用于確定旋轉元件的至少一種旋轉特性的傳感器裝置的制造方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]由現有技術已知眾多的傳感器，其感測旋轉元件的至少一種旋轉特性。在此，旋轉特性可普遍理解為至少部分地說明旋轉元件的旋轉的特性。在這里，例如可以涉及角速度、轉速、角加速度、旋轉角、角度位置或者能夠表征旋轉元件的連續或者不連續的、單調的或者多變的旋轉或者轉動的其它特性。例如，這類傳感器在Konrad Reif的Sensoren imKraftfahrzeug (機動車中的傳感器)，2010第I版，63至73頁和120至129頁中說明。本發明的特別的重點在于轉速感測，然而原則上本發明不限于此。轉速感測尤其可以設置為感測例如曲軸或者凸輪軸的轉速。
[0002]在混合動力車輛或者電動車輛中使用例如轉速傳感器的情況下，對機械的牢固性和測量精度提出高的要求。然而，在電動機中通常每分鐘I至大約25.000轉的整個轉速范圍上，尤其在下邊緣范圍和上邊緣范圍中，已知的轉速傳感器不提供根據最新的要求所要求的精度。
【發明內容】
[0003]通過根據本發明提出的解決方案，相對于根據現有技術已知的傳感器裝置，提供一種傳感器裝置，該傳感器裝置具有在旋轉元件的整個轉速范圍上被提高的測量精度。
[0004]與之相應地，提出一種用于確定旋轉元件的至少一種旋轉特性、尤其用于確定驅動機中的軸的位置和/或轉速的傳感器裝置。
[0005]傳感器裝置具有至少一個可以與旋轉元件連接的增量承載件(Inkrementtraeger) ο通常在增量測量方法中使用增量承載件。在轉速傳感器中通常得以使用的測量方法是增量式計數方法，其中，通過對單值、也稱作增量值的計數來測量每單位時間的值改變，并且由此可以得出不同的旋轉特性、如例如轉速或者之前所提到的其它特性之一。為此，增量承載件通常具有沿著路徑周期性地布置的值發送器，所述值發送器可以分別單個地感測并且分別觸發計數值提高或者減小一個增量。
[0006]例如，增量承載件可以包括與相應的磁傳感器相配合的、由可磁化的材料構成的齒輪，只要外部的磁場使所述齒輪運動，則該齒輪在每個齒的區域中和布置在兩個齒之間的每個空隙的區域中由于磁場的不同影響而產生可感測的事件。也可以考慮，構造多極輪形式的增量承載件，所述多極輪通常通過具有交替的或者說輪流的磁性極化的一序列永磁區域來構成。在這里，這類多極輪能夠通過由于與外界磁場的干涉例如交疊來形成多個自身的磁性場區域、即通過測量外界磁場的改變來產生多個可感測的磁性事件，但是或者能夠通過直接測量多個處于兩個相鄰的永磁區域之間的磁性場區域來產生多個可感測的磁性事件。
[0007]此外，根據以本發明為基礎的構想，傳感器裝置具有用于在旋轉元件的位置上產生磁場的至少一個磁場發生器，所述磁場發生器例如可以由永磁鐵構成。此外，傳感器裝置具有至少一個第一磁傳感器和至少一個第二磁傳感器，其中，第一磁傳感器產生第一傳感器信號并且第二磁傳感器產生第二傳感器信號。由第一磁傳感器和/或第二磁傳感器所產生的傳感器信號例如可以僅僅包括關于對各個由旋轉元件的旋轉所產生的增量式事件的感測的時間序列的信息，但是或者能夠以已經事先評估的、準備的形式示出關于所想要的旋轉特性的信息。
[0008]此外，根據本發明的傳感器裝置設置，第一磁傳感器為被動感應式傳感器，該被動式傳感器優選具有至少一個線圈，所述線圈設置為感測由旋轉元件的渦電流產生或者改變的磁場。第二磁傳感器為主動式傳感器，在這里，該主動式傳感器優選具有至少一個霍爾元件和/或至少一個磁阻元件。
[0009]通過被動感應式傳感器與主動式傳感器共同的組合能夠實現兩種傳感器類型的不同特性的也能夠以有利的方式利用的組合。例如將線圈設置為根據感應原理工作的被動感應式磁傳感器的特別優點在于，基于旋轉元件的增加的旋轉速度和所產生的各個磁性事件的序列的也增加的速度，磁傳感器感應線圈內部的、可測量并且也增加的電壓。因此，最大可感測的轉速不被各個事件的不足的分辨率(Aufloesung)限制，而僅僅被線圈的電子技術特性、例如諧振頻率限制。在這里，所測量的感應電壓以特別有利的方式隨著增大的旋轉速度而具有改進的信噪比。換言之，信噪差(Signal/Rausch-Abstand)增大。由此，被動感應式傳感器特別好地適合于測量高的轉速。反之，由于因此也低的信噪差，被動感應式傳感器不那么適合用于測量低的轉速。
[0010]在較低的轉速范圍內，例如霍爾元件形式的主動式磁傳感器的使用以有利的方式起作用。借助于這種主動式磁傳感器，能夠以具有測量信號的相應高的精度的方式感測直到旋轉元件的小于每分鐘I轉至靜止狀態的轉速范圍的轉速或者說轉動速度。反之，可被主動式磁傳感器感測的轉速或者說轉動速度通常由于用于干擾抑制的信號處理的受限的帶寬而被限制于目前大約10至20kHz的增量頻率、即被限制于所感測的磁性事件的頻率。所述增量頻率通常相當于與事件發生器的數量相乘的旋轉元件轉動頻率或者說轉速。
[0011]據此，通過兩種傳感器類型的使用可以以有利的方式實現將可測量的轉速范圍從每分鐘O轉擴寬直至每分鐘20，000轉以上。然而，理論上也可以考慮，最大轉速可以處于每分鐘80，000轉至每分鐘100，000轉的范圍內。通過充分利用以兩種傳感器類型為基礎的測量原理、尤其通過評估所述傳感器信號中至少一個也能夠實現:可以提供測量信號在整個轉速范圍內的高的精度。
[0012]在被動感應式傳感器的與主動式傳感器的轉速范圍重疊的轉速范圍內，也提供與信號精度有關地冗余的傳感器信號。
[0013]替代所述被動感應式傳感器，也可以使用另外的傳感器類型、例如主動感應式傳感器，所述傳感器類型具有隨著轉速的提高也提高的信噪差。
[0014]根據傳感器裝置的另一種實施方式可以設置，第一磁傳感器和第二磁傳感器在徑向方向上相對于旋轉元件前后相繼地布置。換言之，在這里，第一磁傳感器和第二磁傳感器可以從磁場發生器出發向旋轉元件的方向看優選相互前后跟隨地布置。因此，所述磁傳感器中的一個磁傳感器比另一個磁傳感器具有更大的、到旋轉元件的徑向間距。此外，以此方式，可以確保傳感器裝置構型為插式傳感器，例如具有僅僅微不足道地提高的長度。因此，不需要實質性的改變來接收所提出的傳感器裝置。
[0015]替代地，根據傳感器裝置的另一種實施方式也可以設置，第一磁傳感器和第二磁傳感器相對于旋轉元件在徑向方向上相互并列地布置。在這里，第一和第二磁傳感器能夠不但在旋轉元件的旋轉方向上布置，或者但是在平行于旋轉元件的旋轉軸線的方向上相鄰地布置。由此，不但第一而且第二磁傳感器可以以有利的方式包括到旋轉元件的、以優化的方式盡可能小的間距。
[0016]此外，可以設置，傳感器裝置具有導流元件，優選該導流元件被第一磁傳感器的線圈至少部分地圍繞。優選該導流元件可以由鐵磁的材料構成。同時，導流元件構成線圈的芯并且由此由于導流元件中的提高的磁流密度而提高感應電流，這進一步以有利的方式引起信噪差的提高。為此，優選導流元件通過與磁場發生器共同構成的接觸面來鄰接磁場發生器。
[0017]根據傳感器裝置的另一種構型，可以設置，第一磁傳感器和第二磁傳感器設置為磁性地掃描共同的增量承載件。
[0018]根據傳感器裝置的另一種實施方式，可以設置，至少一個增量承載件為齒輪，其中，該齒輪由至少部分鐵磁的、優選具有高的導磁能力的材料構成。
[0019]替代地或者附加地，在本發明的另一種實施方式中，所述至少一個增量承載件可以是磁性的多極輪。為此，所述多極輪例如可以通過包括在塑料中的永磁的、具有局部交替的極性的顆粒構成。
[0020]根據另一種實施方式，也可以設置，至少一個增量承載件具有永磁區域并且所述增量承載件設置為形成渦電流。在這里，優選可以涉及之前所說明的磁性極輪形式的增量承載件。
[0021]根據本發明的另一種實施方式，可以設置，傳感器裝置此外包括至少一個評估單元，優選所述評估單元設置為評估第一傳感器信號和/或第二傳感器信號。在這里，傳感器信號的評估通常理解為任何任意的過程步驟，所述過程步驟使用于從傳感器信號出發獲得關于旋轉元件的旋轉特性的信息。例如，在將轉速作為待感測的旋轉特性的情況下，在這里可以設置，為傳感器裝置的每個磁傳感器設置一個自身的評估單元，所述評估單元至少部分地、優選然而完全地僅評估被分配給該評估單元的磁傳感器的各一個傳感器信號，并且將所獲得的、關于旋轉元件的轉速的信息以數據信號的形式提供用于例如不屬于傳感器裝置的發動機控制裝置、尤其發動機控制儀。在這種情況下，例如發動機控制儀從每個評估單元接收一個自身的轉速信息并且必須根據轉速信息、尤其轉速自身在對應的轉速信息的精度方面比較和/或檢驗所述轉速信息。
[0022]然而，替代地或者附加地，也可以設置，傳感器裝置包括僅僅一個評估單元，該評估單元構造為評估多個由多個磁傳感器產生的傳感器信號。根據該具有僅僅一個評估單元的實施方式，以有利的方式提出這樣的可能性，可以使傳感器裝置和可能的發動機控制裝置之間的在其他情況下