[發明專利]帶有高滿刻度值的集成式壓力傳感器

無效

• 申請號: 200580051619.4
• 申請日: 2005-07-22
• 公開（公告）號: CN101268348A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: G·里科蒂;M·莫雷利;L·德拉托雷;A·L·維塔利
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18;G01L9/00;G01L9/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曾祥夌;楊松齡

技術領域

本發明涉及一種由半導體技術制成的集成式壓力傳感器。該傳感器具有高滿刻度值(high?full-scale?value)，并因此能夠測量高壓力。在不失任何通用性的情況下，下面的說明尤其對這種壓力傳感器，在BBW(線控制動(Brake-By-Wire))機電制動系統中的使用做了具體參考。

背景技術

眾所周知，用于車輛的常用的圓盤制動系統包括固定在車輛相應車輪上的圓盤、與圓盤相結合的制動鉗和液壓控制電路。摩擦材料墊片(通常數量是兩個)和連接在液壓控制電路上的一個或多個活塞被容納在制動鉗內。在使用者操作制動踏板之后，液壓控制電路中的泵使電路中的流體加壓。因此，裝備了密封元件的活塞離開它們各自的座位、并將墊片壓向圓盤表面，由此施加對車輪的制動作用。

近來，已經提出了所謂的″線控驅動″(Drive-by-Wire)系統，其為車輛的主要功能提供了電子式控制，諸如轉向系統、離合器和制動系統。尤其提出了電子式控制的制動系統，在該制動系統中設想用機電促動器替代液壓式制動鉗。具體而言，適當的傳感器感應制動踏板的操作、并產生將由電子控制單元接收和解譯的相應電信號。電子控制單元控制機電促動器(例如由電動機驅動的活塞)的操作，機電促動器通過墊片在相應的制動圓盤上施加制動動作。電子控制單元還從傳感器接收信息，該傳感器與包括機電促動器施加的制動作用的制動系統相結合，以實現閉環反饋控制(例如，通過比例-積分-微分控制器-PID)。電子控制單元特別接收各促動器施加在相應制動圓盤上的壓力信息。

在測量這個壓力時，需要具有高滿刻度值的壓力傳感器。事實上，墊片施加在圓盤上的力在0到最高達15000÷35000N范圍內。作用于墊片的活塞具有的截面面積為大約2cm²，因此壓力傳感器必須能夠在滿刻度值高達大約1700Kg/cm²或更高的情況下工作。

目前，能夠測量如此高壓力值的傳感器制成為帶有應變測量元件安裝在其上的鐵芯。在壓力的作用下，鐵芯根據胡克定律而變形：

ΔL＝E·σ

其中ΔL表示芯的線尺寸的幾何變化，E是構成芯的材料的Young′s模型，σ是作用在芯上、并與變形尺寸方向平行的壓力。應變測量元件檢測通過電阻的改變而與應變測量元件相聯系的芯的幾何變形。

然而，出于可靠性、尺寸和成本的原因，這些傳感器僅僅可以應用和適用于前述類型的制動系統的表征和研發的目的，而非生產制造階段。

由半導體技術制成的集成壓力傳感器也是已知的。這些傳感器包括懸在單晶硅硅體空腔上的薄膜片(membrane)。相互連接并形成惠斯登橋(wheatstone?bridge)的壓力電阻元件散布于空腔內。當受壓力時，膜片變形、并引起壓力電阻元件電阻的改變，因此惠斯登橋不平衡。特別地，為了形成平衡的惠斯登橋，一些壓力電阻元件通常受到壓應力，而其余的壓力電阻元件受到拉應力。

然而，在高壓力時，膜片在垂直方向上受到如此的變形，以至于其與下部空腔的底部接觸，這樣在輸出提供飽和壓力值。典型地，這種飽和發生在與前述制動系統中出現的壓力相比明顯要小的壓力(特別是壓力為大約10Kg/cm²)時。結果，這些壓力傳感器不可用于測量高壓力。

發明內容

本發明的目的因此是提供一種具有高滿刻度值、并能夠解決上述缺點和問題的集成式壓力傳感器。

根據本發明，提供了一種由權利要求1限定的集成式壓力傳感器。

附圖說明

為了更好地理解本發明，現在將僅僅通過非限制性的示例并參考附圖來說明本發明的優選實施例，其中：

圖1圖示了機電線控制動的制動系統的方塊圖，

圖2顯示了根據本發明第一實施例而制成的集成式壓力傳感器的透視截面圖，

圖3顯示了本發明的第二實施例中的壓力傳感器的截面圖，

圖4是圖5中壓力傳感器的相應電路圖，

圖5顯示了根據第二實施例制造的壓力傳感器的示意性頂視圖，并且，

圖6顯示了根照本發明一方面的壓力測量器件。

本發明的最佳實施方式