動開關的信號組合從(1，0)變為(0，1)。如果此時微動開關的信號從(1，0)變為任何其他非(0，1)狀態，微處理器都將進行未成功解鎖處理。

關於解鎖過程中的減速以及剎車機制如下：當解鎖時，微處理器將使能全橋高邊，並在電機完成減速後，關閉電機驅動電路高邊，使後續電機制動所產生的反向感應電流不會反向灌入驅動迴路。經過公差計算以及實際校準測試得出，當電源電壓為13.5V時，微處理器應用80％的脈寬調製信號進行全速行進，應用50％的脈寬調製信號進行電機減速。在解鎖過程中，當微動開關信號組合從(1，0)變為(0，1)時，驅動信號在一段時間內將調製為100％脈寬信號，使反向電磁感應電動勢得以有效的釋放。

本申請實施例提供的第七種電子轉向柱鎖的安全控制裝置，是在上述第六種電子轉向柱鎖的安全控制裝置的基礎上，還包括如下技術特徵：

所述單片機中還包括去抖動單元，用於去除驅動信號中的抖動。

在這種情況下，每一個信號翻轉都會適當的做10ms左右的去抖動，這樣既可以防止由於信號抖動引起的信號誤識別，有可以有效的釋放反向電磁感應電動勢，從而保護電機驅動電路以及避免鎖舌在驅動情況下撞擊電子轉向柱鎖內塑料材料傳導裝置，增加了電子轉向柱鎖的可靠性與安全性。

綜上所述，上述各個實施例能夠滿足國際汽車道路安全標準ISO26262-2011，從安全角度對電子轉向柱鎖的鎖舌行進控制進行了充分考慮，避免在行車過程中由於鎖舌誤動作造成方向盤非法鎖止的重大安全故障，具有重大意義。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。