FR2955669A1 - Sensor arrangement for measuring speed of electro-motor of automatic park brake of motor vehicle, has magnet wheel comprising multiple magnetic poles, and hall elements arranged along circumference of magnet wheel in phase-displaced manner - Google Patents

Sensor arrangement for measuring speed of electro-motor of automatic park brake of motor vehicle, has magnet wheel comprising multiple magnetic poles, and hall elements arranged along circumference of magnet wheel in phase-displaced manner Download PDF

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Abstract

The arrangement has a magnet wheel (11) comprising multiple magnetic poles (12, 13), and hall elements (2, 3) arranged along a circumference of the magnet wheel. The hall elements are arranged in a phase-displaced manner around an electrical angle of plus or minus ninety degree. The hall elements are arranged at an electrical supply conduit (9) of an electromotor. A supply conduit of the hall elements and the electromotor are guided on a common plug pin. The supply conduit of the hall element is connected with the supply conduit of the electromotor. An independent claim is also included for a method for determining the speed of the electro-motor.

Description

1 Domaine de l'invention La présente invention concerne un montage de capteur pour mesurer la vitesse de rotation d'un moteur électrique, ainsi qu'un procédé permettant de déterminer la vitesse de rotation d'un moteur électrique à l'aide d'un montage de capteur comportant une roue polaire et plusieurs éléments Hall. Etat de la technique Les freins de stationnement automatiques comportent habituellement plusieurs moteurs électriques commandés par un appareil de commande APB (système de freins de stationnement automatique) pour serrer ou desserrer les freins de stationnement. Souvent, les moteurs électriques équipent directement l'étrier du frein de roue. La force de serrage exercée par le frein de stationnement, est habituellement déterminée par un montage de capteur comportant une roue polaire et un élément Hall, installé à la périphérie de la roue polaire et mesurant les transitions des flancs magnétiques entre les pôles positifs et négatifs de la roue polaire. Le signal de capteur de l'élément Hall est exploité par l'appareil de commande. Comme les appareils de commande actuels fonctionnent de manière cadencée, l'exploitation des signaux de capteur et le calcul de la vitesse de rotation ne se fait qu'à des intervalles réguliers, déterminés, par exemple toutes les 5 ms ou toutes les 10 ms. Dans les phases de fonctionnement pendant lesquelles le moteur électrique ne tourne que très lentement, par exemple lorsque le frein de stationnement est complètement serré, il peut arriver que l'on ne détecte aucun passage entre des flancs dans un intervalle de cadence bien que le moteur continue de tourner. Dans ces conditions, la force de serrage exercée par le frein de stationnement, ne pourra se calculer que de manière très approximative. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a sensor assembly for measuring the rotational speed of an electric motor, as well as to a method for determining the rotational speed of an electric motor with the aid of a sensor assembly comprising a pole wheel and a plurality of Hall elements. STATE OF THE ART Automatic parking brakes typically include several electric motors controlled by an APB (Automatic Parking Brake System) control device to tighten or release the parking brakes. Often, electric motors directly equip the caliper of the wheel brake. The clamping force exerted by the parking brake is usually determined by a sensor mounting comprising a pole wheel and a Hall element, installed at the periphery of the pole wheel and measuring the transitions of the magnetic flanks between the positive and negative poles of the magnet. the polar wheel. The sensor signal of the Hall element is operated by the control unit. As the current control devices operate in a clocked manner, the operation of the sensor signals and the calculation of the speed of rotation is done only at regular intervals, determined, for example every 5 ms or every 10 ms. In the operating phases during which the electric motor rotates very slowly, for example when the parking brake is completely tightened, it may happen that no passage between sides is detected in a cadence interval although the engine continues to turn. Under these conditions, the clamping force exerted by the parking brake can only be calculated in a very approximate manner.

But de l'invention La présente invention a pour but de développer la sensibilité de la mesure de la vitesse de rotation. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un montage de capteur caractérisé par une roue polaire ayant plusieurs pôles magnétiques et Object of the invention The object of the present invention is to develop the sensitivity of the measurement of the speed of rotation. DESCRIPTION AND ADVANTAGES OF THE INVENTION For this purpose, the invention relates to a sensor assembly characterized by a pole wheel having a plurality of magnetic poles and

2 plusieurs éléments Hall répartis le long de la périphérie de la roue polaire. Si les éléments Hall sont installés de façon déphasée, on obtient beaucoup plus d'impulsions de signaux dans un intervalle de temps défini que pour un unique élément Hall, ce qui améliore la résolution du capteur de vitesse de rotation. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, les éléments Hall d'un mode de réalisation avec en tout deux éléments Hall, sont déphasés d'un angle électrique de +/- 90°. Dans le cas de plus de deux éléments Hall, on peut les décaler d'un angle de déphasage électrique plus petit par exemple de 60°, 30° ou 15°. En variante, les éléments Hall peuvent également être répartis selon une répartition d'un angle tel que (n x 180°) ou (n x 360°) relations dans lesquelles n est un nombre entier. Dans ce cas, les éléments Hall fournissent une impulsion de signal chaque fois au même instant. En contrôlant la plausibilité des signaux, on pourra dans ce cas déterminer si les éléments Hall fonctionnent correctement. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, les éléments Hall sont reliés à l'alimentation électrique du moteur. Dans la mesure où le montage de capteur comporte un connecteur à plusieurs broches, les lignes d'alimentation des éléments hall et celles du moteur électrique, passent de préférence par un connecteur commun. Le nombre de broches du connecteur est ainsi réduit au minimum. 2 Hall elements distributed along the periphery of the polar wheel. If the Hall elements are installed out of phase, much more signal pulses are obtained in a defined time interval than for a single Hall element, which improves the resolution of the rotational speed sensor. According to a preferred embodiment of the invention, the Hall elements of an embodiment with altogether two Hall elements are phase shifted by an electric angle of +/- 90 °. In the case of more than two Hall elements, they can be shifted by a smaller electrical phase shift angle, for example 60 °, 30 ° or 15 °. Alternatively, the Hall elements may also be distributed according to a distribution of an angle such that (n x 180 °) or (n x 360 °) relations in which n is an integer. In this case, the Hall elements provide a signal pulse each time at the same time. By checking the plausibility of the signals, it will be possible in this case to determine whether the Hall elements are functioning correctly. According to a preferred embodiment of the invention, the Hall elements are connected to the power supply of the motor. Since the sensor assembly includes a multi-pin connector, the supply lines of the hall elements and those of the electric motor preferably pass through a common connector. The number of pins of the connector is thus reduced to a minimum.

La roue polaire a, de préférence, moins de six paires polaires et selon un mode de réalisation préférentiel, il a précisément trois paires polaires. Pour un nombre plus réduit de paires polaires, on peut augmenter l'intensité du champ magnétique des pôles et ainsi détecter de manière fiable toute alternance de flancs. En outre, pour des intensités de champ magnétique plus élevées, le capteur de vitesse de rotation est moins sensible aux tolérances d'écartement entre la roue polaire et les éléments Hall. Le capteur de vitesse de rotation selon l'invention comporte de préférence deux éléments Hall. Mais on peut également prévoir plus de deux éléments Hall. The polar wheel preferably has less than six polar pairs and according to a preferred embodiment, it has exactly three polar pairs. For a smaller number of polar pairs, it is possible to increase the intensity of the magnetic field of the poles and thus reliably detect any alternation of flanks. In addition, for higher magnetic field intensities, the rotational speed sensor is less sensitive to spacing tolerances between the pole wheel and the Hall elements. The rotation speed sensor according to the invention preferably comprises two Hall elements. But we can also provide more than two Hall elements.

3 Le montage de capteur est notamment destiné à des freins de stationnement automatiques d'un véhicule automobile. Selon l'invention, on exploite les signaux de capteur dans différentes phases de fonctionnement du moteur électrique. Dans une première phase de fonctionnement du moteur électrique au cours de laquelle la vitesse de rotation est inférieure à un seuil prédéfini, par exemple au démarrage du moteur électrique, on exploite de préférence les signaux de capteur de tous les éléments Hall. Dans une seconde phase de fonctionnement au cours de laquelle la vitesse de rotation du moteur électrique est supérieure au seuil, on exploite de préférence seulement une partie des signaux de capteur car un unique signal de capteur a un taux d'impulsions suffisamment élevé pour permettre une mesure précise de la vitesse de rotation. En outre, les signaux de capteur de tous les éléments Hall fournissent éventuellement trop d'impulsions de sorte que la fréquence des impulsions risque de dépasser la fréquence d'exploitation maximale supérieure autorisée. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de différents modes de réalisation d'un montage de capteur représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente un montage de capteur à deux éléments Hall correspondant à un premier mode de réalisation, - la figure 2 représente un montage de capteur à deux éléments Hall selon un second mode de réalisation, - la figure 3 montre un montage de capteur à deux éléments Hall correspondant à un troisième mode de réalisation, et - la figure 4 est un schéma du montage électrique du moteur et des éléments Hall. Description de modes de réalisation préférentiels de l'invention La figure 1 montre un montage de capteur servant à mesurer la vitesse de rotation d'un moteur électrique comportant une roue polaire 11 et deux éléments Hall 2, 3 installés le long de la périphérie de la roue polaire 11. La roue polaire 11 peut être par exemple montée directement sur l'arbre du moteur électrique (non représenté) d'un frein de stationnement automatique. 3 The sensor assembly is particularly intended for automatic parking brakes of a motor vehicle. According to the invention, the sensor signals are exploited in different phases of operation of the electric motor. In a first phase of operation of the electric motor during which the speed of rotation is less than a predefined threshold, for example at the start of the electric motor, the sensor signals of all the Hall elements are preferably used. In a second phase of operation during which the rotation speed of the electric motor is greater than the threshold, it is preferable to use only a part of the sensor signals because a single sensor signal has a pulse rate sufficiently high to allow a accurate measurement of the speed of rotation. In addition, the sensor signals of all Hall elements may provide too many pulses so that the pulse frequency may exceed the maximum allowable maximum operating frequency. Drawings The present invention will be described in more detail below with the aid of various embodiments of a sensor arrangement shown in the accompanying drawings, in which: - Figure 1 shows a corresponding Hall two-element sensor assembly; in a first embodiment, - Figure 2 shows a Hall dual element sensor arrangement according to a second embodiment, - Figure 3 shows a Hall dual element sensor arrangement corresponding to a third embodiment, and - Figure 4 is a diagram of the electrical assembly of the motor and Hall elements. DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION FIG. 1 shows a sensor assembly for measuring the rotational speed of an electric motor comprising a pole wheel 11 and two Hall elements 2, 3 installed along the periphery of the Polar wheel 11. The pole wheel 11 may for example be mounted directly on the shaft of the electric motor (not shown) of an automatic parking brake.

4 Les éléments Hall 2, 3 génèrent un flanc de signal pour chaque alternance magnétique entre deux pôles 12, 13. Les signaux de capteur correspondants S1, S2, sont représentés dans la partie inférieure de la figure 1. On remarque que les deux signaux S1, S2 sont déphasés de 180°. Pour un flanc positif du signal S1, l'autre signal S2 aura au même instant un flanc négatif et inversement. En contrôlant la plausibilité des deux signaux, on peut détecter dans ce cas si les deux éléments Hall 2, 3 fonctionnent correctement ou si, éventuellement, l'un des éléments Hall 2, 3, est défectueux. 4 Hall elements 2, 3 generate a signal flank for each magnetic alternation between two poles 12, 13. The corresponding sensor signals S1, S2 are shown in the lower part of FIG. 1. It is noted that the two signals S1 , S2 are 180 ° out of phase. For a positive edge of the signal S1, the other signal S2 will at the same time have a negative edge and vice versa. By checking the plausibility of the two signals, it is possible to detect in this case whether the two Hall elements 2, 3 are functioning correctly or if, possibly, one of the Hall elements 2, 3 is defective.

La figure 2 montre un montage de capteur pour mesurer la vitesse de rotation comme à la figure 1, à la différence que les deux éléments Hall 2, 3, sont déphasés d'un angle électrique de 270° ou de 90°. Les éléments Hall 2, 3, génèrent ainsi au cours d'un intervalle de temps défini, plus de flancs de commutation que dans le cadre de la figure 1. Cela augmente la résolution de l'information de vitesse de rotation de sorte que si le moteur électrique tourne très lentement, on peut néanmoins saisir sa vitesse de rotation. La figure 3 montre un montage servant à la mesure de la vitesse de rotation, analogue à celui de la figure 1, à la différence que les deux éléments Hall 2, 3, sont déphasés de 360°. Les deux signaux de capteur S1, S2, sont ainsi synchrones. La résolution du capteur n'est pas améliorée par rapport à celle d'un unique élément Hall mais on pourra déceler d'éventuels défauts de capteur en contrôlant la plausibilité des signaux S1, S2. FIG. 2 shows a sensor assembly for measuring the rotational speed as in FIG. 1, with the difference that the two Hall elements 2, 3 are phase shifted by an electric angle of 270 ° or 90 °. The Hall elements 2, 3, thus generate during a defined time interval, more switching edges than in the context of Figure 1. This increases the resolution of the rotational speed information so that if the electric motor rotates very slowly, one can nevertheless grasp its speed of rotation. Figure 3 shows a mounting for measuring the speed of rotation, similar to that of Figure 1, with the difference that the two Hall elements 2, 3, are out of phase by 360 °. The two sensor signals S1, S2 are thus synchronous. The resolution of the sensor is not improved compared to that of a single Hall element but it will be possible to detect any sensor faults by checking the plausibility of the signals S1, S2.

La figure 4 montre un schéma du montage de capteur et des branchements électriques. La référence 1 désigne un moteur électrique ; les références 2, 3 désignent chacune un élément Hall et la référence 4 désigne un appareil de commande relié aux deux éléments Hall 2, 3 et exploitant les signaux fournis par ces deux éléments. Figure 4 shows a diagram of the sensor assembly and the electrical connections. Reference 1 designates an electric motor; the references 2, 3 each designate a Hall element and the reference 4 designates a control apparatus connected to the two Hall elements 2, 3 and using the signals supplied by these two elements.

Le moteur électrique 1 et les deux éléments Hall 2, 3, sont raccordés par l'intermédiaire d'un connecteur ayant en tout quatre broches 5, 6, 7, 8. La ligne d'alimentation 10 des deux éléments Hall 2, 3, est reliée à la ligne d'alimentation 9 du moteur électrique 1. Tous les éléments 1, 2 et 3 sont alimentés en tension par l'intermédiaire d'un premier connecteur à broches 5. Le moteur électrique 1 est relié côté masse à un second connecteur à broches mis à la masse. Les lignes de transmission de signaux 14, 15 des éléments Hall 2, 3 sont également reliées à un connecteur 7, 8. Dans l'exemple de réalisation présenté à deux éléments Hall 2, 3, il suffit ainsi d'un connecteur ayant en tout 5 seulement quatre broches. lo 15 NOMENCLATURE The electric motor 1 and the two Hall elements 2, 3 are connected via a connector having a total of four pins 5, 6, 7, 8. The supply line 10 of the two Hall elements 2, 3, is connected to the power supply line 9 of the electric motor 1. All the elements 1, 2 and 3 are supplied with voltage via a first pin connector 5. The electric motor 1 is connected on the ground side to a second pin connector grounded. The signal transmission lines 14, 15 of the Hall elements 2, 3 are also connected to a connector 7, 8. In the embodiment shown in two Hall elements 2, 3, it suffices thus for a connector having in all 5 only four pins. lo 15 NOMENCLATURE

1 moteur électrique 2, 3 élément Hall 4 appareil de commande 5, 6, 7, 8 connecteur à broches 9 ligne d'alimentation 11 roue polaire 12, 13 pôles 14, 15 ligne de signaux S1, S2 signaux de capteur 30 1 electric motor 2, 3 element Hall 4 control unit 5, 6, 7, 8 pin connector 9 supply line 11 pole wheel 12, 13-pole 14, 15 signal line S1, S2 sensor signals 30

Claims (1)

REVENDICATIONS1 °) Montage de capteur pour mesurer la vitesse de rotation d'un moteur électrique (1), montage caractérisé par - une roue polaire (11) ayant plusieurs pôles magnétiques (12, 13) et plusieurs éléments Hall (2, 3) répartis le long de la périphérie de la roue polaire (II). 2°) Montage de capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments Hall (2, 3) sont déphasés. 3°) Montage de capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments Hall (2, 3) sont déphasés d'un angle électrique de +/- 90°. 4°) Montage de capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments Hall (2, 3) sont reliés à la ligne d'alimentation électrique (9) du moteur électrique (1). 5°) Montage de capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lignes d'alimentation (10) des éléments Hall (2, 3) et du moteur électrique (1), passent par un connecteur à broches commun (5). 6°) Montage de capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la roue polaire (11) comporte moins de six paires polaires. 7°) Montage de capteur selon la revendication 1, caractérisé par deux éléments Hall (2, 3). 8 8°) Procédé pour déterminer la vitesse de rotation d'un moteur électrique (1) à l'aide d'un montage de capteur ayant une roue polaire (11) et plusieurs éléments Hall (2, 3), procédé caractérisé en ce que dans une première phase de fonctionnement du moteur électrique (1), au cours de laquelle la vitesse de rotation du moteur électrique est inférieure à un seuil prédéfini, on exploite les signaux de capteur (S 1, S2) de tous les éléments Hall (2, 3), et dans une seconde phase de fonctionnement au cours de laquelle la io vitesse de rotation du moteur électrique (1) est supérieure au seuil, on exploite seulement une partie des signaux de capteur (Si, S2). 15 CLAIMS 1 °) Sensor assembly for measuring the rotational speed of an electric motor (1), characterized by - a pole wheel (11) having a plurality of magnetic poles (12, 13) and a plurality of Hall elements (2, 3) distributed along the periphery of the polar wheel (II). Sensor mounting according to Claim 1, characterized in that the Hall elements (2, 3) are phase shifted. Sensor mounting according to Claim 1, characterized in that the Hall elements (2, 3) are phase shifted by an electrical angle of +/- 90 °. Sensor mounting according to Claim 1, characterized in that the Hall elements (2, 3) are connected to the power supply line (9) of the electric motor (1). Sensor arrangement according to Claim 1, characterized in that the supply lines (10) of the Hall elements (2, 3) and the electric motor (1) pass through a common pin connector (5). Sensor mounting according to claim 1, characterized in that the pole wheel (11) has fewer than six pole pairs. Sensor mounting according to Claim 1, characterized by two Hall elements (2, 3). 8 8) Method for determining the rotational speed of an electric motor (1) by means of a sensor assembly having a pole wheel (11) and a plurality of Hall elements (2, 3), characterized in that that in a first phase of operation of the electric motor (1), during which the speed of rotation of the electric motor is lower than a predefined threshold, the sensor signals (S 1, S 2) of all the Hall elements ( 2, 3), and in a second operating phase during which the rotational speed of the electric motor (1) is greater than the threshold, only a portion of the sensor signals (S1, S2) are operated. 15
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