DE102006031667A1

DE102006031667A1 - Contactless determining method for angle and angular velocity, involves determining faulty angular velocity by sensor system connected to component, where angle is determined by evaluation unit with respect to angular velocity

Info

Publication number: DE102006031667A1
Application number: DE200610031667
Authority: DE
Inventors: Steffen Kehl; Wolf-Dieter Pölsler
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2006-07-08
Filing date: 2006-07-08
Publication date: 2008-01-10

Abstract

The method involves determining faulty angular velocity by a sensor system (10) connected to a component (8). The other component (9) is connected to other sensor system (11), where torque proof is generated with the occurrence of a pre-determined actual angle between two components. An angle is determined by an evaluation unit (16) with respect to angular velocity. An angular speed correction factor is determined from faulty angular velocity, angle and a reference signal by considering faults of the sensor system. A corrected angular speed is determined depending on the correction factor. An independent claim is also included for a device for contactless determination of angle and angular velocity between two components rotating around an axis of rotation with respect to each other.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum berührungslosen Erfassen eines Winkels und/oder einer Winkelgeschwindigkeit zwischen einem ersten Bauteil und einem zweiten Bauteil, die um eine Drehachse relativ zueinander rotieren.The The present invention relates to a method and a device for contactless Detecting an angle and / or an angular velocity between a first component and a second component that surround a rotation axis rotate relative to each other.

Insbesondere für Kraftfahrzeuge ist es für bestimmte Fahrdynamiksysteme von besonderer Bedeutung, die aktuelle Winkellage bzw. Winkelgeschwindigkeit bzw. Winkelbeschleunigung der einzelnen Fahrzeugräder möglichst genau zu kennen, um den momentanen Fahrzeugzustand mit erhöhter Präzision ermitteln zu können. Grundsätzlich können hierzu Messeinrichtungen zum Einsatz kommen, die mit einer mechanischen Kopplung zwischen den relativ zueinander rotierenden Bauteilen arbeiten. Derartige mechanische Kopplungen zwischen bewegten Teilen sind zwangsläufig verschleißanfällig, so dass berührungslos arbeitende Vorrichtungen gesucht werden.Especially for motor vehicles is it for certain Driving dynamics systems of particular importance, the current angular position or angular velocity or angular acceleration of the individual vehicle wheels preferably to know exactly to determine the current vehicle condition with increased precision to be able to. in principle can do this Measuring devices are used, which are equipped with a mechanical Coupling between the relatively rotating components work. Such mechanical couplings between moving parts are inevitably susceptible to wear, so that non-contact working devices are searched.

Andere Anwendungsgebiete für derartige Verfahren und Vorrichtungen zum berührungslosen Erfassen von Winkeln bzw. Winkelgeschwindigkeiten finden sich beispielsweise in der Produktionstechnik, in der Kraftwerkstechnik und in der Antriebstechnik. Grundsätzlich sind derartige Vorrichtungen und Verfahren bei beliebigen Bauteilen an wendbar, zwischen denen eine relative Winkellage bzw. eine relative Winkelgeschwindigkeit berührungslos ermittelt werden soll.Other Application areas for Such methods and apparatus for non-contact sensing of angles or angular velocities can be found, for example, in production technology, in power plant technology and drive technology. Basically Such devices and methods applicable to any components, between which a relative angular position or a relative angular velocity contactless to be determined.

Aus der DE 44 39 233 A1 ist ein Gebersystem zur Ermittlung wenigstens einer der drei Größen Winkelbeschleunigung, Winkelgeschwindigkeit oder Winkellage eines rotierenden Bauteils bekannt. Das bekannte System umfasst hierzu zwei fest mit dem rotierenden Bauteil verbundene Signalgeber, die dabei zu einer vom rotierenden Bauteil radial abstehenden Scheibe zusammengefasst sind. Dieser Scheibe sind Signalerfassungssysteme zugeordnet, die stationär angeordnet sind und welche die Messgrößen für die Winkelbeschleunigung und die Winkellage liefern. Des Weiteren ist eine Auswerteschaltung vorgesehen, die eine Streckennachbildung aufweist, und die mit Hilfe von zwei Integrationsstufen die Werte für die Winkelgeschwindigkeit nachbildet. Die Signalerfassungssysteme sind beim bekannten Gebersystem durch einseitig geschlitzte Magnetflussleitkörper gebildet, die jeweils einen magnetischen Kreis mit einem durch den Schlitz gebildeten Luftspalt bilden. In diesen Luftspalt greift die Scheibe ein. In der rotierenden Scheibe werden Wirbelströme induziert, deren Betrag zur Winkelgeschwindigkeit der Scheibe proportional ist und die ein dazu korrelierendes Magnetfeld erzeugen. Mit Hilfe der Magnetflussleitkörper kann dieses Magnetfeld gemessen werden, wodurch letztlich die Winkelgeschwindigkeit der Scheibe bzw. des rotierenden Bauteils ermittelt werden kann. Zur Messung der Winkellage des rotierenden Bauteils ist die Scheibe radial außen mit einem Randbereich versehen, der in Umfangsrichtung durch eine abwechselnde Anordnung optisch transparenter und lichtundurchlässiger Bereiche gebildet ist. Innerhalb der zuvor genannten Magnetflussleitkörper sind Gabellichtschranken angeordnet, deren Sender und Empfänger axial beiderseits des genannten Randbereichs der Scheibe positioniert sind.From the DE 44 39 233 A1 a transmitter system for determining at least one of the three quantities angular acceleration, angular velocity or angular position of a rotating component is known. For this purpose, the known system comprises two signal transmitters fixedly connected to the rotating component, which are in this case combined to form a disk protruding radially from the rotating component. Assigned to this disc are signal acquisition systems which are arranged stationary and which supply the measured quantities for the angular acceleration and the angular position. Furthermore, an evaluation circuit is provided, which has a path simulation, and which simulates the values for the angular velocity with the aid of two integration stages. The signal acquisition systems are formed in the known donor system by one-sided slotted Magnetflussleitkörper each forming a magnetic circuit with an air gap formed by the slot. In this air gap, the disc engages. In the rotating disk eddy currents are induced, the amount of which is proportional to the angular velocity of the disk and which generate a correlating magnetic field. With the help of Magnetflussleitkörper this magnetic field can be measured, whereby ultimately the angular velocity of the disc or of the rotating component can be determined. To measure the angular position of the rotating component, the disk is provided radially on the outside with an edge region which is formed in the circumferential direction by an alternating arrangement of optically transparent and opaque regions. Within the aforementioned magnetic flux guide, fork light barriers are arranged whose transmitter and receiver are positioned axially on both sides of said edge region of the disk.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Vorrichtung bzw. für ein Verfahren der eingangs genannten Art eine vereinfachte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen vergleichsweise preiswerten Aufbau bzw. durch vergleichsweise genaue Messwerte auszeichnet, wobei sie sich außerdem bevorzugt zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug eignen soll.The present invention employs dealing with the problem, for a device or for a method of the type mentioned in a simplified embodiment specify, in particular, by a relatively inexpensive structure or by comparatively accurate measured values, where they yourself as well is preferably suitable for use in a motor vehicle.

Dieses Problem wird bei der Erfindung durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This Problem is solved in the invention by the subject matters of the independent claims. advantageous embodiments are the subject of the dependent Claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, am rotierenden Bauteil eine erste Sensorik anzubringen, die eine absolute Winkelgeschwindigkeit ermittelt. Des Weiteren wird eine zweite Sensorik vorgesehen, mit der das Vorliegen einer vorbestimmten tatsächlichen Relativlage zwischen den relativ zueinander rotierenden Bauteilen festgestellt werden kann und die bei jedem Auftreten dieses Ereignisses ein entsprechendes Referenzsignal generiert. Zusätzlich arbeitet die Erfindung mit einer Auswerteeinrichtung, die aus den Messwerten der ersten Sensorik und der zweiten Sensorik unter der Berücksichtigung von Fehlercharakteristiken der ersten Sensorik und der zweiten Sensorik zumindest einen Winkelgeschwindigkeitskorrekturfaktor ermittelt, mit dessen Hilfe eine korrigierte Winkelgeschwindigkeit ermittelt werden kann. Hierdurch lässt sich die Genauigkeit bei der Ermittlung des Winkels verbessern. Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag ist es möglich, sowohl für die erste Sensorik als auch für die zweite Sensorik berührungslos arbeitende Einrichtungen zu verwenden, die außerdem vergleichsweise preiswert sein können. Systembedingte Messfehler sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten Sensorik werden dabei durch die Auswerteeinrichtung mehr oder weniger eliminiert, wodurch vergleichsweise genaue Ergebnisse für den Winkel bzw. für die Winkelgeschwindigkeit ermittelt werden können. Die Erfindung nutzt hierbei die Überlegung, dass durch die beiden Sensoriken an sich redundante Messwerte ermittelt werden, wobei die unterschiedlichen Fehlercharakteristiken der verwendeten Sensoriken zum Eliminieren der Messfehler bzw. zum Optimieren der Messung nutzbar sind.The invention is based on the general idea of attaching a first sensor system to the rotating component which determines an absolute angular velocity. Furthermore, a second sensor system is provided with which the presence of a predetermined actual relative position between the components rotating relative to one another can be determined and which generates a corresponding reference signal with each occurrence of this event. In addition, the invention operates with an evaluation device that determines at least one angular velocity correction factor from the measured values of the first sensor system and the second sensor system, taking into account error characteristics of the first sensor system and the second sensor system, with the aid of which a corrected angular velocity can be determined. This can improve the accuracy in determining the angle. The proposal according to the invention makes it possible to use contactless devices both for the first sensor system and for the second sensor system, which devices can also be comparatively inexpensive. System-related measurement errors both in the first and in the second sensor are thereby more or less eliminated by the evaluation, whereby comparatively accurate results for the angle or for the angular velocity can be determined. In this case, the invention makes use of the consideration that redundant measured values are determined per se by the two sensor systems, with the different error characteristics of the sensor systems used for eliminating the measurement errors or the optics meters of the measurement are usable.

Dabei bildet die Auswerteeinrichtung eine Schleife, so dass bei der Ermittlung des Winkelgeschwindigkeitskorrekturfaktors der mit Hilfe der korrigierten Winkelgeschwindigkeit ermittelte Winkel berücksichtigt wird, wodurch sich die Genauigkeit des Winkelgeschwindigkeitskorrekturfaktors verbessert.there the evaluation device forms a loop, so that when determining the angular velocity correction factor using the corrected Angular velocity calculated angle is taken into account, resulting in improves the accuracy of the angular velocity correction factor.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Auswerteeinrichtung zusätzlich so ausgestaltet sein, dass sie unter Berücksichtigung der Fehlercharakteristiken der Sensoriken außerdem einen Winkelkorrekturfaktor ermittelt, mit dessen Hilfe ein korrigierter Winkel ermittelt werden kann, der sich ebenfalls durch eine erhöhte Genauigkeit auszeichnet. Da die Auswerteeinrichtung für die Korrektur des Winkels eine Schleife bildet, so dass bei der Ermittlung des Winkelkorrekturfaktors der korrigierte Winkel herangezogen wird, lässt sich die Genauigkeit des Winkelkorrekturfaktors verbessern.at an advantageous embodiment can the evaluation additionally be designed so that they take into account the error characteristics the sensors as well an angle correction factor is determined, with the help of a corrected Angle can be determined, which is also due to increased accuracy distinguished. As the evaluation device for the correction of the angle forms a loop, so that when determining the angle correction factor the corrected angle is used, the accuracy of the Improve angle correction factor.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the Dependent claims, from the drawings and from the associated description of the figures the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in the specified combination, but also in others Combinations or alone, without the frame to leave the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.preferred embodiments The invention are illustrated in the drawings and in the following description explains where like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components relate.

Es zeigen, jeweils schematisch,It show, in each case schematically,

1 eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung einer Vorrichtung nach der Erfindung, 1 a very simplified schematic representation of a device according to the invention,

2 eine schaltplanartige Darstellung von Bestandteilen der Vorrichtung. 2 a schematic diagram of components of the device.

Entsprechend 1 kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 beispielsweise bei einem Fahrzeug 2 zur Anwendung kommen, das im Bereich eines Fahrzeugrads 3 stark vereinfacht dargestellt ist. Dabei ist das Rad 3 um eine Drehachse 4 relativ zu einer Radaufhängung 5 bzw. zu einem beliebigen anderen quasi stationären Karosseriebauteil drehbar. Verdeutlicht wird dies hier symbolisch durch eine Welle 6 und einen Rotationspfeil 7. Das Rad 3 bildet in diesem Zusammenhang ein erstes Bauteil 8 oder drehendes Bauteil 8, während die Radaufhängung 5 ein zweites Bauteil 9 oder stationäres Bauteil 9 bildet. Die Vorrichtung 1 dient zur berührungslosen Erfassung eines Winkels, der die relative Drehlage zwischen den beiden Bauteilen 8, 9 beschreibt, und/oder einer Winkelgeschwindigkeit, die bei rotierendem ersten Bauteil 8 zwischen den Bauteilen 8, 9 herrscht.Corresponding 1 may be a device according to the invention 1 for example, in a vehicle 2 be used in the area of a vehicle wheel 3 is shown greatly simplified. Here is the wheel 3 around a rotation axis 4 relative to a suspension 5 or to any other quasi-stationary body component rotatable. This is symbolically illustrated by a wave 6 and a rotation arrow 7 , The wheel 3 forms in this context a first component 8th or rotating component 8th while the suspension 5 a second component 9 or stationary component 9 forms. The device 1 is used for non-contact detection of an angle, the relative rotational position between the two components 8th . 9 describes, and / or an angular velocity, with the rotating first component 8th between the components 8th . 9 prevails.

In der hier vorliegenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels wird exemplarisch auf die Messung des Winkels und der Winkelgeschwindigkeit zwischen einem Rad 3 und einer Radaufhängung 5 eingegangen. Es ist jedoch klar, dass dies ohne Beschränkung der Allgemeinheit erfolgt, so dass diese Ausführungen grundsätzlich auf beliebige andere Anwendungen, bei denen Winkel bzw. Winkelgeschwindigkeit zwischen zwei um eine Drehachse relativ zueinander rotierenden Bauteilen ermittelt werden sollen, übertragbar sind.In the present description of the exemplary embodiment is an example of the measurement of the angle and the angular velocity between a wheel 3 and a suspension 5 received. However, it is clear that this is done without limiting the generality, so that these statements in principle to any other applications in which angle or angular velocity between two about a rotation axis relative to each other rotating components to be determined, are transferable.

Die Vorrichtung 1 umfasst eine erste Sensorik 10, die so ausgestaltet ist, dass mit ihr eine Winkelgeschwindigkeit ermittelt werden kann. Die erste Sensorik 10 ist dabei drehfest mit dem ersten Bauteil 8 verbunden. Dadurch dreht die erste Sensorik 10 mit dem ersten Bauteil 8 um die Drehachse 4. Die Ermittlung der Winkelgeschwindigkeit mit Hilfe der ersten Sensorik 10 erfolgt dabei grundsätzlich absolut, also ohne Beziehung zum zweiten Bauteil 9. Da das zweite Bauteil 9 jedoch quasi stationär ist, zumindest bezüglich Rotationsbewegungen um die Drehachse 4, entspricht die mit der ersten Sensorik 10 ermittelte Winkelgeschwindigkeit der Winkelgeschwindigkeit zwischen dem rotierenden Bauteil 8 und dem stationären Bauteil 9. Vorzugsweise umfasst die erste Sensorik 10 ein Gyroskop oder ist als Gyroskop ausgestaltet.The device 1 includes a first sensor 10 , which is designed so that with it an angular velocity can be determined. The first sensor 10 is non-rotatable with the first component 8th connected. This turns the first sensor 10 with the first component 8th around the axis of rotation 4 , The determination of the angular velocity with the help of the first sensor 10 takes place absolutely absolutely, that is without relation to the second component 9 , Because the second component 9 but is quasi stationary, at least with respect to rotational movements about the axis of rotation 4 , corresponds to the one with the first sensor 10 determined angular velocity of the angular velocity between the rotating component 8th and the stationary component 9 , The first sensor system preferably comprises 10 a gyroscope or is designed as a gyroscope.

Die Vorrichtung 1 weist außerdem eine zweite Sensorik 11 auf, die so ausgestaltet ist, dass sie immer dann, wenn ein vorbestimmter tatsächlicher Winkel zwischen dem ersten Bauteil 8 und dem zweiten Bauteil 9 auftritt, ein Referenzsignal generiert. Vorzugsweise ist die zweite Sensorik 11 ebenfalls am ersten Bauteil 8 drehfest angebracht. Alternativ ist es grundsätzlich möglich, die zweite Sensorik 11 auch am stationären zweiten Bauteil 9 anzubringen. Vorzugsweise weist die zweite Sensorik 11 eine Lichtschranke auf oder ist als solche ausgestaltet. Im Beispiel umfasst die zweite Sensorik 11 eine derartige Lichtschranke 12, die ihrerseits zumindest einen Sender 13 und wenigstens einen Empfänger 14 aufweist. Die Lichtschranke 12 ist so ausgestaltet, dass sie beim Auftreten der zuvor genannten Referenzlage, also beim Vorliegen des vorbestimmten relativen Drehwinkels zwischen den beiden Bauteilen 8, 9, eine entsprechende Referenzstelle erkennt. Bevorzugt wird dies dadurch erreicht, dass am jeweils anderen Bauteil ein auf die Lichtschranke 12 abgestimmter Reflektor 15 angebracht ist. Im Beispiel sind Sender 13 und Empfänger 14 am ersten Bauteil 8 drehfest angebracht. Dementsprechend ist der Reflektor 15 hier fest am zweiten Bauteil 9 angebracht. Grundsätzlich ist jedoch auch eine Bauform denkbar, bei welcher Sender 13 und Empfänger 14 am zweiten Bauteil 9 angeordnet sind, während der Reflektor 15 am ersten Bauteil 8 drehfest angebracht ist. Des Weiteren ist auch eine Ausführungsform möglich, bei welcher der Sender 13 an dem einen Bauteil angeordnet ist, während der Empfänger 14 am anderen Bauteil angeordnet ist. Eine entsprechende Kommunikation zwischen Sender 13 und Empfänger 14 kann dann beispielsweise drahtlos realisiert werden.The device 1 also has a second sensor 11 which is designed so that whenever a predetermined actual angle between the first component 8th and the second component 9 occurs, generates a reference signal. Preferably, the second sensor is 11 also on the first component 8th rotatably attached. Alternatively, it is possible in principle, the second sensor 11 also on the stationary second component 9 to install. Preferably, the second sensor system 11 a photocell on or is designed as such. In the example, the second sensor system comprises 11 such a light barrier 12 , which in turn has at least one transmitter 13 and at least one receiver 14 having. The photocell 12 is configured such that it occurs when the aforementioned reference position occurs, ie when the predetermined relative angle of rotation between the two components is present 8th . 9 , recognizes a corresponding reference point. This is preferably achieved in that on the other component one on the light barrier 12 matched reflector 15 is appropriate. In the example are transmitter 13 and receiver 14 on the first component 8th rotatably attached. Accordingly, the reflector 15 here firmly on the second component 9 appropriate. Basically, however, a design is conceivable in which transmitter 13 and receiver 14 on the second component 9 are arranged while the reflector 15 on the first component 8th rotatably attached. Furthermore, an embodiment is possible in which the transmitter 13 on which a component is arranged while the receiver 14 is arranged on the other component. An appropriate communication between sender 13 and receiver 14 can then be realized wirelessly, for example.

Die Vorrichtung 1 umfasst des weiteren eine Auswerteeinrichtung 16, die sowohl mit der ersten Sensorik 10 als auch mit der zweiten Sensorik 11 verbunden ist. Des Weiteren kann die Auswerteeinrichtung 16 wie hier mit einem Transmitter 17 verbunden sein, mit dem eine drahtlose Kommunikation bzw. Signal- oder Datenübertragung zwischen dem Transmitter 17 und einem komplementären weiteren Transmitter 18 ermöglicht wird, der beispielsweise mit einem Steuergerät 19 des Fahrzeugs 2 verbunden ist. Die drahtlose Kommunikation zwischen den Transmittern 17, 18 erfolgt beispielsweise über Funk. Der Transmitter 17 kann außerdem in die Auswerteeinrichtung 16 integriert sein.The device 1 further comprises an evaluation device 16 that with both the first sensors 10 as well as with the second sensor 11 connected is. Furthermore, the evaluation device 16 like here with a transmitter 17 connected to the wireless communication or signal or data transmission between the transmitter 17 and a complementary further transmitter 18 allows, for example, with a control unit 19 of the vehicle 2 connected is. Wireless communication between the transmitters 17 . 18 takes place for example via radio. The transmitter 17 can also be in the evaluation 16 be integrated.

Die beiden Transmitter 17, 18 bilden dabei eine drahtlose Schnittstelle zwischen der Vorrichtung 1 bzw. der Auswerteeinrichtung 16 und dem Fahrzeugsteuergerät 19.The two transmitters 17 . 18 form a wireless interface between the device 1 or the evaluation device 16 and the vehicle control unit 19 ,

Die Auswerteeinrichtung 16 ist hier ebenfalls am ersten Bauteil 8 angebracht. Grundsätzlich ist auch eine Bauweise möglich, bei welcher sich die Auswerteeinrichtung 16 am zweiten Bauteil 9 befindet, wobei dann die Kommunikation mit der ersten Sensorik 10 und/oder der zweiten Sensorik 11 drahtlos durchgeführt wird.The evaluation device 16 is here also on the first component 8th appropriate. Basically, a construction is possible in which the evaluation 16 on the second component 9 then communicating with the first sensor 10 and / or the second sensor 11 is performed wirelessly.

Im Beispiel gemäß 1 ist außerdem ein Gehäuse 20 vorgesehen, in dem die zweite Sensorik 11, die Auswerteeinrichtung 16 und der Transmitter 17 untergebracht sind. Die erste Sensorik 10 ist hier an das Gehäuse 20 angebaut. Ebenso ist es möglich, die erste Sensorik 10 ebenfalls im Gehäuse 20 unterzubringen.In the example according to 1 is also a case 20 provided in which the second sensor 11 , the evaluation device 16 and the transmitter 17 are housed. The first sensor 10 is here on the case 20 grown. It is also possible to use the first sensor 10 also in the housing 20 accommodate.

Bei der in 1 gezeigte Ausführungsform ist deutlich erkennbar, dass die Vorrichtung 1 berührungslos arbeitet, also ohne mechanische Kopplung zwischen den beiden Bauteilen 8, 9 auskommt. Dabei kann die Vorrichtung 1 hinsichtlich ihrer Stromversorgung autark sein und beispielsweise über eine langlebige Batterie mit Strom versorgt werden. Eine drahtgebundene Signalübertragung bzw. eine drahtgebundene Stromübertragung zwischen den beiden Bauteilen 8, 9 ist somit nicht erforderlich. Die Vorrichtung 1 arbeitet somit quasi verschleißfrei.At the in 1 embodiment shown is clearly visible that the device 1 works without contact, ie without mechanical coupling between the two components 8th . 9 gets along. In this case, the device 1 be self-sufficient in terms of their power and be powered, for example, a long-lasting battery with power. A wired signal transmission or a wired power transmission between the two components 8th . 9 is not required. The device 1 works thus virtually wear-free.

Entsprechend 2 umfasst die Auswerteeinrichtung 16 exemplarisch ein Kalmanfilter 21, ein Korrekturglied 22, ein Integrationsglied sowie optional ein Differenzglied 24.Corresponding 2 includes the evaluation device 16 an example of a Kalman filter 21 , a correction element 22 , an integration element and optionally a difference element 24 ,

Die Funktionsweise der Auswerteeinrichtung 16 sowie der Vorrichtung 1 wird im folgenden näher erläutert:
Im Betrieb des Fahrzeugs, also bei gegenüber dem zweiten Bauteil 9 drehendem ersten Bauteil 8 generiert die erste Sensorik 10 permanent ein Signal, das mit der Winkelgeschwindigkeit ω korreliert. Die Messungen der ersten Sensorik 10 sind dabei fehlerbehaftet, so dass auch die ermittelte Winkelgeschwindigkeit ω fehlerbehaftet ist. Gleichzeitig überwacht die zweite Sensorik 11 während der Umdrehungen des ersten Bauteils 8 permanent das Wiederkehren des vorbestimmten Ereignisses, bei dem die beiden Bauteile 8, 9 die vorbestimmte Relativlage zueinander einnehmen. Im vorliegenden Fall wird die vorbestimmte Relativlage immer nach einer vollständigen Umdrehung, also nach einem Winkel von exakt 360° erreicht. Hierbei wird durch die relative Winkellage zwischen den Bauteilen 8, 9 bei jeder Umdrehung ein Referenzwert geschaffen. Die zweite Sensorik 11 generiert immer beim Auftreten des vorbestimmten tatsächlichen Winkels ⌷ref ein Referenzsignal, das im folgenden ebenfalls mit ⌷ref bezeichnet wird. Auch die Messungen der zweiten Sensorik 11 sind fehlerbehaftet, wodurch auch das Referenzsignal ⌷ref fehlerbehaftet ist.The functioning of the evaluation device 16 as well as the device 1 is explained in more detail below:
During operation of the vehicle, ie with respect to the second component 9 rotating first component 8th generates the first sensor 10 permanently a signal that correlates with the angular velocity ω. Measurements of the first sensor 10 are faulty, so that the determined angular velocity ω is also subject to errors. At the same time, the second sensor system monitors 11 during the revolutions of the first component 8th permanently repeating the predetermined event, during which the two components 8th . 9 assume the predetermined relative position to each other. In the present case, the predetermined relative position is always reached after a complete revolution, ie after an angle of exactly 360 °. This is due to the relative angular position between the components 8th . 9 created a reference value every revolution. The second sensor 11 always generates at the occurrence of the predetermined actual angle ⌷ref a reference signal, which is also referred to in the following as ⌷ref. Also the measurements of the second sensor 11 are faulty, which also causes the reference signal ⌷ref to be faulty.

Das Integrationsglied 23 ermittelt aus eingehenden Werten für die Winkelgeschwindigkeit ω in Abhängigkeit der Zeit Werte für den jeweiligen Winkel ⌷. Insofern stehen der Auswerteeinrichtung 16 letztlich redundante Werte für den Winkel ⌷ zur Verfügung.The integration element 23 determines values for the respective angle ⌷ from incoming values for the angular velocity ω as a function of time. In this respect, stand the evaluation 16 ultimately redundant values for the angle ⌷ available.

Im Differenzglied 24 werden nun der mit Hilfe des Integrationsglieds 23 ermittelte Winkel und das Referenzsignal ⌷ref, das ebenfalls einen Winkel repräsentiert, zusammengeführt, indem beispielsweise die Differenz der Winkelwerte gebildet wird. Dem Kalmanfilter 21 wird dann ein entsprechendes Differenzsignal ⌷⌷ zugeführt. Diese Winkeldifferenz ⌷⌷ enthält somit das fehlerhafte Referenzsignal ⌷ref. Das Kalmanfilter 21 erhält außerdem eingangsseitig den fehlerbehafteten Wert der Winkelgeschwindigkeit ω der ersten Sensorik 10. Das Kalmanfilter 21 ist nun so ausgestaltet, dass es die Fehlercharakteristik der ersten Sensorik 10 sowie die Fehlercharakteristik der zweiten Sensorik 11 kennt und aus dieser Kenntnis mit Hilfe der redundanten Winkelwerte einen Winkelgeschwindigkeitskorrekturfaktor fω ermitteln kann. Dieser Winkelgeschwindigkeitskorrekturfaktor fω wird dem Korrekturglied 22 zugeführt. Das Korrekturglied 22 kann somit aus der eingangsseitig zugeführten fehlerbehafteten Winkelgeschwindigkeit ω und dem Winkelgeschwindigkeitskorrekturfaktor fω eine korrigierte Winkelgeschwindigkeit ωcor ermitteln und diese ausgangsseitig bereitstellen bzw. weiterleiten. Diese korrigierte Winkelgeschwindigkeit ωcor kann nun von der Auswerteeinrichtung 16 an einem entsprechenden Ausgang, insbesondere über den Transmitter 17 bereitgestellt werden. Gleichzeitig dient nunmehr die korrigierte Winkelgeschwindigkeit ωcor im Integrationsglied 23 als Basis für die Ermittlung des Winkels ⌷. Hierdurch erhöht sich die Genauigkeit des im Integrationsglied 23 ermittelten Winkel ⌷.In the difference element 24 Now, with the help of the integrator 23 determined angle and the reference signal ⌷ref, which also represents an angle, merged by, for example, the difference of the angle values is formed. The Kalman filter 21 Then, a corresponding difference signal ⌷⌷ is supplied. This angular difference ⌷⌷ thus contains the erroneous reference signal ⌷ref. The Kalman filter 21 also receives on the input side the erroneous value of the angular velocity ω of the first sensor 10 , The Kalman filter 21 is now designed so that it is the fault characteristics of the first sensor 10 as well as the fault characteristic of the second sensor 11 knows and from this knowledge with the help of the redundant angle values can determine an angular velocity correction factor fω. This angular velocity correction factor fω becomes the correction term 22 fed. The correction element 22 can thus be supplied from the input side th erroneous angular velocity ω and the angular velocity correction factor fω determine a corrected angular velocity ωcor and provide these on the output side. This corrected angular velocity ωcor can now be determined by the evaluation device 16 at a corresponding output, in particular via the transmitter 17 to be provided. At the same time, the corrected angular velocity ωcor in the integration element now serves 23 as the basis for the determination of the angle ⌷. This increases the accuracy of the integration element 23 determined angle ⌷.

Vorzugsweise ist das Kalmanfilter 21 außerdem so ausgestaltet, dass es aus den eingehenden Werten, also Winkeldifferenz ⌷⌷ und fehlerbehaftete Winkelgeschwindigkeit, außerdem einen Winkelkorrekturfaktor f⌷ ermittelt und diesen dem Integrationsglied 23 zuführt. Das Integrationsglied 23 ist vorzugsweise nun so ausgestaltet, dass es besagten Winkelkorrekturfaktor f⌷ bei der Ermittlung des Winkels ⌷ berücksichtigt, so dass es sich ausgangsseitig des Integrationsglieds 23 um einen korrigierten Winkel ⌷cor handelt. Hierdurch wird der ermittelte Winkelwert ⌷cor noch genauer. Erkennbar ist die Auswerteeinrichtung 16 als Schleife ausgestaltet, wodurch im Kalmanfilter 21 stets die verbesserten bzw. korrigierten Werte für den Winkel ⌷ verwendet werden. Hierdurch kann auch die Genauigkeit der generierten Korrekturfaktoren fω, f⌷ verbessert werden.Preferably, the Kalman filter 21 Moreover, it is designed in such a way that it also determines an angle correction factor f⌷ from the incoming values, ie angle difference ⌷⌷ and error-related angular velocity, and this is the integration term 23 supplies. The integration element 23 is preferably now designed so that it considers said angle correction factor f⌷ in the determination of the angle ⌷, so that it is the output side of the integration member 23 is a corrected angle ⌷cor. As a result, the determined angle value ⌷cor becomes even more accurate. The evaluation device is recognizable 16 designed as a loop, which in the Kalman filter 21 always use the corrected or corrected values for the angle ⌷. As a result, the accuracy of the generated correction factors fω, f⌷ can be improved.

Claims

Method for contactless detection of an angle (⌷) and / or an angular velocity (ω) between a first component ( 8th ) and a second component ( 9 ), which are arranged around a rotation axis ( 4 ) rotate relative to each other, - in which a rotationally fixed to the first component ( 8th ) connected first sensor ( 10 ) determines a faulty angular velocity (ω), - in which a rotationally fixed with the first component ( 8th ) or with the second component ( 9 ) connected second sensor ( 11 ) at each occurrence of a predetermined actual angle (⌷) between the first component ( 8th ) and second component ( 9 ) generates a faulty reference signal (⌷ref), in which an evaluation device ( 16 ) from the respective angular velocity (ω) determines the angle (⌷), - in which the evaluation device ( 16 ) taking into account the error characteristic of the first sensor system ( 10 ) and taking into account the fault characteristic of the second sensor system ( 11 ) from the error-prone angular velocity (ω), the determined angle (⌷) and the reference signal (⌷ref) an angular velocity correction factor (fω) determined, - in which the evaluation device ( 16 ) is determined as a function of the angular velocity correction factor (fω) from the errored angular velocity (ω) a corrected angular velocity (ωcor), - in which the evaluation device ( 16 ) determines the angle (⌷) with the corrected angular velocity (ωcor).

Method according to Claim 1, characterized in that - the evaluation device ( 16 ) taking into account the error characteristic of the first sensor system ( 10 ) and taking into account the fault characteristic of the second sensor system ( 11 ) from the erroneous angular velocity (ω), the determined angle (⌷) and from the reference signal (⌷ref) determines an angle correction factor (f⌷), - that the evaluation device ( 16 ) determines a corrected angle (⌷cor) as a function of the angular correction factor (f⌷) from the corrected angular velocity (ωcor).

Method according to Claim 2, characterized in that the evaluation device ( 16 ) determines the angular velocity correction factor (fω) and / or the angular correction factor (f⌷) with the corrected angle (⌷cor).

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that - the evaluation device ( 16 ) on the first component ( 8th ) and provides the corrected angular velocity (ωcor) and / or the corrected angle (⌷cor) for a wireless transmission, and / or - that the predetermined actual angle (⌷) is 360 °, and / or - that the evaluation device ( 16 ) determines the corrected angular velocity (ωcor) and / or the corrected angle (⌷cor) permanently or every occurrence of the predetermined actual angle (⌷).

Device for contactless detection of an angle (⌷) and / or an angular velocity (ω) between a first component ( 8th ) and a second component ( 9 ), which are arranged around a rotation axis ( 4 ) rotate relative to each other, - wherein a first sensor ( 10 ) provided on the first component ( 8th ) is arranged rotationally fixed and which is designed to determine a faulty angular velocity (ω), - wherein a second sensor system ( 11 ) provided on the first component ( 8th ) or on the second component ( 9 ) is arranged rotationally fixed and for generating a faulty reference signal (⌷ref) at each occurrence of a predetermined actual angle (⌷) between the first component ( 8th ) and second component ( 9 ), wherein - an evaluation device ( 16 ) is provided, which for determining the angle (⌷) from the respec angular velocity (ω) is configured, - wherein the evaluation device ( 16 ) for determining an angular velocity correction factor (fω) from the errored angular velocity (ω) the determined angle (⌷) and the reference signal (⌷ref) taking into account the error characteristic of the first sensor system ( 10 ) and taking into account the fault characteristic of the second sensor system ( 11 ), - wherein the evaluation device ( 16 ) for determining a corrected angular velocity (ωcor) from the error-prone angular velocity (ω) as a function of the angular velocity correction factor (fω), - wherein the evaluation device ( 16 ) for determining the angle (⌷) from the corrected angular velocity (⌷cor) is configured.

Apparatus according to claim 5, characterized in that - the evaluation device ( 16 ) for determining an angle correction factor (f⌷) from the errored angular velocity (ω), from the determined angle (⌷) and from the reference signal (⌷ref) taking into account the error characteristic of the first sensor system ( 10 ) and taking into account the fault characteristic of the second sensor system ( 11 ), and / or - that the evaluation device ( 16 ) for determining a corrected angle (⌷cor) from the corrected angular velocity (ωcor) as a function of the angular correction factor (f⌷) is designed, and / or - that the evaluation device ( 16 ) for determining the angle correction factor (f⌷) and / or the angular velocity correction factor (fω) with the corrected angle (⌷cor).

Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the evaluation device ( 16 ) with a transmitter ( 17 ) for wirelessly providing or having the corrected angular velocity (ωcor) and / or the corrected angle (⌷cor).

Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that - the first sensor ( 10 ) is designed as a gyroscope or has such, and / or - that the second sensor system ( 11 ) as a light barrier ( 12 ) is designed or has such, and / or - that a transmitter ( 13 ) and a receiver ( 14 ) of the light barrier ( 12 ) on the first component ( 8th ) are arranged rotationally fixed, and / or - that on the second component ( 9 ) with the light barrier ( 12 ) cooperating reflector ( 15 ) is arranged.

Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that - the evaluation device ( 16 ) a Kalman filter ( 21 ), the input side receives the erroneous angular velocity (ω), the determined angle (⌷) and the reference signal (⌷ref) and the output side, the angular velocity correction factor (fω) and / or the angle correction factor (f⌷) provides, and / or - that the Kalman filter ( 21 ) receives the determined angle (⌷) and the reference signal (⌷ref) in the form of a difference value (⌷⌷) between the reference signal (⌷ref) and the determined angle (⌷), and / or - that the evaluation device ( 16 ) a correction member ( 22 ), which receives the error-prone angular velocity (ω) and the angular velocity correction factor (fω⌷⌷) on the input side and supplies the corrected angular velocity (ωcor) on the input side, and / or - that the evaluation device ( 16 ) an integrator ( 23 ), the input receives the corrected angular velocity (ωcor) and the angle correction factor (f⌷) and supplies the corrected angle (⌷cor) on the output side.

Device according to one of claims 5 to 9, characterized in that - the device ( 1 ) in a vehicle ( 2 ), wherein the first component ( 8th ) a vehicle wheel ( 3 ) and the second component ( 9 ) a suspension ( 5 ) or another body component, and / or - that the first sensor system ( 10 ), the second sensor ( 11 ) and the evaluation device ( 16 ) in or on the vehicle wheel ( 3 ) are arranged, and / or - that the evaluation device ( 16 ) via a wireless interface ( 17 . 18 ) with a vehicle control unit ( 19 ) communicates.