專利名稱：用于控制動力驅動的地面輸送車輛的行駛機構的行駛控制器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于控制動力驅動的地面輸送車輛的行駛機構的 行駛控制器。
背景技術：
由EP 1 180 473 Al已知一種行駛控制器，它包括一個霍耳傳感器 以及兩個在圓弓形構成的磁性載體上的永磁體。該磁性栽體在兩個永 磁體之間具有一個空隙，在其中豎立地伸進霍耳傳感器，從而使磁場 通過霍耳傳感器，該磁場是由以極性不同的極相互面對的永磁體產生 的。該磁性載體與由操作員進行操縱的行駛控制器手柄連接，使其在 操縱行駛控制器手柄時這樣地相對于霍耳傳感器偏轉，即，使得一個 或者另一個永磁體接近于霍耳傳感器，從而根據操縱以及磁性載體偏 轉的大小程度改變了通過霍耳傳感器的磁場，由此就感應出對應于磁 性載體偏轉角度的不同的霍耳電壓，它用作控制地面輸送車輛的馬達 (電動機/發動機)的信號。
在實踐中已經證實，這個行駛控制器易于受到干擾。如果例如霍 耳傳感器的位置在永磁體之間失調/未調準(這比如可能由于外部的撞 擊作用而引起)，則由霍耳傳感器產生的霍耳電壓可能發生變化，而該 霍耳電壓是對應于磁性載體的中間位置并由此解釋為控制信號"中 立"，即地面輸送車輛的停止。因此，對于該行駛控制器，設置了一個 微開關，它由磁性載體在其中間位置即中立位置操縱。該微開關作為保 險開關設計，即，它防止行駛信號獨立于實際霍耳電壓的情況發生。
雖然通過這種方式防止了在霍耳傳感器失調的情況下，盡管行 駛控制器手柄是中立位置，地面輸送車輛也處于運動，然而，失調導 致霍耳電壓與行駛控制器手柄位置關系的變化，因此，例如會使得地 面輸送車輛在磁性載體從其中間位置偏移而保險開關不起作用時跳躍地起動或者先不起動，這要看由于失調之原因霍耳電壓與行駛控制器 手柄位置的關系在哪個方向上發生了變化，
此外，在霍耳傳感器嚴重失調時可能產生磁體往霍耳傳感器表面 上重復地單側沖擊，這樣致使霍耳傳感器的連接觸點反復受彎。這種 情況可能在多次操縱行駛控制器以后導致連接觸點的疲勞斷裂。對于 操作者來說，這一點是非常危險的，因為，由電子系統所產生的信號 根據其設計對應于理論值"全速向前行駛"或"全速向后行駛"，只要不 存在其它的安全系統，就會使車輛突然地運動。
此外，微開關由于其機械的工作方式要經受一定的磨損，所以也 不能無限期地保證其可靠功能。在實踐中已經證實，隨著運行循環次 數的增加，微開關的觸發越來越遲緩，也就是說，要以更大的磁性載 體偏轉角度才能觸發，這也導致地面輸送車輛跳躍式地起動。
發明內容
因此本發明的目的是，提供一種行駛控制器，用它，經過行駛控 制器的大量操作循環，也能保證地面輸送車輛行駛機構的可靠控制。 這個目的通過在權利要求1中給出的行駛控制器得以實現。
本發明的行駛控制器包括兩個相互間有側向間距的霍耳傳感器以 及一個磁場線源，該磁場線源在操縱行駛控制器時可相對于霍耳傳感 器偏移，從而改變霍耳傳感器中的磁通量密度。通過使用兩個霍耳傳 感器，可以由一個霍耳傳感器產生用于一個方向、例如向前的行駛信 號，而另一霍耳傳感器的信號用作合理性檢查并由此用于安全檢驗。 相應地，由所述另一霍耳傳感器產生用于另一行駛方向、例如向后的 行駛信號，而所述一個傳感器的信號則用作合理性檢查以及安全檢驗。
由于這種設計，本發明的行駛控制器與現有技術相比具有下列優
點
霍耳傳感器可以這樣設置在磁場里面，即，在通過操縱行駛控制 器而改變磁通量密度時， 一個霍耳傳感器的霍耳電壓隨著在一個行駛 方向上行駛控制器的操縱幾乎線性地變化，另一霍耳傳感器的霍耳電 壓相應地當在另 一行駛方向上操縱行駛控制器時同樣幾乎線性地變化。換言之，兩個霍耳傳感器可以在這樣一個范圍中運行，在該范圍， 其輸出信號-霍耳電壓能模擬地用于控制地面輸送車輛的馬達。當時另 外的那個不在幾乎線性的范圍中工作的霍耳傳感器的霍耳電壓則一方 面可以用于識別行駛方向、另一方面用于安全檢驗，方式是，設置一 個程序，當兩個霍耳傳感器所產生的霍耳電壓處于相對而言所不期待 的比例特性時，該程序就使地面輸送車輛的馬達停機。
特別優選的是行駛控制器的這樣一個實施例，其中，霍耳傳感器 扁平狀地設置在印制電路板的一側上。通過這個措施，由于對置式的、
由EP 1 180 473 Al已知的霍耳傳感器布局而使其對于外界機械影響
的敏感性極大地減小，原因是，能夠使霍耳傳感器明顯更穩定地機械
固定在印制電路板上。特別優選地，如果在印制電路板的與霍耳傳感
器對置的一側上設有用于傳導磁場線的磁軛，則可以極大地提高穿過
霍耳傳感器的磁通量密度。通過提高磁通量密度，而使得該行駛控制 器對于外部的磁影響不敏感。
原則上磁場線源可以按任意方式構造，條件是，在操縱行駛控制 器時能使穿過霍耳傳感器的磁通量密度變化。不過，為了簡化結構和 抗干擾性，優選的是，作為磁場線源，設兩個在側向相互間隔設置的 永磁體，它們特別優選地設置在霍耳傳感器上方，具有相反的極性， 其中，各極軸基本垂直于印制電路板延伸，并且在操縱行駛控制器時 可在一個基本平行于印制電路板的平面中偏移。試驗已經證實，按這 種設置，當永磁體在一個圓弧上以士30。圍繞中立位置偏移時，可以在 兩個霍耳傳感器中在接近線性的范圍產生霍耳電壓的變化。此外，在 這種設置中，與按照EP1 180 473 Al的霍耳傳感器位于磁體之間的布 置不同，不再存在導致磁體與霍耳傳感器機械碰撞的危險，這樣就進 一步提高了本發明行駛控制器的運行安全性。
優選地，如果所述永磁體在其背離印制電路板的一側上通過用于 傳導磁場線的磁輒連接，則可以進一步提高穿過霍耳傳感器的磁通量 密度。
如同上面已經提到的那樣，所述永/磁體最好可以在一個圓形軌跡上偏移，這是因為，行駛控制器手柄通常旋轉操縱并且能夠方便地將 旋轉操縱傳遞到使永磁體在一個圓形軌跡上偏移的磁性載體上。
按照本發明的行駛控制器最好具有一個數據處理裝置，它接收由 霍耳傳感器產生的電信號并且將該信號配置行駛速度和行駛方向，其 中，為了確定行駛速度而使用一個霍耳傳感器的信號，此時磁通量密 度處于這樣一個范圍，在該范圍內，電信號是磁通量密度的函數，特 別優選在永磁體偏移的情況下至少接近線性地隨著永磁體的偏移變 化。
特別優選的是，行駛控制器還包括一個存儲裝置，在該存儲裝置 中存儲依據行駛控制器位置而定的用于霍耳傳感器電信號的期待理論 值，以及，設置一個裝置實施比較，用于將理論值與由霍耳傳感器產 生的實際值進行比較，在兩個霍耳傳感器的信號的實際值不是期待的 特性時使行駛控制器狀態為"中立"。基于這個存儲裝置，在按照本發 明的行駛控制器中以優選的方式設計 一個安全電路，它保證地面輸送 車輛在發生非預期的、意味著行駛控制器中故障的信號特性時停機。 因為這個安全電路完全電子化運行，所以它與現有技術不同，沒有機 械磨損。
如果用于將理論值與實際值進行比較的裝置檢測到這樣的實際 值，它們具有對于中立位置所期待的信號特性，則同樣使行駛控制器 狀態為"中立"。
下面借助于附圖詳細描述按照本發明的行駛控制器的優選實施
例。附圖中
圖1以俯視圖示意性示出霍耳傳感器和永磁體的布置，
圖2以側視圖(圖1中視向A)同樣簡示出按照圖1的布置，
圖3示出了兩個霍耳傳感器的霍耳電壓與磁性載體從中立位置角
偏轉的關系，以及
圖4簡示出在數據處理裝置中的數據處理過程。
具體實施方式
所示的按照本發明的行駛控制器實施例包括第一霍耳傳感器1和
第二霍耳傳感器2，它們設置在一個圓弧上，以側向角間距扁平狀地 固定在印制電路板4的一側上。在印制電路板4上方，在一個磁軛5 上安置兩個永》茲體3、 6。永磁體3和6這樣定位，即，使其極軸平行 地、但是在相反的方向上延伸。該磁輒5—方面作為磁性載體，另一 方面用于將磁通量線集束地從一個永磁體傳導到另 一永磁體。
該磁軛5呈部分環形地構造并且可以由其在圖l和2中所示的中 間位置以約士30。圍繞軸S偏移。
在印制電路板4的與霍耳傳感器1、2對置的一側上同樣設置一個 磁軛7,它同樣呈部分環形地構造并且在約180。的角度范圍上這樣延 伸，使得磁軛5在士30。的角偏轉中總被磁軛7覆蓋，由此使磁場線總 是穿過磁軛7集束，而形成一個封閉的、穩定的磁場，其場線穿過霍 耳傳感器。該封閉的磁場在圖2中通過以8表示的橢圓表示。
在圖3中示出了在霍耳傳感器1，2中由于磁場8而產生的霍耳電 壓與磁輒5從圖l和2所示的以0。表示的中立位置的角偏轉的關系。 如圖所示，霍耳傳感器1的霍耳電壓在0至+30°的范圍內顯示出3至 2V之間的大致線性的走向。曲線的這個范圍以實線示出。相應地，霍 耳傳感器2的霍耳電壓在0至-30°的范圍內顯示出在2至3V之間的 與角度的線性關系。這個范圍同樣以實線表示。基于這種幾乎線性的 關系，在附圖中未示出的數據處理裝置的霍耳電壓依據給定的理論速 度模擬地用于控制地面輸送車輛的馬達。模擬的電壓輸出信號最好通 過A/D轉換器進行轉換、處理然后以數字形式例如串聯地通過CAN 總線等等傳遞到馬達控制裝置。當時另外的那個霍耳傳感器的霍耳電 壓值在幾乎線性的范圍中差不多位于一個水平上，如同在圖3中虛線 所示的那樣，該霍耳電壓值被數據處理裝置用于合理性檢驗，如果霍 耳電壓不對應于期待的理論值而超過一定的誤差范圍，則使地面輸送 車輛的馬達停機。為此，由數據處理裝置來檢驗當時另外的那個霍 耳傳感器的霍耳電壓值是否位于確定的閾值以上或以下，并據此產生 信號0或1。當所述另外的那個霍耳傳感器的霍耳電壓值處于閾值的所期待的 一側時，地面輸送車輛的馬達才用 一個行駛信號進行控制。
霍耳傳感器1、 2與數據處理裝置連接，該數據處理裝置的一種優 選設計產生下面的輸出信號
-馬達控制來自相應霍耳傳感器的模擬信號，沒有方向信息；
-中立數字信號，當檢測到表征磁性載體中立位置的霍耳傳感 器1和2霍耳電壓特性時，產生該信號；
-向前關于目標方向的數字信號，借助所檢測到的霍耳傳感器 l和2的霍耳電壓特性產生；
-向后以相應方式產生的數字信號。
數據處理裝置使用下面的值
-V1:在磁性載體按正的旋轉方向完全偏轉時(在這里為+30°) 霍耳傳感器l的霍耳電壓；
-V2:在磁性載體按負的旋轉方向最大偏轉時(在這里為-30。) 霍耳傳感器1的霍耳電壓；
-V3:按正的旋轉方向在中立位置邊緣處霍耳傳感器1的霍耳電
壓；
-V4:按負的旋轉方向在中立位置邊緣處霍耳傳感器l的霍耳電
壓；
-VII:在磁性載體按正的旋轉方向完全偏轉時(在這里為+30°) 霍耳傳感器2霍耳電壓；
-V12:在磁性載體按負的旋轉方向最大偏轉時(在這里為-30°) 霍耳傳感器2的霍耳電壓；；
-V13:按正的旋轉方向在中立位置邊緣處霍耳傳感器2的霍耳 電壓；
-V14:按負的旋轉方向在中立位置邊緣處霍耳傳感器2的霍耳 電壓。
此外，數據處理裝置是這樣設計的在中立位置，輸出信號為非 激活的，即馬達控制=0，中立信號-1,向前信號-0，向后信號-0。 只有當磁性載體從中立位置偏移并且沒有檢測到故障狀態的時候，數據處理裝置才轉換到激活模式。
在圖4中示出了通過數據處理裝置處理數據的流程。在第一步驟 A中檢驗霍耳傳感器1的霍耳電壓是否位于V4至V3的范圍內，以 及霍耳電壓2的值是否位于V14至V13的范圍內。如果不是這種情況， 則檢驗霍耳傳感器1的霍耳電壓是否大于V3,以及霍耳傳感器2 的霍耳電壓是否大于V13。此外檢驗霍耳傳感器1的霍耳電壓是否 小于V4，以及霍耳傳感器2的霍耳電壓是否大于V14。如果能夠確定 上述的狀態之一，則數據處理裝置的輸出處于非激活狀態，即，不控 制地面輸送車輛的馬達。只有當沒有檢測到上述霍耳電壓特性(它們 或者意味著磁性載體的中立位置或者意味著故障狀態)時，對于霍耳 傳感器1的電壓小于V3或者霍耳傳感器2的霍耳電壓大于V14的情 況，借助于相應的模擬的霍耳電壓由下式計算控制信號，而且是用于 向前方向
(霍耳傳感器l的霍耳電壓-V3) / (V01-V03) *Vmax,其中， Vmax是對應于最大速度的霍耳電壓值。
相應地，按照下式計算用于向后方向的控制信號
(V14 -霍耳傳感器2的霍耳電壓)/ ( V14-V12) *Vmax
在已經求得實際的控制值以后，將它與值Vmax進行比較，并且， 若實際值更大，則限制到Vmax。
試驗已經證實，在所述的實施例中，下面的電壓值是特別適合的
V03 = 2.336V
V04 = 1.755V
V13 = 3.33V
V14 = 2.786V
當然，在按本發明的行駛控制器的其它實施例中可能需要其它的 電壓值。
作為用于其它參數的標準值，已經證實適合的是 V01 = 4.140V V02 = 0.327V<formula>formula see original document page 11</formula>
但這些值可以變化并且被存儲在數據處理裝置中，具體而言是按 下面的三個步驟
1. 磁性載體在正的方向上最大偏轉，并且存儲測得的霍耳傳感器 1的霍耳電壓為V01,以及存儲測得的霍耳傳感器2的霍耳電壓為Vll;
2. 磁性栽體在負的方向上最大偏轉，并且存儲測得的霍耳傳感器 1的霍耳電壓為V02，以及存儲測得的霍耳傳感器2的霍耳電壓為V12;
3. 在數據處理裝置的永久存儲器中存儲這些變化的值。
權利要求
1.用于控制動力驅動的地面輸送車輛的行駛機構的行駛控制器，具有兩個相互間有側向間距的霍耳傳感器，還具有一磁場線源，該磁場線源在操縱行駛控制器時可相對于霍耳傳感器偏移，從而改變霍耳傳感器中的磁通量密度。
2. 如權利要求l所述的行駛控制器，其特征在于，所述霍耳傳感 器扁平狀地設置在一個印制電路板的一側上。
3. 如權利要求2所述的行駛控制器，其特征在于，在印制電路板 的與霍耳傳感器對置的一側上設有用于傳導磁場線的磁軛。
4. 如權利要求1至3中任一項所述的行駛控制器，其特征在于， 所述磁場線源包括兩個在側向相互間隔設置的7JC磁體。
5. 如權利要求4所述的行駛控制器，其特征在于，所述永磁體設 置在霍耳傳感器上方，具有相反的極性，其中，各極軸基本垂直于印 制電路板延伸，并且在操縱行駛控制器時可在一個基本平行于印制電 路板的平面中偏移。
6. 如權利要求5所述的行駛控制器，其特征在于，所述永磁體在 其背離印制電路板的一側上通過用于傳導磁場線的磁軛相連接。
7. 如權利要求5或6所述的行駛控制器，其特征在于，所述永磁 體可以在一個圓形軌跡上偏移。
8. 如權利要求1至7中任一項所述的行駛控制器，其特征在于， 所述行駛控制器包括一個數據處理裝置，該數據處理裝置接收由霍耳 傳感器產生的電信號并且將該信號配置行駛速度和行駛方向，其中， 為了確定行駛速度而使用一個霍耳傳感器的信號，此時磁通量密度處 于這樣一個范圍，在該范圍內，電信號是磁通量密度的函數。
9. 如權利要求8所述的行駛控制器，其特征在于，設有一個存儲 裝置，在該存儲裝置中存儲依據行駛控制器位置而定的用于霍耳傳感 器電信號的期待理論值；以及，設置一個裝置實施比較，用于將理論 值與由霍耳傳感器產生的實際值進行比較，在兩個霍耳傳感器的信號的實際值不是期待的特性時使行駛控制器狀態為"中立"。
10.如權利要求8或9所述的行駛控制器，其特征在于，用于將 理論值與實際值進行比較的裝置設計為，如果實際值具有對于中立位 置所期待的信號特性，則該裝置使行駛控制器狀態為"中立"。
全文摘要
用于控制動力驅動的地面輸送車輛的行駛機構的行駛控制器，包括兩個相互間有側向間距的霍耳傳感器以及一個磁場線源，該磁場線源在操縱行駛控制器時可相對于霍耳傳感器偏移，從而改變霍耳傳感器中的磁通量密度。
文檔編號B62B3/06GK101297485SQ200680039630
公開日2008年10月29日 申請日期2006年9月30日 優先權日2005年10月24日
發明者K·施坦德克 申請人:雷馬·利普蘭特有限及兩合公司