[实用新型]多传感器磁性传感器模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及磁性轴外角度测量感测原理，更具体地，涉及一种在轴外配置中利用磁性原理进行旋转装置的机械角的角度测量的多传感器磁性传感器模块以及测量轴外磁场的方法。 

背景技术

磁性极轮被用在许多现代的角度位置传感器中以检测旋转对象的角度位置。这样的角度位置传感器在许多领域都有应用，例如汽车、工业等。例如，在汽车中，角度位置传感器被用在无刷直流电机内以检测运行时的转子位置且应用在转向角度测量中以提供关于司机想要进行自动转向应用（例如电动助力转向、电子稳定控制、主动转向系统、泊车辅助系统等）的方向的信息。 

传统的磁性角度位置传感器被安置在位于轴的末端的旋转磁盘的前面。在这样的位置上，磁性角度位置传感器可精确地测量磁场的变化并确定那一点轴的角度。然而，如果由于机械限制（例如在电动汽车电子中）轴的末端不可触及，那么该磁性角度位置传感器相反沿着该轴位于旋转轴线的外侧位置上（例如，轴外位置（an out-of-axis position））。在这种轴外位置上，轴外磁性角度位置传感器测量轴外磁场的变化并确定那一点轴的角度。 

实用新型内容

因此，本公开的一些方面提供用于精确测量由磁性极轮产生的轴外磁场的方法和/或设备。 

根据本实用新型的一个方面，提供了一种在轴外配置中利用磁性原理进行旋转装置的机械角的角度测量的多传感器磁性传感器模块，包括：第一磁性极轮，包括具有交替极性的多个部分，所述多个部分位于环形结构内且被配置为产生作为所述第一磁性极轮的机械角的函数而变化的磁场；第一磁阻传感器，被配置为产生对应于所述第一磁性极轮的第一测量角的第一传感器信号；以及第二磁阻传感器，被配置为同时产生对应于所述第一磁性极轮的第二测量角的第二传感器信号，其中，所述第一磁阻传感器以取决于所述第一磁性极轮中的所述多个部分的数量的角度相对于所述第一磁性极轮的径向而被定向。 

其中，所述第二磁阻传感器相对于所述第一磁阻传感器以等于90度＋180度/所述多个部分的所述数量的旋转角旋转。 

其中，所述第一磁阻传感器位于第一角度位置；以及其中，所述第二磁阻传感器位于第二角度位置，所述第二角度位置以使得所述第一磁阻传感器在第一部分的中心的前面而所述第二磁阻传感器在相邻部分之间的转换部的前面的分离角与所述第一角度位置分离。 

其中，所述分离角等于360度/（2×所述多个部分的所述数量）。 

所述多传感器磁性传感器模块还包括：信号处理器，被配置为接收所述第一传感器信号和所述第二传感器信号并执行产生估计机械角的值的算法，所述估计机械角的值等于根据所述第一传感器信号确定的所述第一测量角和根据所述第二传感器信号确定的所述第二测量角的平均值。 

所述多传感器磁性传感器模块还包括：旋转轴，被配置为绕着延伸过所述第一磁性极轮的原点的旋转轴线旋转；第二磁性极轮，具有比所述第 一磁性极轮更少数量的部分，其中，所述旋转轴线延伸过所述第二磁性极轮的原点；以及第三磁阻传感器，沿着所述第二磁性极轮的径向设置且被配置为产生对应于所述第二磁性极轮的第三测量角的第三传感器信号，其中，所述估计机械角被确定为所述第一传感器信号、所述第二传感器信号和所述第三传感器信号的函数。 

其中，所述算法进一步被配置为执行以下操作：确定作为所述估计机械角的函数的所述第一磁性极轮的信号曲线内的位置；基于作为所述估计机械角的函数的所述第一磁性极轮的所述信号曲线内的所述位置，确定所述信号曲线内的所述位置作为信号周期；根据所述信号周期和所述第一传感器信号与所述第二传感器信号计算增强角；以及调整所述增强角以消除误差峰。 

其中，确定作为所述估计机械角的函数的所述第一磁性极轮的所述信号曲线内的所述位置，包括：确定与所述第一磁性极轮的所述估计机械角相关的精细角；确定与所述第二磁性极轮的所述第三测量角相关的粗糙角；以及计算所述精细角和所述粗糙角之差，其中，所述差对应于Nonius角。 

其中，所计算的增强角对应于通过所述第一磁性极轮对机械角的测量，所述第一磁性极轮具有比所述第二磁性极轮更多数量的部分。 

其中，根据所述信号周期计算所述增强角，包括：计算阈值，所述阈值等于360度×2/所述第一磁性极轮中的部分的数量；计算信号周期，所述信号周期等于floor（Nonius角/所述阈值）；以及通过将2与所述精细角的乘积和所述信号周期与360度的乘积之和除以所述第一磁性极轮内的部分的数量，来计算所述增强角。