JP4122221B2 - 電子ブレーキ装置用のアクティブ磁気センサ - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載したアクティブセンサと、請求項９の前提部分に記載した装置に関する。
【０００２】
自動車アンチロックコントロールシステム（ＡＢＳ）とドライビングダイナミクスコントロールシステム（ＥＳＰ）において車輪回転速度を検出するためのアクティブセンサが知られている。独国特許出願公開第１９６３４７１５号明細書には、車輪回転速度を検出するための冒頭に述べたセンサが記載されている。このセンサは、車輪回転速度情報を伝達するための二極電流インターフェースを介して電子ブレーキ制御装置（ＥＣＵ）に接続されている。“アクティブセンサ”の給電は、電子ブレーキ制御装置に接続された信号インターフェースを介して行われる。
【０００３】
車輪回転速度センサの運転中、電子制御装置とセンサの間の電気的な供給部の範囲内に、例えばプラグコネクタの腐食によって、不所望なほど大きなオーム抵抗が生じることが判った。この抵抗は車輪回転速度センサの適切な運転を損なう。これに対応する故障の検出は往々にして、例えば高オーム性接触が一時的にのみ発生するときに困難である。
【０００４】
本発明の課題は、センサに接続された電子制御装置によってライン故障の検出を可能にする車輪回転センサを提供することである。
【０００５】
この課題は請求項１記載のアクティブセンサによって解決される。
【０００６】
本発明において、アクティブセンサとは、磁気電気式トランスデューサ（ホールセンサまたは磁気抵抗センサ）の電気的な信号を評価するための電子的な要素を備えたセンサであると理解される。この場合一般的に、アクティブ電子要素はセンサの信号出力部を経て給電される。
【０００７】
自動車車輪の回転速度を検出するための装置では一般的に、鋼製歯車または周期的に磁化されたリングであるいわゆるエンコーダが、車輪軸受に連結されているかあるいはその他の方法で連結されている。磁気電気式トランスデューサはエンコーダによってその回転時に励磁されるので、周期的な電気信号を発生する。この信号は例えばセンサのそばを動く歯数に一致する周波数を有する。そして、周期的な電気信号から、後述のきわめて有利な実施形に従って、方形の車輪回転速度パルスが発生する。この車輪回転速度パルスは電流インターフェースを経て電子制御装置に伝達される。
【０００８】
本発明のセンサは、電子制御装置に接続するために２本または３本の出力ラインを備えている。電気的な導線が車体を経てアース接続線として案内されるときには、センサはいわゆる“１−ライン−センサ”として形成可能である。
【０００９】
本発明によるアクティブセンサは好ましくは、二線−電流インターフェースを備えている。
【００１０】
本発明によるアクティブ磁気センサによって、車輪回転速度情報が電流インターフェースを経て電子ブレーキ装置の制御装置に伝達可能である。従って好ましくは、電源グループによって、回転速度電流パルスが信号電流に変調される。この回転速度電流パルスは特に方形であり、一定の所定長さを有する電流パルスであると特に有利である。それによって、回転速度情報がパルスの間隔によって表わされる。
【００１１】
実際の電圧を設定された閾値と比較することによって不足電圧が検出されたときに、不足電圧監視回路によってセンサの出力部の電流に影響が及ぼされる。この比較は好ましくはコンパレータによって行われる。設定された閾値を下回ると、不足電圧監視回路は好ましくは、特徴的な信号パターンを出力する。この信号パターンは通常の運転時に生じる信号と大きく異なっている。この信号は特に、伝達可能なパルスの振幅の下方に位置する低い定電流である。
【００１２】
回転速度電流パルスの間において、電源グループによって、好ましくは追加情報を伝達するための追加電流パルスが信号電流に変調される。この追加信号は好ましくは車輪回転速度パルスよりも小さな振幅を有する。
【００１３】
磁気センサは好ましくは、上述の独国特許出願公開第１９６３４７１５号明細書に記載した装置に対応する観察回路を備えている。この観察回路はセンサ出力部の電圧に依存して、追加信号を回転速度信号に供給する。これは特に、センサ内にある電源グループまたは既存の変調器に影響を及ぼすことによって行われる。これにより、磁気センサは、信号をセンサに伝達するために、外部から“出力部”を経て供給される電圧変調に反応することができる。これは特に、電子制御装置によってセンサが、所定の追加情報を後続の車輪速度パルスの間で電流インターフェースを経て送信することを要求されるときに適している。
【００１４】
外部から開始可能または影響を与えることができる、追加信号の伝達が望まれないときあるいは追加情報の伝達が望まれないときには、アクティブセンサは観察回路を備えないように設計可能である。
【００１５】
磁気電気式トランスデューサは好ましくは、センサモジュールから分離されたケーシングユニット内に配置されている。しかし、磁気電気式トランスデューサをセンサモジュール内に配置することもできる。
【００１６】
本発明は更に、請求項９記載の装置に関する。この装置は本発明による前述の磁気センサと、少なくとも１個の電子制御装置を備えている。この電子制御装置は特に、統合された電気油圧式ブレーキ制御ユニットの構成部品である。
【００１７】
他の有利な実施の形態は、従属請求項と、図に基づく次の説明から明らかになる。
【００１８】
図１は、独国特許出願公開第１９６３４７１５号明細書記載のアクティブセンサの重要な機能要素を概略的に示している。センサモジュール１とＡＢＳコントローラ（ＥＣＵ）９の電子制御装置は、二線式ライン７，８を介して互いに接続されている。エンコーダ３は磁化されたＮ／Ｓ極領域のリング状の閉じた列を有する永久磁石型エンコーダである。エンコーダ３は空隙を介して、センサモジュール１内に配置された磁気抵抗ブリッジ回路２に磁気的に接続されている。
【００１９】
センサモジュール１を動作させるために、動作電圧Ｖ_B が必要である。この動作電圧はＥＣＵによって端子Ｋ₁ ，Ｋ₂ に供給される。この端子はセンサライン７，８を介して端子Ｋ₃ ，Ｋ₄ （センサ出力部）に接続されている。センサモジュールによって制御される信号電流Ｉ_S はセンサモジュールの端子Ｋ₃ ，Ｋ₄ を経てＥＣＵに流れる。この信号電流には、方形電流パルスの形をした車輪速度情報が印加される。この場合、信号電流は２つの電流レベルの間で、エンコーダ３によって設定されたパルス列のクロックで交代する。このパルス列は図３の部分図ｂ）において、追加信号インターフェースを備えていないセンサについて、時間ｔ₀ 〜ｔ₁ またはｔ₂ 〜ｔ₃ 内に示してある。
【００２０】
追加情報インターフェースを備えたセンサの場合、図３の部分図ｃ）に従って、例えばブレーキパッド摩耗、空隙または回転方向に関する個々のビットの形をした追加情報が、回転速度パルスの間で電流信号に伝達される。この追加ビットは個々の電流パルスの形をして、それ自体公知の位相符号化（マンチェスターコーディング）方式で変調されるので、例えば図３の部分図ｃ）において時間ｔ₀ 〜ｔ₁ またはｔ₂ 〜ｔ₃ 内に示すような信号パターンが発生する。後で詳しく説明するように、追加情報を伝達する装置を備えたセンサの場合、車輪回転速度パルスは、同様な装置を備えていない車輪回転速度センサよりも大きな振幅を有する。
【００２１】
図１の装置の場合、センサモジュール１に観察回路６が統合されている。この観察回路はセンサモジュールとＥＣＵ９を接続する出力部に接続されている。観察回路６が端子Ｋ₃ ，Ｋ₄ に接続されているので、電子制御装置との通信のために信号電圧を取り出すことができる。観察装置６は接続ライン７，８の信号状態に依存して変調器５を監視および制御する。これによって、追加端子Ｋ₅ を経て供給される情報または信号の受入れまたは処理は、電子制御装置によって電流インターフェースを経てセンサに送られる設定された判断基準、信号状態または時間設定に依存して制御可能である。そのために、観察回路６は変調器５に作用する。この変調器は例えば電子制御装置によって要求されるときに、一連の追加信号を車輪回転速度パルスの間に挿入する。
【００２２】
図２には、本発明によるアクティブセンサが示してある。このアクティブセンサは図１に示したセンサに加えて、電圧監視回路１０を備えている。この電圧監視回路１０は設定された閾値と比較することによって端子Ｋ₃ ，Ｋ₄ をチェックする。例えば導線７，８の範囲における不所望なほど高い抵抗によって、ＥＣＵから供給される供給電圧の設定閾値を下回ると、回路１０は一定の信号レベルＵ_D を有する定電流の出力を開始する。この信号レベルは通常運転で生じる信号パルスの電流レベルよりも低い。
【００２３】
不足電圧監視装置は、Ｖ_U とＶ_R の間で切換えるために、比較ウインドウによって端子電圧を内部の電圧基準値と比較するように構成することができる。電圧Ｖ_U の場合、値Ｉ_L ＝７ｍＡを有する電源ユニット４内の内部の電源は、電流の半分（３．５ｍＡ）に調節され、その中に含まれる、電流値１４ｍＡまたは２８ｍＡを発生するための他の電源は遮断される。
【００２４】
図３の部分図ｃ）は、端子Ｋ₃ ，Ｋ₄ における図２のセンサの出力部の信号の変化によって電圧監視回路１０の動作モードを示している。このセンサは標準化された電流レベル目標値を有する３−レベルインターフェースを備えている。この電流レベル目標値はＩ_L ／Ｉ_M ／Ｉ_H ＝７ｍＡ／１４ｍＡ／２８ｍＡを有する適当な許容差範囲を考慮して定められている。
【００２５】
部分図ｂ）は、追加信号機能を有していないアクティブセンサの例の信号を示している。このセンサは固定された電流レベル目標値Ｉ_L ／Ｉ_M ＝７ｍＡ／１４ｍＡを有する２−レベルインターフェースを備えている。
【００２６】
部分図ａ）には、センサ供給電圧Ｖ_S の低下時の、端子Ｋ₃ ，Ｋ₄ の供給電圧の時間的な変化が例示してある。ＥＣＵ９が電圧Ｖ_B の供給電圧を供給すると、導線の抵抗１１，１２の増大時にＶ_B はＶ_S ＝Ｉ_S ×（Ｒ₁ ＋Ｒ₂ ）に低下する。Ｖ_S が部分図ａ）に示すように時点ｔ₁ で下側の限界値Ｖ_U に達するかまたはこの限界値を下回るや否や、部分図ｂ），ｃ）の信号電流は一定の診断レベルＩ_UDに切り換わり、時点ｔ₂ で電圧Ｖ_R を上回るまでこのレベルに保持される（部分図ａ））。それによって、元の信号電流パターンに戻る。Ｖ_U の適切な値は約３〜５．５Ｖよりも小さな範囲にある。電流Ｉ_UDは約１〜６ｍＡの範囲内の目標値、特に約３〜４ｍＡの範囲内の目標値に固定可能である。
【００２７】
上記の切換えヒステリシスは、通常の信号伝達への戻りを開始する閾値Ｖ_R が閾値Ｖ_U も高いことによって生じる。Ｖ_R の適切な値は約５．５〜７Ｖである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 技術水準によるアクティブセンサを示す図である。
【図２】 本発明によるアクティブセンサを示す図である。
【図３】 アクティブセンサの出力部の信号変化を示す図である。

Claims (8)

1. 磁気電気式トランスデューサ（２）を備え、このトランスデューサが変調器（５）に電気的に接続され、電源グループが１個または複数個の電源を備え、この電源がセンサ出力部（ｋ₃ ，ｋ₄ ）で出力される信号電流を制御する、特に車輪の回転状態を検出し、不足電圧監視回路（１０）を備え、この不足電圧監視回路がセンサ出力部（ｋ₃ ，ｋ₄ ）に接続され、このセンサ出力部（ｋ₃ ，ｋ₄ ）の電気信号が設定された第１の電圧閾値（Ｖ_U ）を下回るかどうかを、不足電圧監視回路が監視し、この監視結果に依存して、不足電圧監視回路が電源グループ（４）に影響を及ぼすことによって、センサ出力部（ｋ₃ ，ｋ₄ ）から出力される信号電流を制御する磁気センサにおいて、不足電圧監視回路（１０）が、確認された不足電圧の期間に定電流（Ｉ _UD ）をセンサ出力部に出力することによって、この不足電圧の状態が信号化されることを特徴とする磁気センサ。
2. 電源グループによって、回転速度電流パルスが信号電流に変調され、この回転速度パルスがトランスデューサの傍らを動くエンコーダ（３）の運動情報を表していることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
3. 回転速度電流パルス間の時間経過中に、追加電流パルスが電源グループによって信号電流に変調されることを特徴とする請求項２記載の磁気センサ。
4. 磁気センサが観察回路（６）を備え、この観察回路がセンサ出力部（ｋ₃ ，ｋ₄ ）の電圧に依存して、追加電流パルスを変調することを特徴とする請求項１〜３の少なくとも１つに記載の磁気センサ。
5. 電源（４）と変調器（５）と監視回路（１０）と必要に応じて観察回路（６）がセンサモジュール（１）にまとめられていることを特徴とする請求項１〜４の少なくとも１つに記載の磁気センサ。
6. 不足電圧監視回路（１０）が所定の時間の間第１の電圧閾値（Ｖ_U ）よりも低い電圧を検出した後で、不足電圧電流信号を生じることを特徴とする請求項１〜５の少なくとも１つに記載の磁気センサ。
7. 電圧が他の電圧閾値（Ｖ_R ）を上回るときに初めて、不足電圧の検出後発生した不足電圧電流信号が終了するように、不足電圧監視回路（１０）が設計され、前記他の電圧閾値が第１の電圧閾値よりも大きいことを特徴とする請求項６記載の磁気センサ。
8. 請求項１〜７の少なくとも１つに記載のアクティブ磁気センサと、少なくとも１個の電子制御装置（９）とを備えた装置において、出力部（ｋ₃ ，ｋ₄ ）の電圧が信号伝達の目的で制御装置（９）によって降下され、この信号がアクティブ磁気センサ内で観察回路（６）によって記録されることを特徴とする装置。

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