DE102022205057A1

DE102022205057A1 - Winkelsensor mit unterschiedlichen Messwegen und einem Sicherheitsweg

Info

Publication number: DE102022205057A1
Application number: DE102022205057.6A
Authority: DE
Inventors: Friedrich RASBORNIG; Wolfgang Granig; Dirk Hammerschmidt; Benjamin Kollmitzer; Bernhard Schaffer
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2021-05-24
Filing date: 2022-05-20
Publication date: 2022-11-24
Also published as: US20220373318A1

Abstract

Ein Winkelsensor kann einen ersten Winkelmessweg zum Bestimmen einer Winkelposition auf Basis von Sensorwerten aus einem ersten Satz von Erfassungselementen umfassen. Der Winkelsensor kann einen zweiten Winkelmessweg zum Bestimmung der Winkelposition auf Basis von Sensorwerten aus einem zweiten Satz von Erfassungselementen umfassen. Ein Typ des zweiten Satzes von Erfassungselementen ist von einem Typ des ersten Satzes von Erfassungselementen verschieden. Der Winkelsensor kann einen Sicherheitsweg zum Durchführen eines Satzes von Sicherheitsprüfungen umfassen, wobei der Satz von Sicherheitsprüfungen eine dem ersten Winkelmessweg zugeordnete erste Vektorlängenprüfung und eine dem zweiten Winkelmessweg zugeordnete zweite Vektorlängenprüfung umfasst. Der Winkelsensor kann eine Ausgangskomponente zum Bereitstellen einer Angabe eines Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen umfassen.

Description

Ein Winkelsensor kann einen Satz von Erfassungskomponenten umfassen, die eine Stärke verschiedener Komponenten (z.B. einer x-Komponente und einer y-Komponente) eines Magnetfelds erfassen, das von einem Zielobjekt erzeugt oder verzerrt wird. Der Winkelsensor kann eine Winkelposition des Zielobjekts auf Basis der Stärke der Komponenten des Magnetfelds bestimmen und einen Ausgang bereitstellen, der die durch den Winkelsensor bestimmte Winkelposition angibt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Winkelsensor, eine Vorrichtung und ein Verfahren mit verbesserten Charakteristika bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch einen Winkelsensor gemäß Anspruch 1, eine Vorrichtung gemäß Anspruch 16 und ein Verfahren gemäß Anspruch 20 gelöst.
Ein Winkelsensor umfasst bei einigen Implementierungen einen ersten Winkelmessweg zum Bestimmen einer Winkelposition auf Basis von Sensorwerten aus einem ersten Satz von Erfassungselementen; einen zweiten Winkelmessweg zum Bestimmen der Winkelposition auf Basis von Sensorwerten aus einem zweiten Satz von Erfassungselementen, wobei ein Typ des zweiten Satzes von Erfassungselementen von einem Typ des ersten Satzes von Erfassungselementen verschieden ist; einen Sicherheitsweg zum Durchführen eines Satzes von Sicherheitsprüfungen, wobei der Satz von Sicherheitsprüfungen eine dem ersten Winkelmessweg zugeordnete erste Vektorlängenprüfung und eine dem zweiten Winkelmessweg zugeordnete zweite Vektorlängenprüfung umfasst; und eine Ausgangskomponente zum Bereitstellen einer Angabe eines Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen.
Eine Vorrichtung umfasst bei einigen Implementierungen einen ersten Winkelmessweg zur Bestimmung einer ersten Winkelposition, wobei der erste Winkelmessweg einen ersten Satz von magnetoresistiven (MR-) Erfassungselementen umfasst; einen zweiten Winkelmessweg zur Bestimmung einer zweiten Winkelposition, wobei der zweite Winkelmessweg entweder einen Satz von Hall-basierten Erfassungselementen oder einen zweiten Satz von MR-Erfassungselementen umfasst; einen Sicherheitsweg zum Durchführen einer ersten Vektorlängenprüfung für Sensorwerte auf dem ersten Winkelmessweg und/oder zum Durchführen einer zweiten Vektorlängenprüfung für Sensorwerte auf dem zweiten Winkelmessweg; und eine Ausgangskomponente zum Bereitstellen einer Angabe eines Ergebnisses der ersten Vektorlängenprüfung oder der zweiten Vektorlängenprüfung.
Ein Verfahren umfasst bei einigen Implementierungen die folgenden Schritte: Bestimmen, durch ein System, einer ersten Winkelposition auf Basis von Sensorwerten, die einem ersten Satz von Erfassungselementen auf einem ersten Winkelmessweg zugeordnet sind; Bestimmen, durch das System, einer ersten Vektorlänge auf Basis der Sensorwerte, die dem ersten Satz von Erfassungselementen zugeordnet sind; Bestimmen, durch das System, einer zweiten Winkelposition auf Basis von Sensorwerten, die einem zweiten Satz von Erfassungselementen auf einem zweiten Winkelmessweg zugeordnet sind, wobei ein Messbereich des zweiten Satzes von Erfassungselementen von einem Messbereich des ersten Satzes von Erfassungselementen verschieden ist; Bestimmen, durch das System, einer zweiten Vektorlänge auf Basis der Sensorwerte, die dem zweiten Satz von Erfassungselementen zugeordnet sind; und Durchführen, durch das System, eines Satzes von Sicherheitsprüfungen, wobei der Satz von Sicherheitsprüfungen Folgendes umfasst: eine der ersten Vektorlänge zugeordnete erste Vektorlängenprüfung, eine der zweiten Vektorlänge zugeordnete zweite Vektorlängenprüfung und/oder eine Vergleichsprüfung, die der ersten Winkelposition und der zweiten Winkelposition zugeordnet ist.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher erläutert, wobei:

1A und 1B Diagramme zu Beispieloperationen eines Systems sind, das einen Winkelsensor mit unterschiedlichen Winkelmesswegen und einem Sicherheitsweg aufweist, wie vorliegend beschrieben.
2A - 2H Diagramme zu Beispielimplementierungen des Systems mit dem Winkelsensor einschließlich unterschiedlicher Messwege und eines Sicherheitswegs, wie vorliegend beschrieben, sind.
3ein Diagramm ist, das die Verwendung einer einzelnen Auswertung eines Koordinatendrehungs-Digitalcomputeralgorithmus zum Berechnen einer Winkelposition und einer Vektorlänge darstellt, wie vorliegend beschrieben.
4A - 4F Diagramme zu Beispielimplementierungen zur Kommunikation einer Angabe eines Sicherheitsprüfungsergebnisses, wie vorliegend beschrieben, sind.
5 ein Flussdiagramm eines Beispielprozesses mit Bezug auf einen Winkelsensor ist, der unterschiedliche Winkelmesswege und einen Sicherheitsweg umfasst, wie vorliegend beschrieben.

Die folgende ausführliche Beschreibung von Beispielimplementierungen nimmt auf die beigefügten Zeichnungen Bezug. In verschiedenen Zeichnungen können gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sein.
Ein Winkelsensor kann dazu konstruiert sein, eine Winkelposition eines Zielobjektes (z.B. eines drehbaren Objektes) in einer gegebenen Anwendung zu bestimmen. Zum Beispiel ist ein Winkelsensor in einer Anwendung mit elektronischer Lenkkraftverstärkung (Electronic Power Steering; EPS) zum Bestimmen der Winkelposition einer Lenksäule verwendbar. In manchen Anwendungen kann es notwendig sein, die funktionale Sicherheit des Winkelsensors sicherzustellen.
Die funktionale Sicherheit lässt sich allgemein definieren als das Nichtvorhandensein eines unzumutbaren Risikos (z.B. für ein System, eine Umgebung, Menschen und/oder dergleichen) aufgrund von Gefahren, die durch Ausfallverhalten (z.B. einen systematischen Ausfall, einen zufälligen Ausfall oder dergleichen) des Winkelsensors entstehen. Zur Vorgabe von Anforderungen zur funktionalen Sicherheit eines Winkelsensors wird in der Kraftfahrzeugtechnik ein ASIL-Schema verwendet (Automotive Safety Integrity Level; Kraftfahrzeugsicherheits-Integritätsniveau). Das ASIL-Schema ist ein Schema der Risikoklassifizierung, das durch die Norm 26262 der internationalen Organisation für Normung (ISO) definiert ist (unter dem Titel Functional Safety for Road Vehicles; Funktionale Sicherheit für Straßenfahrzeuge), die eine Norm zur funktionalen Sicherheit elektrischer und/oder elektronischen Systeme in Serienfahrzeugen darstellt. Eine ASIL-Klassifizierung definiert Sicherheitsanforderungen, die zur Einhaltung der Norm ISO 26262 notwendig sind. Ein ASIL wird erstellt, indem eine Risikoanalyse einer potentiellen Gefahr durchgeführt und dabei die Schwere, der Gefährdungsgrad und die Steuerbarkeit eines Szenarios des Fahrzeugbetriebs untersucht werden. Ein Sicherheitsziel für diese Gefahr ist wiederum maßgeblich für die ASIL-Anforderungen. In der Norm werden vier ASILs identifiziert: ASIL A, ASIL B, ASIL C, ASIL D. ASIL D gibt die höchsten Integritätsanforderungen vor und ASIL A die niedrigsten. Für Gefahren mit niedrigem Risiko (die daher keine Sicherheitsmaßnahmen nach ISO 26262 erfordern) wird das Qualitätsmanagement (QM) identifiziert. In manchen Fällen ist es wünschenswert oder erforderlich, dass ein Winkelsensor ein hohes ASIL erreicht. So kann es zum Beispiel wünschenswert oder erforderlich sein, dass ein Winkelsensor, der in einer gegebenen Anwendung verwendet wird, ASIL B, ASIL C oder ASIL D erreicht. Um die funktionale Sicherheit eines Winkelsensors zu gewährleisten, sollte ein Sicherheitsmechanismus implementiert sein, mit dem ein Ausfallverhalten identifiziert und signalisiert werden kann.
Mit einigen hier beschriebenen Implementierungen wird ein Winkelsensor mit unterschiedlichen Winkelmesswegen und einem Sicherheitsweg bereitgestellt. Bei einigen Implementierungen umfasst der Winkelsensor einen ersten Winkelmessweg zum Bestimmen einer Winkelposition auf Basis von Sensorwerten aus einem ersten Satz von Erfassungselementen und einen zweiten Winkelmessweg zum Bestimmen der Winkelposition auf Basis von Sensorwerten aus einem zweiten Satz von Erfassungselementen. Der erste und der zweite Satz von Erfassungselementen sind hier Erfassungselemente unterschiedlichen Typs, was bedeutet, dass der erste Winkelmessweg und der zweite Winkelmessweg unterschiedliche Messwege sind. Zum Beispiel kann der erste Satz von Erfassungselementen ein Satz magnetoresistiver (MR-) Erfassungselemente sein (z.B. ein Satz Anisotroper-Magnetwiderstand-(Anisotropic Magnetoresistance; AMR)-Elemente, Riesen-Magnetwiderstand-(Giant Magnetoresistance; GMR)-Elemente, Tunnelmagnetwiderstand-(Tunnel Magnetoresistance; TMR)-Elemente oder dergleichen), und der zweite Satz von Erfassungselementen kann ein Satz Hall-basierter Erfassungselemente sein (z.B. ein Satz von Erfassungselementen, deren Funktion auf dem Hall-Effekt basiert). Die Verwendung unterschiedlicher Winkelmesswege bietet sowohl eine Redundanz der Winkelmessung als auch eine Unterschiedlichkeit der Erfassungsprinzipien, so dass die funktionale Sicherheit des Winkelsensors verbessert wird (z.B. verglichen mit einem Winkelsensor mit nur einem Sensorweg oder einem Winkelsensor mit redundanten Sensorwegen, die das gleiche Erfassungsprinzip verwenden).
Der Winkelsensor umfasst zusätzlich einen Sicherheitsweg zum Durchführen eines Satzes von Sicherheitsprüfungen, die dem ersten Winkelmessweg und/oder dem zweiten Winkelmessweg zugeordnet sind. Der Satz von Sicherheitsprüfungen kann zum Beispiel eine erste Vektorlängenprüfung, die dem ersten Winkelmessweg zugeordnet ist, eine zweite Vektorlängenprüfung, die dem zweiten Winkelmessweg zugeordnet ist, oder eine Vergleichsprüfung umfassen, die dem ersten und dem zweiten Winkelmessweg zugeordnet ist. Bei einigen Implementierungen ermöglicht der Sicherheitsweg das Erfassen eines Ausfallwegs (z.B. in dem ersten Winkelmessweg oder in dem zweiten Winkelmessweg), wodurch die funktionale Sicherheit des Winkelsensors verbessert wird.
Die 1A und 1B sind Diagramme zu Beispieloperationen eines Systems 100, das einen Winkelsensor 102 mit unterschiedlichen Winkelmesswegen und einem Sicherheitsweg aufweist, wie vorliegend beschrieben. Wie in 1A gezeigt, umfasst das System 100 einen Sensor 102, der einen Winkelmessweg 104, einen Winkelmessweg 106, einen Sicherheitsweg 108 und eine Digitalausgangskomponente 110 aufweist. Wie außerdem gezeigt, umfasst das System 100 eine Steuereinrichtung 180. Nachfolgend werden die Komponenten des Systems 100 und danach ein Beispielbetrieb des Systems 100 beschrieben. Bei einigen Implementierungen sind der erste Winkelmessweg 104, der zweite Winkelmessweg 106 und der Sicherheitsweg 108 auf einer monolithischen Halbeitervorrichtung (z.B. einem einzelnen Chip) integriert.
Ein Winkelmessweg (z.B. der Winkelmessweg 104, der Winkelmessweg 106) umfasst eine oder mehrere Komponenten, die der Bestimmung einer Winkelposition θ (Theta) eines Zielobjektes (nicht gezeigt) auf Basis eines Satzes von Sensorwerten zugeordnet sind. Zum Beispiel kann der Satz der Sensorwerte einen Wert eines Signals, mit dem eine y-Komponente der Winkelposition θ angegeben ist (auch als Sinuswert bezeichnet), und einen Wert eines Signals umfassen, mit dem eine x-Komponente der Winkelposition θ angegeben ist (auch als Cosinuswert bezeichnet). Ein gegebener Winkelmessweg kann hier eine Winkelposition θ des Zielobjekts auf Basis der y-Komponente und der x-Komponente bestimmen (z.B. durch Berechnen eines Arkustangens der y-Komponente, geteilt durch die x-Komponente).
Bei einigen Implementierungen nutzen der Winkelmessweg 104 und der Winkelmessweg 106 Erfassungselemente verschiedenen Typs, was bedeutet, dass der Winkelmessweg 104 und der Winkelmessweg 106 unterschiedliche Messwege sind. Bei einigen Implementierungen ist ein Messbereich auf dem ersten Winkelmessweg 104 von einem Messbereich auf dem zweiten Winkelmessweg 106 verschieden. Weitere Details zu Beispielimplementierungen des Winkelmesswegs 104 und des Winkelmessweg 106 werden unten mit Bezug auf 2A - 2H genannt.
Der Sicherheitsweg 108 umfasst eine oder mehrere Komponenten, die der Durchführung einer oder mehrerer Sicherheitsprüfungen zugeordnet sind, welche dem Winkelsensor 102 zugeordnet sind. Bei einigen Implementierungen umfassen die ein oder mehreren Sicherheitsprüfungen eine Vektorlängenprüfung, die dem Winkelmessweg 104 zugeordnet ist. Bei einigen Implementierungen umfassen die ein oder mehreren Sicherheitsprüfungen eine Vektorlängenprüfung, die dem Winkelmessweg 106 zugeordnet ist. Bei einigen Implementierungen umfassen die ein oder mehreren Sicherheitsprüfungen eine Vergleichsprüfung, die der Winkelposition θ, wie auf dem Winkelmessweg 104 bestimmt, und der Winkelposition θ, wie auf dem Winkelmessweg 106 bestimmt, zugeordnet ist.
Bei einigen Implementierungen, wie in 1A gezeigt, ist der Sicherheitsweg 108 ausgebildet zum Empfangen von Sensorwerten aus dem Winkelmessweg 104, Sensorwerten aus dem Winkelmessweg 106, Informationen, die einer Vektorlänge r_a zugeordnet sind, die den Sensorwerten aus dem Winkelmessweg 104 zugeordnet ist, Informationen, die einer Vektorlänge r_b zugeordnet sind, die den Sensorwerten aus dem Winkelmessweg 106 zugeordnet ist, Informationen, die auf dem Winkelmessweg 104 bestimmten Winkelposition θ_a zugeordnet sind, Informationen, die der auf dem Winkelmessweg 106 bestimmten Winkelposition θ_b zugeordnet sind, und/oder eine oder mehrere Einzelinformationen, die der Durchführung der ein oder mehreren Sicherheitsprüfungen zugeordnet sind, wie vorliegend beschrieben. Bei einigen Implementierungen ist der Sicherheitsweg 108 dazu ausgebildet, eine Sicherheitsangabe (z.B. eine Ausfallangabe, eine Fehlerangabe, eine Deaktivierungsangabe, eine OK-Angabe oder dergleichen) für die Digitalausgangskomponente 110 bereitzustellen.
Die Digitalausgangskomponente 110 umfasst eine oder mehrere Komponenten, die der Erzeugung und Übertragung eines oder mehrerer Ausgänge zugeordnet sind (z.B. eines Ausgangs, der Sensordaten trägt, eines Ausgangs, der eine Angabe eines Ergebnisses der ein oder mehreren Sicherheitsprüfungen trägt, oder dergleichen). Bei einigen Implementierungen, wie in 1A gezeigt, kann die Digitalausgangskomponente 110 ein oder mehrere Signale aus dem Winkelmessweg 104, dem Winkelmessweg 106 und dem Sicherheitsweg 108 empfangen und kann entsprechend die ein oder mehreren Ausgänge erzeugen und übertragen. Bei einigen Implementierungen überträgt die Digitalausgangskomponente 110 die ein oder mehreren Ausgänge an die Steuereinrichtung 180.
Die Steuereinrichtung 180 umfasst eine oder mehrere Komponenten, die der Steuerung eines oder mehrerer elektrischer Systeme und/oder elektrischer Subsysteme auf Basis von Informationen zugeordnet sind, die der Sensor 102 bereitstellt. Die Steuereinrichtung 180 kann zum Beispiel einen Mikrocontroller (µC) oder eine elektronische Steuereinheit (Electronic Control Unit; ECU) umfassen, neben weiteren Beispielen. Bei einigen Implementierungen kann die Steuereinrichtung 180 fähig sein, die ein oder mehreren elektrischen Systeme und/oder elektrischen Subsysteme auf Basis von aus dem Sensor 102 empfangenen Informationen zu kalibrieren, zu steuern, einzustellen und/oder dergleichen. Zum Beispiel kann bei einigen Implementierungen die Steuereinrichtung 180 dazu ausgebildet sein, eine Winkelposition θ des Zielobjekts und/oder eine oder mehrere weitere Einzelinformationen zu bestimmen (z.B. eine Drehgeschwindigkeit des Zielobjekts, eine Drehrichtung des Zielobjekts oder dergleichen), Informationen zu bestimmen, die den ein oder mehreren Sicherheitsprüfungen für den Sensor 102 zugeordnet sind, und/oder solche Informationen bereitzustellen oder auf Basis solcher Informationen eine oder mehrere Operationen durchzuführen, die der Steuerung der ein oder mehreren elektrischen Systeme und/oder elektrischen Subsysteme zugeordnet sind. Bei einigen Implementierungen ist die Steuereinrichtung 180 so mit dem Sensor 102 verbunden, dass die Steuereinrichtung 180 über eine oder mehrere Übertragungsschnittstellen und/oder über eine oder mehrere Ausgangsanschlüsse Informationen (z.B. ein oder mehrere Signale) aus dem Sensor 102 empfangen kann.
Ein Beispielbetrieb des Systems 100 ist in 1A dargestellt. Wie mit Bezugszeichen 150 gezeigt, bestimmt der Winkelmessweg 104 eine Winkelposition θ_a. Bei einigen Implementierungen bestimmt der Winkelmessweg 104 die Winkelposition θ_a auf Basis von Sensorwerten, die durch den Satz von Erfassungselementen auf dem Winkelmessweg 104 bereitgestellt sind (z.B. durch einen Satz von MR-Erfassungselementen, etwa einen Satz von AMR-Erfassungselementen). Bei einigen Implementierungen stellt der Winkelmessweg 104 ein oder mehrere Signale für den Sicherheitsweg 108 bereit. Die ein oder mehreren durch den Winkelmessweg 104 für den Sicherheitsweg 108 bereitgestellten Signale können zum Beispiel ein oder mehrere Signale umfassen, die die Sensorwerte aus dem Winkelmessweg 104, eine Vektorlänge r_a, die aus den Sensorwerten berechnet ist (z.B. wenn der Winkelmessweg 104 zum Berechnen der Vektorlänge r_a ausgebildet ist), und/oder die Winkelposition θ_a angeben. Ferner stellt bei einigen Implementierungen der Winkelmessweg 104 ein Signal, das die Winkelposition θ_a angibt, für die Digitalausgangskomponente 110 bereit.
Wie mit Bezugszeichen 152 gezeigt, bestimmt der Winkelmessweg 106 eine Winkelposition θ_b. Bei einigen Implementierungen bestimmt der Winkelmessweg 106 die Winkelposition θ_b auf Basis von Sensorwerten, die durch den Satz von Erfassungselementen auf dem Winkelmessweg 106 bereitgestellt sind (z.B. durch einen Satz von Hall-basierten Erfassungselementen oder einen Satz von MR-Erfassungselementen, etwa einen Satz von GMR-Erfassungselementen oder TMR-Erfassungselementen). Bei einigen Implementierungen stellt der Winkelmessweg 106 ein oder mehrere Signale für den Sicherheitsweg 108 bereit. Das eine oder die mehreren Signale, die durch den Winkelmessweg 106 für den Sicherheitsweg 108 bereitgestellt sind, können zum Beispiel ein oder mehrere Signale umfassen, die die Sensorwerte aus dem Winkelmessweg 106, eine Vektorlänge r_b, die aus den Sensorwerten berechnet ist (z.B. wenn der Winkelmessweg 106 zum Berechnen der Vektorlänge r_b ausgebildet ist), und/oder die Winkelposition θ_b angeben. Ferner stellt bei einigen Implementierungen der Winkelmessweg 106 ein Signal, das die Winkelposition θ_b angibt, für die Digitalausgangskomponente 110 bereit.
Wie mit Bezugszeichen 154 gezeigt, bestimmt der Sicherheitsweg 108 die Vektorlänge r_a, die dem Winkelmessweg 104 zugeordnet ist, und die Vektorlänge r_b, die dem Winkelmessweg 106 zugeordnet ist. Bei einigen Implementierungen bestimmt der Sicherheitsweg 108 die Vektorlänge r_a durch Empfangen einer Angabe der Vektorlänge r_a aus dem Winkelmessweg 104, wie oben beschrieben (z.B. wenn der Winkelmessweg 104 zum Berechnen der Vektorlänge r_a ausgebildet ist). Alternativ bestimmt bei einigen Implementierungen der Sicherheitsweg 108 die Vektorlänge r_a durch Berechnen der Vektorlänge r_a auf Basis der Sensorwerte, die aus dem Winkelmessweg 104 empfangen werden. Ebenso bestimmt der Sicherheitsweg 108 die Vektorlänge r_b durch Empfangen einer Angabe der Vektorlänge r_b aus dem Winkelmessweg 106, wie oben beschrieben (z.B. wenn der Winkelmessweg 106 zum Berechnen der Vektorlänge r_b ausgebildet ist). Alternativ bestimmt bei einigen Implementierungen der Sicherheitsweg 108 die Vektorlänge r_b durch Berechnen der Vektorlänge r_b auf Basis der Sensorwerte, die aus dem Winkelmessweg 106 empfangen werden.
Bei einigen Implementierungen ist eine gegebene Vektorlänge r (z.B. die Vektorlänge r_a, die Vektorlänge r_b) mithilfe der folgenden Gleichung bestimmt: $r = sqrt (X^{2} + Y 2),$
wobei X die x-Komponente der Winkelposition θ und Y die y-Komponente der Winkelposition θ ist. Das heißt, die Vektorlänge r entspricht einer Magnitude des elektrischen Vektors, dessen Elemente durch den Kanal der x-Komponente (Cosinus) und den Kanal der y-Komponente (Sinus) eines gegebenen Winkelmesswegs gegeben sind. Zu beachten ist, dass die Vektorlänge r von der Winkelposition θ unabhängig ist.
Wie mit Bezugszeichen 156 gezeigt, führt der Sicherheitsweg 108 eine oder mehrere Sicherheitsprüfungen durch. Bei einigen Implementierungen basiert jede Sicherheitsprüfung, die der Sicherheitsweg 108 durchführt, auf der Vektorlänge r_a, der Winkelposition θ_a, der Vektorlänge r_b und/oder der Winkelposition θ_b.
Bei einigen Implementierungen umfassen die ein oder mehreren Sicherheitsprüfungen eine oder mehrere Vektorlängenprüfungen. Zum Beispiel können die ein oder mehreren Sicherheitsprüfungen eine Vektorlängenprüfung, die der Vektorlänge r_a zugeordnet ist, und/oder eine Vektorlängenprüfung umfassen, die der Vektorlänge r_b zugeordnet ist. Im idealen Szenario bleibt die gegebene Vektorlänge r (z.B. die Vektorlänge r_a, die Vektorlänge r_b) während des Betriebs des Sensors 102 konstant (z.B. aufgrund des Prinzips, dass cos²θ + sin²θ = 1). Wenn zum Beispiel in einem Sensorkanal (z.B. dem Kanal der x-Komponente oder dem Kanal der y-Komponente) eines gegebenen Winkelmesswegs (z.B. des Winkelmesswegs 104 oder des Winkelmesswegs 106) ein Haftfehler (stuck-at fault) auftritt, ändert sich die Vektorlänge r als Funktion des Winkels θ. Diese Veränderung der Vektorlänge r kann durch die Vektorlängenprüfung erfasst werden, die durch den Sicherheitsweg 108 durchgeführt wird. Bei der Durchführung der Vektorlängenprüfung bestimmt daher der Sicherheitsweg 108, ob die Vektorlänge r in einem zulässigen Vektorlängenbereich bleibt (z.B. in einem Vektorlängenbereich, der durch eine minimale Vektorlänge rmin und eine maximale Vektorlänge r_max) definiert ist. 1B ist ein Diagramm, das eine Visualisierung einer Vektorlängenprüfung darstellt. Bei der in 1B gezeigten Visualisierung ist die Vektorlängenprüfung eine Bestimmung dessen, ob die Vektorlänge r innerhalb des grauen Bereiches liegt, der durch die minimale Vektorlänge rmin und die maximale Vektorlänge rmax definiert ist.
Zu beachten ist, dass die von dem Sensor 102 durchgeführte Digitalsignalverarbeitung eine Kompensation von Mängeln der Komponenten des Sensors 102 (z.B. des Satzes von Erfassungselementen, eines oder mehrerer Analog-Digital-Wandler (Analog-To-Digital Converters; ADCs) oder dergleichen) bereitstellen kann. Zum Beispiel kann ein Digitalsignalprozessor (DSP) des Sensors 102 rohe (d.h. unkompensierte) Sensorwerte als Eingang empfangen, eine Kompensation durchführen und kompensierte Sensorwerte ausgeben. Die Parameter für diese Kompensation können auf einer Kalibrierung und/oder Autokalibrierung basieren. Zum Beispiel können Versätze (offsets) der rohen Sensorwerte mit der Temperatur driften. Relevante Parameter zum Kompensieren eines solchen Driftens können während Tests am Bandende (end-of-line testing) bestimmt werden (d.h. während einer Kalibrierung) und in einem Speicher (z.B. einem nichtflüchtigen Speicher) des Sensors 102 gespeichert werden. Diese Parameter können dann während des Betriebs des Sensors 102 verwendet werden, um Kompensation bereitzustellen, was zu reduzierten Versätzen der kompensierten Sensorwerte im Verhältnis zur Temperatur führt. Zu beachten ist, dass ein gut kompensierter Winkelmessweg vernachlässigbare Amplitudenschwankungen der Sensorwerte aufweist und daher die Vektorlänge r, die dem gegebenen Winkelmessweg zugeordnet ist, temperaturunabhängig sein kann. Darüber hinaus hängt bei gesättigten Erfassungselementen (z.B. MR-Erfassungselementen) die Vektorlänge r nicht signifikant von einer Magnitude des Magnetfelds ab. Bei einigen Implementierungen können die minimale Vektorlänge rmin und die maximale Vektorlänge rmax unter Berücksichtigung solcher Schwankungen und Grenzen bestimmt sein. Das heißt, für einen gut kompensierten Sensor 102 kann der zulässige Vektorlängenbereich kleiner sein (z.B. verglichen mit einem Winkelsensor ohne oder mit unzureichender Kompensation), so dass die funktionale Sicherheit des Sensors 102 verbessert wird.
Bei einigen Implementierungen werden die minimale Vektorlänge rmin und die maximale Vektorlänge rmax in dem Speicher des Sensors 102 gespeichert (z.B. nach der Kalibrierung). Während des Betriebs vergleicht der Sicherheitsweg 108 die berechnete Vektorlänge r mit der gespeicherten minimalen Vektorlänge rmin und der maximalen Vektorlänge rmax. Wenn hier die Vektorlänge r nicht im zulässigen Vektorlängenbereich liegt (d.h. wenn die berechnete Vektorlänge kleiner als die minimale Vektorlänge rmin oder größer als die maximale Vektorlänge rmax ist), kann der Sicherheitsweg 108 zum Beispiel einen Fehler an die Digitalausgangskomponente 110 signalisieren.
Bei einigen Implementierungen führt der Sicherheitsweg 108 eine Vektorlängenprüfung durch, die dem Winkelmessweg 104 zugeordnet ist. Das heißt, der Sicherheitsweg 108 kann bestimmen, ob die Vektorlänge r_a in einem zulässigen Vektorlängenbereich liegt. Darüber hinaus oder alternativ führt bei einigen Implementierungen der Sicherheitsweg 108 eine Vektorlängenprüfung durch, die dem Winkelmessweg 106 zugeordnet ist. Das heißt, der Sicherheitsweg 108 kann bestimmen, ob die Vektorlänge r_b in einem zulässigen Vektorlängenbereich liegt (z.B. im gleichen zulässigen Vektorlängenbereich, wie für die Prüfung der Vektorlänge r_a oder verwendet, oder in einem anderen zulässigen Vektorlängenbereich als dem für die Prüfung der Vektorlänge r_a verwendeten).
Bei einigen Implementierungen umfassen die ein oder mehreren Sicherheitsprüfungen eine Vergleichsprüfung, die der Winkelposition θ_a und der Winkelposition θ_b zugeordnet ist. Bei einigen Implementierungen führt der Sicherheitsweg 108 die Vergleichsprüfung durch Bestimmen dessen durch, ob die Winkelposition θ_a (z.B. die auf dem Winkelmessweg 104 bestimmte Winkelposition) mit der Winkelposition θ_b übereinstimmt (z.B. mit der auf dem Winkelmessweg 106 bestimmten Winkelposition). Das heißt, der Sicherheitsweg 108 kann die Vergleichsprüfung durch Bestimmen dessen durchführen, ob eine Differenz zwischen der Winkelposition θ_a und der Winkelposition θ_b kleiner als ein Schwellenwert (z.B. ein Toleranzwert) ist. Bei einigen Implementierungen können im Speicher des Sensors 102 Informationen gespeichert sein, die den Schwellenwert angeben. Während des Betriebs vergleicht der Sicherheitsweg 108 die berechnete Differenz zwischen der Winkelposition θ_a und der Winkelposition θ_b mit dem Schwellenwert. Wenn hier die Differenz den Schwellenwert nicht einhält (z.B. darüber liegt), kann der Sicherheitsweg 108 beispielsweise einen Fehler an die Digitalausgangskomponente 110 signalisieren.
Bei einigen Implementierungen stellt der Sicherheitsweg 108 Informationen, die ein Ergebnis der ein oder mehreren Sicherheitsprüfungen angeben, für die Digitalausgangskomponente 110 bereit. Wie oben angegeben, kann der Sicherheitsweg 108 zum Beispiel bereitstellen: eine Angabe über einen Fehler, der der Vektorlängenprüfung zugeordnet ist, welche dem Winkelmessweg 104 zugeordnet ist, einen Fehler, der der Vektorlängenprüfung zugeordnet ist, welche dem Winkelmessweg 106 zugeordnet ist, und/oder einen Fehler, der der Vergleichsprüfung zugeordnet ist. Als weiteres Beispiel kann der Sicherheitsweg 108 eine Angabe darüber bereitstellen, dass eine gegebene Sicherheitsprüfung bestanden wurde (z.B. eine Angabe, dass der Winkelmessweg 104 die Vektorlängenprüfung bestanden hat, eine Angabe, dass der Winkelmessweg 106 die Vektorlängenprüfung bestanden hat und/oder eine Angabe, dass die Winkelmesswege 104/106 die Vergleichsprüfung bestanden haben).
Unter erneuter Bezugnahme auf 1A kann, wie mit den Bezugszeichen 158 und 160 gezeigt, die Digitalausgangskomponente 110 Winkeldaten und eine Angabe eines Ergebnisses der ein oder mehreren Sicherheitsprüfungen für die Steuereinrichtung 180 bereitstellen. Bei einigen Implementierungen umfassen die Winkeldaten eine Angabe der Winkelposition θ_a und/oder eine Angabe der Winkelposition θ_b. Bei einigen Implementierungen kann die Angabe des Ergebnisses der ein oder mehreren Sicherheitsprüfungen eine Angabe darüber umfassen, ob eine bestimmte Sicherheitsprüfung bestanden oder nicht bestanden wurde. Alternativ kann bei einigen Implementierungen die Angabe des Ergebnisses der Sicherheitsprüfung eine Angabe darüber umfassen, dass eine bestimmte Sicherheitsprüfung nicht bestanden wurde (d.h. die Digitalausgangskomponente 110 stellt eine Angabe zu der gegebenen Sicherheitsprüfung möglicherweise nur dann bereit, wenn die gegebene Sicherheitsprüfung nicht bestanden wird).
Wie oben angegeben, dienen die 1A und 1B als Beispiele. Andere Beispiele können von dem mit Bezug auf 1A und 1B Beschriebenen abweichen. Ferner dient auch die in 1A gezeigte Anzahl und Anordnung der Komponenten als Beispiel. In der Praxis können weitere Komponenten, weniger Komponenten, andere Komponenten oder anders angeordnete Komponenten vorhanden sein, als in 1A gezeigt. Darüber hinaus können zwei oder mehr in 1A gezeigte Komponenten in einer einzigen Komponente implementiert sein, oder eine in 1A gezeigte Einzelkomponente kann in Form mehrerer, verteilter Komponenten implementiert sein. Außerdem oder alternativ kann ein Satz der in 1A gezeigten Komponenten (z.B. eine oder mehrere Komponenten) eine oder mehrere Funktionen ausführen, die hier so beschrieben sind, dass sie durch einen anderen Satz der in 1A gezeigten Komponenten ausgeführt werden.
Die 2A - 2H sind Diagramme zu Beispielimplementierungen des Systems 100 mit dem Winkelsensor 102 einschließlich unterschiedlicher Messwege 104/106 und eines Sicherheitswegs 108, wie vorliegend beschrieben. In den 2A - 2H sind Komponenten des Winkelmesswegs 104 weiß dargestellt, Komponenten des Winkelmesswegs 106 sind schraffiert dargestellt, Komponenten des Sicherheitswegs 108 sind hellgrau dargestellt, und die Digitalausgangskomponente ist dunkelgrau dargestellt. Zusätzlich umfasst der Sicherheitsweg 108 eine oder mehrere Vektorlängenprüfungskomponenten 212 (z.B. eine Vektorlängenprüfungskomponente 212a, eine Vektorlängenprüfungskomponente 212b) sowie eine Winkelvergleichskomponente 214.
Wie in 2A - 2H dargestellt, umfasst der Winkelmessweg 104 allgemein zum Beispiel einen Satz von Erfassungselementen 202 (z.B. ein Erfassungselement 202x zum Erfassen der x-Komponente eines Magnetfelds und ein Erfassungselement 202y zum Erfassen der y-Komponente des Magnetfelds), einen oder mehrere ADCs 206a, einen DSP 208a und eine Winkelberechnungskomponente 210a. Ebenso umfasst der Winkelmessweg 106 einen Satz von Erfassungselementen 204 (z.B. ein Erfassungselement 204x zum Erfassen der x-Komponente eines Magnetfelds und ein Erfassungselement 204y zum Erfassen der y-Komponente des Magnetfelds), einen oder mehrere ADCs 206b, einen DSP 208b und eine Winkelberechnungskomponente 210b.
Ein Satz von Erfassungselementen (z.B. der Satz von Erfassungselementen 202 oder der Satz von Erfassungselementen 204) ist ein Satz von Komponenten zum Erfassen eines Magnetfelds an dem Winkelsensor 102. Bei einigen Implementierungen, wie oben beschrieben, umfasst jeder Satz von Erfassungselementen 202/204 ein Erfassungselement 202/204, das zum Erfassen einer x-Komponente des Magnetfelds ausgebildet ist, und ein Erfassungselement 202/204, das zum Erfassen einer y-Komponente des Magnetfelds ausgebildet ist. Bei einigen Implementierungen kann ein gegebener Satz von Erfassungselementen 202/204 MR-Erfassungselemente umfassen, die Elemente aus einem magnetoresistiven Material (z.B. Nickel-Eisen (NiFe)) sind, wobei ein elektrischer Widerstand des magnetoresistiven Materials von einer Stärke und/oder einer Richtung Magnetfelds abhängt, das an dem magnetoresistiven Material vorhanden ist. Hier kann der gegebene Satz von Erfassungselementen 202/204 auf Basis eines AMR-Effekts, eines GMR-Effekts oder eines TMR-Effekts funktionieren, neben weiteren Beispielen. Ferner kann bei einigen Implementierungen ein gegebener Satz von Erfassungselementen 202/204 einen Satz Hall-basierter Erfassungselemente umfassen, die auf Basis des Hall-Effekts operieren. Bei einigen Implementierungen kann ein gegebenes Erfassungselement 202/204 ein Analogsignal, das einer Stärke einer Komponente des Magnetfelds entspricht, für den ADC 320 bereitstellen.
Wie oben beschrieben, sind der Winkelmessweg 104 und der Winkelmessweg 106 unterschiedliche Messwege. So kann der Satz von Erfassungselementen 202 auf dem Winkelmessweg 104 bei einigen Implementierungen einen Satz MR-Erfassungselemente umfassen (z.B. ein Satz AMR-Elemente, einen Satz GMR-Elemente oder einen Satz TMR-Elemente, neben weiteren Beispielen), während der Satz von Erfassungselementen 204 auf dem Winkelmessweg 106 einen Satz Hall-basierter Erfassungselemente umfassen kann (z.B. einen Satz von Erfassungselementen, die auf Basis des Hall-Effekts operieren). Als weiteres Beispiel kann der Satz von Erfassungselementen 202 auf dem Winkelmessweg 104 bei einigen Implementierungen einen ersten Satz MR-Erfassungselemente umfassen (z.B. einen Satz AMR-Elemente), während der Satz von Erfassungselementen 204 auf dem Winkelmessweg 106 einen zweiten Satz MR-Elemente umfassen kann (z.B. einen Satz GMR-Elemente oder einen Satz TMR-Elemente, neben weiteren Beispielen). Bei einigen Implementierungen ist der Messbereich, den der Satz von Erfassungselementen 202 bereitstellt, verschieden von dem Messbereich, den der Satz von Erfassungselementen 204 bereitstellt. Zum Beispiel kann der Messbereich, den der Satz von Erfassungselementen 202 bereitstellt, 180 Grad (°) betragen (z.B. wenn der Satz von Erfassungselementen 202 ein Satz AMR-Erfassungselemente ist), während der Messbereich, den der Satz von Erfassungselementen 204 bereitstellt, 360° betragen kann (z.B. wenn der Satz von Erfassungselementen 204 ein Satz GMR-Erfassungselemente, ein Satz TMR-Erfassungselemente, ein Satz Hall-basierter Erfassungselemente oder dergleichen ist). Zu beachten ist, dass die Verwendung unterschiedlicher Winkelmesswege 104/1006, durch die Sätze der Erfassungselemente 202/204 sowohl eine Redundanz der Winkelmessung als auch eine Unterschiedlichkeit der Erfassungsprinzipien bietet, wodurch die funktionale Sicherheit des Winkelsensors 102 erhöht wird.
Ein ADC 206 umfasst einen Analog-Digital-Wandler, der Analogsignale aus einem Satz von Erfassungselementen 202/204 in ein Digitalsignal umwandelt. Zum Beispiel kann der ADC 206a Analogsignale, die aus dem Satz von Erfassungselementen 202 empfangen werden, in Digitalsignale umwandeln, die durch den DSP 208a zu verarbeiten sind. Als weiteres Beispiel kann der ADC 206b Analogsignale, die aus dem Satz von Erfassungselementen 204 empfangen werden, in Digitalsignale umwandeln, die durch den DSP 208b zu verarbeiten sind. Als weiteres Beispiel kann ein ADC 206ab (z.B. ein ADC 206, der von dem Winkelmessweg 104 und dem Winkelmessweg 106 gemeinsam genutzt wird) Analogsignale, die aus dem Satz von Erfassungselementen 202 empfangen werden, und Signale, die aus dem Satz von Erfassungselementen 204 empfangen werden, in Digitalsignale umwandeln, die durch den DSP 208a beziehungsweise den DSP 206b zu verarbeiten sind. Bei einigen Implementierungen kann der ADC 206 die Digitalsignale für einen bestimmten DSP 208 bereitstellen.
Bei einigen Implementierungen kann der Sensor 102 einen oder mehrere ADCs 206 umfassen. Wie bei dem in 2A gezeigten Beispiel dargestellt, umfasst bei einigen Implementierungen zum Beispiel der Winkelmessweg 104 einen einzelnen ADC 206a und der Winkelmessweg 106 einen einzelnen ADC 206b. Bei einer solchen Implementierung ist für den Winkelmessweg 104 und den Winkelmessweg 106 jeweils ein ADC vorgesehen. Durch einen Ausfall eines der ADCs wird daher nicht der Betrieb sowohl des Winkelmesswegs 104 als auch des Winkelmesswegs 106 verhindert.
Wie bei dem in 2B gezeigten Beispiel dargestellt, kann der Winkelmessweg 104 als weiteres Beispiel einen ADC 206a1 (der z.B. zum Empfangen eines Signals aus dem Erfassungselement 202x ausgebildet ist) und einen ADC 206a2 umfassen (der z.B. zum Empfangen eines Signals aus dem Erfassungselement 202y ausgebildet ist), während der Winkelmessweg 106 einen ADC 206b1 (der z.B. zum Empfangen eines Signals aus dem Erfassungselement 204x ausgebildet ist) und einen ADC 206b2 umfassen kann (der z.B. zum Empfangen eines Signals aus dem Erfassungselement 204y ausgebildet ist). Mit einer solchen Implementierung können Ausfälle aufgrund gemeinsamer Ursache vermieden werden, indem für jedes Winkelerfassungselement innerhalb eines individuellen Winkelmesswegs individuelle ADCs verwendet werden.
Wie bei dem in 2C gezeigten Beispiel dargestellt, können als weiteres Beispiel der Winkelmessweg 104 und der Winkelmessweg 106 einen einzigen ADC 206ab gemeinsam nutzen. Das heißt, bei einigen Implementierungen kann der Sensor 102 einen gemultiplexten ADC 206ab umfassen, der sowohl von dem Winkelmessweg 104 als auch von dem Winkelmessweg 106 verwendet wird. Eine solche Implementierung kann eine Ersparnis an der Komplexität des Hardware-Aufwands bedeuten, da anstelle von zwei oder sogar vier ADCs, wie oben erläutert, nur ein ADC und eine Multiplexer-Einheit erforderlich sind. Bei dieser Konfiguration ist die Erfassung eines Fehlers oder eines Ausfalls - etwa eines Versatzfehlers, eines Verstärkungsfehlers oder eines Haftfehlers - nicht unmittelbar verfügbar, und bei einigen Implementierungen können zusätzliche Maßnahmen (nicht gezeigt) genutzt werden. Ferner würden im Fall eines verschiedenen Phasenversatzes bei den Winkelmesswegen104 und 106 die Winkelmesswege 104 und 106 einen identischen Winkelfehler zeigen, der durch die individuellen Phasenversätze verursacht wäre. Die beiden Sinus- und die beiden Cosinus-Signale haben jedoch bei gegebenem mechanischem Anwendungswinkel verschiedene Amplituden, so dass sich zwischen den Winkelmesswegen 104 und 106 eine Nichtübereinstimmung der Winkel ergibt. Das heißt, eine Konfiguration (z.B. eine Bezugsrichtung, ein Phasenversatz oder dergleichen) des ersten Winkelmesswegs 104 kann bei einigen Implementierungen von einer Konfiguration des zweiten Winkelmesswegs verschieden sein, um eine inhärente Überprüfung des Betriebs des ADCs zu ermöglichen.
Wie bei dem in 2D gezeigten Beispiel kann der Winkelmessweg 104 als weiteres Beispiel einen ADC 206a (der z.B. zum Empfangen eines Signals aus dem Erfassungselement 202x ausgebildet ist) und einen ADC 206ab umfassen, der von dem Winkelmessweg 104 und dem Winkelmessweg 106 gemeinsam genutzt wird (z.B. kann der ADC 206ab zum Empfangen eines Signals aus dem Erfassungselement 202y, dem Erfassungselement 204x und dem Erfassungselement 204y ausgebildet sein). Eine solche Implementierung hat den Vorteil möglicher Ersparnis an Hardware, der ADC 206ab für drei Erfassungselemente 202y, 204x und 204y verwendet wird, was die durch drei individuelle ADCs für diese Erfassungselemente gegebene Komplexität der Hardware reduziert. Wie oben erwähnt, ist der ADC 206ab der gemeinsame Ausfallpunkt für die drei Erfassungselemente 202y, 204x und 204y.
Wie bei dem in 2E gezeigten Beispiel dargestellt, kann als weiteres Beispiel der Winkelmessweg 104 einen ADC 206a1 (der zum Beispiel zum Empfang eines Signals aus dem Erfassungselement 202x ausgebildet ist) und einen ADC 206a2 umfassen (der zum Beispiel zum Empfang eines Signals aus dem Erfassungselement 202y ausgebildet ist), während der Winkelmessweg 106 einen ADC 206b umfassen kann (der zum Beispiel zum Empfang eines Signals aus dem Erfassungselement 204x und eines Signals aus dem Erfassungselement 204y ausgebildet ist). Eine solche Implementierung kann interessant sein, wenn das System hohe Genauigkeit und langsamere Erfassungselemente 202x, 202y aufweist, zum Beispiel wegen längerer erforderlicher Integrationszeiten. Eine Verwendung solcher Erfassungselemente in Kombination mit einem gemultiplexten ADC 206b würde die durch die Integrationszeiten verursachten Latenzzeiten noch weiter verlängern, da die Multiplex-Frequenz des gemultiplexten ADC 206b entsprechend begrenzt wäre.
Ein DSP 208 (z.B. der DSP 208a, der DSP 208b) umfasst eine Digitalsignal-Verarbeitungsvorrichtung oder eine Ansammlung digitaler Signalverarbeitungsvorrichtungen. Bei einigen Implementierungen kann ein gegebener DSP 208 Digitalsignale aus einem oder mehreren ADCs 206 empfangen und die Digitalsignale zu Signalen verarbeiten, die für die Winkelberechnungskomponente 210 oder eine Vektorlängenprüfungskomponente 212 bestimmt sind. Zum Beispiel kann der DSP 208a Digitalsignale aus einem oder mehreren ADCs 206a und/oder einem ADC 206ab empfangen und die Digitalsignale zu Signalen verarbeiten, die für die Winkelberechnungskomponente 210a oder die Vektorlängenprüfungskomponente 212a bestimmt sind. Als weiteres Beispiel kann der DSP 208b Digitalsignale aus einem oder mehreren ADCs 206b und/oder einem ADC 206ab empfangen und die Digitalsignale zu Signalen verarbeiten, die für die Winkelberechnungskomponente 210b oder die Vektorlängenprüfungskomponente 212b bestimmt sind.
Eine Vektorlängenprüfungskomponente 212 ist eine Komponente, die dazu ausgebildet ist, eine Vektorlängenprüfung für Sensorwerte auf einem gegebenen Winkelmessweg durchzuführen. Zum Beispiel kann die Vektorlängenprüfungskomponente 212a dazu ausgebildet sein, die Vektorlängenprüfung für die Sensorwerte auf dem Winkelmessweg 104 durchzuführen, und die Vektorlängenprüfungskomponente 212b kann dazu ausgebildet sein, die Vektorlängenprüfung für die Sensorwerte auf dem Winkelmessweg 106 durchzuführen. Bei einigen Implementierungen, wie in 2A - 2E dargestellt, umfasst der Sicherheitsweg 108 eine Vektorlängenprüfungskomponente 212a und eine Vektorlängenprüfungskomponente 212b (z.B. sind die Vektorlängenprüfungskomponenten 212 separate Komponenten). Wie bei dem in 2F gezeigten Beispiel dargestellt, kann der Sensor 102 alternativ eine einzige Vektorlängenprüfungskomponente 212 umfassen. Das heißt, bei einigen Implementierungen umfasst der Sensor 102 eine gemultiplexte Vektorlängenprüfungskomponente 212, die sowohl für dem Winkelmessweg 104 zugeordnete als auch für dem Winkelmessweg 106 zugeordnete Vektorlängenprüfungen verwendet wird. Bei der Implementierung aus 2F wird ein gemeinsames Vektorprüfmodul 212 für die Winkelmesswege 104 und 106 verwendet. Es wird daher eine wechselseitige Prüfung zwischen den Winkelmesswegen 104 und 106 ermöglicht.
Eine Winkelvergleichskomponente 214 ist eine Komponente, die dazu ausgebildet ist, eine Vergleichsprüfung der Winkelposition θ_a und der Winkelposition θ_b durchzuführen, wie oben beschrieben. Bei einigen Implementierungen ist die Winkelvergleichskomponente 214 in dem Sensor 102 enthalten, wie bei den in 2A - 2F gezeigten Beispielen dargestellt. Wie bei den in 2F und 2G gezeigten Beispielen dargestellt, ist alternativ die Winkelvergleichskomponente 214 in der Steuereinrichtung 180 enthalten. Das heißt, bei einigen Implementierungen ist die Winkelvergleichskomponente 214 extern zu dem Sensor 102 implementiert (z.B. an der Steuereinrichtung 180). Anders ausgedrückt, ist bei einigen Implementierungen der Sicherheitsweg 108 teilweise auf der Steuereinrichtung 180 ausgebildet. An einer solchen Implementierung kann vorteilhaft sein, dass der letzte Winkelvergleich außerhalb des Sensors 102 an einer zentralen Steuereinrichtung (z.B. der Steuereinrichtung 180) erfolgt. Diese Implementierung beruht auf einer Gestaltungsentscheidung bei der Systemaufteilung. Ferner wird der Winkelvergleich von dem Sensor 102 unabhängig und ist daher mit höherer Leistungsfähigkeit und zu geringeren Kosten in der Steuereinrichtung 180 implementierbar.
Wie bei dem in 2H gezeigten Beispiel dargestellt, sind bei einigen Implementierungen die Vektorlängenprüfungskomponenten 212 und die Winkelvergleichskomponente 214 auf der Steuereinrichtung 180 enthalten. Das heißt, bei einigen Implementierungen sind die Vektorlängenprüfungskomponenten 212 und die Winkelvergleichskomponente 214 extern zu dem Sensor 102 implementiert (z.B. an der Steuereinrichtung 180). Anders ausgedrückt, ist bei einigen Implementierungen der Sicherheitsweg 108 auf der Steuereinrichtung 180 ausgebildet. Vorteilhaft kann an einer solchen Implementierung die vollständige Unabhängigkeit aller Sicherheitsprüfungen sein, die bei diesem Beispiel durch die Steuereinrichtung 180 erfolgen.
Wie oben angegeben, dienen die 2A - 2H als Beispiele. Ander Beispiele können von dem mit Bezug auf 2A - 2H Beschriebenen abweichen. Ferner dienen auch die in 2A - 2H gezeigte Anzahl und Anordnung der Komponenten als Beispiel. In der Praxis können weitere Komponenten, weniger Komponenten, andere Komponenten oder anders angeordnete Komponenten vorhanden sein, als in 2A - 2H gezeigt. Darüber hinaus können zwei oder mehr in 2A - 2H gezeigte Komponenten in einer einzigen Komponente implementiert sein, oder eine in 2A - 2H gezeigte Einzelkomponente kann in Form mehrerer, verteilter Komponenten implementiert sein. Außerdem oder alternativ kann ein Satz der in 2A - 2H gezeigten Komponenten (z.B. eine oder mehrere Komponenten) eine oder mehrere Funktionen ausführen, die hier so beschrieben sind, dass sie durch einen anderen Satz der in 2A - 2H gezeigten Komponenten ausgeführt werden.
Bei einigen Implementierungen sind eine Winkelposition θ (z.B. die Winkelposition θ_a, die Winkelposition θ_b) und eine Vektorlänge r (z.B. die Vektorlänge r_a, die Vektorlänge r_b) auf Basis einer einzelnen Auswertung eines Koordinatendrehungs-Digitalcomputer-(CORDIC-) Algorithmus berechnet. Das heißt, die Winkelposition θ und die Vektorlänge r können bei einigen Implementierungen eine gemeinsame Auswertung des CORDIC-Algorithmus nutzen. 3 ist ein Diagramm, das die Verwendung einer einzelnen Auswertung des CORDIC-Algorithmus zum Berechnen einer Winkelposition θ und einer Vektorlänge r darstellt. Bei dem in 3 gezeigten Beispiel empfängt die CORDIC-Komponente 302 Sensorwerte (z.B. aus einem DSP 208) und berechnet die Winkelposition θ und die Vektorlänge r parallel. Die CORDIC-Komponente 302 stellt dann eine Angabe der Winkelposition θ (z.B. für die Digitalausgangskomponente 110) bereit und stellt eine Angabe der Vektorlänge r (z.B. für eine Vektorlängenprüfungskomponente 212) bereit. Wie außerdem in 3 gezeigt, erhält die Vektorlängenprüfungskomponente 212 eine Angabe der minimalen Vektorlänge rmin (z.B. aus dem Speicher 304) und eine Angabe der maximalen Vektorlänge rmax, führt die Vektorlängenprüfung durch (z.B. wie oben beschrieben) und stellt einen Ausgang bereit, der ein Ergebnis der Vektorlängenprüfung angibt. Bei einigen Implementierungen kann die CORDIC-Komponente 302 zum Beispiel auf der Winkelberechnungskomponente 210 implementiert sein.
Wie oben angegeben, dient 3 als Beispiel. Andere Beispiele können von dem mit Bezug auf 3 Beschriebenen abweichen. Ferner dienen auch die in 3 gezeigte Anzahl und Anordnung der Komponenten als Beispiel. In der Praxis können weitere Komponenten, weniger Komponenten, andere Komponenten oder anders angeordnete Komponenten vorhanden sein, als in 3 gezeigt. Darüber hinaus können zwei oder mehr in 3 gezeigte Komponenten in einer einzigen Komponente implementiert sein, oder eine in 3 gezeigte Einzelkomponente kann in Form mehrerer, verteilter Komponenten implementiert sein. Außerdem oder alternativ kann ein Satz der in 3 gezeigten Komponenten (z.B. eine oder mehrere Komponenten) eine oder mehrere Funktionen ausführen, die hier so beschrieben sind, dass sie durch einen anderen Satz der in 3 gezeigten Komponenten ausgeführt werden.
Da die für den Sensor 102 durchgeführten Sicherheitsprüfungen von einem Datenweg unabhängig sein sollten, ist zu beachten, dass die Kommunikation einer Angabe eines Ergebnisses der ein oder mehreren Sicherheitsprüfungen (z.B. einer Fehlerangabe) von der Kommunikation der Sensordaten unabhängig sein sollte. Dies setzt eine gewisse Unabhängigkeit des Protokollcodierers und der Fehlerangabe an die Steuereinrichtung 180 voraus. Die 4A - 4F sind Diagramme zu Beispielimplementierungen zum Kommunizieren einer Angabe eines Sicherheitsprüfungsergebnisses, wie vorliegend beschrieben.
4A stellt eine Beispielimplementierung dar, bei der die Angabe des Sicherheitsprüfungsergebnisses über einen Stift (pin) bereitgestellt wird, der zur Fehlersignalisierung zweckbestimmt ist. Bei einer solchen Implementierung wird die Angabe des Ergebnisses der Sicherheitsprüfung über einen Ausgangspuffer 404 bereitgestellt, der von einer Sensordatenschnittstelle separat ist (der z.B. einen Protokollcodierer 402d der Digitalausgangskomponente 110 nutzt), und wird über einen separaten Stift kommuniziert, wie in 4A angegeben. Eine solche Implementierung ermöglicht eine einfache Gestaltung und Unabhängigkeit der Fehlerangabe von einem Sensordaten-Transferprotokoll.
4B stellt eine Beispielimplementierung dar, bei der die Angabe des Sicherheitsprüfungsergebnisses über eine Schnittstelle, die zur Fehlersignalisierung zweckbestimmt ist, und unter Verwendung eines bestimmten Fehlerprotokolls bereitgestellt ist. Bei einer solchen Implementierung wird die Angabe des Ergebnisses der Sicherheitsprüfung über ein separates Fehlerprotokoll kommuniziert (das z.B. einen Protokollcodierer 402e der Digitalausgangskomponente 110 nutzt). Das Fehlerprotokoll kann hier ähnliche oder geringere Komplexität als das Sensordaten-Protokoll aufweisen (das z.B. den Protokollcodierer 402d nutzt). Eine solche Implementierung kann die Verwendung eines Protokolls ermöglichen, mit dem vergleichsweise (z.B. verglichen mit der in 4A gezeigten Implementierung) mehr und differenzierte Fehlerinformationen und/oder diagnostischen Informationen kommunizierbar sind.
Die 4C und 4D stellen ein Beispiel dar, bei dem die Angabe des Sicherheitsprüfungsergebnisses über eine gleiche Schnittstelle wie Sensordaten und unter Verwendung eines Protokollcodierers bereitgestellt wird, der zur Fehlersignalisierung zweckbestimmt ist. In diesem Fall wird die Angabe des Sicherheitsprüfungsergebnisses über die gleiche Ausgangsschnittstelle wie die Sensordaten kommuniziert, jedoch ist der dedizierte Protokollcodierer 402e fähig, die Angabe in dem Sensordaten-Transferprotokoll einzufügen (das z.B. den Protokollcodierer 402d nutzt). 4D stellt ein Beispiel für ein Nachrichtenformat in einem solchen Szenario dar. Eine solche Implementierung kann Unabhängigkeit des Fehlerprotokolls und des Sensordaten-Protokolls bieten, ohne dass die Anzahl der Stifte und Leitungen erhöht werden muss, die von dem Sensor 102 genutzt werden.
Die 4E und 4F stellen ein Beispiel dar, bei dem die Angabe des Sicherheitsprüfungsergebnisses über eine gleiche Schnittstelle wie Sensordaten und einen gleichen Protokollcodierer wie die Sensordaten bereitgestellt wird und einen Satz von Nachrichtenschutzbits umfasst. Die Angabe des Sicherheitsprüfungsergebnisses wird in diesem Fall über die gleiche Schnittstelle wie die Sensordaten an die Steuereinrichtung 180 kommuniziert, und die Kommunikation der Angabe des Sicherheitsprüfungsergebnisses wird nach Sicherheitsstandardsregeln durchgeführt und analysiert. Eine solche Implementierung ermöglicht eine nicht-getrennte und einzige Protokollerzeugung, ohne dass die Anzahl der von dem Sensor 102 genutzten Stifte oder Leitungen erhöht werden muss. Um die Unabhängigkeit der Sicherheitsprüfungen von den Sensordaten sicherzustellen, kann bei einigen Implementierungen ein zusätzlicher Nachrichtenschutz implementiert sein (z.B. durch die Nachrichtenschutzkomponente 406 des Protokollcodierers 406d). Der zusätzliche Nachrichtenschutz kann zum Beispiel einen Satz Zyklische-Redundanzprüfung-(cyclic redundancy check; CRC-) Bits umfassen. 4F stellt ein Beispiel für ein Nachrichtenformat in einem solchen Szenario dar.
Wie oben angegeben, dienen die 4A - 4F als Beispiele. Andere Beispiele können von dem mit Bezug auf 4A - 4F Beschriebenen abweichen. Ferner dient auch die in 4A - 4F gezeigte Anzahl und Anordnung der Komponenten als Beispiel. In der Praxis können weitere Komponenten, weniger Komponenten, andere Komponenten oder anders angeordnete Komponenten vorhanden sein, als in 4A - 4F gezeigt. Darüber hinaus können zwei oder mehr in 4A - 4F gezeigte Komponenten in einer einzigen Komponente implementiert sein, oder eine in 4A - 4F gezeigte Einzelkomponente kann in Form mehrerer, verteilter Komponenten implementiert sein. Außerdem oder alternativ kann ein Satz der in 4A - 4F gezeigten Komponenten (z.B. eine oder mehrere Komponenten) eine oder mehrere Funktionen ausführen, die hier so beschrieben sind, dass sie durch einen anderen Satz der in 4A - 4F gezeigten Komponenten ausgeführt werden.
5 ist ein Flussdiagramm eines Beispielprozesses 500 mit Bezug auf einen Winkelsensor 102, der unterschiedliche Winkelmesswege 104/106 und den Sicherheitsweg 108 umfasst, wie vorliegend beschrieben. Bei einigen Implementierungen können ein oder mehrere Verfahrensblöcke aus 5 durch eine oder mehrere Vorrichtungen eines Systems durchgeführt werden (z.B. durch den Winkelsensor 102 des Systems 100 und/oder die Steuereinrichtung 180 des Systems 100).
Wie in 5 gezeigt, kann der Prozess 500 ein Bestimmen einer ersten Winkelposition auf Basis von Sensorwerten umfassen, die einem ersten Satz von Erfassungselementen auf einem ersten Winkelmessweg zugeordnet sind (Block 510). Zum Beispiel kann das System (z.B. der Winkelsensor 102, die Steuereinrichtung 180 oder dergleichen) eine erste Winkelposition auf Basis von Sensorwerten bestimmen, die einem ersten Satz von Erfassungselementen (z.B. dem Satz von Erfassungselementen 202) auf einem ersten Winkelmessweg zugeordnet sind (z.B. dem Winkelmessweg 104), wie oben beschrieben.
Wie des Weiteren in 5 gezeigt, kann der Prozess 500 ein Bestimmen einer ersten Vektorlänge auf Basis der Sensorwerte umfassen, die dem ersten Satz von Erfassungselementen zugeordnet sind (Block 520). Zum Beispiel kann das System eine erste Vektorlänge auf Basis der Sensorwerte bestimmen, die dem ersten Satz von Erfassungselementen zugeordnet sind, wie oben beschrieben.
Wie des Weiteren in 5 gezeigt, kann der Prozess 500 ein Bestimmen einer zweiten Winkelposition auf Basis von Sensorwerten umfassen, die einem zweiten Satz von Erfassungselementen auf einem zweiten Winkelmessweg zugeordnet sind, wobei ein Messbereich des zweiten Satzes von Erfassungselementen von einem Messbereich des ersten Satzes von Erfassungselementen verschieden ist (Block 530). Zum Beispiel kann das System eine zweite Winkelposition auf Basis von Sensorwerten bestimmen, die einem zweiten Satz von Erfassungselementen (z.B. dem Satz von Erfassungselementen 204) auf einem zweiten Winkelmessweg (z.B. dem Winkelmessweg 106) zugeordnet sind, wie oben beschrieben. Bei einigen Implementierungen ist ein Messbereich des zweiten Satzes von Erfassungselementen von einem Messbereich des ersten Satzes von Erfassungselementen verschieden.
Wie des Weiteren in 5 gezeigt, kann der Prozess 500 ein Bestimmen einer zweiten Vektorlänge auf Basis der Sensorwerte umfassen, die dem zweiten Satz von Erfassungselementen zugeordnet sind (Block 540). Zum Beispiel kann das System eine zweite Vektorlänge auf Basis der Sensorwerte bestimmen, die dem zweiten Satz von Erfassungselementen zugeordnet sind, wie oben beschrieben.
Wie des Weiteren in 5 gezeigt, kann der Prozess 500 die Durchführung eines Satzes von Sicherheitsprüfungen umfassen (Block 550). Zum Beispiel kann das System einen Satz der Sicherheitsprüfungen durchführen, wie oben beschrieben. Bei einigen Implementierungen umfasst der Satz der Sicherheitsprüfungen mindestens entweder eine der ersten Vektorlänge zugeordnete erste Vektorlängenprüfung, eine der zweiten Vektorlänge zugeordnete zweite Vektorlängenprüfung oder eine Vergleichsprüfung, die der ersten Winkelposition und der zweiten Winkelposition zugeordnet ist
Der Prozess 500 kann weitere Implementierungen umfassen, etwa jede einzelne Implementierung oder jede Kombination von Implementierungen, die unten beschrieben sind, und/oder in Verbindung mit einem oder mehreren weiteren Prozessen, die hier an anderer Stelle beschrieben sind.
Bei einer ersten Implementierung ist ein Messbereich auf dem ersten Winkelmessweg von einem Messbereich auf dem zweiten Winkelmessweg verschieden.
Bei einer zweiten Implementierung, allein oder in Kombination mit der ersten Implementierung, ist der erste Satz von Erfassungselementen ein erster Satz von MR-Erfassungselementen und der zweite Satz von Erfassungselementen ein Satz von Hall-basierten Erfassungselementen oder ein zweiter Satz von MR-Erfassungselementen.
Bei einer dritten Implementierung, allein oder in Kombination mit einer oder mehreren von der ersten und zweiten Implementierung, umfasst mindestens entweder der erste Winkelmessweg oder der zweite Winkelmessweg eine Mehrzahl von ADCs.
Bei einer vierten Implementierung, allein oder in Kombination mit einer oder mehreren von der ersten bis dritten Implementierung, nutzen der erste Winkelmessweg und der zweite Winkelmessweg einen ADC gemeinsam.
Bei einer fünften Implementierung, allein oder in Kombination mit einer oder mehreren von der ersten bis vierten Implementierung, umfasst mindestens entweder der erste Winkelmessweg oder der zweite Winkelmessweg einen einzelnen ADC.
Bei einer sechsten Implementierung, allein oder in Kombination mit einer oder mehreren von der ersten bis fünften Implementierung, sind die erste Winkelposition und die erste Vektorlänge auf Basis einer einzelnen Auswertung eines CORDIC-Algorithmus berechnet.
Bei einer siebten Implementierung, allein oder in Kombination mit einer oder mehreren von der ersten bis sechsten Implementierung, sind die zweite Winkelposition und die zweite Vektorlänge auf Basis einer einzelnen Auswertung eines CORDIC-Algorithmus berechnet.
Bei einer achten Implementierung, allein oder in Kombination mit einer oder mehreren von der ersten bis siebten Implementierung, ist eine Angabe eines Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen über einen Stift bereitgestellt, der zur Fehlersignalisierung zweckbestimmt ist.
Bei einer neunten Implementierung, allein oder in Kombination mit einer oder mehreren von der ersten bis achten Implementierung, ist eine Angabe eines Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen über eine Schnittstelle, die zur Fehlersignalisierung zweckbestimmt ist, und unter Verwendung eines bestimmten Fehlerprotokolls bereitgestellt.
Bei einer zehnten Implementierung, allein oder in Kombination mit einer oder mehreren von der ersten bis neunten Implementierung, ist eine Angabe eines Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen über eine gleiche Schnittstelle wie Sensordaten und unter Verwendung eines Protokollcodierers bereitgestellt, der zur Fehlersignalisierung zweckbestimmt ist.
Bei einer elften Implementierung, allein oder in Kombination mit einer oder mehreren von der ersten bis zehnten Implementierung, ist eine Angabe des Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen über eine gleiche Schnittstelle wie Sensordaten und einen gleichen Protokollcodierer wie die Sensordaten bereitgestellt und umfasst einen Satz von Nachrichtenschutzbits.
Bei einer zwölften Implementierung, allein oder in Kombination mit einer oder mehreren von der ersten bis elften Implementierung, sind der erste Winkelmessweg, der zweite Winkelmessweg und der Sicherheitsweg auf einer monolithischen Halbeitervorrichtung integriert.
5 zeigt zwar Beispielblöcke des Prozesses 500, bei einigen Implementierungen kann der Prozess 500 jedoch weitere Blöcke, weniger Blöcke, andere Blöcke oder anders angeordnete Blöcke als die in 5 abgebildeten umfassen. Darüber hinaus oder alternativ können von den Blöcken des Prozesses 500 zwei oder mehr parallel durchgeführt werden.
Die vorangehende Offenbarung dient der Veranschaulichung und Beschreibung, versteht sich jedoch nicht als erschöpfend und soll die Implementierungen nicht auf genau die offenbarten Formen einschränken. Im Licht der vorangehenden Offenbarung können Abwandlungen und Varianten vorgesehen werden oder aus der Ausübung der Implementierungen gewonnen werden.
Wie hier verwendet, ist unter dem Ausdruck „Komponente“ im breiten Sinne Hardware, Firmware und/oder eine Kombination aus Hardware und Software zu verstehen. Wie ersichtlich, sind die vorliegend beschriebenen Systeme und/oder Verfahren in verschiedenen Formen von Hardware, Firmware oder einer Kombination aus Hardware und Software implementierbar. Es besteht keine Einschränkung der Implementierungen bezüglich der tatsächlichen, spezialisierten Steuerungs-Hardware oder des tatsächlichen, spezialisierten Steuerungs-Softwarecodes, der beziehungsweise die zur Implementierung dieser Systeme und/oder Verfahren verwendet werden. Betrieb und Verhalten der Systeme und/oder Verfahren sind also hier ohne Bezugnahme auf einen spezifischen Softwarecode beschrieben - wobei sich versteht, dass Software und Hardware dazu gestaltet sein können, die Systeme und/oder Verfahren auf Basis der vorliegenden Beschreibung zu implementieren.
Wie hier verwendet, kann die Einhaltung eines Schwellenwertes sich je nach dem Zusammenhang auf einen Wert beziehen, der größer als der Schwellenwert, größer als oder gleich dem Schwellenwert, kleiner als der Schwellenwert, kleiner als oder gleich dem Schwellenwert, gleich dem Schwellenwert, ungleich dem Schwellenwert oder dergleichen ist.
Obwohl bestimmte Kombinationen von Merkmalen in den Ansprüchen genannt und/oder in der Beschreibung offenbart sind, sollen diese Kombinationen die Offenbarung nicht bezüglich verschiedener Implementierungen einschränken. Vielmehr sind viele dieser Merkmale auf Arten und Weisen kombinierbar, die nicht spezifisch in den Ansprüchen genannt und/oder in der Beschreibung offenbart sind. Obwohl jeder der unten angeführten abhängigen Ansprüche möglicherweise von nur einem Anspruch direkt abhängig ist, umfasst die Offenbarung unterschiedlicher Implementierungen jeden abhängigen Anspruch in Kombination mit jedem anderen Anspruch des Anspruchssatzes. Wie hier verwendet, bezieht sich ein Ausdruck mit Verweis auf „mindestens eines von“ einer Liste von Elementen auf jede Kombination dieser Elemente, einschließlich einzelner Bestandteile. So soll zum Beispiel „mindestens eines von: a, b oder c“ Folgendes einschließen: a, b, c, a - b, a - c, b - c und a - b - c sowie jede Kombination mit mehreren gleichen der Elemente.
Kein Element, keine Aktion oder Anweisung, die beziehungsweise das hier verwendet ist, ist als entscheidend oder unerlässlich zu verstehen, sofern nicht ausdrücklich so bezeichnet. Darüber hinaus sollen die Artikel „ein“ und „eine“, wie hier verwendet, ein oder mehrere Elemente einschließen und können mit „ein oder mehrere“ austauschbar verwendet sein. Ferner soll der Artikel „der“, „die“ beziehungsweise „das“ ein oder mehrere Elemente einschließen, auf die in Verbindung mit dem Artikel „der“, „die“ oder „das“ Bezug genommen wird, und kann austauschbar mit „die ein oder mehreren“ verwendet sein. Darüber hinaus soll der Ausdruck „Satz“, wie hier verwendet, ein oder mehrere Elemente umfassen (z.B. verwandte Elemente, unverwandte Elemente oder eine Kombination aus verwandten und unverwandten Elementen) und kann austauschbar mit „ein oder mehrere“ verwendet sein. Sofern nur ein Element gemeint ist, sind der Ausdruck „nur ein“ oder ähnliche Formulierungen verwendet. Außerdem sind die Ausdrücke „hat“, „haben“, „mit“ oder dergleichen als offene Begriffe zu verstehen. Ferner ist mit dem Ausdruck „auf Basis“ gemeint: „mindestens teilweise basierend auf“, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben. Darüber hinaus ist der Ausdruck „oder“, wie hier verwendet, einschließend zu verstehen, wenn er in einer Reihe verwendet wird, und kann austauschbar mit „und/oder“ verwendet sein, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben (z.B. bei Verwendung in Kombination mit „entweder“ oder „nur eines von“).

Claims

Winkelsensor (102), der Folgendes aufweist: einen ersten Winkelmessweg (104) zum Bestimmen einer Winkelposition auf Basis von Sensorwerten aus einem ersten Satz von Erfassungselementen (202); einen zweiten Winkelmessweg (106) zum Bestimmen der Winkelposition auf Basis von Sensorwerten aus einem zweiten Satz von Erfassungselementen (204), wobei ein Typ des zweiten Satzes von Erfassungselementen (204) von einem Typ des ersten Satzes von Erfassungselementen (202) verschieden ist; einen Sicherheitsweg (108) zum Durchführen eines Satzes von Sicherheitsprüfungen, wobei der Satz von Sicherheitsprüfungen Folgendes umfasst: eine dem ersten Winkelmessweg (104) zugeordnete erste Vektorlängenprüfung, und eine dem zweiten Winkelmessweg (106) zugeordnete zweite Vektorlängenprüfung; und eine Ausgangskomponente (110) zum Bereitstellen einer Angabe eines Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen.
Winkelsensor (102) gemäß Anspruch 1, wobei der Satz von Sicherheitsprüfungen ferner eine Vergleichsprüfung umfasst, die der Winkelposition, wie auf dem ersten Winkelmessweg (104) bestimmt, und der Winkelposition, wie auf dem zweiten Winkelmessweg (106) bestimmt, zugeordnet ist.
Winkelsensor (102) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein Messbereich auf dem ersten Winkelmessweg (104) von einem Messbereich auf dem zweiten Winkelmessweg (106) verschieden ist.
Winkelsensor (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Satz von Erfassungselementen (202) ein Satz von magnetoresistiven (MR-) Erfassungselementen ist und der zweite Satz von Erfassungselementen (204) ein Satz von Hall-basierten Erfassungselementen ist.
Winkelsensor (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der erste Satz von Erfassungselementen (202) ein erster Satz von magnetoresistiven (MR-) Erfassungselementen ist und der zweite Satz von Erfassungselementen (204) ein zweiter Satz von MR-Erfassungselementen ist, wobei ein Typ des zweiten Satzes von MR-Erfassungselementen von einem Typ des ersten Satzes von MR-Erfassungselementen verschieden ist.
Winkelsensor (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mindestens entweder der erste Winkelmessweg (104) oder der zweite Winkelmessweg (106) eine Mehrzahl von Analog-Digital-Wandlern (ADCs) umfasst.
Winkelsensor (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Winkelmessweg (104) und der zweite Winkelmessweg (106) einen Analog-Digital-Wandler (ADC) gemeinsam nutzen.
Winkelsensor (102) gemäß Anspruch 7, wobei eine Konfiguration des ersten Winkelmesswegs (104) von einer Konfiguration des zweiten Winkelmesswegs (106) verschieden ist, um eine inhärente Überprüfung des Betriebs des ADCs zu ermöglichen.
Winkelsensor (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei mindestens entweder der erste Winkelmessweg (104) oder der zweite Winkelmessweg (106) einen einzigen Analog-Digital-Wandler (ADC) umfasst.
Winkelsensor (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Winkelposition, wie auf dem ersten Winkelmessweg (104) bestimmt, und eine Vektorlänge, die dem ersten Winkelmessweg (104) zugeordnet ist, auf Basis einer einzelnen Auswertung eines Koordinatendrehungs-Digitalcomputer-(CORDIC)-Algorithmus berechnet sind.
Winkelsensor (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Angabe des Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen über einen Stift bereitgestellt ist, der zur Fehlersignalisierung zweckbestimmt ist.
Winkelsensor (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Angabe des Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen über eine Schnittstelle, die zur Fehlersignalisierung zweckbestimmt ist, und unter Verwendung eines bestimmten Fehlerprotokolls bereitgestellt ist.
Winkelsensor (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Angabe des Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen über eine gleiche Schnittstelle wie Sensordaten und unter Verwendung eines Protokollcodierers bereitgestellt ist, der zur Fehlersignalisierung zweckbestimmt ist.
Winkelsensor (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Angabe des Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen über eine gleiche Schnittstelle wie Sensordaten und einen gleichen Protokollcodierer wie die Sensordaten bereitgestellt ist und einen Satz von Nachrichtenschutzbits umfasst.
Winkelsensor (102) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der erste Winkelmessweg (104), der zweite Winkelmessweg (106) und der Sicherheitsweg (108) auf einer monolithischen Halbeitervorrichtung integriert sind.
Vorrichtung, die Folgendes aufweist: einen ersten Winkelmessweg (104) zur Bestimmung einer ersten Winkelposition, wobei der erste Winkelmessweg (104) einen ersten Satz von magnetoresistiven (MR-) Erfassungselementen (202) umfasst; einen zweiten Winkelmessweg (106) zur Bestimmung einer zweiten Winkelposition, wobei der zweite Winkelmessweg (106) entweder einen Satz von Hall-basierten Erfassungselementen oder einen zweiten Satz von MR-Erfassungselementen (204) umfasst; einen Sicherheitsweg (108): zum Durchführen einer ersten Vektorlängenprüfung für Sensorwerte auf dem ersten Winkelmessweg (104) und/oder zum Durchführen einer zweiten Vektorlängenprüfung für Sensorwerte auf dem zweiten Winkelmessweg (106); und eine Ausgangskomponente (110) zum Bereitstellen einer Angabe eines Ergebnisses der ersten Vektorlängenprüfung oder der zweiten Vektorlängenprüfung.
Vorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei der Sicherheitsweg (108) ferner zur Durchführung einer Vergleichsprüfung dient, die der ersten Winkelposition und der zweiten Winkelposition zugeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei der erste Winkelmessweg (104), der zweite Winkelmessweg (106) und der Sicherheitsweg (108) auf einer monolithischen Halbeitervorrichtung integriert sind.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Angabe des Ergebnisses bereitgestellt wird über: einen Stift, der zur Fehlersignalisierung zweckbestimmt ist, eine Schnittstelle, die zur Fehlersignalisierung zweckbestimmt ist und ein bestimmtes Fehlerprotokoll verwendet, eine gleiche Schnittstelle wie Sensordaten und unter Verwendung eines Protokollcodierers, der zur Fehlersignalisierung zweckbestimmt ist, oder die gleiche Schnittstelle wie die Sensordaten und einen gleichen Protokollcodierer wie die Sensordaten, und einen Satz von Nachrichtenschutzbits umfasst.
Verfahren (500), das die folgenden Schritte aufweist: Bestimmen (510), durch ein System, einer ersten Winkelposition auf Basis von Sensorwerten, die einem ersten Satz von Erfassungselementen (202) auf einem ersten Winkelmessweg (104) zugeordnet sind; Bestimmen (520), durch das System, einer ersten Vektorlänge auf Basis der Sensorwerte, die dem ersten Satz von Erfassungselementen (202) zugeordnet sind; Bestimmen (530), durch das System, einer zweiten Winkelposition auf Basis von Sensorwerten, die einem zweiten Satz von Erfassungselementen (204) auf einem zweiten Winkelmessweg (106) zugeordnet sind, wobei ein Messbereich des zweiten Satzes von Erfassungselementen (204) von einem Messbereich des ersten Satzes von Erfassungselementen (202) verschieden ist; Bestimmen (540), durch das System, einer zweiten Vektorlänge auf Basis der Sensorwerte, die dem zweiten Satz von Erfassungselementen (204) zugeordnet sind; und Durchführen (550), durch das System, eines Satzes von Sicherheitsprüfungen, wobei der Satz von Sicherheitsprüfungen Folgendes umfasst: eine der ersten Vektorlänge zugeordnete erste Vektorlängenprüfung, eine der zweiten Vektorlänge zugeordnete zweite Vektorlängenprüfung; und/oder eine Vergleichsprüfung, die der ersten Winkelposition und der zweiten Winkelposition zugeordnet ist.