[发明专利]用于机动车辆转向系统的具有多极磁体的角度传感器

说明书

本发明涉及一种角度传感器单元(1)，其用于测量机动车辆的转向轴的旋转位置的旋转角度，该角度传感器单元(1)包括：多极磁环(2)，该多极磁环(2)具有多个极对，该多极磁环可以连接至转向轴，以与该转向轴联合旋转；至少两个磁场传感器(4，5)，所述至少两个磁场传感器(4，5)与多极磁环(2)相关联；以及评估单元，该评估单元被设计成基于至少两个磁场传感器(4，5)的信号来确定旋转角度，其中，至少两个磁场传感器(4，5)被布置成在多极磁环(2)的外侧沿圆周方向偏移，使得源自多极磁环(2)的磁场在两个磁场传感器(4，5)的区域中具有近似相等的绝对值但是相反的极性符号。

本发明涉及下述：具有权利要求1和权利要求11的前序部分的特征的角度传感器；机电式动力转向系统；以及具有相应的角度传感器的用于机动车辆的线控转向系统；以及具有权利要求17和权利要求20的前序部分的特征的用于确定机动车辆的可旋转安装的转向轴的旋转位置的旋转角度的方法。

角度传感器尤其在机动车辆中用于测量方向盘的转向角。当前使用的角度传感器为磁传感器，其测量可能很容易受到外部磁场的破坏。未来，机动车辆将完全电操作或部分电操作，并且在某种程度上已经是这样的情况，这可能由于传导高电流并且经常位于转向系统附近的电缆而引起高的外部场效应测量。因此，这种施加至磁传感器的干扰可能对转向系统的转向感觉和鲁棒性具有不利影响。

EP 2 552 000 A2公开了具有对以永久磁的方式体现的转子的漏磁场进行感测的转子位置传感器的电动马达，所述传感器根据漏磁场生成转子位置信号。因此，电动马达有利地不需要单独的转子位置磁体来感测转子的转子位置。另外，从公布的专利申请DE 102008 043 265 A1中另外已知的是，通过确定磁干扰场并且从磁场矢量中矢量地减去该磁干扰场来补偿由磁干扰场引起的干扰。

本发明要解决的问题是，提出一种具有提高的精度水平并且减小磁干扰场对旋转角度值的确定的现有影响的角度传感器。

该问题通过下述来解决：具有权利要求1和权利要求11的特征的角度传感器以及具有权利要求17和权利要求20的特征的用于确定机动车辆转向系统的电动马达的转子轴的旋转位置的旋转角度的方法。

因此，提供了一种角度传感器单元，其用于测量机动车辆的转向轴的旋转位置的旋转角度，该角度传感器单元具有：多极磁环，该多极磁环具有多个极对并且可以以抗扭矩的方式连接至转向轴；至少两个磁场传感器，所述至少两个磁场传感器被分配到多极磁环；以及评估单元，该评估单元被配置成基于至少两个磁场传感器的信号来确定旋转角度，其中，至少两个磁场传感器被布置成在多极磁环的外侧沿圆周方向偏移，以这样的方式使得源自所述多极磁环的磁场在两个磁场传感器的区域中具有近似相等的绝对值但是相反的符号。这种布置使得可以通过两个磁场传感器的差分测量来消除漏场干扰，并且因此确定无干扰的旋转角度。

两个传感器的敏感传感器面优选地在两个传感器之间的中心在相对于多极磁环的外面切向延伸的平面中。由多极磁环产生的磁场的矢量磁通量与传感器面的平面形成在绝对值方面相同的角度，即，|α|＝|β|。外部磁干扰场在两个传感器的区域中优选地是均匀的。

磁场传感器沿所述圆周方向优选地间隔小于45°的距离，特别是小于20°的距离。

在一个有利实施方式中，磁场传感器被布置成沿圆周方向偏移一个极。这确保了干扰场在两个传感器的区域中是均匀的，并且可以借助于差分测量通过计算来消除。

磁场传感器的敏感传感器面优选地位于一个平面中并且间隔开在多极磁环的直径的40％至90％之间的范围中的距离。

多极磁环优选地具有至少四个极对。

评估单元优选地被配置成通过在两个磁场传感器的信号之间形成差而独立于外部磁干扰场来确定旋转角度。

为了确定一次旋转内的绝对角度，可以将具有分配的磁场传感器的两极磁环添加到该装置中。

多极磁环的极优选地由永磁体形成以及/或者磁场传感器为霍尔传感器或xMR传感器。