用于在车辆中检测速度的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于在车辆中检测速度的方法、用于实施该方法的控制装置、具有控制装置的速度传感器以及具有速度传感器的车辆。
【背景技术】
[0002]由文献DE 25 20 780 Al已知一种车轮转速传感器形式的感应式速度传感器，其中，被构造成发送器元件(或称为编码器元件)的铁磁编码器在被构造成测量检出元件(或称为测量敏感元件)的线圈连同作为磁轭的完全或部分的永磁芯的前方旋转。该装置用作发电机。在线圈中感生出发电机电压，该发电机电压的频率和幅度与转速成正比。
[0003]相比之下，由文献DE 101 46 949 Al已知一种车轮转速传感器形式的有源速度传感器，其中，铁磁的或永磁的编码器作为发送器元件在作为测量检出元件的磁阻元件前方旋转。测量检出元件在桥电路中连接为电桥，其中，测量检出元件上的桥电压被旋转的编码器调制并且由分析电路分析处理。这样的磁阻元件可以是霍尔元件、AMR元件、XMR元件或GMR元件。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，改善已知的速度测量。
[0005]该目的通过独立权利要求的特征实现。优选的改进方案是从属权利要求的主题。
[0006]按照本发明的一个方面，用于在车辆中检测在被构造成电感的测量检出元件与使所述电感发生改变的发送器元件之间的速度的方法包括如下步骤:
[0007]-检测电感的变化；
[0008]-基于变化的电感确定速度。
[0009]本发明基于如下考虑:具有磁阻测量检出元件的磁阻式速度传感器的共同之处在于，测量检出元件的信号幅度与转速无关。因此磁阻式速度传感器可以检测从静止状态到最大速度的速度，该速度基于设计决策(Entwurfsentscheidung)通过信号处理确定。所述设计决策例如可以是必需对桥电压进行低通滤波以便抑制干扰。
[0010]而在感应式速度传感器中，发电机电压及其频率与所检测的速度成正比。
[0011]这一方面导致，在静止状态下不可以测量发动机电压。在实际中在感应式速度传感器中因此产生最小速度，其中感生电压还正好高得足以可供在要检测的速度的可靠性和准确性方面满足要求的分析处理使用。在车辆技术中，对于要检测的速度存在这样的下边界是非常妨碍的，因为例如车辆中的现代调节系统如驾驶员辅助系统为了其安全、节能以及舒适功能而需要被构造成车轮转速传感器的速度传感器的信号。上述功能中的多个功能在每个要检测的速度中是需要的，其他的则特别是在要检测的速度非常低直至静止状态的情况下是重要的。例子是坡起辅助(HSA:Hill Start Assist)和驱动防滑调节(ASR)。
[0012]在感应式速度传感器中，与要检测的速度成正比变化的发电机电压然而也隐含的缺点在于，在速度高时，相应高的发电机电压会产生干扰。用于感应式速度传感器中的信号处理的半导体电路被设计用于越来越小的要处理的电压，从而必须用附加构件保护该半导体电路的输入端以免受过高的发电机电压的损害。
[0013]感应式速度传感器然而也具有优点。一方面，制造成本相比于由半导体制造的磁阻式速度传感器更小。另一方面，该感应式速度传感器特别皮实耐用。这适用于机械应力、外电磁场以及允许的温度范围。
[0014]在汽车领域中现在出于成本原因仅考虑硅作为用于磁阻式速度传感器的半导体，由此磁阻式速度传感器的工作温度向上受限，视技术而定被限制到150°C至200°C。然而在汽车中在速度传感器的一些迄今为止仅可以通过感应式速度传感器来覆盖的应用位置处具有更高的峰值温度。为此还应该注意的是，假定的AMR传感器(其仅包含开头所述的电桥、也就是磁阻测量检出元件，其中所有其他用于信号处理的元件如桥电路被外置)在没有半导体并因此没有半导体电路的由本征导电决定的温度上限的情况下也能行。然而，磁阻测量检出元件例如AMR电桥的内阻位于Ι?Ω的范围内并且输出电压最大在几十毫伏，从而不存在如下前景，即:传感器信号在没有放大器的情况下通过多米长的线路从磁阻测量检出元件经过多个电磁干扰器可靠地传输到外置的信号处理电路。
[0015]此外，基于半导体的磁阻式速度传感器所具有的缺点不是与原理有关的，而是由解决方案的工业化的方式引起的。因为可以以ASIC形式构造的信号处理电路必须是非常廉价的，这仅仅通过大量生产才是可能的，所以不进行对车辆中的各应用的匹配。一种类型的所有速度传感器以相同的频率上限工作，从该上限起来自测量检出元件的测量信号通过低通滤波被弱化。对于利基市场、例如大功率运动车辆，通过大市场设定的限制部分地过低，从而正好这些车辆必须配备有感应式速度传感器。
[0016]在此应用所提出的方法，在该方法的范围中将电感用作速度传感器中的测量检出元件。然而与在感应式速度传感器中不同，用作测量检出元件的电感不作为发电机运行，而是如在磁阻式速度传感器中那样考虑其改变的电阻抗，从而按照本发明的方法将感应式速度传感器和磁阻式速度传感器的优点合并在一起。在所提出的方法的范围内，与磁阻测量检出元件不同，电感可以在多米长的线路上被控制和读出，这是因为与磁阻测量检出元件不同，电感的内阻不位于几个kD的范围内而是明显位于其下。电感的变化在此可以如在常规速度传感器中那样通过编码器引起，该编码器例如可以构造成铁磁的。
[0017]在一种改进方案中，所提出的方法包括如下步骤:
[0018]-施加源电压到电感上；以及
[0019]-检测基于源电压而存在于电感上的测量电压的变化，以便检测电感的变化。
[0020]所述方法的该改进方案基于如下考虑:在电感旁边以待测量的速度经过的编码器根据该速度调制源电压。通过这种方式可以检测可变的测量电压作为测量信号，由该测量电压得到待测量的速度。
[0021]有利地，在此选择交流电压作为源电压。通过这种方式将存在于电感上的测量电压通过编码器的运动进行调幅，其中，所述调制与源电压的调制频率无关。编码器速度因此对测量结果的幅度没有影响，从而所提出的方法与速度无关地用于速度的测量并且可测量的待检测的速度从编码器的静止状态到由设计确定的最大速度。
[0022]在所提出的方法的一种改进方案中，所述交流电压具有在30KHz与500KHZ之间的频率。原则上虽然每个任意的频率范围都可以用于所述交流电压，但是在频率较低时存在于电感上的测量电压的可用频率是受限的，这是因为待测量的速度(例如以车轮转速的形式)不应该低于调制频率。较高的频率在实施所提出的方法的速度传感器的功能方面在正确的设计中不具有缺点，但是是不必要的，并且特别是当测量检出元件通过长电缆驱控时，可能导致不期望的电磁发送。对交流电压的稳定性没有提出高要求，这是因为作为解调的结果在信号处理中交流电压的调制频率对要测量的速度不具有直接影响。仅仅应该注意的是，不离开执行所述方法的速度传感器所设计用于的、特定的频率区间。
[0023]在一特别的实施方案中，所提出的方法包括解调存在于电感上的测量电压的步骤。解调在此可以任意实现。仅仅必要的是，信号载体即源电压与真正令人感兴趣的信息——亦即编码器速度和与之相关的、构造成电感的测量检出元件的电感变化——相分离。
[0024]特别优选地，所述解调为此包括调幅，这是因为电感发生改变的测量检出元件对通过构造成交流电压的源电压调幅的信息进行检测。为了信号处理，可以使用任意已知的用于幅度解调的方法，不仅模拟地而且数字地。在此也讨论如下电路，该电路不能解调具有小的失真的任意信号，因为对于所述方法而言令人感兴趣的信息作为解调的结果原则上包括在电感发生改变的测量检出元件的仅两个离散状态之间转换的时刻。
[0025]在一特别有利的改进方案中，借助于低通滤波器对存在于电感上的测量电压进行滤波以便解调。低通滤波在所述方法的范围内是特别有利的，因为低通滤波上边界频率可以在所述方法的范围内被置于一个值，该值实现了对汽车中的所有应用的支持，而无需匹配于车辆类型或测量位置。因此这也是可能的，因为构造成电感的测量检出元件具有非常小的特性阻抗，该特性阻抗因此相对于干扰是鲁棒的，因此低通滤波器不必用于抑制干扰或至少在一个较小范围中必须用于抑制干扰，而是用于前述解调。
[0026]按照本发明的另一方面，控制装置被设置用于，实施上述方法之一。所提出的控制装置可以构造成用于已经在车辆中存在的控制设备的适配器。在此，所提出的控制装置可以具有在测量检出元件侧和在控制设备侧的连接端，以便将关于要检测的速度的信息转换为要检测的速度，从而该速度可以被控制设备以常规方式理解。在新的要构造的控制设备中当然可以规定，将控制装置集成到控制设