本发明涉及一种用于根据传感器单元的传感器信号识别转子元件的转子位置的方法、一种计算机程序产品以及一种传感器装置。
背景技术：
1、由现有技术已知，使用传感器作为mps（电机位置传感器）。在某些情况下，传感器不应安装在轴的末端（end-of-shaft）上，而是应当在一定程度上包围电马达或轴。这需要具有大直径的传感器。
2、因此，由ep0909955b1已知部段式地构造传感器。虽然这些传感器能实现目标能够完全旋转，但是传感器的输出信号往往不是在360°上单义的，而是在此允许重复。然而，在这种部段-传感器中由于机械公差出现附加的误差。此外，在重新启动传感器和/或电子装置之后，目标的当前的角度位置可能是未知的。
技术实现思路
1、本发明的目的是，至少部分地消除上述由现有技术已知的缺点。特别是，本发明的目的是改善在识别转子元件的转子位置时的精度。
2、上述目的通过一种具有权利要求1的特征的方法、一种具有权利要求12的特征的计算机程序产品以及一种具有权利要求13的特征的传感器装置来实现。本发明的其它特征和细节由各从属权利要求、说明书和附图得出。在此，结合根据本发明的方法描述的特征和细节当然也适用于结合根据本发明的计算机程序产品和/或本发明的传感器装置，并且相应地反之亦然，从而关于对各个发明方面的公开始终相互参考或可以相互参考。
3、根据本发明的第一方面，规定了一种用于根据传感器单元的传感器信号识别转子元件的转子位置的方法，所述传感器单元用于探测转子元件的第一角度位置。所述第一角度位置关于转子元件在旋转范围之内的旋转的一个重复的部分区段。所述方法特别是以方法步骤的形式包括：
4、-根据所述传感器信号（特别是通过计算单元）确定所述转子元件的第一角度位置，
5、-（特别是通过计算单元）检测位置信息，以用于在所述旋转范围中定位所述第一角度位置，
6、-根据所述第一角度位置和所述位置信息（特别是通过计算单元）求取预期的角度误差的误差信息，
7、-根据所述误差信息（特别是通过计算单元）确定、优选计算所述转子元件关于所述旋转范围的转子位置。
8、所述转子元件可以优选是马达的一部分、优选电马达的一部分。转子元件例如可以是轴线或轴。转子位置可以理解为转子元件的旋转位置、优选关于确定的零位的旋转位置。零位特别是可以通过转子元件和/或传感器单元限定。此外，可以机械地和/或电子地预给定零位。因此，转子位置特别是可以关于整个旋转范围。通过考虑角度误差，所述转子位置优选也可以被称为转子元件的经过校订的绝对的角度位置。
9、优选地，所述传感器单元构造为马达位置传感器（motor-position-sensor，mps）。传感器单元可以特别是构造用于无接触地探测第一角度位置。由此可以减少传感器单元和/或转子元件的部件的磨损。
10、传感器信号可以是连续的或不连续的信号和/或数字的或模拟的信号。还可以设想的是，传感器信号包括单独的信号，通过该信号仅传输第一角度位置的单个值。因此，第一角度位置和/或转子位置可以点状地确定和/或确定为变化曲线。在确定第一角度位置时，可以借助于传感器信号来计算第一角度位置。例如，传感器信号可以被变换和/或采样以确定第一角度位置。然而也可以设想的是，传感器信号包括关于第一角度位置的信息。
11、所述部分区段例如可以包括能通过传感器单元检测的预给定的角度范围。因此，所述部分区段也可以被称为测量区域。第一角度位置可以包括转子元件在所述部分区段中的（特别是具有角度误差地测量的）旋转位置。特别地，第一角度位置因此也可被称为相对的、所测量的角度位置。所述部分区段的重复可以理解为，在旋转范围中多次地设置有该角度范围。当转子元件例如离开一个部分区段时，可以规定重复该角度范围，即，特别是重新开始该部分区段。
12、位置信息优选可以作为信号检测。例如，位置信息可以在外部、例如由系统外部的组件提供。优选地，位置信息参照旋转范围。位置信息可以具有比传感器信号和/或对第一角度位置的确定更低的精度。例如，位置信息可包括旋转元件的（尤其是从零位开始的）一定数量的已经走过的完整旋转和/或已经走过的部分旋转。特别地，由于参照重复的部分区段，第一角度位置可能关于旋转范围不是单义的。通过位置信息，可以关于旋转范围优选单义地配设第一角度位置。
13、预期的角度误差可以是周期性的、例如正弦的误差。预期的角度误差可以点状地确定和/或确定为变化曲线。在此，预期的角度误差特别是具有与所述第一角度位置和所述位置信息和/或所述第一角度位置在旋转范围中的定位的相关性。通过位置信息可以推断出第一角度位置在所述旋转范围中的定位，借助于所述定位可以确定预期的角度误差。
14、误差信息可以包括预期的角度误差的值、优选预先确定的值。然而也可以设想的是，误差信息包括相配设的转子位置、特别是转子位置的根据位置信息与第一角度位置相配设的值。
15、转子位置可以根据角度误差和第一角度位置来确定。例如，可以以所述角度误差来校正第一角度位置。可以规定，提供转子位置以用于操控转子元件。例如，可以借助于转子位置来操控电马达。
16、因此，即使在传感器单元仅能够探测部分区段的情况下，通过考虑超出所述部分区段之外的角度误差也可以改善在识别转子位置时的精度。由此，传感器单元可以紧凑地并且成本有利地设计，并且同时在考虑到预期的角度误差的情况下识别在（特别是整个的）旋转范围中的转子位置。通过改善的精度例如可以实现对转子元件的精确操控。
17、此外在根据本发明的方法中可以设想的是，为了根据第一角度位置和位置信息来求取误差信息，确定关于转子元件的旋转范围的第二角度位置，特别是其中，根据第二角度位置、特别是根据误差信息确定转子位置。第二角度位置可以特别是参照整个旋转范围。在此，第二角度位置可以包括转子元件在旋转范围中的（特别是具有角度误差地测量的）旋转位置。因此借助于位置信息可以将第一角度位置转换到旋转范围上。特别地，第二角度位置因此也可被称为绝对的、所测量的角度位置。可以设想的是，在根据第二角度位置确定转子位置时，形成第二角度位置与角度误差的和/或差。
18、在根据本发明的方法中还可以设想的是，将旋转范围划分为多个角度部段，其中，根据对所述位置信息的检测，将所述第一角度位置定位在所述角度部段中的一个角度部段中。旋转范围特别是可以是角度部段的整数倍。因此，第一角度位置也可以被称为关于部段的角度位置。优选地，所述部分区段在每个角度部段中重复。在此，每个角度部段可以具有如下部段尺寸，所述部段尺寸包括所述部分区段的尺寸或响应于所述部分区段的尺寸。优选地，位置信息具有小于所述部分区段的一半的容差。可以针对每个角度部段配设一个在旋转范围中的相应的角度部段的位置。由此，可以借助于位置信息、特别是具有足够精度的位置信息来标识各个角度部段中的如下一个角度部段，第一角度位置位于所述角度部段中。借助于所述角度部段和所述转子元件的经由所述第一角度位置在所述角度部段中所描述的位置，可以确定误差信息和转子位置。
19、此外，在根据本发明的方法中可以有利地规定，在角度部段上（优选连续地）检测传感器信号和/或确定第一角度位置，特别是其中，根据所述角度部段和根据所述第一角度位置的变化曲线确定第二角度位置的变化曲线。对传感器信号的连续检测可以持续地和/或离散地进行。例如，传感器信号可以以变化的电压的形式恒久存在，或者以有规律的间隔提供关于第一角度位置的信息。可以规定，角度误差也以变化曲线的形式根据第一和/或第二角度位置的变化曲线来确定。在此可以足够的是，在转子元件开始旋转时和/或在传感器装置启动时检测位置信息、尤其是一次地检测位置信息。在获得位置信息之后，可以根据第一角度位置的变化曲线例如通过以下方式计算第二角度位置的变化曲线：连续地更新配属于相应当前所确定的第一角度位置的角度部段。因此不需要连续地检测位置信息。
20、优选地，在根据本发明的方法中可以规定，为了求取所述误差信息而从数据库获取所述误差信息，所述数据库包括用于传感器信号、转子位置和/或第二角度位置的多个条目，所述多个条目具有分别相配设的、预先确定的关于角度误差的误差信息。在确定误差信息时，可以搜索数据库以寻找当前的第一和/或第二角度位置并且获得、尤其是调取所配属的误差信息。数据库可以集成到传感器装置的内部存储单元和/或外部服务器中。在此，第一和第二角度位置可以离散地存储在数据库中。所述数据库特别是可以包括表格、优选以查找表（look-up-tabelle，lut）形式的表。由此可以以简单的方式找到误差信息，并且可以避免耗费地对误差进行计算。通过位置信息可以将误差信息在多个角度部段上正确地配属。
21、此外，在根据本发明的方法中可以设想的是，执行校准过程，在在所述校准过程中在旋转范围上求取所述预期的角度误差，并且将所述误差信息记录到数据库中。因此，通过校准过程可以在多个角度部段和/或整个旋转范围内预先确定误差信息。例如，校准过程可以在装配传感器单元与转子元件之后立即进行。例如，校准过程可以作为整车下线（end-of-line，eol）测试的一部分来进行。由此可以将取决于制造和取决于装配的角度误差存储在数据库中，并且在以后的时间点作为误差信息调用。特别是可以通过校准过程在旋转范围上检测角度误差的误差分布。
22、优选地在根据本发明的方法中可以规定，所述传感器单元构造为感应式传感器，特别是其中，所述传感器单元包括导体元件和传感器元件，所述导体元件与转子元件抗扭地连接，所述传感器元件用于感应式地检测导体元件以探测所述第一角度位置。导体元件特别是能导电的。基于传感器原理，通过将传感器单元构造为感应式传感器，不需要将传感器元件构造成完整的圆。传感器元件特别是可以构造用于仅探测部分区段。导体元件可以环形地构造和/或具有图案状的结构，通过该结构形成角度部段。例如，所述结构可以包括径向延伸的凹部和/或凸起。导体元件可以（优选在整个圆周上）环绕地包围转子元件。由此传感器单元的装配可以是简单且成本有利的。
23、在根据本发明的方法中还可以设想的是，所述旋转范围包括转子元件围绕旋转轴线的一次完整的旋转，特别是其中，能够为旋转范围之内的每个第一角度位置和/或第二角度位置确定预期的角度误差的误差信息。在此，误差信息可以作为角度误差的函数和/或角度误差的变化曲线例如通过数据库提供。此外，可以以预设的容差来确定误差信息。例如可以规定，在数学上离散地设置误差信息。在此，可以在两个相邻的具有误差信息的数据库条目之间设置例如跳变。然而，在此通过大量的误差信息仍可以覆盖整个旋转范围，以便可以分别确定相应的转子位置。还可以设想的是，将角度误差内插在两个数据库条目之间。
24、优选地，在根据本发明的方法中可以规定，在检测位置信息时，从另外的传感器件获得位置信号和/或从存储单元调用位置信息。所述另外的传感器件例如可以包括加速度传感器。此外，位置信息例如可以在传感器装置和/或控制单元关断时存储在存储单元中，并且在重新启动之后被调用。由此在确定第一角度位置时，位置信息可以初始地供使用。
25、此外，在根据本发明的方法中可以有利地规定，进行初始化过程直至检测位置信息，在所述初始化过程中根据第一角度位置计算转子位置，其中，在初始化过程结束之后才求取误差信息。例如可以通过对位置信息的检测来结束初始化过程。特别是可以规定，在初始化过程期间没有确定预期的角度误差的误差信息。在初始化过程中，位置信息可以是还未知的或者还不存在。在此，在本发明的范畴内已经认识到，当位置信息还未知时，在不考虑到误差信息的情况下，可以根据第一角度位置以较小的统计学误差来实现转子位置。因此，优选在初始化过程结束之后和/或在检测到位置信息之后才考虑误差信息，这能实现在旋转范围内对第一角度位置的单义的配属。可以规定，当存在位置信息时，执行从初始化过程到正常运行的切换。在正常运行中，能够求取误差信息并且在确定转子位置时考虑该误差信息。
26、此外，在根据本发明的方法中可以设想的是，所述转子元件是车辆的轴。所述轴可以构造用于驱动车辆或车辆的部件。例如，轴可以构造为马达、特别是电马达的输出轴。在此，角度部段的数量与电马达的极对的数量一致。由此能够以有利的方式实现马达的换向。
27、根据本发明的另一方面，提供一种计算机程序产品。所述计算机程序产品包括指令，所述指令在通过控制单元执行时促使控制单元实施根据本发明的方法。
28、因此，根据本发明的计算机程序产品带来与已经参照根据本发明的方法详细描述的相同的优点。所述方法尤其可以是计算机实现的方法。所述计算机程序产品可以被实现为计算机可读指令代码。此外，该计算机程序产品可以存储在计算机可读存储介质上，诸如数据光盘、可更换驱动器、易失性或非易失性存储器或内置存储器/处理器。此外，该计算机程序产品能够在网络、例如因特网上提供或者被提供，在用户需要时可以从该网络下载或者在线执行该计算机程序产品。该计算机程序产品既可以借助于软件实现，也可以借助于一个或多个专用的电子电路、即以硬件或以任意混合的形式、即借助于软件组件和硬件组件实现。
29、根据本发明的另一方面，提供一种用于识别转子元件在旋转范围中的转子位置的传感器装置。所述传感器装置具有用于探测转子元件的第一角度位置传感器单元，所述第一角度位置关于转子元件的旋转范围的一个部分区段。此外，所述传感器装置还包括用于实施根据本发明的方法的控制单元。
30、因此，根据本发明的传感器装置带来与已经参照根据本发明的方法和/或根据本发明的计算机程序产品详细描述的相同的优点。该传感器装置例如可以构造用于集成在车辆中和/或集成在马达中。控制单元可以集成在车辆的中央控制器中、例如以ecu和/或马达控制器的形式。但也可以设想的是，控制单元集成到用于传感器单元的分散的控制单元中。该控制单元可以包括处理器和/或微处理器。该控制单元尤其也可以被称为计算单元。此外，该控制单元可以具有用于提供数据库的存储单元。
1.一种用于根据传感器单元（10）的传感器信号（110）识别转子元件（2）的转子位置（213）的方法（100），所述传感器单元用于探测转子元件（2）的第一角度位置（201），所述第一角度位置关于转子元件（2）在旋转范围（210）之内的旋转的一个重复的部分区段（200），
2.根据权利要求1所述的方法（100），
3.根据权利要求1或2所述的方法（100），
4.根据前述权利要求之一所述的方法（100），
5.根据前述权利要求之一所述的方法（100），
6.根据前述权利要求之一所述的方法（100），
7.根据前述权利要求之一所述的方法（100），
8.根据前述权利要求之一所述的方法（100），
9.根据前述权利要求之一所述的方法（100），
10.根据前述权利要求之一所述的方法（100），
11.根据前述权利要求之一所述的方法（100），
12.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括指令，所述指令在通过控制单元（20）执行时促使所述控制单元（20）实施根据前述权利要求之一所述的方法（100）。
13.一种用于识别转子元件（2）在旋转范围（210）中的转子位置（213）的传感器装置（1），所述传感器装置具有：
