DE102017106413A1

DE102017106413A1 - Zustandsbestimmungsvorrichtung und verfahren, vorrichtung zur erzeugung von informationen einer physikalischen grösse, und winkelsensor

Info

Publication number: DE102017106413A1
Application number: DE102017106413.3A
Authority: DE
Inventors: Kazuya Watanabe; Hiraku Hirabayashi
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2017-11-23
Anticipated expiration: 2037-03-25
Also published as: JP6354961B2; US10775208B2; CN107402025B; JP2017207417A; DE102017106413B4; CN110243395A; CN107402025A; US20170336229A1; CN110243395B

Abstract

Ein Drehwinkelsensor beinhaltet eine Erfassungssignalerzeugungseinheit zum Erzeugen von Erfassungssignalen, eine Winkelerfassungseinheit zum Erzeugen eines Erfassungswinkelwerts mittels Durchführung eines Vorgangs mithilfe der Erfassungssignale, und eine Zustandsbestimmungsvorrichtung. Die Zustandsbestimmungsvorrichtung beinhaltet eine Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit, eine Korrekturverarbeitungseinheit und eine Bestimmungseinheit. Die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit führt einen Vorgang mithilfe der Erfassungssignale durch, um einen Anfangsbestimmungswert zu erzeugen, der dem Zustand des Winkelsensors entspricht. Die Korrekturverarbeitungseinheit führt eine Korrekturverarbeitung an dem Anfangsbestimmungswert durch, um einen korrigierten Bestimmungswert zu erzeugen. Die Bestimmungseinheit bestimmt auf Grundlage des korrigierten Bestimmungswerts, ob sich der Winkelsensor in einem Normalzustand befindet. Der Anfangsbestimmungswert enthält eine Abweichungskomponente, die in Abhängigkeit von einem zu erfassenden Winkel variiert. Bei der Korrekturverarbeitung handelt es sich eine Verarbeitung, die es ermöglicht, dass der korrigierte Bestimmungswert hinsichtlich seiner Abweichungskomponente niedriger ist als der Anfangsbestimmungswert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zustandsbestimmungsvorrichtung und ein Zustandsbestimmungsverfahren zum Bestimmen des Zustands einer Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe wie etwa einem Winkelsensor, und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe und einen Winkelsensor, welche diese Zustandsbestimmungsvorrichtung aufweisen.
2. Beschreibung der verwandten Technik
In den vergangenen Jahren wurden Winkelsensoren in verschiedenen Anwendungen weitverbreitet verwendet, wie etwa bei der Erfassung der Drehposition eines Lenkrads oder eines Servolenkungsmotors in einem Kraftfahrzeug. Der Winkelsensor erzeugt einen Erfassungswinkel mit einer Entsprechung zu einem zu erfassenden Winkel. Beispiele der Winkelsensoren weisen einen Magnetwinkelsensor auf. Ein System, das den Winkelsensor verwendet, ist typischerweise mit einer Magnetfeld-Erzeugungseinheit zum Erzeugen eines Drehmagnetfelds versehen, dessen Richtung sich als Reaktion auf die Drehung oder lineare Bewegung eines Objekts dreht. Die Magnetfelderzeugungseinheit ist beispielsweise ein Magnet. Der von dem Winkelsensor zu erfassende Winkel ist beispielsweise der Winkel, den die Richtung des Drehmagnetfelds in einer Referenzposition bezüglich einer Referenzrichtung bildet.
Unter den bekannten Winkelsensoren gibt es einen, der eine Erfassungssignal-Erzeugungseinheit zum Erzeugen einer Vielzahl von Erfassungssignalen mit unterschiedlichen Phasen aufweist und einen Erfassungswinkelwert mittels Durchführen eines Vorgangs mithilfe der Vielzahl von Erfassungssignalen erzeugt. Bei einem Magnetwinkelsensor weist die Erfassungssignal-Erzeugungseinheit eine Vielzahl von Magneterfassungselementen auf. Jedes der Vielzahl von Magneterfassungselementen weist beispielsweise ein Spin-Valve-Magnetwiderstandselement (MR) auf, aufweisend eine gepinnte Magnetschicht, deren Magnetisierungsrichtung gepinnt ist, eine freie Schicht, deren Magnetisierungsrichtung abhängig von dem Drehmagnetfeld variiert, und eine nichtmagnetische Schicht, die sich zwischen der gepinnten Magnetschicht und der freien Schicht befindet.
Bei einem Versagen des Winkelsensors, das durch ein Versagen der Erfassungssignal-Erzeugungseinheit oder andere Faktoren verursacht wird, kann sich mancher Fehler, der einen zulässigen Bereich übersteigt, in dem Winkelerfassungswert einschleichen. Der Winkelsensor muss somit mit einer Funktion versehen werden, mit der ein Versagen erfasst wird.
JP 2012-021842 A beschreibt eine Technologie, um ein Versagen einer Drehwinkelerfassungsvorrichtung zu erfassen, die einen Drehwinkel basierend auf zwei Phasensignalen mit um 90° verschobenen Phasen erfasst. Die Technologie erfasst das Versagen durch Überwachen der Quadratsummen von zwei Phasensignalen. JP 2012-021842 A beschreibt auch eine Technologie, um ein Versagen einer Drehwinkelerfassungsvorrichtung zu erfassen, die einen Drehwinkel basierend auf drei oder mehr Phasensignalen mit gleichmäßig verschobenen Phasen erfasst. Die Technologie erfasst das Versagen durch Überwachen einer Gesamtsumme der drei oder mehr Phasensignale.
EP 2873951 A1 beschreibt eine Technologie, um ein Versagen einer Drehwinkelerfassungsvorrichtung zu erfassen, die einen Drehwinkel basierend auf ersten und zweiten sinusförmigen Signalen mit einer Phasenverschiebung ungleich 90° oder 180° erfasst. Die Technologie erfasst das Versagen basierend auf den ersten und zweiten sinusförmigen Signalen und der Phasenverschiebung zwischen diesen.
Gemäß der jeweils in JP 2012-021842 A und EP 2873951 A1 beschriebenen Technologie wird ein Bestimmungswert, der angibt, ob die Drehwinkelerfassungsvorrichtung versagt hat, mittels Durchführen eines Vorgangs mithilfe einer Vielzahl von Erfassungssignalen erzeugt, und wenn der Bestimmungswert einen vorgegebenen Bereich übersteigt, wird bestimmt, dass die Drehwinkelerfassungsvorrichtung versagt hat. Wenn die Drehwinkelerfassungsvorrichtung nicht versagt hat, zeigt der Bestimmungswert idealerweise einen konstanten Idealwert unabhängig von dem zu erfassenden Winkel. Bei einem Versagen der Drehwinkelerfassungsvorrichtung wird der Bestimmungswert verschieden von dem Idealwert.
Für den Winkelsensor, der die Funktion des Bestimmens mithilfe eines solchen Bestimmungswerts hat, ob der Winkelsensor versagt, kann der Bestimmungswert manchmal von dem Idealwert verschieden werden, selbst wenn der Winkelsensor nicht versagt hat. Zum Beispiel hat bei dem Fall eines Magnetwinkelsensors idealerweise jeweils die Vielzahl von Erfassungssignalen eine Wellenform einer sinusförmigen Kurve (aufweisend eine Sinuswellenform und eine Cosinuswellenform), wenn sich die Richtung des Drehmagnetfelds mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit ändert und der zu erfassende Winkel mit einer vorgegebenen Periode variiert. Jedoch gibt es Fälle, bei denen die Wellenformen der Erfassungssignale bezüglich einer sinusförmigen Kurve verzerrt werden. Beispiele von Ursachen für die Verzerrung der Wellenformen der Erfassungssignale umfassen eine Magnet-Anisotropie der freien Schicht in dem MR-Element, oder Variationen der Magnetisierungsrichtung der gepinnten Magnetschicht des MR-Elements aufgrund der Auswirkung des Drehmagnetfelds oder anderer Faktoren. Sind die Wellenformen der Erfassungssignale verzerrt, kann der Bestimmungswert ohne ein Versagen des Winkelsensors verschieden von dem Idealwert werden.
Für den Winkelsensor kann die Phase von zumindest einem der Erfassungssignale von einer gewünschten Phase angesichts der Herstellungsgenauigkeit oder anderer Faktoren abweichen. Auch in solch einem Fall kann der Bestimmungswert ohne ein Versagen des Winkelsensors verschieden von dem Idealwert werden.
Ein von dem Idealwert verschiedener Bestimmungswert ohne ein Versagen des Winkelsensors führt zu einer geringeren Bestimmungsgenauigkeit dahingehend, ob der Winkelsensor versagt hat.
Das vorgenannte Problem trifft nicht nur für den Fall zu, bei dem der Bestimmungswert verwendet wird, um zu bestimmen, ob der Winkelsensor versagt hat, trifft jedoch allgemein auf die Fälle der Zustandsbestimmung einer Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe mit einer Entsprechung zu einem zu erfassenden Winkel zu. Der Winkelsensor ist ein Beispiel der Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe. Der zu erfassende Winkel entspricht der vorgegebenen physikalischen Größe. Der Erfassungswinkelwert entspricht der Information mit einer Entsprechung zu der vorangegangenen vorgegebenen physikalischen Größe. Das Bestimmen, ob der Winkelsensor versagt hat, ist ein Beispiel der Zustandsbestimmung der Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe. Bei dem Fall Zustandsbestimmung der Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe mithilfe eines Bestimmungswerts, der dem Zustand der Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe entspricht, führen Variationen in dem Bestimmungswert in Abhängigkeit von der vorgegebenen physikalischen Größe zu geringerer Genauigkeit der Zustandsbestimmung.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Zustandsbestimmungsvorrichtung und ein Zustandsbestimmungsverfahren anzugeben, die eine genaue Bestimmung des Zustands einer Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe ermöglichen, und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe und einen Winkelsensor anzugeben, welche die Zustandsbestimmungsvorrichtung aufweisen.
Eine erfindungsgemäße Zustandsbestimmungsvorrichtung ist eingerichtet, den Zustand einer Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe zum Erzeugen von Informationen mit einer Entsprechung zu einer vorgegebenen physikalischen Größe zu bestimmen. Die erfindungsgemäße Zustandsbestimmungsvorrichtung weist auf: eine Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit zum Erzeugen von zumindest einem Anfangsbestimmungswert, der dem Zustand der Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe entspricht; eine Korrekturverarbeitungseinheit zum Durchführen einer Korrekturverarbeitung an dem zumindest einen Anfangsbestimmungswert, um zumindest einen korrigierten Bestimmungswert zu erzeugen; und eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen, ob die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe in einem vorgegebenen Zustand ist auf der Grundlage des zumindest einen korrigierten Bestimmungswerts. Wenn die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe in dem vorgegebenen Zustand ist, enthält der zumindest eine Anfangsbestimmungswert eine Idealwertkomponente und eine Abweichungskomponente, wobei die Abweichungskomponente in Abhängigkeit von der vorgegebenen physikalischen Größe variiert. Die Korrekturverarbeitung ist eine Verarbeitung um zu ermöglichen, dass der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert, der erzeugt wird, wenn die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe in dem vorgegebenen Zustand ist, hinsichtlich der Abweichungskomponente niedriger ist als der zumindest eine Anfangsbestimmungswert, der erzeugt wird, wenn die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe in dem vorgegebenen Zustand ist.
Bei der erfindungsgemäßen Zustandsbestimmungsvorrichtung kann der vorgegebene Zustand ein Zustand sein, bei dem die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe nicht versagt hat.
Bei der erfindungsgemäßen Zustandsbestimmungsvorrichtung kann die vorgegebene physikalische Größe ein zu erfassender Winkel sein. Die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe kann ein Winkelsensor sein, der eine Erfassungssignal-Erzeugungseinheit und eine Winkelerfassungseinheit aufweist. Die Erfassungssignal-Erzeugungseinheit erzeugt eine Vielzahl von Erfassungssignalen jeweils mit einer Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel. Die Winkelerfassungseinheit führt einen Vorgang mithilfe der Vielzahl von Erfassungssignalen durch, um einen Erfassungswinkelwert mit einer Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel als die Information mit einer Entsprechung zu der vorgegebenen physikalischen Größe zu erzeugen. In solch einem Fall kann die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit den zumindest einen Anfangsbestimmungswert mittels Durchführen eines Vorgangs mithilfe der Vielzahl von Erfassungssignalen erzeugen. Die Korrekturverarbeitungseinheit kann die Korrekturverarbeitung mithilfe von zumindest einem aus der Vielzahl von Erfassungssignalen durchführen.
Bei der erfindungsgemäßen Zustandsbestimmungsvorrichtung kann der zu erfassende Winkel ein Winkel sein, den die Richtung eines Drehmagnetfelds an einer Referenzposition bezüglich einer Referenzrichtung bildet.
Bei der erfindungsgemäßen Zustandsbestimmungsvorrichtung kann, wenn der zu erfassende Winkel mit einer vorgegebenen Periode variiert, jedes der Vielzahl von Erfassungssignalen eine Idealkomponente, die periodisch derart variiert, um einer sinusförmigen Idealkurve zu folgen, und eine Fehlerkomponente enthalten. In einem solchen Fall sind die Idealkomponenten der Vielzahl von Erfassungssignalen in der Phase zueinander verschoben und haben ein vorgegebenes Phasenverhältnis zueinander. Die Abweichungskomponente ergibt sich aus der Fehlerkomponente.
Bei der erfindungsgemäßen Zustandsbestimmungsvorrichtung kann die Vielzahl von Erfassungssignalen ein erstes, ein zweites und ein drittes Erfassungssignal sein, von denen die Idealkomponenten um 120° zueinander phasenverschoben sind. In einem solchen Fall kann der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein Anfangsbestimmungswert sein. Der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert kann ein korrigierter Bestimmungswert sein. Die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit kann den einen Anfangsbestimmungswert mittels Durchführen eines Vorgangs umfassend das Bestimmen der Summe aus den ersten bis dritten Erfassungssignalen erzeugen.
Bei der erfindungsgemäßen Zustandsbestimmungsvorrichtung kann die Vielzahl von Erfassungssignalen ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Erfassungssignal sein, wobei die Idealkomponenten des ersten und zweiten Erfassungssignals um 180° zueinander phasenverschoben sind, die Idealkomponenten des dritten und vierten Erfassungssignals um 180° zueinander phasenverschoben sind. Die Idealkomponenten des ersten und dritten Erfassungssignals sind um 90° zueinander phasenverschoben. In einem solchen Fall kann der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein erster und ein zweiter Anfangsbestimmungswert sein, und der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert kann ein erster und ein zweiter korrigierter Bestimmungswert sein. Die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit kann den ersten Anfangsbestimmungswert mittels Durchführen eines Vorgangs umfassend das Bestimmen der Summe aus dem ersten Erfassungssignal und dem zweiten Erfassungssignal erzeugen, und den zweiten Anfangsbestimmungswert mittels Durchführen eines Vorgangs umfassend das Bestimmen der Summe aus dem dritten Erfassungssignal und dem vierten Erfassungssignal erzeugen.
Bei der erfindungsgemäßen Zustandsbestimmungsvorrichtung kann, wenn die Vielzahl von Erfassungssignalen die vorgenannten ersten bis vierten Erfassungssignale sind, der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein Anfangsbestimmungswert sein, und der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert kann ein korrigierter Bestimmungswert sein. Die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit kann den einen Anfangsbestimmungswert mittels Durchführen eines Vorgangs umfassend das Bestimmen der Summe aus dem Quadrat einer Differenz zwischen dem ersten Erfassungssignal und dem zweiten Erfassungssignal und dem Quadrat einer Differenz zwischen dem dritten Erfassungssignal und dem vierten Erfassungssignal erzeugen.
Bei der erfindungsgemäßen Zustandsbestimmungsvorrichtung kann die Vielzahl von Erfassungssignalen ein erstes Erfassungssignal und ein zweites Erfassungssignal sein, deren Idealkomponenten um 90° zueinander phasenverschoben sind. In einem solchen Fall kann der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein Anfangsbestimmungswert sein, und der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert kann ein korrigierter Bestimmungswert sein. Die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit kann den einen Anfangsbestimmungswert mittels Durchführen eines Vorgangs umfassend das Bestimmen der Summe aus dem Quadrat des ersten Erfassungssignals und dem Quadrat des zweiten Erfassungssignals erzeugen.
Ein erfindungsgemäßes Zustandsbestimmungsverfahren ist ein Verfahren zum Bestimmen des Zustands einer Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe zum Erzeugen von Informationen mit einer Entsprechung zu einer vorgegebenen physikalischen Größe. Das erfindungsgemäße Zustandsbestimmungsverfahren umfasst die Schritte: Erzeugen zumindest eines Anfangsbestimmungswerts, der dem Zustand der Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe entspricht; Erzeugen zumindest eines korrigierten Bestimmungswerts mittels Durchführen einer Korrekturverarbeitung an dem zumindest einen Anfangsbestimmungswert; und Bestimmen, ob die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe in einem vorgegebenen Zustand ist auf der Grundlage des zumindest einen korrigierten Bestimmungswerts. Wenn die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe in dem vorgegebenen Zustand ist, enthält der zumindest eine Anfangsbestimmungswert eine Idealwertkomponente und eine Abweichungskomponente, wobei die Abweichungskomponente in Abhängigkeit von der vorgegebenen physikalischen Größe variiert. Die Korrekturverarbeitung ist eine Verarbeitung, um zu ermöglichen, dass der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert, wenn die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe in dem vorgegebenen Zustand ist, hinsichtlich der Abweichungskomponente niedriger ist als der zumindest eine Anfangsbestimmungswert, der erzeugt wird, wenn die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe in dem vorgegebenen Zustand ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Zustandsbestimmungsverfahren kann der vorgegebene Zustand ein Zustand sein, bei dem die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe nicht versagt hat.
Bei dem erfindungsgemäßen Zustandsbestimmungsverfahren kann die vorgegebene physikalische Größe ein zu erfassender Winkel sein. Die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe kann ein Winkelsensor sein, der eine Erfassungssignal-Erzeugungseinheit und eine Winkelerfassungseinheit aufweist. Die Erfassungssignal-Erzeugungseinheit erzeugt eine Vielzahl von Erfassungssignalen mit einer Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel. Die Winkelerfassungseinheit führt einen Vorgang mithilfe der Vielzahl von Erfassungssignalen durch, um einen Erfassungswinkelwert mit einer Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel als die Information mit einer Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel zu erzeugen. In einem solchen Fall kann der zumindest eine Anfangsbestimmungswert durch einen Vorgang mithilfe der Vielzahl von Erfassungssignalen erzeugt werden. Die Korrekturverarbeitung kann mithilfe des zumindest einen der Vielzahl von Erfassungssignalen durchgeführt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Zustandsbestimmungsverfahren kann der zu erfassende Winkel ein Winkel sein, den die Richtung eines Drehmagnetfelds an einer Referenzposition bezüglich einer Referenzrichtung bildet.
Bei dem erfindungsgemäßen Zustandsbestimmungsverfahren kann, wenn der zu erfassende Winkel mit einer vorgegebenen Periode variiert, jedes der Vielzahl von Erfassungssignalen eine Idealkomponente, die periodisch derart variiert, um einer sinusförmigen Idealkurve zu folgen, und einer Fehlerkomponente enthalten. In einem solchen Fall sind die Idealkomponenten der Vielzahl von Erfassungssignalen zueinander phasenverschoben und haben ein vorgegebenes Phasenverhältnis zueinander. Die Abweichungskomponente ergibt sich aus der Fehlerkomponente.
Bei dem erfindungsgemäßen Zustandsbestimmungsverfahren kann die Vielzahl von Erfassungssignalen ein erstes, ein zweites und ein drittes Erfassungssignal sein, deren Idealkomponenten um 120° zueinander phasenverschoben sind. In einem solchen Fall kann der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein Anfangsbestimmungswert sein. Der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert kann ein korrigierter Bestimmungswert sein. Der zumindest eine Anfangsbestimmungswert kann durch einen Vorgang umfassend das Bestimmen der Summe des ersten bis dritten Erfassungssignals erzeugt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Zustandsbestimmungsverfahren kann die Vielzahl von Erfassungssignalen ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Erfassungssignal sein, wobei die Idealkomponenten des ersten und zweiten Erfassungssignals um 180° zueinander phasenverschoben sind, und die Idealkomponenten des dritten und vierten Erfassungssignals um 180° zueinander phasenverschoben sind. Die Idealkomponenten des ersten und dritten Erfassungssignals sind um 90° zueinander phasenverschoben. In einem solchen Fall kann der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein erster und ein zweiter Anfangsbestimmungswert sein, und der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert kann ein erster und ein zweiter korrigierter Bestimmungswert sein. Der erste Anfangsbestimmungswert kann durch einen Vorgang umfassend das Bestimmen der Summe aus dem ersten Erfassungssignal und dem zweiten Erfassungssignal erzeugt werden. Der zweite Anfangsbestimmungswert kann durch einen Vorgang umfassend das Bestimmen der Summe aus dem dritten Erfassungssignal und dem vierten Erfassungssignal erzeugt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Zustandsbestimmungsverfahren kann, wenn die Vielzahl von Erfassungssignalen die vorangehenden ersten bis vierten Erfassungssignale sind, der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein Anfangsbestimmungswert sein, und der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert kann ein korrigierter Bestimmungswert sein. Der eine Anfangsbestimmungswert kann mittels Durchführen eines Vorgangs umfassend das Bestimmen der Summe aus dem Quadrat einer Differenz zwischen dem ersten Erfassungssignal und dem zweiten Erfassungssignal und dem Quadrat einer Differenz zwischen dem dritten Erfassungssignal und dem vierten Erfassungssignal erzeugt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Zustandsbestimmungsverfahren kann die Vielzahl von Erfassungssignalen ein erstes Erfassungssignal und ein zweites Erfassungssignal sein, deren Idealkomponenten um 90° zueinander phasenverschoben sind. In einem solchen Fall kann der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein Anfangsbestimmungswert sein, und der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert kann ein korrigierter Bestimmungswert sein. Der eine Anfangsbestimmungswert kann durch einen Vorgang umfassend das Bestimmen der Summe aus dem Quadrat des ersten Erfassungssignals und dem Quadrat des zweiten Erfassungssignals erzeugt werden.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe weist eine Einheit zum Erzeugen von Informationen einer physikalischen Größe und die Zustandsbestimmungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung auf. Die Einheit zum Erzeugen von Informationen einer physikalischen Größe erzeugt Informationen mit einer Entsprechung zu einer vorgegebenen physikalischen Größe. Die Bestimmungseinheit der Zustandsbestimmungsvorrichtung bestimmt auf Grundlage des zumindest einen korrigierten Bestimmungswerts, ob die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe in einem vorgegebenen Zustand ist. Der vorgegebene Zustand kann ein Zustand sein, bei dem die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe nicht versagt hat.
Ein Winkelsensor der vorliegenden Erfindung weist eine Erfassungssignal-Erzeugungseinheit, eine Winkelerfassungseinheit, und eine Zustandsbestimmungsvorrichtung auf. Die Erfassungssignal-Erzeugungseinheit erzeugt eine Vielzahl von Erfassungssignalen jeweils mit einer Entsprechung zu einem zu erfassenden Winkel. Die Winkelerfassungseinheit führt einen Vorgang mithilfe der Vielzahl von Erfassungssignalen durch, um einen Erfassungswinkelwert mit einer Entsprechung zu einem zu erfassenden Winkel zu erzeugen. Die Zustandsbestimmungsvorrichtung weist auf: eine Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit zum Erzeugen zumindest eines Anfangsbestimmungswerts, der dem Zustand des Winkelsensors entspricht; eine Korrekturverarbeitungseinheit zum Durchführen einer Korrekturverarbeitung an dem zumindest einen Anfangsbestimmungswert, um zumindest einen korrigierten Bestimmungswert zu erzeugen; und eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen auf der Grundlage des zumindest einen korrigierten Bestimmungswerts, ob der Winkelsensor in einem vorgegebenen Zustand ist. Wenn der Winkelsensor in dem vorgegebenen Zustand ist, enthält der zumindest eine Anfangsbestimmungswert eine Idealwertkomponente und eine Abweichungskomponente, wobei die Abweichungskomponente in Abhängigkeit von dem zu erfassenden Winkel variiert. Die Korrekturverarbeitung ist eine Verarbeitung, um zu ermöglichen, dass der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert bei der Abweichungskomponente niedriger ist als der zumindest eine Anfangsbestimmungswert, der erzeugt wird, wenn der Winkelsensor in einem vorgegebenen Zustand ist.
Bei dem Winkelsensor der vorliegenden Erfindung kann der vorgegebene Zustand ein Zustand sein, bei dem der Winkelsensor nicht versagt hat.
Bei dem Winkelsensor der vorliegenden Erfindung kann die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit den zumindest einen Anfangsbestimmungswert mittels Durchführen eines Vorgangs mithilfe der Vielzahl von Erfassungssignalen erzeugt werden. Die Korrekturverarbeitungseinheit kann die Korrekturverarbeitung mithilfe von zumindest einem der Vielzahl von Erfassungssignalen durchführen.
Bei dem Winkelsensor der vorliegenden Erfindung kann der zu erfassende Winkel ein Winkel sein, den die Richtung eines Drehmagnetfelds an einer Referenzposition bezüglich einer Referenzrichtung bildet. Die Erfassungssignal-Erzeugungseinheit kann eine Vielzahl von Erfassungsschaltungen zum Erzeugen der Vielzahl von Erfassungssignalen aufweisen. Jede der Vielzahl von Erfassungsschaltungen kann zumindest ein Magneterfassungselement zum Erfassen des Drehmagnetfelds aufweisen.
Das zumindest eine Magneterfassungselement kann eine Vielzahl von in Reihe geschalteten, magnetoresistiven Elementen aufweist. Jedes der Vielzahl von magnetoresistiven Elementen kann eine gepinnte Magnetisierungsschicht, deren Magnetisierungsrichtung gepinnt ist, eine freie Schicht, deren Magnetisierungsrichtung in Abhängigkeit der Richtung des Drehmagnetfelds variiert, und eine nichtmagnetische Schicht, die sich zwischen der gepinnten Magnetisierungsschicht und der freien Schicht befindet, aufweisen.
Bei dem Winkelsensor der vorliegenden Erfindung kann, wenn der zu erfassende Winkel mit einer vorgegebenen Periode variiert, jedes der Vielzahl von Erfassungssignalen eine Idealkomponente, die periodisch derart variiert, um einer sinusförmigen Kurve zu folgen, und eine Fehlerkomponente enthalten. In einem solchen Fall sind die Idealkomponenten zueinander phasenverschoben und haben ein vorgegebenes Phasenverhältnis zueinander. Die Abweichungskomponente ergibt sich aus der Fehlerkomponente.
Bei dem Winkelsensor der vorliegenden Erfindung kann die Vielzahl von Erfassungssignalen ein erstes, ein zweites und ein drittes Erfassungssignal sein, deren Idealkomponenten um 120° zueinander phasenverschoben sind. In einem solchen Fall kann der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein Anfangsbestimmungswert sein. Der zumindest eines korrigierte Bestimmungswert kann ein korrigierter Bestimmungswert sein. Die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit kann den einen Anfangsbestimmungswert mittels Durchführen eines Vorgangs umfassend das Bestimmen der Summe aus den ersten bis dritten Erfassungssignalen erzeugen.
Bei dem Winkelsensor der vorliegenden Erfindung kann die Vielzahl von Erfassungssignalen ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Erfassungssignal sein, wobei die Idealkomponenten des ersten und zweiten Erfassungssignals um 180° zueinander phasenverschoben sind, die Idealkomponenten des dritten und vierten Erfassungssignals um 180° zueinander phasenverschoben sind. Die Idealkomponenten des ersten und dritten Erfassungssignals sind Erfassungssignals um 90° zueinander phasenverschoben. In einem solchen Fall kann der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein erster und ein zweiter Anfangsbestimmungswert sein, und der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert kann ein erster und ein zweiter korrigierter Bestimmungswert sein. Die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit kann den zumindest einen Anfangsbestimmungswert mittels Durchführen eines Vorgangs umfassend das Bestimmen der Summe aus dem dritten Erfassungssignal und dem vierten Erfassungssignal erzeugen.
Bei dem Winkelsensor der vorliegenden Erfindung kann, wenn die Vielzahl von Erfassungssignalen die ersten bis vierten Erfassungssignale sind, der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein Anfangsbestimmungswert sein, und der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert kann ein korrigierter Bestimmungswert sein. Die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit kann den zumindest einen Anfangsbestimmungswert mittels Durchführen eines Vorgangs umfassend das Bestimmen der Summe aus dem Quadrat einer Differenz zwischen dem ersten Erfassungssignal und dem zweiten Erfassungssignal und dem Quadrat einer Differenz zwischen dem dritten Erfassungssignal und dem vierten Erfassungssignal erzeugen.
Bei dem Winkelsensor der vorliegenden Erfindung kann die Vielzahl von Erfassungssignalen ein erstes Erfassungssignal und ein zweites Erfassungssignal sein, deren Idealkomponenten um 90° zueinander phasenverschoben sind. In einem solchen Fall kann der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein Anfangsbestimmungswert sein, und der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert kann ein korrigierter Bestimmungswert sein. Die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit kann den zumindest einen Anfangsbestimmungswert mittels Durchführen eines Vorgangs umfassend das Bestimmen der Summe aus dem Quadrat des ersten Erfassungssignals und dem Quadrat des zweiten Erfassungssignals erzeugen.
Gemäß der Zustandsbestimmungsvorrichtung, dem Zustandsbestimmungsverfahren und der Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe der vorliegenden Erfindung wird die Korrekturverarbeitung an dem Anfangsbestimmungswert beinhaltend die Idealwertkomponente und die Abweichungskomponente durchgeführt, um den korrigierten Bestimmungswert zu erzeugen, bei dem die Abweichungskomponente verringert ist. Ob die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe in einem vorgegebenen Zustand ist, wird auf Grundlage des korrigierten Bestimmungswerts bestimmt. Dies ermöglicht eine genaue Bestimmung des Zustands der Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe. Gemäß dem Winkelsensor der vorliegenden Erfindung wird die Korrekturverarbeitung an dem Anfangsbestimmungswert beinhaltend die Idealwertkomponente und die Abweichungskomponente durchgeführt, um den korrigierten Bestimmungswert zu erzeugen, bei dem die Abweichungskomponente verringert ist. Ob der Winkelsensor in einem vorgegebenen Zustand ist, wird auf Grundlage des korrigierten Bestimmungswerts bestimmt. Dies ermöglicht eine genaue Bestimmung des Zustands des Winkelsensors.
Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht, welche die allgemeine Ausgestaltung eines Winkelsensorsystems aufweisend einen Winkelsensor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
2 ist ein erläuterndes Diagramm, das die Definitionen von Richtungen und Winkeln, die in der ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden, veranschaulicht.
3 ist ein Schaltdiagramm, das die Ausgestaltung einer Erfassungssignal-Erzeugungseinheit des Winkelsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
4 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die Ausgestaltung der Konfiguration einer Winkelerfassungseinheit und einer Zustandsbestimmungsvorrichtung des Winkelsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
5 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die Ausgestaltung einer in 4 gezeigten Winkelberechnungseinheit veranschaulicht.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines in 3 gezeigten Magneterfassungselements.
7 ist ein Wellenformdiagramm, das die Wellenformen einer Vielzahl von Signalen zur Verwendung bei der Erzeugung eines Erfassungswinkelwerts durch die in 4 gezeigte Winkelerfassungseinheit veranschaulicht.
8 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Bestimmen des Zustands des Winkelsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
9 ist ein Wellenformdiagramm, das die Wellenformen von Idealkomponenten und dritten harmonischen Fehlerkomponenten von ersten bis dritten in einer Simulation verwendeten Erfassungssignalen veranschaulicht.
10 ist ein Wellenformdiagramm, das die Wellenformen eines Anfangsbestimmungswerts und eines korrigierten Bestimmungswerts in einem Normalzustand veranschaulicht.
11 ist ein Wellenformdiagramm, das die Wellenformen des Anfangsbestimmungswerts und des korrigierten Bestimmungswerts in einem simulierten Ausfallzustand veranschaulicht.
12 ist ein Wellenformdiagramm, das Anfangsverhältnisschaubilder in dem Normalzustand und in dem simulierten Ausfallzustand zeigt.
13 ist ein Wellenformdiagramm, das korrigierte Anfangsverhältnisschaubilder in dem Normalzustand und in dem simulierten Ausfallzustand zeigt.
14 ist ein Wellenformdiagramm, das eine Vielzahl von korrigierten Anfangsverhältnisschaubildern zeigt, die einer Vielzahl von entsprechenden Offset-Werten entsprechen.
15 ist ein erläuterndes Diagramm zum Erläutern eines Verfahrens zum Bestimmen eines Bestimmungsbereichs mithilfe der in 14 gezeigten Vielzahl von korrigierten Anfangsverhältnisschaubildern.
16 ist ein Schaltdiagramm, das die Ausgestaltung einer Erfassungssignal-Erzeugungseinheit des Winkelsensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
17 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die Ausgestaltung einer Winkelerfassungseinheit und einer Zustandsbestimmungsvorrichtung des Winkelsensors gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
18 ist ein Wellenformdiagramm, das die Wellenformen einer Vielzahl von Signalen zur Verwendung bei der Erzeugung eines Erfassungswinkelwerts durch die in 17 gezeigte Winkelerfassungseinheit veranschaulicht.
19 ist ein Wellenformdiagramm, das die Wellenformen eines Anfangsbestimmungswerts und eine Abweichung davon in einer dritten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
20 ist ein Wellenformdiagramm, das einen Korrekturwert und einen korrigierten Bestimmungswert der dritten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
21 ist ein vergrößertes Wellenformdiagramm des in 20 gezeigten korrigierten Bestimmungswerts.
22 ist ein Schaltdiagramm, das die Ausgestaltung einer Erfassungssignal-Erzeugungseinheit des Winkelsensors gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
23 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die Ausgestaltung einer Winkelerfassungseinheit und einer Zustandsbestimmungsvorrichtung des Winkelsensors gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Vielzahl von nachfolgend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen eine Zustandsbestimmungsvorrichtung und ein Zustandsbestimmungsverfahren zum Bestimmen des Zustands einer Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe mit einer Entsprechung zu einer vorgegebenen physikalischen Größe, und eine Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe und einen Winkelsensor aufweisend die Zustandsbestimmungsvorrichtung. Bei der Vielzahl von bevorzugten Ausführungsformen weist die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe eine Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe mit einer Entsprechung zu einer vorgegebenen physikalischen Größe, und die zuvor erwähnte Zustandsbestimmungsvorrichtung auf. Ein Beispiel der Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe ist ein Winkelsensor. Die Vielzahl von bevorzugten Ausführungsformen wird nun untenstehend genauer unter Bezugnahme auf ein Beispiel beschrieben, bei dem die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe ein Winkelsensor ist.
[Erste Ausführungsform]
Zunächst wird auf 1 Bezug genommen, um die allgemeine Ausgestaltung eines Winkelsensorsystems aufweisend einen Winkelsensor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zu beschreiben.
Der Winkelsensor 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist eingerichtet, um einen Erfassungswinkelwert θs mit einer Entsprechung zu einem zu erfassenden Winkel θ zu erzeugen. Der zu erfassende Winkel θ entspricht der zuvor erwähnten vorgegebenen physikalischen Größe. Der Erfassungswinkelwert θs entspricht den Informationen mit einer Entsprechung zu einer vorgegebenen physikalischen Größe.
Der Winkelsensor 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist insbesondere ein Magnetwinkelsensor. Wie in 1 gezeigt, erfasst der Winkelsensor 1 gemäß der ersten Ausführungsform ein Drehmagnetfeld MF, dessen Richtungen sich drehen. In diesem Fall ist der zu erfassende Winkel θ der Winkel, den die Richtung des Drehmagnetfelds MF in einer Referenzposition bezüglich einer Referenzrichtung bildet. Das in 1 gezeigte Winkelsensorsystem umfasst den Winkelsensor 1, und einen Magnet 5 mit einer Zylinderform auf, was ein Beispiel für Einrichtungen zum Erzeugen des Drehmagnetfelds MF ist. Der Magnet 5 hat einen N-Pol und einen S-Pol, die bezüglich einer gedachten Ebene aufweisend die Mittenachse der Zylinderform symmetrisch angeordnet sind. Der Magnet 5 dreht sich um die Mittenachse der Zylinderform. Somit dreht sich die Richtung des durch den Magnet 5 erzeugten Drehmagnetfelds MF um eine Drehachse C aufweisend die Mittenachse der Zylinderform.
Die Referenzposition befindet sich innerhalb einer gedachten Ebene parallel zu einer Stirnfläche des Magnet 5. Diese gedachte Ebene wird nachfolgend als Referenzebene bezeichnet. Bei der Referenzebene dreht die Richtung des durch den Magnet 5 erzeugten Drehmagnetfelds MF sich um die Referenzposition. Die Referenzrichtung befindet sich innerhalb der Referenzebene und schneidet die Referenzposition. In der folgenden Beschreibung bezeichnet die Richtung des Drehmagnetfelds MF in der Referenzposition eine Richtung, die sich innerhalb der Referenzebene befindet. Der Winkelsensor 1 ist angeordnet, um der zuvor erwähnten Stirnfläche des Magnet 5 zugewandt zu sein.
Das Winkelsensorsystem der vorliegenden Ausführungsform kann in anderer Weise eingerichtet sein als in 1 veranschaulicht. Das Winkelsensorsystem der vorliegenden Ausführungsform muss nur eingerichtet sein, um das relative Positionsverhältnis zwischen dem Winkelsensor 1 und den Einrichtungen zum Erzeugen des Drehmagnetfelds MF zu variieren, so dass sich die Richtung des Drehmagnetfelds MF in der Referenzposition von dem Winkelsensor 1 aus gesehen dreht. Zum Beispiel können der Magnet 5 und der Winkelsensor 1, angeordnet wie in 1 veranschaulicht, eingerichtet sein, so dass: der Winkelsensor 1 sich dreht, während der Magnet 5 ortsfest ist; der Magnet 5 und der Winkelsensor 1 drehen sich in einander entgegengesetzten Richtungen; oder der Magnet 5 und der Winkelsensor 1 drehen sich in der gleichen Richtung mit voneinander unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten.
Alternativ kann ein Magnet, der ein oder mehr Paare von abwechselnd in einer Ringform angeordneten N- und S-Polen aufweist, anstelle des Magnets 5 genutzt werden, und der Winkelsensor 1 kann in der Nähe des Außenumfangs des Magnets platziert werden. In einem solchen Fall dreht sich der Magnet und/oder der Winkelsensor 1.
Alternativ kann ein Magnetband, das ein oder mehr Paare von abwechselnd in einer Auskleidungsausgestaltung angeordneten N- und S-Polen aufweist, anstelle des Magnets 5 genutzt werden, und der Winkelsensor 1 kann in der Nähe des Umfangs des Magnetbands platziert werden. In einem solchen Fall bewegt sich der Magnet und/oder der Winkelsensor 1 linear in der Richtung, in der die N- und S-Pole des Magnetbands ausgerichtet sind.
Bei den obenstehend beschriebenen verschiedenen Ausgestaltungen des Winkelsensorsystems gibt es auch eine Referenzebene mit einem vorgegebenen Positionsverhältnis zu dem Winkelsensor 1, und in der Referenzebene dreht sich die Richtung des Drehmagnetfelds MF, von dem Winkelsensor 1 aus gesehen, um die Referenzposition.
Der Winkelsensor 1 umfasst eine Erfassungssignal-Erzeugungsvorrichtung 2 zum Erzeugen eines ersten, eines zweiten und eines dritten Erfassungssignals S11, S12 und S13 jeweils mit einer Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel θ. Die Erfassungssignal-Erzeugungsvorrichtung 2 weist eine erste Erfassungsschaltung 10 zum Erzeugen des ersten Erfassungssignals S11, eine zweite Erfassungsschaltung 20 zum Erzeugen des zweiten Erfassungssignals S12, und eine dritte Erfassungsschaltung 30 zum Erzeugen des dritten Erfassungssignals S13 auf. Zum besseren Verständnis veranschaulicht 1 die erste bis dritte Erfassungsschaltung 10, 20 und 30 als getrennte Bauteile. Jedoch können die erste bis dritte Erfassungsschaltung 10, 20 und 30 in eine einzelne Komponente integriert werden. Ferner kann, während die erste bis dritte Erfassungsschaltung 10, 20 und 30 in 1 in einer Richtung parallel zu der Rotationsachse C nacheinander angeordnet sind, die Anordnungsreihenfolge anders als die in 1 gezeigte sein. Jede der ersten bis dritten Erfassungsschaltung 10, 20 und 30 weist zumindest ein Magneterfassungselement zum Erfassen des Drehmagnetfelds MF auf.
Definitionen von Richtungen und Winkeln, die in der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, werden nun unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben. Zunächst ist die Z-Richtung die Richtung parallel zu der in 1 gezeigten Rotationsachse C und von unten nach oben in 1. 2 veranschaulicht die Z-Richtung als die Richtung aus der Ebene von 2 hinaus. Danach sind X- und Y-Richtungen zwei Richtungen, die senkrecht zu der Z-Richtung und orthogonal zueinander sind. 2 veranschaulicht die X-Richtung als Richtung nach rechts, und die Y-Richtung als Richtung nach oben. Ferner ist die negative X-Richtung die Richtung entgegengesetzt zur X-Richtung, und die negative Y-Richtung ist die Richtung entgegengesetzt zur Y-Richtung.
Die Referenzposition PR ist die Position, an der der Winkelsensor 1 das Drehmagnetfeld MF erfasst. Die Referenzrichtung DR sei die X-Richtung. Wie obenstehend erwähnt ist der zu erfassende Winkel θ der Winkel, den die Richtung DM des Drehmagnetfelds MF in der Referenzposition PR bezüglich der Referenzrichtung DR bildet. Die Drehrichtung DM des Drehmagnetfelds MF soll gegen den Uhrzeigersinn in 2 verlaufen. Der Winkel θ wird in positiven Werten ausgedrückt, aus der Referenzrichtung DR gegen den Uhrzeigersinn gesehen, und in negativen Werten, aus der Referenzrichtung DR mit dem Uhrzeigersinn gesehen.
Die Ausgestaltung der Erfassungssignal-Erzeugungsvorrichtung 2 wird nun unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. 3 ist ein Schaltdiagramm, das die Ausgestaltung einer Erfassungssignal-Erzeugungseinheit 2 veranschaulicht. Wie obenstehend erwähnt, weist die Erfassungssignal-Erzeugungsvorrichtung 2 die erste Erfassungsschaltung 10, die zweite Erfassungsschaltung 20, und die dritte Erfassungsschaltung 30 auf. Die Erfassungssignal-Erzeugungsvorrichtung 2 weist ferner einen Stromversorgungsanschluss V und einen Masseanschluss G auf. Eine Stromversorgungsspannung einer vorgegebenen Größe, wie etwa 5 Volt, wird zwischen dem Stromversorgungsanschluss V und dem Masseanschluss G angelegt.
Da sich die Richtung DM des Drehmagnetfelds MF mit einer vorgegebenen Periode dreht, variiert der zu erfassende Winkel θ mit einer vorgegebenen Periode. In einem solchen Fall variieren alle ersten bis dritten Erfassungssignale S11, S12 und S13 periodisch mit einer Signalperiode gleich der vorgegebenen Periode. Die ersten bis dritten Erfassungssignale S11, S12 und S13 sind zueinander phasenverschoben.
Die erste Erfassungsschaltung 10 umfasst ein Paar in Reihe geschalteter Magneterfassungselemente R11 und R12 und einen Ausgangsanschluss E10 auf. Ein Ende des Magneterfassungselements R11 ist mit dem Stromversorgungsanschluss V verbunden. Das andere Ende des Magneterfassungselements R11 ist mit einem Ende des Magneterfassungselements R12 und dem Ausgangsanschluss E10 verbunden. Das andere Ende des Magneterfassungselements R12 ist mit dem Masseanschluss G verbunden. Der Ausgangsanschluss E10 gibt das erste Erfassungssignal S11 aus, das dem Potential an dem Verbindungspunkt zwischen den Magneterfassungselementen R11 und R12 entspricht.
Die zweite Erfassungsschaltung 20 umfasst ein Paar in Reihe geschalteter Magneterfassungselemente R21 und R22 und einen Ausgangsanschluss E20. Ein Ende des Magneterfassungselements R21 ist mit dem Stromversorgungsanschluss V verbunden. Das andere Ende des Magneterfassungselements R21 ist mit einem Ende des Magneterfassungselements R22 und dem Ausgangsanschluss E20 verbunden. Das andere Ende des Magneterfassungselements R21 ist mit dem Masseanschluss G verbunden. Der Ausgangsanschluss E20 gibt das zweite Erfassungssignal S12 aus, das dem Potential an dem Verbindungspunkt zwischen den Magneterfassungselementen R21 und R22 entspricht.
Die dritte Erfassungsschaltung 30 umfasst ein Paar in Reihe geschalteter Magneterfassungselemente R31 und R32 und einen Ausgangsanschluss E30. Ein Ende des Magneterfassungselements R31 ist mit dem Stromversorgungsanschluss V verbunden. Das andere Ende des Magneterfassungselements R31 ist mit einem Ende des Magneterfassungselements R22 und dem Ausgangsanschluss E30 verbunden. Das andere Ende des Magneterfassungselements R31 ist mit dem Masseanschluss G verbunden. Der Ausgangsanschluss E30 gibt das dritte Erfassungssignal S13 aus, das dem Potential an dem Verbindungspunkt zwischen den Magneterfassungselementen R31 und R32 entspricht.
Bei der vorliegenden Ausführungsform weist jedes der Magneterfassungselemente R11, R12, R21, R22, R31 und R32 eine Vielzahl von in Reihe geschalteter magnetoresistiven Elementen (MR) auf. Jedes der Vielzahl von MR-Elementen ist beispielsweise ein Spin-Valve-MR-Element. Das Spin-Valve-MR-Element weist eine gepinnte Magnetisierungsschicht, deren Magnetisierungsrichtung gepinnt ist, eine freie Schicht, die eine Magnetschicht ist, deren Magnetisierungsrichtung in Abhängigkeit von der Richtung DM des Drehmagnetfelds MF variiert, und eine nichtmagnetische Schicht, die sich zwischen der gepinnten Magnetisierungsschicht und der freien Schicht befindet, auf. Das Spin-Valve-MR-Element kann ein TMR-Element oder ein GMR-Element sein. Bei dem TMR-Element ist die nichtmagnetische Schicht eine Tunnelbarriereschicht. Bei dem GMR-Element ist die nichtmagnetische Schicht eine nichtmagnetische Leiterschicht. Das Spin-Valve-MR-Element variiert hinsichtlich des Widerstands bezüglich der Magnetisierungsrichtung der gepinnten Magnetisierungsschicht, und hat einen Minimalwiderstand, wenn der vorangehende Winkel 0° ist, und ein Maximalwiderstand, wenn der vorangehende Winkel 180° ist. In 3 gibt jeder ein Magneterfassungselements überlappende, gezeichnete Pfeil die Magnetisierungsrichtung der gepinnten Magnetisierungsschichten der MR-Elemente, die das Magneterfassungselement aufweist, an.
Bei der ersten Erfassungsschaltung 10 sind die gepinnten Magnetisierungsschichten der MR-Elemente, die das Magneterfassungselement aufweist, in einer Richtung magnetisiert, die um 120° gegen den Uhrzeigersinn aus der X-Richtung gedreht ist. Diese Magnetisierungsrichtung wird nachfolgend als erste Richtung D1 bezeichnet. Die gepinnten Magnetisierungsschichten der MR-Elemente, die das Magneterfassungselement R12 aufweist, sind in einer zu der ersten Richtung D1 entgegengesetzten Richtung magnetisiert. Bei der ersten Erfassungsschaltung 10 variiert das Potential an dem Verbindungspunkt zwischen den Magneterfassungselemente R11 und R12 in Abhängigkeit von der Stärke einer Komponente in der ersten Richtung D1 des Drehmagnetfelds MF. Somit erfasst die erste Erfassungsschaltung 10 die Stärke der Komponente in der ersten Richtung D1 des Drehmagnetfelds MF und erzeugt ein Signal, das die Stärke als das erste Erfassungssignal S11 anzeigt. Die Stärke der Komponente in der ersten Richtung D1 des Drehmagnetfelds MF hat eine Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel θ.
Bei der zweiten Erfassungsschaltung 20 sind die gepinnten Magnetisierungsschichten der MR-Elemente, die das Magneterfassungselement R21 aufweist, in der X-Richtung magnetisiert. Diese Magnetisierungsrichtung wird nachfolgend als zweite Richtung D2 bezeichnet. Die gepinnten Magnetisierungsschichten der MR-Elemente, die das Magneterfassungselement R22 aufweist, sind in der zu der zweiten Richtung D2, das heißt, in der negativen X-Richtung magnetisiert. Bei der zweiten Erfassungsschaltung 20 variiert das Potential an dem Verbindungspunkt zwischen den Magneterfassungselemente R21 und R22 in Abhängigkeit von der Stärke einer Komponente in der zweiten Richtung D2 des Drehmagnetfelds MF. Somit erfasst die zweite Erfassungsschaltung 20 die Stärke der Komponente in der zweiten Richtung D2 des Drehmagnetfelds MF und erzeugt ein Signal, das die Stärke als das zweite Erfassungssignal S12 anzeigt. Die Stärke der Komponente in der zweiten Richtung D2 des Drehmagnetfelds MF hat eine Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel θ.
Bei der dritten Erfassungsschaltung 30 sind die gepinnten Magnetisierungsschichten der MR-Elemente, die das Magneterfassungselement R31 aufweist, in einer Richtung magnetisiert, die um 120° gegen den Uhrzeigersinn aus der X-Richtung gedreht ist. Diese Magnetisierungsrichtung wird nachfolgend als die dritte Richtung D3 bezeichnet. Die gepinnten Magnetisierungsschichten der MR-Elemente, die das Magneterfassungselement R12 aufweist, sind in einer zu der ersten Richtung D1 entgegengesetzten Richtung magnetisiert. Bei der dritten Erfassungsschaltung 30 variiert das Potential an dem Verbindungspunkt zwischen den Magneterfassungselemente R31 und R32 in Abhängigkeit zu der Stärke einer Komponente in der dritten Richtung D3 des Drehmagnetfelds MF. Somit erfasst die dritte Erfassungsschaltung 30 die Stärke der Komponente in der dritten Richtung D3 des Drehmagnetfelds MF und erzeugt ein Signal, das die Stärke als das dritte Erfassungssignal S13 anzeigt. Die Stärke der Komponente in der dritten Richtung D3 des Drehmagnetfelds MF hat eine Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel θ.
Angesichts der Herstellungsgenauigkeit der MR-Elemente oder anderer Faktoren können sich die Magnetisierungsrichtungen der gepinnten Magnetisierungsschichten der Vielzahl der MR-Elemente in den Erfassungsschaltungen 10, 20 und 30 leicht von den obenstehend beschriebenen unterscheiden.
Ein Beispiel der Ausgestaltung der Magneterfassungselemente wird nun unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Abschnitt eines Magneterfassungselements in der in 3 gezeigten Erfassungssignal-Erzeugungseinheit 2 veranschaulicht. Bei diesem Beispiel weist das Magneterfassungselement eine Vielzahl von unteren Elektroden 62, eine Vielzahl von MR-Elementen 50 und eine Vielzahl von oberen Elektroden 63 auf. Die Vielzahl der unteren Elektroden ist auf einem Substrat angeordnet (nicht veranschaulicht). Jede der unteren Elektroden 62 hat eine lange schmale Form. Alle zwei unteren Elektroden 62, die in der Längsrichtung der unteren Elektroden 62 aneinander angrenzen, haben eine Lücke dazwischen. Wie in 6 gezeigt sind MR-Elemente 50 auf den Oberflächen der unteren Elektroden 62, nahe entgegengesetzten Enden in der Längsrichtung, vorgesehen. Jedes der MR-Elemente 50 weist eine freie Schicht 51, eine nichtmagnetische Schicht 52, eine gepinnte Magnetisierungsschicht 53, und eine antiferromagnetische Schicht 54 auf, die in dieser Reihenfolge gestapelt sind, wobei die freie Schicht 51 am nächsten zu der unteren Elektrode 62 ist. Die freie Schicht 51 ist mit der unteren Elektrode 62 elektrisch verbunden. Die antiferromagnetische Schicht 54 ist aus einem antiferromagnetischen Material gebildet. Die antiferromagnetische Schicht 54 ist in Austauschkopplung mit der gepinnten Magnetisierungsschicht 53, um so die Magnetisierungsrichtung der gepinnten Magnetisierungsschicht 53 zu pinnen. Die Vielzahl der oberen Elektroden 63 ist über der Vielzahl von MR-Elementen 50 angeordnet. Jede der oberen Elektroden 63 hat eine lange schmale Form, und stellt zwischen den jeweiligen antiferromagnetischen Schichten 54 von zwei aneinander angrenzenden MR-Elementen 50, die auf zwei unteren Elektroden 62 in der Längsrichtung der unteren Elektroden 62 aneinander angrenzend angeordnet sind, eine elektrische Verbindung her. Mit solch einer Ausgestaltung ist die Vielzahl von MR-Elementen 50 in dem in 6 gezeigten Magneterfassungselement in Reihe geschaltet durch die Vielzahl der unteren Elektroden 62 und Vielzahl der oberen Elektroden 63. Es sei angemerkt, dass die Schichten 51 bis 54 der MR-Elemente 50 in einer zu der in 6 gezeigten umgekehrten Reihenfolge gestapelt werden können.
Wie zuvor beschrieben, wenn der zu erfassende Winkel θ mit der vorgegebenen Periode variiert, variieren alle ersten bis dritten Erfassungssignale S11, S12 und S13 periodisch mit der Signalperiode gleich der vorgegebenen Periode. Wenn der zu erfassende Winkel θ mit der vorgegebenen Periode variiert, enthält jedes der Erfassungssignale S11, S12 und S13 eine Idealkomponente und eine Fehlerkomponente mit Ausnahme der Idealkomponente. Die Idealkomponente variiert periodisch derart, um einer sinusförmige Idealkurve (aufweisend eine Sinus-Wellenform und eine Cosinus-Wellenform) zu folgen. Die Idealkomponenten der Erfassungssignale S11, S12 und S13 sind zueinander phasenverschoben und haben ein vorgegebenes Phasenverhältnis zueinander. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Idealkomponenten der Erfassungssignale S11, S12 und S13 um 120° zueinander phasenverschoben. Die folgende Beschreibung geht davon aus, dass alle der ersten bis dritten Erfassungssignale S11, S12 und S13 im Ausmaß angepasst sind, so dass die Änderungszentren ihrer Idealkomponenten Null werden.
Die Fehlerkomponenten der Erfassungssignale S11, S12 und S13 werden durch solche Faktoren wie eine magnetische Anisotropie der freien Schicht 51 des MR-Elements 50 in der Magnetisierungsrichtung der gepinnten Magnetisierungsschicht 53 des MR-Elements 50, oder einer Variation der Magnetisierungsrichtung der gepinnten Magnetisierungsschicht 53 des MR-Elements 50 aufgrund der Auswirkung des Drehmagnetfelds MR oder anderer Faktoren. Die durch die vorangegangenen Faktoren verursachten Fehlerkomponenten sind hauptsächlich gleichwertig zu den dritten harmonischen der Idealkomponente. Nachfolgend wird eine zu der dritten harmonischen der Idealkomponente gleichwertige Fehlerkomponente als die dritte harmonische Fehlerkomponente bezeichnet.
Neben der dritten harmonischen Fehlerkomponente können die Fehlerkomponenten eine Fehlerkomponente aufweisen, die zu einer harmonischen außer der dritten harmonischen der Idealkomponente gleichwertig ist, und eine Fehlerkomponente, die die gleiche Periode wie die der Idealkomponente und eine zu der der Idealkomponente unterschiedliche Phase hat. Nachfolgend wird die Fehlerkomponente, welche die gleiche Periode wie die der Idealkomponente und eine zu der der Idealkomponente unterschiedliche Phase hat, als die Fehlerkomponente erster Ordnung bezeichnet. Die Fehlerkomponente erster Ordnung arbeitet, um die Phase eines Erfassungssignals von dem der Idealkomponente zu verschieben. Zum Beispiel tritt die Fehlerkomponente erster Ordnung auf, wenn die Magnetisierungsrichtungen der gepinnten Magnetisierungsschichten der Vielzahl der MR-Elemente in den Erfassungsschaltungen 10, 20 und 30 von den jeweils gewünschten Richtungen abweichen.
Nun werden Komponenten des Winkelsensors 1 außer der Erfassungssignal-Erzeugungsvorrichtung 2 unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Der Winkelsensor 1 umfasst eine Winkelerfassungseinheit 3 und eine in 4 gezeigte Zustandsbestimmungsvorrichtung 4, zusätzlich zu der Erfassungssignal-Erzeugungsvorrichtung 2. Die Erfassungssignal-Erzeugungsvorrichtung 2 und die Winkelerfassungseinheit 3 entsprechen der Einheit zum Erzeugen von Informationen einer physikalischen Größe. Die Zustandsbestimmungsvorrichtung 4 bestimmt, ob der Winkelsensor 1 als die Einheit zum Erzeugen von Informationen einer physikalischen Größe in dem vorgegebenen Zustand ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der vorgegebene Zustand insbesondere ein Zustand, in dem die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe oder der Winkelsensor 1 nicht versagt hat. Die Zustandsbestimmungsvorrichtung 4 erfasst somit ein Versagen des Winkelsensors 1. 4 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die Ausgestaltung der Winkelerfassungseinheit 3 und der Zustandsbestimmungsvorrichtung 4 veranschaulicht. Die Winkelerfassungseinheit 3 und die Zustandsbestimmungsvorrichtung 4 können durch eine Anwendungs-spezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder einen Kleinrechner, beispielsweise, ausgeführt werden.
Die Winkelerfassungseinheit 3 führt einen Vorgang mithilfe der ersten bis dritten Erfassungssignale S11, S12 und S13 durch, um den Erfassungswinkel θs mit einer Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel θ zu erzeugen. Die Winkelerfassungseinheit 3 weist Eingangsanschlüsse P10, P20 und P30 zum Empfangen der jeweiligen Erfassungssignale S11, S12 und S13 auf. Die Winkelerfassungseinheit 3 weist ferner Berechnungseinheiten 31 und 32 und eine Winkelberechnungseinheit 33 auf.
Die Berechnungseinheit 31 erzeugt ein Signal Sa, das eine Differenz zwischen dem an dem Eingangsanschluss P10 empfangenen Erfassungssignal S11 und dem an dem Eingangsanschluss P20 empfangenen Erfassungssignal S12 anzeigt. Die Berechnungseinheit 32 erzeugt ein Signal Sb, das eine Differenz zwischen dem an dem Eingangsanschluss P30 empfangenen Erfassungssignal S13 und dem an dem Eingangsanschluss P20 empfangenen Erfassungssignal S12 anzeigt. Die Berechnungseinheit 33 erzeugt den Erfassungswinkel θs mittels Durchführen eines Vorgangs mithilfe der Signale Sa und Sb, die durch die Berechnungseinheiten 31 und 32 erzeugt wurden. Die Signale Sa und Sb werden jeweils durch die folgenden Gleichungen (1) und (2) ausgedrückt. Sa = S11 – S12 (1) Sb = S13 – S12 (2)
7 ist ein Wellenformdiagramm, das die Wellenformen der ersten bis dritten Erfassungssignale S11, S12 und S13 und der Signale Sa und Sb veranschaulicht. In 7 stellt die horizontale Achse den zu erfassenden Winkel θ dar, und die vertikale Achse stellt die Signale S11, S12, S13, Sa und Sb in relativen Werten dar.
5 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die Ausgestaltung der in 4 gezeigten Winkelberechnungseinheit 33 veranschaulicht. Wie in 5 gezeigt weist die Winkelberechnungseinheit 33 Normalisierungseinheiten 331, 332, 335 und 336, eine Additionseinheit 333, eine Subtraktionseinheit 334, und eine Berechnungseinheit 337 auf.
Die Normalisierungseinheit 331 normalisiert das Signal Sa, um ein Signal San zu erzeugen. Die Normalisierungseinheit 332 normalisiert das Signal Sb, um ein Signal Sbn zu erzeugen. Die Normalisierungseinheiten 331 und 332 normalisieren die Signale Sa und Sb, um die Signale San und Sbn zu erzeugen, so dass die Signale San und Sbn beide einen Maximalwert von 1 und einen Minimalwert von –1 haben.
Die Additionseinheit 333 addiert die Signale San und Sbn, um ein Signal Sc zu erzeugen. Die Subtraktionseinheit 334 subtrahiert das Signal Sbn von dem Signal San, um ein Signal Sd zu erzeugen.
Die Normalisierungseinheit 335 normalisiert das Signal Sc, um ein Signal Scn zu erzeugen. Die Normalisierungseinheit 336 normalisiert das Signal Sd, um ein Signal Sdn zu erzeugen. Die Normalisierungseinheiten 335 und 335 normalisieren die Signale Sc und Sd, um die Signale Scn und Sdn zu erzeugen, so dass die Signale Scn und Sdn beide einen Maximalwert von 1 und einen Minimalwert von –1 haben.
Die Berechnungseinheit 337 führt einen durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückten Vorgang durch, um den Erfassungswinkelwert θs zu erzeugen. Es sei angemerkt, dass „atan” in Gleichung (3) die Arcustangens-Funktion meint. θs = atan(Scn/Sdn) + C1 (3)
In Gleichung (3) ist C1 eine Konstante, die einen Winkel darstellt. Zum Beispiel ist die Konstante C1 90°. Die Konstante C1 kann gemäß solchen Faktoren wie die Montagegenauigkeit der Erfassungssignal-Erzeugungseinheit 2 angepasst werden.
Wenn θs in dem Bereich von 0° bis weniger als 360° liegt, hat θs in Gleichung (3) zwei im Wert um 180° unterschiedliche Lösungen. Welche der zwei Lösungen von θs in Gleichung (3) der wahre Wert von θs ist, kann aus der Kombination von positiven und negativen Vorzeichen von Scn und Sdn bestimmt werden. Die Berechnungseinheit 337 bestimmt θs innerhalb des Bereichs von 0° bis weniger als 360° auf Grundlage von Gleichung (3) und der vorangegangenen Bestimmung zu der Kombination von positiven und negativen Vorzeichen von Scn und Sdn.
Die in 4 gezeigte Zustandsbestimmungsvorrichtung 4 wird nun beschrieben. Die Zustandsbestimmungsvorrichtung 4 weist eine Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit 41, eine Korrekturverarbeitungseinheit 42, und eine Bestimmungseinheit 43 auf. Die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit 41 erzeugt zumindest einen Anfangsbestimmungswert, der dem Zustand der Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe oder dem Winkelsensor 1 entspricht. Die Korrekturverarbeitungseinheit 42 führt eine Korrekturverarbeitung an dem zumindest einen Anfangsbestimmungswert durch, um zumindest einen korrigierten Bestimmungswert zu erzeugen. Die Bestimmungseinheit 43 bestimmt auf der Grundlage des zumindest einen korrigierten Bestimmungswerts, ob die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe oder der Winkelsensor 1 in einem vorgegebenen Zustand ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform, wie zuvor erwähnt, ist der vorgegebene Zustand insbesondere ein Zustand, in dem die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe oder der Winkelsensor 1 nicht versagt hat. Nachfolgend wird der Zustand, in dem die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe oder der Winkelsensor 1 nicht versagt hat, als Normalzustand bezeichnet.
Wenn die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe oder der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand ist, enthält der zumindest eine Anfangsbestimmungswert eine Idealwertkomponente und eine Abweichungskomponente. Die Abweichungskomponente variiert in Abhängigkeit von der vorgegebenen physikalischen Größe oder dem zu erfassenden Winkel θ. Die Korrekturverarbeitung ist eine Verarbeitung, um zu ermöglichen, dass der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert, der erzeugt wird, wenn die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe oder der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand ist, hinsichtlich der Abweichungskomponente niedriger ist als der zumindest eine Anfangsbestimmungswert, der erzeugt wird, wenn die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe oder der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform ergibt sich die Abweichungskomponente insbesondere aus der Fehlerkomponente der zuvor erwähnten Erfassungssignale S11, S12 und S13.
Bei der vorliegenden Ausführungsform erzeugt insbesondere die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit 41 zumindest einen Anfangsbestimmungswert mittels Durchführen eines Vorgangs mithilfe der ersten bis dritten Erfassungssignale S11, S12 und S13, die jeweils an den Eingangsanschlüssen P10, P20 und P30 empfangen werden. Die Korrekturverarbeitungseinheit 42 führt die Korrekturverarbeitung an dem zumindest einen Anfangsbestimmungswert mithilfe zumindest eines der ersten bis dritten Erfassungssignale S11, S12 und S13 durch, um zumindest einen korrigierten Bestimmungswert zu erzeugen. Die Bestimmungseinheit 43 bestimmt auf Grundlage des zumindest einen korrigierten Bestimmungswerts, ob der Winkelsensor 1 in einem vorgegebenen Zustand ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform, insbesondere, erzeugt die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit 41 einen Anfangsbestimmungswert VHS mittels Durchführen eines Vorgangs umfassend das Bestimmen der Summe aus den ersten bis dritten Erfassungssignalen S11, S12 und S13. Der „Vorgang umfassend das Bestimmen der Summe der ersten bis dritten Erfassungssignale S11, S12 und S13” umfasst das Multiplizieren der bestimmten Summe der Erfassungssignale S11, S12 und S13 mit einem vorgegebenen Koeffizienten zur Normalisierung oder andere Zwecke, oder das Addieren/Subtrahieren eines vorgegebenen Werts zu/von der bestimmten Summe der Erfassungssignale S11, S12 und S13. Die bei diesem Vorgang verwendeten Erfassungssignale S11, S12 und S13 weisen normalisierte Signale auf. Der Anfangsbestimmungswert VHS wird durch die folgende Gleichung (4) ausgedrückt. VHS = S11 + S12 + S13 (4)
Falls sich jedes der Erfassungssignale S11, S12 und S13 nur aus der Idealkomponente zusammensetzt und der Winkelsensor 1 nicht versagt hat, setzt sich der Anfangsbestimmungswert VHS nur aus der Idealkomponente zusammen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist insbesondere die Idealkomponente konstant im Wert, welcher insbesondere 0 ist, ungeachtet des zu erfassenden Winkels θ.
Bei den Fällen außer den Fällen, wenn jedes der Erfassungssignale S11, S12 und S13 sich nur aus der Idealkomponente zusammensetzt und der Winkelsensor 1 nicht versagt hat, kann der Anfangsbestimmungswert VHS von dem Wert der Idealkomponente unterschiedlich sein. Wenn der Anfangsbestimmungswert VHS von dem Wert der Idealwertkomponente unterschiedlich ist, kann der Anfangsbestimmungswert VHS in Abhängigkeit von dem zu erfassenden Winkels θ variieren.
Insbesondere wenn jedes der Erfassungssignale S11, S12 und S13 eine Fehlerkomponente enthält und der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand ist, d. h. dem Normalzustand, enthält der Anfangsbestimmungswert VHS eine Idealwertkomponente und eine Abweichungskomponente, die in Abhängigkeit von dem zu erfassenden Winkels θ variiert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform, insbesondere, führt die Korrekturverarbeitungseinheit 42 eine Korrekturverarbeitung an dem Anfangsbestimmungswert VHS mithilfe zumindest eines der Erfassungssignale S11, S12 und S13 durch, um einen korrigierten Bestimmungswert VHSC zu erzeugen. Die Korrekturverarbeitung ist eine Verarbeitung, um zu ermöglichen, dass der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert VHSC, der erzeugt wird, wenn der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand ist, hinsichtlich der Abweichungskomponente niedriger ist als der zumindest eine Anfangsbestimmungswert VHS, der erzeugt wird, wenn der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand ist. Mit anderen Worten ist die Korrekturverarbeitung eine Verarbeitung, um den korrigierten Bestimmungswert VHSC, der erzeugt wird, wenn der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand ist, näher an die Idealwertkomponente zu bringen, verglichen mit dem Anfangsbestimmungswert VHS, der erzeugt wird, wenn der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand ist.
Genauer ist die Korrekturverarbeitung bei der vorliegenden Ausführungsform eine Verarbeitung zum Subtrahieren eines Korrekturwerts CV von dem Anfangsbestimmungswert VHS, um den korrigierten Bestimmungswert VHSC zu erzeugen, wie in der folgenden Gleichung (5) ausgedrückt. VHSC = VHS – CV (5)
Nun werden erste und zweite Beispiele des Korrekturwerts CV beschrieben. Das erste Beispiel des Korrekturwerts CV wird durch die folgende Gleichung (6) ausgedrückt. In Gleichung (6) sind „a”, „b”, und „n” Koeffizienten. CV = (–3a/n)·S11 + (4a/n³)·S12³ + b (6)
Die Bedeutung des ersten Beispiels des Korrekturwerts CV wird beschrieben. Eine der Hauptursachen der in dem Anfangsbestimmungswert VHS enthaltenen Abweichungskomponente, wenn der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand ist, besteht darin, dass die Erfassungssignale S11, S12 und S13 die dritten harmonischen Fehlerkomponenten enthalten. Wenn keines der Erfassungssignale S11, S12 und S13 die Fehlerkomponente erster Ordnung enthält, sind die dritten harmonischen Fehlerkomponenten der Erfassungssignale S11, S12 und S13 zueinander in Phase. Wenn der Anfangsbestimmungswert VHS durch die Gleichung (4) erzeugt wird, enthält der resultierende Anfangsbestimmungswert VHS eine Abweichungskomponente, die durch Addieren der dritten harmonischen Fehlerkomponenten der Erfassungssignale S11, S12 und S13. Solch eine Abweichungskomponente wird nachfolgend als Abweichungskomponente dritter Ordnung bezeichnet. Die Abweichungskomponente dritter Ordnung hat eine Periode von 1/3 derer der Idealkomponenten der Erfassungssignale S11, S12 und S13.
Wenn keines der Erfassungssignale S11, S12 und S13 die Fehlerkomponente erster Ordnung enthält, ist die Abweichungskomponente dritter Ordnung in Phase mit den dritten harmonischen Fehlerkomponenten der Erfassungssignale S11, S12 und S13, und die Variationsbreite der Abweichungskomponente dritter Ordnung ist die Summe der Variationsbreiten der dritten harmonischen Fehlerkomponenten der Erfassungssignale S11, S12 und S13. Der Anfangsbestimmungswert VHS, der erzeugt wird, wenn der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand ist, variiert in Abhängigkeit von dem zu erfassenden Winkel θ, hauptsächlich wegen der darin enthaltenen Abweichungskomponente dritter Ordnung.
Das erste Beispiels des Korrekturwerts CV ist ein Näherungswert der Abweichungskomponente dritter Ordnung. Das erste Beispiels des Korrekturwerts CV wird in folgender Weise hergeleitet. Die Abweichungskomponente dritter Ordnung kann als a·cos(3θ) + b ausgedrückt werden. Dies kann in a·(–3·cosθ + 4·cos³θ) + b umgeformt werden. Dabei entspricht cosθ einem Signal, das durch Normalisieren der Idealkomponente des zweiten Erfassungssignals S12 erhalten wird, um einen Maximalwert von 1 und einen Minimalwert von –1 zu haben. Eine Differenz zwischen dem zweiten Erfassungssignal S12 selbst und der Idealkomponente des zweiten Erfassungssignals S12 ist gering. Ein Signal, das durch Normalisieren der Idealkomponente des zweiten Erfassungssignals S12 erhalten wird, um einen Maximalwert von 1 und einen Minimalwert von –1 zu haben, wird als S12/n bezeichnet. Dann kann cosθ als S12/n angenähert werden. In einem solchen Fall kann die Abweichungskomponente dritter Ordnung als a·{–3·(S12/n) + 4·(S12/n)³} + b angenähert werden. Ihre Umformung erbringt die rechte Seite der Gleichung (6). Der durch die Gleichung (6) ausgedrückte Korrekturwert CV kann somit als Näherungswert der Abweichungskomponente dritter Ordnung verstanden werden. Die Werte der Koeffizienten „a” und „b” in Gleichung (6) werden beispielsweise gemäß dem Ergebnis einer Messung des Anfangsbestimmungswerts VHS, die vor dem Versand des Winkelsensors 1, der nicht versagt hat, durchgeführt wird, bestimmt. Der Koeffizient „n” wird vorab bestimmt.
Die Abweichungskomponente dritter Ordnung ist hinsichtlich der Amplitude deutlich geringer als die Idealkomponenten der Erfassungssignale S11, S12 und S13. Somit ist auch der Wert des Koeffizienten „a” in Gleichung (6) deutlich geringer als die Amplitude der Idealkomponente jedes der Erfassungssignale S11, S12 und S13. Insbesondere ist der Wert des Koeffizienten „a” in Gleichung (6) 10% oder weniger der Amplitude der Idealkomponente jedes der Erfassungssignale S11, S12 und S13.
Wenn zumindest eines der Erfassungssignale S11, S12 und S13 die Fehlerkomponente erster Ordnung enthält, sind die dritten harmonischen Fehlerkomponenten der Erfassungssignale S11, S12 und S13 und die Abweichungskomponente dritter Ordnung nicht perfekt in Phase zueinander. Das zweite Beispiel des Korrekturwerts CV soll solch einer Situation Rechnung tragen.
Das zweite Beispiel des Korrekturwerts CV wird durch die folgende Gleichung (7) ausgedrückt. In Gleichung (7) sind „a”, „b”, „c”, und „n” Koeffizienten. CV = (–3a/n)·S12 + (4a/n³)·S12³ + (–3c/n)·S11 + (4c/n³)·S11³ + b (7)
Das zweite Beispiel des Korrekturwerts CV enthält die zwei Erfassungssignale S11 und S12. Beim Anwenden des zweiten Beispiels des Korrekturwerts CV verwendet die Korrekturverarbeitungseinheit 42 somit die zwei Erfassungssignale S11 und S12 in der Durchführung der Korrekturverarbeitung an dem Anfangsbestimmungswert VHS.
Die Werte der Koeffizienten „a” und „c” können angepasst werden, um die Phase des zweiten Beispiels des Korrekturwerts CV zu ändern. Dies ermöglicht ein Festlegen des Korrekturwerts CV, dass er sich der Abweichungskomponente dritter Ordnung nähert, selbst wenn die dritten harmonischen Fehlerkomponenten der Erfassungssignale S11, S12 und S13 und die Abweichungskomponente dritter Ordnung nicht perfekt in Phase zueinander sind. Die Werte der Koeffizienten „a”, „b” und „c” in Gleichung (7) werden beispielsweise gemäß dem Ergebnis einer Messung des Anfangsbestimmungswerts VHS, die vor dem Versand des Winkelsensors 1, der nicht versagt hat, durchgeführt wird, bestimmt. Der Koeffizient „n” wird im Voraus bestimmt. Wie der Koeffizient „a” ist der Wert des Koeffizienten „c” deutlich geringer als die Amplitude der Idealkomponente jedes der Erfassungssignale S11, S12 und S13. Insbesondere ist der Wert des Koeffizienten „c” in Gleichung (7) 10% oder weniger der Amplitude der Idealkomponente jedes der Erfassungssignale S11, S12 und S13.
Die Korrekturverarbeitung mithilfe des ersten oder zweiten Beispiels des Korrekturwerts CV kann als Verarbeitung zum Verringern der Abweichungskomponente dritter Ordnung des Anfangsbestimmungswerts VHS, um den korrigierten Bestimmungswert VHSC zu erzeugen, verstanden werden.
Die Bestimmungseinheit 43 wird nun beschrieben. Die Bestimmungseinheit 43 bestimmt, dass der Winkelsensor 1 in dem Normalzustand ist, wenn der korrigierte Bestimmungswert VHSC innerhalb eines vorgegebenen Bestimmungsbereichs fällt. Bei anderen Fällen bestimmt die Bestimmungseinheit 43, dass der Winkelsensor 1 versagt hat. Die Bestimmungseinheit 43 gibt ein Signal aus, das das Bestimmungsergebnis anzeigt. Der Bestimmungsbereich wird vor dem Versand des Winkelsensors 1, der nicht versagt hat, festgelegt. Ein Verfahren zum Bestimmen des Bestimmungsbereichs wird nachfolgend im Detail beschrieben.
Es wird nun auf 8 Bezug genommen, um ein Zustandsbestimmungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform zu beschreiben. Das Zustandsbestimmungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Verfahren zum Bestimmen des Zustands einer Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe oder eines Winkelsensors 1. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Zustandsbestimmungsverfahren insbesondere ein Verfahren zum Bestimmen, ob der Winkelsensors 1 in dem vorgegebenen Zustand oder dem Normalzustand ist. Das Zustandsbestimmungsverfahren wird durch die Zustandsbestimmungsvorrichtung 4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt.
Wie in 8 gezeigt umfasst das Zustandsbestimmungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform: Schritt S101 des Erzeugens des Anfangsbestimmungswerts VHS mittels Durchführen eines Vorgangs mithilfe der Erfassungssignale S11, S12 und S13; Schritt S102 des Erzeugens des korrigierten Bestimmungswerts VHSC mittels Durchführen einer Korrekturverarbeitung an dem Anfangsbestimmungswert VHS mithilfe zumindest eines der Erfassungssignale S11, S12 und S13; und Schritt S103 des Bestimmens auf der Grundlage des korrigierten Bestimmungswerts VHSC, ob der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand ist.
Schritt S101 wird durch die in 4 gezeigte Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit 41 durchgeführt. Die Einzelheiten von Schritt S101 sind die gleichen wie die des zuvor beschriebenen Vorgangs der Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit 41. Schritt S102 wird durch die in 4 gezeigte Korrekturverarbeitungseinheit 42 durchgeführt. Die Einzelheiten von Schritt S102 sind die gleichen wie die des zuvor beschriebenen Vorgangs der Korrekturverarbeitungseinheit 42. Schritt S103 wird durch die in 4 gezeigte Bestimmungseinheit 43 durchgeführt. Die Einzelheiten von Schritt S103 sind die gleichen wie die des zuvor beschriebenen Vorgangs der Bestimmungseinheit 43.
Nun wird eine Beschreibung der Ergebnisse einer Simulation gegeben, welche die Funktion der Korrekturverarbeitung und die Auswirkungen der vorliegenden Ausführungsform anzeigt. 9 ist ein Wellenformdiagramm, das die Wellenformen der Idealkomponenten und der dritten harmonischen Fehlerkomponenten der ersten bis dritten in einer Simulation verwendeten Erfassungssignale S11, S12 und S13 veranschaulicht. In 9 werden die Idealkomponenten der Erfassungssignale S11, S12 und S13 jeweils durch die Bezugszeichen V11, V12 und V13 dargestellt. In 9 sind die dritten harmonischen Fehlerkomponenten der Erfassungssignale S11, S12 und S13 in der Wellenform identisch. In 9 werden die dritten harmonischen Fehlerkomponenten der Erfassungssignale S11, S12 und S13 durch das Bezugszeichen V3 dargestellt. In 9 stellt die horizontale Achse den zu erfassenden Winkel θ dar, und die vertikale Achse stellt die Idealkomponenten V11, V12 und V13 und die dritte harmonische Fehlerkomponente V3 dar.
Die Simulation untersuchte zunächst die Wellenformen des Anfangsbestimmungswerts VHS und des korrigierten Bestimmungswerts VHSC, wenn der Winkelsensor 1 in dem Normalzustand war. 10 zeigt die Wellenformen. In 10 stellt die horizontale Achse den zu erfassenden Winkel θ dar, und die vertikale Achse stellt den Anfangsbestimmungswert VHS und den korrigierten Bestimmungswert VHSC dar.
Der Anfangsbestimmungswert VHS enthält die Abweichungskomponente dritter Ordnung. Somit, wie in 10 gezeigt, variiert der Anfangsbestimmungswert VHS in Abhängigkeit von dem zu erfassenden Winkel θ, selbst wenn der Winkelsensor 1 in dem Normalzustand ist. Im Gegensatz dazu ist, wenn der Winkelsensor 1 in dem Normalzustand ist, der korrigierte Bestimmungswert VHSC nahe 0, oder die Idealwertkomponente, ungeachtet des zu erfassenden Winkels θ.
Bei der Simulation wird dann ein Signal, das durch Hinzuaddieren eines Offset-Werts von 100 mV zu dem Normalerfassungssignal S11 erhalten wird, wie in 4 gezeigt, an dem Eingangsanschluss P10 eingegeben, wodurch der Winkelsensor 1 in einen Zustand gebracht wurde, der ein Versagen simuliert. Solch ein Zustand wird nachfolgend als simulierter Versagenszustand bezeichnet. Bei der Simulation werden die Wellenformen des Anfangsbestimmungswerts VHS und des korrigierten Bestimmungswerts VHSC untersucht. 11 zeigt die Wellenformen. In 11 stellt die horizontale Achse den zu erfassenden Winkel θ dar, und die vertikale Achse stellt den Anfangsbestimmungswert VHS und den korrigierten Bestimmungswert VHSC dar.
Wie in 11 gezeigt, variiert der Anfangsbestimmungswert VHS in dem simulierten Versagenszustand weit um 100 mV in Abhängigkeit von dem zu erfassenden Winkel θ. Andererseits variiert der Anfangsbestimmungswert VHS in dem simulierten Versagenszustand um 100 mV in Abhängigkeit von dem zu erfassenden Winkel θ, wenn auch mit einer deutlich geringeren Variationsbreite verglichen mit derjenigen des Anfangsbestimmungswerts VHS.
Ein bei dem zu erfassenden Winkel θ auftretender Fehler wird als Winkelfehler bezeichnet, der mit dem Bezugszeichen AE versehen wird. Im Fall eines Versagens des Winkelsensors 1 kann der Winkelfehler AE einen zulässigen Bereich übersteigen. Bei der Simulation wird ein Verhältnis zwischen dem Winkelfehler AE und dem Anfangsbestimmungswert VHS, während der zu erfassende Winkel θ 0° bis 360° durchläuft, in einem Schaubild sowohl des Normalzustands als auch des simulierten Versagenszustands gezeichnet. Bei der folgenden Beschreibung wird solch ein Schaubild als Anfangsverhältnis-Schaubild bezeichnet. 12 zeigt die Anfangsverhältnis-Schaubilder in dem Normalzustand und in dem simulierten Versagenszustand. In 12 stellt die horizontale Achse den Winkelfehler AE dar, und die vertikale Achse stellt den Anfangsbestimmungswert VHS dar. In 12 stellt die mit dem Bezugszeichen d(0) versehene gerade Linie das Anfangsverhältnis-Schaubild in dem Normalzustand dar, und die mit dem Bezugszeichen d(100) versehene Kurve stellt das Anfangsverhältnis-Schaubild in dem simulierten Versagenszustand dar.
Ferner wird bei der Simulation ein Verhältnis zwischen dem Winkelfehler AE und dem korrigierten Bestimmungswert VHSC, während der zu erfassenden Winkel θ 0° bis 360° sowohl im Normalzustand als auch im simulierten Versagenszustand durchläuft, in einem Schaubild gezeichnet. Bei der folgenden Beschreibung wird solch ein Schaubild als Korrekturverhältnis-Schaubild bezeichnet. 13 zeigt das korrigierte Verhältnis-Schaubild in dem Normalzustand und in dem simulierten Versagenszustand. In 13 stellt die horizontale Achse den Winkelfehler AE dar, und die vertikale Achse stellt den korrigierten Bestimmungswert VHSC dar. In 13 stellt der mit dem Bezugszeichen e(0) versehene Punkt das korrigierte Verhältnis-Schaubild in dem Normalzustand dar, und die mit dem Bezugszeichen e(100) versehene Kurve stellt das korrigierte Verhältnis-Schaubild in dem simulierten Versagenszustand dar.
Wie in 12 gezeigt, überlappen sich die Variationsbreite des Anfangsbestimmungswerts VHS in dem Anfangsverhältnis-Schaubild d(0) und dem des Anfangsbestimmungswerts VHS in dem Anfangsverhältnis-Schaubild d(100). Das bedeutet, dass es nicht möglich ist, zwischen dem Normalzustand und einem Versagen, das durch den simulierten Versagenszustand auf der Grundlage des Anfangsbestimmungswerts VHS dargestellt ist, zu unterscheiden.
Zum Beispiel sei angenommen, dass der Winkelsensor 1 bestimmt dahingehend wurde, im Normalzustand zu sein, wenn der Anfangsbestimmungswert VHS kleiner gleich einem Grenzwert ist, und dass der Winkelsensor 1 bestimmt wurde, versagt zu haben, wenn der Anfangsbestimmungswert VHS den Grenzwert überschreitet. In solch einem Fall, wenn der Grenzwert auf einen Wert größer als 0 mV und kleiner als der Minimalwert des Anfangsbestimmungswerts VHS in dem Anfangsverhältnis-Schaubild d(100) festgelegt ist, kann der Anfangsbestimmungswert VHS den Grenzwert überschreiten und der Winkelsensor 1 kann somit bestimmt sein, selbst in dem Normalzustand versagt zu haben. Wenn der Grenzwert auf einen Wert größer gleich dem Minimalwert des Anfangsbestimmungswerts VHS in dem Anfangsverhältnis-Schaubild d(100) und kleiner gleich dem Maximalwert des Anfangsbestimmungswerts VHS in dem Anfangsverhältnis-Schaubild d(0) festgelegt ist, kann der Anfangsbestimmungswert VHS den Grenzwert überschreiten und der Winkelsensor 1 kann somit bestimmt sein, selbst in dem Normalzustand versagt zu haben, und ebenso kann der Anfangsbestimmungswert VHS kleiner gleich dem Grenzwert werden und der Winkelsensor 1 kann somit bestimmt sein, selbst in dem simulierten Versagenszustand in dem Normalzustand zu sein. Wenn der Grenzwert auf einen Wert größer gleich dem Maximalwert des Anfangsbestimmungswerts VHS in dem Anfangsverhältnis-Schaubild d(0) und kleiner gleich dem Maximalwert des Anfangsbestimmungswerts VHS in dem Anfangsverhältnis-Schaubild d(100) festgelegt ist, kann der Anfangsbestimmungswert VHS kleiner gleich dem Grenzwert werden und der Winkelsensor 1 kann somit bestimmt sein, selbst in dem simulierten Versagenszustand in dem Normalzustand zu sein.
Im Gegensatz dazu, wie in 13 gezeigt, überlappen sich die Variationsbreite des korrigierten Bestimmungswerts VHSC in dem korrigierten Verhältnis-Schaubild e(0) und das des korrigierten Bestimmungswerts VHSC in dem korrigierten Verhältnis-Schaubild e(100) nicht. Dies ermöglicht eine Unterscheidung zwischen dem Normalzustand und einem Versagen, das durch den simulierten Versagenszustand auf der Grundlage des korrigierten Bestimmungswerts VHSC in der folgenden Weise. Genauer ist der Winkelsensor 1 bestimmt, in dem Normalzustand zu sein, wenn der korrigierte Bestimmungswert VHSC kleiner gleich einem Grenzwert ist, und bestimmt, versagt zu haben, wenn der korrigierte Bestimmungswert VHSC den Grenzwert überschreitet. Der Grenzwert ist auf einen Wert größer gleich dem Maximalwert des korrigierten Bestimmungswerts VHSC in dem korrigierten Verhältnis-Schaubild e(0) und kleiner als der Minimalwert des korrigierten Bestimmungswerts VHSC in dem korrigierten Verhältnis-Schaubild e(100) festgelegt. Dies ermöglicht es dem korrigierten Bestimmungswert VHSC, den Grenzwert nie zu überschreiten, wenn in dem Normalzustand, und den Grenzwert immer zu überschreiten, wenn in dem simulierten Versagenszustand. Es ist somit möglich, zwischen dem Normalzustand und einem Versagen, das durch den simulierten Versagenszustand auf der Grundlage des korrigierten Bestimmungswerts VHSC dargestellt wird, zu unterscheiden.
Bis hierher wurde die Unterscheidung zwischen dem Normalzustand und einem Versagen, das durch den simulierten Versagenszustand dargestellt wird, auf der Grundlage des Simulationsergebnisses erörtert. Jedoch wird die vorangehende Erörterung auch auf die Unterscheidung zwischen zwei Zuständen mit jeweils unterschiedlichen Variationsbreiten des korrigierten Bestimmungswerts VHSC angewendet. Insbesondere wenn der korrigierte Bestimmungswert VHSC Variationsbreiten zeigt, die sich voneinander unterscheiden, aber einander in zwei Zuständen überlappen, ist es nicht möglich, zwischen den zwei Zuständen auf Grundlage des korrigierten Bestimmungswerts VHSC zu unterscheiden. Selbst in solch einem Fall, wenn die Variationsbereiche des korrigierten Bestimmungswerts VHSC in den zwei Zuständen einander nicht überlappen, ist es möglich, zwischen den zwei Zuständen auf der Grundlage des korrigierten Bestimmungswerts VHSC zu unterscheiden. Der Grund ist, dass der korrigierte Bestimmungswert VHSC bei der Variationsbreite deutlich geringer ist als der Anfangsbestimmungswert VHS.
Angenommen, dass die vorangehenden zwei Zustände ein Zustand, bei dem der Winkelsensor 1 dahingehend bestimmt wird, normal zu sein, und ein Zustand, bei dem der Winkelsensor 1 bestimmt wird, versagt zu haben, sind, kann das Versagen des Winkelsensors 1 mithilfe des korrigierten Bestimmungswerts VHSC erfasst werden, selbst wenn das Versagen nicht mithilfe des Anfangsbestimmungswerts VHS erfasst werden kann. Wie aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich ermöglicht die vorliegende Ausführungsform eine genaue Bestimmung des Zustands des Winkelsensors 1. Insbesondere ermöglicht die vorliegende Ausführungsform eine genaue Bestimmung, ob der Winkelsensor 1 versagt hat.
Angenommen, dass der durch die Gleichung (6) ausgedrückte Korrekturwert CV genutzt wird und es tritt solch ein Versagen des Winkelsensors 1 dahingehend auf, dass sich das Erfassungssignal S12 von demjenigen im Normalzustand verändert. In einem solchen Fall ändert sich der Korrekturwert CV von demjenigen im Normalzustand. Jedoch ist der Wert des Koeffizienten „a” in Gleichung (6) erheblich geringer als die Amplitude der Idealkomponente des Erfassungssignals S12. Somit ist in dem Fall eines solchen Versagens des Winkelsensors 1 dahingehend, dass sich das Erfassungssignal S12 von demjenigen im Normalzustand ändert, der Änderungsbetrag des Korrekturwerts CV deutlich geringer als derjenige des Anfangsbestimmungswerts VHS. Es ist somit möglich, das Versagen des Winkelsensors 1 mithilfe des korrigierten Bestimmungswerts VHSC genau zu erfassen, selbst in dem Fall des zuvor genannten Versagens.
Ebenfalls angenommen, dass der durch die Gleichung (6) ausgedrückte Korrekturwert CV genutzt wird und es tritt solch ein Versagen des Winkelsensors 1 dahingehend auf, dass sich das Erfassungssignal S11 oder S12 von demjenigen im Normalzustand verändert. In solch einem Fall ändert sich der Korrekturwert CV von demjenigen im Normalzustand. Jedoch sind die Werte der Koeffizienten „a” und „c” in Gleichung (6) erheblich geringer als die Amplituden der Idealkomponenten der Erfassungssignale S11 und S12. Somit ist, in dem Fall eines solchen Versagens des Winkelsensors 1, dass sich das Erfassungssignal S11 oder S12 von demjenigen im Normalzustand ändert, der Änderungsbetrag des Korrekturwerts CV deutlich geringer als der des Anfangsbestimmungswerts VHS. Es ist somit möglich, das Versagen des Winkelsensors 1 mithilfe des korrigierten Bestimmungswerts VHSC genau zu erfassen, selbst in dem Fall des zuvor genannten Versagens.
Nun wird ein Beispiel eines Verfahrens zum Bestimmen des Bestimmungsbereichs beschrieben. Zunächst wird eine Beschreibung der Versagensmodi des Winkelsensors 1 angegeben. Mögliche Versagen des Winkelsensors 1 umfassen ein Versagen, das durch ein Versagen zumindest einer der Erfassungsschaltungen 10, 20 und 30 verursacht wird. Ein Versagen einer Erfassungsschaltung umfasst ein Versagen, das sich aus einem Kurzschluss von zumindest einem der Vielzahl der in der Erfassungsschaltung aufgewiesenen MR-Elemente 50 ergibt, und eines, das sich aus einer Trennung der oberen und/oder unteren Elektroden 63 und 62 ergibt. Wenn zumindest eine der Erfassungsschaltungen 10, 20 und 30 versagt hat bzw. ausfällt, wird zumindest eines der Erfassungssignale S11, S12 und S13 von dem in normalen Zeiten verschieden. Tritt solch ein Versagen des Winkelsensors 1 auf, wird der Winkelfehler AE größer als der in normalen Zeiten, und der korrigierte Bestimmungswert VHSC wird von dem in normalen Zeiten verschieden. Mögliche Ursachen des Winkelfehlers AE weisen welche auf, die dem Versagen des Winkelsensors 1 zugeschrieben werden können und solche, die dem Versagen des Winkelsensors 1 nicht zugeschrieben werden können.
Zum Beispiel wird der Bestimmungsbereich bestimmt, die Erfassung eines solchen Versagens des Winkelsensors 1 zu ermöglich, dass der Winkelfehler AE den zulässigen Bereich überschreitet. Das Verfahren zum Bestimmen des Bestimmungsbereichs wird untenstehend genauer beschrieben. Bei dem Verfahren zum Bestimmen des Bestimmungsbereichs wird zuerst ein Verhältnis zwischen dem maximalen Absolutwert des Winkelfehlers AE und dem maximalen Absolutwert des korrigierten Bestimmungswerts VHSC durch Simulation oder Experiment bestimmt. Das Verhältnis kann durch die folgenden ersten und zweiten Schritte bestimmt werden.
Bei dem ersten Schritt wird ein Signal, das durch Addieren eines Offset-Werts zu dem Normalerfassungssignal S11 erhalten wird, um ein Versagen des Winkelsensors 1 zu simulieren, an dem in 4 gezeigten Eingangsanschluss P10 eingegeben. Die Normalerfassungssignale S12 und S13 werden jeweils an den Eingangsanschlüssen P20 und P30 eingegeben. Dann wird ein Korrekturverhältnis-Schaubild gezeichnet, welches das Verhältnis zwischen dem Winkelfehler AE und dem korrigierten Bestimmungswert VHSC darstellt, während der zu erfassende Winkel θ 0° bis 360° durchläuft. Bei dem ersten Schritt wird ein solcher Vorgang eine Vielzahl von Malen mit unterschiedlichen Offset-Werten durchgeführt. Eine Vielzahl von Korrekturverhältnis-Schaubildern, die einer Vielzahl von Offset-Werten entspricht, wird dadurch erhalten.
14 und 15 zeigen Beispiele der Vielzahl von Korrekturverhältnis-Schaubildern, die durch den ersten Schritt erhalten werden. In den 14 und 15 stellt die horizontale Achse den Winkelfehler AE dar, und die vertikale Achse stellt den korrgierten Bestimmungswert VHSC dar. Die mit dem Bezugszeichen f(–200) versehene Kurve stellt das Korrekturverhältnis-Schaubild dar, wenn der Offset-Wert –200 mV ist. Die mit dem Bezugszeichen f(–100) versehene Kurve stellt das Korrekturverhältnis-Schaubild dar, wenn der Offset-Wert –100 mV ist. Die mit dem Bezugszeichen f(100) versehene Kurve stellt das Korrekturverhältnis-Schaubild dar, wenn der Offset-Wert 100 mV ist. Die mit dem Bezugszeichen f(200) versehene Kurve stellt das Korrekturverhältnis-Schaubild dar, wenn der Offset-Wert 200 mV ist. Der mit dem Bezugszeichen f(0) versehene Punkt stellt das Korrekturverhältnis-Schaubild dar, wenn der Offset-Wert 0 ist.
Bei dem zweiten Schritt wird das Verhältnis zwischen dem maximalen Absolutwert des Winkelfehlers AE und dem maximalen Absolutwert des korrigierten Bestimmungswerts VHSC in der folgenden Weise mithilfe der Vielzahl von Korrekturverhältnis-Schaubildern, die durch den ersten Schritt erhalten werden, bestimmt. In der folgenden Beschreibung wird ein Punkt, der eine Kombination jedweden gegebenen Werts AEn des Winkelfehlers AE und jedweden gegebenen Werts VHSCn des korrigierten Bestimmungswerts VHSC in 14 und 15 mit (AEn, VHSCn) versehen.
Bei dem zweiten Schritt werden zunächst ein maximaler Absolutwert AEm des Winkelfehlers AE und ein maximaler Absolutwert VHSCm des korrigierten Bestimmungswerts VHSC für jedes der Vielzahl von Korrekturverhältnis-Schaubildern bestimmt, außer dem Korrekturverhältnis-Schaubild, wenn der Offset-Wert 0 ist, bestimmt. Für die Korrekturverhältnis-Schaubilder mit negativen Offset-Werten, wird ein Punkt (–AEm, –VHSCm) als ein erster Punkt und ein Punkt (AEm, –VHSCm) als ein zweiter Punkt angenommen. Für die Korrekturverhältnis-Schaubilder mit positiven Offset-Werten, wird ein Punkt (AEm, VHSCm) als ein erster Punkt und ein Punkt (–AEm, –VHSCm) als ein zweiter Punkt angenommen.
Als nächstes wird, wie in 15 gezeigt, eine gerade Linie oder eine polygonale Linie nahe einer geraden Linie, die eine Vielzahl erster Punkte, die der Vielzahl von Korrekturverhältnis-Schaubildern entspricht, gezeichnet. Solche eine gerade Linie oder polygonale Linie wird als die erste Linie bezeichnet und mit dem Bezugszeichen L1 versehen. Ferner wird eine gerade Linie oder eine polygonale Linie nahe einer geraden Linie, die eine Vielzahl zweiter Punkte, die der Vielzahl von Korrekturverhältnis-Schaubildern entspricht, gezeichnet. Solche eine gerade Linie oder polygonale Linie wird als die zweite Linie bezeichnet und mit dem Bezugszeichen L2 versehen. Die ersten und zweiten Linien L1 und L2 stellen ein Verhältnis zwischen dem maximalen Absolutwert des korrigierten Bestimmungswerts VHSC und dem maximalen Absolutwert des Winkelfehlers AE dar.
Das Verfahren zum Bestimmen des Bestimmungsbereichs verwendet die ersten und zweiten Linien L1 und L2, um den Bestimmungsbereichs in der folgenden Weise zu bestimmen. Anfangs wird ein maximaler Absolutwert AEmax des zulässigen Winkelfehlers AE bestimmt. In 15 wird AEmax als Beispiel auf 7° festgelegt. Danach wird in 15 eine dritte Linie L3, die AEmax darstellt, und eine vierte Linie L4, die –AEmax darstellt, gezeichnet. Der Bereich des Winkelfehlers AE zwischen den dritten und vierten Linien L3 und L4 stellt den zulässigen Bereich des Winkelfehlers AE dar. Dann wird der Wert des korrigierten Bestimmungswerts VHSC an der Schnittstell der dritten und ersten Linien L3 und L1 als ein erster Grenzwert VT1 angenommen, und der Wert des korrigierten Bestimmungswerts VHSC an der Schnittstell der dritten und zweiten Linien L3 und L2 als ein zweiter Grenzwert VT2 angenommen.
Wenn der korrigierte Bestimmungswert VHSC zwischen dem ersten Grenzwert VT1 und dem zweiten Grenzwert VT2 liegt, fällt der Winkelfehler AE innerhalb des zulässigen Bereichs des Winkelfehlers AE. Der breiteste Bestimmungsbereich erstreckt sich somit von dem ersten Grenzwert VT1 zu dem zweiten Grenzwert VT2. Der Bestimmungsbereich kann ein engerer Bereich innerhalb des Bereichs, der sich von dem ersten Grenzwert VT1 zu dem zweiten Grenzwert VT2 erstreckt, sein.
Die Auswirkungen des Winkelsensors 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform außer denen, die sich aus der Zustandsbestimmungsvorrichtung 4 ergeben, werden nun beschrieben. Bei dem Winkelsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erzeugt die Erfassungssignal-Erzeugungseinheit 2 die Erfassungssignale S11, S12 und S13, deren Idealkomponenten zueinander um 120° phasenverschoben sind. Bei der Winkelerfassungseinheit 3 erzeugt die Berechnungseinheit 31 das Signal Sa, das die Differenz zwischen den Erfassungssignalen S11 und S12 anzeigt, und die Berechnungseinheit 32 das Signal Sb, das die Differenz zwischen den Erfassungssignalen S13 und S12 anzeigt. Wenn das Signal Sa durch die Berechnungseinheit 31 erzeugt wird, heben sich die harmonischen Fehlerkomponenten des Erfassungssignals S11 und die des Erfassungssignals S12 einander auf. Wenn das Signal Sb durch die Berechnungseinheit 32 erzeugt wird, heben sich die harmonischen Fehlerkomponenten des Erfassungssignals S13 und die des Erfassungssignals S12 einander auf. Die Berechnungseinheit 33 führt einen Vorgang mithilfe der Signale Sa und Sb durch, um den Erfassungswinkelwert θs zu erzeugen. Die vorliegende Ausführungsform ermöglicht somit die Erzeugung des Erfassungswinkelwerts θs, der eine Verringerung bei dem Fehler, der sich aus den dritten harmonischen Fehlerkomponenten der Erfassungssignale S11, S12 und S13 ergibt, erreicht.
[Zweite Ausführungsform]
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben. Der Winkelsensor 1 gemäß der zweiten Ausführungsform weist eine Erfassungssignal-Erzeugungseinheit 102, eine Winkelerfassungseinheit 103 und eine Zustandsbestimmungsvorrichtung 104 auf, anstelle der Erfassungssignal-Erzeugungseinheit 2, der Winkelerfassungseinheit 3 und der Zustandsbestimmungsvorrichtung 4 der ersten Ausführungsform. Die Erfassungssignal-Erzeugungseinheit 102 und die Winkelerfassungseinheit 103 entsprechen der Einheit zum Erzeugen für Informationen einer physikalischen Größe.
Zunächst wird die Erfassungssignal-Erzeugungseinheit 102 unter Bezugnahme auf 16 beschrieben. 16 ist ein Schaltdiagramm, das die Ausgestaltung einer Erfassungssignal-Erzeugungseinheit 102 veranschaulicht. Die Erfassungssignal-Erzeugungseinheit 102 erzeugt ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Erfassungssignal S21, S22, S23 und S24 jeweils mit einer Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel θ. Die Erfassungssignal-Erzeugungseinheit 102 weist eine erste Erfassungsschaltung 110 zum Erzeugen des ersten Erfassungssignals 21, eine zweite Erfassungsschaltung 120 zum Erzeugen des zweiten Erfassungssignals 22, eine dritte Erfassungsschaltung 130 zum Erzeugen des dritten Erfassungssignals 23, und eine vierte Erfassungsschaltung 140 zum Erzeugen des vierten Erfassungssignals 24 auf. Jede der ersten bis vierten Erfassungsschaltungen 110, 120, 130 und 140 weist zumindest ein Magneterfassungselement zum Erfassen des Drehmagnetfelds MF auf. Die Erfassungssignal-Erzeugungsvorrichtung 2 weist ferner einen Stromversorgungsanschluss V und einen Masseanschluss G auf. Eine Stromversorgungsspannung einer vorgegebenen Größe, wie etwa 5 Volt, wird zwischen dem Stromversorgungsanschluss V und dem Masseanschluss G angelegt.
Da die Richtung DM des Drehmagnetfelds MF dreht mit einer vorgegebenen Periode, der zu erfassende Winkel θ variiert mit einer vorgegebenen Periode. In solch einem Fall variieren alle ersten bis vierten Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24 periodisch mit einer zu der vorgegebenen Periode gleichen Signalperiode. Die ersten bis vierten Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24 sind zueinander phasenverschoben.
Die erste Erfassungsschaltung 110 umfasst ein Paar in Reihe geschalteter Magneterfassungselemente R111 und R112 und einen Ausgangsanschluss E110. Ein Ende des Magneterfassungselements R111 ist mit dem Stromversorgungsanschluss V verbunden. Das andere Ende des Magneterfassungselements R111 ist mit einem Ende des Magneterfassungselements R112 und dem Ausgangsanschluss E110 verbunden. Das andere Ende des Magneterfassungselements R111 ist mit dem Masseanschluss G verbunden. Der Ausgangsanschluss E110 gibt das erste Erfassungssignal S21 aus, das dem Potential an dem Verbindungspunkt zwischen den Magneterfassungselementen R111 und R112 entspricht.
Die zweite Erfassungsschaltung 120 umfasst ein Paar in Reihe geschalteter Magneterfassungselemente R121 und R122 und einen Ausgangsanschluss E120. Ein Ende des Magneterfassungselements R121 ist mit dem Stromversorgungsanschluss V verbunden. Das andere Ende des Magneterfassungselements R121 ist mit einem Ende des Magneterfassungselements R122 und dem Ausgangsanschluss E120 verbunden. Das andere Ende des Magneterfassungselements R121 ist mit dem Masseanschluss G verbunden. Der Ausgangsanschluss E120 gibt das zweite Erfassungssignal S22 aus, das dem Potential an dem Verbindungspunkt zwischen den Magneterfassungselementen R121 und R122 entspricht.
Die dritte Erfassungsschaltung 130 weist ein Paar in Reihe geschalteter Magneterfassungselemente R131 und R132 und einen Ausgangsanschluss E130 auf. Ein Ende des Magneterfassungselements R131 ist mit dem Stromversorgungsanschluss V verbunden. Das andere Ende des Magneterfassungselements R131 ist mit einem Ende des Magneterfassungselements R132 und dem Ausgangsanschluss E130 verbunden. Das andere Ende des Magneterfassungselements R131 ist mit dem Masseanschluss G verbunden. Der Ausgangsanschluss E130 gibt das dritte Erfassungssignal S23 aus, das dem Potential an dem Verbindungspunkt zwischen den Magneterfassungselementen R131 und R132 entspricht.
Die vierte Erfassungsschaltung 140 weist ein Paar in Reihe geschalteter Magneterfassungselemente R141 und R142 und einen Ausgangsanschluss E140 auf. Ein Ende des Magneterfassungselements R141 ist mit dem Stromversorgungsanschluss V verbunden. Das andere Ende des Magneterfassungselements R141 ist mit einem Ende des Magneterfassungselements R142 und dem Ausgangsanschluss E140 verbunden. Das andere Ende des Magneterfassungselements R141 ist mit dem Masseanschluss G verbunden. Der Ausgangsanschluss E140 gibt das vierte Erfassungssignal S24 aus, das dem Potential an dem Verbindungspunkt zwischen den Magneterfassungselementen R141 und R142 entspricht.
Die Magneterfassungselemente R111, R112, R121, R122, R131, R132, R141 und R142 sind in der gleichen Weise eingerichtet wie die Magneterfassungselemente R11, R12, R21, R22, R31 und R32 der ersten Ausführungsform außer den Magnetisierungsrichtungen der gepinnten Magnetisierungsschichten.
Bei der ersten Erfassungsschaltung 110 sind die gepinnten Magnetisierungsschichten der MR-Elemente, die das Magneterfassungselement R111 aufweist, in der X-Richtung magnetisiert. Diese Magnetisierungsrichtung wird nachfolgend als die erste Richtung D11 bezeichnet. Die gepinnten Magnetisierungsschichten der MR-Elemente, die das Magneterfassungselement R112 aufweist, sind in einer zu der ersten Richtung D11 entgegengesetzten Richtung, d. h. der X-Richtung magnetisiert. Bei der ersten Erfassungsschaltung 110 variiert das Potential an dem Verbindungspunkt zwischen den Magneterfassungselemente R111 und R112 in Abhängigkeit zu der Stärke einer Komponente in der ersten Richtung D11 des Drehmagnetfelds MF. Somit erfasst die erste Erfassungsschaltung 110 die Stärke der Komponente in der ersten Richtung D11 des Drehmagnetfelds MF und erzeugt ein Signal, das die Stärke als das erste Erfassungssignal S21 anzeigt. Die Stärke der Komponente in der ersten Richtung D11 des Drehmagnetfelds MF hat eine Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel θ.
Bei der zweiten Erfassungsschaltung 120 sind die gepinnten Magnetisierungsschichten der MR-Elemente, die das Magneterfassungselement R121 aufweist, in der X-Richtung magnetisiert. Diese Magnetisierungsrichtung wird nachfolgend als die zweite Richtung D12 bezeichnet. Die gepinnten Magnetisierungsschichten der MR-Elemente, die das Magneterfassungselement R122 aufweist, sind in der zu der zweiten Richtung D12, das heißt, in der X-Richtung magnetisiert. Bei der zweiten Erfassungsschaltung 120 variiert das Potential an dem Verbindungspunkt zwischen den Magneterfassungselemente R121 und R122 in Abhängigkeit zu der Stärke einer Komponente in der zweiten Richtung D12 des Drehmagnetfelds MF. Somit erfasst die zweite Erfassungsschaltung 120 die Stärke der Komponente in der zweiten Richtung D12 des Drehmagnetfelds MF und erzeugt ein Signal, das die Stärke als das zweite Erfassungssignal S22 anzeigt. Die Stärke der Komponente in der zweiten Richtung D12 des Drehmagnetfelds MF hat eine Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel θ.
Bei der dritten Erfassungsschaltung 130 sind die gepinnten Magnetisierungsschichten der MR-Elemente, die das Magneterfassungselement R131 aufweist, in einer Y-Richtung magnetisiert. Diese Magnetisierungsrichtung wird nachfolgend als die dritte Richtung D13 bezeichnet. Die gepinnten Magnetisierungsschichten der MR-Elemente, die das Magneterfassungselement R132 aufweist, sind in einer zu der dritten Richtung D13 entgegengesetzten Richtung, d. h. der Y-Richtung magnetisiert. Bei der dritten Erfassungsschaltung 130 variiert das Potential an dem Verbindungspunkt zwischen den Magneterfassungselemente R131 und R132 in Abhängigkeit zu der Stärke einer Komponente in der dritten Richtung D13 des Drehmagnetfelds MF. Somit erfasst die dritte Erfassungsschaltung 130 die Stärke der Komponente in der dritten Richtung D13 des Drehmagnetfelds MF und erzeugt ein Signal, das die Stärke als das dritte Erfassungssignal S23 anzeigt. Die Stärke der Komponente in der dritten Richtung D13 des Drehmagnetfelds MF hat eine Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel θ.
Bei der vierten Erfassungsschaltung 140 sind die gepinnten Magnetisierungsschichten der MR-Elemente, die das Magneterfassungselement R141 aufweist, in der Y-Richtung magnetisiert. Diese Magnetisierungsrichtung wird nachfolgend als die vierte Richtung D14 bezeichnet. Die gepinnten Magnetisierungsschichten der MR-Elemente, die das Magneterfassungselement R142 aufweist, sind in einer zu der vierten Richtung D14 entgegengesetzten Richtung, d. h. der Y-Richtung magnetisiert. Bei der vierten Erfassungsschaltung 140 variiert das Potential an dem Verbindungspunkt zwischen den Magneterfassungselemente R141 und R142 in Abhängigkeit zu der Stärke einer Komponente in der vierten Richtung D14 des Drehmagnetfelds MF. Somit erfasst die vierte Erfassungsschaltung 140 die Stärke der Komponente in der vierten Richtung D14 des Drehmagnetfelds MF und erzeugt ein Signal, das die Stärke als das vierte Erfassungssignal S24 anzeigt. Die Stärke der Komponente in der dritten Richtung D14 des Drehmagnetfelds MF hat eine Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel θ.
Angesichts der Herstellungsgenauigkeit der MR-Elemente oder anderer Faktoren, können sich die Magnetisierungsrichtungen der gepinnten Magnetisierungsschichten der Vielzahl der MR-Elemente in den Erfassungsschaltungen 110, 120, 130 und 140 leicht von den obenstehend beschriebenen unterscheiden.
Wenn der zu erfassende Winkel θ mit einer vorgegebenen Periode variiert, enthält jedes der Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24 eine Idealkomponente und eine Fehlerkomponente. Die folgende Beschreibung nimmt an, dass alle Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24 im Ausmaß angepasst sind, so dass die Zentren der Änderung ihrer Idealkomponenten Null werden. Die Idealkomponenten der Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24 sind zueinander phasenverschoben und haben ein vorgegebenes Phasenverhältnis zueinander. Bei der vorliegenden Ausführungsform, insbesondere, sind die Idealkomponenten der Erfassungssignale S21 und S22 um 180° zueinander phasenverschoben. Die Idealkomponenten der Erfassungssignale S21 und S23 sind um 90° zueinander phasenverschoben. Die Idealkomponenten der Erfassungssignale S23 und S24 sind um 180° zueinander phasenverschoben.
Es wird nun auf 17 Bezug genommen, um die Winkelerfassungseinheit 103 und die Zustandsbestimmungsvorrichtung 104 zu beschreiben. 17 ist ein Funktions-Blockdiagramm, welches die Ausgestaltung der Winkelerfassungseinheit 103 und der Zustandsbestimmungsvorrichtung 104 veranschaulicht. Die Winkelerfassungseinheit 103 und die Zustandsbestimmungsvorrichtung 104 können beispielsweise durch eine ASIC-Schaltung (application-specific integrated circuit) oder einen Mikrocomputer implementiert sein.
Die Winkelerfassungseinheit 103 führt mithilfe der ersten bis vierten Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24 einen Vorgang bzw. eine Operation durch, um den Erfassungswinkelwert θs mit einer Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel θ zu erzeugen. Die Winkelerfassungseinheit 103 umfasst Eingangsanschlüsse P110, P120, P130 und P140, um jeweils die Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24 zu empfangen. Die Winkelerfassungseinheit 103 umfasst ferner Berechnungseinheiten 131 und 132 und eine Winkelberechnungseinheit 133.
Die Berechnungseinheit 131 erzeugt ein Signal Se, welches eine Differenz zwischen dem an dem Eingangsanschluss P110 empfangenen Erfassungssignal S21 und dem an dem Eingangsanschluss P120 empfangenen Erfassungssignal S22 angibt. Die Berechnungseinheit 132 erzeugt ein Signal Sf, das eine Differenz zwischen dem an dem Eingangsanschluss P130 empfangenen Erfassungssignal S23 und dem an dem Eingangsanschluss P140 empfangenen Erfassungssignal S24 angibt. Die Winkelberechnungseinheit 113 erzeugt den Erfassungswinkelwert θs mittels Durchführen eines Vorgangs mithilfe der von den Berechnungseinheiten 131 und 132 erzeugten Signale Se und Sf. Die Signale Se und Sf werden durch die folgenden Gleichungen (8) bzw. (9) ausgedrückt. Se = S21 – S22 (8) Sf = S23 – S24 (9)
18 ist ein Wellenformdiagramm, das die Wellenformen des ersten bis vierten Erfassungssignals S21, S22, S23 und 24 und die Signale Se und Sf veranschaulicht. In 18 stellt die Horizontalachse den zu erfassenden Winkel θ dar, und die Vertikalachse stellt die Signale S21, S22, S23, S24, Se und Sf in relativen Werten dar.
Die Winkelberechnungseinheit 133 ist dazu eingerichtet und arbeitet auf dieselbe Weise wie die Winkelberechnungseinheit 33 der in 5 gezeigten ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass die Berechnungseinheit 337 einen anderen Vorgang durchführt. Wie die Winkelberechnungseinheit 133 arbeitet, wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. In der Winkelberechnungseinheit 133 normalisiert die Normalisierungseinheit 331 das Signal Se, um ein Signal Sen zu erzeugen. Die Normalisierungseinheit 332 normalisiert das Signal Sf um ein Signal Sfn zu erzeugen. Die Normalisierungseinheiten 331 und 332 normalisieren die Signale Se und Sf um die Signale Sen und Sfn zu erzeugen, so dass die Signale Sen und Sfn beide einen Maximalwert von 1 besitzen und einen Minimalwert von –1 besitzen.
Die Additionseinheit 333 addiert die Signale Sen und Sfn, um ein Signal Sg zu erzeugen. Die Subtraktionseinheit 334 subtrahiert das Signal Sfn von dem Signal Sen, um ein Signal Sh zu erzeugen.
Die Normalisierungseinheit 335 normalisiert das Signal Sg, um ein Signal Sgn zu erzeugen. Die Normalisierungseinheit 336 normalisiert das Signal Sh, um ein Signal Shn zu erzeugen. Die Normalisierungseinheiten 335 und 336 normalisieren die Signale Sg und Sh, um die Signale Sgn und Shn zu erzeugen, so dass die Signale Sgn und Shn beide einen Maximalwert von 1 und einen Minimalwert von –1 besitzen.
Die Berechnungseinheit 337 führt einen durch die folgende Gleichung (10) ausgedrückten Vorgang durch, um den Erfassungswinkelwert θs zu erzeugen. Es sei angemerkt, dass „atang” in Gleichung (10) die Arcustangens-Funktion meint. θs = atan(Sgn/Shn) + C2 (10)
In Gleichung (10) ist C2 eine Konstante, die einen Winkel darstellt. Die Konstante C2 ist beispielsweise –45°. Die Konstante C2 kann gemäß solcher Faktoren wie der Montagegenauigkeit der Erfassungssignalerzeugungseinheit 102 angepasst werden.
Liegt θs im Bereich von 0° bis kleiner als 360°, hat θs in Gleichung (10) zwei Lösungen 180°, die verschiedene Werte besitzen. Welche der beiden Lösungen von θs in Gleichung (10) der echte Wert von θs ist, kann aus der Kombination positiver und negativer Vorzeichen von Sgn und Shn bestimmt werden. Die Berechnungseinheit 337 bestimmt θs auf Grundlage der Gleichung (10) und der vorausgehenden Bestimmung der Kombinierung positiver und negativer Vorzeichen von Sgn und Shn innerhalb des Bereichs von 0° bis kleiner als 360°.
Nun wird die in 17 gezeigte Zustandsbestimmungsvorrichtung 104 beschrieben. Die Zustandsbestimmungsvorrichtung 104 umfasst eine Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit 141, eine Korrekturverarbeitungseinheit 142 und eine Bestimmungseinheit 143. Die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit 141 erzeugt mittels Durchführen eines Vorgangs mithilfe der jeweiligen, an den Eingangsanschlüssen P110, P120, P130 und P140 empfangenen ersten bis vierten Erfassungssignale S2, S22, S23 und S24 zumindest einen Anfangsbestimmungswert. Die Korrekturverarbeitungseinheit 142 führt mithilfe von einem des ersten bis vierten Erfassungssignals S21, S22, S23 und S24 eine Korrekturverarbeitung an dem zumindest einen Anfangsbestimmungswert durch, um zumindest einen korrigierten Bestimmungswert zu erzeugen. Die Bestimmungseinheit 142 bestimmt auf Grundlage des zumindest einen korrigierten Bestimmungswerts, ob sich der Winkelsensor 1 in einem vorgegebenen Zustand oder in dem Normalzustand befindet.
Ist der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand, enthält der zumindest eine Anfangsbestimmungswert eine Idealwertkomponente und eine Abweichungskomponente. Die Abweichungskomponente variiert in Abhängigkeit von einer vorgegeben physikalischen Größe oder dem zu erfassenden Winkel θ. Die Korrekturverarbeitung wird durchgeführt, um es dem zumindest einen korrigierten Bestimmungswert, der erzeugt wird, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand befindet, zu ermöglichen, hinsichtlich seiner Abweichungskomponente niedriger zu sein als der zumindest eine Anfangsbestimmungswert, der erzeugt wird, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand befindet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ergibt sich die Abweichungskomponente insbesondere aus den Fehlerkomponenten der Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24.
Insbesondere normalisiert bei der vorliegenden Ausführungsform die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit 141 die ersten bis vierten Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24, die an den Eingangsanschlüssen P110, P120, P130 und P140 empfangen werden, so dass diese Signale einen Maximalwert von 1 und einen Minimalwert von –1 besitzen. Bei der folgenden, die Vorgänge der Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit 141 und die Korrekturverarbeitungseinheit 142 betreffenden Beschreibung beziehen sich das erste bis vierte Erfassungssignal S21, S22, S23 und S24 auf die normalisierten Signale, falls nicht anderweitig angegeben.
Die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit 141 erzeugt mittels Durchführen eines Vorgangs umfassend das Bestimmen der Summe aus dem ersten Erfassungssignal S21 und dem zweiten Erfassungssignal S22 einen ersten Anfangsbestimmungswert VHS1 und erzeugt mittels Durchführen eines Vorgangs umfassend das Bestimmen der Summe aus dem dritten Erfassungssignal S23 und dem vierten Erfassungssignal S24 einen zweiten Anfangsbestimmungswert VHS2. Der „Vorgang umfassend das Bestimmen der Summe aus dem ersten Erfassungssignal S21 und dem zweiten Erfassungssignal S22” umfasst das Multiplizieren der bestimmten Summe aus den Erfassungssignalen S21 und S22 mit einem vorgegebenen Koeffizienten zum Normalisieren oder für andere Zwecke, oder zum Addieren/Subtrahieren eines vorgegebenen Werts zu/von der bestimmten Summe aus den Erfassungssignalen S21 und S22. Die bei diesem Vorgang verwendeten Erfassungssignale S21 und S22 umfassen die normalisierten (Erfassungssignale). Ebenso umfasst der „Vorgang umfassend das Bestimmen der Summe aus dem dritten Erfassungssignal 23 und dem vierten Erfassungssignal S24” das Multiplizieren der bestimmten Summe aus den Erfassungssignalen S23 und S24, um einen vorgegebenen Koeffizienten zur Normalisierung oder für andere Zwecke, oder das Addieren/Subtrahieren eines vorgegebenen Werts zu/von der bestimmten Summe aus den Erfassungssignalen S23 und S24. Die bei diesem Vorgang genutzten Erfassungssignale S23 und S24 umfassen die normalisierten Signale. Der erste und zweite Anfangsbestimmungswert VHS1 und VHS2 werden durch die folgenden Gleichungen (11) bzw. (12) ausgedrückt. VHS1 = S21 + S22 (11) VHS2 = S23 + S24 (12)
Setzt sich jedes der Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24 nur aus der Idealkomponente zusammen und hat der Winkelsensor 1 nicht versagt, setzt sich der erste Anfangsbestimmungswert VHS 1 nur aus einer ersten Idealwertkomponente und der zweite Anfangsbestimmungswert VHS2 nur aus einer zweiten Idealwertkomponente zusammen. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind insbesondere die erste und die zweite Idealwertkomponente von konstantem Wert, der insbesondere 0 ist, ungeachtet des zu erfassenden Winkels θ.
Ist es so, dass wenn sich jedes der Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24 nicht nur aus der Idealkomponente zusammensetzt und der Winkelsensor 1 nicht versagt hat, sich der erste und/oder zweite Anfangsbestimmungswert VHS1 und VHS2 von dem Wert der ersten und/oder zweiten Idealwertkomponente unterscheiden, die dem entsprechen. Unterscheidet sich der erste Anfangsbestimmungswert VHS1 von dem Wert der ersten Idealwertkomponente, kann der erste Anfangsbestimmungswert VHS1 in Abhängigkeit des zu erfassenden Winkels θ variieren. Ebenso kann der zweite Anfangsbestimmungswert VHS2 in Abhängigkeit des zu erfassenden Winkels θ variieren, wenn sich der zweite Anfangsbestimmungswert VHS2 vom Wert der zweiten Idealwertkomponente unterscheidet.
Es wird nun angenommen, dass die Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24 jeweilige Fehlerkomponenten enthalten und sich der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand oder dem Normalzustand befindet. In einem solchen Fall enthält der erste Anfangsbestimmungswert VHS1 die erste Idealwertkomponente und eine erste Abweichungskomponente und der zweite Anfangsbestimmungswert VHS2 enthält die zweite Idealwertkomponente und eine zweite Abweichungskomponente. Die erste und die zweite Abweichungskomponente variieren jeweils in Abhängigkeit des zu erfassenden Winkels θ.
Die von der Korrekturverarbeitungseinheit 142 durchzuführende Korrekturverarbeitung umfasst eine erste Verarbeitung und eine zweite Verarbeitung. Die erste Verarbeitung ist eine Verarbeitung zum Erzeugen eines ersten korrigierten Bestimmungswerts VHSC1 durch Korrigieren des ersten Anfangsbestimmungswerts VHS1 mithilfe von zumindest einem der ersten bis vierten Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24. Ferner ist die erste Verarbeitung eine Verarbeitung, um es dem ersten korrigierten Bestimmungswert VHSC1, der erzeugt wird, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand befindet, zu ermöglichen, hinsichtlich der Abweichungskomponente niedriger zu sein als der zumindest eine Anfangsbestimmungswert VHSC1, der erzeugt wird, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand befindet. Mit anderen Worten ist die erste Verarbeitung eine Verarbeitung, um den ersten korrigierten Bestimmungswert VHSC1, der erzeugt wird, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand befindet, näher an die erste Idealwertkomponente zu bringen, verglichen mit dem Anfangsbestimmungswert VHS1, der erzeugt wird, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand befindet, in dem vorgegebenen Zustand näher an der Idealwertkomponente befindet.
Die zweite Verarbeitung ist eine Verarbeitung zum Erzeugen eines zweiten korrigierten Bestimmungswerts VHSC2 durch Korrigieren des zweiten Anfangsbestimmungswerts VHS2 mithilfe von zumindest einem der ersten bis vierten Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24. Ferner ist die zweite Verarbeitung eine Verarbeitung, um es dem zweiten korrigierten Bestimmungswert VHSC2, der erzeugt wird, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand befindet, zu ermöglichen, hinsichtlich der zweiten Abweichungskomponente niedriger zu sein als der zweite Anfangsbestimmungswert VHS2, der erzeugt wird, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand befindet. Mit anderen Worten ist die zweite Verarbeitung eine Verarbeitung, um den zweiten korrigierten Bestimmungswert VHSC2, der erzeugt wird, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand befindet, näher an die zweite Idealwertkomponente zu bringen, verglichen mit dem zweiten Anfangsbestimmungswert VHS2, der erzeugt wird, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand befindet.
Genauer ist die erste Verarbeitung eine Verarbeitung, um den ersten Korrekturwert CV1 von dem ersten Anfangsbestimmungswert VHS1 zu subtrahieren, um den ersten korrigierten Bestimmungswert VHSC1 zu erzeugen, wie durch die folgende Gleichung (13) ausgedrückt. VHSC1 = VHS1 – CV1 (13)
Genauer ist die zweite Verarbeitung eine Verarbeitung, um einen zweiten Korrekturwert CV2 von dem zweiten Anfangsbestimmungswert VHS2 zu subtrahieren, um den zweiten korrigierten Bestimmungswert VHSC2 zu erzeugen, wie durch die folgende Gleichung (14) ausgedrückt. VHSC2 = VHS2 – CV2 (14)
Es wird nun ein Beispiel des ersten und zweiten Korrekturwerts CV1 und CV2 beschrieben. Bei diesem Beispiel werden der erste und der zweite Korrekturwert CV1 und CV2 durch die folgenden Gleichungen (15) bzw. (16) ausgedrückt. In Gleichung 15 sind „d”, „e” und „f” Koeffizienten. In Gleichung (16) sind „g”, „h” und „i” Koeffizienten. CV1 = d·S21 + e·S23 + f (15) CV2 = g·S21 + h·S23 + i (16)
Es wird die Bedeutung der Korrekturwerte CV1 und CV2 des vorgenannten Beispiels beschrieben. Eine der Hauptursachen dafür, dass die erste Abweichungskomponente in dem ersten Anfangsbestimmungswert VHS1 enthalten ist, wenn sich der Winkelsensor 1 im Normalzustand befindet, ist, dass die Phase von einem der Erfassungssignale S21 und S22, in Anbetracht der Genauigkeit der Herstellung des Winkelsensors 1 oder anderen Faktoren von einer gewünschten Phase abweicht. In einem solchen Fall enthält das erste und/oder zweite Erfassungssignal S21 und S22 die Fehlerkomponente erster Ordnung. In einem solchen Fall enthält der Bestimmungswert VHS1 erster Ordnung die erste Abweichungskomponente. Die erste Abweichungskomponente besitzt eine Periode gleich den Idealkomponenten der Erfassungssignale S21 und S22. Ebenso enthält der zweite Anfangsbestimmungswert VHS2 die zweite Abweichungskomponente. Die zweite Abweichungskomponente besitzt eine Periode gleich jener der Idealkomponenten der Erfassungssignale S23 und S24.
Der erste Korrekturwert CV1 ist ein Näherungswert der ersten Abweichungskomponente. Der erste Korrekturwert CV1 wird folgendermaßen abgeleitet: Die erste Abweichungskomponente kann als d·cosθ + e·sinθ + f ausgedrückt werden. Dabei entspricht cosθ der Idealkomponente des ersten Erfassungssignals S21 und sinθ entspricht der Idealkomponente des dritten Erfassungssignals S23. Wenn cosθ als S21 angenähert wird und sinθ als S23 angenähert wird, kann die erste Abweichungskomponente als d·S21 + e·S23 + f angenähert werden. Aus dem vorgenannten geht hervor, dass der durch Gleichung (15) ausgedrückte erste Korrekturwert CV1 ein Näherungswert der ersten Abweichungskomponente sein kann.
Auf ähnliche Weise geht hervor, dass der zweite Korrekturwert CV2, der durch Gleichung (16) ausgedrückt wird, ein Näherungswert der zweiten Abweichungskomponente ist. Die Werte der Koeffizienten „d”, „e” und „f” in Gleichung (15) und die Koeffizienten „g”, „h” und „i” in Gleichung (16) werden beispielsweise gemäß den Ergebnissen der Messung der Anfangsbestimmungswerte VHS1 und VHS2 bestimmt, die vor dem Versand des nicht-ausgefallenen Winkelsensors 1 durchgeführt werden.
Die erste Abweichungskomponente und die zweite Abweichungskomponente besitzen eine erheblich kleinere Amplitude als die Idealkomponente von jedem der Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24. Somit sind die Werte der Koeffizienten ”d” und „e” in Gleichung (15) und die Koeffizienten „g” und „h” in Gleichung 16 erheblich kleiner als die Amplitude der Idealkomponente von jedem der Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24. Genauer sind die Werte der Koeffizienten „d”, „e”, „g” und „h” jeweils 10% oder weniger der Amplitude der Idealkomponente von jedem der Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24.
Die Korrekturverarbeitung mithilfe der Korrekturwerte CV1 und CV2 kann als Verarbeitung zum Verringern der ersten Abweichungskomponente des ersten Anfangsbestimmungswerts VHS1 bezeichnet werden, um den ersten korrigierten Bestimmungswert VHSC1 zu erzeugen, und zum Verringern der zweiten Abweichungskomponente des zweiten Anfangsbestimmungswerts VHS2, um den zweiten korrigierten Bestimmungswert VHSC2 zu erzeugen.
Als nächstes wird die Bestimmungseinheit 143 beschrieben. Die Bestimmungseinheit 143 bestimmt, dass sich der Winkelsensor 1 in dem Normalzustand befindet, wenn sowohl der erste als auch der zweite korrigierte Bestimmungswert VHSC1 und VHSC2 innerhalb eines vorgegebenen Bestimmungsbereichs fallen. In anderen Fällen bestimmt die Bestimmungseinheit 143, dass der Winkelsensor 1 versagt hat. Die Bestimmungseinheit 143 gibt ein Signal aus, das das Bestimmungsergebnis anzeigt. Der Bestimmungsbereich erstreckt sich von –VTH bis VTH, wobei VTH ein positiver Vorgabewert ist. Der Bestimmungsbereich wird vor dem Versand des nicht-ausgefallenen Winkelsensors 1 festgelegt.
Es wird nun ein Zustandsbestimmungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Das Zustandsbestimmungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Verfahren zum Bestimmen, ob sich der Winkelsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem vorgegebenen Zustand oder dem Normalzustand befindet. Das Zustandsbestimmungsverfahren wird von der Zustandsbestimmungsvorrichtung 104 gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt.
Das Zustandsbestimmungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist im Wesentlichen wie in dem Ablaufdiagramm in 8 gezeigt. In Schritt S101 der vorliegenden Ausführungsform werden die Anfangsbestimmungswerte VHS1 und VHS2 mittels Durchführen eines Vorgangs mithilfe der Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24 erzeugt. Schritt S101 der vorliegenden Ausführungsform wird durch die Anfangswertbestimmungseinheit 141 durchgeführt, die in 17 gezeigt ist. Die Einzelheiten von Schritt S101 sind die gleichen wie die Einzelheiten des Vorgangs der zuvor beschriebenen Anfangswertbestimmungseinheit 141.
Bei Schritt S102 der vorliegenden Ausführungsform wird die erste Verarbeitung an dem ersten Anfangsbestimmungswert VHS1 durchgeführt, um den ersten korrigierten Bestimmungswert VHSC1 zu erhalten, und die zweite Verarbeitung wird an dem zweiten Anfangsbestimmungswert VHS2 durchgeführt, um den zweiten korrigierten Bestimmungswert VHSC2 zu erhalten. Schritt S102 der vorliegenden Ausführungsform wird durch die Korrekturverarbeitungseinheit 142 durchgeführt, die in 17 gezeigt ist. Die Einzelheiten von Schritt S102 sind die gleichen wie die Einzelheiten des Vorgangs der zuvor beschriebenen Anfangswertbestimmungseinheit 142.
Bei Schritt S103 der vorliegenden Ausführungsform wird der Winkelsensor 1 dahingehend bestimmt, in dem Normalzustand zu sein, wenn sowohl der erste als auch der zweite korrigierte Bestimmungswert VHSC1 und VHSC2 innerhalb des vorgegebenen Bestimmungsbereichs liegen. In anderen Fällen wird der Winkelsensor 1 dahingehend bestimmt, versagt zu haben. Schritt S103 der vorliegenden Ausführungsform wird durch die in 17 gezeigte Bestimmungseinheit 143 durchgeführt. Die Einzelheiten von Schritt S103 sind die gleichen wie die Einzelheiten des Vorgangs der zuvor beschriebenen Bestimmungseinheit 143.
Die vorliegende Ausführungsform ermöglicht es den Variationsweiten der korrigierten Bestimmungswerte VHSC1 und VHSC2 deutlich kleiner zu sein als diejenigen der Anfangsbestimmungswerte VHSI und VHS2, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem Normalzustand befindet. Die daraus resultierenden Auswirkungen werden untenstehend beschrieben.
Es sei zunächst der Fall berücksichtigt, bei dem ein Versagen des Winkelsensors 1 mithilfe der Anfangsbestimmungswerte VHS1 und VHS2 erfasst wird. In einem solchen Fall kann der Winkelsensor 1 dahingehend bestimmt werden, in einem Normalzustand zu sein, wenn beide der Anfangsbestimmungswerte VHS1 und VHS2 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs eines Vergleichsbeispiels liegen, und wird andernfalls dahingehend bestimmt, versagt zu haben. Der Bestimmungsbereich des Vergleichsbeispiels muss auf einen Bereich festgelegt werden, der die Variationsbereiche der Anfangsbestimmungswerte VHS1 und VHS2 umfasst und weiter ist als diese, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem Normalzustand befindet. Da jedoch die Variationsbreiten der Eingangsbestimmungswerte VHS1 und VHS2 breit sind, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem Normalzustand befindet, überschreitet der Anfangsbestimmungswert VHS1 und/oder der VHS2 nicht immer den Bestimmungsbereich des Vergleichsbeispiels, wenn zum Beispiel der Winkelsensor 1 tatsächlich versagt. Ferner kann selbst dann, wenn sich der zu erfassende Winkel θ fortwährend ändert, nachdem der Winkelsensor 1 tatsächlich versagt hat, der Zustand, in dem zumindest einer der beiden Anfangsbestimmungswerte VHS1 und VHS2 den Bestimmungsbereich des Vergleichsbeispiels nicht übersteigt, für eine gewisse Zeit fortbestehen. Auch kann bei manchen Fehlermodi, der Zustand, bei dem zumindest einer der Eingangsbestimmungswerte VHS1 und VHS2 den Bestimmungsbereich des Vergleichsbeispiels nicht übersteigt, selbst wenn der zu erfassende Winkel θ auch nach dem tatsächlichen Ausfall des Winkelsensors 1 fortbestehen. Somit ist es nicht möglich, einen Ausfall des Winkelsensors 1 mithilfe der Bestimmungswerte VHS1 und VHS2 genau zu erfassen.
Im Gegensatz dazu wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Winkelsensor 1 dahingehend bestimmt, sich in dem Normalzustand zu befinden, wenn beide korrigierten Bestimmungswerte VHSC1 und VHSC2 innerhalb eines vorgegebenen Bestimmungsbereichs liegen. In anderen Fällen wird der Winkelsensor 1 dahingehend bestimmt, versagt zu haben. Der Bestimmungsbereich der vorliegenden Ausführungsform muss auf einen Bereich festgelegt werden, der den Variationsbereich umfasst und breiter ist als die Variationsbereiche der korrigierten Bestimmungswerte VHSC1 und VHSC2, wenn der Winkelsensor 1 im Normalzustand ist. Wie obenstehend beschrieben ermöglicht die vorliegende Ausführungsform, dass die Variationsbreiten der korrigierten Bestimmungswerte VHSC1 und VHSC2 deutlich kleiner sind als diejenigen der Anfangsbestimmungswerte VHS1 und VHS2, wenn sich der Winkelsensor 1 im Normalzustand befindet. Dies ermöglicht, dass der Bestimmungsbereich der vorliegenden Ausführungsform schmaler ist als derjenige des Vergleichsbeispiels. Die vorliegende Ausführungsform ermöglicht es somit, dass zumindest einer der korrigierten Bestimmungswerte VHSC1 und VHSC2 den Bestimmungsbereich in dem Moment überschreitet, wenn der Winkelsensor 1 tatsächlich versagt. Folglich ermöglicht die vorliegende Ausführungsform eine genaue Bestimmung des Zustands des Winkelsensors 1, d. h. ob der Winkelsensor 1 versagt hat.
Die Anfangsbestimmungswerte VHS1 und VHS2, die durch eine begrenzte Anzahl von Bits ausgedrückt werden, besitzen einen Mangel an Präzision, falls sie verwendet werden, um den Zustand des Winkelsensors 1 zu bestimmen, da die Anfangsbestimmungswerte VHS1 und VHS2 große Variationsbreiten besitzen, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem Normalzustand befindet. Hingegen erreichen gemäß der vorliegenden Ausführungsform die korrigierten Bestimmungswerte VHSC1 und VHSC2 eine höhere Präzision, da ihre Variationsbreiten klein sind, wenn sich der Winkelsensor 1 im Normalzustand befindet. Auch dies trägt zu einer exakten Bestimmung des Zustands des Winkelsensors 1 bei.
Angenommen, die jeweils durch die Gleichungen (15) und (16) ausgedrückten Korrekturwerte CV1 und CV2 werden eingesetzt und es kommt zu einem Fehler des Winkelsensors 1 von der Art, dass sich das Erfassungssignal S21 oder S23 von denjenigen im Normalzustand ändert. In einem solchen Fall ändern sich die Korrekturwerte CV1 und CV2 von denjenigen im Normalzustand. Jedoch sind die Werte der Koeffizienten „d” und „e” in Gleichung (15) und die Koeffizienten „g” und „h” in Gleichung (16) erheblich kleiner als die Amplituden der Idealkomponenten der Erfassungssignale S21 und S23. Somit sind bei Auftreten eines solchen Fehlers des Winkelsensors 1, dass sich das Erfassungssignal S21 oder S23 von denjenigen im Normalzustand verändert, die Änderungsbeträge der Korrekturwerte CV1 und CV2 erheblich kleiner als diejenigen der Anfangsbestimmungswerte VHS1 und VHS2. Es ist somit möglich, das Versagen des Winkelsensors 1 mithilfe der korrigierten Bestimmungswerte VHSC1 und VHSC2 selbst bei Auftreten des vorgenannten Versagens genau zu erfassen.
Die anderen Ausgestaltungen, Funktionen und Wirkweisen der vorliegenden Ausführungsform sind denjenigen der ersten Ausführungsform ähnlich, mit Ausnahme einer Ausgestaltung, die bezüglich derjenigen der ersten Ausführungsform einzigartig ist und die Funktionen und Wirkweisen auf derselben basieren.
[Dritte Ausführungsform]
Es wird nun eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Der Winkelsensor 1 gemäß der dritten Ausführungsform ist der gleiche wie der Winkelsensor 1 gemäß der zweiten Ausführungsform, abgesehen von den Einzelheiten der Vorgänge bzw. Operationen der Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit 141, der Korrekturverarbeitungseinheit 142 und der Bestimmungseinheit 143 der Zustandsbestimmungsvorrichtung 104.
Die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit 141 der vorliegenden Ausführungsform normalisiert die an den Eingangsanschlüssen P110, P120, P130 und P140 empfangenen ersten bis vierten Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24, so dass diese Signale einen Maximalwert von 1 und einen Minimalwert von –1 besitzen, wie bei der zweiten Ausführungsform. Bei der folgenden Beschreibung, welche die Vorgänge der Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit 141 und der Korrekturverarbeitungseinheit 142 betrifft, beziehen sich das erste bis vierte Erfassungssignal S21, S22, S23 und S24 auf die normalisierten Signale, es sei denn, dies ist anderweitig angegeben.
Die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit 141 erzeugt einen Anfangsbestimmungswert Lr mittels Durchführen eines Vorgangs mithilfe der ersten bis vierten Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24. Genauer erzeugt die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit 141 den Anfangsbestimmungswert Lr mittels Durchführen eines Vorgangs umfassend das Bestimmen der Summe aus einem Quadrat einer Differenz zwischen dem ersten Erfassungssignal S21 und dem zweiten Erfassungssignal S22 und einem Quadrat einer Differenz zwischen dem dritten Erfassungssignal S23 und dem vierten Erfassungssignal S24. Der „Vorgang umfassend das Bestimmen der Summe aus einem Quadrat einer Differenz zwischen dem ersten Erfassungssignal S21 und dem zweiten Erfassungssignal S22 und einem Quadrat einer Differenz zwischen dem dritten Erfassungssignal S23 und dem vierten Erfassungssignal S24” umfasst das Multiplizieren der bestimmten Summe mit einem vorgegebenen Koeffizienten zur Normalisierung oder für andere Zwecke, oder Addieren/Subtrahieren eines vorgegebenen Werts zu/von der bestimmten Summe. Die Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24 umfassen die normalisierten Signale. Der Anfangsbestimmungswert Lr wird durch die folgende Gleichung (17) ausgedrückt. Lr = (S21 – S22)² + (S23 – S24)² (17)
Wenn sich jedes der Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24 nur aus der Idealkomponente zusammensetzt und der Winkelsensor 1 nicht versagt hat, setzt sich der Anfangsbestimmungswert Lr nur aus der Idealwertkomponente zusammen. Die Idealwertkomponente besitzt einen konstanten bzw. gleichbleibenden Wert, genauer den Wert 1, ungeachtet des zu erfassenden Winkels θ.
In den Fällen, bei denen es sich nicht um die Fälle handelt, wenn sich jedes der Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24 nur aus der Idealkomponente zusammensetzt und der Winkelsensor 1 nicht versagt hat, kann sich der Bestimmungswert Lr von dem Wert der Idealwertkomponente unterscheiden. Unterscheidet sich der Anfangsbestimmungswert Lr von dem Wert der Idealwertkomponente, kann der Anfangsbestimmungswert Lr in Abhängigkeit des zu erfassenden Winkels θ variieren.
Angenommen, die Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24 enthalten jeweilige Fehlerkomponenten und der Winkelsensor 1 befindet sich in dem vorgegebenen Zustand oder dem Normalzustand. In einem solchen Fall enthält der Anfangsbestimmungswert Lr die Idealwertkomponente, und die Abweichungskomponente, die in Abhängigkeit des zu erfassenden Winkels θ variiert.
Die Korrekturverarbeitungseinheit 142 der vorliegenden Ausführungsform führt mithilfe von zumindest einem der ersten bis vierten Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24 eine Korrekturverarbeitung an dem Anfangsbestimmungswert Lr durch, um einen korrigierten Bestimmungswert LrC zu erzeugen. Die Korrekturverarbeitung ist eine Verarbeitung, um es dem korrigierten Bestimmungswert LrC, der erzeugt wird, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand befindet, zu ermöglichen, hinsichtlich seiner Abweichungskomponente niedriger zu sein als der Anfangsbestimmungswert VHS, der erzeugt wird, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand befindet. Mit anderen Worten ist die Korrekturverarbeitung eine Verarbeitung, um den korrigierten Bestimmungswert LrC, der erzeugt wird, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand befindet, näher an die Idealwertkomponente zu bringen, verglichen mit dem Anfangsbestimmungswert Lr, der erzeugt wird, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand befindet. Genauer ist die Korrekturverarbeitung eine Verarbeitung zum Subtrahieren eines Korrekturwerts fr von dem Anfangsbestimmungswert Lr, um den korrigierten Bestimmungswert LrC zu erzeugen, wie durch die folgende Gleichung (18) ausgedrückt. LrC = Lr – fr (18)
Es werden nun erste und zweite Beispiele des Korrekturwerts fr beschrieben. Das erste Beispiel des Korrekturwerts fr wird durch die folgende Gleichung (19) ausgedrückt. In Gleichung 19 sind „j” und „k” Koeffizienten. fr = j·(8·S21⁴ – 8·S21² + 1) + k (19)
Die Bedeutung des ersten Beispiels des Korrekturwerts fr wird beschrieben. Einer der Hauptgründe dafür, dass eine Abweichungskomponente in dem Anfangsbestimmungswert Lr enthalten ist, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem Normalzustand befindet, besteht darin, dass die Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24 die jeweiligen dritten harmonischen Fehlerkomponenten enthalten. Wenn der Eingangsbestimmungswert Lr durch die Gleichung (17) erzeugt wird, enthält der sich ergebende Anfangsbestimmungswert Lr eine Variationskomponente. Die Variationskomponente besitzt eine Periode von ¼ der Periode der Idealkomponente der Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24. Eine solche Abweichungskomponente wird nachfolgend als Variationskomponente vierter Ordnung bezeichnet.
Das erste Beispiel des Korrekturwerts fr ist ein Näherungswert der Variationskomponente vierter Ordnung. Das erste Beispiel des Korrekturwerts fr wird folgendermaßen hergeleitet. Die Variationskomponente vierter Ordnung kann als j·cos(4θ) + k ausgedrückt werden. Dies kann in j·(8·cos⁴θ – 8·cos²θ + 1) + k umgewandelt werden. Dabei entspricht cosθ der Idealkomponente des ersten Erfassungssignals S21. Cosθ kann dann als S21 angenähert werden. In einem solchen Fall kann die Abweichungskomponente vierter Ordnung als j·(8·S21⁴ – 8·S21² + 1) + k angenähert werden. Aus dem vorstehenden kann somit der Korrekturwert fr, der durch Gleichung (19) ausgedrückt wird, als Näherungswert der Abweichungskomponente vierter Ordnung bezeichnet werden. Die Werte der Koeffizienten „j” und „k” in Gleichung (19) werden beispielsweise gemäß den Ergebnissen einer Messung des Anfangsbestimmungswerts Lr vor dem Versand des nicht-ausgefallenen Winkelsensors 1 bestimmt. Beispielsweise wird der Koeffizient „k” auf einen Durchschnittswert des Anfangsbestimmungswerts Lr festgelegt, wenn der zu erfassende Winkel θ 0° bis 360° durchläuft.
Die Abweichungskomponente vierter Ordnung besitzt eine erheblich kleinere Amplitude als die Idealkomponenten der Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24. Somit ist der Wert des Koeffizienten „j” in Gleichung 19 auch erheblich kleiner als die Amplitude der Idealkomponente von jedem der Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24. Genauer beträgt der Wert des Koeffizienten „j” 10% oder weniger als die Amplitude der Idealkomponente von jedem der Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24.
Wenn zumindest eines der Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24 die Fehlerkomponente erster Ordnung enthält, weicht die Phase der Abweichungskomponente erster Ordnung von derjenigen in dem Fall ab, in dem keines der Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24 die Fehlerkomponente erster Ordnung enthält. Das zweite Beispiel des Korrekturwerts fr soll einer solche Situation Rechnung tragen.
Das zweite Beispiel des Korrekturwerts fr wird durch die folgende Gleichung (20) ausgedrückt. In Gleichung (20) sind „j”, „k” und „m” Koeffizienten. fr = j·(8·S21⁴ – 8·S21² + 1) + m·(8·S23⁴ – 8·S23² + 1) + k (20)
Das zweite Beispiel des Korrekturwerts fr enthält die beiden Erfassungssignale S21 und S23. Wenn das zweite Beispiel des Korrekturwerts fr eingesetzt wird, nutzt die Korrekturverarbeitungseinheit 142 somit die beiden Erfassungssignale S21 und S23 beim Durchführen der Korrekturverarbeitung an dem Anfangsbestimmungswert Lr.
Die Werte der Koeffizienten „j” und „m” können angepasst werden, um die Phase des zweiten Beispiels des Korrekturwerts fr zu verändern. Dies ermöglicht es, den Korrekturwert fr dahingehend festzulegen, sich der Abweichungskomponente vierter Ordnung anzunähern, selbst wenn eines der Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24 die Fehlerkomponente erster Ordnung enthält. Die Werte der Koeffizienten „j”, „k” und „m” in Gleichung (20) werden beispielsweise gemäß dem Ergebnis einer Messung an dem Anfangsbestimmungswert Lr bestimmt, die vor dem Versand des nicht-ausgefallenen Winkelsensors 1 durchgeführt wird. Beispielsweise ist der Wert des Koeffizienten „k” auf einen Durchschnittswert des Anfangsbestimmungswerts Lr festgelegt, wenn der zu erfassende Winkel θ 0° bis 360° durchläuft. Wie der Koeffizient „j” ist auch der Wert des Koeffizienten „m” erheblich kleiner als die Amplitude der Idealkomponente von jedem der Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24. Genauer ist der Wert des Koeffizienten „m” 10% kleiner als die Amplitude der Idealkomponente von jedem der Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24.
Die Korrekturverarbeitung mithilfe des ersten oder zweiten Beispiels des Korrekturwerts fr kann als eine Verarbeitung zum Verringern der Abweichungskomponente vierter Ordnung des Anfangsbestimmungswerts Lr bezeichnet werden, um den korrigierten Bestimmungswert LrC zu erzeugen.
Die Bestimmungseinheit 143 bestimmt auf Grundlage des korrigierten Bestimmungswerts LrC, ob sich der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand befindet. Genauer bestimmt die Bestimmungseinheit 143, dass sich der Winkelsensor 1 in dem Normalzustand befindet, wenn der korrigierte Bestimmungswert LrC innerhalb eines vorgegebenen Bestimmungsbereichs liegt. In anderen Fällen bestimmt die Bestimmungseinheit 143, dass der Winkelsensor 1 versagt hat. Die Bestimmungseinheit 143 gibt ein Signal aus, welches das Bestimmungsergebnis anzeigt. Der Bestimmungsbereich reicht von –LTH bis LTH, wobei LTH ein vorgegebener, positiver Wert ist. Der Bestimmungsbereich wird vor dem Versand des nicht-ausgefallenen Winkelsensors 1 festgelegt.
Ein Zustandsbestimmungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nun beschrieben. Die Zustandsbestimmungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Verfahren zum Bestimmen, ob der Winkelsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform sich in einem vorgegebenen Zustand oder dem Normalzustand befindet. Das Zustandsbestimmungsverfahren wird von der Zustandsbestimmungsvorrichtung 104 gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt.
Das Zustandsbestimmungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist grundsätzlich wie in dem Ablaufdiagramm in 8 dargestellt. In Schritt S101 der vorliegenden Ausführungsform wird der Anfangsbestimmungswert Lr mittels Durchführen eines Vorgangs bzw. einer Operation mithilfe der Erfassungssignale S21, S22, S23 und S24 erzeugt. Schritt S101 der vorliegenden Ausführungsform wird durch die Anfangswertbestimmungserzeugungseinheit 141 durchgeführt, wie in 17 dargestellt. Die Einzelheiten von Schritt S101 sind die gleichen wie die Einzelheiten des Vorgangs der zuvor beschriebenen Anfangswertbestimmungserzeugungseinheit 141.
In Schritt S102 der vorliegenden Ausführungsform wird die Korrekturverarbeitung an dem Anfangsbestimmungswert Lr durchgeführt, um den korrigierten Bestimmungswert LrC zu erzeugen. Schritt S102 der vorliegenden Ausführungsform wird von der in 17 gezeigten Korrekturverarbeitungseinheit 142 durchgeführt. Die Einzelheiten von Schritt S102 sind die gleichen wie die Einzelheiten des Vorgangs der zuvor beschriebenen Korrekturverarbeitungseinheit 142.
Bei Schritt S103 der vorliegenden Ausführungsform wird der Winkelsensor 1 dahingehend bestimmt, sich im Normalzustand zu befinden, wenn der korrigierte Bestimmungswert LrC innerhalb des vorgegebenen Bestimmungsbereichs liegt. In anderen Fällen wird der Winkelsensor 1 dahingehend bestimmt, versagt zu haben. Schritt S103 der vorliegenden Ausführungsform wird von der in 17 gezeigten Bestimmungseinheit 143 durchgeführt. Die Einzelheiten von Schritt S103 sind die gleichen wie die Einzelheiten des Vorgangs der zuvor beschriebenen Bestimmungseinheit 143.
Die vorliegende Ausführungsform ermöglicht es der Variationsweite des korrigierten Bestimmungswerts LrC deutlich kleiner zu sein als diejenige des Anfangsbestimmungswerts Lr.
Es wird nun auf die 19 bis 21 Bezug genommen, um einen Unterschied zwischen der Variationsweite des Anfangsbestimmungswerts Lr und dem des korrigierten Bestimmungswerts LrC zu beschreiben. Zunächst werden ein Durchschnitt Lrav und eine Abweichung dLr des Anfangsbestimmungswerts Lr wie folgt definiert. Der Durchschnitt Lrav ist ein Durchschnitt des Anfangsbestimmungswerts Lr, wenn sich der Winkelsensor 1 im Normalzustand befindet und der zu erfassende Winkel θ 0° bis 360° durchläuft. Die Abweichung dLr ist ein Wert, der durch Subtrahieren des Durchschnitts Lrav von dem Anfangsbestimmungswert Lr erhalten wird.
19 zeigt Veränderungen des Anfangsbestimmungswerts Lr und seiner Abweichung dLr, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem Normalzustand befindet und der zu erfassende Winkel θ 0° bis 360° durchläuft. In 19 stellt die Horizontalachse den zu erfassenden Winkel θ und die Vertikalachse stellt den Anfangsbestimmungswert Lr und die Abweichung dLr dar.
20 zeigt Veränderungen des Korrekturwerts fr und des korrigierten Bestimmungswerts LrC, wenn sich der Winkelsensor in dem Normalzustand befindet und der zu erfassende Winkel θ 0° bis 360° durchläuft. In 20 stellt die Horizontalachse den zu erfassenden Winkel θ dar, und die Vertikalachsen stellen den Korrekturwert fr und den korrigierten Bestimmungswert LrC dar.
21 ist eine vergrößerte Ansicht des korrigierten Bestimmungswerts LrC, der in 20 dargestellt ist. In 21 stellt die Horizontalachse den zu erfassenden Winkel θ dar, und die Vertikalachse stellt den korrigierten Bestimmungswert LrC dar.
Wie aus den 19 bis 21 deutlich wird, ist die Variationsweite des korrigierten Bestimmungswerts LrC deutlich kleiner als die des Anfangsbestimmungswerts Lr, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem Normalzustand befindet. Die daraus resultierenden Wirkungsweisen werden untenstehend beschrieben.
Zunächst sei der Fall betrachtet, bei dem ein Versagen des Winkelsensors 1 mithilfe des Anfangsbestimmungswerts Lr erfasst wird. In einem solchen Fall kann der Winkelsensor 1 dahingehend bestimmt werden, sich in dem Normalzustand zu befinden, wenn beispielsweise die Abweichung dLr des in 19 gezeigten Anfangsbestimmungswerts Lr in einen vorgegebenen Bestimmungsbereich eines Vergleichsbeispiels fällt, und dahingehend bestimmt wird, anderweitig versagt zu haben. Der Bestimmungsbereich des Vergleichsbeispiels muss auf einen Bereich festgelegt werden, der den Variationsbereich der Abweichung dLr umfasst und weiter ist als der Variationsbereich der Abweichung dLr, wenn der Winkelsensor 1 in dem Normalzustand ist. Da jedoch die Abweichung dLr eine große Variationsbreite besitzt, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem Normalzustand befindet, muss die Abweichung dLr nicht immer den Bestimmungsbereich des Vergleichsbeispiels in dem Moment übersteigen, wenn der Winkelsensor 1 tatsächlich versagt. Ferner kann der Zustand bei dem die Abweichung dLr den Bestimmungsbereich des Vergleichsbeispiels nicht übersteigt, nachdem der Winkelsensor 1 tatsächlich versagt hat eine Zeit lang fortbestehen, selbst wenn der zu erfassende Winkel θ sich fortwährend ändert. Ferner kann bei manchen Fehlermodi der Zustand, bei dem die Abweichung dLr den Bestimmungsbereich des Vergleichsbeispiels nicht übersteigt, für unbestimmt lange Zeiträume fortbestehen, selbst wenn der zu erfassende Winkel θ sich fortwährend ändert, nachdem der Winkelsensor 1 tatsächlich versagt hat. Es ist somit nicht möglich, ein Versagen des Winkelsensors 1 mithilfe der Abweichung dLr genau zu erfassen.
Im Gegensatz dazu wird der Winkelsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dahingehend bestimmt, sich in dem Normalzustand zu befinden, wenn der korrigierte Bestimmungswert LrC in einen vorgegebenen Bestimmungsbereich fällt. In anderen Fällen wird der Winkelsensor 1 dahingehend bestimmt, versagt zu haben. Der Bestimmungsbereich der vorliegenden Ausführungsform muss auf einen Bereich festgelegt werden, der den Variationsbereich umfasst und weiter ist als der Variationsbereich des korrigierten Bestimmungswerts LrC, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem Normalzustand befindet. Wie obenstehend beschrieben ist die Variationsbreite des korrigierten Bestimmungswerts Lrc deutlich kleiner als diejenige der Abweichung dLr, wenn sich der Winkelsensor in dem Normalzustand befindet. Dies ermöglicht es, dass der Bestimmungsbereich der vorliegenden Ausführungsform schmaler ist als derjenige des Vergleichsbeispiels. Somit ermöglicht es die vorliegende Ausführungsform, dass der korrigierte Bestimmungswert LrC den Bestimmungsbereich in dem Moment überschreitet, wenn der Winkelsensor 1 tatsächlich versagt. Folglich ermöglicht die vorliegende Ausführungsform eine exakte Bestimmung des Zustands des Winkelsensors 1, also ob der Winkelsensor 1 versagt hat.
Die Abweichung dLr, die durch eine begrenzte Anzahl von Bits ausgedrückt wird, ist in dem Fall, in dem sie genutzt wird, um den Zustand des Winkelsensors 1 zu bestimmen, von mangelnder Präzision, da die Abweichung dLr eine große Variationsbreite besitzt, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem Normalzustand befindet. Hingegen erreicht der korrigierte Bestimmungswert LrC gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine höhere Präzision, da die Variationsbreite davon klein ist, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem Normalzustand befindet. Dies trägt ebenfalls zur genauen Bestimmung des Zustands des Winkelsensors 1 bei.
Angenommen, der Korrekturwert fr, der durch die Gleichung (19) ausgedrückt wird, wird eingesetzt und es kommt zu einem Fehler des Winkelsensors 1 von der Art, dass sich das Erfassungssignal S21 von demjenigen im Normalzustand verändert. In einem solchen Fall ändert sich der Korrekturwert fr von demjenigen im Normalzustand. Der Wert des Koeffizienten „j” in Gleichung (19) ist jedoch erheblich kleiner als die Amplitude der Idealkomponente des Erfassungssignals S21. Somit ändert sich bei dem Ereignis eines Versagens des Winkelsensors 1 dahingehend, dass sich das Erfassungssignal S21 sich von demjenigen im Normalzustand verändert, der Änderungsbetrag des Korrekturwerts fr erheblich kleiner ist als derjenige des Anfangsbestimmungswerts Lr. Es ist somit möglich, das Versagen des Winkelsensors 1 mithilfe des korrigierten Bestimmungswerts LrC selbst bei Auftreten des vorgenannten Versagens zu bestimmen.
Auch sei angenommen, dass der Korrekturwert fr, der durch Gleichung (20) ausgedrückt wird, eingesetzt wird und ein solcher Fehler des Winkelsensors 1 auftritt, dass sich das Erfassungssignale S21 oder S23 von demjenigen im Normalzustand verändert. In einem solchen Fall ändert sich der Korrekturwert fr von demjenigen im Normalzustand. Die Werte der Koeffizienten „j” und „m” in Gleichung (20) sind jedoch erheblich kleiner als die Amplituden der Idealkomponenten der Erfassungssignale S21 und S23. Somit ist bei dem Ereignis eines solchen Versagens des Winkelsensors 1 dahingehend, dass sich das Erfassungssignal S21 oder S23 von demjenigen im Normalzustand ändert, der Änderungsbetrag des Korrekturwerts fr erheblich kleiner als derjenige des Anfangsbestimmungswerts Lr. Es ist somit möglich, das Versagen des Winkelsensors 1 mithilfe des korrigierten Bestimmungswerts LrC selbst im Falle des vorgenannten Versagens genau zu bestimmen.
Die anderen Ausgestaltungen, Vorgänge, und Wirkungsweisen der dritten Ausführungsform sind die gleichen wie diejenigen der zweiten Ausführungsform.
[Vierte Ausführungsform]
Eine vierte Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben. Der Winkelsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Erfassungssignalerzeugungseinheit 202, eine Winkelerfassungseinheit 203 und eine Zustandsbestimmungsvorrichtung 204 anstelle der Erfassungssignalerzeugungseinheit 2, der Winkelerfassungseinheit 3 und der Zustandsbestimmungsvorrichtung 4 der ersten Ausführungsform. Die Erfassungssignalerzeugungseinheit 202 und die Winkelerfassungseinheit 203 entsprechen der Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe.
Zunächst wird unter Bezugnahme auf 22 die Erfassungssignalerzeugungseinheit 202 beschrieben. 22 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Ausgestaltungen der Erfassungssignalerzeugungseinheit 202 veranschaulicht. Die Erfassungssignalerzeugungseinheit 202 erzeugt ein erster Erfassungssignal S31 und ein zweites Erfassungssignal S32 mit jeweils einer Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel θ. Die Erfassungssignalerzeugungseinheit 202 umfasst eine erste Erfassungsschaltung 210 zum Erzeugen des ersten Erfassungssignals S32 und eine zweite Erfassungsschaltung 220 zum Erzeugen des zweiten Erfassungssignals S32. Die erste und zweite Erfassungsschaltung 210 und 220 umfassen zumindest ein magnetisches Erfassungselement zum Erfassen des Drehmagnetfelds MF. Die Erfassungssignalerzeugungseinheit 202 umfasst ferner einen Stromversorgungsanschluss V und einen Masseanschluss G. Eine Stromversorgungsspannung einer vorgegebenen Größe wie etwa 5 Volt wird zwischen den Stromversorgungsanschluss V und den Masseanschluss G angelegt.
Da sich die Richtung DM des Drehmagnetfelds MF mit einer vorgegebenen Periode dreht, variiert der zu erfassende Winkel θ mit einer vorgegebenen Periode. In einem solchen Fall variieren sowohl S31 als auch S32 periodisch mit einer Signalperiode, die gleich der vorgegebenen Periode ist. Das erste und zweite Erfassungssignal S31 und S32 sind zueinander phasenverschoben.
Die erste Erfassungsschaltung 210 umfasst ein Paar in Reihe geschaltete, magnetische Erfassungselemente R211 und R212 und einen Anfangsanschluss E210. Ein Ende des magnetischen Erfassungselements R211 ist mit dem Leistungsversorgungsanschluss V verbunden. Das andere Ende des magnetischen Erfassungselements R211 ist mit einem Ende des magnetischen Erfassungselements R212 und dem Anfangsanschluss E210 verbunden. Das andere Ende des magnetischen Erfassungselements R212 ist mit dem Masseanschluss G verbunden. Der Anfangsanschluss E210 gibt das erste Erfassungssignal S31 aus, das dem Potential an dem Verbindungspunkt zwischen den magnetischen Erfassungselementen R211 und R212 entspricht.
Die zweite Erfassungsschaltung 220 umfasst ein Paar in Reihe geschalteter, magnetischer Erfassungselemente R221 und R222 und einen Anfangsanschluss E220. Ein Ende des magnetischen Erfassungselement R221 ist mit dem Leistungsversorgungsanschluss V verbunden. Das andere Ende des magnetischen Erfassungselements R221 ist mit einem Ende des magnetischen Erfassungselement R222 und dem Anfangsanschluss E220 verbunden. Das andere Ende des magnetischen Erfassungselements R222 ist mit dem Masseanschluss G verbunden. Der Anfangsanschluss E220 gibt das zweite Erfassungssignal S32 aus, das dem Potential an dem Verbindungspunkt zwischen den magnetischen Erfassungselementen R221 und R222 entspricht.
Die magnetischen Erfassungselemente R211, R212, R221 und R222 sind auf die gleiche Weise eingerichtet wie die magnetischen Erfassungselemente R11, R12, R21, R22, R31 und R32 der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme der Magnetisierungsrichtungen der gepinnten Magnetisierungsschichten.
Bei der ersten Erfassungsschaltung 210 sind die gepinnten Magnetisierungsschichten der MR-Elemente, die in dem magnetischen Erfassungselement R211 umfasst sind, in X-Richtung magnetisiert. Diese Magnetisierungsrichtung wird nachfolgend als erste Richtung D21 bezeichnet. Die gepinnten Magnetisierungsschichten der MR-Elemente, die in dem magnetischen Erfassungselement R212 umfasst sind, sind in der Gegenrichtung der ersten Richtung D21 magnetisiert, also der –X-Richtung. Bei der ersten Erfassungsschaltung 210 variiert das Potential an dem Verbindungspunkt zwischen den magnetischen Erfassungselementen R211 und R212 in Abhängigkeit von der Stärke einer Komponente in der ersten Richtung D21 des Drehmagnetfelds MF. Somit erfasst die erste Erfassungsschaltung 210 die Stärke der Komponente in der ersten Richtung D21 des Drehmagnetfelds MF und erzeugt ein Signal, das wie das erste Erfassungssignal S31 die Stärke angibt. Die Stärke der Komponente in der ersten Richtung D21 des Drehmagnetfelds MF hat eine Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel θ.
Bei der zweiten Erfassungsschaltung 220 sind die gepinnten Magnetisierungsschichten der MR-Elemente, die in dem magnetischen Erfassungselement R221 umfasst sind, in Y-Richtung magnetisiert. Diese Magnetisierungsrichtung wird nachfolgend als zweite Richtung D22 bezeichnet. Die gepinnten Magnetisierungsschichten der MR-Elemente, die in dem magnetischen Erfassungselement R222 umfasst sind, sind in der Gegenrichtung der zweiten Richtung D22 magnetisiert, also der negativen Y-Richtung. Bei der zweiten Erfassungsschaltung 220 variiert das Potential an dem Verbindungspunkt zwischen den magnetischen Erfassungselementen R221 und R222 in Abhängigkeit von der Stärke einer Komponente in der zweiten Richtung D22 des Drehmagnetfelds MF. Somit erfasst die zweite Erfassungsschaltung 220 die Stärke der Komponente in der ersten Richtung D22 des Drehmagnetfelds MF und erzeugt ein Signal, das wie das zweite Erfassungssignal S32 die Stärke angibt. Die Stärke der Komponente in der zweiten Richtung D22 des Drehmagnetfelds MF besitzt eine Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel θ.
In Anbetracht der Herstellungsgenauigkeit der MR-Elemente oder anderen Faktoren können sich die Magnetisierungsrichtungen der gepinnten Magnetschichten der Vielzahl von MR-Elementen in den Erfassungsschaltungen 210 und 220 geringfügig von den oben beschriebenen unterscheiden.
Wenn der zu erfassende Winkel θ mit der vorgegebenen Periode variiert, enthält jedes der Erfassungssignale S31 und S32 eine Idealkomponente und eine Fehlerkomponente. Die folgende Beschreibung geht davon aus, dass beide Erfassungssignale S31 und S32 hinsichtlich ihres Pegels angepasst sind, so dass die Änderungszentren ihrer Idealkomponenten null werden. Die Idealkomponenten der Erfassungssignale S31 und S32 sind mit einem vorgegebenen Phasenverhältnis voneinander phasenverschoben. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind insbesondere die Idealkomponenten der Erfassungssignale S31 und S32 voneinander um 90° phasenverschoben.
Es wird nun auf 23 Bezug genommen, um die Winkelerfassungseinheit 203 und die Zustandsbestimmungsvorrichtung 204 zu beschreiben. 23 ist ein Funktions-Blockdiagramm, welches die Ausgestaltung der Winkelerfassungseinheit 203 und der Zustandsbestimmungsvorrichtung 204 veranschaulicht. Die Winkelerfassungseinheit 203 und die Zustandsbestimmungsvorrichtung 204 können beispielsweise durch eine Anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder einen Mikrocomputer implementiert sein.
Die Winkelerfassungseinheit 203 führt mithilfe des ersten und zweiten Erfassungssignals S21, S22 einen Vorgang durch, um den Erfassungswinkelwert θs zu erzeugen, der eine Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel θ besitzt. Die Winkelerfassungseinheit 203 umfasst Eingangsanschlüsse P210 und P220, um jeweils die Erfassungssignale S31 und S32 zu empfangen, und eine Winkelberechnungseinheit 133.
Die Winkelberechnungseinheit 133 ist eingerichtet und arbeitet bis auf die folgenden Unterschiede auf dieselbe Weise wie in der zweiten Ausführungsform. Bei der vorliegenden Ausführungsform empfängt die Normalisierungseinheit 331 (vgl. 5) der Winkelberechnungseinheit 133 anstelle des Signals Se der zweiten Ausführungsform das erste Erfassungssignal S32. Die Normalisierungseinheit 332 (vgl. 5) der Winkelberechnungseinheit 133 empfängt anstelle des Signals Sf der zweiten Ausführungsform das zweite Erfassungssignal S32.
Es wird nun die in 23 gezeigte Zustandsbestimmungsvorrichtung 204 beschrieben. Die Zustandsbestimmungsvorrichtung 204 umfasst eine Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit 241, eine Korrekturverarbeitungseinheit 242 und eine Bestimmungseinheit 243.
Die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit 241 normalisiert das erste und das zweite Erfassungssignal S31 und S32, die an den Eingangsanschlüssen P210 und P220 aufgenommen werden, so dass diese Signale einen Maximalwert von 1 und einen Minimalwert von –1 aufweisen. Bei der folgenden Beschreibung, welche die Vorgänge bzw. Operationen des Anfangsbestimmungswerterzeugungseinheit 241 und der Korrekturverarbeitungseinheit 242 betrifft, beziehen sich das erste und das zweite Erfassungssignal S31 und S32 auf die normalisierten Signale, falls nicht anderweitig angegeben.
Die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit 241 erzeugt mittels Durchführen eines Vorgangs mithilfe der ersten und zweiten Erfassungssignale S31 und S32 einen Anfangsbestimmungswert Lr2. Genauer erzeugt die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit 141 den Anfangsbestimmungswert Lr mittels Durchführen eines Vorgangs umfassend das Bestimmen der Summe aus dem Quadrat des ersten Erfassungssignals S31 und dem Quadrat des zweiten Erfassungssignals S22. Der „Vorgang umfassend das Bestimmen der Summe aus dem Quadrat des ersten Erfassungssignals S31 und dem Quadrat des zweiten Erfassungssignals S32” umfasst das Multiplizieren der bestimmten Summe mit einem vorgegebenen Koeffizienten zur Normalisierung oder anderen Zwecken oder das Addieren/Subtrahieren eines vorgegebenen Werts zu/von der bestimmten Summe. Die bei diesem Vorgang genutzten Erfassungssignale S31 und S32 umfassen die normalisierten Signale. Der Anfangsbestimmungswert Lr2 wird durch die folgende Gleichung (21) ausgedrückt. Lr2 = S31² + S32² (21)
Wenn sich jedes der Erfassungssignale S31 und S32 nur aus der Idealkomponente zusammensetzt und der Winkelsensor 1 nicht versagt hat, setzt sich der Anfangsbestimmungswert Lr2 nur aus der Idealwertkomponente zusammen. Die Idealwertkomponente besitzt einen konstanten Wert, genauer den Wert 1, ungeachtet des zu erfassenden Winkels θ.
In den Fällen, in denen sich jedes der Erfassungssignale S31 und S32 nicht nur aus der Idealkomponente zusammensetzt und der Winkelsensor 1 nicht versagt hat, kann sich der Anfangsbestimmungswert Lr1 von dem Wert der Idealwertkomponente unterscheiden. Unterscheidet sich der Anfangsbestimmungswert Lr2 von dem Wert der ersten Idealwertkomponente, kann der erste Anfangsbestimmungswert Lr2 in Abhängigkeit des zu erfassenden Winkels θ variieren.
Es wird nun angenommen, dass die Erfassungssignale S31 und S32 jeweilige Fehlerkomponenten enthalten und sich der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand oder dem Normalzustand befindet. In einem solchen Fall enthält der erste Anfangsbestimmungswert Lr2 die Idealwertkomponente und eine Abweichungskomponente, die in Abhängigkeit des zu erfassenden Winkels θ variiert.
Die Korrekturverarbeitungseinheit 242 der vorliegenden Ausführungsform führt an dem Ausgangsbestimmungselement Lr2 mithilfe von zumindest einem des ersten und zweiten Erfassungssignals S31 und S32 eine Korrekturverarbeitung durch, um einen korrigierten Bestimmungswert Lr2C zu erzeugen. Die Korrekturverarbeitung ist Verarbeitung um es dem korrigierten Bestimmungswert Lr2C, der erzeugt wird, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand befindet, zu ermöglichen, hinsichtlich seiner Abweichungskomponente niedriger zu sein als der Anfangsbestimmungswert Lr2, der erzeugt wird, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand befindet. Mit anderen Worten ist die Korrekturverarbeitung eine Verarbeitung, um den korrigierten Bestimmungswert Lr2C, der erzeugt wird, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand befindet, näher an die Idealwertkomponente zu bringen, verglichen mit dem Anfangsbestimmungswert Lr2, der erzeugt wird, wenn sich der Winkelsensor 1 in dem vorgegebenen Zustand befindet. Genauer ist die Korrekturverarbeitung eine Verarbeitung zum Subtrahieren eines Korrekturwerts fr2 von dem Anfangsbestimmungswert Lr2, um den korrigierten Bestimmungswert Lr2C zu erzeugen, wie durch die folgende Gleichung (22) ausgedrückt. Lr2C = Lr2 – fr2 (22)
Es werden nun ein erstes und ein zweites Beispiel des Korrekturwerts fr2 beschrieben. Das erste Beispiel des Korrekturwerts fr2 wird durch die folgende Gleichung (23) ausgedrückt. Die rechte Seite aus Gleichung (23) wird durch Einsetzen von S21 auf der rechten Seite der Gleichung (19) mit S31 hergeleitet. fr2 = j·(8·S31⁴ – 8·S31² + 1) + k (23)
Das zweite Beispiel des Korrekturwerts fr2 wird durch die folgende Gleichung (24) ausgedrückt. Die rechte Seite der Gleichung (24) wird durch Ersetzen von S21 und S23 auf der rechten Seite der Gleichung (20) mit jeweils S31 und S32 hergeleitet. fr2 = j·(8·S31⁴ – 8·S31² + 1) + m·(8·S32⁴ – 8·S32² + 1) + k (24)
Die Bedeutungen des ersten und zweiten Beispiels des Korrekturwerts fr2 sind die gleichen wie diejenigen des ersten und zweiten Beispiels des Korrekturwerts fr der dritten Ausführungsform. Die Korrekturverarbeitung mithilfe des ersten oder zweiten Beispiels des Korrekturwerts dr2 kann als Verarbeitung zum Verringern der Abweichungskomponente vierter Ordnung des Anfangsbestimmungswerts Lr2 bezeichnet werden, um den korrigierten Anfangsbestimmungswert Lr2C zu erzeugen. Wie bei der dritten Ausführungsform sind die Werte der Koeffizienten „j” und „m” erheblich kleiner als die Amplitude der Idealkomponente von jedem der Erfassungssignale S31 und S32, und sind jeweils genauer 10% oder weniger der Amplitude der Idealkomponente von jedem der Erfassungssignale S31 und S32.
Die Bestimmungseinheit 243 bestimmt auf Grundlage des korrigierten Bestimmungswerts Lr2C, ob sich der Winkelsensor 1 in dem Normalzustand befindet. Genauer bestimmt die Bestimmungseinheit 243, dass sich der Winkelsensor 1 in dem Normalzustand befindet, wenn der korrigierte Bestimmungswert Lr2C innerhalb eines vorgegebenen Bestimmungsbereichs liegt. In anderen Fällen bestimmt die Bestimmungseinheit 143, dass der Winkelsensor 1 versagt hat. Die Bestimmungseinheit 243 gibt ein Signal aus, das das Bestimmungsergebnis anzeigt. Der Bestimmungsbereich erstreckt sich von –LTH bis LTH, wobei VTH ein positiver Vorgabewert ist. Der Bestimmungsbereich wird vor dem Versand des nicht-ausgefallenen Winkelsensors 1 festgelegt.
Es wird nun ein Zustandsbestimmungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Das Zustandsbestimmungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein Verfahren zum Bestimmen, ob sich der Winkelsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem vorgegebenen Zustand oder dem Normalzustand befindet. Das Zustandsbestimmungsverfahren wird von der Zustandsbestimmungsvorrichtung 204 gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt.
Das Zustandsbestimmungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist im Wesentlichen wie in dem Ablaufdiagramm in 8 gezeigt. In Schritt S101 der vorliegenden Ausführungsform wird der Anfangsbestimmungswert Lr2 mittels Durchführen eines Vorgangs mithilfe der Erfassungssignale S31 und S32 erzeugt. Schritt S101 der vorliegenden Ausführungsform wird von der Anfangswertbestimmungseinheit 241 durchgeführt, die in 23 gezeigt ist. Die Einzelheiten von Schritt S101 sind die gleichen wie die Einzelheiten des Vorgangs der zuvor beschriebenen Anfangswertbestimmungseinheit 241.
In Schritt S102 der vorliegenden Ausführungsform wird die Korrekturverarbeitung an dem Anfangsbestimmungswert Lr2 durchgeführt, um den korrigierten Bestimmungswert Lr2C zu erzeugen. Schritt S102 der vorliegenden Ausführungsform wird von der in 23 gezeigten Korrekturverarbeitungseinheit 242 durchgeführt. Die Einzelheiten von Schritt S102 sind die gleichen wie die Einzelheiten des Vorgangs der zuvor beschriebenen Korrekturverarbeitungseinheit 242.
Bei Schritt S103 der vorliegenden Ausführungsform wird der Winkelsensor 1 dahingehend bestimmt, sich in dem Normalzustand zu befinden, wenn der korrigierte Bestimmungswert Lr2C innerhalb des vorgegebenen Bestimmungsbereichs liegt. In anderen Fällen wird der Winkelsensor 1 dahingehend bestimmt, versagt zu haben. Schritt S103 der vorliegenden Ausführungsform wird von der in 23 gezeigten Bestimmungseinheit 243 durchgeführt. Die Einzelheiten von Schritt S103 sind die gleichen wie die Einzelheiten des Vorgangs der zuvor beschriebenen Bestimmungseinheit 243.
Die vorliegende Ausführungsform ermöglicht es, dass die Variationsbreite des korrigierten Bestimmungswerts fr2C deutlich kleiner ist als diejenige des Anfangsbestimmungswerts fr2, wenn sich der Winkelsensor 1 im Normalzustand befindet. Die vorliegende Ausführungsform ermöglicht es, den Zustand des Winkelsensors 1 exakt zu bestimmen, d. h. ob der Winkelsensor 1 versagt hat.
Angenommen, der Korrekturwert fr2, der durch die Gleichung (23) ausgedrückt wird, wird eingesetzt und es kommt zu einem Fehler des Winkelsensors 1 von der Art, dass sich das Erfassungssignal S31 von demjenigen im Normalzustand verändert. In einem solchen Fall ändert sich der Korrekturwert fr2 von demjenigen im Normalzustand. Der Wert des Koeffizienten „j” in Gleichung (23) ist jedoch erheblich kleiner als die Amplitude der Idealkomponente des Erfassungssignals S31. Somit ist bei Auftreten eines Versagens des Winkelsensors 1 dahingehend, dass das Erfassungssignal S31 sich von demjenigen im Normalzustand verändert, der Änderungsbetrag des Korrekturwerts fr2 erheblich kleiner als derjenige des Anfangsbestimmungswerts Lr. Es ist somit möglich, das Versagen des Winkelsensors 1 mithilfe des korrigierten Bestimmungswerts Lr2C selbst bei Auftreten des vorgenannten Versagens zu erfassen.
Auch sei angenommen, dass der Korrekturwert fr2, der durch Gleichung (24) ausgedrückt wird, eingesetzt wird und ein solcher Fehler des Winkelsensors 1 dahingehend eintritt, dass sich die Erfassungssignale S31 oder S32 von denjenigen im Normalzustand verändern. In einem solchen Fall ändert sich der Korrekturwert fr2 von demjenigen im Normalzustand. Die Werte der Koeffizienten „j” und „m” in Gleichung (24) sind jedoch erheblich kleiner als die Amplituden der Idealkomponenten der Erfassungssignale S31 und S32. Somit ist bei Auftreten eines solchen Versagens des Winkelsensors 1 dahingehend, dass sich das Erfassungssignal S31 oder S32 von demjenigen im Normalzustand verändert, der Änderungsbetrag des Korrekturwerts fr2 erheblich kleiner als derjenige des Anfangsbestimmungswerts Lr2. Es ist somit möglich, das Versagen des Winkelsensors 1 mithilfe des korrigierten Bestimmungswerts LrC selbst im Falle des vorgenannten Versagens genau zu erfassen.
Die anderen Ausgestaltungen, Vorgänge, und Wirkungsweisen der vierten Ausführungsform sind die gleichen wie diejenigen der dritten Ausführungsform.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt und es können verschiedene Modifikationen daran vorgenommen werden. Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise nicht nur bei einem magnetischen Winkelsensor zum Einsatz kommen, sondern auch bei jedweder Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen mit einer Entsprechung zu einer vorgegebenen physikalischen Größe. Beispiele der Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe, die kein Magnetwinkelsensor sind, umfassen einen optischen Winkelsensor, ein Potentiometer vom Induktanz-Typ, und einen Drehmelder bzw. Koordinatenwandler.
Offensichtlich sind in Anbetracht der obenstehenden Lehren viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Es sei somit angemerkt, dass innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche und deren Entsprechungen, die Erfindung auch in anderen als den vorgenannten, am meisten bevorzugten Ausführungsformen ausgeführt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012-021842 A [0005, 0005, 0007]
EP 2873951 A1 [0006, 0007]

Claims

Zustandsbestimmungsvorrichtung (4) zum Bestimmen eines Zustands einer Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe zum Erzeugen von Informationen mit einer Entsprechung zu einer vorgegebenen physikalischen Größe, gekennzeichnet durch das Aufweisen: einer Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit (41) zum Erzeugen von zumindest einem Anfangsbestimmungswert, der dem Zustand der Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe entspricht; einer Korrekturverarbeitungseinheit (42) zum Durchführen einer Korrekturverarbeitung an dem zumindest einem Anfangsbestimmungswert, um zumindest einen korrigierten Bestimmungswert zu erzeugen; und eine Bestimmungseinheit (43), um auf Grundlage des zumindest einen korrigierten Bestimmungswerts zu bestimmen, ob sich die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe in einem vorgegebenen Zustand befindet, wobei wenn sich die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe in dem vorgegebenen Zustand befindet, der zumindest eine Anfangsbestimmungswert eine Idealwertkomponente und eine Abweichungskomponente enthält, wobei die Abweichungskomponente in Abhängigkeit der vorgegebenen physikalischen Größe variiert, und die Korrekturverarbeitung eine Verarbeitung ist, um zu ermöglichen, dass der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert, der erzeugt wird, wenn sich die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe in dem vorgegebenen Zustand befindet, hinsichtlich der Abweichungskomponente niedriger ist als der zumindest eine Anfangsbestimmungswert, der erzeugt wird, wenn sich die Vorrichtung zur Erzeugung einer physikalischen Größe in dem vorgegebenen Zustand befindet.
Zustandsbestimmungsvorrichtung (4) nach Anspruch 1, wobei der vorgegebene Zustand ein Zustand ist, bei dem die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen der physikalischen Größe nicht versagt hat.
Zustandsbestimmungsvorrichtung (4) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die vorgegebene physikalische Größe ein zu erfassender Winkel ist; die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe ein Winkelsensor (1) ist, der eine Erfassungssignalerzeugungseinheit (2) und eine Winkelerfassungseinheit (3) beinhaltet, die Erfassungssignalerzeugungseinheit (2) eine Vielzahl von Erfassungssignalen mit jeweils einer Entsprechung mit dem zu erfassenden Winkel erzeugt, die Winkelerfassungseinheit (3) mithilfe der Vielzahl von Erfassungssignalen einen Vorgang durchführt, um einen Erfassungswinkelwert mit einer Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel als die Information mit einer Entsprechung zu der vorgegebenen physikalischen Größe zu erzeugen, die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit (41) den zumindest einen Anfangsbestimmungswert mittels Durchführen eines Vorgangs mithilfe der Vielzahl von Erfassungssignalen erzeugt, und die Korrekturverarbeitungseinheit (42) die Korrekturverarbeitung mithilfe von zumindest einem aus der Vielzahl von Erfassungssignalen durchführt.
Zustandsbestimmungsvorrichtung (4) nach Anspruch 3, wobei der zu erfassende Winkel ein Winkel ist, den eine Richtung eines Drehmagnetfelds in einer Referenzposition bezüglich einer Referenzrichtung bildet.
Zustandsbestimmungsvorrichtung (4) nach Anspruch 3 oder 4, wobei wenn der zu erfassende Winkel mit einer vorgegebenen Periode variiert, jedes der Vielzahl von Erfassungssignalen eine Idealkomponente, die periodisch derart variiert, um einer idealen Sinuskurve zu folgen, und eine Fehlerkomponente enthält, die Idealkomponenten der Vielzahl von Erfassungssignalen zueinander phasenverschoben sind und ein vorgegebenes Phasenverhältnis zueinander besitzen, und sich die Abweichungskomponente aus der Fehlerkomponente ergibt.
Zustandsbestimmungsvorrichtung (4) nach Anspruch 5, wobei die Vielzahl von Erfassungssignalen ein erstes, ein zweites und ein drittes Erfassungssignal sind, deren Idealkomponenten um 120 Grad zueinander phasenverschoben sind, der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein Anfangsbestimmungswert ist, der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert ein korrigierter Bestimmungswert ist, und die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit (41) den einen Anfangsbestimmungswert mittels Durchführung eines Vorgangs umfassend das Bestimmen einer Summe aus den ersten bis dritten Erfassungssignalen erzeugt.
Zustandsbestimmungsvorrichtung (104) nach Anspruch 5, wobei die Vielzahl von Erfassungssignalen ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Erfassungssignal sind, wobei die Idealkomponenten des ersten und zweiten Erfassungssignals um 180 Grad zueinander phasenverschoben sind, und die Idealkomponenten des dritten und vierten Erfassungssignals um 180 Grad zueinander phasenverschoben sind, die Idealkomponenten des ersten und dritten Erfassungssignals um 90 Grad zueinander phasenverschoben sind, der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein erster und ein zweiter Anfangsbestimmungswert ist, der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert ein erster und ein zweiter korrigierter Bestimmungswert ist, und die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit (141) den ersten Anfangsbestimmungswert mittels Durchführung eines Vorgangs umfassend das Bestimmen einer Summe aus dem ersten Erfassungssignal und dem zweiten Erfassungssignal erzeugt, und den zweiten Anfangsbestimmungswert mittels Durchführung eines Vorgangs umfassend das Bestimmen einer Summe des dritten Erfassungssignals und des vierten Erfassungssignals erzeugt.
Zustandsbestimmungsvorrichtung (104) nach Anspruch 5, wobei die Vielzahl von Erfassungssignalen ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Erfassungssignal sind, wobei die Idealkomponenten des ersten und zweiten Erfassungssignals um 180 Grad zueinander phasenverschoben sind, und die Idealkomponenten des dritten und vierten Erfassungssignals um 180 Grad zueinander phasenverschoben sind, die Idealkomponenten der ersten und dritten Erfassungssignale um 90 Grad zueinander phasenverschoben sind, der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein Anfangsbestimmungswert ist, der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert ein korrigierter Bestimmungswert ist, und die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit (141) den einen Anfangsbestimmungswert mittels Durchführung eines Vorgangs umfassend das Bestimmen einer Summe aus einem Quadrat einer Differenz zwischen dem ersten Erfassungssignal und dem zweiten Erfassungssignal und einem Quadrat einer Differenz zwischen dem dritten Erfassungssignal und dem vierten Erfassungssignal erzeugt.
Zustandsbestimmungsvorrichtung (204) nach Anspruch 5, wobei die Vielzahl von Erfassungssignalen ein erstes Erfassungssignal und ein zweites Erfassungssignal sind, deren Idealkomponenten um 90 Grad zueinander phasenverschoben sind, der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein Anfangsbestimmungswert ist, der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert ein korrigierter Bestimmungswert ist, und die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit (241) den einen Anfangsbestimmungswert mittels Durchführung eines Vorgangs umfassend das Bestimmen einer Summe aus einem Quadrat des ersten Erfassungssignals und einem Quadrat des zweiten Erfassungssignals erzeugt.
Zustandsbestimmungsverfahren zum Bestimmen eines Zustands einer Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe zum Erzeugen von Informationen mit einer Entsprechung zu einer vorgegebenen physikalischen Größe, umfassend die Schritte: Erzeugen des zumindest einen Anfangsbestimmungswerts, der dem Zustand der Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe entspricht; Erzeugen des zumindest einen korrigierten Bestimmungswerts mittels Durchführen einer Korrekturverarbeitung an dem zumindest einen Anfangsbestimmungswert; und Bestimmen, ob sich die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe in einem vorgegebenen Zustand befindet, auf Grundlage des zumindest einen korrigierten Bestimmungswerts, wobei wenn sich die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe in dem vorgegebenen Zustand befindet, der zumindest eine Anfangsbestimmungswert eine Idealwertkomponente und eine Abweichungskomponente enthält, wobei die Abweichungskomponente in Abhängigkeit von der vorgegebenen physikalischen Größe variiert, und die Korrekturverarbeitung eine Verarbeitung ist, um zu ermöglichen, dass der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert, der erzeugt wird, wenn sich die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe in dem vorgegebenen Zustand befindet, hinsichtlich der Abweichungskomponente niedriger ist als der zumindest eine Anfangsbestimmungswert, der erzeugt wird, wenn sich die Vorrichtung zur Erzeugung einer physikalischen Größe in dem vorgegebenen Zustand befindet.
Zustandsbestimmungsverfahren nach Anspruch 10, wobei der vorgegebene Zustand ein Zustand ist, bei dem die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe nicht versagt hat.
Zustandsbestimmungsverfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei die vorgegebene physikalische Größe ein zu erfassender Winkel ist, die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe ein Winkelsensor (1) ist, der eine Erfassungssignalerzeugungseinheit (2) und eine Winkelerfassungseinheit (3) beinhaltet, die Erfassungssignalerzeugungseinheit (2) eine Vielzahl von Erfassungssignalen mit jeweils einer Entsprechung mit dem zu erfassenden Winkel erzeugt, die Winkelerfassungseinheit (3) mithilfe der Vielzahl von Erfassungssignalen einen Vorgang durchführt, um einen Erfassungswinkelwert mit einer Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel als die Information mit einer Entsprechung zu der vorgegebenen physikalischen Größe zu erzeugen, der zumindest eine Anfangsbestimmungswert durch einen Vorgang mithilfe der Vielzahl von Erfassungssignalen erzeugt wird, und die Korrekturverarbeitung mithilfe von zumindest einem der Vielzahl von Erfassungssignalen durchgeführt wird.
Zustandsbestimmungsverfahren nach Anspruch 12, wobei der zu erfassende Winkel ein Winkel ist, den eine Richtung eines Drehmagnetfelds in einer Referenzposition bezüglich einer Referenzrichtung bildet.
Zustandsbestimmungsverfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei wenn der zu erfassende Winkel mit einer vorgegebenen Periode variiert, jedes der Vielzahl von Erfassungssignalen eine Idealkomponente, die periodisch derart variiert, um einer idealen Sinuskurve zu folgen, und eine Fehlerkomponente enthält, die Idealkomponenten der Vielzahl von Erfassungssignalen zueinander phasenverschoben sind und ein vorgegebenes Phasenverhältnis zueinander besitzen, und sich die Abweichungskomponente aus der Fehlerkomponente ergibt.
Zustandsbestimmungsverfahren nach Anspruch 14, wobei die Vielzahl von Erfassungssignalen ein erstes, ein zweites und ein drittes Erfassungssignal sind, deren Idealkomponenten um 120 Grad zueinander phasenverschoben sind, der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein Anfangsbestimmungswert ist, der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert ein korrigierter Bestimmungswert ist, und der eine Anfangsbestimmungswert mittels Durchführung eines Vorgangs umfassend das Bestimmen einer Summe aus den ersten bis dritten Erfassungssignalen erzeugt wird.
Zustandsbestimmungsverfahren nach Anspruch 14, wobei die Vielzahl von Erfassungssignalen ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Erfassungssignal sind, wobei die Idealkomponenten des ersten und zweiten Erfassungssignals um 180 Grad zueinander phasenverschoben sind, und die Idealkomponenten des dritten und vierten Erfassungssignals um 180 Grad zueinander phasenverschoben sind, die Idealkomponenten des ersten und dritten Erfassungssignals um 90 Grad zueinander phasenverschoben sind, der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein erster und ein zweiter Anfangsbestimmungswert ist, der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert ein erster und ein zweiter korrigierter Bestimmungswert ist, und der erste Anfangsbestimmungswert vermittels eines Vorgangs umfassend das Bestimmen einer Summe aus dem ersten Erfassungssignal und dem zweiten Erfassungssignal erzeugt wird, und der zweite Anfangsbestimmungswert vermittels eines Vorgangs umfassend das Bestimmen einer Summe aus dem dritten Erfassungssignal und dem vierten Erfassungssignal erzeugt wird.
Zustandsbestimmungsverfahren nach Anspruch 14, wobei die Vielzahl von Erfassungssignalen ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Erfassungssignal sind, wobei die Idealkomponenten des ersten und zweiten Erfassungssignals um 180 Grad zueinander phasenverschoben sind, und die Idealkomponenten des dritten und vierten Erfassungssignals um 180 Grad zueinander phasenverschoben sind, die Idealkomponenten des ersten und dritten Erfassungssignals um 90 Grad zueinander phasenverschoben sind, der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein Anfangsbestimmungswert ist, der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert ein korrigierter Anfangsbestimmungswert ist, und der eine Anfangsbestimmungswert vermittels eines Vorgangs umfassend das Bestimmen einer Summe aus einem Quadrat einer Differenz zwischen dem ersten Erfassungssignal und dem zweiten Erfassungssignal und einem Quadrat einer Differenz zwischen dem dritten Erfassungssignal und dem vierten Erfassungssignal erzeugt wird.
Zustandsbestimmungsverfahren nach Anspruch 14, wobei die Vielzahl von Erfassungssignalen ein erstes Erfassungssignal und ein zweites Erfassungssignal ist, deren Idealkomponenten zueinander um 90° phasenverschoben sind, der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein Anfangsbestimmungswert ist, der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert ein korrigierter Anfangsbestimmungswert ist, und der eine Anfangsbestimmungswert vermittels eines Vorgangs umfassend das Bestimmen einer Summe aus einem Quadrat des ersten Erfassungssignals und einem Quadrat des zweiten Erfassungssignals erzeugt wird.
Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe, aufweisend: eine Einheit zum Erzeugen von Informationen einer physikalischen Größe zur Erzeugung von Informationen mit einer Entsprechung zu einer vorgegebenen physikalischen Größe; und eine Zustandsbestimmungsvorrichtung (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsbestimmungsvorrichtung (4) beinhaltet: eine Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit (41) zum Erzeugen von zumindest einem Anfangsbestimmungswert, der einem Zustand der Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe entspricht; eine Korrekturverarbeitungseinheit (42) zum Durchführen einer Korrekturverarbeitung an dem zumindest einen Anfangsbestimmungswert, um zumindest einen korrigierten Bestimmungswert zu erzeugen; und eine Bestimmungseinheit (43), um auf Grundlage des zumindest einen korrigierten Bestimmungswerts zu bestimmen, ob sich die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe in einem vorgegebenen Zustand befindet, wobei wenn sich die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe in dem vorgegebenen Zustand befindet, der zumindest eine Anfangsbestimmungswert eine Idealwertkomponente und eine Abweichungskomponente enthält, wobei die Abweichungskomponente in Abhängigkeit von der vorgegebenen physikalischen Größe variiert, und die Korrekturverarbeitung eine Verarbeitung ist, um zu ermöglichen, dass der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert, der erzeugt wird, wenn sich die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe in dem vorgegebenen Zustand befindet, hinsichtlich der Abweichungskomponente niedriger ist als der zumindest eine Anfangsbestimmungswert, der erzeugt wird, wenn sich die Vorrichtung zur Erzeugung einer physikalischen Größe in dem vorgegebenen Zustand befindet.
Vorrichtung zum Erzeugen von Informationen einer physikalischen Größe nach Anspruch 19, wobei der vorgegebene Zustand ein Zustand ist, bei dem die Vorrichtung zur Erzeugung von Informationen einer physikalischen Größe nicht versagt hat.
Winkelsensor (1), aufweisend: eine Erfassungssignalerzeugungseinheit (2); eine Winkelerfassungseinheit (3); und eine Zustandsbestimmungseinheit (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungssignalerzeugungseinheit (2) eingerichtet ist, ein Vielzahl von Erfassungssignalen mit jeweils einer Entsprechung zu einem zu erfassenden Winkel zu erzeugen, die Winkelerfassungseinheit (3) eingerichtet ist, einen Vorgang mithilfe der Vielzahl von Erfassungssignalen durchzuführen, um einen Winkelerfassungswert mit einer Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel zu erzeugen, die Zustandsbestimmungseinheit (4) beinhaltet: eine Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit (41) zum Erzeugen von zumindest einem Anfangsbestimmungswert, der einem Zustand des Winkelsensors (1) entspricht; eine Korrekturverarbeitungseinheit (42) zum Durchführen einer Korrekturverarbeitung an dem zumindest einem Anfangsbestimmungswert, um zumindest einen korrigierten Bestimmungswert zu erzeugen; und eine Bestimmungseinheit (43), um auf Grundlage des zumindest einen korrigierten Bestimmungswerts zu bestimmen, ob sich der Winkelsensor (1) in einem vorgegebenen Zustand befindet, wenn sich der Winkelsensor (1) in dem vorgegebenen Zustand befindet, der zumindest eine Anfangsbestimmungswert eine Idealwertkomponente und eine Abweichungskomponente enthält, wobei die Abweichungskomponente in Abhängigkeit von der vorgegebenen physikalischen Größe variiert, und die Korrekturverarbeitung eine Verarbeitung ist, um zu ermöglichen, dass der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert, der erzeugt wird, wenn sich der Winkelsensor (1) in dem vorgegebenen Zustand befindet, hinsichtlich der Abweichungskomponente niedriger ist als der zumindest eine Anfangsbestimmungswert, der erzeugt wird, wenn sich der Winkelsensor in dem vorgegebenen Zustand befindet.
Winkelsensor (1) nach Anspruch 21, wobei der vorgegebene Zustand ein Zustand ist, bei dem der Winkelsensor (1) nicht versagt hat.
Winkelsensor (1) nach Anspruch 21 oder 22, wobei die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit (41) den zumindest einen Anfangsbestimmungswert mittels Durchführung eines Vorgangs mithilfe der Vielzahl von Erfassungssignalen erzeugt, und die Korrekturverarbeitungseinheit (42) die Korrekturverarbeitung mithilfe von zumindest einem der Vielzahl von Erfassungssignalen durchführt.
Winkelsensor (1) nach Anspruch 23, wobei der zu erfassende Winkel ein Winkel ist, den eine Richtung eines Drehmagnetfelds in einer Referenzposition bezüglich einer Referenzrichtung bildet, die Erfassungssignalerzeugungseinheit (2) eine Vielzahl von Erfassungsschaltungen (10, 20, 30) zum Erzeugen der Vielzahl von Erfassungssignalen beinhaltet, jede der Vielzahl von Erfassungsschaltungen (10, 20, 30) zumindest ein Magneterfassungselement zum Erfassen des Drehmagnetfelds beinhaltet.
Winkelsensor (1) nach Anspruch 24, wobei das zumindest eine Magneterfassungselement eine Vielzahl von in Reihe geschalteten magnetoresistiven Elementen (50) beinhaltet, und jedes der Vielzahl von magnetoresistiven Elementen (50) eine gepinnte Magnetschicht (53), deren Magnetisierungsrichtung gepinnt ist, eine freie Schicht (51), deren Magnetisierungsrichtung in Abhängigkeit von der Richtung des Drehmagnetfelds variiert, und eine nichtmagnetische Schicht (52), die sich zwischen der gepinnten Magnetschicht (53) und der freien Schicht (51) befindet, beinhaltet.
Winkelsensor (1) nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei wenn der zu erfassende Winkel mit einer vorgegebenen Periode variiert, jedes der Vielzahl von Erfassungssignalen eine Idealkomponente, die periodisch derart variiert, um einer idealen Sinuskurve zu folgen, und eine Fehlerkomponente enthält, die Idealkomponenten der Vielzahl von Erfassungssignalen zueinander phasenverschoben sind und ein vorgegebenes Phasenverhältnis zueinander besitzen, und sich die Abweichungskomponente aus der Fehlerkomponente ergibt.
Winkelsensor (1) nach Anspruch 26, wobei die Vielzahl von Erfassungssignalen ein erstes, ein zweites und ein drittes Erfassungssignal sind, deren Idealkomponenten um 120 Grad zueinander phasenverschoben sind, der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein Anfangsbestimmungswert ist, der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert ein korrigierter Bestimmungswert ist, und die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit (41) den einen Anfangsbestimmungswert mittels Durchführung eines Vorgangs umfassend das Bestimmen einer Summe aus den ersten bis dritten Erfassungssignalen erzeugt.
Winkelsensor (1) nach Anspruch 26, wobei die Vielzahl von Erfassungssignalen ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Erfassungssignal sind, wobei die Idealkomponenten des ersten und zweiten Erfassungssignals zueinander um 180° phasenverschoben sind, und die Idealkomponenten des dritten und vierten Erfassungssignals zueinander um 180° phasenverschoben sind, die Idealkomponenten des ersten und dritten Erfassungssignals zueinander um 90° phasenverschoben sind, der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein erster und ein zweiter Anfangsbestimmungswert ist, der zumindest eine korrigierte bestimmungswert ein erster und ein zweiter korrigierter Bestimmungswert ist, und die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit (41) den ersten Anfangsbestimmungswert mittels Durchführung eines Vorgangs umfassend das Bestimmen einer Summe aus dem ersten Erfassungssignal und dem zweiten Erfassungssignal erzeugt und den zweiten Anfangsbestimmungswert mittels Durchführung eines Vorgangs umfassend das Bestimmen einer Summe aus dem dritten Erfassungssignal und dem vierten Erfassungssignal erzeugt.
Winkelsensor (1) nach Anspruch 26, wobei die Vielzahl von Erfassungssignalen ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Erfassungssignal ist, die Idealkomponenten des ersten und zweiten Erfassungssignals zueinander um 180° phasenverschoben sind, die Idealkomponenten des dritten und vierten Erfassungssignals zueinander um 180° phasenverschoben sind, die Idealkomponenten des ersten und dritten Erfassungssignals zueinander um 90° phasenverschoben sind, der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein Anfangsbestimmungswert ist, der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert ein korrigierter Bestimmungswert ist, und die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit (141) den einen Anfangsbestimmungswert mittels Durchführung eines Vorgangs umfassend das Bestimmen einer Summe aus einem Quadrat einer Differenz zwischen dem ersten Erfassungssignal und dem zweiten Erfassungssignal und einem Quadrat einer Differenz zwischen dem dritten Erfassungssignal und dem vierten Erfassungssignal erzeugt.
Winkelsensor (1) nach Anspruch 26, wobei die Vielzahl von Erfassungssignalen ein erstes und ein zweites Erfassungssignal ist, deren Idealkomponenten um 90 Grad zueinander phasenverschoben sind, der zumindest eine Anfangsbestimmungswert ein Anfangsbestimmungswert ist, der zumindest eine korrigierte Bestimmungswert ein korrigierter Bestimmungswert ist, und die Anfangsbestimmungswert-Erzeugungseinheit (241) den einen Anfangsbestimmungswert mittels Durchführung eines Vorgangs umfassend das Bestimmen einer Summe aus einem Quadrat des ersten Erfassungssignals und einem Quadrat des zweiten Erfassungssignals erzeugt.