[发明专利]位置传感器和位置感测的方法

说明书

本发明题为“位置传感器和位置感测的方法”。本发明公开了一种确定传感器设备相对于外磁场的位置的方法，所述方法包括：向导体提供电流以生成将与外磁场叠加的内磁场，测量组合磁场的场分量，基于施加的电流和/或所测量的残余磁场来计算位置。还描述了一种用于执行所述方法的位置传感器。

技术领域

本发明整体涉及位置传感器领域。更具体地，本发明涉及磁性位置传感器和磁性位置感测的方法。

背景技术

位置传感器在本领域中是已知的，例如用于测量(例如安装到定子的)传感器芯片相对于(例如安装到转子的)一个或多个磁体的角位置的角位置传感器。

各种磁体布置用于本领域中，例如，双极条形磁体或双极盘形磁体或双极环形磁体、或多极盘形磁体、或多极环形磁体、或布置在圆上的多个单独磁体等。

各种算法或公式用于本领域中，例如基于测角函数、傅立叶函数等。

通过测量由各个位置处的一个或多个磁体生成的磁场的强度来计算一个或多个磁体相对于传感器元件的位置或取向是可能的。

WO9854547(A1)描述了一种传感器布置结构，其包括具有至少三个感测元件和一个条形磁体的角位置传感器。描述了一种如何根据传感器值之间的差值的比率的反正切函数来计算角位置的方法。所得的角度对恒定外磁场(本文也称为“杂散场”或“外磁场”)相对不敏感(稳健)。

使用两个值的比率而不是测量值本身的优势在于此类方法对于老化效应更稳健。此原理是公知的，并且例如还用于惠斯特电桥的读出电路。

WO2014029885(A1)描述了一种传感器布置结构，其包括具有布置在虚拟圆形上的多个传感器元件的角位置传感器，以及包括多极盘形磁体或多极环形磁体。取决于若干参数(例如，磁极的数量、传感器元件的数量、使用的特定算法、传感器元件的取向)，所得的角度对于(传感器芯片相对于磁体的)位置误差、恒定外磁场而言相对不灵敏(稳健)，并且在一些情况下，甚至对场梯度是稳健的。后者则在汽车环境下尤其有利。

包括一个或多个磁体和一个或多个位置传感器的各种其他传感器布置结构在本领域中是已知的，并且取决于应用(例如，傅立叶序列)来使用各种算法或数学函数。各种方案解决不同的需求，并且每个方案具有其自身的优势和不足。

发明内容

本发明的实施方案的目的在于提供位置传感器和用于确定位置的方法。

该目的和其他目的通过根据本发明的实施方案的方法和位置传感器来实现。

在第一方面，本发明提供了一种确定传感器设备相对于外磁场的位置的方法。该方法包括向第一电导体施加或调节第一电流来生成将与外磁场叠加的第一内磁场以便形成第一总磁场；使用第一磁性感测元件在第一位置处测量第一总磁场的分量；向不同于第一电导体的第二电导体施加或调节第二电流来生成将与外磁场叠加的第二内磁场以便形成第二总磁场；使用不同于第一磁性感测元件的第二磁性感测元件在第二位置处测量第二总磁场的分量；根据至少第一电流和第二电流或者根据第一电流和第二电流以及考虑在第一位置处测量的第一总磁场的场分量和/或在第二位置处测量的第二总磁场的场分量来计算传感器设备的位置。

“施加或调节确定第一电流和第二电流”的步骤例如可指“将具有第一电流值和第二电流值的第一电流和第二电流分别初始化”为第一预定义值和第二预定义值，优选地分别初始化为第一非零值和第二非零值。

位置可为角位置，在此情况下位置传感器为角位置传感器。

有利地是，该方法能够确定位置传感器(例如，角位置传感器)相对于“弱磁体”的位置(例如，角位置)。

在一些实施方案中，每次仅施加一个电流并且在相应位置处测量所得的总磁场，并且在对电流中的每一者时分复用之后计算角度。在其他实施方案中，同时施加两个电流或所有电流。