[發明專利]角度位置傳感器、角度測量系統、方法及車輛

有效

• 申請號: 202011625615.5
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112833772B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 鄧文謙;王玉軍;李立偉
• 申請（專利權）人: 聯合汽車電子有限公司
• 主分類號: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

本發明提供了一種角度位置傳感器、角度測量系統、方法及車輛，角度位置傳感器包括接收線圈、與接收線圈共軸的M組激勵線圈和轉子，其中，M≥2；M組激勵線圈位于接收線圈內側；轉子靠近M組激勵線圈的其中一個端面設置，且與激勵線圈之間有一間隙，轉子包括導電部；兩組相鄰的激勵線圈之間具有一非零錯位角，每一組激勵線圈均按順逆時針方向交叉繞線，形成若干個非接觸的封閉區域；導電部覆蓋M組激勵線圈的區域隨轉子的旋轉角度改變；在轉子旋轉一定角度時，通過獲取接收線圈輸出信號的幅值和相位，以確定轉子的旋轉角度。采用此種結構的電感式角度傳感器，可以有效降低傳感器機械尺寸，同時，對外的電磁干擾也有明顯改善。

技術領域

本發明涉及機電控制領域，尤其是涉及角度位置傳感器、角度測量系統及方法。

背景技術

在機電控制技術領域，許多裝置和系統中均使用角度位置傳感器來感測角度(例如，旋轉)位置。比如，在汽車和其它車輛運輸系統內部都有著廣泛的應用，如液位傳感器、加速油門踏板、節氣門體、助力轉向、車身水平傳感器等，目前已有的汽車零部件上，采用的角度位置傳感器主要有電位計接觸式角度傳感器和霍爾型非接觸式角度傳感器兩種。

其中，電位計式角度傳感器是傳統的接觸式傳感器，其工作原理為：接觸點在電阻膜上改變位置，從而改變上下電阻的比率，實現輸出端電壓隨外部位置的變化而變化。電位計式角度傳感器在耐氣候性、耐振動等方面存在明顯的缺陷，大致列舉如下：

1.由于觸點和電阻膜接觸，觸點和電阻膜容易磨損，影響測量精度甚至使用壽命。

2.如果在觸點和電阻膜間混入灰塵等污垢，則影響測量精度。

3.振動環境下，容易引起觸點和電阻膜接觸位置的改變，從而引起阻值發生變化。

而霍爾式角度位置傳感器是當前主流的非接觸式傳感器，它是根據霍爾效應制作的一種磁場傳感器，一般由外磁場和霍爾芯片組成，由霍爾電壓反應位置的變化。霍爾式角度傳感器雖然具有無觸點無磨損、體積小、耐氣候性好、耐振動好、精度高等優點，但由于霍爾傳感器中含有磁鐵，存在著EMC(Electro Magnetic Compatibility，電磁兼容性)性能相對較差(即耐干擾性差)、成本較高、耐溫漂性能較差。

隨著技術的快速發展和不斷進步，電感式角度傳感器作為后起之秀以其出色的性能日益得到廣泛的應用。其中，公布號為CN106403806A(公開日期：2017年02月15日)的中國發明專利，公開了一種角度位置傳感器、角度位置測量系統及方法，并具體公開了以下技術特征：電感式角度傳感器，包括激勵線圈、接收線圈以及轉子，激勵線圈布置在接收線圈的外部，轉子位于接收線圈的一端，且與接收線圈之間有一間隙。與電位計接觸式角度傳感器相比，由于這種電感式角度傳感器的轉子和接收線圈之間非接觸，因此無機械磨損，提高了角度位置測量系統的精確度、耐氣候性和耐振動性。與霍爾型非接觸式角度傳感器相比，這種電感式角度傳感器有效降低了成本。但是，在實際應用中，卻存在如下缺陷：

1.為了提高接收線圈輸出信號的信噪比，接收線圈的尺寸都設計得很大，導致對某些安裝空間要求高的產品無法布置尺寸偏大的電感式角度傳感器。

2.在保持現有電感式角度傳感器尺寸的前提下，要進一步提高接收線圈輸出信號的信噪比，需要提高流入激勵線圈交流電信號的頻率、增大激勵電流強度或者增加激勵線圈的匝數，隨之帶來的磁場強度增加，對外的電磁干擾也同步增加。

因此，如何提供一種角度位置傳感器、角度測量系統及方法，以克服現有技術中存在的缺陷，日益成為本領域技術人員亟待解決的技術問題之一。

需要說明的是，公開于該發明背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發明一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。

發明內容