用于无接触地确定踏板的位置的装置和方法 |
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| 申请号 | CN202080032254.5 | 申请日 | 2020-04-22 | 公开(公告)号 | CN113748317B | 公开(公告)日 | 2024-02-02 |
| 申请人 | 海拉有限双合股份公司; | 发明人 | M·比亚拉希克; N·拉班; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于尤其是在车辆中无 接触 地确定 踏板 (2)的 位置 的装置(1)，所述装置具有至少一个磁体(3)和 传感器 (4)，磁体(3)产生随踏板(2)的位置而能够改变的 磁场 (5)，所述磁场可借助传感器(4)检测，并且传感器(4)具有用于提供至少一个传感器 信号 (8)的输出端(7)，所述装置(1)具有处理器件(9)，处理器件(9)具有用于读取所述至少一个传感器信号(8)的输入端(10)和用于输出 输出信号 (12)的输出端(11)，定义第一和第二位置范围(13、14)，其中，每个位置范围(13、14)具有磁体(3)相对于传感器(4)的位置，处理器件(9)由至少一个传感器信号(8)生成输出信号(12)，其中，输出信号(12)在第一位置范围(13)中具有唯一配置给磁体(3)相对于传感器(4)的位置的值，并且在第二位置范围(14)具有不依赖于磁体(3)相对于传感器(4)的位置的恒定的值。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于在车辆中无接触地确定踏板(2)的位置的装置(1)，所述装置具有至少一个磁体(3)和传感器(4)， |
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| 说明书全文 | 用于无接触地确定踏板的位置的装置和方法技术领域背景技术[0003] 所述位置的无接触的检测可以通过给定位置的磁体和确定位置的传感器、例如霍尔传感器进行。在这些情况中，这样设置磁体，使得踏板的运动转化为磁体的运动。由磁体产生的磁场由传感器检测和进一步处理。 [0004] 磁场的特征在于周期性。借此唯一的位置确定只在限定的范围中实现并且磁体的最大地可探测的位置被限制。 [0005] 磁体的设计是需要的，其中，所有位置可以连续被检测。为此需要大的磁体，这导致提高的费用。 [0006] 对车辆制动设备的功能安全性提出高的要求。因此用于制动要求的踏板的位置的确定必须非常准确并且可靠地进行。 发明内容[0008] 本发明在这里开始。 [0009] 本发明的问题是，这样改善开头所述类型的装置，使得周期性的磁场的缺失的唯一性不相关并且同时给定位置的磁体的大小可最小化，以便节省费用。 [0010] 该任务按照本发明由此解决，即，用于尤其是在车辆中无接触地确定踏板的位置的装置具有至少一个磁体和传感器，其中，磁体产生随踏板的位置能够改变的磁场，所述磁场可借助传感器检测，并且传感器具有用于提供至少一个传感器信号的输出端，其中[0011] ‑所述装置具有处理器件， [0012] ‑处理器件具有用于读取所述至少一个传感器信号的输入端和用于输出输出信号的输出端， [0013] ‑定义第一和第二位置范围，其中，每个位置范围包括磁体相对于传感器的位置，[0014] ‑处理器件由至少一个传感器信号生成输出信号，其中，输出信号在第一位置范围中具有唯一配置给磁体相对于传感器的位置的值，并且在第二位置范围中具有不依赖于磁体相对于传感器的位置的恒定的值。 [0015] 尤其是在车辆中用于踏板的位置确定特征在于，仅磁体相对于传感器的可能的位置的一部分在第一位置范围中必须连续被检测。在该范围中重要的是，准确识别磁体的位置，以便将对应于踏板的位置的制动要求提供给制动设备。 [0016] 从应该对应于全制动的确定的位置开始，磁体相对于传感器的准确的位置不重要。而是必须保证，对制动设备的制动要求足够大。为此，恒定的值作为按照本发明的装置的输出信号是足够的，因为全制动发挥最大地可能的制动作用并且不可以还进一步提高。 [0017] 为了可以确定踏板的位置，存在可能性，使磁体通过元件与踏板连接或安装在踏板上。这样踏板的运动转化为磁体的运动。 [0018] 因为传感器不是必须强制地处于踏板附近，所述磁体可以例如通过耦合杆与踏板连接并且安装在传感器附近。 [0019] 通常作为磁体使用产生磁场的永磁体。完全可设想，也使用其他类型的磁体。永磁体的优点相对低成本地实现。 [0020] 可以设置为，传感器检测磁场的至少两个空间分量。此外可以设置为，借助传感器由磁场的所述至少两个空间分量可确定分别一个梯度并且将其作为传感器信号可在输出端提供。 [0021] 可容易地设想，磁场的由传感器检测的空间分量首先作为传感器信号在输出端提供并且梯度的计算在处理器件中发生。 [0022] 磁场的梯度可以用于位置确定。在这里存在可能性，借助处理器件可由传感器信号计算位置信号。 [0023] 因为磁场的梯度具有周期性，所述位置确定只可以在限制的范围中进行。必须保证，信号的缺失的唯一性(明确性)不导致位置的测定误差。 [0024] 出于这个原因存在可能性，借助处理器件由传感器信号可计算信号强度。 [0025] 信号强度由梯度通过公式 计算。Bx和Bz在这里构成磁场的两个空间分量。 [0026] 同样存在可能性，借助传感器由磁场的所述至少两个空间分量可分别确定一个梯度并且由所述梯度可计算位置信号和/或信号强度，其中，所述位置信号和/或信号强度作为传感器信号可在输出端提供并且可传输给处理器件。 [0027] 可容易地设想，放弃梯度的确定并且进行由磁场的空间分量对位置信号和信号强度的计算。首先确定磁场的梯度当然提供用于计算位置信号和信号强度的特别的优点，因为所述梯度相对于外部的影响具有特别强的抗干扰场的能力。 [0028] 信号强度在这里不用于真正的位置确定，而是用于阈值探测。梯度信号的信号强度的特征在于，所述值单调地落在用于阈值探测相关的范围中。将事先要确定的阈值存储在传感器或处理器件中，对所述阈值关于超过或低于方面进行测试。 [0029] 在这里可以设置为，处理器件生成输出信号，其中，在信号强度小于存储的第一阈值时作为输出信号输出恒定的值并且否则作输出位置信号为输出信号。 [0030] 同样可设想，利用位置信号和信号强度的组合，以便生成输出信号。 [0031] 在这里可以设置为，处理器件生成按照情况区分的输出信号，其中，在位置信号大于存储的第二阈值或在信号强度小于存储的第三阈值时，输出恒定的值作为输出信号，并且否则输出位置信号作为输出信号。 [0032] 可容易地设想，第一阈值与第三阈值不同。 [0033] 通过位置信号和信号强度的组合可能的是，补偿磁场的缺乏的唯一性并且模拟在整个测量范围上的特性曲线。不耗费用于附加的构件和/或较大的磁体的其他的费用。 [0034] 进一步可设想，规定多于一个用于超过或低于位置信号和/或信号强度的阈值，以便定义输出信号的其他的位置范围，在所述位置范围中，输出信号可以具有预先确定的或依赖于位置信号或另一个参数的值。 [0035] 可容易地设想，传感器和处理器件形成一个构件。 [0036] 可以设置为，用于运行按照本发明的装置的方法至少具有后续的步骤： [0037] ‑处理器件在输入端读取至少一个传感器信号并且在其输出端输出输出信号，[0038] ‑处理器件依赖于所述至少一个传感器信号生成输出信号，其中，输出信号在第一位置范围中具有唯一配置给磁体相对于传感器的位置的值，并且在第二位置范围中具有不依赖于于磁体相对于传感器的位置的恒定的值。 [0039] 为了可以读取在处理器件的输入端上的传感器信号，可以设置为，用于运行按照本发明的装置的方法此外具有下面的步骤： [0040] ‑传感器检测磁场的至少两个空间分量并且 [0041] ‑借助传感器由磁场的所述至少两个空间分量分别确定一个梯度并且将其作为传感器信号在输出端上提供。 [0042] 由磁场的空间分量的梯度，可以在另一个方法步骤中确定在处理器件中的位置信号和/或信号强度。 [0043] 在这里可以设定如下方法，在所述方法中，处理器件生成输出信号，其中，在信号强度小于存储的第一阈值时输出恒定的值作为输出信号并且否则输出位置信号作为输出信号。 [0044] 同样可设想，设置如下方法，在所述方法中，处理器件生成按照情况区分的输出信号，其中，在位置信号大于存储的第二阈值或在信号强度小于存储的第三阈值时作为输出信号输出恒定的值并且在否则输出位置信号作为输出信号。 [0046] 借助附图接着进一步解释本发明。在此： [0047] 图1示出按照本发明的装置； [0048] 图1a示出优选的输出信号12； [0049] 图2示出按照本发明的方法的流程图； [0050] 图3示出所述系统的信号变化曲线。 具体实施方式[0051] 图1示出用于无接触地确定踏板2的位置的按照本发明的装置1。这样的装置1优选在当今的车辆的制动设备中使用。 [0052] 通过连接的元件16、例如耦合杆，将磁体3安装在踏板2上，对于所述磁体应该实施位置确定。这样可能的是，将踏板的运动转化为磁体3的运动15。 [0053] 同样可设想，磁体3直接安装在踏板2上。当然在大多数情况中，传感器4不处于踏板2的紧接附近，从而必须进行踏板向传感器4的附近运动的传递。 [0054] 优选使用永磁体的磁体3产生磁场5，所述磁场随着磁体3的位置而能够改变。 [0055] 该磁场5由传感器4通过在传感器4内或传感器上的合适的机构6检测。例如传感器4可以是霍尔传感器，其霍尔敏感面6适合用于检测磁场。优选使用如下传感器4，其可以检测磁场5的至少两个轻微相对彼此移动的位置上的至少两个空间分量。由磁场5的所述至少两个位置的空间分量确定梯度。这优选在传感器4中发生。 [0056] 传感器4具有用于提供一个传感器信号或多个传感器信号8的输出端7，所述一个或多个传感器信号通过用于读取信号8的输入端10传输给处理器件9。 [0057] 但容易地可设想，磁场5的所检测到的空间分量首先在传感器4的输出端7上提供并且梯度的确定已经在处理器件9中发生。 [0058] 由所述至少两个确定的梯度由角度信息计算位置信号。该位置信号只在确定的范围中是唯一的，从而位置确定在大的测量范围中借助位置信号仅不唯一地实现。因此由确定的梯度附加地计算信号强度。 [0059] 通过这两个信号的合适的组合可能的是，在处理器件9的输出端11上提供输出信号12，所述输出信号适合用于制动要求。 [0060] 图1a示出优选的输出信号12。输出信号12具有至少两个位置范围13、14，其中，输出信号12在第一位置范围13中单调升高。通过该单调的升高，输出信号12具有如下值，所述值唯一地配置给磁体3相对于传感器4的位置并且借此配置给踏板2的位置。 [0061] 在例如为全制动的范围的第二位置范围14中，不需要有所区分的制动力要求。仅需要调用完全的制动力。出于这个原因，输出信号12在第二位置范围14中具有恒定的值。 [0062] 在图2中借助流程图进一步解释按照本发明的方法。 [0063] 作为第一步骤由传感器4检测磁体3的磁场5。这按照至少两个空间的分量分开地进行。当检测在至少两个轻微相对彼此移动的位置上进行时，则可以由磁场5的所检测到的空间的分量分别确定一个梯度。 [0064] 由所述至少两个确定的梯度能够实现，基于角度关系计算位置信号。同样可能的是，由梯度计算信号强度。 [0065] 输出信号12按照情况区分生成。 [0066] 首先检查，位置信号是否具有大于确定的第二阈值的值。如果是这种情况，则踏板2处于对应于第二位置范围14的位置，例如在全制动中。作为输出信号12输出恒定的值。 [0067] 如果位置信号已具有小于第二阈值的值则发生进一步的询问。 [0068] 检查：确定的信号强度是否处于第三阈值之下。如果是这种情况，则踏板2处于对应于第二位置范围的位置中。小于第二阈值的位置信号于是可归因于尤其是在第二位置范围14中的位置信号的缺乏的唯一性。 [0069] 作为输出信号12也在该情况中给出恒定的值。 [0070] 如果信号强度与之相反处于第三阈值以上，则踏板2处于对应于第一位置范围的位置中。需要有所区分的制动力要求，其通过磁体3相对于传感器4的唯一的位置确定。 [0071] 出于这个原因，作为输出信号12输出位置信号。 [0072] 在图3中示出系统的可能的信号变化曲线。 [0073] 在部分a)中示出典型的梯度，其由磁场5的两个空间的分量确定。 [0074] 借助所述梯度，获得位置信号(b)和信号强度(c)。位置信号的特性曲线首先示出单调升高的过程，然后当然示出跃变并且又示出进一步的上升。该跃变使得特性曲线在需要的测量范围中不唯一。 [0075] 信号强度尤其是在特性曲线的后面的部分中示出单调下降的过程，所述过程使得阈值探测成为可能。 [0076] 由按照在图2中所述情况区分的位置信号和信号强度的组合可以实现，生成希望的输出信号12(部分d)。可看出具有单调上升的特性曲线的第一位置范围13，基于所述特性曲线可配置磁体3相对于传感器4的唯一的位置，并且可看出第二位置范围14，在所述第二位置范围中，输出信号12具有恒定的值。 [0077] 附图标记列表 [0078] 1 装置 [0079] 2 踏板 [0080] 3 磁体 [0081] 4 传感器 [0082] 5 磁场 [0083] 6 用于检测磁场的机构 [0084] 7 传感器的输出端 [0085] 8 传感器信号 [0086] 9 处理器件 [0087] 10 处理器件的输入端 [0088] 11 用于输出输出信号的输出端 [0089] 12 输出信号 [0090] 13 第一位置范围 [0091] 14 第二位置范围 [0092] 15 踏板的运动 [0093] 16 在踏板和磁体之间的元件 |
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