DE102022132614A1 - METHOD FOR DETERMINING AT LEAST ONE OFFSET VALUE FOR ERROR CORRECTION OF A SENSOR SIGNAL OF A ROTATION ANGLE SENSOR DEVICE AND ROTATION ANGLE SENSOR DEVICE - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen von wenigstens eines Offset-Wertes zur Fehlerkorrektur eines Sensorsignals (A11, A12, A22, A21) einer Drehwinkelsensorvorrichtung (100), insbesondere zur Fehlerkorrektur eines Exzentrizitätsfehlers, eine Drehwinkelsensorvorrichtung (100) und ein Fahrzeug, wobei die Drehwinkelsensorvorrichtung (100) zur Erfassung und/oder Übertragung eines Drehwinkels (SM) einer drehbaren Welle ausgebildet ist und wenigstens einen Hauptrotor (10), wenigstens einen Zusatzrotor (20, 30) und eine Auswerteeinheit umfasst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:a) Bestimmen wenigstens eines Offset-Wertes zur Fehlerkorrektur wenigstens eines Sensorsignals (A11, A12, A22, A21) wenigstens eines Sensors (21A, 21B, 31A, 31B) von wenigstens einer Sensoreinheit (21, 31), die einem Zusatzrotor (20, 30) zugeordnet ist,b) Bestimmen wenigstens eines Korrekturwertes zur Korrektur wenigstens eines Offset-Wertes, undc) Bestimmen wenigstens eines neuen Offset-Wertes zur Fehlerkorrektur wenigstens eines Sensorsignals (A11, A12, A22, A21) wenigstens einer Sensoreinheit in Abhängigkeit von dem wenigstens einen in Schritt b) bestimmten Korrekturwert.The present invention relates to a method for determining at least one offset value for error correction of a sensor signal (A11, A12, A22, A21) of a rotation angle sensor device (100), in particular for error correction of an eccentricity error, a rotation angle sensor device (100) and a vehicle, wherein the rotation angle sensor device (100) is designed to detect and/or transmit a rotation angle (SM) of a rotatable shaft and comprises at least one main rotor (10), at least one additional rotor (20, 30) and an evaluation unit, wherein the method comprises the steps: a) determining at least one offset value for error correction of at least one sensor signal (A11, A12, A22, A21) of at least one sensor (21A, 21B, 31A, 31B) of at least one sensor unit (21, 31) which is assigned to an additional rotor (20, 30), b) determining at least one correction value for correcting at least one Offset value, andc) determining at least one new offset value for error correction of at least one sensor signal (A11, A12, A22, A21) of at least one sensor unit as a function of the at least one correction value determined in step b).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen wenigstens eines Offset-Wertes zur Fehlerkorrektur eines Sensorsignals einer Drehwinkelsensorvorrichtung, insbesondere zur Fehlerkorrektur eines Exzentrizitätsfehlers, wobei die Drehwinkelsensorvorrichtung zur Erfassung und/oder Übertragung eines Drehwinkels einer drehbaren Welle ausgebildet ist, wobei die Drehwinkelsensorvorrichtung wenigstens einen Hauptrotor, wenigstens einen Zusatzrotor und eine Auswerteeinheit umfasst. Der Hauptrotor ist um eine Hauptdrehachse drehbar und drehsynchron mit der drehbaren Welle verbunden, deren Drehwinkel mittels der Drehwinkelsensorvorrichtung erfassbar ist. Wenigstens ein Zusatzrotor ist um eine insbesondere parallel zur Hauptdrehachse verlaufende Zusatzrotor-Drehachse drehbar und mit dem Hauptrotor mit einem insbesondere konstanten und gleichmäßigen Übersetzungsverhältnis mechanisch gekoppelt. Der Hauptrotor und der wenigstens eine Zusatzrotor sind mechanisch derart miteinander im Eingriff, dass eine Drehung des Hauptrotors um die Hauptdrehachse eine Drehung des Zusatzrotors um die zugehörige Zusatzrotor-Drehachse bewirken kann, wobei die Drehwinkelsensorvorrichtung wenigstens eine Sensoreinheit umfasst, die dem Zusatzrotor zugeordnet ist und die dazu ausgebildet ist, einen Drehwinkel des zugehörigen Zusatzrotors zu erfassen. Die Sensoreinheit umfasst einen ersten Sensor, der dazu ausgebildet ist, ein erstes Sensorsignal zu erzeugen, das einen Drehwinkel des zugehörigen Zusatzrotors charakterisiert, und einen zweiten Sensor, der dazu ausgebildet ist, ein zweites Sensorsignal zu erzeugen, das unabhängig von dem ersten Sensorsignal ist, wobei das zweite Sensorsignal ebenfalls einen Drehwinkel des zugehörigen Zusatzrotors charakterisiert, wobei wenigstens ein Sensor der Sensoreinheit, die dem Zusatzrotor zugeordnet ist, exzentrisch zu der Zusatzrotor-Drehachse des zugehörigen Zusatzrotors angeordnet ist.The present invention relates to a method for determining at least one offset value for error correction of a sensor signal of a rotation angle sensor device, in particular for error correction of an eccentricity error, wherein the rotation angle sensor device is designed to detect and/or transmit a rotation angle of a rotatable shaft, wherein the rotation angle sensor device comprises at least one main rotor, at least one additional rotor and an evaluation unit. The main rotor is rotatable about a main rotation axis and is connected in a rotationally synchronous manner to the rotatable shaft, the rotation angle of which can be detected by means of the rotation angle sensor device. At least one additional rotor is rotatable about an additional rotor rotation axis that runs in particular parallel to the main rotation axis and is mechanically coupled to the main rotor with a particularly constant and uniform transmission ratio. The main rotor and the at least one additional rotor are mechanically engaged with one another in such a way that a rotation of the main rotor about the main axis of rotation can cause a rotation of the additional rotor about the associated additional rotor axis of rotation, wherein the angle of rotation sensor device comprises at least one sensor unit which is assigned to the additional rotor and which is designed to detect an angle of rotation of the associated additional rotor. The sensor unit comprises a first sensor which is designed to generate a first sensor signal which characterizes an angle of rotation of the associated additional rotor, and a second sensor which is designed to generate a second sensor signal which is independent of the first sensor signal, wherein the second sensor signal also characterizes an angle of rotation of the associated additional rotor, wherein at least one sensor of the sensor unit which is assigned to the additional rotor is arranged eccentrically to the additional rotor axis of rotation of the associated additional rotor.
Drehwinkelsensorvorrichtungen, d.h. Sensorvorrichtungen zur Erfassung eines Drehwinkels, sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt, zum Beispiel aus
Zugehörige Verfahren zur Erfassung des absoluten Drehwinkels der Welle sind ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der erstgenannten
Durch Drehung des Hauptrotors wird eine Drehung des wenigstens einen Zusatzrotors bewirkt. Diese Drehung des wenigstens einen Zusatzrotors kann von der dem Zusatzrotor zugeordneten Sensoreinheit erfasst werden, wobei durch die dem Zusatzrotor zugeordnete Sensoreinheit wenigstens ein Sensorsignal erzeugt wird, das von der Auswerteeinheit ausgewertet werden kann. Aufgrund der mechanischen Kopplung des wenigstens einen Zusatzrotors mit dem Hauptrotor kann der Drehwinkel des Hauptrotors wenigstens basierend auf dem Sensorsignal der Sensoreinheit des wenigstens einen Zusatzrotors bestimmt werden.Rotation of the main rotor causes rotation of the at least one additional rotor. This rotation of the at least one additional rotor can be detected by the sensor unit assigned to the additional rotor, wherein the sensor unit assigned to the additional rotor generates at least one sensor signal that can be evaluated by the evaluation unit. Due to the mechanical coupling of the at least one additional rotor to the main rotor, the angle of rotation of the main rotor can be determined at least based on the sensor signal of the sensor unit of the at least one additional rotor.
Häufig werden die Winkel der Zusatzrotoren mit Hilfe von magnetischen Sensoreinheiten erfasst, die eine Magneterzeugungseinheit und einen magnetischen Sensor, insbesondere einen sogenannten 3D-Hallsensor, umfassen. Der Magnetsensor einer einem Zusatzrotor zugeordneten Sensoreinheit ist in der Regel zentriert zur Drehachse des Zusatzrotors angeordnet, d.h. mit der Sensormitte koaxial zur Drehachse des Zusatzrotors.The angles of the additional rotors are often recorded using magnetic sensor units that include a magnet generation unit and a magnetic sensor, in particular a so-called 3D Hall sensor. The magnetic sensor of a sensor unit assigned to an additional rotor is usually arranged centered on the axis of rotation of the additional rotor, i.e. with the sensor center coaxial with the axis of rotation of the additional rotor.
Wenn wenigstens ein Sensor nicht mittig zur Drehachse des Zusatzrotors positioniert ist, dem der Sensor zugeordnet ist, kann das erzeugte Sensorsignal weniger genau sein und durch einen Exzentrizitätsfehler, der durch die exzentrische Anordnung des Sensors verursacht wird, verzerrt werden.If at least one sensor is not positioned centrally to the axis of rotation of the auxiliary rotor to which the sensor is assigned, the generated sensor signal may be less accurate and distorted by an eccentricity error caused by the eccentric arrangement of the sensor.
Zur Korrektur von Fehlern in Sensorsignalen, insbesondere zur Verringerung oder Kompensation eines Fehlers in einem Sensorsignal, existieren mehrere bekannte Verfahren, wobei eine Möglichkeit zur Korrektur von Sensorsignalen die so genannte „Offset-Korrektur“ ist. Die Offset-Korrektur erfordert jedoch geeignete Offset-Werte.There are several known methods for correcting errors in sensor signals, in particular for reducing or compensating an error in a sensor signal, whereby one possibility for correcting sensor signals is the so-called "offset correction". However, the offset correction requires suitable offset values.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives, insbesondere verbessertes, Verfahren zur Bestimmung wenigstens eines Offset-Wertes zur Fehlerkorrektur eines Sensorsignals einer Drehwinkelsensorvorrichtung bereitzustellen, insbesondere zur Fehlerkorrektur eines Exzentrizitätsfehlers.Against this background, it is an object of the present invention to provide an alternative, in particular improved, method for determining at least one offset value for error correction of a sensor signal of a rotation angle sensor device, in particular for error correction of an eccentricity error.
Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alternative, insbesondere verbesserte, Drehwinkelsensorvorrichtung bereitzustellen, die zur Fehlerkorrektur eines Sensorsignals ausgebildet ist.Furthermore, it is an object of the present invention to provide an alternative, in particular improved, rotation angle sensor device which is designed for error correction of a sensor signal.
Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives, insbesondere verbessertes Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, das eine Drehwinkelsensorvorrichtung aufweist.Furthermore, it is an object of the present invention to provide an alternative, in particular improved vehicle, in particular a motor vehicle, which has a rotation angle sensor device.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung wenigstens eines Offset-Wertes zur Fehlerkorrektur eines Sensorsignals einer Drehwinkelsensorvorrichtung, durch eine Drehwinkelsensorvorrichtung und durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Figuren. Der Wortlaut der ursprünglich eingereichten Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme hiermit in die Beschreibung aufgenommen.This object is achieved according to the present invention by a method for determining at least one offset value for error correction of a sensor signal of a rotation angle sensor device, by a rotation angle sensor device and by a vehicle with the features according to the respective independent patent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims, the description and the figures. The wording of the originally filed claims is hereby incorporated into the description by express reference.
Ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung zur Bestimmung wenigstens eines Offset-Wertes zur Fehlerkorrektur eines Sensorsignals einer Drehwinkelsensorvorrichtung, insbesondere zur Fehlerkorrektur eines Exzentrizitätsfehlers, umfasst die folgenden Schritte:
- a) Bestimmen wenigstens eines Offset-Wertes zur Fehlerkorrektur wenigstens eines Sensorsignals wenigstens eines Sensors wenigstens einer einem Zusatzrotor zugeordneten Sensoreinheit, insbesondere um einen aus der exzentrischen Anordnung wenigstens eines Sensors in Bezug auf die Zusatzrotor-Drehachse resultierenden Fehler zu reduzieren,
- b) Bestimmen wenigstens eines Korrekturwertes zur Korrektur wenigstens eines Offset-Wertes, insbesondere um einen aus der exzentrischen Anordnung wenigstens eines Sensors in Bezug auf die Zusatzrotor-Drehachse resultierenden Fehler weiter zu reduzieren, und
- c) Bestimmen wenigstens eines neuen Offset-Wertes zur Fehlerkorrektur wenigstens eines Sensorsignals wenigstens einer Sensoreinheit in Abhängigkeit von dem wenigstens einen in Schritt b) bestimmten Korrekturwert,
wobei die Drehwinkelsensorvorrichtung dazu ausgebildet ist, einen Drehwinkel einer drehbaren Welle zu erfassen und/oder zu übertragen, wobei die Drehwinkelsensorvorrichtung wenigstens einen Hauptrotor, wenigstens einen Zusatzrotor und eine Auswerteeinheit umfasst. Der Hauptrotor ist um eine Hauptdrehachse drehbar und drehsynchron mit der drehbaren Welle verbunden, deren Drehwinkel mittels der Drehwinkelsensorvorrichtung erfassbar ist. Wenigstens ein Zusatzrotor ist um eine insbesondere parallel zur Hauptdrehachse verlaufende Zusatzrotor-Drehachse drehbar und mit dem Hauptrotor mit einem insbesondere konstanten und gleichmäßigen Übersetzungsverhältnis mechanisch gekoppelt. Der Hauptrotor und der wenigstens eine Zusatzrotor sind mechanisch derart miteinander im Eingriff, dass eine Drehung des Hauptrotors um die Hauptdrehachse eine Drehung des Zusatzrotors um die zugehörige Zusatzrotor-Drehachse bewirken kann, wobei die Drehwinkelsensorvorrichtung wenigstens eine Sensoreinheit umfasst, die dem Zusatzrotor zugeordnet ist und die dazu ausgebildet ist, einen Drehwinkel des zugehörigen Zusatzrotors zu erfassen. Die Sensoreinheit umfasst einen ersten Sensor, der dazu ausgebildet ist, ein erstes Sensorsignal zu erzeugen, das einen Drehwinkel des zugehörigen Zusatzrotors charakterisiert, und einen zweiten Sensor, der dazu ausgebildet ist, ein zweites Sensorsignal zu erzeugen, das unabhängig von dem ersten Sensorsignal ist, wobei das zweite Sensorsignal ebenfalls einen Drehwinkel des zugehörigen Zusatzrotors charakterisiert, wobei wenigstens ein Sensor der Sensoreinheit, die dem Zusatzrotor zugeordnet ist, exzentrisch zu der Zusatzrotor-Drehachse des zugehörigen Zusatzrotors angeordnet ist, wobei wenigstens ein Sensor insbesondere exzentrisch auf oder an dem zugehörigen Zusatzrotor angeordnet ist (d.h. lokalisiert oder platziert). Ferner ist die Auswerteeinheit wenigstens dazu ausgebildet, wenigstens das erste Sensorsignal und/oder das zweite Sensorsignal der wenigstens einen Sensoreinheit auszuwerten und unter Verwendung wenigstens eines zugehörigen Offset-Wertes zu korrigieren.A method according to the present invention for determining at least one offset value for error correction of a sensor signal of a rotation angle sensor device, in particular for error correction of an eccentricity error, comprises the following steps:
- a) determining at least one offset value for error correction of at least one sensor signal of at least one sensor of at least one sensor unit assigned to an additional rotor, in particular in order to reduce an error resulting from the eccentric arrangement of at least one sensor with respect to the additional rotor rotation axis,
- b) determining at least one correction value for correcting at least one offset value, in particular to further reduce an error resulting from the eccentric arrangement of at least one sensor with respect to the additional rotor rotation axis, and
- c) determining at least one new offset value for error correction of at least one sensor signal of at least one sensor unit as a function of the at least one correction value determined in step b),
wherein the angle of rotation sensor device is designed to detect and/or transmit an angle of rotation of a rotatable shaft, wherein the angle of rotation sensor device comprises at least one main rotor, at least one additional rotor and an evaluation unit. The main rotor is rotatable about a main axis of rotation and is connected in a rotationally synchronous manner to the rotatable shaft, the angle of rotation of which can be detected by means of the angle of rotation sensor device. At least one additional rotor is rotatable about an additional rotor axis of rotation which runs in particular parallel to the main axis of rotation and is mechanically coupled to the main rotor with a particularly constant and uniform transmission ratio. The main rotor and the at least one additional rotor are mechanically engaged with one another in such a way that a rotation of the main rotor about the main axis of rotation can cause a rotation of the additional rotor about the associated additional rotor axis of rotation, wherein the angle of rotation sensor device comprises at least one sensor unit which is assigned to the additional rotor and which is designed to detect an angle of rotation of the associated additional rotor. The sensor unit comprises a first sensor, which is designed to generate a first sensor signal that characterizes a rotation angle of the associated additional rotor, and a second sensor, which is designed to generate a second sensor signal that is independent of the first sensor signal, wherein the second sensor signal also characterizes a rotation angle of the associated additional rotor, wherein at least one sensor of the sensor unit that is assigned to the additional rotor is arranged eccentrically to the additional rotor rotation axis of the associated additional rotor, wherein at least one sensor is arranged in particular eccentrically on or at the associated additional rotor (ie localized or placed). Furthermore, the evaluation unit is at least designed to evaluate at least the first sensor signal and/or the second sensor signal of the at least one sensor unit and to correct it using at least one associated offset value.
Durch die Anwendung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine effiziente Fehlerkorrektur durchgeführt werden, die zu einem verringerten Einfluss des durch die Exzentrizität verursachten Fehlers auf das erzeugte Drehwinkelsignal, das den Drehwinkel der drehbaren Welle anzeigt, führt. Durch die wenigstens eine Korrektur des wenigstens einen (initial) bestimmten Offset-Wertes kann die Genauigkeit der Bestimmung des Drehwinkels der drehbaren Welle deutlich erhöht werden.By applying a method according to the present invention, an efficient error correction can be carried out, which leads to a reduced influence of the error caused by the eccentricity on the generated angle of rotation signal that indicates the angle of rotation of the rotatable shaft. By at least one correction of the at least one (initially) determined offset value, the accuracy of the determination of the angle of rotation of the rotatable shaft can be significantly increased.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung meint der Begriff „Fehlerkorrektur“ insbesondere die Korrektur wenigstens eines Fehlers, wobei der Begriff „Korrektur“ eine Reduzierung des Einflusses von wenigstens einem Fehler auf den bestimmten Drehwinkel der drehbaren Welle meint, wobei die Reduzierung eines Fehlers vorzugsweise in einer Erhöhung der Genauigkeit der Drehwinkelsensorvorrichtung resultiert. Für eine Fehlerkorrektur kann das Sensorsignal selbst korrigiert werden und/oder ein Wert, der basierend auf wenigstens einem Sensorsignal berechnet wird.In the sense of the present invention, the term "error correction" means in particular the correction of at least one error, wherein the term "correction" means a reduction in the influence of at least one error on the specific angle of rotation of the rotatable shaft, wherein the reduction of an error preferably results in an increase in the accuracy of the angle of rotation sensor device. For an error correction, the sensor signal itself can be corrected and/or a value that is calculated based on at least one sensor signal.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird eine Kompensation von wenigstens einem Exzentrizitätsfehlers wenigstens teilweise erreicht. Die Kompensation von wenigstens einem Exzentrizitätsfehler muss jedoch nicht zwingend erreicht werden. In anderen Ausgestaltungen bzw. in einigen Fällen kann auch nur eine geringfügige Reduzierung des Einflusses von wenigstens einem Fehler auf den Drehwinkel der drehbaren Welle erreicht werden, verglichen mit einem Exzentrizitätsfehler der nicht korrigiert ist.In a preferred embodiment of the present invention, compensation of at least one eccentricity error is at least partially achieved. However, compensation of at least one eccentricity error does not necessarily have to be achieved. In other embodiments or in some cases, only a slight reduction in the influence of at least one error on the angle of rotation of the rotatable shaft can be achieved, compared to an eccentricity error that is not corrected.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet, einen „Spurdifferenzfehler“, einen „Differenzwinkelsensorfehler“ bzw. einen „Nonius-Fehlstellungs-Fehler“ und/oder einen „Nichtlinearitätsfehler“ zu korrigieren.In a preferred embodiment, the method according to the present invention is suitable for correcting a “track difference error”, a “difference angle sensor error” or a “vernier misalignment error” and/or a “nonlinearity error”.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung meint ein „Spurdifferenzfehler“ eine Abweichung zwischen dem Sensorsignal eines ersten Sensors einer einem Zusatzrotor zugeordneten Sensoreinheit, das den Drehwinkel des Zusatzrotors anzeigt, und einem zweiten Sensorsignal eines zweiten Sensors der dem Zusatzrotor zugeordneten Sensoreinheit, und/oder zwischen einem Drehwinkel der drehbaren Welle, der auf der Grundlage von wenigstens zwei Erste-Zeile-Sensorsignalen berechnet wird, wobei ein erstes, Erste-Zeile-Sensorsignal von einer ersten, einem ersten Zusatzrotor zugeordneten Sensoreinheit erzeugt wird und ein zweites Erste-Zeile-Sensorsignal von einer zweiten, einem zweiten Zusatzrotor zugeordneten Sensoreinheit erzeugt wird.In the sense of the present invention, a "track difference error" means a deviation between the sensor signal of a first sensor of a sensor unit assigned to an additional rotor, which indicates the angle of rotation of the additional rotor, and a second sensor signal of a second sensor of the sensor unit assigned to the additional rotor, and/or between an angle of rotation of the rotatable shaft, which is calculated on the basis of at least two first-line sensor signals, wherein a first, first-line sensor signal is generated by a first sensor unit assigned to a first additional rotor and a second first-line sensor signal is generated by a second sensor unit assigned to a second additional rotor.
Ein „Differenzwinkelsensorfehler“ bzw. ein „Nonius-Fehlstellungs-Fehler“ meint eine Abweichung zwischen einem ersten Lenkwinkel, der basierend auf von den Sensoreinheiten der Drehwinkelsensorvorrichtung erfassten Sensorsignalen berechnet worden ist, und einem zweiten Lenkwinkel, der basierend auf den von den Sensoreinheiten der Drehwinkelsensorvorrichtung erfassten Sensorsignale berechneten worden ist.A “difference angle sensor error” or a “vernier misalignment error” means a deviation between a first steering angle calculated based on sensor signals detected by the sensor units of the rotation angle sensor device and a second steering angle calculated based on the sensor signals detected by the sensor units of the rotation angle sensor device.
Ein „Nichtlinearitätsfehler“ im Sinne der vorliegenden Erfindung meint einen Fehler, der durch eine Schwankung der Drehung in Abhängigkeit vom Drehwinkel verursacht wird, anstatt eine rein lineare Antwort auf den Drehwinkel zu liefern.A "non-linearity error" in the sense of the present invention means an error that is caused by a variation in rotation depending on the angle of rotation, rather than providing a purely linear response to the angle of rotation.
„Drehsynchron“ im Sinne der vorliegenden Erfindung meint mechanisch in einer Weise gekoppelt, dass die drehsynchron gekoppelten Komponenten stets mit der gleichen Drehzahl synchron rotieren und den gleichen Drehwinkel aufweisen. In einigen Ausgestaltungen sind Komponenten ferner derart gekoppelt, dass ein Drehmoment zwischen den gekoppelten Komponenten übertragen werden kann."Rotationally synchronous" in the sense of the present invention means mechanically coupled in such a way that the rotationally synchronously coupled components always rotate synchronously at the same speed and have the same angle of rotation. In some embodiments, components are further coupled in such a way that a torque can be transmitted between the coupled components.
Eine Drehwinkelsensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist zum Erfassen und/oder Übertragen eines Drehwinkels einer drehbaren Welle ausgebildet, vorzugsweise zum Erfassen eines Drehwinkels einer drehbaren Welle, und kann insbesondere eine Lenkwinkelsensorvorrichtung zum Erfassen eines Drehwinkels einer Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs sein.A rotation angle sensor device according to the present invention is designed to detect and/or transmit a rotation angle of a rotatable shaft, preferably to detect a rotation angle of a rotatable shaft, and can in particular be a steering angle sensor device for detecting a rotation angle of a steering shaft of a motor vehicle.
In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann der Hauptrotor der Drehwinkelsensorvorrichtung ein Rad sein, vorzugsweise ein Zahnrad, das insbesondere dazu ausgebildet ist, koaxial zu der drehbaren Welle angeordnet zu werden und mit der drehbaren Welle drehsynchron gekoppelt zu werden, wobei der Hauptrotor in einem funktionalen Verwendungszustand koaxial zur drehbaren Welle angeordnet ist und mit dieser drehsynchron gekoppelt ist.In one embodiment of the present invention, the main rotor of the rotation angle sensor device can be a wheel, preferably a gear wheel, which is particularly designed to be arranged coaxially to the rotatable shaft and to be coupled to the rotatable shaft in a rotationally synchronous manner, wherein the main rotor is arranged coaxially to the rotatable shaft in a functional use state and is coupled to it in a rotationally synchronous manner.
Der wenigstens eine Zusatzrotor der Drehwinkelsensorvorrichtung kann ein Rad umfassen oder sein, vorzugsweise ein Zahnrad, das insbesondere durch eine Verzahnung mit dem Hauptrotor gekoppelt sein kann, vorzugsweise durch ein Ineinandergreifen mit dem Hauptrotor, wobei der Hauptrotor und der wenigstens eine Zusatzrotor insbesondere durch mehrere ineinandergreifende Zähne mit einem konstanten und gleichmäßigen Übersetzungsverhältnis gekoppelt sind. Anstelle der Kopplung durch eine Verzahnung können der Hauptrotor und der wenigstens eine Zusatzrotor jedoch auch durch Reibung und/oder durch einen Riemen gekoppelt sein.The at least one additional rotor of the rotation angle sensor device can comprise or be a wheel, preferably a gearwheel, which can be coupled to the main rotor in particular by a toothing, preferably by meshing with the main rotor, wherein the main rotor and the at least one additional rotor are coupled in particular by a plurality of intermeshing teeth with a constant and uniform transmission ratio. Instead of coupling by a toothing, the main rotor and the at least one additional rotor can also be coupled by friction and/or by a belt.
Der Hauptrotor und der wenigstens eine Zusatzrotor bilden vorzugsweise ein Getriebe. Aufgrund der mechanischen Kopplung kann der Drehwinkel des Hauptrotors wenigstens in Abhängigkeit vom Drehwinkel des wenigstens einen Zusatzrotors und dem Übersetzungsverhältnis zwischen dem Hauptrotor und dem wenigstens einen Zusatzrotor bestimmt werden.The main rotor and the at least one additional rotor preferably form a transmission. Due to the mechanical coupling, the angle of rotation of the main rotor can be determined at least as a function of the angle of rotation of the at least one additional rotor and the transmission ratio between the main rotor and the at least one additional rotor.
Für eine höhere Genauigkeit des Drehwinkels des Hauptrotors kann die Drehwinkelsensorvorrichtung zwei Zusatzrotoren umfassen, wobei jedem Zusatzrotor eine Sensoreinheit zugeordnet ist, und wobei das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Hauptrotor und dem ersten Zusatzrotor vorzugsweise unterschiedlich ist zu dem Übersetzungsverhältnis zwischen dem Hauptrotor und dem zweiten Zusatzrotor, wobei wenigstens ein Übersetzungsverhältnis über den gesamten Drehwinkelbereich des Drehwinkelbereichs der drehbaren Welle konstant und gleichmäßig ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Drehachse des Hauptrotors und des wenigstens einen Zusatzrotors, vorzugsweise des Hauptrotors und aller Zusatzrotoren.For a higher accuracy of the angle of rotation of the main rotor, the angle of rotation sensor device can comprise two additional rotors, each additional rotor being assigned a sensor unit, and the transmission ratio between the main rotor and the first additional rotor preferably being different is to the transmission ratio between the main rotor and the second additional rotor, wherein at least one transmission ratio is constant and uniform over the entire rotation angle range of the rotation angle range of the rotatable shaft. In a preferred embodiment, the axis of rotation of the main rotor and of the at least one additional rotor, preferably of the main rotor and all additional rotors.
Für weitere Details zum allgemeinen Funktionsprinzip einer Drehwinkelsensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird beispielsweise auf die bereits oben erwähnte
In einer Ausgestaltung kann die Drehwinkelsensorvorrichtung, insbesondere wenigstens eine Sensoreinheit der Drehwinkelsensorvorrichtung, eine Magnetsensoreinheit mit einer Magnetfelderzeugungseinheit und wenigstens einem Magnetsensor sein oder umfassen, wobei die Magnetfelderzeugungseinheit zur Erzeugung eines Magnetfeldes ausgebildet ist.In one embodiment, the rotation angle sensor device, in particular at least one sensor unit of the rotation angle sensor device, can be or comprise a magnetic sensor unit with a magnetic field generating unit and at least one magnetic sensor, wherein the magnetic field generating unit is designed to generate a magnetic field.
Die Magnetfelderzeugungseinheit kann insbesondere zur Erzeugung eines Permanentmagnetfeldes ausgebildet sein, wobei die Magnetfelderzeugungseinheit insbesondere einen Permanentmagneten mit wenigstens einem Nordpol und wenigstens einem Südpol umfassen oder ein solcher sein kann. Ein Permanentmagnet kann beispielsweise ein scheibenförmiger oder zylinderförmiger Magnet sein, wobei eine Hälfte den wenigstens einen Nordpol und die andere Hälfte den wenigstens einen Südpol bildet.The magnetic field generating unit can be designed in particular to generate a permanent magnetic field, wherein the magnetic field generating unit can in particular comprise or be a permanent magnet with at least one north pole and at least one south pole. A permanent magnet can be, for example, a disk-shaped or cylindrical magnet, wherein one half forms the at least one north pole and the other half the at least one south pole.
Die Magnetsensoreinheit kann wenigstens einen Magnetsensor, insbesondere wenigstens einen Hallsensor umfassen, vorzugsweise wenigstens einen 2D- oder 3D-Hallsensor, wobei vorzugsweise wenigstens ein Magnetsensor gegenüber von der Magnetfelderzeugungseinheit angeordnet ist mit einem definierten Abstand dazwischen.The magnetic sensor unit can comprise at least one magnetic sensor, in particular at least one Hall sensor, preferably at least one 2D or 3D Hall sensor, wherein preferably at least one magnetic sensor is arranged opposite the magnetic field generating unit with a defined distance therebetween.
In einer Ausgestaltung, insbesondere in einer bevorzugten Ausgestaltung, kann eine Magnetsensoreinheit zwei Magnetsensoren umfassen, die insbesondere nebeneinander angeordnet sein können. Die beiden Magnetsensoren der Magnetsensoreinheit können insbesondere nebeneinander mit einem definierten Abstand dazwischen in einer gemeinsamen Ebene, insbesondere in einer Ebene senkrecht zur Drehachse des zugehörigen Zusatzrotors, angeordnet sein, wobei die Magnetsensoren vorzugsweise an dem zugehörigen Zusatzrotor befestigt sind.In one embodiment, in particular in a preferred embodiment, a magnetic sensor unit can comprise two magnetic sensors, which can in particular be arranged next to one another. The two magnetic sensors of the magnetic sensor unit can in particular be arranged next to one another with a defined distance between them in a common plane, in particular in a plane perpendicular to the axis of rotation of the associated additional rotor, wherein the magnetic sensors are preferably attached to the associated additional rotor.
Die Anordnung der Magnetsensoren nebeneinander in einer gemeinsamen Ebene hat zur Folge, dass nicht beide Magnetsensoren mit ihrem Sensormittelpunkt auf der Drehachse des Zusatzrotors angeordnet werden können, dem sie zugeordnet sind. Daher muss wenigstens ein Sensor exzentrisch zur Drehachse des Zusatzrotors angeordnet werden. In einem anderen Fall können beide Magnetsensoren exzentrisch zur Drehachse des Zusatzrotors angeordnet sein, dem die Sensoreinheit zugeordnet ist, wobei in diesem Fall die Magnetsensoren vorzugsweise so angeordnet sind, dass sie symmetrisch zur Drehachse des Zusatzrotors angeordnet sind.The arrangement of the magnetic sensors next to each other in a common plane means that both magnetic sensors cannot be arranged with their sensor center on the axis of rotation of the additional rotor to which they are assigned. Therefore, at least one sensor must be arranged eccentrically to the axis of rotation of the additional rotor. In another case, both magnetic sensors can be arranged eccentrically to the axis of rotation of the additional rotor to which the sensor unit is assigned, in which case the magnetic sensors are preferably arranged so that they are arranged symmetrically to the axis of rotation of the additional rotor.
Eine Sensoreinheit, die zwei Sensoren umfasst, insbesondere eine magnetische Sensoreinheit umfassend zwei Magnetsensoren, kann insbesondere als sogenannte „Dual-Die“-Sensoreinheit ausgestaltet sein, bei der beide Sensoren in einem gemeinsamen integrierten Schaltkreis (IC) integriert sind. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Sensoreinheit als „Single-Die“-Sensoreinheit ausgestaltet sein, wobei die beiden Sensoren jeweils separaten integrierten Schaltkreisen (IC) zugeordnet sind. Ein „Dual-Die“-Sensor erlaubt jedoch im Allgemeinen eine nähere Platzierung von wenigstens einem der Sensoren zur Drehachse des Zusatzrotors im Vergleich zu einem „Single-Die“-Sensor, was zu einer geringeren Exzentrizität und damit zu einem kleineren Exzentrizitätsfehler führt. Aus diesem Grund umfasst in einer bevorzugten Ausgestaltung wenigstens eine einem Zusatzrotor zugeordnete Sensoreinheit eine „Dual Die“-Magnetsensoreinheit, wobei die Sensoren vorzugsweise symmetrisch zur Drehachse des Zusatzrotors angeordnet sind.A sensor unit that comprises two sensors, in particular a magnetic sensor unit comprising two magnetic sensors, can in particular be designed as a so-called "dual-die" sensor unit, in which both sensors are integrated in a common integrated circuit (IC). In an alternative embodiment, the sensor unit can be designed as a "single-die" sensor unit, wherein the two sensors are each assigned to separate integrated circuits (IC). However, a "dual-die" sensor generally allows at least one of the sensors to be placed closer to the axis of rotation of the additional rotor compared to a "single-die" sensor, which leads to a lower eccentricity and thus to a smaller eccentricity error. For this reason, in a preferred embodiment, at least one sensor unit assigned to an additional rotor comprises a "dual die" magnetic sensor unit, wherein the sensors are preferably arranged symmetrically to the axis of rotation of the additional rotor.
Ein „Offset-Wert“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein definierter konstanter Wert, der für eine beliebige Fehlerkorrektur verwendet werden kann, wobei die Berechnung der Fehlerkorrektur nicht auf eine mathematische Operation beschränkt ist. Das bedeutet mit anderen Worten, dass ein „Offset-Wert“ im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht auf einen Wert beschränkt ist, der nur zur Fehlerkorrektur durch Addition oder Subtraktion verwendet werden darf. Ein Offset-Wert im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere für jede beliebige mathematische Operation zur Fehlerkorrektur verwendet werden. Ferner ist ein Offset-Wert im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht auf einen Wert zur Fehlerkorrektur eines Sensorsignals beschränkt. Ein Offset-Wert kann beispielsweise auch zur Korrektur eines auf Basis des wenigstens einen Sensorsignals berechneten Wertes verwendet werden.An "offset value" in the sense of the present invention is a defined constant value that can be used for any error correction, whereby the calculation of the error correction is not limited to a mathematical operation. In other words, this means that an "offset value" in the sense of the present invention is not limited to a value that may only be used for error correction by addition or subtraction. An offset value in the sense of the present invention can in particular be used for any mathematical operation for error correction. Furthermore, an offset value in the sense of the present invention is not limited to a value for error correction of a sensor signal. nals. An offset value can also be used, for example, to correct a value calculated on the basis of the at least one sensor signal.
Ein „Korrekturwert“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein definierter konstanter Wert, der für eine beliebige Korrektur eines beliebigen Offset-Wertes verwendet werden kann, wobei die Korrekturberechnung, für die der Korrekturwert verwendet wird, nicht auf eine mathematische Operation beschränkt ist. Das bedeutet mit anderen Worten, dass ein „Korrekturwert“ im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht auf einen Wert beschränkt ist, der nur zur Korrektur eines Offset-Wertes durch Addition oder Subtraktion verwendet werden darf. Ein Korrekturwert im Sinne der vorliegenden Erfindung kann insbesondere für eine beliebige mathematische Operation zur Korrektur eines beliebigen Offset-Wertes verwendet werden.A "correction value" in the sense of the present invention is a defined constant value that can be used for any correction of any offset value, whereby the correction calculation for which the correction value is used is not limited to a mathematical operation. In other words, this means that a "correction value" in the sense of the present invention is not limited to a value that may only be used to correct an offset value by addition or subtraction. A correction value in the sense of the present invention can in particular be used for any mathematical operation to correct any offset value.
In einer Ausgestaltung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Schritte a) bis c) wenigstens einmal wiederholt. Dadurch kann, insbesondere durch eine iterative Verbesserung von wenigstens einem Offset-Wert eine verbesserte Fehlerkorrektur erreicht werden.In one embodiment of a method according to the present invention, steps a) to c) are repeated at least once. This allows an improved error correction to be achieved, in particular by an iterative improvement of at least one offset value.
In einer möglichen Ausgestaltung, insbesondere in einem ersten Durchlauf oder einem ersten Zyklus, wird in Schritt a) wenigstens ein initialer Offset-Wert zur Fehlerkorrektur wenigstens eines Sensorsignals bestimmt, der später durch Durchführen der Schritte b) und c) korrigiert wird.In one possible embodiment, in particular in a first run or a first cycle, at least one initial offset value for error correction of at least one sensor signal is determined in step a), which is later corrected by carrying out steps b) and c).
Wenigstens ein initialer Offset-Wert kann insbesondere in Abhängigkeit von oder als Funktion der Exzentrizität des entsprechenden Sensors bestimmt werden, d.h. insbesondere in Abhängigkeit von oder als Funktion der relativen Position des Sensors zur Drehbewegung des Zusatzrotors, dem der Sensor zugeordnet ist.At least one initial offset value can be determined in particular as a function of the eccentricity of the corresponding sensor, i.e. in particular as a function of the relative position of the sensor to the rotational movement of the additional rotor to which the sensor is assigned.
In einer Ausgestaltung, insbesondere in einer bevorzugten Ausgestaltung, kann wenigstens ein in Schritt a) bestimmter Offset-Wert wenigstens temporär in einem Speicher, vorzugsweise in einem Speicher der Auswerteeinheit, gespeichert werden.In one embodiment, in particular in a preferred embodiment, at least one offset value determined in step a) can be stored at least temporarily in a memory, preferably in a memory of the evaluation unit.
In einer Ausgestaltung, insbesondere in einem zweiten oder weiteren Zyklus, kann das „Bestimmen“ in Schritt a) das Auslesen wenigstens eines Offset-Wertes aus dem Speicher umfassen. In dem zweiten oder weiteren Zyklus zum Beispiel in Schritt a) kann wenigstens ein anfänglicher Offset-Wert aus dem Speicher ausgelesen werden.In one embodiment, in particular in a second or further cycle, the "determining" in step a) can comprise reading at least one offset value from the memory. In the second or further cycle, for example in step a), at least one initial offset value can be read from the memory.
In einer Ausgestaltung kann, insbesondere nach dem das Bestimmen des korrigierten Offset-Wertes in Schritt c) abgeschlossen ist, wenigstens ein korrigierter Offset-Wert zur Fehlerkorrektur wenigstens temporär in einem Speicher, vorzugsweise in einem Speicher der Auswerteeinheit, gespeichert werden.In one embodiment, in particular after the determination of the corrected offset value in step c) has been completed, at least one corrected offset value for error correction can be stored at least temporarily in a memory, preferably in a memory of the evaluation unit.
In einer Ausgestaltung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bestimmung des wenigstens einen Korrekturwertes zur Korrektur des wenigstens einen Offset-Wertes in Schritt b) in wenigstens einem Zyklus statisch ohne eine Drehung des Hauptrotors. Dies erlaubt eine sehr effiziente und einfache Offset-Wertanpassung, Korrektur und/oder Verbesserung.In one embodiment of a method according to the present invention, the determination of the at least one correction value for correcting the at least one offset value in step b) is carried out statically in at least one cycle without rotation of the main rotor. This allows a very efficient and simple offset value adjustment, correction and/or improvement.
Der Begriff „Zyklus“ im Sinne der vorliegenden Erfindung meint eine Durchführung eines Durchgangs wenigstens mit den Schritten a), b) und c).The term “cycle” in the sense of the present invention means carrying out a run at least with steps a), b) and c).
In einer Ausgestaltung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Bestimmung wenigstens eines Korrekturwertes zur Korrektur wenigstens eines Offset-Wertes in Schritt b) in wenigstens einem Zyklus dynamisch durchgeführt, wobei ein dynamisches Bestimmen wenigstens eines Korrekturwertes zur Korrektur wenigstens eines Offset-Wertes wenigstens die folgenden Schritte umfasst:
- - Definiertes Drehen des Hauptrotors um die Hauptdrehachse über einen definierten Drehwinkel und/oder über einen definierten Drehwinkelbereich, insbesondere um +360° im Uhrzeigersinn und/oder um -360° gegen den Uhrzeigersinn,
- - während der Drehung des Hauptrotors, Erfassen von wenigstens einem Satz von Drehwinkeln von wenigstens einem Zusatzrotor wenigstens mittels der dem Zusatzrotor zugeordneten Sensoreinheit, insbesondere wenigstens mittels der beiden Sensoren dieser Sensoreinheit, und
- - Bestimmen wenigstens eines Korrekturwertes wenigstens in Abhängigkeit von den während der Drehung des Hauptrotors erfassten Sensorsignalwerten.
- - Defined rotation of the main rotor about the main axis of rotation over a defined angle of rotation and/or over a defined angle of rotation range, in particular by +360° clockwise and/or by -360° anti-clockwise,
- - during the rotation of the main rotor, detecting at least one set of angles of rotation of at least one additional rotor at least by means of the sensor unit assigned to the additional rotor, in particular at least by means of the two sensors of this sensor unit, and
- - Determining at least one correction value at least as a function of the sensor signal values detected during the rotation of the main rotor.
Durch ein dynamisches Bestimmen wenigstens eines Korrekturwertes kann in vielen Fällen ein verbesserter Offset-Wert erreicht werden, der zu einer effizienteren Fehlerkorrektur und zu einer höheren Genauigkeit der Drehwinkelsensorvorrichtung führt.By dynamically determining at least one correction value, an improved offset value can be achieved in many cases, which leads to more efficient error correction and higher accuracy of the rotation angle sensor device.
Die erforderliche Drehung des Hauptrotors kann durch Drehung der drehbaren Welle oder durch Drehung des Hauptrotors selbst bewirkt werden. In einigen Ausgestaltungen kann, alternativ, die Drehung des Hauptrotors auch auf andere Weise bewirkt werden, zum Beispiel über ein Getriebe, das ebenfalls mechanisch mit dem Hauptrotor gekoppelt ist. In anderen Ausgestaltungen kann eine andere Möglichkeit sein, den Hauptrotor in Drehung zu versetzen, wenigstens einen der Zusatzrotoren anzutreiben. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass andere Komponenten, die eventuell ebenfalls mechanisch mit dem Hauptrotor oder der drehbaren Welle gekoppelt sind, eine auf diese Weise initiierte Drehung nicht durch ein zu hohes Widerstandsmoment blockieren.The required rotation of the main rotor can be brought about by rotation of the rotatable shaft or by rotation of the main rotor itself. In some embodiments, the rotation of the main rotor can alternatively be brought about in another way, for example via a gear that is also mechanically coupled to the main rotor. In other embodiments, another possibility of setting the main rotor in rotation can be to drive at least one of the additional rotors. However, care must be taken to ensure that other components that may also be mechanically coupled to the main rotor or the rotatable shaft do not block a rotation initiated in this way by having too high a resistance torque.
Während der Drehung des Hauptrotors in Schritt b) wird wenigstens ein Sensorsignal erfasst, insbesondere werden die Sensorsignale von allen Sensoreinheiten der Drehwinkelsensorvorrichtung erfasst.During the rotation of the main rotor in step b), at least one sensor signal is detected, in particular the sensor signals from all sensor units of the rotation angle sensor device are detected.
In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird in Schritt b) wenigstens ein Korrekturwert in Abhängigkeit von wenigstens einem in Schritt b) detektierten und erfassten Sensorsignalwert bestimmt. Vorzugsweise werden ein oder mehrere in Schritt b) detektierte und erfasste Sensorsignalwerte, insbesondere alle in Schritt b) detektierten und erfassten Sensorsignalwerte, für eine Bestimmung des wenigstens einen Korrekturwerts verwendet.In one embodiment of the present invention, at least one correction value is determined in step b) as a function of at least one sensor signal value detected and recorded in step b). Preferably, one or more sensor signal values detected and recorded in step b), in particular all sensor signal values detected and recorded in step b), are used to determine the at least one correction value.
In einer Ausgestaltung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem weiteren Schritt, insbesondere in einem vierten Schritt d), ein Ergebnis der Fehlerkorrektur überprüft, wobei die Überprüfung des Ergebnisses der Fehlerkorrektur wenigstens die folgenden Schritte umfasst:
- - Definiertes Drehen des Hauptrotors um die Hauptdrehachse um einen definierten Drehwinkel und/oder über einen definierten Drehwinkelbereich, insbesondere über den gesamten möglichen Drehwinkelbereich der drehbaren Welle,
- - während der Drehung des Hauptrotors, Erfassen wenigstens eines Satzes von Drehwinkeln wenigstens eines Zusatzrotors durch wenigstens die dem Zusatzrotor zugeordnete Sensoreinheit, insbesondere wenigstens durch die beiden Sensoren dieser Sensoreinheit,
- - Bestimmen wenigstens eines Wertes, der eine Abweichung des bestimmten Drehwinkels der drehbaren Welle charakterisiert, wenigstens in Abhängigkeit von den während der Drehung des Hauptrotors erfassten Sensorsignalwerten, und
- - Auswerten des wenigstens einen bestimmten Wertes, der eine Abweichung des Drehwinkels der drehbaren Welle charakterisiert, insbesondere durch Vergleich mit einem vordefinierten, maximal zulässigen Abweichungsgrenzwert.
- - Defined rotation of the main rotor around the main axis of rotation by a defined angle of rotation and/or over a defined angle of rotation range, in particular over the entire possible angle of rotation range of the rotatable shaft,
- - during the rotation of the main rotor, detecting at least one set of rotation angles of at least one additional rotor by at least the sensor unit assigned to the additional rotor, in particular at least by the two sensors of this sensor unit,
- - determining at least one value which characterizes a deviation of the determined angle of rotation of the rotatable shaft, at least as a function of the sensor signal values detected during the rotation of the main rotor, and
- - Evaluating the at least one specific value which characterizes a deviation of the angle of rotation of the rotatable shaft, in particular by comparison with a predefined, maximum permissible deviation limit value.
Dadurch kann eine Effizienz und/oder Qualität der Korrektur und/oder die Genauigkeit bestimmt werden. Falls eine maximal zulässige Abweichungsgrenze überschritten wird, kann eine Durchführung wenigstens eines weiteren Korrekturzyklus hilfreich sein, um die Korrektur zu verbessern, wobei vorzugsweise ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wenigstens ein weiteres Mal durchgeführt wird.In this way, an efficiency and/or quality of the correction and/or the accuracy can be determined. If a maximum permissible deviation limit is exceeded, carrying out at least one further correction cycle can be helpful in order to improve the correction, wherein a method according to the present invention is preferably carried out at least once more.
In einigen Fällen kann die Genauigkeit der Drehwinkelsensorvorrichtung oder wenigstens ein Fehler dadurch verringert werden, dass das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung nochmals wie bereits zuvor durchgeführt wird, d. h. beispielsweise durch Wiederholung wenigstens eines Zyklus.In some cases, the accuracy of the rotation angle sensor device or at least an error can be reduced by performing the method according to the present invention again as before, i.e. for example by repeating at least one cycle.
In einigen Fällen kann es jedoch sinnvoller sein, eine andere Variante des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung anzuwenden, d. h. beispielsweise einen zusätzlichen Zyklus mit dynamischer Bestimmung wenigstens eines Korrekturwerts zusätzlich zu einer zuvor durchgeführten statischen Bestimmung und/oder einen anderen Zyklus einer statischen Korrekturwertbestimmung durchzuführen.In some cases, however, it may be more expedient to apply another variant of the method according to the present invention, i.e., for example, to carry out an additional cycle with dynamic determination of at least one correction value in addition to a previously carried out static determination and/or to carry out another cycle of static correction value determination.
In einigen Fällen kann auch die alternative oder zusätzliche Anwendung eines oder mehrerer Zyklen in einer anderen Reihenfolge zu einer Verbesserung der Genauigkeit und/oder einer geringeren Abweichung führen.In some cases, the alternative or additional application of one or more cycles in a different order may also result in improved accuracy and/or reduced deviation.
Zur Durchführung einer Fehlerkorrekturprüfung kann, in einer Ausgestaltung, in einem ersten Schritt der Hauptrotor vorzugsweise definiert um die Hauptdrehachse gedreht werden um einen definierten Drehwinkel und/oder über einen definierten Drehwinkelbereich, insbesondere über den gesamten möglichen Drehwinkelbereich der drehbaren Welle, in einem PKW beispielsweise bei einer Geschwindigkeit von vx = 0 km/h von 0° Lenkwinkel bis zu einem Endanschlag bei ca. +900° (je nach Lenkübersetzung des PKW) und dann zum anderen Endanschlag bei ca. -900°.In order to carry out an error correction test, in one embodiment, in a first step the main rotor can preferably be rotated in a defined manner about the main axis of rotation by a defined angle of rotation angle and/or over a defined range of angles of rotation, in particular over the entire possible range of angles of rotation of the rotatable shaft, in a car for example at a speed of vx = 0 km/h from 0° steering angle to an end stop at approx. +900° (depending on the steering ratio of the car) and then to the other end stop at approx. -900°.
Während einer Drehung des Hauptrotors wird vorzugsweise wenigstens ein Satz von Drehwinkeln wenigstens eines Zusatzrotors mittels wenigstens der dem Zusatzrotor zugeordneten Sensoreinheit erfasst, insbesondere wenigstens mittels der beiden Sensoren der Sensoreinheit, insbesondere als Array.During a rotation of the main rotor, preferably at least one set of rotation angles of at least one additional rotor is detected by means of at least the sensor unit assigned to the additional rotor, in particular at least by means of the two sensors of the sensor unit, in particular as an array.
Diese erfassten Drehwinkel oder entsprechende Sensorwerte werden insbesondere ausgewertet, wobei ein oder mehrere Auswerteverfahren verwendet werden können, um einen Wert zu bestimmen, der eine Abweichung von dem bestimmten Drehwinkel der drehbaren Welle wenigstens in Abhängigkeit von den während der Drehung des Hauptrotors erfassten Sensorsignalwerten charakterisiert.These detected angles of rotation or corresponding sensor values are in particular evaluated, wherein one or more evaluation methods can be used to determine a value that characterizes a deviation from the determined angle of rotation of the rotatable shaft at least as a function of the sensor signal values detected during the rotation of the main rotor.
In einem nächsten Schritt ist der bestimmte Wert, insbesondere der bestimmte Wert, der die Abweichung anzeigt, zu interpretieren. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der bestimmte Wert, der die Abweichung des Drehwinkels der drehbaren Welle charakterisiert, mit einem vordefinierten, maximal zulässigen Abweichungsgrenzwert verglichen werden.In a next step, the determined value, in particular the determined value that indicates the deviation, is to be interpreted. In an advantageous embodiment, the determined value that characterizes the deviation of the angle of rotation of the rotatable shaft can be compared with a predefined, maximum permissible deviation limit value.
Ein Wert, der eine Abweichung charakterisiert oder anzeigt, kann zum Beispieleine Differenz im Drehwinkel zwischen einem ersten bestimmten Drehwinkel des Hauptrotors und einem zweiten bestimmten Drehwinkel des Hauptrotors sein, wobei der erste bestimmte Drehwinkel des Hauptrotors beispielsweise nur in Abhängigkeit des ersten Sensorsignals einer Sensoreinheit eines Zusatzrotors bestimmt werden könnte und der zweite bestimmte Drehwinkel des Hauptrotors beispielsweise nur in Abhängigkeit des zweiten Sensorsignals der Sensoreinheit des Zusatzrotors bestimmt werden könnte.A value that characterizes or indicates a deviation can, for example, be a difference in the angle of rotation between a first specific angle of rotation of the main rotor and a second specific angle of rotation of the main rotor, wherein the first specific angle of rotation of the main rotor could, for example, only be determined as a function of the first sensor signal of a sensor unit of an additional rotor and the second specific angle of rotation of the main rotor could, for example, only be determined as a function of the second sensor signal of the sensor unit of the additional rotor.
Ein anderer Wert, der die Abweichung charakterisiert oder anzeigt, kann zum Beispiel auch eine Differenz im Drehwinkel zwischen einem ersten bestimmten Drehwinkel eines Zusatzrotors und einem zweiten bestimmten Drehwinkel dieses Zusatzrotors sein, wobei der erste bestimmte Drehwinkel des Zusatzrotors beispielsweise nur in Abhängigkeit des ersten Sensorsignals einer Sensoreinheit eines Zusatzrotors bestimmt werden könnte und der zweite ermittelte Drehwinkel des Zusatzrotors beispielsweise nur in Abhängigkeit des zweiten Sensorsignals der Sensoreinheit des Zusatzrotors bestimmt werden könnte.Another value that characterizes or indicates the deviation can, for example, also be a difference in the angle of rotation between a first determined angle of rotation of an additional rotor and a second determined angle of rotation of this additional rotor, wherein the first determined angle of rotation of the additional rotor could, for example, only be determined as a function of the first sensor signal of a sensor unit of an additional rotor and the second determined angle of rotation of the additional rotor could, for example, only be determined as a function of the second sensor signal of the sensor unit of the additional rotor.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird Schritt d) frühestens nach Abschluss wenigstens eines Durchgangs oder Zyklus, der die Schritte a) bis c) umfasst, durchgeführt. Im Allgemeinen kann eine Fehlerkorrekturprüfung wie oben beschrieben nach jedem Zyklus ausgeführt werden oder nachdem zwei oder mehr Zyklen durchgeführt worden sind.In a preferred embodiment, step d) is carried out at the earliest after completion of at least one pass or cycle comprising steps a) to c). In general, an error correction check as described above can be carried out after each cycle or after two or more cycles have been carried out.
In einer sehr effizienten Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Fehlerkorrekturprüfung nachdem ein anderer von den vordefinierten und zu den Wertkorrekturzyklen unterschiedlicher Zyklus durchgeführt worden ist.In a very efficient embodiment of the method according to the present invention, the error correction check is carried out after a cycle other than the predefined and different from the value correction cycles has been carried out.
In einer Ausgestaltung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere in Fällen, in denen die Drehwinkelsensorvorrichtung ferner einen zweiten Zusatzrotor umfasst, d.h. insbesondere in Fällen, in denen die Drehwinkelsensorvorrichtung einen ersten Zusatzrotor und wenigstens einen zweiten Zusatzrotor umfasst, wobei der zweite Zusatzrotor ebenfalls mechanisch mit dem Hauptrotor gekoppelt ist mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis und um eine zweite Zusatzrotor-Drehachse drehbar ist, wobei der Hauptrotor und der zweite Zusatzrotor mechanisch derart Ineinandergreifen, dass eine Drehung des Hauptrotors um die Hauptdrehachse eine Drehung des zweiten Zusatzrotors um die zugehörige Zusatzrotor-Drehachse bewirken kann, wobei die Drehwinkelsensorvorrichtung eine zweite, dem zweiten Zusatzrotor zugeordnete Sensoreinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, einen Drehwinkel des zweiten Zusatzrotors zu erfassen, wobei die zweite Sensoreinheit, die mit dem zweiten Zusatzrotor zugeordnet ist, einen ersten Sensor umfasst, der dazu ausgebildet ist, ein erstes Sensorsignal zu erzeugen, das einen Drehwinkel des zweiten Zusatzrotors charakterisiert, und einen zweiten Sensor, der dazu ausgebildet ist, ein zweites Sensorsignal zu erzeugen, das von dem ersten Sensorsignal unabhängig ist, wobei das zweite Sensorsignal auch einen Drehwinkel des zweiten Zusatzrotors charakterisiert, und wobei wenigstens ein Sensor der dem zweiten Zusatzrotor zugeordneten zweiten Sensoreinheit exzentrisch zur zweiten Zusatzrotor-Drehachse angeordnet ist, umfasst das Verfahren wenigstens die folgenden Schritte:
- a) Bestimmen wenigstens eines Offset-Wertes zur Fehlerkorrektur wenigstens eines Sensorsignals wenigstens eines Sensors von wenigstens der ersten Sensoreinheit, die dem ersten Zusatzrotor zugeordnet ist,
- b) Bestimmen wenigstens eines Korrekturwertes zur Korrektur des wenigstens einen bestimmten Offset-Wertes, und
- c) Bestimmen wenigstens eines neuen Offset-Wertes zur Fehlerkorrektur wenigstens eines Sensorsignals der ersten Sensoreinheit, die dem ersten Zusatzrotor zugeordnet ist, in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Korrekturwert, der zuvor in Schritt b) des zugehörigen Zyklus bestimmt wurde, UND/ODER wenigstens die folgenden Schritte:
- a) Bestimmen wenigstens eines Offset-Wertes zur Fehlerkorrektur wenigstens eines Sensorsignals wenigstens eines Sensors von wenigstens der zweiten Sensoreinheit, die dem zweiten Zusatzrotor zugeordnet ist,
- b) Bestimmen wenigstens eines Korrekturwertes zur Korrektur des wenigstens einen bestimmten Offset-Wertes, und
- c) Bestimmen wenigstens eines neuen Offset-Wertes zur Fehlerkorrektur wenigstens eines Sensorsignals der zweiten Sensoreinheit, die dem zweiten Zusatzrotor zugeordnet ist, in Abhängigkeit von dem wenigstens einen Korrekturwert, der zuvor in Schritt b) des zugehörigen Zyklus bestimmt wurde.
- a) determining at least one offset value for error correction of at least one sensor signal of at least one sensor of at least the first sensor unit assigned to the first additional rotor,
- b) determining at least one correction value for correcting the at least one determined offset value, and
- c) determining at least one new offset value for error correction of at least one sensor signal of the first sensor unit associated with the first additional rotor, depending on the at least one correction value previously determined in step b) of the associated cycle, AND/OR at least the following steps:
- a) determining at least one offset value for error correction of at least one sensor signal of at least one sensor of at least the second sensor unit assigned to the second additional rotor,
- b) determining at least one correction value for correcting the at least one determined offset value, and
- c) determining at least one new offset value for error correction of at least one sensor signal of the second sensor unit assigned to the second additional rotor, depending on the at least one correction value previously determined in step b) of the associated cycle.
In einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, insbesondere in einer bevorzugten Ausgestaltung, kann der zweite Zusatzrotor mit einem konstanten und gleichmäßigen zweiten Übersetzungsverhältnis mit dem Hauptrotor mechanisch gekoppelt sein. Der zweite Zusatzrotor kann in der Drehwinkelsensorvorrichtung derart angeordnet sein, dass seine Drehachse sich insbesondere parallel zur Hauptdrehachse der drehbaren Welle erstreckt.In one embodiment of the present invention, in particular in a preferred embodiment, the second additional rotor can be mechanically coupled to the main rotor with a constant and uniform second transmission ratio. The second additional rotor can be arranged in the rotation angle sensor device such that its axis of rotation extends in particular parallel to the main axis of rotation of the rotatable shaft.
Ferner ist wenigstens ein Sensor der dem zweiten Zusatzrotor zugeordneten zweiten Sensoreinheit insbesondere auch exzentrisch auf oder an dem zweiten Zusatzrotor angeordnet, wobei die zweite Sensoreinheit vorzugsweise an dem zweiten Zusatzrotor befestigt ist.Furthermore, at least one sensor of the second sensor unit assigned to the second additional rotor is in particular also arranged eccentrically on or at the second additional rotor, wherein the second sensor unit is preferably fastened to the second additional rotor.
Ferner ist die Auswerteeinheit vorzugsweise dazu ausgebildet, wenigstens das erste Sensorsignal und/oder das zweite Sensorsignal der dem zweiten Zusatzrotor zugeordneten zweiten Sensoreinheit auszuwerten und wenigstens eines der von der zweiten Sensoreinheit erzeugten Sensorsignale um einen zugehörigen Offset-Wert zu korrigieren, wobei der Offset-Wert insbesondere durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt und/oder korrigiert wird.Furthermore, the evaluation unit is preferably designed to evaluate at least the first sensor signal and/or the second sensor signal of the second sensor unit assigned to the second additional rotor and to correct at least one of the sensor signals generated by the second sensor unit by an associated offset value, wherein the offset value is determined and/or corrected in particular by a method according to the present invention.
In dem Fall, dass die Drehwinkelsensorvorrichtung einen ersten Zusatzrotor mit einer zweiten Sensoreinheit umfasst, die dem zweiten Zusatzrotor zugeordnet ist, wobei die zweite Sensoreinheit einen ersten Sensor und einen zweiten Sensor umfasst, die dazu ausgebildet sind, ein erstes Sensorsignal und das zweite Sensorsignal zu erzeugen, kann ein Wert, der eine Abweichung charakterisiert oder anzeigt, beispielsweise auch eine Differenz im Drehwinkel zwischen einem ersten bestimmten Drehwinkel des Hauptrotors und einem zweiten bestimmten Drehwinkel des Hauptrotors sein, wobei der erste bestimmte Drehwinkel des Hauptrotors beispielsweise basierend auf einem ersten Sensorsignal einer ersten Sensoreinheit, die einem ersten Zusatzrotor zugeordnet ist, bestimmt sein kann, und der zweite bestimmte Drehwinkel des Hauptrotors beispielsweise basierend auf einem ersten Sensorsignals einer zweiten Sensoreinheit, die einem zweiten Zusatzrotor zugeordnet ist, bestimmt sein kann.In the case that the angle of rotation sensor device comprises a first additional rotor with a second sensor unit that is assigned to the second additional rotor, wherein the second sensor unit comprises a first sensor and a second sensor that are designed to generate a first sensor signal and the second sensor signal, a value that characterizes or indicates a deviation can, for example, also be a difference in the angle of rotation between a first specific angle of rotation of the main rotor and a second specific angle of rotation of the main rotor, wherein the first specific angle of rotation of the main rotor can be determined, for example, based on a first sensor signal of a first sensor unit that is assigned to a first additional rotor, and the second specific angle of rotation of the main rotor can be determined, for example, based on a first sensor signal of a second sensor unit that is assigned to a second additional rotor.
Ferner kann dann ein Wert, der eine Abweichung charakterisiert oder anzeigt, beispielsweise auch eine Differenz im Drehwinkel zwischen einem ersten bestimmten Drehwinkel des Hauptrotors und einem zweiten bestimmten Drehwinkel des Hauptrotors sein, wobei der erste bestimmte Drehwinkel des Hauptrotors beispielsweise basierend auf einem zweiten Sensorsignal einer ersten Sensoreinheit, die einem ersten Zusatzrotor zugeordnet ist, bestimmt sein kann, und der zweite bestimmte Drehwinkel des Hauptrotors beispielsweise basierend auf einem zweiten Sensorsignal einer zweiten Sensoreinheit, die einem zweiten Zusatzrotor zugeordnet ist, bestimmt sein kann.Furthermore, a value that characterizes or indicates a deviation can then also be, for example, a difference in the angle of rotation between a first specific angle of rotation of the main rotor and a second specific angle of rotation of the main rotor, wherein the first specific angle of rotation of the main rotor can be determined, for example, based on a second sensor signal of a first sensor unit that is assigned to a first additional rotor, and the second specific angle of rotation of the main rotor can be determined, for example, based on a second sensor signal of a second sensor unit that is assigned to a second additional rotor.
Einige beispielhafte Möglichkeiten werden im Rahmen der detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele weiter unten näher erläutert. Darüber hinaus ist eine Vielzahl an weiteren Möglichkeiten zur Bestimmung eines eine Abweichung charakterisierenden Wertes denkbar.Some exemplary possibilities are explained in more detail below in the detailed description of the embodiments. In addition, a large number of other possibilities for determining a value characterizing a deviation are conceivable.
In einer Ausgestaltung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Schritte a) bis c) wenigstens zweimal, insbesondere mehrfach, wiederholt, wobei in wenigstens einem Zyklus, insbesondere in einem ersten, zweiten und/oder dritten Zyklus, in Schritt b) wenigstens ein Korrekturwert statisch bestimmt wird und in wenigstens einem weiteren Zyklus, insbesondere in einem vierten und/oder fünften Zyklus, in Schritt b) wenigstens ein Korrekturwert dynamisch bestimmt wird.In one embodiment of a method according to the present invention, steps a) to c) are repeated at least twice, in particular several times, wherein in at least one cycle, in particular in a first, second and/or third cycle, at least one correction value is determined statically in step b) and in at least one further cycle, in particular in a fourth and/or fifth cycle, at least one correction value is determined dynamically in step b).
In einer Ausgestaltung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird in wenigstens einem Zyklus, insbesondere in einem ersten Zyklus, insbesondere in Schritt b), wenigstens ein Korrekturwert zur Fehlerkorrektur wenigstens eines Sensorsignals, insbesondere zur Fehlerkorrektur des zweiten Sensorsignals einer einem Zusatzrotor zugeordneten Sensoreinheit, bestimmt, wobei der Korrekturwert insbesondere durch Ausführen wenigstens der folgenden Schritte bestimmt wird:
- - Erfassen des Drehwinkels es Zusatzrotors unter Verwendung des ersten Sensors und des zweiten Sensors der dem Zusatzrotor zugeordneten Sensoreinheit,
- - Bestimmen eines ersten Drehwinkelwertes in Abhängigkeit vom Sensorsignal des ersten Sensors der dem Zusatzrotor zugeordneten Sensoreinheit,
- - Bestimmen eines zweiten Drehwinkelwertes in Abhängigkeit vom Sensorsignal des zweiten Sensors der dem Zusatzrotor zugeordneten Sensoreinheit, und
- - Bestimmen einer Drehwinkeldifferenz zwischen dem ersten Drehwinkelwert und dem zweiten Drehwinkelwert, wobei vorzugsweise die bestimmte Drehwinkeldifferenz der Korrekturwert ist oder wenigstens zur Korrektur wenigstens eines Offset-Wertes verwendet wird.
- - Detecting the angle of rotation of the additional rotor using the first sensor and the second sensor of the sensor unit assigned to the additional rotor,
- - Determining a first angle of rotation value depending on the sensor signal of the first sensor of the sensor unit assigned to the additional rotor,
- - determining a second angle of rotation value depending on the sensor signal of the second sensor of the sensor unit assigned to the additional rotor, and
- - Determining a rotation angle difference between the first rotation angle value and the second rotation angle value, wherein preferably the determined rotation angle difference is the correction value or is at least used to correct at least one offset value.
Der Korrekturwert kann insbesondere die bestimmte Drehwinkeldifferenz oder ein von der bestimmten Drehwinkeldifferenz abhängiger Wert sein, wobei die beschriebene Drehwinkeldifferenz insbesondere statisch bestimmt sein kann.The correction value can in particular be the determined angle of rotation difference or a value dependent on the determined angle of rotation difference, wherein the described angle of rotation difference can in particular be determined statically.
In einer Ausgestaltung kann die bestimmte Drehwinkeldifferenz insbesondere zur Korrektur des Offset-Wertes für die Fehlerkorrektur des zweiten Sensorsignals einer ersten Sensoreinheit verwendet werden, die dem ersten Zusatzrotor zugeordnet ist.In one embodiment, the determined rotation angle difference can be used in particular to correct the offset value for the error correction of the second sensor signal of a first sensor unit which is assigned to the first additional rotor.
In einer Ausgestaltung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird in wenigstens einem Zyklus, insbesondere in einem zweiten und/oder einem dritten Zyklus, insbesondere in Schritt b), wenigstens ein Korrekturwert zur Fehlerkorrektur wenigstens eines Sensorsignals bestimmt, insbesondere zur Fehlerkorrektur eines Sensorsignals einer dem zweiten Zusatzrotor zugeordneten Sensoreinheit, wobei der Korrekturwert insbesondere statisch bestimmt wird, wobei der Korrekturwert insbesondere ein von einer Drehwinkeldifferenz abhängiger Wert ist, und wobei der Korrekturwert insbesondere durch Ausführen der folgenden Schritte bestimmt wird:
- - Erfassen des Drehwinkels des ersten Zusatzrotors unter Verwendung des ersten Sensors der Sensoreinheit, die dem ersten Zusatzrotor zugeordnet ist,
- - Erfassen des Drehwinkels des zweiten Zusatzrotors unter Verwendung des ersten Sensors der Sensoreinheit, die dem zweiten Zusatzrotor zugeordnet ist,
- - Bestimmen eines Drehwinkels des ersten Zusatzrotors in Abhängigkeit von dem Sensorsignal des ersten Sensors des ersten Zusatzrotors,
- - Bestimmen eines Drehwinkels des zweiten Zusatzrotors in Abhängigkeit von dem ersten Sensorsignal des ersten Sensors des zweiten Zusatzrotors,
- - Bestimmen eines ersten Drehwinkelwertes des Hauptrotors in Abhängigkeit des bestimmten Drehwinkels des ersten Zusatzrotors, des bestimmten Drehwinkels des zweiten Zusatzrotors und des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Hauptrotor und dem ersten Zusatzrotor,
- - Bestimmen eines zweiten Drehwinkelwertes des Hauptrotors in Abhängigkeit des bestimmten Drehwinkels des ersten Zusatzrotors, des bestimmten Drehwinkels des zweiten Zusatzrotors und des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Hauptrotor und dem zweiten Zusatzrotor, und
- - Bestimmen einer Drehwinkeldifferenz zwischen dem ersten Drehwinkelwert und dem zweiten Drehwinkelwert des Hauptrotors.
- - detecting the angle of rotation of the first additional rotor using the first sensor of the sensor unit associated with the first additional rotor,
- - detecting the angle of rotation of the second additional rotor using the first sensor of the sensor unit associated with the second additional rotor,
- - determining an angle of rotation of the first additional rotor depending on the sensor signal of the first sensor of the first additional rotor,
- - determining a rotation angle of the second additional rotor as a function of the first sensor signal of the first sensor of the second additional rotor,
- - determining a first angle of rotation value of the main rotor as a function of the determined angle of rotation of the first additional rotor, the determined angle of rotation of the second additional rotor and the gear ratio between the main rotor and the first additional rotor,
- - determining a second angle of rotation value of the main rotor as a function of the determined angle of rotation of the first additional rotor, the determined angle of rotation of the second additional rotor and the gear ratio between the main rotor and the second additional rotor, and
- - Determining a rotation angle difference between the first rotation angle value and the second rotation angle value of the main rotor.
Der Korrekturwert kann insbesondere die bestimmte Drehwinkeldifferenz oder ein von der bestimmten Drehwinkeldifferenz abhängiger Wert sein, wobei die beschriebene Drehwinkeldifferenz insbesondere statisch bestimmt sein kann.The correction value can in particular be the determined angle of rotation difference or a value dependent on the determined angle of rotation difference, wherein the described angle of rotation difference can in particular be determined statically.
In einer Ausgestaltung kann die bestimmte Drehwinkeldifferenz insbesondere zur Korrektur des Offset-Wertes für die Fehlerkorrektur eines Sensorsignals einer zweiten Sensoreinheit verwendet werden, die dem zweiten Zusatzrotor zugeordnet ist.In one embodiment, the determined angle of rotation difference can be used in particular to correct the offset value for the error correction of a sensor signal of a second sensor unit which is assigned to the second additional rotor.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird in einem weiteren Zyklus eine Drehwinkeldifferenz zur Korrektur des Offset-Wertes zur Fehlerkorrektur des ersten Sensorsignals der zweiten Sensoreinheit, die dem zweiten Zusatzrotor zugeordnet ist, bestimmt, und in einem zusätzlichen Zyklus wird die Drehwinkeldifferenz erneut bestimmt, in diesem Zyklus jedoch zur Korrektur des Offset-Wertes zur Fehlerkorrektur des zweiten Sensorsignals der zweiten Sensoreinheit, die dem zweiten Zusatzrotor zugeordnet ist, wobei vorzugsweise die Korrektur des Offset-Wertes und das Ergebnis des vorherigen Zyklus berücksichtigt werden.In a preferred embodiment, in a further cycle, a rotation angle difference is determined for correcting the offset value for error correction of the first sensor signal of the second sensor unit assigned to the second additional rotor, and in an additional cycle the rotation angle difference is determined again, but in this cycle for correcting the offset value for error correction of the second sensor signal of the second sensor unit assigned to the second additional rotor, wherein the correction of the offset value and the result of the previous cycle are preferably taken into account.
In einer Ausgestaltung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird in wenigstens einem Zyklus, insbesondere in einem vierten und/oder einem fünften Zyklus, insbesondere in Schritt b), ein Korrekturwert zur Fehlerkorrektur wenigstens eines Sensorsignals bestimmt, insbesondere zur Fehlerkorrektur wenigstens eines Sensorsignals einer dem zweiten Zusatzrotor zugeordneten Sensoreinheit, wobei der Korrekturwert insbesondere dynamisch bestimmt wird, wobei der Korrekturwert insbesondere ein von wenigstens einem Mittelwert aus einem Satz von Drehwinkeldifferenzen über einen definierten Drehwinkelbereich des Hauptrotors abhängiger Wert ist, und wobei der Korrekturwert insbesondere durch Ausführen der folgenden Schritte bestimmt wird:
- - Definiertes Drehen des Hauptrotors über einen definierten Drehwinkelbereich, insbesondere 360° im Uhrzeigersinn und 360° gegen den Uhrzeigersinn,
- - während des definierten Drehens des Hauptrotors, Erfassen wenigstens eines Satzes von Drehwinkeln des ersten Zusatzrotors mittels des ersten Sensors und des zweiten Sensors der dem ersten Zusatzrotor zugeordneten ersten Sensoreinheit,
- - während der definierten Drehung des Hauptrotors, Erfassen wenigstens eines Satzes von Drehwinkeln des zweiten Zusatzrotors mittels des ersten Sensors und des zweiten Sensors der zweiten Sensoreinheit, die dem zweiten Zusatzrotor zugeordnet ist,
- - Bestimmen wenigstens eines Satzes von Drehwinkeldifferenzen zwischen dem ersten Drehwinkelwert und dem zweiten Drehwinkelwert des Hauptrotors, und
- - Bestimmen eines Mittelwertes, insbesondere eines arithmetischen Mittelwertes, von Drehwinkeldifferenzen aus wenigstens einem Satz von Drehwinkeldifferenzen.
- - Defined rotation of the main rotor over a defined angle of rotation range, in particular 360° clockwise and 360° anti-clockwise,
- - during the defined rotation of the main rotor, detecting at least one set of rotation angles of the first additional rotor by means of the first sensor and the second sensor of the first sensor unit assigned to the first additional rotor,
- - during the defined rotation of the main rotor, detecting at least one set of rotation angles of the second additional rotor by means of the first sensor and the second sensor of the second sensor unit assigned to the second additional rotor,
- - determining at least one set of rotation angle differences between the first rotation angle value and the second rotation angle value of the main rotor, and
- - Determining a mean value, in particular an arithmetic mean value, of rotation angle differences from at least one set of rotation angle differences.
Der Korrekturwert kann insbesondere der bestimmte Mittelwert oder ein vom bestimmten Mittelwert abhängiger Wert sein.The correction value can in particular be the determined mean value or a value dependent on the determined mean value.
In einer Ausgestaltung kann der bestimmte Mittelwert insbesondere zur Korrektur des Offset-Wertes zur Fehlerkorrektur eines Sensorsignals einer zweiten Sensoreinheit verwendet werden, die dem zweiten Zusatzrotor zugeordnet ist.In one embodiment, the determined mean value can be used in particular to correct the offset value for error correction of a sensor signal of a second sensor unit which is assigned to the second additional rotor.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird in einem weiteren Zyklus ein Mittelwert zur Korrektur des Offset-Wertes zur Fehlerkorrektur des ersten Sensorsignals der zweiten Sensoreinheit, die dem zweiten Zusatzrotor zugeordnet ist, bestimmt, und in einem zusätzlichen Zyklus wird der Mittelwert erneut bestimmt, in diesem Zyklus jedoch zur Korrektur des Offset-Wertes zur Fehlerkorrektur des zweiten Sensorsignals der zweiten Sensoreinheit, die dem zweiten Zusatzrotor zugeordnet ist, wobei vorzugsweise die Korrektur des Offset-Wertes und das Ergebnis des vorherigen Zyklus berücksichtigt werden.In a preferred embodiment, in a further cycle, an average value is determined for correcting the offset value for error correction of the first sensor signal of the second sensor unit assigned to the second additional rotor, and in an additional cycle the average value is determined again, but in this cycle for correcting the offset value for error correction of the second sensor signal of the second sensor unit assigned to the second additional rotor, wherein the correction of the offset value and the result of the previous cycle are preferably taken into account.
Durch die dynamische Ermittlung wenigstens eines Korrekturwertes und die Korrektur wenigstens eines Offset-Wertes mit dem bestimmten Korrekturwert kann die Genauigkeit der Drehwinkelerfassung verbessert und ein Exzentrizitätsfehler kann reduziert werden.By dynamically determining at least one correction value and correcting at least one offset value with the determined correction value, the accuracy of the angle of rotation detection can be improved and an eccentricity error can be reduced.
Eine Drehwinkelsensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dazu ausgebildet, einen Drehwinkel einer drehbaren Welle zu erfassen und/oder zu übertragen, wobei die Drehwinkelsensorvorrichtung wenigstens einen Hauptrotor, wenigsten einen Zusatzrotor und eine Auswerteeinheit umfasst, wobei der Hauptrotor um eine Hauptdrehachse drehbar ist und mit der drehbaren Welle, deren Drehwinkel mittels der Drehwinkelsensorverrichtung erfasst werden kann, drehsynchron verbindbar oder verbunden ist, wobei wenigstens ein Zusatzrotor mechanisch mit dem Hauptrotor gekoppelt ist mit einem insbesondere konstanten und gleichmäßigen Übersetzungsverhältnis und um eine Zusatzrotor-Drehachse, insbesondere parallel zur Hauptdrehachse, drehbar ist, wobei der Hauptrotor und wenigstens ein Zusatzrotor mechanisch derart Ineinandergreifen, dass eine Drehung des Hauptrotors um die Hauptdrehachse eine Drehung des Zusatzrotors um die zugehörige Zusatzrotor-Drehachse bewirken kann, wobei die Drehwinkelsensorvorrichtung wenigstens eine Sensoreinheit umfasst, die einem Zusatzrotor zugeordnet ist und die dazu ausgebildet ist, einen Drehwinkel des zugeordneten Zusatzrotors, zu erfassen. Die Sensoreinheit umfasst einen ersten Sensor, der dazu ausgebildet ist, ein erstes Sensorsignal zu erzeugen, das einen Drehwinkel des zugehörigen Zusatzrotors charakterisiert, und einen zweiten Sensor, der dazu ausgebildet ist, ein zweites Sensorsignal zu erzeugen, das von dem ersten Sensorsignal unabhängig ist, wobei das zweite Sensorsignal ebenfalls einen Drehwinkel des zugehörigen Zusatzrotors charakterisiert. Der wenigstens eine Sensor der dem Zusatzrotor zugeordneten Sensoreinheit ist exzentrisch zur Zusatzrotor-Drehachse des zugeordneten Zusatzrotors angeordnet, wobei der wenigstens eine Sensor der Sensoreinheit insbesondere exzentrisch auf/an dem zugeordneten Zusatzrotor angeordnet ist. Die Auswerteeinheit ist wenigstens dazu ausgebildet, wenigstens das erste Sensorsignal und/oder das zweite Sensorsignal der wenigstens einen Sensoreinheit auszuwerten und um einen zugehörigen Offset-Wert zu korrigieren.A rotation angle sensor device according to the present invention is designed to detect and/or transmit a rotation angle of a rotatable shaft, wherein the rotation angle sensor device comprises at least one main rotor, at least one additional rotor and an evaluation unit, wherein the main rotor is rotatable about a main axis of rotation and is connected to the rotatable shaft, the rotation angle of which is determined by means of the angle of rotation sensor device can be detected, is connectable or connected in a rotationally synchronous manner, wherein at least one additional rotor is mechanically coupled to the main rotor with a particularly constant and uniform transmission ratio and is rotatable about an additional rotor axis of rotation, in particular parallel to the main axis of rotation, wherein the main rotor and at least one additional rotor mechanically interlock in such a way that a rotation of the main rotor about the main axis of rotation can cause a rotation of the additional rotor about the associated additional rotor axis of rotation, wherein the angle of rotation sensor device comprises at least one sensor unit which is assigned to an additional rotor and which is designed to detect an angle of rotation of the associated additional rotor. The sensor unit comprises a first sensor which is designed to generate a first sensor signal which characterizes an angle of rotation of the associated additional rotor, and a second sensor which is designed to generate a second sensor signal which is independent of the first sensor signal, wherein the second sensor signal also characterizes an angle of rotation of the associated additional rotor. The at least one sensor of the sensor unit assigned to the additional rotor is arranged eccentrically to the additional rotor rotation axis of the assigned additional rotor, wherein the at least one sensor of the sensor unit is arranged in particular eccentrically on/at the assigned additional rotor. The evaluation unit is at least designed to evaluate at least the first sensor signal and/or the second sensor signal of the at least one sensor unit and to correct it by an associated offset value.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Drehwinkelsensorvorrichtung dazu ausgebildet, ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, insbesondere ein Verfahren zur Bestimmung wenigstens eines Offset-Wertes zur Fehlerkorrektur eines Sensorsignals einer Drehwinkelsensorvorrichtung wie oben beschrieben, durchzuführen, wenn sich die Drehwinkelsensorvorrichtung in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand befindet, insbesondere in einem funktionsgemäßen Verwendungszustand in einem Kraftfahrzeug.According to the present invention, the angle of rotation sensor device is designed to carry out a method according to the present invention, in particular a method for determining at least one offset value for error correction of a sensor signal of a angle of rotation sensor device as described above, when the angle of rotation sensor device is in a functional state of use, in particular in a functional state of use in a motor vehicle.
In einer Ausgestaltung, insbesondere in einer bevorzugten Ausgestaltung, ist die Auswertevorrichtung ferner dazu ausgebildet, den Drehwinkel der Welle wenigstens in Abhängigkeit von dem ersten Sensorsignal und/oder dem zweiten Sensorsignal von wenigstens einer einem Zusatzrotor zugeordneten Sensorvorrichtung zu bestimmen.In one embodiment, in particular in a preferred embodiment, the evaluation device is further designed to determine the angle of rotation of the shaft at least as a function of the first sensor signal and/or the second sensor signal from at least one sensor device assigned to an additional rotor.
In einer Ausgestaltung einer Drehwinkelsensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst wenigstens eine einem Zusatzrotor zugeordnete Sensoreinheit eine Magnetsensoreinheit mit zwei Magnetsensoren, vorzugsweise mit einem ersten Magnetsensor und einem zweiten Magnetsensor, wobei der erste Magnetsensor und der zweite Magnetsensor insbesondere in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind.In one embodiment of a rotation angle sensor device according to the present invention, at least one sensor unit assigned to an additional rotor comprises a magnetic sensor unit with two magnetic sensors, preferably with a first magnetic sensor and a second magnetic sensor, wherein the first magnetic sensor and the second magnetic sensor are arranged next to one another in particular in a plane.
In einer Ausgestaltung einer Drehwinkelsensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist wenigstens eine Sensoreinheit als sogenannte „Dual Die“-Sensoreinheit ausgebildet, wobei die beiden Magnetsensoren der Sensoreinheit einer gemeinsamen integrierten Schaltung zugeordnet sind.In one embodiment of a rotation angle sensor device according to the present invention, at least one sensor unit is designed as a so-called “dual die” sensor unit, wherein the two magnetic sensors of the sensor unit are assigned to a common integrated circuit.
In einer Ausgestaltung einer Drehwinkelsensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Drehwinkelsensorvorrichtung ferner einen zweiten Zusatzrotor, d.h. dass die Drehwinkelsensorvorrichtung einen ersten Zusatzrotor und wenigstens einen zweiten Zusatzrotor aufweist. Der zweite Zusatzrotor ist vorzugsweise ebenfalls mechanisch mit dem Hauptrotor gekoppelt, insbesondere mit einem konstanten und gleichmäßigen zweiten Übersetzungsverhältnis, und ist um eine zweite Zusatzrotor-Drehachse drehbar, die sich insbesondere parallel zur Hauptdrehachse erstreckt. Der Hauptrotor und der zweite Zusatzrotor können mechanisch mit dem Hauptrotor derart in Eingriff sein, dass eine Drehung des Hauptrotors um die Hauptdrehachse eine Drehung des zweiten Zusatzrotors um die zugehörige Zusatzrotor-Drehachse bewirken kann. Die Drehwinkelsensorvorrichtung kann eine zweite Sensoreinheit umfassen, die dem zweiten Zusatzrotor zugeordnet ist, wobei die zweite Sensoreinheit dazu ausgebildet ist, einen Drehwinkel des zweiten Zusatzrotors zu erfassen. Die dem zweiten Zusatzrotor zugeordnete zweite Sensoreinheit umfasst insbesondere einen ersten Sensor, der dazu ausgebildet ist, ein einen Drehwinkel des zweiten Zusatzrotors charakterisierendes erstes Sensorsignal zu erzeugen, und einen zweiten Sensor, der dazu ausgebildet ist, ein von dem ersten Sensorsignal unabhängiges zweites Sensorsignal zu erzeugen, wobei das zweite Sensorsignal ebenfalls einen Drehwinkel des zweiten Zusatzrotors charakterisiert, wobei wenigstens ein Sensor der dem zweiten Zusatzrotor zugeordneten zweiten Sensoreinheit exzentrisch zur zweiten Zusatzrotor-Drehachse angeordnet ist. Der wenigstens eine Sensor der zweiten Sensoreinheit kann insbesondere exzentrisch auf/an dem zweiten Zusatzrotor angeordnet sein.In one embodiment of a rotation angle sensor device according to the present invention, the rotation angle sensor device further comprises a second additional rotor, i.e. the rotation angle sensor device has a first additional rotor and at least one second additional rotor. The second additional rotor is preferably also mechanically coupled to the main rotor, in particular with a constant and uniform second gear ratio, and is rotatable about a second additional rotor rotation axis, which extends in particular parallel to the main rotation axis. The main rotor and the second additional rotor can be mechanically engaged with the main rotor such that a rotation of the main rotor about the main rotation axis can cause a rotation of the second additional rotor about the associated additional rotor rotation axis. The rotation angle sensor device can comprise a second sensor unit which is assigned to the second additional rotor, wherein the second sensor unit is designed to detect a rotation angle of the second additional rotor. The second sensor unit assigned to the second additional rotor comprises in particular a first sensor which is designed to generate a first sensor signal characterizing an angle of rotation of the second additional rotor, and a second sensor which is designed to generate a second sensor signal independent of the first sensor signal, wherein the second sensor signal also characterizes an angle of rotation of the second additional rotor, wherein at least one sensor of the second sensor unit assigned to the second additional rotor is arranged eccentrically to the second additional rotor axis of rotation. The at least one sensor of the second sensor unit can in particular be arranged eccentrically on/at the second additional rotor.
In einer Ausgestaltung, insbesondere in einer bevorzugten Ausgestaltung, ist die Drehwinkelsensorvorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, wie beschrieben, insbesondere eines Verfahrens, wie im Zusammenhang mit einer Drehwinkelvorrichtung mit zwei Zusatzrotoren beschrieben, ausgebildet, wobei die Auswerteeinheit insbesondere dazu ausgebildet ist, wenigstens das erste Sensorsignal und/oder das zweite Sensorsignal der zweiten Sensoreinheit auszuwerten und um wenigstens einen zugehörigen Offset-Wert zu korrigieren.In one embodiment, in particular in a preferred embodiment, the angle of rotation sensor device is designed to carry out a method according to the present invention, as described, in particular a method as described in connection with an angle of rotation device with two additional rotors, wherein the evaluation unit is designed in particular to evaluate at least the first sensor signal and/or the second sensor signal of the second sensor unit and to correct it by at least one associated offset value.
Ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Kraftfahrzeug, wobei das Fahrzeug eine gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Drehwinkelsensorvorrichtung umfasst, wobei der Hauptrotor drehsynchron mit der Welle verbunden ist, deren Drehwinkel erfasst werden soll, wobei die Welle insbesondere eine Lenkwelle ist.A vehicle according to the present invention is in particular a motor vehicle, wherein the vehicle comprises a rotation angle sensor device designed according to the present invention, wherein the main rotor is connected in a rotationally synchronous manner to the shaft whose rotation angle is to be detected, wherein the shaft is in particular a steering shaft.
Die unter Bezugnahme auf ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung präsentierten, bevorzugten Ausgestaltungen und deren Vorteile gelten entsprechend für eine Drehwinkelsensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.The preferred embodiments and their advantages presented with reference to a method according to the present invention apply accordingly to a rotation angle sensor device according to the present invention and to a vehicle according to the present invention.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen, den Figuren und/oder der Figurenbeschreibung angegeben. Alle Merkmale und Merkmalskombinationen, die in der Beschreibung genannt sind, sowie Merkmale und Merkmalskombinationen, die unten in der Figurenbeschreibung genannt werden und/oder in Alleinstellung in den Figuren gezeigt sind, können nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination verwendet werden, sondern auch in anderen Kombinationen oder allein, soweit die jeweiligen Kombination von Merkmalen technisch realisierbar ist.Further features of the invention are specified in the claims, the figures and/or the description of the figures. All features and combinations of features mentioned in the description, as well as features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures, can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or alone, as long as the respective combination of features is technically feasible.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to a preferred embodiment and with reference to the accompanying drawings.
Die Figuren zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Drehwinkelsensorvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, die als Lenkwinkelsensor mit einem Hauptrotor und zwei Zusatzrotoren ausgebildet ist, -
2 eine Draufsicht auf den ersten Zusatzrotor der Drehwinkelmessvorrichtung aus1 , und -
3 ein Übersichts-Flussdiagramm eines Beispiels für ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
1 a schematic representation of an embodiment of a rotation angle sensor device according to the present invention, which is designed as a steering angle sensor with a main rotor and two additional rotors, -
2 a top view of the first additional rotor of the angle measuring device1 , and -
3 an overview flow diagram of an example of a method according to the present invention.
Der Hauptrotor 10 ist um eine Hauptdrehachse DM drehbar und in einem Verwendungszustand drehsynchron mit der drehbaren Welle verbunden, die insbesondere eine Lenkwelle eines Kraftfahrzeugs sein kann, deren Drehwinkel SM mittels der Drehwinkelsensorvorrichtung 100 erfasst werden kann.The
Der Zusatzrotor 20 ist um eine erste Zusatzrotor-Drehachse D1 drehbar und mechanisch mit dem Hauptrotor 10 mit einem Übersetzungsverhältnis gekoppelt, wobei der Hauptrotor 10 und der erste Zusatzrotor 20 jeweils eine geeignete Anzahl von Zähnen (nicht dargestellt) zum Eingriff miteinander und zur Drehmomentübertragung umfassen. In diesem Beispiel umfasst der Hauptrotor 10 84 Zähne und der erste Zusatzrotor 20 umfasst 28 Zähne.The
Der Hauptrotor 10 und der erste Zusatzrotor 20 sind mechanisch derart miteinander im Eingriff, dass eine Drehung des Hauptrotors 10 um die Hauptdrehachse DM eine Drehung des ersten Zusatzrotors 20 um die zugehörige Zusatzrotor-Drehachse D1 bewirkt.The
Die Drehwinkelsensorvorrichtung 100 umfasst eine erste Sensoreinheit 21, die dem ersten Zusatzrotor 20 zugeordnet ist und dazu ausgebildet ist, einen Drehwinkel R1 des zugeordneten ersten Zusatzrotors 20 zu erfassen.The rotation
Die erste Sensoreinheit 21 umfasst einen ersten Sensor 21A, der dazu ausgebildet ist, ein erstes Sensorsignal A11 zu erzeugen, das einen Drehwinkel R1 des zugehörigen ersten Zusatzrotors 20 charakterisiert, und einen zweiten Sensor 21 B, der dazu ausgebildet ist, ein zweites Sensorsignal A12 zu erzeugen, das unabhängig von dem ersten Sensorsignal A12 der ersten Sensoreinheit 21 ist, wobei das zweite Sensorsignal A12 ebenfalls einen Drehwinkel R1 des zugehörigen ersten Zusatzrotors 20 charakterisiert.The
Das in
Der Hauptrotor 10 und der zweite Zusatzrotor 20 sind auch mechanisch so miteinander verbunden, dass eine Drehung des Hauptrotors 10 um die Hauptdrehachse DM auch eine Drehung des zweiten Zusatzrotors 30 um die zugehörige Zusatzrotor-Drehachse D2 bewirkt.The
In diesem Beispiel einer Drehwinkelsensorvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Drehwinkelsensorvorrichtung 100 ferner eine zweite Sensoreinheit 31, die dem zweiten Zusatzrotor 30 zugeordnet ist und zur Erfassung eines Drehwinkels R2 des zugeordneten zweiten Zusatzrotors 30 ausgebildet ist.In this example of a rotation
Die zweite Sensoreinheit 31 umfasst einen ersten Sensor 31A, der dazu ausgebildet ist, ein erstes Sensorsignal A22 zu erzeugen, das einen Drehwinkel R2 des zugehörigen zweiten Zusatzrotors 30 charakterisiert, und einen zweiten Sensor 31B, der dazu ausgebildet ist, ein zweites Sensorsignal A21 zu erzeugen, das unabhängig von dem ersten Sensorsignal A22 des zweiten Sensors 31 ist, wobei das zweite Sensorsignal A21 ebenfalls einen Drehwinkel R2 des zugehörigen zweiten Zusatzrotors 30 charakterisiert.The
In dem hier beschriebenen Beispiel sind die erste Sensoreinheit 21 und die zweite Sensoreinheit 31 Magnetsensoreinheiten 21, 31, die jeweils zwei 3D-Hall-Magnetsensoren 21A, 21B bzw. 31A, 31 B umfassen. Sensoreinheiten, die zwei Sensoren umfassen, haben den Vorteil, dass redundante Sensorsignale A11, A12 und A22, A21 erzeugt werden, was hilft, eine höhere Funktionssicherheit zu erreichen und die jeweiligen Anforderungen zu erfüllen.In the example described here, the
In dem hier beschriebenen Beispiel sind der erste Magnetsensor 21A, 31A und der zweite Magnetsensor 21B, 31 B jeder Sensoreinheit 21, 31 in der gleichen Ebene nebeneinander mit geringem Abstand dazwischen und mit geringem Abstand ihrer Sensormittelpunkte ZA und ZB zur Drehachse D1, D2 des zugehörigen Zusatzrotors 20, 30 angeordnet, wobei die Sensorebene orthogonal zur Drehachse D1 und D2 ist. Dies ist beispielhaft für die erste Sensoreinheit 21 in
In diesem Beispiel ist der erste Sensor 21 an dem entsprechenden Zusatzrotor 20, 30 befestigt und gegenüber einer Magnetfelderzeugungseinheit 24 in Form eines scheibenförmigen Permanentmagneten 24 platziert, der eine erste Hälfte umfasst, die den Nordpol N bildet, und eine zweite Hälfte, die den Südpol S bildet.In this example, the
Wenn der Zusatzrotor 20 um die Zusatz-Drehachse D1 gedreht wird, ändert sich der magnetische Fluss. Dies kann von der Sensoreinheit 21 bzw. den Sensoren 21A und 21B der Sensoreinheit 21 detektiert werden und basierend auf wenigstens einem Sensorsignals A11, A12 kann der Drehwinkel des Zusatzrotors 20 bestimmt werden.When the
Die Sensoren 31A und 31B der zweiten Sensoreinheit 31 sind entsprechend gegenüber einer zweiten Magnetfelderzeugungseinheit (nicht dargestellt) angeordnet, die ebenfalls einen Permanentmagneten als Magnet 24 umfasst, wie in
In
Je nach Geometrie der Sensoren 21A, 21B, ihrer Eigenschaften, insbesondere ihrer Abmessungen, und ihrer Anordnung ihrer Sensormittelpunkte ZA und ZB relativ zu den zugehörigen Drehachsen D1, D2, d.h. insbesondere je nach dem Abstand ihrer Sensormittelpunkte ZA, ZB (in
Die beiden Sensoreinheiten 21 und 31 sind vorzugsweise, wie beispielhaft dargestellt, als sogenannte „Dual-Die“-Sensoreinheiten 21, 31 ausgestaltet, wobei die beiden Magnetsensoren 21A, 21B bzw. 31A, 31B der Sensoreinheiten 21, 31 jeweils einem gemeinsamen integrierten Schaltkreis 21, 31 zugeordnet sind, wobei die Sensoren 21A und 21B Teil eines ersten ICs sind (hier als „erster Sensor 21“ bezeichnet), und wobei die Sensoren 31A und 31B Teil eines zweiten ICs sind (hier als „zweiter Sensor 31“ bezeichnet).The two
Dual-Die-Sensoreinheiten 21, 31 benötigen weniger Bauraum und erlauben es, kleinere Abstände zwischen den Sensorzentren ZA, ZB und den Drehachsen D1, D2 der zugehörigen Rotoren zu realisieren, als zwei nebeneinander angeordnete Single-Die-Sensoren (side-by-side). Mit einem Dual-Die-Sensor 21, 31 kann eine durch Exzentrizität bewirkte Verzerrung der Sensorsignale A11, A12, A22, A21 im Vergleich zu zwei Single-Die-Sensoren reduziert werden. Wenigstens eine Sensoreinheit 21, 31 einer Drehwinkelsensorvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise wie der MELEXIS MLX90372 von Melexis ausgebildet sein. Eine solche Sensoreinheit scheint geeignet zu sein. Es können aber auch andere, der Melexis-Sensoreinheit ähnliche Sensoreinheiten geeignet sein.Dual-
Allerdings kann auch bei Dual-Die-Sensoren ein Exzentrizitätsfehler nicht eliminiert werden. Mit einer Drehwinkelsensorvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch der unerwünschte Einfluss einer Exzentrizität auf den Drehwinkel SM des Hauptrotors 10 in vielen Fällen reduziert werden.However, even with dual-die sensors, an eccentricity error cannot be eliminated. However, with a rotation
Eine Drehwinkelsensorvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst daher ferner eine Auswerteeinheit (nicht dargestellt), die ausgebildet ist, die Sensorsignale A11 und A12 der ersten Sensoreinheit 21 und die Sensorsignale A22 und A21 der zweiten Sensoreinheit 31 auszuwerten und unter Verwendung wenigstens eines zugehörigen Offset-Wertes zu korrigieren, insbesondere derart, dass der Einfluss der Exzentrizität reduziert wird. Eine Drehwinkelsensorvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung ist dazu ausgebildet, ein Verfahren zur Bestimmung wenigstens eines Offset-Wertes zur Fehlerkorrektur eines Sensorsignals einer Drehwinkelsensorvorrichtung, insbesondere zur Fehlerkorrektur eines Exzentrizitätsfehlers gemäß der vorliegenden Erfindung, durchzuführen.A rotation
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung, für das die oben beispielhaft beschriebene Drehwinkelsensorvorrichtung 100 ausgebildet ist, umfasst unter anderem die folgenden Schritte:
- a) Bestimmen wenigstens eines Offset-Wertes zur Fehlerkorrektur wenigstens eines Sensorsignals wenigstens eines Sensors wenigstens einer einem Zusatzrotor zugeordneten Sensoreinheit, insbesondere um einen aus der exzentrischen Anordnung wenigstens eines Sensors in Bezug auf die Zusatzrotor-Drehachse resultierenden Fehler zu reduzieren,
- b) Bestimmen wenigstens eines Korrekturwertes zur Korrektur wenigstens eines Offset-Wertes, insbesondere um einen aus der exzentrischen Anordnung wenigstens eines Sensors in Bezug auf die Zusatzrotor-Drehachse resultierenden Fehler weiter zu reduzieren, und
- c) Bestimmen wenigstens eines neuen Offset-Wertes zur Fehlerkorrektur wenigstens eines Sensorsignals wenigstens einer Sensoreinheit in Abhängigkeit von dem in Schritt b) bestimmten wenigstens einen Korrekturwert.
- a) determining at least one offset value for error correction of at least one sensor signal of at least one sensor of at least one sensor unit assigned to an additional rotor, in particular in order to reduce an error resulting from the eccentric arrangement of at least one sensor with respect to the additional rotor rotation axis,
- b) determining at least one correction value for correcting at least one offset value, in particular to further reduce an error resulting from the eccentric arrangement of at least one sensor with respect to the additional rotor rotation axis, and
- c) determining at least one new offset value for error correction of at least one sensor signal of at least one sensor unit as a function of the at least one correction value determined in step b).
Wie aus
Das hier beschriebene Verfahren umfasst außerdem die optionalen Schritte S1, S3a und S4 (durch gestrichelte Linien gekennzeichnet). Die Schritte S1 bis S4 können auch wiederholt werden. Das bedeutet, dass mehrere Zyklen oder Durchgänge durchgeführt werden können, was mit C1 bis C5 angegeben ist, welche die Zyklen C1 bis C5 repräsentieren.The method described here also comprises the optional steps S1, S3a and S4 (indicated by dashed lines). The steps S1 to S4 can also be repeated. This means that several cycles or passes can be performed, which is indicated by C1 to C5, which represent the cycles C1 to C5.
Die hier beschriebene Reihenfolge der Zyklen C1 bis C5 ist nicht zwingend und kann geändert werden. Diese Reihenfolge führt jedoch zu einer vorteilhaften Fehlerkorrektur.The order of cycles C1 to C5 described here is not mandatory and can be changed. However, this order leads to advantageous error correction.
Zyklus C1Cycle C1
In einer bevorzugten Ausführungsform, die nun beschrieben wird, werden nach dem Start in Schritt S0 in einem ersten Zyklus C1 in Schritt S1 für alle Sensorsignale A11, A12, A22 und A21 initiale Offset-Werte OS_A11, OS_A12, OS_A22 und OS_A21 bestimmt, wobei die Offset-Werte OS_A11, OS_A12, OS_A22 und OS_A21 insbesondere in Abhängigkeit von der Exzentrizität der Sensorzentren ZA, ZB bestimmt werden. Sie werden vorzugsweise in einem bereitgestellten EEPROM gespeichert (Schritt S1a). Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, die initialen Offset-Werte schrittweise in verschiedenen Zyklen nacheinander zu bestimmen, beispielsweise die initialen Offset-Werte OS_A11 und OS_A12 in einem ersten Zyklus C1, OS_A22 in einem zweiten Zyklus C2 und OS_A21 in einem dritten Zyklus. Ein initialer Offset-Wert OS_A11, OS_A12, OS_A22 und OS_A21 muss jedoch spätestens unmittelbar vor der Korrektur des Offset-Wertes gesetzt sein.In a preferred embodiment, which will now be described, after the start in step S0, in a first cycle C1 in step S1, initial offset values OS_A11, OS_A12, OS_A22 and OS_A21 are determined for all sensor signals A11, A12, A22 and A21, wherein the offset values OS_A11, OS_A12, OS_A22 and OS_A21 are determined in particular as a function of the eccentricity of the sensor centers ZA, ZB. They are preferably stored in a provided EEPROM (step S1a). In an alternative embodiment, it is also possible to determine the initial offset values step by step in different cycles one after the other, for example the initial offset values OS_A11 and OS_A12 in a first cycle C1, OS_A22 in a second cycle C2 and OS_A21 in a third cycle. However, an initial offset value OS_A11, OS_A12, OS_A22 and OS_A21 must be set at the latest immediately before the offset value is corrected.
Im ersten Zyklus C1 wird in einem nächsten Schritt S2 ein Korrekturwert CORR_OS_A12 zur Korrektur des Offset-Wertes OS_A12 zur Fehlerkorrektur des Sensorsignals A12 bestimmt, wobei im ersten Zyklus C1 die Ermittlung des Korrekturwertes CORR_OS_A12 vorzugsweise statisch, d.h. ohne Drehung des Hauptrotors 10 oder der Zusatzrotoren 20 und 30, durchgeführt wird.In the first cycle C1, in a next step S2, a correction value CORR_OS_A12 is determined to correct the offset value OS_A12 for error correction of the sensor signal A12, wherein in the first cycle C1 the determination of the correction value CORR_OS_A12 is preferably carried out statically, i.e. without rotation of the
In diesem hier beschriebenen Beispiel ist der Korrekturwert CORR_OS_A12 ein Wert, der von einer Drehwinkeldifferenz abhängt, insbesondere von der Differenz zwischen den Drehwinkeln R1=f (A11), die basierend auf dem ersten Sensorsignal A11 des ersten Sensors 21A der ersten Sensoreinheit 21 berechnet werden, und R1 = f (A12), die basierend auf dem zweiten Sensorsignal A12 des zweiten Sensors 21B der ersten Sensoreinheit 21 berechnet werden.In this example described here, the correction value CORR_OS_A12 is a value that depends on a rotation angle difference, in particular on the difference between the rotation angles R1 = f (A11), which are calculated based on the first sensor signal A11 of the
Der Korrekturwert CORR_OS_A12 wird durch die folgenden Schritte bestimmt:
- - Erfassen des Drehwinkels R1 des ersten Zusatzrotors 20 unter Verwendung des ersten
Sensors 21A und des zweitenSensors 21B derdem ersten Zusatzrotor 20 zugeordneten Sensoreinheit 21, - - Bestimmen eines ersten Drehwinkelwertes R1_A11 = f (A11) in Abhängigkeit vom Sensorsignal A11 des ersten
Sensors 21A der ersten Sensoreinheit 21, diedem ersten Zusatzrotor 20 zugeordnet ist, - - Bestimmen eines zweiten Drehwinkelwertes R1_A12 = f (A12) in Abhängigkeit von dem Sensorsignal A12 des zweiten
Sensors 21B derdem ersten Zusatzrotor 20 zugeordneten Sensoreinheit 21, und - - Bestimmen einer Drehwinkeldifferenz R1_A11 - R1_A12 zwischen dem ersten Drehwinkelwert R1_A11 und dem zweiten Drehwinkelwert R1_A12.
- - detecting the angle of rotation R1 of the first
additional rotor 20 using thefirst sensor 21A and thesecond sensor 21B of thesensor unit 21 assigned to the firstadditional rotor 20, - - Determining a first angle of rotation value R1_A11 = f (A11) depending on the sensor signal A11 of the
first sensor 21A of thefirst sensor unit 21, which is assigned to the firstadditional rotor 20, - - Determining a second angle of rotation value R1_A12 = f (A12) depending on the sensor signal A12 of the
second sensor 21B of thesensor unit 21 assigned to the firstadditional rotor 20, and - - Determining a rotation angle difference R1_A11 - R1_A12 between the first rotation angle value R1_A11 and the second rotation angle value R1_A12.
Der erste Korrekturwert CORR_OS_A12 ist insbesondere dadurch zu bestimmen, dass die Sensorsignale A11 und A12 in einer definierten Position der Rotoren 10, 20 und 30, vorzugsweise bei 0° Drehwinkel des Hauptrotors 10, erfasst werden und die entsprechenden Drehwinkel R1_A11 und R1_A12 basierend auf erfassten Sensorsignalen A11 und A12 berechnet werden und die Drehwinkeldifferenz R1_A11 - R1_A12 bestimmt wird, wobei CORR_OS_A12 = R1_A11 - R1_A12.The first correction value CORR_OS_A12 is to be determined in particular by detecting the sensor signals A11 and A12 in a defined position of the
In Schritt S3 des ersten Zyklus C1 wird der initiale Offset-Wert OS_A12 mit dem in Schritt S2 bestimmten Korrekturwert CORR_OS_A12 korrigiert und der neue Offset-Wert OS_A12_neu wird berechnet, wobei vorzugsweise OS_A12_neu = OS_A12 - CORR_OS_A12. Der neue Offset-Wert OS_A12_neu wird vorzugsweise in einem bereitgestellten EEPROM gespeichert (Schritt S3a).In step S3 of the first cycle C1, the initial offset value OS_A12 is corrected with the correction value CORR_OS_A12 determined in step S2 and the new offset value OS_A12_new is calculated, preferably OS_A12_new = OS_A12 - CORR_OS_A12. The new offset value OS_A12_new is preferably stored in a provided EEPROM (step S3a).
In allen hier beschriebenen Schritten kann eine Einheitenumrechnung erforderlich sein, zum Beispiel von LSB16 [LSB16] oder LSB12 [LSB12] in Grad [°] und umgekehrt, um eine angemessene Berechnung zu ermöglichen. Ferner kann in einigen Fällen eine mathematische Modulo-Operation und/oder eine andere mathematische Operation hilfreich sein und zur vorteilhaften Fehlerkorrektur angewendet werden.In all the steps described here, a unit conversion may be necessary, for example from LSB16 [LSB16] or LSB12 [LSB12] to degrees [°] and vice versa, to enable an appropriate calculation. Furthermore, in some cases a mathematical modulo operation and/or another mathematical operation may be helpful and applied for advantageous error correction.
Beispiel für Zyklus C1:Example for cycle C1:
Setzen eines initialen Offset-Wertes (Schritt S1) und Speichern im EEPROM (Schritt S1a).
Statisches Korrigieren von OS_A12 (Schritt S2)
Lesen der Sensorsignale und Berechnen der entsprechenden Drehwinkel. Die Drehwinkel sind:
Reading the sensor signals and calculating the corresponding angles of rotation. The angles of rotation are:
Berechnung eines Korrekturwertes
Berechnung eines neuen und korrigierten Offsets Bestimmen eines aktuellen Offsets (Schritt S3)Calculating a new and corrected offset Determining a current offset (step S3)
OS_A12_new [LSB16] = OS_A12 [LSB16] - CORR_OS_A12 [°] * 65535/360 Speichern des neuen Offsets OS_A12_new [LSB16] im EEPROM (Schritt S3a)OS_A12_new [LSB16] = OS_A12 [LSB16] - CORR_OS_A12 [°] * 65535/360 Save the new offset OS_A12_new [LSB16] in the EEPROM (step S3a)
Zyklus C2Cycle C2
In einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem zweiten Zyklus C2 der dem ersten Sensorsignal A22 der zweiten Sensoreinheit 31 entsprechende Offset-Wert OS_A22 korrigiert, wobei in Zyklus C2 vorzugsweise auch der Offset-Wert OS_A22 statisch, d.h. ohne Drehung, korrigiert wird.In a preferred embodiment of a method according to the invention, the offset value OS_A22 corresponding to the first sensor signal A22 of the
Zur Korrektur des Offset-Wertes OS_A22 wird in einem ersten Schritt S1 der aktuelle Offset-Wert, insbesondere der anfängliche Offset-Wert OS_A22, ausgelesen, insbesondere aus dem EEPROM.To correct the offset value OS_A22, the current offset value, in particular the initial offset value OS_A22, is read out in a first step S1, in particular from the EEPROM.
Im nächsten Schritt S2 wird der Korrekturwert CORR_OS_A22 bestimmt, insbesondere wie unten beschrieben, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform der Korrekturwert CORR_OS_A22 die Drehwinkeldifferenz zwischen den Drehwinkeln SM20A_stat und SM30A_stat des Hauptrotors 10 ist, wobei CORR_OS_A22 = SM20A_stat - SM30A_stat.In the next step S2, the correction value CORR_OS_A22 is determined, in particular as described below, wherein in a preferred embodiment the correction value CORR_OS_A22 is the rotation angle difference between the rotation angles SM20A_stat and SM30A_stat of the
Der entsprechende Korrekturwert CORR_OS_A22 ist vorzugsweise ein von einer Drehwinkeldifferenz zweier nach unterschiedlichen Formeln berechneter Drehwinkel SM20A_stat mit SM, R1, R2 = const und SM30A_stat mit SM, R1, R2 = const abhängiger Wert, wobei der Korrekturwert CORR_OS_A22 vorzugsweise durch Durchführen der folgenden Schritte bestimmt wird:
- - Erfassen des Drehwinkels des ersten Zusatzrotors 20 unter Verwendung des ersten
Sensors 21A der Sensoreinheit 21, diedem ersten Zusatzrotor 20 zugeordnet ist, - - Erfassen des Drehwinkels des zweiten Zusatzrotors 30 unter Verwendung des ersten
Sensors 31A der Sensoreinheit 31, diedem zweiten Zusatzrotor 30 zugeordnet ist, - - Bestimmen eines Drehwinkels R1_A11 des ersten Zusatzrotors 20 in Abhängigkeit von
dem ersten Sensorsignal 21A der ersten Sensoreinheit des ersten Zusatzrotors 20, - - Bestimmen eines Drehwinkels R2_A22 des zweiten Zusatzrotors 30 in Abhängigkeit von
dem ersten Sensorsignal 31A des erstenSensors 31A des zweiten Zusatzrotors 30, - - Bestimmen eines ersten Drehwinkelwertes SMA20_stat des Hauptrotors 10 in Abhängigkeit von dem bestimmten Drehwinkel R1_A11 des ersten Zusatzrotors 20, dem bestimmten Drehwinkel R2_A22 des zweiten Zusatzrotors 30 und dem Übersetzungsverhältnis i1 zwischen
dem Hauptrotor 10 und dem ersten Zusatzrotor 20, - - Bestimmen eines zweiten Drehwinkelwertes SM30A_stat des Hauptrotors 10 in Abhängigkeit von dem bestimmten Drehwinkel R1_A11 des ersten Zusatzrotors 20, dem bestimmten Drehwinkel R2_A22 des zweiten Zusatzrotors 20 und dem Übersetzungsverhältnis i2 zwischen
dem Hauptrotor 20 und dem zweiten Zusatzrotor 20, und - - Bestimmen einer Drehwinkeldifferenz CORR_OS_A22 = SM20A_stat - SM30A_stat zwischen dem ersten Drehwinkelwert und dem zweiten Drehwinkelwert des Hauptrotors.
- - detecting the angle of rotation of the first
additional rotor 20 using thefirst sensor 21A of thesensor unit 21 associated with the firstadditional rotor 20, - - detecting the angle of rotation of the second
additional rotor 30 using thefirst sensor 31A of thesensor unit 31 associated with the secondadditional rotor 30, - - determining a rotation angle R1_A11 of the first
additional rotor 20 as a function of thefirst sensor signal 21A of the first sensor unit of the firstadditional rotor 20, - - Determining a rotation angle R2_A22 of the second
additional rotor 30 as a function of thefirst sensor signal 31A of thefirst sensor 31A of the secondadditional rotor 30, - - Determining a first angle of rotation value SMA20_stat of the
main rotor 10 as a function of the determined angle of rotation R1_A11 of the firstadditional rotor 20, the determined angle of rotation R2_A22 of the secondadditional rotor 30 and the transmission ratio i1 between themain rotor 10 and the firstadditional rotor 20, - - determining a second angle of rotation value SM30A_stat of the
main rotor 10 as a function of the determined angle of rotation R1_A11 of the firstadditional rotor 20, the determined angle of rotation R2_A22 of the secondadditional rotor 20 and the transmission ratio i2 between themain rotor 20 and the secondadditional rotor 20, and - - Determining a rotation angle difference CORR_OS_A22 = SM20A_stat - SM30A_stat between the first rotation angle value and the second rotation angle value of the main rotor.
Das erste Übersetzungsverhältnis i1 ist das Verhältnis zwischen der Anzahl der Zähne des ersten Zusatzrotors 20 und der Anzahl der Zähne des Hauptrotors 10, wobei in diesem Beispiel i1 = 28/84 ist.The first gear ratio i1 is the ratio between the number of teeth of the first
Das zweite Übersetzungsverhältnis i2 ist das Verhältnis zwischen der Anzahl der Zähne des ersten Zusatzrotors 20 und der Anzahl der Zähne des Hauptrotors 10, wobei in diesem Beispiel i2 = 30/84.The second gear ratio i2 is the ratio between the number of teeth of the first
Der Drehwinkel SM_20A_stat wird basierend auf der Übersetzung i1 zwischen dem ersten Zusatzrotor 20 und dem Hauptrotor 10 und den Drehwinkeln R1_A11 und R2_A22 berechnet, die aus den erfassten ersten Sensorsignalen A11 und A22 bestimmt werden.The rotation angle SM_20A_stat is calculated based on the gear ratio i1 between the first
Der Drehwinkel SM_30A_stat wird basierend auf der Übersetzung i2 zwischen dem zweiten Zusatzrotor 30 und dem Hauptrotor 10 und den aus den ersten Sensorsignalen A11 und A22 berechneten Drehwinkeln R1 und R2 berechnet.The rotation angle SM_30A_stat is calculated based on the gear ratio i2 between the second
Basierend auf dem bestimmten Korrekturwert CORR_OS_A22 wird in Schritt S3 der ursprüngliche Offset-Wert OS_AS22 korrigiert, wobei OS_AS22_neu = f (OS_A22, CORR_OS_A22).Based on the determined correction value CORR_OS_A22, the original offset value OS_AS22 is corrected in step S3, where OS_AS22_new = f (OS_A22, CORR_OS_A22).
Im weiteren Schritt S3a wird der neue Offset-Wert OS_A22_new vorzugsweise im EEPROM gespeichert.In the next step S3a, the new offset value OS_A22_new is preferably stored in the EEPROM.
Beispiel für Zyklus C2:Example for cycle C2:
Auslesen eines aktuellen Offsets (Schritt S1)
Statisches Korrigieren von OS_A22 (Schritt S2) Lesen der Sensorsignale und berechnen der entsprechenden Drehwinkel. Die Drehwinkel sind:
Berechnen entsprechender Hauptrotor-Winkel
Berechnung eines Korrekturwertes
Bestimmen eines aktuellen Offsets (Schritt S3)
Speichern des neuen Offsets OS_A22_new [LSB16] im EEPROM (Schritt S3a) Speichern von OS_A22_help2 [°] auch im EEPROM (Schritt S3a)Save the new offset OS_A22_new [LSB16] in the EEPROM (step S3a) Save OS_A22_help2 [°] also in the EEPROM (step S3a)
Zyklus C3Cycle C3
In einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem dritten Zyklus C3 der dem zweiten Sensorsignal A21 der zweiten Sensoreinheit 31 entsprechende Offset-Wert OS_A21 korrigiert, wobei in Zyklus C3 der Offset-Wert OS_A21 insbesondere auch statisch, d.h. ohne Drehung, korrigiert wird.In a preferred embodiment of a method according to the invention, the offset value OS_A21 corresponding to the second sensor signal A21 of the
Für die Korrektur des Offset-Wertes OS_A21 wird in einem ersten Schritt S1 der aktuelle Offset-Wert, insbesondere der initiale Offset-Wert OS_A21, ausgelesen, insbesondere aus dem EEPROM. In einigen Ausgestaltungen kann dieser Schritt übersprungen werden.To correct the offset value OS_A21, the current offset value, in particular the initial offset value OS_A21, is read out in a first step S1, in particular from the EEPROM. In some embodiments, this step can be skipped.
Im nächsten Schritt S2 wird der Korrekturwert CORR_OS_A21 bestimmt, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform der Korrekturwert CORR_OS_A21 auf dem in Zyklus C2 bestimmten Korrekturwert CORR_OS_A22 [°] basiert, wobei CORR_OS_A21 [°] = fIn the next step S2, the correction value CORR_OS_A21 is determined, wherein in a preferred embodiment the correction value CORR_OS_A21 is based on the correction value CORR_OS_A22 [°] determined in cycle C2, where CORR_OS_A21 [°] = f
(CORR_OS_A22 [°]). Insbesondere wird CORR_OS_A21 [°] berechnet durch
Basierend auf dem bestimmten Korrekturwert CORR_OS_A21 wird in Schritt S3 der ursprüngliche Offset-Wert OS_AS21 korrigiert, wobei OS_AS21_neu = f (CORR_OS_A21).Based on the determined correction value CORR_OS_A21, the original offset value OS_AS21 is corrected in step S3, where OS_AS21_new = f (CORR_OS_A21).
Im weiteren Schritt S3a wird der neue Offset-Wert OS_A21_new vorzugsweise im EEPROM gespeichert.In the next step S3a, the new offset value OS_A21_new is preferably stored in the EEPROM.
Beispiel für Zyklus C3:Example for cycle C3:
Auslesen eines aktuellen Offsets (Schritt S1) / kann übersprungen werden
Statisches Korrigieren von OS_A21 (Schritt S2)Static correction of OS_A21 (step S2)
Auslesen von OS_A22_help2 [°] wie in Zyklus C2 berechnet Berechnung eines Korrekturwertes
Bestimmen eines aktuellen Offsets (Schritt S3)
Speichern des neuen Offsets OS_A21_new im EEPROM (Schritt S3a)Save the new offset OS_A21_new in the EEPROM (step S3a)
Für eine besonders gute Fehlerkorrektur werden die Schritte S1 bis S3 wenigstens zweimal wiederholt, wobei in wenigstens einem Zyklus eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wenigstens ein Korrekturwert in Schritt S2 statisch und in wenigstens einem weiteren Zyklus wenigstens ein Korrekturwert in Schritt S2 dynamisch bestimmt wird.For a particularly good error correction, steps S1 to S3 are repeated at least twice, wherein in at least one cycle of a method according to the present invention at least one correction value in step S2 is determined statically and in at least one further cycle at least one correction value in step S2 is determined dynamically.
Zyklus C4Cycle C4
In einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem vierten Zyklus C4 der dem ersten Sensorsignal A22 der zweiten Sensoreinheit 31 entsprechende Offset-Wert OS_A22_neu erneut korrigiert, wobei in diesem Zyklus C4 der Offset-Wert OS_A22_neu vorzugsweise dynamisch, d.h. unter einer Drehung korrigiert wird.In a preferred embodiment of a method according to the invention, the offset value OS_A22_neu corresponding to the first sensor signal A22 of the
Zur dynamischen Korrektur des Offset-Wertes OS_A22 wird in einem ersten Schritt S1 der aktuelle Wert, vorzugsweise der korrigierte Offset-Wert OS_A22_neu, insbesondere aus dem EEPROM ausgelesen.For dynamic correction of the offset value OS_A22, the current value, preferably the corrected offset value OS_A22_new, is read out in a first step S1, in particular from the EEPROM.
Im nächsten Schritt S2 wird der Korrekturwert CORR_OS_A22-2 bestimmt, insbesondere wie unten beschrieben, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform der Korrekturwert CORR_OS_A22-2 ein Mittelwert AVG ist aus einem Satz von Drehwinkeldifferenzen Delta_SM20A_dyn_SM30A_dyn(SM, R1, R2 ≠ const) = f (SM20A_dyn, SM30A_dyn) mit SM20A_dyn = f (SM, R1, R2 ≠ const) und SM30A_dyn = f (SM, R1, R2 ≠ const).In the next step S2, the correction value CORR_OS_A22-2 is determined, in particular as described below, wherein in a preferred embodiment the correction value CORR_OS_A22-2 is a means value AVG is from a set of rotation angle differences Delta_SM20A_dyn_SM30A_dyn(SM, R1, R2 ≠ const) = f (SM20A_dyn, SM30A_dyn) with SM20A_dyn = f (SM, R1, R2 ≠ const) and SM30A_dyn = f (SM, R1, R2 ≠ const).
Das dynamische Bestimmen des entsprechenden Korrekturwertes CORR_A22-2, der ein Wert in Abhängigkeit von wenigstens einem Mittelwert AVG aus einer Menge von Drehwinkeldifferenzen Delta_SM20A_dyn_SM30A_dyn mit SM20A_dyn = f (SM, R1, R2 ≠ const) und SM30A_dyn = f (SM, R1, R2 ≠ const) über einen definierten Drehwinkelbereich des Hauptrotors 10 ist, vorzugsweise über ±360°, wobei die Bestimmung des entsprechenden Korrekturwertes CORR_A22-2 wenigstens die folgenden Schritte umfasst:
- - Definiertes Drehen des Hauptrotors 10 über einen definierten Bereich, vorzugsweise über ±360°,
- - während des definierten Drehens des
Hauptrotors 10, Erfassen wenigstens eines Satzes von Drehwinkeln R1_A11 = f (A11 (R1 ≠ const)), R1_A12 = f (A12(R1 ≠ const)) des ersten Zusatzrotors 20 mittels des erstenSensors 21A und des zweitenSensors 21B derdem ersten Zusatzrotor 20 zugeordneten ersten Sensoreinheit 21, - - während des definierten Drehens des
Hauptrotors 10, Erfassen wenigstens eines Satzes von Drehwinkeln R2_A22 = f (A22(R2 ≠ const)), R2_A21 = f (A21 (R2 ≠ const)) des zweiten Zusatzrotors 30 mit Hilfe des erstenSensors 31A und des zweitenSensors 31B derdem zweiten Zusatzrotor 30 zugeordneten zweiten Sensoreinheit 31, - - Bestimmen wenigstens eines Satzes von Drehwinkeldifferenzen Delta_SM20A_dyn_SM30A_dyn = f (SM20A_dyn, SM30A_dyn) mit SM20A_dyn = f (SM, R1, R2 ≠ const) und SM30A_dyn = f (SM, R1, R2 ≠ const) zwischen dem ersten Drehwinkelwert SM20A_dyn und dem zweiten Drehwinkelwert SM30A des Hauptrotors 10 mit Delta_SM20A_dyn_SM30A_dyn = SM20A_dyn - SM30A_dyn = f (SM, R1, R2 ≠ const) und
- - Bestimmen eines Mittelwertes AVG = f (Delta_SM20A_dyn_SM30A_dyn (SM, R1, R2 ≠ const)) von Drehwinkeldifferenzen Delta_SM20A_dyn_SM30A_dyn = f (SM, R1, R2 ≠ const) von wenigstens einem Satz von Drehwinkeldifferenzen, insbesondere eines arithmetischen Mittelwertes AVG.
- - Defined rotation of the
main rotor 10 over a defined range, preferably over ±360°, - - during the defined rotation of the
main rotor 10, detecting at least one set of rotation angles R1_A11 = f (A11 (R1 ≠ const)), R1_A12 = f (A12(R1 ≠ const)) of the firstadditional rotor 20 by means of thefirst sensor 21A and thesecond sensor 21B of thefirst sensor unit 21 assigned to the firstadditional rotor 20, - - during the defined rotation of the
main rotor 10, detecting at least one set of rotation angles R2_A22 = f (A22(R2 ≠ const)), R2_A21 = f (A21 (R2 ≠ const)) of the secondadditional rotor 30 with the aid of thefirst sensor 31A and thesecond sensor 31B of thesecond sensor unit 31 assigned to the secondadditional rotor 30, - - Determining at least one set of rotation angle differences Delta_SM20A_dyn_SM30A_dyn = f (SM20A_dyn, SM30A_dyn) with SM20A_dyn = f (SM, R1, R2 ≠ const) and SM30A_dyn = f (SM, R1, R2 ≠ const) between the first rotation angle value SM20A_dyn and the second rotation angle value SM30A of the
main rotor 10 with Delta_SM20A_dyn_SM30A_dyn = SM20A_dyn - SM30A_dyn = f (SM, R1, R2 ≠ const) and - - Determining an average value AVG = f (Delta_SM20A_dyn_SM30A_dyn (SM, R1, R2 ≠ const)) of rotation angle differences Delta_SM20A_dyn_SM30A_dyn = f (SM, R1, R2 ≠ const) of at least one set of rotation angle differences, in particular an arithmetic average value AVG.
Die Drehwinkel SM20A_dyn(SM, R1, R2 ≠ const) dieses Satzes werden wie oben beschrieben basierend auf der Übersetzung i1 zwischen dem ersten Zusatzrotor 20 und dem Hauptrotor 10 und den aus den erfassten ersten Sensorsignalen A11 und A22 berechneten Drehwinkeln R1_A11 (SM, R1, R2 ≠ const) und R2_A22(SM, R1, R2 ≠ const) berechnet.The rotation angles SM20A_dyn(SM, R1, R2 ≠ const) of this set are calculated as described above based on the gear ratio i1 between the first
Die Drehwinkel SM_30A_dyn(SM, R1, R2 ≠ const) dieses Satzes werden basierend auf der Übersetzung i2 zwischen dem zweiten Zusatzrotor 30 und dem Hauptrotor 10 und den aus den ersten Sensorsignalen A11 und A22 berechneten Drehwinkeln R1_A11(SM, R1, R2 ≠ const) und R2_A22(SM, R1, R2 ≠ const) berechnet.The rotation angles SM_30A_dyn(SM, R1, R2 ≠ const) of this set are calculated based on the gear ratio i2 between the second
Basierend auf dem in Schritt S3 bestimmten Korrekturwert CORR_OS_A22-2 wird der aktuelle Offset-Wert OS_AS22_new korrigiert, wobei OS_AS22_new2 = f (OS_A22_new, CORR_OS_A22-2).Based on the correction value CORR_OS_A22-2 determined in step S3, the current offset value OS_AS22_new is corrected, where OS_AS22_new2 = f (OS_A22_new, CORR_OS_A22-2).
Im weiteren Schritt S3a wird der neue Offset-Wert OS_A22_new2 vorzugsweise im EEPROM gespeichert.In the next step S3a, the new offset value OS_A22_new2 is preferably stored in the EEPROM.
Beispiel für Zyklus C4:Example for cycle C4:
Auslesen eines aktuellen Offsets (Schritt S1)
OS_A22_new [LSB16]Reading a current offset (step S1)
OS_A22_new [LSB16]
Dynamisches Korrigieren von OS_A22_new (Schritt S2)
Drehen Hauptrotors 10 über einen definierten Drehwinkelbereich, insbesondere über ±360°
Lesen der Sensorsignale und berechnen der entsprechenden Drehwinkel. Die Drehwinkel sind:
Rotating the
Reading the sensor signals and calculating the corresponding angle of rotation. The angles of rotation are:
Berechnen entsprechender Hauptrotor-Winkel
Berechnung eines Korrekturwertes
Bestimmen eines aktuellen Offsets (Schritt S3)
Speichern des neuen Offsets OS_A22_new2 [LSB16] im EEPROM (Schritt S3a) CORR_OS_A22-2 [°] im EEPROM speichern (Schritt S3a)
OS_A22_help2 [°] im EEPROM speichern (Schritt S3a)Save the new offset OS_A22_new2 [LSB16] in the EEPROM (step S3a) Save CORR_OS_A22-2 [°] in the EEPROM (step S3a)
Store OS_A22_help2 [°] in EEPROM (step S3a)
In einer bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem fünften Zyklus C5 der dem ersten Sensorsignal A21 der zweiten Sensoreinheit 31 entsprechende Offset-Wert OS_A21_neu erneut korrigiert, wobei in diesem Zyklus C5 der Offset-Wert OS_A21_neu vorzugsweise dynamisch, d.h. unter Drehung korrigiert wird.In a preferred embodiment of a method according to the present invention, the offset value OS_A21_new corresponding to the first sensor signal A21 of the
Für diese Korrektur des Offset-Wertes OS_A21 wird in einem ersten Schritt S1 im Zyklus C5 der aktuelle Offset-Wert, der vorzugsweise OS_A21_neu ist, ausgelesen, insbesondere aus dem EEPROM.For this correction of the offset value OS_A21, the current offset value, which is preferably OS_A21_new, is read out in a first step S1 in cycle C5, in particular from the EEPROM.
Im nächsten Schritt S2 wird der Korrekturwert CORR_OS_A21-2 bestimmt, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform der Korrekturwert CORR_OS_A21-2 auf dem in Zyklus C4 bestimmten neuen Offset-Wert OS_AS22_new2 basiert, wobei CORR_OS_A21-2 = f (CORR_OS_A22-2).In the next step S2, the correction value CORR_OS_A21-2 is determined, wherein in a preferred embodiment the correction value CORR_OS_A21-2 is based on the new offset value OS_AS22_new2 determined in cycle C4, where CORR_OS_A21-2 = f (CORR_OS_A22-2).
Basierend auf dem in Schritt S3 bestimmten Korrekturwert CORR_OS_A21-2 wird der aktuelle Offset-Wert OS_AS21_new korrigiert, wobei OS_AS21_new2 = f (OS_A21_new, CORR_OS_A21-2).Based on the correction value CORR_OS_A21-2 determined in step S3, the current offset value OS_AS21_new is corrected, where OS_AS21_new2 = f (OS_A21_new, CORR_OS_A21-2).
Im weiteren Schritt S3a wird der neue Offset-Wert OS_A21_new2 vorzugsweise im EEPROM gespeichert.In the next step S3a, the new offset value OS_A21_new2 is preferably stored in the EEPROM.
Beispiel für Zyklus C5:Example for cycle C5:
Auslesen eines aktuellen Offsets (Schritt S1) / kann übersprungen werden OS_A21_new [LSB16]Reading a current offset (step S1) / can be skipped OS_A21_new [LSB16]
Dynamisches Korrigieren von OS_A21_new (Schritt S2)
Drehen Hauptrotors 10 über einen definierten Drehwinkelbereich, insbesondere über ±360°
Lesen der Sensorsignale und berechnen der entsprechenden Drehwinkel. Die Drehwinkel sind:
Rotating the
Reading the sensor signals and calculating the corresponding angle of rotation. The angles of rotation are:
Berechnen entsprechender Hauptrotor-Winkel
Berechnung eines Korrekturwertes
Bestimmen eines aktuellen Offsets (Schritt S3)
Speichern des neuen Offsets OS_A21_new2 [LSB16] im EEPROM (Schritt S3a) Save the new offset OS_A21_new2 [LSB16] in the EEPROM (step S3a)
In einer bevorzugten Ausgestaltung gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einem weiteren Schritt, insbesondere in einem vierten Schritt S4, insbesondere nach Abschluss von Zyklus C5, ein Ergebnis der Fehlerkorrektur überprüft, wobei ein Überprüfen des Ergebnisses der Fehlerkorrektur wenigstens die folgenden Schritte umfasst:
- - Definiertes Drehen des Hauptrotors 10 um die Hauptdrehachse DM um einen definierten Drehwinkel und/oder über einen definierten Drehwinkelbereich, vorzugsweise über den gesamten und möglichen Bereich, insbesondere bei einem Kraftfahrzeug über ±900°,
- - während der Drehung des
Hauptrotors 10, Erfassen wenigstens eines Satzes von Drehwinkeln R1 (-900°, ..., +900°) wenigstens eines Zusatzrotors 20, 30 mittels wenigstens derdem Zusatzrotor zugeordneten Sensoreinheit - - Bestimmen wenigstens eines Wertes DEV, der eine Abweichung des bestimmten Drehwinkels SM der drehbaren Welle wenigstens in Abhängigkeit von den während der Drehung des Hauptrotors 10 erfassten Sensorsignalwerten A11, A12, A22, A21 charakterisiert, und
- - Auswerten des wenigstens einen bestimmten Wertes DEV, der eine Abweichung des Drehwinkels SM der drehbaren Welle charakterisiert.
- - Defined rotation of the
main rotor 10 about the main axis of rotation DM by a defined angle of rotation and/or over a defined angle of rotation range, preferably over the entire and possible range, in particular in a motor vehicle over ±900°, - - during the rotation of the
main rotor 10, detecting at least one set of rotation angles R1 (-900°, ..., +900°) of at least oneadditional rotor sensor unit additional rotor - - determining at least one value DEV which characterizes a deviation of the determined angle of rotation SM of the rotatable shaft at least as a function of the sensor signal values A11, A12, A22, A21 detected during the rotation of the
main rotor 10, and - - Evaluating at least one specific value DEV which characterizes a deviation of the angle of rotation SM of the rotatable shaft.
In einer sehr effizienten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Fehlerkorrekturprüfung durchgeführt, nachdem alle oben beschriebenen Zyklen C1 bis C5 durchgeführt worden sind.In a very efficient embodiment of the method according to the present invention, the error correction check is performed after all cycles C1 to C5 described above have been performed.
Beispiel für eine Fehlerkorrekturprüfung in Schritt S4:Example of an error correction check in step S4:
Drehen des Hauptrotors 10 über einen definierten Drehwinkelbereich, insbesondere über ±900°Rotating the
Lesen der Sensorsignale und berechnen der entsprechenden Drehwinkel. Die Drehwinkel sind:
Berechnen entsprechender Hauptrotor-Winkel
Berechnen von Abweichungen
Bewerten von bestimmten Abweichungen, insbesondere durch einen definierten Schwellenwert / eine Abweichungslimit
Bezugszeichenliste:List of reference symbols:
- 100100
- Drehwinkelsensorvorrichtung gemäß der vorliegenden ErfindungRotation angle sensor device according to the present invention
- 1010
- HauptrotorMain rotor
- 2020
- erster Zusatzrotorfirst additional rotor
- 2121
- Sensoreinheit, die dem ersten Zusatzrotor zugeordnet istSensor unit assigned to the first additional rotor
- 21A21A
- erster Sensor der Sensoreinheit, die dem ersten Zusatzrotor zugeordnet istfirst sensor of the sensor unit assigned to the first additional rotor
- 21B21B
- zweiter Sensor der Sensoreinheit, die dem ersten Zusatzrotor zugeordnet istsecond sensor of the sensor unit assigned to the first additional rotor
- 2424
- PermanentmagnetPermanent magnet
- 3030
- zweiter Zusatzrotorsecond additional rotor
- 3131
- Sensoreinheit, die dem zweiten Zusatzrotor zugeordnet istSensor unit assigned to the second additional rotor
- 31A31A
- erster Sensor der Sensoreinheit, die dem zweiten Zusatzrotor zugeordnet istfirst sensor of the sensor unit assigned to the second additional rotor
- 31B31B
- zweiter Sensor der Sensoreinheit, die dem zweiten Zusatzrotor zugeordnet istsecond sensor of the sensor unit assigned to the second additional rotor
- 1, 8, 9, 161, 8, 9, 16
- Bits, Pins eines SensorsBits, pins of a sensor
- A11A11
- Sensorsignal des ersten Sensors, der dem ersten Zusatzrotor zugeordnet istSensor signal of the first sensor assigned to the first additional rotor
- A12A12
- Sensorsignal des zweiten Sensors, der dem ersten Zusatzrotor zugeordnet istSensor signal of the second sensor assigned to the first additional rotor
- A22A22
- Sensorsignal des ersten Sensors, der dem zweiten Zusatzrotor zugeordnet istSensor signal of the first sensor assigned to the second additional rotor
- A21A21
- Sensorsignal des zweiten Sensors, der dem zweiten Zusatzrotor zugeordnet istSensor signal of the second sensor assigned to the second additional rotor
- C1-C5C1-C5
- ZyklenCycles
- CWCW
- im Uhrzeigersinnclockwise
- CCWCCW
- gegen den Uhrzeigersinncounterclockwise
- d1d1
- Abstand zwischen der Sensormitte ZA des ersten Sensors und einer definierten Sensorkante in XDistance between the sensor center ZA of the first sensor and a defined sensor edge in X
- d2d2
- Abstand zwischen der Sensormitte ZB des zweiten Sensors und einer definierten Sensorkante in XDistance between the sensor center ZB of the second sensor and a defined sensor edge in X
- d3d3
- Abstand zwischen den Sensormitten ZA und ZB des ersten und zweiten Sensors zu einer definierten Sensorkante in YDistance between the sensor centers ZA and ZB of the first and second sensors to a defined sensor edge in Y
- D1D1
- Drehachse des ersten ZusatzrotorsRotation axis of the first additional rotor
- D2D2
- Drehachse des zweiten ZusatzrotorsRotation axis of the second additional rotor
- DMDM
- Drehachse des HauptrotorsMain rotor rotation axis
- NN
- Nordpol eines PermanentmagnetenNorth pole of a permanent magnet
- R1R1
- Drehwinkel des ersten ZusatzrotorsAngle of rotation of the first additional rotor
- R2R2
- Drehwinkel des zweiten ZusatzrotorsAngle of rotation of the second additional rotor
- SS
- SüdpolSouth Pole
- S0..S5S0..S5
- VerfahrensschritteProcess steps
- SMSM
- Drehwinkel des HauptrotorsAngle of rotation of the main rotor
- ZAZA
- Mitte des ersten SensorsCenter of the first sensor
- ZBe.g.
- Mitte des zweiten SensorsCenter of the second sensor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 19506938 A1 [0002, 0003, 0026]DE 19506938 A1 [0002, 0003, 0026]
- DE 102009031176 A1 [0002, 0026]DE 102009031176 A1 [0002, 0026]
- DE 10110785 A1 [0003]DE 10110785 A1 [0003]
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2022
- 2022-12-08 DE DE102022132614.4A patent/DE102022132614A1/en active Pending
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