WO2015000638A1 - Quellcodeprogrammierung von drehwinkelsensoren in motoranbauteilen - Google Patents

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WO2015000638A1
WO2015000638A1 PCT/EP2014/060764 EP2014060764W WO2015000638A1 WO 2015000638 A1 WO2015000638 A1 WO 2015000638A1 EP 2014060764 W EP2014060764 W EP 2014060764W WO 2015000638 A1 WO2015000638 A1 WO 2015000638A1
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WO
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component
measuring device
source code
memory unit
magnet
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/060764
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English (en)
French (fr)
Inventor
Norbert Lang
Johannes Maess
Julian FINDEISEN
Thomas Klotzbuecher
Arnold Ewald
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2015000638A1 publication Critical patent/WO2015000638A1/de

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields

Definitions

  • Angle of rotation measurements must be made in many areas of engineering. This can be done, for example, with the aid of magnetic field sensors that detect a position of a permanent magnet.
  • the permanent magnet can be rotatably mounted on the rotating element and allow a non-contact rotation angle detection. For example, are non-contact
  • Engine attachment parts such as throttle valve to be provided on accelerators and / or universal actuators.
  • a non-contact angle measurement can be based on, for example, an inductive, an eddy current-based or a Hall effect-based
  • the rotation angle sensors can be a
  • ASIC application specific integrated circuit
  • Angle of rotation sensor in the run-up to manufacture is an adaptation of the semiconductor mask structure with long development and
  • a measuring device for contactless determination of a rotation angle.
  • the measuring device comprises a magnet and a microprocessor unit with a
  • the magnet-sensitive element on.
  • the magnet is arranged on a first component and rotatably connected thereto.
  • the microprocessor unit is arranged on a second component and rotatably connected thereto.
  • the first component and the second component are rotatably mounted about a common axis of rotation against each other.
  • the magnetically sensitive element is designed to generate a measuring signal which is representative of a rotational angle value of the first magnetic field as a function of a magnetic field of the magnet
  • the microprocessor unit has a memory unit that is programmable with a source code.
  • the idea of the present invention is based on software-programmable execution of the microprocessor unit of the measuring device in order to enable rapid adaptation of the sensor function software without hardware measures.
  • the measuring device according to the invention allows a significant reduction of
  • Measuring devices in which the development times can be several months may be sufficient in the measuring device according to the invention a few weeks. New productions of measuring devices to implement a new functionality can even be completely avoided.
  • the measuring device enables a quick and uncomplicated implementation of changes in functionality or
  • Microcontrollers that is, where the functionality is firmly in the
  • the measuring device which can be programmed almost independently of the hardware, can freely program the characteristic curve of the measuring signal, a free definition of a fault, arbitrary filtering of the
  • the measuring device can be designed as a rotation angle sensor.
  • the measuring device can be used in vehicle technology.
  • the measuring device in hybrid vehicles and in
  • the measuring device can be realized with an inductive, an eddy current-based or a Hall effect-based operating principle.
  • the measuring device for angle determination in electrical throttle devices and electrical control valves in particular in
  • Throttle valves are used. Furthermore, the measuring device for measuring
  • Determining an angular position of a control element can be used for valves.
  • the measuring device in accelerator pedal modules (APM, accelerator pedal module) or in pedal value encoders (PWG) are used.
  • the measuring device can be used in accelerator pedal modules (APM, accelerator pedal module) or in pedal value encoders (PWG).
  • the measuring device can
  • Electric motor used to determine a rotational frequency of a wheel in ABS applications or for measuring a torque of a torsion bar in a steering column of a motor vehicle.
  • the first component may be a rotating component such as a rotor. At least one magnet is arranged on the first component.
  • the magnet is rotatably connected to the first component.
  • the magnet can be designed as a permanent magnet.
  • the magnet can be encapsulated, for example, partially plastic.
  • the second component may be, for example, a stationary component such as a stator.
  • the magnetically sensitive element is rotatably connected to the second component.
  • the magnetically sensitive element may be, for example, a coil, a magnetic transistor, a Hall sensor or a magnetic-resistant sensor.
  • the magnetically sensitive element can output a signal which is representative of a rotational angle value of the first
  • Component with respect to the second component is.
  • the magnetically sensitive element is designed, for example, as a Hall element, it can have current-carrying semiconductor chips which are, for example, penetrated vertically by the magnetic field of the magnet. A voltage proportional to the magnetic field strength can be tapped transversely to the current direction on the semiconductor chip.
  • a first measurement signal is determined with the aid of a first Hall element pair, which corresponds, for example, to a sine value or an x value of the magnetic field direction.
  • a second measurement signal is determined which corresponds, for example, to a cosine value or a y value of the magnetic field direction.
  • the magnetosensitive element may be integrated into the microprocessor unit.
  • the microprocessor unit can be embodied, for example, as a circuit board with one or more semiconductor chips, for example made of silicon.
  • signal processing electronics can be integrated into the microprocessor unit.
  • the microprocessor unit may also be referred to as an application-specific integrated circuit.
  • the memory unit may include a source code, that is, a
  • the source code can specify the processing of the measurement signals of the magnetically sensitive element. Further, the source code may set diagnostic thresholds in which, for example, an error signal is output. Furthermore, the source code can specify a characteristic curve for the measurement signal. The characteristic defines, for example, which
  • the source code may comprise filters for the measurement signal. For example, noise filters or algorithms for averaging can be implemented in the source code.
  • the source code may specify the output formats such as pulse width modulated (PWM) or digital (Sent).
  • the memory unit is flash-programmable.
  • Flash-programmable can mean that the source code is generated using a specific platform or by means of a specific computer program.
  • the flash programming can be a particularly simple and possibly object-oriented form of programming.
  • the memory unit is embodied such that the source code can be changed several times. That is, in contrast to irreversible hardware programming such as Zener diode mapping, the functionality of the measuring device can be changed or adjusted as often as desired.
  • the memory unit is designed to carry out or to store an adaptation or a correction of a characteristic curve and / or a characteristic diagram of the measurement signal by means of a freely programmable algorithm. For example, the characteristic of the
  • Measuring device to be adapted to a nonlinearity of the mechanics.
  • Storage unit are deposited, of which in each case the appropriate characteristic curve for evaluating the measurement signal is selected.
  • Measuring device on an output.
  • the output can on the one hand the
  • the output can be connected to a programming device, such as a computer, directly or indirectly, for example via the control unit.
  • Memory unit is executed, data packets with the source code of the
  • Microprocessor unit executed to execute the source code.
  • existing functionalities can be adapted directly to the installed measuring device or new functionalities can be implemented.
  • this can for example be a bug fixing, so a correction of the source code allows.
  • For programming the measuring device via an output can for
  • a programming start signal will be sent ahead of the data packet.
  • a 7.5V pulse can signal the beginning of the transmission of data packets to the memory unit.
  • Component is; Providing a memory unit to the microprocessor unit; and programming the memory unit with a source code.
  • the method further comprises depositing a variable characteristic map for the measurement signal in the
  • the map can be retrieved, for example, depending on the vehicle type or the requirements accordingly.
  • the method further comprises adjusting a characteristic of the measurement signal by implementing a freely programmable algorithm on the
  • the method further comprises variably setting an output signal by changing the source code in the memory unit.
  • a diagnosis or a self-diagnosis of the measuring device can thereby be made variable.
  • a different diagnosis or a self-diagnosis of the measuring device can thereby be made variable.
  • Output signal can be set in case of an error. For example, if the magnetic field is too low for one vehicle type, the diagnosis "low” for another vehicle type can be given the "high” diagnosis. Similar flexibility in the output signal is given, for example, in the case of under or overvoltage and in the event of a line break.
  • Measuring device for contactless determination of a rotation angle presented For contactless determination of a rotation angle presented.
  • FIG. 1 shows a cross section through a measuring device according to an embodiment of the invention
  • FIG. 1 is merely a schematic representation of the device according to the invention or its components according to an embodiment of the invention. In particular, distances and size relationships are not reproduced to scale in the figure.
  • FIG. 1 shows a cross section through a measuring device 1 for contactless determination of a rotation angle.
  • the measuring device 1 has a magnet 7 and a microprocessor unit 9.
  • the magnet 7 is arranged on a first component 3 and rotatably connected thereto.
  • the magnet 7 may be injected on the first component 3 in plastic.
  • the first component 3 may be a movable component, such as a rotor or an actuator of a throttle valve.
  • Microprocessor unit 9 is disposed on the second component 5 and rotatably connected thereto.
  • the second component 5 may be a stationary component such as a stator or a housing.
  • the first component 3 and the second component 5 are around a
  • the microprocessor unit 9 a magnetically sensitive element 1 1, which is designed for example as a Hall sensor.
  • the microprocessor unit can be designed as an application-specific integrated circuit or have an application-specific integrated circuit.
  • the magnetically sensitive element 1 1 passes through.
  • the magnetically sensitive element 1 1 is designed to generate a measuring signal as a function of the magnetic field of the magnet 7, which is representative of the rotational angle value of the first component 3 relative to the second component 5.
  • the functionality of the measuring device is firmly mapped in the semiconductor structure of the application-specific integrated circuit.
  • An adaptation of the output characteristic curve and Changes in individual functional parameters of the known measuring devices take place, for example, via zener diode mapping or by overwriting of "electrically erasable programmable read-only memory” contents (EEPROM contents), whereby an adaptation or modification of the functionality in the case of rotational angle sensors already produced is in most cases impossible or limited to a very small number of changes over lifetime and associated with a high workload.
  • EEPROM contents electrically erasable programmable read-only memory
  • the microprocessor unit 9 of the invention In order to allow a flexible adaptation of the functionality of the measuring device 1, the microprocessor unit 9 of the invention
  • Measuring device 1 a memory unit 15 which is programmable with a source code. That is to say, the memory unit 15 integrated in the microprocessor unit 9, in contrast to the hardware-related previous implementation of functions of the measuring apparatus 1, enables software programming which allows rapid adaptation of the sensor functions without hardware measures.
  • Measuring device 1 via an output 17 directly or indirectly with a
  • a diagnostic function of the measuring device 1 can be adapted to different wishes and circumstances. For example, a certain threshold may be exceeded if the threshold is exceeded
  • characteristic curves can be corrected or adapted to the already installed measuring device 1.
  • the memory unit 15 programmable by means of a source code offers the possibility of implementing an arbitrary filter for the output signal of the measuring device 1. For example This can filter out noise or buffer the signal. In this case, a better quality of the output signal can be achieved.
  • the flash-programmable memory unit 15 allows any correction, a so-called "bug fixing" to the installed
  • Supply voltages for example, thanks to program modifications, supply voltages of 3.3 V or 5 V can be used.
  • Programmable memory unit 15 is the provision or free adaptability of signal output formats of the measuring device. 1 It can u.a. the output formats PWM and or Sent are selected. The memory unit 15 is programmable as often as desired.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

Es wird eine Messvorrichtung (1) zur berührungslosen Ermittlung eines Drehwinkels vorgestellt. Die Messvorrichtung (1) weist einen Magneten (7) auf, der an einem ersten Bauelement (3) angeordnet ist. Ferner weist die Messvorrichtung (1) eine Mikroprozessoreinheit (9) mit einem magnetempfindlichen Element (11) auf, die an einem zweiten Bauelement (5) angeordnet ist. Das erste Bauelement (3) und das zweite Bauelement (5) sind um eine gemeinsame Drehachse (13) gegeneinander drehbar gelagert. Das magnetempfindliche Element (11) ist ausgeführt, in Abhängigkeit eines Magnetfelds des Magneten (7) ein Messsignal zu erzeugen, welches repräsentativ für einen Drehwinkelwert des ersten Bauelements (3) in Bezug auf das zweite Bauelement (5) ist. Die Mikroprozessoreinheit (9) weist dabei eine Speichereinheit (15) auf, die mit einem Quellcode programmierbar ist.

Description

Beschreibung
Quellcodeprogrammierung von Drehwinkelsensoren in Motoranbauteilen Stand der Technik
Drehwinkelmessungen müssen in vielen Bereichen der Technik durchgeführt werden. Dies kann beispielsweise mit Hilfe von Magnetfeldsensoren geschehen, die eine Lage eines Dauermagneten erfassen. Der Permanentmagnet kann dabei am rotierenden Element drehfest befestigt sein und eine berührungslose Drehwinkeldetektion ermöglichen. Beispielsweise sind berührungslose
Drehwinkelsensoren aus DE 10 2007 016 133 AI bekannt.
Drehwinkelsensoren können im Bereich von Kraftfahrzeugen an
Motoranbauteilen wie zum Beispiel an Drosselklappenstellern, an Fahrpedalen und/oder an Universalaktuatoren vorgesehen sein.
Eine berührungslose Drehwinkelmessung kann dabei zum Beispiel auf einem induktiven, einem Wirbelstrom basierten oder einem Halleffekt basierten
Messprinzip beruhen. Dabei können die Drehwinkelsensoren eine
anwendungsspezifische integrierte Schaltung (engl, application specific integrated circuit, ASIC) aufweisen. Die Funktionalität des Drehwinkelsensors ist vorwiegend fest in der Halbleiterstruktur der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung abgebildet. Eine Anpassung bzw. Abänderung der Funktionalität bzw. einzelner Funktionsparameter ist bei bereits hergestellten Drehwinkelsensoren ist in den meisten Fällen unmöglich oder auf eine sehr geringe Anzahl von Änderungen über Lebensdauer beschränkt.
Bei einer Änderung bzw. einem Redesign der Funktionalität des
Drehwinkelsensors im Vorfeld der Herstellung ist eine Anpassungen der Halbleitermaskenstruktur mit langen Entwicklungs- und
Produktionszeiträumen notwendig. Offenbarung der Erfindung
Es kann daher ein Bedarf an einer verbesserten Messvorrichtung zur berührungslosen Ermittlung eines Drehwinkels und einem entsprechenden Verfahren zur Herstellung einer Messvorrichtung bestehen, die es insbesondere ermöglichen, die Funktionalität der Messvorrichtung flexibel an unterschiedliche Gegebenheiten, wie zum Beispiel Kundenwünsche, anzupassen.
Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Im Folgenden werden Merkmale, Einzelheiten und mögliche Vorteile einer Vorrichtung gemäß Ausführungsformen der Erfindung im Detail diskutiert.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Messvorrichtung zur berührungslosen Ermittlung eines Drehwinkels vorgestellt. Die Messvorrichtung weist einen Magneten und eine Mikroprozessoreinheit mit einem
magnetempfindlichen Element auf. Der Magnet ist an einem ersten Bauelement angeordnet und mit diesem drehfest verbunden. Die Mikroprozessoreinheit ist an einem zweiten Bauelement angeordnet und mit diesem drehfest verbunden. Das erste Bauelement und das zweite Bauelement sind um eine gemeinsame Drehachse gegeneinander drehbar gelagert. Das magnetempfindliche Element ist ausgeführt, in Abhängigkeit eines Magnetfelds des Magneten ein Messsignal zu erzeugen, welches repräsentativ für einen Drehwinkelwert des ersten
Bauelements in Bezug auf das zweite Bauelement ist. Die Mikroprozessoreinheit weist eine Speichereinheit auf, die mit einem Quellcode programmierbar ist.
Anders ausgedrückt basiert die Idee der vorliegenden Erfindung darauf, die Mikroprozessoreinheit der Messvorrichtung Software-programmierbar auszuführen, um eine schnelle Anpassung der Sensorfunktionssoftware ohne hardwareseitige Maßnahmen zu ermöglichen. Im Gegensatz zu bisher bekannten Hardware-gebundenen Programmierungen, ermöglicht die erfindungsgemäße Messvorrichtung eine erhebliche Verringerung von
Entwicklungs- und Implementierungszeiten von Redesigns bzw. von Änderungen der Funktionalität der Messvorrichtung. Im Vergleich zu bekannten
Messvorrichtungen, bei denen die Entwicklungszeiten mehrere Monate betragen können, können bei der erfindungsgemäßen Messvorrichtung wenige Wochen ausreichend sein. Neuproduktionen von Messvorrichtungen, um eine neue Funktionalität zu implementieren können sogar ganz vermieden werden.
Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße Messvorrichtung eine schnelle und unkomplizierte Umsetzung von Funktionalitätsänderungen oder
Funktionalitätserweiterungen. Im Gegensatz zu bisherigen Messvorrichtungen mit maskenprogrammierten
Mikrocontrollern, das heißt, bei denen die Funktionalität fest in der
Halbleiterstruktur der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung abgebildet ist, sind bei der erfindungsgemäßen Messvorrichtung
Funktionalitätsanpassungen ohne Hardwareanpassungen möglich.
Insbesondere kann die nahezu unabhängig von der Hardware programmierbare Messvorrichtung eine freie Programmierung der Kennlinie des Messsignals, eine freie Definition eines Fehlerfalls, eine beliebig wählbare Filterung des
Messsignals, eine beliebig wählbare Versorgungsspannung, beliebige
Messsignal-Ausgangsformate und eine variable und wiederholte Anpassung bzw.
Abänderung der Funktionalität der bereits verbauten Messvorrichtung
ermöglichen.
Die Messvorrichtung kann als Drehwinkelsensor ausgeführt sein. Beispielsweise kann die Messvorrichtung in der Fahrzeugtechnologie zum Einsatz kommen.
Insbesondere, kann die Messvorrichtung in Hybridfahrzeugen und in
Elektrofahrzeugen vorteilhaft genutzt werden. Die Messvorrichtung kann dabei mit einem induktiven, einem Wirbelstrom basierten oder einem Halleffekt basierten Wirkprinzip realisiert sein.
Beispielsweise kann die Messvorrichtung zur Winkelbestimmung in elektrischen Drosselvorrichtungen und elektrischen Regelklappen, insbesondere in
Drosselklappen eingesetzt werden. Ferner kann die Messvorrichtung zur
Ermittlung einer Winkelposition eines Stellelements (GPA, general purpose actuator) für Ventile verwendet werden. Des Weiteren kann die Messvorrichtung in Fahrpedalmodulen (APM, accelerator pedal module) oder in Pedalwert-Gebern (PWG) zum Einsatz kommen. Zusätzlich kann die Messvorrichtung an
Universalaktuatoren eingesetzt werden.
Ferner kann die Messvorrichtung zur Ermittlung einer Drehrate eines
Elektromotors, zur Ermittlung einer Drehfrequenz eines Rades in ABS- Anwendungen oder zur Messung eines Drehmomentes einer Torsionsstange in einer Lenksäule eines Kraftfahrzeugs verwendet werden.
Das erste Bauelement kann ein rotierendes Bauelement wie zum Beispiel ein Rotor sein. Am ersten Bauelement ist mindestens ein Magnet angeordnet. Der Magnet ist dabei drehfest mit dem ersten Bauelement verbunden. Dabei kann der Magnet als Permanentmagnet ausgeführt sein. Ferner kann der Magnet beispielsweise teilweise kunststoff umspritzt sein.
Das zweite Bauelement kann zum Beispiel ein ortsfestes Bauelement wie zum Beispiel ein Stator sein. Das magnetempfindliche Element ist drehfest mit dem zweiten Bauelement verbunden. Dabei kann das magnetempfindliche Element zum Beispiel eine Spule, ein Magnettransistor, ein Hallsensor oder ein magnetresistiver Sensor sein. Beispielsweise kann das magnetempfindliche Element in Abhängigkeit des Magnetfelds des Magneten insbesondere in Abhängigkeit von der Richtung und Intensität des Magnetfelds ein Signal ausgeben, welches repräsentativ für einen Drehwinkelwert des ersten
Bauelements in Bezug auf das zweite Bauelement ist.
Ist das magnetempfindliche Element beispielsweise als Hallelement ausgeführt, so kann es stromdurchflossene Halbleiterplättchen aufweisen, die von dem Magnetfeld des Magneten beispielsweise senkrecht durchsetzt werden. Eine zur Magnetfeldstärke proportionale Spannung kann quer zur Stromrichtung an dem Halbleiterplättchen abgegriffen werden.
Bei Drehung des ersten Bauelements und damit des Dauermagneten wird mit Hilfe eines ersten Hallelement-Paars ein erstes Messsignal ermittelt, welches z.B. einem Sinus-Wert bzw. einem x-Wert der Magnetfeldrichtung entspricht. Mit Hilfe des zweiten Hallelement-Paars wird ein zweites Messsignal ermittelt welches z.B. einem Cosinus-Wert bzw. einem y-Wert der Magnetfeldrichtung entspricht. Das magnetempfindliche Element kann in die Mikroprozessoreinheit integriert sein. Die Mikroprozessoreinheit kann zum Beispiel als eine Platine mit einem bzw. mehreren Halbleiterchips beispielsweise aus Silizium ausgeführt sein.
Neben dem magnetempfindlichen Element und der Speichereinheit kann eine Signalverarbeitungselektronik in die Mikroprozessoreinheit integriert sein. Dabei kann die Mikroprozessoreinheit auch als anwendungsspezifische integrierte Schaltung bezeichnet werden.
Insbesondere kann die Speichereinheit einen Quellcode, das heißt, ein
Softwareprogramm beliebig oft empfangen, speichern, abändern und
bereitstellen bzw. ausführen. Der Quellcode kann dabei die Verarbeitung der Messsignale des magnetempfindlichen Elements vorgeben. Ferner kann der Quellcode Diagnoseschwellenwerte, bei denen zum Beispiel ein Fehlersignal ausgegeben wird festlegen. Ferner kann der Quellcode eine Kennlinie für das Messsignal vorgeben. Die Kennlinie legt dabei zum Beispiel fest welchem
Spannungs- oder Strommesswert welcher Drehwinkel zuzuordnen ist. Ferner kann der Quellcode Filter für das Messsignal aufweisen. Beispielsweise können Rauschfilter bzw. Algorithmen zur Mittelwertbildung im Quellcode implementiert sein. Des Weiteren kann der Quellcode die Ausgangsformate wie zum Beispiel pulsweitenmoduliert (PWM) oder digital (Sent) festlegen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Speichereinheit Flash-programmierbar. Flash-programmierbar kann dabei bedeuten, dass der Quellcode mit Hilfe einer bestimmten Plattform bzw. mittels eines bestimmten Computerprogramms erzeugt wird. Insbesondere kann die Flash- Programmierung eine besonders einfache und gegebenenfalls objektorientierte Form der Programmierung sein.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Speichereinheit derart ausgeführt ist, dass der Quellcode mehrmals abänderbar ist. Das heißt, im Gegensatz zur irreversiblen Hardwareprogrammierung wie zum Beispiel dem Zenerdiodenzapping, kann die Funktionalität der Messvorrichtung beliebig oft abgeändert bzw. angepasst werden. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Speichereinheit ausgeführt, mittels eines freiprogrammierbaren Algorithmus eine Anpassung bzw. eine Korrektur einer Kennlinie und/oder eines Kennfeldes des Messsignals durchzuführen bzw. zu hinterlegen. Zum Beispiel kann die Kennlinie des
Messsignals der jeweiligen ggf. bereits im Kraftfahrzeug bereits eingebauten
Messvorrichtung an eine Nichtlinearität der Mechanik angepasst werden.
Alternativ oder zusätzlich können unterschiedliche Kennlinien in der
Speichereinheit hinterlegt werden, von denen jeweils die angemessene Kennlinie zur Auswertung des Messsignals ausgewählt wird.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die
Messvorrichtung einen Ausgang auf. Der Ausgang kann einerseits die
Messsignale bereitstellen, um diese an weitere Komponenten, wie zum Beispiel an eine Steuereinheit des Kraftfahrzeugs, zu übermitteln. Andererseits ist der Ausgang mit einer Programmiereinrichtung, wie zum Beispiel einem Computer direkt oder indirekt, zum Beispiel über die Steuereinheit, verbindbar. Die
Speichereinheit ist ausgeführt, Datenpakete mit dem Quellcode von der
Programmiereinrichtung zu empfangen und zu speichern. Ferner ist die
Mikroprozessoreinheit ausgeführt, den Quellcode auszuführen. Auf diese Weise können direkt an der Verbauten Messvorrichtung bestehende Funktionalitäten angepasst bzw. neue Funktionalitäten implementiert werden. Ferner kann hierdurch zum Beispiel ein Bugfixing, also eine Korrektur des Quellcodes ermöglicht werden. Zur Programmierung der Messvorrichtung über einen Ausgang kann zum
Beispiel ein Programmierstartsignal dem Datenpaket vorausgeschickt werden. Beispielsweise kann statt einem üblichen 5V-Puls ein 7,5V-Puls den Beginn der Übermittlung von Datenpaketen an die Speichereinheit signalisieren. Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer oben beschriebenen Messvorrichtung vorgestellt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Anordnen eines Magneten an einem ersten Bauelement; Anordnen einer Mikroprozessoreinheit mit einem magnetempfindlichen Element an einem zweiten Bauelement; Lagern des ersten Bauelements und des zweiten Bauelements drehbar um eine gemeinsame Drehachse; Ausgestalten des magnetempfindlichen Elements derart, dass es in Abhängigkeit eines Magnetfelds des Magneten ein Messsignal erzeugt, welches repräsentativ für einen Drehwinkelwert des ersten Bauelements in Bezug auf das zweite
Bauelement ist; Vorsehen einer Speichereinheit an der Mikroprozessoreinheit; und Programmieren der Speichereinheit mit einem Quellcode.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner Hinterlegen eines variablen Kennfelds für das Messsignal in der
Speichereinheit auf. Das Kennfeld kann dabei zum Beispiel je nach Fahrzeugtyp bzw. den Anforderungen entsprechend abgerufen werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner Anpassen bzw. Korrigieren einer Kennlinie des Messsignals durch Implementierung eines freiprogrammierbaren Algorithmus auf der
Speichereinheit auf. Dabei ist eine derartige Anpassung für jeden Einzelfall bzw. für jede Messvorrichtung individuell möglich.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Verfahren ferner variables Einstellen eines Ausgabesignals durch Ändern des Quellcodes in der Speichereinheit auf. Beispielsweise kann hierdurch eine Diagnose bzw. eine Eigendiagnose der Messvorrichtung variabel ausgeführt sein. Insbesondere kann je nach Fahrzeugtyp bzw. je nach Kundenwunsch ein unterschiedliches
Ausgabesignal in einem Fehlerfall eingestellt werden. Zum Beispiel kann bei einem zu geringen Magnetfeld bei einem Fahrzeugtyp die Diagnose„low" bei einem anderen Fahrzeugtyp die Diagnose„high" ausgegeben werden. Ähnliche Flexibilität beim Ausgabesignal ist zum Beispiel auch bei einer Unter- oder Überspannung und bei einem Leitungsabriss gegeben.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Verwendung eines
Quellcodes zur Flashprogrammierung einer oben beschriebenen
Messvorrichtung zur berührungslosen Ermittlung eines Drehwinkels vorgestellt.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem
Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter
Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnung ersichtlich. Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Messvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
Die Figur ist lediglich eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. ihrer Bestandteile gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Insbesondere Abstände und Größenrelationen sind in der Figur nicht maßstabsgetreu wiedergegeben.
In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine Messvorrichtung 1 zur berührungslosen Ermittlung eines Drehwinkels dargestellt. Die Messvorrichtung 1 weist einen Magneten 7 und eine Mikroprozessoreinheit 9 auf. Der Magnet 7 ist an einem ersten Bauelement 3 angeordnet und mit diesem drehfest verbunden.
Beispielsweise kann der Magnet 7 am ersten Bauelement 3 in Kunststoff eingespritzt sein. Das erste Bauelement 3 kann ein beweglicher Bauteil, wie zum Beispiel ein Rotor bzw. ein Stellglied einer Drosselklappe sein. Die
Mikroprozessoreinheit 9 ist am zweiten Bauelement 5 angeordnet und mit diesem drehfest verbunden. Das zweite Bauelement 5 kann ein ortsfestes Bauelement wie zum Beispiel ein Stator oder ein Gehäuse sein.
Das erste Bauelement 3 und das zweite Bauelement 5 sind um eine
gemeinsame Drehachse 13 gegeneinander drehbar gelagert. Ferner weist die Mikroprozessoreinheit 9 ein magnetempfindliches Element 1 1 auf, das zum Beispiel als Hallsensor ausgeführt ist. Dabei kann die Mikroprozessoreinheit als anwendungsspezifische integrierte Schaltung ausgeführt sein bzw. eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung aufweisen.
Bei einer Positionsänderung des ersten Bauelements 3 in Bezug auf das zweite Bauelement 5 ändert sich auch das Magnetfeld, welches das
magnetempfindliche Element 1 1 durchsetzt. Das magnetempfindliche Element 1 1 ist dabei ausgeführt, in Abhängigkeit von dem Magnetfeld des Magneten 7 ein Messsignal zu erzeugen, welches repräsentativ für den Drehwinkelwert des ersten Bauelements 3 gegenüber dem zweiten Bauelement 5 ist.
Bei bekannten Messvorrichtungen ist die Funktionalität der Messvorrichtung fest in der Halbleiterstruktur der anwendungsspezifischen integrierten Schaltung abgebildet. Eine Anpassung der Ausgangskennliniencharakteristik und Änderungen einzelner Funktionsparameter der bekannten Messvorrichtungen erfolgt zum Beispiel über Zenerdiodenzapping oder durch Überschreiben von „electrically erasable programmable read-only memory"-lnhalten (EEPROM- Inhalten). Dabei ist eine Anpassung bzw. Abänderung der Funktionalität bei bereits hergestellten Drehwinkelsensoren in den meisten Fällen unmöglich oder auf eine sehr geringe Anzahl von Änderungen über Lebensdauer beschränkt und mit einem hohen Arbeitsaufwand verbunden.
Um eine flexible Anpassung der Funktionalität der Messvorrichtung 1 zu ermöglichen, weist die Mikroprozessoreinheit 9 der erfindungsgemäßen
Messvorrichtung 1 eine Speichereinheit 15 auf, die mit einem Quellcode programmierbar ist. Dass heißt, die in der Mikroprozessoreinheit 9 integrierte Speichereinheit 15 ermöglicht im Gegensatz zur Hardware-gebundenen bisherigen Implementierung von Funktionen der Messvorrichtung 1 , eine Softwareprogrammierung, die eine schnelle Anpassung der Sensorfunktionen ohne hardwareseitige Maßnahmen ermöglicht.
Insbesondere kann zum Beispiel eine bereits im Kraftfahrzeug verbaute
Messvorrichtung 1 über einen Ausgang 17 direkt oder indirekt mit einer
Programmiereinrichtung 19 verbunden werden, die eine Anpassung oder
Neuimplementierung der Funktionalität der Messvorrichtung 1 ermöglicht.
Im Folgenden sind Beispiele für Abänderungen, Anpassungen, Korrekturen und Neuimplementierungen der Funktionalitäten der Messvorrichtung 1 aufgeführt. Eine Diagnosefunktion der Messvorrichtung 1 kann an unterschiedliche Wünsche und Gegebenheiten angepasst werden. Beispielsweise kann ein bestimmter Schwellenwert und das mit einer Überschreitung des Schwellenwerts
verbundene Ausgabesignal bzw. die entsprechende Fehlermeldung beliebig gewählt werden. Ferner können unterschiedliche Kennfelder bzw. eine Vielzahl von Kennlinien des Messsignals in der Speichereinheit 15 einer Messvorrichtung 1 hinterlegt und je nach Wunsch bzw. Notwendigkeit abgerufen werden.
Des Weiteren können Kennlinien an der bereits verbauten Messvorrichtung 1 korrigiert bzw. angepasst werden. Zusätzlich bietet die mittels eines Quellcodes programmierbare Speichereinheit 15 die Möglichkeit einen beliebigen Filter für das Ausgangssignal der Messvorrichtung 1 zu implementieren. Beispielsweise kann hierdurch ein Rauschen herausgefiltert bzw. das Signal gepuffert werden. Dabei kann eine bessere Qualität des Ausgabesignals erreicht werden.
Zusätzlich ermöglicht die Flash-programmierbare Speichereinheit 15 eine beliebige Korrektur, ein sogenanntes„Bugfixing" an der verbauten
Messvorrichtung 1 ohne die Notwendigkeit von Aufwendigen
Hardwareänderungen und Hardwareneudesigns. Ferner ermöglicht die programmierbare Speichereinheit 15 die Verwendung unterschiedlicher
Versorgungsspannungen. Beispielsweise können dank Programmänderungen Versorgungsspannungen von 3,3 V oder 5 V verwendet werden.
Eine weitere Funktionalität der Messvorrichtung 1 , die mittels der
programmierbaren Speichereinheit 15 ermöglicht wird, ist die Bereitstellung bzw. freie Anpassbarkeit von Signalausgangsformaten der Messvorrichtung 1 . Dabei können u.a. die Ausgabeformate PWM und oder Sent gewählt werden. Die Speichereinheit 15 ist dabei beliebig oft programmierbar.
Abschließend wird angemerkt, dass Ausdrücke wie„aufweisend" oder ähnliche nicht ausschließen sollen, dass weitere Elemente oder Schritte vorgesehen sein können. Des Weiteren sei darauf hingewiesen, dass„eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließen. Außerdem können in Verbindung mit den verschiedenen Ausführungsformen beschriebene Merkmale beliebig miteinander kombiniert werden. Es wird ferner angemerkt, dass die Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Umfang der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.

Claims

Ansprüche
Messvorrichtung (1 ) zur berührungslosen Ermittlung eines Drehwinkels, die Messvorrichtung (1 ) aufweisend
einen Magneten (7), der an einem ersten Bauelement (3) angeordnet ist; eine Mikroprozessoreinheit (9) mit einem magnetempfindlichen Element (1 1 ), die an einem zweiten Bauelement (5) angeordnet ist;
wobei das erste Bauelement (3) und das zweite Bauelement (5) um eine gemeinsame Drehachse (13) gegeneinander drehbar gelagert sind;
wobei das magnetempfindliche Element (1 1 ) ausgeführt ist, in Abhängigkeit eines Magnetfelds des Magneten (7) ein Messsignal zu erzeugen, welches repräsentativ für einen Drehwinkelwert des ersten Bauelements (3) in Bezug auf das zweite Bauelement (5) ist;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Mikroprozessoreinheit (9) eine Speichereinheit (15) aufweist, die mit einem Quellcode programmierbar ist.
Messvorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 1 ,
wobei die Speichereinheit (15) Flash-programmierbar ist.
Messvorrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 und 2,
wobei die Speichereinheit (15) derart ausgeführt ist, dass der Quellcode mehrmals abänderbar ist.
Messvorrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei die Speichereinheit (15) ausgeführt ist, mittels eines
freiprogrammierbaren Algorithmus eine Anpassung einer Kennlinie und/oder eines Kennfeldes des Messsignals durchzuführen. 5. Messvorrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei die Messvorrichtung (1 ) einen Ausgang (17) aufweist; wobei der Ausgang (17) mit einer Programmiereinrichtung (19) verbindbar ist;
wobei die Speichereinheit (15) ausgeführt ist, Datenpakete mit dem
Quellcode von der Programmiereinrichtung (19) zu empfangen und zu speichern;
wobei die Mikroprozessoreinheit (9) ausgeführt ist, den Quellcode auszuführen.
Verfahren zum Herstellen einer Messvorrichtung (1 ) zur berührungslosen
Ermittlung eines Drehwinkels gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, das
Verfahren aufweisend die folgenden Schritte
Anordnen eines Magneten (7) an einem ersten Bauelement (3);
Anordnen einer Mikroprozessoreinheit (9) mit einem magnetempfindlichen
Element (1 1 ) an einem zweiten Bauelement (5);
Lagern des ersten Bauelements (3) und des zweiten Bauelements (5) drehbar um eine gemeinsame Drehachse (13);
Ausgestalten des magnetempfindlichen Elements (1 1 ) derart, dass es in
Abhängigkeit eines Magnetfelds des Magneten (7) ein Messsignal erzeugt, welches repräsentativ für einen Drehwinkelwert des ersten Bauelements (3) in Bezug auf das zweite Bauelement (5) ist;
dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner aufweist
Vorsehen einer Speichereinheit (15) an der Mikroprozessoreinheit (9);
Programmieren der Speichereinheit (15) mit einem Quellcode.
Verfahren gemäß Anspruch 6, ferner aufweisend
Hinterlegen eines variablen Kennfelds für das Messsignal in der
Speichereinheit (15).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 und 7, ferner aufweisend
Anpassen einer Kennlinie des Messsignals durch Implementierung eines freiprogrammierbaren Algorithmus auf der Speichereinheit (15).
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, ferner aufweisend variables Einstellen eines Ausgabesignals durch Ändern des Quellcodes in der Speichereinheit (15).
10. Verwendung eines Quellcodes zur Flashprogrammierung einer
Messvorrichtung (1 ) zur berührungslosen Ermittlung eines Drehwinkels gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.
PCT/EP2014/060764 2013-07-02 2014-05-26 Quellcodeprogrammierung von drehwinkelsensoren in motoranbauteilen WO2015000638A1 (de)

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