JP6761643B2

JP6761643B2 - 車両における回転モジュールの回転角度を検出するためのセンサ装置

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Publication number: JP6761643B2
Application number: JP2016026870A
Authority: JP
Inventors: フレーゼフォルカー
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-02-16
Filing date: 2016-02-16
Publication date: 2020-09-30
Anticipated expiration: 2036-02-16
Also published as: CN105890514B; CN105890514A; DE102015202732A1; FR3032788A1; JP2016151576A; FR3032788B1

Description

本発明は、独立請求項１の上位概念に記載されている、車両における回転モジュールの回転角度を検出するためのセンサ装置に関する。

ステアリング角度センサは、ハンドルの回転を６回転まで測定するものであり、これは約２，０００°の角度範囲に相当する。従って、角度測定の他にも、回転周期区分のカウントも保証されなければならない。従来技術からは、ハンドルの複数回の回転にわたるステアリング角度を、一つの大きい歯車を介してステアリングロッドに結合されている二つの歯車を用いて測定するステアリング角度センサが公知である。それらの歯車の中心には永久磁石が配置されており、また磁界センサを用いて歯車の角度を検出することができる。二つの歯車の歯数は僅かに異なっているので、それにより相互の角度の比から、各歯車の各々の回転を検出することができる。従って、複数の回転にわたるステアリング角度を検出することができる。この公知の構成では、瞬時回転角度を検出するために二つの歯車が必要とされ、従って磁界センサも二つ必要になる。

更には、幾何学的配置の導体路のインダクタンスを測定することができる渦電流センサを使用することができる。多くの場合、幾何学的配置の導体路の近傍を金属導体が移動する。これによって、電界の浸透が阻止され、それによって幾何学的配置の導体路のインダクタンスが変化する。導体路によって共振回路を形成する場合、共振周波数は幾何学的配置の導体路のインダクタンスに依存し、従って、近傍にある金属導体の位置に依存する。つまり、金属導体の位置を特定することができる。

独国特許出願公開第１０２００８０１１４４８号明細書には、例えば、回転角度を検出するための装置が開示されている。この刊行物に開示されている装置は、複数の発生器及びセンサを備えており、それらは、回転モジュールの回転角度の変化に依存して、発生器によって形成される、物理量の変化をディジタル形式で評価可能な信号として検出する。回転モジュールは、自身の周面に接続されており、且つ、自身の回転によって回動する、より小さい周面を備えた少なくとも一つの衛星歯車を有しており、この衛星歯車は、有利には角度センサを備えており、軸方向に接続されているサイクロイド伝動装置を介して、同様に回転するサイクロイドディスク又はサイクロイド歯車を駆動させ、その回転速度はサイクロイド伝動装置によって減速され、そこから、回転センサシステムを用いて、回転モジュールの回転数及びステアリングシャフトの複数回の回転にわたるステアリング絶対角度を求めることができる。

独国特許出願公開第１０２００８０１１４４８号明細書

発明の開示
これに対して、独立請求項１の特徴部分に記載されている構成を備えている、車両用の本発明によるセンサユニットは、測定値発信器と測定値検出器との間の距離変化に起因する測定誤差を低減することができるという利点を有している。そのような距離変化によって、例えば、相応の測定値曲線が種々の大きさの極大値を有する虞が生じる。つまり例えば、導電性の検出領域が検出コイルに対して正確に平行に移動せずに、検出コイルに対して傾斜を有する可能性がある。

本発明の実施の形態によれば、車両における回転モジュールの回転角度を検出するためのセンサ装置が提供される。本発明では、回転モジュールが二つの測定値発信器に接続されており、第１の測定値発信器及び第１の測定値検出器は、回転モジュールの回転運動に依存する第１の角度情報を生成する第１の角度センサを形成しており、また、第２の測定値発信器及び第２の測定値検出器は、回転モジュールの回転運動に依存する第２の角度情報を生成する第２の角度センサを形成している。回転モジュールの瞬時回転角度は、第１の角度情報及び第２の角度情報から求めることができる。本発明によれば、各測定値発信器は、一つの導電性の検出領域を有しており、且つ、各測定値検出器は、複数の検出コイルを有している。各測定値発信器の検出領域は、各測定値検出器の対応する検出コイルのインダクタンスに作用し、それにより、少なくとも一つの検出コイルの対応するコイル信号は、回転モジュールの回転運動に基づき周期的に変化し、また、回転モジュールの回転角度に関する尺度として評価することができる。その際、評価及び制御ユニットは、測定値検出器のコイル信号を受信し、各測定値検出器の個々のコイル信号を正規化する。

本発明の実施の形態においては、測定値検出器における検出コイルのインダクタンスは、測定値発信器の対応する検出領域による遮蔽又は被覆に依存する。各検出コイルのインダクタンスは、検出コイルを備えている共振回路の周波数測定によって決定することができるか、若しくは、固定の周波数において共振回路の抵抗の虚数部を介するか、又は、基準共振周波数との混合を介することによる直接的なインダクタンス測定によって決定することができる。続いて、信号から検出コイルと検出領域の重なり角度が逆算される。

従属請求項に記載されている措置及び構成によって、独立請求項１に記載されている、車両における回転式モジュールの回転角度を検出するためのセンサ装置の有利な改善形態が実現される。

特に有利には、評価及び制御ユニットが各コイル信号に関して、第１の正規化コイル信号を形成することができ、この第１の正規化コイル信号は、コイル信号の瞬時値、コイル信号の最小値及びコイル信号の最大値から算出することができる。有利には、評価及び制御ユニットは、第１の正規化コイル信号を、対応するコイル信号の瞬時値及び最小値から形成されている第１の差と、対応するコイル信号の最大値及び最小値から形成されている第２の差の比として算出することができる。測定値発信器が一回転する間の、対応するコイル信号の最小値及び最大値を、例えば評価及び制御ユニットによって事前に求めて記憶することができる。

本発明によるセンサ装置の有利な構成においては、評価及び制御ユニットが、各測定値検出器の各第１の正規化コイル信号に関して、第１の正規化コイル信号と、各測定値検出器の少なくとも二つの第１の正規化コイル信号から算出されている和信号とから形成されている、第２の正規化コイル信号を算出することができる。評価及び制御ユニットは、各測定値検出器の正規化コイル信号を相互に比較し、第２の正規化コイル信号に関する和信号を、対応する検出コイルの第１の正規化コイル信号と、最大値を有している別の検出コイルの第１の正規化コイル信号とから形成することができる。

本発明によるセンサ装置の別の有利な構成においては、各測定値発信器を、リングギアを備えており、且つ、メインリングギアを介して回転モジュールによって駆動されているリング状ディスクとして形成することができ、この場合、各検出領域は、円弧セグメントの形態で、各リング状ディスクの外縁領域に配置することができ、且つ、少なくとも１８０°の角度を成すことができる。更に、各測定値検出器は、三つの検出コイルを有することができ、それらの検出コイルは、円弧セグメントの形態で形成されており、共通の回路基板上の円の外周部に規則的に配置されており、且つ、９０°の角度を成している。回路基板上の測定値検出器及び測定値発信器は、第１の測定値発信器の外縁領域が、第１の測定値検出器の検出コイルを覆うことができ、且つ、第２の測定値発信器の外縁領域が、第２の測定値検出器の検出コイルを覆うことができるように、相互に配置することができる。更には、第１の測定値検出器は、第１の周期を有する第１の測定値発信器の第１のリングギアの歯数に基づき、第１の角度情報を生成することができ、また第２の測定値検出器は、第２の周期を有する第２の測定値発信器の第２のリングギアの歯数に基づき、第２の角度情報を生成することができる。

本発明の実施例は図面に示されており、下記において詳細に説明する。図中、同一の参照番号は同一の機能又は類似の機能を担うコンポーネント又は構成部材を表している。

車両における回転モジュールの回転角度を検出するための本発明によるセンサ装置の一つの実施例の概略的な平面図を示す。図１に示した車両における回転モジュールの回転角度を検出するための本発明によるセンサ装置用の第２の測定値発信器の概略的な平面図を示す。第１の角度位置での、図１に示した車両における回転モジュールの回転角度を検出するための本発明によるセンサ装置用の角度センサの概略的な平面図を示す。第２の角度位置での、図１に示した車両における回転モジュールの回転角度を検出するための本発明によるセンサ装置用の角度センサの概略的な平面図を示す。第３の角度位置での、図１に示した車両における回転モジュールの回転角度を検出するための本発明によるセンサ装置用の角度センサの概略的な平面図を示す。第４の角度位置での、図１に示した車両における回転モジュールの回転角度を検出するための本発明によるセンサ装置用の角度センサの概略的な平面図を示す。角度センサの検出コイルによって形成された三つの生値特性曲線が表されている特性曲線図を示す。図７に示した特性曲線図の第１の高分解領域（ＤＩ）を示す。図７に示した特性曲線図の第２の高分解領域（ＤＩＩ）を示す。正規化後の、図７に示した特性曲線図の第３の高分解領域（ＤＩＩＩ）を示す。正規化後の、図７に示した特性曲線図の第４の高分解領域（ＤＩＶ）を示す。図１１に示した特性曲線図の高分解領域（ＤＶ）を示す。測定値曲線の一部及び対応する適合特性曲線の一部が表されている特性曲線図を示す。図１に示した車両における回転モジュールの回転角度を検出するための本発明によるセンサ装置の角度センサによって形成され逆算された、二つの角度曲線が表されている特性曲線図を示す。

図１及び図２から見て取れるように、車両における回転モジュール３の回転角度αを検出するための本発明によるセンサ装置１の図示されている実施例においては、回転モジュール３が二つの測定値発信器２０，３０に接続されている。ここでは、第１の測定値発信器２０及び第１の測定値検出器１４が、回転モジュール３の回転運動に依存する第１の角度情報α₁を生成する第１の角度センサ７を形成しており、また、第２の測定値発信器３０及び第２の測定値検出器１６が、回転モジュール３の回転運動に依存する第２の角度情報α₂を生成する第２の角度センサを形成している。回転モジュール３の瞬時回転角度αを、第１の角度情報α₁及び第２の角度情報α₂から求めることができる。本発明によれば、各測定値発信器２０，３０は、一つの導電性の検出領域２６，３６を有しており、また各測定値検出器１４，１６は、複数の検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆を有している。各測定値発信器２０，３０の検出領域２６，３６は、各測定値検出器１４，１６の対応する検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆のインダクタンスに作用するので、少なくとも一つの検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆の対応するコイル信号は、回転モジュール３の回転運動に基づき周期的に変化し、また、そのコイル信号を回転モジュール３の回転角度αに関する尺度として評価することができ、その際、評価及び制御ユニット１２は、測定値検出器１４，１６のコイル信号Ｃｉを受信し、各測定値検出器１４，１６の個々のコイル信号Ｃｉを正規化する。

本発明によるセンサ装置１の実施の形態を、例えば車両のステアリング角度を特定するためのステアリング角度センサとして、又は、車両におけるペダル位置を特定するための回転角度センサとして使用することができる。

図１及び図２から更に見て取れるように、各測定値発信器２０，３０は、リングギア２４，３４を備えており、且つ、回転モジュール３によってメインリングギア５を介して駆動されているリング状ディスクとして形成されている。図示されている実施例において、メインリングギア５は回転モジュール３に押し込まれており、且つ、回転モジュール３と相対回動不能に接続されている。ステアリング角度センサとして実施されている場合には、回転モジュール３は車両のステアリングコラムを表す。検出領域２６，３６は、それぞれ円弧セグメントの形態で、各リング状ディスクの外側縁部領域に配置されており、且つ、少なくとも１８０°の角度を成している。図示されている実施例において、測定値発信器２０，３０の検出領域２６，３６は、生じる渦電流の端部効果を低減するために、それぞれ約１９０°の角度を成している。検出領域２６，３６は例えば金属板として形成することができる。回転モジュール３と接続されているメインリングギア５には、所定数の歯が設けられている。各リングギア５，２４，３４の歯数は異なっている。つまり、メインリングギア５は例えば４２個の歯を有しており、第１のリングギア２４は例えば２６個の歯を有しており、また、第２のリングギア３４は例えば２８個の歯を有している。更に図１から見て取れるように、回転モジュール３の回転運動αは、二つの測定値発信器２０，３０に伝達される。

図１から更に見て取れるように、図示されている実施例において、各測定値検出器１４，１６はそれぞれ三つの検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆を有しており、それらの検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆は、円弧セグメントの形態で形成されており、且つ、共通の回路基板１０上の各円の外周部に規則的に配置されている。評価及び制御ユニット１２は、測定値検出器１４，１６の検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆を同時に評価することができるか、又は所定の順序で評価することもできる。更に、評価及び制御ユニット１２は、回路基板１０上に配置されている基準コイルＬ_Refを、測定値検出器１４，１６の検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆を用いる差動測定のために使用する。測定値検出器１４，１６の検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆並びに基準コイルＬ_Refを、インダクタンスを高めて評価を容易にするために、回路基板１０の複数の箇所に分散させて配置することができる。コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆，Ｌ_Refと評価及び制御ユニット１２との間の電気的な接続は、図面を見やすくするために図示しなかった。図示されている実施例において、第１の測定値検出器１４は第１の検出コイルＬ₁、第２の検出コイルＬ₂及び第３の検出コイルＬ₃を有している。第１の測定値検出器１４は、第１の周期性を有する第１の角度情報α₁を生成する。第２の測定値検出器１６は、図示されている実施例において、第４の検出コイルＬ₄、第５の検出コイルＬ₅及び第６の検出コイルＬ₆を有している。第２の測定値検出器１６は、第２の周期性を有する第２の角度情報α₂を生成する。基準コイルＬ_Ref及び検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆は全て同様の大きさを有している。つまり、第１の測定値検出器１４の三つの検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃及び第２の測定値発信器３０の三つの検出コイルＬ₄，Ｌ₅，Ｌ₆はそれぞれ約９０°の幅及び約３０°の間隔を有している。基準コイルＬ_Refも同様に約９０°の幅を有している。

更に図１から見て取れるように、回路基板１０及び測定値検出器１４，１６は、第１の測定値発信器２０の外縁領域が、第１の測定値検出器１４の検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃を少なくとも部分的に覆い、且つ、第２の測定値発信器３０の外縁領域が、第２の測定値検出器１６の検出コイルＬ₄，Ｌ₅，Ｌ₆を少なくとも部分的に覆うように、相互に配置されている。図示されている実施例において、回転モジュール３の回転角度の検出は、渦電流効果を用いて行われる。図１及び図２から更に見て取れるように、各測定値発信器１０，２０ディスク状のメインボディは、導電性の金属面として形成されている検出領域２６，３６をそれぞれ有している。各測定値検出器１４，１６は、それぞれ三つの面状の検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆を有しており、それらの検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆は、回路基板１０上で所定の間隔を空けて、各測定値発信器１０，２０の上方又は下方に配置されている。この場合、導電性の検出領域２６，３６は渦電流効果によって、対応する検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆のインダクタンスに被覆度に応じて作用する。渦電流効果を介して、対応する検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆のインダクタンスは変化するので、インダクタンスの値は、対応する測定値発信器１０，２０の、０°から３６０°の範囲にある位置を一義的に表している。従って、角度センサ７，９は、０°から３６０°までの範囲にある各角度情報α₁，α₂を対応するインダクタンス信号に変換する。このインダクタンス信号は、対応する測定値発信器１０，２０の位置に依存する。評価及び制御ユニット１２は、それらのインダクタンス信号から、相応の複数のコイル信号Ｃｉを形成又は算出する。各コイル信号Ｃｉは、それぞれ一つの検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆に対応付けられている。

更に、図３から図６より見て取れるように、個々の検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆のインダクタンスは、対応付けられている測定値発信器２０，３０の対応する検出領域２６，３６と各検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆の重なり角度φ₁，φ₂，φ₃，φ₄，φ₅，φ₆に依存する。図示されている本発明の有利な実施例は、各角度センサ７，９に対して、それぞれ一つの検出領域２６，３６を使用する。各検出領域２６，３６は、少なくとも１８０°の角度を成しており、従って、それぞれが９０°の角度を成している検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆と関連付けられて、測定値発信器２０，３０の円環面の半分を覆っている。従って、検出領域２６，３６は、検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆よりも２倍大きい面積を覆っている。一見すると、この構成では、信号検出における冗長性が失われている。大部分の角度位置において、評価及び制御ユニット１２は、コイル信号を一つは評価することができる。

図３から図６に示されている角度位置は、いずれの角度センサ７，９についても同様に当てはまるので、以下の説明においては第１のセンサ７を代表して説明する。

図３に示されている第１の角度位置では、第１の測定値発信器２０の検出領域２６が、第１の測定値検出器１４の第１の検出コイルＬ₁を完全に覆っている。更に、第１の測定値発信器２０の検出領域２６は、第１の測定値検出器１４の第２の検出コイルＬ₂及び第３の検出コイルＬ₃をそれぞれ部分的に覆っている。従って、図示されている第１の角度位置では、第１の重なり角度φ₁が９０°の値を有している。図示されている第１の角度位置では、第２の重なり角度φ₂及び第３の重なり角度φ₃がそれぞれ１５°の値を有している。図示されている第１の角度位置では、第１の検出コイルＬ₁が完全に覆われているので、角度が僅かに変化しても第１の検出コイルＬ₁のインダクタンスは変化しないので、従って、目下の第１の角度情報α₁を第２の検出コイルＬ₂及び／又は第３の検出コイルＬ₃のインダクタンス情報から求めることができる。つまり、第１の角度情報α₁を例えば、第２の検出コイルＬ₂のインダクタンス情報及び第３の検出コイルＬ₃のインダクタンス情報から求められた角度情報に由来する平均値として求めることができる。完全に覆われている第１の検出コイルＬ₁のインダクタンス情報は、距離正規化に使用することができる。

図４に示されている第２の角度位置では、第１の測定値発信器２０の検出領域２６が、第１の測定値検出器１４の第１の検出コイルＬ₁を同様に完全に覆っている。更に、第１の測定値発信器２０の検出領域２６は、第１の測定値検出器１４の第２の検出コイルＬ₂を部分的に覆っている。第３の検出コイルＬ₃は全く覆われていない。従って、図示されている第２の角度位置では、第１の重なり角度φ₁が９０°の値を有している。図示されている第２の角度位置では、第２の重なり角度φ₂が３０°の値を有しており、また第３の重なり角度φ₃が０°の値を有している。図示されている第２の角度位置では、第１の検出コイルＬ₁が完全に覆われており、且つ、第３の検出コイルＬ₃が全く覆われていないので、目下の第１の角度情報α₁は、第２の検出コイルＬ₂のインダクタンス情報のみから求めることができる。完全に覆われている第１の検出コイルＬ₁のインダクタンス情報は、距離正規化に使用することができる。

図５に示されている第３の角度位置では、第１の測定値発信器２０の検出領域２６が、第１の測定値検出器１４の第１の検出コイルＬ₁及び第２の検出コイルＬ₂をそれぞれ部分的に覆っている。第３の検出コイルＬ₃は全く覆われていない。従って、図示されている第３の角度位置では、第１の重なり角度φ₁が８０°の値を有している。図示されている第３の角度位置において、第２の重なり角度φ₂が７０°の値を有しており、また第３の重なり角度φ₃が０°の値を有している。図示されている第３の角度位置では、第３の検出コイルＬ₃が全く覆われていないので、目下の第１の角度情報α₁は、第１の検出コイルＬ₁のインダクタンス情報及び／又は第２の検出コイルＬ₂のインダクタンス情報から求めることができる。

図６に示されている第４の角度位置では、第１の測定値発信器２０の検出領域２６が、第１の測定値検出器１４の第１の検出コイルＬ₁を部分的に覆っており、また第１の測定値検出器１４の第２の検出コイルＬ₂を完全に覆っている。第３の検出コイルＬ₃は全く覆われていない。従って、図示されている第４の角度位置では、第１の重なり角度φ₁が４５°の値を有している。図示されている第４の角度位置では、第２の重なり角度φ₂が９０°の値を有しており、また第３の重なり角度φ₃が０°の値を有している。図示されている第４の角度位置では、第２の検出コイルＬ₂が完全に覆われており、且つ、第３の検出コイルＬ₃が全く覆われていないので、目下の第１の角度情報α₁は、第１の検出コイルＬ₁のインダクタンス情報のみから求めることができる。完全に覆われている第２の検出コイルＬ₂のインダクタンス情報は、距離正規化に使用することができる。

図７から図９には、第１の測定値検出器１４の検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃に関するその種のコイル信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が例示的に示されている。ここで、図７には、第１の角度センサ７の検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃によって生成された三つのコイル信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が生値特性曲線として示されており、左側に示されている領域Ｌは回転モジュール３の左回りの回転を表し、右側に示されている領域Ｒは回転モジュール３の右回りの回転を表している。図８及び図９には、図７に示した特性曲線図の高分解領域ＤＩ，ＤＩＩがそれぞれ示されている。インダクタンスは、評価及び制御ユニット１２によって、例えば、各検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆を備えている共振回路の周波数測定によって決定することができるか、若しくは、固定の周波数において共振回路の抵抗の虚数部を介するか、又は、基準周波数との混合を介することによる直接的なインダクタンス測定によって決定することができる。評価及び制御ユニット１２は、検出されたインダクタンス信号から、各検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆と、対応する検出領域２６，３６との重なり角度φ₁，φ₂，φ₃，φ₄，φ₅，φ₆を逆算する。

検出領域２６，３６は各検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃よりも遙かに大きいので、本来であれば、完全に重なっている場合には、各検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃に対応付けられている各生信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に関して、平坦域が期待されるべきである。図７乃至図９から見て取れるように、生信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３はそれぞれ傾斜を有している。この傾斜は、第１の測定値発信器２０における、回路基板面又はコイル面に正確に平行ではない、検出領域２６，３６の位置に起因していると考えられる。

取り付け位置及び距離変化を補償するために、評価及び制御ユニット１２は各コイル信号Ｃｉに関して、第１の正規化コイル信号Ｃｉ＿１ｎｏｒｍを形成することができ、この第１の正規化コイル信号Ｃｉ＿１ｎｏｒｍは、コイル信号の瞬時値Ｃｉ＿ａ、コイル信号の最小値Ｃｉ＿ｍｉｎ及びコイル信号の最大値Ｃｉ＿ｍａｘから算出することができる。図示されている実施例において、評価及び制御ユニット１２は、第１の正規化コイル信号Ｃｉ＿１ｎｏｒｍを、次式（１）に従い、対応するコイル信号Ｃｉの瞬時値Ｃｉ＿ａ及び最小値Ｃｉ＿ｍｉｎから形成されている第１の差と、対応するコイル信号Ｃｉの最大値Ｃｉ＿ｍａｘ及び最小値Ｃｉ＿ｍｉｎから形成されている第２の差の比として算出することができる。

ここでは、測定値発信器２０，３０が一回転する間の、対応するコイル信号Ｃｉの最小値Ｃｉ＿ｍｉｎ及び最大値Ｃｉ＿ｍａｘは、事前に求められて記憶される。この第１の正規化によって、例えばエッチング、給電線、帰線等に起因する、回路基板１０におけるコイルの幾何学的配置の不正確性、コンデンサの不正確性及び伝播遅延の不正確性を少なくとも部分的に補償することができる。

更に、評価及び制御ユニット１２は、各測定値検出器１４，１６の各第１の正規化コイル信号Ｃｉ＿１ｎｏｒｍに関して、次式（２）に従い、第１の正規化コイル信号Ｃｉ＿１ｎｏｒｍと、各測定値検出器１４，１６の少なくとも二つの第１の正規化コイル信号Ｃｉ＿１ｎｏｒｍ，Ｃｋ＿１ｎｏｒｍから算出されている和信号と、から形成されている、第２の正規化コイル信号Ｃｉ＿２ｎｏｒｍを生成することができる。

図示されている実施例において、評価及び制御ユニット１２は、各測定値検出器１４，１６の正規化コイル信号Ｃｉ＿ｎｏｒｍを相互に比較し、第２の正規化コイル信号Ｃｉ＿２ｎｏｒｍに関する和信号を、対応する検出コイルＬ_iの第１の正規化コイル信号Ｃｉ＿１ｎｏｒｍと、最大値を有している別の検出コイルＬ_kの第１の正規化コイル信号Ｃｋ＿１ｎｏｒｍとから形成する。

第２の正規化によって、検出領域２６，３６と検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆との間の距離変化を少なくとも部分的に補償することができる。

上記において図３と関連させて説明した第１の角度位置に関して、評価及び制御ユニット１２は、検出領域２６，３６と第２の検出コイルＬ₂の重なり角度φ₂と、第３の検出コイルＬ₃の重なり角度φ₃は同じ大きさであることから、第１の検出コイルＬ₁の第２の正規化コイル信号Ｃｉ＿２ｎｏｒｍに関する和信号を、第１の検出コイルＬ₁の第１の正規化コイル信号Ｃｉ＿１ｎｏｒｍと、第２の検出コイルＬ₂の第１の正規化コイル信号Ｃ２＿１ｎｏｒｍ又は第３の検出コイルＬ₃の第１の正規化コイル信号Ｃ３＿１ｎｏｒｍとから形成する。第２の検出コイルＬ₂の第２の正規化コイル信号Ｃ２＿２ｎｏｒｍに関して、評価及び制御ユニット１２は、検出領域２６，３６と第１の検出コイルＬ₁の重なり角度φ₁は最大であることから、和信号を、第２の検出コイルＬ₂の第１の正規化コイル信号Ｃ２＿１ｎｏｒｍと、第１の検出コイルＬ₁の第１の正規化コイル信号Ｃ１＿１ｎｏｒｍと、から形成する。第３の検出コイルＬ₃の第２の正規化コイル信号Ｃ２＿２ｎｏｒｍに関して、評価及び制御ユニット１２は、検出領域２６，３６と第１の検出コイルＬ₁の重なり角度φ₁は最大であることから、和信号を、第３の検出コイルＬ₃の第１の正規化コイル信号Ｃ２＿１ｎｏｒｍと、第１の検出コイルＬ₁の第１の正規化コイル信号Ｃ１＿１ｎｏｒｍと、から形成する。

上記において図４と関連させて説明した第２の角度位置に関して、評価及び制御ユニット１２は、検出領域２６，３６と第２の検出コイルＬ₂の重なり角度φ₂が検出領域２６，３６と第３の検出コイルＬ₃の重なり角度φ₃よりも大きいことから、第１の検出コイルＬ₁の第２の正規化コイル信号Ｃ１＿２ｎｏｒｍに関する和信号を、第１の検出コイルＬ₁の第１の正規化コイル信号Ｃ１＿１ｎｏｒｍと、第２の検出コイルＬ₂の第１の正規化コイル信号Ｃ２＿１ｎｏｒｍと、から形成する。第２の検出コイルＬ₂の第２の正規化コイル信号Ｃ２＿２ｎｏｒｍに関して、評価及び制御ユニット１２は、検出領域２６，３６と第１の検出コイルＬ₁の重なり角度φ₁が最大であることから、和信号を、第２の検出コイルＬ₂の第１の正規化コイル信号Ｃ２＿１ｎｏｒｍと、第１の検出コイルＬ₁の第１の正規化コイル信号Ｃ１＿１ｎｏｒｍと、から形成する。第３の検出コイルＬ₃の第２の正規化コイル信号Ｃ２＿２ｎｏｒｍに関して、評価及び制御ユニット１２は、検出領域２６，３６と第１の検出コイルＬ₁の重なり角度φ₁が最大であることから、和信号を、第３の検出コイルＬ₃の第１の正規化コイル信号Ｃ２＿１ｎｏｒｍと、第１の検出コイルＬ₁の第１の正規化コイル信号Ｃ１＿１ｎｏｒｍと、から形成する。

上記において図５と関連させて説明した第３の角度位置に関して、評価及び制御ユニット１２は、検出領域２６，３６と第２の検出コイルＬ₂の重なり角度φ₂が、検出領域２６，３６と第３の検出コイルＬ₃の重なり角度φ₃よりも大きいことから、第１の検出コイルＬ₁の第２の正規化コイル信号Ｃ１＿２ｎｏｒｍに関する和信号を、第１の検出コイルＬ₁の第１の正規化コイル信号Ｃ１＿１ｎｏｒｍと、第２の検出コイルＬ₂の第１の正規化コイル信号Ｃ２＿１ｎｏｒｍと、から形成する。第２の検出コイルＬ₂の第２の正規化コイル信号Ｃ２＿２ｎｏｒｍに関して、評価及び制御ユニット１２は、検出領域２６，３６と第１の検出コイルＬ₁の重なり角度φ₁が最大であることから、和信号を、第２の検出コイルＬ₂の第１の正規化コイル信号Ｃ２＿１ｎｏｒｍと、第１の検出コイルＬ₁の第１の正規化コイル信号Ｃ１＿１ｎｏｒｍと、から形成する。第３の検出コイルＬ₃の第２の正規化コイル信号Ｃ２＿２ｎｏｒｍに関して、評価及び制御ユニット１２は、検出領域２６，３６と第１の検出コイルＬ₁の重なり角度φ₁が最大であることから、和信号を、第３の検出コイルＬ₃の第１の正規化コイル信号Ｃ２＿１ｎｏｒｍと、第１の検出コイルＬ₁の第１の正規化コイル信号Ｃ１＿１ｎｏｒｍと、から形成する。

上記において図６と関連させて説明した第４の角度位置に関して、評価及び制御ユニット１２は、検出領域２６，３６と第２の検出コイルＬ₂の重なり角度φ₂が最大であることから、第１の検出コイルＬ₁の第２の正規化コイル信号Ｃ１＿２ｎｏｒｍに関する和信号を、第１の検出コイルＬ₁の第１の正規化コイル信号Ｃ１＿１ｎｏｒｍと、第２の検出コイルＬ₂の第１の正規化コイル信号Ｃ２＿１ｎｏｒｍと、から形成する。第２の検出コイルＬ₂の第２の正規化コイル信号Ｃ２＿２ｎｏｒｍに関して、評価及び制御ユニット１２は、検出領域２６，３６と第１の検出コイルＬ₁の重なり角度φ₁が、検出領域２６，３６と第３の検出コイルＬ₃の重なり角度φ₃よりも大きいことから、和信号を、第２の検出コイルＬ₂の第１の正規化コイル信号Ｃ２＿１ｎｏｒｍと、第１の検出コイルＬ₁の第１の正規化コイル信号Ｃ１＿１ｎｏｒｍと、から形成する。第３の検出コイルＬ₃の第２の正規化コイル信号Ｃ２＿２ｎｏｒｍに関して、評価及び制御ユニット１２は、検出領域２６，３６と第２の検出コイルＬ₂の重なり角度φ₂が最大であることから、和信号を、第３の検出コイルＬ₃の第１の正規化コイル信号Ｃ２＿１ｎｏｒｍと、第２の検出コイルＬ₂の第１の正規化コイル信号Ｃ１＿１ｎｏｒｍと、から形成する。

図１０から図１２には、第１の測定値検出器１４の検出コイルＬ₁，Ｌ₂，Ｌ₃の第２の正規化コイル信号Ｃ１＿２ｎｏｒｍ，Ｃ２＿２ｎｏｒｍ，Ｃ３＿２ｎｏｒｍの特性曲線図がそれぞれ示されている。但し図１２には、図１１に示した特性曲線図の高分解領域ＤＶが示されている。

図１０乃至図１２から更に見て取れるように、各角度センサ７，９に関して、複数の領域が生じるが、ここでは例示的にそれらのうちの関連する５つの領域Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５を図１２に示している。それらの領域Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５に関して、第２の正規化コイル信号Ｃ１＿２ｎｏｒｍ，Ｃ２＿２ｎｏｒｍ，Ｃ３＿２ｎｏｒｍの相応の測定値曲線を、単純な適合曲線に合わせて調整することができる。

更に図１３から見て取れるように、図示されている実施例においては、測定値曲線Ｍ１が適合曲線Ａ１に適合されており、その経過は２次多項式に相当する。勿論、より複雑な適合方法を適用することも可能である。図１３には、ｘ値として標準化された値を有する区間と、回転モジュールの瞬時回転角度を表す、対応する角度としてのｙ値とが示されている。適合曲線は、検出領域２６，３６の幾何学的な位置を修正する。

図１４には、二つの角度センサ７，９を用いて検出されて逆算された、二つの角度情報α₁，α₂の特性曲線が示されている。更に図１４からは、ノギス構成が見て取れる。特性曲線α₂は第２の測定値発信器３０の第２の角度情報を表し、第２の測定値発信器３０のリングギア３４は、第１の測定値発信器２０の第１のリングギア２４よりも多くの歯を有しており、従って若干緩慢に回転する。二つの特性曲線の距離から、一回転した回数を算出することができる。ここで、左側に示されている領域Ｌは回転モジュール３の左回りの回転を表しており、また右側に示されている領域Ｒは回転モジュール３の右回りの回転を表している。

Claims

車両における回転モジュール（３）の回転角度（α）を検出するセンサ装置（１）であって、
前記回転モジュール（３）は二つの測定値発信器（２０，３０）に接続されており、
第１の測定値発信器（２０）及び第１の測定値検出器（１４）は、前記回転モジュール（３）の回転運動に依存する第１の角度情報（α₁）を生成する第１の角度センサ（７）を形成しており、
第２の測定値発信器（３０）及び第２の測定値検出器（１６）は、前記回転モジュール（３）の回転運動に依存する第２の角度情報（α₂）を生成する第２の角度センサ（９）を形成しており、
前記回転モジュール（３）の瞬時回転角度（α）を、前記第１の角度情報（α₁）及び前記第２の角度情報（α₂）から求めることができる、センサ装置（１）において、
各測定値発信器（２０，３０）は、一つの導電性の検出領域（２６，３６）を有しており、且つ、各測定値検出器（１４，１６）は、複数の検出コイル（Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆）を有しており、
各測定値発信器（２０，３０）の前記検出領域（２６，３６）は、各測定値検出器（１４，１６）の対応する検出コイル（Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆）のインダクタンスに作用し、それにより、少なくとも一つの検出コイル（Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆）の対応するコイル信号は、前記回転モジュール（３）の回転運動に基づき周期的に変化し、前記コイル信号を前記回転モジュール（３）の回転角度（α）に関する尺度として評価することができ、
評価及び制御ユニット（１２）が、前記測定値検出器（１４，１６）のコイル信号（Ｃｉ）を受信し、各測定値検出器（１４，１６）の個々のコイル信号（Ｃｉ）を正規化し、
前記評価及び制御ユニット（１２）は、前記コイル信号（Ｃｉ）の各々に関して、前記コイル信号の瞬時値（Ｃｉ＿ａ）、前記コイル信号の最小値（Ｃｉ＿ｍｉｎ）及び前記コイル信号の最大値（Ｃｉ＿ｍａｘ）から算出することができる第１の正規化コイル信号（Ｃｉ＿１ｎｏｒｍ）を形成し、
前記測定値発信器（２０，３０）が一回転する間の、対応するコイル信号（Ｃｉ）の最小値（Ｃｉ＿ｍｉｎ）及び最大値（Ｃｉ＿ｍａｘ）は、事前に求められて記憶されている、
ことを特徴とする、センサ装置（１）。
前記評価及び制御ユニット（１２）は、前記第１の正規化コイル信号（Ｃｉ＿１ｎｏｒｍ）を、対応するコイル信号（Ｃｉ）の瞬時値（Ｃｉ＿ａ）及び最小値（Ｃｉ＿ｍｉｎ）から形成されている第１の差と、対応するコイル信号（Ｃｉ）の最大値（Ｃｉ＿ｍａｘ）及び最小値（Ｃｉ＿ｍｉｎ）から形成されている第２の差の比として算出する、請求項１に記載のセンサ装置。
前記評価及び制御ユニット（１２）は、各測定値検出器（１４，１６）の各第１の正規化コイル信号（Ｃｉ＿１ｎｏｒｍ）に関して、前記第１の正規化コイル信号（Ｃｉ＿１ｎｏｒｍ）と、各測定値検出器（１４，１６）の少なくとも二つの第１の正規化コイル信号（Ｃｉ＿１ｎｏｒｍ，Ｃｋ＿１ｎｏｒｍ）から算出されている和信号と、から形成されている、第２の正規化コイル信号（Ｃｉ＿２ｎｏｒｍ）を形成する、請求項１又は２に記載のセンサ装置。
前記評価及び制御ユニット（１２）は、各測定値検出器（１４，１６）の正規化コイル信号（Ｃｉ＿ｎｏｒｍ）を相互に比較し、前記第２の正規化コイル信号（Ｃｉ＿２ｎｏｒｍ）に関する前記和信号を、対応する検出コイル（Ｌ_i）の第１の正規化コイル信号（Ｃｉ＿１ｎｏｒｍ）と、最大値を有している別の検出コイル（Ｌ_k）の第１の正規化コイル信号（Ｃｋ＿１ｎｏｒｍ）と、から形成する、請求項３に記載のセンサ装置。
各測定値発信器（２０，３０）は、リングギア（２４，３４）を備えており、且つ、メインリングギア（５）を介して前記回転モジュール（３）によって駆動されているリング状ディスクとして形成されており、
各検出領域（２６，３６）は、円弧セグメントの形態で、各リング状ディスクの外縁領域に配置されており、且つ、少なくとも１８０°の角度を成している、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のセンサ装置。
各測定値検出器（１４，１６）は、三つの検出コイル（Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆）を有しており、該検出コイル（Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃，Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆）は、円弧セグメントの形態で形成されており、共通の回路基板（１０）上の円の外周部に規則的に配置されており、且つ、それぞれ９０°の角度を成している、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のセンサ装置。
前記回路基板（１０）上の測定値検出器（１４，１６）及び前記測定値発生器（２０，３０）は、前記第１の測定値発信器（２０）の外縁領域が、前記第１の測定値検出器（１４）の検出コイル（Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃）を覆い、且つ、前記第２の測定値発信器（３０）の外縁領域が、前記第２の測定値検出器（１６）の検出コイル（Ｌ₄，Ｌ₅，Ｌ₆）覆うように、相互に配置されている、請求項６に記載のセンサ装置。
前記第１の測定値検出器（１４）は、第１の周期を有する前記第１の測定値発信器（２０）の第１のリングギア（２４）の歯数に基づき、前記第１の角度情報（α₁）を生成し、
前記第２の測定値検出器（１６）は、第２の周期を有する前記第２の測定値発信器（３０）の第２のリングギア（３４）の歯数に基づき、前記第２の角度情報（α₂）を生成する、請求項６に記載のセンサ装置。