CN102162525B

CN102162525B - 传感器系统

Info

Publication number: CN102162525B
Application number: CN201110042246.1A
Authority: CN
Inventors: 约瑟夫·哈本沙登
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-02-18
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2031-02-18
Also published as: DE102010002110A1; CN102162525A; US20110202242A1; US8793056B2

Abstract

传感器系统(1’)，用于自动变速器的电子变速器控制装置(19)，尤其用于容纳在变速器壳体中，该传感器系统具有第一探测器系统(3)和第二探测器系统(4)，用于采集自动变速器的执行机构的不同位置，用于监控所述执行机构的第一位置区域的第一探测器系统离开第二探测器系统并且与第一评估单元(7)连接；第二探测器系统设置成与第二评估单元(8)连接，且监控执行机构的与第一位置区域不同的第二位置区域；第一探测器系统和第二探测器系统为了监控位置而与共用的评估单元(7’)连接，该共用的评估单元具有唯一的、共用的接口(18’)，用于连到电子变速器控制装置上，以便输出针对第一位置区域和第二位置区域的位置信号。

Description

传感器系统

技术领域

本发明涉及一种传感器系统。

背景技术

在现有技术中公知大量的传感器系统，其中，现存的传感器系统涉及一种具有两个探测器系统(Aufnehmeranordnung)的传感器系统。这些探测器系统分别具有至少一个探测器(Aufnehmer)，其中，两个探测器系统的探测器例如按照相同的测量原理工作，尤其分别为电感式测量探测器。为了进行探测，传感器系统被设置两个在空间上隔开的位置区域之内。

根据本发明的传感器系统尤其构成用于布置在自动变速器(例如双离合器变速器)的电子变速器控制装置上。在这种布置方式中，该传感器系统在不同位置区域上采集自动变速器中的例如行驶档位置(Fahrstufenstellung)。一种这样的用于与传感器系统连接的控制设备例如在公布文本DE19955603C1中示出。

具有采用电感式测量探测器的探测器系统的传感器系统例如由公布文本DE202005016333U1示出，其中，探测器系统按照公知方式布置在配属的评估单元上，用于监控位置区域。在借助于这种传感器系统监控多个空间上彼此离开的位置区域时，需要很大的结构空间。

发明内容

由此出发，本发明的任务在于，提出一种传感器系统，其用于在多个位置区域内监控执行机构的位置，该传感器系统克服了现有技术的缺点，并且能够实现很小的结构尺寸，以及随之实现很少的材料投入和很低的成本。

根据本发明，该任务通过根据本发明的特征得到解决。

根据本发明，提出一种传感器系统，用于自动变速器的电子变速器控制装置，尤其用于容纳在变速器壳体中，其中，所述传感器系统具有第一探测器系统和第二探测器系统，用于采集自动变速器的执行机构的不同位置，其中，用于监控所述执行机构的第一位置区域的所述第一探测器系统离开所述第二探测器系统并且与第一评估单元连接；其中，所述第二探测器系统设置成与第二评估单元连接，并且其中，所述第二探测器系统设置成用于监控所述执行机构的与所述第一位置区域不同的第二位置区域；其特征在于，所述第一探测器系统和所述第二探测器系统为了监控位置而与共用的评估单元连接，其中，所述共用的评估单元具有唯一的、共用的接口，用于连到电子变速器控制装置上，以便输出针对所述第一位置区域和所述第二位置区域的位置信号，其中，微控制器连接到所述第一探测器系统的相应端子和所述第二探测器系统的相应端子两者。

在根据本发明的传感器系统的实施方式中，所述共用的评估单元仅借助于所述第一评估单元构成，尤其是以如下方式，即，所述第一探测器系统和所述第二探测器系统共同利用所述共用的评估单元的功能。

在根据本发明的传感器系统的另一实施方式中，所述第一探测器系统和所述第二探测器系统以彼此成一角的方式布置，其中，所述共用的评估单元布置在所述角的顶点区域中，或者说布置在所述角的边的顶点区域中。

在根据本发明的传感器系统的另一实施方式中，所述第一探测器系统和所述第二探测器系统分别包括至少一个电感式探测器，尤其是电感式位移探测器或角度探测器。

此外，根据本发明还提出一种传感器系统，所述第一探测器系统和所述第二探测器系统以及所述共用的评估单元布置在共用的壳体内和/或布置在共用的电路载体上，尤其是集成式地构成。

根据依据本发明的传感器系统的一个方面，所述第一探测器系统和所述第二探测器系统为了监控变速器的换档级(Schaltstufe)而布置在执行机构上，尤其是与变速杆相邻地布置。

在根据本发明的传感器系统的实施方式中，能够借助于共用的接口给所述传感器系统供应电能。

根据本发明还提出一种电子的变速器控制装置，其中，所述变速器控制装置具有根据本发明的传感器系统。

在根据本发明的电子变速器控制装置的实施方式中，所述电子变速器控制装置仅借助于所述共用的接口与所述传感器系统相接触(ankontaktieren)。

结合示出对本发明来说重要的细节的附图，由对本发明的实施例的下述说明得知本发明的其他特征和优点。在本发明的变体方案中，各个特征可以就其本身单个地实现或者多个地以任意组合的形式实现。

附图说明

下面将结合附图进一步说明本发明的优选实施方式。

其中：

图1举例示出按照本发明实施方式的依据现有技术的第一传感器系统和第二传感器系统；

图2举例示出依据现有技术的第一传感器系统和第二传感器系统在电子变速器控制装置上的布置方式；

图3举例示出根据本发明实施方式的传感器系统；

图4举例示出根据本发明另一实施方式的传感器系统；以及

图5举例示出根据本发明的传感器系统在电子变速器控制装置上的布置方式。

具体实施方式

在以下说明和附图中相同附图标记对应具有相同或者类似功能的元件。

图1举例示出根据现有技术的第一传感器系统1和第二传感器系统2，为了监控执行机构的不同位置区域，该第一传感器系统1和第二传感器系统2彼此相邻地布置，并且尤其是布置成彼此夹定一角度，其中，每个传感器系统1或者2为了探测而被设置在恰好一个位置区域内。这种系统可以例如通过探测例如变速杆位置例如来监控行驶档位：N(空档)、P(驻车)、D(行车)、B(刹车、发动机制动)以及R(倒档)，并且需要时还用在自动变速器中。在此，由第一传感器系统1监控的第一位置区域相应于例如对安全来说至关重要的行驶档N和P，所述行驶档N和P大多以冗余的方式被监控。由第二传感器系统2监控的第二位置区域相应于例如行驶档P、D、B和需要时的其他行驶档。

为了监控其各自的位置区域，第一传感器系统1和第二传感器系统2分别具有探测器系统3或4，作为测量链第一环节，其中，每个探测器系统3或4具有一个或多个测量探测器或者说探测器5。探测器系统3或4例如具有至少一个探测器5，该至少一个探测器布置在例如组系统(Stranganordnung)或者说探测器组5a中，其中，每个探测器5可以通过例如印制导线(Leiterbahn)形式的连接线6向评估单元7或8发送测量信号，该评估单元7或8分别与各自的探测器系统3或4连接。评估单元7或8例如与各自的探测器系统3或4一起一体式地构成，即集成式地构成，例如作为传感器模块。第一评估单元7例如与第一探测器系统3连接，例如与第一评估单元7结构相同地构成的第二评估单元8与第二探测器系统4连接。

当前，例如对应于公布文本DE202005016333U1的示例而构造的公知的探测器系统3、4各自具有例如传感器线圈形式的电感式探测器5。传感器线圈是一种如下线圈，该线圈例如由卷绕的(尤其是螺旋形卷绕的)印制导线组成并且例如平面地布置在电路载体上，例如设置在例如与评估单元7或8集成式构成的电路板、柔韧的电路板等上。为了确定与探测器5或者说与相应的探测器系统3或4连接的评估单元7或8的位置，向各一个传感器线圈形式的探测器5例如施加高频交流电。

当前，第一探测器系统3例如以冗余的方式构成，或者说具有冗余的测量装置或者说探测器5，以便例如即使在探测器组5a的一个或者多个探测器5失灵的情况下仍可以检测执行机构的待监控的位置区域中对安全来说至关重要的位置。为此，第一探测器系统3具有第一探测器组和第二探测器组5a，所述第一探测器组和第二探测器组5a例如在其中设置的探测器5的数量和布置方式方面例如以类似或者相同的方式构成。

与传感器线圈相邻地并且例如在执行机构上以可与其一起运动的方式布置有阻尼元件9，尤其是针对每个探测器组5a各布置有一个阻尼元件9，所述阻尼元件9与探测器系统3或4分别共同作用。如果由于执行机构相对于一个或者多个传感器线圈发生位置变化，阻尼元件9(例如菱形的阻尼元件9)尤其在预先给定的运动方向上或者沿着预先给定的轨道或者测量路径并且与传感器线圈相邻地运动，那么阻尼值，即高频电流通流的相应传感器线圈的电感L，依赖于阻尼元件9的位置发生改变。

相应的第一传感器系统1或第二传感器系统2的分别与探测器系统3或4连接的评估单元7或8，可以基于此地测定执行机构在待监控的位置区域中的位置，例如基于由于相应探测器5的改变的电感式阻抗所导致的电压降。为了获得所期望的定位精度或者实现对目标位置区域的监控，可以相应地为每个探测器系统3或4选择例如呈传感器线圈形式的、一定数量的探测器5。

第一评估单元7和第二评估单元8分别具有第一端子和例如第二端子10，以便连到相应的探测器系统3或4上，或者说与相应的探测器系统3或4连接，所述端子可以分别借助于与放大器11连接的多路复用器12来形成，或者说在与放大器11连接的多路复用器12上形成。借助于这种端子10，可以向例如借助于印制导线6与该端子10连接的探测器系统3或4施加尤其是幅值相同且频率恒定的经放大的高频交流电，其中，例如依次地对每个探测器系统3、4的探测器5进行施加。于是，可以将每个探测器5的可在端子10上检测的电压值(对应于阻尼元件9与传感器线圈或者说探测器5的相对位置)提供给评估单元7或8的微控制器13(例如借助于A/D转换器)，用于确定位置。代替微控制器13，例如可以设置专用集成电路(ASIC，ApplicationSpecificIntegratedCircuits)。

相应的第一评估单元7或者第二评估单元8(这些评估单元尤其分别被构造为评估电子装置或者电子装置模块)可以具有两个端子10，以便例如给使用者提供如下的可能性，即，能够借助于同样的电子装置模块构造第一传感器系统1或者第二传感器系统2。此外，在评估单元7或8上(其例如形成在如电路板形式的电路载体上)，例如分别设置有监控模块或者看门狗(Watchdog)形式的状态监控装置14，该状态监控装置14例如监控微控制器13并且构造用于识别故障。

另外，评估单元7或8各自例如具有信号指示装置15，该信号指示装置15被构造用于以适当方式提供与位于相应位置区域中的执行机构的位置相对应的位置信号或者说输出信号。信号指示装置15例如包括信号发生器模块16(例如PWM模块)，该信号发生器模块16基于由微控制器测定的位置生成输出信号。可以在相应评估单元7或8的输出端上量取如此生成的信号(例如PWM信号)，用于输出所测定的位置信号，例如通过可借助于插头17构成的插接连接或者与此不同的其他信号传输耦合装置，该评估单元7或8就此而言提供或者形成接口18，用于连到电子变速器控制装置19上。为了以适当的方式给其部件提供电压，评估单元7或8例如分别具有电压调节器20，例如可以借助于接口18或者插头17向该电压调节器20供电。

图2举例示出第一传感器系统1和第二传感器系统2在电子变速器控制装置19上的公知布置方式。为了采集位置，以彼此间隔开的方式将第一传感器系统1和第二传感器系统2布置在空间上彼此分开的不同位置区域中，并且该第一传感器系统1和第二传感器系统2需要很大的结构空间。在此设置，这两个探测器系统3、4在不同方向上延伸，例如就其相应的探测器组5a而言彼此夹定一角度。在所示出的布置方式中，第一探测器系统3和第二探测器系统4的探测器组5a例如彼此垂直成90°地布置。

图3示出根据本发明的传感器系统1’。根据本发明的传感器系统1’尤其被设置用于电子变速器控制装置19，尤其用于容纳在变速器壳体内。根据本发明的传感器系统1’具有第一探测器系统3，该第一探测器系统3以如上所述的方式构成，并且联接到上述的评估单元7上或者说与该评估单元7相连接。第一探测器系统3例如被设置用于监控执行机构的第一位置区域，例如上述的变速杆调节区域(即位置D和P)。

此外，根据本发明的传感器系统1’还具有上述类型的第二探测器系统4，该第二探测器系统4被设置用于监控执行机构的与第一位置区域不同的第二位置区域，并且被设置成与第二评估单元8连接。在此，第二探测器系统4尤其具有探测器5，该探测器5按照与第一探测器系统3的探测器5相同的测量原理进行工作。第一探测器系统3和第二探测器系统4尤其仅具有如下探测器5，例如呈传感器线圈的形式，所述探测器5按照相同的测量原理进行工作，并且例如各自以彼此相同的方式构成。

根据本发明的传感器系统1’的探测器系统3、4的探测器5例如可以是霍尔元件，如电感式探测器，所述霍尔元件按照DE202005016333U1中所述的原理进行工作，或者可以是其他的探测器，如角度探测器，其中，探测器组5a例如分别圆弧形地构成。探测器5例如以如下方式布置在待监控的执行机构上，即，该探测器5例如分别以与其待监控的位置区域相邻地延伸。

根据本发明，第二探测器系统4和第一探测器系统3与共用的评估单元7’连接，其中，该共用的评估单元7’具有唯一的共用的接口18’，用以连到电子变速器控制装置19上，以便输出第一位置区域和第二位置区域的位置信号。

在图3所示的实施方式中，第二探测器系统4和第一探测器系统3都与第一探测器系统3的评估单元7以如下方式连接，即，第一探测器系统3的评估单元7构成共用的评估单元7’。为了形成根据本发明的传感器系统1’，第二探测器系统4也与第一评估单元7以如下方式连接，尤其是仅与第一评估单元7连接，即，第一探测器系统3和第二探测器系统4唯独或者说仅仅与第一探测器系统3的评估单元7共同作用，用于监控第一位置区域和第二位置区域。

在这种根据本发明的布置方式中，第一探测器系统3和第二探测器系统4尤其例如借助于第一评估单元7或者说共用的评估单元7’的共用的、尤其是电子的部件共同作用，用于监控第一位置区域和第二位置区域。不仅为了评估第一探测器系统3和第二探测器系统4的测量信号，并且为了将基于所述测量信号的位置信号输出到例如电子变速器控制设备19上，第一探测器系统3和第二探测器系统4例如分享该共用的评估单元7’的功能。

在这种布置方式中，第一探测器系统3例如可以与第一端子10或者说其多路复用器12连接，而第二探测器系统4例如可以与第一评估单元7的第二端子10或者说其多路复用器12连接，即仅与第一评估单元7或者说7’连接。因此，利用各一个多路复用器12来运行或者说控制两个探测器系统3、4，在所述多路复用器前可以分别前置用于放大信号的放大器11。

在第一探测器系统3和第二探测器系统4的探测器5上的电压例如由第一评估单元7或者说共用的评估单元7’的微控制器13在固定的周期内测量，其中，该微控制器13为了在生成信号时顾及到两个探测器系统3、4可以例如借助于EPROM(可擦可编程只读存储器)、Flash-EPROM(闪存EPROM)或EEPROM(电可擦可编程只读存储器)形式的可编程组件21或者在ROM(只读存储器)中保存或者说存储相应的命令。用于处理信号的相应的命令也可以借助于专用集成电路来实现，该专用集成电路可以例如根据所连接的探测器系统3、4的类型进行相应编程，并且例如可以代替微控制器13。从现在起，基于探测器5上所测定的电压，微控制器13可以输出针对两个位置区域的位置信号。

在此设置，信号指示装置15生成针对两个位置区域的位置信号，尤其借助用于构成唯一共用接口18’的唯一的信号传输耦合装置或者插头17在输出端上提供所述位置信号。在此，接口18’优选还被构造用于给共用的评估单元7’提供电能。

为了能够借助于共用的评估单元7’来形成第一评估单元7和第二评估单元8的功能，例如可以在第一采样周期中测定并且输出针对第一探测器系统3的位置信号，并在后一个采样周期中测定并且输出针对第二探测器系统4的位置信号。为此，例如针对探测器系统3、4所设置的采样率减半，或者，为了像在仅有一个连接的探测器系统时那样获得相同数量的位置信号，例如通过适当编程相应地升高采样频率。

在根据图4的另一依据本发明的传感器系统1’中设置，共用的评估单元7’在局部区域或者就其部件而言部分冗余地构成，例如双倍地设置有用于处理信号的部件，例如微控制器13或者可以作为替代使用的专用集成电路，以便实现提高的处理速度和能够并行地处理测量信号。

在图4所示的传感器系统1’中，为针对各个探测器系统3、4的每个端子10都分配有微控制器13，其中，信号输出又可以借助于共用的信号指示装置15来完成。为此，例如可以共用一个PWM模块16，或者该PWM模块16可以由两个微控制器13或者专用集成电路来控制。可供选择地，如图所示，可以由相应的微控制器13生成信号，为所述相应的微控制器13分配有各一个探测器系统3或4，其中，微控制器13或者专用集成电路相应地构造用于发送信号。所生成的位置信号例如以串行或并行的方式在输出端上等待输出，该输出端又例如借助于插接连接元件17尤其构成为共用的接口18’。为了构成共用的接口18’，由信号指示装置15或者说微控制器13或者专用集成电路例如以适当时钟控制的方式串行或并行地输出位置信号。

图5举例示出探测器系统3、4在共用的评估单元7’上借助于根据本发明的传感器系统1’的可行的布置方式。所需的结构空间可以如图所示地缩减。

在根据本发明的传感器系统1’中，探测器系统3、4关于其相应的探测器组5a，可以彼此布置成一角度，其中，共用的评估单元7’布置在顶点区域内，即布置在由探测器组5a构成的角边的顶点区域内，从而针对两个探测器系统均得到很短的引线长度或者测量线路。尤其是，探测器系统3、4与共用的评估单元7’能够以成角格局(Winkelkonstellation)的方式，例如以成角布置方式，集成式地构成，其中，第一探测器系统3和第二探测器系统4的探测器组5a夹定一直角，即90度。

具有两个探测器系统3、4的根据本发明的传感器系统能够以模块化的方式构成和/或能够安置在唯一的壳体中，其中，例如第一探测器系统3和第二探测器系统4布置在共用的电路载体上。因此，可以实现将两个传感器模块1、2整合在唯一的机电一体化组件中。评估单元7’尤其到微控制器13或者专用集成电路之间的间距在此应该不超过例如3cm，这是因为否则的话就不能无干扰地或者以太低的电平来传输非常弱的高频信号。

借助于根据本发明的传感器系统1’，可以大大简化电子变速器控制装置19中的结构和连接技术(AVT)，为了与第一传感器系统1和第二传感器系统2连接，所述结构和连接技术是必要的，这是因为代替多个接口18，仅须在电子变速器控制装置19侧上连上一个接口18’。因此，例如只需要给评估单元7’供电。即使在评估单元7’的部件(双倍的评估装置、信号指示装置和电压调节装置等)完全冗余的情况下，该结构和连接技术变得更为简单，并且节约了成本。

附图标记

1第一传感器系统

1’传感器系统

2第二传感器系统

3第一探测器系统

4第二探测器系统

5探测器

5a探测器组

6连接线

7第一评估单元

7’共用的评估单元

8第二评估单元

9阻尼元件

10端子

11放大器

12多路复用器

13微控制器

14监控装置

15信号指示装置

16信号发生器模块

17插接连接元件

18、18’接口

19电子变速器控制装置

20电压调节器

21可编程组件

Claims

1.一种传感器系统(1’)，用于自动变速器的电子的变速器控制装置(19)，用于容纳在变速器壳体中，

其中，所述传感器系统(1’)具有第一探测器系统(3)和第二探测器系统(4)，用于采集自动变速器的执行机构的不同位置，

其中，用于监控所述执行机构的第一位置区域的所述第一探测器系统(3)离开所述第二探测器系统(4)并且与第一评估单元(7)连接；

其中，所述第二探测器系统(4)设置成与第二评估单元(8)连接，并且其中，所述第二探测器系统(4)设置成用于监控所述执行机构的与所述第一位置区域不同的第二位置区域；

其特征在于，所述第一探测器系统(3)和所述第二探测器系统(4)为了监控位置而与共用的评估单元(7’)连接，其中，所述共用的评估单元(7’)具有唯一的、共用的接口(18’)，用于连到电子的变速器控制装置(19)上，以便输出针对所述第一位置区域和所述第二位置区域的位置信号，

其中，能够借助于所述共用的接口(18’)给所述传感器系统(1’)供应电能，

其中，微控制器(13)连接到所述第一探测器系统(3)的相应端子(10)和所述第二探测器系统(4)的相应端子(10)两者。

2.根据权利要求1所述的传感器系统(1’)，其特征在于，所述共用的评估单元(7’)仅借助于所述第一评估单元(7)以如下方式构成，即，所述第一探测器系统(3)和所述第二探测器系统(4)共同利用所述共用的评估单元的功能。

3.根据权利要求1或2所述的传感器系统(1’)，其特征在于，所述第一探测器系统(3)和所述第二探测器系统(4)以彼此成角的方式布置，其中，所述共用的评估单元(7’)布置在所述角的顶点区域中。

4.根据权利要求1或2所述的传感器系统(1’)，其特征在于，所述第一探测器系统(3)和所述第二探测器系统(4)分别包括至少一个电感式探测器(5)。

5.根据权利要求4所述的传感器系统(1’)，其特征在于，所述探测器(5)是电感式位移探测器或电感式角度探测器。

6.根据权利要求1或2所述的传感器系统(1’)，其特征在于，所述第一探测器系统(3)和所述第二探测器系统(4)以及所述共用的评估单元(7’)布置在共用的壳体内和/或布置在共用的电路载体上。

7.根据权利要求1或2所述的传感器系统(1’)，其特征在于，所述第一探测器系统(3)和所述第二探测器系统(4)以及所述共用的评估单元(7’)在共用的壳体内和/或在共用的电路载体上集成式地构成。

8.根据权利要求1或2所述的传感器系统(1’)，其特征在于，所述第一探测器系统(3)和所述第二探测器系统(4)为了监控变速器的换档级而布置在执行机构上。

9.根据权利要求8所述的传感器系统(1’)，其特征在于，所述第一探测器系统(3)和所述第二探测器系统(4)与变速杆相邻地布置。

10.一种电子的变速器控制装置(19)，其特征在于，所述变速器控制装置(19)具有根据前述权利要求之一所述的传感器系统(1’)。

11.根据权利要求10所述的电子的变速器控制装置(19)，其特征在于，所述电子的变速器控制装置(19)仅借助于共用的接口(18’)与所述传感器系统(1’)相接触。