[发明专利]具有隧道磁阻传感器的旋转位置传感器

说明书

本发明涉及一种用于电动助力转向装置(1)的电动机(7)的转子位置传感器(15)，该电动助力转向装置用于辅助机动车辆的转向，该转子位置传感器被设计成生成表示电动机的转子的转子位置的传感器信号，其中，该转子位置传感器(15)具有至少一个传感器单元(16，16’)，至少一个传感器单元根据作为感测目标的电动机(7)的旋转轴的旋转来生成具有不同相位的电信号，其中，转子位置传感器(15)包括两个冗余传感器单元(16，16’)，其中，传感器单元(16，16’)中的每一个包括隧道磁阻元件。

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于电动助力转向装置的转子位置传感器，该电动助力转向装置用于辅助机动车辆的转向。

电动助力转向装置被设计成将来自电动机的转向辅助扭矩提供至转向机构，以在对机动车辆进行转向时减小驾驶员的负荷。

近年来，在电动助力转向系统中，已经开始使用无刷DC电动机。在无刷DC电动机中，由于通过定子的电流被PWM(脉冲宽度调制)控制以根据转子的旋转位置来生成旋转磁场，因此包含检测器以用于检测转子位置。

为了确保电动机的转子轴的旋转角度检测的可靠性，使用多个角度传感器。在一个传感器中出现故障时，其他传感器仍然可以检测电动机的转子轴的位置以继续位置测量。

EP 2752645 A2公开了用于为转子角度传感器提供异常检测的方法。控制电路识别正弦信号和余弦信号的异常以对电动机执行备份控制。异常检测基于磁传感器的周围温度与电信号的幅度之间的相关性。

本发明的目的是提供具有旋转角度传感器的电动助力转向装置，该旋转角度传感器具有改进的检测磁传感器的异常的能力，并且在异常的情况下，传感器能够继续以高精度测量旋转角度。

该问题通过具有权利要求1中列出的特征的转子位置传感器和具有权利要求13中列出的特征的电动助力转向装置而解决。

因此，提供了一种用于电动助力转向装置的电动机的转子位置传感器，该电动助力转向装置用于辅助机动车辆的转向，该转子位置传感器被设计成生成表示电动机的转子的转子位置的传感器信号，其中，转子位置传感器具有至少一个角度传感器单元，至少一个角度传感器单元根据作为感测目标的电动机的旋转轴的旋转来生成具有不同相位的电信号，其中，转子位置传感器包括两个冗余角度传感器单元，其中，传感器单元中的每一个包括隧道磁阻元件。优选地，角度传感器单元包括四个隧道磁阻元件。利用转子位置传感器的这种冗余配置，可以始终根据电信号来计算正确的转子位置。由于转子位置传感器提供故障容错系统，因此使故障时间最小化。故障模式可以被直接检测并且错误的根本原因可以被识别，使得可以以相同的安全水平保持传感器的全部功能。

优选地，角度传感器单元被形成为磁阻传感器单元。角度传感器单元还可以被形成为隧道霍尔传感器单元。

优选地，对于磁阻传感器单元中的每一个，四个电信号包括具有180°的相位差的正正弦信号和负正弦信号以及具有180°的相位差的正余弦信号和负余弦信号。

优选地，转子位置传感器具有微计算机，该微计算机被设计成基于由两个磁阻传感器单元生成的电信号来计算旋转轴的旋转角度。

进一步优选地，微计算机被设计成检测电信号的异常。如果在两个传感器单元中的一个中检测到异常，则优选地，微计算机被设计成基于由另一个传感器单元生成的电信号来计算旋转角度。微计算机可以被设计成通过在两个冗余工作的磁阻传感器单元之间比较信号来检测电信号的异常，以及/或者微计算机可以被设计成通过独立于相应磁阻传感器单元比较电信号来检测电信号的异常。在使用正弦信号、余弦信号以及反相信号对的情况下，可以比较总共四个计算的角度信号以进行错误检测。

在优选实施方式中，每个磁阻传感器单元包括第一桥电路和第二桥电路。在优选实施方式中，磁阻传感器单元包括第三桥电路和第四桥电路。在使用更多桥电路的情况下，能够容许更多故障，同时仍然可以计算旋转轴的旋转角度。