CN111492255A - 用于确定传感器中存在异常的感测装置、转子和方法 - Google Patents

用于确定传感器中存在异常的感测装置、转子和方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种感测装置，其特征在于：第一传感器单元包括第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，其中，第一霍尔传感器输出彼此具有不同相位的两个第一输出值，以及第二霍尔传感器输出彼此具有不同相位的两个第二输出值；第二传感器单元输出转子的第三位置检测值；以及控制单元将两个第一输出值中的一个与两个第二输出值中的一个进行比较，将两个第一输出值彼此进行比较，将两个第二输出值彼此进行比较，将基于第一输出值的转子的第一位置检测值与基于第二输出值的转子的第二位置检测值进行比较，以及将转子的第一位置检测值和转子的第二位置检测值中的至少一个与从第二传感器单元输出的转子的第三位置检测值进行比较。

Description

用于确定传感器中存在异常的感测装置、转子和方法
技术领域
本发明涉及用于确定转子和传感器是否异常的感测装置和方法。
背景技术
车辆的变速器(transmission)是根据用户的离合器操作来手动操作或根据速度来自动操作的变速器装置。车辆的变速器包括电机。
变速器的电机可以包括安装在转子上方的感测磁体。感测磁体以具有外周表面和内周表面的环形形状形成。感测磁体安装在转子上方。另外，在转子上方设置有电路板。在电路板上设置有传感器单元。传感器单元设置成面向感测磁体并且通过感测由旋转的感测磁体引起的磁通量的变化来检测转子的位置。
与此同时，当传感器单元中存在异常时，不能够准确地感测转子的位置。虽然可以感测转子的位置是否异常，但是难以确定传感器单元是否异常。为了确定传感器单元是否异常，有必要额外地安装若干传感器单元。然而，这使制造过程复杂并且导致制造成本增加。
发明内容
技术问题
本发明的实施方式旨在提供一种用于确定转子和传感器是否异常的感测装置和方法。
本发明的实施方式要解决的目的不限于上述目的，并且本领域普通技术人员将从以下描述中清楚地理解上述未提及的其他目的。
技术解决方案
本发明的一个方面提供了一种感测装置，该感测装置包括：第一传感器单元，其包括第一霍尔传感器和第二霍尔传感器；第二传感器单元；以及连接至第一传感器单元和第二传感器单元的控制单元。第一霍尔传感器输出具有不同相位的两个第一输出值，以及第二霍尔传感器输出具有不同相位的两个第二输出值。第二传感器单元输出转子的第三位置检测值，以及控制单元将两个第一输出值中的一个与两个第二输出值中的一个进行比较，将两个第一输出值彼此进行比较，将两个第二输出值彼此进行比较，将基于第一输出值的转子的第一位置检测值与基于第二输出值的转子的第二位置检测值进行比较，以及将转子的第一位置检测值和转子的第二位置检测值中的至少一个与从第二传感器单元输出的转子的第三位置检测值进行比较来确定转子和传感器是否异常。
第一输出值可以包括第一-第一输出值(S1)和第一-第二输出值(C1)，并且第一-第一输出值和第一-第二输出值可以具有90°的相位差。
第二输出值可以包括第二-第一输出值(S2)和第二-第二输出值(C2)，并且第二-第一输出值和第二-第二输出值可以具有90°的相位差。
控制单元可以在以下情况中的至少一种情况下生成警告信号：其中第一-第一输出值与第一-第二输出值之间的差值超过第一参考值的情况，其中第二-第一输出值与第二-第二输出值之间的差值超过第一参考值的情况，其中第一-第一输出值与第二-第一输出值之间的差值超过第一参考值的情况，以及其中第一-第二输出值与第二-第二输出值之间的差值超过第一参考值的情况。
第一位置检测值可以是arctan(S1/C1)，第二位置检测值可以是arctan(S2/C2)，并且当第一位置检测值与第二位置检测值之间的差值超过第二参考值时，控制单元可以生成警告信号。
当第一位置检测值与第三位置检测值之间的差值超过第二参考值时，控制单元可以生成警告信号。
当第二位置检测值与第三位置检测值之间的差值超过第二参考值时，控制单元可以生成警告信号。
本发明的另一方面提供了一种确定转子和传感器是否异常的方法，该方法包括读取具有不同相位的两个第一输出值，读取具有不同相位的两个第二输出值，读取转子的第三位置检测值，使用两个第一输出值中的一个与两个第二输出值中的一个之间的差值来确定是否存在异常，使用两个第一输出值之间的差值确定是否存在异常，使用两个第二输出值之间的差值确定是否存在异常，使用基于第一输出值的转子的第一位置检测值与基于第二输出值的转子的第二位置检测值之间的差值来确定是否存在异常，输，以及使用转子的第一位置检测值和转子的第二位置检测值中的至少一个与从第二传感器单元输出的转子的第三位置检测值之间的差值来确定是否存在异常。
第一输出值可以包括第一-第一输出值和第一-第二输出值，并且第一-第一输出值和第一-第二输出值可以具有90°的相位差。第二输出值可以包括第二-第一输出值和第二-第二输出值，并且第二-第一输出值和第二-第二输出值可以具有90°的相位差。
该方法还可以包括在以下情况中的至少一种情况下生成警告信号：其中第一-第一输出值与第一-第二输出值之间的差值超过第一参考值的情况，其中第二-第一输出值与第二-第二输出值之间的差值超过第一参考值的情况，其中第一-第一输出值与第二-第一输出值之间的差值超过第一参考值的情况，以及其中第一-第二输出值与第二-第二输出值之间的差值超过第一参考值的情况。
有益效果
本发明的实施方式提供了可以在不增加额外部件的情况下感测传感器单元是否异常的有益效果。
附图说明
图1是包括根据实施方式的感测装置的电机的图。
图2是根据实施方式的感测装置中的控制单元以及连接至该控制单元的第一传感器单元和第二传感器单元的图。
图3是安装在电路板上的第一传感器单元和第二传感器单元的图。
图4是示出根据实施方式的确定转子和传感器是否异常的方法的框图。
图5是示出根据图4所示的实施方式的确定转子和传感器是否异常的方法的流程图。
图6是示出第一输出值和第二输出值的波形的一组曲线图。
图7是示出第一位置检测值和第二位置检测值的图。
图8是示出第一位置检测值、第二位置检测值和第三位置检测值的图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施方式。根据示例性实施方式和以下关于附图的详细描述，本发明的目的、特定优点和新颖特征将变得清楚。在本说明书和权利要求书中使用的术语和词语不应被解释为限于常用的含义或字典中的含义，而应基于发明人已经适当地定义了术语的概念以便以最佳方式描述本发明的原则被解释为具有与本发明的技术精神相一致的含义和概念。在描述本发明时，将省略可能使本发明的主旨模糊的相关公知技术的详细描述。
包括诸如第一和第二的序数的术语可以用于描述各种元件，但是这些元件不受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件和另一个元件。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，第二元件可以被称为第一元件，并且类似地，第一元件可以被称为第二元件。术语“和/或”包括多个相关联的所列项目的组合或多个相关联的所列项目中的任何一个。
图1是包括根据实施方式的感测装置的电机的图。
参照图1，电机可以包括轴100、转子200和定子300。
转子200和定子300彼此具有电相互作用。当引起相互的电相互作用时，转子200旋转并且轴100与转子200一起旋转。轴100可以连接至双离合变速器(dual clutchtransmission，DCT)以提供动力。
与安装在常规手动变速器车辆中的单离合变速器不同，DCT包括两个离合器。DCT是其中一档、三档和五档由通过一个离合器传递的动力来实现以及二档、四档和六档由通过另一个离合器传递的动力来实现的***。
DCT可以选择性地接收轴100的动力。
DCT可以像常规的自动变速器车辆一样提供高驾驶性和平稳的变速器感觉，并且表现出比常规的手动变速器车辆更高的燃料效率。
定子300可以包括包含多个齿的定子芯。在定子芯中可以设置圆形的轭部，并且在轭中可以设置相对于齿的中心缠绕有线圈的齿。齿可以在轭部的外周表面上以规则的间隔设置。与此同时，定子芯可以通过堆叠多个板而形成，所述多个板是薄钢板。另外，定子芯可以通过将多个分开的芯彼此耦接或连接而形成。
绝缘体400可以缠绕在定子300的齿的周围。
在绝缘体400上缠绕有线圈500。线圈500与转子200具有电相互作用。
感测磁体600是耦接至轴100以与转子200一起操作并且用于检测转子200的位置的目的的装置。
可以在电路板700上设置根据实施方式的感测装置。该感测装置可以包括感测感测磁体600的磁力的第一传感器单元10和第二传感器单元20。第一传感器单元10和第二传感器单元20感测感测磁体600的N极和S极的变化并且生成感测信号。
图2是根据实施方式的感测装置中的控制单元以及连接至该控制单元的第一传感器单元和第二传感器单元的图，以及图3是安装在电路板上的第一传感器单元和第二传感器单元的图。
参照图2和图3，可以在电路板700上安装控制单元800。控制单元800连接至第一传感器单元10和第二传感器单元20。可以在电路板700上设置轴100穿过的孔710。第一传感器单元10和第二传感器单元20可以设置在孔710周围。图3的虚线A表示代表感测磁体600的外周表面的边界，并且第一传感器单元10和第二传感器单元20可以沿着图3的虚线A设置。第一传感器单元10和第二传感器单元20可以邻近图3的虚线A设置。
第一传感器单元10用于检测转子200的位置的目的。第一传感器单元10可以是在一个芯片中包括第一霍尔传感器11和第二霍尔传感器12的双重型传感器。
第一霍尔传感器11输出具有不同相位的两个第一输出值。具有不同相位的两个第一输出值被称为第一-第一输出值和第一-第二输出值。第一-第一输出值和第一-第二输出值可以具有90°的相位差。第一-第一输出值S1(参见图6)可以是正弦波的输出值，以及第一-第二输出值C1(参见图6)可以是余弦波的输出值。控制单元800可以根据第一输出值检测转子200的第一位置检测值θ1(参见图7)，该第一位置检测值θ1为转子200的一圈旋转(one revolution)的参考(a reference)。例如，控制单元800可以使用下面的等式1来计算第一位置检测值θ1(参见图7)。
[等式1]
θ1＝arctan(S1/C1)
此处，θ1表示第一位置检测值，S1表示第一-第一输出值，以及C1表示第一-第二输出值。
第二霍尔传感器12输出具有不同相位的两个第二输出值。具有不同相位的两个第二输出值被称为第二-第一输出值和第二-第二输出值。第二-第一输出值和第二-第二输出值可以具有90°的相位差。第二-第一输出值S2(参见图6)可以是正弦波的输出值，以及第二-第二输出值C2(参见图6)可以是余弦波的输出值。控制单元800可以根据第二输出值检测转子200的第二位置检测值θ2(参见图7)，该第二位置检测值θ2为转子200的一圈旋转的参考。例如，控制单元800可以使用下面的等式2来计算第二位置检测值θ2(参见图7)。
[等式2]
θ2＝arctan(S2/C2)
此处，θ2表示第二位置检测值，S2表示第二-第一输出值，以及C2表示第二-第二输出值。
第二传感器单元20用于检测转子200的第三位置检测值θ3(参见图7)，该第三位置检测值θ3为转子200的一圈旋转的参考。第二传感器单元20可以在转子200的每一圈旋转(every revolution)处生成脉冲，并且在这种情况下，第三位置检测值θ3(参见图7)为360°。
图4是示出根据实施方式的确定转子和传感器是否异常的方法的框图，图5是示出根据图4所示的实施方式的确定转子和传感器是否异常的方法的流程图，以及图6是示出第一输出值和第二输出值的波形的一组曲线图。
参照图4至图6，在根据实施方式的确定转子和传感器是否异常的方法中，控制单元800可以首先读取第一输出值、第二输出值或第三位置检测值(S100)。
例如，控制单元800通过第一传感器单元10的第一霍尔传感器11读取具有90°的相位差的第一-第一输出值S1和第一-第二输出值C1(S100A)。另外，控制单元800通过第一传感器单元10的第二霍尔传感器12读取具有90°的相位差的第二-第一输出值S2和第二-第二输出值C2(S100B)。然后，控制单元800通过第二传感器单元20读取第三位置检测值(S100C)。
通过将第一霍尔传感器11与第二霍尔传感器12进行比较来确定是否存在异常的过程如下。
随后，控制单元800可以通过将第一输出值与第二输出值进行比较来确定第一传感器单元10是否异常(S200)。
例如，控制单元800确定在从第一霍尔传感器11输出的第一-第一输出值S1与从第二霍尔传感器12输出的第二-第一输出值S2之间的差值的绝对值是否超过第一参考值(例如0.23V)(S210)。此处，第一-第一输出值S1和第二-第一输出值S2是具有相同相位的正弦波。
当在第一-第一输出值S1与第二-第一输出值S2之间的差值超过第一参考值时，控制单元800确定第一传感器单元10异常并且生成警告信号(S700)。
当在第一-第一输出值S1与第二-第一输出值S2之间的差值未超过第一参考值时，控制单元800确定在从第一霍尔传感器11输出的第一-第二输出值C1与从第二霍尔传感器12输出的第二-第二输出值C2之间的差值的绝对值是否超过第一参考值(例如0.23V)(S220)。此处，第一-第二输出值C1和第二-第二输出值C2是具有相同相位的余弦波。
当在第一-第二输出值C1与第二-第二输出值C2之间的差值超过第一参考值时，控制单元800确定第一传感器单元10异常并且生成警告信号(S700)。
与此同时，当第一霍尔传感器11和第二霍尔传感器12二者都异常时第一输出值和第二输出值具有误差，但是差值可以是第一参考值或比第一参考值更小。因此，需要确定第一霍尔传感器11和第二霍尔传感器12中的每一个是否异常。
确定第一霍尔传感器11是否异常的过程如下。
当在第一-第二输出值C1与第二-第二输出值C2之间的差值未超过第一参考值时，此后，控制单元800通过比较两个第一输出值来确定第一霍尔传感器11是否异常(S300)。
例如，控制单元800确定从第一霍尔传感器11输出的第一-第一输出值S1与第一-第二输出值C1之间的差值的绝对值是否超过第一参考值(例如0.23V)。此处，第一-第一输出值S1可以是正弦波的最大振幅，并且第一-第二输出值C1可以是余弦波的最大振幅。当在第一-第一输出值S1与第一-第二输出值C1之间的差值超过第一参考值时，控制单元800确定第一霍尔传感器11异常并且生成警告信号(S700)。
确定第二霍尔传感器12是否异常的过程如下。
当在第一-第一输出值S1与第一-第二输出值C1之间的差值未超过第一参考值时，控制单元800通过比较两个第二输出值来确定第二霍尔传感器12是否异常(S400)。
例如，控制单元800确定从第二霍尔传感器12输出的第二-第一输出值S2与第二-第二输出值C2之间的差值的绝对值是否超过第一参考值(例如0.23V)。此处，第二-第一输出值S2可以是正弦波的最大振幅，并且第二-第二输出值C2可以是余弦波的最大振幅。当第二-第一输出值S2与第二-第二输出值C2之间的差值超过第一参考值时，控制单元800确定第二霍尔传感器12异常并且生成警告信号(S700)。
当第二-第一输出值S2与第二-第二输出值C2之间的差值的绝对值未超过第一参考值时，控制单元800基于转子200的位置来确定第一传感器单元10是否异常，所述转子200的位置为转子200的一圈旋转的参考。
图7是示出第一位置检测值和第二位置检测值的图。
控制单元800可以根据第一输出值检测转子200的第一位置检测值θ1，该第一位置检测值θ1为转子200的一圈旋转的参考。另外，控制单元800可以根据第二输出值检测转子200的第二位置检测值θ2，该第二位置检测值θ2为转子200的一圈旋转的参考。由于第一位置检测值θ1和第二位置检测值θ2中的每一个代表转子200的位置，因此第一位置检测值θ1和第二位置检测值θ2可以相同。
控制单元800确定第一位置检测值θ1与第二位置检测值θ2之间的差值的绝对值是否超过第二参考值(例如4°)(S500)。当第一位置检测值θ1与第二位置检测值θ2之间的差值的绝对值超过第二参考值(例如4°)时，控制单元800确定第一传感器单元10异常并且生成警告信号(S700)。
然而，当第一位置检测值θ1和第二位置检测值θ2二者都具有误差时，尽管第一传感器单元10异常，第一位置检测值θ1与第二位置检测值θ2之间的差值的绝对值可能不超过第二参考值。因此，控制单元800使用第二传感器单元20的第三位置检测值θ3来额外地确定第一传感器单元10是否异常。
图8是示出第一位置检测值、第二位置检测值和第三位置检测值的图。
参照图8，控制单元800可以通过第二传感器单元20检测第三位置检测值θ3，该第三位置检测值θ3为转子200的一圈旋转的参考。控制单元800确定第一位置检测值θ1与第三位置检测值θ3之间的差值E(参见图8)的绝对值或第二位置检测值θ2与第三位置检测值θ3之间的差值E(参见图8)的绝对值是否超过第二参考值(例如4°)(S600)。
例如，如图8所示，当在同一时间段中示出代表第三位置检测值θ3的脉冲波和代表第一位置检测值θ1或第二位置检测值θ2的锯齿波时，如由图8的差值E所示，在转子200的位置为360°的点处获得差值。当差值超过4°时，控制单元800可以确定第一霍尔传感器11异常。
这样，当第一位置检测值θ1与第三位置检测值θ3之间的差值的绝对值或第二位置检测值θ2与第三位置检测值θ3之间的差值的绝对值超过第二参考值(例如4°)时，控制单元800确定第一传感器单元10异常并且生成警告信号(S700)。在这种情况下，即使当虽然第一传感器单元10异常但是第一位置检测值θ1与第二位置检测值θ2之间的差值的绝对值未超过第二参考值时，也可以检测第一传感器单元10的异常。
上面已经参照附图详细描述了根据本发明的一个示例性实施方式的用于确定转子和传感器是否异常的感测装置和方法。
以上描述仅仅是对本发明的技术精神的示例性描述，并且本领域普通技术人员可以在不脱离本发明的基本特征的情况下进行各种修改、变更和替换。因此，在本发明中公开的实施方式和附图不限制而是用于描述本发明的技术精神，并且本发明的技术精神的范围不受实施方式和附图的限制。本发明的范围应该由所附的权利要求书来解释，并且与之等效的范围内的所有技术精神应当被解释为落入本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种传感器装置，包括：
第一传感器单元；
第二传感器单元；以及
连接至所述第一传感器单元和所述第二传感器单元的控制单元，
其中，所述第一传感器单元包括第一霍尔传感器和第二霍尔传感器，
所述第一霍尔传感器输出具有不同相位的两个第一输出值，
所述第二霍尔传感器输出具有不同相位的两个第二输出值，
所述第二传感器单元输出转子的第三位置检测值，以及
所述控制单元将所述两个第一输出值中的一个与所述两个第二输出值中的一个进行比较，将所述两个第一输出值彼此进行比较，将所述两个第二输出值彼此进行比较，将基于所述第一输出值的所述转子的第一位置检测值与基于所述第二输出值的所述转子的第二位置检测值进行比较，以及将所述转子的所述第一位置检测值和所述转子的所述第二位置检测值中的至少一个与从所述第二传感器单元输出的所述转子的所述第三位置检测值进行比较，以确定所述转子和所述传感器是否异常。
2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述第一输出值包括第一-第一输出值(S1)和第一-第二输出值(C1)，并且
在所述第一-第一输出值与所述第一-第二输出值之间的相位差为90°。
3.根据权利要求2所述的传感器装置，其中，所述第二输出值包括第二-第一输出值(S2)和第二-第二输出值(C2)，并且
在所述第二-第一输出值与所述第二-第二输出值之间的相位差为90°。
4.根据权利要求3所述的传感器装置，其中，所述控制单元在以下情况中的至少一种情况下生成警告信号：
其中所述第一-第一输出值与所述第一-第二输出值之间的差值超过第一参考值的情况；
其中所述第二-第一输出值与所述第二-第二输出值之间的差值超过所述第一参考值的情况；
其中所述第一-第一输出值与所述第二-第一输出值之间的差值超过所述第一参考值的情况；以及
其中所述第一-第二输出值与所述第二-第二输出值之间的差值超过所述第一参考值的情况。
5.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述第一位置检测值为arctan(S1/C1)，
所述第二位置检测值为arctan(S2/C2)，并且
当所述第一位置检测值与所述第二位置检测值之间的差值超过第二参考值时，所述控制单元生成警告信号。
6.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，当所述第一位置检测值与所述第三位置检测值之间的差值超过第二参考值时，所述控制单元生成警告信号。
7.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，当所述第二位置检测值与所述第三位置检测值之间的差值超过第二参考值时，所述控制单元生成警告信号。
8.一种确定转子和传感器是否异常的方法，所述方法包括：
读取具有不同相位的两个第一输出值；
读取具有不同相位的两个第二输出值；
读取转子的第三位置检测值；
使用所述两个第一输出值中的一个与所述两个第二输出值中的一个之间的差值来确定是否存在异常；
使用所述两个第一输出值之间的差值来确定是否存在异常；
使用所述两个第二输出值之间的差值来确定是否存在异常；
使用基于所述第一输出值的所述转子的第一位置检测值与基于所述第二输出值的所述转子的第二位置检测值之间的差值来确定是否存在异常；以及
使用所述转子的所述第一位置检测值和所述转子的所述第二位置检测值中的至少一个与从第二传感器单元输出的所述转子的所述第三位置检测值之间的差值来确定是否存在异常。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一输出值包括具有90°的相位差的第一-第一输出值和第一-第二输出值，以及
所述第二输出值包括具有90°的相位差的第二-第一输出值和第二-第二输出值。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括在以下情况中的至少一种情况下生成警告信号：
其中所述第一-第一输出值与所述第一-第二输出值之间的差值超过第一参考值的情况；
其中所述第二-第一输出值与所述第二-第二输出值之间的差值超过所述第一参考值的情况；
其中所述第一-第一输出值与所述第二-第一输出值之间的差值超过所述第一参考值的情况；以及
其中所述第一-第二输出值与所述第二-第二输出值之间的差值超过所述第一参考值的情况。
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