用于被致动物体的位置确定设备的制作方法

本发明涉及用于被致动物体的位置确定的传感器设备、方法、以及感测系统，并且更具体地涉及用于通过经受旋转磁场的磁场传感器来对可移动车辆部件进行位置确定的设备、方法、以及系统。

背景技术：

现代车辆包含许多可调节且可移动的部件，例如车窗、座椅和电动天窗，这些部件依赖于传感器输出来准确地确定相应可移动部件的位置、方向或运动速度。例如，通过将电机驱动式车窗的实际位置与其最终位置进行比较并确定需要的行进距离，来将车窗提升到最终的关闭位置。此外，望期的是驱动电机随着车窗接近最大高度而减速，以便不会由于过度应力而损坏用于固定和引导的机械部件；或者如果身体部位、例如手仍在正在关闭的窗口狭缝中并阻挡它，则电机停止驱动车窗。

为了确定位置，可以对电机的转数进行计数。这可以使用在旋转磁场中的磁场传感器来完成。以下事实导致计数错误：在当前可获得的磁场传感器中，激活阶段(从非活跃模式转变为活跃模式)期间的阈值是例如预定义的(为高、低或甚至根本未定义)并且不取决于在取消激活阶段之前被超过的最后阈值。这可能导致在(取消激活阶段之后的)激活阶段期间的错过转变或额外转变(取决于对输出的处理方式)，并且这进而导致计数错误。

已经感觉到，在通过被施加了旋转磁场的磁场传感器来确定被电机驱动的物体的位置时，计数错误是长期存在的问题。然而，很少尝试设置初始输出，此类系统需要额外的硬件和复杂的处理。

技术实现要素：

本发明的实施例的目的是提供用于准确确定被致动物体(例如，被电机致动)的位置的设备、系统以及方法。本发明的实施例的优点在于可以减少或甚至消除计数错误误差。

通过根据本发明的方法、设备以及系统来实现上述目的。

在第一方面，本发明的实施例涉及一种用于确定物体的位置的位置传感器。所述位置传感器包括：

-至少一个感测元件，所述至少一个感测元件被适配成将时变外部信号转换为至少一个第一电信号，

-至少一个比较器电路，所述至少一个比较器电路被适配成对所述至少一个第一电信号执行阈值化操作、并且其特征在于具有高阈值和低阈值的滞后曲线，

-其中，所述位置传感器被适配成至少在所述位置传感器处于非活跃模式时提供与所述至少一个比较器电路的最后被越过阈值有关的信息使得能够存储所述信息，并且其中，所述位置传感器被适配成在所述位置传感器从所述非活跃模式切换为活跃模式时还原与所述最后被越过阈值有关的所述信息以获得所述至少一个比较器电路的选定阈值，

-其中，所述位置传感器被配置成使得如果所述电信号越过所述选定阈值，则通过所述阈值化操作生成一个或多个位置传感器输出信号的转变，并且其中，所述位置传感器被配置用于在所述电信号越过所述选定阈值之后改变所述选定阈值。

本发明实施例的优点在于，通过存储和检索与最后被越过阈值有关的信息来避免计数错误。因此，有利的是，即使位置传感器在非活跃模式期间未被供电或部分地未被供电，仍避免计数错误。

在本发明的实施例中，所述位置传感器包括非易失性存储器元件，用于至少存储与所述至少一个比较器电路的所述最后被越过阈值有关的所述信息。

在本发明的实施例中，所述位置传感器包括易失性存储器元件，用于至少存储与所述至少一个比较器电路的所述最后被越过阈值有关的所述信息，其中，在所述位置传感器的所述非活跃模式期间所述位置传感器仅被部分地供电，并且其中，在所述位置传感器的所述非活跃模式期间至少所述易失性存储器元件被供电。

在本发明的实施例中，所述时变外部信号是时变磁场。

在本发明的实施例中，所述至少一个感测元件包括一个或多个霍尔传感器。

根据本发明的实施例的位置传感器可以进一步包括至少一个输出信号驱动器电路，所述至少一个输出信号驱动器电路被适配成驱动在所述位置传感器的一个或多个输出连接器处的所述一个或多个位置传感器输出信号。

根据本发明的实施例的位置传感器可以进一步包括控制单元，所述控制单元电连接至所述至少一个模拟前端电路、并且被配置用于每当所述位置传感器从所述非活跃模式切换为所述活跃模式时向所述至少一个模拟前端电路至少提供与所述至少一个比较器电路的所述最后被越过阈值有关的所述信息。

在本发明的实施例中，所述控制单元被配置用于每当所述位置传感器从所述活跃模式切换为所述非活跃模式时至少提供与所述至少一个比较器电路的所述最后被越过阈值有关的所述信息使得能够将所述信息存储在存储器元件中，并且每当所述位置传感器从所述非活跃模式切换为所述活跃模式时至少还原与所述至少一个比较器电路的所述最后被越过阈值有关的所述存储信息。

根据本发明的实施例的位置传感器可以进一步包括使能输入连接器，所述使能输入连接器被适配成接收外部控制信号，所述外部控制信号致使每当所述位置传感器从所述活跃模式切换为所述非活跃模式时至少提供与所述至少一个比较器电路的所述最后被越过阈值有关的所述信息使得能够将所述信息存储在存储器元件中，并且致使每当所述位置传感器从所述非活跃模式切换为所述活跃模式时至少还原与所述至少一个比较器电路的所述最后被越过阈值有关的所述存储信息。

在本发明的实施例中，所述使能输入连接器还被适配成接收致使所述位置传感器在所述活跃模式与所述非活跃模式之间切换的外部控制信号。

在本发明的实施例中，一个或多个位置传感器输出信号的转变是逻辑高电平与逻辑低电平之间的转变。

在第二方面，本发明的实施例涉及一种位置传感器系统，所述位置传感器系统包括根据本发明实施例的位置传感器、以及外部信号处理装置，其中，所述外部信号处理装置电连接至所述位置传感器、并且被适配成接收和进一步处理所述位置传感器输出信号。

根据本发明的实施例的位置传感器系统可以进一步包括外部存储器元件，其中，所述位置传感器或所述外部信号处理装置被适配成将至少与所述至少一个比较器电路的所述最后被越过阈值有关的所述信息存储在所述外部存储器元件中、以及从中将所述信息还原。

在第三方面，本发明的实施例涉及一种电机位置传感器系统，所述电机位置传感器系统包括根据本发明实施例的位置传感器或位置传感器系统、以及电机，其中，所述电机被适配成使得当所述电机旋转时感应出时变外部信号，并且其中，当所述位置传感器处于活跃模式时所述时变外部信号被所述至少一个感测元件转换为所述至少一个第一电信号。

在第四方面，本发明的实施例涉及一种用于确定被电机致动的物体的位置的方法，所述方法包括以下步骤：

-使用处于活跃模式的感测元件来将时变外部信号转换为至少一个第一电信号，

-使用处于活跃模式的比较器电路来对所述至少一个第一电信号、或对其预处理版本执行阈值化操作，所述至少一个比较器电路的特征在于具有高阈值和低阈值的滞后曲线，其中，如果所述最后被越过阈值是所述低阈值，则选择高阈值来执行所述阈值化操作，并且，如果所述最后被越过阈值是所述高阈值，则选择低阈值来执行所述阈值化操作，

-如果以下两项条件之一为真，则生成一个或多个电输出信号的转变：所述至少一个比较器电路的选定阈值是所述高阈值并且所述第一电信号或其预处理版本超过所述高阈值；或者所述至少一个比较器电路的选定阈值是所述低阈值并且所述第一电信号或其预处理版本下降到低于所述低阈值，

-至少在所述至少一个比较器电路被设置为非活跃模式下的未激励状态时，至少存储与所述至少一个比较器电路的所述最后被越过阈值有关的所述信息，

-当所述至少一个比较器电路回到活跃模式下的激励状态时，至少提供回与所述至少一个比较器电路的所述最后被越过阈值有关的所述存储信息，以恰当地选择所述至少一个比较器电路的阈值。

在所附独立权利要求和从属权利要求中阐述了本发明的具体且优选的方面。来自从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征组合并且可以酌情且并不仅仅如权利要求中清楚陈列地与其他从属权利要求的特征组合。

出于概括本发明以及相对于现有技术实现的优点的目的，上文已经描述了本发明的某些目的和优点。当然，应理解的是，根据本发明的任何特定实施例，不一定可以实现所有这些目的或优点。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本发明可以以实现或优化本文所教导的一个优点或一组优点的方式来实施或执行，而不必实现本文可能教导或建议的其他目的或优点。

本发明的上述和其他方面将从下文描述的(多个)实施例中变得清楚并且将参照所述实施例来进行阐述。

附图说明

现在将参照附图通过示例的方式来进一步描述本发明，在附图中：

图1展示了根据本发明实施例的使用位置传感器通过电机、旋转的环磁体、以及磁场传感器来提升车窗并测量其位置的系统。

图2a示出了表示感测到的旋转磁通量密度的时间依赖型信号以及通过应用比较规则而由其得出的二值信号的信号图。

图2b将针对传统位置传感器得出的二值信号的信号图与针对根据本发明实施例的位置传感器得出的二值信号的信号图进行比较。

图3示出了根据本发明实施例的包括非易失性存储器元件的位置传感器设备。

图4示出了根据本发明实施例的、被适配成将与最后被越过阈值有关的信息存储在外部存储器元件中的位置传感器设备。

图5示出了根据本发明实施例的包括易失性存储器元件的位置传感器设备。

图6是在位置传感器的重新激活阶段期间电源电压信号、位置传感器输出事件、以及外部控制器输出事件的时序图。

附图仅为示意性的并且是非限制性的。在附图中，出于说明性目的，其中一些元件中的大小可能被夸大并且未按比例绘制。尺寸和相对尺寸不一定对应于本发明的实践的实际减小。

权利要求中的任何附图标记都不应被解释为限制范围。

在不同的附图中，相同的附图标记指代相同或相似的元件。

具体实施方式

将关于具体实施例并参照某些附图来对本发明进行描述，但本发明不限于此并且仅由权利要求限制。

说明书中和权利要求中的术语“第一”、“第二”等用于在类似元件之间进行区分并且不一定用于描述顺序，无论是时序上、空间上、排序上还是以任何其他方式。应理解的是，这样使用的术语在恰当的情况下是可互换的，并且在此所描述的本发明的实施例能够以不同于在此所描述或展示的其他顺序来操作。

应注意的是，在权利要求中使用的术语“包括”不应被解释为限于其后列举的手段；其并不排除其他元件或步骤。因此，应将其解释为指明如提到的所述特征、整数、步骤或部件的存在，但不排除一个或多个其他的特征、整数、步骤或部件、或其组的存在或添加。因此，表述“包括装置a和b的设备”的范围不应局限于仅由部件a和b组成的设备。这意味着关于本发明，所述设备的仅有的相关部件是a和b。

贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”的提及是指结合实施例所描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”在贯穿本说明书中各地方的出现不一定、但可以全都指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，特定的特征、结构或特性可以以任何合适的方式进行组合，如从本公开将对本领域普通技术人员显而易见的。

类似地，应理解的是，在对本发明的示例性实施例的描述中，为了简化本公开并帮助理解各创造性方面中的一个或多个方面，本发明的各种特征有时被归并在单个实施例、附图、或其描述中。然而，本公开的方法不应解释为反映下述意图：所要求保护的发明需要比在每项权利要求中明确叙述的特征更多的特征。相反，如以下权利要求反映的，创造性方面在于少于单个前述公开实施例的所有特征。因此，特此将具体实施方式之后的权利要求明确结合到此具体实施方式中，其中，每项权利要求独立地代表本发明的单独实施例。

此外，虽然本文描述的一些实施例包括其他实施例中所包括的一些特征而没有其他特征，但是如本领域技术人员将理解的，不同实施例的特征的组合旨在处于本发明的范围内并形成不同实施例。例如，在以下权利要求中，要求保护的实施例中的任何实施例都可以以任何组合来使用。

应注意的是，在描述本发明的某些特征或方面时使用特定术语不应当成是暗示所述术语在本文被重新限定为限于包括与此术语相关联的本发明特征或方面的任何特定特性。

在本文所提供的描述中，阐述了很多具体细节。然而，应理解的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在其他实例中，未详细示出众所周知的方法、结构和技术，以免模糊对本说明的理解。

在第一方面，本发明的实施例涉及一种用于确定被致动物体的位置的位置传感器。此类物体可以例如是被电机致动的物体。此类物体可以例如是汽车的被电机提升的车窗。然而，使用电机来移动机械部件(例如遮光件、天窗、镜、格栅百叶窗、拇指开关等)的其他应用也是可能的。

在本发明的实施例中，所述位置传感器包括至少一个感测元件201、202，所述至少一个感测元件被适配成当位置传感器1、301、401、501处于活跃模式时将电机旋转时感应出的时变外部信号转换为至少一个第一电信号。

在本发明的实施例中，所述位置传感器还包括具有至少一个比较器电路33、34的至少一个模拟前端电路31、32，所述至少一个比较器电路被适配成在位置传感器1、301、401、501的活跃模式期间对所述至少一个第一电信号执行阈值化操作，所述至少一个比较器电路33、34的特征在于具有高阈值和低阈值的滞后曲线，其中，如果最后被越过阈值是所述低阈值，则选择高阈值来对所述比较器输入信号执行所述阈值化操作，并且，如果最后被越过阈值是所述高阈值，则选择低阈值来对所述比较器输入信号执行所述阈值化操作。所述电信号可以是经处理的信号、之后被所述阈值化操作所使用。

在实施例中，位置传感器被适配成至少在位置传感器1、301、401、501处于非活跃模式时提供与所述至少一个比较器电路33、34的最后被越过阈值有关的信息使得能够存储所述信息(例如，存储在存储器元件35、45、55中)。存储器元件可以在位置传感器的内部或外部。所述位置传感器可以包括所述存储器元件、并且可以被适配成将所述信息存储在所述存储器元件中。替代性地，外部控制器/ecu可以存储所述信息(存储在其自己的存储器或外部存储器中)。因此，它可以监测由位置传感器提供的(多个)输出信号。

所述位置传感器被适配成还原与所述最后被越过阈值有关的所述信息。所述信息可以例如从存储器元件35、45、55中还原。可以通过从内部或外部存储器元件或者从外部控制器/ecu主动检索所述信息来实现在启动时还原所述信息。替代性地，所述传感器可以被配置成使得外部控制器/ecu可以在启动期间(在通电时间期间)向所述传感器提供所述信息。在本发明的实施例中，外部控制器/ecu还可以为所述传感器供电。

当位置传感器1、301、401、501从非活跃模式切换为活跃模式时，使用还原的信息来获得所述至少一个比较器电路33、34的阈值。当在从非活跃模式切换为活跃模式之后在执行一个或多个初始阈值化操作时，将所获得阈值用作执行阈值化操作时的选定阈值。这可以在从非活跃模式切换为活跃模式之后的第一阈值化操作期间进行。在一些实施例中，其还可以在后续的阈值化操作之一中进行，并且其还可以被使用不止一次(例如，用于噪声抑制、滤波、用于下一阈值确定的更复杂算法、或其他目的)。就像是：

在本发明的实施例中，可以使用最后被越过阈值信息来完成多于一次的初始阈值化操作，例如用于噪声抑制、滤波、用于下一阈值确定的更复杂算法、或其他目的。

在本发明的实施例中，所述位置传感器被配置成使得，如果电信号越过选定阈值，则通过所述阈值化操作生成一个或多个位置传感器输出信号381、382的转变。在本发明的实施例中，所述位置传感器被配置用于改变所述选定阈值。在本发明的实施例中，如果选定阈值之前是低阈值，则其可以例如变成高阈值，并且反之亦然。在本发明的实施例中，如果以下两项条件之一为真，则阈值化操作生成转变：所述至少一个比较器电路33、34的选定阈值是所述高阈值并且所述比较器输入信号超过所述高阈值；或者所述至少一个比较器电路33、34的选定阈值是所述低阈值并且所述比较器输入信号下降到低于所述低阈值。所述比较器输入信号可以是第一电信号或其预处理版本。在本发明的实施例中，阈值化操作可以包括用于判定是否应生成转变的附加处理。在本发明的实施例中，可以在状态机中使用来自阈值化操作的信号并且根据一些算法来对其进行处理来实施此类附加处理。

在本发明的实施例中，当位置传感器1、301、401、501从非活跃模式切换为活跃模式时，将与所述至少一个比较器电路33、34的最后被越过阈值有关的信息应用于所述至少一个模拟前端电路31、32，以恰当地选择所述至少一个比较器电路33、34的低阈值或高阈值。

本发明的实施例的优点在于，使用与在非工作阶段之前的工作阶段中越过的最后阈值有关的信息来设置所述非工作阶段之后的工作阶段的阈值。

本发明实施例的优点在于，通过存储和检索与最后被越过阈值有关的信息来避免计数错误。因此，有利的是，即使位置传感器在非活跃模式期间未被供电或部分地未被供电，仍避免计数错误。

参照图1，展示了在实践情形下可以如何使用改进的位置传感器设备1。环磁体4、例如偶极或四极环磁体被安装到电机轴6上。位置传感器1被放置在可旋转环磁体4附近、并且优选地以如下方式布置，即，使得所述传感器的平坦的敏感表面区域的表面法线被定向成与电机轴6的旋转轴线垂直。这是有利的，因为从可旋转环磁体4的磁极发出的磁场线接着以近直角横穿所述敏感表面区域，这增加了磁场感测元件2(例如，集成的平面式霍尔元件)处的可检测信号，这些磁场感测元件基本上在位置传感器1的敏感表面区域的平面内延伸。在本发明的实施例中优选地对磁场感测元件2使用平面式结构、例如平面式霍尔探针，因为它们非常适合于密集且成本有效地集成在集成位置传感器芯片上。电机轴6可以连接至机械提升装置7，例如定位车窗8、9的车窗提升装置。如果电机5例如通过从电机驱动模块10接收驱动信号而被供电，则环磁体4开始相对于固定的位置传感器1旋转，由此向位置传感器1施加旋转磁场。通过机械提升装置7，电机轴6的旋转运动被转换为车窗的向上运动，从而将其从下部位置8提升到上部位置9，并且如果电机5改变旋转方向，则反过来。旋转磁场由位置传感器1的磁场感测元件2、例如集成的平面式霍尔探针来检测，并且被转换为一个或多个第一电信号、例如所生成的霍尔电压。旋转环磁体4反复地返回至其初始状态，使得在每个循环期间，固定数量的磁极面向位置传感器1。这自然地转变为所转换的一个或多个第一电信号(例如，感应出的霍尔电压)的循环变化，具有与穿过环磁体4的磁北极和南极的次数相对应的固定数量的最大值和最小值。

位置传感器1可以与信号处理装置3(其可以集成或不集成在位置传感器1内部)一起提供，从而形成位置感测系统。信号处理装置3(典型地，耦合至位置传感器1的外部电子控制单元(ecu))实现对可根据所述至少一个第一电信号得出一个或多个循环变量进行计数。此类可计数的、循环的一个或多个变量可以是表示以下内容的至少一个第二电信号：循环次数、达到或越过所述至少一个第一电信号的最大值或最小值的次数、越过关于所述至少一个第一电信号所定义的高阈值或低阈值的次数(可以考虑越过的方向或上一次越过的阈值)等。此外，可以对此类可计数的一个或多个变量加符号，使得根据由电机5或其驱动器10选择的旋转方向而得到增加或减小的计数结果。除了位置传感器1之外还提供的处理装置3可以执行对(多个)计数变量的进一步处理，其目的是得出指示车辆部件的位置(例如车窗8、9的位置)、方向、车辆部件行进的瞬时或平均速度、动力车辆部件的瞬时或平均加速度)的又一个电信号。因此，可能需要将所述(多个)计数变量的值与换算表中的条目进行比较。此类换算表可以与位置传感器1或信号处理装置3的固件一起提供、或者可以是永久地存储在所提供的并且与位置传感器1或信号处理装置3通信的存储器元件内的查找表。得出的各种信号还可以用作反馈系统的输入。反馈信号可以被发送到电机驱动器(致动器)10、或者由电机驱动器10根据所提及的输入来直接确定，并且可以因此来调节电机驱动信号，这闭合了反馈回路。反馈信号还可以被显示在用户界面设备上。反馈回路是有利的，因为它能够实现车辆部件的位置和速度控制。具体地，一旦车辆部件达到最大或最小允许位置，例如通过夹持(clamp)由位置感测系统得出的其相关联位置信号，就可以实施对所述车辆部件的夹持。例如由车窗狭缝中的诸如手或手臂等阻挡物体引起的可移动车辆部件的突然停止带来强烈的负加速度，这可由位置感测系统或电机驱动器10检测到。太强的负加速度信号值于是可以触发电机5的完全停止，并且既不会损伤阻挡物体(例如手)、也不会损坏车辆部件(例如车窗)。速度信号、加速度信号等涉及时间的度量。例如，速度信号可以通过测量计数变量之一改变的频率、或等效地计数在指定时间区间这些计数变量之一的变化次数来获得。因此，有利的是，对位置感测系统提供内部或外部时钟信号，所述内部或外部时钟信号构成用于得出速度信号、加速度信号等的时间基础。在本发明的优选实施例中，所述时钟信号是在内部例如通过系统时钟或时钟发生器单元提供的，由此消除了提供外部时钟和专用连接器来确定速度信号、加速度信号等的需要。系统时钟或时钟发生器单元可以由较大单元包括、例如包括在控制器单元(例如微控制器)中，其中，所述较大单元还可以被适配成执行对第一和第二电信号、以及由其得出的信号的进一步处理。在这种条件下，所述较大单元还由处理装置3包括。

期望的是得出尽可能准确的位置信号、速度信号、方向信号等。如果如上文解释的，根据所述一个或多个计数变量中的至少一个来得出位置信号、速度信号等，如在旋转磁场中的磁场位置感测系统的典型情况中，获得准确信号意味着防止计数错误。然而，在位置传感器1暂时或规律地处于非工作操作模式(例如，不被供电)的应用中，计数错误是长期存在的问题。针对位置传感器1可能是这种情况：在电源与位置传感器1断开期间，所述位置传感器可以进入睡眠模式或省电模式。诸如车窗、天窗、汽车座椅等可移动的车辆部件在它们被设置至其期望位置之后确实经常长时间保持在不移动的状态下。因此，不对位置传感器1和取决于其的反馈回路中的其他电子部件永久地供电是经济的解决方案且是有利的。在位置传感器1不工作的时间段(例如，在它保持完全未被激励期间)之后在将其重新激活时通常发生计数错误。这是因为，对一个或多个第一电信号实施鲁棒的阈值化操作以进行计数的大多数电子比较器电路受到滞后效应，例如基于锁存器或基于晶体管的施密特触发器的特征在于状态依赖型转变。因此，在处理装置3中或在重新激活位置传感器1时其初始状态未被很好定义的位置传感器中实现易失性存储器。可以通过根据特定的启动协议将易失性存储器元件的初始状态设置为默认值、例如双态存储器元件的逻辑高或逻辑低来克服所产生的模糊性。如果在位置传感器1被取消激活之前，初始状态的默认值与易失性存储器元件的最后占用状态不对应，则引入计数错误误差并且负面地影响位置信号或得出的其他传感器信号。在位置传感器1的工作或非活跃模式期间，可以识别其他计数错误误差源为热漂移、机械漂移或振动。

参照图2a，所述图中示出了根据传统的基于锁存器或基于开关的霍尔传感器技术的位置传感器的信号图。这种技术典型地使用比较器电路来进行阈值化，这些比较器电路依赖于诸如双稳态或多稳态锁存器、数字寄存器、施密特触发器等易失性存储器元件，从而在传感器重新激活期间由于缺少对滞后曲线上的点进行状态初始化/进行确定而导致计数错误误差。考虑时间依赖型信号20、例如感测元件2处的磁通量密度值或所转换的第一电信号、例如霍尔电压v或其放大/滤波版本的演变，注意到，所述信号周期性地超过高阈值21、或低于低阈值22。例如，这分别在时刻24和23发生。根据比较器或切换规则，如果超过高阈值21，则通过选择二值信号s的逻辑低电平27来获得所述二值信号s。如果信号s的上一个逻辑状态已经由逻辑低电平27给出，则信号s保持在这个状态。如果时间依赖型信号20下降到低于高阈值21，则二值信号s再次保持逻辑低电平27，除非在23处越过了低阈值22，在这种情况下二值信号s转变为逻辑高电平28。类似地，如果越过了低阈值22，则通过选择逻辑高电平28来获得二值信号s。如果信号s的上一个逻辑状态已经由逻辑高电平28给出，则信号s保持在这个状态。如果时间依赖型信号20上升高于低阈值22，则二值信号s再次保持逻辑高电平28，除非在24处越过了高阈值21，在这种情况下，二值信号s转变为逻辑低电平27。即，通过跟随其在滞后曲线上的位置，根据时间依赖型信号20获得二值信号s。对于图2a中给出的示例，假设现有技术的比较器电路的状态被初始化为默认值(在当前情况下为逻辑高电平)。初始状态可能为低，但在开漏输出(低侧驱动器)的情况下的通常初始状态为高。本发明的优选实施例是初始状态为高。因此，在时刻25使电机5停止将阻止环磁体4旋转，并且只要使车辆部件移动的电机不工作，磁通量密度就保持恒定。在此时间期间，位置传感器1可以变为不工作、并且甚至可以与电源断开。因此，最后被越过阈值21或22可能丢失。在时刻26再次启动电机5将使环磁体4回到其旋转运动，并且磁通量密度再次周期性地改变。与电机5的启动一起，位置传感器1被重新激活。然而，比较器的初始状态被设置为其默认值，即逻辑高电平；在此操作中，最后被越过状态(高阈值21)丢失。从图2a的图中清楚的是，在时刻26，位置传感器1被重新激活，时间依赖型信号20采用在低阈值22与高阈值21之间的、即在滞后区域中的值。在重新激活时，二值信号s被设置为逻辑高电平并且保持在这个状态。然而，如果在时刻25到26期间没有中断位置感测，则在时刻29，二值信号s应发生转变、在此为从逻辑低到逻辑高。在这段时间期间位置传感器处于非活跃模式，二值信号s被错误地初始化为逻辑高值、即上电时的默认值，使得在时刻29省去二值信号s的斜率。因此，通过对二值信号s中存在的转变/边沿进行计数而获得的一个或多个计数变量缺少一个计数。总之，在从非工作阶段切换为工作阶段之后初始输出状态将为高，并且在传感器激活之后第一次越过下阈值不引起信号s从低状态到高状态的转变(因为它已经处于高状态)。

在根据本发明的实施例的位置传感器中，对最后被越过阈值的了解以一种方式存储，使得在位置传感器1的非工作阶段期间所述信息未丢失。在重新激活位置传感器1时，根据最后被越过阈值来设置比较器电路的初始状态，而不是选择固定默认值。因此，位置传感器1的输出的更新将正确地感应出转变，所述转变将以其他方式被省去；通过对转变、边沿等进行计数而从所述二值信号可得出的一个或多个计数变量将不缺少计数。

这在图2b中示出，所述图将上面的、根据传统传感器技术的位置传感器的二值信号图s(t)与下面的、根据本发明实施例的位置传感器的二值信号图s(t)进行比较。虽然在时刻25至26期间位置感测被中断，但是在位置传感器1的整个非工作阶段期间以非易失性方式存储了最后被越过阈值——高阈值21，其效果是，在时刻26，位置传感器1被重新激活，其比较器电路的初始状态根据保持在存储器中的最后被越过阈值被设置为逻辑低值291。因此，在时刻29，位置传感器1的更新正确地输出二值信号s从逻辑低值到逻辑高值的转变。这个转变没有被省去，因此计数电路不缺少与要求保护的发明一致的任何计数。则本发明的实施例在如果时间依赖型信号20、例如感测元件2处的磁通量密度值或所转换的第一电信号、例如霍尔电压v或其放大/滤波版本相应地越过高阈值21或低阈值22则选择哪个逻辑值(高或低)方面可以是可编程的。总之，当实施本发明时，信号s的初始输出状态将不为高，但它将对应于最后状态——即在这种情况下为低。以此方式，在传感器被激活之后第一次越过低阈值将正确地引起信号s从低状态到高状态的转变。在这些示例中，信号s的低状态高于0。

在本发明的实施例中，磁场与输出电平之间的关系也可以颠倒。当超过高阈值时，信号s可以转变到高状态，并且当下降到低于低阈值时，信号s可以转变到低状态。在本发明的实施例中，输出信号的阈值越限与状态变化之间的关系是可编程的。阈值符号可以取决于实施方式和/或取决于对位置传感器的要求而不同。在本发明的实施例中，上阈值为正或负，下阈值为正或负，在一些实施例中，这两个阈值可以具有同一符号，在一些实施例中，这些阈值的符号可以是不同的符号。在本发明的实施例中，这些阈值和/或其符号是可编程的。

图3示出了本发明的示例性实施例的示意图。其中，位置传感器301包括两个感测元件201、202，这两个感测元件的输出分别电连接至模拟前端电路31、32。每个模拟前端电路31、32包括至少一个比较器电路33、34，例如模拟电压比较器。比较器电路33、34通常也可以是以下各项之一：包含运算放大器(具有或不具有反馈)的专用模拟比较器，静态、动态、时钟控制的、开关式电容器，自动归零、基于锁存器、例如基于锁存器的施密特触发器，针对速度(快/慢)优化的比较器，单端比较器，差分比较器，或其组合。如果与恰当的adc耦合，它甚至可以是数字的。然而，本发明不限于使用那些特定的比较器示例，并且可以构思任何其他合适的比较器电路以满足特定的系统要求。每个模拟前端电路31、32还可以包括不止一个比较器，以便实现更复杂的功能，例如全极开关，并且还可以包括前置放大级和放大级、滤波器、调制器、解调器、电子开关设备(例如斩波器)、多路复用/多路解复用、采样/保持、求平均、相关双采样、相关三重采样、相关多重采样、模数转换(adc)、数模转换(dac)等。有利地，这些可以在需要例如小幅度第一电信号的高增益和低噪声放大的位置感测应用中实施。在本发明的实施例中，并非所有前述信号处理装置都必须是模拟前端电路31、32的一部分，而是也可以由位置传感器1的一个或多个单独的信号处理装置执行。位置传感器1的合适的信号处理装置(例如控制单元30的部件)可以执行数字信号处理(dsp)。此外，所述信号处理装置可以是可编程的，例如可编程的增益、偏移、带宽等。所述至少一个比较器电路33、34(是模拟前端电路31、32的一部分)被适配成从非易失性存储器元件35接收输入数据，在此具体实施例中，所述非易失性存储器元件是控制单元30的一部分。输出信号驱动器电路36、37提供第一传感器输出信号381和第二传感器输出信号382。技术人员将理解的是，存在用于实现输出信号驱动器36、37的许多不同选择。不受限于此并且取决于要求，它们可以被提供为推挽式、低侧(n沟道mosfet、npnbjt、jfet或任何其他fet等)、高侧(与电荷泵(cp)等组合的p沟道mosfet、jfet、任何其他fet、pnpbjt、n沟道mosfet、jfet、任何其他fet、npnbjt等)、脉宽调制(pwm)、具有很少电平的模拟电压输出、具有很少电平的模拟电流输出、具有很少电平的模拟电流输出(其中穿过电源引脚383的电流用于承载输出信息)。在这种情况下，施加在电源引脚383上的电压的电平可以用于承载所述输入信息。此输入信息可以是传感器的输入、例如需要时从ecu到传感器的最后状态信息。控制单元30、数字控制逻辑(例如数字状态机，其可以是集成微控制器单元)、数字信号处理器、微处理器等被适配成将控制信号发出至感测元件201、202、至模拟前端电路31、32、以及至输出信号驱动器电路36、37。此外，控制单元被适配成接收并处理由模拟前端电路31、32发送的数据。位置传感器301设置有信号接地连接器380和电源电压连接器383。在本发明的实施例中，信号接地连接器380和电源电压连接器383典型地被提供为连接至外部电源、例如汽车电池的接地引脚和电源引脚。与此外部电源的连接可以是直接连接，通过开关、继电器、专用调节器，或甚至通过包括调节器和/或具有不同操作模式的开关的更复杂的设备(例如外部微控制器、ecu)。电源电压的范围可以是3v至24v、2.5v至5.5v、4.5v至18v、1.5v至3.6v，或者可以取决于使用要求和系统要求而在还与列出的范围不同的区间内变化。

集成的平面式霍尔板特别适用于基于磁场感测的集成位置传感器芯片，因为它们可以与传感器芯片的其余部分在相同的基板中制造，例如与在p基板内限定的n阱。此外，有利的是通过将磁通量集中器放置在霍尔板附近来增大信噪比，从而局部地增大磁通量密度。感测元件201、202可以被设计为可变形状(例如圆形、楔形、矩形、正方形、十字形、八边形、三叶草形等)的平面式或竖直霍尔板、并且可以是单元件霍尔板或者还可以被布置成阵列。取决于所使用的(多个)感测元件的类型，感测元件的阵列可以被配置为半桥或全桥，本发明的实施例不限于此。感测元件201、202可以基于不同的材料——si、ge、gaas、insb、inas、inp、sic、sige、si/sige、ingaas、gan、algan/gan、algaas、zno、mgzno/zno、石墨烯、来自iii、iv或v半导体族的其他材料、包含来自提及材料的iii、iv、或v族组合的材料的复合材料、或在磁场存在下改变其特性的或展现霍尔效应的任何其他材料。它们可以通过使用微转印技术来沉积。在使用霍尔效应感测元件201、202的优选实施例中，感测元件201、202输出霍尔电压作为第一电信号。然而，本发明的实施例不限于使用霍尔效应感测元件。实际上，本发明概念通常还可应用于具有一个或多个感测元件的其他类型的传感器、和具有不同阈值(滞后)的比较器、以及应用于其他类型的应用。对于磁场感测位置传感器，可以选择其他感测元件，例如利用巨磁阻(gmr)、庞磁阻(cmr)、隧道磁阻(tmr)、极端磁阻(xmr)、或各向异性磁阻(amr)的磁晶体管或磁阻感测元件，一些材料的异常磁阻(emr)、异常霍尔效应(ahe)和自旋霍尔效应(she)是感测元件201、202的替代性非限制性选择。

非易失性存储器35可以由存储器单元(例如一位、两位、四位或多位存储器单元或存储器块)提供，其能够永久地存储数据，使得所述数据甚至在位置传感器301的非工作、未供电模式之后也可检索。在本发明的特定实施例中，非易失性存储器35可以选自以下各项之一：eeprom、eelatch、fg(浮栅)或sonos存储器、nand、nor或3d闪存、铁电ram(feram)、电阻式ram(rram)、磁阻式ram(mram)、相变存储器(pcm)、自旋转移矩力矩存储器(stt-ram/stt-mram)、或任何其他合适的非易失性存储器类型。非易失性存储器可以与位置传感器301芯片位于同一裸片上、与位置传感器301在同一封装体中，例如作为单个封装体中的两个单独的裸片、在单独的外部封装体中、或者集成在同一系统中的另一个设备的封装体中。多位存储器的优点在于，可以以少数位存储/保存相同信息，从而允许另外地实施多数表决、差错校正码、例如奇偶校验、汉明码或hsiao码，例如以进行单差错校正和双差错检测，或允许任何其他冗余以便能够实现读/写误差的校正和/或检测。在还利用存储器来校正读取信息和/或检测误差的本发明实施例中，为此适合的装置可以与信息的读/写一起提供。此外，在本发明的一些实施例中，可以使用同一个非易失性存储器35来存储与最后被越过阈值/最后状态有关的信息、以及与不同目的(例如位置传感器301的可编程函数，例如可编程增益、偏移、带宽等)有关的信息。还可能有利的是，利用非易失性存储器35来存储和还原与最后传感器信号输出状态、例如最后方向检测状态(如果在位置传感器301内部生成的话)或最后速度信号状态(如果在位置传感器301内部生成的话)相关的附加信息。此信息接着可以用于直接设置(多个)位置传感器输出和/或被视为位置传感器301内部的速度或方向信号生成中的最后状态。

在本发明的实施例中，存储器元件大到足以以多位来冗余地存储所述与最后被越过阈值有关的信息，以使得能够应用纠错码。

在例如由旋转环磁体4实现的位置传感器301的活跃模式中(在旋转磁场中的磁场传感器)，感测元件201、202将磁通量密度的循环变化转换为第一电信号、例如电压信号。应注意的是，在存在多于一个感测元件时，例如在存在多于一个磁通道(与模拟前端相组合的感测元件)时，在本发明的实施例中，实际上感应出不止单个第一电信号。例如，在根据图3的实施例中，感测元件201、202感应出相对于彼此相移的两个第一电信号。使用根据图3的实施例的第一和第二磁通道并且因此使用所得的两个第一感应电信号两者来获得速度和方向检测两者，据此，可以根据这两个第一电信号或其经处理版本之间的潜在相移来获得方向检测，例如可以提取相移信号的符号来确定旋转磁场的旋转方向，例如在正或负的意义上。在本发明的优选实施例中，通过在外部微控制器或外部控制单元(ecu)上运行软件来获得速度与方向检测。在替代性实施例中，速度与方向信号是例如通过在位置传感器1内部的控制单元30上运行的软件或由位置传感器内部的控制单元30的状态机来提取、并且除了磁通道的输出信号之外还可以通过专用输出连接器输出。如果若干个磁通道设有位置传感器1，则可以能够提供不止一个速度检测信号或者提供不止一个方向检测信号。两个或更多个第一电信号还例如在感测元件之一故障的情况下为位置感测提供附加的冗余、并且可以增大信噪比。所述第一电信号被施加到模拟前端电路31、32，在所述模拟前端所述信号可选地被进一步处理，例如执行第一电信号的(预)放大、滤波、调制/解调、斩波、多路复用/多路解复用、采样/保持、求平均、相关双采样、相关三重采样、相关多重采样、模数转换(adc)、数模转换(dac)等。接着将所述第一电信号或其处理版本施加到各自具有特征性滞后(例如基于锁存器的施密特触发器)的所述至少一个比较器电路33、34。每个比较器电路的特征在于低阈值和高阈值。如果第一电信号幅度降低到低于低阈值或升高到高于高阈值，则所述至少一个比较器电路33、34将此事件数据传输到控制单元30，所述控制单元进而向输出信号驱动器电路36、37发出控制信号，以分别对第一传感器输出信号381或第二传感器输出信号382选择和驱动逻辑低或逻辑高。位于滞后范围内的第一电信号幅度将不会导致第一输出信号381或第二输出信号382的改变；后者将记住并保持在其最后占用状态(逻辑低或逻辑高)，即由于第一电信号幅度超过高阈值或下降到低于低阈值而选择的状态。

这两个滞后电平之间的足够大的间隔典型地提高了位置传感器301抵抗噪声的鲁棒性、但也依赖于到所述至少一个比较器电路33、34的稳定输入信号。在自适应增益调节、机械漂移、热漂移或电子漂移或其他信号不稳定源事件中，滞后范围也可能需要更新。这种方法也在2011年1月27日(2011-01-27)的de102009034664a1(brosefahrzeugteile(布鲁兹汽车系统公司)[de])中用作抵消在位置传感器301的非活跃模式期间发生的计数错误的措施。虽然这种方法减少了计数错误误差，但它并没有将其完全排除。确切的逻辑低电压电平和逻辑高电压电平可以变化，但不应在后续电子设备中造成误解。所述至少一个比较器电路33、34中的每一个的低阈值和高阈值可以不同、并且可以根据具有或不具有放大的这两个第一电信号的幅度范围、第一电信号的噪声水平等来确定。这具有以下优点：可以优化包括所述至少一个比较器电路33、34的模拟前端电路31、32，以在操作期间产生期望的、足够大的信噪比。在本发明的优选实施例中，其中控制单元30是在其上没有任何执行的固件或软件的数字有限状态机，所述这种优化可以通过外部控制单元(ecu)或与位置传感器1通信的任何其他适合的外部控制装置来获得。在替代性实施例中，控制单元30可以更复杂、并且包括运行在其上运行的软件或固件的可能性，所述软件或固件然后执行优化。

例如，通过使车辆部件停止、通过将位置传感器301置于等待、待机或睡眠模式、或者通过将位置传感器301与其电源断开(例如通过断开电源连接器383)而将位置传感器301置于非活跃模式引发了将编码最后一个被越过的低阈值或高阈值的信息传送到非易失性存储器元件35中，所述信息典型地通过将形成易失性存储器的所述至少一个比较器电路33、34的状态依赖型转变而被记住，在所述非易失性存储器元件中，所述信息在非工作期间(例如，位置传感器301的未激励阶段)被永久存储。在位置传感器301取消激活之后在非活跃模式所花费的时间跨度之后，所述位置传感器的之后的重新激活例如通过重新连接电源(例如，通过重新连接电压供应连接器383)而再次激励位置传感器301，并且，例如通过读出和/或校正所述非易失性存储器、例如所述一个或多个nor闪存单元的一个或多个存储的比特值，来从非易失性存储器元件35中检索关于最后被越过阈值的编码信息。在根据图3的实施例中，使用控制单元30来读出此信息并将表示最后被越过阈值的控制信号发送到模拟前端电路31、32。接着，模拟前端电路31、32相应地设置所述至少一个比较器电路33、34的初始状态(低或高状态)。在本发明的优选实施例中，表示被发送到模拟前端电路31、32的最后被越过阈值的控制信号被直接提供给执行电压切换的所述至少一个比较器电路33、34(二值切换规则)。然而，如果电压参照块或专用切换块被配置用于执行电压切换(二值切换规则)，则替代地将表示最后被越过阈值的控制信号提供给电压参照块或专用切换块构成了本发明的替代性非限制性示例。在甚至另一个实施例中，如果所述二值切换信号是由附加的或已经获得的易失性存储器元件生成的，则表示最后被越过阈值的控制信号被提供给这个易失性存储器元件。如果在位置传感器的控制逻辑内部发生根据二值切换规则的电压切换，则还可以将表示最后被越过阈值的控制信号保存在控制逻辑(例如控制单元30)中。然而，更普遍地，将表示最后被越过阈值的控制信号提供给位置传感器的模拟前端电路。在非易失性存储器还用于存储和共享其他信息(例如关于增益选择、偏移微调或任何其他模拟前端(或其他内部位置传感器)参数修改/选择(包括过程偏差的微调)的信息)的实施例中，在位置传感器的非工作阶段之后，非易失性存储器也可以为此目的来广播此类信息。与所述至少一个比较器电路33、34的滞后有关的正确初始状态对于确保其明确定义的预测性行为是至关重要的。因此，第一传感器输出信号381或第二传感器输出信号382还取决于最后被越过阈值和当前感测到的第一电信号被设置为逻辑低或高电平，即，位置传感器301被配置用于再现传感器输出信号381、382和在取消激活之前管控位置传感器301的内部阈值条件。一旦执行了重新激活所述位置传感器301的所有相关步骤，磁通量场的采样就如通常一样、即如在位置传感器301的工作操作模式中实施的那样继续，并且更新后的样本用于确定所述至少一个比较器电路33、34的选定阈值，以判定控制单元30是否向输出信号驱动器电路36、37发出控制信号以生成第一输出信号381或第二输出信号382的转变，等等。

在替代性实施例中，图3的位置传感器301进一步设有使能引脚连接器，所述使能引脚连接器代替控制单元30用于控制非易失性存储器元件35的保存和还原事件。为此目的，控制关于最后被越过阈值信息的保存/还原功能的使能引脚连接器可以通过位置传感器301的专用引脚来提供、或者还可以与位置传感器301的一些现有引脚共享。另外，可以将保存/还原功能分配给一个或多个命令，所述一个或多个命令在包括位置传感器301的位置传感器系统内部通过接口传递到外部微控制器或ecu。此外，还可以通过检测位置传感器301的电源电压的减小或增大来激活或取消激活保存/还原功能。

在替代性实施例中，图3的位置传感器301进一步设有易失性存储器元件，并且在电压供应被部分断电或断开的情况下，只要易失性存储器电源电压可获得，则关于最后被越过阈值的信息就可以优选地保持在易失性存储器元件中。仅在完全断电或断开所述电压供应的情况下，关于最后被越过阈值的信息才被写入非易失性存储器元件35中。

在本发明的实施例中，位置传感器进一步包括信号处理装置，所述信号处理装置适合于对一个或多个位置传感器输出信号中的两个逻辑电平之间的转变进行计数，使得所计数的转变数量表示被电机致动的物体的位置信号。

在本发明的实施例中，所述至少一个感测元件被适配用于转换时变外部信号，所述时变外部信号是作为旋转磁场的时变磁场。以如下方式来转换至少两个第一电信号，即，使得所述至少两个第一电信号之间的带符号的相位落后是可检测到的并且表示旋转磁场的旋转方向。

在本发明的实施例中，位置传感器是集成的传感器芯片。

在第二方面，本发明的实施例涉及一种位置传感器系统400，所述位置传感器系统包括根据本发明实施例的位置传感器、以及外部信号处理装置41，其中，所述外部信号处理装置电连接至所述位置传感器、并且被适配成接收和进一步处理所述位置传感器输出信号。

图4示出了根据本发明实施例的、被适配成将与最后被越过阈值有关的信息存储在外部存储器元件中的位置传感器的示意图。图4还示出了根据本发明实施例的包括位置传感器401的位置传感器系统400。位置传感器系统400还包括外部存储器元件55和外部控制器41。位置传感器401与图3的位置传感器301的不同之处在于，非易失性存储器元件35不是作为控制单元30的一部分提供，例如作为数字控制逻辑的一部分。代替内部易失性存储器元件45，提供了外部易失性或非易失性存储器元件55，其可以是单独的存储器元件、或者可以集成到用于控制所述传感器系统、子系统、或反馈回路的外部控制器41、例如微控制器或电字控制单元(ecu)中。内部易失性存储器元件45可以是控制逻辑(例如控制单元30)的一体部分、并且具体地可以是选自以下各项之一的内部易失性存储器：(数字)锁存器、触发器、(数字寄存器)、静态ram(sram)、动态ram(dram)、伪静态ram(psram)、或任何其他易失性存储器。在本实施例中，内部存储器元件45用作缓冲存储器，这意味着存储在外部存储器元件55中的关于最后被越过阈值的信息可以首先被写入内部易失性存储器元件45中、然后在位置传感器401的重新激活期间被使用。在替代性实施例中，外部存储器元件55可以包括多于一个存储元件，例如至少两个按层级组织的存储元件，用于在位置传感器401的非工作阶段期间永久地存储关于最后被越过阈值的信息。例如，可以首先将关于最后被越过阈值的信息写入ecu的易失性存储器中，可以在重新激活所述位置传感器401之后的大部分时间从所述易失性存储器中检索所述信息。这是有利的，因为ecu最有可能是持续供电的，并且仅在对ecu的供电损失、减少或断开的情况下，关于最后被越过阈值的所述存储信息才被传送到第二非易失性存储元件中，由此节省其写入/擦除周期。然而，本发明不限于此类特定的分级外部存储器元件55；可以选择任何非易失性或易失性存储器来执行外部存储器元件55的任务，所述任务需要外部存储器元件55被持续激励，以便不会在位置传感器401的非活跃模式期间意外地擦除关于最后被越过阈值的信息。外部控制器41电连接至提供传感器输出信号381、382的传感器输出连接器、并且还被适配成发送或接收数据信号。另外，在提供传感器输出信号381、382的传感器输出连接器与外部存储器元件55之间提供电连接，使得外部存储器元件55能够接收传感器输出信号381、382。

类似于之前描述的，在对位置传感器401断电和取消激活之前，最后被越过阈值(例如第一磁通道的第一电信号越过的比较器33的最后阈值、和第二磁通道的第一电信号越过的比较器34的最后阈值)被存储在外部存储器元件55中，例如在片外式外部电子控制单元(ecu)41的外部存储器元件55中。在位置传感器401的稍后上电和重新激活期间，使现有的引脚为高阻抗的以用于读取，例如，提供传感器输出信号381、382的传感器输出连接器被设置为高阻抗状态，或为位置传感器401提供的专用引脚被配置为输入端；表示最后被越过阈值的电压电平在重新激活阶段期间被施加到相应的引脚并且被控制单元30读取。因此，可能实用的是，对控制单元30提供易失性存储器元件45以在生成控制信号之前响应于此而临时存储读取电压电平、并且将它们发送到模拟前端电路31、32。在这个特定实施例中，ecu41还连接至电源电压连接器383，使得ecu41还执行上电和断电步骤。这具有积极的效果，即，减轻了在控制单元30上运行的片上控制程序的负担和复杂性、或者控制单元30的状态机的复杂性。接下来，留下例如提供传感器输出信号381、382的传感器输出连接器的现有引脚的高阻抗状态以支持低阻抗状态，使得相应的引脚再次被配置为输出端。总体上，在输出驱动器为开漏的情况下，状态将取决于待输出的信号的状态。如果开漏输出为“通”，则状态将为低阻抗，而如果开漏输出为“断”，则状态将为高阻抗。现在，考虑当前施加并被转换的磁通量场值、例如两个第一电信号，以及在位置传感器401的重新激活阶段期间由ecu41提供的最后被越过阈值两者来第一次更新这两个传感器输出信号381、382，例如作为向被配置为输入端的位置传感器输出连接器施加的、或者替代地向位置传感器401的其他专用输入引脚施加的代表性电压电平。这两个传感器输出信号381、382的后续更新完全是基于上一次感测或测量循环期间的被越过阈值以及当前施加并被转换的磁通量场值，例如这两个第一电信号。根据这个示例的系统应该包括上拉电阻器、用作上拉的恰当电流源或功能为上拉的任何其他设备。它们还可以是片外的、或集成在系统中的某些芯片中。

在本发明的实施例中，外部存储器元件55被适配成至少在位置传感器处于非活跃模式的时间段期间存储与所述至少一个比较器电路33、34的最后被越过阈值有关的信息。

在本发明的实施例中，外部控制器41电连接至位置传感器的连接器、和外部存储器元件，在此“外部”是指在位置传感器的外部、但是是位置传感器系统400的一部分。

在实施例中，外部存储器元件是外部控制器的一部分。

在本发明的实施例中，外部控制器以如下方式电连接至位置传感器的连接器，即，使得每当位置传感器从非活跃模式切换为活跃模式时，位置传感器的连接器被外部控制器设置为高阻抗。

在本发明的实施例中，位置传感器系统被配置成使得每当位置传感器从非活跃模式切换为活跃模式时，外部控制器被配置用于还原存储在外部存储器元件中的与所述至少一个比较器的最后被越过阈值有关的信息、并且还被配置用于将表示所述检索信息的电压信号施加到位置传感器的被设置为高阻抗的连接器上。

在本发明的实施例中，位置传感器进一步包括控制单元30，每当位置传感器从非活跃模式切换为活跃模式时，所述控制单元被适配成从位置传感器的被设置为高阻抗的连接器读取电压信号。

图6进一步解释了位置传感器输入/输出(例如，开漏)引脚和ecu41输入/输出(例如，开漏)引脚如何受到将位置传感器401从非活跃模式切换为活跃模式的重新激活所影响。ecu41可以发送切换控制信号，使得电源重新连接至位置传感器401的电源电压连接器383。据此，施加到位置传感器401的电源电压连接器383的电源电压信号60在小的初始延迟之后逐渐地斜坡上升。在电源电压信号60越过起始阈值61的时刻，定义通电时间区间t通电62，所述时间区间结束时，位置传感器401应根据活跃模式来操作。电源电压信号60继续斜坡上升，直到达到其目标幅度，在所有后续时刻将其调节到较小公差范围内。在位置传感器401的重新激活阶段开始时，位置传感器输入/输出引脚被配置为高阻抗63，并且位置传感器401的输出信号驱动器电路36、37处于“断”状态。此高阻抗配置可以是每当输出信号驱动器电路36、37被设置为“断”时传感器输入/输出引脚的默认配置，或者可以是在位置传感器401被切换为非活跃模式时或者在位置传感器401切换回到活跃模式时执行由控制单元30接收到的指令的结果。由此，控制单元30可以自己根据ecu41所接收到的控制信号来起作用。ecu41的输入/输出引脚(其可以实施为开漏触点)在位置传感器401的重新激活阶段开始时处于高阻抗状态或低阻抗状态65，这取决于从存储器元件45读取的(即取决于比较器电路33、34的最后被越过阈值)并且应用到ecu41输入/输出引脚的是哪个状态。ecu41输入/输出引脚的高阻抗状态可以对应于ecu41输出驱动器为“断”65的情形，并且ecu41输入/输出引脚的低阻抗状态可以对应于ecu41输出驱动器为“通”65的情形。ecu41输入/输出引脚65的这种状态在t读取时间区间期间由位置传感器401的控制单元30感测到，使得在通电时间区间62过去之前，最后被越过阈值信息被传送回到位置传感器401、具体地是模拟前端电路31、32。在通电时间区间过去之前将最后被越过阈值信息传送回到位置传感器是有利的。在这种情况下，第一磁场感测可能已经考虑了最后被越过阈值信息。这允许获得正确的转变。ecu41和位置传感器401两者的输入/输出引脚配置在通电时间区间62过去的时刻发生改变。位置传感器401的输出信号驱动器电路36、37现在根据比较器电路33、34执行的阈值动作64的结果来驱动位置传感器输出信号381、382，由此后者考虑了在通电时间区间62期间由ecu410提供的状态。相比之下，ecu41的输入/输出引脚快速改变端口方向66，以便能够读取67、并且可能进一步处理位置传感器401的输出信号381、382。尽可能快地实现端口方向66的改变，因为这具有以下优点：使在获取外部施加的磁场的第一位置传感器401样本之前的等待时间最小化。读取67可以结合用于稳定传感器输出信号(如果必要的话)的恰当等待时间。

在以上解释的示例中，ecu41和位置传感器401两者的输入/输出引脚配置在通电时间区间62过去的时刻发生改变。然而，更多变体是可能的。图6示出了这种通信的两个变体。其中一个变体被实施成使得一旦传感器读取68到ecu输出(时间段t读取过去)，就可以改变66ecu的端口方向，并且在这样做之后，如果时间段t通电已经过去62，则ecu可以立即开始读取67传感器输出，或者它应等到时间断t通电过去62之后再开始读取67。

另一个变体是在时间段t通电之后62切换ecu端口方向。第二个变体可能稍慢，但更简单，因为它无条件地仅等待t通电，而第一个变体可能快一点，但它应等待(计数)第一个t读取，并且在此之后取决于切换端口方向所花的时间来等待另一个时间或不等待。

在本发明的实施例中，ecu41输入/输出引脚的读取和/或最后被越过阈值信息的传送可以在通电时间区间62过去之时、之前或之后进行。在本发明的实施例中，ecu41和/或位置传感器401的输入/输出引脚配置可以在通电时间区间62过去之时、之前或之后改变。总之，在本发明的实施例中，ecu和位置传感器的i/o端口方向在通电时间区间t通电之后改变。

替代性地，在本发明的实施例中，ecu和位置传感器的i/o端口方向在传感器已经读取ecu输出端口之后的通电期间改变。在这些实施例中，在改变了端口方向之后，一旦通电时间区间过去，ecu就开始读取传感器输出端口。这可以在改变改端口方向之后已经发生。

图5示意性地示出了根据本发明第一方面的实施例的示例性位置传感器。其披露了一种具有两个磁通道的位置传感器501。所述位置传感器与上述实施例的不同之处在于，没有提供非易失性存储器元件35。代替地，提供了可以是控制单元30的一部分的易失性存储器元件45。易失性存储器元件45可以包括数字寄存器、(数字)锁存器、触发器、静态ram(sram)、动态ram(dram)、伪静态ram(psram)、或其存储的和调用的存储器条目可能取决的任何其他易失性存储器。此外，使能引脚连接器384被提供并且例如经由电源电压调节器51电连接至易失性存储器元件45、并且电连接至控制单元30。电源电压调节器51还连接至位置传感器501的电源电压连接器383。其确保在位置传感器保持在非活跃模式期间至少对易失性存储器单元55供电。

在位置传感器501的取消激活阶段期间并且只要选择了位置传感器501的非活跃模式，与最后被越过阈值(例如，第一磁通道的第一幅度电信号越过的比较器33的最后阈值以及第二磁通道的第一幅度电信号越过的比较器34的最后阈值)有关的信息就被存储在片上易失性存储器元件45中，例如存储在作为控制单元30的一部分的数字寄存器中。在位置传感器501的之后的通电和重新激活期间，通过控制单元30来从易失性存储器元件45中恢复关于最后被越过阈值的信息，例如所述控制单元被配置用于读取数字寄存器的存储器条目。控制单元30相应地生成基于关于最后被越过阈值的读取信息的控制信号、并且将其被发送至相应的模拟前端电路31、32。这使得比较器电路33、34能够通过根据从控制单元30接收到的控制信号来设置其初始状态、并且通过将当前施加的且被转换的磁通量场值(例如，由感测元件201、202输出的两个第一电信号)与低阈值和高阈值进行比较来选择恰当的低阈值或高阈值。在随后的更新中，这两个传感器输出信号381、382再次是完全基于在上一个感测或测量循环期间的被越过阈值以及当前施加的且被转换的磁通量场值(例如，这两个第一电信号)。对于这个实施例，需要在位置传感器501保持在非活跃模式的整个时间段期间，至少向易失性存储器元件45提供电力供应。因此，有利的是，使能引脚连接器384控制所述位置传感器501和电源电压调节器51的重新激活/取消激活两者。

在本发明的实施例中，位置传感器501可以选择性地设置为活跃模式下的激励状态、或非活跃模式下的部分激励状态。在本发明的实施例这，位置传感器包括易失性存储器元件，用于存储与所述至少一个比较器电路的最后被越过阈值有关的信息，其中，在所述位置传感器的非活跃模式期间所述位置传感器被部分地供电，并且其中，在所述位置传感器的非活跃模式期间至少所述易失性存储器元件被供电。

在本发明的实施例中，所述易失性存储器元件是数字寄存器。

在本发明的实施例中，位置传感器进一步包括电源电压调节器51，所述电源电压调节器电连接至易失性存储器元件、并且被适配成至少在位置传感器被设置处于所述非活跃模式下的所述部分激励状态的时间段期间期间对易失性存储器元件提供电力供应。

在本发明的实施例中，位置传感器进一步包括使能输入连接器384，所述使能输入连接器电连接至电源电压调节器、并且被适配成接收外部控制信号，所述外部控制信号致使位置传感器在活跃模式与非活跃模式之间切换，其中，用于使位置传感器切换为非活跃模式的控制信号致使电源电压调节器中断对位置传感器除易失性存储器元件之外的供电。为此目的，控制启用/禁用功能的使能输入连接器384可以通过位置传感器501的专用引脚来提供、或者还可以与位置传感器501的一些现有引脚共享。另外，可以将启用/禁用功能分配给一个或多个命令，所述一个或多个命令在位置传感器系统内部通过接口传递到外部微控制器或ecu。此外，还可以通过检测位置传感器501电源电压的减小或增大来激活或取消激活启用/禁用功能。

在本发明的实施例中，可以在检测到旋转停止、例如电机轴的旋转停止时、或者在检测到位置传感器或位置传感器系统的某个被监控的设备引脚、输出连接器、或内部信号上缺失活动时，将与最后被越过阈值有关的信息写入位置传感器的内部非易失性存储器元件中、或位置传感器系统的外部易失性或非易失性存储器元件中。随后，位置传感器可以切换为其非活跃模式。如果位置传感器稍后切换回到其活跃模式，则如何使用关于最后被越过阈值的信息的确切方式可能因实施例而异，例如它可以直接使用，或者可以包括一些附加的预处理或后处理步骤。此外，关于最后被越过阈值的信息还可以用于其他目的，不同于在位置传感器从非活跃模式切换为活跃模式之后确定待使用的正确阈值这个主要目的，例如还可以考虑从内部或外部存储器元件中还原的信息来直接设置所述一个或多个位置传感器输出信号。

此外，当检测到外部施加的磁场在滞后区域内、即在下阈值与上阈值之间时，本发明的一些实施例可以仅考虑最后被越过阈值。类似地，如果检测到外部施加的磁场在滞后区域内、即在下阈值与上阈值之间时，则本发明的一些实施例可以仅进行将关于最后被越过阈值状态的信息保存在位置传感器的内部存储器元件内、或在位置传感器系统的外部存储器元件内。在本发明的其他实施例中，可以在每个工作阶段中、在每次越过所述阈值之一时，如果请求保存、如果请求部分或完全断电(禁用、非活跃模式)、或者如果位置传感器或位置传感器系统的电源电压减小或断开，执行将关于最后被越过阈值状态的信息保存在位置传感器的内部存储器元件内、或位置传感器系统的外部存储器元件内。

在本发明的实施例中，如果因为设备第一次被启动，初始阈值是未知的，或者如果由于关于最后被越过阈值的信息缺失或怀疑有误差(例如存储器中的误差)而导致初始阈值不可获得，则可以将这个初始阈值设置为不同的值，甚至为0mt。初始阈值也可以在非易失性存储器元件内部是可编程的，其可以取决于其他因素，并且其可以通过对内部或外部信号的附加处理来确定。

在本发明的一些实施例中，在位置传感器输出连接器或引脚处可以提供不止两个传感器输出信号381、382，例如将这两个磁通道的两个第一电信号与这两个传感器输出信号381、382一起提供，或者将第一和第二磁通道的逻辑功能(例如，用于获得速度和/或方向)与这两个传感器输出信号381、382一起提供，本发明不限于这些特定示例。可以附加地提供任何类型的输出(模拟、数字、电压、电流、推挽、低/高侧等)，其中，使用与位置传感器相关的仅内部信息、仅外部信息、和/或内部信息和外部信息的组合来生成附加输出。

在本发明的其他实施例中，所述传感器输出信号可以在双线(vdd引脚和gnd引脚)类型的位置传感器中提供，而不需要所述位置传感器的任何附加的信号输出连接器。在这些情况下，可以使用不同的供电电流电平来表示分配给不同磁通道的不同可能输出状态。此外，可以为不同的通道分配不同的定时时隙，并且可以为此目的来实施专用的通信协议。

在本发明的一些实施例中，如果位置传感器提供多于一个感测元件和多于一个传感器输出信号、但仅提供单个模拟前端电路，则可以提供多路复用与多路解复用装置，以便能够选择特定的磁通道并在不同磁通道之间切换。

在本发明的一些实施例中，如果使用两个或更多个磁通道(感测元件、模拟前端、和相关输出)，则根据特定应用需要，可以将一些磁通道设想为常规磁通道，而没有用于存储和还原关于最后被越过阈值的信息的装置，其中至少一个磁通道包括关于最后被越过阈值的此类存储/还原装置。总体上，本发明的实施例可以涉及一种包括附加磁通道(感测元件、模拟前端、和相关输出)的位置传感器，以实现冗余、增加的可靠性、增加的可用性、不同的轴感测、更复杂的处理、提取诸如速度或方向检测等附加信息、或其他。在本发明的位置传感器包括两个或更多个磁通道的实施例中，灵敏度轴(x，y，z)对于不同的磁通道可以是不同的，例如一个具有集成的磁集中器(imc)，另一个没有imc，或者一个磁通道使用竖直霍尔元件，而其他磁通道依赖于平面式霍尔元件。

在实施例中，所述至少一个比较器电路33、34的阈值化动作有益于从感测到的且被转换的磁通量场信号中去除噪声，从而得到作为所述循环变化的所施加磁场的鲁棒二值表示的电信号。二值传感器输出信号381、382的转变优选地可通过外部信号处理装置、例如ecu检测到的，例如可通过微分和阈值化电路检测到陡峭上升或下降的斜率。可以通过进一步提供被适配成对转变/边沿进行计数的电子计数器模块、或通过对脉冲序列的脉冲进行计数(这两个特征都存在于二值传感器输出信号381、382中)，来获得通过使用转化表、例如查找表将计数的数目转化为可衡量的长度单位而表示车辆部件的位置的一个或多个计数变量。优选地，此类计数模块设有外部信号处理装置，例如ecu，所述装置电连接至位置传感器，但也可以替代地在位置传感器1内部实现。此外，所述信号处理装置可以被适配成执行传感器输出信号的附加处理，例如跳过一些转变或将一些转变多次计数。利用适当的时间参照值，还可以从获取的位置信号开始获得速度信号、加速度信号等。这两个或更多个二值传感器输出信号381、382的所需电子信号处理电路系统可以例如由ecu在片上以及片外提供。

在本发明的实施例中，位置传感器与外部信号处理装置(例如微控制器/ecu)、外部存储器元件、电机驱动器(致动器)、或位置传感器系统中的任何其他设备的通信可以根据不同的通信协议来实践。可以使用诸如uart、rs232、spi、i2c、lin、can、sent、dsi3、psi5之类的标准协议、或任何其他适合的标准协议以及适合的自定义协议。还可以实施不同的命令。在两个方向上的信息交换不应仅限于关于最后状态(被越过阈值)的信息。可以实施用于在位置传感器的活跃模式与非活跃模式之间切换的命令，用于控制内部或外部存储器的保存/还原的命令，用于控制致动器的命令，或任何其他适合于控制连接在位置传感器系统中的设备、或用于与此类设备在两个或一个方向上交换信息的命令。另外，还可以交换与功能安全性相关的信息。为了实现信息的交换，可以使用位置传感器或位置传感器系统的专用引脚或输出连接器、以及位置传感器或位置传感器系统的现有引脚。

在本发明的实施例中，位置传感器、外部微控制器或控制单元(ecu)、或作为位置传感器系统的一部分的任何其他设备可以在单独的封装体中或在同一个封装体或基板中提供。如果它们在同一个封装体或基板中提供，则它们可以位于两个不同的裸片上或同一个裸片上。它们还可以通过使用微转印技术来沉积。

在本发明的一些实施例中，位置传感器1的电源可以耦合至驱动车辆部件的电机5的电源。这确保了，电机5的非工作阶段合宜地与位置传感器1的非工作阶段一致。

在本发明的特定实施例中，电机轴6设有夹持、阻挡或自锁定装置，例如制动蹄、齿轮或蜗杆驱动装置，所述装置防止电机轴6在非工作阶段期间轻微偏移，否则存在电机轴6和环磁体6发生小偏移旋转(这不能被位置传感器检测到)的可能性，从而损害得出的位置信号。

在本发明的一些实施例中，所述位置传感器可以设有能够实现所述位置传感器的自诊断的一个或多个测试电路。

在第三方面，本发明的实施例涉及一种电机位置传感器系统，所述电机位置传感器系统包括根据本发明实施例的位置传感器或位置传感器系统、以及电机，其中，所述电机被适配成使得当所述电机旋转时感应出时变外部信号，并且其中，当所述位置传感器1；301；401；501处于活跃模式时所述时变外部信号被所述至少一个感测元件转换为所述至少一个第一电信号。

在第四方面，本发明的实施例涉及，公开了一种用于确定电机驱动式车辆部件的位置的方法，其中，提供了磁场位置传感器1、301、401、501和可旋转磁体4。将可旋转磁体4放在位置传感器1、301、401、501附近，使得由旋转磁体4引起的循环变化的磁通量密度通过位置传感器1、301、401、501包含的感测元件201、202被转换为一个或多个第一电信号。所述第一电信号被馈送到模拟前端电路31、32(也由位置传感器1、301、401、501包含)，所述模拟前端电路包括具有相隔了滞后量的低阈值21和高阈值22的比较器电路33、34，其中，第一电信号可以由模拟前端电路31、32的其他元件进行预处理，例如，第一电信号在被施加到比较器电路33、34之前被放大、调制或滤波。所述至少一个模拟前端电路可以包括预处理手段，用于将所述至少一个第一电信号预处理成其修改版本，所述预处理手段是以下各项中的一项或多项：放大、预放大、滤波、调制、解调、多路复用、多路解复用、采样/保持、求平均、相关双采样、相关三重采样、相关多重采样、模数转换(adc)、斩波、数模转换(dac)等。

比较器电路33、34将比较结果传送到位置传感器1、301、401、501的控制单元30，所述比较结果取决于当前施加的第一电信号和比较器电路33、34的之前被越过的阈值，所述控制单元发出控制信号给位置传感器1、301、401、501的输出信号驱动器电路36、37。输出信号驱动器电路36、37生成二值传感器输出信号381、382，如果越过高阈值并且接着越过低阈值，则转变到一个逻辑电平，并且如果越过低阈值并且接着越过高阈值则转变到另一个逻辑电平。在将位置传感器1、301、401、501从活跃模式切换到非活跃模式时，与最后被越过阈值有关的信息被存储在存储器元件35、45、55中。在位置传感器1、301、401、501的稍后重新激活期间，即将其从非活跃模式切换到活跃模式期间，从存储器元件35、45、55调用与最后被越过阈值有关的信息并将其应用于位置传感器1、301、401、501的模拟前端电路31、32，以便考虑所感测的外部施加的磁场以及保留在存储器元件35、45、55中的关于最后被越过阈值的信息两者来选择恰当的阈值。例如，如果最后被越过阈值是低阈值，则将当前感测到并采样的第一电信号幅度与高阈值进行比较。如果当前感测到并采样的第一电信号幅度超过高阈值，则生成二值传感器输出信号381、382的转变，否则保留当前的二值传感器输出信号381、382。然而，如果最后被越过阈值是高阈值，则将当前感测到并采样的第一电信号幅度与低阈值进行比较。如果当前感测到并采样的第一电信号幅度下降到低于低阈值，则生成二值传感器输出信号381、382的转变，否则保留当前的二值传感器输出信号381、382。在外部施加的磁场的第一次采样之后，此样本中包含的信息被用于为下一次采样来正确地选择恰当的阈值。

本发明的实施例的优点在于，当严格需要时，即在位置传感器的取消激活或重新激活期间，仅从存储器元件写入和/或读取与所述至少一个比较器电路的最后被越过阈值有关的信息。这允许增加存储器的寿命。

本发明的实施例的优点在于，通过熟记和检索与最后被越过阈值有关的信息，获得了正确的转变并且没有错过转变。这允许从一开始就获得正确的传感器输出状态，因为在启动时检索了与最后被越过阈值有关的信息。

尽管在附图和前述描述中已经详细展示和描述了本发明，但是这种展示和描述被视为说明性的或示例性的而非限制性的。前述描述详述了本发明的某些实施例。然而，将理解的是，不管前述描述在文本方面看起来多么详细，都可以用许多方式实践本发明。本发明并不限于所公开的实施例。

在实践所要求保护的发明时，本领域技术人员可以通过学习附图、公开内容、以及所附权利要求来理解并且实现所公开实施例的其他变体。在权利要求中，词语“包括”不排除其他要素或步骤，而不定冠词“一(a)”、“一个(an)”不排除复数。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中陈述的若干项的功能。在彼此不同的从属权利要求中陈述的某些措施的简单事实并不表明这些措施的组合不能被有利地使用。一种实施由控制单元、外部控制器、ecu等执行的步骤、具体地是在位置传感器的取消激活或重新激活阶段执行的步骤的计算机程序，可以被存储/分布在适当的介质(诸如与其他固件或硬件一起或作为其他固件或硬件的一部分提供的固态介质、例如集成闪存)上，但也可以以其他形式分布，诸如经由互联网或其他有线或无线电信系统。权利要求中的任何附图标记不应被理解为对范围进行限制。