[發明專利]磁位置傳感器系統和方法

在審

• 申請號: 202011560744.0
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN113124741A
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: G·克洛斯;S·休伯林登貝格爾
• 申請（專利權）人: 邁來芯電子科技有限公司
• 主分類號: G01B7/00
• 分類號: G01B7/00;G01B7/30
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 何焜;黃嵩泉

本申請公開了磁位置傳感器系統和方法。一種位置傳感器系統，包括：磁場源，所述磁場源用于生成磁場，以及位置傳感器設備，所述位置傳感器設備相對于所述磁場源是能移動的，或反之亦然。所述位置傳感器設備包括用于測量所述磁場的至少三個磁場值的至少三個磁傳感器元件和用于基于所述至少三個磁場值確定至少兩個磁場梯度或磁場差的處理電路，所述處理電路用于從所述至少兩個磁場梯度或差值導出指示位置傳感器設備的位置的第一值，并且用于從所述至少兩個磁場梯度或差值導出指示位置傳感器系統的完整性的第二值。

技術領域

本發明大體涉及磁傳感器設備和系統及方法領域，且更具體地涉及磁位 置傳感器系統和裝置及方法，其不僅能夠確定線性或角位置，而且能夠提供 指示系統完整性或故障的信號。

背景技術

磁位置傳感器系統，特別是線性位置傳感器系統和角位置傳感器系統在 本領域中是已知的。它們提供的優點在于，在不進行物理接觸的情況下能夠 測量線性位置或角位置，從而避免了機械磨損、刮擦、摩擦等問題。

存在許多位置傳感器系統的變體，解決以下需求中的一個或多個：使用 簡單或便宜的磁結構、使用簡單或便宜的傳感器設備、能夠在相對大范圍上 進行測量、能夠進行高精度測量、僅需簡單的運算、能夠進行高速測量、對 定位誤差是高度穩健的、對外部干擾場是高度穩健的、提供冗余、能夠檢測 誤差、能夠檢測并糾正誤差、具有良好的信噪比(SNR)等。

本發明主要涉及在惡劣環境中使用的位置傳感器系統，諸如舉例而言在 汽車、工業和機器人應用中，其中傳感器系統的主要功能是確定線性位置或 角位置，即使存在電磁干擾信號，并且其中故障檢測是保證功能安全的重要 支持功能。

發明內容

本發明實施例的目的是提供一種包括磁源和傳感器設備的磁位置傳感器 系統，該磁位置傳感器系統能夠以對外部干擾場不敏感的方式提供位置信息 和故障信息(或完整性信息)。

本發明的實施例的特定目的是提供一種能夠檢測故障狀況(例如，與磁 源的機械安裝有關)的磁位置傳感器系統。

本發明特定實施例的目的是提供此類包括磁源的系統，其中傳感器設備 能夠檢測到磁源是否存在。

本發明的特定實施例的目的是提供一種角位置傳感器系統，該角位置傳 感器系統包括可繞旋轉軸旋轉的永磁體，并且其中傳感器設備優選具有 360°或180°的測量范圍。

本發明的特定實施例的目的是提供一種線性位置傳感器系統，其包括細 長的磁性結構。

本發明實施例的目的是提供此類系統，其中故障或系統完整性的確定需 要更少的處理能力或僅需要簡單的算術。

這些和其他目的通過本發明提供的系統、設備和方法來實現。

根據第一方面，本發明提供一種位置傳感器系統，包括：磁場源，所述 磁場源用于生成磁場，以及位置傳感器設備，所述位置傳感器設備相對于所 述磁場源是能移動的，或反之亦然，所述位置傳感器設備包括：至少三個磁 敏元件，所述至少三個磁敏元件用于測量所述磁場的至少三個磁場值；處理 電路，所述處理電路被配置為用于獲取所述至少三個磁場值，并基于所述至 少三個磁場值確定至少兩個磁場梯度或至少兩個磁場差，以及用于從所述至 少兩個磁場梯度或從所述至少兩個磁場差導出指示所述磁源相對于所述位置傳感器設備的位置(例如，線性或角位置)(或反之亦然)的第一信號(第 一值)；其中所述處理電路進一步被配置為從所述至少兩個磁場梯度或從所 述至少兩個磁場差導出指示所述位置傳感器系統的故障(例如，電氣故障和 /或機械故障)或完整性的第二信號。

故障信號(或完整性信號)可以例如指示磁源是否存在。

基于磁場梯度或磁場差來確定相對位置是主要優點是因為此類位置對外 部擾動場高度不敏感。