用于高可用性角度传感器的安全机制的制作方法

1.本公开的各实施例总体上涉及用于高可用性角度传感器的安全机制。


背景技术：

2.角度传感器可以包括感测由目标物体产生或扭曲的磁场的不同分量(例如，x分量和y分量)的强度的一组感测组件。角度传感器可以基于磁场的分量的强度来确定目标物体的角位置，并且可以提供指示由角度传感器确定的角位置的输出。


技术实现要素：

3.在一些实现中，一种角度传感器包括用于基于来自第一组感测元件的第一传感器值确定角位置的第一角度测量路径，其中第一传感器值包括磁场的第一x分量和磁场的第一y分量；用于基于来自第二组感测元件的第二传感器值确定角位置的第二角度测量路径，其中第二传感器值包括磁场的第二x分量和磁场的第二y分量；用于执行一组安全检查的安全路径，该组安全检查包括：基于第一x分量和第二x分量的x分量检查、以及基于第一y分量和第二y分量的y分量检查；以及用于提供该组安全检查的结果的指示的输出组件。
4.在一些实现中，一种传感器系统包括用于获取与物体的旋转相关联的第一传感器值的第一组感测元件，其中第一传感器值包括磁场的第一x分量和磁场的第一y分量；用于获取与物体的旋转相关联的第二传感器值的第二组感测元件，其中第二传感器值包括磁场的第二x分量和磁场的第二y分量；用于基于第一传感器值确定角位置的第一角度测量路径；用于基于第二传感器值确定角位置的第二角度测量路径；用于执行一组安全检查的安全路径，该组安全检查包括：基于第一x分量和第二x分量的x分量检查、以及基于第一y分量和第二y分量的y分量检查；以及用于提供该组安全检查的结果的指示的输出组件。
5.在一些实现中，一种方法包括由系统基于从第一组感测元件接收的第一传感器值确定物体的角位置，其中第一传感器值包括磁场的第一x分量和所述磁场的第一y分量；由该系统基于从第二组感测元件接收的第二传感器值确定物体的角位置，其中第二传感器值包括磁场的第二x分量和磁场的第二y分量；由该系统执行一组安全检查，其中执行该组安全检查包括：基于第一x分量和第二x分量执行x分量检查，以及基于第一y分量和第二y分量执行y分量检查；以及由该系统提供该组安全检查的结果的指示。
附图说明
6.图1a和图1b是如本文中描述的与包括用于角度传感器的安全机制的系统的示例操作相关联的图；
7.图2a-图2c是如本文中描述的包括用于角度传感器的安全机制的系统的示例实现的图；
8.图3是示出本文中描述的角度传感器的示例硬件元件的图；以及
9.图4是与用于角度传感器的安全机制相关的示例过程的流程图。
具体实施方式
10.以下示例实现的详细描述参考附图。不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元素。
11.角度传感器可以被设计为在给定应用中确定目标物体(例如，可旋转物体)的角位置。例如，角度传感器可以用于电子动力转向(eps)应用以确定转向柱的角位置。在一些应用中，可能需要确保角度传感器的功能安全。
12.一般而言，功能安全可以定义为不存在由于角度传感器的故障行为(例如，系统故障、随机故障等)引起的危险而导致的不合理风险(例如，对系统、对环境、对人等)。在汽车领域，汽车安全完整性等级(asil)方案用于规定角度传感器的功能安全要求。asil方案是由国际归一化组织(iso)26262标准(题为“道路车辆功能安全”)定义的风险分类方案，该方案为量产汽车中的电气和/或电子系统的功能安全提供了标准。asil分类定义了符合iso 26262标准所需要的安全要求。asil是通过查看车辆操作场景的严重性、暴露度和可控性对潜在危害进行风险分析来建立的。该危害的安全目标进而指导asil要求。该标准确定了四个asil等级：asil a、asil b、asil c、asil d。asil d规定最高完整性要求，而asil a规定最低完整性要求。具有低风险(并且因此不需要符合iso 26262的安全措施)的危害被标识为质量管理(qm)。在一些情况下，希望或要求角度传感器达到高asil。例如，可能希望或要求在给定应用中使用的角度传感器达到asil b、asil c或asil d。为了确保角度传感器的功能安全，应当实现一种允许标识和发信号通知故障行为的安全机制。
13.本文中描述的一些实现提供了一种用于角度传感器的安全机制。在一些实现中，角度传感器包括用于基于来自第一组感测元件的传感器值确定角位置的第一角度测量路径、以及用于基于来自第二组感测元件的传感器值确定角位置的第二角度测量路径。第一组感测元件和第二组感测元件可以是相同或不同类型的感测元件。例如，第一组感测元件可以是一组磁阻(mr)感测元件(例如，一组各向异性磁阻(amr)元件、巨磁阻(gmr)元件、隧道磁阻(tmr)元件等)，第二组感测元件可以是相同的一组mr感测元件、不同的一组mr感测元件或一组基于霍尔的感测元件(例如，基于霍尔效应进行操作的一组感测元件)。
14.第一组感测元件和第二组感测元件中的每个可以包括被配置为获取用于确定目标物体的角位置的相应组传感器值的一个或多个组件。一组传感器值可以包括指示角位置的y分量的信号的值(也称为正弦值)和指示角位置的x分量的信号的值(也称为余弦值)。角度传感器包括用于基于由第一组感测元件和第二组感测元件测量的正弦值和余弦值来执行与第一角度测量路径和/或第二角度测量路径相关联的一组安全检查的安全路径。该组安全检查可以包括比较从第一角度测量路径接收的余弦值和从第二角度测量路径接收的余弦值的x分量检查。该组安全检查还可以包括比较从第一角度测量路径接收的正弦值和从第二角度测量路径接收的正弦值的y分量检查。在一些实现中，安全路径使得能够检测故障(例如，在第一角度测量路径中或在第二角度测量路径中)路径，从而提高角度传感器的功能安全性。
15.图1a和图1b是如本文中描述的与包括用于角度传感器102的安全机制的系统100的示例操作相关联的图。如图1a所示，系统100包括角度传感器102，该角度传感器102包括角度测量路径104、角度测量路径106、安全路径108和数字输出组件110。如图进一步所示，系统100包括控制器112。下面描述系统100的组件，然后描述系统100的示例操作。在一些实
现中，角度测量路径104、角度测量路径106和安全路径108被集成在单片半导体器件(例如，单个芯片)上。
16.角度测量路径(例如，角度测量路径104、角度测量路径106)包括与基于一组传感器值确定目标物体(未示出)的角位置theta(θ)相关联的一个或多个组件。例如，该组传感器值可以包括指示角位置θ的y分量的信号的值(也称为正弦值)和指示角位置θ的x分量的信号的值(也称为余弦值)。这里，给定角度测量路径可以基于y分量和x分量(例如，通过计算y分量除以x分量的反正切)来确定目标物体的角位置θ。
17.在一些实现中，角度测量路径104和角度测量路径106利用相同类型的感测元件。在一些实现中，角度测量路径104和角度测量路径106利用不同类型的感测元件，这表示，角度测量路径104和角度测量路径106是不同测量路径。在一些实现中，角度测量路径104上的测量范围不同于角度测量路径106上的测量范围。
18.安全路径108包括与执行与角度传感器102相关联的一个或多个安全检查相关联的一个或多个组件。在一些实现中，一个或多个安全检查包括x分量检查和y分量检查。下面关于图2a-图2c提供关于x分量检查和y分量检查的示例实现的附加细节。在一些实现中，一个或多个安全检查包括与角度测量路径104相关联的向量长度检查。在一些实现中，一个或多个安全检查包括与角度测量路径106相关联的向量长度检查。在一些实现中，一个或多个安全检查包括与在角度测量路径104上确定的角位置θ和在角度测量路径106上确定的角位置θ相关联的比较检查。
19.在一些实现中，如图1a所示，安全路径108被配置为接收来自角度测量路径104的传感器值(例如，正弦值和余弦值)、来自角度测量路径106的传感器值、与与来自角度测量路径104的传感器值相关联的向量长度ra相关联的信息、与与来自角度测量路径106的传感器值相关联的向量长度rb相关联的信息、与在角度测量路径104上确定的角位置θa相关联的信息、与在角度测量路径106中确定的角位置θb相关联的信息、和/或与执行一个或多个安全检查相关联的一项或多项信息，如本文所述。在一些实现中，安全路径108被配置为向数字输出组件110提供安全指示(例如，故障指示、错误指示、停用指示、ok指示等)。
20.数字输出组件110包括与生成和传输一个或多个输出相关联的一个或多个组件(例如，携带传感器数据的输出、携带一个或多个安全检查的结果的指示的输出等)。在一些实现中，如图1a所示，数字输出组件110可以从角度测量路径104、角度测量路径106和安全路径108接收一个或多个信号，并且可以相应地生成和传输一个或多个输出。在一些实现中，数字输出组件110向控制器112传输一个或多个输出。
21.控制器112包括与基于传感器102提供的信息来控制一个或多个电气系统和/或电气子系统相关联的一个或多个组件。控制器112可以包括例如微控制器(μc)或电子控制单元(ecu)等。在一些实现中，控制器112能够基于从传感器102接收的信息来对一个或多个电气系统和/或电气子系统进行校准、控制、调节等。例如，在一些实现中，控制器112可以被配置为确定目标物体的角位置θ和/或一项或多项其他信息(例如，目标物体的旋转速度、目标物体的旋转方向等)，确定与传感器102的一个或多个安全检查相关联的信息，和/或提供这样的信息或者执行与基于这样的信息来控制一个或多个电气系统和/或电气子系统相关联的一个或多个操作。在一些实现中，控制器112连接到传感器102，使得控制器112可以经由一个或多个传输接口和/或经由一个或多个输出端子从传感器102接收信息(例如，一个或
多个信号)。
22.图1a中示出了系统100的示例操作。如附图标记150所示，角度测量路径104确定角位置θa。在一些实现中，角度测量路径104基于由角度测量路径104上的该组感测元件(例如，一组mr感测元件，诸如一组amr感测元件)提供的传感器值来确定角位置θa。在一些实现中，角度测量路径104向安全路径108提供一个或多个信号。由角度测量路径104向安全路径108提供的一个或多个信号可以包括例如指示来自角度测量路径104的传感器值(例如，x分量值xa和y分量值ya)的一个或多个信号、从传感器值计算的向量长度ra(例如，当角度测量路径104被配置为计算向量长度ra时)、和/或角位置θa。此外，在一些实现中，角度测量路径104向数字输出组件110提供指示角位置θa的信号。
23.如附图标记152所示，角度测量路径106确定角位置θb。在一些实现中，角度测量路径106基于由角度测量路径106上的该组感测元件(例如，一组基于霍尔的感测元件或一组mr感测元件，诸如一组gmr感测元件或tmr感测元件)提供的传感器值来确定角位置θb。在一些实现中，角度测量路径106向安全路径108提供一个或多个信号。由角度测量路径106向安全路径108提供的一个或多个信号可以包括例如指示来自角度测量路径106的传感器值(例如，x分量值xb和y分量值yb)的一个或多个信号、从传感器值计算的向量长度rb(例如，当角度测量路径106被配置为计算向量长度rb时)、和/或角位置θb。此外，在一些实现中，角度测量路径106向数字输出组件110提供指示角位置θb的信号。
24.如附图标记154所示，安全路径108确定与角度测量路径104相关联的向量长度ra和与角度测量路径106相关联的向量长度rb。在一些实现中，安全路径108通过从角度测量路径104接收向量长度ra的指示来确定向量长度ra，如上所述(例如，当角度测量路径104被配置为计算向量长度ra时)。备选地，在一些实现中，安全路径108通过基于从角度测量路径104接收的传感器值计算向量长度ra来确定向量长度ra。类似地，安全路径108通过从角度测量路径106接收向量长度rb的指示来确定向量长度rb，如上所述(例如，当角度测量路径106被配置为计算向量长度rb时)。备选地，在一些实现中，安全路径108通过基于从角度测量路径106接收的传感器值计算向量长度rb来确定向量长度rb。
25.在一些实现中，使用以下等式确定给定向量长度r(例如，向量长度ra、向量长度rb):
26.r＝sqrt(x2+y2)
27.其中x是角位置θ的x分量，y是角位置θ的y分量。即，向量长度r对应于电向量的幅值，其元素由给定角度测量路径的x分量(余弦)通道和y分量(正弦)通道给出。值得注意的是，向量长度r与角位置θ无关。
28.如附图标记156所示，安全路径108执行一个或多个安全检查。在一些实现中，由安全路径108执行的安全检查基于从角度测量路径104接收的x分量值xa和从角度测量路径106接收的x分量值xb。例如，安全路径108可以基于对从角度测量路径104接收的x分量值xa和从角度测量路径106接收的x分量值xb进行比较来执行安全检查。
29.在一些实现中，如下面关于图2a-图2c更详细地描述的，安全路径108通过确定x分量值xa(例如，在角度测量路径104上确定的余弦值)是否匹配x分量值xb(例如，在角度测量路径106上确定的余弦值)来执行x分量值xa和x分量值xb的比较。即，安全路径108可以通过确定x分量值xa与x分量值xb之间的差值是否小于阈值(例如，容差值)来执行比较。在一些实
现中，指示阈值的信息可以存储在传感器102的存储器上。在操作期间，安全路径108可以将x分量值xa与x分量值xb之间的计算差值与阈值进行比较。当该差值不满足(例如，大于)阈值时，安全路径108可以例如向数字输出组件110发信号通知错误。
30.备选地和/或另外地，由安全路径108执行的安全检查可以基于从角度测量路径104接收的y分量值ya和从角度测量路径106接收的y分量值yb。例如，安全路径108可以基于将从角度测量路径104接收的y分量值xa与从角度测量路径106接收的y分量值xb进行比较来执行安全检查。
31.在一些实现中，如下面关于图2a-图2c更详细地描述的，安全路径108通过确定y分量值ya(例如，在角度测量路径104上确定的正弦值)是否匹配y分量值yb(例如，在角度测量路径106上确定的正弦值)来执行y分量值ya和y分量值yb的比较。即，安全路径108可以通过确定y分量值ya和y分量值yb之间的差值是否小于阈值(例如，容差值)来执行比较。在一些实现中，阈值与以上关于x分量检查描述的阈值相同。在一些实现中，指示阈值的信息可以存储在传感器102的存储器上。在操作期间，安全路径108可以将y分量值ya与y分量值yb之间的计算差值与阈值进行比较。当该差值不满足(例如，大于)阈值时，安全路径108可以例如向数字输出组件110发信号通知错误。
32.在一些实现中，由安全路径108执行的安全检查基于向量长度ra、角位置θa、向量长度rb和/或角位置θb。在一些实现中，一个或多个安全检查包括一个或多个向量长度检查。例如，一个或多个安全检查可以包括与向量长度ra相关联的向量长度检查和/或与向量长度rb相关联的向量长度检查。在理想情况下，给定向量长度r(例如，向量长度ra、向量长度rb)在传感器102的操作期间保持恒定(例如，由于cos2θ+sin2θ＝1的原理)。例如，如果给定角度测量路径(例如，角度测量路径104或角度测量路径106)的传感器通道(例如，x分量通道或y分量通道)遇到固定故障，则向量长度r将根据角度θ而变化。向量长度r的这种变化可以通过由安全路径108执行的向量长度检查来检测。因此，当执行向量长度检查时，安全路径108确定向量长度r是否保持在允许向量长度范围(例如，由最小向量长度r
min
和最大向量长度r
max
定义的向量长度范围)内。图1b是示出向量长度检查的可视化的图。在图1b所示的可视化中，向量长度检查是确定向量长度r是否在由最小向量长度r
min
和最大向量长度r
max
定义的阴影区域内。
33.值得注意的是，由传感器102执行的数字信号处理可以提供对传感器102的组件(例如，该组感测元件、一个或多个模数转换器(adc)等)的缺陷的补偿。例如，传感器102的数字信号处理器(dsp)可以接收原始(即，未补偿的)传感器值作为输入，执行补偿，并且输出补偿后的传感器值。这种补偿的参数可以基于校准和/或自动校准。例如，原始传感器值的偏移会随温度偏移。这里，用于补偿这样的偏移的相关参数可以在下线测试(即，校准)期间确定，并且存储在传感器102的存储器(例如，非易失性存储器(nvm))中。然后这些参数可以在传感器102的操作期间使用以用于提供补偿，这导致补偿后的传感器值随温度的偏移减小。值得注意的是，良好补偿后的角度测量路径示出传感器值的幅值的可忽略的变化，因此，与给定角度测量路径相关联的向量长度r可以与温度无关。此外，对于饱和感测元件(例如，mr感测元件)，向量长度r并不显著取决于磁场的幅值。在一些实现中，最小向量长度r
min
和最大向量长度r
max
可以基于考虑这样的变化和余量来确定。即，良好补偿后的传感器102的允许向量长度范围可以更小(例如，与没有补偿或补偿较差的角度传感器相比)，从而提
高传感器102的功能安全性。
34.在一些实现中，最小向量长度r
min
和最大向量长度r
max
被存储在传感器102的存储器中(例如，在校准之后)。在操作期间，安全路径108将所计算的向量长度r与所存储的最小向量长度r
min
和最大向量长度r
max
进行比较。这里，如果向量长度r不在允许向量长度范围内(即，如果所计算的向量长度小于最小向量长度r
min
或大于最大向量长度r
max
)，则安全路径108可以例如向数字输出组件110发信号通知错误。
35.在一些实现中，安全路径108执行与角度测量路径104相关联的向量长度检查。即，安全路径108可以确定向量长度ra是否在允许向量长度范围内。另外地或备选地，在一些实现中，安全路径108执行与角度测量路径106相关联的向量长度检查。即，安全路径108可以确定向量长度rb是否在允许向量长度范围内(例如，与用于检查向量长度ra的允许向量长度范围相同的允许向量长度范围或与用于检查向量长度ra的允许向量长度范围不同的允许向量长度范围)。
36.在一些实现中，一个或多个安全检查包括与角位置θa和角位置θb相关联的比较检查。在一些实现中，安全路径108通过确定角位置θa(例如，在角度测量路径104上确定的角位置)是否匹配角位置θb(例如，在角度测量路径106上确定的角位置)来执行比较检查。即，安全路径108可以通过确定角位置θa与角位置θb之间的差值是否小于阈值(例如，容差值)来执行比较检查。在一些实现中，指示阈值的信息可以存储在传感器102的存储器上。在操作期间，安全路径108将角位置θa与角位置θb之间的计算差值与阈值进行比较。这里，如果该差值不满足(例如，大于)阈值，则安全路径108可以例如向数字输出组件110发信号通知错误。
37.在一些实现中，安全路径108向数字输出组件110提供指示一个或多个安全检查的结果的信息。例如，如上所述，安全路径108可以提供以下各项的指示：与x分量检查相关联的错误、与y分量检查相关联的错误、与与角度测量路径104相关联的向量长度检查相关联的错误、与与角度测量路径106相关联的向量长度检查相关联的错误、和/或与比较检查相关联的错误。作为另一示例，安全路径108可以提供关于给定安全检查已经通过的指示(例如，关于角度测量路径104和/或角度测量路径106已经通过x分量检查的指示、关于角度测量路径104和/或角度测量路径106已经通过y分量检查的指示、关于角度测量路径104已经通过向量长度检查的指示、关于角度测量路径106已经通过向量长度检查的指示、和/或关于角度测量路径104/106已经通过比较检查的指示)。
38.返回图1a，如附图标记158和160所示，数字输出组件110可以向控制器112提供角度数据和一个或多个安全检查的结果的指示。角度数据包括角位置θa的指示和/或角位置θb的指示。在一些实现中，一个或多个安全检查的结果的指示可以包括给定安全检查是失败还是通过的指示。备选地，在一些实现中，安全检查的结果的指示可以包括关于给定安全检查已经失败的指示(即，数字输出组件110可以仅在给定安全检查失败时提供给定安全检查的指示)。
39.如上所述，提供图1a和图1b作为示例。其他示例可以与关于图1a和图1b描述的不同。此外，提供图1a所示的组件的数目和布置作为示例。实际上，与图1a所示的相比，可以存在更多的组件、更少的组件、不同的组件或不同地布置的组件。此外，图1a所示的两个或更多个组件可以在单个组件内实现，或者图1a所示的单个组件可以实现为多个分布式组件。另外地或备选地，图1a所示的一组组件(例如，一个或多个组件)可以执行被描述为由图1a
所示的另一组组件执行的一个或多个功能。
40.图2a-图2c是如本文中描述的包括用于角度传感器(例如，角度传感器102)的安全机制(例如，安全路径108)的系统100的示例实现的图。在图2a-图2c中，角度测量路径104的组件由白色指示，角度测量路径106的组件由阴影图案指示，安全路径108的组件由浅灰色指示，并且数字输出组件用深灰色指示。此外，安全路径108包括一个或多个向量长度检查组件212(例如，向量长度检查组件212a、向量长度检查组件212b)、x分量检查组件214a、y分量检查组件214b和角度比较组件216。
41.一般而言，例如，如图2a-图2c所示，角度测量路径104包括一组感测元件202(例如，用于感测磁场的x分量的感测元件202x和用于感测磁场的y分量的感测元件202y)、一组测量元件206(例如，用于测量由感测元件202x感测的x分量的测量元件206x1和用于测量由感测元件202y感测的y分量的测量元件206y1)和角度计算组件210a。类似地，角度测量路径106包括一组感测元件204(例如，用于感测磁场的x分量的感测元件204x和用于感测磁场的y分量的感测元件204y)、一组测量元件206(例如，用于测量由感测元件204x感测的x分量的测量元件206x2和用于测量由感测元件204y感测的y分量的测量元件206y2)和角度计算组件210b。
42.一组感测元件(例如，该组感测元件202或该组感测元件204)是用于感测角度传感器102处的磁场的一组组件。在一些实现中，如上所述，每组感测元件202/204包括被配置为感测磁场的x分量的感测元件202/204和被配置为感测磁场的y分量的感测元件202/204。在一些实现中，一组给定感测元件202/204可以包括mr感测元件，mr感测元件是由磁阻材料(例如，镍铁(nife))组成的元件，其中磁阻材料的电阻取决于存在于磁阻材料处的磁场的强度和/或方向。这里，该组给定感测元件202/204可以基于amr效应、gmr效应或tmr效应等来操作。此外，在一些实现中，该组给定感测元件202/204可以包括基于霍尔效应进行操作的一组基于霍尔的感测元件。在一些实现中，给定感测元件202/204可以向测量元件206提供与磁场的分量的强度相对应的模拟信号。
43.测量元件206可以包括将来自一组感测元件202/204的模拟信号转换为数字信号的adc。例如，测量元件206x1可以包括将从该组感测元件202接收的模拟信号转换为数字信号以由测量元件206x1的dsp处理的adc。
44.在一些实现中，如图2b所示，角度测量路径104和角度测量路径106是非分集测量路径。因此，角度测量路径104上的该组感测元件202和角度测量路径106上的该组感测元件204可以是相同类型的感测元件。例如，该组感测元件202和该组感测元件204可以包括一组mr感测元件(例如，一组amr元件、一组gmr元件或一组tmr元件等)、一组基于霍尔的感测元件(例如，基于霍尔效应进行操作的一组感测元件)等。此外，由该组感测元件202提供的测量范围可以与由该组感测元件204提供的测量范围相同。例如，由该组感测元件202和该组感测元件204提供的测量范围可以是180度(
°
)(例如，当该组感测元件202和该组感测元件是一组amr感测元件时)，或者可以是360
°
(例如，当该组感测元件202和该组感测元件204是一组gmr感测元件、一组tmr感测元件、一组基于霍尔的感测元件等时)。
45.如图2b所示，角度计算组件210a接收分别由测量元件206x1和206y1测量的x分量值和y分量值，并且通过计算y分量除以x分量的反正切来计算角位置θa。在一些实现中，角度计算组件210a基于x分量值和y分量值计算向量长度ra，如上所述。角度计算组件210a可以
向向量长度检查组件212a提供指示从x分量值和y分量值计算的向量长度ra(例如，当角度计算组件210a被配置为计算向量长度ra时)的一个或多个信号，和/或向角度比较组件216提供指示角位置θa的一个或多个信号。
46.类似地，角度计算组件210b接收分别由测量元件206x2和206y2测量的x分量值和y分量值，并且通过计算y分量除以x分量的反正切。在一些实现中，角度计算组件210b基于x分量值和y分量值计算向量长度rb，如上所述。角度计算组件210b可以向向量长度检查组件212b提供指示从x分量值和y分量值计算的向量长度rb(例如，当角度计算组件210b被配置为计算向量长度rb时)的一个或多个信号，和/或向角度比较组件216提供指示角位置θb的一个或多个信号。
47.角度比较组件216可以分别从角度计算组件210a和角度计算组件210b接收指示角位置θa的一个或多个信号和指示角位置θb的一个或多个信号。角度比较组件216可以基于角位置θa和角位置θb来执行角度比较检查。在一些实现中，角度比较组件216可以以与上文关于图1a描述的方式类似的方式基于角位置θa和角位置θb来执行角度比较检查。角度比较组件216可以向数字输出组件110输出指示角度比较检查结果的信号。
48.同样，如图2b所示，向量长度校验组件212a接收分别由测量元件206x1和206y1测量的x分量值和y分量值，并且基于x分量值和y分量值执行向量校验。在一些实现中，向量长度检查组件212a以与上文关于图1a和图1b描述的方式类似的方式执行向量检查。向量长度检查组件212a可以向数字输出组件110输出指示向量长度检查组件的结果的信号。
49.如图2b所示，x分量检查组件214a从测量元件206x1接收x分量值x1并且从测量元件206x2接收x分量值x2。由于该组感测元件202与该组感测元件204为同一类型的感测元件，因此x分量检查组件214a可以直接比较x分量值x1与x分量值x2。在一些实现中，x分量检查组件214a通过确定x分量值x1是否匹配x分量值x2来执行比较。即，x分量检查组件214a可以通过确定x分量值x1与x分量值x2之间的差值是否小于阈值(例如，容差值)来执行比较。在一些实现中，指示阈值的信息可以被存储在传感器102的存储器上。在操作期间，x分量检查组件214a可以将x分量值x1与x分量值x2之间的计算差值与阈值进行比较。这里，如果该差值不满足(例如，大于)阈值，则x分量检查组件214a可以例如向数字输出组件110发信号通知错误。
50.如图2b所示，y分量检查组件214b从测量元件206y1接收y分量值y1并且从测量元件206y2接收y分量值y2。由于该组感测元件202与该组感测元件204为同一类型的感测元件，因此y分量检查组件214b可以直接比较y分量值y1与y分量值y2。在一些实现中，y分量检查组件214b通过确定y分量值y1是否匹配y分量值y2来执行比较。即，y分量检查组件214b可以通过确定y分量值y1与y分量值y2之间的差值是否小于阈值(例如，容差值)来执行比较。在一些实现中，指示阈值的信息可以存储在传感器102的存储器上。在操作期间，y分量检查组件214b可以将y分量值y1与y分量值y2之间的计算差值与阈值进行比较。这里，如果该差值不满足(例如，大于)阈值，则y分量检查组件214b可以例如向数字输出组件110发信号通知错误。
51.由于集成的相同器件之间的良好匹配(这些器件在它们的制造扩展、非线性、老化和温度相关性方面仅表现出很小偏差)，使用相同类型的感测元件可以在标识故障方面提供优势。因此，除了向量长度检查(其需要补偿如上所述的非理想影响)，执行x分量检查和/或y分量检查可以增加安全路径108的诊断覆盖率。此外，结合x分量检查和y分量检查执行向量长度检查使得能够标识x分量通道或y分量通道中的错误。经历错误的角度测量路径的
剩余x分量通道或y分量通道可以提供仍然可以用于交叉检查剩余角度测量路径的输出的x分量值或y分量值。
52.在一些实现中，如图2c所示，角度测量路径104和角度测量路径106是不同测量路径。因此，在一些实现中，角度测量路径104上的该组感测元件202可以包括一组mr感测元件，而角度测量路径106上的该组感测元件204可以包括一组基于霍尔的感测元件。作为另一示例，在一些实现中，角度测量路径104上的该组感测元件202可以包括第一组mr感测元件(例如，一组amr元件)，而角度测量路径106上的该组感测元件204可以包括第二组mr元件(例如，一组gmr元件或一组tmr元件等)。在一些实现中，由该组感测元件202提供的测量范围不同于由该组感测元件204提供的测量范围。如图2c所示，由该组感测元件202提供的测量范围可以是360度(
°
)。例如，该组感测元件202可以包括一组gmr感测元件、一组tmr感测元件、一组基于霍尔的感测元件等。由该组感测元件204提供的测量范围可以是180
°
。例如，该组感测元件204可以包括一组amr感测元件。
53.由该组感测元件202/204提供的不同角度测量路径104/106的使用提供了角度测量的冗余和传感原理的多样性，从而增强了角度传感器102的功能安全。在一些实现中，该组传感器202/204可以将包括温度补偿的增益和偏移校准集成到角度测量路径104/106中，以解决该组传感器202/204的制造扩展、非线性、老化相关性和/或温度相关性的偏差，这些偏差可能是由于使用不同类型的传感器而引起的。在一些实现中，角度测量路径104/106还可以补偿x分量信号和y分量信号的谐波分量，以实现角度测量的高精度和安全路径108的高覆盖率。角度测量路径104/106的校准和补偿可以基于线端测量通过存储在nvm中的参数来完成，和/或可以利用自动校准算法，如上所述。
54.如图2c所示，角度计算组件210a接收分别由测量元件206x1和206y1测量的x分量值和y分量值，并且通过计算y分量除以x分量的反正切来计算角位置θa。在一些实现中，角度计算组件210a基于x分量值和y分量值计算向量长度ra，如上所述。角度计算组件210a可以向向量长度检查组件212a提供指示从x分量值和y分量值计算的向量长度ra(例如，当角度计算组件210a被配置为计算向量长度ra时)的一个或多个信号，和/或向角度比较组件216提供指示角位置θa的一个或多个信号。
55.类似地，角度计算组件210b接收分别由测量元件206x2和206y2测量的x分量值和y分量值，并且通过计算y分量除以x分量的反正切。在一些实现中，角度计算组件210b基于x分量值和y分量值计算向量长度rb，如上所述。角度计算组件210b可以向向量长度检查组件212b提供指示从x分量值和y分量值计算的向量长度rb(例如，当角度计算组件210b被配置为计算向量长度rb时)的一个或多个信号，和/或一个或多个向角度比较组件216提供指示角位置θb的信号。
56.角度比较组件216可以分别从角度计算组件210a和角度计算组件210b接收指示角位置θa的一个或多个信号和指示角位置θb的一个或多个信号。角度比较组件216可以基于角位置θa和角位置θb来执行角度比较检查。在一些实现中，角度比较组件216可以以与上文关于图1a描述的方式类似的方式基于角位置θa和角位置θb来执行角度比较检查。角度比较组件216可以向数字输出组件110输出指示角度比较检查结果的信号。
57.同样，如图2c所示，向量长度检查组件212b接收分别由测量元件206x2和206y2测量的x分量值和y分量值，并且基于x分量值和y分量值执行向量校验。在一些实现中，向量长度
检查组件212b以与上文关于图1a和图1b描述的方式类似的方式执行向量检查。向量长度检查组件212b可以向数字输出组件110输出指示向量长度检查组件的结果的信号。
58.如图2c所示，x分量检查组件214a从测量元件206x1接收x分量值x1并且从测量元件206x2接收x分量值x2。由于该组感测元件202与该组感测元件204为不同类型的感测元件，因此x分量检查组件214a可以利用比较函数来比较x分量值x1与x分量值x2。在一些实现中，x分量检查组件214a可以利用以下比较函数来比较x分量值x1和x分量值x2：
59.2x
1-1-x260.x分量检查组件214a可以通过确定比较函数的结果是否满足(例如，小于)阈值(例如，容差值)来执行比较。在一些实现中，指示阈值的信息可以存储在传感器102的存储器上。在操作期间，x分量检查组件214a可以将比较函数的计算结果与阈值进行比较。这里，如果比较函数的结果不满足(例如，大于)阈值，则x分量检查组件214a可以例如向数字输出组件110发信号通知错误。
61.如图2c所示，y分量检查组件214b从测量元件206x1接收x分量值x1，从测量元件206y1接收y分量值y1，并且从测量元件206y2接收y分量值y2。由于该组感测元件202与该组感测元件204为不同类型的感测元件，因此y分量检查组件214b可以利用比较函数来比较y分量值y1与y分量值y2。在一些实现中，y分量检查组件214b可以利用以下比较函数来比较y分量值y1和y分量值y2：
62.2x1y
1-1-y263.y分量检查组件214b可以通过确定比较函数的结果是否满足(例如，小于)阈值(例如，容差值)来执行比较。在一些实现中，指示阈值的信息可以存储在传感器102的存储器上。在操作期间，y分量检查组件214b可以将比较函数的计算结果与阈值进行比较。这里，如果比较函数的结果不满足(例如，大于)阈值，则y分量检查组件214b可以例如向数字输出组件110发信号通知错误。
64.在一些实现中，x分量检查组件214a可以基于归一化x分量值x1和归一化x分量值x2计算比较函数的结果，和/或y分量检查组件214b可以基于归一化x分量值x1、归一化y分量值y1和归一化y分量值y2计算比较函数的结果。例如，在没有自动校准的情况下，由于该组传感器202/204的磁场依赖性，x分量和y分量的充分校准可能是不可能的。x分量和y分量的不充分校准可能导致安全路径108容易受到磁场变化的影响，磁场变化是由传感器与磁体之间的机械位置变化或磁铁的温度依赖性、制造扩展和老化引起的。在这种情况下，该组传感器202/204的x分量和/或y分量可以通过由向量长度检查组件212a/212b确定的相应向量长度来归一化。在一些实现中，x分量和y分量可以使用以下等式通过相应向量长度被归一化：
65.归一化x分量值x1＝x1/sqrt(x
12
+y
12
)；
66.归一化y分量值y1＝y1/sqrt(x
12
+y
12
)；
67.归一化x分量值x2＝x2/sqrt(x
22
+y
22
)；
68.归一化y分量值y2＝y2/sqrt(x
22
+y
22
)。
69.提供图2a-图2c所示的元件的数目和布置作为示例。在实践中，与图2a-图2c所示的相比，可以存在更多的元件、更少的元件、不同的元素或不同地布置的元件。
70.图3是示出角度传感器102的示例硬件元件的图。如图所示，角度传感器102可以包括感测元件310(例如，包括至少两组元件)、adc 320、dsp 330、存储元件340、和/或数字接
口350。
71.感测元件310包括用于感测存在于感测元件310处的磁场的元件。例如，感测元件310可以包括基于霍尔效应进行操作的一个或多个基于霍尔的感测元件。作为另一示例，感测元件310可以包括一个或多个基于磁阻(mr)的感测元件，其中磁阻材料的电阻可以取决于存在于磁阻材料处的磁场的强度和/或方向。这里，感测元件310可以基于各向异性磁阻(amr)效应、巨磁阻(gmr)效应、隧道磁阻(tmr)效应等进行操作。作为附加示例，感测元件310可以包括基于感应进行操作的一个或多个基于可变磁阻(vr)的感测元件。在一些实现中，一组感测元件202(例如，感测元件202x和感测元件202y)和/或一组感测元件204(例如，感测元件204x和感测元件204y)包括一个或多个感测元件310。
72.adc 320包括将来自感测元件310的模拟信号转换为数字信号的一个或多个模数转换器。例如，adc 320可以将从一组感测元件310接收的模拟信号转换为要由dsp 330处理的数字信号。在一些实现中，adc 320可以向dsp 330提供数字信号。在一些实现中，角度传感器102可以包括一个或多个adc 320。
73.dsp 330可以包括数字信号处理设备或数字信号处理设备集合。在一些实现中，dsp 330可以从adc 320接收数字信号，并且可以与一个或多个安全检查的选择性执行相关联地处理数字信号，如本文所述。在一些实现中，dsp 330可以处理数字信号以形成输出信号，诸如与目标物体的角位置相关联的输出信号。
74.存储器元件340包括存储用于由角度传感器102使用的信息和/或指令的只读存储器(rom)(例如，eeprom)、随机存取存储器(ram)、和/或另一种类型的动态或静态存储设备(例如，闪存、磁存储器、光学存储器等)，如本文所述。在一些实现中，存储元件340可以存储与由dsp 330执行的处理相关联的信息。另外地或替代地，存储元件340可以存储感测元件310的配置值或参数、和/或用于角度传感器102的一个或多个其他元件(诸如adc 320或数字接口350)的信息。
75.数字接口350可以包括角度传感器102可以经由其从和/或向另一设备(诸如控制器112)接收和/或提供信息的接口。例如，数字接口350可以向控制器112提供由dsp 330确定的输出信号，并且可以从控制器112接收信息。
76.提供图3所示的元件的数目和布置作为示例。实际上，与图3所示的相比，可以存在更多的元件、更少的元件、不同的元件或不同地布置的元件。例如，角度传感器102可以包括图3中未示出的一个或多个元件，诸如时钟、模拟调节器、数字调节器、保护元件、温度传感器、应力传感器等。
77.图4是与用于高可用性角度传感器的安全机制相关联的示例过程400的流程图。在一些实现中，图4的一个或多个过程块可以由角度传感器(例如，角度传感器102)执行。在一些实现中，图4的一个或多个过程块可以由与角度传感器分离或包括角度传感器的另一设备或一组设备执行，诸如控制器(例如，控制器112)。
78.如图4所示，过程400可以包括基于从第一组感测元件接收的第一传感器值确定物体的角位置，其中第一传感器值包括磁场的第一x分量和磁场的第一y分量(框410)。例如，角度传感器可以基于从第一组感测元件接收的第一传感器值确定物体的角位置，其中第一传感器值包括磁场的第一x分量和磁场的第一y分量，如上所述。在一些实现中，第一传感器值包括磁场的第一x分量和磁场的第一y分量。在一些实现中，第一组感测元件可以包括一
组电感感测元件并且第二组感测元件可以包括一组磁性感测元件。在一些实现中，第一组感测元件可以包括第一组电感感测元件并且第二组感测元件可以包括第二组电感感测元件。
79.如图4进一步所示，过程400可以包括基于从第二组感测元件接收的第二传感器值确定物体的角位置，其中第二传感器值包括磁场的第二x分量和磁场的第二y分量(框420)。例如，角度传感器可以基于从第二组感测元件接收的第二传感器值确定物体的角位置，其中第二传感器值包括磁场的第二x分量和磁场的第二y分量，如上所述。在一些实现中，第二传感器值包括磁场的第二x分量和磁场的第二y分量。
80.如图4进一步所示，过程400可以包括执行一组安全检查，其中执行该组安全检查包括：基于第一x分量和第二x分量执行x分量检查，并且基于第一y分量和第二y分量执行y分量检查(框430)。例如，角度传感器可以执行一组安全检查，其中执行该组安全检查包括：基于第一x分量和第二x分量执行x分量检查，并且基于第一y分量和第二y分量执行y分量检查，如上所述。
81.如图4中进一步所示，过程400可以包括提供该组安全检查的结果的指示(框440)。例如，角度传感器可以提供该组安全检查的结果的指示，如上所述。
82.过程400可以包括另外的实现，诸如下文和/或结合本文别处描述的一个或多个其他过程而描述的任何单个实现或任何实现组合。
83.在第一实现中，执行该组安全检查包括以下项中的一项或多项：基于第一传感器值执行与第一组感测元件相关联的第一向量长度检查，基于第二传感器值执行与第二组感测元件相关联的第二向量长度检查，或者执行与基于第一传感器值而确定的角位置和基于第二传感器值而确定的角位置相关联的比较检查。
84.在第二实现中，单独地或结合第一实现，与第一组感测元件相关联的测量范围不同于与第二组感测元件相关联的测量范围，并且其中执行该组安全检查包括确定与第一x分量和第一y分量相关联的第一向量长度，确定与第二x分量和第二y分量相关联的第二向量长度，基于第一向量长度对第一x分量和第一y分量进行归一化以生成归一化的第一x分量和归一化的第一y分量，基于第二向量长度对第二x分量和第二y分量进行归一化以生成归一化的第二x分量和归一化的第二y分量，基于归一化的第一x分量和归一化的第二x分量执行x分量检查，并且基于归一化的第一y分量和归一化的第二y分量执行y分量检查。
85.在第三实现中，单独地或结合第一实现和第二实现中的一个或多个，第一组感测元件是第一mr感测元件并且第二组感测元件是第二组mr感测元件，第二组mr感测元件的类型不同于第一组mr感测元件的类型。
86.在第四实现中，单独地或结合第一实现至第三实现中的一个或多个，第一组感测元件和第二组感测元件是相同类型的感测元件，并且其中执行x分量检查包括比较第一x分量和第二x分量，并且其中执行y分量检查包括比较第一y分量和第二y分量。
87.在第五实现中，单独地或结合第一实现至第四实现中的一个或多个，第一组感测元件是一组mr感测元件，并且第二组感测元件是一组基于霍尔的感测元件。
88.尽管图4示出了过程400的示例块，但是在一些实现中，与图4中描绘的相比，过程400可以包括更多的块、更少的块、不同的块或不同地布置的块。另外地或替代地，过程400的两个或更多个块可以并行执行。
89.上述公开提供了说明和描述，但并非旨在穷举或将实施限制为所公开的精确形式。修改和变化可以根据上述公开来进行，也可以从实现的实践中获取。
90.如本文中使用的，术语“组件”旨在被广义地解释为硬件、固件、和/或硬件和软件的组合。显然，本文中描述的系统和/或方法可以以不同形式的硬件、固件或硬件和软件的组合来实现。用于实现这些系统和/或方法的实际专用控制硬件或软件代码不限制实现。因此，该系统和/或方法的操作和行为在本文中在没有参考特定软件代码的情况下描述——应当理解，软件和硬件可以被设计为基于本文中的描述来实现该系统和/或方法。
91.如本文中使用的，取决于上下文，满足阈值可以是指大于阈值、大于或等于阈值、小于阈值、小于或等于阈值、等于阈值、不等于阈值等。
92.尽管在权利要求中陈述和/或在说明书中公开了特定特征组合，但这些组合并不旨在限制各种实现的公开。事实上，这些特征中的很多特征可以以权利要求中未具体记载和/或说明书中未公开的方式组合。尽管下面列出的每个从属权利要求可以直接仅依赖于一个权利要求，但是各种实现的公开包括每个从属权利要求与权利要求集中的每个其他权利要求的组合。如本文中使用的，提及项目列表中的“至少一个”的短语是指这些项目的任何组合，包括单个成员。例如，“a、b或c中的至少一个”旨在涵盖a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c、以及与多个相同项目的任何组合。
93.本文中使用的任何元素、动作或指令均不应当被解释为关键或必要的，除非明确说明如此。此外，如本文中使用的，冠词“一个(a)”和“一个(an)”旨在包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用。此外，如本文中使用的，冠词“该(the)”旨在包括与冠词“该(the)”相关的一个或多个项目，并且可以与“该一个或多个(the one or more)”互换使用。此外，如本文中使用的，术语“集合”旨在包括一个或多个项目(例如，相关项目、不相关项目、或相关和不相关项目的组合)，并且可以与“一个或多个”互换使用。如果仅打算一项，则使用短语“仅一项”或类似语言。此外，如本文中使用的，术语“具有(has)”、“具有(have)”、“具有(having)”等旨在是开放式术语。此外，除非另有明确说明，否则短语“基于”旨在表示“至少部分基于”。此外，如本文中使用的，除非另有明确说明(例如，如果与“任何一个”或“只有一个”结合使用)，否则术语“或”在串联使用时旨在是包括性的并且可以与“和/或”互换使用。