感应角度传感器方法和系统与流程

测量装置的制造及其应用技术1.本发明总体上涉及感应角位置传感器系统领域，尤其涉及确定用于感应角位置传感器系统的偏移补偿的校准值的方法。背景技术：2.本领域中已知各种感应角度传感器，例如用于电机控制目的。它们通常包括激励线圈(也称为“发射器线圈”)和多个检测线圈(也称为“接收器线圈”)。发射器线圈和接收线圈彼此感应耦合。耦合量可能受到可移动地安装在发射器和接收器线圈附近的耦合元件(也称为“目标”)的影响。激励线圈可以例如用ac信号激励，其在目标中感应涡流。接收线圈将生成由目标中的涡流和发射线圈中的电流引起的信号。来自接收线圈的信号在电子电路中进行分析，并且可以基于这些信号以已知方式确定角位置。3.存在不同种类的感应角度传感器。线圈的形状、大小和数量以及目标的形状和大小可能变化。它们可以具有不同的特性，诸如角范围(例如360°、180°、120°等)、精度或测量误差、对轴向或径向位置偏移的稳健性、紧凑性、最大外半径(也称为“转弯半径”)、组件计数、组件成本等。4.为了达到最佳精度，需要对每个单独的装配进行误差或非理想性补偿。误差校正算法可使用在生产或装配阶段执行的校准程序中确定的一组参数。这些参数通常存储在角度传感器系统的非易失性存储器中，以便它们可以在角度传感器设备的正常操作期间使用。5.us20200116532(a1)描述了在具有正弦和余弦信号的旋转位置传感器系统中检测和校正错误的方法。6.总是存在改进和替代的余地。技术实现要素：7.本发明的实施例的目的是提供确定用于感应角位置传感器系统的偏移补偿的校准值的方法。8.本发明的实施例的特定目的是提供更容易执行和/或计算强度更小的方法。9.本发明的实施例的目的也是提供感应角位置传感器系统中的偏移确定和补偿的方法。10.本发明的实施例的目的也是提供角位置传感器设备，该角位置传感器设备包括确定校准值的方法的步骤中的至少一些，例如所有计算步骤和数据捕获步骤，但不包括目标的机械运动，例如目标在所述预定义位置的机械定位。11.本发明的实施例的目的也是提供角位置传感器系统，该角位置传感器系统包括这样的角度传感器设备，该角度传感器设备被配置用于执行这样的方法，除了目标的机械运动。12.这些和其他目的通过根据本发明的实施例的方法、角位置传感器系统和角位置传感器设备来完成。13.根据第一方面，本发明提供了确定用于感应角度传感器布置的偏移补偿的一组校准值的方法，该布置包括：衬底和目标；其中，衬底包括至少一个发射器线圈和三个接收器线圈，用于生成三个调制信号，从该三个调制信号可以导出三个基带信号，该三个基带信号相对彼此电移位约120°，且其中目标相对于衬底是可旋转的；所述方法包括以下步骤：a)向至少一个发射器线圈施加交流信号；b)执行至少六次步骤i)到iv)，其中i)将目标定位在间隔约50°到70°的六个预定义角位置(例如，本文中称为α30、α90、α150、α210、α270、α330)中的一个；ii)当目标位于或接近上述预定义角位置时，从三个接收器线圈接收第一、第二和第三交流信号；iii)解调第一、第二和第三交流信号，从而获得第一、第二和第三基带信号；iv)从这些基带信号计算第一、第二和第三成对差分信号，并存储(例如，临时存储)这些差分信号；c)初始化第一、第二和第三校正值(例如，本文中称为aasym01、aasym12、aasym20)；d)考虑到所述第一、第二和第三校正值，调整第一、第二和第三成对差分信号至少一次，并基于经调整的成对差分信号的平方和(例如，本文中称为sos30、sos90、sos150、sos210、sos270、sos330)来调整第一、第二和第三校正值。14.三个接收器线圈和目标具有这样的布局，使得当目标相对于衬底移动时，它们生成彼此电相移约120°的三个正弦信号。本领域中已知提供此类信号的各种合适形状。接收器线圈可以例如具有圆形状或由两个或更多个圆段组成的形状，并且目标可以具有花或者有多片叶子的三叶草的形状。叶子或叶可以有直边或圆边。合适的形状在本领域中是众所周知的。在特定情况下，接收器线圈可以具有有120°/n机械的旋转对称性的布局，其中n是与目标的叶或叶片数量相关联的整数值，例如等于目标的周期性或者与目标的周期性成比例。15.在实施例中，步骤d)包括：执行至少一次步骤v)到viii)，其中v)分别从第一、第二、第三成对差分信号中减去第一、第二和第三校正值，从而获得经校正差分信号；vi)针对上述六个预定义角位置中的每一个确定这些经校正差分信号(或值)的平方和(sos30、sos90、sos150、sos210、sos270、sos330)；vii)估计这些经校正差分信号的幅度(例如arotor)；viii)基于以下公式更新第一、第二和第三校正值(aasym01、aasym12、aasym20)：aasym01＝(sos90-sos270)/(6*arotor)；aasym12＝(sos210-sos30)/(6*arotor)；aasym20＝(sos330-sos150)/(6*arotor)。16.该方法可包括将经更新的第一、第二和第三校准值(aasym01、aasym12、aasym20)存储在非易失性存储器(324)中的进一步步骤e)。17.在实施例中，步骤i)包括：将目标定位在角位置θ0+(k*60°)+ε[k]，其中θ0是20°到40°或25°到35°范围内的值，例如等于30°，k是0到5的整数值，且ε[k]是-5°到+5°范围内或-3°到+3°范围内的随机值，对于k的每个值，这可能不同。理想情况下，ε[k]等于0°，但这不是绝对必需的。[0018]步骤c)可以包括：将值初始化为零，但这不是绝对必需的。如果初始值不等于零，该算法也将收敛。[0019]在实施例中，步骤i)包括：将目标定位在间隔55°到65°的六个预定义角位置(在本文中称为α30、α90、α150、α210、α270、α330)中的一个。[0020]在实施例中，平方和(sos30、sos90、sos150、sos210、sos270、sos330)根据以下公式来计算：sos＝(d01)2+(d12)2+(d20)2、或者写为θ的公式：sos(θ)＝(d01(θ))2+(d12(θ))2+(d20(θ))2。[0021]在实施例中，根据以下公式计算arotor的值：[0022]arotor＝[max(d01)-min(d01)+max(d12)-min(d12)+max(d20)-min(d20)]/6，其中max(.)表示最大值并且min(.)表示最小值。[0023]可以发现，该算法对arotor的估计的不精确性高度不敏感。特别值得注意的是，基于每周期仅六个样本(如上所述，间隔约60°)的arotor值就足够了。当然，也可以使用基于每周期多于六个样本的arotor的值。[0024]在实施例中，步骤viii)进一步包括：确定在步骤d)的该次迭代中校正值已改变了多少(与先前迭代的值相比)，并将该改变与预定义阈值进行比较；并且如果改变大于阈值，则执行步骤d)的另一迭代；以及如果改变小于阈值，则继续步骤e)。[0025]发现该算法通常在步骤d)的3或4次迭代后收敛。然而，在某些情况下，它可能更快收敛。可以以任何已知的方式，例如使用绝对差之和或差的平方和，或考虑三个值的最大改变，或任何其他合适的距离函数，对校正值已改变了多少进行比较。[0026]在实施例中，步骤d)被执行预定义次数(n)。n的值优选地是在1到10或1到5的范围内的值，例如等于2或3或4或5。[0027]在实施例中，步骤i)包括：将目标定位在静止位置；以及步骤ii)包括：当目标处于上述预定义角位置时，从接收器线圈接收上述交流信号。[0028]该实施例被称为“静态测量”。在此实施例中，优选地，临时存储在步骤iv)中确定的值，以便相同的值可以用于和重复用于步骤d)的多次迭代。[0029]在实施例中，步骤i)包括：允许或引起目标旋转(例如，以基本恒定的速度)；以及步骤ii)包括：当目标位于上述预定义角位置附近(例如，在上述角位置+/-5°或+/-3°)时，从接收器线圈接收上述交流信号(s0、s1、s2)。[0030]该实施例被称为“动态测量”。在该实施例中，可以存储在步骤iv)中确定的值，但这不是绝对必需的，并且目标可以在步骤d)的多个迭代期间继续运行。[0031]在实施例中，衬底是印刷电路板，并且至少一个发射器线圈和三个接收器线圈由印刷电路板上的导电轨道形成。[0032]在实施例中，至少一个发射器线圈基本上是圆形的。[0033]在实施例中，至少一个发射器线圈是lc振荡器电路的部分。[0034]在实施例中，接收器线圈是防缠绕的。也可以说接收器线圈是“零通量线圈”。然而，应注意，如果接收器线圈不是“防缠绕”的或不是“零通量线圈”，本发明也可以起效。[0035]目标可包括1到25个叶，或2到24个叶，或4到12个叶。在优选实施例中，目标包括4到8个叶。[0036]在实施例中，至少一个传输线圈具有圆形形状；且目标包括在整个圆上等距间隔开的多个叶。[0037]在实施例中，至少一个传输线圈具有c形，该c形具有外半径和内半径；且目标包括在圆弧段上等距间隔开的多个叶。[0038]在实施例中，目标包括印刷电路板和多个导电区，例如铜区。[0039]在实施例中，目标由金属制成。[0040]在实施例中，用频率在1到20mhz范围内的交流信号激励发射器线圈。[0041]根据第二方面，本发明还提供了一种感应角位置传感器系统中的偏移确定和补偿方法，其中，衬底包括至少一个发射器线圈和三个接收器线圈，用于生成三个调制信号，从该三个调制信号可以导出三个基带信号，该三个基带信号相对彼此电移位约120°，且其中目标相对于所述衬底是可旋转的；并且其中，位置传感器系统还包括角度传感器设备和非易失性存储器；该方法包括以下步骤：x)使用根据第一方面的方法确定多个校准值(例如aasym01、aasym12、aasym20)；y)在校准阶段期间，将这些校准值存储在角度传感器设备的非易失性存储器中；z)从非易失性存储器读取这些校准值，并在上述角度传感器设备的正常使用期间将其用于偏移补偿。[0042]根据第三方面，本发明还提供了一种角度传感器设备，包括：解调器电路，其被配置用于将三个调制信号解调为三个基带信号；非易失性存储器，用于存储至少三个校准值(例如aasym01、aasym12、aasym20)；处理电路，连接到上述解调器电路的输出，并连接到上述非易失性存储器，并且被配置用于执行至少根据第一方面的方法的步骤ii)到iv)和c)到d)。[0043]注意，步骤a)可以但不一定必须由相同的角位置传感器设备执行，而是也可以由另一设备执行。[0044]角度传感器设备可安装在与包含(多个)发射器线圈和接收器线圈的衬底相同的衬底上(例如，在相同的pcb上)。[0045]根据第四方面，本发明还提供了角度传感器系统，该角度传感器系统包括：衬底，该衬底包括至少一个发射器线圈和三个接收器线圈，被配置用于生成三个调制信号，从该三个调制信号可以导出三个基带信号，该三个基带信号相对彼此电移位120°；目标，该目标相对于所述衬底是可旋转的；根据第三方面的角度传感器设备，连接到上述至少一个发射器线圈和上述接收器线圈。[0046]在实施例中，衬底具有120°除以目标的叶数n的旋转对称性。[0047]在所附独立和从属权利要求中阐述了本发明的特定和优选方面。来自从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征以及与其他从属权利要求的特征适当地结合，而不仅仅是如在权利要求中明确阐述的那样。[0048]根据此后所描述的(多个)实施例，本发明的这些方面和其他方面将是显而易见的，并且参考这些实施例阐明了本发明的这些方面和其他方面。附图说明[0049]图1示出了如可以在本发明的实施例中使用的布置的示例，该布置包括：衬底，该衬底包括发射器线圈和接收器线圈；以及目标(具有五个叶片)，目标相对于所述衬底是可移动的，。[0050]图2示出了如可在本发明的实施例中使用的针对具有仅三个叶片的目标的图1的布置的变体。[0051]图3示出了根据本发明的实施例的角度传感器系统的示意框图，该角度传感器系统包括：衬底，该衬底具有至少一个发射器线圈和三个接收器线圈；目标，该目标相对于所述衬底是可移动的；以及角度传感器设备，该角度传感器设备连接到所述接收器线圈。[0052]图4示出了根据本发明的实施例的确定用于偏移补偿的校准参数的方法的流程图。[0053]图5(a)示出了通过在理想情况下解调从接收器线圈获得的信号而获得的具有三个基带信号的图。[0054]图5(b)示出了表示这些波形的一组三个方程，每个方程都具有幅度arotor/√3。[0055]图6(a)示出了通过在实际情况下解调从接收器线圈获得的信号而获得的具有三个基带信号的图。[0056]图6(b)示出了表示这些波形的一组三个方程，每个方程都有单独的偏移值。[0057]图7(a)示出了示出图6(a)的基带信号之间的三个成对差分的图。[0058]图7(b)示出了表示它们的一组三个方程。[0059]图8(a)示出了如何计算经校正差分信号的一组公式。[0060]图8(b)示出了经校正成对差分波形理想地应该看起来的样子。[0061]图8(c)示出了表示它们的一组三个方程。[0062]图9示出了定义为差分波形的平方和“sos”的公式，该公式可被写成三个项之和。[0063]图10示出第一项可以简化，并且仅依赖于arotor。[0064]图11(a)示出了图9的公式，以及第一项的简化表达式。[0065]图11(b)示出了图示特定示例的平方和的示例性图。[0066]图11(c)示出了第三项的另一种标记法。[0067]图11(d)是图11(b)的副本，其中添加了参考角度。[0068]图12示出了对于特定角度的平方和的评估，即对于θ＝π/2＝90°，这里称为sos90。[0069]图13示出了六个特定角(间隔开60°，在本文中称为sos30、sos90、......、sos330)的平方和的评估。[0070]图14示出了平方和之间三个成对差分的公式。[0071]图15示出了用于将三个基带信号的偏移中的每一个计算为两个平方和的线性组合的三个极其简单的公式。[0072]图16示出了图11(b)的图，其中第一sos曲线表示初始条件，从该初始条件可以使用图15的公式计算第一组偏移，并且示出了分别表示第一和第二次迭代后的平方和的第二和第三sos曲线。[0073]图17示出了具有三条曲线的曲线图，这些曲线表示没有偏移补偿的角误差，或者当使用在1次迭代后获得的值进行补偿时的角误差，或者当使用在2次迭代后获得的值进行补偿时的角误差。[0074]图18示出了图11(d)的变体，其中参考角度附近有灰色区域。[0075]各附图仅是示意性而非限制性的。在附图中，出于说明性目的，要素中的一些要素的尺寸可被放大且未按比例绘制。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。在不同的附图中，相同的附图标记指代相同或相似的要素。具体实施方式[0076]将就具体实施例并且参考特定附图来描述本发明，但是本发明不限于此而仅由权利要求书来限定。所描述的附图仅是示意性的且是非限制性的。在附图中，出于说明性目的，要素中的一些要素的尺寸可被放大且未按比例绘制。尺寸和相对尺寸不对应于对本发明的实现的实际减少。[0077]此外，说明书中和权利要求中的术语第一、第二等等用于在类似的要素之间进行区分，并且不一定用于在时间上、空间上、以排名或以任何其他方式描述顺序。应理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文中所描述的本发明的实施例能够以与本文中所描述或图示的不同的顺序来进行操作。[0078]此外，说明书和权利要求中的术语顶部、下方等等是用于描述性目的并且不一定用于描述相对位置。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文中所描述的本发明的实施例能够以与本文中所描述或图示的取向不同的取向进行操作。[0079]要注意，权利要求中使用的术语“包括”不应被解释为限定于其后列出的装置；它并不排除其他要素或步骤。因此，该术语应被解释为指定如所提到的所陈述的特征、整数、步骤或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤或组件、或其群组的存在或添加。因此，表述“包括装置a和b的设备”的范围不应当限于仅由组件a和b构成的设备。它意味着对于本发明，该设备的仅有的相关组件是a和b。[0080]贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”的引用意指结合该实施例所描述的特定的特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”贯穿本说明书在各个地方的出现并不一定全部指代同一实施例，而是可以指代同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，如通过本公开将对本领域普通技术人员显而易见的，特定的特征、结构或特性能以任何合适的方式进行组合。[0081]类似地，应当理解，在本发明的示例性实施例的描述中，出于精简本公开和辅助理解各发明性方面中的一个或多个发明性方面的目的，本发明的各个特征有时被一起编组在单个实施例、附图或其描述中。然而，该公开方法不应被解释为反映要求保护的发明要求比每一项权利要求中明确记载的特征更多的特征的意图。相反，如所附权利要求所反映，发明性方面存在于比单个前述公开的实施例的全部特征更少的特征中。因此，具体实施方式之后所附的权利要求由此被明确纳入本具体实现方式中，其中每一项权利要求本身代表本发明的单独实施例。[0082]此外，尽管本文中所描述的一些实施例包括其他实施例中所包括的一些特征但不包括其他实施例中所包括的其他特征，但是如本领域技术人员将理解的那样，不同实施例的特征的组合旨在落在本发明的范围内，并且形成不同实施例。例如，在所附的权利要求书中，所要求保护的实施例中的任何实施例均能以任何组合来使用。[0083]在本文中所提供的描述中，阐述了众多具体细节。然而，应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在其他实例中，公知的方法、结构和技术未被详细示出，以免混淆对本描述的理解。[0084]当在本发明中提及“平方和”时，参考图9的公式[9.1]。[0085]在本文件中，“偏移补偿”的表述表示非理想性的补偿，例如由于pcb迹线的几何公差、到线圈的pcb馈线中的几何不对称性、角度传感器周围环境中的不对称性等。没有补偿，则此类非理想性通常导致基带信号的dc偏移(因此被称为“偏移补偿”)，这进而通常导致角误差(例如，如图17中所示出的)。[0086]在本文件中，表达“校正值”或“校准值”用作同义词，且通常指值aasym01、aasym12、aasym20，除非另有明确说明。[0087]本发明一般涉及感应角位置传感器系统。如上文所描述的，它们通常包括衬底，该衬底具有一个(或至少一个)激励线圈(也称为“发射器线圈”)和感应耦合的多个检测线圈(也称为“接收器线圈”)。耦合量可能受到安装在发射器和接收器线圈附近的耦合元件(也称为“目标”)的影响。激励线圈通常由ac信号激励，从而在目标中感生涡流。接收线圈将生成由目标中的涡流和由发射线圈中的电流引起的信号(例如电压信号)。来自接收线圈的信号在电子电路中进行分析，并基于这些信号确定角位置。更具体地，本发明涉及感应角度传感器系统，该感应角度传感器系统具有提供三个调制信号的三个接收线圈，从该三个调制信号可以导出电移位120°的三个基带信号。[0088]图1示出了此类感应传感器布置的第一示例，该布置包括：衬底(例如，印刷电路板，pcb)，包括发射器线圈和接收器线圈；以及目标(例如，金属目标)，该目标相对于该衬底是可旋转的。在所示的示例中，(多个)发射器线圈描述了一个完整的圆(也称为o形)，但本发明不限于此，且对于所谓的“c形”线圈也起效。在所示的示例中，目标具有五个以360°/5＝72°间隔开的叶(或叶子或叶片)，但本发明也不限于此，并且对于具有不同叶数(例如1到25个叶，或2到22个叶)的目标也起效。[0089]图2示出了具有o形的感应传感器布置的另一示例。在该示例中，目标仅具有三个叶片。在本发明的实施例中，发射器线圈tx的形状和大小，以及三个接收器线圈rx1、rx2、rx3的形状和大小，以及目标刀片的形状和尺寸可以变化，只要传感器布置提供三个调制信号，从该三个调制信号可以导出三个基带信号，这三个基带信号基本上是120°电相移的。合适的形状在本领域中是众所周知的，并且不是本发明的主要焦点。[0090]图3示出了角度传感器系统300的示意框图，包括：感应传感器布置310，包括：衬底，该衬底具有至少一个发射器线圈tx和三个接收器线圈rx1、rx2、rx3；以及目标，该目标相对于衬底是可旋转的。[0091]传感器系统300进一步包括至少连接到上述接收器线圈rx1、rx2、rx3的传感器设备320，用于接收信号和处理所接收的信号。传感器设备320优选地还连接到发射器线圈tx，并且优选地进一步被配置为用ac信号激励发射器线圈。[0092]传感器系统300可以具有振荡器电路321，并且发射器线圈tx可以是该振荡器电路的部分，但这不是绝对必需的，并且激励也可以由单独的电路(例如，通过单独的芯片)执行。发射器线圈可在约1mhz到约20mhz的频率下激励。激励频率可以高于、低于或基本上等于振荡器电路的谐振频率。这些方面在本领域中是众所周知的，但不是本发明的主要焦点，因此这里不需要更详细地解释。[0093]传感器设备320被配置用于接收来自接收器线圈rx1、rx2、rx3的信号，并且可选地用于使用放大器322放大这些信号，并且用于在解调器323中解调这些信号，从而生成三个基带信号in0、in1、in2。解调可以包括同步整流和低通滤波。这些基带信号随后使用已知算法和使用少量校准值进行“偏移补偿”，这些值在校准程序期间存储在传感器设备320的非易失性存储器324中。可以从这些偏移补偿信号计算角度，例如，使用“克拉克变换”将三相信号转换为正交信号，可以对该正交信号执行反正切操作。在图3所示的系统中，传感器设备320可执行克拉克变换，并向外部处理器(例如，ecu(未示出))提供正弦和余弦信号，该外部处理器可从中计算角度。在变体中，在传感器设备320内部计算角度，并且可以将该角度提供给外部处理器。[0094]现有技术中已知确定这些校准值的方法，但是确定这些校准值的当前方法相当复杂且计算密集。[0095]本发明的发明人具有的任务是找到更简单和/或更高效和/或更精妙的校准程序来确定这些校准值，例如，计算强度较小的方法。[0096]图4示出了确定用于偏移补偿的一组校准参数的方法400的流程图。方法400包括以下步骤：[0097]a)向至少一个发射器线圈(tx)施加(401)交流信号。[0098]该步骤可由传感器设备320本身执行，但这不是绝对必需的，并且发射器线圈也可由另一设备激励。[0099]b)执行(402)至少六次步骤i)到iv)：[0100]i)将目标(312)定位(403)在间隔约55°到65°的六个预定义角位置(α30、α90、α150、α210、α270、α330)中的一个；[0101]ii)当目标(312)在预定义角位置处时，从三个接收器线圈(rx1、rx2、rx3)接收(404)第一、第二和第三交流信号(s0、s1、s2)；[0102]iii)解调(405)所接收的第一、第二和第三信号(s0、s1、s2)，从而获得第一、第二和第三基带信号(in0、in1、in2)；[0103]iv)从这些基带信号(in0、in1、in2)确定(406)第一、第二和第三成对差分信号(d01a、d12a、d20a)，并存储这些差分信号；[0104]c)初始化(407)第一、第二和第三校正值(aasym01、aasym12、aasym20)；[0105]d)执行(408)至少一次步骤v)到viii)：[0106]v)分别从第一、第二、第三成对差分信号(d01a、d12a、d20a)中减去(409)第一、第二和第三校正值，从而获得经校正差分信号(d01、d12、d20)；例如，使用图8(a)所示的公式；[0107]vi)针对上述六个预定义角位置(α30、α90、α150、α210、α270、α330)中每一个确定(410)经校正差分信号(d01、d12、d20)的平方和(sos30、sos90、sos150、sos210、sos270、sos330)；[0108]vii)估计(411)经校正差分信号(d01、d12、d20)的幅度(arotor/√3)；[0109]viii)基于以下公式更新(412)第一、第二和第三校正值(aasym01、aasym12、aasym20)：[0110]aasym01＝(sos90-sos270)/(6*arotor)；[0111]aasym12＝(sos210-sos30)/(6*arotor)；[0112]aasym20＝(sos330-sos150)/(6*arotor)；[0113]其中sos30到sos330是预定义角位置处的平方和值，且其中(arotor/√3)是在步骤vii)中确定的幅度。[0114]在实施例中，步骤iii)可进一步包括“数字化解调信号”，而步骤iv)可以包括：计算差分。替代地，可在步骤iv)中使用一个或多个差分放大器在模拟域中确定解调信号之间的差分，并且可在步骤iv)中对模拟差分信号进行数字化。在这两种情况下，优选地在步骤iv)中将差分值存储为6x3＝18个数字值，例如在ram中。[0115]在步骤c)中，校正值可以被初始化为零，在这种情况下，可以在第一次迭代中省略步骤v)中的减法，但这是实现细节，可以使用也可以不使用。[0116]该方法的主要优点是，无论步骤d)的迭代次数如何，目标只需定位在预定义的角位置处或其附近六次。[0117]优点是，该方法可以在不是必需物理地移除转子的情况下应用于角度传感器系统。这不仅只需要更少的处理，而且还提供了更好的校准值。[0118]该方法的优点是，不需要安装第二个高精度参考传感器。[0119]主要优点是，数据采集(在步骤b中)只需要执行一次，即使在步骤d)中执行了多个后处理迭代。[0120]递归循环(d)可以例如在预定义的迭代次数之后停止，或者当偏移值变化小于在先前迭代中确定的偏移值的一定量(绝对量或相对量)时停止。通常，该算法在3到4次迭代中收敛，具体取决于初始偏移量和arotor估计的精度。[0121]步骤b)旨在为处于上述六个预定义位置中的每一个位置中的目标收集测量。如果目标以任何顺序在六个预定义位置中的每一个移动一次，则这只能以六个步骤完成，或者可以以多个步骤完成，例如，如果目标连续移动。[0122]方法400可以进一步包括步骤e)，步骤e)将经更新的一组校正值aasym01、aasym12、aasym20存储在非易失性存储器中作为校准值，在这种情况下，该方法成为确定和存储校准值的方法。[0123]图5(a)示出了具有三个基带信号in0、in1、in2的图，其可以通过解调在理想情况下(即没有任何偏移)从接收器线圈rx1、rx2、rx3获得的信号s0、s1、s2而获得。垂直轴上的值是任意值。[0124]图5(b)示出了表示这些理想波形的一组三个方程，每个方程都有幅度arotor/√3和通用dc偏移acommon，并且信号相对于彼此电相移120°。角θ表示目标相对于衬底的角位置。在图5(a)所示的示例中，由于防缠绕接收器线圈的使用，acommon的值等于零，但这对本发明起效而言不是绝对必需的。[0125]图6(a)示出了具有三个基带信号in0、in1、in2的图，这三个基带信号可以通过解调在实际情况下从接收器线圈rx1、rx2、rx3获得的信号s0、s1、s2而获得。在图6(a)所示的说明性示例中，选择aasym0等于arotor*0.1，但当然，这只是一个示例。[0126]图6(b)示出了代表这些波形的一组三个方程，每个方程都有幅度arotor/√3，以及通用dc偏移acomon和单个偏移aasym0、aasym1、aasym2，并且信号相对于彼此电相移120°。角θ表示目标相对于衬底的角位置。[0127]然后，上文所提及的问题可以重新表述为“如何确定偏移值aasym0、aasym1、aasym2”。[0128]可以通过确定三个基带信号in0、in1、in2之间的成对差分来消除值“acommon”。[0129]图7(a)示出了示出这些成对差分的图，而图7(b)示出了表示它们的一组三个方程。如从这些公式可以看出，每个偏移值(aasym0、aasym1、aasym2)影响两个差分信号。[0130]可以通过应用图4的方法400来确定或至少估计或近似偏移值，该方法将通过参考图9至图17进一步讨论，并且所述偏移值在校准程序期间被存储在传感器设备的非易失性存储器324中。[0131]在校准程序之后，例如，在传感器设备的正常操作期间，偏移值aasym0、aasym1、aasym2被存储在非易失性存储器324中，控制器325可从中检索它们并将其馈送到数字处理电路326，在那里它们可用于补偿偏移，例如，根据图8(a)所示的公式，这些公式可直接从图7(b)的一组方程推导而来。图8(b)示出了偏移经校正成对差分波形的通常看起来如何，而图8(c)示出了表示它们的一组三个方程。[0132]本发明背后的主要想法之一是计算成对差分信号d01a、d12a和d20a的平方和sos，如图9的公式[9.1]所表达的。[0133]替换图7(b)的公式后，该平方和“sos”可写成三项之和：项1、项2和项3。熟练的读者会同意，这表达似乎相当压倒性的，而且这一公式如何可能导致简单的解决方案，一点也不微不足道。[0134]然而，发明人更进一步，并且认识到，如图10所示，可以将第一项简化为等于(3/2)*arotor2的值，这允许如图11(a)所示重写图9的公式，图11(a)仍然由三项组成。[0135]图11(b)示出了图示作为特定感应传感器系统的角位置的函数的平方和的示例性的图。发明人发现，理想地(如果不存在偏移)，平方和是完全恒定的(在该示例中等于600mv2)，但在存在偏移的情况下，sos具有特定的正弦形状。[0136]图11(c)示出了第三项的另一种标记法。[0137]作为本发明背后的另一个想法，发明人得出了评估六个特定位置的平方和sos的想法，如图11(d)所示，这些位置位于30°、90°、150°、210°、270°和330°。[0138]图12示出了对于θ＝π/2＝90°的平方和sos(θ)的评估，此处称为sos90，其可写成公式[12.1]。[0139]对于θ＝30°、θ＝150°、θ＝210°、θ＝270°和θ＝330°，也可以以类似的方式计算平方和，从而得出图13中的一组公式[13.1]到[13.6]。[0140]发明人进一步提出了减去sos90和sos270的想法，从中可以推导出极其简单的公式[14.1]，表示aasym01＝(sos90-sos270)/(6*arotor)。[0141]同样，减去sos210和sos30，得出了极其简单的公式[14.2]，表示aasym12＝(sos210-sos30)/(6*arotor)[0142]同样，减去sos330和sos150，得到了极其简单的公式[14.3]，表示aasym20＝(sos330-sos150)/(6*arotor)[0143]这些公式在图15中重复，图15示出了本发明的重要结论。更具体地，图15示出了三个极其简单的公式，不允许计算单个偏移(aasym0、aasym1、aasym2)自身，但允许将这些偏移之间的成对差分(aasym01＝aasym0-aasym1；aasym12＝aasym1-aasym2；aasym20＝aasym2-aasym0)计算为从上文所提及的六个平方和中选择的两个平方和的线性组合。一旦这些值已知，就可以使用它们来计算图8(a)中描述的偏移补偿信号d01、d12、d20。[0144]注意，“arotor”的值可以从解调信号in0、in1、in2估计作为三个基带信号中的每一个的峰到峰值的一半(即，最大值减去最小值除以2)。使用来自三个基带信号的三个arotor估计的平均值或均值或中值来提高arotor估计的准确性也是可能的。另一方面，发现arotor值的准确性对最终结果并不重要，并且只要arotor估计在实际幅度的±20％范围内正确，算法仍将收敛到相同的最终校准系数。然而，更准确的arotor估计可能会导致偏移值的更快收敛。[0145]图16示出了图11(b)的图，其中第一sos曲线表示初始条件，从该初始条件可以使用图15的公式计算第一组偏移，并且示出了分别表示第一和第二次迭代后的平方和的第二和第三sos曲线。可以看出，该算法收敛得非常快，且经常在3到4次迭代后停止就足够了。[0146]图17示出了具有三条曲线的曲线图，表示(i)没有偏移补偿的角误差，(ii)在使用1次迭代后获得的值进行补偿之后的角误差，以及(iii)在使用2次迭代之后获得的值进行补偿之后的角误差。同样，可以看出，该算法收敛得非常快，且可以显著提高角度传感器系统的精度。[0147]虽然上文对于在特定角位置(即：30°、90°、150°、210°、270°、330°)确定的平方和值对本发明进行了解释，但发明人惊奇地发现，准确位置并不关键，并且例如，如果确定在：20°、80°、140°、200°、260°、320°处，或在40°、100°、160°、220°、280°、340°处的平方和值，因而参考值加上恒定的角位移，本发明也将起效。进一步发现，如果将小随机值(例如+/-5°内或+/-3°内)添加到每个参考位置，则本发明也起效，并且如果将恒定值和小随机值累积添加，则本发明仍然起效。用数学术语表示，这意味着，如果在以下表示的角位置计算平方和，本发明仍然起效：[0148]θ0+(k*60°)+ε[k][0149]其中，θ0为20°到40°范围内或25°到35°范围内的值；k是从0到5的整数值；ε[k]是在-5°到+5°范围内或在-3°到+3°范围内的随机值，其对于k的每个值可能不同。这些范围在图18中示出(以灰色)。当然，理想地，θ0等于30°，且ε[k]等于0°，在这种情况下，偏移补偿将是最佳的，且角误差将是最小的，但是如果在图18的灰色范围内采样，偏移和角误差也可以减小。[0150]为了完整性，注意，当信号in2达到正峰值时，角θ被选择为等于0°，如图5(a)所示。[0151]从上面可以理解，如方法400的步骤i)中所提到的，仅将目标定位在六个离散角位置就足够了。该目标定位可以是静态定位，例如使用步进电机。在这种情况下，在数据采集阶段(意味着：步骤b)对三个基带信号in0、in1、in2中的每一个采集6个数据样本就足够了，因此总共18个值，并使用这18个值执行“后处理”(意味着：步骤c和步骤d)。替代地，该目标定位可以是动态的，例如，通过在采集数据样本的同时不断旋转目标，并且仅存储这些数据样本的子集，例如，仅存储在图18的灰色区域中的样本，例如，最接近所需参考角度的数据样本(即，接近30°、90°、150°、210°、270°、330°)。有趣的是，在这两种情况下(静态或动态)，未补偿信号可用于粗略估计角位置(通常在约+/-5°的精度范围内)，其精度远远足以采集数据样本，其进而可用于确定偏移参数，因此，缓解了对于精确的外部角测量参考的需要。换句话说，本文提出的方法不需要高度精确的步进电机，也不需要具有非常精确角速度的电机。[0152]最后，注意，取决于实现，除了目标的机械运动以及可选地除了发射器线圈的激励之外，大多数方法步骤都可以在传感器设备本身上执行。替代地，方法步骤的部分(诸如数据获取和解调)由传感器设备执行，并且后处理将在外部计算机中完成，该外部计算机将计算校准值，并将其发送回传感器设备以存储在非易失性存储器324中。









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