用于固有安全的车轮转速检测的系统技术方案

本发明专利技术涉及一种尤其用于汽车领域的使用传感器（１，６）特别是主动传感器（１）来检测车轮或其它旋转体转速的系统，该传感器通过磁场与编码器（２３）耦合并且其自身与旋状体一起旋转。在已知的系统中，如果传感器装置（Ｓ１、Ｓ２）和编码器（２３）之间的间隙变得太小，那么就会发生触发并因而使测得的车轮转速加倍。这会导致在汽车安全性装置中出现问题，这些安全性装置为了其有序的工作方式而需要正确的转速数据。为了提高已知系统的装配位置的公差，提出使用两个单独的配备有不同灵敏度的传感器装置（Ｓ１，Ｓ２）的信号电路（Ｓ１，ｆ１；Ｓ２，ｆ２）。其中，信号电路（Ｓ１，ｆ１；Ｓ２，ｆ２）这样设计，即，使一个具有最大灵敏度的信号电路（Ｓ１，ｆ１）始终存在，从而在未受干扰的正常情况下在气隙最大的同时达到编码器磁道的最小的偏差，而同时始终存在观测信号电路（Ｓ２，ｆ２），其灵敏度这样设计，使得在所有磁场条件下能可靠地防止发生触发。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的转速检测方法、一种根据权利要求3的前序部分所述的用于车轮或其它旋转体的转速检测的系统、以及一种按照权利要求15所述的用于避免或抑制对磁场干扰分量的测量的传感器模块。
技术介绍
用于汽车领域的主动传感器已多次为人所知。主动传感器有2线设计和3线设计。本专利技术的说明书以通常用于制动系统中的2线设计为例。然而，在本专利技术的意义上，该基本思想也可使用于例如在发动机和/或变速器应用中很普及的3线设计。这些现有技术在图1中示意示出。在图1a中，传感器1和ECU(ABS控制器的电控单元，或通用的电控单元)2通过2线回路3、4彼此导电相连。为了传感器的运行，运行电压VB是必要的，该电压由ECU提供给接线柱K1、K2。信号电流Is通过传感器流回到ECU，其电流强度随着由编码器5产生并在ECU中解码的转速信息的节拍而变化。在图1b中，传感器6和ECU7通过3线回路8、9、10彼此导电相连。这里，为了传感器的运行，运行电压VB也是必要的，该电压由ECU提供给接线柱K1’、K2’。传感器通过接线柱K3提供给ECU一包含传感器信息的信号电压Vs。图2示出具有2线接口的主动轮速传感器的两个典型变型的内部系统结构。图2a示意示出不带附加功能的用于单向转速检测的传感器。轮速传感器1包括一传感器模块，该传感器模块包括与一电子信号处理级SC连接的磁阻传感器元件S。该传感器元件通过磁场H与编码器E耦合。以车-->轮转速旋转的编码器以增量模式调制包含车轮转速信息的气隙磁场H。传感器元件S和信号处理级SC从该气隙磁场的调制中产生一用于控制调节器级M的信号电压，该调节器级M又控制电源11，使得编码器的增量模式被示为外加的(eingepraegt)信号电流Is1。图2b示意示出用于双向检测车轮转速和/或传递附加的(诊断)参数的传感器。与前面不同，这里信号处理级分在两个电路WS和ZI中。WS级用于处理来自编码器信号的车轮转速信息，而ZI用于单独处理来自传感器/编码器接口的附加信息。这样的信息可以是例如旋转方向和气隙尺寸。在信号级SL中，由WS和ZI处理过的信号被合成为一用于控制调节器级M的信号，该调节器级M又控制电源11，使得控制信号中所包含的车轮转速信息和附加信息的协议被示为外加的信号电流Is2。按照现有技术，现在使用3电平协议(3-Pegel-Protokoll)或PWM(脉宽调制)协议。一方面，铁磁体齿轮或者多孔板可以用作编码器，它们与永久磁铁联合产生可变的磁场气隙；另一方面，也可以使用永久磁化的南北极区域，该区域以交替的顺序嵌入例如轮轴轴承密封内。必要的辅助磁铁作为传感器模块的机械组成部分内置在传感器中。本专利技术的说明在下文限制于实质性的技术应用，即磁阻传感器与永久磁化的编码器的组合；然而，对于专家/专业人员来说，可以将本专利技术的原理直接应用在与铁磁体编码器的组合中，这同样在本专利技术的范围内。图3示出文中使用的用于解释与本专利技术所追求的改进相关的磁阻传感器元件的具体物理环境的参考方向和特征曲线。图3a示出图2a中的在车轮转动运行时几何上对齐于永久磁化的编码器磁道13的特殊的磁阻传感器模块12。编码器磁道平坦地位于XY平面内并且相对于传感器元件在Y方向上运动。传感器模块的部件14包括由四个磁阻式坡莫合金-(巴伯电极(Barberpole))-阻抗17构成的电桥电路16，如图3b所示。阻抗层平面与编码器的平面一样平行于XY平面延伸。图3c示出信号电压Vss与气隙磁场强度Hy，Hx1和Hy，Hx2的关系的工作特征曲线。这里，Hy是在编码器磁道运行方向上的磁场分量，而Hx是在横向于Hy方向上的编-->码器的磁场分量。这里，Hx1和Hx2表示在x方向上指向相反的磁场分量。图3c表明，变换编码器磁化分量Hx1、Hx2会导致特征曲线18、19镜像对称。与变换的Hx磁场分量的下缀相联系的特征曲线的变换跳跃式发生，并被称作“触发/翻转”。触发会导致非期望的编码信号失真(加倍)并干扰车轮转速检测。在现在的实践中，这样避免触发，即，一沿x方向极化的所谓的偏置磁体15产生一所谓的辅助磁场(Stützfeld)，该辅助磁场大于磁场分量Hx1、Hx2并因此固定两个特征曲线中的一个，例如18。图4用于解释在X方向上出现编码器磁场分量的原因。图4a示出一编码器在XZ平面内的视图，该编码器具有从磁道21出发到由金属板22制成的铁磁接地(Eisenrückschluβ)的磁场20。编码器磁道的场线在宽阔的中间区域内平行于Z方向发出，而在边缘区域，发出方向附加向X方向倾斜。这些Hx分量具有非均匀的特征，对于转速测量来说是不符合期望的。当传感器模块12相对于中线仅仅偏置很小时，如图4a所示，没有值得提及的Hx分量起作用，使得偏置磁体15的场强始终占主导地位并且特征曲线18被稳定地施加。在图4b的编码器中，传感器以相对于中间位置相同的偏置距离到达一已经包括明显的Hx分量的磁场线区域，使得特征曲线的稳定性受到了危害。当编码器仅具有窄的读入磁道和/或具有强的磁化强度和/或传感器模块定位在离读入磁道的中间向外较远处和/或传感器模块定位在离编码器表面很近处时，该危害是很严重的。因此，其中一个参数或其中多个参数的组合的强烈影响可能出现有危害的情况，在该情况下会发生上述的触发。
技术实现思路
本专利技术的目的是，抵消或防止上述触发的发生或提出一种通用的技术，该技术可以这样提高传感器模块的固有安全性，即使得不希望的触发被防止，例如被抑制或者被自动识别出，并且传感器模块向ECU传送信号报告这一状态。按照本专利技术，这一目的通过按照权利要求1所述的用于转速检测的方-->法、按照权利要求3所述的用于车轮或其它旋转体的转速检测的系统以及按照权利要求15所述的用于抑制对磁场干扰分量的测量的传感器模块来实现。本专利技术的基本思想是，使用两个各具有至少一个传感器的信号电路，其中这两个信号电路在测量由运动的磁体编码器调制的磁场方面在测量技术上具有不同的设计。根据本专利技术的系统的原理基本上在于，有规律地(当两个输出信号相等时)通过电控单元对其中一个信号电路的输出信号进行分析，而当两个信号电路的输出信号不相等时对另一个信号电路的输出信号进行分析。对于这两个例如能表示被监控的车轮转速的输出信号相等的情况，通过按照本专利技术的系统，关于正确测得转速的安全性得到提高。合适的是，当输出信号不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过传感器检测车轮或其它旋转体的转速的方法，其中所述传感器通过磁场与编码器（５，１３，２３）耦合，而所述编码器本身与所述旋转体一起旋转，其特征在于，对至少两个单独的、具有至少一个自己的传感器元件（Ｓ，Ｓ１，Ｓ２）的信号电路（Ｓ１，ｆ１；Ｓ２，ｆ２）的信号进行相互比较，并根据比较结果将两个信号电路中的一个与设置在下游的电控单元（ＥＣＵ）（２５）连接起来。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2005-5-17 102005022596.91.一种用于通过传感器检测车轮或其它旋转体的转速的方法，其中所
述传感器通过磁场与编码器(5，13，23)耦合，而所述编码器本身与所述
旋转体一起旋转，其特征在于，对至少两个单独的、具有至少一个自己的
传感器元件(S，S1，S2)的信号电路(S1，f1；S2，f2)的信号进行相互
比较，并根据比较结果将两个信号电路中的一个与设置在下游的电控单元
(ECU)(25)连接起来。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，第一信号电路(S1，f1)
具有与第二信号电路(S2，f2)不同的灵敏度。
3.一种用于通过传感器(24)检测车轮或其它旋转体的转速的系统，
其中所述传感器通过磁场(H1，H2)与编码器(23)耦合，而所述编码器
本身与旋转体一起旋转，所述系统特别是用于实施按照权利要求1和2所
述的方法，其特征在于，所述传感器(24)包括两个单独的、具有至少一
个自己的传感器元件(S1，S2)、并优选地具有自己的信号处理级(26，
27)的信号电路(S1，f1；S2，f2)，这两个信号电路的输出信号在比较
仪(28)中进行相互比较，并根据比较仪(28)的比较结果将两个信号电
路中的第一信号电路(S1，f1)或第二信号电路(S2，f2)与设置在下游
的电控单元(ECU)(25)相连接。
4.按照权利要求3所述的系统，其特征在于，第一信号电路(S1，f1)
具有比第二信号电路(S2，f2)大某一确定值的灵敏度，并且第一信号电
路(S1，f1)这样设计和/或设置，使得触发未被排除，而第二信号电路(S2，
f2)这样设计和/或设置，使得触发被排除。
5.按照权利要求3或4所述的系统，其特征在于，第一和第二信号电
路(S1，f1；S2，f2)这样设计和/或设置，使得当达到某一气隙长度时，
第一信号电路(S1，f1)不再受到触发的危险，在该气隙长度第二信号电
路(S2，f2)的信号可以被识别出高于噪声。
6.按照权利要求3至5中一项或多项所述的系统，其特征在于，两个
信号电路(S1，f1；S2，f2)的输出信号描述编码器以及因此描述旋转体
的转速；当比较仪中两个信号电路(S1，f1；S2，f2)的输出信号相等时，
第一信号电路与设置在下游的电控单元(ECU)(25)相连接；而当两个
信号电路(S1，f1；S2，f2)的输出信号不相等时，第二信号电路(S2，
f2)与设置在下游的电子控制单元(ECU)(25)相连接。
7.按照权利要求6所述的系统，其特征在于，当两个信号电路(S1，
f1；S2，f2)的输出信号相等时，通过传感器可输出一做出冗余报告和/或
描述传感器的高固有安全性的信息；当两个信号电路(S1，f1；S2，f2)
的输出信号不相等时，通过传感器可输出一做出第一信号电路故障状态的
诊断报告的信息。
8.按照权利要求6或7所述的系统，其特征在于，当第二信号电路(S2，
f2)与电控单元(25)连接时，电控单元可获得紧急运行的车轮转速信息。
9.按照权利要求3至8中任一项所述的系统，其特征在于，两个信号
电路(S1，f1；S2，f2)的传感器元件几乎具有相等的灵敏度，并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：P洛贝格，W弗利茨，K林克，
申请(专利权)人：大陆特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]