CN104417513A - 用于监控转速传感器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于监控转速传感器(10)的方法，该转速传感器设置成，检测转速(12)并且以周期性输出信号(39，39’)的脉冲(64，66)的形式调制地输出所述转速，该方法包括：-检测转速传感器(10)的周期性输出信号(39，39’)，和-基于对至少三个相互衔接的脉冲(64，66)的大小进行比较而检查输出信号(39，39’)的可信度。

Description

用于监控转速传感器的方法

技术领域

本发明涉及一种用于监控转速传感器的方法、一种用于执行本方法的控制装置和一种具有本控制装置的传感器。

背景技术

由DE 10 2011 080 789 A1已知一车辆，在其中安装有轮转速传感器，用于检测各个车轮的轮转速。

发明内容

本发明的目的是，改进对轮转速的检测。

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主题。

按照本发明的一个方面是一种用于监控转速传感器的方法，该转速传感器设置成，检测转速并且以周期性的输出信号的脉冲的形式调制地输出所述转速，该方法包括下述步骤：检测转速传感器的周期性的输出信号并且基于对至少三个相互衔接的脉冲的大小进行比较而对输出信号进行可信度检查。

所述方法基于下述考量：转速传感器、例如开头所述的轮转速传感器可以以周期信号的脉冲的形式调制地输出其检测到的转速。也就是说，为了发送转速，周期信号的各个脉冲根据转速而变形，例如在脉冲持续时间和/或振幅方面。然后在接收侧可以根据所使用的变形规则的知识由变形的周期信号读出该转速，即解调。

但是在检测转速时、在调制时或者在传递调制的周期信号时会发生，在未***附加的冗余信息的情况下接收器不能识别，调制的周期信号里面的转速是正确的还是错误的。如果所检测到的转速本身就是错误的，则在这里***冗余信息根本没有帮助。

在所述方法的范围内，在这里建议了另一途径，其中基于周期信号的各个脉冲的大小比较而检查所接收的转速的可信度。这个建议以这种思想为基础，即：所检测到的转速不可能突然地变化任意的数值。因此脉冲的形状也不可能突然地改变。

对至少三个相互衔接的脉冲进行观察的背景是，两个脉冲(一个正脉冲和一个负脉冲)在周期信号中形成一个周期。在这个周期内部由于调制可能在脉冲形状中导致突然的变化。但是下一个脉冲即第三脉冲则必须基于转速变化的限制而依赖于第一脉冲。

如果不考虑脉冲本身的形状而由周期信号解调转速，则所述方法是特别有益的。这例如就是在开头所述的轮转速传感器中的情况，其中例如仅计数在给定时间段上的零位，用以推断要检测的轮转速。例如在轮转速传感器弹跳(Flippen)时，即当在轮转速传感器的读取头错误地取向的情况下添加了错误的感应电压分量时，可能出现错误的脉冲，在这里错误的脉冲将导致得到多倍高的轮转速，其在开头所述的行驶动态调节器中可能导致临界安全性的状态。

在所述方法的一特别优选的改进方案中，所述转速传感器是线性化的磁阻传感器。磁阻转速传感器指的是下述这样的传感器，即：该传感器具有测量敏感元件，该测量敏感元件当处于运动的磁发射元件的磁场下时具有根据所施加的磁场而变化的电阻。所述磁阻转速传感器可以通过任一方式线性化。例如所述磁阻传感器能以已知的Barber极结构的形式来构造。另选地也能够，使所述磁阻测量敏感元件具有非直线延伸的形状，其中电流通过磁阻测量敏感元件围绕磁阻测量敏感元件的易轴旋转了一角度。

本发明的该改进方案基于下述考量，即：上述弹跳在线性化的磁阻转速传感器中特别难以处理。线性化的磁阻转速传感器的背景是输出正弦信号，其中为了评价转速仅需观察来自测量敏感元件的上述脉冲的切换沿。但是线性化的前提是磁阻测量敏感元件精确地对准发射元件。否则在具有非精确对准的磁阻测量敏感元件的线性化的磁阻转速传感器中，不期望的磁场分量将导致以不期望的方式增大所测得的转速的脉冲。但是这种不期望的脉冲在其形状上与实际有意义的脉冲不同并且因此可以通过所述方法识别出。

在所述方法的一改进方案中，为了进行可信度检查将相互衔接的脉冲与给定的振幅阈值的各个交点之间的距离进行比较。这个改进方案基于下述考量，即：在周期信号中导致更高转速的信号分量应该具有相应更短的周期长度。这个更短的周期长度可以通过比较交点的距离而获得。

所述振幅阈值可以是任一数值、例如也可以是零，由此考虑零位作为交点。特别优选地，选择不为零的数值作为振幅阈值，因为由此可以屏蔽在检测转速时的噪声分量。

在所述方法的一另选或附加的改进方案中，为了进行可信度检查，比较相互衔接的脉冲的振幅。所述振幅比较提供了一替代的或附加的信息源，用于检查输出信号的可信度，由此可以提高可信度检查的可靠性。

在所述方法的一特殊改进方案中，如果所述交点的距离的波动和/或振幅的波动超出了给定的程度，则所述可信度检查失败。这个距离例如可以通过上述方式被置于一值，对于该值由调制的周期信号给出的转速波动在物理上将是不合理的。

在所述方法的另一改进方案中，在输出信号中每个脉冲具有脉冲持续时间和振幅，基于至少三个相互衔接的脉冲的各脉冲持续时间之间和各振幅之间的对应而进行所述输出信号的可信度检查。通过这种方式实现双重的可信度检查，由此更可靠地获得可信度检查结果并且可以避免在所述方法范围内的错误判断。

在另一改进方案中，所述方法包括当所述可信度检查失败时输出故障信号的步骤。通过这种方式，后置的评价装置、例如开头所述的行驶动态装置可以被通知“不使用所输出的含有转速信息的周期信号”的信息，因为该转速信息明显是错误的。

另选或附加地可以在一优选的改进方案的范围内，基于故障信号将所述转速传感器转换到明确的故障状态。这个故障状态例如可以一直保持到其下一次维护，以便有助于维护人员发现故障。

按照本发明的另一方面，一控制装置被设置成执行所述方法之一。

在所述控制装置的一改进方案中，所述控制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存储在存储器里面并且所述处理器用于当计算机程序从存储器加载到处理器中时执行所述方法。

按照本发明的另一方面，计算机程序包括程序代码机构，以便当在计算机上或者所述控制装置之一上实施所述计算机程序时执行所述方法的所有步骤。

按照本发明的另一方面，计算机程序产品含有程序代码，该程序代码存储在可计算机读取的数据载体上，并且当在数据处理装置中实施程序代码时，该数据载体执行所述方法。

按照本发明的另一方面，传感器包括所述的控制装置。

在一特殊的改进方案中，所述传感器是轮转速传感器。

按照本发明的另一方面，车辆包括所述的轮转速传感器。

附图说明

为了更清晰更明确地理解，结合下面对在附图中所示的实施例的描述详细解释本发明的上述特性、特征和优点以及如何实现它们的方式和方法，其中：

图1示出具有行驶动态调节器的车辆的示意图，

图2示出在图1的行驶动态调节器中的转速传感器的示意图，

图3示出图2的转速传感器的转速传感器信号随时间变化的曲线，

图4示出图2的转速传感器的输出信号随时间变化的曲线。

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

参照图1，图1示出具有已知的行驶动态调节器的车辆2的示意图。例如由DE 10 2011 080 789 A1可以得到这个行驶动态调节器的细节。

车辆2包括车身4和四个车轮6。每个车轮6可以通过位置固定地固定在车身4上的制动器8相对于车身4减速，以使车辆2在未详细示出的道路上的运动进行减速。

在此可能以本领域技术人员已知的方式发生：车辆2的车轮6失去其地面附着，并且车辆2甚至由于转向不足或者转向过量而离开例如由未详细示出的方向盘预先给定的轨迹。这一点通过已知的调节回路如ABS(防抱死***)和ESP(电子稳定程序)来避免。

为此在当前实施例中车辆2在车轮6上具有转速传感器10，这些转速传感器检测车轮6的转速12。此外，车辆2还具有惯性传感器14，该惯性传感器检测车辆2的行驶动态数据16，由这些数据能以本领域技术人员已知的方式给出俯仰率、侧倾率、横摆率、横向加速度、纵向加速度和/或垂直加速度。

基于所测得的转速12和行驶动态数据16，调节器18形式的评价装置以本领域技术人员已知的方式确定，车辆2是否在路面上滑移或者甚至偏离上述预先给定的轨迹，并且相应地通过已知的调节器输出信号20对此作出反应。调节器输出信号20然后可以被调整装置22利用，用于利用调整信号24驱控执行环节、例如制动器8，所述执行环节以已知的方式对于滑移和从预先给定的轨迹的偏离作出反应。

调节器18例如可以组合到车辆2的已知的发动机控制器里面。调节器18和调整装置22也可以设计成一个共同的调节装置，并且可选地组合到上述的发动机控制器里面。

本发明要借助于在图1中所示的转速传感器10来详细解释，尽管本发明可以转用到任意的传感器、例如惯性传感器14上。

参照图2，图2示出在图1的行驶动态调节器里面的转速传感器10的示意图。

转速传感器10在当前实施例中是有源的转速传感器，该转速传感器包括不能相对转动地固定在车轮6上的编码盘26和相对于车身4位置固定地固定的读取头28。

编码盘26在当前实施例中由串联的北磁极30和南磁极32组成，它们共同地激励出未详细示出的发射磁场。如果固定在车轮6上的编码盘随车轮一起沿旋转方向34旋转，则发射磁场随着一起旋转。

读取头28在当前实施例中包括磁阻元件35和辅助磁体36。磁阻元件35根据由编码盘26激励的发射磁场的角位置改变其电阻。电阻的这个变化以已知的方式非线性地依赖于编码盘26的角位置。如果编码盘26旋转，磁阻元件35的电阻以正弦平方的特性变化，但是这将带来一定的评价复杂性。

为了使磁阻元件35的电阻与编码盘26的角位置的非线性关系线性化，在磁阻元件35上设有辅助磁体36。由辅助磁体36激励的辅助磁场正交于编码盘26的磁极30、32。辅助磁体36的辅助磁场在旋转方向34上看具有径向分量37和切向分量38。具有这种线性化元件的轮转速传感器的术语是Barber极结构，并且例如在文献DE 10 2006 036 197 A1中详细描述。

在编码盘26沿旋转方向34旋转时，切向分量38引起磁致伸缩元件35电阻的上述线性化，并进而引起电阻的正弦形变化曲线，而径向分量37干扰这个正弦形变化曲线。因此必需通过使读取头28并进而磁致伸缩元件35中心对准编码盘26的磁极30、32来消除径向分量37的影响。只要满足这个前提，就能得到磁阻元件35的电阻与编码盘26在旋转方向34上的角位置之间的正弦形关系。

为了检测转速12于是仅还需检测编码盘角位置的改变，并进而检测磁阻元件35电阻的变化。为此可将磁阻元件35以已知的方式连接在未详细示出的电阻测量回路、例如已知的桥电路上。根据磁致伸缩元件35的电阻，在电阻测量回路里面产生周期性的输出信号(下面称为转速传感器信号39)，它在图3中详细示出。基于转速传感器信号39能以已知的方式在后置于读取头28的信号处理电路40中产生与转速12有关的且在图4中示出的脉冲信号42，并且将该脉冲信号输出到调节器18上。对此的和关于有源的轮转速传感器的其它背景信息请参阅相关的现有技术、例如DE 101 46949 A1。

现在参照图3，图3以虚线示出图2的转速传感器12的转速传感器信号39的信号振幅44随时间46的变化曲线。

转速传感器信号39依赖于磁阻元件35的电阻的上述正弦形的变化曲线。在引入合适的振幅阈值48的情况下，例如可通过计数在图3中所示的转速传感器信号39与振幅阈值48相交的交点50在给定时间段上的数量来确定要检测的转速12。这个计数在调节器18中通过输出脉冲信号42中的脉冲52实现，这些脉冲基于上述交点50而产生。在此脉冲52这样产生，使得上振幅阈值48与转速传感器信号39中的正的切换沿54的交点50开始一个脉冲52，并且下振幅阈值48与转速传感器信号39中的负的切换沿56的交点结束该脉冲52。

这样产生的脉冲信号42中的脉冲52在图4中详细示出，图4示出图2的转速传感器12的脉冲信号42的信号振幅44随时间46的变化曲线。

但是如果与上述前提相反磁阻元件35径向不精确地对准编码盘26的磁极30、32，则辅助磁体36的上述辅助磁场的径向分量37同样也在磁阻元件35的电阻上施加影响。这个影响能够在转速传感器信号39中识别，该在径向分量37的影响下的转速传感器信号下面称为有缺陷的转速传感器信号39’，并且在图3中通过实线表示。径向分量37在该有缺陷的转速传感器信号39’中通过附加的正弦振荡58可以感觉到，它们在评价转速12时是附加的正的切换沿54和负的切换沿56，并且所导致的转速12是在磁致伸缩元件35精确对准编码盘28的磁极30、32时的两倍。在图3中为了清晰起见这些附加的正弦振荡58没有都配有附图标记。在开头所述的行驶动态调节(器)中这种两倍高的转速12(它只在个别车轮6上被测得)将导致临界安全性的状态。

因此在本实施例的范围内，上述各个交点50的位置被检查其可信度，它们对于有缺陷的转速传感器信号39’下面类似地配有附图标记50’。

这个可信度检查可以基于下述假设进行：交点50的距离对于恒定的转速12同样也必需基本相同大小地间隔开。即使转速12增加或降低，交点50的距离也不会突然地变化，因为转速12也不是突然地变化。为了清晰起见，图3中的无缺陷转速传感器信号39中这些距离没有被继续标注。

而在有缺陷的转速传感器信号39’中距离60突变。这个突变例如可以在信号处理电路40中识别并且相应地在脉冲信号42里面通过输出特殊的脉冲状态62来表示，由此使调节器18相应地对有缺陷的转速传感器信号39’作出反应。

替代地或附加地，为了识别有缺陷的转速传感器信号39’，也可以分析转速传感器信号39的图形。如同在图3中可以看到的那样，在具有小振幅的两个转速传感器脉冲64上衔接一个具有大振幅的大的转速传感器脉冲66。在图3中这些转速传感器脉冲64、66没有都配有附图标记。如果识别到这种图形，则可以判断出上述在磁阻元件35未精确对准方面的缺陷。

以同样的方式也可以替代地或附加地评价极值，即转速传感器脉冲64、66的振幅。

Claims (10)

1.一种用于监控转速传感器(10)的方法，该转速传感器被设置成，检测转速(12)并且以周期性的输出信号(39，39’)的脉冲(64，66)的形式调制地输出所述转速，该方法包括：

-检测转速传感器(10)的周期性的输出信号(39，39’)，和

-基于对至少三个相互衔接的脉冲(64，66)的大小进行比较而对所述输出信号(39，39’)进行可信度检查。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转速传感器(10)是线性化的磁阻传感器。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了进行可信度检查，对相互衔接的脉冲(64，66)与给定的振幅阈值(48)的各个交点(50，50’)之间的距离(60)进行比较。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述振幅阈值(48)是不为零的值。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了进行可信度检查，对相互衔接的脉冲(64，66)的振幅进行比较。

6.根据上述权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，如果所述交点(50，50’)的距离(60)的波动和/或所述振幅的波动超出给定的程度，则所述可信度检查失败。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括：当所述可信度检查失败时输出故障信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括：基于故障信号将转速传感器(10)转换到明确的故障状态(62)。

9.一种控制装置(40)，该控制装置被设置成执行根据上述权利要求中任一项所述的方法。

10.一种传感器(10)、尤其是轮转速传感器，该传感器包括一根据权利要求9所述的控制装置(40)。