WO2022057963A1 - Method for detecting an angular position, and detection system - Google Patents

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WO2022057963A1
WO2022057963A1 PCT/DE2021/100519 DE2021100519W WO2022057963A1 WO 2022057963 A1 WO2022057963 A1 WO 2022057963A1 DE 2021100519 W DE2021100519 W DE 2021100519W WO 2022057963 A1 WO2022057963 A1 WO 2022057963A1
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angular
error
angular position
detecting
gradient
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Jie Zhou
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • G01MEASURING; TESTING
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    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471Error correction
    • G01D5/24476Signal processing

Definitions

  • the invention relates to a method for detecting an angular position according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a detection system for detecting an angular position.
  • a method for detecting an angular position of a rotary component is known, for example, from WO 2018/219388 A1.
  • a method for detecting an angular position of a rotary component that can be rotated about an axis of rotation is described therein, in which the angular position of the rotary component is recorded by a sensor system arranged radially at a distance from the axis of rotation.
  • a magnetic ring arranged firmly and concentrically on the rotating component causes a magnetic field that changes relative to the sensor system and is detected by the sensor system, with a signal picked up by the sensor system being evaluated with regard to the angular position.
  • the signal picked up by the sensors is evaluated with regard to amplitude information of the magnetic field and a correction parameter is determined from the amplitude information, by means of which an angular error of the angular position picked up from the signal of the sensors is determined. The angular error is then used to correct the angular position determined from the signal emitted by the sensors.
  • the object of the present invention is to detect an angular position of a rotary component more accurately and quickly.
  • the angular position of the rotary component should be able to be determined with as little calculation effort as possible. Furthermore, the angular position should be detected more cost-effectively.
  • At least one of these objects is achieved by a method for detecting an angular position of a rotary component that can be rotated about an axis of rotation via a sensor unit that has a fixed sensor element and a rotary element that can be rotated relative to it and together with the rotary component, with the sensor element in each case having a first and second outputs a sensor signal to an evaluation unit, which uses this to calculate an angle signal indicating the angular position and an angle error, wherein an orthogonal error describing the orthogonal deviation between the first and second sensor signals and associated with the angle error is calculated by a first angle gradient at a first rotary position of the rotary component of the angle signal and a second angular gradient of the angle signal is detected when the second rotational position of the rotating component differs from the first rotational position, the orthogonal error is then calculated as a function of the first and second angular gradient and the angular position is also corrected for this orthogonal error.
  • the orthogonal error can be triggered by a tilting of the rotary component about the axis of rotation.
  • the sensor unit and the rotary component can be arranged in a vehicle.
  • the rotary component can be assigned to a parking lock device.
  • the parking lock device may include a parking lock actuator having the rotary member.
  • the parking lock actuator can have an electric motor with a stator and a rotor that can rotate with respect to this.
  • the rotary component can be connected to the rotor in a rotationally fixed manner.
  • the electric motor can be drivingly connected to a hydraulic pump.
  • the sensor unit can detect the angular position of the rotor relative to the stator. As a result, the commutation of the electric motor can be improved.
  • the rotary component can be arranged on an actuator for actuating a clutch of the vehicle.
  • the rotating member and the rotating member may be concentrically rotatable.
  • the sensor unit can be designed as an angle sensor.
  • the sensor element can be a Hall sensor.
  • the sensor unit can have at least two sensor elements.
  • the sensor unit can have four sensor elements.
  • the rotating element can be a magnetic ring.
  • the rotating element can be a permanent magnet.
  • the rotating element can be diametrically magnetized.
  • the sensor unit can output a first sensor signal assigned to a first detection position and a second sensor signal assigned to a second detection position, which is perpendicular to the first detection position about the axis of rotation.
  • the sensor element can be arranged radially offset with respect to the axis of rotation.
  • the first and/or second sensor signal can be a periodic signal, caused in particular by the rotation of the rotary element.
  • the first sensor signal can be a cosine signal and the second sensor signal can be a sine signal.
  • the angle signal can be calculated from the first and second sensor signals by applying an atan2 function.
  • the proposed procedure can then be carried out.
  • the angle error can have an amplitude error describing the amplitude difference between the first and second sensor signal and/or an offset error. These errors can already be reduced or eliminated before the orthogonal error is calculated. Before the proposed method is used, the first and second sensor signals can already be corrected for possible offset errors and/or possible amplitude errors, for example by using a max-min method.
  • the proposed method can be carried out during an application-side operation of the rotary component, for example in the vehicle.
  • the angle signal can be smoothed using a moving average method.
  • first angular gradient and the second angular gradient are detected by rotating the rotary component at a constant rotational speed.
  • the rotating member may be free from driving torque.
  • the moment of inertia of the components involved in the rotational movement, including the rotary component can cause a constant, this includes a virtually constant rotational speed with deviations of less than 10%, in particular less than 5%, particularly preferably less than 1%, rotational speed.
  • the angular gradient G* can be calculated as follows
  • the angular gradient G can be calculated in a simplified manner according to
  • the first angular gradient and the second angular gradient are detected by rotating the rotating component through at least 90°, in particular around the axis of rotation.
  • the rotary member can be rotated at least one full revolution to capture the first and second angular gradients.
  • first rotational position is 45° and the second rotational position is 135°.
  • the first angular gradient G 1 can be detected at 135° and the second angular gradient G 2 can be detected at 45°.
  • a preferred embodiment of the invention is advantageous in which an error parameter is calculated as a function of a quotient from the first and second angle gradient.
  • the error parameter ⁇ can be calculated as follows
  • the orthogonal error ⁇ is calculated as a function of the error parameter ⁇ .
  • the orthogonal error ⁇ can be calculated as follows
  • the angular error ⁇ ( ⁇ , ⁇ ) is calculated as a function of the orthogonal error ⁇ .
  • the angular error ⁇ ( ⁇ , ⁇ ) can be calculated as follows
  • the angular error ⁇ ( ⁇ , ⁇ ) is subtracted from the measured angular position.
  • At least one of the objects specified above is also achieved by a detection system for detecting an angular position of a rotating component using the method specified above, having an evaluation unit and a sensor unit which has a fixed sensor element and a rotating element which can be rotated relative to this and together with the rotating component.
  • the detection system is assigned to a parking lock device.
  • Figure 1 A cross section of a parking lock actuator with a detection system in a special embodiment of the invention.
  • FIG. 2 A flow chart of a method in a special embodiment of the invention.
  • FIG. 3 A profile of a measured and an ideal angle signal.
  • Figure 4 An angular gradient over the rotational position.
  • Figure 5 A course of the angular error over the rotational position.
  • Figure 6 A comparison of the compensation performance when calculating the angular position.
  • FIG. 1 shows a cross section of a parking lock actuator 10 with a detection system in a specific embodiment of the invention.
  • the parking lock actuator 10 is preferably an electronic parking lock actuator 10 and is arranged in a vehicle to actuate a parking lock device.
  • the parking lock device can be switched between a locked position, in which a parking position of the vehicle is fixed, and a release position, in which the vehicle can be moved. Switching takes place via the parking lock actuator 10, which for this purpose has an electric motor 12 with a stator 14 and a rotor 16 that can be moved relative to this.
  • the rotor 16 is connected in a torque-proof manner to a hydraulic pump 20 via a drive shaft 18 for the transmission of a drive torque. Rotational movement of the rotor 16 is transmitted to the hydraulic pump 20, which thereby causes a fluid pressure change to control the parking lock device.
  • a rotary component 22 the drive shaft 18 can be rotated about an axis of rotation 24 and an angular position of the rotary component 22 can be detected by a sensor unit 26 .
  • the sensor unit 26 has a rotary element 28 which is firmly connected to the rotary component 22 .
  • the rotary element 28 is firmly connected to the drive shaft 18 and is preferably designed as a diametrically magnetized permanent magnet.
  • the sensor unit 26 further comprises a sensor element 30 which is connected to a housing 32 axially opposite the rotary element 28 .
  • the rotary element 28 can be rotated in relation to the sensor element 30 .
  • the sensor element 30 preferably comprises a Hall sensor which is arranged radially offset with respect to the axis of rotation and which detects an angular position of the rotary component 22 via the magnetic field provided by the rotary element.
  • the sensor element 30 preferably has two sensor components lying in a plane whose normal is parallel to the axis of rotation 24, perpendicular to one another and each radially offset from the axis of rotation, each of which emits a sensor signal.
  • the sensor signals are periodic signals that are offset by 90° from one another when the rotary component 22 rotates.
  • FIG. 2 shows a flow chart of a method 100 in a special embodiment of the invention. The following description refers to FIG. 2, but expressly refers to other figures in places where they are indicated.
  • the sensor unit 26 outputs a first sensor signal S 1 and a second sensor signal S 2 which is ideally offset by 90° thereto, ie ideally orthogonal.
  • the first sensor signal S 1 is a cosine signal and the second sensor signal S 2 is a sine signal.
  • the first and second sensor signal S 1, S 2 is received by an evaluation unit 102 and processed therein to form an angular position ⁇ f of the rotary component.
  • the angular position ⁇ f is preferably calculated from the first and second sensor signals S 1 , S 2 using an atan2 function.
  • the atan2 function is an extension of the inverse trigonometric function arctangent and, like it, an inverse function of the trigonometric function tangent.
  • the angular position ⁇ f can have an angular error.
  • the first and second sensor signals S 1 , S 2 can be offset from one another by a phase value that is not equal to 90°. This deviation from an orthogonal position of the first and second sensor signals S 1 , S 2 causes an orthogonal error as an error component in the angular error of the angular position ⁇ f .
  • the method 100 is preferably designed to reduce or compensate for this orthogonal error.
  • the rotating component is allowed to rotate through at least 90°, with the rotating speed remaining as constant as possible.
  • the rotational speed can be adjusted, for example, by decoupling the rotational component from a drive torque and allowing it to rotate freely. Due to the moment of inertia of the rotary component and the components connected to it in a rotationally effective manner, the rotational speed can temporarily be maintained approximately constant.
  • the angular position ⁇ f detected by the sensor unit 26 and output by the evaluation unit 102 is recorded as an angle signal.
  • the angle signal can be corrected for a possible amplitude error and/or a possible offset error, for example by using a max-min method, before the atan2 function is applied.
  • FIG. 3 shows a progression of the angular position a over the rotary position D of the rotary component in comparison between the measured angle signal ⁇ f and an ideal angle signal ⁇ t that is free from an orthogonal error. It can be seen that the orthogonal error triggers a periodic change in the ideal angle signal ⁇ t .
  • the orthogonal error can result from a tilting of the rotary component with respect to the axis of rotation.
  • the rotary member is allowed to rotate at least 90°, preferably a full revolution.
  • the gradient of the angle signal is recorded as the respective angle gradient at two measurement positions.
  • a first angular gradient G 1 is preferably found at 135° and a second angular gradient G 2 is preferably found at 45°.
  • the angular gradient G is shown as a function of the rotational position D of the rotating component.
  • the measured angular gradient G m over a complete revolution is preferably averaged using a moving average method in order to reduce the influence of noise.
  • This averaged angular gradient G p is preferably used further. It can be established that there is a minimum angular gradient at 45° and a maximum angular gradient at 135°.
  • the first and second angular gradients G 1 , G 2 i.e. the angular gradient at 45° and the angular gradient at 135°, are then transferred to a processing step 106 in which, depending on a quotient of the first and second angular gradient G 1 , G 2 an error parameter ⁇ is calculated.
  • the error parameter y is transferred to a subsequent processing step 108, which uses it to calculate an orthogonal error ⁇ of the angle signal.
  • a subsequent conversion step 110 the orthogonal error ⁇ is converted into a calculated angular error ⁇ b , which is transferred to a subsequent output step in which the measured angular position ⁇ f is corrected for the calculated angular error ⁇ b and output as the calculated angular position a.
  • the calculation step 104, the processing step 106 and the conversion step 110 can be carried out in a training process or a learning process and can output the orthogonal error ⁇ in a retrievable manner.
  • the teaching process and/or the learning process can be carried out before an application-side operation of the rotary component and/or during an application-side operation of the rotary component, for example in the vehicle.
  • the conversion step 110 may retrieve the learned orthogonal error ⁇ during field operation of the rotating component and process it as described.
  • FIG. 5 shows a profile of the angle error ⁇ over the rotational position D.
  • the angle error ⁇ m of the measured angle signal runs periodically because of the orthogonal error involved.
  • the calculated angle error ⁇ b can be detected and compensated for using the method described above. This reduces the angle error in the angle signal to the remaining angle error ⁇ r .
  • FIG. 6 shows a comparison of the compensation power A when calculating the angular position.
  • the angular error e is shown as a function of the orthogonal error ⁇ .
  • the angle error ⁇ m of the measured angle signal is greater than the remaining angle error ⁇ r when using the proposed method.
  • FIG. 6 b shows the compensation power A of an error compensation for calculating the angular position.
  • the error compensation is maximally possible. Since the orthogonal errors ⁇ to be expected in practice are usually below 20°, the compensation power A itself is over 90%.

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Abstract

The invention relates to a method (100) for detecting an angular position (a) of a rotary component (22) rotatable about an axis of rotation (24) via a sensor unit (26), which has a fixed sensor element (30) and a rotary element (28) rotatable with respect to the fixed sensor element and together with the rotary component (22), wherein: the sensor element (30) outputs to an evaluation unit (102) a first and second sensor signal (S1, S2) each of which is dependent on the angular position, and the evaluation unit calculates therefrom an angle signal indicating the angular position and an angle error (e); an orthogonal error (φ) describing the orthogonal deviation between the first and second sensor signals (S1, S2) and assigned to the angle error (ϵ) is calculated by detecting a first angle gradient (G1) of the angle signal when the rotary component (22) is in a first rotary position and by detecting a second angle gradient (G2) of the angle signal when the rotary component (22) is in a second rotary position different from the first rotary position, then calculating the orthogonal error (φ) on the basis of the first and second angle gradients (G1, G2) and adjusting the angular position (αf) by this orthogonal error (φ). The invention also relates to a detection system.

Description

Verfahren zur Erfassung einer Winkelposition und Erfassungssystem Angular position detection method and detection system
Beschreibungseinleitung description introduction
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung einer Winkelposition nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Erfassungssystem zur Erfassung einer Winkelposition. The invention relates to a method for detecting an angular position according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a detection system for detecting an angular position.
Ein Verfahren zur Erfassung einer Winkelposition eines Drehbauteils ist beispielsweise aus WO 2018/219388 A1 bekannt. Darin wird ein Verfahren zur Erfassung einer Winkelposition eines um eine Drehachse drehbaren Drehbauteils beschrieben, bei welchem die Winkelposition des Drehbauteils von einer radial beabstandet zur Drehachse angeordneten Sensorik abgenommen wird. Ein fest und konzentrisch an dem sich drehenden Bauteil angeordneter Magnetring bewirkt ein sich gegenüber der Sensorik änderndes Magnetfeld, das von der Sensorik detektiert wird, wobei ein von der Sensorik abgenommenes Signal hinsichtlich der Winkelposition ausgewertet wird. Das von der Sensorik abgenommene Signal wird hinsichtlich einer Amplitudeninformation des Magnetfeldes ausgewertet und aus der Amplitudeninformation ein Korrekturparameter ermittelt, mittels welchem ein Winkelfehler der aus dem Signal der Sensorik abgenommenen Winkelposition bestimmt wird. Der Winkelfehler wird dann zur Korrektur der aus dem von der Sensorik abgegebenen Signal ermittelten Winkelposition verwendet. A method for detecting an angular position of a rotary component is known, for example, from WO 2018/219388 A1. A method for detecting an angular position of a rotary component that can be rotated about an axis of rotation is described therein, in which the angular position of the rotary component is recorded by a sensor system arranged radially at a distance from the axis of rotation. A magnetic ring arranged firmly and concentrically on the rotating component causes a magnetic field that changes relative to the sensor system and is detected by the sensor system, with a signal picked up by the sensor system being evaluated with regard to the angular position. The signal picked up by the sensors is evaluated with regard to amplitude information of the magnetic field and a correction parameter is determined from the amplitude information, by means of which an angular error of the angular position picked up from the signal of the sensors is determined. The angular error is then used to correct the angular position determined from the signal emitted by the sensors.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Winkelposition eines Drehbauteils genauer und schneller zu erfassen. Die Winkelposition des Drehbauteils soll mit möglichst wenig Berechnungsaufwand ermittelt werden können. Weiterhin soll die Erfassung der Winkelposition kostengünstiger erfolgen. The object of the present invention is to detect an angular position of a rotary component more accurately and quickly. The angular position of the rotary component should be able to be determined with as little calculation effort as possible. Furthermore, the angular position should be detected more cost-effectively.
Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch ein Verfahren zur Erfassung einer Winkelposition eines um eine Drehachse drehbaren Drehbauteils über eine Sensoreinheit, die ein festgelegtes Sensorelement und ein gegenüber diesem und gemeinsam mit dem Drehbauteil drehbares Drehelement aufweist, wobei das Sensorelement jeweils ein von der Winkelposition abhängiges erstes und zweites Sensorsignal an eine Auswerteeinheit ausgibt, die daraus ein die Winkelposition angebendes Winkelsignal und einen Winkelfehler berechnet gelöst, wobei ein die orthogonale Abweichung zwischen dem ersten und zweiten Sensorsignal beschreibender, dem Winkelfehler zugeordneter orthogonaler Fehler berechnet wird, indem bei einer ersten Drehposition des Drehbauteils ein erster Winkelgradient des Winkelsignals und bei einer von der ersten Drehposition abweichenden zweiten Drehposition des Drehbauteils ein zweiter Winkelgradient des Winkelsignals erfasst wird, anschließend abhängig von dem ersten und zweiten Winkelgradient der orthogonale Fehler berechnet und weiterhin die Winkelposition um diesen orthogonalen Fehler bereinigt wird. At least one of these objects is achieved by a method for detecting an angular position of a rotary component that can be rotated about an axis of rotation via a sensor unit that has a fixed sensor element and a rotary element that can be rotated relative to it and together with the rotary component, with the sensor element in each case having a first and second outputs a sensor signal to an evaluation unit, which uses this to calculate an angle signal indicating the angular position and an angle error, wherein an orthogonal error describing the orthogonal deviation between the first and second sensor signals and associated with the angle error is calculated by a first angle gradient at a first rotary position of the rotary component of the angle signal and a second angular gradient of the angle signal is detected when the second rotational position of the rotating component differs from the first rotational position, the orthogonal error is then calculated as a function of the first and second angular gradient and the angular position is also corrected for this orthogonal error.
Dadurch kann die Winkelposition des Drehbauteils genauer erfasst werden. Der Messfehler kann mit wenig Berechnungsaufwand verringert werden. This allows the angular position of the rotary member to be detected more accurately. The measurement error can be reduced with little calculation effort.
Der orthogonale Fehler kann durch ein Verkippen des Drehbauteils um die Drehachse ausgelöst sein. The orthogonal error can be triggered by a tilting of the rotary component about the axis of rotation.
Die Sensoreinheit und das Drehbauteil können in einem Fahrzeug angeordnet sein. Das Drehbauteil kann einer Parksperreinrichtung zugeordnet sein. Die Parksperreinrichtung kann einen Parksperraktor aufweisen, der das Drehbauteil aufweist. Der Parksperraktor kann einen Elektromotor mit einem Stator und einem gegenüber diesem drehbaren Rotor aufweisen. Das Drehbauteil kann drehfest mit dem Rotor verbunden sein. Der Elektromotor kann mit einer Hydraulikpumpe antriebswirksam verbunden sein. Die Sensoreinheit kann die Winkelposition des Rotors gegenüber dem Stator erfassen. Dadurch kann die Kommutierung des Elektromotors verbessert werden. The sensor unit and the rotary component can be arranged in a vehicle. The rotary component can be assigned to a parking lock device. The parking lock device may include a parking lock actuator having the rotary member. The parking lock actuator can have an electric motor with a stator and a rotor that can rotate with respect to this. The rotary component can be connected to the rotor in a rotationally fixed manner. The electric motor can be drivingly connected to a hydraulic pump. The sensor unit can detect the angular position of the rotor relative to the stator. As a result, the commutation of the electric motor can be improved.
Das Drehbauteil kann an einem Aktor zum Betätigen einer Kupplung des Fahrzeugs angeordnet sein. The rotary component can be arranged on an actuator for actuating a clutch of the vehicle.
Das Drehbauteil und das Drehelement können konzentrisch drehbar angeordnet sein. The rotating member and the rotating member may be concentrically rotatable.
Die Sensoreinheit kann als Winkelsensor ausgeführt sein. Das Sensorelement kann ein Hallsensor sein. Die Sensoreinheit kann wenigstens zwei Sensorelemente aufweisen. Die Sensoreinheit kann vier Sensorelemente aufweisen. The sensor unit can be designed as an angle sensor. The sensor element can be a Hall sensor. The sensor unit can have at least two sensor elements. The sensor unit can have four sensor elements.
Das Drehelement kann ein Magnetring sein. Das Drehelement kann ein Permanentmagnet sein. Das Drehelement kann diametral magnetisiert sein. The rotating element can be a magnetic ring. The rotating element can be a permanent magnet. The rotating element can be diametrically magnetized.
Die Sensoreinheit kann ein einer ersten Erfassungsposition zugeordnetes erstes Sensorsignal und ein einer um die Drehachse senkrecht zu der ersten Erfassungsposition liegenden zweiten Erfassungsposition zugeordnetes zweites Sensorsignal ausgeben. Das Sensorelement kann radial versetzt zu der Drehachse angeordnet sein. Dadurch kann das erste und/oder zweite Sensorsignal ein, insbesondere durch die Drehung des Drehelements bewirktes, periodisches Signal sein. Das erste Sensorsignal kann ein Kosinussignal und das zweite Sensorsignal ein Sinussignal sein. The sensor unit can output a first sensor signal assigned to a first detection position and a second sensor signal assigned to a second detection position, which is perpendicular to the first detection position about the axis of rotation. The sensor element can be arranged radially offset with respect to the axis of rotation. As a result, the first and/or second sensor signal can be a periodic signal, caused in particular by the rotation of the rotary element. The first sensor signal can be a cosine signal and the second sensor signal can be a sine signal.
Das Winkelsignal kann aus dem ersten und zweiten Sensorsignal durch Anwenden einer atan2-Funktion berechnet werden. Das vorgeschlagene Verfahren kann danach durchgeführt werden. The angle signal can be calculated from the first and second sensor signals by applying an atan2 function. The proposed procedure can then be carried out.
Der Winkelfehler kann einen den Amplitudenunterschied zwischen dem ersten und zweiten Sensorsignal beschreibenden Amplitudenfehler und/oder einen Offsetfehler aufweisen. Diese Fehler können vor Berechnung des orthogonalen Fehlers bereits verringert oder beseitigt sein. Das erste und zweite Sensorsignal kann vor Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens bereits um mögliche Offsetfehler und/oder mögliche Amplitudenfehler, beispielsweise durch Anwenden eines max- min-Verfahrens bereinigt sein. The angle error can have an amplitude error describing the amplitude difference between the first and second sensor signal and/or an offset error. These errors can already be reduced or eliminated before the orthogonal error is calculated. Before the proposed method is used, the first and second sensor signals can already be corrected for possible offset errors and/or possible amplitude errors, for example by using a max-min method.
Das vorgeschlagene Verfahren kann während eines anwendungsseitigen Betriebs des Drehbauteils, beispielsweise in dem Fahrzeug, durchgeführt werden. Vor Erfassung des ersten und zweiten Winkelgradienten kann das Winkelsignal unter Anwendung eines Gleitender-Durchschnitt-Verfahrens geglättet werden. The proposed method can be carried out during an application-side operation of the rotary component, for example in the vehicle. Before detecting the first and second angle gradients, the angle signal can be smoothed using a moving average method.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der erste Winkelgradient und zweite Winkelgradient erfasst wird, indem das Drehbauteil mit gleichbleibender Drehgeschwindigkeit gedreht wird. Das Drehbauteil kann frei von einem Antriebsdrehmoment sein. Während der Erfassung des ersten und zweiten Winkelgradienten kann das Trägheitsmoment der an der Drehbewegung beteiligten Bauteile, einschließlich des Drehbauteils, eine gleichbleibende, hierzu zählt auch eine nahezu gleichbleibende Drehgeschwindigkeit mit Abweichungen unter 10%, insbesondere unter 5%, besonders bevorzugt unter 1%, Drehgeschwindigkeit bewirken. In a preferred embodiment of the invention, it is advantageous if the first angular gradient and the second angular gradient are detected by rotating the rotary component at a constant rotational speed. The rotating member may be free from driving torque. During the capture of the first and second Angular gradients, the moment of inertia of the components involved in the rotational movement, including the rotary component, can cause a constant, this includes a virtually constant rotational speed with deviations of less than 10%, in particular less than 5%, particularly preferably less than 1%, rotational speed.
Der Winkelgradient G* kann wie folgt berechnet werden
Figure imgf000006_0001
The angular gradient G* can be calculated as follows
Figure imgf000006_0001
Wird der erste und zweite Winkelgradient bei gleichbleibender Drehgeschwindigkeit erfasst, kann der Winkelgradient G vereinfacht berechnet werden nach If the first and second angular gradients are recorded while the rotational speed remains the same, the angular gradient G can be calculated in a simplified manner according to
G = Δα G = Δα
Wird der Winkelgradient nach diesem Zusammenhang berechnet, kann der Berechnungsaufwand und das durch die Teilung entstehende numerische Rauschen verringert werden. If the angular gradient is calculated according to this relationship, the calculation effort and the numerical noise caused by the division can be reduced.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der erste Winkelgradient und zweite Winkelgradient erfasst wird, indem das Drehbauteil über wenigstens 90°, insbesondere um die Drehachse, gedreht wird. Dadurch können die zwei Messwerte erfasst werden und zugleich das Verfahren schneller ausgeführt werden. Das Drehbauteil kann um wenigstens eine ganze Umdrehung gedreht werden, um den ersten und zweiten Winkelgradienten zu erfassen. In a preferred embodiment of the invention, it is advantageous if the first angular gradient and the second angular gradient are detected by rotating the rotating component through at least 90°, in particular around the axis of rotation. As a result, the two measured values can be recorded and at the same time the method can be carried out more quickly. The rotary member can be rotated at least one full revolution to capture the first and second angular gradients.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die erste Drehposition bei 45° und die zweite Drehposition bei 135° liegt. Der erste Winkelgradient G1 kann bei 135° und der zweite Winkelgradient G2 kann bei 45° erfasst werden. In a preferred embodiment of the invention, it is advantageous if the first rotational position is 45° and the second rotational position is 135°. The first angular gradient G 1 can be detected at 135° and the second angular gradient G 2 can be detected at 45°.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist vorteilhaft, bei der ein Fehlerparameter abhängig von einem Quotienten aus dem ersten und zweiten Winkelgradient berechnet wird. Der Fehlerparameter γ kann wie folgt berechnet werden
Figure imgf000007_0001
A preferred embodiment of the invention is advantageous in which an error parameter is calculated as a function of a quotient from the first and second angle gradient. The error parameter γ can be calculated as follows
Figure imgf000007_0001
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der orthogonale Fehler φ abhängig von dem Fehlerparameter γ berechnet wird. Der orthogonale Fehler φ kann wie folgt berechnet werden
Figure imgf000007_0002
In a preferred embodiment of the invention, it is advantageous if the orthogonal error φ is calculated as a function of the error parameter γ. The orthogonal error φ can be calculated as follows
Figure imgf000007_0002
Bei einer speziellen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn der Winkelfehler ϵ(α, φ) abhängig von dem orthogonalen Fehler φ berechnet wird. Der Winkelfehler ϵ(α, φ) kann wie folgt berechnet werden
Figure imgf000007_0003
In a special embodiment of the invention, it is advantageous if the angular error ϵ(α, φ) is calculated as a function of the orthogonal error φ. The angular error ϵ(α, φ) can be calculated as follows
Figure imgf000007_0003
Bei einem kleinen orthogonalen Fehler φ kann der Zusammenhang (1 ) zu
Figure imgf000007_0004
vereinfacht werden.
With a small orthogonal error φ, the relationship (1) can be
Figure imgf000007_0004
be simplified.
Bei einer vorzugsweisen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Winkelfehler ϵ(α, φ) von der gemessenen Winkelposition abgezogen wird. In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the angular error ϵ(α, φ) is subtracted from the measured angular position.
Wenigstens eine der zuvor angegebenen Aufgaben wird weiterhin gelöst durch ein Erfassungssystem zur Erfassung einer Winkelposition eines Drehbauteils durch das zuvor angegebene Verfahren, aufweisend eine Auswerteeinheit und eine Sensoreinheit, die ein festgelegtes Sensorelement und ein gegenüber diesem und gemeinsam mit dem Drehbauteil drehbares Drehelement aufweist. At least one of the objects specified above is also achieved by a detection system for detecting an angular position of a rotating component using the method specified above, having an evaluation unit and a sensor unit which has a fixed sensor element and a rotating element which can be rotated relative to this and together with the rotating component.
Bei einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Erfassungssystem einer Parksperreinrichtung zugeordnet ist. In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the detection system is assigned to a parking lock device.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung und den Abbildungen. Figurenbeschreibung Further advantages and advantageous configurations of the invention result from the description of the figures and the illustrations. character description
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Abbildungen ausführlich beschrieben. Es zeigen im Einzelnen: The invention is described in detail below with reference to the figures. They show in detail:
Figur 1: Einen Querschnitt eines Parksperraktors mit einem Erfassungssystem in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Figure 1: A cross section of a parking lock actuator with a detection system in a special embodiment of the invention.
Figur 2: Ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. FIG. 2: A flow chart of a method in a special embodiment of the invention.
Figur 3: Einen Verlauf eines gemessenen und eines idealen Winkelsignals.FIG. 3: A profile of a measured and an ideal angle signal.
Figur 4: Ein Winkelgradient im Verlauf über die Drehposition. Figure 4: An angular gradient over the rotational position.
Figur 5: Einen Verlauf des Winkelfehlers über die Drehposition. Figure 5: A course of the angular error over the rotational position.
Figur 6: Einen Vergleich der Ausgleichsleistung bei der Berechnung der Winkelposition. Figure 6: A comparison of the compensation performance when calculating the angular position.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt eines Parksperraktors 10 mit einem Erfassungssystem in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Der Parksperraktor 10 ist bevorzugt ein elektronischer Parksperraktor 10 und ist zur Betätigung einer Parksperreinrichtung in einem Fahrzeug angeordnet. Dabei kann die Parksperreinrichtung zwischen einer Sperrsteilung, bei der eine Parkposition des Fahrzeugs festgelegt ist und einer Freigabestellung, bei der das Fahrzeug bewegbar ist, umgeschaltet werden. Die Umschaltung erfolgt über den Parksperraktor 10, der hierfür einen Elektromotor 12 mit einem Stator 14 und einem gegenüber diesem bewegbaren Rotor 16 aufweist. Figure 1 shows a cross section of a parking lock actuator 10 with a detection system in a specific embodiment of the invention. The parking lock actuator 10 is preferably an electronic parking lock actuator 10 and is arranged in a vehicle to actuate a parking lock device. The parking lock device can be switched between a locked position, in which a parking position of the vehicle is fixed, and a release position, in which the vehicle can be moved. Switching takes place via the parking lock actuator 10, which for this purpose has an electric motor 12 with a stator 14 and a rotor 16 that can be moved relative to this.
Der Rotor 16 ist über eine Antriebswelle 18 zur Übertragung eines Antriebsdrehmoments mit einer Hydraulikpumpe 20 drehfest verbunden. Eine Drehbewegung des Rotors 16 wird auf die Hydraulikpumpe 20 übertragen, die dadurch eine Fluiddruckänderung zur Steuerung der Parksperreinrichtung bewirkt. Die Antriebswelle 18 ist als Drehbauteil 22 um eine Drehachse 24 drehbar und eine Winkelposition des Drehbauteils 22 ist über eine Sensoreinheit 26 erfassbar. Die Sensoreinheit 26 weist ein fest mit dem Drehbauteil 22 verbundenes Drehelement 28 auf. Das Drehelement 28 ist fest mit der Antriebswelle 18 verbunden und bevorzugt als diametral magnetisierter Permanentmagnet ausgeführt. Die Sensoreinheit 26 umfasst weiterhin ein Sensorelement 30, das axial gegenüber von dem Drehelement 28 mit einem Gehäuse 32 verbunden ist. Das Drehelement 28 ist dabei gegenüber dem Sensorelement 30 drehbar. Das Sensorelement 30 umfasst bevorzugt ein radial versetzt zu der Drehachse angeordneter Hall-Sensor, der eine Winkelposition des Drehbauteils 22 über das von dem Dreheielement bereitgestellte Magnetfeld erkennt. The rotor 16 is connected in a torque-proof manner to a hydraulic pump 20 via a drive shaft 18 for the transmission of a drive torque. Rotational movement of the rotor 16 is transmitted to the hydraulic pump 20, which thereby causes a fluid pressure change to control the parking lock device. As a rotary component 22 , the drive shaft 18 can be rotated about an axis of rotation 24 and an angular position of the rotary component 22 can be detected by a sensor unit 26 . The sensor unit 26 has a rotary element 28 which is firmly connected to the rotary component 22 . The rotary element 28 is firmly connected to the drive shaft 18 and is preferably designed as a diametrically magnetized permanent magnet. The sensor unit 26 further comprises a sensor element 30 which is connected to a housing 32 axially opposite the rotary element 28 . The rotary element 28 can be rotated in relation to the sensor element 30 . The sensor element 30 preferably comprises a Hall sensor which is arranged radially offset with respect to the axis of rotation and which detects an angular position of the rotary component 22 via the magnetic field provided by the rotary element.
Das Sensorelement 30 weist dabei bevorzugt zwei in einer Ebene, deren Normale parallel zu der Drehachse 24 ist, liegende und senkrecht zueinander bebstandete und jeweils radial versetzt zu der Drehachse liegende Sensorbauteile auf, die jeweils ein Sensorsignal ausgeben. Im Idealfall sind die Sensorsignale bei einer Drehbewegung des Drehbauteils 22 periodische Signale, die um 90° zueinander versetzt sind. The sensor element 30 preferably has two sensor components lying in a plane whose normal is parallel to the axis of rotation 24, perpendicular to one another and each radially offset from the axis of rotation, each of which emits a sensor signal. In the ideal case, the sensor signals are periodic signals that are offset by 90° from one another when the rotary component 22 rotates.
Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf Figur 2, nimmt jedoch stellenweise ausdrücklich Bezug auf weitere Figuren, so diese angegeben sind. FIG. 2 shows a flow chart of a method 100 in a special embodiment of the invention. The following description refers to FIG. 2, but expressly refers to other figures in places where they are indicated.
Die Sensoreinheit 26 gibt ein erstes Sensorsignal S1 und ein idealerweise um 90° dazu versetztes, also idealerweise orthogonales, zweites Sensorsignal S2 aus. Beispielsweise ist das erste Sensorsignal S1 ein Kosinussignal und das zweite Sensorsignal S2 ein Sinussignal. Das erste und zweite Sensorsignal S1, S2 wird von einer Auswerteeinheit 102 aufgenommen und darin zu einer Winkelposition αf des Drehbauteils verarbeitet. Bevorzugt wird die Winkelposition αf aus dem ersten und zweiten Sensorsignal S1, S2 über eine atan2-Funktion berechnet. Die atan2-Funktion ist eine Erweiterung der inversen Winkelfunktion Arkustangens und wie diese eine Umkehrfunktion der Winkelfunktion Tangens. Sie nimmt zwei reelle Zahlen als Argumente, im Gegensatz zum normalen Arkustangens, welcher nur eine reelle Zahl zum Argument hat. Damit hat sie genügend Information, um den Funktionswert in einem Wertebereich von 360° (also allen vier Quadranten) ausgeben zu können, und muss sich nicht (wie der normale Arkustangens) auf zwei Quadranten beschränken. Die Winkelposition αf kann dabei einen Winkelfehler aufweisen. Beispielsweise können das erste und zweite Sensorsignal S1, S2 um einen Phasenwert ungleich 90° zueinander versetzt sein. Diese Abweichung von einer orthogonalen Lage des ersten und zweiten Sensorsignals S1, S2 bewirkt einen orthogonalen Fehler als Fehleranteil in dem Winkelfehler der Winkelposition αf. The sensor unit 26 outputs a first sensor signal S 1 and a second sensor signal S 2 which is ideally offset by 90° thereto, ie ideally orthogonal. For example, the first sensor signal S 1 is a cosine signal and the second sensor signal S 2 is a sine signal. The first and second sensor signal S 1, S 2 is received by an evaluation unit 102 and processed therein to form an angular position α f of the rotary component. The angular position α f is preferably calculated from the first and second sensor signals S 1 , S 2 using an atan2 function. The atan2 function is an extension of the inverse trigonometric function arctangent and, like it, an inverse function of the trigonometric function tangent. It takes two real numbers as arguments, unlike the normal arctangent, which takes only one real number as an argument. It therefore has enough information to be able to output the function value in a value range of 360° (i.e. all four quadrants) and does not have to be limited to two quadrants (like the normal arctangent). The angular position α f can have an angular error. For example, the first and second sensor signals S 1 , S 2 can be offset from one another by a phase value that is not equal to 90°. This deviation from an orthogonal position of the first and second sensor signals S 1 , S 2 causes an orthogonal error as an error component in the angular error of the angular position α f .
Das nachfolgend genauer beschriebene Verfahren 100 ist bevorzugt darauf ausgelegt, diesen orthogonalen Fehler zu verringern oder auszugleichen. Zunächst wird das Drehbauteil um wenigstens 90° drehen gelassen, bei einer möglichst gleichbleibenden Drehgeschwindigkeit. Die Einstellung der Drehgeschwindigkeit kann beispielsweise erfolgen, indem das Drehbauteil von einem Antriebsdrehmoment entkoppelt wird und frei drehen gelassen wird. Durch das Trägheitsmoment des Drehbauteils und der damit drehwirksam verbundenen Bauteile kann die Drehgeschwindigkeit zeitweise annähernd gleichbleibend aufrechterhalten werden. The method 100, described in more detail below, is preferably designed to reduce or compensate for this orthogonal error. First, the rotating component is allowed to rotate through at least 90°, with the rotating speed remaining as constant as possible. The rotational speed can be adjusted, for example, by decoupling the rotational component from a drive torque and allowing it to rotate freely. Due to the moment of inertia of the rotary component and the components connected to it in a rotationally effective manner, the rotational speed can temporarily be maintained approximately constant.
Während der Drehbewegung wird die durch die Sensoreinheit 26 jeweils erfasste und von der Auswerteeinheit 102 ausgegebene Winkelposition αf als Winkelsignal aufgenommen. Das Winkelsignal kann um einen möglichen Amplitudenfehler und/oder einen möglichen Offsetfehler bereinigt sein, beispielsweise durch Anwenden eines max-min-Verfahrens, bevor die atan2-Funktion angesetzt wird.During the rotary movement, the angular position α f detected by the sensor unit 26 and output by the evaluation unit 102 is recorded as an angle signal. The angle signal can be corrected for a possible amplitude error and/or a possible offset error, for example by using a max-min method, before the atan2 function is applied.
In Figur 3 ist ein Verlauf der Winkelposition a über die Drehposition D des Drehbauteils im Vergleich zwischen dem gemessenen Winkelsignal αf zu einem idealen Winkelsignal αt, das frei von einem orthogonalen Fehler ist, dargestellt. Es ist erkennbar, dass der orthogonale Fehler eine periodische Veränderung des idealen Winkelsignals αt auslöst. Beispielsweise kann der orthogonale Fehler durch ein Verkippen des Drehbauteils in Bezug auf die Drehachse entstehen. FIG. 3 shows a progression of the angular position a over the rotary position D of the rotary component in comparison between the measured angle signal α f and an ideal angle signal α t that is free from an orthogonal error. It can be seen that the orthogonal error triggers a periodic change in the ideal angle signal α t . For example, the orthogonal error can result from a tilting of the rotary component with respect to the axis of rotation.
Zurück zu Figur 2, wird das Drehbauteil um wenigstens 90° drehen gelassen, bevorzugt über eine ganze Umdrehung. Dann wird in einem Berechnungsschritt 104 der Gradient des Winkelsignals als jeweiliger Winkelgradient an zwei Messpositionen erfasst. Ein erster Winkelgradient G1 wird bevorzugt bei 135° und ein zweiter Winkelgradient G2 wird bevorzugt bei 45° festgestellt. In Figur 4 ist der Winkelgradient G abhängig von der Drehposition D des Drehbauteils abgebildet. Der gemessene Winkelgradient Gm über eine ganze Umdrehung wird bevorzugt über ein Gleitender-Durchschnitt-Verfahren gemittelt, um den Einfluss des Rauschens zu verringern. Dieser gemittelte Winkelgradient Gp wird bevorzugt weiter verwendet. Dabei ist festzustellen, dass ein minimaler Winkelgradient bei 45° und ein maximaler Winkelgradient bei 135° vorliegt. Returning to Figure 2, the rotary member is allowed to rotate at least 90°, preferably a full revolution. Then, in a calculation step 104, the gradient of the angle signal is recorded as the respective angle gradient at two measurement positions. A first angular gradient G 1 is preferably found at 135° and a second angular gradient G 2 is preferably found at 45°. In FIG. 4, the angular gradient G is shown as a function of the rotational position D of the rotating component. The measured angular gradient G m over a complete revolution is preferably averaged using a moving average method in order to reduce the influence of noise. This averaged angular gradient G p is preferably used further. It can be established that there is a minimum angular gradient at 45° and a maximum angular gradient at 135°.
Zurückkommend zu Figur 2 wird der erste und zweite Winkelgradient G1, G2, also der bei 45° liegende Winkelgradient und der bei 135° liegende Winkelgradient anschließend einem Aufbereitungsschritt 106 übergeben, bei dem abhängig von einem Quotienten aus dem ersten und zweiten Winkelgradient G1, G2 ein Fehlerparameter γ berechnet wird. Coming back to Figure 2, the first and second angular gradients G 1 , G 2 , i.e. the angular gradient at 45° and the angular gradient at 135°, are then transferred to a processing step 106 in which, depending on a quotient of the first and second angular gradient G 1 , G 2 an error parameter γ is calculated.
Der Fehlerparameter y wird einem nachfolgenden Verarbeitungsschritt 108 übergeben, der daraus einen orthogonalen Fehler φ des Winkelsignals berechnet. In einem anschließenden Umwandlungsschritt 110 wird der orthogonale Fehler φ in einen berechneten Winkelfehler ϵb umgerechnet, der an einen nachgelagerten Ausgabeschritt übergeben wird, bei dem die gemessene Winkelposition αf um den berechneten Winkelfehler ϵb bereinigt und als berechnete Winkelposition a ausgegeben wird. The error parameter y is transferred to a subsequent processing step 108, which uses it to calculate an orthogonal error φ of the angle signal. In a subsequent conversion step 110, the orthogonal error φ is converted into a calculated angular error ϵ b , which is transferred to a subsequent output step in which the measured angular position α f is corrected for the calculated angular error ϵ b and output as the calculated angular position a.
Der Berechnungsschritt 104, der Aufbereitungsschritt 106 und der Umwandlungsschritt 110 können bei einem Anlernvorgang oder einem Lernvorgang durchgeführt werden und den orthogonalen Fehler φ abrufbar ausgeben. Beispielsweise kann der Anlernvorgang und/oder der Lernvorgang vor einem anwendungsseitigen Betrieb des Drehbauteils und/oder während eines anwendungsseitigen Betriebs des Drehbauteils, beispielsweise in dem Fahrzeug, durchgeführt werden. Der Umwandlungsschritt 110 kann den angelernten orthogonalen Fehler φ während eines anwendungsseitigen Betriebs des Drehbauteils abrufen und wie beschrieben verarbeiten. The calculation step 104, the processing step 106 and the conversion step 110 can be carried out in a training process or a learning process and can output the orthogonal error φ in a retrievable manner. For example, the teaching process and/or the learning process can be carried out before an application-side operation of the rotary component and/or during an application-side operation of the rotary component, for example in the vehicle. The conversion step 110 may retrieve the learned orthogonal error φ during field operation of the rotating component and process it as described.
Figur 5 zeigt einen Verlauf des Winkelfehlers ϵ über die Drehposition D. Der Winkelfehler ϵm des gemessenen Winkelsignals ist aufgrund des einbezogenen orthogonalen Fehlers periodisch verlaufend. Durch das zuvor beschriebene Verfahren kann der berechnete Winkelfehler ϵb erfasst und ausgeglichen werden. Dadurch verringert sich der Winkelfehler in dem Winkelsignal auf den verbleibenden Winkelfehler ϵr. FIG. 5 shows a profile of the angle error ε over the rotational position D. The angle error ε m of the measured angle signal runs periodically because of the orthogonal error involved. The calculated angle error ε b can be detected and compensated for using the method described above. This reduces the angle error in the angle signal to the remaining angle error ϵ r .
Figur 6 zeigt einen Vergleich der Ausgleichsleistung A bei der Berechnung der Winkelposition. In Figur 6 a) ist der Winkelfehler e abhängig von dem orthogonalen Fehler φ gezeigt. Der Winkelfehler ϵm des gemessenen Winkelsignals ist größer als der verleibende Winkelfehler ϵr bei Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens. Der relative Unterschied ist umso größer, je kleiner der orthogonale Fehler φ ist.FIG. 6 shows a comparison of the compensation power A when calculating the angular position. In FIG. 6a), the angular error e is shown as a function of the orthogonal error φ. The angle error ϵ m of the measured angle signal is greater than the remaining angle error ϵ r when using the proposed method. The smaller the orthogonal error φ, the greater the relative difference.
Figur 6 b) zeigt die Ausgleichsleistung A eines Fehlerausgleichs zur Berechnung der Winkelposition. Bei einem kleineren orthogonalen Fehler φ ist der Fehlerausgleich maximal möglich. Da die praktisch zu erwartenden orthogonalen Fehler φ üblicherweise unter 20° liegen, liegt die Ausgleichsleistung A selbst dabei über 90%. FIG. 6 b) shows the compensation power A of an error compensation for calculating the angular position. With a smaller orthogonal error φ, the error compensation is maximally possible. Since the orthogonal errors φ to be expected in practice are usually below 20°, the compensation power A itself is over 90%.
Bezugszeichenliste Reference List
10 Parksperraktor 10 parking lock actuator
12 Elektromotor 12 electric motor
14 Stator 14 stator
16 Rotor 16 rotors
18 Antriebswelle 18 drive shaft
20 Hydraulikpumpe 20 hydraulic pump
22 Drehbauteil 22 rotary component
24 Drehachse 24 axis of rotation
26 Sensoreinheit 26 sensor unit
28 Drehelement 28 rotary element
30 Sensorelement 30 sensor element
32 Gehäuse 32 housing
100 Verfahren 100 procedures
102 Auswerteeinheit 102 evaluation unit
104 Berechnungsschritt 104 calculation step
106 Aufbereitungsschritt 106 preparation step
108 Verarbeitungsschritt 108 processing step
110 Umwandlungsschritt 110 conversion step
S1 erstes Sensorsignal S1 first sensor signal
S2 zweites Sensorsignal α berechnete Winkelposition αf Winkelposition αt Winkelposition S 2 second sensor signal α calculated angular position αf angular position α t angular position
D Drehposition D rotation position
G Winkelgradient G Angular gradient
G m gemessener WinkelgradientG m measured angular gradient
Gp gemittelter WinkelgradientG p mean angle gradient
G1 erster Winkelgradient G 1 first angle gradient
G2 zweiter Winkelgradient γ Fehlerparameter φ orthogonaler Fehler ϵ Winkelfehler ϵb berechneter Winkelfehler G 2 second angle gradient γ error parameter φ orthogonal error ϵ angle error ϵb calculated angle error

Claims

Patentansprüche patent claims
1. Verfahren (100) zur Erfassung einer Winkelposition (α) eines um eine Drehachse (24) drehbaren Drehbauteils (22) über eine Sensoreinheit (26), die ein festgelegtes Sensorelement (30) und ein gegenüber diesem und gemeinsam mit dem Drehbauteil (22) drehbares Drehelement (28) aufweist, wobei das Sensorelement (30) jeweils ein von der Winkelposition abhängiges erstes und zweites Sensorsignal (S1, S2) an eine Auswerteeinheit (102) ausgibt, die daraus ein die Winkelposition angebendes Winkelsignal und einen Winkelfehler (ϵ) berechnet, dadurch gekennzeichnet, dass ein die orthogonale Abweichung zwischen dem ersten und zweiten Sensorsignal (S1, S2) beschreibender, dem Winkelfehler (ϵ) zugeordneter orthogonaler Fehler (φ) berechnet wird, indem bei einer ersten Drehposition des Drehbauteils (22) ein erster Winkelgradient (G1) des Winkelsignals und bei einer von der ersten Drehposition abweichenden zweiten Drehposition des Drehbauteils (22) ein zweiter Winkelgradient (G2) des Winkelsignals erfasst wird, anschließend abhängig von dem ersten und zweiten Winkelgradient (G1, G2) der orthogonale Fehler (φ) berechnet und weiterhin die Winkelposition (αf) um diesen orthogonalen Fehler (φ) bereinigt wird. 1. Method (100) for detecting an angular position (α) of a rotary component (22) which can be rotated about an axis of rotation (24) via a sensor unit (26) which has a fixed sensor element (30) and, opposite this and together with the rotary component (22 ) has a rotatable rotating element (28), wherein the sensor element (30) outputs a first and second sensor signal (S 1 , S 2 ) dependent on the angular position to an evaluation unit (102), which uses this to generate an angular signal indicating the angular position and an angular error ( ϵ) is calculated, characterized in that an orthogonal error (φ) describing the orthogonal deviation between the first and second sensor signal (S 1 , S 2 ) and assigned to the angular error (ϵ) is calculated in that at a first rotational position of the rotary component (22 ) a first angular gradient (G 1 ) of the angle signal and, if the second rotational position of the rotary component (22) differs from the first rotational position, a second angular gradient (G 2 ) of the angle signal is detected, the orthogonal error (φ) is then calculated as a function of the first and second angular gradient (G 1 , G 2 ) and the angular position (α f ) is also corrected for this orthogonal error (φ).
2. Verfahren (100) zur Erfassung einer Winkelposition (α) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkelgradient (G1) und zweite Winkelgradient (G2) erfasst wird, indem das Drehbauteil (22) mit gleichbleibender Drehgeschwindigkeit gedreht wird. 2. Method (100) for detecting an angular position (α) according to claim 1, characterized in that the first angular gradient (G 1 ) and second angular gradient (G 2 ) is detected by rotating the rotary component (22) at a constant rotational speed.
3. Verfahren (100) zur Erfassung einer Winkelposition (α) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkelgradient (G1) und zweite Winkelgradient (G2) erfasst wird, indem das Drehbauteil (22) über wenigstens 90° gedreht wird. 3. The method (100) for detecting an angular position (α) according to claim 1 or 2, characterized in that the first angular gradient (G 1 ) and second Angle gradient (G 2 ) is detected by rotating the rotary member (22) through at least 90°.
4. Verfahren (100) zur Erfassung einer Winkelposition (α) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drehposition bei 45° und die zweite Drehposition bei 135° liegt. 4. Method (100) for detecting an angular position (α) according to claim 3, characterized in that the first rotational position is 45° and the second rotational position is 135°.
5. Verfahren (100) zur Erfassung einer Winkelposition (α) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass ein Fehlerparameter (y) abhängig von einem Quotienten aus dem ersten und zweiten Winkelgradient (G1, G2) berechnet wird. 5. Method (100) for detecting an angular position (α) according to one of the preceding claims, characterized in that an error parameter (y) is calculated depending on a quotient of the first and second angular gradient (G 1 , G 2 ).
6. Verfahren (100) zur Erfassung einer Winkelposition (α) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der orthogonale Fehler (φ) abhängig von dem Fehlerparameter (y) berechnet wird. 6. Method (100) for detecting an angular position (α) according to claim 5, characterized in that the orthogonal error (φ) is calculated as a function of the error parameter (y).
7. Verfahren (100) zur Erfassung einer Winkelposition (α) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelfehler ( ϵb ) abhängig von dem orthogonalen Fehler (φ) berechnet wird. 7. Method (100) for detecting an angular position (α) according to claim 6, characterized in that the angular error (ϵ b ) is calculated as a function of the orthogonal error (φ).
8. Verfahren (100) zur Erfassung einer Winkelposition (α) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelfehler ( ϵb ) von der gemessenen Winkelposition (αf) abgezogen wird. 8. Method (100) for detecting an angular position (α) according to claim 7, characterized in that the angular error (ϵ b ) is subtracted from the measured angular position (α f ).
9. Erfassungssystem zur Erfassung einer Winkelposition (α) eines Drehbauteils (22) durch ein Verfahren (100) nach einem der vorangehenden Ansprüche und aufweisend eine Auswerteeinheit (102) und eine Sensoreinheit (26), die ein festgelegtes Sensorelement (30) und ein gegenüber diesem und gemeinsam mit dem Drehbauteil (22) drehbares Drehelement (28) aufweist. 9. Detection system for detecting an angular position (α) of a rotary component (22) by a method (100) according to any one of the preceding claims and having an evaluation unit (102) and a sensor unit (26) having a fixed sensor element (30) and an opposite this and together with the rotary member (22) rotatable rotary element (28).
10. Erfassungssystem zur Erfassung einer Winkelposition (α) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassungssystem einer Parksperreinrichtung zugeordnet ist. 10. Detection system for detecting an angular position (α) according to claim 9, characterized in that the detection system is associated with a parking lock device.
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