[发明专利]用于高准确度磁位置感测的系统、方法和物体

说明书

提供了用于确定位置的系统和方法。物体产生具有互相正交的第一矢量分量、第二矢量分量和第三矢量分量的磁场。当所述物体在位置范围内时，传感器测量第一、第二和第三矢量分量中的每一个的幅度。控制器连接至所述传感器并且基于所述第一矢量分量的幅度和所述第二矢量分量的幅度来确定所述物体在多个周期的未确定周期内的相对位置。所述控制器基于所述第三矢量分量的幅度来确定所述多个周期中的所述物体所位于的周期。所述控制器基于所述物体的相对位置和所述物体所位于的所述周期来确定所述物体的绝对位置。

背景

发明领域

本发明涉及一种用于物体的高准确度磁位置感测的系统和方法，并且更具体地，其中通过测量由物体产生的磁场的三个矢量分量来实现磁位置感测。

背景技术

磁位置感测技术正成为各种系统中越来越流行的检测形式。然而，传统的磁位置感测方法仅使用被感测物体的磁场的两个矢量分量来确定位置。例如，在诸如离合器位置测量系统和变速齿轮位置感测系统的汽车应用中，仅使用磁场的两个矢量分量来感测位置的传统方法不足以提供现代时间敏感和位置敏感的汽车控制系统所需的高准确度和高精度测量。另一个示例性应用是无刷DC电动机控制系统，其中需要测量无刷DC电动机的转子的磁性元件以用于电动机的调谐和有效操作。传统的磁位置感测方法仅测量被感测物体的磁场的两个矢量分量，并且基本确定物体在其上的位置。因此，传统方法不够准确和精确，不足以允许依赖于高准确度位置确定的创新位置敏感控制系统的可靠操作。

发明内容

提供了一种用于确定位置的系统的实施例。系统包括物体。物体被配置为产生具有第一矢量分量、第二矢量分量和第三矢量分量的磁场。第一、第二和第三矢量分量彼此正交。传感器被配置为当物体处于位置范围内时测量第一、第二和第三矢量分量中的每一个的幅度。控制器连接至传感器。控制器被配置为基于第一矢量分量的幅度和第二矢量分量的幅度来确定物体在多个周期中的未确定周期内的相对位置。控制器被配置为基于第三矢量分量的幅度来确定多个周期中的物体所位于的周期。控制器被配置为基于物体的相对位置和物体所位于的周期来确定物体的绝对位置。

提供了一种操作用于确定位置的系统的方法。系统包括物体、传感器和连接到传感器的控制器。物体被配置为在位置范围内移动。物体被进一步配置为提供具有第一矢量分量、第二矢量分量和第三矢量分量的磁场。第一、第二和第三矢量分量彼此正交。物体在位置范围内移动。当物体处于位置范围内时，传感器测量第一、第二和第三矢量分量中的每一个的幅度。控制器基于第一矢量分量的幅度和第二矢量分量的幅度来确定物体在多个周期中的未确定周期内的相对位置。控制器基于第三矢量分量的幅度来确定多个周期中的物体所位于的周期。控制器基于物体的相对位置和物体所位于的周期来确定物体的绝对位置。

还提供了一种在位置感测中使用的物体的实施例。物体具有长度。物体被配置为在位置范围内线性地移动。物体被配置为产生具有第一矢量分量、第二矢量分量和第三矢量分量的磁场。第一、第二和第三矢量分量彼此正交。第一矢量分量的幅度和第二矢量分量的幅度各自沿着物体的长度周期性地变化。对于传感器沿着物体长度的每个位置，第三矢量分量的幅度是唯一的。

系统、方法和物体有利地通过三维磁感测提供物体位置的高准确度确定。通过基于由物体产生的磁场的三维幅度确定物体的位置，可以以极高的准确度和精度确定物体的位置。这允许系统和方法在依赖于高准确度位置感测的创新位置敏感控制系统中实现，例如依赖于离合器的高准确度位置确定的汽车的机械式自动变速器的变速器控制模块，以及依赖于磁转子的高准确度位置确定的高效率和高精度无刷DC电机控制系统。

附图说明

通过参考以下详细描述，当结合附图考虑时，将容易领会并更好地理解本发明的优点。

图1是通过使用位于距物体固定距离的传感器和与传感器通信的控制器确定物体位置的系统的一个实施例的透视图。

图2是用于确定位置的系统的另一实施例的透视图，其中物体包括多个磁体。