使用安全机制的传感器系统的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]传感器用在感测系统中以检测诸如光、温度、运动等属性。传感器通常被配置成测量属性并且然后以合适的形式提供测量值。例如，传感器可以测量磁场并且然后提供测量值作为输出信号。测量值然后可以用于计算控制器(诸如电子控制单元)的特性或结果。
[0002]错误的测量值和计算特性可能出现并且对于出于安全考虑存在问题。这样的错误或者故障可能是由于诸如硅缺陷、放射性、功率波动、温度变化、环境变化等各种因素。如果能够检测故障并且对其做出解释，则可以缓解负面结果。
[0003]检测故障的一种方法是执行所使用的计算的自测试。这可以标识用于计算的硬件的故障。然而，没有解释测量值等的误差。
【附图说明】
[0004]图1是包括故障标识的用于验证的传感器系统的图；
[0005]图2是利用部分帧用于传达背景数据的传感器系统的图；
[0006]图3是利用单独的帧用于传达背景数据的传感器系统的图；
[0007]图4是利用突发通信用于传达背景数据的传感器系统的图；
[0008]图5是具有冗余路径的传感器系统的图；
[0009]图6是图示提供原始模拟格式的传感器数据的传感器系统的图；
[0010]图7是具有冗余路径并且提供数字形式的数据的传感器系统的图；
[0011]图8是在传感器部件中使用比较器的传感器系统的图；
[0012]图9是用于在相同的操作周期内的多个传感器的验证的传感器系统的图；以及
[0013]图10是图示验证传感器数据的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0014]现在将参考附图描述本发明，在附图中，相似的附图标记始终用于指代相似的元件，并且在附图中，图示的结构和设备并不一定按比例绘制。
[0015]公开了增强安全性并且便利错误/故障标识(包括一般原因故障)的设备和方法。这些包括生成冗余数据以用于验证和/或校准目的。
[0016]图1是包括故障标识的用于验证的传感器系统100的图。以简化形式提供系统100以便便利理解。可以在自动化系统、车辆系统等中实现系统100。可以将系统100制造成一个或多个设备。
[0017]系统100执行数据的验证、故障标识以及便利故障反应。使用各种机制(诸如比较器、验证部件、控制单元等)执行验证和故障标识。通过验证数据、标识故障等，增强了安全性。使用一个或多个技术(诸如下面所描述的)标识故障。在所选择的或者合适的故障反应时间内标识故障。在一个示例中，故障反应门限是20毫秒并且在小于故障反应时间的10%的范围内标识故障。
[0018]系统100包括传感器部件102、验证部件104和控制单元108。传感器部件102提供统称为数据106的第一数据106a和第二数据106b。验证部件104分析和标识第一数据106a和第二数据106b中的故障。验证部件104可以向传感器部件102发送错误处理命令或校准数据110以便缓解故障的出现。
[0019]数据106包括各种类型的数据(包括但不限于原始数据、计算数据、校准数据等)中的一个或多个数据。数据106为合适的形式，包括但不限于数字形式、脉冲宽度调制形式和模拟形式。原始数据包括传感器测量数据。计算数据包括至少部分基于测量数据的计算。
[0020]通过接口 112从部件102向验证部件传输数据106。接口 112包括例如霍尔开关模式接口、脉冲宽度调制、串并行(SPI)、增量式接口、单线编程接口、模拟接口等。另外，可以使用帧来传输数据106，诸如使用每个帧的保留部分作为用于第二数据106b的保留部分或者专用于第二数据106b的单独的帧。
[0021]传感器部件102包括获取测量数据的至少两个传感器元件。传感器元件可以包括霍尔元件、磁性元件、压力元件、温度元件、角度传感器、360度角度传感器等。因此，测量数据可以包括例如磁性数据、压力数据、温度数据等。
[0022]除了获取测量数据，传感器部件102还可以基于测量数据生成计算数据。例如，可以使用测量数据确定角度、速度、旋转等作为计算数据。
[0023]如以上所指出的，验证部件104根据数据106标识故障并且在所选择的故障反应时间内执行标识。故障的一些示例包括传感器故障，诸如磁性损失检测、弱磁性检测、过/欠电压检测、真实性检查检测、传感器故障、计算故障、不同传感器通道之间的失配等。使用一个或多个验证技术基于第一数据106a和第二数据106b标识故障。例如，可以将来自第一传感器元件和第二传感器元件的测量数据逐比特相比较。可以比较独立的计算数据，诸如角度。
[0024]另外，验证部件104被配置成通过向传感器部件提供处理命令或者校准数据110来缓解另外的故障。可以使用校准数据/命令110修改传感器元件和/或计算。可以使用错误处理命令控制错误的影响，改善错误诊断以及改变操作模式。错误处理命令可以是传感器的全部或部分重置或者用于如放大器或ADC等可复用测量部件的不同设置。
[0025]验证部件104可以基于第一数据和第二数据生成验证数据。验证数据可以包括所标识的故障、传感器数据、计算数据等。可以向控制单元108和/或其他外部部件提供验证数据。
[0026]控制单元108被耦合到传感器部件102和验证部件104。通常，控制单元108包括验证部件104和其他部件(诸如处理器、存储器、通信接口等)。控制单元108被配置成控制一个或多个验证技术并且便利故障标识。在一个示例中，控制单元是电子控制单元(ECU)。
[0027]图2是利用部分帧用于传达背景数据的传感器系统200的图。系统200可以用在自动化系统等中。另外，可以将系统200制造成一个或多个设备、一个或多个晶片等。以上以及任何其他地方另外描述类似命名和编号的部件。另外，可以将系统200部分或整体合并到以上所描述的系统100中。
[0028]系统200包括传感器部件102和验证部件104。传感器部件102向验证部件104提供数据106。验证部件104分析和标识数据中的故障。验证部件104可以可选地生成并且向传感器部件102发送错误处理命令或校准数据以便缓解故障的出现。
[0029]数据106包括各种类型的数据(包括但不限于原始数据、计算数据、校准数据等)中的一个或多个数据。数据106在本示例中作为标准数据106a和背景数据或者冗余数据106b被提供。标准(standard)数据也称为原始数据或标准(normal)数据。背景数据可以来自单独的传感器元件、多个硬件计算部件等。可以连续地、周期性地或者根据需要提供背景数据。
[0030]经由传感器部件102的第一路径或标准路径以及第二路径或背景路径提供数据106。在一个示例中，第一路径和第二路径彼此独立。
[0031]在本示例中，使用所选择的长度的帧以数字形式提供数据106。将背景数据与标准数据交错。向标准数据分配每个帧的标准部分或第一部分。第二部分通常构成标准数据的帧。可以向背景数据分配帧的背景部分。在一个示例中，可以将背景部分规定为帧的后4比特。在另一示例中，背景部分的长度可变。
[0032]验证部件104接收数据106并且构建对应于标准帧的背景帧。可以采集多个帧的一个或多个背景部分以形成每个背景帧。应当理解，每个标准帧不一定具有对应的背景帧。
[0033]验证部件104分析相关的标准帧和背景帧以在所选择的故障反应时间内标识故障以便生成验证数据。另外，验证部件104可以向传感器部件102提供错误处理命令或校准数据以缓解故障(包括数据故障和计算故障)的出现。在一个示例中，针对通常包括大量标准帧的数据的集合仅提供校准数据一次。
[0034]验证数据包括错误、故障、传感器原始数据、经处理的传感器数据、计算数据、中间结果等。验证数据可以用于标识算法、硬件、接口等中的错误/故障。通常由验证部件104使用验证数据，和/或向外部部件提供验证数据。
[0035]另外，还应当理解，可以认为系统200是提供验证数据的传感器路径。另一类似的或者相同的系统可以并行操作以提供冗余验证数据。因此，可以分析验证数据和冗余验证数据以提供另外的诊断。在一个示例中，向电子控制单元提供验证数据和冗余验证数据。
[0036]图3是利用单独的帧用于传达背景数据的传感器系统300的图。系统300可以用在自动化系统等中。另外，可以将系统300制造成一个或多个设备、一个或多个晶片等。以上以及任何其他地方另外描述类似命名和编号的部件。另外，可以将系统300部分或