CN115541920A - 轮速传感器芯片及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种轮速传感器芯片及其控制方法，所述轮速传感器芯片包括：AMR磁头、霍尔磁头及ASIC芯片；AMR磁头用以检测对于目标轮的原始磁信号，并将获取的原始磁信号发送至ASIC芯片；霍尔磁头用以辨别目标轮磁场的极性并获取磁场大小，将获取的磁场信号发送至ASIC芯片；ASIC芯片用以接收所述AMR磁头获取的目标轮原始磁信号及所述霍尔磁头获取的磁场信号，并解码输出；当原始磁信号过原点时，所述ASIC芯片利用AMR磁头获取的天然倍频特性输出信号；当原始磁信号不过原点时，所述ASIC芯片生成倍频信号并输出。本发明提出的轮速传感器芯片及其控制方法，可提高对低频磁场的抗扰度，在低频磁场干扰的状况下，轮速传感器芯片输出的信号也不会出现突变。

Description

轮速传感器芯片及其控制方法

技术领域

本发明属于传感器技术领域，涉及一种传感器，尤其涉及一种轮速传感器芯片及其控制方法。

背景技术

轮速传感器是用来监控汽车车轮转速的一种传感器，轮速传感器对于现代汽车，尤其是新能源汽车是不可或缺的，帮助汽车实现L3以上的自动驾驶中起到至关重要的信息反馈作用。

传统的轮速传感器大部分使用霍尔的方式实现，但随着对汽车转速控制的更精准的要求，新一代的轮速传感器均开始使用GMR(磁场传感器)技术来实现。然而，利用GMR技术的轮速传感器存在如下缺陷：其对低频磁场干扰的抗扰度不强，当有低频磁场干扰时，轮速传感器输出的信号会出现突变，从而影响控制***的正常工作。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的轮速传感器，以便克服现有轮速传感器存在的上述至少部分缺陷。

发明内容

本发明提供一种轮速传感器芯片及其控制方法，可提高对低频磁场的抗扰度，在低频磁场干扰的状况下，轮速传感器芯片输出的信号也不会出现突变。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：

一种轮速传感器芯片，所述轮速传感器芯片包括：

AMR磁头，用以检测对于目标轮的原始磁信号，并将获取的原始磁信号发送至ASIC芯片；

霍尔磁头，用以辨别目标轮磁场的极性并获取磁场大小，将获取的磁场信号发送至ASIC芯片；

ASIC芯片，用以接收所述AMR磁头获取的目标轮原始磁信号及所述霍尔磁头获取的磁场信号，并解码输出；所述ASIC芯片根据所述霍尔磁头发送的原始磁信号判断原始磁信号是否过设定坐标系的原点；当原始磁信号过原点时，所述ASIC芯片利用AMR磁头获取的天然倍频特性输出信号；当原始磁信号不过原点时，所述ASIC芯片生成倍频信号并输出。

作为本发明的一种实施方式，当原始磁信号不过原点时，所述ASIC芯片生成倍频信号的方式包括：将原有一个周期输出一个周期信号调整为一个周期输出两个周期信号。

作为本发明的一种实施方式，所述霍尔磁头的输出完全复制磁场的原始信号，而且区分正负，所述霍尔磁头向所述ASIC芯片发送磁场的真实情况；

当有低频磁场干扰时，所述霍尔磁头将包含南北极信息的场强反馈至ASIC芯片；所述ASIC芯片通过内部的逻辑控制，控制输出信号的频率，使输出信号不会出现突变。

作为本发明的一种实施方式，基于AMR在南北极磁场下得到对称输出的特性，所述AMR磁头能在一个南北极周期的磁场下，得到两个周期的正弦或者余弦信号，从而实现天然的倍频特性。

作为本发明的一种实施方式，所述AMR磁头集成两路全桥设计的磁头，每路电桥通过固定的间距并搭配目标轮实现差分；

所述AMR磁头集成两路全桥设计的磁头，通过两路之间先后顺序，并搭配目标轮的旋转，实现两路信号的相位差，从而能辨别目标轮的正转和反转。

作为本发明的一种实施方式，所述轮速传感器芯片进一步包括电容，所述ASIC芯片连接电容，所述电容用于提升此轮速传感器芯片的电磁兼容性EMC表现。

所述霍尔磁头被集成在ASIC芯片内部，所述ASIC芯片与AMR磁头以及电容采用SIP封装形式，集成在同一个封装体内。

作为本发明的一种实施方式，所述霍尔磁头被集成在ASIC芯片内部，或者所述霍尔磁头与ASIC芯片独立存在；所述霍尔磁头为垂直型霍尔，用来感应水平方向磁场。

根据本发明的另一个方面，采用如下技术方案：一种轮速传感器芯片的控制方法，所述控制方法包括：

AMR磁头检测对于目标轮的原始磁信号，并将获取的原始磁信号发送至ASIC芯片；

霍尔磁头辨别目标轮磁场的极性并获取磁场大小，将获取的磁场信号发送至ASIC芯片；

ASIC芯片接收所述AMR磁头获取的目标轮原始磁信号及所述霍尔磁头获取的磁场信号，并解码输出；所述ASIC芯片根据所述霍尔磁头发送的原始磁信号判断原始磁信号是否过设定坐标系的原点；当原始磁信号过原点时，所述ASIC芯片利用AMR磁头获取的天然倍频特性输出信号；当原始磁信号不过原点时，所述ASIC芯片生成倍频信号并输出。

作为本发明的一种实施方式，当原始磁信号不过原点时，所述ASIC芯片生成倍频信号的方式包括：将原有一个周期输出一个周期信号调整为一个周期输出两个周期信号。

作为本发明的一种实施方式，所述霍尔磁头的输出完全复制磁场的原始信号，而且区分正负，所述霍尔磁头向所述ASIC芯片发送磁场的真实情况；

当有低频磁场干扰时，所述霍尔磁头将包含南北极信息的场强反馈至ASIC芯片；所述ASIC芯片通过内部的逻辑控制，控制输出信号的频率，使输出信号不会出现突变。

本发明的有益效果在于：本发明提出的轮速传感器芯片及其控制方法，可提高对低频磁场的抗扰度，在低频磁场干扰的状况下，轮速传感器芯片输出的信号也不会出现突变。此外，本发明可以提升检测分辨率，从而便于提高控制的精确度。

附图说明

图1为本发明一实施例中轮速传感器芯片的组成示意图。

图2为本发明一实施例中轮速传感器芯片的控制方法的流程图。

图3为ASIC芯片仅通过AMR磁头感应信号的输出表现示意图。

图4为ASIC芯片通过AMR磁头及霍尔磁头感应信号的输出表现示意图。

图5为以PWM协议输出对应AMR输出信号的示意图。

图6为以AK协议输出对应AMR输出信号的示意图。

图7为以标准协议输出对应AMR输出信号的示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

该部分的描述只针对几个典型的实施例，本发明并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。

说明书中各个实施例中的步骤的表述只是为了方便说明，本申请的实现方式不受步骤实现的顺序限制。

说明书中的“连接”既包含直接连接，也包含间接连接，如通过一些有源器件、无源器件或电传导媒介进行的连接；还可包括本领域技术人员公知的在可实现相同或相似功能目的的基础上通过其他有源器件或无源器件的连接，如通过开关、跟随电路等电路或部件的连接。

本发明揭示了一种轮速传感器芯片，图1为本发明一实施例中轮速传感器芯片的组成示意图；请参阅图1，所述轮速传感器芯片包括：AMR磁头2、霍尔磁头3及ASIC芯片1。

所述AMR磁头2用以检测对于目标轮的原始磁信号，并将获取的原始磁信号发送至ASIC芯片1；所述霍尔磁头3用以辨别目标轮磁场的极性并获取磁场大小，将获取的磁场信号发送至ASIC芯片1。

所述ASIC芯片1用以接收所述AMR磁头2获取的目标轮原始磁信号及所述霍尔磁头3获取的磁场信号，并解码输出；所述ASIC芯片1根据所述霍尔磁头3发送的原始磁信号判断原始磁信号是否过设定坐标系的原点；当原始磁信号过原点时，所述ASIC芯片1利用AMR磁头获取的天然倍频特性输出信号；当原始磁信号不过原点时，所述ASIC芯片1生成倍频信号并输出。在一实施例中，当原始磁信号不过原点时，所述ASIC芯片1生成倍频信号的方式包括：将原有一个周期输出一个周期信号调整为一个周期输出两个周期信号。

所述ASIC芯片1可以集成DSP、温度传感器、EEPROM、振荡器、电源稳定模块等；所述ASIC芯片1的输出方式包括标准协议、PWM协议、AK协议中的至少一种(以不同协议输出的信号图请参阅图5至图7所示)。

在本发明的一实施例中，所述霍尔磁头3的输出完全复制磁场的原始信号，而且区分正负，所述霍尔磁头3向所述ASIC芯片1发送磁场的真实情况；当有低频磁场干扰时，所述霍尔磁头3将包含南北极信息的场强反馈至ASIC芯片1；所述ASIC芯片1通过内部的逻辑控制，控制输出信号的频率，使输出信号不会出现突变。图3为ASIC芯片仅通过AMR磁头感应信号的输出表现示意图，图4为ASIC芯片通过AMR磁头及霍尔磁头感应信号的输出表现示意图；通过图3及图4的比对，能够发现利用AMR磁头及霍尔磁头感应的信号结合可以有效的识别出低频磁场干扰发生的时间，并通过ASIC进行频率的切换。

基于AMR在南北极磁场下得到对称输出的特性，所述AMR磁头2能在一个南北极周期的磁场下，得到两个周期的正弦或者余弦信号，从而实现天然的倍频特性。在一实施例中，所述AMR磁头2集成两路全桥设计的磁头，通过两路之间先后顺序，并搭配目标轮的旋转，实现两路信号的相位差，从而能辨别目标轮的正转和反转。

所述AMR磁头2需要工作在过零点的磁场下，也就是南北极会翻转的磁场下，一般轮速传感器应用中，轮速传感器均面对多对极磁轮，磁轮的旋转必然会存在南北极的翻转。当信号过零点时，所述ASIC芯片可直接利用AMR磁头感应的天然倍频信号输出；当信号不过零点时，需要所述ASIC芯片利用自身的算法生成倍频信号(即将原有一个周期输出一个周期信号调整为一个周期输出两个周期信号)并输出，从而保证输出信号不会出现突变。

所述霍尔磁头3可被集成在ASIC芯片1内部(可以作为ASIC芯片1的一部分)，或者，所述霍尔磁头3与ASIC芯片1独立存在；所述霍尔磁头3可以为垂直型霍尔，用来感应水平方向磁场。

此外，所述轮速传感器芯片还可以包括电容4，所述ASIC芯片1连接电容4，所述电容4用于提升此轮速传感器芯片的电磁兼容性EMC表现。在一实施例中，所述霍尔磁头3被集成在ASIC芯片1内部，所述ASIC芯片1与AMR磁头2以及电容4可采用SI P封装形式，集成在同一个封装体内。

在一实施例中，本发明轮速传感器芯片用以面对多对极磁轮进行工作，检测磁轮在旋转过程中的磁场变化。

本发明进一步揭示一种轮速传感器芯片的控制方法，图2为本发明一实施例中轮速传感器芯片的控制方法的流程图；请参阅图2，所述控制方法包括：

【步骤S1】AMR磁头检测对于目标轮的原始磁信号，并将获取的原始磁信号发送至ASIC芯片；

【步骤S2】霍尔磁头辨别目标轮磁场的极性并获取磁场大小，将获取的磁场信号发送至ASIC芯片；

【步骤S3】ASIC芯片接收所述AMR磁头获取的目标轮原始磁信号及所述霍尔磁头获取的磁场信号，并解码输出；所述ASIC芯片根据所述霍尔磁头发送的原始磁信号判断原始磁信号是否过设定坐标系的原点；当原始磁信号过原点时，所述ASIC芯片1利用AMR磁头获取的天然倍频特性输出信号；当原始磁信号不过原点时，所述ASIC芯片1生成倍频信号并输出。在一实施例中，当原始磁信号不过原点时，所述ASIC芯片1生成倍频信号的方式包括：将原有一个周期输出一个周期信号调整为一个周期输出两个周期信号。

上述步骤中，部分步骤之间的顺序可以调整(如步骤S1、步骤S2)，或者部分步骤可以同时进行(如步骤S1、步骤S2)。

所述霍尔磁头3的输出完全复制磁场的原始信号，而且区分正负，所述霍尔磁头向所述ASIC芯片发送磁场的真实情况；当有低频磁场干扰时，所述霍尔磁头将包含南北极信息的场强反馈至ASIC芯片；所述ASIC芯片通过内部的逻辑控制，控制输出信号的频率，使输出信号不会出现突变。

综上所述，本发明提出的轮速传感器芯片及其控制方法，可提高对低频磁场的抗扰度，在低频磁场干扰的状况下，轮速传感器输出的信号也不会出现突变。此外，本发明可以提升检测分辨率，从而便于提高控制的精确度。

需要注意的是，本申请可在软件和/或软件与硬件的组合体中被实施；例如，可采用专用集成电路(ASIC)、通用目的计算机或任何其他类似硬件设备来实现。在一些实施例中，本申请的软件程序可以通过处理器执行以实现上文步骤或功能。同样地，本申请的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到计算机可读记录介质中；例如，RAM存储器，磁或光驱动器或软磁盘及类似设备。另外，本申请的一些步骤或功能可采用硬件来实现；例如，作为与处理器配合从而执行各个步骤或功能的电路。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。实施例中所涉及的效果或优点可因多种因素干扰而可能不能在实施例中体现，对于效果或优点的描述不用于对实施例进行限制。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (10)

1.一种轮速传感器芯片，其特征在于，所述轮速传感器芯片包括：

AMR磁头，用以检测对于目标轮的原始磁信号，并将获取的原始磁信号发送至ASIC芯片；

霍尔磁头，用以辨别目标轮磁场的极性并获取磁场大小，将获取的磁场信号发送至ASIC芯片；

ASIC芯片，用以接收所述AMR磁头获取的目标轮原始磁信号及所述霍尔磁头获取的磁场信号，并解码输出；所述ASIC芯片根据所述霍尔磁头发送的原始磁信号判断原始磁信号是否过设定坐标系的原点；当原始磁信号过原点时，所述ASIC芯片利用AMR磁头获取的天然倍频特性输出信号；当原始磁信号不过原点时，所述ASIC芯片生成倍频信号并输出。

2.根据权利要求1所述的轮速传感器芯片，其特征在于：

当原始磁信号不过原点时，所述ASIC芯片生成倍频信号的方式包括：将原有一个周期输出一个周期信号调整为一个周期输出两个周期信号。

3.根据权利要求1所述的轮速传感器芯片，其特征在于：

所述霍尔磁头的输出完全复制磁场的原始信号，而且区分正负，所述霍尔磁头向所述ASIC芯片发送磁场的真实情况；

当有低频磁场干扰时，所述霍尔磁头将包含南北极信息的场强反馈至ASIC芯片；所述ASIC芯片通过内部的逻辑控制，控制输出信号的频率，使输出信号不会出现突变。

4.根据权利要求1所述的轮速传感器芯片，其特征在于：

基于AMR在南北极磁场下得到对称输出的特性，所述AMR磁头能在一个南北极周期的磁场下，得到两个周期的正弦或者余弦信号，从而实现天然的倍频特性。

5.根据权利要求1所述的轮速传感器芯片，其特征在于：

所述AMR磁头集成两路全桥设计的磁头，每路电桥通过固定的间距并搭配目标轮实现差分；

所述AMR磁头集成两路全桥设计的磁头，通过两路之间先后顺序，并搭配目标轮的旋转，实现两路信号的相位差，从而能辨别目标轮的正转和反转。

6.根据权利要求1所述的轮速传感器芯片，其特征在于：

所述轮速传感器芯片进一步包括电容，所述ASIC芯片连接电容，所述电容用于提升此轮速传感器芯片的电磁兼容性EMC表现；

所述霍尔磁头被集成在ASIC芯片内部，所述ASIC芯片与AMR磁头以及电容采用SIP封装形式，集成在同一个封装体内。

7.根据权利要求1所述的轮速传感器芯片，其特征在于：

所述霍尔磁头被集成在ASIC芯片内部，或者所述霍尔磁头与ASIC芯片独立存在；所述霍尔磁头为垂直型霍尔，用来感应水平方向磁场。

8.一种轮速传感器芯片的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

AMR磁头检测对于目标轮的原始磁信号，并将获取的原始磁信号发送至ASIC芯片；

霍尔磁头辨别目标轮磁场的极性并获取磁场大小，将获取的磁场信号发送至ASIC芯片；

ASIC芯片接收所述AMR磁头获取的目标轮原始磁信号及所述霍尔磁头获取的磁场信号，并解码输出；所述ASIC芯片根据所述霍尔磁头发送的原始磁信号判断原始磁信号是否过设定坐标系的原点；当原始磁信号过原点时，所述ASIC芯片利用AMR磁头获取的天然倍频特性输出信号；当原始磁信号不过原点时，所述ASIC芯片生成倍频信号并输出。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：

当原始磁信号不过原点时，所述ASIC芯片生成倍频信号的方式包括：将原有一个周期输出一个周期信号调整为一个周期输出两个周期信号。

10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：

所述霍尔磁头的输出完全复制磁场的原始信号，而且区分正负，所述霍尔磁头向所述ASIC芯片发送磁场的真实情况；

当有低频磁场干扰时，所述霍尔磁头将包含南北极信息的场强反馈至ASIC芯片；所述ASIC芯片通过内部的逻辑控制，控制输出信号的频率，使输出信号不会出现突变。

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