DE102011055000A1

DE102011055000A1 - Drehwinkelerfassungseinrichtung und elektrische Lenkhilfevorrichtung, welche dieselbe verwendet

Info

Publication number: DE102011055000A1
Application number: DE201110055000
Authority: DE
Inventors: Takafumi SATOU; Nobuhiko Uryu
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-11-05
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2012-05-10
Also published as: US8949068B2; CN102564295A; US20120116717A1; JP5375796B2; JP2012098231A; CN102564295B

Abstract

Eine Drehwinkelerfassungseinrichtung (10) verwendet eine Steuer- bzw. Regeleinheit (50), um Ausgangssignale Vx1, Vx2, Vy1, Vy2, welche von vier Halbbrücken (14 bis 17) sind, von den vier Halbbrücken (14 bis 17) zu erlangen. Die Steuer- bzw. Regeleinheit (50) berechnet einen Drehwinkel Θ eines Erfassungsziels (87) basierend auf den erlangten Ausgangssignalen Vx1, Vx2, Vy1, Vy2. Die Steuer- bzw. Regeleinheit (50) überprüft, ob eine Mittelwertfestlegungsunregelmäßigkeit für irgendeines der vier Ausgangssignale Vx1, Vx2, Vy1, Vy2 verursacht ist, basierend auf Berechnungswerten C1 oder C4, welche von den vier Ausgangssignalen Vx1, Vx2, Vy1, Vy2 abgeleitet werden/hervorgebracht werden. Die Mittelwertfestlegungsunregelmäßigkeit, welche für die Ausgangssignale Vx1, Vx2, Vy1, Vy2 verursacht wird, welche die Berechnungswerte C1 und C4 hervorbrachten wird angemessen bestimmt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Drehwinkelerfassungseinrichtung zum Erfassen eines Drehwinkels eines Drehbauteils und eine elektrische Lenkhilfevorrichtung welche dieselbe verwendet.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein herkömmlicher Drehwinkeldetektor erfasst einen Drehwinkel einer Welle eines Motors oder dergleichen beispielsweise basierend auf einem Ausgangssignal von einem Sensorelement. Weiterhin prüft der herkömmliche Drehwinkeldetektor, ob das Ausgangssignal von dem Sensorelement eine Unregelmäßigkeit hat, wie beispielsweise in der JP 2005-49097 A ( EP 1503184 A2 ) offenbart ist.
In dem herkömmlichen Drehwinkeldetektor werden Ausgangssignale von einer Brückenschaltung, d. h. ein +Sinus-Signal, ein –Sinus-Signal, ein +Kosinus-Signal, ein –Kosinus-Signal einer AD-Wandler-Einheit nach einer differentiellen Verstärkung eingegeben. Demzufolge kann, wenn eines dieser Signale eine Unregelmäßigkeit hat, der Drehwinkel nicht berechnet werden.
Zusätzlich kann, wenn ein Funktionsverstärker bzw. Operationsverstärker zum Verstärken der Ausgangssignale kurzgeschlossen ist, beispielsweise eine Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit, in welcher das Ausgangssignal durchgängig auf einen Mittelwert fixiert ist, welcher ein dazwischen liegender Wert oder Mittelwert eines Maximalwerts und eines Minimalwerts einer Amplitude eines normalen Ausgangssignals ist, auftreten.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehwinkelerfassungseinrichtung, welche geeignet eine Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit erfasst, in welcher ein Mittelwert eines Maximums und eines Minimums einer Amplitude eines Ausgangssignals kontinuierlich bzw. ununterbrochen ausgegeben wird, und eine elektrische Lenkhilfevorrichtung vorzusehen, welche solch eine Drehwinkelerfassungseinrichtung verwendet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Drehwinkelerfassungseinrichtung aus einem Schaltungsteil, einem Ausgangssignalerlangungsteil, einem Drehwinkelberechnungsteil und einem Mittelwertfestsetzungsüberprüfungsteil gebildet. Der Schaltungsteil hat mehrere Sensorelementgruppen zum Sensieren eines sich drehenden Magnetfeldes von einem Erfassungsziel, in welchen die Impedanz jedes von Sensorelementen in den Sensorelementgruppen sich gemäß einem Drehwinkel des Erfassungsziels ändert. Der Ausgangssignalerlangungsteil erlangt von jedem von mehreren Sensorelementgruppen ein Ausgangssignal. Der Drehwinkelberechnungsteil berechnet einen Drehwinkel des Erfassungsziels basierend auf dem Ausgangssignal, welches durch den Ausgangssignalerlangungsteil erlangt wird. Der Mittelwertfestsetzungsüberprüfungsteil überprüft, ob eine Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit verursacht ist, basierend auf einem ersten Wert, welcher durch ein Verwenden des Ausgangssignals berechnet wird, welches durch den Ausgangssignalerlangungsteil erlangt wird. Die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit erbringt es, dass der Ausgangswert kontinuierlich als ein Mittelwert eines Maximalwerts und eines Minimalwerts einer Amplitude der Ausgangssignale verbleibt, welche für die Berechnung des ersten Wertes verwendet werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, welche unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gefertigt ist, deutlicher werden. In den Zeichnungen sind:
1 eine schematische Darstellung eines Lenksystems in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Querschnittsansicht eines Motors in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 ein Schaltungsdiagramm einer Drehwinkelerfassungseinrichtung in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 eine Tabelle eines Verfahrens zum Identifizieren eines Ausgangssignals, welches eine Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat, in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5A und 5B Signalkurvenverlaufsdiagramme eines Winkelbereichs, in welchem die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestimmt wird;
6 ein Flussdiagramm eines Mittelwertfestsetzungsbestimmungsvorgangs in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 ein Kurvenverlaufsdiagramm einer Division eines Drehwinkels für die Berechnung eines Drehwinkels eines Erfassungsziels betreffend ein Sinus-Signal und ein Kosinus-Signal in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
8 eine Tabelle eines Berechnungsverfahrens des Drehwinkels des Erfassungsziels in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
Bezug nehmend auf 1 verwendet eine elektrische Lenkhilfevorrichtung (EPS = Electric Power Steering = Elektrische Lenkhilfe) 1 zum Unterstützen des Lenkbetriebs eines Fahrzeuges eine Drehwinkelerfassungseinrichtung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die EPS 1 ist in einem Lenksystem 90 des Fahrzeuges vorgesehen.
In dem Lenksystem hat eine Lenksäule bzw. Lenkwelle 92, welche mit einem Lenkrad 91 verbunden ist, einen Lenksensor 94 und einen Drehmomentsensor 95 daran angeordnet. Der Lenksensor 94 erfasst einen Drehwinkel der Lenkwelle 92. Der Drehmomentsensor 95 erfasst ein Lenkdrehmoment, welches auf das Lenkrad 91 ausgeübt wird. Das Ende der Lenkwelle 92 ist über ein Getriebe oder Zahnrad 96 mit einer Zahnstange bzw. Lenkstange 97 verbunden. An beiden Enden der Zahnstange 97 ist jeweils ein Paar von Reifen bzw. Rädern 98 durch eine Spurstange bzw. eine Gelenkstange oder dergleichen verbunden. Die Drehbewegung der Lenkwelle 92 wird durch das Zahnrad oder Getriebe 96 in eine lineare Bewegung der Zahnstange bzw. Lenkstange 97 umgewandelt und die Räder 98 auf der rechten und linken Seite werden um einen Winkel gelenkt, welcher in Proportion zu der Auslenkung bzw. der Verschiebung der linearen Bewegung der Lenkstange 97 ist.
Die EPS 1 weist einen Motor 80 zum Erzeugen einer Leistung, welche ein ergänzendes Lenkdrehmoment unterstützt, die Drehwinkelerfassungseinrichtung 10 zum Erfassen des Drehwinkels des Motors 80, ein Getriebe 89 zum Verringern einer Geschwindigkeit der Drehung des Motors 80 und zum Übertragen der Drehung auf die Lenkwelle 92, zusammen mit anderen Teilen auf. Der Motor 80 ist ein bürstenloser Dreiphasen-Motor für eine normale und eine rückwärtige Drehung des Getriebes 89. Die EPS 1 überträgt das ergänzende Lenkdrehmoment gemäß einer Lenkrichtung und einem Lenkdrehmoment des Lenkrades 91 auf die Lenkwelle 92.
Wie in 2 gezeigt ist, weist der Motor 80 einen Stator 81, einen Rotor 82, eine Welle 83 und dergleichen auf. Der Rotor 82 ist ein zylindrisches Bauteil, welches sich mit der Welle 83 dreht. Der Rotor 82 hat Permanentmagnete, welche auf seiner Oberfläche angebracht sind, und hat Magnetpole. Der Rotor 82 ist radial innerhalb des Stators 81 vorgesehen und relativ zu dem Stator 81 darin drehbar abgestützt. Der Stator 81 hat Vorsprünge, welche in einer radial nach innen gerichteten Richtung hervorstehen und unter gleichwinkligen Abständen vorgesehen sind. Spulen 84 sind um diese Vorsprünge gewickelt. Der Rotor 82 dreht sich mit der Welle 83 durch ein Empfangen des Magnetfelds, welches durch die elektrischen Ströme, welche den Spulen 84 zur Verfügung gestellt werden, erzeugt wird. Der Stator 81, der Rotor 82, die Welle 83 und die Spulen 84 sind in einem Gehäuse 85 aufgenommen. Die Welle 83 steht von beiden axialen Enden des Gehäuses 85 nach außen hervor und hat ein Erfassungsziel 87 an einem Ende an einer Seite einer Abdeckung 86. Das Erfassungsziel 87 ist ein durch die Drehwinkelerfassungseinrichtung 10 zu erfassendes Bauteil und ist innerhalb einer Abdeckung 86 aufgenommen. Das Erfassungsziel 87 ist ein Zweipolmagnet, welcher in einer Scheibenform gebildet ist, und dreht sich zusammen mit der Welle 83. Die Drehwinkelerfassungseinrichtung 10 ist an der Abdeckung 86 an einer Position angebracht, welche dem Erfassungsziel 87 gegenüberliegt. An Stelle eines Vorsehens nur einer Drehwinkelerfassungseinrichtung 10, wie in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben ist, können eine Mehrzahl von Drehwinkelerfassungseinrichtungen an mehreren Positionen der Abdeckung 86 vorgesehen sein. Die Drehwinkelerfassungseinrichtung 10 erfasst den Drehwinkel des Erfassungsziels 87, welches sich zusammen mit dem Rotor 82 und der Welle 83 des Motors 80 dreht.
Die Drehwinkelerfassungseinrichtung 10 ist wie in 3 gezeigt konfiguriert. Die Drehwinkelerfassungseinrichtung 10 hat eine erste Brückenschaltung 11, eine zweite Brückenschaltung 12, eine Verstärkerschaltung 40, eine Steuer- bzw. Regeleinheit 50 und dergleichen. Die erste Brückenschaltung 11 und die zweite Brückenschaltung 12 bilden einen Schaltungsteil.
Die erste Brückenschaltung 11 hat eine erste Halbbrücke 14 und eine zweite Halbbrücke 15. Die erste Halbbrücke 14 ist aus zwei Sensorelementen 21 und 22 gebildet. Eine Verbindung 31 zwischen den Sensorelementen 21 und 22 ist mit einem ersten Operationsverstärker 41 der Verstärkerschaltung 40 erbunden. Die zweite Halbbrücke 15 ist aus zwei Sensorelementen 23 und 24 gebildet. Eine Verbindung 32 zwischen den Sensorelementen 23 und 24 ist mit einem zweiten Operationsverstärker 42 der Verstärkerschaltung 40 verbunden.
Die zweite Brückenschaltung 12 hat eine dritte Halbbrücke 16 und eine vierte Halbbrücke 17. Die dritte Halbbrücke 16 ist aus zwei Sensorelementen 25 und 26 gebildet. Eine Verbindung 33 zwischen den Sensorelementen 25 und 26 ist mit einem dritten Operationsverstärker 43 der Verstärkerschaltung 40 verbunden. Die vierte Halbbrücke 17 ist aus zwei Sensorelementen 27 und 28 gebildet. Eine Verbindung 34 zwischen den Sensorelementen 27 und 28 ist mit einem vierten Operationsverstärker 44 der Verstärkerschaltung 40 verbunden.
Jedes der Sensorelemente 21 bis 28 ist ein magneto-resistives Element bzw. Magnetwiderstandselement. Die Impedanz jedes Magnetwiderstandselements ändert sich in Antwort auf das sich drehende Magnetfeld, welches sich mit der Drehung des Erfassungsziels 87 ändert. Beispielsweise kann vorzugsweise ein GMR-Element (GMR = Giant Magneto Resistance = Riesen-Magneto-Widerstand) als das Magnetwiderstandselement verwendet werden.
Jede der Halbbrücken 14 bis 17 bildet eine Sensorelementgruppe. Auf die Sensorelementgruppe, welche ein Ausgangssignal erzeugt, wird zum Zweck der Einfachheit als eine Halbbrücke Bezug genommen. Die Anzahl von Sensorelementgruppen jedoch (d. h. die Anzahl von Halbbrücken) in einer Brückenschaltung muss nicht notwendigerweise auf zwei begrenzt sein. Weiterhin muss die Anzahl von Sensorelementen in einer Sensorelementgruppe nicht notwendigerweise auf zwei beschränkt sein.
Die Sensorelemente 21 bis 28 sind derart angeordnet, dass die Richtungen der Magnetisierung der ersten Halbbrücke 14 und der dritten Halbbrücke 16 jeweils um ungefähr 90° von den Richtungen der Magnetisierung der zweiten Halbbrücke 15 und der vierten Halbbrücke 17 verschoben sind. Die Kosinus-Signale werden von der Verbindung 31 der ersten Halbbrücke 14 und der Verbindung 33 der dritten Halbbrücke 16 ausgegeben und die Sinus-Signale werden von der Verbindung 32 der zweiten Halbbrücke 15 und der Verbindung 34 der vierten Halbbrücke 17 ausgegeben.
Die erste Brückenschaltung 11, welche aus der ersten Halbbrücke 14 welche das Kosinus-Signal ausgibt, und der zweiten Halbbrücke 15, welche das Sinus-Signal ausgibt, gebildet ist, und die zweite Brückenschaltung 12, welche aus der dritten Halbbrücke 16, welche das Kosinus-Signal ausgibt, und der vierten Halbbrücke 17, welche das Sinus-Signal ausgibt, gebildet ist, sind mit jeweils unterschiedlichen Leistungsquellen, welche getrennt vorgesehen sind, verbunden. Demnach kann, auch wenn eine der Brückenschaltungen 11 und 12 ausfällt, der Drehwinkel θ des Erfassungsziels 87 kontinuierlich unter Verwendung des Kosinus-Signals und des Sinus-Signals, welches von der anderen Brückenschaltung ausgegeben wird, berechnet werden.
Die Verstärkerschaltung 40 weist den ersten Verstärker 41, den zweiten Verstärker 42, den dritten Verstärker 43 und den vierten Verstärker 44 auf.
Der erste Verstärker 41 verstärkt die Kosinus-Signal-Ausgabe von der Verwendung 31 der ersten Halbbrücke 14 und gibt ein Ausgabesignal Vx1 an die Steuer- bzw. Regeleinheit 50 aus, welches ein positives Kosinus-Signal (+cos) ist. Der zweite Verstärker 42 verstärkt den Signalausgang bzw. die Signalausgabe von der Verbindung 32 der zweiten Halbbrücke 15 und gibt ein Ausgangssignal Vy1 an die Steuer- bzw. Regeleinheit 50 aus, welches ein positives Sinus-Signal (+sin) ist, aus. Der dritte Verstärker 43 verstärkt die Signalausgabe von der Verbindung 33 der dritten Halbbrücke 16 und gibt ein Ausgangssignal Vx2 an die Steuer- bzw. Regeleinheit 50 aus, welches ein negatives Kosinus-Signal (–cos) ist. Der vierte Verstärker 44 verstärkt die Signalausgabe von der Verbindung 34 der vierten Halbbrücke 17 und gibt ein Ausgangssignal Vy2 an die Steuer- bzw. Regeleinheit 50 aus, welches ein negatives Sinus-Signal (–sin) ist.
Im Fall, dass eine Leistungsquellenspannung Vcc, welche der Drehwinkelerfassungseinrtchtung 10 zur Verfügung gestellt wird, 5 Volt ist, werden die vier Ausgangssignale Vx1, Vx2, Vy1 und Vy2, welche durch die Verstärkerschaltung 40 verstärkt werden und an die Steuer- bzw. Regeleinheit 50 ausgegeben werden durch die folgenden Gleichungen (1) bis (4) repräsentiert: Vx1 = Kcosθ + 2,5 (1) Vx2 = –Kcosθ + 2,5 (2) Vy1 = Ksinθ + 2,5 (3) Vy2 = –Ksinθ + 2,5 (4)
Auf die Ausgangssignale Vx1 und Vx2, welche Kosinus-Signale sind, kann auch Bezug genommen werden als +Kosinus-Signal Vx1 und –Kosinus-Signal Vx2. Ähnlich kann auf die Ausgangssignale Vy1 und Vy2, welche Sinus-Signale sind, auch Bezug genommen werden als +Sinus-Signal Vy1 und –Sinus-Signal Vy2.
Die Steuer- bzw. Regeleinheit 50 ist als ein Mikrocomputer implementiert und erlangt die Ausgangssignale jeweils von den Verbindungen 31 bis 34 der Halbbrücken 14 bis 17 als eine Ausgabe von jeweiligen Halbbrücken 14 bis 17. Jedes der Ausgangssignale von den Halbbrücken 14 bis 17 wird getrennt durch die Verstärkerschaltung 40 verstärkt, um der Steuer- bzw. Regeleinheit 50 eingegeben bzw. zugeführt zu werden. Das heißt, dass das Ausgangssignal von einer Halbbrücke nicht einem Vorgang einer Addition, einer differentiellen Verstärkung und dergleichen mit irgendeinem der anderen Ausgangssignale von den anderen Halbbrücken unterworfen wird, bevor die Steuer- bzw. Regeleinheit 50 das Ausgangssignal erlangt. Weiterhin führt die Steuer- bzw. Regeleinheit 50 verschiedene Vorgänge wie beispielsweise einen Drehwinkelberechnungsvorgang, einen Mittelwertfestsetzungsüberprüfungsvorgang und dergleichen basierend auf den erlangten Ausgangssignalen durch.
Die Überprüfung der Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit, welche fortfährt, einen Mittelwert der Amplitude eines Ausgangssignals in einem normalen Zustand (d. h. einen Durchschnitt des Maximalwerts und des Minimalwerts des Ausgangssignals) auszugeben, wird auf die folgende Art und Weise durchgeführt. Die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit wird verursacht, wenn beispielsweise die Operationsverstärker 41 bis 44 kurzgeschlossen sind. Praktischer führt, wenn ein Kurzschluss zwischen einem Verstärkereingangspunkt A, welcher zwischen der Halbbrücke 14 und dem Operationsverstärker 41 positioniert ist, und einem Verstärkerausgangspunkt B, welcher zwischen dem Operationsverstärker 41 und der Steuer- bzw. Regeleinheit 50 positioniert ist, verursacht wird, dies zu der Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit. Weiterhin kann die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit verursacht werden aufgrund einer Unregelmäßigkeit der Sensorelemente 21–28. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Ausgangsspannung von 2,5 Volt kontinuierlich ausgegeben, wenn die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit verursacht ist bzw. wird, da die Leistungsversorgungsspannung Vcc 5 Volt ist.
Zum Überprüfen und Bestimmen der Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit werden die folgenden sechs Berechnungen der Gleichungen (11) bis (16) durchgeführt, um Berechnungswerte C1 bis C6 zu haben, basierend auf den Ausgangssignalen Vx1, Vx2, Vy1 und Vy2, welche in den obigen Gleichungen (1) bis (4) gezeigt sind. C1 = (Vx1 – 2,5) + (Vx2 – 2,5) (11) C2 = Vx1 – 2,5 (12) C3 = Vx2 – 2,5 (13) C4 = (Vy1 – 2,5) + (Vy2 – 2,5) (14) C5 = Vy1 – 2,5 (15) C6 = Vy2 – 2,5 (16)
Wenn die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit nicht für irgendeine der Ausgangssignale Vx1, Vx2, Vy1 oder Vy2 verursacht ist, nehmen die Berechnungswerte C1 bis C6 die folgenden Werte an. C1 = 0 (21) C2 = Kcosθ (22) C3 = –Kcosθ (23) C4 = 0 (24) C5 = Ksinθ (25) C6 = –Ksinθ (26)
Diese Werte werden wie folgt interpretiert. Das heißt, wenn der Berechnungswert C1 in einem vorbestimmten Bereich (erster vorbestimmter Bereich) ist, welcher Null einschließt, ist der Berechnungswert C1 normal, wodurch bestimmt wird, dass das +Kosinus-Signal Vx1 und das –Kosinus-Signal Vx2, welche für die Berechnung des Berechnungswertes C1 verwendet werden, die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit nicht haben. Wenn der Berechnungswert C1 nicht in dem ersten vorbestimmten Bereich einschließlich Null ist, ist der Berechnungswert C1 anomal bzw. unregelmäßig, wodurch es bestimmt wird, dass das +Kosinus-Signal Vx1 oder das –Kosinus-Signal Vx2, welche für die Berechnung des Berechnungswertes C1 verwendet werden, die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat.
Weiterhin ist, wenn der Berechnungswert C4 in einem vorbestimmten Bereich (zweiter vorbestimmter Bereich) ist, welcher Null einschließt, der Berechnungswert C4 normal, wodurch es bestimmt wird, dass das +Sinus-Signal Vy1 und das –Sinus-Signal Vy2, welche für die Berechnung des Berechnungswertes C4 verwendet werden, die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit nicht haben. Wenn der Berechnungswert C4 nicht in dem zweiten vorbestimmten Bereich einschließlich Null ist, ist der Berechnungswert C4 unregelmäßig, wodurch es bestimmt wird, dass das –Sinus-Signal Vy1 und das –Sinus-Signal Vy2 für die Berechnung des Berechnungswertes C4 die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat.
Ein Verfahren nach dem das Ausgangssignal, welches die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat, überprüft und identifiziert wird, wird unter Bezugnahme auf die Veranschaulichungen in 4 beschrieben. In 4 ist der unregelmäßige Berechnungswert angezeigt durch Verwendung eines Kreiszeichens „O”.
Wenn der Berechnungswert C1 ein unregelmäßiger Wert ist, und die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit für das +Kosinus-Signal Vx1 verursacht ist, wird der Berechnungswert C2 Null. Demzufolge ist, wenn der Berechnungswert C2 in dem dritten vorbestimmten Bereich einschließlich Null ist, der Berechnungswert C2 ein unregelmäßiger Wert und das +Kosinus-Signal Vx1, welches für die Berechnung des Berechnungswertes C2 verwendet wird, wird als die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit habend identifiziert.
Wenn der Berechnungswert C1 ein unregelmäßiger Wert ist, und die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit für das –Kosinus-Signal Vx2 verursacht ist, wird der Berechnungswert C3 Null. Demzufolge ist, wenn der Berechnungswert C3 in dem dritten vorbestimmten Bereich einschließlich Null ist, der Berechnungswert C3 ein unregelmäßiger Wert und das –Kosinus-Signal Vx2, welches für die Berechnung des Berechnungswertes C3 verwendet wird, wird als die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit habend identifiziert.
Wenn der Berechnungswert C4 ein unregelmäßiger Wert Ist, und die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit für das +Sinus-Signal Vy1 verursacht wird, wird der Berechnungswert C5 Null. Demzufolge ist, wenn der Berechnungswert C5 in dem dritten vorbestimmten Bereich einschließlich Null ist, der Berechnungswert C5 ein unregelmäßiger Wert und das +Sinus-Signal Vy1, welches für die Berechnung des Berechnungswertes C5 verwendet wird, wird als die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit habend identifiziert.
Wenn der Berechnungswert C4 ein unregelmäßiger Wert ist, und die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit für das –Sinus-Signal Vy2 verursacht ist, wird der Berechnungswert C6 Null. Demzufolge ist, wenn der Berechnungswert C6 in dem dritten vorbestimmten Bereich einschließlich Null ist, der Berechnungswert C6 ein unregelmäßiger Wert und das –Sinus-Signal Vy2, welches für die Berechnung des Berechnungswertes C6 verwendet wird, wird als die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit habend identifiziert.
In der vorliegenden Ausführungsform wird auf den Berechnungswert C1 Bezug genommen als ein erster Wert und ein Kosinus-Signal-Berechnungswert und auf den Berechnungswert C4 wird auch Bezug genommen als ein erster Wert und ein Sinus-Signalberechnungswert. Der erste vorbestimmte Bereich und der zweite vorbestimmte Bereich können auf den gleichen Bereich gesetzt sein oder können auf verschiedene Bereiche gesetzt sein.
Zusätzlich wird in der vorliegenden Ausführungsform auf die Berechnungswerte C2, C3, C4 und C5 Bezug genommen als zweiter Wert und als ein dem Ausgangssignal äquivalenter Wert. Weiterhin ist die Breite des dritten vorbestimmten Bereiches betreffend die Unregelmäßigkeitbestimmung der Berechnungswerte C2, C3, C4 und C5 ein im Wesentlichen kleinerer Wert als die Amplitude K des Ausgangssignals Vx1, Vx2, Vy1 und Vy2. Weiterhin kann die Breite des dritten vorbestimmten Bereiches betreffend die Unregelmäßigkeitbestimmung der Berechnungswerte C2, C3, C4 und C5 als ein unterschiedlicher Wert für jeden dieser Werte C2, C3, C4 und C5 definiert sein bzw. werden. Weiterhin kann der dritte vorbestimmte Bereich derselbe Bereich wie der erste vorbestimmte Bereich und der zweite vorbestimmte Bereich sein oder es kann ein von den ersten und zweiten vorbestimmten Bereichen unterschiedlicher Bereich sein.
Zusätzlich kann jeder des ersten vorbestimmten Bereichs, des zweiten vorbestimmten Bereichs und des dritten vorbestimmten Bereichs gesetzt sein, um einen angepassten Wertebereich zu haben unter Beachtung des Fehlers der Sensoren und dergleichen.
Ein Beispiel der Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit ist basierend auf den Veranschaulichungen in 5A und Fig. B beschrieben. Diese Veranschaulichungen zeigen eine Situation, in der die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit für das +Sinus-Signal Vy1 verursacht wird, und genauer zeigt 5A den Berechnungswert C4, welcher definiert ist als (Vy1 – 2,5) + (Vy2 – 2,5), und 5B zeigt den Berechnungswert C5, welcher definiert ist als Vy1 – 2,5.
Wenn die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit für das +Sinus-Signal Vy1 verursacht ist, um die Festsetzung des Ausgabesignals auf 2,5 Volt zu haben, wird der Berechnungswert C4, wie in 5A gezeigt ist, –Ksinθ. Wenn der Minimalwert des zweiten vorbestimmten Bereiches als S1 bezeichnet wird und der Maximalwert des zweiten vorbestimmten Bereiches als S2 bezeichnet wird, wird der Berechnungswert C4 als ein unregelmäßiger Wert in einem Winkelbereich bestimmt, welcher verursacht, dass der Berechnungswert C4 einen Wert geringer als S1 hat oder einen Wert größer als S2, welcher nahe bei Null ist, wodurch es bestimmt wird, dass das +Sinus-Signal Vy1 oder das –Sinus-Signal Vy2 die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat.
Zusätzlich führt, wenn ein Absolutwert jedes der Werte S1 und 52 definiert ist, um im Wesentlichen geringer zu sein als die Ausgangssignalamplitude K, ein nahezu vollständiger Winkelbereich zu der Bestimmung, dass der Berechnungswert C4 unregelmäßig ist, wodurch es bestimmt wird, dass das +Sinus-Signal Vy1 oder das –Sinus-Signal Vy2 die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat.
Zusätzlich wird, wenn der Berechnungswert C4 nahe bei Null ist, bestimmt, dass die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit nicht für das +Sinus-Signal Vy1 oder für das –Sinus-Signal Vy2 verursacht ist. In einem solchen Winkelbereich sind das Ausgangssignal, welches ausgegeben wird, wenn die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit verursacht wird, und das Ausgangssignal, welches ausgegeben wird, wenn die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit nicht verursacht wird, im Wesentlichen die Gleichen. Demzufolge ist in einer solchen Situation, auch wenn die Drehwinkelberechnung des Erfassungsziels 87 basierend auf dem Ausgangssignal, welches die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat, durchgeführt wird, der berechnete Drehwinkel im Wesentlichen korrekt, wodurch kein Problem hinsichtlich der Steuerung der EPS 1 verursacht wird.
Weiterhin wird, wenn die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit für das +Sinus-Signal Vy1 verursacht wird, um die Festsetzung des Ausgangssignals auf 2,5 Volt zu haben, der Berechnungswert C5 Null, wie in 5B gezeigt ist. Wenn der Minimalwert des dritten vorbestimmten Bereiches als S3 bezeichnet wird und der Maximalwert des dritten vorbestimmten Bereiches als S4 bezeichnet wird, welcher nahe bei Null ist, wird der Berechnungswert C5 als ein unregelmäßiger Wert bestimmt, da der Berechnungswert C5 in dem dritten vorbestimmten Bereich ist, wodurch es bestimmt wird, dass das +Sinus-Signal Vy1, welches für die Berechnung des Berechnungswertes C5 verwendet wird, die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat.
Der Mittelwertfestsetzungsüberprüfungsvorgang zum Überprüfen und Bestimmen der Mittelwertfestssetzungsunregelmäßigkeit basierend auf den Berechnungswerten C1 bis C6 wird weiterhin basierend auf dem Flussdiagramm in 6 beschrieben. Dieser Überprüfungsvorgang wird beispielsweise zu einem vorbestimmten Intervall bzw. einem vorbestimmten Zeitabstand von jeden 200 μs durch die Steuer- bzw. Regeleinheit 50 durchgeführt, während die EPS 1 betrieben wird.
Als erstes werden in S181 („S” zeigt einen Schritt an) die vier Ausgangssignale Vx1, Vx2, Vy1 und Vy2 erlangt.
In S102 wird die Berechnung der obigen Gleichungen (11) bis (16) durchgeführt und die Berechnungswerte C1 bis C6 werden berechnet.
In S103 wird überprüft, ob der Berechnungswert C1 ein unregelmäßiger Wert ist. Wenn der Berechnungswert C1 von dem ersten vorbestimmten Bereich einschließlich Null abweicht, wird der Berechnungswert C1 als ein unregelmäßiger Wert bestimmt. Wenn bestimmt wird, dass der Berechnungswert C1 nicht ein unregelmäßigeer Wert ist (S103: NEIN), wird bestimmt, dass die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit für das +Kosinus-Signal Vx1 und für das –Kosinus-Signal Vx2, welche für die Berechnung des Berechnungswertes C1 verwendet werden, nicht verursacht ist, und der Vorgang schreitet zu S108 voran. Wenn bestimmt wird, dass der Berechnungswert C1 ein unregelmäßiger Wert ist (S103: JA), wird bestimmt, dass das +Kosinus-Signal Vx1 oder das –Kosinus-Signal Vx2, welche für die Berechnung des Berechnungswertes C1 verwendet werden, die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat und der Vorgang schreitet zu S104 voran.
In S104 wird überprüft, ob der Berechnungswert C2 ein unregelmäßiger Wert ist. Wenn der Berechnungswert C2 in dem dritten vorbestimmten Bereich einschließlich Null ist, wird bestimmt, dass der Berechnungswert C2 ein unregelmäßiger Wert ist. Wenn es bestimmt wird, dass der Berechnungswert C2 nicht ein unregelmäßiger Wert ist (S104: NEIN), schreitet der Vorgang zu S106 voran. Wenn bestimmt wird, dass der Berechnungswert C2 ein unregelmäßiger Wert ist (S104: JA) schreitet der Vorgang zu S105 voran.
Dann wird in S105 bestimmt, dass die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit für das +Kosinus-Signal Vx1 verursacht wird, welches für die Berechnung des Berechnungswertes C2 verwendet wird.
In S106, welcher der Bestimmung folgt, dass der Berechnungswert C2 nicht ein unregelmäßiger Wert ist (S104: NEIN), wird geprüft, ab der Berechnungswert C3 ein unregelmäßiger Wert ist. Wenn der Berechnungswert C3 in dem dritten vorbestimmten Bereich einschließlich Null ist, wird der Berechnungswert C3 als ein unregelmäßiger Wert bestimmt. Wenn bestimmt wird, dass der Berechnungswert C3 nicht ein unregelmäßiger Wert (S106: NEIN) ist, schreitet der Vorgang zu S108 voran. Wenn bestimmt wird, dass der Berechnungswert C3 ein unregelmäßiger Wert ist (S106: JA) schreitet der Vorgang zu S107 voran.
Dann wird in S107 bestimmt, dass die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit für das –Kosinus-Signal Vx2 verursacht ist, welches für die Berechnung des Berechnungswertes C3 verwendet wird.
In S108 wird überprüft, ob der Berechnungswert C4 ein unregelmäßiger Wert ist. Wenn der Berechnungswert C4 von dem zweiten vorbestimmten Bereich einschließlich Null abweicht, wird der Berechnungswert C4 als ein unregelmäßiger Wert bestimmt. Wenn bestimmt wird, dass der Berechnungswert C4 nicht ein unregelmäßiger Wert ist (S108: NEIN), wird bestimmt, dass die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit für das +Sinus-Signal Vy1 und das –Sinus-Signal Vy2 nicht verursacht ist, welche für die Berechnung des Berechnungswertes C4 verwendet werden, und der Vorgang schreitet zu S113 voran. Wenn bestimmt wird, dass der Berechnungswert C4 ein unregelmäßiger Wert ist (S108: JA) wird bestimmt, dass das +Sinus-Signal Vy1 oder das –Sinus-Signal Vy2, welches für die Berechnung des Berechnungswertes C4 verwendet wird, die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat, und der Vorgang schreitet zu S109 voran.
In S109 wird überprüft, ob der Berechnungswert C5 ein unregelmäßiger Wert ist. Wenn der Berechnungswert C5 in dem dritten vorbestimmten Bereich einschließlich Null ist, wird bestimmt, dass der Berechnungswert C5 ein unregelmäßiger Wert ist. Wenn bestimmt wird, dass der Berechnungswert C5 nicht ein unregelmäßiger Wert ist (S109: NEIN), schreitet der Vorgang zu S111 voran. Wenn bestimmt wird, dass der Berechnungswert C5 ein unregelmäßiger Wert ist (S109: JA), schreitet der Vorgang zu S110 voran.
Dann wird in S110 bestimmt, dass die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit für das +Sinus-Signal Vy1 verursacht ist, welche für die Berechnung des Berechnungswertes C5 verwendet wird.
In S111, welcher der Bestimmung folgt, dass der Berechnungswert C5 nicht ein unregelmäßiger Wert ist (S109: NEIN), wird überprüft, ob der Berechnungswert C6 ein unregelmäßiger Wert ist. Wenn der Berechnungswert C6 in dem dritten vorbestimmten Bereich einschließlich Null ist, wird der Berechnungswert C6 als ein unregelmäßiger Wert bestimmt. Wenn bestimmt wird, dass der Berechnungswert C6 nicht ein unregelmäßiger Wert ist (S111: NEIN), schreitet der Vorgang zu S113 voran. Wenn bestimmt wird, dass der Berechnungswert C6 ein unregelmäßiger Wert ist (S111: JA), schreitet der Vorgang zu S112 voran.
Dann wird in S112 bestimmt, dass die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit für das –Sinus-Signal Vy2 verursacht wird, welches für die Berechnung des Berechnungswertes C6. verwendet wird.
In S113 wird überprüft, ob es ein Ausgabesignal gibt, welches die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat. Wenn bestimmt wird, dass es ein Ausgangssignal gibt, welches die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat (S113: JA), schreitet der Vorgang zu S115 voran. Wenn bestimmt wird, dass kein Ausgangssignal die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat (S113: NEIN), schreitet der Vorgang zu S114 voran.
In S114 werden vier Ausgangssignale verwendet, um die Winkelberechnung des Drehwinkels θ des Erfassungsziels 87 durchzuführen.
In S115 wird der Drehwinkel θ des Erfassungsziels 87 berechnet durch eine Verwendung der Ausgangssignale anders als das Ausgangssignal, welches als die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit habend identifiziert ist.
Das Winkelberechnungsverfahren zum Berechnen des Drehwinkels θ des Erfassungszieles 87 wird in der Folge beschrieben.
Wenn die Mittelwertfestsetzung nicht für irgendeines aller Ausgangssignale Vx1, Vx2, Vy1 und Vy2 verursacht ist (S113: NEIN), wird die Winkelberechnung des Drehwinkels θ des Erfassungsziels 87 basierend auf allen vier Ausgangssignalen Vx1, Vx2, Vy1 und Vy2 (S114) durchgeführt. Wenn die Mittelwertfestsetzung nicht für irgendeines aller Ausgangssignale Vx1, Vx2, Vy1 und Vy2 verursacht ist, wird der Offset-Wert gestrichen, wie in den folgenden Gleichungen gezeigt ist durch Subtrahieren eines Sinus-Signals von dem anderen Sinus-Signal oder durch Subtrahieren eines Kosinus-Signals von dem anderen Kosinus-Signal. Zusätzlich wird durch ein Nehmen einer Differenz von zwei Signalen (d. h. durch die Subtraktion des Sinus-/Kosinus-Signals) nicht nur der Offset-Wert sondern auch der Fehler aufgrund der Temperaturcharakteristiken gestrichen. Vx1 – Vx2 = 2Kcosθ (31) Vy1 – Vy2 = 2Ksinθ (32)
Der Drehwinkel θ des Erfassungsziels 87 wird berechnet basierend auf einem Winkel Φ, welcher als ein Arcustangens (tan^–1, was als „arctan” ausgedrückt wird) durch die Verwendung der Gleichungen (31) und (32) berechnet wird. Das Verfahren zum Berechnen des Drehwinkels θ des Erfassungsziels 87 basierend auf dem Winkel Φ wird später unter Bezugnahme auf die 7 und 8 beschrieben. Φ = arctan{(Vy1 – Vy2)/(Vx1 – Vx2)} (33) Φ = arctan{(Vx1 – Vx2)/(Vy1 – Vy2)} (34)
Wenn die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit verursacht ist (S113: JA) wird die Winkelberechnung des Drehwinkels θ des Erfassungsziels 87 unter Verwendung der Unregelmäßigkeits-freien Ausgangssignale durchgeführt, welche frei von der Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit (S115) sind. In dem folgenden Beispiel wird angenommen, dass die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit für das Ausgangssignal Vx1 verursacht wird bzw. ist. Der Drehwinkel θ kann in derselben Art und Weise berechnet werden, wenn das andere Ausgangssignal die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat.
Wenn die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit nicht für irgendeines aller Ausgangssignale Vx1, Vx2, Vy1 und Vy2 verursacht wird, werden der Offset-Wert und der Fehler aufgrund der Temperaturcharakteristiken durch die Subtraktion des Sinus-Signals oder die Subtraktion des Kosinus-Signals wie obenstehend beschrieben gestrichen bzw. aufgehoben. Wenn jedoch die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit für das Ausgangssignal Vx1 verursacht wird, ist es nicht möglich, den Offset-Wert durch eine Subtraktion eines Kosinus-Signals von dem anderen zu eliminieren bzw. streichen. Demzufolge wird ein Offset-Wert des –Kosinus-Signals Vx2, welches das Kosinus-Signal ist, welches keine Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat, in der Steuer- bzw. Regeleinheit 50 gestrichen. Vx2a = Vx2 – 2,5 = –Bcosθ –2Vx2a = 2Bcosθ (35)
Der Drehwinkel θ des Erfassungsziels 87 wird basierend auf dem Winkel Φ berechnet, welcher ein Arcustangens ist, der basierend auf den Gleichungen (32) und (35) berechnet wird. Φ = arctan{(Vy1 – Vy2)/(–2Vx2a)} (36) Φ = arctan{(–2Vx2a)/(Vy1 – Vy2)} (37)
Ein Berechnungsverfahren des Drehwinkels θ des Erfassungsziels 87 basierend auf dem Winkel Φ, welcher ein Arcustangens ist, welcher basierend auf den Sinus-Signalen und den Kosinus-Signalen berechnet wird, wird in der Folge unter Bezugnahme auf die 7 und 8 erklärt.
7 ist eine Veranschaulichung, d. h. ein Graph des Drehwinkels θ des Sinus-Signals und des Kosinus-Signals bezüglich der dividierten Winkelbereiche, und 8 ist eine Veranschaulichung eines Berechnungsverfahrens des Drehwinkels des Erfassungsziels 87 basierend auf dem Winkel Φ. In den 7 und 8 ist der Winkelbereich zwischen 0 Grad (°) und 360 Grad in acht Bereiche aufgeteilt, und Nummern 1 bis 8 sind jeweils als ein Gebiet (Sektion) 1 bis ein Gebiet 8 bezeichnet. Weiterhin ist in 8 das Sinus-Signal als Vy bezeichnet und das Kasinus-Signal ist als Vx bezeichnet.
Als erstes werden, wenn das Sinus-Signal und das Kosinus-Signal jeweils unterschiedliche Amplituden haben, die verschiedenen Amplituden miteinander auf die eine oder andere Art und Weise abgestimmt (siehe beispielsweise die Gleichung (35)). Weiterhin wird, wenn das Sinus-Signal und das Kosinus-Signal – (d. h. negative) Signale sind, das Vorzeichen durch eine Multiplikation mit –1 oder dergleichen (siehe beispielsweise die Gleichung (35)) umgedreht.
Der Winkel Φ wird als ein Arcustangens eines Wertes berechnet, welcher durch ein Dividieren des Sinus-Signals durch das Kosinus-Signal (d. h. Tangentenwert) berechnet wird oder als ein Arcustangens eines Wertes, welcher durch ein Dividieren des Kosinus-Signals durch das Sinus-Signal berechnet wird (d. h. Kotangenswert), wie in den Gleichungen (33), (34), (36) und (37) gezeigt ist. Da das Sinus-Signal und das Kosinus-Signal bei bestimmten Winkel Null wird und eine Division durch Null vermieden werden sollte, wird der Winkel Φ basierend auf dem Tangenswert berechnet, welcher von der Division durch das Kosinus-Signal abgeleitet wird, wenn das Sinus-Signal in einem Winkelbereich von einer Ausgabe von Null ist, oder der Winkel Φ wird berechnet basierend auf dem Kotangenswert, welcher von der Division durch das Sinus-Signal abgeleitet wird, wenn das Kosinus-Signal in einem Winkelbereich der Ausgabe von Null ist.
Weiterhin nehmen in dem Rotationswinkelbereich zwischen Null Grad und 360 Grad der Tangenswert und Kotangenswert bei verschiedenen Drehwinkeln θ denselben Wert ein. Demzufolge wird basierend auf der Größenordnungsbeziehung bzw. Größenbeziehung der Absolutwerte des Sinus-Signals und des Kosinus-Signals sowie dem Vorzeichen des Sinus-Signals und des Vorzeichens des Kosinus-Signals der Bereich des Drehwinkels θ als erstes identifiziert zum Zweck der Berechnung des Drehwinkels θ basierend auf dem Arcustangens des Tangenswerts oder des Kotangenswerts.
Praktischer wird, wie in den 7 und 8 gezeigt ist, basierend auf der Größenordnungsbeziehung bzw. Größenbeziehung zwischen den absoluten Werten des Amplituden-angeglichenen Sinus-Signals und Kosinus-Signals sowie des Vorzeichens des Sinus-Signals und des Vorzeichens des Kosinus-Signals die Position des Rotationswinkels θ identifiziert, hinsichtlich dessen, in welchem einen des Bereichs 1 bis Bereich 8 der Winkel θ eingeschlossen ist, welcher durch ein Dividieren des Winkels zwischen Null Grad und 360 Grad abgeleitet wird. Dann wird nach dem Vergleich der Absolutwerte zwischen dem Sinus-Signal und dem Kosinus-Signal, dasjenige des Sinus-Signals und des Kosinus-Signals, welches auch immer den größeren Absolutwert hat, als ein Nenner verwendet, der Winkel Φ wird als der Arcustangens des Tangenswerts oder des Kotangenswerts. berechnet. Dann wird der Drehwinkel θ durch entweder ein Addieren oder ein Subtrahieren des berechneten Winkels Φ zu den Referenzwinkeln von Null Grad (= 360 Grad), 90 Grad, 180 Grad und 270 Grad berechnet, wie in 8 gezeigt ist, da der Drehwinkel θ bereits identifiziert ist, in einem der Bereiche 1 bis dem Bereich 8 eingeschlossen zu sein.
Wie obenstehend im Detail beschrieben ist, erlangt die Steuer- bzw. Regeleinheit 50 der Rotationswinkelerfassungseinrichtung 10 die Ausgangssignale Vx1, Vx2, Vy1 und Vy2 von jeder der Halbbrücken 14 bis 17 (S101 in 6). Dann berechnet die Steuer- bzw. Regeleinheit 50 den Rotationswinkel θ des Erfassungsziels 87 basierend auf den erlangten Ausgangssignalen Vx1, Vx2, Vy1 und Vy2 (S114, S115). Dann überprüft die Steuer- bzw. Regeleinheit 50 basierend auf dem Berechnungswert C1, welcher basierend auf den erlangten Ausgangssignalen Vx1 und Vx2 berechnet wird, ob die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit für das Ausgangssignal Vx1 oder Vx2 verursacht ist, welches für die Berechnung des Berechnungswerts C1 verwendet wird (S103). Weiterhin überprüft die Steuer- bzw. Regeleinheit 50 basierend auf dem Berechnungswert C4, welcher basierend auf den erlangten Ausgangssignalen Vy1 und Vy2 berechnet wird, ob die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit für das Ausgangssignal Vy1 oder Vy2 verursacht ist, welches für die Berechnung des Berechnungswertes C4 verwendet wird (S108).
In der vorliegenden Ausführungsform werden, da die Ausgangssignale von den Halbbrücken 14 bis 17 von jeder der Halbbrücken 14 bis 17 ohne einen Vorgang wie beispielsweise eine Differentialverstärkung oder dergleichen erlangt werden, die von Unregelmäßigkeiten freien Ausgangssignale verwendet, um verschiedene Berechnungen durchzuführen, auch wenn eine Unregelmäßigkeit in einem dieser Ausgangssignale verursacht ist. Zusätzlich wird, basierend auf dem Berechnungswert C1, welcher aus den Ausgangssignalen Vx1 und Vx2 abgeleitet wird, welche von jeder der Halbbrücken 14 bis 17 erlangt werden, oder basierend auf dem Berechnungswert C4, welcher von den Ausgangssignalen Vy1 und Vy2 abgeleitet wird, welche von jeder der Halbbrücken 14 bis 17 erlangt werden, angemessen überprüft und bestimmt, ob die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit verursacht ist oder nicht.
Zusätzlich identifiziert die Steuer- bzw. Regeleinheit 50, welches der Ausgangssignale die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat, basierend auf dem Berechnungswert C2, welcher von dem erlangten Ausgangssignal Vx1 abgeleitet wird, basierend auf dem Berechnungswert C3, welcher von dem erlangten Ausgangssignal Vx2 abgeleitet wird, basierend auf dem Berechnungswert C5, welcher von dem erlangten Ausgangssignal Vy1 abgeleitet wird, und basierend auf dem Berechnungswert C6, welcher von dem erlangten Ausgangssignal Vy2 abgeleitet wird (S105, S107, S110, S112). Auf eine solche Art und Weise wird das Ausgangssignal, welches die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat, angemessen identifiziert, wodurch eine falsche Winkelberechnung verhindert wird.
Die Steuer- bzw. Regeleinheit 50 berechnet den Drehwinkel θ des Erfassungsziels 87 basierend auf den Ausgangssignalen anders als dem Ausgangssignal, welches als die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit habend identifiziert ist (S115). Auf eine solche Art und Weise wird die Berechnung des Drehwinkels θ des Erfassungsziels 87 ohne eine Berechnung eines falschen Drehwinkels fortgesetzt.
In der vorliegenden Ausführungsform werden vier Ausgangssignale Vx1, Vx2, Vy1 und Vy2 durch die Steuer- bzw. Regeleinheit 50 erlangt. In einer solchen Art und Weise wird, auch wenn eine Unregelmäßigkeit in einem Teil der vier Ausgangssignale Vx1, Vx2, Vy1 oder Vy2 verursacht ist, die Berechnung des Drehwinkels θ des Erfassungsziels 87 fortgeführt.
Zusätzlich ist das Ausgangssignal Vx1 ein +Kosinus-Signal, das Ausgangssignal Vx2 ist ein –Kosinus-Signal, das Ausgangssignal Vy1 ist ein +Sinus-Signal und das Ausgangssignal Vy2 ist ein –Sinus-Signal.
Demzufolge wird, auch wenn eine Unregelmäßigkeit für einen Teil der Ausgangssignale verursacht ist, die Berechnung des Drehwinkels des Erfassungsziels 87 fortgeführt, wenn (i) eines des +Kosinus-Signals Vx1 oder des –Kosinus-Signals Vx2 normal ist und (ii) eines des +Sinus-Signals Vy1 oder des –Sinus-Signals Vy2 normal ist.
Der Berechnungswert C1 ist ein Kosinus-Signal-Berechnungswert, welcher basierend auf dem +Kosinus-Signal Vx1 und dem –Kosinus-Signal Vx2 berechnet wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Berechnungswert C1 aus einer Addition des +Kosinus-Signals Vx1 und des –Kosinus-Signals Vx2 abgeleitet. Demzufolge wird, wenn die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit nicht für das +Kosinus-Signal Vx1 und für das –Kosinus-Signal Vx2 verursacht ist, der Berechnungswert C1 ein konstanter Wert, d. h., in der vorliegenden Ausführungsform ein Wert Null. Wenn der Berechnungswert C1 von dem ersten vorbestimmten Bereich abweicht, bestimmt die Steuer- bzw. Regeleinheit 50, dass die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit für das +Kosinus-Signal Vx1 oder für das –Kosinus-Signal Vx2 verursacht ist (S103: JA). Auf eine solche Art und Weise wird durch eine einfache Berechnung angemessen bestimmt, dass entweder das +Kosinus-Signal Vx1 oder das –Kosinus-Signal Vx2 die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat.
Zusätzlich ist der Berechnungswert C4 ein Sinus-Signalberechnungswert, welcher basierend auf dem +Sinus-Signal Vy1 und dem –Sinus-Signal Vy2 berechnet wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Berechnungswert C4 aus der Addition des +Sinus-Signals Vy1 und des –Sinus-Signals Vy2 abgeleitet. Demzufolge nimmt, wenn die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit nicht für das +Sinus-Signal Vy1 und für das –Sinus-Signal Vy2 verursacht wird, der Berechnungswert C4 einen konstanten Wert ein, d. h., in der vorliegenden Ausführungsform einen Wert Null. Wenn der Berechnungswert C4 von dem zweiten vorbestimmten Bereich abweicht, bestimmt die Steuer- bzw. Regeleinheit 50, dass die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit für das +Sinus-Signal Vy1 oder das –Sinus-Signal Vy2 verursacht ist (S108: JA). Auf eine solche Art und Weise wird durch eine einfache Berechnung angemessen bestimmt, dass entweder das +Sinus-Signal Vy1 oder das –Sinus-Signal Vy2 die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat.
Die Berechnungswerte C2, C3, C5 und C6 sind die dem Ausgangssignal äquivalenten Werte, welche jeweils durch ein Subtrahieren des vorbestimmten Offset-Wertes 2,5 von den Ausgangssignalen Vx1, Vx2, Vy1 und Vy2 in der vorliegenden Ausführungsform berechnet werden. Demnach wird der Berechnungswert C2 das +Kosinus-Signal, wenn das Ausgangssignal Vx1 die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit nicht hat, oder der Berechnungswert C2 wird eine Konstante, d. h. in der vorliegenden Ausführungsform Null, wenn das Ausgangssignal Vx1 die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat. Demzufolge bestimmt, wenn der Berechnungswert C2 in dem dritten vorbestimmten Bereich einschließlich Null ist (S104: JA), die Steuer- bzw. Regeleinheit 50, dass das Ausgangssignal Vx1, welches dem Berechnungswert C2 entspricht, die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat (S105). Ähnlich wird der Berechnungswert C3 das –Kosinus-Signal, wenn das Ausgangssignal Vx2 die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit nicht hat, oder der Berechnungswert C3 wird eine Konstante, d. h. in der vorliegenden Ausführungsform Null, wenn das Ausgangssignal Vx2 die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat. Demzufolge bestimmt, wenn der Berechnungswert C3 in dem dritten vorbestimmten Bereich einschließlich Null ist (S106: JA) die Steuer- bzw. Regeleinheit 50, dass das Ausgangssignal Vx2, welches dem Berechnungswert C3 entspricht, die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat (S107). Weiterhin wird der Berechnungswert C5 das +Sinus-Signal, wenn das Ausgangssignal Vy1 die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit nicht hat, oder der Berechnungswert C5 wird eine Konstante, d. h. in der vorliegenden Ausführungsform Null, wenn das Ausgangssignal Vy1 die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat. Demzufolge bestimmt, wenn der Berechnungswert C5 in dem dritten vorbestimmten Bereich einschließlich Null ist (S109: JA) die Steuer- bzw. Regeleinheit 50, dass das Ausgangssignal Vy1, welches dem Berechnungswert C5 entspricht, die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit (S110) hat. Weiterhin wird der Berechnungswert C6 das –Sinus-Signal, wenn das Ausgangssignal Vy2 die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit nicht hat, oder der Berechnungswert C6 wird eine Konstante, d. h. in der vorliegenden Ausführungsform Null, wenn das Ausgangssignal Vy2 die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat. Demzufolge bestimmt, wenn der Berechnungswert C6 in dem dritten vorbestimmten Bereich einschließlich Null ist (S111: JA) die Steuer- bzw. Regeleinheit 50, dass das Ausgangssignal Vy2, welches dem Berechnungswert C6 entspricht, die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat (S112). In einer solchen Art und Weise kann das Ausgangssignal, welches die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat, durch ein einfaches Verfahren identifiziert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird basierend auf den sechs Berechnungswerten C1 bis C6 überprüft, ob die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit verursacht ist. Wenn die Unregelmäßigkeit gefunden wird, wird das Ausgangssignal, welches die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat, basierend auf solch einem Bestimmungsergebnis identifiziert. Demzufolge wird das Ausgangssignal, welches die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat, durch ein Durchführen von nur einigen Berechnungen identifiziert.
Weiterhin wird in der vorliegenden Ausführungsform die Drehwinkelerfassungseinrichtung 10 in der EPS 1 verwendet und der Drehwinkel θ des Erfassungsziels 87 wird berechnet basierend nur auf den Unregelmäßigkeits-freien Ausgangssignalen, welche frei von der Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit sind (d. h. das Ausgangssignal, welches die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat, aus der Drehwinkelberechnung ausschliessend), wenn wenigstens eines der Ausgangssignale Vx1, Vx2, Vy1 und Vy2 bestimmt ist, die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit zu haben. Demzufolge wird, auch wenn ein Teil des Ausgangssignals die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat, der Drehwinkel θ des Erfassungsziels 87 im Wesentlichen genau berechnet, wodurch eine Fortsetzung des Lenkunterstützungsbetriebes durch eine Verwendung der EPS 1 ermöglicht bzw. erlaubt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform arbeitet die Steuer- bzw. Regeleinheit 50 als ein Ausgangssignalerlangungsteil, ein Drehwinkelberechnungsteil, ein Mittelwertfestsetzungsbestimmungsteil und ein Identifikationsteil für ein unregelmäßiges Signal. Weiterhin ist S101 der 6 ein Vorgang, welcher als die Funktion eines Ausgangssignalserfassungsteils dient, und S114 und S115 sind Vorgänge, welche als die Funktion eines Drehwinkelberechnungsteils dienen, und S103 und S108 sind Vorgänge, welche als die Funktion eines Mittelwertfestsetzungsbestimmungsteils dienen, und S105, S106, S110 und S112 sind Vorgänge, welche als die Funktion eines Erfassungsteils für ein unregelmäßiges Signal dienen.
Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform davon unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben worden ist, soll festgehalten werden, dass verschiedene Änderungen und Abwandlungen im Folgenden für einen Fachmann offensichtlich werden.

(A) In der obigen Ausführungsform wird der zweite Wert durch ein Subtrahieren des vorbestimmten Werts von dem Ausgangssignal berechnet. Der zweite Wert kann jedoch durch ein Addieren eines vorbestimmten Wertes zu dem Ausgangssignal berechnet werden. Weiterhin kann der zweite Wert das Ausgangssignal selbst sein.
(B) In der obigen Ausführungsform haben das Kosinus-Signal und das Sinus-Signal dieselbe Amplitude von 1 und der Offset-Wert, welcher in der Verstärkerschaltung 40 addiert wird, ist 2,5, Die Amplitude und der Offset-Wert können jedoch verschiedene Werte annehmen, solange die Steuer- bzw. Regeleinheit 50 solche Werte als das Ausgangssignal akzeptieren kann.

Weiterhin haben in der obigen Ausführungsform das erlangte +Kosinus-Signal, das erlangte –Kosinus-Signal, das erlangte +Sinus-Signal und das erlangte –Sinus-Signal dieselbe Amplitude. Die Amplitude der erlangten Signale jedoch kann einen unterschiedlichen Wert annehmen von Signal zu Signal. In einem solchen Fall kann, wenn die Amplitude jedes Ausgangssignals bekannt ist, das Ausgangssignal, das die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit hat, identifiziert werden, in derselben Art und Weise wie die obige Ausführungsform, durch ein Durchführen eines Anpassungsvorgangs der Amplitude in der Steuer- bzw. Regeleinheit 50.

(C) In der obigen Ausführungsform ist die Drehwinkelerfassungseinrichtung 10 mit der Verstärkerschaltung 40 vorgesehen. Die Verstärkerschaltung 40 kann jedoch ausgelassen werden und ein Ausgangssignal von jeder der Halbbrücken kann direkt durch die Steuer- bzw. Regeleinheit 50 erlangt werden.
(D) In der obigen Ausführungsform sind die beiden Brückenschaltungen 11 und 12 mit verschiedenen Leistungsversorgungen verbunden. Die zwei Brückenschaltungen 11 und 12 können jedoch auch mit derselben Leistungsversorgung verbunden. Weiterhin können die Ausgangssignale, welche von einer Brückenschaltung erlangt werden, ein +Kosinus-Signal und ein –Kosinus-Signal sein und die Ausgangssignale, welche von der anderen Brückenschaltung erlangt werden, können ein +Sinus-Signal und ein –Sinus-Signal sein.
(E) In der obigen Ausführungsform ist die Anzahl der Brückenschaltungen 11 und 12 zwei. Die Anzahl der Brückenschaltungen kann jedoch eins sein, oder die Anzahl der Brückenschaltungen kann drei oder mehr sein. Weiterhin kann die Anzahl von Ausgangssignalen, welche von der Halbbrücke ausgegeben werden, und durch die Steuer- bzw. Regeleinheit erlangt werden, jede Zahl annehmen, solange wenigstens zwei Signale eingeschlossen sind, welche jeweils unterschiedliche Phasen haben. Weiterhin können mehrere Ausgangssignale von einer Halbbrücke erlangt werden.
(F) In der obigen Ausführungsform ist die Drehwinkelerfassungseinrichtung 10 auf die EPS 1 angewandt. Die Drehwinkelerfassungseinrichtung 10 kann jedoch auch auf andere Bereiche und Einrichtungen angewandt werden.

Derartige Änderungen, Abwandlungen und zusammengefasste Schemata müssen als im Umfang bzw. Schutzumfang der vorliegenden Erfindung verstanden werden, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005-49097 A [0002]
EP 1503184 A2 [0002]

Claims

Drehwinkelerfassungseinrichtung (10), aufweisend: einen Schaltungsteil (11, 12), welcher mehrere Sensorelementgruppen (14 bis 17) zum Sensieren eines sich drehenden Magnetfelds von einem Erfassungsziel (87) hat, in welcher die Impedanz jedes von Sensorelementen (21 bis 28) in den Sensorelementgruppen (14 bis 17) sich gemäß einem Drehwinkel (Θ) des Erfassungsziels (87) ändert; einen Ausgangssignalerlangungsteil (50) zum Erlangen eines Ausgangssignals von jeder der mehreren Sensorelementgruppen (14 bis 17); eine Drehwinkelberechnungsteil (50) zum Berechnen eines Drehwinkels (Θ) des Erfassungsziels (87), basierend auf dem Ausgangssignal, welches durch den Ausgangssignalerlangungsteil (50) erlangt wird; und ein Mittelwertfestlegungsüberprüfungsteil (50) zum Überprüfen, ob eine Mittelwertfestlegungsunregelmäßigkeit verursacht Ist, basierend auf einem ersten Wert, welcher durch eine Verwendung des Ausgangssignals berechnet wird, welches durch den Ausgangssignalerlangungsteil (50) erlangt wird, wobei die Mittelwertfestlegungsunregelmäßigkeit ergibt, dass der Ausgangswert kontinuierlich als ein Mittelwert eines Maximalwerts und eines Minimalwerts einer Amplitude der Ausgangssignale, welche für die Berechnung des ersten Wertes verwendet werden, verbleibt.
Drehwinkelerfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend: einen Identifikationsteil (50) für ein unregelmäßiges Signal, zum identifizieren des Ausgangssignals, welches die Mittelwertfestlegungsunregelmäßigkeit hat, basierend auf einem zweiten Wert, wobei der zweite Wert basierend auf dem Ausgangssignal, welches durch den Ausgangssignalerlangungsteil (50) erlangt wird, berechnet wird.
Drehwinkelerfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 2, wobei: der Drehwinkelberechnungsteil (50) den Winkel des Erfassungsziels (87) basierend auf den Ausgangssignalen anders als dem Ausgangssignal berechnet, welches als die Mittelwertfestsetzungsunregelmäßigkeit habend identifiziert ist.
Drehwinkelerfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei: das Ausgangssignalerlangungsteil (50) wenigstens vier Ausgangssignale erlangt.
Drehwinkelerfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 4, wobei: der Ausgangssignalerlangungsteil (50) ein +Kosinus-Signal, ein –Kosinus-Signal, eine +Sinus-Signal und ein –Sinus-Signal als die Ausgangssignale erlangt.
Drehwinkelerfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 5, wobei: der Mittelwertfestlegungsüberprüfungsteil (50) als den ersten Wert einen Kosinus-Signal-Berechnungswert berechnet basierend auf dem +Kosinus-Signal und dem –Kosinus-Signal; und der Mittelwertfestlegungsüberprüfungsteil (50) bestimmt, dass eines des +Kosinus-Signals und des –Kosinus-Signals die Mittelwertfestlegungsunregelmäßigkeit hat, wenn der Kosinus-Signal-Berechnungswert von einem vorbestimmten Bereich abweicht.
Drehwinkelerfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 5, wobei der Mittelwertfestlegungsüberprüfungsteil (50) als den ersten Wert einen Sinus-Signal-Berechnungswert berechnet basierend auf dem +Sinus-Signal und dem –Sinus-Signal; und der Mittelwertfestlegungsüberprüfungsteil (50) bestimmt, dass eines des +Sinus-Signals und des –Sinus-Signals die Mittelwertfestlegungsunregelmäßigkeit hat, wenn der Sinus-Signal-Berechnungswert von einem vorbestimmten Bereich abweicht.
Drehwinkelerfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei: der Mittelwertfestlegungsüberprüfungsteil (50) als den zweiten Wert einen des Ausgangssignals selbst und einen einem Ausgangswert äquivalenten Wert berechnet, welcher durch ein Addieren oder Subtrahieren eines vorbestimmten Wertes zu oder von dem Ausgangswert jeweils berechnet wird; und der Identifikationsteil für das unregelmäßige Signal (50) bestimmt, dass eines des Ausgangssignals und des Ausgangssignals, welches dem Ausgangssignal äquivalenten Wert entspricht, die Mittelwertfestlegungsunregelmäßigkeit hat, wenn eines des Ausgangssignals und des dem Ausgangssignal äquivalenten Wertes innerhalb eines vorbestimmten Bereiches ist.
Drehwinkelerfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei: eine Gesamtzahl der ersten Werte und der zweiten Werte wenigstens Sechs ist.
Drehwinkelerfassungseinrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei: der Schaltungsteil (11, 12) in einer Drehwinkelerfassungseinrichtung (10) eines Motors (80) einer elektrischen Lenkhilfevorrichtung (1) vorgesehen ist.