專利名稱：汽車的感應式傳感器模塊和運行這種傳感器模塊的方法
技術領域：
本發明涉及如獨立權利要求前序部分所述的用于汽車安全系統的傳感器模塊和用于使這種傳感器模塊運行的方法。
背景技術：
由DE 11 2006 003 053 T5已知無線轉速傳感器，其中測量汽車車輪的轉速并且將由傳感器測得的測量值制備成數據電碼，它給出車輪轉速。此外這樣配置傳感器，使得無線地發送數據電碼。為了測量轉速，測量單元測量磁流的變化并且無線地導引相應的信號返回到基站或控制單元。現有的傳感器部件包括電池或其它形式的能源或電源，它一般提供相對較小的電流，例如以低壓供電。此外所謂的ECU部件可以控制所述傳感器部件轉換到睡眠模塊，用于節省電池電流，因為汽車可能停止。由US 2004/0150516 Al已知無線的轉速計系統，其中產生和/或儲存必需的能量，用于無線地供電轉速計。在此設有能量管理， 為了產生能量使用發電機，它為了產生能量充分利用汽車車輪的旋轉。作為儲存設備使用高效-可再充電的電池或者超級電容。作為發電機可以使用所謂的多極旋轉發電機。發送器元件可以在接通到休眠模式或使其無效，直到控制器通過其發送器模塊喚醒傳感器。
發明內容
與此相比，按照本發明的用于汽車安全系統的傳感器模塊或相應的用于使這種傳感器運行的方法的優點是，所述傳感器模塊具有控制裝置和用于數據的存儲器，其中該控制裝置根據至少一個汽車參數和/或事件從存儲器讀出并發送數據。由此能夠根據情況發送，它減小能耗，但是同時不限制數據在時間上的連續性。因此例如對于制動器的控制，能夠在控制器中的分析算法中實現準確地分析。尤其在轉速計中本發明具有大的用處，因為一般在汽車中設置四個轉速計，因此對于每個輪胎配有一個并因此使無線電通訊限制到最少。在傳感器模塊中設有存儲器已經能夠在傳感器模塊本身中進行第一次分析，由此使控制器作為發送的無線信號的接收器免除這種分析。這帶來數據分析上的速度優勢。在此傳感器模塊指的是結構單元，例如轉速計或加速度傳感器或速率傳感器或空氣壓力傳感器或固體聲傳感器。對傳感器模塊尤其還可以附設部件如鋼輪或多極編碼器。在此傳感器模塊可以具有自身的傳感器元件，其中例如可以使用霍爾效應、各向異性磁阻效應(AMR)和巨磁阻效應(GMR效應)。除了傳感器元件以外，以常見的方式也還存在 ASIC，專用集成電路，它執行傳感器信號的預處理。在此傳感器模塊是封閉的結構單元。只設有用于安裝位置的連接措施。所述汽車安全系統例如是行駛動力調節器、制動系統和/或氣囊系統。用于根據傳感器信號無線發送數據的發送器是至少一個無線發送器，它例如可以通過高頻擴頻如DSSS Direct Sequence Spread Spectrum (直接序列擴頻)或連續變換發送頻率(FHSSFrequency Hopping Spread Spectrum (跳頻擴頻))使用。目前也可以使用所謂的RFID即發射應答技術。在此也可以通過發射的電磁波供給能量，其中在傳感器模塊的天線線圈中整流感應電流并且充電蓄能器。該蓄能器負責對于讀出過程、對于芯片供電或者可以只用于微芯片供電。直接由控制器中的發送器或者由外部的發送器發送信號到傳感器。RFID標簽調制電磁波并因此傳遞信息。所述數據例如是數據電碼，在其中含有真正的傳感器值。所述傳感器信號代表傳感器元件給出的傳感器值。在此也可以是傳感器信號的多路傳送。所述數據電碼除了有效數據、例如傳感器值以外也可以具有其它數據如識別數據或用于修正錯誤的附加數據。發電式作用的測量原理指的是一種測量原理，其中通過測量過程同時也產生能量。對此的優選實施是感應式的測量原理，但是也可以是其它測量原理，例如壓電的或振動換能器。因此通過測量原理描述一種測量裝置，它也同時產生能量。所述存儲器通常稱為電子存儲器，在其中可以存儲數據。所述存儲器一般由集成電路構成。所述控制裝置或者可以是專用集成電路(ASIC)，或者是可編程組件，如微控制器或微處理器。也可以設有機械控制裝置，它對汽車參數或事件做出反應。傳感器模塊的運行指的是傳感器模塊試運行。在從屬的權利要求中給出在獨立的權利要求中給出的傳感器模塊或用于使這種用于汽車安全系統的傳感器模塊運行方法的有利改進方案和改善。有利地使所述存儲器由環形存儲器構成。該環形存儲器指的是一種存儲器，它連續地在一定的時間段里存儲數據并且在給定的時間過后再覆蓋它們，用于重新釋放用于新數據的存儲空間。此外有利的是，所述存儲器和控制裝置設置在集成電路上。這能夠實現緊湊的結構形式并且減少傳感器模塊的空間需求。由此也可以提高可靠性。此外有利的是，這樣配備裝置，通過直線運動或旋轉運動通過感應產生能量和傳感器信號。此外有利的是，所述傳感器模塊配置用于低能模式和高能模式，其中所述傳感器模塊具有轉換開關，它根據汽車參數和/或事件在低能模式與高能模式之間轉換。低能模式指的是一種狀態，在該狀態傳感器模塊只消耗很少能量，而高能模式相應地消耗更多能量，即，高能模式比低能模式消耗更多的能量。所述轉換開關一般按照軟件也可以電子或機械地構成。根據汽車參數，它們例如是汽車速度和/或事件如車輪狀態如滑轉或抱死的車輪來影響所述轉換開關。通過根據事件控制轉換開關，實現規則的關聯性。因此尤其可以根據汽車速度或以規則為基礎實現發送器的數據傳遞率。在第一種情況下在低速時在微控制器或其它處理器或分析電路中以低時鐘頻率處理數據，并且以低數據率從傳感器模塊發送到控制器，反之則以高速實現。在根據事件控制轉換開關時在微控制器中用于數據處理的時鐘頻率和在正常運行時的數據傳遞率是低的。在低能模式中以給定的時間間隔實現基礎監控。在需要時例如車輪滑轉或抱死時以高時鐘頻率在微控制器中處理信號，并且以速度梯度和/或絕對速度的高數據率傳遞。當然可以組合根據速度或以規則為基礎的信號傳遞。有利地使所述傳感器模塊具有帶有這種開關的能量管理，它設置在集成電路上， 在其上也設有傳感器信號的預處理。因此可以將這些功能相互集成在ASIC上并且可以選擇特別成本有利的緊湊的加工。
在附圖中示出本發明的實施例并且在下面的描述中詳細解釋。附圖中 圖1示出汽車安全系統的方框圖，
圖2示出轉速計的第一實施例，
圖3示出轉速計的第二實施例，
圖4示出按照本發明的傳感器模塊和控制器的方框圖，
圖5示出傳感器模塊的產生能量和產生傳感器信號的電路部分，
圖6示出發送器的方框圖，
圖7示出按照本發明方法的流程圖。
具體實施例方式圖1以方框圖示出汽車FZ中的汽車安全系統，具有四個轉速計WSSl至4、用于汽車動力調節的控制器ESP和由ESP控制器ESP控制的致動器AKT。轉速計WSSl至4通過無線傳遞與控制器ESP連接，由此使轉速計WSSl至4分別具有天線Al至A4，用于將其數據傳遞到控制器ESP，其中控制器ESP為了接收這些數據具有天線A5。因此至少每個轉速計 WSSl至4都具有發送模塊，用于例如以擴頻方法將數據傳遞到控制器ESP，其中控制器ESP 具有至少一個接收裝置，用于可以正確地接收所述信號并且解調。也能夠使轉速計WSSl至 4與控制器ESP之間的無線連接單向地從轉速計到控制器ESP或者也可以雙向地實現。也能夠實現廣播模式。對此指的是，傳感器發送數據給各方，無需定址特定的接收器，如同在無線廣播傳輸中常見的那樣。也能夠使轉速計將其數據傳遞到其它儀器，例如其它傳感器，其通過電纜連接與控制器ESP連接并因此使這個第二部分構成為通過電纜連接傳遞數據。控制器ESP根據所述傳感器和其它傳感器信號控制致動器AKT，例如制動器。除了目前所示的轉速計WSSl至 4以外也可以無線地與控制器耦聯其它的用于汽車安全系統的傳感器、如碰撞傳感器、即例如加速度傳感器、轉速率傳感器、力傳感器、固體聲傳感器、空氣壓力傳感器和環境傳感器如視頻、雷達、激光雷達或超聲波。圖2示出有效的轉速計的工作原理，它為了運行連接在能源的電壓源上。傳感器檢測磁流密度的變化。目前作為傳感器元件22例如設有霍爾傳感器，它測量鋼輪20的磁流密度的變化。附加地還設有磁體21，它通過旋轉的鋼輪改變其磁場。產生的信號是正弦信號23，它傳遞到控制器ECU用于繼續處理。在圖3中示出另一轉速計實施例。在這里多極編碼器30作為輪，具有變化的磁極。 所述輪的旋轉起到改變傳感器元件31中的磁流的作用。由ASIC分析傳感器元件的信號， 然后作為數字信號傳遞到控制器ECU。這些數字信號配有標記符號32。公知的原理是霍爾效應、各向異性的磁阻效應和巨磁阻效應(GMR效應)。由ASIC 制備信號并且提供具有與運動無關的恒定振幅的信號，它同樣對于每個傳感器連續地通過無線電傳遞到控制器并且在那里在微控制器中繼續處理。圖4以方框圖示出控制器E⑶和按照本發明的以標記符號40至45表示的傳感器模塊。按照本發明的傳感器模塊具有唯一的用于同時產生傳感器信號和能源的裝置40。通過一般設置在ASIC上的能源管理41實現能量在蓄能器42例如電容中的存儲，該電容也用于EMV (電磁兼容性)。傳感器信號為了傳感器信號的數字化傳遞到微控制器43內部或外部的模數轉換器上。微控制器43存儲數字化的傳感器信號到環形緩沖器44，并且從環形緩沖器通過收發機45通過無線信號傳遞數據到控制器ECU的另一收發機46，當汽車參數如汽車速度和/或事件顯示如車輪抱死或車輪滑轉時。這些數據或者可以由傳感器信號本身或者由控制器ECU獲取。為此現在也雙向地構成無線通訊。ASIC由傳感器信號形成與速度有關的電壓信號，它已經在傳感器模塊中數字地處理。在此微控制器43可以將傳感器信號轉換成控制器專用的信號，其分析信號并且在環形存儲器中連續地存儲數據。然后在規則情況下例如在不允許的速度變化時存儲的數據供使用并且繼續傳導到收發機45，用于將它們傳遞到控制器ECU。在ASIC或在微控制器中轉換成數字的速度信號或加速度信號能夠易于繼續處理。所述速度信號或加速度信號或者可以通過變送器45直接傳遞到控制器ECU上或通過收發機以固定的間斷的時間間距傳遞到控制器ECU上，或者將信號事先在微控制器中繼續處理和分析。在這里可以設定收發機45的上述的根據速度的或者以規則為基礎的數據傳遞率。圖5示出按照本發明的傳感器模塊的局部。線圈SP連接在ASIC上，一方面用于傳感器處理PP，另一方面用于產生能量EE。能量供給EE尤其可以充電電容C或者也充電其它電容或蓄能器。由傳感器信號預處理PP制備的傳感器信號傳遞到收發機TX，它通過天線AT根據傳感器信號發射數據。在圖6中示出收發機TX的可能的實施例。數字信號可以首先轉換成模擬信號，用于放大和然后調制信號，例如通過擴頻或跳頻。調制也可以數字地實現并且在調制后還可以放大。相反地構成接收結構在接收天線后面大多銜接換頻器、放大器和濾波器以及數字 信號處理。圖7以流程圖示出按照本發明的方法。在方法步驟700中例如通過線圈SP同時產生傳感器信號和能源。傳感器信號在方法步驟701中預處理并且提供例如參數，能量管理在方法步驟702中需要這些參數，用于決定，是否必須在傳感器模塊的低能模式與高能模式之間轉換。預處理的傳感器信號在方法步驟704中為了傳遞而存儲并且在方法步驟705 中發送。控制裝置借助于汽車參數和/或事件決定，是否要進行傳遞。同步地也運行能量管理，因為需要較多能量用于發送狀態，而需要較少能量用于純測量。能量管理在方法步驟 703中決定，準備多少能量，即高能模式或低能模式，或者說通過處理的時鐘頻率或通過發送器TX發送的傳遞率設定哪種消耗。
權利要求
1.用于汽車安全系統的傳感器模塊，其中該傳感器模塊具有至少一個發送器(TX)，用于根據傳感器信號無線地發送數據，其中該傳感器模塊使用發電式作用的測量原理，由此通過所述測量原理產生用于使傳感器模塊運行的能量，其特征在于，所述傳感器模塊具有控制裝置和用于數據的存儲器，所述控制裝置根據至少一個汽車參數和/或事件從存儲器讀出并發送數據。
2.如權利要求1所述的傳感器模塊，其特征在于，所述存儲器由環形存儲器構成。
3.如權利要求1或2所述的傳感器模塊，其特征在于，所述存儲器和控制裝置設置在集成電路上。
4.如權利要求1至3中任一項所述的傳感器模塊，其特征在于，所述汽車參數是汽車速度。
5.如上述權利要求中任一項所述的傳感器模塊，其特征在于，所述事件是車輪狀態。
6.如上述權利要求中任一項所述的傳感器模塊，其特征在于，所述傳感器模塊具有能量管理，其具有轉換開關，所述轉換開關根據汽車參數和/或事件在低能模式與高能模式之間轉換。
7.如權利要求6所述的傳感器模塊，其特征在于，所述低能模式設置用于產生數據，而高能模式設置用于產生數據并發送。
8.如權利要求7所述的傳感器模塊，其特征在于，所述高能模式在傳感器模塊中引起更高的時鐘頻率。
9.如權利要求1所述的傳感器模塊，其特征在于，所述測量原理構造成感應式的。
10.一種用于使汽車安全系統的傳感器模塊運行的方法，其中由傳感器模塊的至少一個發送器根據傳感器信號無線地發送數據，其中該傳感器模塊使用發電式作用的測量原理，由此通過所述測量原理產生用于使傳感器模塊運行的能量，其特征在于，所述數據存儲在傳感器模塊中的存儲器中；并且控制裝置在傳感器模塊中根據至少一個汽車參數和/或事件從存儲器中讀出并發送數據。
全文摘要
本發明建議用于汽車安全系統的傳感器模塊以及一種使這種用于汽車安全系統的傳感器模塊運行的方法，其中由傳感器模塊的至少一個發送器根據傳感器信號無線地發送數據。該傳感器模塊使用發電式作用的測量原理，由此通過所述測量原理產生用于使傳感器模塊運行的能量。在傳感器模塊的存儲器中存儲數據并且控制裝置根據至少一個汽車參數(例如速度)和/或事件(例如滑轉、抱死)讀出這些數據并發送它們。
文檔編號G01P15/09GK102356321SQ201080012306
公開日2012年2月15日 申請日期2010年3月12日 優先權日2009年3月17日
發明者托爾庫恩 B., 古澤 P. 申請人:羅伯特·博世有限公司