CN104040846A - 用于驱动发动机的控制模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行驱动发动机(2)的控制设备(3)，包括：具有控制电子设备的电路板(4)；用于检测磁场变化和用于提供相应的传感器信号的磁场传感器(8)，其中所述控制电子设备被构造用于，根据传感器信号确定驱动发动机(2)的转子的转子位置，其特征在于，磁场传感器(8)被构造用于检测在多个、特别是在三个空间方向上的磁场变化。

Description

用于驱动发动机的控制模块

技术领域

本发明涉及发动机系统并且特别涉及用于驱动发动机的控制模块，其以集成的方式包括用于控制和用于检测驱动发动机的转子的位置的组件。

背景技术

为发动机系统的紧凑的结构经常以紧凑的方式相互布置控制设备和驱动发动机。这特别适用于电子换向的电动机，因为在那里必须设置用于操控定子线圈的逻辑电路并且此外必须经常实现转子位置的检测。

为探测转子位置，通常使用磁场传感器，例如霍尔传感器，其探测由于驱动发动机的转子的运动而引起的磁场变化。例如在旋转的电动机的情况下转子轴可以配备有环形磁体，该环形磁体在磁场传感器旁边运动经过并且在那里根据通过该运动引起的磁场变化引起电信号。此外如此获得的转子位置识别信号可以在外部控制设备中被使用用于确定转子的速度，以便提供另外的功能，例如在作为用于防夹保护的车窗玻璃升降器驱动装置使用的情况下。

所使用的磁场传感器通常与其他的组件一起布置在电路板上，特别是借助SMD回流(Reflow)方法焊接。通过磁场传感器在控制设备的电路板上的固定集成，固定地预先给定电路板关于驱动发动机的布置。由此在构造具有驱动发动机和相应的具有磁场传感器的控制设备的发动机系统的情况下自由度受限，因为磁场传感器必须以对于要探测的磁场确定的定向布置。

发明内容

本发明的任务在于，提供以下可能性：在发动机系统中布置控制设备时能够实现更高的灵活性。

该任务通过根据权利要求1所述的控制设备以及通过根据并列权利要求所述的发动机系统解决。

本发明的另外有利的扩展方案在从属权利要求中说明。

根据第一方面，设置用于运行驱动发动机的控制设备，包括：

-具有控制电子设备的电路板；

-用于检测磁场变化和用于提供相应的传感器信号的磁场传感器，

其中所述控制电子设备被构造用于，根据传感器信号确定驱动发动机的转子的转子位置，

其中磁场传感器被构造用于检测在多个、特别是在三个空间方向上的磁场变化。

上述控制设备的思想在于，与迄今使用的、具有在其上布置的简单的磁场传感器的控制设备不同，在设置具有能够在多于一个的方向上探测磁场的磁场传感器的控制设备的情况下，当在驱动发动机的磁场发生器(Magnetfeldgeber)处布置控制设备时自由度被放大。通过当前使用的霍尔传感器，控制设备的电路板相对于驱动发动机的磁场发生器的定位被强制地预先给定，而在使用多维磁场传感器的情况下能够在多个空间方向上探测磁场，使得控制设备的电路板能够以不同的方式相对于磁场发生器布置。

由此实现，能够成本低地并且灵活地布置电路板，并且例如电子设备在驱动发动机中的在中心的定位是可能的。总之能够最佳地利用可供使用的结构空间并且根据其他的系统要求进行电路板的定向。例如当电路板能够根据插塞连接的插塞方向定向时，能够减少用于在电路板上提供插塞连接的耗费。

此外磁场传感器可以具有霍尔传感器。

特别地，磁场传感器可以布置在电路板的边缘处。

根据一种实施方式，控制电子设备可以根据转子位置执行驱动发动机的换向。

此外，磁场传感器可以被构造用于根据磁场产生至少两个探测信号，特别是模拟测量电压，其中设置计算单元，特别是微控制器，用于确定探测信号的变化曲线的交点的时间点和用于从所确定的探测信号的变化曲线的交点的时间点来确定姿态说明。

根据另一个方面，设置发动机系统。该发动机系统包括：

-驱动发动机，特别是电子换向的电机，其中驱动发动机的转子配备有磁场发生器，该磁场发生器在转子运动时运动，并且所生成的磁场从而变化；

-上述控制设备，其如此布置，使得磁场传感器位于磁场发生器附近，以便根据通过该磁场发生器提供的磁场探测传感器信号。

此外，具有控制电子设备的电路板可以如此布置在驱动发动机的轴的端部处，使得电路板平行于转子轴的轴线方向延伸，其中特别是磁场传感器与磁场发生器在轴向上错开地布置。

根据另一个方面，设置磁场传感器在用于运行驱动发动机的控制设备中的应用，其中磁场传感器被构造用于在多个、特别是在三个空间方向上检测磁场变化。

附图说明

下面根据附图更详细地阐述本发明的优选的实施方式。其中：

图1示出具有驱动发动机和相应的控制设备的发动机系统的示意图；

图2示出具有驱动发动机和控制设备的另一发动机系统的示意图；和

图3a-d示出用于在驱动发动机的磁场发生器处布置控制设备的电路板的可能性的另外的图示。

具体实施方式

图1示出具有驱动发动机2和控制设备3的发动机系统1的示意图，所述控制设备3具有电路板4和在其上布置的组件，例如微控制器5等。微控制器5可以被构造为SMD组件，所述SMD组件允许简单地制造所述控制设备。

驱动发动机2例如可以被构造为电动机，特别是被构造为电子换向的电动机，其中为操控定子线圈(未图示)必须检测转子轴6的位置或姿态(Stellung)，以便能眵以适当的方式执行驱动发动机2的操控。借助转子位置说明，控制设备3的微控制器5可以设置用于定子线圈的适当的换向，也就是说在每一时间点以适当的方式给定子线圈通电。

用于检测转子位置的一种通用的方式在于，在转子轴6处安置磁场发生器7，该磁场发生器提供在径向方向上伸展的磁场。磁场发生器7优选地被构造为磁体环，该磁体环交替地具有不同极性的区域。通过转子轴6的旋转，磁场的强度和方向在磁场发生器7的环境中变化。

电路板4另外具有磁场传感器8，其例如可以被构造为霍尔传感器、GMR传感器、电线圈等。磁场传感器8提供模拟电压，例如霍尔电压，其高度说明磁场的强度。另外电路板4具有插塞连接9，以便建立与驱动发动机2的定子绕组和电路板4的电连接。为简单地制造控制设备3，磁场发生器8同样被构造为SMD组件。

在实际中适宜的是，为了将发动机系统1装入整个系统中在相对于驱动发动机2相对布置控制设备3的电路板4时提供较高的灵活性。

然而迄今的磁场传感器8仅设置在一个空间方向探测磁场变化。因此规定，设置在多个空间方向上具有灵敏度的传感器作为磁场传感器8。特别是可以设置具有三维灵敏度的霍尔传感器，其作为标准构件、特别是作为SMD组件已经是可用的。

图2示出电路板4相对于驱动发动机2的配备有磁场发生器7的转子轴6或者在驱动发动机2的转子轴6处布置的磁场发生器7的布置。在此，在转子轴6旋转时，来自不同的空间方向的磁场变化作用于磁场传感器8。电路板4以延伸方向与转子轴6轴线平行地布置。通过电路板4和驱动发动机2构成的发动机系统1由此具有稍带长形的结构形式，其中发动机系统1的宽度不再通过电路板4和磁场发生器7来确定。

电路板4另外可以装备有电连接器10，特别是插塞连接器，以便能眵特别是为提供电能而实现电路板4的电接触。电连接器10允许在轴线平行的方向上电连接，使得通过电连接器10连接的连接电缆(未图示)同样在轴线平行的方向上从电路板4出发伸展。电连接器10优选地关于磁场传感器8布置在电路板4的相反的端部处。在插塞连接器10的情况下为此电连接器10的接触销11可以在电路板4的方向上或者在转子轴6的方向上延伸。

这样的布置使得能够放弃用于向磁场传感器8引导磁场的指形物(Finger)。此外，发动机系统1能够以窄的结构形式被提供，因为发动机系统的宽度不通过在驱动发动机2的侧面布置的电路板4放大。优选地，为此，电路板4的宽度在相对转子轴6的延伸方向的横向上等于或者小于驱动发动机2的宽度地来设置。

此外，在可替换的实施方式中，设置电路板4在驱动发动机2处或者在驱动发动机2的配备有磁场发生器7的转子轴6处或者在布置于驱动发动机2的转子轴6处的磁场发生器7处的在图3a至3b中示例性示出的其他布置。图3a到3d示出磁场传感器8关于由磁场发生器7提供的磁场方向的四种相互正交的布置。为此，磁场传感器8布置在转子轴6的侧面，使得在转子轴6旋转时磁场发生器7的磁极在磁场传感器8的旁边运动经过。在此，来自不同的空间方向的磁场变化作用于磁场传感器8。然而也可能的是，作为磁场传感器8的两个主探测方向的叠加检测在磁场传感器8的主探测方向和由磁场发生器7产生的磁场之间的锐角或者钝角。

Claims (9)

1.用于运行驱动发动机(2)的控制设备(3)，包括：

-具有控制电子设备的电路板(4)；

-用于检测磁场变化和用于提供相应的传感器信号的磁场传感器(8)，其中所述控制电子设备被构造用于根据传感器信号确定驱动发动机(2)的转子的转子位置，

其特征在于，磁场传感器(8)被构造用于检测在多个、特别是在三个空间方向上的磁场变化。

2.根据权利要求1所述的控制设备(3)，其中磁场传感器(8)具有一个或者多个霍尔传感器，其中特别是其磁敏感面相互构成角度，并且优选地布置在唯一的集成电子构件中。

3.根据权利要求1或2所述的控制设备(3)，其中磁场传感器(8)布置在电路板(4)的边缘处。

4.根据权利要求1到3之一所述的控制设备(3)，其中控制电子设备根据转子位置执行驱动发动机(29的换向。

5.根据权利要求1到4之一所述的控制设备(3)，其中磁场传感器(8)被构造用于根据磁场产生至少两个探测信号，特别是模拟测量电压，具有优选正弦或者余弦形的变化曲线，其中设置计算单元，特别是微控制器，用于确定探测信号的变化曲线的交点的时间点和用于从所确定的探测信号的变化曲线的交点的时间点来确定姿态说明。

6.发动机系统(1)，包括：

-驱动发动机(2)，特别是电子换向的电机，其中驱动发动机(2)的转子配备有磁场发生器，所述磁场发生器在转子运动时运动，并且从而生成的磁场变化；

-根据上述权利要求之一所述的控制设备(3)，其被布置为，使得磁场传感器(8)位于磁场发生器(7)附近，以便根据通过该磁场发生器(7)提供的磁场探测传感器信号。

7.根据权利要求6所述的发动机系统(1)，其中磁场传感器(8)以集成的结构形式构造。

8.根据权利要求6或7所述的发动机系统(1)，其中具有控制电子设备的电路板(4)如此布置在驱动发动机(2)的转子轴(6)的端部处，使得电路板(4)平行于转子轴(6)的轴线方向延伸，其中特别是磁场传感器与磁场发生器(8)在轴向上错开地布置。

9.磁场传感器(8)在用于运行驱动发动机(2)的控制设备(3)中的应用，其中磁场传感器(8)被构造用于在多个、特别是在三个空间方向上检测磁场变化。