DE19859227A1 - Drehzahlerfassungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehzahlerfassungsvorrichtung und genauer eine Drehzahlerfassungsvorrichtung, die Um­ drehungen pro Minute (U/min) eines Fahrzeugelektromotors berechnet.

Eine herkömmliche Drehzahlerfassungsvorrichtung weist ei­ nen Resolver, eine Umwandlungseinrichtung, eine Meßein­ richtung und eine Berechnungseinrichtung auf. Der Resol­ ver ist an eine Ausgangswelle eines Elektromotors befe­ stigt und gibt analoge Signale aus, bei denen es sich um Rotationswinkeldaten (Daten, die den Grad der Rotation in Bezug auf eine bekannte Grundlinie angeben) der Welle handelt. Die Umwandlungseinrichtung wandelt die analogen Signale in Winkelimpulssignale um. Das Winkelimpulssignal ist gleich (bzw. tritt auf an) einem gewissen Bruchteil einer Umdrehung. Beispielsweise ist das Winkelimpuls­ signal derart, daß ein Zyklus gleich einer Viertelumdre­ hung der Welle ist. Die Meßeinrichtung mißt jeden ausge­ gebenen Zyklus von dem Start eines Winkelimpulssignals bis zum Ende des Winkelimpulssignals. Die Berechnungsein­ richtung berechnet die Drehzahl des Elektromotors anhand der Zyklusperiode.

Jedoch wird bei Verwendung der vorstehend beschriebenen Erfassungsvorrichtung bei Verringerung der Drehzahl des Elektromotors die Meßperiode für jeden Zyklus länger. Da­ her erfordert die Berechnung der Drehzahl eine lange Zeit, wenn die Umdrehungen pro Minute (U/min) des Elek­ tromotors gering sind.

Zusätzlich weist die Meßeinrichtung außerdem eine Zählim­ pulsquelle zum Messen der Zyklusperiode auf. Die Zählim­ pulsquelle gibt Zählimpulse zu regelmäßigen Intervallen aus. Die Ausgabe der Zählimpulse erfolgt ungeachtet der Winkelimpulssignale. Folglich ist die Genauigkeit der Meßzyklusperiode zwischen einer niedrigen Drehzahl und einer hohen Drehzahl nicht konstant.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Drehzahlerfassungsvorrichtung ohne die vorstehend be­ schriebenen Nachteile bereitzustellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Drehzahler­ fassungsvorrichtung gemäß dem beiliegenden Patentanspruch 1 gelöst.

Dabei weist die Drehzahlerfassungsvorrichtung einen Dreh­ winkelsensor, der digitale Signale ausgibt, bei denen es sich um Drehwinkeldaten eines Drehteils handelt, eine Winkelabweichungsberechnungseinrichtung zur Berechnung einer Winkelabweichung in bezug auf ein vorbestimmtes Zeitintervall, und eine Drehzahlberechnungseinrichtung zur Berechnung von Drehzahlen anhand der Winkelabweichung auf.

Weiter vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den beiliegenden Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Drehzahlerfassungsvor­ richtung gemäß einem Ausführungsbeispiel und

Fig. 2 eine Darstellung des Verhältnisses zwischen Win­ kelabweichungen (ΔA) und Umdrehungen pro Minute (N) gemäß dem Ausführungsbeispiel.

Nachstehend ist eine Drehzahlerfassungsvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.

Wie in Fig. 1 gezeigt, erfaßt eine Drehzahlerfassungsvor­ richtung 10 die Drehzahl eines Elektromotors M, der ein (nicht gezeigtes) Fahrzeugrad antreibt. Die Drehzahler­ fassungsvorrichtung 10 weist einen Drehwinkelsensor 11, einen Gate-Array (G/A) 12, das eine Winkelabweichungsbe­ rechnungseinrichtung bildet, und eine Zentralverarbei­ tungseinheit (CPU) 13 auf, die eine Drehzahlberechnungs­ einrichtung bildet. Der Drehwinkelsensor 11 weist einen herkömmlichen Resolver 11a und einen Resolver-Digital-Wandler (R/D-Wandler) 11b auf. Der R/D-Wandler 11b wan­ delt von dem Resolver 11a ausgegebene Analogsignale in 12-Bit-Digitalsignale um. Jede Umdrehung von 90° des Elektromotors M enthält Variablen, die (aufeinander­ folgend von Punkt zu Punkt) von 0 bis 4095 reichen, was die Basis für die Drehwinkeldaten A darstellt.

Das Gate-Array 12 speichert die durch den Drehwinkelsen­ sor 11 ausgegebenen Drehwinkeldaten A bei Intervallen von 250 µs (Mikrosekunden) zwischen. Genauer weist das Gate-Array 12 Zwischenspeicherabschnitte (Latch-Abschnitte) 12a und 12b, einen Winkelabweichungs-Berechnungsab­ schnitt 12c und einen Puffer 12d auf. Das Gate-Array 12 speichert die gegenwärtigen Drehwinkeldaten A(n) in den Zwischenspeicherabschnitt 12a und die letzten Drehwin­ keldaten A(n-1) in dem Zwischenspeicherabschnitt 12b. Der Winkelabweichungs-Berechnungsabschnitt 12c berechnet den Betrag einer Winkelabweichung (Winkeländerung) ΔA. Die Winkelabweichung ΔA wird durch Subtrahieren der gegenwär­ tigen Drehwinkeldaten A(n) von den letzten Drehwinkelda­ ten A(n-1) erhalten. Der Puffer 12d ist ein Vier­ schicht-Puffer derart, daß der Puffer vier Winkelabweichungen ΔA(n), Δ(n-1), ΔA(n-2) und ΔA(n-3) in dieser Reihenfolge hintereinander anordnet.

Ein Satz von vier Winkelabweichungen (Winkeländerungen) ΔA(n), ΔA(n-1), ΔA(n-2) und ΔA(n-3) wird von dem Puffer 12d zu der CPU 13 zu Intervallen von 1 ms (Millisekunde) übertragen. Die CPU 13 berechnet die Gesamtsumme von sechzehn Winkelabweichungen ΔA(n) bis ΔA(n-15) bei Inter­ vallen von 4 ms (Millisekunden). Weiterhin berechnet die CPU 13 Umdrehungen pro Minute N (rpm) durch die nachfol­ gende Formel:

N = (Gesamtsumme der Winkelabweichungen/4096x4)×(60000/4).

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist wie in Fig. 2 ge­ zeigt das Verhältnis zwischen der Winkelabweichung ΔA und den Umdrehungen pro Minute N direkt proportional.

Daher ist es möglich, die Umdrehungen pro Minute N schnell zu berechnen. Zusätzlich ist die Genauigkeit der Berechnung konstant, unabhängig davon, ob der Motor M bei einer niedrigen Drehzahl oder einer hohen Drehzahl be­ trieben wird.

Wie vorstehend beschrieben weist eine Drehzahlerfassungs­ vorrichtung 10 einen Drehwinkelsensor 11, der digitale Signale ausgibt, bei denen es sich um Drehwinkeldaten A eines Drehteils 11a handelt, eine Winkelabweichungsbe­ rechnungseinrichtung 12 zur Berechnung einer Winkelabwei­ chung in bezug auf ein vorbestimmtes Zeitintervall, und eine Drehzahlberechnungseinrichtung 13 zur Berechnung von Drehzahlen anhand der Winkelabweichung auf.

Claims (2)

1. Drehzahlerfassungsvorrichtung mit
einem Drehwinkelsensor (11), der digitale Signale ausgibt, bei denen es sich um Drehwinkeldaten (A) eines Drehteils (11a) handelt,
einer Winkelabweichungsberechnungseinrichtung (12) zur Berechnung einer Winkelabweichung (ΔA) in bezug auf ein vorbestimmtes Zeitintervall, und
einer Drehzahlberechnungseinrichtung (13) zur Be­ rechnung von Drehzahlen (N) anhand der Winkelabweichung.

2. Drehzahlerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Winkelabweichungsberechnungseinrichtung (12) das di­ gitale Signal zu vorbestimmten Intervallen zwischenspei­ chert und das letzte vorhergehende zwischengespeicherte digitale Signal mit dem gegenwärtigen zwischengespeicher­ ten digitalen Signal vergleicht.