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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Auswerten von einem Resolver-Sensor abgegebener Sensorsignale. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Auswerten von einem Resolver-Sensor abgegebener Sensorsignale.
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Stand der Technik
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In der Druckschrift
DE 10 2011 078 583 A1 ist beschrieben, dass in Elektro- bzw. Hybridfahrzeugen eine Antriebsleistung des Fahrzeuges, zumindest zum Teil, durch eine elektrische Maschine bereitgestellt wird. Für eine Bestimmung genauer Informationen über einen aktuellen Betriebszustand der elektrischen Maschine zu deren bevorzugter Ansteuerung findet ein sogenannter Resolver-Sensor an der elektrischen Maschine Verwendung, welcher zum Aufnehmen einer Drehbewegung eines Rotors der elektrischen Maschine eingesetzt wird, d.h. um Drehzahl und Winkelposition einer Rotorlage der elektrischen Maschine zu erfassen. Eine Auswertelogik findet Verwendung, um die vom Resolver-Sensor gelieferten Rohdaten derart auszuwerten, dass Drehzahl und Winkelposition an ein Steuergerät bereitgestellt werden, z.B. als digitale Datenwerte. Für einen herkömmlichen Resolver-Sensor mit Rotor-Erregung ist am Rotor einer elektrischen Maschine eine Wicklung angebracht, die mit einer sinusförmigen Wechselspannung erregt wird. Zwei am Stator in senkrechter Ausrichtung zueinander angebrachte weitere Wicklungen erhalten eine von der am Rotor angebrachten Wicklung induzierte Spannung. Die Amplituden der in den weiteren Wicklungen induzierten Spannungen bestimmen sich hierbei durch den Winkel des Rotors bzw. der daran angebrachten Wicklung und entsprechen hierbei jeweils dem Sinus und Cosinus der Winkellage des Rotors.
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In der Druckschrift
DE 10 2011 078 583 A1 ist ferner als bis dahin herkömmlich bezeichnet, dass das Steuergerät einen Mikroprozessor aufweist, welcher mittels eines Referenzsignals einen Resolver-Ansteuer-/Auswerteschaltkreis, einen sogenannten Resolver-Chip oder Resolver-Digitalkonverter-Schaltkreis ansteuert. Der Resolver-Chip erzeugt ein Erregersignal, z.B. eine Sinusschwingung mit einer Frequenz von 10 kHz und einer Spitzenspannung von ±2,5 Volt. Diese Sinusschwingung wird über ein Verstärkerelement der am Rotor angebrachten Wicklung des Resolver-Sensors zugeführt. Die vom Resolver-Sensor abgegebenen Resolver-Sensorsignale bzw. -daten werden über ein Filterelement, z.B. ein Tiefpassfilter, wiederum dem Resolver-Chip als Sinus- bzw. Cosinussignale zugeführt. Der Resolver-Chip selbst ist über Datenanbindung mit dem Mikroprozessor verbunden und liefert digitale Signalwerte bezüglich Drehzahl und Winkelposition des Rotors der elektrischen Maschine an den Mikroprozessor.
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Wie weiter in der Druckschrift
DE 10 2011 078 583 A1 ausgeführt wird, ist ein Resolver-Chip regelmäßig vergleichsweise teuer, benötigt in seiner Ausgestaltung Platz auf einer Leiterplatte eines Steuergerätes, benutzt regelmäßig zumindest 16 Datenleitungen für die Datenanbindung an den Mikroprozessor und ist generell ein komplexes Bauteil, welches meist nicht ausreichend überwachbar und im Steuergerätbetrieb testbar ist. Software für die Konfiguration und Kommunikation mit einem Resolver-Chip ist vergleichsweise komplex. Demzufolge soll gemäß der Lehre der Druckschrift
DE 10 2011 078 583 A1 eine Signalverarbeitung der analogen Resolver-Sensorsignale direkt im Mikroprozessor vorgenommen werden, so dass der Resolver-Chip komplett entfällt und dadurch Bauteilkosten sowie Hardware-Fertigungskosten, z.B. durch kleinere Leiterplatten mit weniger Leiterbahnen, reduziert werden können.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2011 078 583 A1 ist nun eine Schaltung zur Auswertung von Resolver-Sensorsignalen in einem Fahrzeug bekannt, die den Resolver-Sensor und ein Prozessorelement aufweist. Dabei ist der Resolver-Sensor eingerichtet zur Ausgabe zumindest eines sinus- bzw. cosinusförmigen amplitudenmodulierten Analogsignals charakteristisch für die Drehbewegung des Rotors. Das Prozessorelement weist eine Datenverarbeitungseinheit, eine Resolver-Sensor-Ansteuerungseinheit und eine Resolver-Sensor-Auswerteeinheit auf. Diese individuellen Teile des Mikroprozessors sollen dabei eine Signalerzeugung, z.B. des Erregersignales des Resolver-Sensors, eine Signalauswertung bzw. Wandelung der vom Sensor gelieferten Analogsignale sowie die Signalverarbeitung übernehmen. Das Analogsignal des Resolver-Sensors ist direkt mit der Resolver-Sensor-Auswerteeinheit verbunden. Dabei bleibt der Mikroprozessor derselbe, welcher auch für die Ansteuerung bzw. Bereitstellung des Referenzsignals für den Resolver-Sensor verwendet wird.
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Nach der Druckschrift
DE 10 2011 078 583 A1 weist der Mikroprozessor hierzu einzelne Module, nämlich ein Prozessorelement, ein Pulsweitenmodulations-Modul, kurz: PWM-Modul, sowie ein Analog-Digital-Konverter- bzw. Fast-Analog-Digital-Konverter-Modul auf. Das PWM-Modul wird von Prozessormodul angesteuert und erzeugt zusammen mit einem externen Digital-Analog-Konverter das Erregersignal des Resolver-Sensors. Dazu erzeugt das PWM-Modul des Mikroprozessors pulsweitenmodulierte Signale, insbesondere Rechtecksignale, die wiederum durch den Digital-Analog-Konverter in das sinusförmige analoge Erregersignal zur Ansteuerung des Resolver-Sensors umgewandelt werden. Als besonders einfache Ausführung des PWM-Moduls ist ein Tiefpassfilter angegeben. Synchron zum Erregersignal wird von der Resolver-Sensor-Ansteuerungseinheit ein Synchronisationssignal, auch als Trigger-Signal bzw. Sync-Signal bezeichnet, erzeugt und an die Resolver-Sensor-Auswerteeinheit bereitgestellt, welches den Analog-Digital-Konverter bzw. Fast-Analog-Digital-Konverter, insbesondere für eine durch diesen vorgenommene Abtastung des Analogsignales des Resolver-Sensors, ansteuert. Durch diese Abtastung, welche exemplarisch jeweils bei einer positiven Spitze des Referenzsignals erfolgt, wird im Wesentlichen die Hüllkurve des Sinus- bzw. Cosinussignals erzeugt.
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Somit findet eine Demodulation der Resolver-Sensorsignale bzw. -daten unter Verwendung des Analog-Digital-Konverter-Moduls statt. Die sinus- bzw. cosinusförmigen Resolver-Sensorsignale werden immer dann durch den Analog-Digital-Konverter erfasst, wenn das Erregersignal sein Maximum erreicht, was im Wesentlichem mit dem Sync-Signal korreliert, d.h. ein Maximum des Synchronisationssignals löst jeweils eine Analog-Digital-Konvertierung des momentanen Wertes des Analogsignales des Resolver-Sensors durch die Resolver-Sensor-Auswerteeinheit aus. Die Analog-Digital-Konvertierung stellt eine Hüllkurve des sinus- bzw. cosinusförmigen amplitudenmodulierten Analogsignals an die Daten-Verarbeitungseinheit des Prozessorelementes bereit.
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Obgleich gemäß der Lehre der Druckschrift
DE 10 2011 078 583 A1 der Resolver-Chip komplett entfällt und damit eine Vereinfachung und Verbilligung der Schaltung zur Auswertung der Resolver-Sensorsignale im Fahrzeug erzielt wird, bedingt doch die dort beschriebene, direkt im Mikroprozessor vorgenommene Signalverarbeitung der analogen Resolver-Sensorsignale, dass der Mikroprozessor insbesondere mit dem PWM-Modul eine spezielle Ausgestaltung aufweisen muss und dass zum Synchronisieren der Analog-Digital-Konvertierung des momentanen Wertes des Analogsignales des Resolver-Sensors in der Resolver-Sensor-Auswerteeinheit ein spezielles Synchronisationssignal gebildet und bereitgestellt werden muss. Zum einen verteuert dies den Mikroprozessor wegen der zusätzlich vorzusehenden Baugruppen, zum anderen erschwert diese spezielle Ausgestaltung Anpassungen der Schaltung und damit des Mikroprozessors, die zu einer Systemoptimierung wünschenswert bzw. erforderlich werden können.
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Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile
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Die Erfindung hat die Aufgabe, unter Überwindung der vorstehend beschriebenen Nachteile eine Schaltungsanordnung zum Auswerten von einem Resolver-Sensor abgegebener Sensorsignale weiter zu vereinfachen. Die Erfindung hat ferner die Aufgabe, ein mit dieser Schaltungsanordnung ausführbares Verfahren zum Auswerten von einem Resolver-Sensor abgegebener Sensorsignale anzugeben.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltungsanordnung zum Auswerten von einem Resolver-Sensor abgegebener Sensorsignale, die nachfolgend beschriebene Elemente aufweist. Eine Steuerschaltung, insbesondere ein Mikroprozessor, ist ausgebildet zum Erzeugen und/oder Abgeben eines Steuersignals zum Steuern eines Rotors einer elektrischen Maschine, insbesondere durch eine Stromregelung wenigstens eines die elektrische Maschine speisenden Stroms, und zum Abgeben eines zum Steuersignal synchronen Rechtecksignals. Eine Sinussignal-Erzeugungsschaltung ist ausgebildet zum Gewinnen eines wenigstens weitgehend sinusförmigen, dem Resolver-Sensor zuzuführenden Erregersignals aus dem Rechtecksignal. Die Schaltungsanordnung umfasst ferner den Resolver-Sensor, der ausgebildet ist zum Empfangen des Erregersignals, zum damit Bilden der Sensorsignale, insbesondere zweier um einen ersten Phasenwinkel gegeneinander verschobener, wenigstens weitgehend sinusförmiger Sensorsignale, die ein Maß wenigstens für Drehwinkel und/oder Drehgeschwindigkeit des Rotors bilden, und zum der Steuerschaltung Zuleiten der Sensorsignale. Weiterhin ist eine von der Steuerschaltung umfasste Analog-Digital-Konverterschaltung vorgesehen und zum Empfangen und Abtasten der Sensorsignale an ihren Extremwerten synchron zum Rechtecksignal und/oder Erregersignal und zum daraus Bilden wenigstens eines Messsignals sowie zum Bereitstellen des wenigstens einen Messsignals für ein Weiterverarbeiten in der Steuerschaltung eingerichtet.
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Anschließend an die aus dem Stand der Technik bekannte Schaltung zur Auswertung von Resolver-Sensorsignalen ermöglicht die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung einerseits eine Verringerung des Schaltungsaufwands durch Einsparung des dortigen PWM-Moduls und andererseits eine betriebliche Vereinfachung der Synchronisation des Abtastens der Sensorsignale. Zu diesem Zweck wird für die Erzeugung des wenigstens weitgehend sinusförmigen, dem Resolver-Sensor zuzuführenden Erregersignals vereinfachend auf ein Rechtecksignal zurückgegriffen, welches ohnehin in der Steuerschaltung, die insbesondere mit einem Mikroprozessor gebildet ist, erzeugt wird und daher ohne zusätzlichen Aufwand nutzbar ist. Dieses Rechtecksignal, bevorzugt abgebbar über einen auch als „Digital Output“ bezeichneten Ausgang der Steuerschaltung, insbesondere des Mikroprozessors, ist von vornherein taktsynchron gebildet zu dem Steuersignal zum Steuern des Rotors der elektrischen Maschine. Erfindungsgemäß wird aus diesem Rechtecksignal sowohl das Erregersignal für den Resolver-Sensor als auch ein Abtastsignal abgeleitet, welches zum Bestimmen von Zeitpunkten des Abtastens der Sensorsignale an ihren Extremwerten synchron zum Rechtecksignal und/oder Erregersignal dient. Eine gesonderte, aufwendige Erzeugung eines besonderen Synchronisationssignals oder Triggersignals ist daher nicht erforderlich. Vielmehr wird die Abtastung ohne weiteres Zutun synchron zum Steuersignal vorgenommen und somit auch das wenigstens eine Messsignal ohne weitre Maßnahmen synchron zu diesem Steuersignal gebildet. Damit wird außer der Gewinnung des wenigstens einen Messsignals auch die erwähnte Stromregelung der elektrischen Maschine vereinfacht und präzisiert.
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Bevorzugt ist der Resolver-Sensor ausgebildet zum Erzeugen zweier wenigstens weitgehend sinusförmiger Sensorsignale, die vorteilhaft um den ersten Phasenwinkel gegeneinander verschoben sind, wobei der erste Phasenwinkel besonders bevorzugt 90° beträgt. Damit sind die Sensorsignale als Sinus und Cosinus darstellbar und entsprechend einfach zur Bildung des wenigstens einen Messsignals auswertbar, d.h. zum Gewinnen der Information über wenigstens den Drehwinkel und/oder die Drehgeschwindigkeit des Rotors der elektrischen Maschine.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist gekennzeichnet durch eine Phasenschiebeschaltung zum Einstellen einer Phasenverschiebung zwischen dem von der Steuerschaltung abgegebenen, zum Steuersignal synchronen Rechtecksignal und dem dem Resolver-Sensor zuzuführenden Erregersignal um einen zweiten Phasenwinkel. Die bedarfsweise Verschiebung um den zweiten Phasenwinkel stellt sicher, dass Signallaufzeiten, insbesondere des Erregersignals und der Sensorsignale, ausgeglichen und eine Abtastung der Sensorsignale präzise an deren Extrema vorgenommen wird.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist die Phasenschiebeschaltung zum Verschieben einer Phasenlage des wenigstens weitgehend sinusförmigen Erregersignals ausgebildet und der Sinussignal-Erzeugungsschaltung nachgeschaltet. Dabei erfolgt die Verschiebung um den zweiten Phasenwinkel außerhalb der Steuerschaltung; diese muss somit keine Einrichtungen zum Durchführen dieser Phasenverschiebung aufweisen und ist dadurch einfacher, kostengünstiger und universeller gestaltbar.
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Insbesondere für den Fall, dass die Steuerschaltung Einrichtungen zum Durchführen einer Phasenverschiebung aufweist, kann vorteilhaft eine Phasenverschiebung der Sinussignal-Erzeugungsschaltung vorgeschaltet sein, d.h. die Phasenschiebeschaltung ist als Einrichtung zum Durchführen der Phasenverschiebung von der Steuerschaltung umfasst. Alternativ dazu kann auch eine von der Steuerschaltung gesonderte Phasenschiebeschaltung der Sinussignal-Erzeugungsschaltung vorgeschaltet und dazu eingerichtet sein, das Rechtecksignal von der Steuerschaltung zu empfangen, in der Phase zu verschieben und zum Bilden des Erregersignals an die Sinussignal-Erzeugungsschaltung weiterzuleiten.
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Nach einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist die Sinussignal-Erzeugungsschaltung mit einer Tiefpassanordnung ausgebildet. Diese Tiefpassanordnung ist dazu eingerichtet, nur eine Grundschwingung des zum Steuersignal synchronen Rechtecksignals durchzulassen und Oberschwingungen zu dämpfen. Dadurch wird eine sehr einfache und wirkungsvolle Ausgestaltung der Sinussignal-Erzeugungsschaltung erhalten.
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In einer noch anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist eine der Analog-Digital-Konverterschaltung vorgeschaltete Eingangsfilterschaltung vorgesehen, über die die Sensorsignale vom Resolver-Sensor der Analog-Digital-Konverterschaltung zugeleitet werden. Die Eingangsfilterschaltung dient bevorzugt zum Unterdrücken von den Sensorsignalen überlagerten Störsignalen und ist in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung mit einer Tiefpassanordnung ausgebildet.
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Eine noch andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist gekennzeichnet durch eine Verstärkerschaltung, ausgebildet wenigstens zum Verstärken des dem Resolver-Sensor zuzuführenden Erregersignals. Die Verstärkerschaltung dient insbesondere einer Leistungs- und/oder Amplitudenanpassung vom Rechtecksignal zum Erregersignal. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist die Verstärkerschaltung mit der Phasenschiebeschaltung zum Verschieben der Phasenlage des Erregersignals in einer gemeinsamen Signalverarbeitungsstufe kombinierbar, wodurch eine weitere Vereinfachung des Schaltungsaufbaus erzielt wird.
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Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Auswerten von einem Resolver-Sensor abgegebener Sensorsignale, welches Verfahren nachfolgend aufgeführte Signalverarbeitungsschritte aufweist:
- • Erzeugen und/oder Abgeben eines Steuersignals zum Steuern eines Rotors einer elektrischen Maschine, insbesondere durch eine Stromregelung wenigstens eines die elektrische Maschine speisenden Stroms,
- • Abgeben eines zum Steuersignal synchronen Rechtecksignals,
- • Gewinnen eines wenigstens weitgehend sinusförmigen, einem mit dem Rotor verbundenen Resolver-Sensor zuzuführenden Erregersignals aus dem Rechtecksignal,
- • Empfangen des Erregersignals durch den Resolver-Sensor,
- • Bilden der Sensorsignale, insbesondere zweier um einen ersten Phasenwinkel gegeneinander verschobener, wenigstens weitgehend sinusförmiger Sensorsignale, die ein Maß wenigstens für Drehwinkel und/oder Drehgeschwindigkeit des Rotors bilden, durch den Resolver-Sensor,
- • Zuleiten der Sensorsignale an die Steuerschaltung,
- • Empfangen, Abtasten und Analog-Digital-Wandeln der Sensorsignale an ihren Extremwerten synchron zum Rechtecksignal und/oder Erregersignal,
- • Bilden wenigstens eines Messsignals aus den abgetasteten Extremwerten der Sensorsignale sowie
- • Bereitstellen des wenigstens einen Messsignals für ein Weiterverarbeiten zum Erzeugen des Steuersignals.
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Dieses erfindungsgemäße Verfahren geht aus von der aus dem Stand der Technik bekannten Auswertung von Resolver-Sensorsignalen und ermöglicht demgegenüber eine betriebliche Vereinfachung und Präzisierung der Gewinnung des wenigstens einen Messsignals aus den Sensorsignalen und damit eine Vereinfachung und Verbesserung der Erzeugung des Steuersignals, wie dies vorstehend im Rahmen der Erläuterung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dargestellt ist.
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Bevorzugt werden im Resolver-Sensor zwei wenigstens weitgehend sinusförmige Sensorsignale erzeugt, die vorteilhaft um den ersten Phasenwinkel gegeneinander verschoben sind, wobei der erste Phasenwinkel besonders bevorzugt 90° beträgt. Damit sind die Sensorsignale wieder als Sinus und Cosinus darstellbar und werden entsprechend einfach zum Bilden des wenigstens einen Messsignals ausgewertet, d.h. die Information über wenigstens den Drehwinkel und/oder die Drehgeschwindigkeit des Rotors der elektrischen Maschine wird sehr einfach gewonnen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den auf den unabhängigen Verfahrensanspruch rückbezogenen Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst dieses einen auf den Signalverarbeitungsschritt des Abgebens des zum Steuersignal synchronen Rechtecksignals folgenden Signalverarbeitungsschritt eines Einstellens einer Phasenverschiebung zwischen dem zum Steuersignal synchronen Rechtecksignal und dem Erregersignal um einen zweiten Phasenwinkel. Diese bedarfsweise einzustellende Verschiebung um den zweiten Phasenwinkel stellt sicher, dass Signallaufzeiten, insbesondere des Erregersignals und der Sensorsignale, ausgeglichen und eine Abtastung der Sensorsignale präzise an deren Extrema vorgenommen wird.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens folgt der Signalverarbeitungsschritt des Einstellens der Phasenverschiebung zwischen dem zum Steuersignal synchronen Rechtecksignal und dem dem Resolver-Sensor zuzuführenden Erregersignal um den zweiten Phasenwinkel dem Signalverarbeitungsschritt des Gewinnens des wenigstens weitgehend sinusförmigen Erregersignals aus dem Rechtecksignal nach. Somit wird zuerst aus dem Rechtecksignal ein Sinussignal erzeugt, dieses danach um den zweiten Phasenwinkel verschoben und das um den zweiten Phasenwinkel verschobene Sinussignal als Erregersignal dem Resolver-Sensor zugeführt. Dabei erfolgt das Verschieben um den zweiten Phasenwinkel vorteilhaft außerhalb der Steuerschaltung, die somit keine Einrichtungen zum Durchführen der Phasenverschiebung aufweisen muss.
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Wahlweise kann die Phasenverschiebung um den zweiten Phasenwinkel auch vor dem Erzeugen des Sinussignals vorgenommen werden. Bevorzugt wird dazu das Rechtecksignal in der Phase verschoben, bevor aus dem phasenverschobenen Rechtecksignal das sinusförmige Erregersignal gebildet wird.
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Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Signalverarbeitungsschritt des Gewinnens des wenigstens weitgehend sinusförmigen Erregersignals aus dem Rechtecksignal mit einer Tiefpassfilterung des Rechtecksignals ausgebildet ist. Dies erlaubt eine besonders einfache Ausgestaltung des Verfahrens, indem dabei die Grundschwingung des Rechtecksignals ausgefiltert wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung grob schematisch dargestellt und wird im nachfolgenden näher beschrieben.
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Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
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Die einzige, als
1 bezeichnete Figur der Zeichnung zeigt mit dem Bezugszeichen
100 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zum Auswerten von einem Resolver-Sensor
101 abgegebener Sensorsignale. Der Resolver-Sensor
101 ist in an sich bekannter Weise ausgestaltet, bevorzugt in der in der Druckschrift
DE 10 2011 078 583 A1 beschriebenen Form. Die Schaltungsanordnung
100 umfasst eine Steuerschaltung
102, die insbesondere mit einem Mikroprozessor ausgebildet ist. Die Steuerschaltung
102 ist vorgesehen zum Erzeugen eines Steuersignals zum Steuern eines Rotors einer der Einfachheit halber nicht dargestellten elektrischen Maschine und zum Abgeben dieses Steuersignals an einem Steuersignalanschluss
103. Mit Hilfe dieses Steuersignals wird insbesondere eine Stromregelung wenigstens eines die elektrische Maschine speisenden Stroms bewirkt. Das Steuersignal dient in dieser Stromregelung als Stellgröße, und vom Resolver-Sensor
101 wird ein Istwert wenigstens zu einem Drehwinkel und/oder einer Drehgeschwindigkeit des Rotors geliefert, wie nachfolgend näher erläutert wird.
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Von der Steuerschaltung 102 wird ferner ein zum Steuersignal synchrones Rechtecksignal 104 erzeugt und über einen weiteren Ausgangsanschluss, nachfolgend als „Digital Output“ 105 bezeichnet, abgegeben. Insbesondere wird die Erzeugung des Steuersignals am Steuersignalanschluss 103 und des Rechtecksignals 104 am Digital Output 105 auf Grundlage desselben internen Taktsignals der Steuerschaltung 102 vorgenommen, wodurch auf einfache Weise erreicht wird, dass das Rechtecksignal 104 synchron zum Steuersignal ausgebildet ist.
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An den Digital Output 105 ist eine Sinussignal-Erzeugungsschaltung 106 angeschlossen, die zum Durchführen eines ersten Signalverarbeitungsschritts zum Gewinnen eines dem Resolver-Sensor 101 zuzuführenden, wenigstens weitgehend sinusförmigen Erregersignals 107 aus dem Rechtecksignal 104 ausgebildet ist. Dieser erste Signalverarbeitungsschritt umfasst bevorzugt eine Tiefpassfilterung des Rechtecksignals 104, wobei lediglich eine sinusförmige Grundschwingung des Rechtecksignals 104 die Sinussignal-Erzeugungsschaltung 106 passiert. Der Letzteren nachgeschaltet ist eine Phasenschiebeschaltung 108 zum Einstellen einer Phasenverschiebung zwischen dem von der Steuerschaltung 102 abgegebenen, zum Steuersignal synchronen Rechtecksignal 104 und dem dem Resolver-Sensor 101 zuzuführenden Erregersignal 107 um einen zweiten Phasenwinkel. Diese Phasenverschiebung bildet einen zweiten Signalverarbeitungsschritt zum Gewinnen des dem Resolver-Sensor 101 zuzuführenden, wenigstens weitgehend sinusförmigen Erregersignals 107 aus dem Rechtecksignal 104. An einem Ausgangsanschluss 109 der Phasenschiebeschaltung 108 wird ein zum Rechtecksignal 104 synchrones, wenigstens weitgehend sinusförmiges Signal 110 abgegeben und zum Durchführen eines dritten Signalverarbeitungsschritts zum Gewinnen des dem Resolver-Sensor 101 zuzuführenden Erregersignals 107 einer Verstärkerschaltung 111 zugeführt, die zum Verstärken des dem Resolver-Sensor 101 zuzuführenden Erregersignals 107 auf eine gewünschte Signalamplitude bzw. Signalleistung dient, oder genauer: zum Verstärken des sinusförmigen Signals 110 und zum dadurch Bilden des dem Resolver-Sensor 101 zuzuführenden Erregersignals 107.
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In einer Variation der in der Zeichnung dargestellten Schaltungsanordnung 100 sind die Phasenschiebeschaltung 108 und die Verstärkerschaltung 111 miteinander kombiniert; insbesondere wird die Phasenverschiebung durch eine entsprechende Ausgestaltung der Verstärkerschaltung 111 mit ausgeführt.
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Der Resolver-Sensor 101 ist ausgebildet zum Empfangen des von der Verstärkerschaltung 111 zugeführten Erregersignals 107. Im Resolver-Sensor 101 werden auf Grundlage des Erregersignals 107 Sensorsignale gebildet, hier insbesondere zwei um einen ersten Phasenwinkel gegeneinander verschobene, wenigstens weitgehend sinusförmige Sensorsignale. Bevorzugt beträgt weiterhin der erste Phasenwinkel 90°, und die beiden vom Resolver-Sensor 101 gebildeten und abgegebenen Sensorsignale weisen einen sinusförmigen bzw. cosinusförmigen Verlauf auf. In der Zeichnung sind die Sensorsignale mit einem Wellenzug 112 symbolisiert. Die Sensorsignale 112 bilden ein Maß für einen Drehwinkel und eine daraus durch zeitliche Ableitung bestimmbare Drehgeschwindigkeit des Rotors und werden der Steuerschaltung 102 zugeleitet.
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Von einer Analog-Digital-Konverterschaltung werden die Sensorsignale 112 empfangen und an ihren Extremwerten synchron zum Rechtecksignal 104 bzw. Erregersignal 107 zur Digitalisierung und zum Bilden wenigstens eines Messsignals abgetastet. Abtastung und Messsignal sind durch einen Wellenzug 113 symbolisiert. Die Analog-Digital-Konverterschaltung ist bevorzugt von der Steuerschaltung 102 umfasst und daher in der Zeichnung nicht als gesondertes Zeichnungselement dargestellt. Die Analog-Digital-Konverterschaltung ist ferner eingerichtet zum Bereitstellen des wenigstens einen Messsignals 113 für ein Weiterverarbeiten in der Steuerschaltung 102.
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Die Zeichnung zeigt weiterhin eine der Analog-Digital-Konverterschaltung in der Steuerschaltung 102 vorgeschaltete Eingangsfilterschaltung 114, über die die Sensorsignale 112 vom Resolver-Sensor 101 der Analog-Digital-Konverterschaltung zugeleitet werden. Die Eingangsfilterschaltung 114 ist bevorzugt als Tiefpassfilter ausgestaltet und dient zum Unterdrücken von den Sensorsignalen 112 überlagerten Störsignalen, z.B. von durch die elektrische Maschine verursachten Störungen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Schaltungsanordnung
- 101
- Resolver-Sensor
- 102
- Steuerschaltung (Mikroprozessor)
- 103
- Steuersignalanschluss
- 104
- Rechtecksignal
- 105
- Digital Output
- 106
- Sinussignal-Erzeugungsschaltung
- 107
- Erregersignal
- 108
- Phasenschiebeschaltung
- 109
- Ausgangsanschluss von 108
- 110
- Signal an 109 von 108
- 111
- Verstärkerschaltung
- 112
- Sensorsignale, von 101 abgegeben
- 113
- Messsignal
- 114
- Eingangsfilterschaltung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011078583 A1 [0002, 0003, 0004, 0004, 0005, 0006, 0008, 0029]
