CN105242661B - 用于为控制单元提供错误信号的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于为控制单元提供错误信号的设备，该错误信号指示传感器单元的故障。该设备包括输入模块，其配置成接收来自传感器单元的传感器信号，该传感器信号是物理量的高电平与低电平之间的周期性信号。此外，该设备包括确定模块，其配置成确定传感器单元的故障，以及输出模块，其配置成为控制单元提供指示故障的错误信号。该错误信号包括物理量的预定电平，该预定电平不同于高电平和低电平。

Description

用于为控制单元提供错误信号的设备和方法
技术领域
本公开涉及用于为控制单元提供错误信号的设备和方法，并且特别地，涉及对芯片内部失效进行信号化的失效指示。
背景技术
在被设计用于复杂车辆控制系统的车轮速度传感器领域中，一个重要的问题涉及对车轮速度传感器的内部功能的可靠的控制。在汽车工业中，车轮速度传感器不仅被用于ABS(防抱死制动系统)、齿轮箱和传输应用，而且还被用于间接胎压监测系统(依据两个车轮之间转速的偏差)。近些年，汽车工业中的要求已增加，并且特别地，关于静电放电和电磁兼容性的鲁棒性已增加。这进而暗示了对可靠错误管理的增加的需求，该可靠错误管理使得转速传感器能够可靠地且及时地向控制单元指示内部失效或故障，就像是例如在汽车应用中使用的电子控制单元(ECU)。
发明内容
根据一个实施例，一种用于为控制单元提供错误信号的设备，该故障信号指示传感器单元的内部故障。该设备包括输入模块，其配置成接收来自传感器单元的传感器信号，该传感器信号是周期性信号。另外，该设备包括确定模块，其配置成确定传感器单元或该设备的内部故障，以及输出模块，其配置成为控制单元提供指示内部故障的错误信号。该错误信号包括物理量的预定电平，其不同于用于提供传感器信号的周期性信息的高电平和低电平。
根据进一步的实施例，一种用于为控制单元提供错误信号的另一个设备，该错误信号指示传感器单元的故障。该设备包括输入模块，其配置成接收来自传感器单元的传感器信号，该传感器信号是物理量中的周期性信号。另外，该设备包括输出模块，其配置成为控制单元提供指示故障的错误信号。该错误信号包括针对至少一个预定时间段的物理量的预定电平。
根据进一步的实施例，一种设备包括用于接收来自传感器单元的传感器信号的装置，该传感器信号是物理量中的脉动信号的高电平和低电平之间的周期性信号。另外，该设备包括用于确定传感器单元的故障的装置，以及用于为控制单元提供错误信号的装置，该错误信号指示传感器单元的故障。该错误信号包括针对预定时间段的物理量的预定电平，或者该错误信号不同于高电平和低电平。
根据进一步的实施例，一种方法包括接收来自传感器单元的传感器信号，该传感器信号是物理量的高电平和低电平之间的周期性信号。另外，该方法包括确定传感器单元的故障，以及为控制单元提供指示故障的错误信号。该错误信号包括该物理量的预定电平，其不同于高电平和低电平。
附图说明
在下文中，所述设备和/或方法的一些示例将仅通过示例的方式并且关于附图进行描述，其中：
图1a描述了根据本公开的实施例的提供错误信号的设备；
图1b描述了根据本公开的进一步的实施例的提供另一个错误信号的另一个设备；
图1c描述了根据本公开的进一步的实施例的提供另一个错误信号的另一个设备；
图2描述了用于使用错误指示线路提供错误信号的设备；
图3a至3c描述了根据实施例的具有失效反应信号的传感器信号，该失效反应信号指示传感器单元的故障；
图4a至4c描述了根据本公开的进一步的实施例的包括错误信号的传感器信号，该传感器信号使用脉宽调制协议；
图5a至5d描述了包括在传感器单元的不同故障的情况下的活跃信号(alivesignal)的传感器信号；
图6a至6c描述了根据本公开的进一步的实施例的具有错误信号的传感器信号，该传感器信号使用幅度调制协议；以及
图7描述了根据本公开的实施例的用于提供错误信号的方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考其中图示了一些实施例的附图更详细地描述各种实施例。在图中，为清楚起见，线条的厚度和/或区域可能被放大。
因此，虽然示例能够是各种修改和可替换的形式，但本文将详细描述所述图中的说明性示例。然而，应当理解的是：不旨在将示例限定为所公开的特定形式，但是相反地，示例将覆盖落入本公开范围内的所有修改、等价物以及可替换物。贯穿附图的描述，相同的附图标记指代相同或相似的元件。
将理解的是：当元件被称为“被连接”或“被耦合”到另一元件时，其可以直接地被连接或被耦合到其他元件，或者可以存在介入中间的元件。相反地，当元件被称为“被直接地连接”或“被直接地耦合”到另一元件时，则不存在介入中间的元件。用于描述元件之间关系的其他词语应当采用相同的方式被解释(例如，“在......之间”与“直接在......之间”、“邻近”与“直接地邻近”等等)。
本文所使用的术语目的仅在于描述说明性的示例，并且不旨在是限制性的。如本文使用的单数形式“一”、“一个”以及“该”，除非上下文明确指示，否则旨在还包括复数形式。将进一步理解的是：术语“构成”、“由......组成”、“包含”和/或“包括”(当在本文被使用时)，指定了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或附加。
除非以其他方式限定，本文使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与示例所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。将进一步理解的是：例如在通常使用的词典中限定的那些的术语可以被解释为与其相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想的或过度正式的意义来解释，除非本文明确地这样限定。
图1a描述了根据实施例的为控制单元30提供错误信号105a的设备100。该错误信号105指示传感器单元20的内部故障。该设备100包括输入模块110，用于接收来自传感器单元20的传感器信号115。该设备100进一步包括确定模块120，其配置成确定传感器单元20或设备100的内部故障。该设备100进一步包括输出模块130，其配置成为控制单元30提供指示故障的错误信号105。该传感器信号115可以是周期性信号。另外，该错误信号105包括物理量(例如，电压或电流)的预定电平，其不同于用于提供传感器信号的周期性信息的 (物理量的)高电平和低电平。
传感器单元20(例如，磁场传感器、基于巨磁阻的传感器)例如可以向输入模块110提供模拟的周期性传感器信号(例如，由传感器信号的幅度指示磁场的大小)。
输入模块110(例如，模数转换器)可以处理传感器信号。例如，输入模块可将模拟的周期性信号转换为数字信号，和/或可以检测传感器信号115的过零。
确定模块120可基于传感器信号115(例如，模拟的周期性传感器信号)或者输入单元110的输出信号(例如，数字的周期性传感器信号)或者从传感器信号得到的另一信号确定传感器单元20或设备的故障，从而获得由输出模块 130提供的输出传感器信号(例如，提供传感器信号的周期性信息)。
确定模块120可生成由输出模块130提供的错误信号105，或者可触发输出模块130来生成错误信号105(例如，通过中断传感器信号的周期性信息或附加信号的传输，并且提供错误信号)。
输出模块130提供错误信号105。另外，输出模块130可提供指示传感器信号的周期性信息的输出传感器信号。
传感器信号的周期性信息可通过输出传感器信号内的物理量(例如，电流) 的脉冲来表示。例如，输出传感器信号的电流在传感器信号包括预定义的大小 (例如，过零)的时候从低电平上升到高电平，并且在预定义的脉冲时间间隔之后下降回到低电平。
在这里以及接下来的实施例中，内部故障可以涉及传感器单元20和/或设备 100的任何内部错误。例如，其可以涉及传感器的失效或数据处理中的错误。
图1b描述了根据实施例的用于为控制单元30提供错误信号105a的设备 100a。该错误信号105a指示传感器单元20a的故障。该设备100a包括输入模块 110，用于接收来自传感器单元20的传感器信号115a。该设备100a进一步包括确定模块120a，其配置成确定传感器单元20a的故障。该设备100a还包括输出模块130，其配置成为控制单元30提供指示故障的错误信号105a。该传感器信号115a可以是物理量的高电平(或较高水平或高水平)和低电平(或低水平) 之间的周期性信号，以及错误信号105a包括物理量的预定电平，其不同于高电平和低电平。
在这里以及接下来的实施例中，故障可以涉及传感器单元20和/或设备100a 的任何内部错误。例如，其可以涉及传感器的失效或数据处理中的错误或过热情况，或者可能或可能不造成相应信号的传输或传感器单元20的至少不可靠测量或不正确的其他故障。此外，内部传感器存储器中的比特错误可以是信号通知到控制单元30的故障。
物理量(例如，电流)的预定电平可以与高电平至少相差第一偏移量(例如，相差高电平的至少10％或至少20％)，并且与低电平相差第二偏移量(例如，相差低电平的至少10％或至少20％)。第一偏移量与第二偏移量可以相等或者可以不相等。
图1b描述了根据实施例的用于向控制单元30提供另一个错误信号105b的另一个设备100b。该另一个错误信号105b指示传感器单元20b的故障。该设备 100b包括输入模块110，用于接收来自传感器单元20b的传感器信号115b。该传感器信号115b是物理量(例如，电流或电压)中的周期性信号。该设备100b 或许可选择地包括确定模块120b，其配置成确定另一个传感器单元20b的故障。该设备100b还包括输出模块130，其配置成为控制单元30提供错误信号105b。该错误信号105b包括针对预定时间段的物理量的预定电平。
例如，通过提供(或传输)针对预定时间段的错误信号，设备100b与设备 100a不同。例如，该设备可配置成传输一系列活跃信号，其指示传感器单元的操作状态。输出模块130可以配置成在预定时间段传输另一个错误信号105b，该预定时间段比该系列活跃信号的两个后续活跃信号长。因此，预定的时段可以比两个后续活跃信号之间的时间段长。因此，尽管传感器单元20仍是活跃的，可以通知控制单元30其并没有适当地运行。
进一步的实施例涉及适应于设备100a和设备100b二者的限制，使得在下文中，设备100a和设备100b之间的区别仅仅在于仅对设备100a，100b其中之一增加区别特征。因而，关于传感器单元20、确定单元130、传感器信号115以及错误信号105所描述的全部进一步的限制可以相同的方式应用于传感器单元 20b、确定单元120b、传感器信号115b以及错误信号105b。此外，结合附图3 至6对错误信号105a以及错误信号105b的示例进行描述。
所确定的故障可以涉及可能在传感器单元20中发生的几个不同的故障。因此，根据进一步的实施例，该故障可被包括在多个故障中。确定模块120配置成确定多个故障中的不同故障，并且输出模块130配置成基于不同的故障从多个电平中选择不同的预定电平。该输出模块130可以被进一步配置成：如果传感器信号115的周期性信息是物理量的高电平与低电平之间波动的周期性信号，那么选择所述预定电平，该预定电平低于低电平，或者在低电平与高电平之间，或者高于高电平。
该故障可以通过从传感器单元20接收的信号来信号通知，或者通过分析传感器信号115来得出，或者其组合。
因而在进一步的实施例中，确定模块120配置成通过分析从传感器单元20 传输的传感器信号115来确定故障。该分析可以包括将所接收的传感器信号115 与期望的传感器信号进行比较。例如，所接收的传感器信号可能具有错误的信号电平。此外，高电平和低电平可能不具有期望值(例如，7mA以及14mA)，或者边沿的陡度可以不具有期望的值，或者信号不是具有与期望正常转速相关 (但不是其乘积)的有意义的频率(依赖于特定的应用)的周期性信号。
例如，错误信号和传感器信号的周期性信息可通过相同的传输线路(有线传输)或相同的传输通道(无线传输)来提供。例如，通过使用不同电平的物理量，可从传感器信号识别和/或区分所述错误信号，不过可以使用相同的传输线路或相同的传输通道。
更多细节和方面结合上文或下文描述的实施例而被提及。所建议的设备可以包括一个或多个可选择的附加动作，所述一个或多个可选择的附加动作对应于结合所建议的概念提及的一个或多个方面或者上文或下文描述的一个或多个实施例。
图2描述了设备100的进一步的实施例，其与图1a、1b和/或1c中描述的实施例的不同在于：可选择的错误指示线路提供了附加通道以便将指示信号 122a、b传输至确定模块120。示出的所有其他部件与附图1a、1b和/或1c中的相同。那些部件的描述的重复在这里被省略。
在图2所示的实施例中，确定模块120可以基于从传感器单元20接收到的指示信号来确定故障。只要确定没有故障，确定模块120可以转发传感器信号 115。然而，当传感器单元20传输指示错误或任何类型的故障的错误指示信号时，确定模块120将停止转发传感器信号115，并可以使得输出模块130输出错误信号105。
因而，在进一步的实施例中，设备100或许可选择地包括错误指示线路输入端。传感器单元20配置成通过经由可连接到错误指示线路输入端的错误指示线路传输错误指示信号122来指示故障，并且确定模块120配置成从错误指示线路输入端接收错误指示信号122，并且基于所接收的错误指示信号122来确定故障。
在进一步的实施例中，错误指示信号可以未被使用单独的线路转发，但可以通过与传感器信号115a、b相同的线路上(例如，在不同的通道上)传输。
在又一个实施例中，传感器单元20也可配置成检测故障，并且如果检测到故障，则停止传感器信号115的传输，并且替代地，在相同的线路或不同的线路上传输错误指示信号122a、b。
输出模块130可以进一步配置成仅在确定模块120已经确定传感器单元20 的故障的情况下输出错误信号105。如果没有故障被确定，则确定模块120可将传感器信号115转发到输出模块130，该输出模块130将传感器信号115传输到控制单元30。因而，在进一步的实施例中，确定模块120进一步配置成：当确定没有故障时，接收并且转发传感器信号115到输出模块130，以用于为控制单元30提供传感器信号115。
例如，对应于上文或下文描述的一个或多个实施例的用于为控制单元提供错误信号的设备、以及向用于为控制单元提供错误信号的设备提供传感器信号和/ 或错误信号的传感器单元可实现在相同的半导体管芯上。控制单元可以是(有线或无线地)耦合到用于为控制单元提供错误信号的设备的外部电气单元(例如，在汽车应用中使用的电子控制单元(ECU)、微控制器或处理器)。
更多细节和方面结合上文或下文描述的实施例而被提及。所建议的设备可以包括一个或多个可选择的附加动作，所述一个或多个可选择的附加动作对应于结合所建议的概念提及的一个或多个方面或者上文或下文描述的一个或多个实施例。
进一步的实施例同样可以涉及例如车轮速度传感器的系统。这样的传感器可以被用于ABS(防抱死制动系统)以及齿轮应用中，特别的，如果那些系统仅提供关于内部故障或失效的不充分的反馈的话。
因而，进一步的实施例限定了一种用于检测车轮速度的系统。该系统可以包括设备100a、100b，传感器单元或检测器单元以及传输单元。传感器单元配置成生成指示关于车轮速度的信息的传感器信号。另外，传输单元配置成向设备 100传输指示所检测的车轮速度的传感器信号115。
系统或许可选择地包括具有周期性磁极结构的车轮，以使得通过周期性的磁场可检测车轮的旋转。周期性的磁极沿着车轮的圆周布置，从而当车轮旋转时，从磁场的周期性变化生成周期性的电信号。
例如，由设备100a、100b生成的错误信号可以指示系统内部的故障。系统内部的故障可以是在设备100a、100b、传感器单元或传输单元内部发生的错误。
可选择地，系统可进一步包括控制单元30，或者该控制单元30可以是耦合到系统的外部单元。
此外，在系统中，传输单元或许可选择地配置成使用协议对传感器信号中的信息编码。该协议可以使用脉宽调制或幅度调制。所述信息可以指示车轮速度以及以下各项中的至少一个：旋转感测、检测器中的气隙信息、指示传感器的操作状态的进一步信息。在这些系统中，基于霍尔(Hall)技术可以将集成的、活动磁场传感器用于车轮速度的应用，从而测量磁极车轮或铁磁带齿车轮的速度。其可具有两个使用特定的传输协议的线电流接口。
因而，实施例可使用采用用于提交进一步信息的协议的转速传感器。该进一步信息例如可以包括：车轮速度信息、可选择的旋转方向信息、芯片内部状态信息、或错误指示。该协议可以用在低电平电流(例如，基本上是7mA)以及高电平电流(例如，基本上是14mA)之间波动的信号(例如，电流信号)传输转速。也可以使用具有附加输出引脚的开漏协议。在这里以及下文中，所提及的值可以在±10％或±50％的范围内不同。
传感器信号115可以按照实现输出协议的周期性传感器信号115的频率对车轮速度信息进行编码。可以按照信号的宽度(例如，使用脉宽调制)或者按照信号的幅度(例如，使用幅度调制协议)对旋转感测进行编码。因而，向控制单元30(ECU)传输增强的传感器信息成为可能，增强的传感器信息指示转速传感器的故障以确保安全操作状态。这种失效指示状态或安全状态遵从于相应的需求。因此，除了外部错误之外，传感器的内部故障也可以在外部被提醒，这是在汽车标准中所期望的以提供高水平的E/E系统(电气和电子系统)的功能安全性。
在一些错误指示设备中，错误信号包括与传输转速信息的协议中的低电平或高电平相同的电平。然而，其可以提高错误检测以及错误信号通知的可靠性，从而输出具有与所使用的低电平和高电平不同的电平的错误信号。例如，当使用具有与低电平或高电平相等的电平的恒定电流信号时，或许不能够将其与车辆车轮的静止状态区分开来(例如，在ABS应用中)。此外，例如由于不充分的电源供应或任何其他的错误，系统或许不能提供具有低电平或高电平电流(例如像7mA或14mA)的信号，但是将产生偏移量。根据实施例，车辆车轮的停止也可以由恒定的电流电平来指示，该恒定的电流电平可以对应于最新的磁场。因而，在错误的情况中，向控制单元30指示安全操作状态或许变得不可能。从而，如果仅仅低电平和/或高电平被用于错误信号化，则根据当前车辆需求所要求的安全状态可能不总是被唯一信号化。
在下面的实施例中，描述了错误信号，其中(电气)电流信号用于信号通知所述故障，以及用于传输传感器信号。因而，前面提及的物理量(参见附图1a、 1b、1c和2)在下面的实施例中是电流。然而，本发明并不限定于此。在进一步的实施例中，可以使用其他信号编码传感器信号或错误信号(例如，电压或频率)。
更多细节和方面结合上文或下文描述的实施例而被提及。所建议的设备可以包括一个或多个可选择的附加动作，所述一个或多个可选择的附加动作对应于结合所建议的概念提及的一个或多个方面或者上文或下文描述的一个或多个实施例。
图3a至3b描述了一个实施例，其中错误信号105可以包括指示内部状态信息(例如与错误有关)的不同电平。从而，该错误信号115是具有恒定电流IFR的无效反应信号。
图3a示出了作为传感器电流IS的传感器信号310a、b，其在第一时间t1与第二时间t2之间被错误信号115中断，例如，传感器信号310的第一部分310a 在第一时间t1之前被传输，而传感器信号310的第二部分310b在第二时间t2 之后被传输。在本实施例中，在正常操作期间，传感器信号310a、b是在高电流电平IHIGH与低电流值ILOW之间波动的周期性信号。该周期性信号310a、b的频率可以与转动车轮的转速相关。如果传感器单元20中发生了内部故障或失效 (例如，在第一时间t1)，该设备100可传输具有预定电平IFR(FR＝故障反应) 的错误信号105。
在本实施例中，错误信号105的预定电平IFR低于低电平ILOW。该信号被传输到控制单元30以指示错误已在传感器或传感器单元中发生。该预定电平IFR还可以根据特定的实现而具有0mA(没有电流)。
在第二时间t2，传感器单元20可以重新开始正常的操作，并且可以再次传输规则的传感器信号310b。因此，只要存在故障就可以传输错误信号105。在进一步的实施例中，错误信号105可以被重复地传输以指示传感器单元20展现故障。例如，如果故障仅是较小的，则可使用后面的情况，从而使得转速的连续传输可以是令人期望的。
图3b描述了一个实施例，其中预定电平IFR不低于低电平ILOW，但是在低电平ILOW与高电平IHIGH之间。再次，故障可以在第一时间t1发生，并且例如持续了一个时间段直到第二时间t2，在第二时间t2传感器可重新开始正常的操作。因此，从第二时间t2开始，传感器信号310b再次作为正常的周期性信号而被传输，所述正常的周期性信号以指示车轮的示例性旋转的频率在高电平IHIGH与低电平ILOW之间波动。
图3c是进一步的实施例，其中预定的电平IFR高于高电平IHIGH。再次，所有其他的特征与在图3a以及3b中描述的示例中的相同，并且重复在这里被省略。
图3a至3c所描述的实施例允许通过相应地选择预定的电流电平IFR指示至少三个不同的错误变型的进一步的可能性。例如，第一错误可以用低于低电平 ILOW的预定电流电平IFR来指示，第二错误可以用在低电平与高电平之间的预定电流电平IFR来指示，并且第三错误可以用高于高电平的预定电流电平IFR来指示。通过选择不同的预定电平IFR、低电平和高电平，可以避免任何错误的检测，并且控制单元30可以清楚地检测各种错误。
图4a至4c描述了进一步的实施例，其与图3a至3c所示的实施例相类似，但是区别仅在于传感器信号410a、b再次包括在第一时间t1之前传输的第一部分410a以及在第二时间t2之后传输的第二部分410b。再次，在正常操作期间，传感器20传输在高电平IHIGH与低电平ILOW之间波动的周期性电流信号IS。然而，本实施例采用脉宽调制协议。改变信号的脉冲宽度可以进一步信号化内部状态信息。再次，如图3a至3c中的示例一样，该频率可以对车轮的转速进行编码。此外，可通过每个脉冲的宽度来指示进一步的信息(例如，旋转方向)。
在第一时间t1与第二时间t2之间再次可能发生错误或故障。因此，输出模块130可以通过传输具有恒定电流电平IFR的错误信号105来指示该故障，该恒定的电流电平IFR不同于高电流电平IHIGH与低电流电平ILOW。
图4a描述了错误信号105具有低于低电平ILOW的预定电流电平IFR的可能性，而图4b描述了预定电平IFR处于高电平IHIGH与低电平ILOW之间的可能性。最后，图4c描述了其中预定电平IFR高于高电平IHIGH的示例。再次，图4a中示出的预定电平IFR也可以包括零值(例如，0mA)，并且例如可以指示分离的连接线或者电压供应中的任何其他失效。
再次，可以使用不同的电流电平以信号化传感器单元20内的不同的错误或故障，使得控制单元30可以从错误信号105的电平得出错误的类型。
使用预定电平(例如，第三电流电平)的局限性可以依赖于传感器的协议的变型。进一步的实施例同样涉及向控制单元30传输活跃信号的传感器单元20。该活跃的信号可以规则的时段传输以信号通知控制单元30：即使在车轮停止的情况下，传感器单元20仍然是活跃的。因此，控制单元30或许不会从没有旋转的车轮而推断出传感器单元20发生故障。
因此，如果检测到车轮的停止，则可以激活停止协议，传输具有预定时段(例如，100、150或200ms或者任何其他所选择的时间段)的周期性信号。在进一步的实施例中，只要传感器单元20处于操作状态(即，活跃的)，就总是传输该周期性信号。因而，控制单元30至少期望该(幅度调制的)信号，并且如果控制单元30没有从传感器20接收到此活跃信号，则控制单元30可能检测到错误。因此，根据实施例，所述设备100可以通过传输错误信号105来信号通知故障，该错误信号105比预定时段长。该错误信号105的预定电平可以与低电平或高电平相等(例如，等于7mA或者14mA)，但是也可以是不同的(例如，如图3至4中所描述的)。
因此，实施例不限于以下设备，该设备通过传输特定的、可与高电平和低电平区分开的电流电平的恒定电流信号来指示错误，并且还可以独立于用于指示车轮的旋转的电流电平的任何恒定电流。该电流可以或可以不在预定的时间段传输以指示发生故障。
这种信号通知错误的方式可以实现：同样可以清楚地识别出机械故障，例如，分离的连接线。分离的连接线必然可能导致不可预测的电流信号(如，0mA)。因此，根据进一步的实施例，如果控制单元30在预定时间段(例如，大于100ms、 150ms、200ms或任何其他特定的时段)检测恒定的电流值，控制单元30将把该信号识别为传感器单元20的故障或失效的指示。一方面，分离的连接线是故障的一个特定示例。传感器或许不能够传输错误电流(例如，基本上为3.5mA)。因此，不传输信号(或零电流)可以信号通知该错误。
图5a至5d描述了使用脉宽协议和活跃信号的转速传感器的示例。
图5a示出了在这类传感器中的磁场的变化。磁场的任何变化可指示磁性车轮的旋转，使得车轮从时间t1到t2旋转，而从第二时间t2开始，车轮减速并且在第三时间t3处于静止。
图5b中指示了该正常操作的传感器信号115。再次，传感器信号115是被传输到控制单元30的电流信号IS，电流信号IS在高电平IHIGH与低电平ILOW之间波动。在第一时间t1和第二速度t2生成速度脉冲510，其中磁场B过零。在第二时间t2之后，不发生进一步的过零，并且因此不传输进一步的速度脉冲。
转速传感器可以基于磁性目标车轮的差动磁场来测量转速，该磁性目标车轮附接到车轮。它们将生成输出信号，其表示这些物体的运动。此外，可以检测旋转目标车轮的旋转方向以及磁性信号的质量(强度)。因此，车轮的旋转可以由周期性的交替磁极来指示，该磁极产生具有周期性过零的波动的磁场。可以使用磁场的任何过零来传输速度脉冲510。如果磁场没有展现过零，则不传输速度脉冲510。在第二时间t2，生成最后的速度脉冲。这将指示车轮不再旋转。
此外，如图5b中所描述的，在预定的时间间隔530中，即使车轮不再旋转，仍将传输活跃信号520，活跃信号520指示传感器仍然在运行。例如，时间间隔 530可以是预定长度的周期性间隔。在速度脉冲510结束处和传输活跃信号520 的时间之间的预定长度可以是任何特定的时间段，例如150ms(或者100ms或 200ms)。
此外，如果不传输速度脉冲510(例如，由于车轮的停止)，也可以在两个活跃信号520(参见图5b中最后的三个活跃信号520)之间测量时间间隔530。因此，如果控制单元30长于时间间隔530没有接收到信号，传感器单元20可能不是活跃的，即，已发生了错误。
在进一步的实施例中，无论是否传输速度脉冲510，可以无关地传输活跃信号520。在该实施例中，后续脉冲之间的间隔可能不同，即，如果传输速度脉冲 510，则时间间隔530相比于不传输速度脉冲510的情况来说更短。
图5c指示了(例如，在第一失效时间550左右发生的分离的连接线中)的故障的发生。该分离的连接线可以导致电流信号的快速下降(零电流)。该情形中，可能不再传输活跃信号。因此，在时间540处期望的活跃信号缺失。控制单元30可从针对等待时段532的信号的缺失来推断出电源供应或连接线已经分离，并将此解释为严重的错误。
图5d描述了一个实施例，其中传感器单元20正确地操作，直到第二失效时间560。在该时间之前，传感器处于在每个磁场反转(过零)并其活跃信号520 被传输的时间(例如，在每个速度脉冲510的结束之后的每150ms)传输速度脉冲510的正常操作。
在第二失效时间560处，例如发生了如电流驱动器持续发生故障的错误。该错误可以通过在第二失效时间560处开始的恒定的高电平错误电流来指示。再次，没有活跃信号可以被传输(或者将被控制单元30检测)，因为电流输出在高电平处是恒定的。控制单元30可以将针对至少第二等待时段533的高电平信号(即，持续高电平信号而不是脉冲)解释为传感器中的错误。
图5c和5d中所描述的两个示例可以与图5b中描述的正确操作的传感器明显地区分开，其中仅已经发生了车轮的停止，因为仍然正确地传输活跃信号520。从图5c和5d中的活跃信号520的缺失，控制单元30可以得到两个不同类型的错误：电源供应错误以及电流驱动器中的错误。
结合图5a至5d描述的实施例可以与结合图3a至4c所描述的实施例相组合，使得能够正确地信号通知许多不同的故障。
图6a至6c描述了进一步的实施例，其中周期性的传感器信号610a、b包括在第一时间t1之前传输的第一部分610a，以及在第二时间t2之后传输的第二部分610b。在正常操作期间，传输周期性的信号直到第一时间t1。该实施例中，传感器信号610使用幅度调制协议。因此，除了频率信息(对应于车轮速度) 之外，可以通过选择不同的幅度值来传输进一步的信息。
在图6a描述的示例中，在第一部分610a，第一脉冲611a具有从低电平II 延伸到高电平IH的幅度值。在传输该高电平脉冲611a之后，对低电平脉冲612a 进行传输。传感器信号610在低电平IL和中间电平IM之间周期性地波动。因而，第一脉冲611a比低电平脉冲612a高。这些脉冲在传感器信号610的第二部分 610b中重复，即，第一高电平脉冲611b再次跟随在一系列低电平脉冲612b之后。
在该协议中，车轮的频率或转速可以通过具有高电平IH的周期性脉冲611a、 611b的频率来指示。在每个高电平脉冲之后(例如，指示通过传感器单元检测到的磁场的过零)，通过低电平脉冲612a、612b可以传输附加的信息。例如，可以使用曼彻斯特(Manchester)码来传输附加的数据(例如，幅度信息、错误信息、旋转方向)。
再次，在该实施例中，在第一时间t1与第二时间t2之间已发生错误，并且响应于此而传输错误信号105。该错误信号可以在附加数据的传输之后被传输 (如图6a中所示的)，或者可在附加数据的传输之前或期间已经开始。此后，故障可能被克服或可能未被克服，但是传感器信号610如前所述重新开始正常的信号通知。
在该实施例中，错误信号105的预定电平IFR如图6a所示可以低于低电平。图6b描述了进一步的示例，其中预定电平IFR位于低电平IL和中间电平IM之间，并且图6c描述了示例，其中预定的电平IFR位于中间电平IM与高电平IH之间。在进一步的实施例中，预定的电平IFR甚至可以高于高电平IH。
因此，可以通过选择恒定电流错误信号的不同的预定电平IFR来指示各种错误。
错误信号105也可以是安全消息的一部分，该安全消息指示传感器的任何故障发生，并且可以仅在第一时间t1与第二时间t2之间的预定时间段上进行传输。此外，或许可能的是：从传感器20向控制单元30传输任何安全性相关的信息，使得控制单元30能够响应于该故障发生。例如，第一时间t1和/或第二时间t2 也可以预先确定，使得仅可以使用所指示的(恒定的)电平来传输安全性相关的信息，而不精确地识别故障发生的时刻。
总之，可通过不同电流电平来指示不同的错误或故障。例如，可通过0mA 电流或最大指定的电流来信号化“开路”或“短路”的接触。所有其他的错误可通过相应的电流信号电平来指示。在进一步的实施例中，可以使用任何物理量来信号化错误，不必须具有电流值。然而，如果通过使用磁感应检测到车轮的旋转，可将感应电流用作传感器信号115，使得电流信号也能够用于信号通知错误。根据本公开，还可能传输传感器20的内部错误和故障，其不一定与外部错误(例如，外部供应电压的下降)相关。通过传输恒定的电流值，控制单元30将接收指示错误发生的信息，并可以对其进行反应。实施例可以涉及不传输活跃信号的协议(参见图3a至3c、以及4a至4c)，但还可以涉及传输活跃信号的协议(然而参见图5和6)。
通过可靠地信号通知内部错误(以及类型)，所谓的安全机制可以检测故障并对其进行反应。例如，第三恒定电流信号可以包括电流强度，该电流强度与周期性电流强度不同，其用于信号通知车轮的旋转。例如，电流信号可以包括在1mA和6mA之间或者基本上3.5mA或2mA或4mA(或在8mA和13mA之间，或基本上8mA或10.5mA或12mA)的电流电平。由于第三电流电平可以不同于高电平和低电平，因此通过识别第三电流信号来清楚地检测故障变得可能，该第三电流信号与高电平和低电平明显不同。例如，如果高电平是14mA 并且低电平是7mA，则第三电流电平可能是7或14mA的±20％。
在进一步的实施例中，传感器信号是在高电平和低电平之间波动的周期性信号。高电平基本上是14mA并且低电平基本上是7mA。该物理量可以是适合于将信息传输至控制单元30的电流信号或电压信号或任何其他电信号。
进一步的示例涉及一种用于为控制单元30提供错误信号的方法。
图7描述了与根据实施例的方法相关的流程图。该方法110包括：从传感器单元接收S112传感器信号，该传感器信号是物理量的高电平和低电平之间的周期性信号；确定S114传感器单元的故障；以及为控制单元提供S116指示故障的错误信号。该错误信号包括该物理量的预定电平，其不同于高电平和低电平。
更多细节和方面结合上文或下文描述的实施例而被提及。所述方法可以包括一个或多个可选择的附加动作，所述一个或多个可选择的附加动作对应于结合所建议的概念提及的一个或多个方面或者上文或下文描述的一个或多个实施例。
实施例可进一步提供一种计算机程序，当计算机程序在计算机或处理器上被执行时，其具有用于执行上述方法之一的程序代码。本领域技术人员将容易地意识到：各种上述方法的步骤可以通过编程的计算机来执行。在本文中，一些例子还旨在覆盖程序存储设备，例如数字数据存储介质，其是机器或计算机可读的、并且对机器可执行的或计算机可执行的指令的程序进行编码，其中所述指令执行上述方法的一些或全部动作。程序存储设备可以是例如数字存储器、磁性存储介质(诸如磁盘和磁带、硬盘驱动器)、或可选择地是可读数字数据存储介质。这些示例也旨在覆盖被编程以执行上述方法的动作的计算机、或(现场)可编程逻辑阵列((F)PLA)、或(现场)可编程门阵列((F)PGA)，其被编程以执行上述方法的动作。
例如，在车轮运动传感器内的故障或失效的情况下，一些实施例涉及传输到控制单元30的唯一传感器响应。这种故障或失效进一步可以涉及过小的输入信号、磁性偏移量过高、内部数字/模拟供应电压低于预定的阈值、温度过高或过低，或者在模/数转换器中发生错误。
说明书和附图仅仅图示了本公开的原理。因此，将被认识到的是：尽管本文没有明确地描述或展示，本领域技术人员将能够想到体现本公开的原理并且被包括在其精神和范围内的各种布置。此外，本文所列举的全部示例主要地明确旨在仅用于教导的目的以帮助读者来理解本公开的原理以及由发明人贡献以促进现有技术的概念，并且被解释为不被限制到这种特定列举的示例和条件。此外，本文列举原理、方面、和本公开的示例的全部陈述及其特定示例旨在包含其等价物。
被表示为“用于......的装置”(执行某种功能)的功能块应被理解为包括电路的功能块，该电路被配置成相应地执行某种功能。因此，“用于某物的装置”也可以被理解为“被配置成或适合于某物的装置”。因此，被配置成执行某种功能的装置不暗示这种装置必然(在给定时刻)执行所述功能。
本领域技术人员应当意识到的是：本文的任何方框图表示体现本公开的原理的说明性电路的概念视图。类似的，将意识到的是：任何流程表、流程图、状态迁移图、伪代码等等表示各种过程，该过程可以基本上表现在计算机可读介质中，并且因此由计算机或处理器执行，而不论是否明确地示出这种计算机或处理器。
此外，随后的权利要求据此被并入到具体实施方式中，其中每个权利要求可以独立作为单独的示例。虽然每个权利要求可以独立作为单独的示例，但应当注意——尽管从属权利要求可以在权利要求书中引用具有一个或多个其他权利要求的特定组合——其他示例也可以包括该从属权利要求与每个其他从属或独立权利要求的主题的组合。本文建议了这种组合，除非其指出不想要特定的组合。此外，其旨在也将权利要求的特征包括到任何其他独立权利要求，即使这个权利要求没有直接引用该独立权利要求。
进一步要指出的是：说明书或权利要求书中公开的方法可通过具有用于执行这些方法中的相应动作中的每一个的装置的设备来实现。
此外，应当理解的是：说明书或权利要求书中公开的多个动作或功能的公开可以不被解释为在特定顺序内。因此，多个动作或功能的公开将不把这些限制到特定的顺序，除非这种动作或功能出于技术原因是不可交换的。此外，在一些示例中，单个动作可以包括多个子动作或可以被分成多个子动作。除非明确地排除，这些子动作可以被包括该单个动作的公开以及是该单个动作的公开的一部分。

Claims (19)

1.一种用于为控制单元提供错误信号的设备，该错误信号指示传感器单元的内部故障，该设备包括：
输入模块，其被配置成接收来自传感器单元的传感器信号，该传感器信号是周期性信号；
确定模块，其被配置成确定所述传感器单元或所述设备的内部故障；以及
输出模块，其被配置成为控制单元提供指示内部故障的错误信号，其中，该错误信号包括电压或电流的预定电平，该预定电平不同于用于提供传感器信号的周期性信息的电压或电流的高电平和电压或电流的低电平。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述预定电平与高电平相差第一偏移量，并且与低电平相差第二偏移量。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，第一偏移量与第二偏移量相等，并且是高电平的至少20%或者低电平的至少20%。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，错误信号和传感器信号的周期性信息通过相同的传输线路或相同的传输通道被提供。
5.根据权利要求1所述的设备，该故障被包括在多个故障中，其中，确定模块被配置成确定多个故障中的不同故障，并且输出模块被配置成基于不同的故障从多个电平中选择不同的预定电平。
6.根据权利要求5所述的设备，传感器信号是在高电平与低电平之间波动的周期性信号，该输出模块被进一步配置成选择预定电平，该预定电平低于低电平，或者在低电平与高电平之间，或者高于高电平。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述确定模块被进一步配置成接收并且转发传感器信号到输出模块，以用于为控制单元提供传感器信号。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述确定模块被配置成通过分析从传感器单元传输的传感器信号来确定故障。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述确定模块被配置成经由输入模块接收来自传感器单元的错误指示信号，并且被配置成依据该错误指示信号的接收来确定故障。
10.根据权利要求1所述的设备，进一步包括错误指示线路输入端，其中，传感器单元被配置成通过经由可连接到错误指示线路输入端的错误指示线路传输错误指示信号来指示故障，并且所述确定模块被配置成从错误指示线路输入端接收错误指示信号，并且基于所接收的错误指示信号来确定故障。
11.根据权利要求1所述的设备，其中传感器信号的周期性信息是在高电平和低电平之间波动的周期性信号，其中，高电平基本上是14 mA，并且低电平基本上是7 mA。
12.根据权利要求1所述的设备，其中，由于输入信号过小、磁性偏移量过高、内部数字/模拟供应电压低于预定的阈值、温度过高或过低、在模/数转换器中发生错误、传感器单元的电流驱动器发生故障、或分离的连接线而导致该错误信号。
13.根据权利要求1所述的设备，进一步包括磁场传感器单元，其被配置成生成指示关于所检测的磁场的信息的传感器信号。
14.一种用于为控制单元提供错误信号的设备，该错误信号指示传感器单元的故障，该设备包括：
输入模块，其被配置成接收来自传感器单元的传感器信号，该传感器信号是物理量的周期性信号，其中该设备被配置成传输指示传感器单元的操作状态的一系列活跃信号；以及
输出模块，其被配置成为控制单元提供指示故障的错误信号，其中，该错误信号包括针对至少一个预定时间段的物理量的预定电平，其中，输出模块被配置成在比该系列活跃信号的两个后续活跃信号之间的时段长的预定时间段传输所述错误信号。
15.根据权利要求14所述的设备，其中，错误信号指示传感器单元的内部故障。
16.一种用于检测车轮速度的系统，该系统包括：
根据权利要求1的设备；
用于检测车轮速度的传感器单元，其被配置成生成指示关于车轮速度的信息的传感器信号；以及
传输单元，其被配置成将传感器信号传输至所述设备。
17.根据权利要求16所述的系统，进一步包括具有周期性磁极结构的车轮，以使得通过周期性的磁场可检测到车轮的旋转，其中，周期性的磁极被沿着车轮的圆周布置，检测器被配置成从磁场的周期性变化生成周期性的电信号。
18.根据权利要求16所述的系统，其中，该传输单元被配置成使用协议对传感器信号中的信息编码，该协议使用脉宽调制或幅度调制，所述信息指示车轮速度以及以下组中的至少一个，所述组包括：车轮的旋转方向、检测器的气隙信息、以及指示传感器的操作状态的进一步的信息。
19.根据权利要求16所述的系统，其中，错误信号指示系统内部的故障。
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