DE10331562A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Korrigieren einer Drehmelderausgabe - Google Patents

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Abstract

Eine Drehmelderausgangskorrekturvorrichtung (3) empfängt ein sinusförmiges Ausgangssignal und ein cosinusförmiges Ausgangssignal von einem Drehmelder (10). Sowohl das sinusförmige Ausgangssignal als auch das cosinusförmige Ausgangssignal weisen einen Offsetfehler und einen Verstärkungsdifferenzfehler auf Grund einer sehr langsamen Schwankung auf. Die Drehmelderausgangskorrekturvorrichtung (3) erfasst maximale und minimale Werte in Bezug auf sowohl das sinusförmige Ausgangssignal als auch das cosinusförmige Ausgangssignal. Sie berechnet Durchschnittswerte zwischen den maximalen Werten und den minimalen Werten. Dann korrigiert sie die Offsets der Signale, basierend auf den Durchschnittswerten. Ebenso berechnet sie Verstärkungsdifferenzen zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert in Bezug auf sowohl das Sinus- als auch das Cosinussignal. Dann korrigiert sie die Verstärkungsdifferenzen der Signale, basierend auf den berechneten Verstärkungsdifferenzen. Demzufolge werden sowohl die Offset- als auch die Verstärkungsfehler der Signale mit Genauigkeit korrigiert.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Korrigieren einer Drehmelderausgabe und genauer gesagt zum Korrigieren eines Offsetfehlers und eines Verstärkungsfehlers der Drehmelderausgabe. Drehmelder sind Drehwinkelsensoren, die im Allgemeinen zum Erfassen von Drehwinkeln von Drehvorrichtungen, wie z. B. von Motoren verwendet werden. Die Drehmelder weisen Wicklungen zum Erzeugen eines magnetischen Flusses auf. Allerdings ändert sich der Betrag des magnetischen Flusses mit der Zeit und darüber hinaus weisen die Drehmelder herstellungsbedingte Schwankungen bezüglich des Betrags des magnetischen Flusses auf. Das führt zu einer Verschlechterung der Messgenauigkeit bei der Erfassung des Drehwinkels.
  • Der Drehmelder erzeugt ein sinusförmiges Ausgangssignal und ein cosinusförmiges Ausgangssignal. Das sinusförmige Ausgangssignal wird durch die Gleichung (G + ΔG1) (sin ωt × sin Θ) + (Vb + ΔV1) ausgedrückt. Das cosinusförmige Ausgangssignal wird durch eine andere Gleichung, und zwar (G + ΔG2) · (sin ωt × cos θ) + (Vb + ΔV2) ausgedrückt.
  • In der Gleichung ist "Θ" ein Erfassungswinkel, "sin ω t" ist ein Trägerwellensignal, "G" ist eine Modelverstärkung bzw. ein Model-Gain des Drehmelders (zum Beispiel 2,5) und "Vb" ist eine Vorspannung (zum Beispiel 2,5 Volt). "ΔG1" ist eine Verstärkungsschwankung (Abweichung) des sinusförmigen Ausgangssignals, "ΔG2" ist eine Ver stärkungsschwankung des cosinusförmigen Ausgangssignals, "ΔV1" ist eine Offsetschwankung des sinusförmigen Ausgangssignals und "ΔV2" ist eine Offsetschwankung des cosinusförmigen Ausgangssignals. Ferner werden das sinusförmige Ausgangssignal und das cosinusförmige Ausgangssignal als analoge Spannungen erzeugt.
  • Es ist zeit-, kostenintensiv und aufwendig die Messgenauigkeit für eine lange Zeitspanne sicherzustellen und einen Erfassungsfehler auf Grund der Veränderungen der Verstärkung und des Offsets zu verringern. Nichtsdestotrotz ist eine verbesserte Messgenauigkeit des Drehmelders gewünscht.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbessern der Drehwinkelerfassung einer Drehvorrichtung bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruches 1 der Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält sowohl ein Verfahren als auch eine Vorrichtung zum Korrigieren eines Offsets eines Ausgangssignals, das von einem Drehmelder erzeugt wird, eine Aufnahmefunktion, eine Berechnungsfunktion und eine Korrekturfunktion. Der Drehmelder erfasst eine Drehung einer Drehvorrichtung und erzeugt das Ausgangssignal. Die Aufnahmefunktion nimmt einen maximalen Wert und einen minimalen Wert von dem Ausgangssignal für eine bestimmte Zeitspanne auf. Die Berechnungsfunktion berechnet einen Durchschnittswert zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert. Dann korrigiert die Korrekturfunktion den Offset des Ausgangssignals basierend auf dem Durchschnittswert.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält sowohl ein Verfahren als auch eine Vorrichtung zum Korrigieren einer Verstärkung eines Ausgangssignals, das von dem Drehmelder erzeugt wird, eine Aufnahmefunktion, eine Berechnungsfunktion und eine Korrekturfunktion. Die Aufnahmefunktion nimmt einen maximalen Sinuswert und einen minimalen Sinuswert von einem sinusförmigen Ausgangssignal auf, das in dem Ausgangssignal enthalten ist, und einen maximalen Cosinuswert und einen minimalen Cosinuswert von einem cosinusförmigen Ausgangssignal, das in dem Ausgangssignal für eine bestimmte Zeitspanne enthalten ist. Die Berechnungsfunktion berechnet einen ersten Differenzwert zwischen dem maximalen Sinuswert und dem minimalen Sinuswert, und einen zweiten Differenzwert der zwischen dem maximalen Cosinuswert und dem minimalen Cosinuswert. Dann korrigiert die Korrekturfunktion eine Verstärkungsdifferenz zwischen dem sinusförmigen Ausgangssignal und dem cosinusförmigen Ausgangssignal basierend auf dem ersten und dem zweiten Differenzwert.
  • Obige Aufgabe, sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung deutlicher.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Motorsteuersystems, das einen Drehmelder gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist;
  • 2 zeigt Schwingungsverläufe eines Eingangssignals und mehrerer Ausgangssignale von dem Drehmelder gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3 zeigt ein Blockdiagramm einer Korrekturvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Aktualisierbetriebes der Korrekturwerte in einer Korrektursteuereinheit gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung erläutert. Bezugnehmend auf 1 enthält ein Motorsteuersystem einen bürstenlosen Motor 1, eine Motorsteuervorrichtung 2, eine Drehmelderausgabekorrekturvorrichtung 3 und Stromsensoren 4 und 5. Der bürstenlose Motor 1 weist einen eingebauten Drehmelder 10 auf. Die Drehmelderausgabekorrekturvorrichtung 3 erzeugt korrigierte Ausgangssignale. Die Stromsensoren 4 und 5 messen elektrische Ströme und erzeugen Stromdaten bezüglich der elektrischen Ströme.
  • Der Drehmelder 10 weist einen Rotor auf, der an einer Drehwelle des Motors 1 befestigt ist, und einen Stator, der den Rotor umgibt. Einige Ausgangswicklungen, die voneinander mit einem Winkel von π/2 phasenverschoben sind, sind um den Stator gewickelt. Die Ausgangswicklungen erzeugen ein sinusförmiges Ausgangssignal und ein cosinusförmiges Ausgangssignal. Eine Trägerspannung setzt die Feldwicklungen des Motors 1 unter Spannung. Bezugnehmend auf 2 ist das sinusförmige Ausgangssignal das Produkt der Trägerspannung und eines Sinuswertes mit Bezug auf einen Drehwinkel des Rotors. Das cosinusförmige Ausgangssignal ist das Produkt der Trägerspannung und eines Cosinuswertes des Rotationswinkels des Rotors. Der Drehmelder 10 kann ebenso einen Filter aufweisen, um ein Trägerwellensignal von dem sinusförmigen Ausgangssignal und dem cosinusförmigen Ausgangssignal zu entfernen.
  • Die Motorsteuervorrichtung 2 enthält eine elektrische Winkelberechnungsschaltung 20, eine Dreiphasenstromberechnungsschaltung 21 und einen Drehstromwechselrichter 22. Die elektrische Winkelberechnungsschaltung 20 empfängt die korrigierten Ausgangssignale von der Drehmelderausgangskorrekturvorrichtung 3. Sie berechnet einen Drehwinkel des Motors 1 auf der Grundlage der korrigierten Ausgangssignale. Die Dreiphasenstromberechnungsschaltung 21 empfängt die Stromdaten von den Sensoren 4 und 5, und erzeugt elektrische Ströme dreier Phasen basierend auf den Stromdaten. Der Drehstromwechselrichter 22 steuert die Dreiphasenspannungen, die an den Motor 1 basierend auf dem Drehwinkel und den elektrischen Strömen angelegt werden. Für den Motor 1 wird eine Vektorsteuerung verwendet. Da die Vektorsteuerung für bürstenlose Gleichstrommotoren eine bekannte Technik ist, wird eine detaillierte Beschreibung der Vektorsteuerung nicht gegeben.
  • Die Drehmelderausgabekorrekturvorrichtung 3 wird nicht nur für Steuersysteme bürstenloser Motoren verwendet, sondern auch für einen Drehmelder zum Erfassen eines Drehwinkels eines Verbrennungsmotors. Die Drehmelderausgabekorrekturvorrichtung 3 kann mit der Motorsteuervorrichtung 2 kombiniert werden. In solch einer kombinierten Vorrichtung kann ein Korrekturvorgang auf das sinusförmige Ausgangssignal und das cosinusförmige Ausgangssignal vor der Berechnung des Phasenwinkels, oder auf den berechneten Phasenwinkel des Sinussignals und des Cosinussignals angewendet werden.
  • Bezugnehmend auf 1 enthält die Drehmelderausgangskorrekturvorrichtung 3 einige Analog-/Digital-Wandler (A/D-Wandler) 31, eine Korrekturschaltung 32 und eine Korrektursteuereinheit 33. Die Analog-/Digital-Wandler 31 empfangen das sinusförmige Ausgangssignal und das cosinusförmige Ausgangssignal von dem Drehmelder 10 und wandeln diese in digitale Sinussignale und digitale Cosinussignale durch die Analog-/Digitalwandlung um. Die Korrekturschaltung 32 korrigiert einen Offset und eine Verstärkung des digitalen Sinussignal und des digitalen Cosinussignals. Die Korrektursteuereinheit 33 modifiziert Korrekturwerte für die Offsetkorrektur und die Verstärkungskorrektur. Die Korrekturschaltung 32 sendet die korrigierten digitalen Signale zu der Phasenwinkelberechnungsschaltung 20 der Motorsteuervorrichtung 2.
  • Bezugnehmend auf 3 weist die Korrekturschaltung 32 einen ersten Korrekturteil für das digitale Sinussignal und einen zweiten Korrekturteil für das digitale Cosinussignal auf. Der erste Korrekturteil weist ein erstes Register 321, einen ersten Subtrahierer 322, ein zweites Register 323 und eine erste Multipliziereinrichtung 324 auf. Der zweite Korrekturteil weist ein drittes Register 325, einen zweiten Subtrahierer 326, ein viertes Register 327 und eine zweite Multipliziereinrichtung 328 auf. Das erste Register 321 speichert den Offsetkorrekturwert für das Sinussignal. Der erste Subtrahierer 322 führt eine Subtraktion für die Offsetkorrektur an dem Sinussignal durch. Das zweite Register 323 speichert den Verstärkungskorrekturwert für das Sinussignal. Die erste Multipliziereinrichtung 324 führt eine Multiplikation für die Verstärkungskorrektur an dem Sinussignal durch. Das dritte Register 325 speichert den Offsetkorrekturwert für das Cosinussignal. Der zweite Subtrahierer 326 führt eine Subtraktion für die Offsetkorrektur an dem Cosinussignal durch. Das vierte Register 327 speichert den Verstärkungskorrekturwert für das Cosinussignal. Der zweite Mul-tiplizierer 328 führt eine Multiplikation für die Verstärkungskorrektur an dem Cosinussignal durch.
  • Der erste Subtrahierer 322 empfängt das digitale Sinussignal von den A/D-Wandlern 31 und den Offsetkorrekturwert (Nullstelle) von dem ersten Register 321. Er subtrahiert den Offsetkorrekturwert von dem digitalen Sinussignal, so dass eine Nullstelle des digitalen Sinussignals gleich einem digitalen Wert wird, der einer Spannung von 2,5 Volt entspricht. Die erste Multipliziereinrichtung 324 empfängt den Verstärkungskorrekturwert von dem zweiten Register 323 und das subtrahierte Sinussignal. Sie multipliziert das subtrahierte Sinussignal mit dem Verstärkungskorrekturwert, so dass ein maximaler Wert des digitalen Sinussignals gleich einem digitalen maximalen Wert wird, der einer Spannung von 5 Volt entspricht, und ein minimaler Wert des Sinussignals gleich einem digitalen minimalen Wert wird, der einer Spannung von 0 Volt entspricht.
  • Der zweite Subtrahierer 326 empfängt das digitale Cosinussignal von den A/D-Wandlern 31 und den Offsetkorrekturwert (Nullstelle) von dem dritten Register 325. Er subtrahiert den Offsetkorrekturwert von dem digitalen Cosinussignal, so dass eine Nullstelle des digitalen Cosinussignals gleich einem digitalen Wert wird, der einer Spannung von 2,5 Volt entspricht. Die zweite Multipliziereinrichtung 328 empfängt den Verstärkungskorrekturwert von dem vierten Register 327 und das subtrahierte Cosinussignal. Sie multipliziert das subtrahierte Cosinussignal mit dem Verstärkungskorrekturwert, so dass ein maximaler Wert des digitalen Cosinussignals gleich dem digitalen maximalen Wert wird, der einer Spannung von 5 Volt entspricht, und ein minimaler Wert des Cosinussignals gleich dem digitalen minimalen Wert wird, der einer Spannung von 0 Volt entspricht.
  • Die Register 321, 323, 325, 327 können als nicht flüchtige Speicher ausgebildet sein, um die Korrekturwer te nach dem Ausschalten zu behalten. Die Korrekturschaltung 32 ist als Hardwareschaltung ausgebildet, allerdings kann der Korrekturbetrieb durch Softwareprozesse ersetzt werden.
  • Bezugnehmend auf 4 berechnet und aktualisiert die Korrektursteuereinheit 33 die Offsetkorrekturwerte und die Korrekturverstärkungswerte für das Sinussignal und das Cosinussignal. Die Steuereinheit 33 ist immer im Betrieb, um Korrekturwerte die gesamte Zeit nach dem Einschalten zu berechnen und zu aktualisieren. Die Steuereinheit 33 speichert einen maximalen Sinuswert, einen minimalen Sinuswert, einen maximalen Cosinuswert und einen minimalen Cosinuswert im Voraus.
  • Wenn das Motorsteuersystem eingeschaltet wird, setzt die Steuereinheit 33 den Korrekturbetrieb zurück und startet einen eingebauten Timer (S100). Der Timer erzeugt einen Alarm, um anzuzeigen, dass eine vorbestimmte Zeit verstreicht.
  • Dann liest die Steuereinheit 33 das Sinussignal und das Cosinussignal (S102). Sie bestimmt auch basierend auf der Schwankung des Sinussignals und des Cosinussignals (5104), ob eine Drehzahl des Motors 1 nicht größer als eine vorbestimmte Drehzahl ist, und ob eine Drehrichtung des Motors 1 nicht umgekehrt ist. Wenn die Drehzahl größer als die vorbestimmte Drehzahl ist, oder die Drehrichtung umgekehrt ist (5104: NEIN), fährt der Betrieb mit Schritt 5118 fort. Andernfalls (5104: JA) fährt der Betrieb mit Schritt 5106 fort.
  • Die Steuereinheit 33 bestimmt, ob der Drehmelder 10 in einer Schaltung des Drehmelders 10 einen fehlerhaften Zustand aufweist (5106). Wenn der Drehmelder 10 einen fehlerhaften Schaltungszustand aufweist (S106: JA), fährt der Betrieb mit Schritt S118 fort. Andernfalls (5106: NEIN) fährt der Betrieb mit Schritt S108 fort. Der fehlerhafte Zustand wird dadurch bestimmt, ob das sinusförmige Ausgangssignal und das cosinusförmige Ausgangssignal, die durch den Drehmelder 10 erzeugt werden, innerhalb vorbestimmter Pegel bleiben, wie zum Beispiel dem maximalen Wert und dem minimalen Wert. Der fehlerhafte Zustand kann auch auf andere Weise bestimmt werden.
  • Die Steuereinheit 33 vergleicht einen aktuellen Wert des Sinussignals mit dem gespeicherten maximalen Sinuswert und dem gespeicherten minimalen Sinuswert. Sie vergleicht auch einen aktuellen Wert des Cosinussignals mit dem gespeicherten maximalen Cosinussignal und dem gespeicherten minimalen Cosinuswert. Dann aktualisiert sie den maximalen Sinuswert auf den aktuellen Wert, wenn der aktuelle Sinuswert größer als der gespeichert maximale Sinuswert ist. Sie aktualisiert den minimalen Sinuswert auf den aktuellen Wert, wenn der aktuelle Sinuswert kleiner als der gespeicherte minimale Sinuswert ist. Sie aktualisiert auch den maximalen Cosinuswert auf den aktuellen Wert, wenn der aktuelle Cosinuswert größer als der gespeicherte maximale Cosinuswert ist. Sie aktualisiert den minimalen Cosinuswert auf den aktuellen Wert, wenn der aktuelle Cosinuswert kleiner als der gespeicherte minimale Cosinuswert ist.
  • Dann bestimmt die Steuereinheit 33, ob die vorbestimmte Zeit abgelaufen ist. Wenn die vorbestimmte Zeit nicht abgelaufen ist (5110: NEIN) kehrt der Betrieb zu Schritt 102 zurück. Andernfalls (5110: JA) fährt der Betrieb mit Schritt S112 fort.
  • Die Steuereinheit 33 berechnet den Offsetkorrekturwert und den Verstärkungskorrekturwert basierend auf den maximalen Werten und den minimalen Werten (5112). Genauer gesagt berechnet sie einen durchschnittlichen Sinuswert zwischen dem maximalen Sinuswert und dem minimalen Sinuswert als den Offsetsinuskorrekturwert. Sie berechnet auch einen durchschnittlichen Cosinuswert zwischen dem maximalen Cosinuswert und dem minimalen Cosinuswert als den Offsetcosinuskorrekturwert. Die Steuereinheit 33 berechnet eine Differenz ΔT1 zwischen dem maximalen Sinuswert und dem minimalen Sinuswert. Dann berechnet sie ein Verhältnis ΔTs1/ΔT1 zwischen einer Standard-Sinusdifferenz Δ Ts1 und der Differenz ΔT1 als den Verstärkungssinuskorrekturwert. Die Steuereinheit 33 berechnet eine Differenz ΔT2 zwischen dem maximalen Cosinuswert und dem minimalen Cosinuswert. Dann berechnet sie ein Verhältnis ΔTs2/ΔT2 zwischen einer Standard-Cosinusdifferenz ΔTs2 und der Differenz ΔT2 als den Verstärkungscosinuskorrekturwert. Keine der Standard-Sinus- und Cosinusdifferenzen ΔTs1, Δ Ts2 weist einen Offsetfehler auf.
  • Die Standard-Sinus- und Cosinusdifferenzen ΔTs1, ΔTs2 sind digitale Standardwerte, wenn das Sinussignal und das Cosinussignal keinen Offsetfehler und keinen Verstärkungsfehler aufweisen. Die maximalen Werte der Standard-Sinus- und Cosinusdifferenzen ΔTs1, ΔTs2 sind gleich einem digitalen Wert, der einer Spannung von 5 Volt entspricht. Die Nullstellen der Standard-Sinus- und Cosinusdifferenzen ΔTs1, ΔTs2 sind gleich einem digitalen Wert, der einer Spannung von 2,5 Volt entspricht. Die minimalen Werte der Standard-Sinus- und Cosinusdifferenzen ΔTs1, Δ Ts2 sind gleich einem digitalen Wert, der einer Spannung von 0 Volt entspricht.
  • Dann überprüft die Steuereinheit 33 die Korrekturwerte, die aus den Offsetkorrekturwerten und den Verstärkungskorrekturwerten aufgebaut sind, mit einer Winkelumwandlung dahingehend, ob die Korrekturwerte innerhalb eines vorbestimmten Bereichswinkels sind (S114). Der vorbe stimmte Bereichswinkel ist innerhalb von 10 Grad. Wenn die Korrekturwerte außerhalb des vorbestimmten Bereiches sind (S114: fehlerhaft) bestimmt die Steuereinheit 33, dass die Korrekturwerte fehlerhaft sind, und dann fährt der Betrieb mit Schritt 5118 fort. Wenn die Korrekturwerte innerhalb des vorbestimmten Bereiches sind (5114: Normal) bestimmt die Steuereinheit 33, dass die Korrekturwerte normal sind und der Betrieb fährt mit Schritt S116 fort. Die Steuereinheit 33 aktualisiert den Wert des ersten Registers 321 auf den Durchschnittssinuswert, und den Wert des dritten Registers 325 auf den Durchschnittscosinuswert. Sie aktualisiert auch den Wert des zweiten Registers 323 auf das Verhältnis ΔTs1/ΔT1 als den Verstärkungskorrekturwert für das Sinussignal, und den Wert des vierten Registers 327 auf das Verhältnis ΔTs2/ΔT2 als den Verstärkungskorrekturwert für das Cosinussignal (5116). Die Steuereinheit 33 setzt den Timer (5118) zurück, und dann kehrt der Betrieb zu Schritt 5102 zurück.
  • Gemäß der Ausführungsform mit Bezug auf die Offsetkorrektur enthält das Motorsteuerungssystem zum Korrigieren des Offsets des Ausgangssignals, das von dem Drehmelder erzeugt wird, die Aufnahmefunktion, die Berechnungsfunktion und die Korrekturfunktion. Die Aufnahmefunktion nimmt den maximalen Wert und den minimalen Wert von dem Ausgangssignal für die bestimmte Zeitspanne auf. Die Berechnungsfunktion berechnet den Durchschnittswert zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert. Dann korrigiert die Korrekturfunktion den Offset des Ausgangssignals basierend auf dem Durchschnittswert.
  • Genauer gesagt wird ein analoger Wert des Ausgangssignals in den Winkel umgewandelt. Die Nullwert für den analogen Wert entspricht in Wirklichkeit der voreingestellten Vorspannung Vb (zum Beispiel 2,5 Volt). Somit tritt, wenn die Vorspannung Vb schwankt, der Offsetfehler in dem umgewandelten Winkel im Ansprechen auf die Schwankung auf.
  • Der Drehmelder erzeugt periodisch den maximalen und den, minimalen Wert des Ausgangssignal durch Drehungen im Ansprechen auf die Drehzahl, wenn die Drehvorrichtung sich dreht. Da die Amplitude zwischen der Nullstelle und dem maximalen Wert gleich der Amplitude zwischen der Nullstelle und dem minimalen Wert ist, entspricht der Durchschnittswert zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert dem Nullwert.
  • Wenn die Vorspannung Vb schwankt, schwankt ein Istwert des Ausgangssignals. Allerdings schwankt in der Korrekturfunktion der vorliegenden Erfindung der maximale Wert, der minimale Wert und der Durchschnittswert, wenn die Vorspannung Vb schwankt. Dem zu Folge kann die Korrekturfunktion die Schwankung der Vorspannung (Nullspannung) genau korrigieren, welches der Offset ist.
  • Wenn die Drehvorrichtung sich nicht mehr als die vorbestimmten Grade in die gleiche Drehrichtung dreht, kann der Durchschnittswert zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert nicht berechnet werden. Die vorbestimmten Winkel entsprechen einer Umdrehung des Drehmelders. Ob sich die Drehvorrichtung mehr als die vorbestimmten Winkel dreht, wird durch die Drehwinkeldaten oder Multiplikationsdaten bestimmt, welche eine Rotationswinkelgeschwindigkeit multipliziert mit einer Zeit darstellen.
  • Wenn sich die Drehvorrichtung mehr als die vorbestimmten Winkel dreht, vorzugsweise mehrere Umdrehungen des Drehmelders, wird der Durchschnittswert als die Nullstelle berechnet. Dem zu Folge kann die Korrekturfunktion einfach den Offset mit Genauigkeit korrigieren. Die Null stelle entspricht 0 Grad und 180 Grad in dem Sinussignal, und 90 Grad und 270 Grad in dem Cosinussignal.
  • Gemäß der Ausführungsform mit Bezug auf die Verstärkungskorrektur enthält das Motorsteuersystem zum Korrigieren einer Verstärkung eines Ausgangssignals, das von dem Drehmelder erzeugt wird, die Aufnahmefunktion, die Berechnungsfunktion und die Korrekturfunktion. Die Aufnahmefunktion nimmt den maximalen Sinuswert und den minimalen Sinuswert von dem sinusförmigen Ausgangssignal auf, das in dem Ausgangssignal enthalten ist, und den maximalen Cosinuswert und den minimalen Cosinuswert von dem cosinusförmigen Ausgangssignal, das in dem Ausgangssignal für eine bestimmte Zeitspanne enthalten ist. Die Berechnungsfunktion berechnet den ersten Differenzwert zwischen dem maximalen Sinuswert und dem minimalen Sinuswert, und den zweiten Differenzwert zwischen dem maximalen Cosinuswert und dem minimalen Cosinuswert. Dann korrigiert die Korrekturfunktion die Verstärkungsdifferenz zwischen dem sinusförmigen Ausgangssignal und dem cosinusförmigen Ausgangssignal basierend auf dem ersten und dem zweiten Differenzwert.
  • Genauer gesagt korrigiert das Verfahren die Verstärkung unter Verwendung eines ersten Verhältnisses und eines zweiten Verhältnisses, oder einer ersten Differenz und einer zweiten Differenz. Das erste Verhältnis und die erste Differenz werden basierend auf dem maximalen Wert und dem minimalen Wert des sinusförmigen Ausgangssignals berechnet. Das zweite Verhältnis und die zweite Differenz werden basierend auf dem maximalen Wert und dem minimalen Wert des cosinusförmigen Ausgangssignals berechnet. Dann korrigiert das Verfahren die Verstärkung, so dass das erste Verhältnis gleich dem zweiten Verhältnis ist, oder die erste Differenz gleich der zweiten Differenz ist. Dementsprechend wird die Verstärkungsdifferenz zwischen den sinusförmigen und cosinusförmigen Ausgangssignalen mit Genauigkeit korrigiert.
  • Der Winkel der Drehvorrichtung wird basierend auf dem sinusförmigen Ausgangssignal und dem cosinuförmigen Ausgangssignal unter Verwendung eines Umwandlungsausdrucks oder von Abbildungsdaten berechnet. Zum Beispiel wird die Umwandlungsformel durch die Gleichung tan Θ = sinusförmiges Ausgangssignal/cosinusförmiges Ausgangssignal ausgedrückt, wobei "θ" der Drehwinkel ist. Wenn beide analoge Spannungen des sinusförmigen Ausgangssignals und des cosinusförmigen Ausgangssignals Fehler der Verstärkungsdifferenz aufweisen, ist der berechnete Winkel nicht genau.
  • Der Drehmelder erzeugt periodisch den maximalen Wert und den minimalen Wert des Ausgangssignals durch Drehungen im Ansprechen auf die Drehzahl, wenn die Drehvorrichtung sich dreht. Somit weist die Differenz zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert nicht die Offsetfehler auf. Ferner ist die Sinusdifferenz zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert des sinusförmigen Ausgangssignals ursprünglich gleich der Cosinusdifferenz zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert des cosinusförmigen Ausgangssignals. Die Verstärkungsdifferenz verursacht die Differenz zwischen der Sinusdifferenz (doppelte Amplitude des sinusförmigen Ausgangssignals) und der Cosinusdifferenz (doppelte Amplitude des cosinusförmigen Ausgangssignals).
  • Die Sinusdifferenz ΔVs wird mit der Gleichung ΔVs = Vmax – Vmin berechnet, wobei "Vmax" der maximale Wert und "Vmin" der minimale Wert ist. Die Cosinusdifferenz ΔVc wird ebenso durch die Gleichung ΔVc = Vmax – Vmin berechnet. Dann wird das sinusförmige Ausgangssignal mit dem Verhältnis ΔVc/ΔVs multipliziert. Dem zu Folge ist die Amplitude (der maximale Wert ΔVmax – dem minimalen Wert Δ Vmin) /2) des sinusförmigen Ausgangssignals gleich der des cosinusförmigen Ausgangssignals. Dementsprechend ist die Verstärkungsdifferenz zwischen dem sinusförmigen Ausgangssignal und dem cosinusförmigen Ausgangssignal einfach und genau korrigiert.
  • Die Korrekturfunktion, welche die Offsetkorrekturfunktion und die Verstärkungskorrekturfunktion aufweist, wird periodisch durchgeführt. Der Korrekturbetrieb ist verboten, wenn der Offset und die Verstärkung außerhalb von vorbestimmten Bereichen sind. Das heißt der Korrekturbetrieb ist gehemmt, wenn ungewöhnliche Maximal-Minimalwerte in einem ungewöhnlichen Zustand erfasst werden, wie zum Beispiel das Brechen von Wicklungen der Drehvorrichtung, und das schnelle Ändern der Drehrichtung. Dem zu Folge kann das System die Genauigkeit der Winkelerfassung selbst in dem ungewöhnlichen Zustand gewährleisten.
  • Die Korrekturfunktion ist ebenso gehemmt, wenn das Ausgangssignal des Drehmelders in einem nicht normalen Zustand ist. Der nicht normale Zustand ist ein Zustand, wie zum Beispiel, dass das Ausgangssignal in einem vorbestimmten Pegel für eine bestimmte Zeitspanne bleibt, und keine periodische Schwankung. Dem zu Folge kann das System die Messgenauigkeit der Winkelerfassung selbst in dem nicht normalen Zustand gewährleisten.
  • Die Korrekturfunktion ist auch gehemmt, wenn die Drehzahl größer als die vorbestimmte Drehzahl ist, oder die Drehrichtung umgekehrt ist. Wenn die Drehvorrichtung bei einer Hochgeschwindigkeitsdrehung ist, werden der maximale Wert und der minimale Wert durch das Trägerwellensignal beeinflusst. Wenn die Drehrichtung in der Nähe des maximalen Wertes und des minimalen Wertes umgekehrt wird, erfasst der Drehmelder nicht den maximalen Wert und den minimalen Wert mit Genauigkeit. Das rührt daher, dass die Umkehrung der Rotationsrichtung die Schwingungsformen der cosinusförmigen und sinusförmigen Signale beeinflusst. Dem zu Folge kann das System selbst dann die Genauigkeit der Winkelerfassung gewährleisten, wenn die Drehzahl größer als die vorbestimmte Drehzahl ist, oder die Drehrichtung umgekehrt wird.
  • Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die zuvor diskutierten Ausführungsformen begrenzt werden, die in den Figuren gezeigt sind, ganz im Gegenteil, die vorliegende Erfindung kann auf verschiedenen Weisen umgesetzt werden, ohne sich vom Erfindungsgedanken zu entfernen. Zum Beispiel können in den vorherigen Ausführungsformen beide Verstärkungen des Sinussignals und des Cosinussignals korrigiert werden, so dass die Differenzen zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert dem vorbestimmten Wert entsprechen. Die Steuereinheit 33 kann die Verstärkung auf andere Weise korrigieren. Das heißt die Steuereinheit 33 berechnet ein Verhältnis zwischen der Amplitude des Sinussignals und der des Cosinussignals. Dann korrigiert sie die Verstärkungsdifferenz durch multiplizieren des Verhältnisses entweder mit dem Sinussignal oder dem Cosinussignal, so dass die Amplitude des Sinussignals gleich der Amplitude des Cosinussignals ist.
  • Zusammenfassen kann die vorliegende Erfindung wie folgt beschrieben werden. Eine Drehmelderausgangskorrekturvorrichtung (3) empfängt ein sinusförmigen Ausgangssignal und ein cosinusförmigen Ausgangssignal von einem Drehmelder (10). Sowohl das sinusförmige Ausgangssignal als auch das cosinusförmige Ausgangssignal weisen einen Offsetfehler und einen Verstärkungsdifferenzfehler auf Grund einer sehr langsamen Schwankung auf. Die Drehmelderausgangskorrekturvorrichtung (3) erfasst maximale und minimale Werte in Bezug auf sowohl das sinusförmige Ausgangssignal als auch das cosinusförmige Ausgangssignal. Sie berechnet Durchschnittswerte zwischen den maximalen Werten und. den minimalen Werten. Dann korrigiert sie die Offsets der Signale basierend auf den Durchschnittswerten. Ebenso berechnet sie Verstärkungsdifferenzen zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert in Bezug auf sowohl das Sinus- als auch das Cosinussignal. Dann korrigiert sie die Verstärkungsdifferenzen der Signale basierend auf den berechneten Verstärkungsdifferenzen. Dem zu Folge werden sowohl die Offset- als auch die Verstärkungsfehler der Signale mit Genauigkeit korrigiert.

Claims (9)

  1. Ein Verfahren zum Korrigieren eines Offsets eines Ausgangssignals, das von einem Drehmelder (10) ausgegeben wird, der eine Drehung einer Drehvorrichtung (1) erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte umfasst Aufnehmen (S108) eines maximalen Wertes und eines minimalen Wertes von dem Ausgangssignal für eine bestimmte Zeitspanne; Berechnen (S112) eines Durchschnittswertes zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert; und Korrigieren (S116) des Offsets des Ausgangssignals basierend auf dem Durchschnittswert.
  2. Ein Verfahren zum Korrigieren einer Verstärkung eines Ausgangssignals, das von einem Drehmelder (10) erzeugt wird, der eine Drehung einer Drehvorrichtung (1) erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte umfasst: Aufnehmen (S108) eines maximalen Sinuswertes und eines minimalen Sinuswertes von einem sinusförmigen Ausgangssignal, das in dem Ausgangssignal enthalten ist, und eines maximalen Cosinuswertes und eines minimalen Cosinuswertes von einem cosinusförmigen Ausgangssignal, das in dem Ausgangssignal enthalten ist, für eine bestimmte Zeitspanne; Berechnen (S112) eines ersten Differenzwertes zwischen dem maximalen Sinuswert und dem minimalen Sinuswert, und eines zweiten Differenzwertes zwischen dem maximalen Cosinuswert und dem minimalen Cosinuswert; und Korrigieren (S116) einer Verstärkungsdifferenz zwischen dem sinusförmigen Ausgangssignal und dem cosinusförmigen Ausgangssignal basierend auf dem ersten und dem zweiten Differenzwert.
  3. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einem Schritt zum Bestimmen (S114) eines in Frage kommenden Offsets des Ausgangssignals basierend auf dem Durchschnittswert vor dem Korrekturschritt, wobei der Korrekturschritt gehemmt ist, wenn der in Frage kommende Offset außerhalb eines bestimmten Bereiches ist.
  4. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit den Schritten: Bestimmen (S106), ob das Ausgangssignal des Drehmelders nicht normal ist; und Hemmen (S106) des Korrekturschrittes, wenn das Ausgangssignal des Drehmelders als nicht normal bestimmt wird.
  5. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit den Schritten: Erfassen (S104), ob eine Drehzahl der Drehvorrichtung nicht größer als eine bestimmte Drehzahl ist, und eine Drehrichtung der Drehvorrichtung nicht umgekehrt ist; und Hemmen (S104) des Korrekturschrittes, wenn die Drehzahl als größer als die bestimmte Drehzahl bestimmt wird, oder wenn die Drehrichtung als umgekehrt bestimmt wird.
  6. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Korrekturschritt periodisch oder zu Beginn des Verfahrens durchgeführt wird.
  7. Eine Vorrichtung zum Korrigieren eines Offsets eines Ausgangssignals, das von einem Drehmelder (10) erzeugt wird, der eine Drehung einer Drehvorrichtung (1) erfasst, gekennzeichnet durch: eine Einrichtung (S108) zum Aufnehmen eines maximalen Wertes und eines minimalen Wertes von dem Ausgangssignal für eine bestimmte Zeitspanne; eine Einrichtung (S112) zum Berechnen eines Durchschnittswertes zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert; und eine Einrichtung (S116) zum Korrigieren des Offsets des Ausgangssignals basierend auf dem Durchschnittswert.
  8. Eine Vorrichtung zum Korrigieren einer Verstärkung eines Ausgangssignals, das von einem Drehmelder (10) erzeugt wird, der eine Drehung einer Drehvorrichtung (1) erfasst, gekennzeichnet durch: eine Einrichtung (S108) zum Aufnehmen eines maximalen Sinuswertes und eines minimalen Sinuswertes von einem sinusförmigen Ausgangssignal, das in dem Ausgangssignal enthalten ist, und eines maximalen Cosinuswertes und eines minimalen Cosinuswertes von einem cosinusförmigen Ausgangssignal, das in dem Ausgangssignal enthalten ist, für eine bestimmte Zeitspanne; eine Einrichtung (S112) zum Berechnen eines ersten Differenzwertes zwischen dem maximalen Sinuswert und dem minimalen Sinuswert, und eines zweiten Differenzwertes zwischen dem maximalen Cosinuswert und dem minimalen Cosinuswert; und eine Einrichtung (S116) zum Korrigieren einer Verstärkungsdifferenz zwischen dem sinusförmigen Ausgangssignal und dem cosinusförmigen Ausgangssignal basierend auf dem ersten und dem zweiten Differenzwert.
  9. Das Verfahren nach Anspruch 2, ferner mit einem Schritt des Bestimmens (S114) einer in Frage kommenden Verstärkungsdifferenz zwischen dem sinusförmigen Ausgangssignal und dem cosinusförmigen Ausgangssignal basierend auf dem ersten und zweiten Differenzwert vor dem Korrekturschritt, wobei der Korrekturschritt periodisch oder zu Beginn des Verfahrens durchgeführt wird, und gehemmt wird, wenn die in Frage kommende Verstärkungsdifferenz außerhalb eines bestimmten Bereiches ist.
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