一种电子转向柱锁的安全控制装置技术领域
本实用新型涉及车辆安全技术领域，更具体地说，涉及一种电子转向柱锁的安全
控制装置。
背景技术
当今，汽车领域使用的电子模块越来越多，由于电子模块系统性失效而造成的与
人身伤害有关的事故逐年上升。其中，ESCL(electronic steering column lock，电子转向
柱锁)作为无钥匙进入系统的重要组成部分，主要用于汽车转向系统的防盗。从整车安全架
构来看，转向系统是影响汽车安全的一个主要部分，因此ESCL是否误动作就成为转向系统
安全性操作的首要门槛。
现有技术中的电子转向柱锁，对锁舌行进的控制主要包括利用双霍尔传感器或双
微动开关检测锁舌动作以及位置，然而使用两个霍尔传感器或者两个微动开关只能判断到
电子转向柱锁是否成功上锁或者是否成功解锁，却无法及时检测锁舌停止在中间位置或者
锁舌退出解锁位置的情况，并没有办法让电子转向柱锁在一定容错时间内进入安全状态，
或者及时报警使司机有效及时的规避事故发生。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种电子转向柱锁的安全控制装置，能
够有效避免电子系统故障造成的误上锁动作，提高电子转向柱的可靠性和安全性。
本实用新型提供的一种电子转向柱锁的安全控制装置，包括控制板、电机以及在
所述电机驱动下进行移动以实现上锁或解锁的锁舌，所述锁舌的第一表面固定有磁石；
所述控制板上固定有霍尔传感器组和至少一个差分信号微动开关；
其中，所述霍尔传感器组中至少包括与所述锁舌的第一表面相对设置且具有预设
间距的第一霍尔传感器和第二霍尔传感器；
所述第一霍尔传感器的感应区域中包括上锁状态下所述磁石的位置，所述第二霍
尔传感器的感应区域中包括解锁状态下所述磁石的位置；
所述差分信号微动开关包括第一触点和第二触点，用于接收所述锁舌上锁或解锁
的信号。
优选的，在上述电子转向柱锁的安全控制装置中，所述差分信号微动开关的数量
为一个。
优选的，在上述电子转向柱锁的安全控制装置中，所述霍尔传感器组中的霍尔传
感器的数量为两个。
优选的，在上述电子转向柱锁的安全控制装置中，所述锁舌内开设有孔洞，所述孔
洞内容纳有弹簧部件。
优选的，在上述电子转向柱锁的安全控制装置中，还包括与所述电机连接的减速
刹车部件，用于对解锁过程中的所述锁舌进行减速和刹车。
优选的，在上述电子转向柱锁的安全控制装置中，所述减速刹车部件包括第一端
与所述电机连接的MOSFET器件，且所述MOSFET器件的第二端连接有单片机。
优选的，在上述电子转向柱锁的安全控制装置中，所述单片机中还包括去抖动单
元，用于去除驱动信号中的抖动。
从上述技术方案可以看出，本实用新型所提供的一种电子转向柱锁的安全控制装
置，由于包括控制板、电机以及在所述电机驱动下进行移动以实现上锁或解锁的锁舌，所述
锁舌的第一表面固定有磁石；所述控制板上固定有霍尔传感器组和至少一个差分信号微动
开关；其中，所述霍尔传感器组中至少包括与所述锁舌的第一表面相对设置且具有预设间
距的第一霍尔传感器和第二霍尔传感器；所述第一霍尔传感器的感应区域中包括上锁状态
下所述磁石的位置，所述第二霍尔传感器的感应区域中包括解锁状态下所述磁石的位置；
所述差分信号微动开关包括第一触点和第二触点，用于接收所述锁舌上锁或解锁的信号，
因此能够精确的识别到锁舌是否在中间位置，或者锁舌在非驱动的情况下退出解锁状态，
进而有效防止在行车中由于电子转向柱锁由于电子系统失效所造成锁舌不到位状况，有效
避免电子系统故障造成的误上锁动作，提高电子转向柱的可靠性和安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例
或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅
是本实用新型的实施例，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
可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的第一种电子转向柱锁的安全控制装置的示意图；
图2为上锁状态下第一霍尔传感器与磁石位置的示意图；
图3为解锁状态下第二霍尔传感器与磁石位置的示意图。
具体实施方式
本实用新型的核心思想在于提供一种电子转向柱锁的安全控制装置，能够有效避
免电子系统故障造成的误上锁动作，提高电子转向柱的可靠性和安全性。
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行
清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的
实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下
所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本申请实施例提供的第一种电子转向柱锁的安全控制装置如图1所示，图1为本申
请实施例提供的第一种电子转向柱锁的安全控制装置的示意图。该控制装置包括控制板
101、电机102以及在所述电机102驱动下进行移动以实现上锁或解锁的锁舌103，其中，所述
控制板101上的微处理器可以根据整车条件，通过全桥电路驱动所述电机102顺时针或者逆
时针运转，而所述电机102的旋转带动所述锁舌103的直线运动，具体的，电机102顺时针旋
转将带动锁舌向电子转向柱锁模块内行进，进而电子转向柱锁呈解锁状态，反之，当微处理
器通过全桥电路驱动电机102逆时针旋转时，电机102将带动锁舌往模块外壳107方向行进，
此时电子转向柱锁会锁死电子转向管柱108，呈上锁状态，另外，所述锁舌103的第一表面固
定有磁石(图中未示出)；
所述控制板101上固定有霍尔传感器组和至少一个差分信号微动开关104，在上锁
或解锁过程中，微处理器会根据差分信号微动开关104和霍尔传感器组反馈的信号来判断
锁舌的位置；
其中，所述霍尔传感器组中至少包括与所述锁舌103的第一表面相对设置且具有
预设间距的第一霍尔传感器105和第二霍尔传感器106；
所述第一霍尔传感器105的感应区域中包括上锁状态下所述磁石的位置，所述第
二霍尔传感器106的感应区域中包括解锁状态下所述磁石的位置，所述差分信号微动开关
104包括第一触点1041和第二触点1042，用于接收所述锁舌上锁或解锁的信号。
具体的如图2所示，图2为上锁状态下第一霍尔传感器与磁石位置的示意图，在这
种情况下，当锁舌207向外移动时也会被差分信号微动开关206感应到，具体而言，与锁舌相
连的传导杆所压的微动开关弹片弹开，微动开关触点信号从(0，1)变为(1，0)，结合霍尔传
感信号和差分信号能够对锁舌的上锁情况进行准确的判断，由电机201驱动锁舌207向外壳
方向行进并使其前端进入管柱205内部实现上锁，固定在锁舌上的磁石204此时移动到第一
霍尔传感器202的下部，因而被第一霍尔传感器感应到已经上锁的情况，其信号得到翻转，
而由于磁石204不再位于第二霍尔传感器203的下部，因此不会被其感应到，其信号也得到
翻转。微处理器从微动开关接收(1，0)信号的同时判断第二霍尔传感器的信号是否有翻转，
由于第二霍尔传感器信号翻转依赖于磁场场强，所以其为一区域信号，也就是说在微动开
关弹片弹开的同时不一定第二霍尔传感器的信号会从1变为0。当微处理器检测到第二霍尔
传感器的信号从1转换为0，且第一霍尔传感器的信号从0转换为1时，它会将进行直接制动。
另一种情况下，如图3所示，图3为解锁状态下第二霍尔传感器与磁石位置的示意
图，此时锁舌207退出管柱，带动磁石204移动到第二霍尔传感器203的下部，从而能够被第
二霍尔传感器感应到，而由于不再处于第一霍尔传感器的有效感应范围内而不会被感应
到。
在一般的电子转向柱所上锁过程中，由于传导系统公差、装配公差以及电机电器
公差，锁舌有可能卡置在中间位置或者单片机无法判断的位置，而使用本方案完全可以检
测到此中间位置，如果微动开关的信号已经由(0，1)转换为(1，0)，而第二霍尔传感器和第
一霍尔传感器信号为(1，0)时，微处理器可以断定此时锁舌上的磁石还处于第二霍尔传感
器的有效磁场范围内，锁舌未完全伸出。同理，如果微动开关的信号已经由(0，1)转换为(1，
0)，而第一霍尔传感器和第二霍尔传感器的信号组合是(0，0)，则微处理器可以判断为锁舌
所带磁石所处的位置为第一霍尔传感器和第二霍尔传感器之间，锁舌同样没有完全伸出。
更重要的是，当汽车在行驶的过程当中，因为机械断裂或者微处理器系统故障致使锁舌向
锁外壳外行进，本实施例利用微动开关差分信号使微处理器识别出是车辆抖动还是锁舌行
进的故障，一旦检测到锁舌在行进，微处理器将在150ms之内立即进入安全状态，并通过CAN
通信发出报警信号，告知司机此电子转向柱有上锁的危险，请立即停车或减速行驶至维修
点，保证安全性。
综上所述，锁舌的各个位置真值如表1所示，表1为锁舌位置真值表。
从上述技术方案可以看出，本申请实施例所提供的第一种电子转向柱锁的安全控
制装置，由于包括控制板、电机以及在所述电机驱动下进行移动以实现上锁或解锁的锁舌，
所述锁舌的第一表面固定有磁石；所述控制板上固定有霍尔传感器组和至少一个差分信号
微动开关；其中，所述霍尔传感器组中至少包括与所述锁舌的第一表面相对设置且具有预
设间距的第一霍尔传感器和第二霍尔传感器；所述第一霍尔传感器的感应区域中包括上锁
状态下所述磁石的位置，所述第二霍尔传感器的感应区域中包括解锁状态下所述磁石的位
置；所述差分信号微动开关包括第一触点和第二触点，用于接收所述锁舌上锁或解锁的信
号，因此能够精确的识别到锁舌是否在中间位置，或者锁舌在非驱动的情况下退出解锁状
态，进而有效防止在行车中由于电子转向柱锁由于电子系统失效所造成锁舌不到位状况，
有效避免电子系统故障造成的误上锁动作，提高电子转向柱的可靠性和安全性。
本申请实施例提供的第二种电子转向柱锁的安全控制装置，是在上述第一种电子
转向柱锁的安全控制装置的基础上，还包括如下技术特征：
所述差分信号微动开关的数量为一个。需要说明的是，使用这种开关不仅节约空
间，而且判断更准确。
本申请实施例提供的第三种电子转向柱锁的安全控制装置，是在上述第一种电子
转向柱锁的安全控制装置的基础上，还包括如下技术特征：
所述霍尔传感器组中的霍尔传感器的数量为两个。需要说明的是，所使用的霍尔
传感器为灵敏度高的数字式传感器，使用双霍尔传感器诊断锁舌准确位置。
本申请实施例提供的第四种电子转向柱锁的安全控制装置，是在上述第一种至第
三种电子转向柱锁的安全控制装置中任一种的基础上，还包括如下技术特征：
所述锁舌内开设有孔洞，所述孔洞内容纳有弹簧部件。
由于使用双霍尔传感器或双微动开关无法避免锁舌在执行解锁时撞击电子转向
柱锁内部机械结构，而造成内部塑料结构的损坏，而设置弹簧部件就能够解决该问题，在上
锁过程中配合弹簧推力，避免锁舌在高速运行的情况下与管柱以及电子转向柱锁内部结构
直接碰撞引发噪音及降低锁舌自身耐久性，从而能提升产品寿命，而且有效的避免了在行
车过程中由于电子转向柱锁内部机械结构的损坏导致的误上锁问题。
本申请实施例提供的第五种电子转向柱锁的安全控制装置，是在上述第四种电子
转向柱锁的安全控制装置的基础上，还包括如下技术特征：
还包括与所述电机连接的减速刹车部件，用于对解锁过程中的所述锁舌进行减速
和刹车。
本申请实施例提供的第六种电子转向柱锁的安全控制装置，是在上述第五种电子
转向柱锁的安全控制装置的基础上，还包括如下技术特征：
所述减速刹车部件包括第一端与所述电机连接的MOSFET器件，且所述MOSFET器件
的第二端连接有单片机。
需要说明的是，在电子转向柱锁的解锁过程中，锁舌会被电机带动往锁外壳反方
向行进，在此过程中与锁舌相连的磁石离开第一霍尔传感器往第二霍尔传感器的方向行
进。第一霍尔传感器的信号1变为0，在锁舌相连磁石进入第二霍尔传感器信号翻转有效区
域前，微处理器先驱动电机全速行进(13.5V，80％脉宽调制的PWM信号)，等磁石进入第二霍
尔传感器的信号翻转有效区域后，第二霍尔传感器的信号从0变为1，微处理器将驱动电机
进行减速行驶(13.5V，50％脉宽调制PWM信号)，直到锁舌所带传导机构将微动开关的弹片
压住，并且锁舌所连的磁石依然还在第二霍尔传感器信号翻转的有效区域内，微动开关的
信号组合从(1，0)变为(0，1)。如果此时微动开关的信号从(1，0)变为任何其他非(0，1)状
态，微处理器都将进行未成功解锁处理。
关于解锁过程中的减速以及刹车机制如下：当解锁时，微处理器将使能全桥高边，
并在电机完成减速后，关闭电机驱动电路高边，使后续电机制动所产生的反向感应电流不
会反向灌入驱动回路。经过公差计算以及实际校准测试得出，当电源电压为13.5V时，微处
理器应用80％的脉宽调制信号进行全速行进，应用50％的脉宽调制信号进行电机减速。在
解锁过程中，当微动开关信号组合从(1，0)变为(0，1)时，驱动信号在一段时间内将调制为
100％脉宽信号，使反向电磁感应电动势得以有效的释放。
本申请实施例提供的第七种电子转向柱锁的安全控制装置，是在上述第六种电子
转向柱锁的安全控制装置的基础上，还包括如下技术特征：
所述单片机中还包括去抖动单元，用于去除驱动信号中的抖动。
在这种情况下，每一个信号翻转都会适当的做10ms左右的去抖动，这样既可以防
止由于信号抖动引起的信号误识别，有可以有效的释放反向电磁感应电动势，从而保护电
机驱动电路以及避免锁舌在驱动情况下撞击电子转向柱锁内塑料材料传导装置，增加了电
子转向柱锁的可靠性与安全性。
综上所述，上述各个实施例能够满足国际汽车道路安全标准ISO26262-2011，从安
全角度对电子转向柱锁的锁舌行进控制进行了充分考虑，避免在行车过程中由于锁舌误动
作造成方向盘非法锁止的重大安全故障，具有重大意义。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新
型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定
义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因
此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理
和新颖特点相一致的最宽的范围。