專利名稱：汽車的感應(yīng)式傳感器模塊和運(yùn)行這種傳感器模塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及如獨(dú)立權(quán)利要求前序部分所述的用于汽車安全系統(tǒng)的傳感器模塊和用于使這種傳感器模塊運(yùn)行的方法。
背景技術(shù)：
由DE 11 2006 003 053 T5已知無(wú)線轉(zhuǎn)速傳感器，其中測(cè)量汽車車輪的轉(zhuǎn)速并且將由傳感器測(cè)得的測(cè)量值制備成數(shù)據(jù)電碼，它給出車輪轉(zhuǎn)速。此外這樣配置傳感器，使得無(wú)線地發(fā)送數(shù)據(jù)電碼。為了測(cè)量轉(zhuǎn)速，測(cè)量單元測(cè)量磁流的變化并且無(wú)線地導(dǎo)引相應(yīng)的信號(hào)返回到基站或控制單元。現(xiàn)有的傳感器部件包括電池或其它形式的能源或電源，它一般提供相對(duì)較小的電流，例如以低壓供電。此外所謂的ECU部件可以控制所述傳感器部件轉(zhuǎn)換到睡眠模塊，用于節(jié)省電池電流，因?yàn)槠嚳赡芡Ｖ?。由US 2004/0150516 Al已知無(wú)線的轉(zhuǎn)速計(jì)系統(tǒng)，其中產(chǎn)生和/或儲(chǔ)存必需的能量，用于無(wú)線地供電轉(zhuǎn)速計(jì)。在此設(shè)有能量管理， 為了產(chǎn)生能量使用發(fā)電機(jī)，它為了產(chǎn)生能量充分利用汽車車輪的旋轉(zhuǎn)。作為儲(chǔ)存設(shè)備使用高效-可再充電的電池或者超級(jí)電容。作為發(fā)電機(jī)可以使用所謂的多極旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)。發(fā)送器元件可以在接通到休眠模式或使其無(wú)效，直到控制器通過(guò)其發(fā)送器模塊喚醒傳感器。

發(fā)明內(nèi)容
與此相比，按照本發(fā)明的用于汽車安全系統(tǒng)的傳感器模塊或相應(yīng)的用于使這種傳感器運(yùn)行的方法的優(yōu)點(diǎn)是，所述傳感器模塊具有控制裝置和用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，其中該控制裝置根據(jù)至少一個(gè)汽車參數(shù)和/或事件從存儲(chǔ)器讀出并發(fā)送數(shù)據(jù)。由此能夠根據(jù)情況發(fā)送，它減小能耗，但是同時(shí)不限制數(shù)據(jù)在時(shí)間上的連續(xù)性。因此例如對(duì)于制動(dòng)器的控制，能夠在控制器中的分析算法中實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地分析。尤其在轉(zhuǎn)速計(jì)中本發(fā)明具有大的用處，因?yàn)橐话阍谄囍性O(shè)置四個(gè)轉(zhuǎn)速計(jì)，因此對(duì)于每個(gè)輪胎配有一個(gè)并因此使無(wú)線電通訊限制到最少。在傳感器模塊中設(shè)有存儲(chǔ)器已經(jīng)能夠在傳感器模塊本身中進(jìn)行第一次分析，由此使控制器作為發(fā)送的無(wú)線信號(hào)的接收器免除這種分析。這帶來(lái)數(shù)據(jù)分析上的速度優(yōu)勢(shì)。在此傳感器模塊指的是結(jié)構(gòu)單元，例如轉(zhuǎn)速計(jì)或加速度傳感器或速率傳感器或空氣壓力傳感器或固體聲傳感器。對(duì)傳感器模塊尤其還可以附設(shè)部件如鋼輪或多極編碼器。在此傳感器模塊可以具有自身的傳感器元件，其中例如可以使用霍爾效應(yīng)、各向異性磁阻效應(yīng)(AMR)和巨磁阻效應(yīng)(GMR效應(yīng))。除了傳感器元件以外，以常見(jiàn)的方式也還存在 ASIC，專用集成電路，它執(zhí)行傳感器信號(hào)的預(yù)處理。在此傳感器模塊是封閉的結(jié)構(gòu)單元。只設(shè)有用于安裝位置的連接措施。所述汽車安全系統(tǒng)例如是行駛動(dòng)力調(diào)節(jié)器、制動(dòng)系統(tǒng)和/或氣囊系統(tǒng)。用于根據(jù)傳感器信號(hào)無(wú)線發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送器是至少一個(gè)無(wú)線發(fā)送器，它例如可以通過(guò)高頻擴(kuò)頻如DSSS Direct Sequence Spread Spectrum (直接序列擴(kuò)頻)或連續(xù)變換發(fā)送頻率(FHSSFrequency Hopping Spread Spectrum (跳頻擴(kuò)頻))使用。目前也可以使用所謂的RFID即發(fā)射應(yīng)答技術(shù)。在此也可以通過(guò)發(fā)射的電磁波供給能量，其中在傳感器模塊的天線線圈中整流感應(yīng)電流并且充電蓄能器。該蓄能器負(fù)責(zé)對(duì)于讀出過(guò)程、對(duì)于芯片供電或者可以只用于微芯片供電。直接由控制器中的發(fā)送器或者由外部的發(fā)送器發(fā)送信號(hào)到傳感器。RFID標(biāo)簽調(diào)制電磁波并因此傳遞信息。所述數(shù)據(jù)例如是數(shù)據(jù)電碼，在其中含有真正的傳感器值。所述傳感器信號(hào)代表傳感器元件給出的傳感器值。在此也可以是傳感器信號(hào)的多路傳送。所述數(shù)據(jù)電碼除了有效數(shù)據(jù)、例如傳感器值以外也可以具有其它數(shù)據(jù)如識(shí)別數(shù)據(jù)或用于修正錯(cuò)誤的附加數(shù)據(jù)。發(fā)電式作用的測(cè)量原理指的是一種測(cè)量原理，其中通過(guò)測(cè)量過(guò)程同時(shí)也產(chǎn)生能量。對(duì)此的優(yōu)選實(shí)施是感應(yīng)式的測(cè)量原理，但是也可以是其它測(cè)量原理，例如壓電的或振動(dòng)換能器。因此通過(guò)測(cè)量原理描述一種測(cè)量裝置，它也同時(shí)產(chǎn)生能量。所述存儲(chǔ)器通常稱為電子存儲(chǔ)器，在其中可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。所述存儲(chǔ)器一般由集成電路構(gòu)成。所述控制裝置或者可以是專用集成電路(ASIC)，或者是可編程組件，如微控制器或微處理器。也可以設(shè)有機(jī)械控制裝置，它對(duì)汽車參數(shù)或事件做出反應(yīng)。傳感器模塊的運(yùn)行指的是傳感器模塊試運(yùn)行。在從屬的權(quán)利要求中給出在獨(dú)立的權(quán)利要求中給出的傳感器模塊或用于使這種用于汽車安全系統(tǒng)的傳感器模塊運(yùn)行方法的有利改進(jìn)方案和改善。有利地使所述存儲(chǔ)器由環(huán)形存儲(chǔ)器構(gòu)成。該環(huán)形存儲(chǔ)器指的是一種存儲(chǔ)器，它連續(xù)地在一定的時(shí)間段里存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并且在給定的時(shí)間過(guò)后再覆蓋它們，用于重新釋放用于新數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間。此外有利的是，所述存儲(chǔ)器和控制裝置設(shè)置在集成電路上。這能夠?qū)崿F(xiàn)緊湊的結(jié)構(gòu)形式并且減少傳感器模塊的空間需求。由此也可以提高可靠性。此外有利的是，這樣配備裝置，通過(guò)直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)感應(yīng)產(chǎn)生能量和傳感器信號(hào)。此外有利的是，所述傳感器模塊配置用于低能模式和高能模式，其中所述傳感器模塊具有轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，它根據(jù)汽車參數(shù)和/或事件在低能模式與高能模式之間轉(zhuǎn)換。低能模式指的是一種狀態(tài)，在該狀態(tài)傳感器模塊只消耗很少能量，而高能模式相應(yīng)地消耗更多能量，即，高能模式比低能模式消耗更多的能量。所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)一般按照軟件也可以電子或機(jī)械地構(gòu)成。根據(jù)汽車參數(shù)，它們例如是汽車速度和/或事件如車輪狀態(tài)如滑轉(zhuǎn)或抱死的車輪來(lái)影響所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。通過(guò)根據(jù)事件控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)規(guī)則的關(guān)聯(lián)性。因此尤其可以根據(jù)汽車速度或以規(guī)則為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)發(fā)送器的數(shù)據(jù)傳遞率。在第一種情況下在低速時(shí)在微控制器或其它處理器或分析電路中以低時(shí)鐘頻率處理數(shù)據(jù)，并且以低數(shù)據(jù)率從傳感器模塊發(fā)送到控制器，反之則以高速實(shí)現(xiàn)。在根據(jù)事件控制轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)時(shí)在微控制器中用于數(shù)據(jù)處理的時(shí)鐘頻率和在正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)傳遞率是低的。在低能模式中以給定的時(shí)間間隔實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)監(jiān)控。在需要時(shí)例如車輪滑轉(zhuǎn)或抱死時(shí)以高時(shí)鐘頻率在微控制器中處理信號(hào)，并且以速度梯度和/或絕對(duì)速度的高數(shù)據(jù)率傳遞。當(dāng)然可以組合根據(jù)速度或以規(guī)則為基礎(chǔ)的信號(hào)傳遞。有利地使所述傳感器模塊具有帶有這種開(kāi)關(guān)的能量管理，它設(shè)置在集成電路上， 在其上也設(shè)有傳感器信號(hào)的預(yù)處理。因此可以將這些功能相互集成在ASIC上并且可以選擇特別成本有利的緊湊的加工。


在附圖中示出本發(fā)明的實(shí)施例并且在下面的描述中詳細(xì)解釋。附圖中 圖1示出汽車安全系統(tǒng)的方框圖，
圖2示出轉(zhuǎn)速計(jì)的第一實(shí)施例，
圖3示出轉(zhuǎn)速計(jì)的第二實(shí)施例，
圖4示出按照本發(fā)明的傳感器模塊和控制器的方框圖，
圖5示出傳感器模塊的產(chǎn)生能量和產(chǎn)生傳感器信號(hào)的電路部分，
圖6示出發(fā)送器的方框圖，
圖7示出按照本發(fā)明方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1以方框圖示出汽車FZ中的汽車安全系統(tǒng)，具有四個(gè)轉(zhuǎn)速計(jì)WSSl至4、用于汽車動(dòng)力調(diào)節(jié)的控制器ESP和由ESP控制器ESP控制的致動(dòng)器AKT。轉(zhuǎn)速計(jì)WSSl至4通過(guò)無(wú)線傳遞與控制器ESP連接，由此使轉(zhuǎn)速計(jì)WSSl至4分別具有天線Al至A4，用于將其數(shù)據(jù)傳遞到控制器ESP，其中控制器ESP為了接收這些數(shù)據(jù)具有天線A5。因此至少每個(gè)轉(zhuǎn)速計(jì) WSSl至4都具有發(fā)送模塊，用于例如以擴(kuò)頻方法將數(shù)據(jù)傳遞到控制器ESP，其中控制器ESP 具有至少一個(gè)接收裝置，用于可以正確地接收所述信號(hào)并且解調(diào)。也能夠使轉(zhuǎn)速計(jì)WSSl至 4與控制器ESP之間的無(wú)線連接單向地從轉(zhuǎn)速計(jì)到控制器ESP或者也可以雙向地實(shí)現(xiàn)。也能夠?qū)崿F(xiàn)廣播模式。對(duì)此指的是，傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)給各方，無(wú)需定址特定的接收器，如同在無(wú)線廣播傳輸中常見(jiàn)的那樣。也能夠使轉(zhuǎn)速計(jì)將其數(shù)據(jù)傳遞到其它儀器，例如其它傳感器，其通過(guò)電纜連接與控制器ESP連接并因此使這個(gè)第二部分構(gòu)成為通過(guò)電纜連接傳遞數(shù)據(jù)?？刂破鱁SP根據(jù)所述傳感器和其它傳感器信號(hào)控制致動(dòng)器AKT，例如制動(dòng)器。除了目前所示的轉(zhuǎn)速計(jì)WSSl至 4以外也可以無(wú)線地與控制器耦聯(lián)其它的用于汽車安全系統(tǒng)的傳感器、如碰撞傳感器、即例如加速度傳感器、轉(zhuǎn)速率傳感器、力傳感器、固體聲傳感器、空氣壓力傳感器和環(huán)境傳感器如視頻、雷達(dá)、激光雷達(dá)或超聲波。圖2示出有效的轉(zhuǎn)速計(jì)的工作原理，它為了運(yùn)行連接在能源的電壓源上。傳感器檢測(cè)磁流密度的變化。目前作為傳感器元件22例如設(shè)有霍爾傳感器，它測(cè)量鋼輪20的磁流密度的變化。附加地還設(shè)有磁體21，它通過(guò)旋轉(zhuǎn)的鋼輪改變其磁場(chǎng)。產(chǎn)生的信號(hào)是正弦信號(hào)23，它傳遞到控制器ECU用于繼續(xù)處理。在圖3中示出另一轉(zhuǎn)速計(jì)實(shí)施例。在這里多極編碼器30作為輪，具有變化的磁極。 所述輪的旋轉(zhuǎn)起到改變傳感器元件31中的磁流的作用。由ASIC分析傳感器元件的信號(hào)， 然后作為數(shù)字信號(hào)傳遞到控制器ECU。這些數(shù)字信號(hào)配有標(biāo)記符號(hào)32。公知的原理是霍爾效應(yīng)、各向異性的磁阻效應(yīng)和巨磁阻效應(yīng)(GMR效應(yīng))。由ASIC 制備信號(hào)并且提供具有與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的恒定振幅的信號(hào)，它同樣對(duì)于每個(gè)傳感器連續(xù)地通過(guò)無(wú)線電傳遞到控制器并且在那里在微控制器中繼續(xù)處理。圖4以方框圖示出控制器E⑶和按照本發(fā)明的以標(biāo)記符號(hào)40至45表示的傳感器模塊。按照本發(fā)明的傳感器模塊具有唯一的用于同時(shí)產(chǎn)生傳感器信號(hào)和能源的裝置40。通過(guò)一般設(shè)置在ASIC上的能源管理41實(shí)現(xiàn)能量在蓄能器42例如電容中的存儲(chǔ)，該電容也用于EMV (電磁兼容性)。傳感器信號(hào)為了傳感器信號(hào)的數(shù)字化傳遞到微控制器43內(nèi)部或外部的模數(shù)轉(zhuǎn)換器上。微控制器43存儲(chǔ)數(shù)字化的傳感器信號(hào)到環(huán)形緩沖器44，并且從環(huán)形緩沖器通過(guò)收發(fā)機(jī)45通過(guò)無(wú)線信號(hào)傳遞數(shù)據(jù)到控制器ECU的另一收發(fā)機(jī)46，當(dāng)汽車參數(shù)如汽車速度和/或事件顯示如車輪抱死或車輪滑轉(zhuǎn)時(shí)。這些數(shù)據(jù)或者可以由傳感器信號(hào)本身或者由控制器ECU獲取。為此現(xiàn)在也雙向地構(gòu)成無(wú)線通訊。ASIC由傳感器信號(hào)形成與速度有關(guān)的電壓信號(hào)，它已經(jīng)在傳感器模塊中數(shù)字地處理。在此微控制器43可以將傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制器專用的信號(hào)，其分析信號(hào)并且在環(huán)形存儲(chǔ)器中連續(xù)地存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。然后在規(guī)則情況下例如在不允許的速度變化時(shí)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)供使用并且繼續(xù)傳導(dǎo)到收發(fā)機(jī)45，用于將它們傳遞到控制器ECU。在ASIC或在微控制器中轉(zhuǎn)換成數(shù)字的速度信號(hào)或加速度信號(hào)能夠易于繼續(xù)處理。所述速度信號(hào)或加速度信號(hào)或者可以通過(guò)變送器45直接傳遞到控制器ECU上或通過(guò)收發(fā)機(jī)以固定的間斷的時(shí)間間距傳遞到控制器ECU上，或者將信號(hào)事先在微控制器中繼續(xù)處理和分析。在這里可以設(shè)定收發(fā)機(jī)45的上述的根據(jù)速度的或者以規(guī)則為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳遞率。圖5示出按照本發(fā)明的傳感器模塊的局部。線圈SP連接在ASIC上，一方面用于傳感器處理PP，另一方面用于產(chǎn)生能量EE。能量供給EE尤其可以充電電容C或者也充電其它電容或蓄能器。由傳感器信號(hào)預(yù)處理PP制備的傳感器信號(hào)傳遞到收發(fā)機(jī)TX，它通過(guò)天線AT根據(jù)傳感器信號(hào)發(fā)射數(shù)據(jù)。在圖6中示出收發(fā)機(jī)TX的可能的實(shí)施例。數(shù)字信號(hào)可以首先轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，用于放大和然后調(diào)制信號(hào)，例如通過(guò)擴(kuò)頻或跳頻。調(diào)制也可以數(shù)字地實(shí)現(xiàn)并且在調(diào)制后還可以放大。相反地構(gòu)成接收結(jié)構(gòu)在接收天線后面大多銜接換頻器、放大器和濾波器以及數(shù)字 信號(hào)處理。圖7以流程圖示出按照本發(fā)明的方法。在方法步驟700中例如通過(guò)線圈SP同時(shí)產(chǎn)生傳感器信號(hào)和能源。傳感器信號(hào)在方法步驟701中預(yù)處理并且提供例如參數(shù)，能量管理在方法步驟702中需要這些參數(shù)，用于決定，是否必須在傳感器模塊的低能模式與高能模式之間轉(zhuǎn)換。預(yù)處理的傳感器信號(hào)在方法步驟704中為了傳遞而存儲(chǔ)并且在方法步驟705 中發(fā)送?？刂蒲b置借助于汽車參數(shù)和/或事件決定，是否要進(jìn)行傳遞。同步地也運(yùn)行能量管理，因?yàn)樾枰^多能量用于發(fā)送狀態(tài)，而需要較少能量用于純測(cè)量。能量管理在方法步驟 703中決定，準(zhǔn)備多少能量，即高能模式或低能模式，或者說(shuō)通過(guò)處理的時(shí)鐘頻率或通過(guò)發(fā)送器TX發(fā)送的傳遞率設(shè)定哪種消耗。
權(quán)利要求
1.用于汽車安全系統(tǒng)的傳感器模塊，其中該傳感器模塊具有至少一個(gè)發(fā)送器(TX)，用于根據(jù)傳感器信號(hào)無(wú)線地發(fā)送數(shù)據(jù)，其中該傳感器模塊使用發(fā)電式作用的測(cè)量原理，由此通過(guò)所述測(cè)量原理產(chǎn)生用于使傳感器模塊運(yùn)行的能量，其特征在于，所述傳感器模塊具有控制裝置和用于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，所述控制裝置根據(jù)至少一個(gè)汽車參數(shù)和/或事件從存儲(chǔ)器讀出并發(fā)送數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的傳感器模塊，其特征在于，所述存儲(chǔ)器由環(huán)形存儲(chǔ)器構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的傳感器模塊，其特征在于，所述存儲(chǔ)器和控制裝置設(shè)置在集成電路上。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的傳感器模塊，其特征在于，所述汽車參數(shù)是汽車速度。
5.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器模塊，其特征在于，所述事件是車輪狀態(tài)。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的傳感器模塊，其特征在于，所述傳感器模塊具有能量管理，其具有轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，所述轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)根據(jù)汽車參數(shù)和/或事件在低能模式與高能模式之間轉(zhuǎn)換。
7.如權(quán)利要求6所述的傳感器模塊，其特征在于，所述低能模式設(shè)置用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)，而高能模式設(shè)置用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)并發(fā)送。
8.如權(quán)利要求7所述的傳感器模塊，其特征在于，所述高能模式在傳感器模塊中引起更高的時(shí)鐘頻率。
9.如權(quán)利要求1所述的傳感器模塊，其特征在于，所述測(cè)量原理構(gòu)造成感應(yīng)式的。
10.一種用于使汽車安全系統(tǒng)的傳感器模塊運(yùn)行的方法，其中由傳感器模塊的至少一個(gè)發(fā)送器根據(jù)傳感器信號(hào)無(wú)線地發(fā)送數(shù)據(jù)，其中該傳感器模塊使用發(fā)電式作用的測(cè)量原理，由此通過(guò)所述測(cè)量原理產(chǎn)生用于使傳感器模塊運(yùn)行的能量，其特征在于，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在傳感器模塊中的存儲(chǔ)器中；并且控制裝置在傳感器模塊中根據(jù)至少一個(gè)汽車參數(shù)和/或事件從存儲(chǔ)器中讀出并發(fā)送數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明建議用于汽車安全系統(tǒng)的傳感器模塊以及一種使這種用于汽車安全系統(tǒng)的傳感器模塊運(yùn)行的方法，其中由傳感器模塊的至少一個(gè)發(fā)送器根據(jù)傳感器信號(hào)無(wú)線地發(fā)送數(shù)據(jù)。該傳感器模塊使用發(fā)電式作用的測(cè)量原理，由此通過(guò)所述測(cè)量原理產(chǎn)生用于使傳感器模塊運(yùn)行的能量。在傳感器模塊的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并且控制裝置根據(jù)至少一個(gè)汽車參數(shù)(例如速度)和/或事件(例如滑轉(zhuǎn)、抱死)讀出這些數(shù)據(jù)并發(fā)送它們。
文檔編號(hào)G01P15/09GK102356321SQ201080012306
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月17日
發(fā)明者托爾庫(kù)恩 B., 古澤 P. 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司