位置编码器装置和用于确定这种装置的故障状态的方法制造方法及图纸

一种位置编码器装置，其配置成基于由可移动源发射的源场来检测该可移动源的位置，该源场是磁场或电场。位置编码器装置包括多个传感器元件，该传感器元件均匀分布并且每个传感器元件配置成基于在传感器元件的位置处的源场来提供传感器值。该装置还包括评估单元，该评估单元配置成确定可移动源的位置的精细位置值，并且根据传感器值确定精细位置值的可信度和/或指示位置编码器装置的故障状态是否存在的错误标志。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】位置编码器装置和用于确定这种装置的故障状态的方法本专利技术涉及一种位置编码器装置和一种用于确定这种装置的故障状态的方法。位置编码器广泛地用于需要确定可移动物体的绝对位置或相对位置的各种应用中。为了进行这种测量，相应的位置编码器通常包括沿可移动物体的移动轴布置的多个传感器，其中，传感器配置成检测由可移动物体发射的源场。根据由可移动物体生成的源场矢量在传感器的相应的轴上的几何保护，生成相应的传感器值并且用于确定在传感器中的每个的位置处的局部源场。测量的量能够从传感器值，例如旋转位置编码器的角度导出。相应的传感器装置通常包括另外的信号放大器，并且通常包括模数转换器以及用于评估数字信号以便确定可移动物体的位置的评估单元。在相关元件(例如传感器、放大电路或评估单元)的一个或更多个发生故障的情况下，对待测量的量的确定可能是错误的。此外，如果传感器的至少一个发生故障并且没有如预期工作，但仍传递传感器信号，则在传统系统中可能检测不到该错误。尤其是对于汽车应用或安全相关的应用，这种情况可能是危险的。因此，要实现的目的是提供一种允许确定具有改进的可靠性的位置编码器装置的故障状态的故障检测概念。该目的通过独立权利要求的主题来实现。故障检测概念的实施例和发展是从属权利要求的主题。故障检测概念基于这样的思想，即，通过使用具有多个以已知的几何分布(例如均匀分布)设置的传感器元件的位置编码器装置，由传感器元件提供的传感器值不仅能够用于确定可移动物体的位置，而且能够用作功能安全FUSA特征，利用该FUSA特征来确定潜在的故障状态。与位置测量相比，FUSA基于对传感器值的不同信号评估。特别地，该不同的信号评估基于来自传感器元件的传感器值中的每个与阈值的比较。如果适当地选择该阈值，则理想地，对于均匀分布的传感器元件，一半传感器值大于阈值，而另一半传感器值小于阈值，假设由可移动物体生成的源场是主导的并且对于所有传感器元件外部场基本上是恒定的。根据比较的结果，算法能够计算位置的粗略值。通过将可移动物体的传统确定的位置与该粗略位置进行比较，能够生成系统的功能性和可信度的标志。此外，也能够确定粗略位置测量的可信度。故障检测概念允许例如检测位置编码器装置中的损坏或退化的传感器元件或连接的信号处理电路。对于所有的配置，能够至少部分地与传统位置确定并行地执行故障检测。根据故障检测概念的示例实现，位置编码器装置配置成基于源场来检测可移动源的位置，该源场是磁场或电场并且由该可移动源发射。传感器装置包括多个传感器元件，这些传感器元件以已知的几何分布，优选均匀分布来设置，其中，每个传感器元件配置成基于源场提供传感器值。传感器装置还包括评估单元，该评估单元配置成基于传感器值来确定指示可移动源的位置的精细位置值。此外，评估单元还配置成根据传感器值生成二进制信号的传感器阵列，每个二进制信号对应于传感器值之一并且指示对应的传感器值是小于还是大于阈值。基于传感器阵列，评估单元还配置成确定精细位置值的可信度和/或指示位置编码器装置的故障状态是否存在的错误标志。优选地，阈值被选择为零，使得评估单元配置成确定传感器值中的每个是正还是负，即所测量的源场是大于还是小于零。此外，传感器元件被理想地设置为使得固定数目的传感器值为正，而其余的示出负的传感器值。特别是对于旋转编码器，该装置配置成使得对于平均分布的传感器元件，一半传感器值为正，而另一半为负。在一些实施例中，为了确定错误标志，将可移动源的移动范围划分在与传感器元件的数量对应的多个位置区段内，其中，位置区段为已知大小，例如相等大小，并且位置区段中的每个被分配给不同的区段阵列。在这些实施例中，评估单元配置成将传感器阵列与区段阵列中的每个进行匹配，并且将匹配结果记录在模式阵列中。然后，评估单元基于模式阵列来确定错误标志。例如，对于具有N个传感器元件的系统，其中“N”是整数，传感器阵列由N个单独的位值组成，其中，每个位值指示相应的传感器值是小于还是大于阈值。相应地，移动范围被划分为N个位置区段，每个位置区段分配了不同的N位区段阵列。如果可移动物体的位置位于相应的位置区段内，则每个区段阵列的位指示传感器元件的期望值。特别地，在每个区段阵列中的特定数量的位可以是不确定的，即留作空白或占位符。通常，传感器元件的数量为例如8或16，但也能够根据所需系统而更大或更小。在该装置的各种实施例中，模式阵列由多个位组成，其中位的数量对应于位置区段的数量。因此，模式阵列的每个位对应于位置区段中之一，并且指示传感器阵列是否与相应区段阵列重合。基于重合的区段阵列来确定这些实施例中的错误标志。在这种实施例中，评估单元将传感器阵列与N个区段阵列中的每个进行比较，并且将传感器阵列是否与相应的区段阵列重合记录为二进制位，从而形成N位模式阵列。因此，模式阵列的每个位代表位置区段之一，并且指示与相应的传感器阵列重合。特别地，对于具有多个不确定位的区段阵列，一个以上的区段阵列可以与传感器阵列重合。在各种实施例中，如果模式阵列的固定数量的，尤其是三个相邻位作为仅有的位暗示重合区段阵列，则错误标志不发出警告。此外，在这些实施例中，如果模式阵列的至少一个但少于固定数量的相邻位作为仅有的位暗示重合区段阵列，则错误标志发出指示干扰的警告，否则发出错误信号。例如，虽然三个相邻的重合区段阵列指示性能良好的位置编码器装置，并且因此不引起任何警告，但是仅具有一个或两个相邻的重合区段阵列可以指示例如位置编码器装置靠近故障边界的操作。在这种情况下，错误标志生成例如指示被干扰的位置测量的警告。例如，包括指示重合区段阵列的非相邻位的模式阵列可能由故障的传感器元件引起。例如，根本没有重合区段阵列可能暗示没有放置好的可移动源。这两种情况导致错误标志生成错误。在各种实施例中，为了确定可信度，评估单元配置成根据模式阵列确定有效区段值，并且根据该有效区段值确定指示可移动源的位置的粗略位置值。在这些实施例中，评估单元还配置成确定粗略位置值与精细位置值之间的偏差，并且基于该偏差确定指示可信度的另外的错误标志。例如通过计算具有重合区段阵列的位置区段的平均值来根据模式阵列生成有效区段值，允许将可移动源的位置估计为粗略位置值。这可以与传统确定的精细位置值进行比较，并且基于这两个值之间的偏差，可以生成指示偏差的大小的另外的错误标志。附加地或替代地，特别是在可移动源的位移期间，在一些实施例中，分别根据精细位置值的序列和粗略位置值的序列生成第一速度矢量和第二速度矢量。在这些实施例中，评估单元还配置成基于第一速度矢量和第二速度矢量来确定指示可信度的附加错误标志。在第一速度矢量和第二速度矢量没有示出偏差或示出足够小的偏差的情况下，附加的错误标志可以指示没有警告，而其他情况其可以指示警告或错误。在各种实施例中，位置编码器是线性编码器或旋转位置编码器，其中，可移动源的位置对应于可移动源的旋转角度。在位置编码器装置的一些实施例中，源场是磁场，并且评估单元还配置成在模拟域中或数字域中针对杂散场来补偿传感器值。在可移动物体是磁体的实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种位置编码器装置，其配置成基于由可移动源发射的源场来检测该可移动源的位置，所述源场是磁场或电场，传感器装置包括：/n-多个传感器元件，其中，所述传感器元件以已知的几何分布，尤其是均匀分布设置，并且每个传感器元件配置成基于所述源场提供传感器值；以及/n-评估单元，其配置成：/n-基于所述传感器值确定指示所述可移动源的位置的精细位置值；/n-根据所述传感器值生成二进制信号的传感器阵列，其中，每个二进制信号对应于所述传感器值中的一个，并且指示所对应的传感器值是小于还是大于阈值；以及/n-基于所述传感器阵列来确定所述精细位置值的可信度和/或指示所述位置编码器装置的故障状态是否存在的错误标志。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180605 EP 18176011.71.一种位置编码器装置，其配置成基于由可移动源发射的源场来检测该可移动源的位置，所述源场是磁场或电场，传感器装置包括：
-多个传感器元件，其中，所述传感器元件以已知的几何分布，尤其是均匀分布设置，并且每个传感器元件配置成基于所述源场提供传感器值；以及
-评估单元，其配置成：
-基于所述传感器值确定指示所述可移动源的位置的精细位置值；
-根据所述传感器值生成二进制信号的传感器阵列，其中，每个二进制信号对应于所述传感器值中的一个，并且指示所对应的传感器值是小于还是大于阈值；以及
-基于所述传感器阵列来确定所述精细位置值的可信度和/或指示所述位置编码器装置的故障状态是否存在的错误标志。


2.根据权利要求1所述的位置编码器装置，其中，为了确定所述错误标志，
-所述可移动源的移动范围被划分为与所述传感器元件的数量对应的多个位置区段，其中，所述位置区段具有已知的，尤其是相等的大小，并且所述位置区段中的每个被分配至不同的区段阵列；并且
-所述评估单元配置成：
-将所述传感器阵列与所述区段阵列中的每个匹配；
-将所述匹配的结果记录在模式阵列中；以及
-基于所述模式阵列来确定所述错误标志。


3.根据权利要求2所述的位置编码器装置，其中，
-所述模式阵列由多个位组成，所述位的数量对应于位置区段的数量；
-所述模式阵列的每个位对应于所述位置区段中的一个，并且指示所述传感器阵列是否与相应的区段阵列重合；并且
-基于重合的区段阵列来确定所述错误标志。


4.根据权利要求3所述的位置编码器装置，其中，所述错误标志：
-如果所述模式阵列的固定数量的，尤其是三个相邻位作为仅有的位暗示重合区段阵列，则不发出警告；
-如果所述模式阵列的至少一个但少于所述固定数量的相邻位作为仅有的位暗示重合区段阵列，则发出指示干扰的警告；
-否则发出错误信号。


5.根据权利要求3或4所述的位置编码器装置，其中，为了确定所述可信度，所述评估单元配置成：
-根据所述模式阵列确定有效区段值；
-根据所述有效区段值确定指示所述可移动源的位置的粗略位置值；
-确定所述粗略位置值与所述精细位置值之间的偏差；以及
-基于所述偏差来确定指示所述可信度的另外的错误标志。


6.根据权利要求1至5之一所述的位置编码器装置，其中，所述位置编码器是：
-线...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂芬·米凯利特奇，格哈德·奥伯霍夫纳，
申请(专利权)人：AMS有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT