CN114981616A - 离合器致动器、用于对旋转部件的角度位置进行检测的检测***和方法 - Google Patents

离合器致动器、用于对旋转部件的角度位置进行检测的检测***和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114981616A
CN114981616A CN202180009665.7A CN202180009665A CN114981616A CN 114981616 A CN114981616 A CN 114981616A CN 202180009665 A CN202180009665 A CN 202180009665A CN 114981616 A CN114981616 A CN 114981616A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensor signal
sensor
angular position
converted
signal
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
CN202180009665.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114981616B (zh
Inventor
周杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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 Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of CN114981616A publication Critical patent/CN114981616A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114981616B publication Critical patent/CN114981616B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D48/00—External control of clutches
    • F16D48/06—Control by electric or electronic means, e.g. of fluid pressure
    • F16D48/064—Control of electrically or electromagnetically actuated clutches
    • 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
    • G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/02—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for altering or correcting the law of variation
    • 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
    • G01D5/244—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 characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471—Error correction
    • G01D5/2448—Correction of gain, threshold, offset or phase control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215—Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06—Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • H02K7/1163—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears where at least two gears have non-parallel axes without having orbital motion
    • H02K7/1166—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears where at least two gears have non-parallel axes without having orbital motion comprising worm and worm-wheel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D25/00—Fluid-actuated clutches
    • F16D25/08—Fluid-actuated clutches with fluid-actuated member not rotating with a clutching member
    • F16D2025/081—Hydraulic devices that initiate movement of pistons in slave cylinders for actuating clutches, i.e. master cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2300/00—Special features for couplings or clutches
    • F16D2300/18—Sensors; Details or arrangements thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/10—System to be controlled
    • F16D2500/102—Actuator
    • F16D2500/1021—Electrical type
    • F16D2500/1023—Electric motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/30—Signal inputs
    • F16D2500/302—Signal inputs from the actuator
    • F16D2500/3021—Angle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/50—Problem to be solved by the control system
    • F16D2500/501—Relating the actuator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2500/00—External control of clutches by electric or electronic means
    • F16D2500/70—Details about the implementation of the control system
    • F16D2500/706—Strategy of control
    • F16D2500/70605—Adaptive correction; Modifying control system parameters, e.g. gains, constants, look-up tables
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D29/00—Clutches and systems of clutches involving both fluid and magnetic actuation
    • F16D29/005—Clutches and systems of clutches involving both fluid and magnetic actuation with a fluid pressure piston driven by an electric motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2205/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to casings, enclosures, supports
    • H02K2205/03—Machines characterised by thrust bearings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2211/00—Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to measuring or protective devices or electric components
    • H02K2211/03—Machines characterised by circuit boards, e.g. pcb

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Technology Law (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于对能够围绕旋转轴线旋转的旋转部件(24)的角度位置(α)进行检测的方法(100)，涉及一种用于通过这种方法对能够围绕旋转轴线旋转的旋转部件(24)的角度位置(α)进行检测的检测***，并且涉及一种包括这种检测***的离合器致动器(10)。

Description

离合器致动器、用于对旋转部件的角度位置进行检测的检测 ***和方法
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于对旋转部件的角度位置进行检测的方法。此外，本发明涉及检测***和离合器致动器。
背景技术
例如从WO 2018/219388 A1已知一种用于对旋转部件的角度位置进行检测的方法。该公布描述了一种用于对可以围绕旋转轴线旋转的旋转部件的角度位置进行检测的方法，在该方法中，通过与旋转轴线径向间隔开布置的传感器***对旋转部件的角度位置进行检测。固定地且同心地布置在旋转部件上的磁性环产生磁场，该磁场相对于传感器***变化并且通过传感器***来检测，其中，对由传感器***拾取的信号关于角度位置进行评估。对由传感器***拾取的信号关于磁场的幅度信息进行评估，并且根据该幅度信息确定校正参数，借助于该校正参数来确定从传感器***的信号中拾取的角度位置的角度误差。然后，使用该角度误差对根据由传感器***输出的信号所确定的角度位置进行校正。
发明内容
本发明的目的是更加准确地且快速地检测角度位置。应当可以使用尽可能少的计算量来确定该角度位置。
这些目的中的至少一个目的是通过具有权利要求1的特征的方法来实现的。这使得更容易且更快地检测到具有减小的角度误差的角度位置。可以对由正交误差引起的角度误差进行补偿。
传感器单元和旋转部件可以布置在车辆中。旋转部件和旋转元件可以布置成能够同心地旋转。传感器单元可以被设计为角度传感器。
传感器元件可以是霍尔传感器。
旋转元件可以是磁性环。旋转元件可以是永磁体。旋转元件可以被在直径方向上磁化。
第一传感器信号和/或第二传感器信号可以是周期信号。第一传感器信号可以是余弦信号，并且第二传感器信号可以是正弦信号。
可以经由偏移角度
Figure BDA00037511436500000210
对第一传感器信号
Figure BDA00037511436500000211
与第二传感器信号
Figure BDA00037511436500000212
之间的影响角度位置α的正交误差进行描述如下：
Figure BDA0003751143650000021
已知偏移角度
Figure BDA0003751143650000022
可以根据以下关系对针对正交误差进行调整的第二传感器信号
Figure BDA0003751143650000023
进行计算：
Figure BDA00037511436500000213
在传感器单元使用常规方法进行操作时，执行对为此必须被提前确定的偏移角度的计算从计算方面上讲是昂贵的、耗时的且不经济的。
代替确定偏移角度，可以在评估步骤之前的校正步骤中经由第一传感器信号
Figure BDA00037511436500000214
和第二传感器信号
Figure BDA00037511436500000215
的以下坐标变换将正交误差适当地变换成传感器信号的幅度a、b的幅度差：
Figure BDA00037511436500000216
在这方面可以考虑两个传感器信号的相移α0。
坐标变换可以在与校正步骤相关联的转换步骤中执行。优选地，在坐标变换期间使用旋转矩阵来执行与
Figure BDA0003751143650000024
对应的45°的坐标旋转：
Figure BDA0003751143650000025
由此，可以对产生经转换的第一传感器信号
Figure BDA0003751143650000026
和经转换的第二传感器信号
Figure BDA0003751143650000027
的坐标旋转进行计算如下：
Figure BDA0003751143650000028
在随后的用于计算角度位置α的评估步骤中，如果将经转换的传感器信号
Figure BDA0003751143650000029
作为参数传送至atan2函数，则也可以在省略前因子的同时经由如下的第一传感器信号和第二传感器信号的减法和加法对经转换的传感器信号进行计算：
Figure BDA0003751143650000031
在转换步骤之前可以进行归一化步骤，该归一化步骤对由传感器单元输出的未处理的第一传感器信号和第二传感器信号执行偏移校正和/或幅度校正，并且然后将经校正的第一传感器信号和第二传感器信号传送至转换步骤。
在与校正步骤相关联并且在转换步骤之后的计算步骤中，可以针对幅度差对经转换的第一传感器信号和转换的第二传感器信号进行调整，并且传送至评估步骤而作为经调整的第一传感器信号
Figure BDA0003751143650000032
和经调整的第二传感器信号
Figure BDA0003751143650000033
。在这方面，可以根据下式对经转换的第一传感器信号
Figure BDA0003751143650000034
的幅度
Figure BDA0003751143650000035
进行计算：
Figure BDA0003751143650000036
并且可以根据下式对经转换的第二传感器信号
Figure BDA0003751143650000037
的幅度
Figure BDA0003751143650000038
进行计算：
Figure BDA0003751143650000039
然后可以如下来计算幅度差γ：
Figure BDA00037511436500000310
随后，可以通过对经转换的第二传感器信号
Figure BDA00037511436500000311
的幅度经过应用下式进行调整来补偿幅度差：
Figure BDA00037511436500000312
并且将经转换的第一传感器信号和经转换的第二传感器信号传送至评估步骤而作为经调整的第一传感器信号
Figure BDA00037511436500000313
和经调整的第二传感器信号
Figure BDA00037511436500000314
在评估步骤中，可以使用atan2函数以及经调整的第一传感器信号
Figure BDA00037511436500000315
和经调整的第二传感器信号
Figure BDA00037511436500000316
来计算角度位置。
在此，如下限定由幅度差γ引起的最大角度误差
Figure BDA00037511436500000317
Figure BDA0003751143650000041
可以通过变换(3)利用幅度差γ对偏移角度
Figure BDA0003751143650000042
进行计算如下：
Figure BDA0003751143650000043
因此，可以对由与偏移角度
Figure BDA0003751143650000044
对应的正交误差所引起的最大角度误差∈max进行计算如下：
Figure BDA0003751143650000045
评估步骤可以包括相位校正步骤，在相位校正步骤中，对第一传感器信号和第二传感器信号的共同的相移α0进行计算，并且针对该相移对角度位置α进行调整并输出。可以对相移α0进行确定如下：
Figure BDA0003751143650000046
并且经由以下关系将该相移考虑为相位校正
Figure BDA0003751143650000047
Figure BDA0003751143650000048
相位校正步骤优选地在应用atan2函数之后执行。
此外，为了实现上述目的中的至少一个目的，通过具有上面所示出的特征中的至少一个特征的方法来实现用于对旋转部件的角度位置进行检测的检测***。该检测***包括评估单元和传感器单元，该传感器单元包括固定的传感器元件以及旋转元件，该旋转元件可以相对于该固定的传感器元件旋转并与旋转部件一起旋转。
此外，为了实现上述目的中的至少一个目的，提出了一种用于离合器的进行离合器致动的离合器致动器，该离合器致动器包括这种检测***。离合器致动器可以对优选地在车辆中被设计为电子离合器的离合器进行操作。离合器致动器可以是模块化离合器致动器，也被称为模块化离合器致动器或缩写为MCA。离合器致动器可以包括转子和主轴。转子可以执行旋转运动，该旋转运动经由行星式滚动螺杆驱动器被转换成主轴的线性运动，该行星式滚动螺杆驱动器被缩写为PWG。主轴的线性运动可以对离合器进行致动。
根据附图的描述以及附图本身，本发明的其他优点和有利的实施方式是明显的。
附图说明
下面参照附图详细地描述本发明。在附图中：
图1：示出了穿过本发明的特定实施方式中的带有传感器单元的离合器致动器的空间横截面。
图2：示出了取决于角度位置的第一传感器信号和第二传感器信号的相应过程。
图3a：示出了第一传感器信号和第二传感器信号的曲线图。
图3b：示出了相应的经转换的第一传感器信号和经转换的第二传感器信号的曲线图。
图4：示出了本发明的特定实施方式中的方法的顺序。
图5：示出了根据图4的方法的各个步骤的传感器信号的相应的曲线图。
图6：示出了根据图4的方法的各个步骤的传感器信号的相应的角度误差曲线。
图7：示出了当使用本发明的特定实施方式中的方法时，最大角度误差对正交误差的依赖性。
具体实施方式
图1示出了穿过本发明的特定实施方式中的带有传感器单元12的离合器致动器10的空间横截面。离合器致动器10是被称为MCA的模块化离合器致动器，该离合器致动器包括主轴14以及电动马达16，该电动马达具有可旋转的转子18。主轴14执行用于离合器致动的线性运动，并且该主轴通过机电驱动的转子18的旋转运动经由行星齿轮式螺杆驱动器20移动，该行星齿轮式螺杆驱动器被缩写为PWG。
传感器单元12布置成对转子18的角度位置进行检测并具有旋转元件22，该旋转元件被设计成磁性环26，该磁性环以不可旋转的方式连接至旋转部件24，该旋转部件被设计为转子18。特别地，磁性环26是永磁体并且被在直径向上磁化。传感器单元12还包括传感器元件28，该传感器元件被设计为磁传感器，特别地被设计为霍尔传感器。传感器元件28安装在与旋转元件22轴向间隔开的板30上，并且允许对从旋转元件22发出的磁场进行检测。
从旋转元件22发出的磁场对传感器元件28起作用使得可以对旋转部件24的角度位置进行检测，因为磁性环26的直径方向上磁化导致磁场根据转子18的角度位置而变化。
图2示出了作为角度位置α的函数的第一传感器信号
Figure BDA0003751143650000061
和第二传感器信号
Figure BDA0003751143650000062
的相应曲线。第一传感器信号
Figure BDA0003751143650000063
和第二传感器信号
Figure BDA0003751143650000064
分别是周期信号。第一传感器信号
Figure BDA0003751143650000065
是余弦信号，并且第二传感器信号
Figure BDA0003751143650000066
是正弦信号，但是该正弦信号相对于余弦信号具有由偏移角度
Figure BDA0003751143650000067
表示的正交误差。然而，基于第一传感器信号
Figure BDA0003751143650000068
和第二传感器信号
Figure BDA0003751143650000069
使用atan2函数对角度位置α进行精确确定需要两个传感器信号正交。如果不考虑由此出现的偏差，则所确定的角度位置可能会出现取决于正交误差的角度误差。
图3a示出了第一传感器信号和第二传感器信号的曲线图。第一传感器信号被绘制在x轴上，并且第二传感器信号被绘制在y轴上。如果两个传感器信号理想地彼此正交，结果将是圆形曲线图。由于正交误差，与第一传感器信号和第二传感器信号对应的曲线图偏离于此圆形曲线图并且可以通过具有沿着45°角度延伸的长轴的椭圆来描述。
可以根据(1)通过偏移角度对第一传感器信号与第二传感器信号之间的影响角度位置的正交误差进行描述。已知偏移角度，可以根据(2)对针对正交误差而调整的第二传感器信号进行计算。然而，使用常规方法计算偏移角度是耗时的、涉及高的计算能力，并且在传感器单元处于操作时来执行是不经济的。
代替确定偏移角度，可以在转换步骤中经由第一传感器信号和第二传感器信号的根据(3)的坐标变换将正交误差转换成传感器信号的幅度的幅度差，并且输出作为经转换的传感器信号。
图3b示出了经转换的第一传感器信号和经转换的第二传感器信号的曲线图。通过与根据(4)的旋转矩阵对应的45°的坐标旋转来实现坐标变换。这导致椭圆相对于图3a的椭圆旋转45°。因此，通过根据(9)确定幅度差，可以对经转换的传感器信号的幅度进行进一步评估。
图4示出了本发明的特定实施方式中的方法100的顺序。方法100经由传感器单元12对可以围绕旋转轴线旋转的旋转部件的角度位置α进行检测，该传感器单元向评估单元102输出未处理的第一传感器信号
Figure BDA0003751143650000071
和未处理的第二传感器信号
Figure BDA0003751143650000072
，未处理的第一传感器信号取决于角度位置α并且与第一检测位置相关联，未处理的第二传感器信号与第二检测位置相关联，该第二检测位置围绕旋转轴线垂直于第一检测位置定位。
评估单元102借助于几个步骤根据未处理的第一传感器信号
Figure BDA0003751143650000073
和未处理的第二传感器信号
Figure BDA0003751143650000074
来计算角度位置α。图5示出了在该方法的各个步骤之后输出的传感器信号的相应的曲线图，并且图6示出了在该方法的相应步骤之后输出的传感器信号的角度误差∈的相应的角度误差图。除非另外说明，否则下面的说明是指根据图4的方法，但是在某些地方明确是指图5和图6。
图5中未处理的传感器信号Sa导致图6中所示出的角度误差∈a。角度误差∈a达到高的值，如果不考虑此角度误差，则这些高的值使得对角度位置的检测不可靠。通过该方法的后续其他步骤，角度误差∈可以被显著地减小。
首先将未处理的第一传感器信号
Figure BDA0003751143650000075
和未处理的第二传感器信号
Figure BDA0003751143650000076
传送至归一化步骤104，该归一化步骤对未处理的第一传感器信号
Figure BDA0003751143650000077
和未处理的第二传感器信号
Figure BDA0003751143650000078
执行偏移校正104.1和幅度校正104.2，并且分别将这两个传感器信号输出作为第一传感器信号
Figure BDA0003751143650000079
和第二传感器信号
Figure BDA00037511436500000710
。
图5中示出了在归一化步骤之后的对应的传感器信号Sb，并且关于图6，该传感器信号受到减小的角度误差∈b的影响，与角度误差∈a的幅度相比较，该减小的角度误差的幅度已经减小了超过50％。
将第一传感器信号
Figure BDA0003751143650000081
和第二传感器信号
Figure BDA0003751143650000082
输出至随后的校正步骤106，该校正步骤包括转换步骤108和随后的计算步骤110。第一传感器信号
Figure BDA0003751143650000083
和第二传感器信号
Figure BDA0003751143650000084
在转换步骤108中通过坐标变换108.1被转换，并且由此将第一传感器信号
Figure BDA0003751143650000085
和第二传感器信号
Figure BDA0003751143650000086
的正交误差经由根据(3)的坐标变换而转换成传感器信号幅度的幅度差。在此，也考虑了两个传感器信号的相移。使用根据(4)的旋转矩阵，坐标变换108.1通过45°的坐标旋转来实现。
图5中对应的传感器信号Sc被图示为旋转45°的椭圆。图6中产生的角度误差∈c相对于角度误差∈b偏移45°。
可以经由(5)根据第一传感器信号
Figure BDA0003751143650000087
和第二传感器信号
Figure BDA0003751143650000088
对相应的经转换的第一传感器信号
Figure BDA0003751143650000089
和经转换的第二传感器信号
Figure BDA00037511436500000810
进行计算。由于在校正步骤106之后的评估步骤112中将经转换的第一传感器信号
Figure BDA00037511436500000811
和经转换的第二传感器信号
Figure BDA00037511436500000812
作为参数传送至atan2函数以用于计算角度位置α，因此在根据(6)省略前因子的同时也可以对经转换的传感器信号
Figure BDA00037511436500000813
进行计算。
在与校正步骤106相关联并且在变换步骤108之后的计算步骤110中，考虑了根据(7)的经转换的第一传感器信号
Figure BDA00037511436500000814
的幅度
Figure BDA00037511436500000815
以及根据(8)的经转换的第二传感器信号
Figure BDA00037511436500000816
的幅度
Figure BDA00037511436500000817
。经由(9)确定幅度差γ，并且在计算步骤110中使用该幅度差以根据(10)对经转换的第二传感器信号
Figure BDA00037511436500000818
的幅度进行调整。随后将经转换的第一传感器信号
Figure BDA00037511436500000821
和经转换的第二传感器信号
Figure BDA00037511436500000819
传送至评估步骤112作为经调整的第一传感器信号
Figure BDA00037511436500000820
和经调整的第二传感器信号
Figure BDA00037511436500000822
。
图5中的经调整的传感器信号Sd对应于圆形。图6中所示出的相关联的角度误差∈d是恒定的。
在评估步骤112中，使用atan2函数以及经调整的第一传感器信号
Figure BDA00037511436500000823
和经调整的第二传感器信号
Figure BDA00037511436500000824
来计算角度位置α*。评估步骤112包括相位校正步骤114，在该相位校正步骤中，通过根据(15)的相位校正来补偿相移。该角度位置α然后被输出以用于进一步处理。
图6中的角度误差∈0被减小至最大程度。
图7示出了当使用本发明的特定实施方式中的方法时，最大角度误差∈max对正交误差的依赖性。正交误差由偏移角度
Figure BDA0003751143650000091
表示。最大角度误差∈max与偏移角度
Figure BDA0003751143650000092
更成比例。曲线的阵列示出了噪声和谐波失真对传感器信号的影响。
曲线Ka与受谐波干扰影响的传感器信号相对应，曲线Kb与受噪声影响的传感器信号相对应，并且曲线Kc与受两种干扰影响的传感器信号相对应。即使在偏移角度
Figure BDA0003751143650000093
为20°的情况下，通过利用这种方法也可以将最大角度误差∈max保持较低。
附图标记说明
10 离合器致动器
12 传感器单元
14 主轴
16 电动马达
18 转子
20 行星式螺杆驱动器
22 旋转元件
24 旋转部件
26 磁性环
28 传感器元件
30 板
100 方法
102 评估单元
104 标准化步骤
104.1 相位校正
104.2 幅度校正
106 校正步骤
108 转换步骤
108.1 坐标变换
110 计算步骤
112 评估步骤
114 相位校正步骤
α 角度位置
α0 相移
Figure BDA0003751143650000101
相位校正
∈ 角度误差
∈max 最大角度误差
γ 幅度差
Ka 曲线
Kb 曲线
Kc 曲线
Figure BDA0003751143650000102
偏移角度
Figure BDA0003751143650000109
第一传感器信号
Figure BDA00037511436500001010
第二传感器信号
Sa 传感器信号
Sb 传感器信号
Sc 传感器信号
Sd 传感器信号
Figure BDA0003751143650000103
未处理的第一传感器信号
Figure BDA0003751143650000104
未处理的第二传感器信号
Figure BDA0003751143650000105
经转换的第一传感器信号
Figure BDA0003751143650000106
经转换的第二传感器信号
Figure BDA0003751143650000107
经调整的第一传感器信号
Figure BDA0003751143650000108
经调整的第二传感器信号。

Claims (10)

1.一种用于借助于传感器单元(12)对能够围绕旋转轴线旋转的旋转部件(24)的角度位置(α)进行检测的方法(100)，所述传感器单元具有：
固定的传感器元件(28)，以及
旋转元件(22)，所述旋转元件能够相对于所述传感器元件旋转并且与所述旋转部件(24)一起旋转，其中，
所述传感器元件(28)在每种情况下向评估单元(102)输出取决于所述角度位置(α)并且与第一检测位置相关联的第一传感器信号
Figure FDA0003751143640000011
Figure FDA0003751143640000012
以及与第二检测位置相关联的第二传感器信号
Figure FDA0003751143640000013
所述第二检测位置围绕所述旋转轴线垂直于所述第一检测位置，所述评估单元在评估步骤(112)中经由atan2函数对所述角度位置(α)进行计算，
其特征在于，
在所述评估步骤(112)之前的校正步骤(106)中，借助于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号(S1、S2)的坐标变换(108.1)将正交误差转换成所述传感器信号的幅度差(γ)，并且将所述第一传感器信号和所述第二传感器信号(S1、S2)传送至所述评估步骤(112)作为分别通过所述幅度差(γ)调整的第一传感器信号和第二传感器信号
Figure FDA0003751143640000014
Figure FDA0003751143640000015
2.根据权利要求1所述的方法(100)，其特征在于，所述校正步骤(106)具有转换步骤(108)，所述转换步骤执行所述第一传感器信号和所述第二传感器信号(S1、S2)的所述坐标变换(108.1)，并且输出相应的经转换的第一传感器信号和经转换的第二传感器信号
Figure FDA0003751143640000018
3.根据权利要求2所述的方法(100)，其特征在于，在随后的计算步骤(110)中，所述经转换的第一传感器信号和所述经转换的第二传感器信号
Figure FDA0003751143640000016
针对所述幅度差(γ)进行调整并且传送至所述评估步骤(112)作为经调整的所述第一传感器信号和经调整的所述第二传感器信号
Figure FDA0003751143640000017
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法(100)，其特征在于，所述坐标变换(108.1)包括45°的坐标旋转。
5.根据权利要求4所述的方法(100)，其特征在于，所述坐标变换(108.1)分别作为所述第一传感器信号和所述第二传感器信号(S1、S2)的减法和加法来执行。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法(100)，其特征在于，在所述转换步骤(108)之前进行归一化步骤(104)，所述归一化步骤对由所述传感器单元(12)输出的所述第一传感器信号和所述第二传感器信号(S1、S2)执行偏移校正(104.1)和/或幅度校正(104.2)，然后将经校正的所述第一传感器信号和经校正的所述第二传感器信号传送至所述转换步骤(108)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法(100)，其特征在于，所述评估步骤(112)包括相位校正步骤(114)，在所述相位校正步骤中，对所述第一传感器信号和所述第二传感器信号(S1、S2)的共同的相移(α0)进行计算，并且针对所述相移(α0)对所述角度位置(α)进行调整并输出。
8.根据权利要求7所述的方法(100)，其特征在于，在应用所述atan2函数之后执行所述相位校正步骤(114)。
9.一种用于通过根据前述权利要求中的任一项所述的方法(100)对旋转部件(24)的角度位置进行检测的检测***，并且所述检测***具有评估单元(102)和传感器单元(12)，所述传感器单元具有固定的传感器元件(28)以及旋转元件(22)，所述旋转元件能够相对于所述传感器元件旋转并且与所述旋转部件(24)一起旋转。
10.一种用于离合器的进行离合器致动的离合器致动器(10)，所述离合器致动器具有根据权利要求9所述的检测***。
CN202180009665.7A 2020-01-29 2021-01-12 离合器致动器、用于对旋转部件的角度位置进行检测的检测***和方法 Active CN114981616B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020102064.3A DE102020102064B3 (de) 2020-01-29 2020-01-29 Kupplungsaktor, Erfassungssystem und Verfahren zur Erfassung einer Winkelposition eines Drehbauteils
DE102020102064.3 2020-01-29
PCT/DE2021/100018 WO2021151417A1 (de) 2020-01-29 2021-01-12 Kupplungsaktor, erfassungssystem und verfahren zur erfassung einer winkelposition eines drehbauteils

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114981616A true CN114981616A (zh) 2022-08-30
CN114981616B CN114981616B (zh) 2024-03-15

Family

ID=74235978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180009665.7A Active CN114981616B (zh) 2020-01-29 2021-01-12 离合器致动器、用于对旋转部件的角度位置进行检测的检测***和方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20230046131A1 (zh)
CN (1) CN114981616B (zh)
DE (1) DE102020102064B3 (zh)
WO (1) WO2021151417A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115917262A (zh) 2020-07-15 2023-04-04 舍弗勒技术股份两合公司 用于检测角位置的方法和检测***
DE102021206654A1 (de) * 2021-06-28 2022-12-29 Zf Friedrichshafen Ag Betätigungsvorrichtung für die Betätigung eines Stellelements einer Stelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs
DE102021129204B4 (de) 2021-11-10 2023-11-16 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Verbesserung von Messergebnissen einer Mehrzahl von einer physikalischen Größe messenden Sensoren
CN117516596B (zh) * 2024-01-05 2024-04-26 华中科技大学 一种磁电编码器的高精度在线补偿方法

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000074662A (ja) * 1998-09-01 2000-03-14 Ricoh Co Ltd 座標軸直角度誤差の校正方法及び三次元形状測定装置
JP2002359655A (ja) * 2001-05-31 2002-12-13 Nec Corp 歪補償回路および歪補償方法
JP2003149003A (ja) * 2001-11-14 2003-05-21 Mitsutoyo Corp エンコーダの位相差補正装置、位相差補正方法及び位相差補正プログラム
WO2006118147A1 (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 極座標変調回路、極座標変調方法、集積回路および無線送信装置
CN101398313A (zh) * 2007-09-25 2009-04-01 奇瑞汽车股份有限公司 一种电机转子位置传感器及测量电机转子位置的方法
CN101398316A (zh) * 2007-09-25 2009-04-01 奇瑞汽车股份有限公司 一种电机转子位置传感器的标定方法
CN202855522U (zh) * 2012-08-27 2013-04-03 日本精工株式会社 同步旋转变压器、旋转变压器以及角度检测装置
CN206583466U (zh) * 2017-02-27 2017-10-24 张道勇 高速高精机床主轴磁感应绝对值编码器及其量测齿轮
DE102017202218A1 (de) * 2017-02-13 2018-08-16 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur eines Ausgangssignals einer Messeinrichtung
CN108627082A (zh) * 2017-03-24 2018-10-09 Tdk株式会社 角度传感器***
CN109579768A (zh) * 2017-09-29 2019-04-05 北京航空航天大学 一种惯性稳定平台与被动减振器相对转动角度的直接测量方法
CN110095118A (zh) * 2019-06-03 2019-08-06 北京理工大学 一种车身姿态角的实时测量方法及***

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3367226B2 (ja) * 1994-10-20 2003-01-14 ソニー・プレシジョン・テクノロジー株式会社 変位量検出装置
DE19934478B4 (de) * 1999-07-27 2007-12-27 GEMAC-Gesellschaft für Mikroelektronikanwendung Chemnitz mbH Digitale Interpolationseinrichtung
DE10034733B4 (de) * 1999-08-02 2004-07-08 Siemens Ag Ermittlungsverfahren für ein Lagesignal und/oder für Korrekturwerte für Messsignale
DE102017111895B3 (de) * 2017-05-31 2018-07-05 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Bestimmung einer Winkelposition eines sich drehenden Bauteiles, insbesondere eines Elektromotors für ein Kupplungsbetätigungssystem eines Fahrzeuges

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000074662A (ja) * 1998-09-01 2000-03-14 Ricoh Co Ltd 座標軸直角度誤差の校正方法及び三次元形状測定装置
JP2002359655A (ja) * 2001-05-31 2002-12-13 Nec Corp 歪補償回路および歪補償方法
JP2003149003A (ja) * 2001-11-14 2003-05-21 Mitsutoyo Corp エンコーダの位相差補正装置、位相差補正方法及び位相差補正プログラム
WO2006118147A1 (ja) * 2005-04-28 2006-11-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 極座標変調回路、極座標変調方法、集積回路および無線送信装置
CN101398313A (zh) * 2007-09-25 2009-04-01 奇瑞汽车股份有限公司 一种电机转子位置传感器及测量电机转子位置的方法
CN101398316A (zh) * 2007-09-25 2009-04-01 奇瑞汽车股份有限公司 一种电机转子位置传感器的标定方法
CN202855522U (zh) * 2012-08-27 2013-04-03 日本精工株式会社 同步旋转变压器、旋转变压器以及角度检测装置
DE102017202218A1 (de) * 2017-02-13 2018-08-16 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur eines Ausgangssignals einer Messeinrichtung
CN206583466U (zh) * 2017-02-27 2017-10-24 张道勇 高速高精机床主轴磁感应绝对值编码器及其量测齿轮
CN108627082A (zh) * 2017-03-24 2018-10-09 Tdk株式会社 角度传感器***
CN109579768A (zh) * 2017-09-29 2019-04-05 北京航空航天大学 一种惯性稳定平台与被动减振器相对转动角度的直接测量方法
CN110095118A (zh) * 2019-06-03 2019-08-06 北京理工大学 一种车身姿态角的实时测量方法及***

Also Published As

Publication number Publication date
DE102020102064B3 (de) 2021-05-27
WO2021151417A1 (de) 2021-08-05
CN114981616B (zh) 2024-03-15
US20230046131A1 (en) 2023-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114981616B (zh) 离合器致动器、用于对旋转部件的角度位置进行检测的检测***和方法
US6948382B2 (en) Angle detection device and torque sensor incorporating angle detection device
US7875844B2 (en) Absolute-type encoder and method for detecting absolute position
CN114981617B (zh) 离合器致动器、用于感测旋转部件的角度位置的感测***以及方法
US20120176070A1 (en) Method for analyzing signals from an angle sensor
US11984837B2 (en) Method for determining an angular position of a rotating component, in particular of an electric motor for a clutch actuation system of a vehicle
JP5288320B2 (ja) 高速回転体の回転バランス計測装置及び方法
US20210405081A1 (en) Angle based speed sensor device
CN113412574B (zh) 用于求取电动机转子的角度的方法、控制器以及车辆
JP5660381B2 (ja) 回転角検出装置
CN111433568B (zh) 用于确定围绕至少一个旋转轴线旋转的旋转元件的至少一个旋转特性的传感器***
JP2008538415A (ja) ねじりモーメントの測定装置および方法
US7873487B2 (en) Position detecting device and method
JP4214466B2 (ja) 磁気式エンコーダ及びその回転角度算出方法
CN114981619A (zh) 离合器致动器、用于检测旋转部件的角度位置的检测***及方法
JP6112832B2 (ja) 角度補正装置及び回転角センサ
JP6033422B2 (ja) 電子転流式電気機械を有する位置検出システムのアクチュエータの位置を妥当性検査するための方法および装置
JP2020190533A (ja) レゾルバ信号処理装置
CN116490750A (zh) 用于检测角位置的方法和检测***
CN115917262A (zh) 用于检测角位置的方法和检测***
US20180231611A1 (en) Detection of current sensor malfunction
EP4216423A1 (en) High-precision rotor position determination for use in position and/or torque control at low speed
JP5476717B2 (ja) 回転バランス修正装置及び方法
CN107435697B (zh) 用于校准离合器促动器的方法
CN107306136B (zh) 正弦波信号的断开检测设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant