直接测量转速传感器中的辅助磁场的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于检查安装在转速传感器中的辅助磁体的方法、一种用于执行该方法的控制装置和一种具有该控制装置的传感器。
【背景技术】
[0002]由WO 2007 014 947 Al已知一种转速传感器，用于基于以一转速转动的编码器磁场通过磁阻式测量敏感元件/磁阻式感测元件检测转速。在这个转速传感器中，磁阻式测量敏感元件的电阻与编码器磁场的依赖关系(下面称为读取特征曲线)在编码器磁场的值域上被线性化。所述线性化之所以能够实现，是因为一个电流密度矢量被强加在通过磁阻式测量敏感元件的电流上，该电流密度矢量与该磁致伸缩式测量敏感元件的优选方向/从优磁化方向并因此与该磁致伸缩式测量敏感元件的易轴成45°角。在此，在转速传感器中这样设置测量敏感元件，使得优选方向位于编码器磁场的运动方向上。在这个文献中还建议在转速传感器中使用一辅助磁体，该辅助磁体应仅仅不重要地影响转速传感器的传感特性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于，改进已知的转速传感器。
[0004]这个目的通过独立权利要求的特征得以实现。优选的改进方案是从属权利要求的内容。
[0005]按照本发明的一个方面，转速传感器包括:一磁编码器，用于根据待检测的转速激励出编码器磁场；一具有磁阻式测量敏感元件的读取头，用于根据编码器磁场和磁阻式测量敏感元件给出输出信号；一激励出辅助磁场的辅助磁体，该辅助磁体影响磁阻式测量敏感元件的灵敏度；和一磁场传感器，该磁场传感器设置用于检测作用于磁阻式测量敏感元件上的磁场的在辅助磁场方向上的分量。
[0006]所述转速传感器基于这种思考，即:所述辅助磁体可以在开头所述的转速传感器中使用，以提高其读取特征曲线的斜率和进而提高磁阻式测量敏感元件的灵敏度。这一点可以由下述方式实现，即:其辅助磁场设置成，使得它反作用于磁阻式测量敏感元件在其难轴上的本征预磁化。但是，例如由有缺陷地调整的或者过于老化的辅助磁体所引起的有缺陷的辅助磁场也可能导致磁阻式测量敏感元件的不期望的表现。这可能导致对转速的错误的检测，这例如当在车辆中作为轮转速传感器使用时可能是威胁安全的。在这里尤其可能伤害ISO 26262标准的ASIL安全性要求等级，在其范围内要保证具有电的和/或电子的部件的系统在机动车中的功能安全性。
[0007]在这里本发明考虑到，在所述转速传感器里面设置另一磁场传感器，该另一磁场传感器允许检查辅助磁场的错误。通过该附加的磁场传感器可以通过不同的方式检查转速传感器的辅助磁体，例如这个辅助磁体是否位置正确地设置、转速传感器是否还允许辅助磁体略微地位置偏移、辅助磁场是否还足够高，等等。通过这种方式可以总是测试转速传感器中的辅助磁体的无错误的使用并且提高转速传感器的失效可靠性。
[0008]在所述转速传感器的一改进方案中，所述磁场传感器包括另一磁阻式测量敏感元件。在本发明的范围内，磁阻式测量敏感元件应理解为所有在施加磁场的情况下改变其电阻的电子元件。在这里例如是AMR磁场感测元件，也称为基于各向异性磁电阻效应的感测元件。
[0009]另选地，所述磁场传感器优选包括霍尔传感器或者霍尔感测元件，或者说所述磁场传感器是霍尔传感器或者霍尔感测元件。
[0010]作为磁阻式测量敏感元件的、具有磁性材料的磁场传感器可以作为纯电阻直接集成到用于转速传感器的评价电路里面，由此以节省空间的方式仅还存在基底。
[0011]与之相比，其中另一磁阻式测量敏感元件被设计成霍尔传感器的磁场传感器的优点是，所述磁场传感器可以在一测量范围中最佳地运行，该测量范围明显比以待检测的转速转动的编码器磁场更好地适用于检测辅助磁场，因为辅助磁场通常是编码器磁场的10至20倍。
[0012]按照本发明的另一方面，一种用于在所述转速传感器中使用磁场传感器的方法包括下述步骤:检测作用于磁阻式测量敏感元件上的磁场的在辅助磁场方向上的分量，当所检测到的分量满足给定条件时，输出出错信号。
[0013]通过在所述方法的范围内使用磁场传感器和输出出错信号，可以向车辆中的、转速传感器的上级单元例如马达控制器发出通知:在转速测量中出现错误且因此所检测到的转速是无效的。这一点尤其在下述车辆中是有利的，其中对于每个车轮分开地检测转速，以由此推导出其它测量值、例如汽车的侧滑。例如在错误地检测一个车轮上的转速的情况下，于是错误地推导出车辆侧滑并且相应地在行驶动态调节范围内错误地对这个不存在的侧滑通过制动干预作出反应。这继而在道路交通中又可能是威胁安全的。通过在所述方法范围内建议的出错信号，可以在这种出错情况下中断行驶动态调节并且避免对行驶动态调节的威胁安全的干预。
[0014]在所述方法的一改进方案中，所述给定条件包括一用于所检测到的分量的给定值，所检测的分量不允许超过该给定值。这个改进方案基于这种考虑，即:上述有缺陷的辅助磁场的结果可能是，它这样强地削弱磁阻式测量敏感元件在难轴上的预磁化，使得预磁化可能已经由于非常弱的作用于难轴上的交变磁场而倾翻，这导致转速传感器的翻转(Flippen)、即突变式的转速倍增。这种弱的交变磁场由技术层面所决定不能排除。因此要保证，磁阻式测量敏感元件在难轴上的预磁化尽管有辅助磁场存在也足够远地离开等于零的磁化。在此，利用所述转速传感器中的磁场传感器通过作用于磁阻式测量敏感元件上的磁场的在辅助磁场方向上的分量可以检测所述预磁化与等于零的磁化的距离。如果所检测到的分量足够大，则可以排除上述的预磁化倾翻。
[0015]在所述方法的另一改进方案中，所述给定条件包括一用于在所检测到的分量中交流分量与直流分量的比例的极限值，该比例不允许超过该极限值。所述改进方案基于这种考虑，即:上述弱的交变磁场与作用于磁阻式测量敏感元件上的辅助磁场的分量相比越强，辅助磁体离磁阻式测量敏感元件就越远。因此由上述的在所检测到的分量中交流分量与直流分量的比例可以直接推断辅助磁体的位置并且评价它。辅助磁体与磁阻式测量敏感元件失位地越远，比例就越大。辅助磁体不应超过一确定的失位，对于该比例可以定义极限值，该极限值描述最大允许的失位并且可以在所述方法范围内监测辅助磁体。
[0016]按照本发明的另一方面，一种装置设置用于执行所述方法。
[0017]在所述装置的一改进方案中，所述装置具有存储器和处理器。在此所述方法以计算机程序的形式储存在存储器里面，当计算机程序由存储器装载到处理器中时，处理器用于执行本方法。
[0018]在此，所述装置可以被设计成转速传感器制造过程范围内的测试站或者被设计成完成的转速传感器、例如所述转速传感器之一中的附加部件。
[0019]按照本发明的另一方面，计算机程序包括程序编码模块，用于当计算机程序在计算机上或者所述装置之一上实施时执行所述方法之一的所有步骤。
[0020]按照本发明的另一方面，计算机程序产品包括程序编码，该程序编码存储在可计算机读取的数据载体上，并且该程序编码当在数据处理装置上运行时执行所述方法之一。
[0021]按照本发明的另一方面，一种车辆包括所述转速传感器。
【附图说明】
[0022]结合下面对结合附图详细解释的实施例的描述，将能更清楚且更明确地理解本发明的上述特性、特征和优点以及如何实现它们的方式方法，其中:
[0023]图1示出具有行驶动态调节系统的车辆的示意图，
[0024]图2示出图1的行驶动态调节系统中的转速传感器的示意图，
[0025]图3示出转速传感器的输出信号的变化曲线图，
[0026]图4示出图2的转速传感器中的磁阻式测量敏感元件的读取特征曲线的变化过程，所述变化过程根据难轴上的磁场而绘出，其中每个读取特征曲线描述了磁阻式测量敏感元件的电阻与作用在易轴上的磁场之间的依赖关系，
[0027]图5示出磁阻式测量敏感元件的电阻随在磁阻式测量敏感元件的易轴和难轴上变化的磁场而变化的过程，
[0028]图6示出当施加有在第一高度上的辅助磁场时磁阻式测量敏感元件的电阻随在磁阻式测量敏感元件的易轴和难轴上变化的磁场而变化的过程，
[0029]图7示出施加在磁阻式测量敏感元件上的磁场的径向分量随时间的变化曲线，
[0030]图8示出图7的径向分量的交流分量与直流分量的比例随在图2的转速传感器中的辅助磁体与磁编码器之间的距离的变化，
[0031]图9示出图2的转速传感器的剖视图。
[0032]在附图中相同的技术部件配有相同的附图标记并且只描述一次。
【具体实施方式】
[0033]下面要以不局限的方式利用在车辆2中使用的轮转速传感器10详细描述本发明。
[0034]参照图1，图1示出具有本身已知的行驶动态调节系统的车辆I的示意图。行驶动态调节系统的细节例如可以由DE 10 2011 080 789 Al得知。
[0035]车辆I包括车身2和四个车轮3。每个车轮3可以通过一位置固定地固定在车身2上的制动器4相对于车身2减速，以使车辆I在未示出的道路上的运