用于将传感器装置的模拟输出信号偏移的系统、传感器支承单元、偏移器模块以及偏移方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于将传感器装置的至少一个模拟输出信号偏移的系统和方法。本发明也涉及包含支承件及这种系统的传感器支承单元。本发明还涉及偏移器模块。
【背景技术】
[0002]用传感器支承单元来装备诸如包含转子和定子的电机之类的机械装置是已知的，所述传感器支承单元用于跟踪转子相对于定子的旋转。可以用这样的传感器装置来装备包含移动部分和固定部分的其它机械装置，诸如动力转向装置、交流发电机和齿轨装置。取决于机械装置，移动部分可能以旋转或平移而移动。因此，传感器装置可包含旋转角度传感器或线性传感器。
[0003]换言之，每个机械装置装备有专用传感器装置，意味着具体索引化(indexat1n)以提供有效测量。
[0004]使用传感器支承单元的某些客户不具有关于电机控制策略的大量经验和知识，因此他们使用现成的解决方案。这些解决方案通常只能接受传感器支承输出信号利用转子磁场的非常精确的索引化。通常，如果可以通过控制器调整输出信号的零索引与转子的零索引之间的误差，则可以接受仅±8度的该误差，而且在没有控制器调整的情况下，可以接受仅±0.5度的该误差。
[0005]机械上，零索引可以采用两种方式来设定:利用轴对转子进行预先编索引(由电机制造商完成)和/或利用传感器对轴进行预先编索引(由电机制造商或传感器制造商完成)。由于这些方法涉及精确的机械索引化，因此它们实现起来困难而且昂贵。
[0006]例如，已知在轴上安装具有自由度的传感器支承单元，这允许该传感器旋转以便将输出信号相对于转子机械地偏移。传感器围绕转子达到180度的旋转可以是提供正确偏移所必需的。这样的方法难以实现而且要求特定工具作业以用于机械角度偏置的精确索引化。
[0007]与权利要求1的前序部分对应的W0-A-2007/077389描述了一种用于检测旋转元件相对于非旋转元件的角度位置的系统。将传感器固定到旋转元件或非旋转元件上，并且处理传感器的输出信号以生成差分信号。
[0008]W0-A-2010/082086描述了一种用于感测电能助力转向装置的绝对旋转角度的方法和装置，所述电能助力转向装置包含围绕旋转轴移动而且可移动若干圈的转子。将感测装置连接到具有信号处理器、转换器、计算处理器和积分单元的电子控制单元(ECU)。ECU调整该感测装置的输出信号的偏置和增益。
[0009]W0-A-2011/070391描述了一种用于估计旋转装置相对于固定装置的角度位置的方法和装置。测量装置包含被连接到电子控制单元(ECU)的若干角度传感器，用于生成和处置信号来估计旋转装置的角度位置。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提供一种用于将传感器装置的模拟输出信号中的至少一个偏移的简单系统和方法。
[0011]为此，本发明涉及一种用于将传感器装置的至少一个模拟输出信号偏移的系统，所述系统包含传感器装置，所述传感器装置包含适于装备机械装置的至少两个检测单元，而且所述传感器装置根据机械装置的行为来传送至少两个模拟输出信号。
[0012]该系统特征在于，除了所述传感器装置，它还包含:
[0013]-偏移器电路，选择性地处理至少两个模拟输出信号，而且至少包含:
[0014]-第一部分，包含具有可变参数的至少一个无源模拟元件，所述第一部分被配置为选择性地处理至少两个模拟输出信号以传送传感器装置的第一偏移模拟输出信号，以及
[0015]-第二部分，包含具有可变参数的至少一个无源模拟元件，所述第二部分被配置为选择性地处理至少两个模拟输出信号以传送传感器装置的第二偏移正弦信号，所述第二偏移正弦信号不同于所述第一偏移模拟输出信号；以及
[0016]-控制部件，用于控制无源模拟元件的可变参数，这些可变参数的变化在偏移器电路中将传感器装置的模拟输出信号中的至少一个偏移；
[0017]而且特征在于，所述偏移器电路传送传感器装置的至少两个模拟输出信号，所述至少两个模拟输出信号中的至少一个偏移输出信号包含传感器装置的第一偏移模拟输出信号和/或第二偏移正弦信号。
[0018]由于本发明，可以在不需要机械角度偏置的精确索引化的情况下偏移电子角度偏置。此外，不需要复杂控制器的软件中的用户的干预。有利地，偏移器电路和控制部件可以被添加到现有传感器装置上，不需要修改该传感器装置以及它的内在组件。利用根据本发明的简单、廉价且有效的系统和方法，可以获得接近90度的最大可实现偏移，如后面详述的。
[0019]根据有利的但非强制的本发明的其它方面，这样的系统可以并入以下特征的一个或多个:
[0020]-该偏移器电路传送两个偏移模拟输出信号，它们是第一偏移模拟输出信号和第二偏移正弦信号。
[0021]-该偏移器电路的第一部分和第二部分各自包含具有可变初级参数的初级无源模拟元件，优选地，所述可变初级参数具有相同值，其中通过控制部件进行的可变初级参数的同时变化在初级预定偏移区间上将传感器装置的至少两个模拟输出信号偏移，而且偏移器电路传送两个偏移模拟输出信号。
[0022]-第一部分包含各自具有可变次级参数的两个次级无源模拟元件，而第二部分包含具有可变次级参数的一个次级无源模拟元件，优选地该可变次级参数具有与第一部分的两个次级参数之一相同的值，通过控制部件进行的可变次级参数的同时变化在与初级预定偏移区间不同的次级预定偏移区间上将传感器装置的至少两个模拟输出信号偏移，而且偏移器电路传送两个偏移模拟输出信号。
[0023]-偏移器电路的第一部分仅包含具有可变参数的一个无源模拟元件，而偏移器电路的第二部分仅包含具有可变参数的一个无源模拟元件，其中通过控制部件进行的两个可变参数的同时变化在预定偏移区间上将传感器装置的模拟输出信号偏移，而且偏移器电路传送两个偏移模拟输出信号。
[0024]-第一部分是余弦部分，而且第一偏移模拟输出信号是余弦信号，第二部分是正弦部分，而且第二偏移模拟输出信号是正弦信号，而且向正弦信号除以余弦信号应用的反正切函数与旋转部分相对于机械装置的固定部分的旋转角对应。
[0025]-控制部件包含与无源模拟元件中的至少一个相关联的至少一个电位器，所述至少一个电位器适于选择性地修改该无源模拟元件的可变参数。
[0026]-控制部件包含发射器，所述发射器适于在无源模拟元件中的至少一个上选择性地动作，并修改该无源模拟元件的可变参数。
[0027]-发射器是激光发射器，所述激光发射器适于选择性地将激光光线发射到无源模拟元件中的至少一个上，并修改该无源模拟元件的可变参数。
[0028]-无源模拟元件中的至少一个是电阻器元件，而且它的可变参数是电阻值。
[0029]-无源模拟元件中的至少一个是电感器元件，而且它的可变参数是电感值。
[0030]-至少传感器的检测单元以及偏移器电路的第一部分和第二部分一起位于传感器装置的壳体中。
[0031]-偏移器电路的第一部分和第二部分一起位于偏移器壳体中，所述偏移器壳体可独立于传感器装置的壳体而操作。
[0032]-控制部件也位于偏移器壳体中。
[0033]本发明还涉及一种包含支承件以及如上述系统的传感器支承单元，其中所述系统的传感器以及支承件装备机械装置的固定部分和旋转部分。优选地，支承件的外环和传感器的检测单元被安装在机械装置的外部固定部分上，而支承件的内环以及与检测单元相关联的编码器被安装在机械装置的内部旋转部分上。可替换地，支承件的内环和传感器的检测单元被安装在机械装置的内部固定部分上，而支承件的外环以及与检测单元相关联的编码器被安装在机械装置的外部旋转部分上。
[0034]本发明还涉及一种偏移器模块，包含:
[0035]-偏移器电路，其属于其中偏移器电路的第一部分和第二部分一起位于偏移器壳体中的系统，所述偏移器壳体可独立于传感器装置的壳体而操作；以及
[0036]-偏移器壳体，其中偏移器电路位于所述偏移器壳体中，而且该偏移器壳体可独立于属于所述系统的传感器装置的壳体而操作。
[0037]优选地，属于所述系统的控制部件也位于偏移器壳体中。
[0038]本发明还涉及一种用于将传感器装置的至少一个模拟输出信号偏移的方法，所述传感器装置包含适于装备机械装置的至少两个检测单元，其中所述方法至少包含以下步骤:
[0039]-(A)传感器装置根据机械装置的行为来传送至少两个模拟输出信号；
[0040]-⑶偏移器电路利用以下部件来选择性地处理模拟输出信号:
[0041]-偏移器电路的第一部分，包含具有可变参数的至少一个无源模拟元件，