WO2021170169A1

WO2021170169A1 - Verfahren zum bestimmen einer winkelposition einer welle bei einem vorhandenen störfeld

Info

Publication number: WO2021170169A1
Application number: PCT/DE2021/100071
Authority: WO
Inventors: Jie Zhou
Original assignee: Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2021-01-26
Publication date: 2021-09-02
Also published as: DE102020105253A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Winkelposition einer Welle (1), wobei in einem ersten Schritt anhand eines XMR-Sensors (2) ein, eine Winkelposition der Welle (1) repräsentierendes Signal eines mit der Welle (1) fest verbundenen Magneten (3) erfasst wird und daraus ein gemessener Winkelwert gebildet oder direkt vorgegeben wird, sowie in einem zweiten Schritt eine Kompensation eines durch ein konstant wirkendes Störfeld verursachten Winkelfehlers dieses Signals erfolgt, wobei anhand eines hinterlegten ersten Amplitudenverlaufs mehrerer in einem Kalibriervorgang ohne Störfeld erfasster Signale sowie eines hinterlegten, mit seinem Nullpunkt versetzt zu dem Nullpunkt des ersten Amplitudenverlaufs angeordneten, zweiten Amplitudenverlaufs mehrerer in einem Kalibriervorgang mit Störfeld erfasster Signale ein tatsächlicher Winkelwert derart bestimmt wird, dass Verbindungslinien zwischen den beiden Nullpunkten sowie zwischen dem jeweiligen Nullpunkt und der auf dem ersten Amplitudenverlauf liegenden Winkelposition anhand des gemessenen Winkelwertes gebildet werden, dann die Amplitudenverläufe um einen vorbestimmten Winkel so weit gleichsinnig in einer ersten Drehrichtung verdreht werden bis deren x-Achsen koaxial zueinander angeordnet sind, im Anschluss daran anhand eines durch die Verbindungslinien gebildeten Dreiecks ein Winkelfehler errechnet wird und schließlich eine Winkelkorrektur stattfindet sowie der tatsächliche Winkelwert ausgegeben wird.

Description

Verfahren zum Bestimmen einer Winkelposition einer Welle bei einem vorhandenen Störfeld

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Winkelposition einer Welle bei Vorhandensein eines vorhandenen, etwa konstanten Störfeldes, wobei die Welle vorzugsweise eine Rotorwelle eines Elektromotors / Aktors, der weiter bevorzugt zur Kupplungsbetätigung in einem Kraftfahrzeug eingesetzt ist, ist.

Gattungsgemäße Verfahren sind aus dem Stand der Technik bereits hinlänglich be kannt. Beispielsweise offenbart die EP 1 182 461 A2 einen Sensor für die Detektion der Richtung eines Magnetfeldes, umfassend einen einzigen Magnetfeldkonzentrator mit einer flächigen Form und mindestens ein erstes Hallelement und ein zweites Hal lelement oder mindestens eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe von Hallelemen ten, wobei die Hallelemente im Bereich des Randes des Magnetfeldkonzentrators an geordnet sind. Auch offenbart dieser Stand der Technik eine Verwendung dieses Sen sors als Winkelsensor zur Bestimmung der Drehlage eines um eine Drehachse dreh baren Objektes, wobei auf der Drehachse ein Permanentmagnet befestigt ist. Der Ab stand zwischen dem Sensor und dem Permanentmagneten ist so gewählt, dass der Magnetfeldkonzentrator magnetisch mindestens teilweise in Sättigung ist. Hierbei ist zu beachten, dass aufgrund der hohen Nichtlinearität bei Hall-Sensoren das Magnet feld nicht so ausgewählt werden darf, dass der Sensor ein Sättigungssignal zeigt.

Aber aufgrund des Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) ist des Magnetfeld mit stark genug zu wählen.

Somit sind aus dem Stand der Technik bereits Verfahren bekannt, die u.a. die Kom pensation von Störfeldern betreffen. In der Praxis hat es sich jedoch als nachteilig her ausgestellt, dass diese Verfahren aufgrund des Aufbaus der Sensoren, relativ aufwän dig sind. Des Weiteren ist für diese Verfahren ein relativ komplex aufgebauter Sensor notwendig, der den Herstellaufwand der Mittel zum Durchführen der Verfahren deut lich ansteigen lässt. Gegenüber XMR-Sensoren hat ein Hall-Sensor prinzipiell fol gende Nachteile: Der Hall-Effekt ist relativ klein, daher benötigt es einen großen Ver stärker, welcher wiederum mehr Rauschen erzeugt. Zudem hat das Hall-Signal einen „Temperaturdrift“ auf Grund des Piezo-Hall-Effektes. Dieser „Drift“ führt zu einer zu sätzlichen Fehlerquelle.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und ein Verfahren zum Bestimmen einer Winkelposi tion einer Welle zur Verfügung zu stellen, das mit möglichst effizient arbeitenden und einfach aufgebauten Sensoren eine genauere Ermittlung der Winkelposition ermög licht.

Dies wird nach einem ersten Teilgedanken erfindungsgemäß durch das Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Demnach ist ein Verfahren zum Bestimmen einer Winkelposi tion einer Welle beansprucht, wobei in einem ersten Schritt anhand eines XMR-Sen- sors ein, eine Winkelposition der Welle repräsentierendes Signal eines mit der Welle fest verbundenen Magneten erfasst wird und daraus ein gemessener Winkelwert ge bildet oder direkt vorgegeben wird, sowie in einem zweiten Schritt eine Kompensation eines durch ein konstant wirkendes Störfeld verursachten Winkelfehlers dieses Sig nals erfolgt, wobei anhand eines hinterlegten ersten Amplitudenverlaufs (vorzugs weise unter Verwendung einer Lissajous-Darstellung in einem ersten Koordinatensys tem, falls der Sensor zwei orthogonale Signale (z.B. x und y) liefert) mehrerer in einem Kalibriervorgang ohne Störfeld erfasster Signale sowie eines hinterlegten, mit seinem Nullpunkt versetzt zu dem Nullpunkt des ersten Amplitudenverlaufs angeordneten, zweiten Amplitudenverlaufs (vorzugsweise unter Verwendung einer Lissajous-Darstel lung in einem zweiten Koordinatensystem) mehrerer in einem Kalibriervorgang mit Störfeld erfasster Signale ein tatsächlicher Winkelwert derart bestimmt wird, dass Ver bindungslinien zwischen den beiden Nullpunkten sowie zwischen dem jeweiligen Null punkt und der auf dem ersten Amplitudenverlauf liegenden Winkelposition anhand des gemessenen Winkelwertes gebildet werden, dann die Amplitudenverläufe um einen vorbestimmten Winkel so weit gleichsinnig in einer ersten Drehrichtung verdreht wer den bis deren x-Achsen koaxial zueinander angeordnet sind, im Anschluss daran an hand eines durch die Verbindungslinien gebildeten Dreiecks ein Winkelfehler errech net wird und schließlich eine Winkelkorrektur stattfindet sowie der tatsächliche Winkel wert ausgegeben wird. Dadurch ist ein Verfahren zum Bestimmen einer Winkelposition einer Welle umge setzt, das mittels eines einfach aufgebauten XMR-Sensors eine verlässliche, störfeld kompensierte Ermittlung der tatsächlichen Winkelposition ermöglicht.

Weitergehende vorteilhafte Ausführungen hinsichtlich des ersten Teilgedankens sind mit Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.

Von Vorteil ist es demnach auch, wenn in einem vor dem zweiten Schritt stattfinden den Kalibrierschritt die Welle mit einer konstanten Drehzahl angetrieben wird, entwe der durch den XMR-Sensor oder durch einen weiteren Referenzwinkelsensor ein sich in Abhängigkeit der Winkelposition der Welle änderndes Magnetfeld des Magneten über zumindest eine volle Umdrehung der Welle abgetastet wird und dadurch ein für den XMR-Sensor geltender, kreisförmiger Referenzverlauf der Amplituden der Mag netfeldkomponenten ermittelt wird, wobei anhand bestimmter Parameter dieses Refe renzverlaufes die Berechnung des Winkelfehlers nach dem zweiten Schritt durchge führt wird. Dadurch ist ein störfeldkompensierter Winkelwert möglichst rasch zu ermit teln.

In diesem Zusammenhang ist es besonders zweckmäßig, wenn anhand des Refe renzverlaufes ein Korrekturparameter berechnet wird, der die Länge einer die Null punkte (beider Amplitudenverläufe) miteinander verbindenden ersten Verbindungslinie repräsentiert, und / oder anhand des Referenzverlaufes der vorbestimmte Winkel zum Verdrehen der Amplitudenverläufe berechnet wird.

Für einen effektiven Kalibriervorgang ist es auch zweckmäßig, wenn in dem Kalibrier schritt eine Änderung eines Gradienten entlang des Referenzverlaufes der Amplituden bestimmt wird und danach, unter Heranziehen zumindest zweier bei unterschiedlichen Winkelpositionen vorliegender Gradientenwerte, der Korrekturparameter ermittelt wird.

Für diese Berechnung ist es zudem vorteilhaft, wenn die beiden Gradientenwert um 180° relativ zueinander versetzt sind. Ist der XMR-Sensor radial versetzt zu der Welle (/ in Bezug auf eine Drehachse der Welle) angeordnet, ist eine axial kompakte „Off-Axis“-Anordnung ausgebildet.

Alternativ hierzu ist es auch von Vorteil, wenn der XMR-Sensor stirnseitig zu / zu ei nem axialen Ende der Welle angeordnet ist. Dadurch ist eine „On-Axis“-Anordnung ausgebildet.

Auch ist es von Vorteil, wenn in dem Kalibrierschritt die Welle mit einer niedrigeren Drehzahl als in dem ersten Schritt angetrieben wird.

Die Amplitudenverläufe werden vorzugsweise nach der mit dem zweiten Schritt durch geführten Winkelkorrektur, unter Ausgabe des tatsächlichen Winkelwertes, wieder um denselben vorbestimmten Winkel in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung zurückgedreht.

In der Praxis ist es von Vorteil, wenn der XMR-Sensor in dem ersten Schritt einen Winkelwert ausgibt.

Alternativ hierzu ist es auch zweckdienlich, wenn der XMR-Sensor in dem ersten Schritt (unter Betrachtung in einem (2D-) Koordinatensystem) einen, auf einer x-Achse liegenden, ersten Lagewert und einen, auf einer senkrecht zu der x-Achse ausgerich teten y-Achse liegenden, zweiten Lagewert ausgibt.

Zudem hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, wenn in dem zuletzt genannten Fall anhand der beiden Lagewerte, unter Verwendung einer arctan2-Funktion, ein Winkelwert errechnet wird.

Der Winkelfehler wird vorteilhafterweise durch die Gleichung f_aV i r \

berechnet, wobei e der Winkelfehler, D der Korrekturpa rameter und a der in dem ersten Schritt gemessene Winkelwert ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird somit anhand des ersten Teilgedankens die Performance eines XMR- (AMR- / GMR- / TMR-) Winkelsensors bei einem konstanten Störfeld ermöglicht. Prinzipiell ist bekannt, dass die gemessenen x-, y-Anteile des ge messenen Magnetfeldes addiert bei einem XMR-Sensor immer einen Kreis ergeben. Die Erfindung schlägt vor, die Auflösungsänderung (zeitlich / räumlich) des gemesse nen Winkels zu verwenden, um den tatsächlichen Winkel zu bestimmen. Durch ein konstantes Störfeld erfahren die gemessenen Magnetfeldkomponenten einen Offset in beide Richtungen (x und y). Hierbei kann eine Arctan2-Funktion verwendet werden, um aus dem gemessenen Gradienten (es wird eine Winkelbeschleunigung gemessen, obwohl die Welle konstant rotiert) den Winkelfehler jeweils raus zu rechnen.

Nach einem zweiten Teilgedanken wird die zuvor formulierte technische Aufgabe durch das Verfahren nach Anspruch 6 gelöst. Demnach ist ein Verfahren zum Bestim men einer Winkelposition einer Welle beansprucht, wobei in einem ersten Schritt so wohl anhand eines ersten XMR-Sensors als auch anhand eines, relativ zu dem ersten XMR-Sensor in einer Umfangsrichtung versetzt angeordneten, zweiten XMR-Sensors ein mit einer bestimmten Winkelposition der Welle korrespondierendes Magnetfeld ei nes an der Welle befestigten Magneten erfasst wird, wobei die beiden XMR-Sensoren derart relativ zueinander angeordnet sind, dass eine durch den ersten XMR-Sensor erfasste erste Magnetfeldrichtung einer durch den zweiten XMR-Sensor, zeitgleich mit der ersten Magnetfeldrichtung erfassten, zweiten Magnetfeldrichtung entgegengesetzt ist, und wobei in einem zweiten Schritt ein zu dem Zeitpunkt der Magnetfelderfassung nach dem ersten Schritt vorhandenes Störfeld durch eine Vektorberechnung kompen siert wird, indem zunächst die durch die XMR-Sensoren zur Verfügung gestellten Vek toren voneinander subtrahiert werden und daran im Anschluss anhand eines durch die Subtraktion ermittelten Summenvektors eine Winkelposition der Welle errechnet wird.

Auch dadurch ist ein Verfahren zum Bestimmen einer Winkelposition einer Welle um gesetzt, das mittels eines möglichst einfachen Messaufbaus mit XMR-Sensoren eine verlässliche, störfeldkompensierte Ermittlung der Winkelposition ermöglicht. Insbeson dere sind dadurch sich zeitlich ändernde Störfelder kompensierbar. Weiterführende vorteilhafte Ausführungen hinsichtlich des zweiten Teilgedankens sind mit Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.

Von Vorteil ist es demnach auch, wenn in einem weiteren dritten Schritt, unter Antrieb der Welle mit konstanter Drehzahl, entweder durch zumindest einen XMR-Sensor o- der durch einen Referenzwinkelsensor das sich in Abhängigkeit der Winkelposition der Welle ändernde Magnetfeld des Magneten über zumindest eine volle Umdrehung der Welle abgetastet wird, und in einem vierten Schritt eine Änderung eines Gradien ten eines Amplitudenverlaufs des Magnetfeldes ermittelt wird, danach, unter Heranzie hen zumindest zweier bei unterschiedlichen Winkeln / Drehwinkeln vorliegender Gra dientenwerte, ein Korrekturwert ermittelt wird, mittels welchem Korrekturwert weiterhin ein Winkelfehler der aus dem Signal des zumindest einen XMR-Sensors bestimmt wird, und schließlich der Winkelfehler zur Korrektur der aus den XMR-Sensoren nach dem zweiten Schritt ermittelten Winkelposition verwendet wird.

Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn die mit dem zweiten Schritt errechnete Winkelpo sition der Welle unter Verwendung einer arctan2-Funktion errechnet wird.

Mit anderen Worten ausgedrückt, wird somit anhand des zweiten Teilgedankens die Verwendung von zwei XMR-Sensoren in „Off-Axis“-Anordnung vorgeschlagen. Die Position der Sensoren zueinander ist in Abhängigkeit vom Target / Magnet so zu wäh len, dass die detektierten Magnetfelder jeweils in entgegengesetzte Richtungen wei sen werden. Zur Bestimmung des Winkelfehlers wird dann das Differenzsignal beider Messungen verwendet. Hierüber ist das Störfeld ausgeklammert. Die Richtung des Differenzsignals zeigt in die gleiche Richtung wie das Magnetfeld an einer Sensorposi tion. Auf diese Weise kann aus dem Arctan2 ein Fehler für den Winkel des Differenz signals und damit auch des gemessenen Winkels bestimmt werden. Zur Bestimmung des tatsächlichen Winkels kann dieser Fehler vom Winkel des Differenzsignals oder mal 2 von einem gemessenen Winkel eines der XMR-Sensoren abgezogen werden.

Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 ein Flussdiagramm zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem ersten Ausführungsbeispiel in Bezug auf einen ersten Teilgedan ken, wobei ein vorhandener XMR-Sensor direkt einen Winkelwert ausgibt,

Fig. 2 ein Flussdiagramm zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem weiteren zweiten Ausführungsbeispiel in Bezug auf einen ersten Teilgedanken, bei dem der XMR-Sensor einen x- und einen y-Wert ausgibt,

Fig. 3 ein Diagramm zum Veranschaulichen einer Lissajous-Darstellung einer in ei nem Kalibrierschritt durch eine Messanordnung mit XMR-Sensor erfassten Messreihe mit vorhandenem Störfeld sowie einer Lissajous-Darstellung einer in einem Kalibrievorgang durch eine Messanordnung mit Hall-Sensor erfass ten Messreihe mit vorhandenem Störfeld,

Fig. 4 ein ähnlich zu Fig. 3 ausgebildetes Diagramm zum Veranschaulichen einer Lissajous-Darstellung der in einem Kalibrievorgang durch eine Messanord nung mit Hall-Sensor erfassten Messreihe mit vorhandenem Störfeld sowie ei ner Lissajous-Darstellung einer in einem Kalibrievorgang durch eine Messan ordnung mit Hall-Sensor erfassten Messreihe ohne vorhandenem Störfeld, wobei zur grafischen Analyse zwei Verbindungslinien zwischen dem jeweili gen Nullpunkt der verschiedenen Amplitudenverläufe der beiden Messreihen und einer durch den XMR-Sensor bei vorhandenem Störfeld zuvor erfassten Winkelposition P eingezeichnet sind,

Fig. 5 ein gemäß Fig. 4 zusammengesetztes Diagramm zum Veranschaulichen der beiden Lissajous-Darstellungen, wobei gegenüber Fig. 4 die beiden Messrei hen so gleichwinklig in einem Koordinatensystem betrachtet verdreht sind, dass die x-Achsen der beiden Amplitudenverläufe zur weiteren Analyse zur Deckung gekommen / koaxial angeordnet sind, und wobei eine die beiden Nullpunkte verbindende Linie D eingezeichnet ist,

Fig. 6 eine detaillierte Ansicht des in Fig. 5 durch die beiden Verbindunglinien und die Linie D ausgebildeten Dreiecks, Fig. 7 ein Diagramm zum Darstellen eines Verhältnisses zwischen einem Winkel / einer Winkelposition und einem berechneten Winkel mit und ohne Störfeld,

Fig. 8 eine perspektivische Darstellung einer zum Durchführen des Verfahrens des ersten Teilgedankens nach einem der Fign. 1 und 2 einsetzbaren Messanord nung,

Fig. 9 ein Diagramm zum Darstellen eines Verhältnisses zwischen einem Winkel / einer Winkelposition und einer Auflösung / einem Gradienten der in Fig. 3 durch den XMR-Sensor erfassten Messreihe mit Störfeld,

Fig. 10 ein Flussdiagramm zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel in Bezug auf einen zweiten Teilgedanken, wobei ein Schritt zum Durchführen einer Vektorkompensation schematisch gezeigt ist,

Fig. 11 eine Vorderansicht einer zur Durchführung des mit Fig. 10 angedeuteten Ver fahrens ausgebildeten Messanordnung, wobei eine Relativposition zweier XMR-Sensoren verdeutlicht ist,

Fig. 12 eine Vorderansicht einer zur Durchführung des mit Fig. 10 angedeuteten Ver fahrens ausgebildeten Messanordnung, wobei sich ein vorhandener Magnet hinsichtlich seiner Polung von der Ausführung der Fig. 11 unterscheidet,

Fig. 13 ein Diagramm zum Darstellen eines Verhältnisses zwischen einem Winkel / einer Winkelposition und einer Auflösung / einem Gradienten einer bei einem Verfahren nach Fig. 10 erfassten Messreihe,

Fig. 14 ein Vektordiagramm zum Veranschaulichen eines Einflusses eines vorliegen den Störfeldes,

Fig. 15 ein Vektordiagramm, ähnlich zu Fig. 14, wobei der Einfluss einer sich unter scheidenden Magnetfeldstärke auf eine Richtung eines errechneten Summen vektors verbildlicht ist, sowie Fig. 16 ein Vektordiagramm, ähnlich zu Fig. 15, wobei der Einfluss einer sich unter scheidenden Magnetfeldrichtung auf eine Richtung eines errechneten Sum menvektors verbildlicht ist.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver ständnis der Erfindung.

Mit Fig. 8 wird eine Messanordnung 4 gezeigt, die in den Verfahren der Fign. 1 und 2 einsetzbar ist. Diese Messanordnung 4 weist eine On-Axis-Anordnung auf. Die Messanordnung 4 weist eine schematisch dargestellte Welle 1 auf, an der ein ein per manent erregtes Magnetfeld erzeugender Magnet 3 fest angebracht ist. Versetzt zu einer Stirnseite / einem stirnseitigen Ende der Welle 1 ist ein XMR-Sensor 2 angeord net, der zur Erfassung eines sich mit Drehung der Welle 1 ändernden Magnetfeldes des Magneten 3 dient, um somit eine Winkelposition der Welle 1 zu ermitteln. In die sem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass in weiteren Ausführungen die Messanordnung 4 alternativ als Off-Axis-Anordnung ausgebildet ist, sodass dann der XMR-Sensor 2 radial außerhalb der Welle 1 (in Bezug auf ihre Drehachse 5) sitzt. Der Magnet 3 sitzt dann weitere bevorzugt unter Ausbildung eines Magnetringes auf einer radialen Außenseite der Welle 1 und ist fest an dieser aufgenommen.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass der bevorzugte Einsatzbe reich der Messanordnung 4 ein Aktor zur Kupplungsbetätigung ist, der weiter bevor zugt einen Elektromotor mit einer Rotorwelle aufweist. Die Welle 1 ist dann vorzugs weise drehfest mit der Rotorwelle verbunden bzw. unmittelbar durch diese Rotorwelle ausgebildet.

Wie in den Fign. 4 und 5 in Bezug auf ein nach einem ersten Teilgedanken ausgebil deten erfindungsgemäßen Verfahren durch eine Lissajous-Darstellung gezeigt, erfolgt (in einem Kalibriervorgang) eine Ermittlung zweier zeitlicher Verläufe / Amplitudenver läufe mehrerer Amplitudenwerte einer gemessenen Magnetfeldkomponente. Flierzu wird die Welle 1 mit einer konstanten Drehzahl / Geschwindigkeit angetrieben und mit tels eines Hall-Sensors einmal bei einem konstant vorhandenem Störfeld (durchgezo gene Kreislinie) und einmal ohne Störfeld / bei ausgeblendetem Störfeld (strichlierte Kreislinie) abgetastet. Diese Amplitudenverläufe werden üblicherweise in einer Steue relektronik hinterlegt. Diese Amplitudenverläufe werden zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens, wie nachfolgend beschrieben, zum Ermitteln einer (tat sächlichen) Drehwinkelposition der Welle 1 in einem Betrieb eines Aktors / Kraftfahr zeuges herangezogen.

Das erfindungsgemäße Verfahren verwendet zur Erfassung der Welle 1 in der bevor zugten Ausführung den XMR-Sensor 2 in Off-Axis-Anordnung. Mit den Fign. 3 bis 7 und 9 wird deutlich, dass die im Betrieb (in einem ersten Schritt des Verfahrens) ge messene Winkelposition durch das vorhandene konstante Störfeld von einem tatsäch lichen Drehwinkel / Winkelwert abweicht und folglich ein bestimmter Winkelfehler e vorhanden ist. Mit dem nachfolgend detailliert beschriebenen Verfahren zum Bestim men der Drehwinkelposition der Welle 1 wird dieser Winkelfehler e bei dem konstant vorhandenen Störfeld ermittelt und zum Ausgeben der tatsächlichen Winkelposition mit dem zuvor gemessenen Signal des XMR-Sensors 2 verrechnet.

Es sei prinzipiell darauf hingewiesen, dass in einer weiteren Ausführung auch die ge mäß Fig. 8 gezeigte Ausführungsform der On-Axis-Anordnung einsetzbar ist. Hier be darf es keiner weiteren (nachfolgend beschriebenen) Aufbereitung der erfassten Amplitudenwerte. Bei der Off-Axis-Anordnung wird jedoch üblicherweise zunächst eine Aufbereitung der erfassten Daten durchgeführt, um letztendlich statt eines ellipti schen Verlaufs einen kreisförmigen Verlauf zu generieren.

Mit Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dar gestellt. Dabei wird in einem ersten Schritt anhand des XMR-Sensors 2 ein die Win kelposition der Welle repräsentierendes Signal, hier unmittelbar ein Winkelsignal / ein Winkelwert erfasst und ausgegeben. Dieser gemessene Winkelwert ist in den Figuren mit dem griechischen Buchstaben a^* gekennzeichnet.

Dieser Winkelwert a^* wird im Anschluss daran, in einem zweiten Schritt, zum Berech nen / Darstellen eines für diesen Winkelwert vorliegenden Gradienten G^* verwendet. Üblicherweise ist dieser Gadient G^* für die verschiedenen Winkelwerte ebenfalls be reits hinterlegt und wird zuvor in einem nachfolgend beschriebenen Kalibrierschritt be rechne / festgelegt.

Weiterhin erfolgt dann anhand dieses Gradienten G^* die Berechnung / Bestimmung eines Korrekturparameters D in diesem zweiten Schritt auf typische Weise auf Grund lage folgender Gleichung 1 :

- Gleichung 1 :

G ( 180° ) P _ G { 0° )

0( 180° ) . ₁ G (0° ) ^'+~ ⁱ

Somit wird vorzugsweise ein erster Gradientenwert bei einer Winkelposition von 0° (G^*(0°)) und ein zweiter Gradientenwert bei einer Winkelposition von 180° (G^*(180°)) bestimmt, mit denen im Anschluss ein Parameter / Korrekturparameter D berechnet werden kann. Auch erfolgt anhand des Gradienten G^* die Berechnung / Bestimmung eines Winkels ß^*

Wie bereits erwähnt, wird der Gradient G^* auf übliche Weise in einem Kalibrierschritt ebenfalls vor dem zweiten Schritt durchgeführt. Dieser Kalibrierschritt kann entweder „End-Of-Line“ (d.h. am Ende einer Montagekette des Aktors) oder „Online“ (d.h. im Betrieb des Aktors im Kraftfahrzeug) durchgeführt werden.

Für den Kalibrierschritt wird die Welle 1 wiederum mit einer konstanten Drehzahl an getrieben und mittels des XMR-Sensors 2 oder alternativ mittels eines weiteren Refe renzwinkelsensors eine Winkelposition des Magneten 3 / der Welle 1 anhand des Magnetfeldes des Magneten 3 sowie bei Vorhandensein eines üblicherweise im Be trieb konstant wirkenden Störfeldes abgetastet. Anhand der nachfolgend mit den Glei chungen 7 bis 10 ausgeführten Verhältnisse lässt sich dadurch der Korrekturparame ter D anhand der bei 0° und 180° vorliegenden Gradientenwerte direkt berechnen. Der Winkel ß^* entspricht dabei zugleich dem bei dem minimalen Gradientenwert vorliegen den Winkel (bei 0°). Somit wird dadurch auch der Winkel ß ^* berechnet. Zurückkommend auf die Figuren 4 bis 6 ist dann eine in dem zweiten Schritt weiter durchgeführte (etwa grafische) Analyse ersichtlich. Auf Grundlage des gemessenen Winkelwertes a^* werden anhand der beiden Amplitudenverläufe der Winkelfehler e be rechnet. Die beiden Amplitudenverläufe / Bezugssysteme sind jeweils mit einem loka len Koordinatensystem (kartesisches zweidimensionales Koordinatensystem) x, y bzw. x^*, y^* versehen. Mit Fig. 4 ist der erste Amplitudenverlauf als ein erstes lokales Koordinatensystem mit den Achsen x und y gekennzeichnet, sodass dieses eine erste X-Achse x sowie eine erste Y-Achse y aufweist. Dieses erste lokale Koordinatensys tem beinhaltet somit einen Soll-Verlauf ohne Störfeld. Mit Fig. 4 ist der zweite Amplitu denverlauf als ein zweites lokales Koordinatensystem mit den Achsen x^* und y^* ge kennzeichnet, sodass dieses eine zweite X-Achse x^* sowie eine zweite Y-Achse y^* aufweist. Dieses zweite lokale Koordinatensystem beinhaltet einen Ist-Verlauf mit kon stantem / konstant wirkendem Störfeld. Beide lokale Koordinatensysteme sind in den Figuren 3 und 4 in einem globalen / übergeordneten Koordinatensystem (kartesisches zweidimensionales Koordinatensystem) dargestellt. In diesem Zusammenhang sei da rauf hingewiesen, dass in weiteren Ausführungen die beiden Verläufe (Soll- und Ist- Verlauf) auch direkt in einem gemeinsamen Koordinatensystem betrachtet werden.

Um letztendlich den Winkelfehler e zu ermitteln, werden, wie unter Zusammenschau der Figuren 4 und 5 erkennbar, beide lokalen Koordinatensysteme / Verläufe um den selben Winkel / Drehwinkel ß (in Fig. 1 ß^*) um ihren jeweiligen Ursprung / Nullpunkt (erster Nullpunkt O^* des ersten Koordinatensystems bzw. zweiter Nullpunkt O des zweiten Koordinatensystems) in eine gemeinsame (erste Drehrichtung) verdreht, bis deren X-Achsen x und x^* zur Deckung gelangen / koaxial zueinander ausgerichtet sind.

Daran im Anschluss lässt sich durch das in Figur 6 erkennbare Dreieck, gebildet durch eine erste Verbindungslinie zwischen dem ersten Nullpunkt O und der mit dem ersten Schritt durch den XMR-Sensor 2 erfassten Winkelposition P, durch eine zweite Ver bindungslinie zwischen dem zweiten Nullpunkt O^* und der erfassten Winkelposition P und eine weitere Linie D, die dem Parameter D entspricht, der Winkelfehler e mit fol genden Gleichungen ermitteln / berechnet: - Gleichung 2:

Gleichung 3:

Oh _ OO^* -sin( ) _ D · sinken) tan(s) Ph PO* —OO* -cos(a ) 1 — D-cos(a)

OO mit D = ^*

PO* Gleichung 4:

^m_ax = arcsin (D) = arcsin (_\/a² + b²) mit — 1 < a < 1 und — 1 < b < 1

Dabei ist a^* wie bereits erwähnt, der erfasste Winkel / Winkelwert / die erfasste Win kelposition und a die tatsächliche Winkelposition / der tatsächliche Winkelwert e steht für den Winkelfehler.

Schließlich werden die lokalen Koordinatensysteme / Verläufe wieder um denselben Winkel ß^* in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung zurückgedreht.

Der zuvor mit dem XMR-Sensor 2 erfasste Winkelwert / das Winkelsignal wird korri giert, was durch den Winkelfehler e dargestellt ist. Somit wird letztendlich ein korrigier ter Winkelwert cp ausgegeben.

Gemäß Fig. 2 ist es alternativ auch möglich, dass der XMR-Sensor 2 x- und y-Werte ausgibt, wobei diese dann zunächst mittels der arctan2-Funktion anhand der Glei chungen 5 und 6 in den Winkelwert Q (entspricht a) umgerechnet werden:

Gleichung 5:

Gleichung 6:

Gleichung 7:

Gleichung 8:

Gleichung 9:

- Gleichung 10:

G(180°) _ l+D G( 0° ) ^~~ 1 — D

Somit erfolgt nach diesem zweiten Ausführungsbeispiel eine Ableitung des Winkels von den x-, y-Signalen des Sensors. Durch diese Ausgabe ist es jedoch wiederum einfacher möglich im Kalibrierschritt den bereinigten Kreisverlauf / Soll-Verlauf der Amplitudenwerte gemäß Figur 3 zu erhalten.

Mit anderen Worten ausgedrückt, erfolgt nach einem ersten Teilgedanken ein erfin dungsgemäßes Verfahren entweder nach der Variante a) oder b) wie folgt:

Wenn der XMR-Sensor 2 nur die Winkelinformation liefert:

- Abtastung mit einer geringen Frequenz bei einer konstanten Drehzahl / Abtas tung mit einem externen Referenzwinkelsensor (Nur bei Kalibrationsprozess durchführen)

- Abbilden des Gradienten im Prozess G* cal (Nur bei Kalibrationsprozess durch führen)

- Parameter D berechnen (D cal.) nach der Gleichung 1 und Drehwinkel ß (ent spricht der Position G*min / G(0°); ß* cal.; nur bei Kalibrationsprozess durchfüh ren)

- Drehen des Koordinatensystems

- Bestimmen des Winkelfehlers e nach der Gleichung 3 im Prozess e cal

- Winkelkorrektur - Zurückdrehen des Koordinatensystems

Wenn derXMR-Sensor 2 x und y Information liefert (orthogonale Zerlegung von Winkelinformation):

- Winkel Q bestimmen mit der Atan2 Funktion

- Drehen des Koordinatensystems

- Bestimmen des Winkelfehlers e nach der Gleichung 3 im Prozess e cal

- Winkelkorrektur

- Zurückdrehen des Koordinatensystems

Liefert ein XMR-Sensor 2 nur die Richtung (oder x und y Signal mit einer orthogonalen Zerlegung), dann wird die Komponente Bx und By mit folgenden beiden Gleichungen 11 und 12 berechnet:

- Gleichung 11:

S_x cos(a)

- Gleichung 12:

S_y = sin(a)

Bei einem „On-Axis“-System ohne Störfeld kann Bx, By exakt durch diese Methode zerlegt werden (Bei einem „Off-Axis“-System ist vor der Zerlegung eine Korrektur durchzuführen). Des Weiteren, wenn ein Störfeld existiert, ist diese Methode nicht di rekt verwendbar. Um die Ursache besser zu bestimmen, sollte der Einfluss des Stör felds besser verstanden werden, was sich mit einer Lissajous-Darstellung besser dar stellen lässt (Fig. 3). Das konstante Störfeld hat die Form des Signals nicht geändert, aber der Mittelpunkt hat sich von 0 zu 0^* verschoben. Das kann als Offset der einzel nen Komponenten x und y verstanden werden. Die Offsetkorrektur ist beim XMR-Sen- sor 2 jedoch relativ schwierig, weshalb das zugrunde liegende Problem mit zwei Fra gen formuliert werden kann: 1 . Wie stark ist der Winkelfehler vom Offset / Störfeld, der Richtung des Offsets / Störfelds und der Position abhängig? 2. Wie können das Offset und die Richtung des Offsets online bestimmt werden?

Lösung des ersten Problems: Das Problem kann mit der Fig. 4 beschrieben werden. Zudem entspricht a und b dem Offset in x- und y-Richtung. a steht für den gemesse nen Winkel und a^* ist der Sollwinkel. In dieser Darstellung wurde die Beziehung zwi schen a^* und a nicht abgebildet. Durch Drehungen der beiden Koordinatensysteme (um einen Winkel ß) derart, dass die x-Achse durch die Linie OO^* (Verbindungslinie der Nullpunkte 0, 0^*) verläuft (Fig. 5), kann die Beziehung zwischen a^* und a darge stellt werden (Gleichung 2). Zudem entspricht e dem Winkelfehler. Mit einer Hilfslinie Oh (Fig. 6) kann der Winkelfehler mit der Gleichung 3 leicht bestimmt werden. Außer dem kann der maximale Winkelfehler mit der Gleichung 4 bestimmt werden.

Lösung des zweiten Problems: Mit der Darstellung der berechneten Punkte kann eine Inhomogenität der Punkte beobachtet werden (Fig. 3), d.h. die Auflösung ist unter schiedlich. In der Praxis kann dieser Effekt so verstanden werden, dass, wenn wäh rend einer Rotation mit einer konstanten Geschwindigkeit ein Signal mit einer geringe ren Abtastungsfrequenz aufgenommen wird, ist die zeitliche Auflösung inkonstant. Weiterhin ist es vorstellbar, bei einem EOL(End-Of-Line)-Prozess mit einem externen Winkelsensor die Punkte aufzunehmen (LUT-Kalibration), wobei der Gradient inkons tant ist. Die Änderung des Gradienten wird nochmal in der Fig. 9 dargestellt. Eine wei tere Beobachtung zeigt, dass das Maximum sich auf der Position A befindet, während sich das Minimum auf der Position B befindet. Sie sind um 180° versetzt. Außerdem zeigt das Minimum die Richtung des Störfelds. Weiterhin entspricht der Quotient zwi schen dem Maximum und dem Minimum des Winkelgradienten der Stärke des Stör felds zum Sensormagnetfeld. Das kann auch mathematisch bewiesen werden.

Die Atan2-Funktion lässt sich mit der Gleichung 5 formulieren. Das Koordinatensys tem wird so umgedreht, dass das Minimum dem Winkel 0° entspricht. Damit kann ein 2D-Problem auf ein 1 D-Problem reduziert werden. Somit kann die Gleichung 5 für ein System mit einem konstanten externen Feld in die Gleichung 6 umformuliert werden. Weiterhin kann der Gradient mit der Gleichung 7 bestimmt werden. Das Weitern kann der Gradient auf Winkel 0° und 180° berechnet werden (Gleichungen 8 und 9). Der Quotient des Maximums und des Minimums des Gradienten kann dann mit der Glei chung 10 bestimmt werden. Anschließend kann der Parameter D mit der Gleichung 1 ermittelt werden.

Mit den Lösungen der Probleme 1 und 2 kann der Winkelfehler vom TMR-Sensor 2 durch ein konstantes Störfeld kompensiert werden. In den Fign. 1 und 2 wird der Kor rekturablauf dargestellt.

Mit den Fign. 11 und 12 sind weitere Messanordnungen 4 gezeigt, die in dem Verfah ren der Fig. 10 gemäß dem zweiten Teilgedanken einsetzbar sind. Diese Messanord nungen 4 weisen jeweils eine Off-Axis-Anordnung auf. Die Messanordnung 4 weist eine schematisch dargestellte Welle 1 auf, an der ein, ein permanent erregtes Mag netfeld erzeugender Magnet 3 fest angebracht ist. Radial versetzt zu der Welle 1 sind zwei XMR-Sensoren 2a, 2b angeordnet, die jeweils zur Erfassung eines sich mit Dre hung der Welle 1 ändernden Magnetfeldes des Magneten 3 dienen, um somit eine Winkelposition der Welle 1 zu ermitteln. Der Magnet 3 sitzt unter Ausbildung eines Magnetringes auf einer radialen Außenseite der Welle 1 und ist fest an dieser aufge nommen.

Als Unterschied zwischen den beiden Messanordnungen 4 der Figuren 11 und 12 ist zu nennen, dass deren Magnete 3 sich hinsichtlich ihrer Polung unterscheiden. Wäh rend der Magnet 3 nach Figur 11 zweipolig ausgebildet ist, weist der Magnet 3 der Fi gur 12 sechs Pole auf. Demnach unterscheiden sich auch die Positionen der vorhan denen XMR-Sensoren 2a, 2b zwischen den Ausführungsbeispielen.

Die beiden XMR-Sensoren 2a, 2b sind nach der Messanordnung 4 des zweiten Teil gedankens jedoch stets in Umfangsrichtung, d. h. entlang einer um die Drehachse 5 konzentrisch herum verlaufenden Kreislinie, beabstandet / verteilt angeordnet. In dem Ausführungsbeispiel der Figur 11 beträgt dieser Abstand / Winkelabstand ca. 90°; in dem Ausführungsbeispiel der Figur 12 beträgt dieser Abstand / Winkelabstand 60°, al ternativ auch 180°.

Wie zunächst durch die Figur 14 schematisch gezeigt, sind die beiden XMR-Sensoren 2a, 2b derart relativ zueinander angeordnet, dass eine durch den ersten XMR-Sensor 2a erfasste erste Magnetfeldrichtung Bi einer durch den zweiten XMR-Sensor 2b, zeitgleich mit der ersten Magnetfeldrichtung Bi erfassten, zweiten Magnetfeldrichtung B2 entgegengesetzt ist. Die Positionen der beiden XMR-Sensoren 2a, 2b sind durch die Punkte P1 und P2 (mit ihren Teilkoordinaten Bx1 und By1 bzw. Bx2 und By2) dar gestellt. Durch diese Anordnung, wie nachfolgend näher erläutert lässt sich geschickt ein vorhandenes Störfeld, das in Figur 14 mit dem Vektor Bdis gekennzeichnet ist, be rechnen besondere kompensieren. Ein entsprechend schließlich kompensierter / korri gierter Vektor ist mit Bsum bezeichnet.

Das mit Figur 11 gemäß dem zweiten Teilgedanken umgesetzte Verfahren ist weitest gehend wie das Verfahren nach Figur 2 realisiert, sodass der Kürze wegen nachfol gend lediglich die Unterschiede näher beschrieben sind.

Wie mit Figur 11 erkennbar, dient eine vorgelagerte Vektorkompensation (in einem zweiten Schritt) zum Flerausrechnen des Störfeldes. In einem zuvor durchgeführten ersten Schritt werden daher zeitgleich durch die beiden vorhandenen XMR-Sensoren 2a, 2b entsprechende Signale abgenommen, um die Magnetfeldkomponenten, insbe sondere die Magnetfeldrichtung (sowie deren Betrag), zu erfassen. Daraufhin wird durch eine Subtraktion der einzelnen Magnetfeldkomponenten / Magnetfeldrichtungen der beiden XMR-Sensoren 2a, 2b der Summenvektor Bsum mit seiner Komponente Xsum / B_Sum_x sowie seiner Komponente Ysum / B_Sum__y errechnet und dem weiteren Ver fahren zugeführt.

Hierbei erfolgt wiederum ein verrechnen über die Atan2-Funktion mit folgender Glei chung 13:

Gleichung 13:

LB sum atan2(B surri-y i surri-X ) Somit wird nach dem zweiten Schritt ein Winkelwert Q ausgegeben. Die weitere Be rechnung beruht im Wesentlichen auf der weiteren Berechnung nach Figur 2. Dem nach wird für die Messanordnung 4 der Fig. 11 der berechnete Winkelwert im An schluss daran, in einem dritten Schritt, zum Berechnen / Darstellen eines für diesen Winkelwert vorliegenden Gradienten G verwendet. Eine Berechnung eines Korrektur parameters Y anhand zweier Gradientenwerte (an den Stellen A und B nach Fig. 11 ) erfolgt in diesem Schritt auf typische Weise auf Grundlage folgender Gleichung 14:

- Gleichung 14:

G(90° ) 2

G(0° ) f

Daraufhin lässt sich wiederum ein Winkelfehler e anhand folgender Gleichungen 15 bzw. 16 berechnen:

Gleichung 15:

Gleichung 16:

Der Winkelfehler e wird schließlich von dem Winkelwert Q abgezogen, sodass der tat sächliche Drehwinkel / die tatsächliche Winkelposition cp ausgegeben wird.

Mit anderen Worten ausgedrückt, erfolgt nach einem zweiten Teilgedanken ein erfin dungsgemäßes Verfahren wie folgt:

In der Abbildung 10 wird der gesamte Prozess noch graphisch dargestellt.

1 . Vektorkompensation a. Signalsubtraktionen b. Winkel Q bestimmen mit der Atan2-Funktion 2. Abtastung mit einer geringen Frequenz bei einer konstanten Drehzahl / Abtas tung mit einem externen Referenzwinkelsensor

3. Abbilden des Gradienten im Prozess G cal

4. Bestimmen von g nach der Gleichung 14 im Prozess g cal

5. Bestimmen des Winkelfehlers e nach der Gleichung 16 im Prozess e cal

6. Winkelfehlerkompensation

Ein einzelner XMR-Sensor 2a, 2b liefert nur die Richtung (oder x und y Signal mit ei ner orthogonalen Zerlegung); dann werden die Komponenten Bx und By mit den Glei chungen 11 und 12 berechnet. Wenn ein vorhandenes Störfeld zeitlich nicht konstant ist, braucht es mindestens zwei XMR-Sensitivelemente 2a, 2b. Sie sind so zu positio nieren, dass die Richtung des Sensormagnetfelds an der Stelle zu jeder Zeit entge gengesetzt und der Betrag gleich ist. Zudem sollte das Störfeld an beiden Stellen 2a, 2b zu jederzeit die gleiche Richtung und den gleichen Betrag haben; am besten sollte das Störfeld im gesamten Messbereich zu derselben Zeit homogen und gleich sein. Somit kann das Störfeld durch eine Vektorsubtraktion kompensiert werden.

In der Fig. 14 wird die Vektorsubtraktion graphisch dargestellt. Zudem entsprechen die Vektoren B1* und B2* dem Sensormagnetfeld an der Stelle 1 und 2. Außerdem steht der Vektor Bdis für das Störfeld an beiden Stellen. Weiterhin ist der Vektor B1 gleich der Summe des Vektors B1* und Bdis, während der Vektor B2 der Summe von B2* und Bdis entspricht. Somit kann man den Vektor B1 und den Vektor B2 nach der Glei chung 17 subtrahieren und man erhält den der Vektor Bsum.

- Gleichung 17:

Der Vektor Bsum hat dieselbe Richtung wie B1* und B2* Damit wurde das Störfeld kompensiert. In der Praxis werden die Richtungen der beiden Summenvektoren B1 und B2 nach einem ausgewählten Koordinatensystem orthogonal zerlegt (Gleichun gen 11 und 12) und man erhält die Komponenten Bx1, Bx2, By1 und By2 (Fig. 14). Somit lässt sich die Subtraktion mit der Gleichung 18 durchführen. Gleichung 18:

Zudem kann der entsprechend Winkel mit der Gleichung 13 bestimmt werden.

Eine weitere Betrachtung zeigt, dass der Unterschied der Magnetfeldstärke weniger Einfluss auf die Richtung des Summenvektors Bsum hat (Fig. 15), während der Rich tungsunterschied einen größeren Einfluss auf die Richtung des Summenvektors Bsum hat (Fig. 16). Nun werden die zwei Messstelle 2a, 2b vom einem zweipoligen Magne ten 3 bzw. einem mehrpoligen Magneten 3 betrachtet. Beim zweipoligen Magneten 3 mit der aus Fig. 11 hervorgehenden Magnetisierungsrichtung sollte der Zwischenwin kel der beiden Messstellen A und B / Sensoren 2a und 2b um 90° betragen, während bei einem mehrpoligen (mehr als zweipoligen) Magneten 3 mit der aus Fig. 12 hervor gehenden Richtung der Zwischenwinkel der beiden Messstellen A und B / Sensoren 2a und 2b gleich 180 el° beträgt. Mit den Figuren 11 und 12 kann man feststellen, dass bei diesem Verfahren mit zwei Sensoren 2a, 2b die Sensoren 2a, 2b nicht genau auf die Drehachse 5 gebracht werden können; sie sind somit immer mit einem Ab stand parallel zur Drehachse 5 zu platzieren.

Wenn ein Sensor 2a, 2b „off-axis“ platziert ist, ist der Amplitudenunterschied der bei den Teilsignale zu berücksichtigen und der dadurch entstehende Winkelfehler zu kom pensieren. Zudem kann ein Auflösungsunterschied beobachtet werden (Fig. 13). Da mit kann der Parameter g (Gleichung 14) für die Korrektur bestimmt werden. Aber durch eine weitere Betrachtung kann man feststellen, dass die Amplitude der Korrek turfunktion (Gleichung 16) im Vergleich zur Funktion ohne die Vektorkompensation (Gleichung 15) halbiert ist und die Frequenz dagegen verdoppelt ist. Bezuqszeichenliste Welle XMR-Sensor a erster XMR-Sensor b zweiter XMR-Sensor Magnet Messanordnung Drehachse

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Bestimmen einer Winkelposition einer Welle (1 ), wobei in einem ersten Schritt anhand eines XMR-Sensors (2) ein, eine Winkelposition der Welle (1 ) repräsentierendes Signal eines mit der Welle (1 ) fest verbundenen Magneten (3) erfasst wird und daraus ein gemessener Winkelwert gebildet oder direkt vorgegeben wird, sowie in einem zweiten Schritt eine Kompensation eines durch ein konstant wirkendes Störfeld verursachten Winkelfehlers dieses Signals erfolgt, wobei anhand eines hinterlegten ersten Amplitudenverlaufs mehrerer in einem Kalibriervorgang ohne Störfeld erfasster Signale sowie eines hinterlegten, mit seinem Nullpunkt versetzt zu dem Nullpunkt des ersten Amplitudenverlaufs angeordneten, zweiten Amplitu denverlaufs mehrerer in einem Kalibriervorgang mit Störfeld erfasster Signale ein tatsächlicher Winkelwert derart bestimmt wird, dass Verbindungslinien zwischen den beiden Nullpunkten sowie zwischen dem jeweiligen Nullpunkt und der auf dem ersten Amplitudenverlauf liegenden Winkelposition anhand des gemesse nen Winkelwertes gebildet werden, dann die Amplitudenverläufe um einen vor bestimmten Winkel so weit gleichsinnig in einer ersten Drehrichtung verdreht werden bis deren x-Achsen koaxial zueinander angeordnet sind, im Anschluss daran anhand eines durch die Verbindungslinien gebildeten Dreiecks ein Win kelfehler errechnet wird und schließlich eine Winkelkorrektur stattfindet sowie der tatsächliche Winkelwert ausgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem vor dem zweiten Schritt stattfindenden Kalibrierschritt die Welle (1) mit einer konstanten Drehzahl angetrieben wird, entweder durch den XMR-Sensor (2) oder durch ei nen weiteren Referenzwinkelsensor ein sich in Abhängigkeit der Winkelposition der Welle (1 ) änderndes Magnetfeld des Magneten (3) über zumindest eine volle Umdrehung der Welle (1 ) abgetastet wird und ein für den XMR-Sensor (2) gel tender, kreisförmiger Referenzverlauf der Amplituden der Magnetfeldkomponen ten ermittelt wird, wobei anhand bestimmter Parameter dieses Referenzverlaufes die Berechnung des Winkelfehlers nach dem zweiten Schritt durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des Refe renzverlaufes ein Korrekturparameter berechnet wird, der die Länge einer die Nullpunkte miteinander verbindenden ersten Verbindungslinie repräsentiert, und / oder anhand des Referenzverlaufes der vorbestimmte Winkel zum Verdrehen der Amplitudenverläufe berechnet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kalib rierschritt eine Änderung eines Gradienten entlang des Referenzverlaufes der Amplituden bestimmt wird und danach, unter Heranziehen zumindest zweier bei unterschiedlichen Winkelpositionen vorliegender Gradientenwerte, der Korrektur parameter ermittelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der XMR-Sensor (2) radial versetzt oder stirnseitig zu der Welle (1) angeordnet ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelfehler durch folgende Gleichung berechnet wird

wobei e der Winkelfehler, D der Korrekturparameter und a der in dem ersten Schritt gemessene Winkelwert ist.

7. Verfahren zum Bestimmen einer Winkelposition einer Welle (1 ), wobei in einem ersten Schritt sowohl anhand eines ersten XMR-Sensors (2a) als auch anhand eines, relativ zu dem ersten XMR-Sensor (2a) in einer Umfangs richtung versetzt angeordneten, zweiten XMR-Sensors (2b) ein mit einer be stimmten Winkelposition der Welle (1) korrespondierendes Magnetfeld eines an der Welle (1 ) befestigten Magneten (4) erfasst wird, wobei die beiden XMR-Sen- soren (2a, 2b) derart relativ zueinander angeordnet sind, dass eine durch den ersten XMR-Sensor (2a) erfasste erste Magnetfeldrichtung einer durch den zwei ten XMR-Sensor (2b), zeitgleich mit der ersten Magnetfeldrichtung erfassten, zweiten Magnetfeldrichtung entgegengesetzt ist, und wobei in einem zweiten Schritt ein zu dem Zeitpunkt der Magnetfelderfas sung nach dem ersten Schritt vorhandenes Störfeld durch eine Vektorberech nung kompensiert wird, indem zunächst die durch die XMR-Sensoren (2a, 2b) zur Verfügung gestellten Vektoren voneinander subtrahiert werden und daran im Anschluss anhand eines durch die Subtraktion ermittelten Summenvektors eine Winkelposition der Welle (1) errechnet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem weiteren dritten Schritt, unter Antrieb der Welle (1) mit konstanter Drehzahl, entweder durch zumindest einen XMR-Sensor (2a, 2b) oder durch einen Referenzwin kelsensor das sich in Abhängigkeit der Winkelposition der Welle (1 ) ändernde Magnetfeld des Magneten (3) über zumindest eine volle Umdrehung der Welle (1 ) abgetastet wird, und in einem vierten Schritt eine Änderung eines Gradienten eines Amplitudenver laufs des Magnetfeldes ermittelt wird, danach, unter Heranziehen zumindest zweier bei unterschiedlichen Winkeln vorliegender Gradientenwerte, ein Korrek turwert ermittelt wird, mittels welchem Korrekturwert weiterhin ein Winkelfehler der aus dem Signal des zumindest einen XMR-Sensors (2a, 2b) bestimmt wird, und schließlich der Winkelfehler zur Korrektur der aus den XMR-Sensoren (2a, 2b) nach dem zweiten Schritt ermittelten Winkelposition verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem zweiten Schritt errechnete Winkelposition der Welle (1 ) unter Verwendung einer arctan2-Funktion errechnet wird.