DE102016102929A1

DE102016102929A1 - Sensorfehlererfassung

Info

Publication number: DE102016102929A1
Application number: DE102016102929.7A
Authority: DE
Inventors: Gavin P. Cosgrave; Dermot G. O'Keeffe
Original assignee: Analog Devices Global ULC
Current assignee: Analog Devices International ULC
Priority date: 2015-02-20
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2016-08-25
Anticipated expiration: 2036-02-20
Also published as: US20160245893A1; DE102016102929B4; GB2538343B; GB201602902D0; US10267870B2; GB2538343A; CN105910528B; CN105910528A

Abstract

Eine Sensorfehlererfassung mit einem zusätzlichen Erfassungskanal wird offenbart. Ein erstes, ein zweites, ein drittes Sensorelement können an Winkeln in Bezug zueinander angeordnet sein. Bei einigen Ausführungsformen können das erste, das zweite und das dritte Sensorelement magnetoresistive Sensorelemente sein, wie zum Beispiel anisotrope Magnetwiderstand(AMR)-Sensorelemente. Sensordaten aus dem ersten, dem zweiten und dem dritten Erfassungskanal, die jeweils das erste, das zweite und das dritte Sensorelement aufweisen, können erhalten werden. Erwartete dritte Erfassungskanaldaten können bestimmt und mit den erhaltenen dritten Erfassungskanaldaten verglichen werden, um einen Fehler anzugeben.

Description

QUERVERWEIS ZU VERWANDTER ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht gemäß 35 U.S.C. § 119(e) die vorläufige U.S.-Anmeldung Nr. 62/118,937, eingereicht am 20. Februar 2015 mit dem Titel „DETECTING SENSOR ERROR“, die hiermit durch Verweis vollständig aufgenommen wird.
HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die beschriebene Technologie betrifft im Allgemeinen die Sensorfehlererfassung und insbesondere Geräte und Verfahren zur Sensorfehlererfassung durch Redundanz.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Magnetsensoren können umgesetzt werden, um lineare oder kreisförmige Positions- oder Winkelinformationen eines mechanischen Bauteils, wie zum Beispiel einer Welle, bei diversen Anwendungen, darunter ein Kraftfahrzeuglenksystem, zu erhalten. Magnetsensorelemente, die bei magnetischen Winkelsensoren verwendet werden, weisen oft wechselnde Empfindlichkeitsniveaus und Nichtlinearitätsfehler, zum Beispiel aufgrund von Temperaturwechsel, auf, und es ist wünschenswert, einen Sensorfehlererfassungsmechanismus für Magnetsensoren umzusetzen.
KURZDARSTELLUNG BESTIMMTER ERFINDERISCHER ASPEKTE
Die Verfahren und Vorrichtungen der beschriebenen Technologie haben jeweils mehrere Aspekte, von welchen keiner allein für seine wünschenswerten Attribute verantwortlich ist.
Eine Ausführungsform ist ein Gerät zur Sensorfehlererfassung, wobei das Gerät einen ersten Erfassungskanal aufweist, der ein erstes Magnetsensorelement aufweist, einen zweiten Erfassungskanal, der ein zweites Magnetsensorelement aufweist, wobei das zweite Sensorelement in einem ersten Winkel in Bezug auf das erste Sensorelement ausgerichtet ist, einen dritten Erfassungskanal, der ein drittes Magnetsensorelement aufweist, wobei das dritte Sensorelement in einem zweiten Winkel in Bezug auf das erste Sensorelement ausgerichtet ist, wobei der zweite Winkel von dem ersten Winkel unterschiedlich ist, und einen Prozessor. Der Prozessor ist konfiguriert, um erste Sensordaten von dem ersten Erfassungskanal, zweite Sensordaten von dem zweiten Erfassungskanal und dritte Sensordaten von dem dritten Erfassungskanal zu empfangen, erwartete dritte Sensordaten aus den ersten Sensordaten und den zweiten Sensordaten zu berechnen und einen Sensorfehler mindestens teilweise basierend auf einem Vergleich der erwarteten dritten Sensordaten mit den dritten Sensordaten zu erfassen.
Eine andere Ausführungsform ist ein Verfahren zur Sensorfehlererfassung, wobei das Verfahren das Empfangen erster Sensordaten von einem ersten Erfassungskanal, zweiter Sensordaten von einem zweiten Erfassungskanal, und dritte Sensordaten, die zu einem dritten Erfassungskanal gehören, das Bestimmen eines Winkels und eines Radius mindestens teilweise basierend auf den ersten Sensordaten und den zweiten Sensordaten, das Berechnen der erwarteten dritten Sensordaten mindestens teilweise basierend auf dem Winkel und dem Radius, und die Sensorfehlererfassung mindestens teilweise basierend auf einem Vergleich der erwarteten dritten Sensordaten mit den dritten Sensordaten aufweist. Der erste Erfassungskanal weist ein erstes Magnetsensorelement auf, und der zweite Erfassungskanal weist ein zweites Magnetsensorelement auf, wobei das zweite Sensorelement in einem ersten Winkel in Bezug auf das erste Sensorelement ausgerichtet ist. Der dritte Erfassungskanal weist ein drittes Magnetsensorelement auf, wobei das dritte Sensorelement in einem zweiten Winkel in Bezug auf das erste Sensorelement ausgerichtet ist, wobei der zweite Winkel von dem ersten Winkel unterschiedlich ist.
Das Verfahren zur Sensorfehlererfassung kann ferner das Bestimmen des Winkels unter Verwenden einer arctan-Funktion aufweisen. Das Verfahren zur Fehlersensorerfassung kann ferner das Bereitstellen eines Fehlerflags als Reaktion darauf, dass der erfasste Fehler einen Schwellenwert erfüllt, aufweisen. Das erste, das zweite und das dritte Magnetsensorelement können jeweils ein magnetoresistiver Sensor, wie zum Beispiel ein anisotroper Magnetwiderstand(AMR)-Sensor sein. Der zweite Winkel kann in etwa die Hälfte des ersten Winkels betragen. Der erste Winkel kann zum Beispiel 45 Grad betragen, und der zweite Winkel kann etwa 22,5 Grad betragen.
Eine andere Ausführungsform ist ein Gerät zur Sensorfehlererfassung, wobei das Gerät einen ersten Erfassungskanal aufweist, der ein erstes Magnetsensorelement aufweist, einen zweiten Erfassungskanal, der ein zweites Magnetsensorelement aufweist, einen dritten Erfassungskanal und einen Prozessor. Der Prozessor ist konfiguriert, um erste Sensordaten von dem ersten Erfassungskanal, zweite Sensordaten von dem zweiten Erfassungskanal, und dritte Sensordaten von dem dritten Erfassungskanal zu empfangen, einen Winkel und einen Radius mindestens teilweise basierend auf den ersten Sensordaten und den zweiten Sensordaten zu bestimmen, die erwarteten dritten Sensordaten mindestens teilweise basierend auf dem Winkel und dem Radius zu berechnen und einen Sensorfehler mindestens teilweise basierend auf einem Vergleich der erwarteten dritten Sensordaten mit den dritten Sensordaten zu erfassen.
Der Prozessor kann ferner konfiguriert sein, um einen Winkel und einen Radius mindestens teilweise basierend auf den ersten Sensordaten und den zweiten Sensordaten zu bestimmen und den Wert mindestens teilweise basierend auf dem Winkel und dem Radius zu berechnen. Der Prozessor kann ferner konfiguriert sein, um den Winkel unter Verwenden einer arctan-Funktion zu berechnen.
Der dritte Erfassungskanal kann ein drittes Magnetsensorelement aufweisen. Das erste, das zweite und das dritte Sensorelement können jeweils ein anisotroper Magnetwiderstand(AMR)-Sensor sein. Das zweite Sensorelement kann in einem ersten Winkel in Bezug auf das erste Sensorelement ausgerichtet sein. Das dritte Sensorelement kann in einem zweiten Winkel in Bezug auf das erste Sensorelement ausgerichtet sein. Der zweite Winkel kann in etwa die Hälfte des ersten Winkels betragen. Der erste Winkel kann etwa 45 Grad betragen, und der zweite Winkel kann etwa 22,5 Grad betragen. Der erste, der zweite und der dritte Erfassungskanal können jeweils ferner einen Verstärker und eine Abtastschaltung aufweisen. Der erste, der zweite und der dritte Erfassungskanal können in einem einzigen Die verkörpert sein. Das erste, das zweite und das dritte Sensorelement können gemeinsam angeordnet sein. Das erste, das zweite und das dritte Sensorelement können jeweils konfiguriert sein, um einen Differenzausgang bereitzustellen. Das Gerät kann konfiguriert sein, um ein Fehlerflag als Reaktion darauf, dass der erfasste Fehler einen Schwellenwert erfüllt, bereitzustellen. Eine andere Ausführungsform kann ein elektronisches Servolenkungssystem sein, das das oben erwähnte Gerät zur Sensorfehlererfassung aufweist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese Zeichnungen und die dazu gehörende Beschreibung werden bereitgestellt, um spezifische Ausführungsformen der Erfindung zu veranschaulichen, und bezwecken nicht, einschränkend zu sein.
1A ist eine Skizze einer beispielhaften Umsetzung der hier offenbarten Technologie gemäß einer Ausführungsform.
1B ist eine Skizze einer beispielhaften Umsetzung der Erfassungsschaltung 102 der 1A gemäß einer Ausführungsform.
2A ist ein Blockschaltbild einer beispielhaften Umsetzung, die drei Erfassungskanäle und einen Prozessor gemäß einer Ausführungsform aufweist.
2B ist ein Blockschaltbild einer anderen beispielhaften Umsetzung, die drei Erfassungskanäle und einen Prozessor gemäß einer Ausführungsform aufweist.
3 ist ein Flussdiagramm einer beispielhaften Umsetzung des Fehlererfassungsverfahrens, das hier beschrieben ist, gemäß einer Ausführungsform.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BESTIMMTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Diverse Aspekte dieser neuen Systeme, Geräte und Verfahren werden unten ausführlicher unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Aspekte dieser Offenbarung können jedoch in vielen unterschiedlichen Formen verkörpert werden und sollten nicht als auf irgendeine spezifische Struktur oder Funktion, die in dieser Offenbarung präsentiert wird, begrenzt ausgelegt werden. Diese Aspekte werden viel mehr bereitgestellt, damit diese Offenbarung gründlich und vollständig ist und den Geltungsbereich der Offenbarung für den Fachmann vollständig vermittelt. Basierend auf den hier gegebenen Lehren, sollte ein Fachmann verstehen, dass der Geltungsbereich der Offenbarung bezweckt, irgendwelche Aspekte der neuen Systeme, Geräte und Verfahren, die hier offenbart sind, zu decken, ob sie nun unabhängig oder kombiniert mit irgendeinem anderen Aspekt umgesetzt werden. Ein Gerät kann zum Beispiel umgesetzt und ein Verfahren praktiziert werden, indem irgendeine Anzahl von Aspekten, die hier dargelegt ist, verwendet wird. Zusätzlich soll der Geltungsbereich ein solches Gerät oder Verfahren einschließen, das unter Verwenden einer anderen Struktur, Funktionalität oder Struktur und Funktionalität zusätzlich zu oder die anders ist als die diversen Aspekte, die hier dargelegt sind, praktiziert wird. Man muss verstehen, dass irgendein Aspekt, der hier offenbart ist, durch ein oder mehrere Elemente eines Anspruchs verkörpert werden kann.
Obwohl besondere Aspekte hier beschrieben sind, fallen viele Variationen und Vertauschungen dieser Aspekte in den Geltungsbereich der Offenbarung. Obwohl einige Nutzen und Vorteile der bevorzugten Aspekte erwähnt sind, soll der Geltungsbereich der Offenbarung nicht auf besondere Nutzen, Verwendungen oder Zielsetzungen begrenzt sein. Aspekte der Offenbarung sind vielmehr dazu bestimmt, umfassend an Kraftfahrzeugsysteme und/oder unterschiedliche verdrahtete und drahtlose Technologien, Systemkonfigurationen, Netzwerke, darunter optische Netzwerke, Festplatten und Übertragungsprotokolle, von welchen einige beispielhaft in den Figuren und in der folgenden Beschreibung der bevorzugten Aspekte veranschaulicht sind, angewandt zu werden. Die ausführliche Beschreibung und Zeichnungen sind nur für die Offenbarung veranschaulichend und nicht einschränkend, wobei der Geltungsbereich der Offenbarung durch die anliegenden Ansprüche und ihre Äquivalente definiert ist.
In dieser Beschreibung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in welchen gleiche Bezugszeichen identische oder funktional ähnliche Elemente angeben können. Es ist klar, dass Elemente, die in den Figuren veranschaulicht sind, nicht unbedingt maßstabgerecht gezeichnet sind. Außerdem ist klar, dass bestimmte Ausführungsformen mehr Elemente als in einer Zeichnung veranschaulicht und/oder einen Subsatz der in einer Zeichnung veranschaulichten Elemente aufweisen können. Ferner können einige Ausführungsformen irgendeine geeignete Kombination von Merkmalen aus zwei oder mehr Zeichnungen enthalten.
Sensorfehlererfassung mit einem zusätzlichen Erfassungskanal wird hier offenbart. Ein erstes, ein zweites, ein drittes Sensorelement können an Winkeln in Bezug zueinander ausgerichtet sein. Diese Sensorelemente können ansonsten im Wesentlichen gleich sein. Das erste, das zweite und das dritte Sensorelement können gemeinsam angeordnet sein. Sensordaten von dem ersten, dem zweiten und dem dritten Erfassungskanal, die jeweils das erste, das zweite und das dritte Sensorelement haben, können erhalten werden. Erwartete dritte Erfassungskanaldaten können bestimmt und mit den erhaltenen dritten Erfassungskanaldaten verglichen werden, um einen Fehler zu erfassen.
Bei einigen Ausführungsformen kann die vorliegende Offenbarung an ein Gerät angewandt werden, das eine drehende Welle hat, das ein oder mehr magnetische Elemente, wie zum Beispiel Dipol- oder Ringmagnete, aufweist. Eine Messung des Magnetfelds durch die Sensorelemente kann verwendet werden, um den Rotationswinkel der Welle und einen Radius, der zum Beispiel für synchrone Multikanal-Sensorausgänge repräsentativ ist, zu bestimmen. Bei einigen Ausführungsformen kann der magnetische Rotationswinkel ANGLE_MAG berechnet werden als:
und der Sensorausgangsradius V_RAD kann bestimmt werden als:
wobei V_SIN und V_COS jeweilige Ausgangsspannungen von zwei Erfassungskanälen sind, zum Beispiel mit ihren Sensorelementen in einem physischen Winkel von etwa 45° zueinander ausgerichtet, wobei der Sensorausgangsradius V_RAD eine Spannung ist, die für synchronisierte Ausgänge der zwei Erfassungskanäle repräsentativ sind, und wobei V_REF die Referenzspannung ist, die an die Sensorelemente angelegt wird.
Der Sensorausgangsradius V_RAD kann bei einer gegebenen Temperatur im Wesentlichen konstant sein, wenn die zwei Erfassungskanaldaten (V_SIN und V_COS) synchronisiert sind, und eine signifikante Abweichung von der berechneten Radiusspannung bei einer gegebenen Temperatur kann auf einen Fehler oder einen Defekt in dem System hinweisen. Wie hier ferner in Verbindung mit den unten stehenden Gleichungen 3 und 4 beschrieben, kann der Sensorausgangsradius V_RAD als ein temperaturabhängiger Wert verstanden werden, der das Bestimmen der erwarteten Erfassungskanalwerte gemäß der unten stehenden Gleichung 5 erlaubt. Alternativ können die Erfassungskanaldaten V_SIN und V_COS gemäß der Abweichung von ihrem Ausgang bei 0 Grad Magnetfeldwinkel ohne Bestimmen des Sensorausgangsradius V_RAD unter Verwenden von V_REF bestimmt werden. Bei anderen Ausführungsformen kann die hier offenbarte Fehlererfassung an ein Gerät angewandt werden, das andere Parameter als einen Rotationswinkel misst, wie zum Beispiel eine Länge oder einen Strom.
1A zeigt eine Skizze einer beispielhaften Umsetzung der hier offenbarten Technologie gemäß einer Ausführungsform. Die veranschaulichte Umsetzung 100 weist eine Welle 106, einen Magnet 104 und eine Erfassungsschaltung 102 auf. Ein Rotationswinkel 108 ist ebenfalls in 1A veranschaulicht. Ausführungsformen der Erfassungsschaltung 102 sind ferner in Verbindung mit den 1B bis 2B unten beschrieben. Der Magnet 104 kann an der drehenden Welle 106 befestigt sein. Die drehende Welle 106 kann bei bestimmten Umsetzungen zu einem Lenkrad eines Kraftfahrzeugs gehören. Die Erfassungsschaltung 102 kann Änderungen der Position des Magnets 104 erfassen und eine Angabe der Drehung der drehenden Welle 106 bereitstellen. Bei Ausführungsformen, die magnetische Elemente auf einer drehenden Welle (zum Beispiel der Welle 106) aufweisen, können Magnetsensoren, wie zum Beispiel anisotrope magnetoresistive (AMR)-Sensoren, Giant magnetoresistive Sensoren (GMR) oder magnetoresistive Sensoren mit Tunneleffekt (TMR) oder irgendwelche geeigneten magnetoresistiven Sensoren (XMR) als Sensorelemente verwendet werden, um das offenbarte Gerät und/oder die offenbarten Verfahren umzusetzen. Bei einigen Ausführungsformen können Magnetsensoren das Magnetfeld basierend auf der Änderung der Resistivität, die zu dem senkrechten Magnetfeld proportional ist, messen. Unter Verwendung von Magnetsensoren, wie zum Beispiel AMR-Sensoren, und diverser Kombinationen von Sensorelementen des Magnetsensors, kann ein Fehler gemäß Aspekten dieser Offenbarung erfasst werden. Ausführungsformen, die hier beschrieben sind, können zum Beispiel Herausforderungen in Zusammenhang mit Winkelsensorfehlern aufgrund zum Beispiel von Kurzschließen resistiver Sensorelemente von AMR-Sensoren, elektrostatischem Entladungs-(ESD)-Lecken von Ausgangsschaltung(en), Schäden an einem oder mehreren Filtern (zum Beispiel elektromagnetische Verträglichkeits-(EMV)-Filter), Verstärkungsfehlern, Nichtlinearitätsfehlern, dergleichen oder irgendeine Kombination davon überwinden.
Bei anderen Ausführungsformen können andere Typen von Sensorelementen, die Positionsinformationen von einem Differenz-Sinus- und/oder -Cosinus-Ausgang erhalten, verwendet werden, um das Fehlererfassungsgerät und -verfahren, die hier beschrieben sind, umzusetzen. Elemente, wie zum Beispiel ein Resolver, Halleffekt-Sensorelemente, optische Sensorelemente oder irgendeine Kombination dieser können verwendet werden. Ferner kann die Offenbarung zum Beispiel Sensorfehler-Selbstprüfung ungeachtet von Sensorvariationen aufgrund von Temperatur bereitstellen.
Aspekte dieser Offenbarung können in einem magnetischen Winkelsensor umgesetzt werden, der zum Beispiel die Erfassungsschaltung 102 aufweist. Ein solcher Magnetsensor kann AMR-Sensorelemente, Signalaufbereitungselektronik und eine Schnittstelle aufweisen. Bei einer Anwendung kann die Schnittstelle eine Schnittstelle eines peripheren Beschleunigungssensors (PAS) sein, wie zum Beispiel eine PAS4-Schnittstelle für entfernte Beschleunigungsmesser, die zur Airbagauffaltung in Fahrzeugen verwendet wird, zur Kommunikation mit einer elektronischen Host-Steuereinheit (ECU). Der magnetische Winkelsensor kann in einem Kraftfahrzeug-Electric Power Assisted Steering(ePAS)-System umgesetzt werden. Ein solches System hat eine funktionale Sicherheitsspezifikation, die in Übereinstimmung mit ISO-26262, einem funktionalen Sicherheitsstandard für Straßenfahrzeuge, definiert ist. Die Konzepte und Vorteile, die hier besprochen werden, können umgesetzt werden, um Winkel- und/oder Radiusmessungen (zum Beispiel die Drehung der Welle 106, die mit einem Lenkrad verbunden ist) in einem ePAS-System zu prüfen, um eine funktionale Sicherheitsspezifikation zu erfüllen. In anderen Fällen kann die veranschaulichte Umsetzung 100 in anderen Systemen verwendet werden, die anderen Spezifikationen oder Standards entsprechen, oder in Systemen, die relativ niedrige Fehler bei und/oder robustem Überkreuzprüfen von Winkelerfassung erfordern. Bei einigen Ausführungsformen können die Erfassungsbereiche magnetischer, mechanischer und/oder elektrischer Winkel voneinander unterschiedlich sein. Bei einer Ausführungsform, die AMR-Sensoren verwendet, wie in der Erfassungsschaltung 102 der 1A veranschaulicht, kann zum Beispiel eine 90°-Drehung des elektrischen Winkels einer 45°-Drehung des magnetischen Winkels entsprechen.
Wie hier beschrieben, kann „elektrischer Winkel“ als der Winkel verstanden werden, der aus arctan(V_SIN/V_COS) berechnet wird, und, wie oben beschrieben, kann „magnetischer Winkel“ als ANGLE_MAG verstanden werden, der gemäß der oben stehenden Gleichung 1 berechnet wird. Der „magnetische Winkel“ kann der „elektrische Winkel“ dividiert durch 2 sein. Wie hier auch beschrieben, kann „mechanischer Winkel“ als der Winkel verstanden werden, der basierend auf dem Magnetkonzept bestimmt wird, was in einer mechanisch-zu-magnetisch-Winkeltransferfunktion wiedergegeben werden kann. Bei Ausführungsformen, die einen Magnet mit einem einzigen Polpaar verwenden, sind der „mechanische Winkel“ und der „magnetische Winkel“ gleich. Bei Ausführungsformen, die einen Multipol-Magnet verwenden, wie zum Beispiel einen Polring, kann der „mechanische Winkel“ als (ANGLE_MAG/N) ausgedrückt werden, wobei N die Anzahl von Polpaaren ist.
1B zeigt eine Skizze einer beispielhaften Umsetzung der Erfassungsschaltung 102 der 1A gemäß einer Ausführungsform. Eine Erfassungsschaltung kann eine Mehrzahl von Halbbrücken haben, und die beispielhafte Erfassungsschaltung, die in 1B veranschaulicht ist, weist ein System von Sensorelementen von sechs Halbbrücken 110, 111, 112, 113, 114 und 115 (die jeweils zwei resistive Elemente mit einem Brückenausgangsknoten zwischen den zwei resistiven Elementen aufweisen) sowie jeweils sechs entsprechende Halbbrückenausgangsknoten V_SIN+, V_MID+, V_COS+, V_SIN–, V_MID– und V_COS– auf. Die sechs Halbbrücken 110, 111, 112, 113, 114 und 115 können drei Vollbrücken als Kombination bilden (zum Beispiel kann die Kombination aus Halbbrücken 110 und 113 eine erste Vollbrücke bilden, kann die Kombination aus Halbbrücken 111 und 114 eine zweite Vollbrücke bilden, und kann die Kombination aus Halbbrücken 112 und 115 eine dritte Vollbrücke bilden). Bei einigen Umsetzungen, kann die Referenzspannung V_REF eine Versorgungsspannung V_DD sein. Jede der drei Vollbrücken kann jedem der Sensorelemente 102a, 102b und 102c (2A–2B) entsprechen. Jeder Erfassungskanal der 2A–2B kann folglich eine Vollbrücke aufweisen.
Die Mehrzahl von Vollbrücken, die hier offenbart ist, kann an Winkeln in Bezug zueinander ausgerichtet und konfiguriert werden, um auf ein Magnetfeld in unterschiedliche Richtungen zu reagieren. In 1B ist die zweite Vollbrücke (das heißt die Kombination der Halbbrücken 111 und 114) in einem 22,5°-Winkel in Bezug auf die erste Vollbrücke (das zu der Kombination der Halbbrücken 110 und 113) und auf die dritten Vollbrücke (das heißt zu der Kombination der Halbbrücken 112 und 115) in einem 45°-Winkel in Bezug auf die erste Vollbrücke ausgerichtet. Diese Winkel können magnetische Winkel sein. Bei anderen Ausführungsformen können die relativen Winkel zwischen den drei Vollbrücken (oder den sechs Halbbrücken) zueinander andere Werte als 22,5° und 45° annehmen, solange eine einzige Lösung für die Winkelposition aus den Ausgaben der Sensorelemente, die an unterschiedlichen Winkeln angeordnet sind, bestimmt werden kann. Außer den unterschiedlichen Ausrichtungen und elektrischen Verbindungen, können die Vollbrücken im Wesentlichen dieselben zueinander in bestimmten Umsetzungen sein. Die Vollbrücken, die in 1B veranschaulicht sind, können gemeinsam angeordnet sein, wenigstens teilweise überlappend, nebeneinander liegend, und/oder können auf einem einzigen Die oder innerhalb eines einzigen Packages liegen. Ein Sensorelement, das in einem Winkel in Bezug auf ein anderes Sensorelement ausgerichtet ist, enthält das Ausgerichtetsein an irgendeinem geeigneten Winkel nicht gleich null in Bezug auf ein anderes Sensorelement.
Bei einigen Ausführungsformen kann jeder der Sensorelementausgänge (zum Beispiel Ausgänge von den Sensorelementen 102a, 102b und 102c in den 2A–2B unten) auf den Ausgängen von den Paaren von Halbbrücken basieren (zum Beispiel der Ausgang V_SIN über V_SIN+ und V_SIN–, der Ausgang V_MID über V_MID+ und V_MID– sowie der Ausgang V_COS über V_COS+ und V_COS–); die veranschaulichte Erfassungsschaltung 102 kann daher drei Brückenausgänge V_SIN, V_MID und V_COS erzeugen, die weiter unter Verwendung diverser offenbarter Elemente der 2A–2B verarbeitet und aufbereitet werden können, um entsprechende Erfassungskanaldaten zu erzeugen. Wie unten ausführlicher beschrieben, kann eine Mehrzahl von Sensorelementausgängen verwendet werden, um den Rotationswinkel und den Sensorradius zu bestimmen und Sensorfehler zu erfassen. Bei anderen Ausführungsformen kann das System der Sensorelemente eine unterschiedliche Anzahl von Vollbrücken als die in 1B veranschaulichte aufweisen oder eine unterschiedliche Kombination von Halbbrücken als oben beschrieben verwenden. Bei einigen Ausführungsformen kann die vorliegende Offenbarung mit drei Erfassungskanälen umgesetzt werden, die jeweils eine Vollbrücke haben, was die Redundanz und Unabhängigkeit zwischen den Erfassungskanälen erhöhen und wiederum eine robuste Erfassung eines Sensorfehlers erlauben kann.
2A ist ein Blockschaltbild einer beispielhaften Umsetzung gemäß einer Ausführungsform. Die veranschaulichte Schaltung 200a weist drei Erfassungskanäle auf, die jeweils ein Sensorelement 102a, 102b oder 102c haben, das Teil der Erfassungsschaltung 102 sein kann, die oben in Verbindung mit den 1A–1B beschrieben ist. Die veranschaulichte Schaltung 200a weist auch Differenzialverstärker 204a, 204b und 204c, Abtastschaltungen 206a, 206b und 206c, Filter 220, eine Schnittstelle 222 und einen Prozessor 210 auf. Die Filter 220 können Filter zum Entfernen eines unerwünschten Signals/unerwünschter Signale aufweisen, und die Schnittstelle 222 kann eine Schnittstelle zum Kommunizieren mit einer Host-Verarbeitungseinheit (zum Beispiel mit dem Prozessor 210) oder irgendwelchen anderen Modulen aufweisen. Die Schnittstelle 222 kann zum Beispiel eine PAS4-Schnittstelle sein. Bei einigen Ausführungsformen kann ein Erfassungskanal (zum Beispiel 208a, 208b, 208c) einen Verstärker, eine Abtastschaltung und/oder irgendwelche andere Schaltungen aufweisen, um Signale von der Erfassungsschaltung 102 in einem Signalweg zu dem Prozessor 210 zu verarbeiten. Die Abtastschaltungen 206a, 206b und 206c können jeweils zum Beispiel einen Analog-Digitalwandler (ADC), wie zum Beispiel einen Sigma-Delta-ADC, aufweisen. Zu bemerken ist, dass die 2A–2B keine physische Ausrichtung der Sensorelemente 102a, 102b und 102c zeigen, da die Sensorelemente 102a, 102b und 102c in einem Winkel in Bezug zueinander ausgerichtet sind, wie zum Beispiel in Verbindung mit 1B oben beschrieben. Die 2A–2B können ferner analoge Schaltungselemente aufweisen, um den Rechenaufwand durch den Prozessor 210 zu verringern.
Unter weiterer Bezugnahme auf 2A, können zwei Kanäle (zum Beispiel die Kanäle, die die Sensorelemente 102a und 102b aufweisen) verwendet werden, um einen Winkel von den konditionierten Brückenausgängen zu berechnen (zum Beispiel die Daten V_SIN und der Ausgang V_COS). Zu bemerken ist, dass die diversen Gleichungen und Beziehungen, die V_SIN, V_MID und V_COS involvieren, die hier beschrieben sind, entweder an direkte Ausgänge von den Sensorelementen 102a, 102b und 102c oder ihre jeweiligen Kanalsignale oder Daten angewandt werden können, nachdem sie mindestens teilweise zum Beispiel durch die Verstärker 204a, 204b und 204c, die Abtastschaltungen 206a, 206b und 206c, die Filter 220 und/oder die Schnittstelle 222 in 2A verarbeitet wurden. Der Winkel kann aus den zwei Kanälen basierend auf den Reaktionen der Brücken zu dem erzeugten externen magnetischen Winkelstimulus zum Beispiel durch Drehen der Welle 106 (1A) berechnet werden. Die Brückenausgänge können eine sinusförmige Antwort auf den magnetischen Winkel haben, und bei Ausführungsformen, die jeweils das erste und das zweite Sensorelement 102 a und 102b haben, die in etwa 45° zueinander ausgerichtet sind, können die zwei Brückenausgänge durch die folgenden Gleichungen dargestellt werden: V_{OUT_CH1} = V_RAD × sin(2 × ANGLE_MAG × π/180º) (Gleichung 3) V_{OUT_CH2} = V_RAD × sin(2 × (ANGLE_MAG + 45°) × π/180º) (Gleichung 4) wobei V_{OUT_CH1} und V_{OUT_CH2} Vollbrückenausgänge der zwei Kanäle sind, wie zum Beispiel V_SIN und V_COS, und V_RAD kann als eine Spitzengröße der Ausgangsspannung eines Erfassungskanals bei einer gegebenen Umgebungsbedingung (zum Beispiel Temperatur) verstanden werden.
Die Spannung V_RAD kann signifikant und mit einer nicht linearen Beziehung zur Temperatur variieren. Ohne den Wert von V_RAD bei einer Betriebstemperatur zu kennen, kann es zum Beispiel schwierig sein, den Winkel ANGLE_MAG aus irgendeinem der Erfassungskanäle individuell präzis zu berechnen. Ferner können die Spitzen der Sinuskurve, Empfindlichkeit für Winkeländerung, signifikant verringert werden. Wie oben besprochen, kann der Winkel ANGLE_MAG durch Verwenden einer arctan-Funktion (wie zum Beispiel in Gleichung 1 gezeigt) basierend auf den zwei Erfassungskanalausgängen (zum Beispiel V_SIN, V_COS) bestimmt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann es vorteilhaft sein, den Winkel ANGLE_MAG unter Verwenden einer arctan-Funktion zu berechnen, da eine solche Umsetzung Probleme in Zusammenhang mit der V_RAD-Abhängigkeit und variierender Empfindlichkeit für Winkeländerung lindern kann. Ferner kann das Berechnen des Winkels unter Verwenden einer arctan-Funktion, wie zum Beispiel atan2, auch vorteilhaft sein, da sie relativ einfach mit einem CORDIC-Algorithmus auf dem Controller (zum Beispiel dem Prozessor 210) umgesetzt werden kann.
Bei Ausführungsformen, die sowohl die ersten als auch die zweiten Erfassungskanalausgänge verwenden (die zum Beispiel den Ausgängen der Sensorelementen 102a und 102b entsprechen), um den magnetischen Winkel zu berechnen, kann es nicht wünschenswert sein, die Differenzausgangsspannung derselben Kanäle zu verwenden, um unabhängig zu prüfen, ob die Winkelbestimmung richtig ist. Ein dritter Erfassungskanal, der den dritten Sensor (zum Beispiel das Sensorelement 102c) aufweist, kann verwendet werden, um das Magnetfeld unabhängig zu erfassen und den Winkel zu prüfen. Wie oben besprochen, kann das erste Sensorelement 102a in einem ersten Winkel in Bezug auf das zweite Sensorelement 102b ausgerichtet sein, und das dritte Sensorelement 102c kann in einem zweiten Winkel in Bezug auf das erste Sensorelement 102A ausgerichtet sein. Um bei einigen Ausführungsformen die Empfindlichkeit gegenüber Fehlern in Zusammenhang mit den Sensorelementen 102 a und 102b zu maximieren, kann das Sensorelement 102c in einem Winkel ausgerichtet werden, der den ersten Winkel schneidet. Wenn der erste Winkel zum Beispiel etwa 45° beträgt, kann der zweite Winkel etwa 22,5° betragen. Der Prozessor 210, der eine elektronische Steuereinheit (ECU) sein kann, kann einen vorhergesagten Ausgang für den dritten Erfassungskanal, zum Beispiel wie unten gezeigt, berechnen: V_{OUT_CH3} = V_RAD × sin(2 × (ANGLE_MAG + 22.5°) × π/180º) (Gleichung 5) wobei ANGLE_MAG der Winkel ist und V_RAD der Radius ist, der aus den Ausgängen des ersten und des zweiten Erfassungskanals gemäß den Gleichungen 1 und 2, wie oben besprochen, berechnet wurde, und wobei V_{OUT_CH3} ein Vollbrückenausgang des dritten Kanals, wie zum Beispiel V_MID, ist. Bei Ausführungsformen, die unterschiedliche relative Ausrichtungen des ersten, des zweiten und des dritten Sensorelements haben, können die oben stehenden Gleichungen 3, 4 und 5 entsprechend geändert werden, um ihre relativen Ausrichtungen wiederzugeben. Um die Berechnungen zu vereinfachen, in Abwesenheit einer SIN-Funktion in der Controller-Mathematikbibliothek, kann SIN unter Verwendung einer Taylorreihen-Annäherung berechnet werden:
wobei z ANGLE_MAG in Bogenmaß (Radiant) ist. Für eine relativ hohe Präzision, können Glieder bis zu z¹¹ enthalten sein. In Abhängigkeit von Systemspezifikationen können andere Annäherungsverfahren oder eine andere Anzahl von Gliedern in einer Polynom-Annäherung bei anderen Umsetzungen verwendet werden.
2B ist ein Blockschaltbild einer anderen beispielhaften Umsetzung gemäß einer Ausführungsform. Die Schaltung 200b der 2B kann irgendwelche der Konzepte und Vorteile der Schaltung 200a der 2A umsetzen. Wie in 2B veranschaulicht, weist der Prozessor 210 ein Messungsberechnungsmodul 212 und ein Fehlererfassungsmodul 214 auf, um die diversen Funktionen, die hier beschrieben sind, auszuführen. Jedes dieser Module kann mit physischer Hardware umgesetzt werden. Das Messungsberechnungsmodul 212 kann Winkel und Radius berechnen. Das Messungsberechnungsmodul 212 kann zum Beispiel Winkel in Übereinstimmung mit Gleichung 1 und Radius in Übereinstimmung mit Gleichung 2 berechnen. Das Messfehlererfassungsmodul 214 kann einen Wert, der zu Daten von dem dritten Erfassungs- oder Verarbeitungskanal gehört, mit einem Wert vergleichen, der zu den Daten von dem ersten und dem zweiten Erfassungs- oder Verarbeitungskanal gehört, um zu erfassen, ob ein Sensorfehler besteht. Das Fehlererfassungsmodul 214 kann irgendwelche geeigneten Rechnungen ausführen, um den Vergleich zu unterstützen, wie zum Beispiel das Berechnen erwarteter dritter Kanaldaten aus den ersten Kanaldaten und den zweiten Kanaldaten. Das Fehlererfassungsmodul 214 kann zum Beispiel erwartete dritte Kanaldaten in Übereinstimmung mit Gleichung 5 berechnen und die berechneten erwarteten dritten Kanaldaten mit Daten aus dem dritten Kanal vergleichen. Die dritten Kanaldaten können Daten sein, die von dem dritten Erfassungskanal empfangen werden, oder ein Wert, der basierend auf Daten, die von dem dritten Erfassungskanal empfangen werden, berechnet wird. Bei einigen Ausführungsformen kann das Fehlererfassungsmodul 214 einen Sensorfehler angeben, falls zum Beispiel der Unterschied zwischen den erwarteten oder bestimmten dritten Kanaldaten und den tatsächlichen dritten Kanaldaten einen Schwellenwert überschreitet. Der Prozessor 210 in irgendeiner der veranschaulichten Ausführungsformen kann durch eine Host-Elektroniksteuereinheit (ECU) eines Electric Power Assisted Steering(ePAS)-Systems umgesetzt werden.
3 zeigt ein Flussdiagramm einer beispielhaften Umsetzung des Fehlererfassungsverfahrens, das hier beschrieben ist, gemäß einer Ausführungsform. Das Verfahren kann mit den Schaltungselementen und/oder physischer Hardware, die zu einem oder mehreren Modulen des Prozessors 210 gehören, der in den 2A–2B veranschaulicht ist, ausgeführt werden. Zu bemerken ist, dass alle oder Teile der Vorgänge 302, 304, 306, 308, 310, 312 und 314 je nach Fall gleichzeitig, kontinuierlich, periodisch, intermittierend, wiederholt oder iterativ ausgeführt werden können, und der veranschaulichte Prozess 300 in 3 ist nur ein Beispiel des hier gemäß einer Ausführungsform Offenbarten.
Bei Vorgang 302 werden die drei Magnetsensorsignale von drei Erfassungskanälen empfangen. Wie verbunden mit den 2A–2B oben besprochen, können die Signale von den drei Erfassungskanälen unter Verwenden der jeweiligen Verstärker 204a, 204b und 204c, der jeweiligen Abtastschaltungen 206a, 206b und 206c, der Filter 220 und der Schnittstelle 222 verarbeitet werden. Die empfangenen Magnetsensorsignale können digitale Signale sein. Jedes der drei Magnetsensorsignale, die bei Vorgang 302 erhalten werden, kann den jeweiligen Ausgängen der Sensorelemente 102a, 102b und 102c, die in Bezug zueinander gemäß den oben stehenden Beschreibungen ausgerichtet sind, entsprechen.
Bei Vorgang 304 können der Radius- und der Winkelwert mindestens teilweise basierend auf zwei der drei Signale, die bei Vorgang 302 empfangen werden, bestimmt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann der Winkelwert (zum Beispiel ANGLE_MAG) gemäß Gleichung 1, die oben besprochen wurde, bestimmt werden, und der Radiuswert (zum Beispiel V_RAD) kann gemäß Gleichung 2, die oben besprochen wurde, basierend auf den Sensorsignalen von dem ersten und dem zweiten Kanal (zum Beispiel 102a, 102b) bestimmt werden. Bei anderen Ausführungsformen können andere Typen von zwei unabhängigen Werten basierend auf zwei der drei Signale, die bei Vorgang 302 empfangen werden, zum Erfassen eines Sensorfehlers bestimmt werden.
Bei Vorgang 306 kann ein erwarteter Wert des dritten Sensorsignals bestimmt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann der erwartete Wert des dritten Sensorsignals gemäß Gleichung 5, die oben besprochen wurde, bestimmt werden, wenn das dritte Sensorelement zum Beispiel in etwa 22,5° in Bezug auf das erste Sensorelement ausgerichtet ist, und das zweite Sensorelement in etwa 45° zu dem ersten Sensorelement ausgerichtet ist. Bei diesem Beispiel können der Radius- und der Winkelwert bei Vorgang 304, die mindestens teilweise auf zwei der drei Signale, die bei Vorgang 302 empfangen wurden, basieren, verwendet werden, um den erwarteten dritten Sensorsignalwert (zum Beispiel V_{OUT_CH3}) zu bestimmen.
Bei Vorgang 308 wird der erwartete Wert des dritten Sensorsignals aus Vorgang 306 mit dem empfangenen dritten Kanalsignal bei Vorgang 302 verglichen. Wie oben in Zusammenhang mit dem Vorgang 302 besprochen, kann das dritte Kanalsignal ein verarbeitetes digitales Signal sein, da ähnliche Signalverarbeitung für das erste und das zweite Kanalsignal, aus welchen das erwartete dritte Kanalsignal bestimmt wird, ausgeführt werden kann.
Bei Vorgang 310 kann der Prozessor 210 bestimmen, ob der Unterschied zwischen dem erwarteten und dem empfangenen dritten Kanalsignal oberhalb eines Schwellenwerts liegt. Bei einigen Ausführungsformen kann ein geeigneter Schwellenwert auf einen bestimmten Wert oder Bereich von Werten eingestellt werden, und bei anderen Ausführungsformen kann ein geeigneter Schwellenwert auf einen Prozentwert eingestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann der Schwellenwert basierend auf den Spezifikationen und anderen Forderungen eines hier offenbarten Systems vordefiniert und/oder eingestellt werden. Bei einigen Ausführungsformen können zusätzliche Berechnungen ausgeführt werden, um unterschiedliche Typen von Fehlern zu bestimmen, wie zum Beispiel eine Abweichung von dem erwarteten V_RAD-Wert bei einer gegebenen Temperatur. Falls bestimmt wird, dass der Unterschied zwischen dem erwarteten und dem tatsächlichen dritten Sensorsignal unter einem Schwellenwert liegt, geht der Vorgang 300 zu Vorgang 312 weiter. Falls der Unterschied oberhalb des Schwellenwerts liegt oder falls bestimmt wird, dass andere Fehler bestehen, geht der Vorgang 300 zu Vorgang 314 weiter.
Bei Vorgang 312 kann der Vorgang 300 den Winkel, der bei Vorgang 304 bestimmt wurde, für weitere Vorgänge verwenden. Nachdem bestätigt wurde, dass die Winkelerfassung für die erforderliche Spezifikation präzise ist, kann das System, das Aspekte der vorliegenden Offenbarung umsetzt, zum Beispiel das System 100 in 1A, mit den Vorgängen unter Verwenden des wie oben bestimmten Winkels fortsetzen. Der Winkel kann zum Beispiel in Kraftfahrzeug-ePAS-Anwendungen oder anderen Servolenkungsanwendungen in Kraftfahrzeugen verwendet werden.
Bei Vorgang 314 kann der Prozessor 210 (2A–2B) angeben, dass ein Fehler in der Winkelmessung besteht. Ein Fehler kann durch Einstellen eines Fehlerflags angegeben werden. Bei einigen Ausführungsformen kann der Prozessor 210 konfiguriert sein, um zusätzliche Anweisungen als Reaktion auf das Erfassen des Winkelsensorfehlers auszuführen, wie zum Beispiel Abhilfevorgänge oder Notvorgänge. Alternativ oder zusätzlich kann der Prozessor 210 Daten zu anderen Modulen und/oder anderen physischen Vorrichtungen senden, um einen Fehler anzugeben.
Aspekte dieser Offenbarung können in diversen elektronischen Vorrichtungen umgesetzt werden. Beispiele für die elektronischen Vorrichtungen können, ohne auf sie beschränkt zu sein, elektronische Verbraucherprodukte, Teile von elektronischen Verbraucherprodukten, elektronische Testausstattung, Fahrzeugelektroniksysteme usw. aufweisen. Beispiele für die elektronischen Vorrichtungen können, ohne auf sie beschränkt zu sein, Rechenvorrichtungen, Kommunikationsvorrichtungen, elektronische Haushaltsgeräte, Kraftfahrzeug-Elektroniksysteme usw. aufweisen. Ferner können die elektronischen Vorrichtungen unfertige Erzeugnisse aufweisen.
Außer wenn es der Kontext unmissverständlich anders erfordert, sind in der Beschreibung und in den Ansprüchen die Wörter „umfassen“, „umfassend“, „aufweisen“, „aufweisend“ und dergleichen in einem inklusiven Sinn im Gegensatz zu einem exklusiven oder erschöpfenden Sinn zu verstehen, das heißt in dem Sinn von „aufweisend, aber nicht beschränkt auf“. Zusätzlich beziehen sich die Wörter „hier“, „oben“, „unten“ und Wörter mit ähnlicher Bedeutung, wenn sie in dieser Anmeldung verwendet werden, auf diese Anmeldung als ein Ganzes und nicht auf irgendwelche besonderen Abschnitte dieser Anmeldung. Wenn der Kontext es erlaubt, können Wörter in der oben stehenden ausführlichen Beschreibung bestimmter Ausführungsformen, die die Singular- oder Pluralzahl verwenden, auch jeweils die Plural- oder Singularzahl aufweisen. Wenn der Kontext es erlaubt, soll das Wort „oder“ in Bezug auf eine Liste von zwei oder mehr Elementen alle der folgenden Auslegungen des Worts decken: Irgendeines der Elemente in der Liste, alle Elemente in der Liste und irgendeine Kombination der Elemente in der Liste.
Außerdem soll konditionelle Sprache, die hier verwendet wird, wie zum Beispiel, unter anderen, „kann“, „könnte“, „z. B.“, „zum Beispiel“, „wie zum Beispiel“ und dergleichen, außer wenn spezifisch Anderes angegeben ist oder anderswie in dem Kontext, wie er verwendet wird, verstanden wird, im Allgemeinen vermitteln, dass bestimmte Ausführungsformen bestimmte Merkmale, Elemente und/oder Zustände enthalten, während andere Ausführungsformen sie nicht enthalten. Solche konditionelle Sprache bezweckt daher im Allgemeinen nicht anzudeuten, dass Merkmale, Elemente und/oder Zustände in irgendeiner Art für eine oder mehrere Ausführungsformen gefordert werden, oder dass eine oder mehrere Ausführungsformen notwendigerweise Logik enthalten, um mit oder ohne Zutun oder Aufforderung des Autors zu entscheiden, ob diese Merkmale, Elemente und/oder Zustände enthalten sind oder in irgendeiner besonderen Ausführungsform auszuführen sind.
Die oben stehende Beschreibung und Ansprüche können auf Elemente oder Merkmale als miteinander „verbunden“ oder „gekoppelt“ verweisen. Wie hier verwendet, außer wenn ausdrücklich Anderes angegeben ist, bedeutet „verbunden“, dass ein Element/Merkmal direkt oder indirekt mit einem anderen Element/Merkmal und nicht notwendigerweise mechanisch verbunden ist. Ebenso, außer wenn ausdrücklich Anderes angegeben ist, bedeutet „gekoppelt“, dass ein Element/Merkmal direkt oder indirekt mit einem anderen Element/Merkmal und nicht notwendigerweise mechanisch gekoppelt ist. Obwohl die unterschiedlichen Skizzen, die in den Figuren gezeigt sind, beispielhafte Einrichtungen von Elementen und Bauteilen abbilden, können daher zusätzliche eingreifende Elemente, Vorrichtungen, Merkmale oder Bauteile in einer tatsächlichen Ausführungsform vorhanden sein (unter der Annahme, dass die Funktionalität der abgebildeten Schaltungen nicht negativ beeinflusst wird).
Wie hier verwendet, enthält der Begriff „bestimmen“ eine große Vielfalt von Handlungen. Zum Beispiel kann „bestimmen“ Berechnen, Verarbeiten, Ableiten, Untersuchen, Nachschlagen (zum Beispiel Nachschlagen in einer Tabelle, einer Datenbank oder einer anderen Datenstruktur), Ermitteln und dergleichen enthalten. „Bestimmen“ kann auch Empfangen (zum Beispiel Empfangen von Informationen), Zugreifen (zum Beispiel Zugreifen auf Daten auf einen Speicher) und dergleichen enthalten. „Bestimmen“ kann auch Lösen, Auswählen, Wählen, Erstellen und dergleichen enthalten. Ferner kann eine „Kanalbreite“, wie sie hier verwendet wird, eine Bandbreite bei bestimmten Aspekten enthalten oder als solche bezeichnet werden.
Die verschiedenen Vorgänge und Verfahren, die oben beschrieben sind, können durch irgendein geeignetes Mittel ausgeführt werden, das in der Lage ist, die Vorgänge auszuführen, wie zum Beispiel unterschiedliche Hardware- und/oder Software-Bauteile, Schaltungen und/oder ein Modul/Module. Im Allgemeinen können die Vorgänge, die in den Figuren veranschaulicht sind, durch entsprechende funktionale Mittel ausgeführt werden, die zum Ausführen der Vorgänge fähig sind.
Die diversen veranschaulichenden Logikblöcke, Module und Schaltungen, die in Verbindung mit der vorliegenden Offenbarung beschrieben sind, können mit einem Allzweckprozessor, einem digitalen Signalprozessor (DSP), einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), einem feldprogrammierbaren Gate Array(FPGA)-Signal oder einer anderen programmierbaren Logikvorrichtung (PLD), separater Gate- oder Transistorlogik, separaten Hardwarebestandteilen oder irgendeiner Kombination davon, die konzipiert ist, um die hier beschriebenen Funktionen auszuführen, umgesetzt oder ausgeführt werden. Ein Allzweckprozessor kann ein Mikroprozessor sein, aber in der Alternative kann der Prozessor irgendein handelsüblicher erhältlicher Prozessor, Controller, Mikrocontroller oder eine Zustandsmaschine sein. Ein Prozessor kann auch als eine Kombination von Rechenvorrichtungen umgesetzt sein, zum Beispiel eine Kombination aus einem DSP und einem Mikroprozessor, einer Mehrzahl von Mikroprozessoren, einem oder mehreren Mikroprozessoren verbunden mit einem DSP-Kern, oder irgendeiner solchen Konfiguration.
Die hier offenbarten Verfahren weisen einen oder mehrere Vorgänge oder Handlungen zum Verwirklichen des beschriebenen Verfahrens auf. Die Verfahrensschritte und/oder Handlungen können miteinander ausgetauscht werden, ohne vom Geltungsbereich der Ansprüche abzuweichen. Mit anderen Worten können, außer wenn eine spezifische Reihenfolge von Vorgängen oder Handlungen spezifiziert ist, die Reihenfolge und/oder der Gebrauch spezifischer Schritte und/oder Handlungen geändert werden, ohne vom Geltungsbereich der Ansprüche abzuweichen.
Es ist klar, dass die Umsetzungen nicht auf die präzise Konfiguration und Bauteile, die oben veranschaulicht sind, beschränkt sind. Diverse Abänderungen, Änderungen und Variationen können an der Einrichtung, dem Betrieb und den Einzelheiten der Verfahren und Geräte, die oben beschrieben sind, ausgeführt werden, ohne vom Geltungsbereich der Umsetzungen abzuweichen.
Obwohl diese Erfindung hinsichtlich bestimmter Ausführungsformen beschrieben wurde, fallen andere Ausführungsformen, die für den Durchschnittsfachmann ersichtlich sind, darunter Ausführungsformen, die nicht alle der Merkmale und Vorteile, die hier dargelegt sind, aufweisen, ebenfalls in den Geltungsbereich dieser Erfindung. Außerdem können die verschiedenen Ausführungsformen, die oben beschrieben sind, kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen bereitzustellen. Zusätzlich können bestimmte Merkmale, die in dem Kontext einer Ausführungsform gezeigt sind, auch in andere Ausführungsformen aufgenommen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO-26262 [0025]

Claims

Gerät zur Sensorfehlererfassung, wobei das Gerät Folgendes aufweist: einen ersten Erfassungskanal, der ein erstes Magnetsensorelement aufweist, einen zweiten Erfassungskanal, der ein zweites Magnetsensorelement aufweist, wobei das zweite Sensorelement in einem ersten Winkel in Bezug auf das erste Sensorelement ausgerichtet ist, einen dritten Erfassungskanal, der ein drittes Magnetsensorelement aufweist, wobei das dritte Sensorelement in einem zweiten Winkel in Bezug auf das erste Sensorelement ausgerichtet ist, wobei der zweite Winkel von dem ersten Winkel unterschiedlich ist, und einen Prozessor, der konfiguriert ist, um: erste Sensordaten von dem ersten Erfassungskanal, zweite Sensordaten von dem zweiten Erfassungskanal und dritte Sensordaten von dem dritten Erfassungskanal zu empfangen, erwartete dritte Sensordaten aus den ersten Sensordaten und den zweiten Sensordaten zu berechnen, und einen Sensorfehler mindestens teilweise basierend auf einem Vergleich der erwarteten dritten Sensordaten mit den dritten Sensordaten zu erfassen.
Gerät nach Anspruch 1, wobei der Prozessor ferner konfiguriert ist, um: einen magnetischen Winkel und einen Sensorausgangsradius mindestens teilweise basierend auf den ersten Sensordaten und den zweiten Sensordaten zu bestimmen, und die erwarteten dritten Sensordaten mindestens teilweise basierend auf dem magnetischen Winkel und dem Sensorausgangsradius zu berechnen.
Gerät nach Anspruch 2, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um den magnetischen Winkel unter Verwenden einer arctan-Funktion zu berechnen.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste, das zweite und das dritte Magnetsensorelement jeweils einen Magnetwiderstandsensor aufweisen.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Winkel in etwa die Hälfte des ersten Winkels beträgt.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste, der zweite und der dritte Erfassungskanal jeweils ferner einen Verstärker und eine Abtastschaltung aufweisen.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste, der zweite und der dritte Erfassungskanal in einem einzigen Die verkörpert sind.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste, das zweite und das dritte Magnetsensorelement gemeinsam angeordnet sind.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste, das zweite und das dritte Magnetsensorelement konfiguriert sind, um einen Differenzausgang bereitzustellen.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gerät konfiguriert ist, um ein Fehlerflag als Reaktion darauf, dass der erfasste Fehler einen Schwellenwert erfüllt, bereitzustellen.
Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Sensorelement, das zweite Sensorelement und ein drittes Sensorelement des dritten Erfassungskanals jeweils eine Vollbrücke aufweisen.
Elektronisches Servolenkungssystem, das das Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Verfahren zur Sensorfehlererfassung, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Empfangen erster Sensordaten von einem ersten Erfassungskanal, zweiter Sensordaten von einem zweiten Erfassungskanal, und dritter Sensordaten, die zu einem dritten Erfassungskanal gehören, Bestimmen eines Winkels und eines Radius mindestens teilweise basierend auf den ersten Sensordaten und den zweiten Sensordaten, Berechnen der erwarteten dritten Sensordaten mindestens teilweise basierend auf dem Winkel und dem Radius, und Erfassen des Sensorfehlers mindestens teilweise basierend auf einem Vergleich der erwarteten dritten Sensordaten mit den dritten Sensordaten, wobei der erste Erfassungskanal ein erstes Magnetsensorelement aufweist, wobei der zweite Erfassungskanal ein zweites Magnetsensorelement aufweist, wobei das zweite Sensorelement in einem ersten Winkel in Bezug auf das erste Sensorelement ausgerichtet ist, wobei der dritte Erfassungskanal ein drittes Magnetsensorelement aufweist, wobei das dritte Sensorelement in einem zweiten Winkel in Bezug auf das erste Sensorelement ausgerichtet ist, wobei der zweite Winkel von dem ersten Winkel unterschiedlich ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Bestimmen des Winkels das Berechnen des Winkels unter Verwenden einer arctan-Funktion aufweist.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, das ferner das Bereitstellen eines Fehlerflags als Reaktion darauf, dass der erfasste Fehler einen Schwellenwert erfüllt, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 13, 14 oder 15, wobei das erste, das zweite und das dritte Magnetsensorelement jeweils einen anisotropen Magnetwiderstand(AMR)-Sensor aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 13, 14, 15 oder 16, wobei der zweite Winkel etwa die Hälfte des ersten Winkels beträgt.
Gerät zur Sensorfehlererfassung, wobei das Gerät Folgendes aufweist: einen ersten Erfassungskanal, der ein erstes Magnetsensorelement aufweist, einen zweiten Erfassungskanal, der ein zweites Magnetsensorelement aufweist, einen dritten Erfassungskanal, und einen Prozessor, der konfiguriert ist, um: erste Sensordaten von dem ersten Erfassungskanal, zweite Sensordaten von dem zweiten Erfassungskanal und dritte Sensordaten von dem dritten Erfassungskanal zu empfangen, einen Winkel und einen Radius mindestens teilweise basierend auf den ersten Sensordaten und den zweiten Sensordaten zu bestimmen, die erwarteten dritten Sensordaten mindestens teilweise basierend auf dem Winkel und dem Radius zu berechnen, und einen Sensorfehler mindestens teilweise basierend auf einem Vergleich der erwarteten dritten Sensordaten mit den dritten Sensordaten zu erfassen.
Gerät nach Anspruch 18, wobei der dritte Erfassungskanal ein drittes Magnetsensorelement aufweist.
Gerät nach Anspruch 19, wobei das erste Sensorelement, das zweite Sensorelement und das dritte Sensorelement jeweils einen anisotropen Vollbrücken-Magnetwiderstand(AMR)-Sensor aufweisen.