检测驱动装置可移动组件位置的方法及位置检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于检测驱动装置的可移动组件位置的方法以及位置检测装置。本发明更涉及一种驱动装置。
【背景技术】
[0002]专利说明书US 6，781，524揭露了一种用于在道路上移动的车辆的位置检测系统。所述已知的系统包含配置在每个所述车辆上的磁性组件。传感器线圈被配置在所述道路中。如果具有其磁性组件的车辆接着在这种传感器线圈之上移动，利用所述磁性组件在所述传感器线圈中产生了磁通。然后可利用传感器线圈电压的测量来测量所述磁通，使得可检测到所述传感器线圈上所述车辆的存在。
[0003]有关于此的缺点是，例如，在基于所测量的传感器线圈电压而可能决定车辆位置之前，大量的时间消逝。那是由于事实上，特别是连续的周期性电压信号被施加至所述传感器线圈，所以只有连续的测量信号可用于位置决定的目的，这里所述测量信号的包络在多个周期期间被测量，其花费了大量的时间。
[0004]公开的专利申请案EP 2 105 713 Al揭露了一种位置测量装置以及其操作方法。在那个例子中，提供了取样印刷电路板，包含多个接收机线圈以及多个激励导体轨道。在那个例子中，所述激励导体轨道被体现为多个平面的平行个别导体轨道，电流流经所述个别导体轨道。利用脉冲激励电流来供应所述个别导体轨道。因此，电磁场在所述激励导体轨道中产生，并在所述接收机线圈中诱导出电压，以从其决定固定至转子轴的码圆盘位置信息。
[0005]公开的专利申请案DE 10 2007 016 787 Al揭露了一种用于决定电磁铁中电枢位置的方法。在那个例子中，提供了电磁铁，包含多个励磁线圈。此外，提供了测量绕组。如果将电脉冲施加至所述励磁线圈，则所述电枢的位置因此而改变。此移动改变了所述电磁铁中的磁通分布，其在所述测量绕组中诱导出电压。在所述测量绕组中诱导出的所述电压然后可进步一用于评估的目的。
[0006]公开的专利申请案DE 43 11 973 Al揭露了一种用于磁性位置及/或距离决定的磁感传感器线路，以及一种用于此目的的方法。在那个例子中，提供了多个发射机线圈以及多个接收机线圈。所述发射机线圈可例如利用正弦激励电流或以长方形脉冲来驱动。因此，在所述接收机线圈中诱导出电压，其中在所述接收机线圈中所产生的诱导AC电压取决于可动地配置在所述线圈上的磁铁位置。
[0007]欧洲专利说明书EP O 856 722 BI的德国翻译DE 698 05 871 T2揭露了一种使用磁致伸缩延迟线的长度测量装置。在那个例子中，提供了驱动线圈，其利用驱动脉冲产生器电路来致动。后者将预先决定的控制或驱动脉冲施加至所述驱动线圈。检测电路然后检测作为在接收线圈中产生的诱导电压的检测脉冲信号。
[0008]公开的专利申请案EP I 229 301 Al揭露了一种用于检测可移动组件位置的传感器系统。在那个例子中，提供了主要线圈以及多个二级线圈。利用电激励脉冲来供应所述主要线圈，使得在所述二级线圈中诱导出电压。在所述二级线圈中所诱导出的电压的测量然后用于决定所述可移动组件的位置。
[0009]本发明所解决的问题可因此视为是具体说明了一种用于检测驱动装置的可移动组件的位置的方法，其克服了已知的缺点，并能够有更快的位置检测。
[0010]此外本发明所解决的问题可视为是具体说明了一种用于检测驱动装置的可移动组件的位置的相应装置。
[0011]本发明所解决的问题也可视为是具体说明了一种包含可移动组件的相应驱动装置，在该装置中，让所述可移动组件的所述位置的快速检测变得可能。
[0012]这些问题利用独立权利要求的各自标的来解决。本发明的有利配置是相应从属权利要求的标的。
【发明内容】
[0013]根据本发明的一方面，提供了一种用于检测驱动装置的可移动组件的位置的方法。用于检测所述位置的装置，其也可称为位置检测装置，包含至少一个励磁线圈以及至少一个指派至所述励磁线圈的二级线圈。将电激励脉冲施加至所述励磁线圈。然后所述激励脉冲在所述二级线圈中诱导出电压。测量所述二级线圈电压，也就是存在于所述二级线圈的电压。所述可移动组件的位置随后基于所测量的二级线圈电压来决定。
[0014]根据本发明的进一步方面，提供了一种用于检测驱动装置的可移动组件的位置的装置，其具有至少一个励磁线圈以及至少一个指派至所述励磁线圈的二级线圈。此外，提供了一种脉冲产生器，其被形成用以将电激励脉冲施加至所述励磁线圈，结果藉此在所述二级线圈中诱导出电压。此外，形成了检测器，其可测量所述二级线圈中的电压，也就是二级线圈电压。在本发明含义中一种用于检测驱动装置的可移动组件位置的装置一般也可称为位置检测装置。
[0015]依照本发明的另一方面，提供了一种驱动装置，其包含可移动组件以及根据本发明用于检测所述可移动组件位置的位置检测装置。优选的是，所述位置检测装置是以整合在所述驱动装置中的方式来形成。所述位置检测装置也可特别与所述驱动装置分开形成，结果是让在现有驱动装置上的改造，例如随后的整合，变得有利地可能。
[0016]因此本发明包含将电激励脉冲施加至励磁线圈的概念。所述施加可优选地包含供应所述励磁线圈AC电压。作为施加所述电激励脉冲的结果，在二级线圈中诱导出了电压。如果可移动组件然后在所述二级线圈上移动，这将改变所述二级线圈中时间线圈电压分布的最大值。这个改变(其特别是利用所诱导的线圈电压的测量来发现)用于决定所述可移动组件的位置。如果没有可移动组件在所述二级线圈上移动，电磁耦合不被扰乱，所述诱导出的线圈电压彼此抵销，使得所测量出的二级线圈电压趋向零。由于事实上只有一个电激励脉冲被施加至所述励磁线圈，所述诱导出的线圈电压也将只具有时间上限制的持续期间。因此，相较于现有技术，在所述激励脉冲已施加至所述励磁线圈之后，即使在非常短的时间之后，可有利地决定所述可移动组件的位置。特别是关于一般牵涉在信号的更多多个周期期间测量电压测量信号的包络的已知方法，根据本发明的方法能够有短很多的测量持续期间(确实不需要在多个周期期间进行测量)其结果是，相较于已知的系统，决定所述可移动组件的位置具有相当较短的持续期间。
[0017]根据本发明的一个具体实施例，测量了二级线圈的差分电压。在本发明含义中的线圈特别具有线圈开端以及线圈末端，其中差分电压特别是在所述线圈开端以及所述线圈末端之间测量。优选的是，线圈，也就是励磁线圈及/或二级线圈，包含η个绕组，其中η代表绕组的数目。在本发明的进一步具体实施例中，所述线圈末端或所述线圈开端接地，其中，特别是，接着测量分别在所述线圈开端以及线圈末端之间的电压，其相应于所述线圈的差分电压。然后所测量的差分电压使得特别可能推导出可移动组件的位置。在此情况中，通过范例的方式，使用数学函数而基于所测量的差分电压来计算所述位置。
[0018]根据本发明的一个具体实施例，二级线圈具有正弦或余弦几何学。特别是，所述二级线圈也可也具有三角形几何学。这种几何学特别意指在可移动组件的位置上映像的二级线圈中所诱导出的电压的最大值具有余弦或正弦或三角形的时间剖面。这种几何学可特别利用相应的绕组配置来实现。如果提供了多个二级线圈，它们可具有正弦或余弦几何学，例如，其优选地以关于彼此偏移90°的方式来配置。也就是说，在所分别诱导出的传感器线圈电压之间的相差是90°。然而，优选的是，这种相移也可不同于90°。
[0019]在本发明含义内的激励脉冲特别具有限制的时间持续期间。所述时间持续期间优选的是在微秒范围中。所述电激励脉冲的时间持续期间也可优选地少于1000 μ s或少于100 μ S，特别是少于10 μ So所述电激励脉冲越短，在二级线圈中所诱导出的线圈电压的时间持续期间也越短。此外，因此，也可能特别有利地避免在邻近的励磁线圈或二级线圈的电磁干扰性。因此可特别敏感地进行位置决定。
[0020]依照本发明一个优选的具体实施例，可将多个电激励脉冲施加至励磁线圈。此有利地使其可能连续地进行多个位置测量。在这方面，可有利地追踪可移动组件的移动路径。一般而言，电激励脉冲可也称为电脉冲激励信号。在两个电激励脉冲或两个脉冲激励信号之间的时间间隔可为，例如20 μ S0所述电激励脉冲优选地以IkHz至IMHz的重复频率施加。所述激励脉冲的时间持续期间也可特别在600ns以及2000ns之间，其中所述激励脉冲优选地具有接近600ns或接近2000ns的时间持续期间。
[0021]依照本发明的一个示范性具体实施例，对于多个二级线圈，特别是两个，例如四个，优选的是，八个二级线圈，也可能被指派至励磁线圈。根据本发明的进一步具体实施例，也可能提供多个励磁线圈，特别是两个，例如三个，特别是四个励磁线圈。特别是多个二级线圈的准备能够有可移动组件位置的特别精确的决定，因为所述可移动组件关于所述二级线圈的相对位置可利用所测量的差分电压的相应数学评估来决定。如果提供了多个二级线圈，可优选地测量相对于二级线圈的差分电压。此外，或作为替代，也可能特别测量两个二级线圈之间的差分电压。也就是说，特别测量了一个二级线圈的差分电压以及另一个二级线圈的差分电压，然后利用数学函数彼此在计算上考虑了这两个测量的差分电压。基于这些测量的差分电压，然后可有利地决定驱动装置的可移动组件位置。
[0022]通过范例的方式，差分电压或两个测量的差分电压之间的差可接近0V。这特别是如果二级线圈的电磁场不被可移动组件的存在所干扰的情况，其特别是如果所述可移动组件不位在所述二级线圈邻近处的情况，例如在所述二级线圈之上。特别当所述可移动组件干扰所述二级线圈中的电磁场时，差分电压或两个测量的差分电压之间的差不是0V，也就是不等于0V。这种干扰特别是当所述可移动组件位在所述二级线圈的邻近处，例如在所述二级线圈之上时发生。特别是，因为特定的线圈配置、相移以及所述二级线圈的形式，然后可使用数学函数以计算所述位置。根据本发明的一个具体实施例，所述二级线圈也可也成对地被指派至励磁线圈。在此情况中，则对于每对二级线圈测量差分电压。这有利地使得即使在其相对长的移动距离上，可能连续地测量所述可移动组件的位置。
[0023]在本发明含义内的位置可特别是坐标系统中(特别是在笛卡尔坐标系统中)的位置。可移动组件的位置可因此利用x、y以及Z坐标来描述。优选的是，所述可移动组件的位置也可利用球坐标来描述。特别的是，如果所述可移动组件是旋转可移动组件，位置也可包含旋转的角度。也就是说，特别决定了所述旋转组件的旋转角度。
[0024]依照本发明的一个优选具体实施例，可将励磁线圈及/或二级线圈形成为一个或多个电路板上的导体轨道。也就是说，特别是，导体轨道以它们形成线圈的这种方式被形成于电路板上。电路板也可被形成为印刷电路板。这种印刷电路板特别是一种用于电子组件的载体。由于事实上所述线圈优选地是通过所述电路板上的导体轨道来实现，特别紧凑的结构变得可能。特别是，这能够以特别简单的方式而与所述线圈做出电接触。
[0025]依照一个具体实施例，励磁线圈具有长方形形式，二级线圈优选地以长方形形式来配置。一般而言，所述励磁线圈的绕组也可称为激励绕组。一般而言，二级线圈的绕组也可称为二级绕组。
[0026]依照本发明一个优选的