DE102016112670A1

DE102016112670A1 - Korrekturvorrichtung und Verfahren für einen Winkelsensor, und Winkelsensor

Info

Publication number: DE102016112670A1
Application number: DE102016112670.5A
Authority: DE
Inventors: Shinichirou MOCHIZUKI; Hiraku Hirabayashi; Hiroshi Naganuma; Tsuyoshi Umehara; Yuichiro Yamaji
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2015-07-31
Filing date: 2016-07-11
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2036-07-12
Also published as: US10254135B2; CN106403805B; DE102016112670B4; CN106403805A; JP6191840B2; US20170030742A1; JP2017032394A

Abstract

Eine Korrekturvorrichtung für einen Winkelsensor umfasst einen Korrekturinformationserzeuger zur Erzeugung von Korrekturinformationen, und eine Korrektur-Verarbeitungseinheit zur Durchführung einer Korrekturverarbeitung im Verlauf der Erzeugung eines Erfassungswinkels durch eine Winkelerfassungseinrichtung. Details der Korrekturverarbeitung werden auf Grundlage der Korrekturinformationen bestimmt. Der Korrekturinformationsgenerator umfasst eine Fehlerschätzwert-Erzeugungseinheit und eine Korrekturinformations-Bestimmungseinheit. Die Fehlerschätzwert-Erzeugungseinheit erzeugt auf Grundlage eines ersten Signals und eines zweiten Signals einen Fehlerschätzwert enthaltend eine variable Komponente, die in Abhängigkeit eines Idealwinkelschätzwerts variiert. Die Korrekturinformations-Bestimmungseinheit bestimmt die Korrekturinformationen auf Grundlage des Fehlerschätzwerts.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Korrekturvorrichtung und ein Korrekturverfahren zum Korrigieren eines Fehlers einer Winkelsensors, der einen Erfassungswinkelwert mit einer Entsprechung zu einem zu erfassenden Winkel hat, und einen Winkelsensor umfassend die Korrekturvorrichtung.
2. Beschreibung der verwandten Technik
In den letzten Jahren wurden Winkelsensoren weitverbreitet in verschiedenen Anwendungen dazu verwendet, einen Erfassungswinkelwert mit einer Entsprechung zu einem zu erfassenden Winkel zu erzeugen, wie etwa Erfassung der Drehposition eines Lenkrads oder eines Servolenkungsmotors in einem Kraftfahrzeug. Beispiele des Winkelsensors umfassen einen Magnetwinkelsensor. Ein System, das den Magnetwinkelsensor verwendet, ist üblicherweise mit einem Magnetfeldgenerator zur Erzeugung eines Drehmagnetfelds bereitgestellt, dessen Richtung sich als Reaktion auf die Drehung oder einer lineare Bewegung eines Objekts dreht. Der Magnetfeldgenerator ist beispielsweise ein Magnet. Der durch den Magnetwinkelsensor zu erfassende Winkel ist zum Beispiel der Winkel, den die Richtung des Drehmagnetfelds in einer Referenzposition bezüglich einer Referenzrichtung bildet.
DE 10 2011 083 249 A1 beschreibt einen Drehfeldsensor, bei dem es sich um einen Magnetwinkelsensor handelt. Der Drehfeldsensor umfasst einen Signalerzeuger zur Erzeugung erster und zweiter Signale in Zusammenhang mit den Intensitäten von Komponenten eines Drehmagnetfelds in gegenseitig unterschiedlichen Richtungen, und eine Winkelerfassungseinrichtung zur Berechnung eines Erfassungswinkelwerts basierend auf den ersten und zweiten Signalen. Der Signalerzeuger umfasst eine erste Erfassungsschaltung zur Ausgabe des ersten Signals, und eine zweite Erfassungsschaltung zur Ausgabe des zweiten Signals. Jede der ersten und zweiten Erfassungsschaltungen umfasst zumindest ein magnetisches Erfassungselement. Bei dem magnetischen Erfassungselement handelt es sich beispielsweise um ein Spinvalve magnetoresistives (MR) Element umfassend eine gepinnte Magnetschicht, deren Magnetisierungsrichtung gepinnt ist, eine freie Schicht, deren Magnetisierungsrichtung sich in Abhängigkeit von der Richtung des Drehmagnetfelds verändert, und eine nichtmagnetische Schicht, die sich zwischen der gepinnten Magnetschicht und der freien Schicht befindet.
Idealerweise sollten das erste Signal und das zweite Signal in dem Drehfeldsensor eine sinusförmige Wellenform haben (einschließlich Sinus-Wellenform und Kosinus-Wellenform), die eine Phasendifferenz zueinander von 90° besitzen, wenn sich die Richtung des Drehmagnetfelds mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit ändert. Jedoch können das erste und das zweite Signal, wie in DE 10 2011 083 249 A1 beschrieben, Wellenformen besitzen, die von einer sinusförmigen Kurve weg verzerrt sind. Wenn das erste und zweite Signal verzerrte Wellenformen haben, enthält das erste Signal eine erste Idealkomponente, die sich derart ändert, um eine ideale sinusförmige Kurve zu verfolgen, und eine erste Fehlerkomponente, die sich von der ersten Idealkomponente unterscheidet, und das zweite Signal enthält eine zweite Idealkomponente, die sich derart ändert, um eine ideale sinusförmigen Kurve zu verfolgen, und eine zweite Fehlerkomponente, die sich von der zweiten Idealkomponente unterscheidet.
Einer der Gründe der Verzerrung der Wellenformen des ersten und zweiten Signals besteht in der Änderung der Magnetisierungsrichtung der gepinnten Magnetschicht des MR-Elements aufgrund des Einflusses des Drehmagnetfelds oder dergleichen. Die Verzerrung der Wellenformen des ersten und zweiten Signals kann zu einem Fehler in dem Erfassungswinkelwert führen.
DE 10 2011 083 249 A1 offenbart eine Technik zur Verringerung eines Fehlers, der in dem Erfassungswinkelwert auftritt. Bei der Technik wird ein Quadratsummensignal erzeugt, das aus der Summe der Quadrate des ersten und des zweiten Signals besteht, und das erste und das zweite Signal werden auf Grundlage des erzeugten Quadratsummensignals korrigiert.
EP 1647810 A1 offenbart eine Technik zur Korrektur von zweiphasigen sinusförmigen Signalen. Wenn zweiphasige, phasenverschiedene sinusförmige Signale von einem Kodierer ausgegeben werden, können sie eine Lissajous-Wellenform bilden, die einen Fehler enthält, der von einer idealen Lissajous-Wellenform abweicht. Bei dieser Technik wird ein solcher Fehler erfasst und die zweiphasigen sinusförmigen Signale werden auf Grundlage des erfassten Fehlers korrigiert. Die zweiphasigen sinusförmigen Signale in EP 1647810 A1 entsprechen den ersten und zweiten Signalen in DE 10 2011 083 249 A1 . Ein Radius der Lissajous-Wellenform in EP 1647810 A1 entspricht einer Quadratwurzel des Quadratsummensignals in DE 10 2011 083 249 A1 . In der nachfolgenden Beschreibung werden die zweiphasigen sinusförmigen Signale in EP1647810 A1 ebenfalls als die ersten und zweiten Signale bezeichnet werden.
Beide der in DE 10 2011 083 249 A1 und EP 1647810 A1 offenbarten Techniken betreffen eine Korrektur, die durchgeführt wird, um eine Schwankung in der Stärke des Quadratsummensignals zu verringern. Diese Techniken können somit einen Fehler verringern, der die Schwankung in dem Quadratsummensignal verursacht.
Obgleich Fehler, die bei einem Erfassungswinkelwert von einem Winkelsensor auftreten, in Abhängigkeit des zu erfassenden Winkels variieren, verursachen manche der Fehler keine Schwankung in der Stärke des Quadratsummensignals. Ein solcher Fehler wird nachfolgend als winkelabhängiger Fehler bezeichnet. Der winkelabhängige Fehler ergibt sich aus Fehlern, die in der gleichen Phase in dem ersten Signal und dem zweiten Signal auftreten. Genauer tritt der winkelabhängige Fehler auf, in Abhängigkeit des zu erfassenden Winkels, wenn das erste Signal und das zweite Signal jeweils von der ersten Idealkomponente und der zweiten Idealkomponente in der Stärke voneinander abweichen, die dem winkelabhängigen Fehler entspricht. Zum Beispiel tritt der winkelabhängige Fehler auf, wenn die freie Schicht des MR-Elements in der ersten Erfassungsschaltung und die freie Schicht des MR-Elements in der zweiten Erfassungsschaltung magnetische Anisotropien in der gleichen Richtung aufweisen, oder wenn eine Fehlausrichtung von Relativpositionen des Magnetfelderzeugers und des Signalerzeugers zueinander besteht. Keine der in DE 10 2011 083 249 A1 und EP 164810 A1 offenbarten Techniken kann den winkelabhängigen Fehler verringern.
AUFGABE UND DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Korrekturvorrichtung und ein Korrekturverfahren für einen Winkelsensor anzugeben, und den Winkelsensor selbst, die es ermöglichen, einen Fehler in dem Erfassungswinkelwert, der basierend auf den ersten und zweiten Signalen erzeugt wird, zu verringern, wobei der Fehler aus Fehlern entsteht, die in der gleichen Phase in den ersten und zweiten Signalen auftreten.
Eine Korrekturvorrichtung der vorliegenden Erfindung dient der Verwendung in einem Winkelsensor, umfassend: einen Signalerzeuger zur Erzeugung eines ersten Signals und eines zweiten Signals jeweils mit einer Entsprechung zu einem zu erfassenden Winkel; und eine Winkelerfassungseinrichtung zur Erzeugung eines Erfassungswinkelwerts vermittels Durchführung von Berechnungen mithilfe des ersten Signals und des zweiten Signals, wobei der Erfassungswinkelwert eine Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel besitzt. Ein Winkelsensor der vorliegenden Erfindung umfasst den Signalerzeuger, die Winkelerfassungseinrichtung, und die Korrekturvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Wenn der zu erfassende Winkel mit einer vorgegebenen Periode variiert, enthält das erste Signal eine erste Idealkomponente und eine erste Fehlerkomponente, und das zweite Signal enthält eine zweite Idealkomponente und eine zweite Fehlerkomponente. Die erste Idealkomponente und die zweite Idealkomponente sind phasenverschieden und variieren periodisch derart, um eine ideale sinusförmige Kurve zu verfolgen.
Die Korrekturvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Korrekturinformationsgenerator zur Erzeugung von Korrekturinformationen; und eine Korrekturverarbeitungseinheit zur Durchführung der Korrekturverarbeitung im Verlauf der Erzeugung des Erfassungswinkelwerts durch die Winkelerfassungseinrichtung, wobei Details der Korrekturverarbeitung basierend auf den Korrekturinformationen bestimmt werden. Bei dem Korrekturverarbeiten handelt es sich um ein Verarbeiten, um den Erfassungswinkelwert verglichen mit einem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert näher an einen Idealwinkelschätzwert zu bringen. Der Idealwinkelschätzwert entspricht einem Erfassungswinkelwert, der erhalten wird, wenn das erste Signal die erste Fehlerkomponente nicht enthält, das zweite Signal die zweite Fehlerkomponente nicht enthält, und die Korrekturverarbeitung nicht durchgeführt wird. Der nicht korrigierte Erfassungswinkelwert entspricht einem Erfassungswinkelwert, der erhalten wird, wenn die Korrekturverarbeitung nicht durchgeführt wird.
Der Korrekturinformationsgenerator umfasst eine Fehlerschätzwert-Erzeugungseinheit und eine Korrekturinformations-Bestimmungseinheit. Die Fehlerschätzwert-Erzeugungseinheit erzeugt einen Fehlerschätzwert basierend auf dem ersten Signal und dem zweiten Signal unter der Bedingung, dass das erste Signal mit der Zeit variiert, um die erste Idealkomponente und die erste Fehlerkomponente zu enthalten, und das zweite Signal mit der Zeit variiert, um die zweite Idealkomponente und die zweite Fehlerkomponente zu enthalten, wobei der Fehlerschätzwert eine Entsprechung zu einer Differenz zwischen dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert und dem Idealwinkelschätzwert hat und eine variable Komponente enthält, die in Abhängigkeit des idealen Winkelschätzwerts variiert. Die Korrekturinformations-Bestimmungseinheit bestimmt die Korrekturinformationen auf Grundlage des Fehlerschätzwerts.
Bei der Korrekturvorrichtung und dem Winkelsensor der vorliegenden Erfindung kann es sich bei dem zu erfassenden Winkel um einen Winkel handeln, den die Richtung des Drehmagnetfelds in einer Referenzposition bezogen auf eine Referenzrichtung bildet. In diesem Fall kann der Signalerzeuger des Winkelsensors der vorliegenden Erfindung eine erste Erfassungsschaltung zur Erzeugung des ersten Signals und eine zweite Erfassungsschaltung zur Erzeugung des zweiten Signals umfassen. Jede der ersten und zweiten Erfassungsschaltungen kann zumindest ein magnetisches Erfassungselement zur Erfassung des Drehmagnetfelds beinhalten. Das zumindest eine magnetische Erfassungselement kann zumindest ein magnetoresistives Element aufweisen, umfassend eine gepinnte Magnetschicht, deren Magnetisierungsrichtung gepinnt ist, eine freie Schicht, deren Magnetisierungsrichtung in Abhängigkeit der Richtung des Drehmagnetfelds variiert, und eine nicht magnetische Schicht, die sich zwischen der gepinnten Magnetschicht und der freien Schicht befindet.
Bei der Korrekturvorrichtung und dem Winkelsensor der vorliegenden Erfindung können die erste Idealkomponente und die zweite Idealkomponente bezüglich ihrer Phase um 90° verschieden sein.
Bei der Korrekturvorrichtung und dem Winkelsensor der vorliegenden Erfindung kann die Fehlerschätzwert-Erzeugungseinheit den Idealwinkelschätzwert und den nicht korrigierten Erfassungswinkelwert zu spezifischen Zeitintervallen in der Annahme berechnen, dass die Winkelgeschwindigkeit der Änderung in dem zu erfassenden Winkel einen konstanten Wert besitzt, wobei der nicht korrigierte Erfassungswinkelwert auf Grundlage der ersten und zweiten Signale berechnet wird, und kann die Differenz zwischen dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert und dem Idealwinkelschätzwert als den Fehlerschätzwert verwenden.
Bei der Korrekturvorrichtung und dem Winkelsensor der vorliegenden Erfindung kann es sich bei der Korrekturverarbeitung um eine Verarbeitung zur Korrektur des ersten und zweiten Signals handeln. In diesem Fall kann die Korrekturinformation erste Korrekturinformationen und zweite Korrekturinformationen beinhalten. Die erste Korrekturinformation enthält einen oder mehr Koeffizienten aus einer Vielzahl von Koeffizienten, die bereitgestellt sind, um die erste Fehlerkomponente als Fourierreihe auszudrücken. Die zweiten Korrekturinformationen enthalten einen oder mehr Koeffizienten aus einer Vielzahl von Koeffizienten, die bereitgestellt sind, um die zweite Fehlerkomponente als Fourierreihe auszudrücken. Die Korrekturinformations-Bestimmungseinheit kann eine Fouriertransformation auf eine Wellenform anwenden, die eine Änderung in dem Fehlerschätzwert bezüglich einer Änderung in dem Idealwinkelschätzwert darstellt, und kann die ersten und zweiten Korrekturinformationen auf Grundlage dieses Ergebnisses bestimmen. Bei der Korrekturverarbeitung kann ein Schätzwert der ersten Fehlerkomponente und ein Schätzwert der zweiten Fehlerkomponente unter Verwendung der ersten und zweiten Signale vor der Korrekturverarbeitung erhalten werden und die erste und zweite Korrekturinformation, der Schätzwert der ersten Fehlerkomponente kann von dem ersten Signal vor der Korrekturverarbeitung subtrahiert werden, um ein korrigiertes erstes Signal zu erzeugen, und der Schätzwert der zweiten Fehlerkomponente kann von dem zweiten Signal vor der Korrekturverarbeitung subtrahiert werden, um im Ergebnis ein korrigiertes zweites Signal zu erzeugen.
Bei der Korrekturvorrichtung und dem Winkelsensor der vorliegenden Erfindung kann es sich bei der Korrekturverarbeitung um eine Verarbeitung handeln zur Erzeugung des Erfassungswinkelwerts durch Berechnen des nicht korrigierten Erfassungswinkelwerts auf Grundlage der ersten und zweiten Signale und daraufhin Korrigieren des nicht korrigierten Erfassungswinkelwerts. In diesem Fall kann es sich bei dem Korrekturinformation um Informationen handeln, die eine Wellenform definieren, die eine Änderung in der variablen Komponente des Fehlerschätzwerts bezogen auf die Änderung in dem Idealwinkelschätzwert darstellt. Die Korrekturinformations-Bestimmungseinheit kann eine Fouriertransformation auf eine Wellenform anwenden, die eine Änderung in dem Fehlerschätzwert bezogen auf eine Änderung in dem Idealwinkelschätzwert darstellt und kann die Korrekturinformationen auf Grundlage dieses Ergebnisses bestimmen.
Ein Korrekturverfahren für einen Winkelsensor der vorliegenden Erfindung dient der Verwendung für einen Winkelsensor umfassend: einen Signalerzeuger zur Erzeugung eines ersten Signals und eines zweiten Signals jeweils mit einer Entsprechung zu einem zu erfassenden Winkel; und eine Winkelerfassungseinrichtung zur Erzeugung eines Erfassungswinkelwerts vermittels Durchführung von Berechnungen mithilfe des ersten Signals und des zweiten Signals, wobei der Erfassungswinkelwert eine Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel besitzt. Wenn der zu erfassende Winkel mit einer vorgegebenen Periode variiert, enthält das erste Signal eine erste Idealkomponente und eine erste Fehlerkomponente, und das zweite Signal enthält eine zweite Idealkomponente und eine zweite Fehlerkomponente. Die erste Idealkomponente und die zweite Idealkomponente sind zueinander phasenverschieden und variieren periodisch derart, um eine ideale sinusförmige Kurve zu verfolgen.
Das Korrekturverfahren der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Schritt des Erzeugens von Korrekturinformationen; und einen Schritt des Durchführens der Korrekturverarbeitung im Verlauf der Erzeugung des Erfassungswinkelwerts durch die Winkelerfassungseinrichtung, wobei Details der Korrekturverarbeitung auf Grundlage der Korrekturinformationen bestimmt werden. Bei der Korrekturverarbeitung handelt es sich um eine Verarbeitung, um den Erfassungswinkelwert verglichen mit einem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert näher an einen Idealwinkelschätzwert zu bringen. Der Idealwinkelschätzwert entspricht einem Erfassungswinkelwert, der erhalten wird, wenn das erste Signal die erste Fehlerkomponente nicht enthält, das zweite Signal die zweite Fehlerkomponente nicht enthält, und die Korrekturverarbeitung nicht durchgeführt wird. Der nicht korrigierte Winkelwert entspricht einem Erfassungswinkelwert, der erhalten wird, wenn die Korrekturverarbeitung nicht durchgeführt wird.
Der Schritt des Erzeugens der Korrekturinformationen umfasst: einen ersten Schritt des Erzeugens eines Fehlerschätzwerts auf Grundlage des ersten Signals und des zweiten Signals unter der Bedingung, dass das erste Signal mit der Zeit variiert, um die erste Idealkomponente und die erste Fehlerkomponente zu enthalten, und das zweite Signal mit der Zeit variiert, um die zweite Idealkomponente und die zweite Fehlerkomponente zu enthalten, wobei der Fehlerschätzwert eine Entsprechung zu einer Differenz zwischen dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert und die Idealwinkelschätzwert besitzt und eine variable Komponente enthält, die in Abhängigkeit von dem Idealwinkelschätzwert variiert; und einen zweiten Schritt des Bestimmens der Korrekturinformationen auf Grundlage des Fehlerschätzwerts.
Bei dem Korrekturverfahren der vorliegenden Erfindung kann es sich bei dem zu erfassenden Winkel um einen Winkel handeln, den die Richtung einer Drehmagnetfelds in einer Referenzposition bezogen auf eine Referenzrichtung bildet.
Bei dem Korrekturverfahren der vorliegenden Erfindung können die erste Idealkomponente und die zweite Idealkomponente zueinander um 90° phasenverschieden sein.
Bei dem Korrekturverfahren der vorliegenden Erfindung kann in dem ersten Schritt der Idealwinkelschätzwert und der nicht korrigierte Erfassungswinkelwert zu bestimmten Zeitintervallen in der Annahme berechnet werden, dass die Winkelgeschwindigkeit der Änderung in dem zu erfassenden Winkel einen konstanten Wert besitzt, wobei der nicht korrigierten Winkelwert auf Grundlage der ersten und zweiten Signale berechnet wird, und die Differenz zwischen dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert und die Idealwinkelschätzwert kann als Fehlerschätzwert verwendet werden.
Bei dem Korrekturverfahren der vorliegenden Erfindung kann es sich bei der Korrekturverarbeitung um eine Verarbeitung zur Korrektur der ersten und zweiten Signale handeln. In diesem Fall können die Korrekturinformationen erste Korrekturinformationen und zweite Korrekturinformationen umfassen. Die ersten Korrekturinformationen enthalten einen oder mehr Koeffizienten aus einer Vielzahl von Koeffizienten, die bereitgestellt sind, um die erste Fehlerkomponente als Fourierreihe auszudrücken. Die zweiten Korrekturinformationen enthalten einen oder mehr Koeffizienten aus einer Vielzahl von Koeffizienten, die bereitgestellt sind, um die zweite Fehlerkomponente als Fourierreihe auszudrücken. In dem zweiten Schritt kann eine Fouriertransformation auf eine Wellenform angewendet werden, die eine Änderung in dem Fehlerschätzwert bezogen auf eine Änderung in dem Idealwinkelschätzwert darstellt, und die ersten und zweiten Korrekturinformationen können auf Grundlage dieses Ergebnisses bestimmt werden. Bei der Korrekturverarbeitung können ein Schätzwert der ersten Fehlerkomponente und ein Schätzwert der zweiten Fehlerkomponente durch Verwendung der ersten und zweiten Signale vor der Korrekturverarbeitung erhalten werden und die ersten und zweiten Korrekturinformationen, der Schätzwert der ersten Fehlerkomponente kann von dem ersten Signal vor der Korrekturverarbeitung subtrahiert werden, um im Ergebnis ein korrigiertes erstes Signal zu erzeugen, und der Schätzwert der zweiten Fehlerkomponente kann vor der Korrekturverarbeitung von dem zweiten Signal subtrahiert werden, um im Ergebnis ein korrigiertes zweites Signal zu erzeugen.
Bei dem Korrekturverfahren der vorliegenden Erfindung kann es sich bei der Korrekturverarbeitung um eine Verarbeitung zur Erzeugung des Erfassungswinkelwerts durch Berechnen des nicht korrigierten Erfassungswinkelwerts auf der Grundlage der ersten und zweiten Signale und daraufhin Korrigieren des nicht korrigierten Erfassungswinkelwerts handeln. In diesem Fall kann es sich bei der Korrekturinformation um Informationen handeln, die eine Wellenform definieren, die eine Änderung in der variablen Komponente des Fehlerschätzwerts bezogen auf eine Änderung in dem Idealwinkelschätzwert darstellen. In dem zweiten Schritt kann eine Fouriertransformation auf eine Wellenform angewendet werden, die eine Änderung in dem Fehlerschätzwert bezogen auf eine Änderung in dem Idealwinkelschätzwert darstellt, und die Korrekturinformationen können auf Grundlage dieses Ergebnisses bestimmt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Fehlerschätzwert mit einer Entsprechung zu der Differenz zwischen dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert und dem Idealwinkelwert auf Grundlage der ersten und zweiten Signale erzeugt, und die Korrekturinformationen werden auf Grundlage des Fehlerschätzwerts bestimmt, um die Korrekturverarbeitung durchzuführen, deren Details auf Grundlage der Korrekturinformationen bestimmt werden. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es somit, einen Fehler in dem Erfassungswinkelwert, der basierend auf den ersten und zweiten Signalen erzeugt wird, zu verringern, wobei der Fehler aus Fehlern entsteht, die in der gleichen Phase in dem ersten und zweiten Signal auftreten.
Andere und weitere Aufgabe, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung verdeutlicht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht, welche die allgemeine Konfiguration eines Winkelsensorsystems umfassend einen Winkelsensor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
2 ist ein Erläuterungsdiagramm, welches die Definitionen der Richtungen und Winkel veranschaulicht, die in der ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden.
3 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Konfiguration des Signalerzeugers des Winkelsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
4 ist ein Funktionsblockdiagram, das die Konfiguration einer Winkelerfassungseinrichtung und einer Korrekturvorrichtung des Winkelsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines in 3 gezeigten magnetischen Erfassungselements.
6 ist ein Ablaufdiagramm des Schritts der Erzeugung von Korrekturinformationen in einem Korrekturverfahren für den Winkelsensor gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
7 ist ein Ablaufdiagramm des Betriebs der Winkelerfassungseinrichtung des Winkelsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
8 ist ein Wellenform-Schaubild, das ein Beispiel einer Wellenform eines winkelabhängigen Fehlers veranschaulicht.
9 ist ein Wellenform-Schaubild, das die Wellenform eines Quadratsummensignals veranschaulicht, wenn der winkelabhängige Fehler der einzige Fehler ist, der in dem Erfassungswinkelwert auftritt.
10 ist ein Wellenform-Schaubild, das die Wirkungsweise der ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
11 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die Konfiguration einer Winkelerfassungseinrichtung und einer Korrekturvorrichtung eines Winkelsensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
12 ist ein Ablaufdiagramm des Schritts des Durchführens der Korrekturverarbeitung in einem Korrekturverfahren für den Winkelsensor gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
DETALLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNSGFORMEN
[Erste Ausführungsform]
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun detailliert anhand der Zeichnungen beschrieben. Zunächst wird Bezug auf 1 genommen, um die allgemeine Ausgestaltung eines Winkelsensorsystems umfassend einen Winkelsensor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zu beschreiben.
Der Winkelsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist konfiguriert, einen Erfassungswinkelwert θs mit einer Entsprechung zu einem zu erfassenden Winkel θ zu erzeugen. Der Winkelsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist insbesondere ein Magnetwinkelsensor. Wie in 1 gezeigt erfasst der Winkelsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Drehmagnetfeld MF, dessen Richtung sich dreht. In diesem Fall handelt es sich bei dem zu erfassenden Winkel θ um den Winkel, den die Richtung des Drehmagnetfelds MF in einer Referenzposition bezogen auf eine Referenzrichtung bildet. Das in 1 gezeigte Winkelsensorsystem umfasst den Winkelsensor 1, und einen Magneten 5 mit einer zylindrischen Form, der ein Beispiel für ein Mittel zur Erzeugung des Drehmagnetfelds MF ist. Der Magnet 5 weist einen N-Pol und einen S-Pol auf, die symmetrisch zu einer gedachten Ebene beinhaltend die Mittelachse der zylindrischen Form, angeordnet sind. Der Magnet 5 dreht sich um die Mittelachse der zylindrischen Form. Folglich dreht sich die Richtung des durch den Magneten 5 erzeugten Drehmagnetfelds MF um ein Drehzentrum C beinhaltend die Mittelachse der zylindrischen Form.
Die Referenzposition befindet sich innerhalb einer gedachten Ebene parallel zu einer Stirnfläche des Magneten 5. Die gedachte Ebene wird nachfolgend als Referenzebene bezeichnet. In der Referenzebene dreht sich das durch den Magneten 5 erzeugte Drehmagnetfeld MF um die Referenzposition. Die Referenzrichtung befindet sich innerhalb der Referenzebene und schneidet die Referenzposition. In der nachfolgenden Beschreibung bezieht sich die Richtung des Drehmagnetfelds MF in der Referenzposition auf eine Richtung, die innerhalb der Referenzebene liegt. Der Winkelsensor 1 ist angeordnet, um der vorgenannten Stirnfläche des Magneten 5 zugewandt zu sein.
Das Winkelsensorsystem der vorliegenden Ausführungsform kann auf andere Weise als in 1 veranschaulicht konfiguriert sein. Das Winkelsensorsystem der vorliegenden Ausführungsform muss lediglich konfiguriert sein, das relative Positionsverhältnis zwischen dem Winkelsensor 1 und dem Mittel zur Erzeugung der Drehmagnetfelds MF zu variieren, so dass sich die Richtung der Drehmagnetfelds MF in der Referenzposition aus Sicht des Winkelsensors 1 dreht. Zum Beispiel können der wie in 1 angeordnete Magnet 5 und Winkelsensor 1 konfiguriert sein, so dass: der Winkelsensor 1 sich dreht, während der Magnet 5 feststeht; der Magnet 5 und der Winkelsensor 1 sich in entgegen gerichtete Richtungen drehen; oder der Magnet 5 und der Winkelsensor 1 sich in die gleiche Richtung mit gegenseitig unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten drehen.
Alternativ kann ein Magnet, der ein oder mehr Paare von N- und S Polen beinhaltet, die abwechselnd in einer ringförmigen Form angeordnet sind, anstatt des Magneten 5 eingesetzt werden, und der Winkelsensor 1 kann in der Umgebung des Außenumfangs des Magneten platziert sein. In diesem Fall dreht sich der Magnet und/oder der Winkelsensor 1.
Alternativ kann ein Magnetband anstelle des Magneten 5 eingesetzt werden, das eine Vielzahl von Paaren von N und S Polen beinhaltet, die abwechselnd in einer linearen Anordnung angeordnet sind, und der Winkelsensor 1 kann in der Nähe des Umfangs des Magnetbands platziert sein. In diesem Fall bewegt sich das Magnetband und/oder der Winkelsensor 1 linear in der Richtung, in der N und S Pole des Magnetbands ausgerichtet sind.
In den oben beschriebenen verschiedenen Ausgestaltungen des Winkelsensorsystems existiert ebenfalls die Referenzebene mit einer vorgegebenen Positionsbeziehung zu dem Winkelsensor 1, und in der Referenzebene dreht sich die Richtung des Drehmagnetfelds MF aus Sicht des Winkelsensors 1 um die Referenzposition.
Der Winkelsensor 1 beinhaltet einen Signalerzeuger 2 zur Erzeugung eines ersten Signals und eines zweiten Signals jeweils mit einer Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel θ. Der Signalerzeuger 2 beinhaltet einer erste Erfassungsschaltung 10 zur Erzeugung des ersten Signals und eine zweite Erfassungsschaltung 20 zur Erzeugung des zweiten Signals. Zum leichteren Verständnis veranschaulicht 1 die ersten und zweiten Erfassungsschaltungen 10 und 20 als getrennte Komponenten. Jedoch können die ersten und zweiten Erfassungsschaltungen 10 und 20 in einer einzelnen Komponente integriert sein. Obgleich in 1 die ersten und zweiten Erfassungsschaltungen 10 und 20 in einer Richtung parallel zu dem Drehzentrum C gestapelt sind, kann ferner die Reihenfolge des Stapelns bezüglich derjenigen in 1 gezeigten Reihenfolge umgekehrt sein. Jede der ersten und zweiten Erfassungsschaltungen 10 und 20 beinhaltet zumindest ein magnetisches Erfassungselement zur Erfassung des Drehmagnetfelds MF.
Definitionen von Richtungen und Winkeln, die in der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, werden nun anhand von 1 und 2 beschrieben. Zunächst ist die Z-Richtung die Richtung parallel zum in 1 gezeigten Drehzentrum C und von unten nach oben in 1. 2 veranschaulicht die Z-Richtung als die Richtung aus der Ebene aus 2. Als nächstes sind X und Y Richtungen zwei Richtungen, die senkrecht zur Z-Richtung sind und jeweils orthogonal zueinander liegen. 2 veranschaulicht die X-Richtung als die nach rechts gerichtete Richtung, und die Y-Richtung als die nach oben gerichtete Richtung. Ferner ist die -X-Richtung die Richtung entgegengerichtet der X-Richtung, und die -Y-Richtung ist die Richtung entgegengerichtet der Y-Richtung.
Die Referenzposition PR ist die Position, wo der Winkelsensor 1 das Drehmagnetfeld MF erfasst. Die Referenzrichtung DR soll die X-Richtung sein. Wie oben erwähnt, handelt es sich bei dem zu erfassenden Winkel θ um den Winkel, den die Richtung DM des Drehmagnetfelds MF in der Referenzposition PR bezogen auf die Referenzrichtung DR bildet. Die Richtung DM des Drehmagnetfelds MF soll sich in 2 gegen den Uhrzeigersinn drehen. Der Winkel θ wird in positiven Werten ausgedrückt, im Gegenuhrzeigersinn aus der Referenzrichtung DR betrachtet, und in negativen Werten, im Uhrzeigersinn aus der Referenzrichtung DR betrachtet.
Die Ausgestaltung des Signalerzeugers 2 wird nun detailliert anhand von 3 beschrieben. 3 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Ausgestaltung des Signalerzeugers 2 veranschaulicht. Wie oben erwähnt, umfasst der Signalerzeuger 2 die erste Erfassungsschaltung 10 zur Erzeugung des ersten Signals S1 und die zweite Erfassungsschaltung 20 zur Erzeugung des zweiten Signals S2.
Da sich die Richtung DM des Drehmagnetfelds MF mit einer vorgegebenen Periode dreht, variiert der zu erfassende Winkel θ mit einer vorgegebenen Periode. In diesem Fall variieren sowohl das erste als auch das zweite Signal S1 und S2 periodisch mit einer Signalperiode, die der vorgenannten vorgegebenen Periode gleich ist. Das zweite Signal S2 unterscheidet sich von dem ersten Signal S1 hinsichtlich der Phase. In der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich jene Phase des zweiten Signals S2 bevorzugt von der Phase des ersten Signals S1 durch eine ungerade Zahl multipliziert mit ¼ der Signalperiode. Unter Berücksichtigung der Produktionsgenauigkeit der magnetischen Erfassungselemente und anderer Faktoren, kann jedoch der Phasenunterschied zwischen dem ersten Signal S1 und dem zweiten Signal S2 leicht von einer ungeraden Zahl multipliziert mit ¼ der Signalperiode verschieden sein. Die folgende Beschreibung geht davon aus, dass die Phasen des ersten Signals S1 und des zweiten Signals S2 die oben genannte, bevorzugte Beziehung erfüllen.
Die erste Erfassungsschaltung 10 beinhaltet eine Wheatstone-Brückenschaltung 14 und einen Differenzdetektor 15. Die Wheatstone-Brückenschaltung 14 beinhaltet einen Stromversorgungsanschluss V1, einen Masseanschluss G1, zwei Ausgabeanschlüsse E11 und E12, ein erstes Paar in Reihe geschalteter magnetischer Erfassungselemente R11 und R12, und ein zweites Paar in Reihe geschalteter magnetischer Erfassungselemente R13 und R14. Ein Ende von jedem der magnetischen Erfassungselemente R11 und R13 ist mit dem Stromversorgungsanschluss V1 verbunden. Das andere Ende des magnetischen Erfassungselements R11 ist mit einem Ende des magnetischen Erfassungselements R12 und dem Ausgangsanschluss E11 verbunden. Das andere Ende des magnetischen Erfassungselements R13 ist mit einem Ende des magnetischen Erfassungselements R14 und dem Ausgangsanschluss E12 verbunden. Das andere Ende von jedem der magnetischen Erfassungselemente R12 und R14 ist mit dem Masseanschluss G1 verbunden. Eine Stromversorgungsspannung einer vorgegebenen Stärke wird an dem Stromversorgungsanschluss V1 angelegt. Der Masseanschluss G1 ist geerdet. Der Differenzdetektor 15 erzeugt ein Signal entsprechend einer Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsanschlüssen E11 und E12, das auf einen Amplitudenwert von 1 normiert ist, und gibt das erzeugte Signal als das erste Signal S1 aus.
Die zweite Erfassungsschaltung 20 besitzt eine Schaltungskonfiguration, die derjenigen der ersten Erfassungsschaltung 10 ähnlich ist. Genauer umfasst die zweite Erfassungsschaltung 20 eine Wheatstone-Brückenschaltung 24 und einen Differenzdetektor 25. Die Wheatstone-Brückenschaltung 24 umfasst einen Stromversorgungsanschluss V2, einen Masseanschluss G2, zwei Ausgangsanschlüsse E21 und E22, ein ersten Paar von in Reihe geschalteten magnetischen Erfassungselementen R21 und R22, und ein zweites Paar von in Reihe geschalteten magnetischen Erfassungselementen R23 und R24. Ein Ende von jedem der magnetischen Erfassungselemente R21 und R23 ist mit dem Stromversorgungsanschluss V2 verbunden. Das andere Ende der magnetischen Erfassungselemente R21 ist mit einem Ende des magnetischen Erfassungselements R22 und dem Ausgangsanschluss E21 verbunden. Das andere Ende des magnetischen Erfassungselements R23 ist mit einem Ende des magnetischen Erfassungselements R24 und dem Ausgangsanschluss E22 verbunden. Das andere Ende von jedem der magnetischen Erfassungselemente R22 und R24 ist mit dem Masseanschluss G2 verbunden. Eine Stromversorgungsspannung einer vorgegebenen Stärke wird an dem Stromversorgungsanschluss V2 angelegt. Der Masseanschluss G2 ist geerdet. Der Differenzgenerator 25 erzeugt ein Signal entsprechend einer Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsanschlüssen E21 und E22, das auf einen Amplitudenwert von 1 normiert ist, und gibt das erzeugte Signal als zweites Signal S2 aus.
In der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei allen magnetischen Erfassungselementen, die in den Wheatstone-Brückenschaltungen (nachfolgend als Brückenschaltungen bezeichnet) 14 und 24 beinhaltet sind, um magnetoresistive (MR) Elemente, und insbesondere um Spinvalve MR Elemente. Das Spinvalve MR Element umfasst eine gepinnte Magnetschicht, deren Magnetisierungsrichtung gepinnt ist, und eine freie Schicht, bei der es sich um eine Magnetschicht handelt, deren Magnetisierungsrichtung in Anhängigkeit der Richtung DM des Drehmagnetfelds MF variiert, und eine nichtmagnetische Schicht, die sich zwischen der gepinnten Magnetschicht und der freien Schicht befindet. Bei dem Spinvalve MR Element kann es sich um ein TMR Element oder ein GMR Element handeln. Bei dem TMR Element ist die nicht magnetische Schicht eine Tunnelsperrschicht. Bei dem GMR Element ist die nicht magnetische Schicht eine nichtmagnetische, leitende Schicht. Das Spinvalve Element variiert hinsichtlich des Widerstands in Abhängigkeit des Winkels, den die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht bezogen auf die Magnetisierungsrichtung der gepinnten Magnetschicht bildet, und besitzt einen Minimalwiderstand, wenn der vorgenannte Winkel gleich 0° ist, und einen Maximalwiederstand, wenn der vorgenannte Winkel 180° ist. In der folgenden Beschreibung werden die in den Brückenschaltungen 14 und 24 beinhalteten magnetischen Erfassungselemente als MR Elemente bezeichnet. In 3 zeigen die vollen Pfeile die Magnetisierungsrichtungen der gepinnten Magnetschichten der MR Elemente an, und die leeren Pfeile zeigen die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten der MR Elemente an.
In der ersten Erfassungsschaltung 10 werden die gepinnten Magnetschichten der MR Elemente R11 und R14 in der X-Richtung magnetisiert, und die gepinnten Magnetschichten der MR Elemente R12 und R13 werden in der -X-Richtung magnetisiert. In einem solchen Fall variiert die Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsanschlüssen E11 und E12 gemäß der Stärke einer Komponente in der X-Richtung (nachfolgend „X-direktionale Komponente”) des Drehmagnetfelds MF. Somit erfasst die erste Erfassungsschaltung 10 die Stärke der X-direktionalen Komponente des Drehmagnetfelds MF und erzeugt ein Signal, das die Stärke des ersten Signals S1 aufzeigt. Die Stärke der X-direktionalen Komponente des Drehmagnetfelds MF besitzt eine Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel θ.
In der zweiten Erfassungsschaltung 20 sind die gepinnten Magnetschichten der MR Elemente R21 und R24 in der Y-Richtung magnetisiert, und die gepinnten Magnetschichten der MR Elemente R22 und R23 sind in der -Y Richtung magnetisiert. In einem solchen Fall variiert die Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsanschlüssen E21 und E22 in Abhängigkeit der Stärke einer Komponente in der Y-Richtung (nachfolgend „Y-direktionale Komponente”) des Drehmagnetfelds MF. Somit erfasst die zweite Erfassungsschaltung 20 die Stärke der Y-direktionalen Komponente des Drehmagnetfelds MF und erzeugt ein Signal, das die Stärke des zweiten Signals S2 aufzeigt. Die Stärke der Y-direktionalen Komponente des Drehmagnetfelds MF besitzt eine Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel θ.
Unter Berücksichtigung der Herstellungsgenauigkeit der MR Elemente und anderer Faktoren, können die Magnetisierungsrichtungen der gepinnten Magnetschichten der Vielzahl von MR Elementen in den Erfassungsschaltungen 10 und 20 leicht von den oben beschriebenen abweichen.
Ein Beispiel der Ausgestaltung der MR Elemente wird nun anhand von 5 beschrieben. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Abschnitt eines MR Elements in dem in 3 gezeigten Signalerzeuger 2 veranschaulicht. In diesem Beispiel umfasst das MR Element eine Vielzahl von unteren Elektroden 142, eine Vielzahl von MR Filmen 150 und eine Vielzahl von oberen Elektroden 143. Die Vielzahl von unteren Elektroden 142 ist auf einem Substrat (nicht veranschaulicht) angeordnet. Jede der unteren Elektroden 142 besitzt eine lange schlanke Form. Jede zwei unteren Elektroden 142, die aneinander in der Längsrichtung der unteren Elektroden 142 angrenzen haben zwischen sich einen Spalt. Wie in 5 gezeigt sind MR Filme 150 auf der Oberseite der unteren Elektroden 142 angeordnet, nahe gegenüberliegenden Enden in der Längsrichtung. Jeder der MR Filme 150 umfasst eine freie Schicht 151, eine nichtmagnetische Schicht 152, eine gepinnte Magnetschicht 153, und eine antiferromagnetische Schicht 154, die in dieser Reihenfolge gestapelt sind, wobei die freie Schicht 151 am nächsten an der unteren Elektrode 142 ist. Die freie Schicht 151 ist elektrisch mit der unteren Elektrode 142 verbunden. Die antiferromagnetische Schicht 154 ist aus einem antiferromagnetischen Material gebildet. Die antiferromagnetische Schicht 154 ist in Austauschkopplung mit der gepinnten Magnetschicht 153, um so die Magnetisierungsrichtung der gepinnten Magnetschicht 153 zu pinnen. Die Vielzahl von oberen Elektroden 143 ist über der Vielzahl von MR Filmen 150 angeordnet. Jede der oberen Elektroden 143 besitzt eine lange, schlanke Form und baut eine elektrische Verbindung zwischen den jeweiligen antiferromagnetischen Schichten 154 von zwei angrenzenden MR Filmen 150 auf, die auf zwei unteren Elektroden 142 angeordnet sind, die aneinander in der Längsrichtung der unteren Elektroden 142 angrenzen. Mit einer solchen Konfiguration sind die Vielzahl von MR Filmen 150 in dem in 5 gezeigten MR Element durch die Vielzahl von unteren Elektroden 142 und die Vielzahl von oberen Elektroden 143 in Reihe geschaltet. Es sei angemerkt, dass die Schichten 151 bis 154 der MR Filme 150 in umgekehrter Reihenfolge zu der in 5 gezeigten Reihgenfolge gestapelt werden können.
Wie zuvor beschrieben, wenn der zu erfassende Winkel θ mit der vorgegebenen Periode variiert, variiert sowohl das erste Signal S1 als auch das zweite Signal S2 periodisch mit der Signalperiode, die gleich der vorgegebenen Periode ist. Idealerweise sollten das erste und das zweite Signal S1 und S2 jeweils eine Wellenform haben, die eine sinusförmige Kurve (beinhaltend eine Sinuswellenform und eine Kosinus-Wellenform) verfolgen. In der Praxis sind die ersten und zweiten Signale S1 und S2 jedoch von einer sinusförmigen Kurve weg verzerrt, wenn zum Beispiel die Magnetisierungsrichtung der gepinnten Magnetschicht 153 des MR Films 150 unter dem Einfluss des Drehmagnetfelds MF oder ähnlichen Faktoren variiert, oder wenn die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 151 des MR Films 150 sich von der Richtung DM des Drehmagnetfelds MF aufgrund von Effekten wie etwa der Formanisotropie der freien Schicht 151 unterscheidet.
Die Verzerrung der Wellenformen der ersten und zweiten Signale S1 und S2 weg von einer sinusförmigen Kurve bedeutet, dass das erste und zweite Signal S1 und S2 jeweils eine Idealkomponente, die periodisch derart variiert, um eine ideale sinusförmige Kurve zu verfolgen, und eine Fehlerkomponente, die sich von der Idealkomponente unterscheidet, enthalten. Bei der vorliegenden Ausführungsform, wenn der zu erfassenden Winkel (θ) mit der vorgegebenen Periode variiert, enthält das erste Signal S1 eine erste Idealkomponente S1i und eine erste Fehlerkomponente Se1, und das zweite Signal S2 enthält eine zweite Idealkomponente S2i und eine zweite Fehlerkomponente S2e. Die erste Idealkomponente S1i und die zweite Idealkomponente S2i sind zueinander phasenverschieden und variieren periodisch derart, um eine ideale sinusförmige Kurve zu verfolgen.
In dem in 3 gezeigten Beispiel besitzt die erste Idealkomponente S1i eine Kosinus-Wellenform in Abhängigkeit des Winkels θ, und die zweite Idealkomponente S2i besitzt eine Sinuswellenform in Abhängigkeit des Winkels θ. In diesem Fall unterscheiden sich die erste Idealkomponente S1i und die zweite Idealkomponente S2i um π/2, d. h. um 90 Grad.
Nun werden Komponenten des Winkelsensors 1, die nicht der Signalerzeuger 2 sind, in Bezugnahme auf 4 beschrieben. Der Winkelsensor 1 umfasst eine Winkelerfassungseinrichtung 3 und eine Korrekturvorrichtung 4 gezeigt in 4, zusätzlich zu dem Signalerzeuger 2. 4 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die Ausgestaltung der Winkelerfassungseinrichtung 3 und der Korrekturvorrichtung 4 veranschaulicht. Die Winkelerfassungseinrichtung 3 führt Berechnung mithilfe des ersten Signals S1 und des zweiten Signals S2 durch, um den Erfassungswinkelwert θs mit einer Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel θ zu erzeugen.
Die Winkelerfassungseinrichtung 3 umfasst eine Berechnungseinheit 31 zur Durchführung von Berechnungen zur Erzeugung des Erfassungswinkelwerts θs. Die Korrekturvorrichtung 4 umfasst einen Korrekturinformationsgenerator 41 zur Erzeugung von Korrekturinformationen, und eine Korrekturverarbeitungseinheit 42. Im Verlauf der Erzeugung des Erfassungswinkelwerts θs durch die Winkelerfassungseinrichtung 3 führt die Korrekturverarbeitungseinheit 42 eine Korrekturverarbeitung derjenigen Details durch, die auf Grundlage der Korrekturinformationen bestimmt werden. Die Korrekturverarbeitungseinheit 42 wird somit in die Winkelerfassungseinrichtung 3 aufgenommen.
Ein Wert entsprechend dem Erfassungswinkelwert θs, der erhalten wird, wenn die Korrekturverarbeitung nicht durchgeführt wird, wird als nicht korrigierter Erfassungswinkelwert bezeichnet und durch die Variable θp abgetragen. Ein Wert entsprechend dem Erfassungswinkelwert θs, der erhalten wird, wenn das erste Signal S1 die erste Fehlerkomponente S1e nicht enthält, das zweite Signal S2 die zweite Fehlerkomponente S2e nicht enthält, und die Korrekturverarbeitung nicht durchgeführt wird, wird als Idealwinkelschätzwert bezeichnet und mit der Variable θc abgetragen. Die Korrekturverarbeitung ist eine Verarbeitung, um den Erfassungswinkelwert θs verglichen mit dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert θp näher an den Idealwinkelschätzwert θc zu bringen.
Der Korrekturinformationsgenerator 41 umfasst: eine Fehlerschätzwert-Erzeugungseinheit 411 zur Erzeugung eines Fehlerschätzwerts E auf Grundlage des ersten und zweiten Signals S1 und S2; und eine Korrekturinformations-Bestimmungseinheit 412 zur Bestimmung von Korrekturinformationen auf Grundlage des Fehlerschätzwerts E. Der Fehlerschätzwert E besitzt eine Entsprechung zu einer Differenz zwischen dem nichtkorrigierten Erfassungswinkelwert θp und dem Idealwinkelschätzwert θc, das heißt θp minus θc. Der Fehlerschätzwert E enthält eine variable Komponente Ev, die in Abhängigkeit des Idealwinkelschätzwerts θc variiert. Das an dem Korrekturinformationsgenerator 41 verwendete erste Signal S1 ist das erste Signal S1 unter der Bedingung, dass das erste Signal S1 mit der Zeit variiert, um die erste Idealkomponente S1i und die erste Fehlerkomponente S1e zu enthalten. Analog ist das an dem Korrekturinformationserzeuger 41 verwendete zweite Signal S2 das zweite Signal S2 unter der Bedingung, dass das zweite Signal S2 mit der Zeit variiert, um die zweite Idealkomponente S2i und die zweite Fehlerkomponente S2e zu enthalten.
Die Winkelerfassungseinrichtung 3 und die Korrekturvorrichtung 4 können beispielsweise durch eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder einen Mikrocomputer implementiert sein.
Nun werden die Vorgänge der Winkelerfassungseinrichtung 3 und der Korrekturvorrichtung 4 und ein Korrekturverfahren für einen Winkelsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gemäß 4, 6 und 7 beschrieben. Das Korrekturverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Schritt des Erzeugens von Korrekturinformationen, und einen Schritt des Durchführens der Korrekturverarbeitung, deren Details auf Grundlage der Korrekturinformationen bestimmt werden, im Verlauf der Erzeugung des Erfassungswinkelwerts θs durch die Winkelerfassungseinrichtung 3. 6 ist ein Ablaufdiagramm des Schritts des Erzeugens der Korrekturinformationen. Der in 6 gezeigte Schritt wird vor Übermittlung oder Verwendung des Winkelsensors 1 durchgeführt. 7 ist ein Ablaufdiagramm des Betriebs der Winkelerfassungseinrichtung 3. Der in 7 gezeigte Betrieb umfasst den Schritt des Durchführens der Korrekturverarbeitung. Der in 7 gezeigte Betrieb wird während der Verwendung des Winkelsensors 1 ausgeführt.
Wie in 6 gezeigt, umfasst der Schritt des Erzeugens der Korrekturinformationen einen ersten Schritt S110 des Erzeugens des Fehlerschätzwerts E auf Grundlage des ersten und zweiten Signals S1 und S2, und einen zweiten Schritt S120 des Bestimmens der Korrekturinformationen auf Grundlage des Fehlerschätzwerts E. Das erste und das zweite in dem ersten Schritt S110 verwendete Signal S1 und S2 ist das gleiche wie diejenigen, die an dem Korrekturinformationsgenerator 41 verwendet werden.
Nun wird der erste Schritt S110 beschrieben. Der erste Schritt S110 wird durch die Fehlerschätzwert-Erzeugungseinheit 411 durchgeführt. Die Fehlerschätzwert-Erzeugungseinheit 411 berechnet den Idealwinkelschätzwert θc und den nicht korrigierten Erfassungswinkelwert θp zu vorgegebenen Zeitintervallen in der Annahme, dass die Winkelgeschwindigkeit der Änderung in dem zu erfassenden Winkel θ einen konstanten Wert besitzt. Der nicht korrigierte Erfassungswinkelwert θp wird auf der Grundlage der ersten und zweiten Signale S1 und S2 berechnet. Die Fehlerschätzwert-Erzeugungseinheit 411 verwendet die Differenz zwischen dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert θp und dem Idealwinkelschätzwert θc als Fehlerschätzwert E.
Der erste Schritt S110 wird unter der Bedingung durchgeführt, dass die Winkelgeschwindigkeit der Änderung in dem zu erfassenden Winkel θ als einen konstanten Wert besitzend angenommen wird, d. h. unter der Bedingung, dass der zu erfassende Winkel θ sich mit konstanter oder nahezu konstanter Winkelgeschwindigkeit ändert. Diese Bedingung ist durch Drehen des Magneten 5 mit einer konstanten oder nahezu konstanten Winkelgeschwindigkeit in dem in 1 gezeigten Winkelsensorsystem erfüllt. Diese Bedingung kann auch dahingehend ausgelegt werden, die Bedingung zu sein, dass das erste Signal S1 mit der Zeit variiert, um die erste Idealkomponente S1i und die erste Fehlerkomponente S1e zu enthalten und das zweite Signal S2 mit der Zeit variiert, um die zweite Idealkomponente S2i und die zweite Fehlerkomponente S2e zu enthalten.
In dem ersten Schritt S110 wird ein Schätzwert ω der Winkelgeschwindigkeit der Änderung in dem Winkel θ zunächst unter der oben genannten Bedingung erhalten. Dieser Schätzwert ω der Winkelgeschwindigkeit kann beispielswiese auf folgende Weise erhalten werden. Insbesondere wird der nicht korrigierte Erfassungswinkelwert θp aufeinanderfolgend an spezifischen Zeitintervallen T berechnet, und die Winkelgeschwindigkeit der Änderung in dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert θp wird ebenfalls berechnet. Ferner wird ein Durchschnitt der berechneten Winkelgeschwindigkeiten der Änderung in dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert θp berechnet. Diese Verarbeitung wird über einen vergleichsweise langen Zeitraum durchgeführt, wie etwa eine Zeitspanne, in der sich der nicht korrigierte Erfassungswinkelwert θp um eine Periode, d. h. 360°, ändert, und die Winkelgeschwindigkeiten der Änderung in dem nichtkorrigierten Erfassungswinkelwert θp werden gemittelt, um den erhaltenen Durchschnittswert als Schätzwert ω der Winkelgeschwindigkeit der Änderung in dem Winkel θ zu verwenden.
In dem ersten Schritt S110, nachdem der Schätzwert ω der Winkelgeschwindigkeit erhalten wurde, wird ein Verarbeiten der aufeinanderfolgenden Berechnung des Idealwinkelschätzwerts θc, der nicht korrigierten Erfassungswinkelwerts θp, und des Fehlerschätzwerts E zu spezifischen Zeitintervallen T unter der oben beschriebenen Bedingung durchgeführt. Diese Verarbeitung wird beispielsweise über einen Zeitraum durchgeführt, über den sich der nicht korrigierte Erfassungswinkelwert θp um eine Periode ändert. Sei θp(o) der Wert des nichtkorrigierten Erfassungswinkelwerts θp zu dem Zeitpunkt, an dem θp zum ersten Mal berechnet wird, nachdem die Verarbeitung der aufeinanderfolgenden Berechnung von θc, θp und E begonnen hat. Die Werte von θc und E zu der Zeit wenn θp(0) berechnet wird können nicht errechnet werden. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Werte von θc und E zu dem Zeitpunkt, wenn θp(0) berechnet wird, jeweils als θc(0) und E(0) abgetragen. Der Wert θc(0) wird derart festgelegt, um gleich θp(0) zu sein, und der Wert E(0) wird auf 0 gesetzt.
Der Idealwinkelschätzwert θc, der nicht korrigierte Erfassungswinkelwert θp, und der Fehlerschätzwert E, berechnet am i-ten Zeitpunkt nachdem θp(0) berechnet wurde, sind jeweils als θc(i), θp(i) und E(i) abgetragen, wobei i eine Ganzzahl größer gleich 1 ist.
Die Fehlerschätzwert-Erzeugungseinheit 411 berechnet θp durch Gleichung (1) unten. θp = atan(S2/S1) (1)
In Gleichung (1) stellt atan(S2/S1) eine Arcustangens-Berechnung dar, um θp zu erzielen, und S1 und S2 stellen Werte der ersten und zweiten Signale S1 und S2 zu dem Zeitpunkt dar, wenn θp berechnet wird. Für θp im Bereich von 0° bis weniger als 360° gibt es zwei Lösungen für θp in Gleichung (1) mit einer Wertdifferenz von 180°. Welche der beiden Lösungen für θp in Gleichung (1) der wahre Wert für θp ist, kann aus der Kombination von positiven und negativen Vorzeichen an S1 und S2 sein. Insbesondere, falls S1 ein positiver Wert ist, fällt θp in den Bereich, der größer gleich 0° ist und kleiner als 90°, und einen Bereich, der größer als 270° ist und kleiner gleich 360° ist. Falls S1 einen negativen Wert besitzt, ist θp größer als 90° und kleiner als 270°. Falls S2 einen positiven Wert besitzt, ist θp größer als 0° und kleiner als 180°. Falls S2 ein negativer Wert, ist θp größer als 180° und kleiner als 360°. Mit Gleichung (1) und auf Grundlage der vorstehenden Bestimmung aus der Kombination von positiven und negativen Vorzeichen an S1 und S2, bestimmt die Fehlerschätzwert-Erzeugungseinheit 411 θp innerhalb des Bereichs von 0° bis weniger als 360°.
Die Fehlerschätzwert-Erzeugungseinheit 411 berechnet θc(i) durch Gleichung (2) unten. θc(i) = θc(i – 1) + ω·T (2)
Die Fehlerschätzwert-Erzeugungseinheit 411 berechnet ferner E(i) durch Gleichung (3) unten. E(i) = θp(i) – θc(i) (3)
Nun wird der zweite Schritt S120 beschrieben. Der zweite Schritt S120 wird durch die Korrekturinformations-Bestimmungseinheit 412 ausgeführt. Wie in 6 gezeigt umfasst der zweite Schritt S120: einen Schritt S121 des Anwendens einer Fouriertransformation auf eine Wellenform, die eine Änderung in dem Fehlerschätzwert E bezogen auf eine Änderung in dem Idealwinkelschätzwert θc darstellt; und einen Schritt S122 der Bestimmung der Korrekturinformationen auf Grundlage des Ergebnisses von Schritt S121. Die vorgenannte Wellenform wird nachfolgend als Wellenform des Fehlerschätzwerts E bezeichnet.
Zunächst wird Schritt S121 des Anwendens der Fouriertransformation auf die Wellenform des Fehlerschätzwerts E beschrieben. In Schritt S121 wird die Fouriertransformation auf die Wellenform des Fehlerschätzwerts E auf Grundlage von θc(i) und E(i) angewendet, welche im ersten Schritt S110 berechnet werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Wellenform des Fehlerschätzwerts E durch diskretisierte Daten ausgedrückt. Deshalb wird in Schritt S121 eine diskrete Fouriertransformation (DFT) auf die Wellenform des Fehlerschätzwerts E angewendet. In diesem Fall wird eine Frequenzbereichsfunktion in Schritt S121 durch einen Produktsummenvorgang für jede Frequenz erhalten, die durch eine Ganzzahl größer gleich null ausgedrückt ist. In Schritt S121 werden eine Amplitude und eine Phase einer Frequenzbereichsfunktion von jeder Frequenz erhalten.
Der Schritt S121 kann ausgeführt werden, nachdem der Fehlerschätzwert E für eine Periode des nicht korrigierten Erfassungswinkelwerts θp in Schritt S110 erhalten wurde, oder können gleichzeitig mit Schritt S110 ausgeführt werden. In diesem Fall, wo der Schritt S121 gleichzeitig mit Schritt S110 ausgeführt wird, wird das Ergebnis des Produktsummenvorgangs zur Erhaltung einer Frequenzbereichsfunktion von jeder Frequenz in Schritt S121 aktualisiert, warm immer ein Fehlerschätzwert E(i) in Schritt S110 erhalten wird. Durch wiederholtes Ausführen dessen, wird die Frequenzbereichsfunktion für jede Frequenz in Schritt S121 erhalten, nachdem ein letzter Fehlerschätzwert E(i) in Schritt S110 erhalten wurde.
Auf Grundlage des Ergebnis der Fouriertransformation in Schritt S121, kann der Fehlerschätzwert E durch die untenstehenden Gleichungen (4A) und (4B) ausgedrückt werden. In Gleichung (4B) ist Ec ein konstanter Wert entsprechend der Amplitude der Frequenzbereichsfunktion der Frequenz 0 nach der Fouriertransformation. E = Ec + Ev (4A) Ev = A₁cos(θc – α₁) + A₂cos{2(θc – α₂)} + A₃cos{3(θc – α₃)} + ... (4B)
In der folgenden Beschreibung wird der Ausdruck „A_ncos{n(θc – α)}” in Gleichung (4B) als die Komponente n-ter Ordnung des Fehlerschätzwerts E bezeichnet, wobei n eine Ganzzahl größer gleich 0 ist. Dann wird in Schritt S121 eine Amplitude A_n und eine Phase α_n der Komponente n-ter Ordnung des Fehlerschätzwerts E erhalten. Die Amplitude A_n und die Phase α_n der Komponente n-ter Ordnung des Fehlerschätzwerts E kann aus der Amplitude und der Phase der Frequenzbereichsfunktion der Frequenz n nach der Fouriertransformation erhalten werden.
Der Schritt S122 der Bestimmung der Korrekturinformationen wird nun beschrieben. Wie vorab erläutert wird in Schritt S122 die Korrekturinformationen auf Grundlage des Ergebnisses von Schritt S121 der Anwendung der Fouriertransformation bestimmt. In der vorliegenden Ausführungsform, insbesondere, in Schritt S122, wird die Korrekturinformation auf Grundlage der variablen Komponente Ev des Fehlerschätzwerts E bestimmt, ohne Ec zu berücksichtigen, entsprechend der Amplitude der Funktion des Frequenzbereichs der Frequenz 0 nach der Fouriertransformation.
Der Grund dafür, dass Ec unberücksichtigt bleibt, ergibt sich wie folgt. Wie vorab beschrieben wird in dem ersten Schritt S110 der Wert E(0) des Fehlerschätzwerts E zu dem Zeitpunkt, wenn θp(0) berechnet wird, auf 0 gesetzt, ungeachtet des Werts eines tatsächlichen Fehlers, das heißt der Differenz zwischen dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert θp und dem zu erfassenden Winkel θ. Aufgrund dieser Verarbeitung variiert Ec in Abhängigkeit des Zeitpunkts, an dem θp(0) berechnet wird. Wie später genau beschrieben werden wird, verringert die vorliegende Ausführungsform den winkelabhängigen Fehler. Der Wert Ec steht nicht mit dem winkelabhängigen Fehler in Verbindung. Es ist die variable Komponente Ev des Fehlerschätzwerts E, die mit dem winkelabhängigen Fehler in Verbindung steht. Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Ausführungsform die Korrekturinformation auf Grundlage der variablen Komponente Ev bestimmt, ohne Ec zu berücksichtigen.
In der vorliegenden Ausführungsform umfassen die Korrekturinformationen erste Korrekturinformationen und zweite Korrekturinformationen. Die erste Fehlerkomponente S1e des ersten Signals S1 ist als Fourierreihe durch Gleichung (5) ausdrückbar. Die ersten Korrekturinformationen enthalten einen oder mehr Koeffizienten aus einer Vielzahl von Koeffizienten a₁₁, a₁₂, a₁₃, a₁₄, ..., b₁₁, b₁₂, b₁₃, b₁₄, ..., die erhalten werden, wenn die erste Fehlerkomponente S1e als Fourierreihe durch Gleichung (5) ausgedrückt wird. Analog ist die zweite Fehlerkomponente S2e des zweiten Signals S2 als Fourierreihe durch Gleichung (6) ausdrückbar. Die zweiten Korrekturinformationen enthalten einen oder mehr Koeffizienten aus einer Vielzahl von Koeffizienten a₂₁, a₂₂, a₂₃, a24, ..., b₂₁, b₂₂, b₂₃, b₂₄, ... die erhalten werden, wenn die zweite Fehlerkomponente S2e als eine Fourierreihe durch Gleichung (6) ausgedrückt wird. S1e = a₁₁cosθc + b₁₁sinθc + a₁₂cos2θc + b₁₂sin2θc + a₁₃cos3θc + b₁₃sin3θc + a₁₄cos4θc + b₁₄sin4θc + ... (5) S2e = a₂₁cosθc + b₂₁sinθc + a₂₂cos2θc + b₂₂sin2θc + a₂₃cos3θc + b₂₃sin3θc + a₂₄cos4θc + b₂₄sin4θc + ...(6)
In Schritt S122 werden die ersten Korrekturinformationen und die zweiten Korrekturinformationen auf Grundlage der Amplitude A_n und der Phase α_n der Komponente n-ter Ordnung des Fehlerschätzwerts E berechnet, der in Schritt S121 erhalten wird.
Nachfolgend werden die Koeffizienten von cos(mθc) und sin(mθc) in Gleichung (5) durch die Variablen a_1m und b_1m jeweils dargestellt, und die Koeffizienten cos(mθc) und sin(mθc) in Gleichung (6) werden jeweils durch die Variablen a_2m und b_2m dargestellt, wobei m eine Ganzzahl größer gleich 1 ist.
Ein Verfahren zur Berechnung der Koeffizienten a_1m, b_1m, a_2m und b_2m wird beschrieben durch Betrachtung eines beispielhaften Falls, bei dem die variable Komponente Ev des Fehlerschätzwerts E nur die Komponente 2-ter Ordnung A₂cos{2(θc – α₂)} des Fehlerschätzwerts E enthält. Angenommen, dass die erste Idealkomponente S1i des ersten Signals s1 eine Kosinus-Wellenform in Abhängigkeit von dem Idealwinkelschätzwert θc besitzt. In diesem Fall wird die erste Fehlerkomponente S1e des ersten Signals S1 durch Gleichung (7) unten ausgedrückt. S1e = S1 – S1i = cos(θc + E) – cosθc = cosθc·cosE – sinθc·sinE – cosθc (7)
Wenn x klein genug ist, können cosx und sinx 1 bzw. x approximiert bzw. angenähert werden. In der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei dem Fehlerschätzwert E um einen Wert, der klein genug ist, um cosE und sinE an 1 bzw. E zu approximieren bzw. anzunähern. Wenn diese Annäherung bzw. Approximation auf Gleichung (7) angewendet wird, wird die erste Fehlerkomponente S1e durch Gleichung (8) unten ausgedrückt. S1e ≈ cosθc – sinθc·E – cosθc = –sinθc·E = –sinθc·A₂cos{2(θc – α₂)} = –A₂{sin(3θc – 2α₂) + sin(–θc + 2α₂)}/2 = –A₂{sin3θc·cos2α₂ – cos3θc·sin2α₂}/2 + A₂{sinθc·cos2α₂ – cosθc·sin2α₂}/2 = {(–A₂sin2α₂)/2}·cosθc + {(A₂cos2α₂)/2}·sinθc + {(A₂sin2α₂)/2}·cos3θc + {(–A₂cos2α₂)/2}·sin3θc (8)
Durch Vergleich der Gleichungen (5) und (8) werden die Koeffizienten a_1m und b_1m wie folgt erhalten. a₁₁ = (–A₂sin2α₂)/2 b₁₁ = (A₂cos2α₂)/2 a₁₂ = 0 b₁₂ = 0 a₁₃ = (A₂sin2α₂)/2 b₁₃ = (–A₂cos2α₂)/2 a₁₄ = 0 b₁₄ = 0
Die Werte A₂ und α wurden in Schritt S121 erhalten. Die Koeffizienten a₁₁, b₁₁, a₁₃, und b₁₃ können somit unter Verwendung von A₂ und α₂ berechnet werden.
Es wird angenommen, dass die zweite Idealkomponente S2i des zweiten Signals S2 eine Sinuswellenform in Abhängigkeit des Idealwinkelschätzwerts θc besitzt. In diesem Fall kann die zweite Fehlerkomponente S2e durch Transformation der Gleichung, die die zweite Fehlerkomponente S2e des zweiten Signals S2 ausdrückt, in der gleichen Weise wie Gleichung (8), durch Gleichung (9) unten ausgedrückt werden. S2e ≈ sinθc + cosθc·E – sinθc = {(A₂cos2)/2}·cosθc + {(A₂sin2α₂)/2}·sinθc + {(A₂cos2α₂)/2}·cos3θc + {(A₂sin2α₂)/2}·sin3θc (9)
Durch Vergleich der Gleichungen (9) und (6) werden die Koeffizienten a_2m und b_2m wie folgt ausgedrückt werden. a₂₁ = (A₂cos2α₂)/2 b₂₁ = (A₂sin2α₂)/2 a₂₂ = 0 b₂₂ = 0 a₂₃ = (A₂cos2α₂)/2 b₂₃ = (A₂sin2α₂)/2 a₂₄ = 0 b₂₄ = 0
Wie oben beschrieben wurden die Werte A₂ und α₂ in Schritt S121 erhalten. Die Koeffizienten a₂₁, b₂₁, a₂₃, und b₂₃ können daher unter Verwendung von A₂ und α₂ berechnet werden.
Nicht nur in dem Fall, in dem die variable Komponente Ev des Fehlerschätzwerts E nur die Komponente zweiter Ordnung des Fehlerschätzwerts E enthält, sondern auch in dem Fall bei dem die variable Komponente Ev des Fehlerschätzwerts E eine Vielzahl von unterschiedlichen Komponenten n-ter Ordnung des Fehlerschätzwerts E enthält, können die Koeffizienten a_1m, b_1m, a_2m, und b_2m, mithilfe der Amplitude A_n und der Phase α_n der Vielzahl von unterschiedlichen Komponenten n-ter Ordnung berechnet werden. Wenn beispielweise die variable Komponente Ev des Fehlerschätzwerts E eine Komponente erster Ordnung A₁cos(θc – α₁), eine Komponente zweiter Ordnung A₂cos{2(θc – α₂)} und eine Komponente dritter Ordnung A₃cos{3(θc – α₃)} enthält, werden die Koeffizienten a_1m und b_1m wie unten ausgedrückt. Die Werte A₁ bis A₃ und α₁ bis α₃ wurden in Schritt S121 erhalten. Die Koeffizienten a₁₁ bis a₁₄ und b₁₁ bis b₁₄ können somit unter Verwendung von A₁ bis A₃ und α₁ bis α₃ berechnet werden. a₁₁ = (–A₂sin2α₂)/2 b₁₁ = (A₂cos2α₂)/2 a₁₂ = (A₁sinα₁ – A₃sin3α₃)/2 b₁₂ = (–A₁cosα₁ + A₃cos3α₃)/2 a₁₃ = (A₂sin2α₂)/2 b₁₃ = (–A₂cos2α₂)/2 a₁₄ = (A₃sin3α₃)/2 b₁₄ = (–A₃cos3α₃)/2
Ebenso können die Koeffizienten a₂m und b₂ wie folgt ausgedrückt werden. Die Werte A₁ bis A₃ und α₁ bis α₃ wurden in Schritt S121 erhalten. Die Koeffizienten a₂₁ bis a₂₄ und b₂₁ bis b₂₄ können somit unter Verwendung von A1 bis A3 und α₁ bis α₃ erhalten werden. a₂₁ = (A₂cos2α₂)/2 b₂₁ = (A₂sin2α₂)/2 a₂₂ = (A₁cosα₁ + A₃cos3α₃)/2 b₂₂ = (A₁sinα₁ + A₃sin3α₃)/2 a₂₃ = (A₂cos2α₂)/2 b₂₃ = (A₂sin2α₂)/2 a₂₄ = (A₃cos3α₃)/2 b₂₄ = (A₃sin3α₃)/2
Die Korrekturinformationen werden durch Berechnung der Koeffizienten a_1m, b_1m, a_2m, und b_2m auf die oben beschriebene Weise bestimmt. Die folgende Beschreibung nimmt an, dass die ersten Korrekturinformationen alle die berechneten Koeffizienten a_1m bis b_1m enthält, und die zweiten Korrekturinformationen als die berechneten Koeffizienten a_2m bis 2_2m enthält. Sobald die Korrekturinformationen bestimmt wurden, werden auch die Details der Korrekturverarbeitung im Schritt des Durchführens der Korrekturverarbeitung bestimmt. Wie oben erwähnt, wird der in 6 veranschaulichte Schritt des Erzeugens der Korrekturinformationen ausgeführt vor der Übermittlung und Verwendung des Winkelsensors 1. Deshalb werden die Details der Korrekturverarbeitung vor Verwendung des Winkelsensors 1 bestimmt.
Der Betrieb des Winkelsensors 3 wird nun anhand der 7 beschrieben. Der in 7 veranschaulichte Betrieb beginnt mit der Ausführung bei Schritt S200 des Durchführens der Korrekturverarbeitung. Der Schritt S200 des Durchführens der Korrekturverarbeitung wird durch die Korrekturverarbeitungseinheit 42 ausgeführt. In der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei der Korrekturverarbeitung um eine Verarbeitung zur Korrektur des ersten und zweiten Signals S1 und S2. Wie in 7 gezeigt, umfasst der Schritt S200 des Durchführens der Korrekturverarbeitung einen Schritt S201 des Berechnens eines Schätzwerts Ep1 der ersten Fehlerkomponente S1e und eines Schätzwerts Ep2 der zweiten Fehlerkomponente S2e, und einen Schritt S202 des Korrigierens der ersten und zweiten Signale S1 und S2. Die ersten und zweiten Signale S1 und S2, die an der Korrekturverarbeitungseinheit 4 verwendet werden und in dem Schritt S200 sind diejenigen, wenn der Winkelsensor 1 in Verwendung ist.
Der Schritt S201 des Berechnens der Schätzwerte Ep1 und Ep2 wird nun beschrieben. Die Korrekturverarbeitungseinheit 42 bestimmt die Schätzwerte Ep1 und Ep2 mithilfe der ersten und zweiten Signale S1 und S2 vor der Korrekturverarbeitung, den ersten Korrekturinformationen oder den Koeffizienten a_1m und b_1m, und den zweiten Korrekturinformationen oder den Koeffizienten a_2m und b_2m. Der Schätzwert Ep1 wird durch Gleichung (10) ausgedrückt. Der Schätzwert Ep2 wird durch Gleichung (11) ausgedrückt. Ep₁ = a₁₁cosθp + b₁₁sinθp + a₁₂cos2θp + b₁₂sin2θp + a₁₃cos3θp + b₁₃sin3θp + a₁₄cos4θp + b₁₄sin4θp + ... (10) Ep₂ = a₂₁cosθp + b₂₁sinθp + a₂₂cos2θp + b₂₂sin2θp + a₂₃cos3θp + b₂₃sin3θp + a₂₄cos4θp + b₂₄sin4θp + ... (11)
Die rechte Seite der Gleichung der Gleichung (10) ist die gleiche wie die rechte Seite der Gleichung (5), welche die erste Fehlerkomponente S1e ausdrückt, abgesehen davon, dass der Idealwinkelschätzwert θc durch den nicht korrigierten Erfassungswinkelwert θp ersetzt wird. Die rechte Seite von Gleichung (11) ist die gleiche wie die rechte Seite von Gleichung (6), welche die zweite Fehlerkomponente S2e ausdrückt, abgesehen davon, dass der Idealwinkelschätzwert θc durch den nicht korrigierten Erfassungswinkelwert θp ersetzt wird.
Der Wert der ersten Fehlerkomponente S1e, der aus Gleichung (5) durch Ersetzen des Idealwinkelschätzwerts θc durch den nicht korrigierten Erfassungswinkelschätzwert θp erhalten wird, und der Wert der ersten Fehlerkomponente S1e, der aus Gleichung (5) auf Grundlage des Idealwinkelschätzwerts θc erhalten wird, unterscheiden sich leicht voneinander. Analog unterscheiden sich der Wert der zweiten Fehlerkomponente S2e, der aus Gleichung (6) durch Ersetzen des Idealwinkelschätzwerts θc durch den nicht korrigierten Erfassungswinkelschätzwert θp erhalten wird, und der Wert der zweiten Fehlerkomponente S2e, der aus Gleichung (6) auf Grundlage des Idealwinkelschätzwerts θc erhalten wird, geringfügig voneinander. Somit besitzen die Schätzwerte Ep1 und Ep2, die durch die Gleichungen (10) und (11) erhalten werden, eine ausreichende Präzision.
Die Korrekturverarbeitungseinheit 42 kann den nicht korrigierten Erfassungswinkelwert θp aus den ersten und zweiten Signalen S1 und S2 vor der Korrekturverarbeitung mithilfe von Gleichung (1) erhalten, und kann die Schätzwerte Ep1 und Ep2 durch Substitution von θp für die Gleichungen (10) und (11) erhalten.
Alternativ kann die Korrekturverarbeitungseinheit 42 die Schätzwerte Ep1 und Ep2 erhalten, ohne den nicht korrigierten Erfassungswinkelwert θp wie unten beschrieben zu erhalten. Zunächst sind cosθp und sinθp auf der rechten Seite von Gleichung (10) und der rechten Seite von Gleichung (11) ein Wert des ersten Signals S1 vor der Korrekturverarbeitung bzw. ein Wert des zweiten Signals S2 vor der Korrekturverarbeitung. Die Ausdrücke der Komponenten 2-ter Ordnung oder höherer Ordnung auf der rechten Seite von Gleichung (10) und der rechten Seite von Gleichung (11) können mit cosθp und sinθp mithilfe von Formeln wie etwa einer Doppelwinkelformel oder einer Dreifachwinkelformel von trigonometrischen Funktionen ausgedrückt werden. Zum Beispiel werden cos2θp, sin2θp, cos3θp, sin3θp, cos4θp, und sin4θp jeweils durch die Gleichungen (12A), (12B), (12C), (12D), (12E), und (12F) unten ausgedrückt. cos2θp = cos²θp – sin²θp (12A) sin2θp = 2sinθp·cosθp (12B) cos3θp = 4cos³θp – 3cosθp (12C) sin3θp = 3sinθp – 4sin³θp (12D) cos4θp = 8cos⁴θp – 8cos²θp + 1 (12E) sin4θp = cosθp·(4sinθp – 8sin³θp) (12F)
Die Schätzwerte Ep1 und Ep2 können somit mithilfe des Werts cosθp des ersten Signals S1 vor der Korrekturverarbeitung, der Wert sinθp des zweiten Signals S2 vor der Korrekturverarbeitung, die ersten Korrekturinformationen oder die Koeffizienten a_1m und b_1m, und die zweiten Korrekturinformation oder die Koeffizienten a_2m und b_2m berechnet werden.
Nun wird der Schritt S202 des Korrigierens des ersten und zweiten Signals S1 und S2 beschrieben. Die Korrekturverarbeitungseinheit 42 subtrahiert den Schätzwert Ep1 der ersten Fehlerkomponente S1e vor der Korrekturverarbeitung von dem ersten Signal S1, um im Ergebnis ein korrigiertes erstes Signal Sa1 zu erhalten, und subtrahiert den Schatzwert Ep2 der zweiten Fehlerkomponente S2e vor der Korrekturverarbeitung von dem zweiten Signal S2, um im Ergebnis ein korrigiertes zweites Signal Sa2 zu erzeugen. Das korrigierte erste und zweite Signal Sa1 und Sa2 wird durch die Gleichungen (13A) und (13B) unten ausgedrückt. Sa1 = S1 – Ep1 (13A) Sa2 = S2 – Ep2 (13B)
Als nächstes wird ein Schritt S300 des Erzeugens des Erfassungswinkelwerts θs beschrieben. Der Schritt S300 wird durch die Berechnungseinheit 31 der Winkelerfassungseinrichtung 3 durchgeführt. Die Berechnungseinheit 31 berechnet den Erfassungswinkelwert θs, der eine Entsprechung zu dem Winkel θ besitzt, auf Grundlage der korrigierten ersten und zweiten Signale Sa1 und Sa2. Insbesondere berechnet die Berechnungseinheit 31 θs zum Beispiel durch Gleichung (14) unten. Es sei angemerkt, dass ”atan” in Gleichung (14) die Arkus-Tangens-Relation bezeichnet. θs = atan(Sa2/Sal) (14)
In Gleichung (14) stellt atan(Sa2/Sa1) die Arkus-Tangens-Berechnung dar, um θs zu erhalten. Für θs in dem Bereich von 0° bis weniger als 360° gibt es zwei Lösungen in Gleichung (14) mit einer Wertedifferenz von 180°. Welche der beiden Lösungen für θs in Gleichung (14) der echte Wert für θs ist, kann aus der Kombination der negativen und positiven Vorzeichen an Sa1 und Sa2 bestimmt werden. Die Beziehung zwischen dem wahren Wert von θs und der Kombination der positiven und negativen Vorzeichen an Sa1 und Sa2 ist die gleiche wie die vorgenannte Beziehung zwischen dem echten Wert für θp und der Kombination von positiven und negativen Vorzeichen an S1 und S2.
Wie zuvor beschrieben verringert die vorliegende Ausführungsform den winkelabhängigen Fehler. Bei dem winkelabhängigen Fehler handelt es sich um einen Fehler, der in dem Erfassungswinkelwert θs auftritt, der auf Grundlage der ersten und zweiten Signale S1 und S2 aufgrund von Fehlern erzeugt wird, die in der gleichen Phase in den ersten und zweiten Signalen S1 und S2 auftreten. Insbesondere tritt der winkelabhängige Fehler auf, in Abhängigkeit von dem zu erfassenden Winkel θ, wenn die ersten und zweiten Signale S1 und S2 von der ersten Idealkomponente S1i bzw. der zweiten Idealkomponente S2i um den Betrag abweichen, der dem winkelabhängigen Fehler entspricht. Obgleich der winkelabhängige Fehler in Abhängigkeit von dem zu erfassenden Winkel θ variiert, verursacht dies keine Schwankung im Betrag des Quadratsummensignals, das aus der Summe des Quadrats des ersten Signals S1 und des zweiten Signals S2 besteht. Hierbei wird der winkelabhängige Fehler, der in dem Erfassungswinkelwert θs auftritt, wenn die Korrekturverarbeitung der vorliegenden Ausführungsform nicht durchgeführt wird, als θe abgetragen. Zum Beispiel tritt der winkelabhängige Fehler θe auf, wenn die freie Schicht 151 des MR Films 150 in der ersten Erfassungsschaltung 10 und die freie Schicht 151 des MR Films 150 in der zweiten Erfassungsschaltung magnetische Anisotropien in der gleichen Richtung besitzen, oder wenn es eine Fehlausrichtung von Relativpositionen des Magneten 5 und des Signalerzeugers 2 in Bezug zueinander gibt. Keine der in DE 10 2011 083 249 A1 und EP 1647810 A1 offenbarten Techniken kann den winkelabhängigen Fehler verringern.
Nun erfolgt eine Beschreibung des ersten Signals S1 und des zweiten Signals S2 in dem Fall, in dem der winkelabhängige Fehler θe der einzige Fehler ist, der in dem Erfassungswinkelwert θs auftritt. Zunächst ist der winkelabhängige Fehler θe durch Gleichung (15) unten ausdrückbar, die Gleichung (4B) ähnlich ist. θe = A₀₁cos(θ – α₀₁) + A₀₂cos{2(θ – α₀₂)} + A₀₃cos{3(θ – α₀₃)} + ... (15)
8 veranschaulicht ein Beispiel einer Wellenform des winkelabhängigen Fehlers θe. In 8 stellt die horizontale Achse den Winkel θ dar, und die vertikale Achse stellt den winkelabhängigen Fehler θe dar. Das in 8 gezeigte Beispiel ist jenes, bei dem der winkelabhängige Fehler θe gleich 0,1cos{2(θ – 45°)} ist.
Wenn der winkelabhängige Fehler θe der einzige Fehler ist, der in dem Erfassungswinkelwert θs auftritt, sind das erste und das zweite Signal S1 und S2 ausdrückbar als cos(θ + θe) bzw. sin(θ + θe). In diesem Fall ist das Quadratsummensignal durch Gleichung (16) unten ausgedrückt. S1² + S2² = cos²(θ + θe) + sin²(θ + θe) = 1 (16)
9 veranschaulicht die Wellenform des Quadratsummensignals in dem Fall, in dem der winkelabhängige Fehler θe der einzige Fehler ist, der in dem Erfassungswinkelwert θs auftritt. In 9 stellt die horizontale Achse den Winkel θ dar, und die vertikale Achse stellt den Wert des Quadratsummensignals dar. Wie aus Gleichung (16) und 9 deutlich wird, wenn der winkelabhängige Fehler θe der einzige Fehler ist, der in dem Erfassungswinkelwert θs auftritt, ist der Wert des Quadratsummensignals konstant, unabhängig vom Wert des Winkels θ. Daher verursacht der winkelabhängige Fehler θe keine Schwankung des Betrags des Quadratsummensignals. Beide der in DE 10 2011 083 249 A1 und EP 1647810 A1 offenbarten Techniken beziehen sich auf eine Korrektur, die durchgeführt wird, um die Schwankungen im Betrag des Quadratsummensignals zu verringern. Somit kann keine dieser Techniken den winkelabhängigen Fehler θe verringern.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Fehlerschätzwert E, der eine Entsprechung zu der Differenz zwischen dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert θp und dem Idealwinkelschätzwert θc besitzt, auf Grundlage der ersten und zweiten Signal S1 und S2 erzeugt, und Korrekturinformationen werden auf Grundlage des erzeugten Fehlerschätzwerts E bestimmt, um eine Korrekturverarbeitung durchzuführen, deren Details auf Grundlage der Korrekturinformationen bestimmt werden. Bei der Korrekturverarbeitung wird der Schätzwert Ep1 der ersten Fehlerkomponente S1e von dem ersten Signal S1 vor der Korrekturverarbeitung subtrahiert, um im Ergebnis das korrigierte erste Signal Sa1 zu erzeugen, und der Schätzwert Ep2 der zweiten Fehlerkomponente S2e wird von dem zweiten Signal S2 vor der Korrekturverarbeitung subtrahiert, um im Ergebnis das korrigierte zweite Signal Sa2 zu erzeugen. Dadurch wird die variable Komponente Ev des Fehlerschätzwerts E verringert. Die variable Komponente Ev, die durch Gleichung (4B) ausgedrückt wird, kann dahingehend ausgelegt werden, ein Schätzwert des winkelabhängigen Fehlers θe zu sein, der durch Gleichung (15) ausgedrückt wird. Somit erzielt die vorliegende Ausführungsform eine Verringerung in dem winkelabhängigen Fehler nach der Korrekturverarbeitung.
10 ist ein Wellenformschaubild, das die Wirkung der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. In 10 veranschaulicht die horizontale Achse den zu erfassenden Winkel θ. In 10 veranschaulicht die vertikale Achse den Fehler, der zusammengefasst sowohl die Fehlerkomponente E, erhalten in Schritt S110, als auch den winkelabhängigen Fehler in dem Erfassungswinkelwert θs darstellt. In 10 kennzeichnet das Bezugszeichen 71 ein Beispiel einer Wellenform des Fehlerschätzwerts E, und das Bezugszeichen 72 kennzeichnet ein Beispiel der Wellenform des winkelabhängigen Fehlers in dem Erfassungswinkelwert θs. Es kann gesagt werden, dass in dem in 10 veranschaulichten Beispiel die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert in der Wellenform des Fehlerschätzwerts E ein Schätzwert der Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert in dem winkelabhängigen Fehler θe in dem Fall ist, bei dem die Korrekturverarbeitung nicht durchgeführt wird. Der Wert dessen beträgt etwa 0,45°. Die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert in der Wellenform des winkelabhängigen Fehlers in dem Erfassungswinkelwert θs beträgt hingegen 0,13°. Die vorliegende Ausführungsform erzielt somit eine Verringerung in dem fehlerabhängigen Fehler.
[Zweite Ausführungsform]
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben. Zunächst wird die Ausgestaltung der Winkelerfassungseinrichtung 3 der zweiten Ausführungsform in Bezugnahme auf 11 beschrieben. 11 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die Winkelerfassungseinrichtung 3 und die Korrekturvorrichtung 4 veranschaulicht. Von der Berechnungseinheit 31 und der Korrekturverarbeitungseinheit 42, die in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben sind, ist lediglich die Korrekturverarbeitungseinheit 42 in der Winkelerfassungseinrichtung 3 der zweiten Ausführungsform bereitgestellt. Die Korrekturverarbeitungseinheit 42 ist in der Winkelerfassungseinrichtung 3 aufgenommen. Wie später beschrieben werden wird, werden in der zweiten Ausführungsform die Berechnungen zur Erzeugung des Erfassungswinkelwerts θs durch die Korrekturverarbeitungseinheit 42 durchgeführt.
Nun wird mit Bezug auf 11 und 12 eine Beschreibung der Vorgänge der Winkelerfassungseinrichtung 3 und der Korrekturvorrichtung 4 und des Korrekturverfahrens für den Winkelsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform angegeben. Das Korrekturverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst den Schritt des Durchführens der Korrekturverarbeitung, deren Details auf Grundlage der Korrekturinformationen bestimmt werden, anstelle des Schritts S200 des Durchführens der Korrekturverarbeitung.
Bei dem Korrekturverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Schritt des Erzeugens der Korrekturinformationen grundsätzlich ähnlich demjenigen Schritt der ersten Ausführungsform, der anhand von 6 beschrieben wurde. Jedoch unterscheidet sich in der vorliegenden Ausführungsform der Schritt S122 des Bestimmens der Korrekturinformationen von demjenigen der ersten Ausführungsform. In der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei den Korrekturinformationen um Informationen, die eine Wellenform definieren, die eine Änderung in der variablen Komponente Ev des Fehlerschätzwerts E bezogen auf eine Änderung in dem Idealwinkelschätzwert θc darstellt. Die variable Komponente Ev wird durch Gleichung (4B) ausgedrückt, die vorstehend angegeben ist. Bei dem Schritt S122 des Bestimmens der Korrekturinformationen werden die Amplitude A_n und die Phase α_n, die in Schritt S121 des Anwendens der Fouriertransformation veranschaulicht in 6 erhalten werden, als Korrekturinformationen verwendet.
Der Schritt des Durchführens der Korrekturverarbeitung, gezeigt in 12, wird durch die Korrekturverarbeitungseinheit 42 nach Schritt S122 des Bestimmens der Korrekturinformationen durchgeführt. Der Schritt des Durchführens der Korrekturverarbeitung umfasst einen Schritt S401 des Berechnens des nicht korrigierten Erfassungswinkelwerts θp auf Grundlage der ersten und zweiten Signale S1 und S2; und einen Schritt S402 des Erzeugens des Erfassungswinkelwerts θs durch Korrigieren des nicht korrigierten Erfassungswinkelwert θp. Die ersten und zweiten Signale S1 und S2, die an der Korrekturverarbeitungseinheit 42 und bei dem Schritt des Durchführens der Korrekturverarbeitung verwendet werden, sind diejenigen, wenn der Winkelsensor 1 in Verwendung ist.
Bei dem Schritt S401 des Berechnens des nicht korrigierten Erfassungswinkelwerts θp berechnet die Korrekturverarbeitungseinheit 42 den nicht korrigierten Erfassungswinkelwert θp auf Grundlage der ersten und zweiten Signale S1 und S2 durch Gleichung (1), die obenstehend angegeben ist.
Nachfolgend werden drei Beispiele des Schritts S402 des Erzeugens des Erfassungswinkelwerts θs angegeben. Das erste Beispiel des Schritts S402 wird als erstes beschrieben. Bei dem ersten Beispiel, vor Schritt S402, wird eine Tabelle, die eine Entsprechung zwischen dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert θp und dem Erfassungswinkelwert θs aufzeigt, vorab bei spezifischen Winkelintervallen des Erfassungswinkelwerts θs auf Grundlage der Korrekturinformationen, d. h. der Amplitude A_n und der Phase α_n der Komponente n-ter Ordnung des Fehlerschätzwerts E, erzeugt. Die spezifischen Winkelintervalle können aber müssen nicht mit ω·T in Gleichung (1), beschrieben in Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform, übereinstimmen. In der vorgenannten Tabelle werden die i-ten entsprechend θp und θs als θpa(i) bzw. θsa(i) abgetragen, wobei i eine Ganzzahl größer gleich 0 ist. Sowohl θpa(0) als auch θsa(0) nimmt einen Wert von 0 an. Der Wert von θsa(i) liegt in dem Bereich von 0° bis weniger als 360°. Die Beziehung zwischen θpa(i) und θsa(i) wird durch Gleichung (17) untenstehend ausgedrückt. θpa(i) = θsa(i) + Eva(i) (17)
In Gleichung (17) ist Eva(i) ein Wert von Ev, der erhalten wird durch Ersetzen des Idealwinkelschätzwerts θc mit θsa(i) in Gleichung (4B), die obenstehend angegeben ist.
Wenn der Winkelsensor 1 in Verwendung ist, erhält die Korrekturverarbeitungseinheit 42 des Erfassungswinkelwert θs entsprechend dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert θp, der in Schritt S401 berechnet wurde, durch lineare Interpolation auf Grundlage der vorgenannten Tabelle. Insbesondere erhält die Korrekturverarbeitungseinheit 42 den Erfassungswinkelwert θs entsprechend dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert θp durch Verwendung der linearen Interpolation auf Grundlage von θsa(i) entsprechend θpas(i) vor und nach dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert θp. Wenn der nicht korrigierte Erfassungswinkelwert θp zu dem spezifischen θpa(i) passt, ist der Erfassungswinkelwert θs gleich θsa(i) entsprechend dem spezifischen θpa(i). Wenn θp ungleich θpa(i) ist, ist der Erfassungswinkelwert θs ein Wert, der durch lineare Interpolation geschätzt wird.
Als nächstes wird das zweite Beispiel des Schritts 402 beschrieben. In dem zweiten Beispiel erhält die Korrekturverarbeitungseinheit 42 einen Korrekturwert Cv entsprechend dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert θp durch Verwendung der Korrekturinformationen, d. h. der Amplitude A_n und der Phase α_n der Komponente n-ter Ordnung des Fehlerschätzwerts E. Der Korrekturwert Cv ist ein Wert von Ev, der durch Ersetzen des Idealwinkelschätzwerts θc durch θP in Gleichung (4B) oben angegeben erhalten wird. Die Korrekturverarbeitungseinheit 42 verwendet einen Wert, der durch Addieren des Korrekturwerts Cv zu dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert θp als Erfassungswinkelwert θs erhalten wird.
Der Wert von Ev, der erhalten wird durch Ersetzen des Idealwinkelschätzwerts θc durch θp in Gleichung (4B) und der Wert Ev, der aus Gleichung (4B) auf Grundlage des Idealwinkelschätzwerts θc erhalten wird, unterscheiden sich geringfügig voneinander. Somit besitzt der Erfassungswinkelwert θs, der durch das zweite Beispiel erhalten wird, eine ausreichende Präzision.
Als nächstes wird das dritte Beispiel von Schritt 402 beschrieben. In dem dritten Beispiel erhält die Korrekturverarbeitungseinheit 42 den Korrekturwert Cv entsprechend dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert θp als das zweite Beispiel. In dem dritten Beispiel jedoch erhält die Korrekturverarbeitungseinrichtung 42 den Korrekturwert Cv jedoch durch Gleichung (18) untenstehend. Die rechte Seite von Gleichung (18) wird erhalten durch Ersetzen des Idealwinkelschätzwerts θc durch θp in Gleichung (4B) wie obenstehend angegeben, und ferner durch Entwicklung derselben. Cv = A₁{cosθp·cosα₁ + sinθp·sinα₁} + A₂{cos2θp·cos2α₂ + sin2θp·sin2α₂} + A₃{cos3θp·cos3α₃ + sin3θp·sin3α₃} + ... (18)
Wie in Bezugnahme auf die erste Ausführungsform beschrieben, sind cosθ und sinθ auf der rechten Seite der Gleichung (18) ein Wert des ersten Signals S1 vor der Korrekturverarbeitung bzw. ein Wert des zweiten Signals S2 vor der Korrekturverarbeitung. Die Ausdrücke der Komponenten zweiter oder höherer Ordnung auf der rechten Seite von Gleichung (18) sind mithilfe von cosθp und sinθp ausdrückbar. In dem dritten Beispiel berechnet die Korrekturverarbeitungseinheit 42 den Korrekturwert Cv unter Verwendung des Werts cosθp des ersten Signals S1 vor der Korrekturverarbeitung, den Wert sinθp des zweiten Signals S2 vor der Korrekturverarbeitung, und die Amplitude A_n und die Phase α_n einer Vielzahl von Komponenten n-ter Ordnung des Fehlerschätzwerts E. Im Ergebnis ist es bei der Berechnung des Erfassungswinkelwerts θs möglich, auf die arithmetische Berechnung der Kosinusfunktion in der Gleichung, die durch Ersetzen des Idealwinkelschätzwerts θc durch θp in Gleichung (4B) erhalten wurde, zu verzichten.
Die übrige Konfiguration, Vorgänge, und Wirkungsweisen der zweiten Ausführungsformen sind die gleichen wir diejenigen der ersten Ausführungsform.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt und verschiedene Modifizierungen können hieran vorgenommen werden. Zum Beispiel können bei dem Winkelsensor der vorliegenden Erfindung nicht nur die Korrekturverarbeitung zur Verringerung des winkelabhängigen Fehlers durch die Korrekturvorrichtung der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden, sondern auch zusätzliche Korrekturverarbeitung zur Verringerung eines Fehlers, bei dem es sich nicht um den winkelanhängigen Fehler handelt, der in dem Erfassungswinkelwert auftritt.
Die zusätzliche Korrekturverarbeitung kann eine Verarbeitung zur Änderung des Erfassungswinkelwerts, der durch die Korrekturverarbeitung korrigiert wurde, die den winkelabhängigen Fehler verringert, durch einen feststehenden Wert sein, um dadurch einen neuen Erfassungswinkelwert zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht nur für Magnetwinkelsensoren ausgelegt, sondern für alle Arten von Winkelsensoren einschließlich optischen Winkelsensoren.
Offensichtlich sind viele Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung angesichts der oben vorgebrachten Lehre möglich. Daher sein angemerkt, dass die Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche und deren Entsprechungen auch in anderen als den vorgenannten bevorzugten Ausführungsformen ausgeführt sein kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011083249 A1 [0003, 0004, 0006, 0007, 0007, 0008, 0009, 0110, 0114]
EP 1647810 A1 [0007, 0007, 0007, 0007, 0008, 0110, 0114]
EP 164810 A1 [0009]

Claims

Korrekturvorrichtung (4) zur Verwendung in einem Winkelsensor, der Winkelsensor umfassend: einen Signalerzeuger (2) zur Erzeugung eines ersten Signals (S1) und eines zweiten Signals (S2) jeweils mit einer Entsprechung zu einem zu erfassenden Winkel (θ); und eine Winkelerfassungseinrichtung (3) zur Erzeugung eines Erfassungswinkelwerts (θs) vermittels Durchmhrung von Berechnungen mithilfe des ersten Signals (S1) und des zweiten Signals (S2), wobei der Erfassungswinkelwert (θs) eine Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel (θ) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der zu erfassende Winkel (θ) mit einer vorgegebenen Periode variiert, das erste Signal (S1) eine erste Idealkomponente (S1i) und eine erste Fehlerkomponente (S1e) enthält, und das zweite Signal (S2) eine zweite Idealkomponente (S2i) und eine zweite Fehlerkomponente (S2e) enthält, und die erste Idealkomponente (S1i) und die zweite Idealkomponente (S2i) phasenverschieden sind und periodisch derart variieren, um eine ideale sinusförmige Kurve zu verfolgen, die Korrekturvorrichtung (4) aufweisend: einen Korrekturinformationsgenerator (41) zur Erzeugung von Korrekturinformationen; und eine Korrekturverarbeitungseinheit (42) zur Durchführung der Korrekturverarbeitung im Verlauf der Erzeugung des Erfassungswinkelwerts (θs) durch die Winkelerfassungseinrichtung (3), wobei Details der Korrekturverarbeitung basierend auf den Korrekturinformationen bestimmt werden, bei dem Korrekturverarbeiten handelt es sich um ein Verarbeiten, um den Erfassungswinkelwert (θs) verglichen mit einem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert (θp) näher an einen Idealwinkelschätzwert (θc) zu bringen, wobei der Idealwinkelschätzwert (θc) dem Erfassungswinkelwert (θs) entspricht, der erhalten wird, wenn das erste Signal (S1) die erste Fehlerkomponente (S1e) nicht enthält, das zweite Signal (S2) die zweite Fehlerkomponente (S2e) nicht enthält, und die Korrekturverarbeitung nicht durchgeführt wird, wobei der nicht korrigierte Erfassungswinkelwert (θp) entsprechend dem Erfassungswinkelwert (θs) erhalten wird, wenn die Korrekturverarbeitung nicht durchgeführt wird, und der Korrekturinformationsgenerator (41) umfasst: eine Fehlerschätzwert-Erzeugungseinheit (411) zur Erzeugung eines Fehlerschätzwerts (E) basierend auf dem ersten Signal (S1) und dem zweiten Signal (S2) unter der Bedingung, dass das erste Signal (S1) mit der Zeit variiert, um die erste Idealkomponente (S1i) und die erste Fehlerkomponente (S1e) zu enthalten, und das zweite Signal (S2) mit der Zeit variiert, um die zweite Idealkomponente (S2i) und die zweite Fehlerkomponente (S2e) zu enthalten, wobei der Fehlerschätzwert (E) eine Entsprechung zu einer Differenz zwischen dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert (θp) und dem Idealwinkelschätzwert (θc) hat und eine variable Komponente (Ev) enthält, die in Abhängigkeit des idealen Winkelschätzwerts (θc) variiert; und eine Korrekturinformations-Bestimmungseinheit (412) zur Bestimmung der Korrekturinformationen auf Grundlage des Fehlerschätzwerts (E).
Korrekturvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zu erfassende Winkel (θ) ein Winkel ist, den eine Richtung eines Drehmagnetfelds in einer Referenzposition bezogen auf eine Referenzrichtung bildet.
Korrekturvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Idealkomponente (S1i) und die zweite Idealkomponente S2i) zueinander um 90° phasenverschieden sind.
Korrekturvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Fehlerschätzwert-Erzeugungseinheit (411) den Idealwinkelschätzwert (θc) und den nicht korrigierten Erfassungswinkelwert (θp) zu spezifizierten Zeitintervallen in der Annahme berechnet, dass eine Winkelgeschwindigkeit der Änderung in dem zu erfassenden Winkel (θ) einen konstanten Wert besitzt, wobei der nicht korrigierte Erfassungswinkelwert (θp) auf Grundlage der ersten und zweiten Signale (S1, S2) berechnet wird; und die Differenz zwischen dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert (θp) und dem Idealwinkelschätzwert (θc) als den Fehlerschätzwert (E) verwendet.
Korrekturvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Korrekturverarbeitung eine Verarbeitung zur Korrektur der ersten und zweiten Signale (S1; S2) ist.
Korrekturvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Korrekturinformationen erste Korrekturinformationen und zweite Korrekturinformationen beinhalten, wobei die ersten Korrekturinformationen einen oder mehr Koeffizienten aus einer Vielzahl von Koeffizienten enthalten, die bereitgestellt sind, um die erste Fehlerkomponente (S1e) als Fourierreihe auszudrücken, wobei die zweiten Korrekturinformationen einen oder mehr Koeffizienten aus einer Vielzahl von Koeffizienten enthalten, die bereitgestellt sind, um die zweite Fehlerkomponente (S2e) als Fourierreihe auszudrücken, die Korrekturinformations-Bestimmungseinheit (412) eine Fouriertransformation auf eine Wellenform anwendet, die eine Änderung in dem Fehlerschätzwert (E) bezüglich einer Änderung in dem Idealwinkelschätzwert (θc) darstellt, und die ersten und zweiten Korrekturinformationen auf Grundlage dieses Ergebnisses bestimmt, und bei der Korrekturverarbeitung ein Schätzwert (Ep1) der ersten Fehlerkomponente (S1e) und ein Schätzwert (Ep2) der zweiten Fehlerkomponente (S2e) unter Verwendung der ersten und zweiten Signale (S1, S2) vor der Korrekturverarbeitung und den ersten und zweiten Korrekturinformation erhalten werden, der Schätzwert (Ep1) der ersten Fehlerkomponente (S1e) von dem ersten Signal (S1) vor der Korrekturverarbeitung subtrahiert wird, um dadurch ein korrigiertes erstes Signal (Sa1) zu erzeugen, und der Schätzwert (Ep2) der zweiten Fehlerkomponente (S2e) von dem zweiten Signal (S2) vor der Korrekturverarbeitung subtrahiert wird, um dadurch ein korrigiertes zweites Signal (Sa2) zu erzeugen.
Korrekturvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei es sich bei der Korrekturverarbeitung um eine Verarbeitung zur Erzeugung des Erfassungswinkelwerts (θs) durch Berechnen des nicht korrigierten Erfassungswinkelwerts (θp) auf Grundlage der ersten und zweiten Signale (S1, S2) und daraufhin Korrigieren des nicht korrigierten Erfassungswinkelwerts (θp), handelt.
Korrekturvorrichtung nach Anspruch 7, wobei es sich bei den Korrekturinformationen um Informationen handelt, die eine Wellenform definieren, die eine Änderung in der variablen Komponente (Ev) des Fehlerschätzwerts (E) bezogen auf eine Änderung in dem Idealwinkelschätzwert (θc) darstellt, und die Korrekturinformations-Bestimmungseinheit (412) eine Fouriertransformation auf eine Wellenform anwendet, die eine Änderung in dem Fehlerschätzwert (E) bezogen auf eine Änderung in dem Idealwinkelschätzwert (θc) darstellt, und die Korrekturinformation auf Grundlage dieses Ergebnisses bestimmt.
Korrekturverfahren zur Verwendung mit einem Winkelsensor, der Winkelsensor umfassend: einen Signalerzeuger (2) zur Erzeugung eines ersten Signals (S1) und eines zweiten Signals (S2) jeweils mit einer Entsprechung zu einem zu erfassenden Winkel (θ); und eine Winkelerfassungseinrichtung (3) zur Erzeugung eines Erfassungswinkelwerts (θs) vermittels Durchführen von Berechnungen mithilfe des ersten Signals (S1) und des zweiten Signals (S2), wobei der Erfassungswinkelwert (θs) eine Entsprechung zu einem zu erfassenden Winkel (θ) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der zu erfassende Winkel (θ) mit einer vorgegebenen Periode variiert, das erste Signal eine erste Idealkomponente (S1i) und eine erste Fehlerkomponente (S1e) enthält, und das zweite Signal (S2) eine zweite Idealkomponente (S2i) und eine zweite Fehlerkomponente (S2e) enthält, die erste Idealkomponente (S1i) und die zweite Idealkomponente (S2i) zueinander phasenverschieden sind und periodisch derart variieren, um eine ideale sinusförmige Kurve zu verfolgen, das Korrekturverfahren umfasst: einen Schritt des Erzeugens von Korrekturinformationen; und einen Schritt des Durchführens der Korrekturverarbeitung im Verlauf der Erzeugung des Erfassungswinkelwerts (θs) durch die Winkelerfassungseinrichtung (3), wobei Details der Korrekturverarbeitung auf Grundlage der Korrekturinformationen bestimmt werden, wobei es sich bei der Korrekturverarbeitung um eine Verarbeitung handelt, um den Erfassungswinkelwert (θs) verglichen mit einem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert (θp) näher an einen Idealwinkelschätzwert (θc) zu bringen, wobei der Idealwinkelschätzwert (θc) dem Erfassungswinkelwert (θs) entspricht, der erhalten wird, wenn das erste Signal (S1) die erste Fehlerkomponente (S1e) nicht enthält, das zweite Signal (S2) die zweite Fehlerkomponente (S2e) nicht enthält, und die Korrekturverarbeitung nicht durchgeführt wird, wobei der nicht korrigierte Erfassungswinkelwert (θp) dem Erfassungswinkelwert (θs) entspricht, der erhalten wird, wenn die Korrekturverarbeitung nicht durchgeführt wird, und der Schritt des Erzeugens der Korrekturinformationen umfasst: einen ersten Schritt des Erzeugens eines Fehlerschätzwerts (E) auf Grundlage des ersten Signals (S1) und des zweiten Signals (S2) unter der Bedingung, dass das erste Signal (S1) mit der Zeit variiert, um die erste Idealkomponente (S1i) und die erste Fehlerkomponente (S1e) zu enthalten, und das zweite Signal (S2) mit der Zeit variiert, um die zweite Idealkomponente (S2i) und die zweite Fehlerkomponente (S2e) zu enthalten, wobei der Fehlerschätzwert (E) eine Entsprechung zu einer Differenz zwischen dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert (θp) und dem Idealwinkelschätzwert (θc) besitzt und eine variable Komponente (Ev) enthält, die in Abhängigkeit von dem Idealwinkelschätzwert (θc) variiert; und einen zweiten Schritt des Bestimmens der Korrekturinformationen auf Grundlage des Fehlerschätzwerts (E).
Korrekturverfahren nach Anspruch 9, wobei der zu erfassende Winkel (θ) ein Winkel ist, den eine Richtung des Drehmagnetfelds in einer Referenzposition bezogen auf eine Referenzrichtung bildet.
Korrekturverfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die erste Idealkomponente (S1i) und die zweite Idealkomponente (S2i) zueinander um 90° phasenverschieden sind.
Korrekturverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei in dem ersten Schritt der Idealwinkelschätzwert (θs) und der nicht korrigierte Erfassungswinkelwert (θp) zu bestimmten Zeitintervallen in der Annahme berechnet werden, dass eine Winkelgeschwindigkeit der Änderung in dem zu erfassenden Winkel (θ) einen konstanten Wert besitzt, wobei der nicht korrigierte Erfassungswinkelwert (θp) auf Grundlage der ersten und zweiten Signale (S1, S2) berechnet wird, und die Differenz zwischen dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert (θp) und dem Idealwinkelschätzwert (θc) als Fehlerschätzwert (E) verwendet wird.
Korrekturverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei es sich bei der Korrekturverarbeitung um ein Verarbeiten zur Korrektur der ersten und zweiten Signale (S1, S2) handelt.
Korrekturverfahren nach Anspruch 13, wobei die Korrekturinformationen erste Korrekturinformationen und zweite Korrekturinformationen beinhalten, die ersten Korrekturinformationen einen oder mehr Koeffizienten aus einer Vielzahl von Koeffizienten enthalten, die bereitgestellt sind, um die erste Fehlerkomponente (S1e) als Fourierreihe auszudrücken, die zweiten Korrekturinformationen einen oder mehr Koeffizienten aus einer Vielzahl von Koeffizienten enthalten, die bereitgestellt sind, um die zweite Fehlerkomponente (S2e) als Fourierreihe auszudrücken, in dem zweiten Schritt eine Fouriertransformation auf eine Wellenform angewendet wird, die eine Änderung in dem Fehlerschätzwert (E) bezogen auf eine Änderung in dem Idealwinkelschätzwert (θc) darstellt, und die ersten und zweiten Korrekturinformationen auf Grundlage dieses Ergebnisses bestimmt werden, und bei der Korrekturverarbeitung ein Schätzwert (Ep1) der ersten Fehlerkomponente (S1e) und ein Schätzwert (Ep2) der zweiten Fehlerkomponente (S2e) unter Verwendung der ersten und zweiten Signale (S1, S2) vor der Korrekturverarbeitung und der ersten und zweiten Korrekturinformationen erhalten werden, der Schätzwert (Ep1) der ersten Fehlerkomponente (S1e) von dem ersten Signal (S1) vor der Korrekturverarbeitung subtrahiert wird, um dadurch ein korrigiertes erstes Signal (Sa1) zu erzeugen, und der Schätzwert (Ep2) der zweiten Fehlerkomponente (S2e) von dem zweiten Signal (S2) vor der Korrekturverarbeitung subtrahiert wird, um dadurch ein korrigiertes zweites Signal (Sa2) zu erzeugen.
Korrekturverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei es sich bei der Korrekturverarbeitung um eine Verarbeitung zur Erzeugung des Erfassungswinkelwerts (θs) durch Berechnen des nicht korrigierten Erfassungswinkelwerts (θp) auf Grundlage der ersten und zweiten Signale (S1, S2) und daraufhin eine Korrektur des nichtkorrigierten Erfassungswinkelwerts (θp) handelt.
Korrekturverfahren nach Anspruch 15, wobei die Korrekturinformationen Informationen sind, die eine Wellenform definieren, die eine Änderung in der variablen Komponente (Ev) des Fehlerschätzwerts (E) bezogen auf eine Änderung in dem Idealwinkelschätzwert (θc) darstellt, und in dem zweiten Schritt eine Fouriertransformation auf eine Wellenform angewendet wird, die eine Änderung in dem Fehlerschätzwert (E) bezogen auf eine Änderung in dem Idealwinkelschätzwert (θc) darstellt, und die Korrekturinformationen auf Grundlage dieses Ergebnisses bestimmt werden.
Winkelsensor (1), aufweisend: einen Signalerzeuger (2) zur Erzeugung eines ersten Signals (S1) und eines zweiten Signals (S2) jeweils mit einer Entsprechung zu einem zu erfassenden Winkel (θ); eine Winkelerfassungseinrichtung (3) zur Erzeugung eines Erfassungswinkelwerts (θs) vermittels Berechnungen mithilfe des ersten Signals (S1) und des zweiten Signals (S2), wobei der Erfassungswinkelwert (θs) eine Entsprechung zu dem zu erfassenden Winkel (θ) besitzt; und eine Korrekturvorrichtung (4), dadurch gekennzeichnet, dass wenn der zu erfassende Winkel (θ) mit einer vorgegebenen Periode variiert, das erste Signal (S1) eine erste Idealkomponente (S1i) und eine erste Fehlerkomponente (S1e) enthält, und das zweite Signal (S2) eine zweite Idealkomponente (S2i) und eine zweite Fehlerkomponente (S2e) enthält, die erste Idealkomponente (S1i) und die zweite Idealkomponente (S2i) phasenverschieden sind und periodisch derart variieren, um eine ideale sinusförmige Kurve zu verfolgen, die Korrekturvorrichtung (4) umfasst: einen Korrekturinformationsgenerator (41) zur Erzeugung von Korrekturinformationen; und eine Korrekturverarbeitungseinheit (42) zur Durchführung der Korrekturverarbeitung im Verlauf der Erzeugung des Erfassungswinkelwerts (θs) durch die Winkelerfassungseinrichtung (3), wobei Details der Korrekturverarbeitung basierend auf den Korrekturinformationen bestimmt werden, es sich bei der Korrekturverarbeitung um eine Verarbeitung handelt, um den Erfassungswinkelwert (θs) verglichen mit einem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert (θp) näher an einen Idealwinkelschätzwert (θc) zu bringen, wobei der Idealwinkelschätzwert (θc) dem Erfassungswinkelwert (θs) entspricht, der erhalten wird, wenn das erste Signal (S1) die erste Fehlerkomponente (S1e) nicht enthält, das zweite Signal (S2) die zweite Fehlerkomponente (S2e) nicht enthält, und die Korrekturverarbeitung nicht durchgeführt wird, wobei der nicht korrigierte Erfassungswinkelwert (θp) dem Erfassungswinkelwert (θs) entspricht, der erhalten wird, wenn die Korrekturverarbeitung nicht durchgeführt wird, und der Korrekturinformationsgenerator (41) umfasst: eine Fehlerschätzwert-Erzeugungseinheit (411) zur Erzeugung eines Fehlerschätzwerts (E) auf Grundlage des ersten Signals (S1) und des zweiten Signals (S2) unter der Bedingung, dass das erste Signal (S1) mit der Zeit variiert, um die erste Idealkomponente (S1i) und die erste Fehlerkomponente (S1e) zu enthalten, und das zweite Signal (S2) mit der Zeit variiert, um die zweite Idealkomponente (S2i) und die zweite Fehlerkomponente (S2e) zu enthalten, wobei der Fehlerschätzwert (E) eine Entsprechung zu einer Differenz zwischen dem nicht korrigierten Erfassungswinkelwert (θp) und dem Idealwinkelschätzwert (θc) besitzt und eine variable Komponente (Ev) enthält, die in Abhängigkeit des idealen Winkelschätzwerts (θc) variiert; und eine Korrekturinformations-Bestimmungseinheit (412) zur Bestimmung der Korrekturinformationen auf Grundlage des Fehlerschätzwerts (E).
Winkelsensor nach Anspruch 17, wobei es sich bei dem zu erfassenden Winkel (θ) um einen Winkel handelt, den eine Richtung eines Drehmagnetfelds in einer Referenzposition bezogen auf eine Referenzrichtung bildet, der Signalerzeuger (2) eine erste Erfassungsschaltung (10) zur Erzeugung des ersten Signals (S1) und eine zweite Erfassungsschaltung (20) zur Erzeugung des zweiten Signals (S2) umfasst, und jede der ersten und zweiten Erfassungsschaltungen (10, 20) zumindest ein magnetisches Erfassungselement zur Erfassung des Drehmagnetfelds umfasst.
Winkelsensor nach Anspruch 18, wobei das zumindest eine magnetische Erfassungselement zumindest ein magnetoresistives Element umfassend eine gepinnte Magnetschicht (153), deren Magnetisierungsrichtung gepinnt ist, und eine freie Schicht (151), deren Magnetisierungsrichtung in Abhängigkeit der Richtung des Drehmagnetfelds variiert, und eine nichtmagnetische Schicht (152) die sich zwischen der gepinnten Magnetschicht (153) und der freien Schicht (151) befindet, ist.
Winkelsensor nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die erste Idealkomponente (S1i) und die zweite Idealkomponente (S2i) zueinander um 90° phasenverschieden sind.
Winkelsensor nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei die Fehlerschätzwert-Erzeugungseinheit (411) den Idealwinkelschätzwert (θc) und den nicht korrigierten Erfassungswinkelwert (θp) zu spezifizierten Zeitintervallen in der Annahme berechnet, dass eine Winkelgeschwindigkeit einer Änderung in dem zu erfassenden Winkel (θ) einen konstanten Wert besitzt, wobei der nichtkorrigierte Erfassungswinkelwert (θp) auf Grundlage der ersten und zweiten Signale (S1, S2) berechnet wird, und die Differenz zwischen dem nichtkorrigierten Erfassungswinkelwert (θp) und dem Idealwinkelschätzwert (θc) als Fehlerschätzwert (E) verwendet.
Winkelsensor nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei es sich bei der Korrekturverarbeitung um eine Verarbeitung zur Korrektur der ersten und zweiten Signale (S1, S2) handelt.
Winkelsensor nach Anspruch 22, wobei die Korrekturinformationen erste Korrekturinformationen und zweite Korrekturinformationen beinhalten, wobei die ersten Korrekturinformationen einen oder mehr Koeffizienten aus einer Vielzahl von Koeffizienten enthalten, die bereitgestellt sind, um die erste Fehlerkomponente (S1e) als Fourierreihe auszudrücken, die zweiten Korrekturinformationen einen oder mehr Koeffizienten aus einer Vielzahl von Koeffizienten enthalten, um die zweite Fehlerkomponente (S2e) als Fourierreihe auszudrücken, die Korrekturinformations-Bestimmungseinheit (412) eine Fouriertransformation auf eine Wellenform anwendet, die eine Änderung in dem Fehlerschätzwert (E) bezogen auf eine Änderung in dem Idealwinkelschätzwert (θc) darstellt, und die ersten und zweiten Korrekturinformationen auf Grundlage dieses Ergebnisses bestimmt, und bei der Korrekturverarbeitung ein Schätzwert (Ep1) der ersten Fehlerkomponente (S1e) und ein Schätzwert (Ep2) der zweiten Fehlerkomponente (S2e) unter Verwendung der ersten und zweiten Signale (S1, S2) vor der Korrekturverarbeitung und den ersten und zweiten Korrekturinformationen erhalten werden, der Schätzwert (Ep1) der ersten Fehlerkomponente (S1e) von dem ersten Signal (S1) vor der Korrekturverarbeitung subtrahiert wird, um dadurch ein korrigiertes erstes Signal (Sa1) zu erzeugen, und der Schätzwert (Ep2) der zweiten Fehlerkomponente (S2e) von dem zweiten Signal (S2) vor der Korrekturverarbeitung subtrahiert wird, um dadurch ein korrigiertes zweites Signal (Sa2) zu erzeugen.
Winkelsensor nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei es sich bei der Korrekturverarbeitung um eine Verarbeitung zur Erzeugung des Erfassungswinkelwerts (θs) vermittels Berechnung des nicht korrigierten Erfassungswinkelwerts (θp) auf Grundlage der ersten und zweiten Signale (S1, S2) und daraufhin Korrektur des nicht korrigierten Erfassungswinkelwerts (θp) handelt.
Winkelsensor nach Anspruch 24, wobei es sich bei den Korrekturinformationen um Informationen handelt, die eine Wellenform definieren, die eine Änderung in der variablen Komponente (Ev) des Fehlerschätzwerts (E) bezogen auf eine Änderung in dem Idealwinkelschätzwert (θc) darstellt, und die Korrekturinformations-Bestimmungseinheit (412) eine Fouriertransformation auf eine Wellenform anwendet, die eine Änderung in dem Fehlerschätzwert (E) bezogen auf eine Änderung in dem Idealwinkelschätzwert (θc) darstellt, und die Korrekturinformationen auf Grundlage dieses Ergebnisses bestimmt.