磁场传感器装置、操纵装置以及用于确定相对位置的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种磁场传感器装置、用于车辆的操纵装置以及用于确定在第一组件 和第二组件之间的相对位置的方法，第一组件和第二组件例如可与用于选择车辆的变速器 档位的选择按键相结合地使用。
【背景技术】
[0002] 为了探测在两个组件之间的相对位置，可使用磁场传感器。在此，利用其产生磁场 的发送器单元可布置在组件中的第一个处，并且用于评估磁场的传感器单元可布置在组件 中的第二个处。
[0003] 文献EP 1 777 501 Al公开了一种用于借助于冗余的磁敏传感器元件无接触地确 定位置的位置传感器组件。
【发明内容】
[0004] 在该背景下，本发明实现了根据独立权利要求所述的改进的磁场传感器装置、改 进的用于车辆的操纵装置以及改进的用于确定在第一组件和第二组件之间的相对位置的 方法。从从属权利要求和以下说明中得到有利的设计方案。
[0005] 本发明涉及一种磁场传感器装置，其具有带有用于产生至少两个磁场的至少两个 磁体的至少两件式的发送器装置和用于探测磁场的探测装置，其特征在于，发送器装置的 磁体布置成可相对于彼此且可相对于探测装置运动，其中，探测装置具有用于产生至少两 个与磁场相关的传感器信号的至少两个传感器，其中，该传感器彼此邻近地布置在至少两 个磁体的磁场的重叠区域中的探测区域中。
[0006] 磁场传感器装置由此具有发送器装置和探测装置，其布置成彼此分离且可相对于 彼此运动。发送器装置可包括分别呈永磁体或电磁体的形式的多个磁体或磁性元件。磁体 可实施成棒形磁体。也可设想将空心线圈或柱状线圈用作磁性元件。磁体中的每一个可构 造成用于产生磁场。由此，磁场中的每一个可来自于磁体中的一个。因为发送器装置实施成 至少两件式，所以至少两个磁体可布置成可相对于彼此运动。发送器装置的每个部分区段 在此可构造成用于与发送器装置的另一部分区段无关地相对于探测装置进行相对运动。探 测装置可具有多个传感器或传感器元件。传感器可为用于测量磁通量密度的通用传感器。 例如，传感器可为霍尔传感器、XMR传感器（X磁阻传感器）或场板（Feldplatte)。传感器中 的每一个可构造成用于产生与至少两个磁场相关的传感器信号。传感器信号分别可为电信 号、例如电压。在此，传感器信号可反映至少两个磁场的由产生该传感器信号的传感器探测 的份额大小。由此，通过在引起磁场的磁体和产生传感器信号的传感器之间的位置变化或 相对运动引起的磁场变化可引起通过磁场变化引起的在传感器信号中的变化。传感器中的 每一个的探测区域在此可布置在通过邻近的两个磁体引起的至少两个磁场的重叠区域中。
[0007] 用于车辆的操纵装置具有以下特征：
[0008] 至少两件式的第一组件；
[0009] 第二组件，其中，第一组件和第二组件布置成可相对于彼此运动；以及
[0010] 以上所述的磁场传感器装置的实施方式，其中，发送器装置布置在第一组件处，并 且探测装置布置在第二组件处。
[0011] 车辆可为机动车、例如公路机动车，例如乘用车或载重货车。操纵装置可为用于选 择行驶速度级、确切地说机动车变速器的变速器档位、特别是自动变速器的变速器档位的 按键切换装置。第一组件可具有用于选择行驶速度级或变速器档位的至少两个选择按键。 在此，磁场传感器装置的发送器装置的磁体可分别布置在一个选择按键处。第二组件可为 用于选择按键的容纳结构或类似者。磁场传感器装置的探测装置的传感器可分别布置在用 于选择按键的容纳区段中。如果按压选择按键，则进行在发送器装置和探测装置之间的相 对运动。如果未按压选择按键，则磁体、确切地说发送器装置布置在相对于探测装置的初始 位置中。如果按压了选择按键，则布置在一个选择按键处的磁体布置在相对于探测装置的 操纵位置中。通过评估磁场传感器装置的传感器信号可确定在组件之间的相对位置。
[0012] -种用于确定在布置成可彼此运动的至少两件式的第一组件和第二组件之间的 相对位置的方法包括以下步骤：
[0013] 利用布置在第一组件处的、具有用于产生磁场的至少两个磁体的至少两件式的发 送器装置产生至少两个磁场；
[0014] 利用布置在第二组件处的用于探测磁场的探测装置探测磁场，该探测装置具有用 于产生至少两个与磁场相关的传感器信号的至少两个传感器，其中，发送器装置的磁体布 置成可相对于彼此且可相对于探测装置运动，其中，传感器彼此邻近地布置在至少两个磁 体的磁场的重叠区域中的探测区域中；以及
[0015] 将探测装置的传感器信号相组合，以确定在第一组件和第二组件之间的相对位 置。
[0016] 该方法有利地可结合以上所述的操纵装置的实施方式实施，以确定在组件之间的 相对位置。
[0017] 根据本发明的实施方式，在可用于位置识别的磁场传感器装置中，磁场可由发送 器装置产生并且由探测装置探测，其中，特别是发送器装置可布置成可相对于探测装置运 动。如果发送器装置和探测装置相对于彼此运动，则这引起由探测装置探测的磁场的变化。 通过由探测装置探测的磁场的大小可推出在发送器装置和探测装置之间的相对位置。磁场 传感器装置可受到干扰磁场影响。为了在紧接着的信号评估时可识别出并消除这种干扰场 的影响，探测装置可具有至少两个传感器。该传感器可如此实施并布置，即，其以相同的方 式受到干扰场影响。如果以合适的方式使传感器的传感器信号彼此相组合，则可获得或消 除在传感器信号中包含的干扰场的份额。这实现，磁场传感器装置也使用在需要考虑变化 的干扰场的应用情况中。
[0018] 根据本发明的实施方式，特别是可在具有多个发送器单元或多件式的发送器装置 的模拟霍尔传感器系统中实现干扰信号消除。由此，例如可在这样的按键切换装置中实现 干扰信号消除，即，按键切换装置具有至少两个邻近的、可相对于彼此运动的、用于选择机 动车变速器的变速器档位的选择按键。通过布置被分配给每个选择按键的磁性元件和对磁 场敏感的传感器元件以及彼此邻近的磁性元件的不同的极性取向实现干扰信号消除。
[0019] 由此可有利地借助于磁场传感器装置利用相对于外部干扰场不敏感的模拟传感 器实现位置探测。由于传感装置至少双重地设计，所以可防止外部的干扰磁场特别是持续 地或电地使传感装置的位置探测失真。由此可可靠地避免故障诊断或故障归类。借助于传 感器可实现位置探测以及所探测的相对位置的真实性验证，并且此外可获得作用到磁场传 感器装置上的干扰场。通过布置磁体，可通过传感器中的至少两个实现干扰信号的识别。此 外，可避免额外成本或复杂的改变，因为利用了已经存在的构件。为了验证所探测的相对位 置的真实性，有利的是，影响相对位置的按键运动不仅作用到为所操纵的按键设置的传感 器上，而且以减弱的程度且以相反地极化的方式作用到邻近传感器上。由此借助于至少两 个传感器获得按键压力。这在不引起额外成本的情况下改善了抗干扰能力和可用性。
[0020] 为了探测η个按键的相对位置，可设置η个按键、η个磁体、η个传感器，其中，每个 按键、磁体和传感器代表用于位置识别的一个单元。
[0021] 根据磁场传感器装置的一个实施方式，磁场传感器可具有评估装置，其构造成用 于使探测装置的传感器信号相互组合，以确定与磁场叠加的磁性干扰参数并且附加地或备 选地确定磁场的参数并且附加地或备选地确定在至少两件式的发送器装置和探测装置之 间的相对位置。评估装置可为电路，其构造成用于接收、评估传感器信号并且提供评估信 号，评估信号反映磁性干扰参数、磁场的参数或相对位置。为了使传感器信号或通过传感器 信号反映的值组合，评估装置可构造成用于加上或减去传感器信号或者从传感器信号中形 成平均值。可如此选择在其中布置有至少两个传感器的探测区域的尺寸，使得对于磁场传 感器装置的应用范围可预期的干扰磁场在探测区域之内是均匀的或近似均匀的，从而传感 器几乎由相同的干扰磁场影响。由此在相同时刻在强度和方向上几乎相同的干扰磁场可相 应作用到传感器上。在此，近似相同可意味着例如在磁场传感器装置的测量公差之内是相 同的。例如，评估装置可构造成用于在探测区域之内确定磁性干扰参数的大小并且附加地 或替代地确定磁性干扰参数的方向。此外，评估装置可构造成用于在探测区域之内确定磁 场的大小并且附加地或替代地确定磁场的方向。在确定磁场的大小和附加地且替代地确定 磁场的方向时可考虑并且消除或减小磁性干扰参数的影响。此外，评估装置可构造成用于 在使用参考值以及磁场的大小且附加地或替代地使用磁场的方向的情况下确定