[發明專利]轉矩感測裝置和車輛

有效

• 申請號: 201780021161.0
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN108885148B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: R·德林
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01L3/10
• 分類號: G01L3/10
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 侯鳴慧

本發明涉及一種轉矩感測裝置(100)用于主動感測沿著旋轉軸線(X)作用到通過肌力和/或馬達力能驅動的車輛(1)的軸(15)上并且尤其作用到曲軸(15)上的轉矩，具有勵磁單元(20)，該勵磁單元構造成用于給所述軸(15)加載以隨時間變化的磁場，和第一傳感器單元(30)和第二傳感器單元(40)，所述第一傳感器單元和所述第二傳感器單元構造成用于感測由所述軸(15)承載的磁場，其中，所述第一傳感器單元和所述第二傳感器單元(40)尤其在還具有相同結構的情況下相對于彼此具有不同的取向，使得它們在運行中關于所述軸(15)并且尤其關于所述旋轉軸線(X)相對彼此不同地取向。

技術領域

本發明涉及一種轉矩感測裝置和一種車輛。本發明尤其涉及一種用于主動感測沿著旋轉軸線作用到通過肌力和/或馬達力可驅動的車輛的軸和尤其曲軸上的轉矩的轉矩感測裝置和一種通過肌力和/或馬達力可驅動的車輛、自行車、電動自行車、電動腳踏車、電動助力車或類似車輛。

背景技術

例如在車輛技術的領域中，在監測和/或控制驅動裝置時經常值得期望的是，感測作用到驅動單元的軸上的轉矩。

為此通常使用以下轉矩感測裝置，所述轉矩感測裝置利用與在軸中的機械應力相關的效應，以便能夠推斷出作用到軸上的轉矩的值。在此，可以使用表現出與機械負載相關的壓電效應或反磁致伸縮效應的材料。在此，轉矩的值分別與例如可被動量取的電壓或可測量的磁場和它們的變化有關。

在此，不利的是，一方面僅獲得被施加以轉矩的材料本身提供的電或磁的量值。另一方面，這種操作由于在熱領域中的干擾影響(例如在溫度漂移的意義上)或者在機械領域中的干擾影響(例如在出現驅動部件的振動或變形的意義上)而具有相應的測量誤差。該測量誤差經常不被發現并且可以在分析處理假定產生的轉矩的所感測的值時導致錯估。

發明內容

相對地，根據本發明的轉矩感測裝置具有以下優點：在待探究的軸的區域中沒有特別的材料準備措施的情況下能夠以高的可靠性和精度求取作用到軸上的轉矩。根據本發明，這通過獨立權利要求1的特征由此實現：建立用于主動感測沿著旋轉軸線X作用到靜止的或旋轉的軸上的并且尤其作用到通過肌力和/或馬達力可驅動的車輛的靜止的或旋轉的軸上的轉矩的轉矩感測裝置，該轉矩感測裝置具有勵磁單元和第一傳感器單元以及第二傳感器單元，該勵磁單元構造成用于給軸加載以隨時間變化的磁場，所述第一傳感器單元以及第二傳感器單元構造成用于感測由軸承載的磁場，其中，第一和第二傳感器單元(尤其在還具有相同結構的情況下)相對于彼此具有不同的取向，使得它們在運行中關于軸并且尤其關于旋轉軸線X相對彼此不同地取向。通過根據本發明的措施并且尤其通過第一和第二傳感器單元相對彼此偏離的取向，所述第一和第二傳感器單元以不同的方式感測由軸承載的磁場，該磁場由勵磁單元通過加載以隨時間變化的磁場并且尤其加載以磁交變場而激勵產生。通過相應的分析處理、例如所感測信號的差分，可以與第一和第二傳感器單元的由干擾影響造成的信號分量分離地觀察在所感測的磁場中的取決于取向的信號分量的意義上的、來自轉矩加載的效應，所述干擾影響不取決于傳感器單元的取向或者相比與所加載的轉矩相關的信號分量更獨立于傳感器單元的取向。

在實際中，這意味著，兩個傳感器單元測量相同的以轉矩加載的軸，但具有不同的取向。在此，一個傳感器單元可以如此設置，使得該傳感器單元以特別高的敏感性感測與轉矩加載相關的磁場，而第二傳感器單元近似用作為補償傳感器并且以一取向定向，該第二傳感器單元雖然不改變地感測干擾影響，但由所述干擾影響相對較少地影響來自轉矩加載的效應。

在理想情況下，這樣構造傳感器單元的相對彼此的取向，使得一個傳感器單元僅感測干擾并且另一傳感器單元感測包括干擾在內的轉矩所基于的信號，由此由信號的(必要時加權的)差可以特別精確地獲取轉矩。在此，45°的相對彼此的扭轉是特別有利的。

根據本發明，尤其消除與外部磁場例如地磁場和/或周圍環境、軸的旋轉(例如由于不理想的軸幾何形狀)、振動、溫度變化或類似影響相關的干擾。

下面示出本發明的優選擴展方案。