DE112018005248T5 - Zeitgeberschaltung für eine zweireihige Motorsteuerung - Google Patents

Zeitgeberschaltung für eine zweireihige Motorsteuerung Download PDF

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Abstract

Zeitgeberschaltung zur Verwendung mit einer zweireihigen Motorsteuerung mit zwei Motorsteuerungen, wobei jede Motorsteuerung PWM-Antriebssignale erzeugt, die eine Periode aufweisen, die von einem entsprechenden Zeitgeber der Zeitgeberschaltung festgelegt ist. Die Zeitgeberschaltung umfasst eine erste Verarbeitungsschaltung, die der ersten Motorsteuerung zugehörig ist und eine erste Oszillatorschaltung umfasst, einen ersten Zeitgeber, der ein erstes Zeitgebersignal jedes Mal ausgibt, wenn die Oszillatorschaltung eine eingestellte Ganzzahl N von Oszillationen vervollständigt hat, und eine zweite Verarbeitungsschaltung, die der zweiten Motorsteuerung zugehörig ist und eine zweite Oszillatorschaltung umfasst. Die zweite Verarbeitungsschaltung umfasst einen zweiten Zeitgeber, der ein zweites Zeitgebersignal jedes Mal ausgibt, wenn die Oszillatorschaltung eine Ganzzahl N* von Oszillationen vervollständigt hat, und berechnet einen Wert N*, der von der Differenz zwischen der Frequenz der ersten Oszillatorschaltung und der zweiten Oszillatorschaltung abhängt, die erforderlich ist, um die Periode des zweiten Zeitgebersignals an die Periode des ersten Zeitgebersignals anzupassen.

Description

  • Diese Erfindung betrifft Verbesserungen an Zeitgeberschaltungen zur Verwendung mit einer zweireihigen Motorsteuerung, und eine zweireihige Motorsteuerung, die eine Zeitgeberschaltung umfasst. Insbesondere, aber nicht ausschließlich betrifft sie Motorsteuerungen für ein Servolenkungssystem.
  • Es ist bekannt, eine Motorsteuerschaltung für einen mehrphasigen Elektromotor bereitzustellen, bei welcher eine erforderliche analoge Wellenform für das Antriebssignal, die auf jede Phase des Motors angewandt wird - typischerweise ein Satz aus drei oder mehr sinusförmigen Wellenformen, die zueinander für jede Phase des Motors phasenverschoben sind - in ein digitales Signal unter Verwendung von Pulsbreitenmodulation umgewandelt wird. Die pulsbreitenmodulierten (PWM) Signale werden anschließend dazu verwendet, einen Satz von Schaltvorrichtungen, typischerweise MOSFET-Transistoren, anzutreiben, die abwechselnd jede Phase mit entweder einer positiven oder negativen Speisung verbinden, wie durch den Zustand des PWM-Signals definiert.
  • In Fällen, bei welchen ein großes Maß an Zuverlässigkeit erforderlich ist, ist es bekannt eine zweireihige Motorsteuerungsschaltung bereitzustellen. Bei einer zweireihigen Motorsteuerungsschaltung werden zwei Motorsteuerungen bereitgestellt, wobei 2eine als Master und die andere als Slave bezeichnet wird. Jede ist dazu fähig, einen Satz von PWM-Antriebssignalen für den Motor zu erzeugen. Die Signale von der Master-Motorsteuerung werden während des normalen Betriebs verwendet, und im Fall eines Fehlers in der Master-Motorsteuerung wird die Slave-Motorsteuerung dazu verwendet, den Motor anzutreiben.
  • Bei einer weiteren Erweiterung der zweireihigen Anordnung kann der Motor auch doppelt gewickelt sein, was bedeutet, dass er zwei vollkommen unabhängige Sätze von Phasenwicklungen aufweist. Jede der beiden Motorsteuerungen kann einen Satz der Wicklungen antreiben. Wenn es also einen Fehler in der Master-Steuerung oder den Master-Wicklungen gibt, kann die Slave-Steuerung weiterhin unter Verwendung des Slave-Wicklungssatzes betrieben werden, auch wenn der Motor bei halber Leistung betrieben wird.
  • Die PWM-Signale können von den Motorsteuerungen auf eine Vielzahl von Arten erzeugt werden. Welche auch immer ausgewählt wird, es besteht der Bedarf eine geeignete Periode für die PWM-Wellenformen einzustellen. Dies wird durch die Bereitstellung eines Referenz-Zeitgebersignals für den PWM-Wellenformerzeuger einer jeden Motorsteuerung erzielt. Der PWM-Wellenformerzeuger erzeugt einen Satz von PWM-Signalen, die innerhalb der PWM-Periode passen.
  • In einer vollständig robusten Anordnung mit unabhängigen zweireihigen Steuerungen können zwei Referenzzeitgeber vorgesehen sein, von welchen jeder unabhängig vom anderen betrieben wird und wobei jeder ein Referenzzeitgebersignal für den entsprechenden PWM-Wellenformerzeuger bereitstellt. Die beiden Zeitgeber sollten idealerweise eng synchronisiert sein, so dass die beiden Zeitgeber gleichphasig sind und so dass die Perioden, die von jedem Zeitgeber eingestellt werden, auch idealerweise gleich sein sollten. Dies ermöglicht, dass die Slave-Motorsteuerung nahtlos von der Master-Steuerung übernimmt, wenn ein Fehler zu einem beliebigen Zeitpunkt auftritt. Dies ist auch eine Anforderung, wenn der Motor ein doppelt gewickelter Motor ist, da jede Differenz bei der Periode der zwei Zeitgebersignale während des normalen Betriebs zu einer fehlerhaften Motorfunktion führen wird.
  • Bei einer praktischen Anordnung wird jedes Referenz-Zeitgebersignal aus einer Oszillatorschaltung erzeugt, wie z.B. aus einem Kristalloszillator, der durch einen Phasenregelkreis ausgibt, um die Frequenz des Kristalloszillators zu erhöhen. Die Ausgabefrequenz einer typischen Oszillatorschaltung ist zu hoch, um die Periode des PWM-Signals direkt zu definieren, also wird die Frequenz verringert, so dass jeder Zyklus des Zeitgebers mehreren Zyklen des Oszillators entspricht. Beispielsweise kann eine PWM-Periode, die 500 Zyklen der Oszillatorschaltungsausgabe entspricht, verwendet werden.
  • Wo jede Reihe aus einem separaten Kristalloszillator gespeist wird, hat die Anmelderin festgestellt, dass die beiden Referenz-Zeitgeber aufgrund einer Reihe von Faktoren, wie z.B. dem Einfluss von Temperatur auf die Oszillatoren, leicht aus der Synchronisation fallen können. Ein Ziel der Erfindung ist die Verbesserung von Problemen, die auftreten können, wenn die Zeitgeberfrequenzen nicht sorgfältig übereinstimmen.
  • Gemäß einem ersten Aspekt stellt die Erfindung eine erste Zeitgeberschaltung zur Verwendung mit einer zweireihigen Motorsteuerung von der Art bereit, die eine erste Motorsteuerung und eine zweite Motorsteuerung umfasst, wobei jede Motorsteuerung PWM-Antriebssignale erzeugt, die eine Periode aufweisen, die von einem entsprechenden Zeitgeber der Zeitgeberschaltung festgelegt ist, wobei die Zeitgeberschaltung umfasst:
    • eine erste Verarbeitungsschaltung, die der ersten Motorsteuerung zugehörig ist und eine erste Oszillatorschaltung umfasst, einen ersten Zeitgeber, der ein erstes Zeitgebersignal jedes Mal ausgibt, wenn die Oszillatorschaltung eine eingestellte Ganzzahl N von Oszillationen vervollständigt hat,
    • eine zweite Verarbeitungsschaltung, die der zweiten Motorsteuerung zugehörig ist und eine zweite Oszillatorschaltung umfasst,
    • wobei die zweite Verarbeitungsschaltung ferner einen zweiten Zeitgeber umfasst, der ein zweites Zeitgebersignal jedes Mal ausgibt, wenn die Oszillatorschaltung eine Ganzzahl N* von Oszillationen vervollständigt hat, und wobei die zweite Verarbeitungsschaltung eine Recheneinheit umfasst, die einen Wert N* berechnet, der von der Differenz zwischen der Frequenz der ersten Oszillatorschaltung und der zweiten Oszillatorschaltung abhängt, die erforderlich ist, um die Periode des zweiten Zeitgebersignals an die Periode des ersten Zeitgebersignals anzupassen.
  • Die Anmelderin ist sich bewusst, dass zwei perfekt übereinstimmende Oszillatorschaltungen dieselbe Anzahl von Zyklen in einer bestimmten verstrichenen Zeit erzeugen werden, und dass in einem solchen Fall die Zeitgeberschaltung die Werte N und N* so einstellt, dass sie gleich sind. Wenn die Oszillatoren jedoch imperfekt sind, kann der Wert N* so eingestellt sein, dass er leicht größer oder leicht geringer als der Wert N ist, abhängig von den relativen Frequenzen der beiden Oszillatorschaltungen.
  • Die erste Verarbeitungsschaltung kann ferner einen ersten Zähler, der eine Anzahl M von Oszillationen der ersten Oszillatorschaltung über eine erste verstrichene Zeit zählt, die zu einer vorgegebenen Startzeit beginnt und endet, wenn der Zähler M Zyklen des Oszillators gezählt hat, und einen Sender umfassen, der ein Auslösesignal ausgibt, sobald der Zähler den Wert M erreicht hat, wobei die zweite Verarbeitungsschaltung ferner einen Empfänger, der das Auslösesignal empfängt, und einen zweiten Zähler umfasst, der eine Anzahl M* von Oszillationen der zweiten Oszillatorschaltung über eine verstrichene Zeit festlegt, die der ersten verstrichenen Zeit entspricht, und wobei die Recheneinheit der zweiten Verarbeitungsschaltung dazu ausgestaltet sein kann, einen Wert N* zu berechnen, der von der Differenz zwischen dem Wert M und dem Wert M* abhängt, so dass N* die Ganzzahl von Zyklen des zweiten Oszillators ist, die erforderlich ist, um die Periode des zweiten Zeitgebersignals an die Periode des ersten Zeitgebersignals anzupassen.
  • Die vorgegebene Startzeit des ersten Zählers kann der Zeit der nächsten Oszillation der ersten Oszillatorschaltung entsprechen, die der Erzeugung des Auslösesignals folgt. Dies kann unbeschränkt wiederholt werden, so dass ein Auslösesignal periodisch gesendet wird. Die Startzeit des zweiten Zählers kann auch der Zeit der nächsten Oszillation der zweiten Oszillatorschaltung entsprechen, die dem Empfang des Auslösesignals folgt. Dies ist eine geeignete Möglichkeit, um sicherzustellen, dass die beiden Zähler zur selben Zeit gestartet und zur selben Zeit gestoppt werden.
  • Alternativ kann die erste Verarbeitungsschaltung ein Startsignal erzeugen, das die Zählung der zwei Zähler einleitet und das an die zweite Schaltung übertragen werden kann. Bei einer Modifikation kann die zweite Verarbeitungsschaltung das Startsignal erzeugen und es an die erste Verarbeitungsschaltung übertragen. Dann wäre ein Empfänger als Teil der ersten Verarbeitungsschaltung erforderlich. Sobald das Startsignal von der ersten Schaltung empfangen wird, kann die erste Zählung an dem nächsten Zyklus der Oszillatorschaltung beginnen.
  • Anstelle des Startens der verstrichenen Zeit an dem allernächsten Zyklus der Oszillatorschaltungen kann natürlich eine festgelegte Verzögerung eingeführt werden, beispielsweise von 2 oder 3 oder mehr Zyklen, oder eine festgelegte Zeit von beispielsweise 1 Sekunde oder mehr.
  • Die Recheneinheit kann den Wert N* wie folgt berechnen: N * = N × ( M * / M )
    Figure DE112018005248T5_0001
  • Wobei N* die Periode des zweiten Zeitgebers in Oszillatorschaltungszyklen ist;
    N die Periode des ersten Zeitgebers ausgedrückt als Ganzzahl von Zyklen der ersten Oszillatorschaltung ist;
    M die Anzahl von Zyklen der ersten Oszillatorschaltung in einer festgelegten verstrichenen Zeitperiode ist; und
    M* die gezählte Anzahl von Zyklen der zweiten Oszillatorschaltung in derselben verstrichenen Zeitperiode ist.
  • Jede der Oszillatorschaltungen kann einen Kristalloszillator oder einen Resonator umfassen. Die Oszillatorschaltungen können auch einen Phasenregelkreis umfassen, der die Ausgabe des Oszillators oder Resonators empfängt und ein erhöhtes oszillierendes Signal erzeugt. Die Ausgabe der Oszillatorschaltung kann einen Satz von Impulsen umfassen, wobei jeder Impuls gezählt wird und einen Zyklus darstellt. Alternativ kann die Ausgabe eine Rechteckwelle sein, und jeder Zyklus kann der Zeitgebung einer jeden vorderen Kante oder einer jeden hinteren Kante oder einer jeden Kante, unabhängig davon, ob sie die hintere oder die vordere Kante ist, entsprechen.
  • Die ersten und die zweiten Verarbeitungsschaltungen können unabhängige Schaltungen umfassen oder können Teile einer einzigen gemeinsamen Verarbeitungsschaltung umfassen. Die Schaltung kann beispielsweise ein Computerprogramm umfassen, das in einem Bereich eines elektronischen Speichers gespeichert ist, der in einer Verarbeitungseinheit oder einer Mikrosteuerung läuft.
  • Der Wert M kann so gewählt sein, dass er größer als der Wert N ist, und kann 3 Mal größer oder 4 Mal größer oder mehr sein. Je länger die gewählte verstrichene Zeit ist, desto markanter wird jede leichte Frequenzvariation zwischen den beiden Oszillatoren sein, da die Abweichung der Werte M und M* größer sein wird.
  • Die erste Verarbeitungsschaltung kann als Master-Zeitgeberschaltung dienen und es kann angenommen werden, dass sie einen Oszillator aufweist, der als Master verwendet wird, um die Periode der beiden Zeitgebersignale einzustellen. Bei der Verwendung kann die Ausgestaltung der ersten und der zweiten Verarbeitungsschaltung umgekehrt sein, so dass die zweite Verarbeitungsschaltung das Auslösesignal erzeugt und die verstrichene Zeit einstellt, und die erste Verarbeitungsschaltung aus dem Auslösesignal die Periode des ersten Zeitgebersignals festlegt.
  • Um dies zu erreichen kann die zweite Verarbeitungsschaltung ferner einen dritten Zähler, der eine Anzahl M von Oszillationen des zweiten Oszillators über eine erste verstrichene Zeit zählt, die zu einer vorgegebenen Startzeit startet und endet, wenn der Zähler eine vorgegebene Anzahl M von Zyklen des Oszillators gezählt hat, und einen Sender umfassen, der ein Auslösesignal ausgibt, sobald der Zähler den Wert M erreicht hat.
  • Die erste Verarbeitungsschaltung kann ferner einen Empfänger, der das Auslösesignal empfängt, und einen Prozessor umfassen, der die Anzahl M* von Oszillationen des ersten Oszillators über eine verstrichene Zeit festlegt, die der ersten verstrichenen Zeit entspricht, und
    die erste Verarbeitungsschaltung kann eine Recheneinheit umfassen, die in der Verwendung einen Wert N* berechnet, der von dem Verhältnis zwischen dem Wert M und dem Wert M* abhängt, so dass N* die Ganzzahl von Zyklen des ersten Oszillators ist, die erforderlich ist, um die Periode des ersten Zeitgebersignals an die Periode des zweiten Zeitgebersignals anzupassen.
  • Der dritte Zähler kann derselbe Zähler sein wie der zweite Zähler. Der vierte Zähler kann gleich sein wie der erste Zähler.
  • Das Auslösesignal kann den Wert M verschlüsseln und kann lediglich den Wert M umfassen.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt stellt die Erfindung eine Motorantriebsschaltung bereit, die den Zeitgeber des ersten Aspekts umfasst, wobei die Schaltung zwei Motorsteuerungen als unabhängige Reihen umfasst, wobei jede Motorsteuerung einen Satz von PWM-Signalen erzeugt, die eine Periode aufweisen, die durch ein entsprechendes der zwei Zeitgebersignale der Zeitgeberschaltung eingestellt wird.
  • Gemäß einem dritten Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben von zwei Zeitgebern bereit, von welchen jeder von einer entsprechenden Oszillatorschaltung angetrieben wird, wobei die Periode des ersten Zeitgebers der verstrichenen Zeit zwischen N Zyklen der ersten Oszillatorschaltung entspricht, und die Periode des zweiten Zeitgebers der verstrichenen Zeit zwischen N* Zyklen des zweiten Oszillators entspricht, wobei das Verfahren umfasst:
    • Zählen über eine verstrichene Zeit der Anzahl von Zyklen M der ersten Oszillatorschaltung über eine festgelegte Anzahl von Zyklen;
    • Zählen der Anzahl von Zyklen M* der zweiten Oszillatorschaltung, die während derselben verstrichenen Zeit aufgetreten sind; und
    • Berechnen des Werts N* als Funktion der Differenz zwischen dem Wert M und M*.
  • Anschließend wird lediglich beispielhalber eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die und wie dargestellt in den anliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Motors und eines Steuersystems, das eine Zeitgeberschaltung innerhalb des Umfangs des ersten Aspekts der Erfindung umfasst;
    • 2 ein Blockdiagramm, das die Hauptteile der Zeitgeberschaltung zeigt;
    • 3 ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Zeitgeberschaltung zeigt, wenn die erste Zeitgeberschaltung als Master-Schaltung dient; und
    • 4 ein Flussdiagramm äquivalent zu 3, für wenn die zweite Zeitgeberschaltung als Master-Schaltung dient.
  • Wie in 1 gezeigt ist, umfasst ein Motor und ein Steuersystem einen elektrischen Motor, der zwei unabhängige Sätze von Phasenwicklungen umfasst. Jeder Satz von Phasenwicklungen wird von einer entsprechenden Reihe einer zweireihigen Motorsteuerung angetrieben.
  • Die zweireihige Motorsteuerung weist eine Zeitgeberschaltung des ersten Aspekts der Erfindung auf und umfasst zwei unabhängige Mikrosteuerungen, die jeweils eine Software umfassen, die eine Motorsteuerungsfunktion umsetzt, die Ziel-Motorphasenspannungen basierend auf Betriebsbedingungen des Motors berechnet, und eine PWM-Erzeugungsfunktion, die die Ziel-Motorphasenspannungen in PWM-Betriebszyklen umwandelt. Es gibt ein Hardware-Zeitgebermodul in der Mikrosteuerung, das die PWM-Betriebszyklen als Wellenformen an die Antriebsschaltung ausgibt.
  • Bei diesem Beispiel erzeugt jede Motorsteuerung drei PWM-Signale, die außer Phase sind, zum Antreiben eines dreiphasigen Motors. Die beiden Motorsteuerungen in diesem Beispiel sind als eine Master-Motorsteuerung ausgestaltet, die bei normaler Verwendung die Antriebssignale einer Motorbrücke eines dreiphasigen Elektromotors zuführt, während die andere Motorsteuerung als Slave-Motorsteuerung ausgestaltet ist und nicht die Motorbrücke während der normalen Verwendung antreibt. Im Falle eines Fehlers bei der Master-Motorsteuerung kann die Slave-Motorantriebsschaltung den Antrieb der Motorbrücke übernehmen, wobei die Master-Motorsteuerung deaktiviert ist.
  • Die PWM-Signale für jede Reihe sind auf ein Zeitgebersignal von einem Zeitgeber synchronisiert. Das Zeitgebersignal wird einer Verwaltungsfunktion eines in Hardware umgesetzten Phasenregelkreises (PLL) zugeführt, die innerhalb der entsprechenden Mikrosteuerungen umgesetzt ist. Bei diesem Beispiel wird das Zeitgebersignal, das aus dem Hardware-Zeitgeber einer jeden Mikrosteuerung ausgegeben wird, von einem Kristall oder Resonator abgeleitet. Der Kristall oder Resonator wird bei einer relativ geringen Frequenz von beispielsweise 20 MHz betrieben und ein Hardware-Phasenregelkreis-Bauteil (PLL-Bauteil) der Mikrosteuerung dient als Frequenzmultiplikator, um dies auf eine höhere Frequenz von beispielsweise 200 MHz zu erhöhen.
  • Bei dem gezeigten Beispiel erzeugt jede Motorsteuerung PWM-Signale, die auf das entsprechende Zeitgebersignal synchronisiert sind, das aus dem Hardware-Zeitgeber ausgegeben wird, so dass zwei Zeitgeber bereitgestellt sind. Die Zeitgeber sind unabhängig und werden aus einem entsprechenden Oszillatorkristall und einem Hardware-PLL, wie zuvor beschrieben, erzeugt.
  • Die beiden Zeitgeber, die die Zeitgebersignale den beiden Motorsteuerungen zuführen, bilden einen Teil von und werden gesteuert von einer Zeitgeberschaltung, die über die beiden Mikrosteuerungen umgesetzt ist. Diese Zeitgeberschaltung ist als zweireihige Schaltung angeordnet, wobei eine Reihe einer jeden Reihe der Motorsteuerungsschaltung zugehörig ist. Die Zeitgeberschaltung ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet und die funktionalen Bauteile der Zeitgeberschaltung sind schematisch in 2 gezeigt.
  • Die Zeitgeberschaltung umfasst zwei Verarbeitungsschaltungen. Eine erste der Verarbeitungsschaltungen in diesem Beispiel bildet einen Teil der ersten Motorsteuerung und die zweite bildet einen Teil der zweiten Motorsteuerung.
  • Die erste Verarbeitungsschaltung umfasst eine erste Oszillatorschaltung, die aus einem XTAL und einem Hardware-PLL, einem ersten Zeitgeber, einem ersten Zähler und einem Sender zum Übertragen eines Auslösesignals an die zweite Verarbeitungsschaltung aufgebaut ist. Die zweite Verarbeitungsschaltung umfasst eine zweite Oszillatorschaltung, die aus einem zweiten XTAL und einem zweiten Hardware-PLL, einem zweiten Zeitgeber, einem zweiten Zähler, einem Empfänger, der die Signale, die von der ersten Schaltung übertragen werden, empfängt, und einer Recheneinheit aufgebaut ist.
  • Der Betrieb der verschiedenen funktionalen Teile der Zeitgeberschaltung ist in 3 für den Fall gezeigt, bei welchem der erste Zeitgeber als Master-Zeitgeber dient und der zweite Zeitgeber als Slave-Zeitgeber.
  • Die erste Verarbeitungsschaltung gibt ein erstes Zeitgebersignal jedes Mal aus, wenn die Oszillatorschaltung eine eingestellte Ganzzahl N von Oszillationen vervollständigt hat. In diesem Beispiel wird die Anzahl auf 500 Zyklen festgelegt. Dies definiert das Zeitgebersignal, das dem Software-PLL zugeführt wird. Das Zeitgebersignal weist in diesem Beispiel die Form einer Rechteckwelle mit einer Periode auf, die M entspricht. Das Zeitgebersignal könnte jedoch die Form einer Reihe von Impulsen aufweisen, die mit einer Periode M beabstandet sind. Andere Optionen sind dem Fachmann bekannt.
  • Der erste Zähler zählt die Oszillationen der ersten Oszillatorschaltung (die Ausgabe des ersten Hardware-PLL) über eine erste verstrichene Zeit, die zu einer vorgegebenen Startzeit beginnt und endet, wenn der Zähler eine vorgegebene Anzahl M von Zyklen gezählt hat. Bei diesem Beispiel ist der Wert M auf 2000 festgelegt, genau 4 Mal höher als der Wert N. Der Zähler wird zurückgestellt, sobald der Wert M erreicht wurde, und beginnt erneut zu zählen. Dies kann kontinuierlich während der Betriebszeit der Zeitgeberschaltung wiederholt werden, oder kann lediglich während einer Testzykluszeit auftreten, die automatisch oder manuell durch einen Nutzer eingestellt werden kann. Der Testzyklus kann beispielsweise jedes Mal auftreten, wenn die Motorsteuerschaltungen eingeschaltet werden. Diese Zählung definiert ein Auslösesignal, das eine längere Periode aufweist als das Zeitgebersignal.
  • Der Sender dient zur Übertragung des Auslösesignals unter Verschlüsselung des Werts M an die zweite Verarbeitungsschaltung, sobald das Auslösesignal erzeugt worden ist.
  • Die zweite Verarbeitungsschaltung, die einer zweiten Motorsteuerung zugehörig ist, umfasst einen Empfänger, der das Auslösesignal empfängt, einen zweiten Oszillator, einen zweiten Zähler und eine Recheneinheit.
  • Der Empfänger empfängt das Auslösesignal und ein Prozessor der zweiten Verarbeitungseinheit bestimmt anschließend die Anzahl M* von Oszillationen des zweiten Oszillators, die über dieselbe verstrichene Zeit, die der ersten verstrichenen Zeit entspricht, aufgetreten sind. Um dies zu tun, beginnt der zweite Zähler der zweiten Verarbeitungseinheit die Zählung zum selben Zeitpunkt wie der erste Zähler und beendet die Zählung, sobald das Auslösesignal empfangen wird. Der Wert dieser zweiten Zählung, M* wird anschließend zusammen mit dem Wert M, der im Auslösesignal verschlüsselt ist, der Recheneinheit zugeführt. Die Recheneinheit berechnet einen Wert N*, der von dem Verhältnis M zu M* abhängt, so dass N* die Ganzzahl von Zyklen des zweiten Oszillators ist, die erforderlich ist, um die Periode des zweiten Zeitgebersignals an die Periode des ersten Zeitgebersignals anzupassen.
  • Der Wert N* wird anschließend von der zweiten Verarbeitungsschaltung verwendet, um die Frequenz des zweiten Zeitgebersignals einzustellen, wodurch sichergestellt wird, dass die Frequenz des ersten Zeitgebers und des zweiten Zeitgebers aneinander angepasst sind.
  • Mathematisch ausgedrückt, führt die Recheneinheit in diesem Beispiel die folgende Berechnung durch: N * = N . ( M * / M )
    Figure DE112018005248T5_0002
  • Es kann daher berücksichtigt werden, dass das Auslösesignal zwei Funktionen durchführt:
    1. 1) Ermöglichen einer Synchronisation der beiden Software-Steueralgorithmen auf grobgranularer Ebene (typische Granularität ist ~10ns), die von dem Wert der Zählung M eingestellt wird; und
    2. 2) Beobachten der Periode des Auslösesignals in Bezug auf Oszillatorschaltungszählungen und Anpassen der Periode des zweiten Zeitgebersignals in Bezug auf die PWM-Kantenpositionen und Zeitgeber-Neuladewerte, um dieselbe gesamte Zeitgebung zwischen Reihen zu erzielen (typische Granularität ~10 ns).
  • Bei einer Modifikation, die in 4 gezeigt ist, kann die zweite Schaltung als Master dienen und die erste Signalverarbeitungseinheit kann als Slave dienen. Dies erfordert, dass die zweite Verarbeitungseinheit den Wert M von Zyklen für das zweite Zeitgebersignal einstellt und das Auslösesignal erzeugt. Die erste Verarbeitungseinheit muss das Auslösesignal empfangen und wiederum einen Wert N* berechnen, um ihn auf den ersten Zeitgeber anzuwenden.
  • Figurenliste
    • 1:
      • Microcontroller - Mikrosteuerung
      • Software - Software
      • Motor Controller - Motorsteuerung
      • PWM generation - PWM-Erzeugung
      • PLL Manager - PLL-Verwalter
      • XTAL 1 - XTAL 1
      • Timer 1 - Zeitgeber 1
      • Drive Circuit 1 - Antriebsschaltung 1
      • HW PLL 2 - HW PLL 2
      • Motor - Motor
    • 2:
      • to PLL manager 1 - an den PLL-Verwalter 1
      • first processing circuit - erste Verarbeitungsschaltung
      • timer signal, N - Zeitgebersignal, N
      • timer 1 - Zeitgeber 1
      • counter 1 - Zähler 1
      • transmitter - Sender
      • oscillations - Oszillationen
      • second processing circuit - zweite Verarbeitungsschaltung
      • trigger signal, M* - Auslösesignal, M*
      • receiver - Empfänger
      • calculator - Rechner
    • 3:
      • first processing circuit - erste Verarbeitungsschaltung
      • first timer, counts = N - erster Zeitgeber, Zählungen = N
      • output timer signal - Ausgeben Zeitgebersignal, N
      • output trigger signal, M - Ausgeben Auslösesignal, M
      • Start: set N = N* - Start: Einstellen N = N*
      • second processing circuit - zweite Verarbeitungsschaltung
      • second timer, counts = N* - zweiter Zeitgeber, Zählungen = N*
      • measure trigger signal, M* - Messen Auslösesignal, M*
      • set timer counts, N* = N.(M*/M) - Einstellen Zeitgeberzählungen, N* = N.(M*/M)

Claims (16)

  1. Zeitgeberschaltung zur Verwendung bei einer zweireihigen Motorsteuerung, von der Art, die eine erste Motorsteuerung und eine zweite Motorsteuerung umfasst, wobei jede Motorsteuerung PWM-Antriebssignale erzeugt, die eine Periode aufweisen, die von einem entsprechenden Zeitgeber der Zeitgeberschaltung definiert ist, wobei die Zeitgeberschaltung umfasst: eine erste Verarbeitungsschaltung, die der ersten Motorsteuerung zugehörig ist und eine erste Oszillatorschaltung umfasst, einen ersten Zeitgeber, der ein erstes Zeitgebersignal jedes Mal ausgibt, wenn die Oszillatorschaltung eine eingestellte Ganzzahl N von Oszillationen vervollständigt hat, eine zweite Verarbeitungsschaltung, die der zweiten Motorsteuerung zugehörig ist und eine zweite Oszillatorschaltung umfasst, wobei die zweite Verarbeitungsschaltung ferner einen zweiten Zeitgeber umfasst, der ein zweites Zeitgebersignal jedes Mal ausgibt, wenn die Oszillatorschaltung eine Ganzzahl N* von Oszillationen vervollständigt hat, und wobei die zweite Verarbeitungsschaltung eine Recheneinheit umfasst, die einen Wert N* berechnet, der von der Differenz zwischen der Frequenz der ersten Oszillatorschaltung und der zweiten Oszillatorschaltung abhängt, die erforderlich ist, um die Periode des zweiten Zeitgebersignals an die Periode des ersten Zeitgebersignals anzupassen.
  2. Zeitgeberschaltung nach Anspruch 1, wobei die erste Verarbeitungsschaltung ferner einen ersten Zähler, der eine Anzahl M von Oszillationen der ersten Oszillatorschaltung über eine erste verstrichene Zeit zählt, die zu einer vorgegebenen Startzeit beginnt und endet, wenn der Zähler M Zyklen des Oszillators gezählt hat, und einen Sender umfasst, der ein Auslösesignal ausgibt, sobald der Zähler den Wert M erreicht hat, wobei die zweite Verarbeitungsschaltung ferner einen Empfänger, der das Auslösesignal empfängt, und einen zweiten Zähler umfasst, der eine Anzahl M* von Oszillationen der zweiten Oszillatorschaltung über eine verstrichene Zeit festlegt, die der ersten verstrichenen Zeit entspricht, und wobei die Recheneinheit der zweiten Verarbeitungsschaltung dazu ausgestaltet ist, einen Wert N* zu berechnen, der von der Differenz zwischen dem Wert M und dem Wert M* abhängt, so dass N* die Ganzzahl von Zyklen des zweiten Oszillators ist, die erforderlich ist, um die Periode des zweiten Zeitgebersignals an die Periode des ersten Zeitgebersignals anzupassen.
  3. Zeitgeberschaltung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die vorgegebene Startzeit des ersten Zählers der Zeit der nächsten Oszillation der ersten Oszillatorschaltung, die der Erzeugung des Auslösesignals folgt, entspricht.
  4. Zeitgeberschaltung nach Anspruch 3, wobei die Startzeit des zweiten Zählers der Zeit der nächsten Oszillation der zweiten Oszillatorschaltung, die dem Empfang des Auslösesignals folgt, entspricht.
  5. Zeitgeberschaltung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die erste Verarbeitungsschaltung dazu ausgestaltet ist, ein Startsignal zu erzeugen, das die Zählung der zwei Zähler einleitet, und das Startsignal an die zweite Verarbeitungsschaltung zu übertragen.
  6. Zeitgeberschaltung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die zweite Verarbeitungsschaltung dazu ausgestaltet ist, das Startsignal zu erzeugen und das Startsignal an die erste Verarbeitungsschaltung zu übertragen.
  7. Zeitgeberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Recheneinheit den Wert N* unter Verwendung der Gleichung: N*=N.(M*/M) berechnet.
  8. Zeitgeberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede der Oszillatorschaltungen einen Kristalloszillator und einen Phasenregelkreis umfasst.
  9. Zeitgeberschaltung nach Anspruch 8, wobei die Kristalloszillatoren eine Frequenz im Bereich von 10 MHz bis 20 MHz aufweisen und wobei der Phasenregelkreis die Frequenz der Oszillation auf einen Bereich von 100 MHz bis 200 MHz erhöht.
  10. Zeitgeberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und die zweite Verarbeitungsschaltung unabhängige Schaltungen umfassen.
  11. Zeitgeberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wert M so ausgewählt ist, dass er größer als der Wert N ist.
  12. Zeitgeberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Verwendung die Ausgestaltung der ersten und der zweiten Verarbeitungsschaltung umgekehrt sein kann, so dass die zweite Verarbeitungsschaltung das Auslösesignal erzeugt und die verstrichene Zeit einstellt, und die erste Verarbeitungsschaltung aus dem Auslösesignal die Periode des ersten Zeitgebersignals festlegt.
  13. Zeitgeberschaltung nach Anspruch 12, wobei die zweite Verarbeitungsschaltung ferner einen dritten Zähler, der eine Anzahl M von Oszillationen der zweiten Oszillatorschaltung über eine erste verstrichene Zeit zählt, die zu einer vorgegebenen Startzeit startet und endet, wenn der Zähler eine vorgegebene Anzahl M von Zyklen der Oszillatorschaltung gezählt hat, und einen Sender umfasst, der ein Auslösesignal ausgibt, sobald der Zähler den Wert M erreicht hat.
  14. Zeitgeberschaltung nach Anspruch 12, wobei die erste Verarbeitungsschaltung ferner einen Empfänger umfasst, der das Auslösesignal empfängt, und einen Prozessor, der die Anzahl M* von Oszillationen des ersten Oszillators über eine verstrichene Zeit festlegt, die der ersten verstrichenen Zeit entspricht, und wobei die erste Verarbeitungsschaltung eine Recheneinheit umfasst, die in der Verwendung einen Wert N* berechnet, der von dem Verhältnis zwischen dem Wert M und dem Wert M* abhängt, so dass N* die Ganzzahl von Zyklen des ersten Oszillators ist, die erforderlich ist, um die Periode des ersten Zeitgebersignals an die Periode des zweiten Zeitgebersignals anzupassen.
  15. Motorantriebsschaltung, die die Zeitgeberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst, wobei die Motorantriebsschaltung zwei Motorsteuerungen als unabhängige Reihen umfasst, wobei jede Motorsteuerung einen Satz von PWM-Signalen erzeugt, die eine Periode aufweisen, die von einem entsprechenden der beiden Zeitgebersignale der Zeitgeberschaltung eingestellt wird.
  16. Verfahren zum Betreiben von zwei Zeitgebern, von welchen jeder von einer entsprechenden Oszillatorschaltung angetrieben wird, wobei die Periode des ersten Zeitgebers der verstrichenen Zeit zwischen N Zyklen der ersten Oszillatorschaltung entspricht, und die Periode des zweiten Zeitgebers der verstrichenen Zeit zwischen N* Zyklen der zweiten Oszillatorschaltung entspricht, wobei das Verfahren umfasst: Zählen über eine verstrichene Zeit der Anzahl von Zyklen M der ersten Oszillatorschaltung über eine festgelegte Anzahl von Zyklen; Zählen der Anzahl von Zyklen M* der zweiten Oszillatorschaltung, die während derselben verstrichenen Zeit aufgetreten sind; und Berechnen des Werts N* als Funktion des Verhältnisses zwischen dem Wert M und M*.
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