專利名稱：方向性速度感測(cè)系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛，更具體地涉及速度感測(cè)系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
此處提供的背景技術(shù)說(shuō)明是出于大體呈現(xiàn)本發(fā)明的上下文的目的。當(dāng)前署名發(fā)明 人的工作(在此背景技術(shù)部分所描述的程度上)，以及說(shuō)明書中否則不足以作為申請(qǐng)時(shí)的 現(xiàn)有技術(shù)的各個(gè)方面，既不明確也不默示地認(rèn)可為與本發(fā)明相對(duì)的現(xiàn)有技術(shù)。內(nèi)燃機(jī)在汽缸內(nèi)燃燒空氣和燃料混合物以產(chǎn)生用于車輛的轉(zhuǎn)矩。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊 (ECM)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出。ECM可以基于提供給ECM的輸入和由位于整個(gè)車輛上的傳 感器所測(cè)量的操作參數(shù)來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出。僅作為示例，車輛可以包括溫度、壓力、 濕度和速度傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于車輛的方向性速度傳感器，包括第一霍爾效應(yīng)模塊和第二霍爾效應(yīng)模 塊。第一霍爾效應(yīng)模塊當(dāng)隨車輛的軸旋轉(zhuǎn)的帶齒輪的齒在旋轉(zhuǎn)的第一方向上經(jīng)過(guò)所述第一 霍爾效應(yīng)模塊時(shí)輸出第一預(yù)定時(shí)間段的第一電流脈沖，并且當(dāng)所述齒在旋轉(zhuǎn)的第二方向上 經(jīng)過(guò)所述第一霍爾效應(yīng)模塊時(shí)輸出第二預(yù)定時(shí)間段的第一電流脈沖。第二霍爾效應(yīng)模塊與 所述第一霍爾效應(yīng)模塊并聯(lián)地電連接，相對(duì)于所述軸的中心從所述第一霍爾效應(yīng)模塊角度 偏移，當(dāng)所述帶齒輪的齒在第一方向上經(jīng)過(guò)所述第二霍爾效應(yīng)模塊時(shí)輸出第一預(yù)定時(shí)間段 的第二電流脈沖，并且當(dāng)所述齒在第二方向上經(jīng)過(guò)所述第二霍爾效應(yīng)模塊時(shí)輸出第二預(yù)定 時(shí)間段的第二電流脈沖。所述第二預(yù)定時(shí)間段為大于所述第一預(yù)定時(shí)間段和小于所述第一 預(yù)定時(shí)間段中的一個(gè)。所述第二電流脈沖在所述第一電流脈沖之前和在所述第一電流脈沖 之后中的一個(gè)產(chǎn)生。—種方向性速度傳感器系統(tǒng)，包括上述方向性速度傳感器和速度和方向模塊。所 述速度和方向模塊監(jiān)測(cè)與所述方向性速度傳感器輸出的電流脈沖相對(duì)應(yīng)的電壓脈沖，基于 所述電壓脈沖中的至少一個(gè)確定所述軸在所述第一方向和所述第二方向中的哪個(gè)方向上 旋轉(zhuǎn)，并且基于所述電壓脈沖中的至少一個(gè)確定所述軸的旋轉(zhuǎn)速度。在進(jìn)一步的特征中，所述速度和方向模塊基于所述電壓脈沖中的所述至少一個(gè)的 時(shí)間段來(lái)確定所述第一方向和所述第二方向中所述軸沿其旋轉(zhuǎn)的那個(gè)方向。在進(jìn)一步的特征中，當(dāng)所述電壓脈沖中的所述至少一個(gè)的時(shí)間段大體等于所述第 一預(yù)定時(shí)間段時(shí)，所述速度和方向模塊確定所述軸在所述第一方向上旋轉(zhuǎn)。在進(jìn)一步的特征中，當(dāng)所述電壓脈沖中的所述至少一個(gè)的時(shí)間段大體等于所述第二預(yù)定時(shí)間段時(shí)，所述速度和方向模塊確定所述軸在所述第二方向上旋轉(zhuǎn)。在進(jìn)一步的特征中，所述速度和方向模塊基于所述電壓脈沖中兩個(gè)相繼電壓脈沖 之間的時(shí)間段來(lái)確定所述軸的旋轉(zhuǎn)速度。在進(jìn)一步的特征中，所述速度和方向模塊基于預(yù)定時(shí)間段期間的電壓脈沖的數(shù)量 來(lái)確定所述軸的旋轉(zhuǎn)速度。在進(jìn)一步的特征中，所述速度和方向模塊基于與所述第一霍爾效應(yīng)模塊和第二霍 爾效應(yīng)模塊之一產(chǎn)生的兩個(gè)電流脈沖相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)電壓脈沖之間的時(shí)間段來(lái)確定所述軸 的旋轉(zhuǎn)速度。在進(jìn)一步的特征中，所述第一霍爾效應(yīng)模塊和第二霍爾效應(yīng)模塊經(jīng)由第一導(dǎo)線接 收功率并且經(jīng)由第二導(dǎo)線輸出所述第一電流脈沖和第二電流脈沖。電連接到所述方向性速 度傳感器的導(dǎo)線的總數(shù)限于二。在進(jìn)一步的特征中，所述第一霍爾效應(yīng)模塊和第二霍爾效應(yīng)模塊的中心線分開(kāi)一 定距離，該距離為小于所述齒的長(zhǎng)度和等于所述齒的長(zhǎng)度中的一個(gè)。一種用于車輛的方向性速度傳感器包括第一霍爾效應(yīng)模塊和第二霍爾效應(yīng)模塊。 第一霍爾效應(yīng)模塊當(dāng)隨車輛的軸旋轉(zhuǎn)的帶齒輪的齒在第一旋轉(zhuǎn)方向上經(jīng)過(guò)所述第一霍爾 效應(yīng)模塊時(shí)產(chǎn)生所述方向性速度傳感器的輸出電流中第一預(yù)定時(shí)間段的第一脈沖，并且當(dāng) 所述齒在第二旋轉(zhuǎn)方向上經(jīng)過(guò)所述第一霍爾效應(yīng)模塊時(shí)產(chǎn)生第二預(yù)定時(shí)間段的第一脈沖。 所述第二霍爾效應(yīng)模塊相對(duì)于所述軸的中心從所述第一霍爾效應(yīng)模塊角度偏移，當(dāng)所述帶 齒輪的齒在第一旋轉(zhuǎn)方向上經(jīng)過(guò)所述第二霍爾效應(yīng)模塊時(shí)產(chǎn)生所述輸出電流中第一預(yù)定 時(shí)間段的第二脈沖，并且當(dāng)所述齒在第二旋轉(zhuǎn)方向上經(jīng)過(guò)所述第二霍爾效應(yīng)模塊時(shí)產(chǎn)生第 二預(yù)定時(shí)間段的第二脈沖。所述第二預(yù)定時(shí)間段為大于所述第一預(yù)定時(shí)間段和小于所述第 一預(yù)定時(shí)間段中的一個(gè)。所述第二脈沖在所述第一脈沖之前和在所述第一脈沖之后中的一 個(gè)產(chǎn)生。一種方向性速度傳感器系統(tǒng)包括上述方向性速度傳感器和速度和方向模塊。所 述速度和方向模塊監(jiān)測(cè)由所述方向性速度傳感器輸出的脈沖，基于所述脈沖中的至少一個(gè) 確定所述軸在所述第一方向和所述第二方向中的哪個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)，并且基于所述脈沖中的 至少一個(gè)確定所述軸的旋轉(zhuǎn)速度。在進(jìn)一步的特征中，所述速度和方向模塊基于所述脈沖中的所述至少一個(gè)的時(shí)間 段來(lái)確定所述第一方向和所述第二方向中所述軸沿其旋轉(zhuǎn)的那個(gè)方向。在進(jìn)一步的特征中，當(dāng)所述脈沖中的所述至少一個(gè)的時(shí)間段大體等于所述第一預(yù) 定時(shí)間段時(shí)，所述速度和方向模塊確定所述軸在所述第一方向上旋轉(zhuǎn)。在進(jìn)一步的特征中，當(dāng)所述脈沖中的所述至少一個(gè)的時(shí)間段大體等于所述第二預(yù) 定時(shí)間段時(shí)，所述速度和方向模塊確定所述軸在所述第二方向上旋轉(zhuǎn)。在進(jìn)一步的特征中，所述速度和方向模塊基于所述脈沖中兩個(gè)相繼脈沖之間的時(shí) 間段來(lái)確定所述軸的旋轉(zhuǎn)速度。在進(jìn)一步的特征中，所述速度和方向模塊基于預(yù)定時(shí)間段期間的脈沖的數(shù)量來(lái)確 定所述軸的旋轉(zhuǎn)速度。在進(jìn)一步的特征中，所述速度和方向模塊基于與所述第一霍爾效應(yīng)模塊和第二霍 爾效應(yīng)模塊之一產(chǎn)生的兩個(gè)脈沖相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間段來(lái)確定所述軸的旋轉(zhuǎn)速度。在進(jìn)一步的特征中，所述第一霍爾效應(yīng)模塊和第二霍爾效應(yīng)模塊經(jīng)由第一導(dǎo)線接 收功率并且經(jīng)由第二導(dǎo)線輸出所述第一脈沖和第二脈沖。電連接到所述方向性速度傳感器 的導(dǎo)線的總數(shù)限于二。在進(jìn)一步的特征中，所述第一霍爾效應(yīng)模塊和第二霍爾效應(yīng)模塊的中心線分開(kāi)一 定距離，該距離為小于所述齒的長(zhǎng)度和等于所述齒的長(zhǎng)度中的一個(gè)。本發(fā)明涉及下述技術(shù)方案。1. 一種用于車輛的方向性速度傳感器，包括第一霍爾效應(yīng)模塊，當(dāng)隨車輛的軸旋轉(zhuǎn)的帶齒輪的齒在旋轉(zhuǎn)的第一方向上經(jīng)過(guò)所 述第一霍爾效應(yīng)模塊時(shí)輸出第一預(yù)定時(shí)間段的第一電流脈沖，并且當(dāng)所述齒在旋轉(zhuǎn)的第二 方向上經(jīng)過(guò)所述第一霍爾效應(yīng)模塊時(shí)輸出第二預(yù)定時(shí)間段的第一電流脈沖；和第二霍爾效應(yīng)模塊，所述第二霍爾效應(yīng)模塊與所述第一霍爾效應(yīng)模塊并聯(lián)地電連 接，相對(duì)于所述軸的中心從所述第一霍爾效應(yīng)模塊角度偏移，當(dāng)所述帶齒輪的齒在第一方 向上經(jīng)過(guò)所述第二霍爾效應(yīng)模塊時(shí)輸出第一預(yù)定時(shí)間段的第二電流脈沖，并且當(dāng)所述齒在 第二方向上經(jīng)過(guò)所述第二霍爾效應(yīng)模塊時(shí)輸出第二預(yù)定時(shí)間段的第二電流脈沖；其中所述第二預(yù)定時(shí)間段為大于所述第一預(yù)定時(shí)間段和小于所述第一預(yù)定時(shí)間 段中的一個(gè)；并且其中所述第二電流脈沖在所述第一電流脈沖之前和在所述第一電流脈沖之后中 的一個(gè)產(chǎn)生。2. 一種方向性速度傳感器系統(tǒng)，包括根據(jù)方案1的方向性速度傳感器；和速度和方向模塊，所述速度和方向模塊監(jiān)測(cè)與所述方向性速度傳感器輸出的電流 脈沖相對(duì)應(yīng)的電壓脈沖，基于所述電壓脈沖中的至少一個(gè)確定所述軸在所述第一方向和所 述第二方向中的哪個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)，并且基于所述電壓脈沖中的至少一個(gè)確定所述軸的旋轉(zhuǎn) 速度。3.根據(jù)方案2所述的方向性速度傳感器系統(tǒng)，其中所述速度和方向模塊基于所述 電壓脈沖中的所述至少一個(gè)的時(shí)間段來(lái)確定所述第一方向和所述第二方向中所述軸沿其 旋轉(zhuǎn)的那個(gè)方向。4.根據(jù)方案3所述的方向性速度傳感器系統(tǒng)，其中當(dāng)所述電壓脈沖中的所述至少 一個(gè)的時(shí)間段大體等于所述第一預(yù)定時(shí)間段時(shí)，所述速度和方向模塊確定所述軸在所述第
一方向上旋轉(zhuǎn)。5.根據(jù)方案3所述的方向性速度傳感器系統(tǒng)，其中當(dāng)所述電壓脈沖中的所述至少 一個(gè)的時(shí)間段大體等于所述第二預(yù)定時(shí)間段時(shí)，所述速度和方向模塊確定所述軸在所述第
二方向上旋轉(zhuǎn)。6.根據(jù)方案2所述的方向性速度傳感器系統(tǒng)，其中所述速度和方向模塊基于所述 電壓脈沖中兩個(gè)相繼電壓脈沖之間的時(shí)間段來(lái)確定所述軸的旋轉(zhuǎn)速度。7.根據(jù)方案2所述的方向性速度傳感器系統(tǒng)，其中所述速度和方向模塊基于預(yù)定 時(shí)間段期間的電壓脈沖的數(shù)量來(lái)確定所述軸的旋轉(zhuǎn)速度。8.根據(jù)方案2所述的方向性速度傳感器系統(tǒng)，其中所述速度和方向模塊基于與所述第一霍爾效應(yīng)模塊和第二霍爾效應(yīng)模塊之一產(chǎn)生的兩個(gè)電流脈沖相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)電壓脈 沖之間的時(shí)間段來(lái)確定所述軸的旋轉(zhuǎn)速度。9.根據(jù)方案1所述的方向性速度傳感器，其中所述第一霍爾效應(yīng)模塊和第二霍爾 效應(yīng)模塊經(jīng)由第一導(dǎo)線接收功率并且經(jīng)由第二導(dǎo)線輸出所述第一電流脈沖和第二電流脈 沖；和其中電連接到所述方向性速度傳感器的導(dǎo)線的總數(shù)限于二。10.根據(jù)方案1所述的方向性速度傳感器，其中所述第一霍爾效應(yīng)模塊和第二霍 爾效應(yīng)模塊的中心線分開(kāi)一定距離，該距離為小于所述齒的長(zhǎng)度和等于所述齒的長(zhǎng)度中的一個(gè)。11. 一種用于車輛的方向性速度傳感器，包括第一霍爾效應(yīng)模塊，當(dāng)隨車輛的軸旋轉(zhuǎn)的帶齒輪的齒在第一旋轉(zhuǎn)方向上經(jīng)過(guò)所述 第一霍爾效應(yīng)模塊時(shí)產(chǎn)生所述方向性速度傳感器的輸出電流中第一預(yù)定時(shí)間段的第一脈 沖，并且當(dāng)所述齒在第二旋轉(zhuǎn)方向上經(jīng)過(guò)所述第一霍爾效應(yīng)模塊時(shí)產(chǎn)生第二預(yù)定時(shí)間段的 第一脈沖；和第二霍爾效應(yīng)模塊，所述第二霍爾效應(yīng)模塊相對(duì)于所述軸的中心從所述第一霍爾 效應(yīng)模塊角度偏移，當(dāng)所述帶齒輪的齒在第一旋轉(zhuǎn)方向上經(jīng)過(guò)所述第二霍爾效應(yīng)模塊時(shí)產(chǎn) 生所述輸出電流中第一預(yù)定時(shí)間段的第二脈沖，并且當(dāng)所述齒在第二旋轉(zhuǎn)方向上經(jīng)過(guò)所述 第二霍爾效應(yīng)模塊時(shí)產(chǎn)生第二預(yù)定時(shí)間段的第二脈沖；其中所述第二預(yù)定時(shí)間段為大于所述第一預(yù)定時(shí)間段和小于所述第一預(yù)定時(shí)間 段中的一個(gè)；并且其中所述第二脈沖在所述第一脈沖之前和在所述第一脈沖之后中的一個(gè)產(chǎn)生。12. 一種方向性速度傳感器系統(tǒng)，包括根據(jù)方案11的方向性速度傳感器；和速度和方向模塊，所述速度和方向模塊監(jiān)測(cè)由所述方向性速度傳感器輸出的脈 沖，基于所述脈沖中的至少一個(gè)確定所述軸在所述第一方向和所述第二方向中的哪個(gè)方向 上旋轉(zhuǎn)，并且基于所述脈沖中的至少一個(gè)確定所述軸的旋轉(zhuǎn)速度。13.根據(jù)方案12所述的方向性速度傳感器系統(tǒng)，其中所述速度和方向模塊基于所 述脈沖中的所述至少一個(gè)的時(shí)間段來(lái)確定所述第一方向和所述第二方向中所述軸沿其旋 轉(zhuǎn)的那個(gè)方向。14.根據(jù)方案13所述的方向性速度傳感器系統(tǒng)，其中當(dāng)所述脈沖中的所述至少一 個(gè)的時(shí)間段大體等于所述第一預(yù)定時(shí)間段時(shí)，所述速度和方向模塊確定所述軸在所述第一 方向上旋轉(zhuǎn)。15.根據(jù)方案13所述的方向性速度傳感器系統(tǒng)，其中當(dāng)所述脈沖中的所述至少一 個(gè)的時(shí)間段大體等于所述第二預(yù)定時(shí)間段時(shí)，所述速度和方向模塊確定所述軸在所述第二 方向上旋轉(zhuǎn)。16.根據(jù)方案12所述的方向性速度傳感器系統(tǒng)，其中所述速度和方向模塊基于所 述脈沖中兩個(gè)相繼脈沖之間的時(shí)間段來(lái)確定所述軸的旋轉(zhuǎn)速度。17.根據(jù)方案12所述的方向性速度傳感器系統(tǒng)，其中所述速度和方向模塊基于預(yù) 定時(shí)間段期間的脈沖的數(shù)量來(lái)確定所述軸的旋轉(zhuǎn)速度。
18.根據(jù)方案12所述的方向性速度傳感器系統(tǒng)，其中所述速度和方向模塊基于與 所述第一霍爾效應(yīng)模塊和第二霍爾效應(yīng)模塊之一產(chǎn)生的兩個(gè)脈沖相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)脈沖之間 的時(shí)間段來(lái)確定所述軸的旋轉(zhuǎn)速度。19.根據(jù)方案11所述的方向性速度傳感器，其中所述第一霍爾效應(yīng)模塊和第二霍 爾效應(yīng)模塊經(jīng)由第一導(dǎo)線接收功率并且經(jīng)由第二導(dǎo)線輸出所述第一脈沖和第二脈沖；和其中電連接到所述方向性速度傳感器的導(dǎo)線的總數(shù)限于二。20.根據(jù)方案11所述的方向性速度傳感器，其中所述第一霍爾效應(yīng)模塊和第二霍 爾效應(yīng)模塊的中心線分開(kāi)一定距離，該距離為小于所述齒的長(zhǎng)度和等于所述齒的長(zhǎng)度中的 一個(gè)。從以下提供的詳細(xì)說(shuō)明將明了本發(fā)明的進(jìn)一步應(yīng)用區(qū)域。應(yīng)當(dāng)理解到，詳細(xì)說(shuō)明 和具體示例僅僅意在舉例說(shuō)明的目的，并且無(wú)意限制本發(fā)明的范圍。


圖1是方向性速度傳感器的示例圖；圖2-4是方向性速度傳感器系統(tǒng)的示例性實(shí)現(xiàn)的功能框圖；圖5A-5B是描述當(dāng)軸在第一方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)由方向性速度傳感器輸出的示例性電 流和電壓脈沖的曲線；圖6A-6B是描述當(dāng)軸在第二方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)由方向性速度傳感器輸出的示例性電 流和電壓脈沖的曲線；和圖7是描述示例性方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面的描述本質(zhì)上僅是示范性的并且決不是要限制本發(fā)明、其應(yīng)用或使用。清楚 起見(jiàn)，在附圖中使用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)相似的元件。如這里所使用的，短語(yǔ)A、B和C中的 至少一個(gè)應(yīng)當(dāng)被解釋為使用非排他邏輯或的邏輯(A或B或C)。應(yīng)當(dāng)理解在不改變本發(fā)明 的原則時(shí)，可以以不同順序執(zhí)行方法內(nèi)的步驟。如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)模塊指專用集成電路(ASIC)、電子電路、處理器(共用的、 專用的、或成組的)和執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件程序或者固件程序的存儲(chǔ)器、組合邏輯電路、和 /或提供所描述功能的其他適合部件。根據(jù)本發(fā)明的方向性速度傳感器包括在所述方向性速度傳感器的殼體內(nèi)的第一 霍爾效應(yīng)模塊和第二霍爾效應(yīng)模塊。當(dāng)隨軸旋轉(zhuǎn)的帶齒輪的齒分別在第一方向上和第二方 向上經(jīng)過(guò)時(shí)，第一和第二霍爾效應(yīng)模塊每個(gè)都輸出第一預(yù)定時(shí)間段和第二預(yù)定時(shí)間段的電 流脈沖。第二預(yù)定時(shí)間段大于或小于第一時(shí)間段。軸的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)方向可以基于方向 性速度傳感器的輸出確定?，F(xiàn)在參考圖1，示出了用于車輛的方向性速度傳感器100的示例性實(shí)現(xiàn)的功能框 圖。傳感器殼體102包括第一霍爾效應(yīng)模塊104和第二霍爾效應(yīng)模塊106。僅作為示例，第 一霍爾效應(yīng)模塊104和第二霍爾效應(yīng)模塊106可以包括由Allegro Microsystems供應(yīng)的 帶有型號(hào)號(hào)碼ATS653的霍爾效應(yīng)模塊。磁體源(未示出)也可以包括在傳感器殼體102 內(nèi)以產(chǎn)生磁通。
功率經(jīng)由輸入導(dǎo)線108供應(yīng)給方向性速度傳感器100。方向性速度傳感器100經(jīng) 由輸出導(dǎo)線110提供輸出電流。方向性速度傳感器100的輸出電流可以用于確定相關(guān)軸的 旋轉(zhuǎn)速度，如下面進(jìn)一步討論。可以包括連接器111，并且其可以分別提供到輸入和輸出導(dǎo) 線108和110的簡(jiǎn)便附接(例如，即插即用)?；魻栃?yīng)模塊104、106每個(gè)都包括正端子和負(fù)端子。僅作為示例，第一霍爾效應(yīng) 模塊104分別包括正端子112和負(fù)端子114。第二霍爾效應(yīng)模塊106分別包括正端子116 和負(fù)端子118?；魻栃?yīng)模塊104、106的正端子112和116分別電連接到輸入導(dǎo)線108?；?爾效應(yīng)模塊104、106的負(fù)端子114和118分別電連接到輸出導(dǎo)線110。這樣，霍爾效應(yīng)模塊 104、106并聯(lián)地電連接?；魻栃?yīng)模塊104、106可以每個(gè)都包括多個(gè)霍爾效應(yīng)元件119。雖然霍爾效應(yīng)模 塊104、106被示出為每個(gè)包括三個(gè)霍爾效應(yīng)元件119霍爾效應(yīng)模塊104、106，可以包括更多 或更少的霍爾效應(yīng)元件119。霍爾效應(yīng)模塊104、106還可以包括放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、和/ 或其他適合部件(未示出)?；魻栃?yīng)元件對(duì)磁通的變化敏感。霍爾效應(yīng)模塊104、106每 個(gè)選擇性地產(chǎn)生預(yù)定長(zhǎng)度(即脈沖寬度)的電流脈沖?；魻栃?yīng)模塊104和106可以分別沿著第一中心線120和第二中心線122對(duì)中。 第一中心線120和第二中心線122之間的距離可以例如相對(duì)于隨相關(guān)軸旋轉(zhuǎn)的帶齒輪的一 個(gè)齒的長(zhǎng)度規(guī)定。僅作為示例，第一中心線120和第二中心線122之間的距離可以設(shè)定為 等于該帶齒輪的一個(gè)齒的長(zhǎng)度。因此，霍爾效應(yīng)模塊104和106相對(duì)于相關(guān)軸的中心彼此 在角度上偏移。圖2是方向性速度傳感器系統(tǒng)200的示例性實(shí)現(xiàn)的功能框圖。帶齒輪202附裝到 相關(guān)軸204并隨相關(guān)軸204 —起旋轉(zhuǎn)。僅作為示例，相關(guān)軸204可以包括曲軸、驅(qū)動(dòng)軸、變 速器輸入軸、變速器輸出軸或車輛的其他適當(dāng)?shù)妮S。帶齒輪202可以包括N個(gè)齒，其中N是大于一的整數(shù)。帶齒輪202的N個(gè)齒可以繞 帶齒輪202相等地間隔開(kāi)。這樣，N個(gè)齒中兩個(gè)齒之間的前緣可以分開(kāi)相關(guān)軸204的360° / N的角度旋轉(zhuǎn)。在某些實(shí)現(xiàn)中，帶齒輪202可以包括一個(gè)或多個(gè)缺失齒的間隙(未示出)。 該間隙可以用于指示相關(guān)軸204的一轉(zhuǎn)。方向性速度傳感器100基于帶齒輪202的旋轉(zhuǎn)輸出方向性速度信號(hào)(例如，電流 信號(hào))。方向性速度傳感器100可以接收來(lái)自控制模塊206、控制模塊206內(nèi)模塊或其他 適當(dāng)功率源的功率?？刂颇K206可以包括例如發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM)、變速器控制模塊 (TCM)、混合動(dòng)力控制模塊(HCM)、底盤控制模塊或車輛的其他適當(dāng)?shù)目刂颇K。方向性速度傳感器100輸出包括脈沖(例如電流脈沖)的方向性速度信號(hào)，該脈 沖可以整體地稱為脈沖系列。當(dāng)帶齒輪202的每個(gè)齒經(jīng)過(guò)方向性速度傳感器100時(shí)，方向 性速度傳感器100產(chǎn)生脈沖系列中的兩個(gè)脈沖。更具體而言，當(dāng)帶齒輪202的齒經(jīng)過(guò)第一 霍爾效應(yīng)模塊104時(shí)，第一霍爾效應(yīng)模塊104產(chǎn)生脈沖系列的一個(gè)脈沖。類似地，當(dāng)帶齒輪 202的齒經(jīng)過(guò)第二霍爾效應(yīng)模塊106時(shí)，第二霍爾效應(yīng)模塊106產(chǎn)生脈沖系列的一個(gè)脈沖。所產(chǎn)生的每個(gè)脈沖的長(zhǎng)度(即脈沖寬度)取決于帶齒輪202的旋轉(zhuǎn)方向。僅作為 示例，當(dāng)齒分別在第一方向和第二方向上與方向性速度傳感器100相遇時(shí)，方向性速度傳 感器100可以產(chǎn)生第一預(yù)定脈沖寬度和第二預(yù)定脈沖寬度的脈沖。第一方向可以包括當(dāng)車 輛向前行進(jìn)時(shí)相關(guān)軸204旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)方向。第二方向可以包括與第一方向的旋轉(zhuǎn)方向相反的旋轉(zhuǎn)方向(即，當(dāng)車輛反向行進(jìn)時(shí)相關(guān)軸204旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)方向)。
第一預(yù)定脈沖寬度為大于第二預(yù)定脈沖寬度和小于第二預(yù)定脈沖寬度之一。第一 預(yù)定脈沖寬度和第二預(yù)定脈沖寬度可以是可標(biāo)定的，并且可以分別設(shè)置為例如約45微秒 和約180微秒。 方向性速度信號(hào)被提供給控制模塊206。更具體而言，方向性速度信號(hào)可以提供給 在控制模塊206內(nèi)實(shí)現(xiàn)的速度和方向模塊230。速度和方向模塊230基于方向性速度信號(hào) 確定相關(guān)軸204的旋轉(zhuǎn)速度。速度和方向模塊230還基于方向性速度信號(hào)確定相關(guān)軸204 的旋轉(zhuǎn)的方向。速度和方向模塊230將相關(guān)軸204的旋轉(zhuǎn)的速度和方向提供給控制模塊 206。相關(guān)軸204的旋轉(zhuǎn)的速度和方向還可以提供給車輛的一個(gè)或多個(gè)其他模塊?，F(xiàn)在參考圖3，圖示了方向性速度傳感器系統(tǒng)200的示例性實(shí)現(xiàn)的另一個(gè)功能框 圖。速度和方向模塊230可以包括功率源模塊302、電壓測(cè)量模塊304和速度/方向確定模 塊306。在某些實(shí)現(xiàn)中，速度/方向確定模塊306可以分成兩個(gè)單獨(dú)的模塊，即確定相關(guān)軸 204的速度的速度模塊和確定旋轉(zhuǎn)的方向的方向模塊(未示出)。功率源模塊302經(jīng)由輸入導(dǎo)線108供應(yīng)功率到方向性速度傳感器100。僅作為示 例，功率源模塊302可以供應(yīng)約8. OV和約16. OV之間的電壓。供應(yīng)電壓到方向性速度傳感 器100引起電流流過(guò)方向性速度傳感器100。電流流過(guò)方向性速度傳感器100，并且方向性 速度傳感器100經(jīng)由輸出導(dǎo)線100輸出電流到電壓測(cè)量模塊304。方向性速度傳感器100 基于相關(guān)軸204和帶齒輪202的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生并輸出電流。帶齒輪202的每個(gè)齒可以包括含鐵材料，該含鐵材料改變(例如集中)方向性速 度傳感器100周圍存在的磁通。方向性速度傳感器100內(nèi)的霍爾效應(yīng)模塊104、106每個(gè)在 爾效應(yīng)模塊104、106中該個(gè)霍爾效應(yīng)模塊周圍的磁通被帶齒輪202的齒的經(jīng)過(guò)所改變時(shí)產(chǎn) 生電流脈沖。這樣，每次當(dāng)帶齒輪202的一個(gè)齒經(jīng)過(guò)方向性速度傳感器100時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)電 流脈沖。由霍爾效應(yīng)模塊104、106產(chǎn)生的電流脈沖的脈沖寬度基于齒所經(jīng)過(guò)的方向來(lái)設(shè) 定。僅作為示例，如圖5A所示，當(dāng)齒在第一方向上經(jīng)過(guò)第一霍爾效應(yīng)模塊104時(shí)第一霍爾 效應(yīng)模塊104產(chǎn)生第一預(yù)定脈沖寬度的電流脈沖502。當(dāng)齒在第一方向上經(jīng)過(guò)第二霍爾效 應(yīng)模塊106時(shí)第二霍爾效應(yīng)模塊106產(chǎn)生第一預(yù)定脈沖寬度的電流脈沖504。如圖6A所示，當(dāng)齒在第二方向上經(jīng)過(guò)第一霍爾效應(yīng)模塊104時(shí)第一霍爾效應(yīng)模塊 104產(chǎn)生第二預(yù)定脈沖寬度的電流脈沖602。當(dāng)齒在第二方向上經(jīng)過(guò)第二霍爾效應(yīng)模塊106 時(shí)第二霍爾效應(yīng)模塊106也產(chǎn)生第二預(yù)定脈沖寬度的電流脈沖604。從圖5A和6A的電流 脈沖可以看出，第一和第二預(yù)定脈沖寬度不同。由于霍爾效應(yīng)模塊104、106并聯(lián)地電連接，方向性速度傳感器100的電流輸出對(duì) 應(yīng)于霍爾效應(yīng)模塊104、106的電流輸出之和。由霍爾效應(yīng)模塊104、106產(chǎn)生的電流脈沖因 此反映在方向性速度傳感器100的電流輸出中。方向性速度傳感器100將包括電流脈沖的 電流輸出到電壓測(cè)量模塊304。電壓測(cè)量模塊304基于方向性速度傳感器100的電流輸出來(lái)測(cè)量方向性速度傳感 器100的輸出電壓。僅作為示例，電壓測(cè)量模塊304可以包括具有預(yù)定電阻的電阻器，并且 輸出電壓可以基于該電阻器上的電壓來(lái)確定。方向性速度傳感器100輸出的電流脈沖導(dǎo)致可以由電壓測(cè)量模塊304測(cè)量的對(duì)應(yīng)
10輸出電壓脈沖。圖5B描述了當(dāng)相關(guān)軸204在第一方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)可以由電壓測(cè)量模塊304 測(cè)量的示例性電壓脈沖506。圖6B描述了當(dāng)相關(guān)軸204在第二方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)可以由電壓測(cè) 量模塊304測(cè)量的示例性電壓脈沖606。速度/方向確定模塊306可以基于輸出電壓脈沖的寬度來(lái)確定相關(guān)軸204的旋轉(zhuǎn) 方向。僅作為示例，當(dāng)輸出電壓脈沖的寬度大致等于第一預(yù)定脈沖寬度時(shí)速度/方向確定 模塊306可以確定相關(guān)軸204在第一方向上旋轉(zhuǎn)。當(dāng)輸出電壓脈沖的寬度大致等于第二預(yù) 定脈沖寬度時(shí)速度/方向確定模塊306可以確定相關(guān)軸204在第二方向上旋轉(zhuǎn)。速度/方向確定模塊306基于輸出電壓脈沖確定相關(guān)軸204的旋轉(zhuǎn)速度。在某些 實(shí)現(xiàn)中，速度/方向確定模塊306可以基于兩個(gè)輸出電壓脈沖之間的時(shí)間段和兩個(gè)齒之間 的角度旋轉(zhuǎn)(即360° /N)來(lái)確定相關(guān)軸204的旋轉(zhuǎn)速度。在其他實(shí)現(xiàn)中，速度/方向確定模塊306可以基于每隔一個(gè)輸出電壓脈沖之間的 時(shí)間段和兩個(gè)齒之間的角度旋轉(zhuǎn)來(lái)確定相關(guān)軸204的旋轉(zhuǎn)速度。在另一些實(shí)現(xiàn)中，速度/ 方向確定模塊306可以基于在每個(gè)預(yù)定時(shí)間段(例如100ms)期間所接收到的輸出電壓脈 沖的數(shù)量來(lái)確定相關(guān)軸204的旋轉(zhuǎn)速度。在其他實(shí)現(xiàn)中，可以測(cè)量方向性速度傳感器100 的輸出電流。在這樣的實(shí)現(xiàn)中，速度/方向確定模塊306可以基于電流脈沖確定相關(guān)軸204 的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)的方向。圖4是方向性速度傳感器200的示例圖。速度和方向模塊230供應(yīng)功率(VS)給 方向性速度傳感器100。輸入導(dǎo)線108將功率源連接到方向性速度傳感器100的輸入。方 向性速度傳感器100基于帶齒輪202的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電流輸出。輸出導(dǎo)線110將方向性速度傳 感器100的輸出連接到電阻器404的第一節(jié)點(diǎn)402。電阻器404的第二節(jié)點(diǎn)406連接到接 地源。此接地源可以與功率源共用。在各種實(shí)現(xiàn)中，電阻器404的電阻可以包括約131歐姆和約200歐姆之間的電阻。 方向性速度傳感器100的輸出電壓可以基于電阻器404的第一節(jié)點(diǎn)處的電壓或跨越電阻器 404的電壓來(lái)測(cè)量。相關(guān)軸204的旋轉(zhuǎn)的速度和方向可以基于輸出電壓脈沖來(lái)確定?，F(xiàn)在參考圖7，示出了描述由方法700執(zhí)行的示例性步驟的流程圖。方法700可以 由霍爾效應(yīng)模塊104/106中的一個(gè)執(zhí)行?；魻栃?yīng)模塊104/106中的另一個(gè)可以執(zhí)行與方 法700的步驟相似或相同的步驟。方法700開(kāi)始于步驟702，在步驟702，方法700確定是否存在帶齒輪202的齒(例 如，前緣)。如果是，方法700繼續(xù)到步驟704;否則，方法700保持在步驟702。方法700可 以基于磁通(即霍爾效應(yīng))來(lái)確定是否存在齒。方法700在步驟704中確定在步驟702中檢測(cè)到的齒是否行進(jìn)在第一方向上。如 果是，方法700在步驟706中產(chǎn)生第一預(yù)定時(shí)間段的電流脈沖。如果否，則該齒行進(jìn)在第二 方向上，并且方法700在步驟708中產(chǎn)生第二預(yù)定時(shí)間段的電流脈沖。方法700然后返回 步驟702可以多種形式實(shí)施本發(fā)明的廣義教導(dǎo)。因此，雖然本發(fā)明包括特定例子，但本發(fā)明 的真正范圍不應(yīng)受到如此限制，因?yàn)樵谘芯扛綀D、說(shuō)明書和隨附權(quán)利要求的基礎(chǔ)上其他變 型對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將變得明顯。
權(quán)利要求
一種用于車輛的方向性速度傳感器，包括第一霍爾效應(yīng)模塊，當(dāng)隨車輛的軸旋轉(zhuǎn)的帶齒輪的齒在旋轉(zhuǎn)的第一方向上經(jīng)過(guò)所述第一霍爾效應(yīng)模塊時(shí)輸出第一預(yù)定時(shí)間段的第一電流脈沖，并且當(dāng)所述齒在旋轉(zhuǎn)的第二方向上經(jīng)過(guò)所述第一霍爾效應(yīng)模塊時(shí)輸出第二預(yù)定時(shí)間段的第一電流脈沖；和第二霍爾效應(yīng)模塊，所述第二霍爾效應(yīng)模塊與所述第一霍爾效應(yīng)模塊并聯(lián)地電連接，相對(duì)于所述軸的中心從所述第一霍爾效應(yīng)模塊角度偏移，當(dāng)所述帶齒輪的齒在第一方向上經(jīng)過(guò)所述第二霍爾效應(yīng)模塊時(shí)輸出第一預(yù)定時(shí)間段的第二電流脈沖，并且當(dāng)所述齒在第二方向上經(jīng)過(guò)所述第二霍爾效應(yīng)模塊時(shí)輸出第二預(yù)定時(shí)間段的第二電流脈沖；其中所述第二預(yù)定時(shí)間段為大于所述第一預(yù)定時(shí)間段和小于所述第一預(yù)定時(shí)間段中的一個(gè)；并且其中所述第二電流脈沖在所述第一電流脈沖之前和在所述第一電流脈沖之后中的一個(gè)產(chǎn)生。
2.一種方向性速度傳感器系統(tǒng)，包括 根據(jù)權(quán)利要求1的方向性速度傳感器；和速度和方向模塊，所述速度和方向模塊監(jiān)測(cè)與所述方向性速度傳感器輸出的電流脈 沖相對(duì)應(yīng)的電壓脈沖，基于所述電壓脈沖中的至少一個(gè)確定所述軸在所述第一方向和所述 第二方向中的哪個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)，并且基于所述電壓脈沖中的至少一個(gè)確定所述軸的旋轉(zhuǎn)速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方向性速度傳感器系統(tǒng)，其中所述速度和方向模塊基于所述 電壓脈沖中的所述至少一個(gè)的時(shí)間段來(lái)確定所述第一方向和所述第二方向中所述軸沿其 旋轉(zhuǎn)的那個(gè)方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方向性速度傳感器系統(tǒng)，其中當(dāng)所述電壓脈沖中的所述至少 一個(gè)的時(shí)間段大體等于所述第一預(yù)定時(shí)間段時(shí)，所述速度和方向模塊確定所述軸在所述第一方向上旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方向性速度傳感器系統(tǒng)，其中當(dāng)所述電壓脈沖中的所述至少 一個(gè)的時(shí)間段大體等于所述第二預(yù)定時(shí)間段時(shí)，所述速度和方向模塊確定所述軸在所述第二方向上旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方向性速度傳感器系統(tǒng)，其中所述速度和方向模塊基于所述 電壓脈沖中兩個(gè)相繼電壓脈沖之間的時(shí)間段來(lái)確定所述軸的旋轉(zhuǎn)速度。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方向性速度傳感器系統(tǒng)，其中所述速度和方向模塊基于預(yù)定 時(shí)間段期間的電壓脈沖的數(shù)量來(lái)確定所述軸的旋轉(zhuǎn)速度。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方向性速度傳感器系統(tǒng)，其中所述速度和方向模塊基于與所 述第一霍爾效應(yīng)模塊和第二霍爾效應(yīng)模塊之一產(chǎn)生的兩個(gè)電流脈沖相對(duì)應(yīng)的兩個(gè)電壓脈 沖之間的時(shí)間段來(lái)確定所述軸的旋轉(zhuǎn)速度。
9.一種用于車輛的方向性速度傳感器，包括第一霍爾效應(yīng)模塊，當(dāng)隨車輛的軸旋轉(zhuǎn)的帶齒輪的齒在第一旋轉(zhuǎn)方向上經(jīng)過(guò)所述第一 霍爾效應(yīng)模塊時(shí)產(chǎn)生所述方向性速度傳感器的輸出電流中第一預(yù)定時(shí)間段的第一脈沖，并 且當(dāng)所述齒在第二旋轉(zhuǎn)方向上經(jīng)過(guò)所述第一霍爾效應(yīng)模塊時(shí)產(chǎn)生第二預(yù)定時(shí)間段的第一 脈沖；和第二霍爾效應(yīng)模塊，所述第二霍爾效應(yīng)模塊相對(duì)于所述軸的中心從所述第一霍爾效應(yīng) 模塊角度偏移，當(dāng)所述帶齒輪的齒在第一旋轉(zhuǎn)方向上經(jīng)過(guò)所述第二霍爾效應(yīng)模塊時(shí)產(chǎn)生所 述輸出電流中第一預(yù)定時(shí)間段的第二脈沖，并且當(dāng)所述齒在第二旋轉(zhuǎn)方向上經(jīng)過(guò)所述第二 霍爾效應(yīng)模塊時(shí)產(chǎn)生第二預(yù)定時(shí)間段的第二脈沖；其中所述第二預(yù)定時(shí)間段為大于所述第一預(yù)定時(shí)間段和小于所述第一預(yù)定時(shí)間段中 的一個(gè)；并且其中所述第二脈沖在所述第一脈沖之前和在所述第一脈沖之后中的一個(gè)產(chǎn)生。
10. 一種方向性速度傳感器系統(tǒng)，包括 根據(jù)權(quán)利要求9的方向性速度傳感器；和速度和方向模塊，所述速度和方向模塊監(jiān)測(cè)由所述方向性速度傳感器輸出的脈沖，基 于所述脈沖中的至少一個(gè)確定所述軸在所述第一方向和所述第二方向中的哪個(gè)方向上旋 轉(zhuǎn)，并且基于所述脈沖中的至少一個(gè)確定所述軸的旋轉(zhuǎn)速度。
全文摘要
本發(fā)明涉及方向性速度感測(cè)系統(tǒng)和方法。一種方向性速度傳感器包括第一霍爾效應(yīng)模塊和第二霍爾效應(yīng)模塊。第一霍爾效應(yīng)模塊當(dāng)隨車輛的軸旋轉(zhuǎn)的帶齒輪的齒在旋轉(zhuǎn)的第一方向上經(jīng)過(guò)第一霍爾效應(yīng)模塊時(shí)輸出第一預(yù)定時(shí)間段的第一電流脈沖，并且當(dāng)齒在旋轉(zhuǎn)的第二方向上經(jīng)過(guò)第一霍爾效應(yīng)模塊時(shí)輸出第二預(yù)定時(shí)間段的第一電流脈沖。第二霍爾效應(yīng)模塊與第一霍爾效應(yīng)模塊并聯(lián)地電連接，相對(duì)于軸的中心從第一霍爾效應(yīng)模塊角度偏移，當(dāng)帶齒輪的齒在第一方向上經(jīng)過(guò)第二霍爾效應(yīng)模塊時(shí)輸出第一預(yù)定時(shí)間段的第二電流脈沖，并且當(dāng)齒在第二方向上經(jīng)過(guò)第二霍爾效應(yīng)模塊時(shí)輸出第二預(yù)定時(shí)間段的第二電流脈沖。
文檔編號(hào)G01P3/481GK101986159SQ201010243358
公開(kāi)日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月28日
發(fā)明者H·L·西蒙斯, J·P·科斯基 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司