AT500894B1

AT500894B1 - METHOD FOR DETERMINING A SPEED SIGNAL OF AN ELECTRICAL MACHINE

Info

Publication number: AT500894B1
Application number: AT362006A
Authority: AT
Inventors: Carsten Dipl Ing Kaup
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2007-11-15
Also published as: AT500894A3; AT500894A2

Description

2 AT 500 894 B12 AT 500 894 B1

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Drehzahlsignals einer elektrischen Maschine, welche mechanisch mit einer Brennkraftmaschine verbunden ist, wobei das Drehzahlsignal mittels eines inkrementellen Drehzahlsensors ermittelt und die Drehzahl aus der bei Überstreichen eines Bezugswinkels eines rotierenden Teiles gemessenen Zeit bestimmt wird, wobei vorzugsweise der Bezugswinkel durch zumindest zwei Flanken eines Zahnrades definiert wird.The invention relates to a method for determining a speed signal of an electrical machine which is mechanically connected to an internal combustion engine, wherein the speed signal is determined by means of an incremental speed sensor and the speed is determined from the measured when sweeping a reference angle of a rotating part, wherein preferably the reference angle is defined by at least two flanks of a gear.

Der zeitliche Drehzahlverlauf von Brennkraftmaschinen enthält, aufgrund der Drehungleichförmigkeit der Brennkraftmaschine, Oberwellen, beispielsweise zweiter und vierter Ordnung bei einem 4-Zylinder-Motor. Wird für die Drehzahlregelung einer elektrischen Maschine ein hochdynamisches Eingangssignal verwendet, so kommt es bei Erreichen des Zielwertes zu hochfrequenten Wechselmomenten, welche störende Vibrationen, Geräusche und Brummen verursachen können.The rotational speed characteristic of internal combustion engines, due to the rotational nonuniformity of the internal combustion engine, contains harmonics, for example, second and fourth order in a 4-cylinder engine. If a highly dynamic input signal is used for the speed control of an electrical machine, high-frequency alternating torques occur when the target value is reached, which can cause disturbing vibrations, noises and hum.

Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und hochfrequente Wechselmomente zu verringern.The object of the invention is to avoid this disadvantage and to reduce high-frequency alternating torques.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Bezugswinkel in Abhängigkeit von zumindest einem Betriebs- oder Motorparameter verändert wird.According to the invention, this is achieved by changing the reference angle as a function of at least one operating or engine parameter.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass in Betriebsbereichen mit hohen Drehungleichförmigkeiten ein größerer Bezugswinkel gewählt wird, als in Betriebsbereichen mit geringeren Drehungleichförmigkeiten. Ein anderer Parameter für die Wahl des Bezugswinkels kann die geforderte Dynamik der Drehzahlregelung sein. Dabei wird in eingeschwungenem Zustand ein größerer Bezugswinkel gewählt als bei transienten Vorgängen. Anhand einer Entscheidungslogik wird der für die Berechnung als Basis dienende Drehwinkel erhöht. Die berechnete Drehzahl entspricht dabei dem Mittelwert über dem Bezugswinkel.Preferably, it is provided that a larger reference angle is selected in operating areas with high rotational irregularities, as in operating areas with lower rotational irregularities. Another parameter for the selection of the reference angle can be the required dynamics of the speed control. In the steady state, a larger reference angle is selected than in transient processes. Based on decision logic, the rotational angle used for the calculation is increased. The calculated speed corresponds to the mean value above the reference angle.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.The invention will be explained in more detail below with reference to FIGS.

Es zeigen Fig. 1 das erfindungsgemäße Verfahren in einer schematischen Darstellung und Fig. 2 ein Drehzahl-Zeitdiagramm.1 shows the method according to the invention in a schematic representation and FIG. 2 shows a speed-time diagram.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist eine elektrische Maschine 1 mechanisch fest mit einer Brennkraftmaschine 2 verbunden. Die Drehzahlmessung der Kurbelwelle 3 erfolgt über einen inkrementellen Drehzahlsensor 4 und ein Messzahnrad 5. Der Drehzahlsensor 4 liefert ein TTL-Signal 6 an eine Drehzahlberechnungseinheit 7, die einen Flankenzähler 7a, einen Zeitmesser 7b und einen Summierer 7c aufweist. Durch die Drehzahlberechnungseinheit 7 wird ein Drehzahlsignal 8 generiert, welches als Istwert für die Drehzahlregelung dient.As shown in FIG. 1, an electric machine 1 is mechanically fixedly connected to an engine 2. The rotational speed measurement of the crankshaft 3 takes place via an incremental rotational speed sensor 4 and a measuring gearwheel 5. The rotational speed sensor 4 delivers a TTL signal 6 to a rotational speed calculation unit 7, which has an edge counter 7a, a timer 7b and a summer 7c. By the speed calculation unit 7, a speed signal 8 is generated, which serves as an actual value for the speed control.

Der Drehzahlregler 9 bildet aufgrund der Differenz zwischen dem Sollwert 10 und dem einen Istwert bildenden Drehzahlsignal 8 einen Stellwert 11, welcher durch einen pulsweiten Modulator 12 der elektrischen Maschine 1 als pulsweitenmoduliertes Signal zugeführt wird.The speed controller 9 forms due to the difference between the desired value 10 and the actual value forming a speed signal 8 is a control value 11, which is supplied by a pulse width modulator 12 of the electric machine 1 as pulse width modulated signal.

Bei der Drehzahlberechnung mit Hilfe von inkrementellen Sensoren 4 ergibt sich der momentane Drehzahl-Istwert aus der gemessenen Zeit zwischen zwei Flanken und der Zahnradgeometrie des Zahnrades 5. So ergibt sich zum Beispiel bei einer Geberrad-Geometrie mit 60 Zähnen (120 Flanken) und einer gemessenen Zeit von 0,625 ms eine Motordrehzahl von 800 min'1. Als Basis für die Drehzahlberechnung dient hier ein Drehwinkel von 3° (3607120). Der Drehzahlverlauf über der Zeit zeigt bei Brennkraftmaschinen deutliche Drehungleichförmigkeiten, sogenannte Oberwellen, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Bei einem 4-Zylinder-Motor ergeben sich beispielsweise Oberwellen zweiter und vierter Ordnung. Je kleiner der Bezugswinkel a, bzw. je höher die Anzahl der Zähne des Messzahnrades 5 ist, desto höher ist die Auflösung der berechneten Drehzahl n.In the speed calculation with the aid of incremental sensors 4, the instantaneous speed actual value results from the measured time between two flanks and the toothed wheel geometry of the toothed wheel 5. This results, for example, in a transmitter wheel geometry with 60 teeth (120 flanks) and one measured Time of 0.625 ms an engine speed of 800 min'1. The basis for the speed calculation is a rotation angle of 3 ° (3607120). The speed curve over time shows in internal combustion engines significant rotational irregularities, so-called harmonics, as shown in Fig. 2. In a 4-cylinder engine, for example, harmonics of the second and fourth order result. The smaller the reference angle a, or the higher the number of teeth of the measuring gear 5, the higher the resolution of the calculated rotational speed n.

Claims

3 AT 500 894 B1 If a highly dynamic input signal is used for the speed control of an electrical machine, high-frequency alternating torques occur when the target value is reached, which are generally in phase opposition to the rotational irregularities. The calculated speed is indicated in Fig. 2 by the step line m. High frequency alternating moments are perceived as vibration or acoustically. By increasing the measuring interval, in particular the reference angle α of the measuring gear 5, it can be avoided that the actual value 8 for the rotational speed follows the non-uniformities of the rotational speed. For the calculation, therefore, the base reference angle α is increased. For this purpose, the measured times are summed up to a reference angle α, which corresponds to a nonuniformity period p of the harmonics or the nonuniformities. In a 4-cylinder engine, the period p corresponds to a reference angle α of about 180 °, ie half a crankshaft revolution. In other internal combustion engines, different reference angles result. In the concrete example with a measuring gear 5 with 60 teeth, the reference angle α extends over a range of 30 teeth (60 flanks). With each new edge, a new time value is added and the oldest one is subtracted. The speed n calculated in this way corresponds to the mean value of half a revolution and contains no second or fourth order torsional vibration components. The decision as to which speed signal 8 is supplied to the controller 9 as the actual value may depend on various parameters, such as the operating mode (engine start, shift, acceleration, etc.), the engine load or the desired dynamics. A deliberately increased reference angle α as the basis for the speed calculation offers the advantage that the harmonics are eliminated. A speed control on the basis of this reference signal does not contain any harmonics caused by harmonics. 1. A method for determining a speed signal (8) of an electric machine (1) which is mechanically connected to an internal combustion engine (2), wherein the speed signal (8) by means of an incremental speed sensor (4) and determines the speed of the at Scanning a reference angle (α) of a rotating part measured time is determined, wherein preferably the reference angle is defined by at least two flanks of a gear (5), characterized in that the reference angle (α) in dependence on at least one operating or engine parameter of the internal combustion engine (2) is changed.

2. The method according to claim 1, characterized in that in operating areas with high rotational irregularities, a larger reference angle (α) is selected, as in operating areas with lower rotational irregularities.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in operating areas with steady state, a larger reference angle (α) is selected, as in operating areas with transient processes. For this purpose 1 sheet of drawings