EP3724477A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer drehzahl einer kurbelwelle einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur bestimmung einer drehzahl einer kurbelwelle einer brennkraftmaschine

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EP3724477A1
EP3724477A1 EP18811789.9A EP18811789A EP3724477A1 EP 3724477 A1 EP3724477 A1 EP 3724477A1 EP 18811789 A EP18811789 A EP 18811789A EP 3724477 A1 EP3724477 A1 EP 3724477A1
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EP
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phase
signal
pulses
speed
determining
Prior art date
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Application number
EP18811789.9A
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Vijaya Kumar MADIVALA VEERABASAPPA
Bastian Reineke
Jonathan Mueller
Wolfgang Fischer
Andre REICHE
Stefan Grodde
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • G01D5/2454—Encoders incorporating incremental and absolute signals
    • G01D5/2455—Encoders incorporating incremental and absolute signals with incremental and absolute tracks on the same encoder
    • G01D5/2457—Incremental encoders having reference marks

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for Be mood a rotary variable, in particular a speed, a Drehwinkelposi tion or a direction of rotation of a shaft, in particular a crankshaft of an internal combustion engine, which with an electric machine, comprising a rotor and a stator having at least two phase windings , from each of which at least one phase signal is derived, is coupled directly or translated.
  • the resolution of the rotational speed signal or the absolute detection of the rotational angular position is determined by the number of teeth and by a reliable detection of the reference mark.
  • a use of the electrical output variables of an over the crankshaft driven electric machine (generator) is used for example in EP 0664887 Bl for speed determination.
  • a phase of the generator is provided as a reference to which a pulsating DC voltage is applied.
  • the respective signals of the phases are detected and forwarded the respective signals separately to an evaluation that determines the speed of the generator from the signals.
  • the rotary variable here includes in particular the rotational speed, a rotational angular position or a rotational direction of a shaft, preferably a rotor shaft, wherein the rotor shaft with the crankshaft of the internal combustion engine fixed or translated coupled or coupled.
  • the sum signal is generated in the context of the method from the phase signals of the at least two phases of the electric machine.
  • the generation of a sum signal that is used to determine a rotational variable, in particular a rotational speed, is particularly advantageous because this Summensig signal by means of a single signal line to an evaluation, in particular to a controller, can be forwarded to nals based on the Summensig there derive the individual rotational information on which the rotational magnitudes of the respective generator phases lie from their signals, whereby the rotational speed, the rotation angle position and / or a direction of rotation of the shaft not only particularly simple and based on a particularly simple signal line infrastructure, son countries can also be determined with the usual accuracy.
  • At least one value of at least one of the pulses associated with the rising edges of the phase signal, the falling edges of the phase signal, and / or zero crossings of the phase signal is used to transmit the respective pulses in the sum signal be determined by which their absolute time position and their relative distance to one another and from this in particular the rotational speed, the rotational angle position and / or the direction of rotation of the shaft can be determined.
  • This embodiment is particularly advantageous because both rising edges, falling edges and zero crossings of the phase signal, which are accordingly translated by the above-described coding in pulses within the sum signal, are particularly easy and accurate detectable, which is a determination of the previously described rotational sizes the shaft accordingly makes sure and exact.
  • the phase signals may be the raw signal of the starting phases. However, it is also possible to use a correspondingly electronically processed phase signal.
  • a rotational speed signal is determined from the time profile of the rotational speed within a first revolution of the shaft, whereby in a frequency analysis Frequenzan parts higher order are determined, wherein a corrected speed is determined for a further revolution of the shaft such that at least one of the frequency components of higher order, preferably the proportion 6 of the order and / or the proportion 12 of the order and / or the fraction 18 of the order in the corrected speed signal is suppressed.
  • a third order O3 results from a possible different behavior of rising and falling edges (independent of the phase).
  • the speed signal from the time domain to the frequency domain is transformable. After a cleaning of the speed signal of at least one higher-order contribution, this can also be converted back again from the frequency domain into the time domain in order to obtain the time course of the corrected rotational speed.
  • FFT Fast Fourier Transformation
  • the pulses P fi , P f 2, P f3 , P ri , P r 2, P r3 associated with the ascending and descending flanks from the input signal Ui ni to Ui n 3 or their characteristic properties, such as the pulse length, for example or pulse width Tp fi , Tp f 2, Tp f 3, Tp ri , Tr G 2, Tp r 3 Kgs nen be adjusted by the choice of the respective components in the respective pulse forming unit Pi, to P 3 .
  • the pulse widths Tp fi , Tp f2 , Tp f3 , Tp ri , Tp r2 , Tp r3, the pulses P fi , P f2 , P f3 , P ri , P r2 , P r3 are predominantly determined by the dimensioning of the dead time elements Tn, Ti 2 , T 13 , in particular by the dimensioning of the resistors R3, R6 and R9 and / o of the capacitances CI, C2 and C3 set accordingly.
  • the pulses P fi , Pf 2, P f3 , P ri , P r2 , P r3 can be coded in this way.
  • a further step SU 2 the obtained Pha sensignale Uu, Uv, Uw standing. encoded according to the number of the phases of the individual phase signals Uu, Uv, Uw and combined to form a sum signal Us (cf.. refer to the figures 7 and 8).
  • the sum signal Us is decoded and divided into its individual components of the triggered or ungetriggered phase signals Uu, Uv, Uw, wherein also the distances of rising and falling edges of the phase signals Uu , Uv, Uw recognized the respective phases and the time intervals Ati, At 2 , At 3 (see Figure 6b) determines who the.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Drehgröße, insbesondere einer Drehzahl (n), einer Drehwinkelposition (ϑ, ϑ1) oder einer Drehrichtung (α+,α-) einer Welle (17), insbesondere einer Kurbelwelle (17') einer Brennkraftmaschine (112), welche mit einer elektrischen Maschine (30), umfassend einen Rotor (32) und einen Stator (33) mit zumindest zwei Phasenwicklungen (U, V, W), aus denen jeweils zumindest ein Phasensignal (Uu, Uv, Uw, lu, lv, lw) abgeleitet wird, direkt oder übersetzt gekoppelt ist, wobei die Phasensignale (Uu, Uv, Uw, lu, lv, lw) jeweils aufsteigende Flanken (Flu u, Flv u, Flw u), abfallende Flanken (Flud, Flvd, Flwd) und/oder Nulldurchgänge (Fluo, Flvo, Flwo) aufweisen, wobei ein Summensignal (Usum), umfassend mehrere Phasensignale (Uu, Uv, Uw, lu, lv, lw) der elektrischen Maschine (30), derart erzeugt wird, dass den aufsteigenden Flanken (Fluu, Flvu, Flwu), abfallenden Flanken (Flud, Flvd, Flwd) und/oder Nulldurchgängen (Fluo, Flvo, Flwo) jeweils ein charakteristischer Pulse (Pf1, Pf2, Pf3, Pr1, Pr2, Pr3) im Summensignal (Usum) zugeordnet wird, wobei die Pulse (Pf1, Pf2, Pf3, Pr1, Pr2, Pr3) zur Ermittlung der Drehzahl (n), der Drehwinkelposition ((ϑ, ϑ1) oder der Drehrichtung (α+,α-)) des Rotors (32) herangezogen werden. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Summensignals (Usum) aus mehreren Phasensignalen (Uu, Uv, Uw, lu, lv, lw), das zur Bestimmung einer Drehzahl (n) einer Welle (17), herangezogen wird, eine entsprechende Recheneinheit, die zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet ist, sowie ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Drehzahl einer Kurbelwelle ei- ner Brennkraftmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Be stimmung einer Drehgröße, insbesondere einer Drehzahl, einer Drehwinkelposi tion oder einer Drehrichtung einer Welle, insbesondere einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, welche mit einer elektrischen Maschine, umfassend einen Rotor und einen Stator mit zumindest zwei Phasenwicklungen, aus denen jeweils zumindest ein Phasensignal abgeleitet wird, direkt oder übersetzt gekoppelt ist.
Stand der Technik
Die Drehzahl der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine ist eine wesentliche Ein gangsgröße für viele Funktionen der elektronischen Motorsteuerung. Zu ihrer Er mittlung können auf einem mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine rotieren den Körper in gleichen Winkelabständen Markierungen vorgesehen sein. Das Vorbeistreichen einer Markierung in Folge der Kurbelwellendrehung kann durch einen Sensor erfasst und als elektrisches Signal an eine Auswerteelektronik wei tergegeben werden.
Diese Elektronik bestimmt für die jeweilige Drehwinkelposition der Kurbelwelle das jeweils hierfür hinterlegte Signal für die Markierung bzw. misst eine Zeitdiffe renz zwischen zwei Markierungen und kann aufgrund der bekannten Winkelab stände zweier Markierungen zueinander, die Winkelgeschwindigkeit und daraus die Drehzahl ermitteln. Bei Kraftfahrzeugen, insbesondere Motorrädern, Mopeds oder Krafträdern, können die Markierungen beispielweise durch Zähne eines me tallischen Zahnrads, vorzugweise aus einem ferromagnetischen Material, eines sogenannten Geberrads bereitgestellt werden, welche durch ihre Bewegung in dem Sensor eine Änderung des Magnetfelds bewirken. Eine Lücke von einigen Zähnen kann als Bezugsmarke zur Erkennung der absoluten Position dienen. Während bei Pkw’ s zumeist 60-2 Zähne verwendet werden (gleichmäßige Ver teilung von 60 Zähnen, wobei 2 Zähne als Bezugsmarke ausgespart bleiben), kommen bei Motor- bzw. Krafträdern beispielsweise auch 36-2, 24-2 Zähne zum Einsatz. Bei diesem indirekten Prinzip der Drehgeschwindigkeitsbestimmung bzw. der Bestimmung einer Drehwinkelposition der Kurbelwelle wird die Auflö sung des Drehzahlsignals bzw. die absolute Erfassung der Drehwinkelposition durch die Anzahl der Zähne und durch eine sichere Erkennung der Bezugsmarke bestimmt.
Bei jedem modernen Fahrzeug mit Brennkraftmaschine ist ein Generator ver baut, der durch die Drehung der Kurbelwelle angetrieben wird. Diese liefert elekt rische Signale und dient zur Versorgung des Fahrzeugs mit elektrischer Energie und zum Aufladen der Fahrzeugbatterie. Der vorgesehene Betrieb eines Fahr zeugs ohne diesen Generator, ist nicht oder nur für sehr kurze Zeit möglich.
Eine Nutzung der elektrischen Ausgangsgrößen einer über die Kurbelwelle ange triebenen elektrischen Maschine (Generator) wird beispielsweise in der EP 0664887 Bl zur Drehzahlbestimmung verwendet. Hierzu wird eine Phase des Generators als Referenz zur Verfügung gestellt, an welcher eine pulsierende Gleichspannung anliegt. Bei Verwendung mehrerer Phasen zur Drehzahlbestim mung werden üblicherweise die jeweiligen Signale der Phasen erfasst und die jeweiligen Signale gesondert an eine Auswerteeinheit weitergeleitet, die aus den Signalen die Drehzahl des Generators ermittelt.
Es wäre daher wünschenswert eine Möglichkeit anzugeben, die Ermittlung einer Drehgröße, insbesondere der Drehzahl, aus den Phasensignalen einer elektri schen Maschine noch weiter zu vereinfachen und auch ohne den Einsatz zusätz licher Bauteile zumindest die Drehzahl des Rotors der elektrischen Maschine bzw. der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, die zur Steuerung einer Brenn kraftmaschine verwendbar ist, noch einfacher und gegebenenfalls in noch besse rer Genauigkeit zu erhalten.
Offenbarung der Erfindung Erfindungsgemäß wird ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 vorgeschlagen. Vorteil hafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfol genden Beschreibung.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung einer Drehgröße einer Welle, insbesondere einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, welche mit einer elektrischen Maschine, umfassend einen Rotor und einen Stator mit zumindest zwei Phasenwicklungen, aus denen jeweils zumindest ein Phasensignal abgelei tet wird, direkt oder übersetzt gekoppelt ist, wobei die Phasensignale jeweils auf steigende Flanken, abfallende Flanken und/oder Nulldurchgänge aufweisen, wo bei ein Summensignal, umfassend mehrere Phasensignale der elektrischen Ma schine derart erzeugt wird, dass den aufsteigenden Flanken, abfallenden Flan ken und/oder Nulldurchgängen jeweils ein charakteristischer Puls im Summen signal zugeordnet wird, wobei die Größe zur Ermittlung der Drehgröße des Ro tors der elektrischen Maschine herangezogen wird. Die Drehgröße umfasst hier bei insbesondere die Drehzahl, eine Drehwinkelposition oder eine Drehrichtung einer Welle, vorzugsweise einer Rotorwelle, wobei die Rotorwelle mit der Kurbel welle der Brennkraftmaschine fest oder übersetzt gekoppelt oder koppelbar ist. Somit lässt sich bei Kenntnis der jeweiligen Drehgrößen der Rotorwelle unmittel bar auf eine entsprechende Drehgröße der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine schließen.
Das Summensignal wird im Rahmen des Verfahrens aus den Phasensignalen der zumindest zwei Phasen der elektrischen Maschine erzeugt. Die Erzeugung eines Summensignals, dass zur Ermittlung einer Drehgröße, insbesondere einer Drehzahl, verwendet wird, ist besonders vorteilhaft, da dieses eine Summensig nal mittels einer einzigen Signalleitung an eine Auswerteinheit, insbesondere an ein Steuergerät, weitergeleitet werden kann, um dort anhand des Summensig nals die einzelnen den Drehgrößen zugrundliegenden Drehinformationen der je weiligen Generatorphasen aus deren Signalen abzuleiten, wodurch die Drehzahl, die Drehwinkelposition und/oder eine Drehrichtung der Welle nicht nur besonders einfach und auf Basis einer besonders einfachen Signalleitungsinfrastruktur, son dern auch mit der üblichen Genauigkeit ermittelbar ist. Dies wird insbesondere dadurch bewirkt, dass den jeweiligen aufsteigenden Flanken, abfallenden Flan ken und/oder Nulldurchgängen der einzelnen Signaturen im jeweiligen Phasen signal ein charakteristischer Puls im Summensignal zugeordnet wird, wobei an hand der Signatur der einzelnen Pulse im Summensignal die entsprechenden Drehgrößen ableitbar sind.
Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft, da im Stand der Technik üblicher weise die Signale der jeweiligen Phasen mittels jeweils einer der jeweiligen Phase zugeordneten Signalleitung an eine Auswerteeinheit weitergeleitet wird, um diese dort einer Auswertung zuzuführen. Dies ist entsprechend aufwendig und kostenintensiv.
Im Rahmen der Erfindung ist es bevorzugt, dass zumindest ein Wert zumindest einer der Pulse, die mit den aufsteigenden Flanken des Phasensignals, mit den abfallenden Flanken des Phasensignals und/oder mit Nulldurchgänge des Pha sensignals assoziiert sind zur Übermittlung der jeweiligen Pulse im Summensig nal herangezogen werden, wodurch deren zeitliche Absolutposition sowie deren relativen Abstand zueinander bestimmbar und hieraus insbesondere die Dreh zahl, die Drehwinkelposition und/oder die Drehrichtung der Welle bestimmbar ist. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, da sowohl aufsteigende Flanken, abfallende Flanken als auch Nulldurchgänge des Phasensignals, die entspre chend durch die zuvor beschriebene Kodierung in Pulse innerhalb des Summen signals übersetzt werden, besonders einfach und exakt detektierbar sind, was eine Ermittlung der zuvor bezeichneten Drehgrößen der Welle entsprechend si cher und exakt macht. Bei den Phasensignalen kann es sich um das Rohsignal der Startorphasen handeln. Es kann jedoch auch ein entsprechend elektronisch aufgearbeitetes Phasensignal verwendet werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden durch Kodierung der ab fallenden Flanken der jeweiligen Phasensignale erste Pulse und durch Kodierung der aufsteigenden Flanken der jeweiligen Phasensignale jeweils weitere Pulse im Summensignal erzeugt. Durch eine entsprechend unterschiedliche Wahl der Pulse ist zumindest ein Kriterium gegeben, um die aufsteigenden Flanken und absteigenden Flanken in ihrer in Pulse übersetzten Form entsprechend im Sum mensignal unterscheidbar zu machen. Es sei nochmals angemerkt, dass die zeit liche Position der jeweiligen Flanken und deren Art, aufsteigende Flanken und/o der abfallende Flanken, entsprechend in die Pulse im Summensignal übersetzt und unterscheidbar sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weisen die Pulse, die einem ersten Flankentyp, aufweisend aufsteigende Flanken oder ab steigende bzw. abfallende Flanken, zugeordnet sind, eine konstante erste Puls breite auf und die einem entsprechend anderen Flankentyp zugeordnet sind eine für die jeweiligen Phasensignale konstante aber bezüglich des jeweils anderen Flankentyps und/oder der jeweils anderen Phasen verschiedene weitere Puls breiten auf. Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft, da auf diese Weise durch die Wahl von konstanten Pulsbreiten für den einen Flankentyp die Flanken dieses Typs entsprechend einfach im Summensignal detektierbar sind. Hierdurch lässt sich die Anzahl unterschiedlicher Pulsbreiten ohne Informationsverlust verrin gern. Je nach Ausgestaltung der Auswerte-Algorithmen für das Summensignal zur Zuordnung der einzelnen Pulse zu ihren jeweiligen Flankentypen und Pha sensignalen kann diese dadurch vereinfacht werden. Entsprechend kann für die jeweilige Flankenart bzw. Flankentyps und/oder die jeweilige Phase eine charak teristische Pulsbreite gewählt werden, wodurch der jeweilige Flankentyp und die damit verknüpfte Phase eindeutig zuordenbar ist.
Dies ist im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform insbesondere dadurch gegeben, dass durch die Ermittlung der ersten Pulsbreite im Summensignal auf den ersten Flankentyp erkannt und per Ermittlung einer der weiteren Pulsbreiten im Summensignal auf den entsprechend anderen Flankentyp erkannt wird.
Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird durch Ermitteln zumindest einer Zeitdifferenz zwischen zwei Pulsen die dem glei chen Flankentyp (aufsteigende oder abfallende Flanken) entsprechen aus dem Summensignal die Drehzahl des Rotors der elektrischen Maschine ermittelt. Vor zugsweise werden Flanken desselben Typs verwendet, die auf eine der Phasen zurückzuführen ist. Wie bereits erwähnt, ist bei einer Wahl von gleichen Pulsdau ern für den einen Flankentyp unabhängig von der Phase eine besonders einfa che Möglichkeit gegeben, anhand der Relativabstände der Pulse zueinander die Drehzahl der elektrischen Maschine zu ermitteln. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden Drehzahlen auf Basis von zwei benachbarten Pulsen, vorzugsweise von unmittelbar benachbarten Pulsen ermittelt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird durch Ermit teln zumindest einer ersten zeitlichen Abfolge an Pulsen auf eine erste Drehrich tung oder durch Ermitteln zumindest einer weiteren zeitlichen Abfolge an Pulsen auf eine weitere, zu ersten Drehrichtung verschiedenen Drehrichtung des Rotors, geschlossen. Die jeweiligen Flanken innerhalb der Phasensignale sind bedingt durch festgelegte Maschinenparameter, wie die Anordnung der Polpaare inner halb der elektrischen Maschine und weiterer Größen entsprechend zeitlich deter miniert. Mittels einer Auswertung der Abfolge entsprechender Pulse in deren zeit licher Reihenfolge kann somit auf die Drehrichtung des Rotors der elektrischen Maschine geschlossen werden. Hierzu werden die Flanken aus den jeweiligen Phasensignalen und ihre Flankentypen (aufsteigend oder absteigend) jeweils mit unterschiedlichen Pulsbreiten im Summensignal kodiert, um diese hierdurch un terscheidbar zu machen. Aus einer entsprechenden Abfolge an absteigenden Flanken und aufsteigenden Flanken aus den jeweiligen Phasensignalen kann so mit auf Grundlage des Summensignals auf die Drehrichtung des Rotors innerhalb der elektrischen Maschine geschlossen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird durch Ermit teln der Pulsbreiten die jeweiligen Pulse ermittelt und unter Heranziehung von Ei genschaften der elektrischen Maschine, aus den jeweiligen Pulsen die Drehwin kelposition des Rotors der elektrischen Maschine ermittelt. Durch Ermitteln der Pulsbreiten kann somit, wie zuvor bereits beschrieben, auf abfallende Flanken und auf aufsteigende Flanken, aufgelöst nach den jeweiligen Phasensignalen ge schlossen werden. Da, wie bereits ebenfalls beschrieben, die einzelnen Flanken mit Maschinenparametern, wie der räumlichen Anordnung der Polpaare inner halb der elektrischen Maschine Zusammenhängen, kann durch Ermitteln einer jeweiligen Flanke und Verknüpfung mit den Maschinenparametern zumindest auf das entsprechende Winkelinkrement geschlossen werden, innerhalb dem sich der Rotor zum Zeitpunkt der Detektion der jeweiligen Flanke innerhalb des Sum mensignals gerade bewegt. Hieraus kann entsprechend auf die Drehwinkelposi tion des Rotors geschlossen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahren wird die Drehwin kelposition des Rotors weiter unter Heranziehung eines Drehzahlwerts zwischen zwei benachbarten Pulsen und zumindest einem zeitlichen Abstand zwischen ei ner Position und zumindest einem der Pulse ermittelt. Die zuvor bezeichnete Po sition ist eine beliebige zeitliche Position innerhalb des Summensignals, zu dem eine entsprechende Drehwinkelposition des Rotors ermittelt werden soll. Dies kann insbesondere im laufenden Betrieb der elektrischen Maschine, aber auch bei Deaktivierung der Brennkraftmaschine erfolgen, die die elektrischen Maschi nen antreibt. Der zuletzt genannte Fall eignet sich insbesondere dazu, die Ruhe position des Rotors der elektrischen Maschine zu bestimmen. Wie bereits zuvor beschrieben, kann durch das Heranziehen der Pulse, die mit den jeweiligen Flan ken der Phasen verknüpft sind, und der weiteren Heranziehung der Maschinen parameter auf das Winkelinkrement geschlossen werden, in dem sich der Rotor zum Zeitpunkt der Positionsbestimmung gerade befindet. Durch die weitere Her anziehung eines Drehzahlwertes, der eine zeitliche Änderung des Winkelinkre ments angibt und einem entsprechenden zeitlichen Abstand der Position zu den jeweiligen Pulsen kann die Position innerhalb des Winkelinkrements noch ge nauer bestimmt werden.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Sum mensignals aus mehreren Phasensignalen, das zur Bestimmung einer Dreh größe, insbesondere einer Drehzahl, einer Drehwinkelposition und/oder einer Drehrichtung einer Welle, insbesondere einer Kurbelwelle einer Brennkraftma schine verwendbar ist, welche mit einer elektrischen Maschine, umfassend einen Rotor und einem Stator mit zumindest zwei Phasenwicklungen aus dem jeweils zumindest einen Phasensignal, aufweisend aufsteigende Flanken, abfallende Flanken und/oder Nulldurchgänge, ableitbar ist, direkt oder übersetzt gekoppelt ist. Die Vorrichtung weist hierbei zumindest zwei Eingänge auf, über die jeweils ein Phasensignal zu einer Kodiereinheit geleitet wird, wobei die Kodiereinheit die einzelnen Phasensignale zu einem Summensignal zusammenfasst und zumin dest eines der Phasensignale derart kodiert, dass den aufsteigenden Flanken und/oder abfallenden Flanken des zumindest einen Phasensignals jeweils ein charakteristischer Puls im Summensignal zugeordnet wird, wobei die Kodierein heit das Summensignal an einen Ausgang zur Ermittlung einer Drehgröße aus gibt. Analog zum erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Ermittlung der Drehzahl, der Drehwinkelposition und/oder der Drehrichtung des Rotors aus dem Summen signal besonders einfach handhabbar, da es zur Weiterleitung des Summensig nals an eine Auswerteeinrichtung, lediglich einer Datenleitung bedarf. Die für eine Ermittlung der jeweiligen Drehgröße erforderlichen charakteristischen Grö ßen aus den Phasensignalen, nämlich, die jeweiligen Flanken der jeweiligen Phasensignale werden ebenfalls, wie bereits zuvor beschrieben, in entspre chende Pulse innerhalb des Summensignals übersetzt, wobei deren Auswertung aus dem Summensignal ohne Verlust von Information möglich ist.
Durch die Kodiereinheit werden somit die Flanken innerhalb der jeweiligen Pha sensignale im Summensignal derart kodiert, dass diese in den Flanken unmittel bar zuordenbaren Pulse übersetzt werden, wodurch eine besonders genaue Er mittlung der Drehgrößen bei erheblich vereinfachter Auswertungsinfrastruktur ge währleistet werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung weist die Ko diereinheit zumindest ein Totzeitglied auf, welches zumindest einer Phase der elektrischen Maschine zuordenbar ist, und dem zumindest einen Phasensignal eine charakteristische Eigenschaft aufprägt. Dieses Totzeitglied dient dazu, ins besondere zusammen mit einer Kombination mehrerer Xor-Gatter, dem zumin dest ein Phasensignal jeweils eine charakteristische Eigenschaft aufzuprägen. Dies wird besondere dadurch bewirkt, dass durch die entsprechende Ausgestal tung des Totzeitgliedes dem Puls, der jeweils einer entsprechenden aufsteigen den oder abfallenden Flanke des Phasensignals zugeordnet wird, eine entspre- chend charakteristische Pulsdauer zugeordnet wird. Durch Verwendung unter schiedlicher Totzeitglieder für die verschiedenen Phasensignale kann dem jewei ligen Phasensignale abhängig vom jeweilig verwendeten Totzeitglied eine cha rakteristische Eigenschaft aufgeprägt werden, somit können, wie zuvor be reits beschrieben, den einzelnen Flankenarten, aus den jeweiligen Phasensigna len grundsätzlich unterschiedliche Eigenschaften, insbesondere in Form von un terschiedlichen Pulsdauern, aufgeprägt werden.
Darüber hinaus versteht sich, dass teilweise den charakteristischen Features aus den Phasensignalen, insbesondere einem der beiden Flankentypen (aufstei gende oder absteigende Flanken) der jeweiligen Phasensignale auch gleiche Pulsdauern zugeordnet werden können, und lediglich den Flanken des entspre chend anderen Flankentyps je Phasensignal eine unterschiedliche Pulsdauer zu geordnet wird, um diese unterscheidbar zu machen. Die Wahl der Pulsdauern der jeweiligen Pulse werden innerhalb des zumindest einen Totzeitglieds vor zugsweise mittels zumindest eines Kondensators und/oder zumindest eines Wi derstands bewirkt. Die jeweiligen Zeitkonstanten sind hierbei durch eine entspre chende Wahl des Widerstands bzw. der Kapazität des Kondensators gegeben. Die Signale aus den jeweiligen den Phasen zugeordneten Kodiereinheiten wer den im Anschluss, vorzugsweise durch ein Und-Gatter, miteinander verknüpft und ein Summensignal gebildet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Kodiereinheit eine Trig gerschaltung vorgeschaltet, die ein getriggertes Phasensignal erzeugt, welches an zumindest einen der Eingänge der Kodiereinheit übergeben wird. Die Trigger schaltung bewirkt, dass die Flanken des Phasensignals in einem getriggerten Phasensignal, verglichen mit dem Eingangssignal deutlich stärker ausgeprägt werden, was eine Erkennung der Flanken und eine entsprechend zeitlich kor rekte Übersetzung der Flanken in einen Puls im Summensignal besonders ein fach umsetzbar macht. Durch die entsprechend höhere zeitliche Auflösung der Flankenlage, kann somit aus dem Summensignal die Drehgröße, insbesondere die Drehzahl, die Drehwinkellage und/oder die Drehrichtung des Rotors noch ge nauer ermittelt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Triggerschaltung ein Totzeit glied, aufweisend einen Widerstand und einen Kondensator auf. Durch eine ent sprechende Wahl des Widerstands und des Kondensators kann die Weiterleitung des getriggerten Phasensignals im Zeitbereich des Phasensignals um den Null durchgang entsprechend unterdrückt werden. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, da insbesondere um die Nulldurchgänge der Phasenspannungen durch Nichtgleichgewichtszustände Störungen im Signal auftreten können, wel che durch eine derartige Schaltung besonders effektiv absepariert bzw. unter drückt werden können. Die jeweiligen Zeitkonstanten sind hierbei durch eine ent sprechende Wahl des Widerstands bzw. der Kapazität des Kondensators gege ben. Grundsätzlich versteht sich, dass die zuvor beschriebenen Xor-Gatter auch durch entsprechende andere elektronische Schaltungen mit vergleichbarer Funk tionalität substituierbar sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird aus dem zeitlichen Verlauf der Drehzahl innerhalb einer ersten Umdrehung der Welle ein Drehzahlsignal ermittelt, wobei im Rahmen einer Frequenzanalyse Frequenzan teile höherer Ordnung ermittelt werden, wobei eine korrigierte Drehzahl für eine weitere Umdrehung der Welle derart ermittelt wird, dass zumindest einer der Fre quenzanteile höherer Ordnung, vorzugweise der Anteil 6 der Ordnung und/oder der Anteil 12 der Ordnung und/oder der Anteil 18 der Ordnung im korrigierten Drehzahlsignal unterdrückt wird.
Vorzugsweise werden Ordnungen korrigiert, die direkt von der Periodizität der elektrischen Maschine abhängen. Diese können folgendermaßen bestimmt wer den (die in Klammern angegebenen Werte ergeben sich am Beispiel einer drei phasigen elektrischen Maschine mit sechs Polpaaren):
Sei N die Anzahl an Phasen und p die Polpaarzahl der elektrischen Maschine. Damit ergeben sich pro Umdrehung der Welle der elektrischen Maschine N mal p elektrische Perioden, die jeweils einen Nulldurchgang mit steigender und fallen der Flanke aufweisen. Die Gesamtzahl A an Stützstellen eines entsprechenden Drehzahlsignals beträgt daher:
A = 2 * N * p, (= 2 * 3 * 6 = 36) Eine dritte Ordnung O3 ergibt sich aus einem möglichen unterschiedlichen Ver halten von steigenden und fallenden Flanken (unabhängig von der Phase).
Die Anzahl entsprechender steigender Flanken Fs oder fallender Ff pro Umdre hung der Welle der elektrischen Maschine beträgt dabei:
Fs = Ff = N * p, (= 3 * 6 = 18)
Eine zweite Ordnung 02 ergibt sich aus einem möglichen unterschiedlichen Ver halten der N verschiedenen Phasen.
Die Anzahl der entsprechenden Flanken Fp pro Umdrehung der Welle der elektri schen Maschine beträgt dabei:
Fp = 2 * p, (= 2 * 6 = 12)
Eine erste Ordnung Oi ergibt sich aus einem möglichen unterschiedlichen Ver halten der steigenden und fallenden Flanken der einzelnen Phasen.
Die Anzahl der entsprechenden steigender Flanken Fsp oder fallenden Flanken FfP pro Umdrehung der Welle der elektrischen Maschine beträgt dabei:
Fsp Ffp P, ( b)
Bezogen auf eine Umdrehung der Welle der elektrischen Maschine (Grundfre quenz) ergeben sich die überwiegend Maschinen-relevanten Ordnungen, die ge gebenenfalls kompensiert werden müssen aus der Anzahl der oben genannten unterschiedlichen Flanken:
• Ordnung Oi (=6) für Abweichungen zwischen steigenden und fallenden Flanken der einzelnen Phasen entsprechend der Polpaarzahl
• Ordnung 02 (=12) für Abweichungen zwischen Flanken der unterschiedli chen Phasen entsprechend der doppelten Polpaarzahl
• Ordnung O3 (=18) für Abweichungen zwischen steigenden und fallenden Flanken (unabhängig der Phase) entsprechend der doppelten Polpaar zahl mal Flankenzahl
Es versteht sich grundsätzlich, dass auch andere Frequenzanteile, die von der Grundfrequenz abweichen, berücksichtigt werden können. Ferner versteht sich, dass das Drehzahlsignal von der Zeitdomäne in die Frequenzdomäne, insbeson- dere zur Durchführung der Frequenzanalyse, transformierbar ist. Nach einer Be reinigung des Drehzahlsignals von zumindest einem Beitrag höherer Ordnung, ist dieses auch wieder von der Frequenzdomäne in die Zeitdomäne zurücktransfor- mierbar, um den zeitlichen Verlauf der korrigierten Drehzahl zu erhalten. Diese Transformationen können insbesondere mittels FFT- Verfahren (Fast Fourier Transformation) oder vergleichbaren Verfahren bewerkstelligt werden.
Das Drehzahlsignal, das als fundamentale Drehzahlfrequenz vorliegt, wird typi scherweise von Störeinflüssen überlagert, die durch konstruktive Merkmale der elektrischen Maschine bedingt sind, und in der Regel ein ganzzahliges vielfaches der Grundfrequenz betragen. Diese Frequenzanteile höherer Ordnung können im Rahmen einer Frequenzanalyse des Drehzahlsignals in einer ersten Umdrehung erfasst und diese charakteristischen Drehzahlanteile extrahiert werden, der Ge stalt, dass diese im Rahmen einer weiteren Umdrehung der Welle unterdrückt bzw. derart ausselektiert werden, dass die Frequenzanteile höherer Ordnung aus dem Signal absepariert werden, wodurch eine deutlich bessere Signalgüte er reicht wird. Auch andere störende Frequenzanteile, die nicht exakt eine höhere harmonische der Grundfrequenz treffen, sind im Rahmen der zuvor genannten Maßnahme berücksichtigbar, weshalb unter einer Frequenz höherer Ordnung all gemein eine zur Grundfrequenz, entsprechend dem Drehzahlbeitrag, verschie dene Frequenz zu verstehen ist.
Die jeweiligen Ordnungen der Frequenzanteile, insbesondere die 6., 12. und 18. Ordnung als harmonischen der Grundfrequenz, im Falle einer elektrischen Ma schine mit drei Phasen, sind hierbei mit detektierbaren Fehlerquellen der elektri schen Maschine assoziierbar und können entsprechend gezielt unterdrückt wer den, was zu einer Verbesserung des Drehzahlsignals führt. Die Grundfrequenz bezieht sich allgemein auf die Drehfrequenz der Kurbelwelle der Brennkraftma schine und/oder der Drehfrequenz des Rotors der elektrischen Maschine.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden alle Fre quenzanteile höherer Ordnung, insbesondere mittels eines Tiefpassfilters, oder Teilbereiche der Frequenzanteile höherer Ordnung, insbesondere mittels eines Bandpassfilters, unterdrückt oder herausgefiltert. Die Verwendung eines Tief pass- bzw. eines Bandpassfilters, die die fundamentale Drehzahlfrequenz pas sieren, jedoch die Anteile höherer Ordnung unterdrückt, ist eine besonders einfa che Ausgestaltung um das gewünschte Ziel, nämlich eine Unterdrückung der Frequenzanteile höherer Ordnung, insbesondere der höheren harmonischen Fre quenzen, zu erreichen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden aus dem zeitlichen Verlauf der Drehzahl innerhalb eines Zeitbereichs eine Anzahl zeitlich aufeinander folgender Drehzahlwerte ausgewählt, wobei aus zumindest einer ersten Teilmenge der Drehzahlwerte und einer weiteren Teilmenge der Drehzahl werte, jeweils ein Mittelwert berechnet und hieraus ein Drehzahltrend bestimmt wird, wobei durch Vergleich von zumindest einem Drehzahlwert, vorzugsweise einer entsprechenden Anzahl an Drehzahlwerten, mit dem zumindest jeweiligen Zeitpunkt korrespondierenden Wert des Drehzahltrends ein Korrekturfaktor be rechnet wird, mittels dem eine weiter korrigierte Drehzahl ermittelt wird. Durch die zuvor genannten Maßnahmen, kann das Drehzahlsignal noch exakter ermittelt werden, wobei durch die entsprechende Mittelwertbildung insbesondere Störein flüsse höherer Ordnung herausgemittelt werden können. Hierbei ist es besonders bevorzugt, dass die Anzahl der für die Mittelwertbildung herangezogenen Dreh zahlwerte ein ganzzahliges Vielfaches der Phasenzahl h der elektrischen Ma schine ist. Dies ist besonders vorteilhaft, um ausreichend Stützstellen für eine Mittelwertbildung zur Verfügung zu stellen. Es versteht sich, dass eine Kombina tion dieser Verfahrensmerkmale mit den Merkmalen einer Unterdrückung von Frequenzanteilen höherer Ordnung, zu einer noch weiteren Verbesserung des Drehzahlsignals führt.
Des Weiteren ist es bevorzugt die Zeitbereiche in denen der Drehzahltrend, also der anhand der bereits ermittelten Drehzahlwerte zu erwartende Verlauf der Drehzahl, bestimmt wird, innerhalb von Drehzahlverläufen mit möglichst linea rem, vorzugsweise im Wesentlichen konstantem Drehzahlverlauf durchzuführen. Dies ist besonders vorteilhaft, da hierdurch in diesen Zeitbereich die Varianz auf grund einer zu erwartenden geringeren Dynamik im Drehzahlverlauf innerhalb des Drehzahlsignals entsprechend gering ist. Somit lässt sich aufgrund der gerin geren Anzahl an Drehzahlwerten, die deutlich vom Mittelwert abweichen, ein Drehzahltrend hoher Güte ermitteln. Hierbei bieten sich die Zeitbereiche an, in denen sich die Brennkraftmaschine im Betriebszustand des Gaswechseltaktes befindet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Dreh größe, insbesondere die Drehzahl, die Drehwinkelposition oder die Drehrichtung der Welle zur Steuerung der Brennkraftmaschine, insbesondere zur Steuerung der Zündung und/oder der Einspritzung zumindest eines Zylinders der Brenn kraftmaschine, verwendet. Eine Erfassung und Verarbeitung der Phasensignale der elektrischen Maschine, insbesondere durch ein Motorsteuergerät kann ent sprechend zur Steuerung der Zündung bzw. zur Steuerung des Drehmoments der Brennkraftmaschine in einem Steuergerät der Brennkraftmaschine herange zogen werden. Auch die Ruheposition des Rotors der elektrischen Maschine und damit auch der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ist entsprechend detektier- bar. Eine entsprechende Steuerung in einem übergeordneten Steuergerät, insbe sondere einem Motorsteuergerät, ist besonders bevorzugt, da dieses ohnehin bereits vorhanden ist und entsprechend auf die Systemressourcen zurückgegrif fen werden kann, wodurch die Funktionalitäten zur Drehzahlerkennung, Drehwin kelpositionserkennung und/oder der Erkennung der Drehrichtung als auch zur Steuerung der Brennkraftmaschine in einem Steuergerät zusammengefasst wer den kann. Hierdurch ergeben sich Synergieeffekte hinsichtlich einer gemeinsa men nutzbaren Regel und Kommunikationsinfrastruktur. Weitere Vorteile erge ben sich auch aufgrund des verwendeten Summensignals für den Datenaus- tauch mit dem Steuergerät, da hierfür lediglich eine Datenleitung erforderlich ist.
Hierfür weist die verwendete Recheneinheit, die vorzugsweise als Motorsteuer gerät für die Brennkraftmaschine ausgebildet ist, eine entsprechend integrierte Schaltung und/oder einen auf einem Speicher gespeichertes Computerprogramm auf, die bzw. das zur Durchführung der zuvor beschriebenen Verfahrensschritte eingerichtet ist, bzw. sind. Die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms, das vorzugsweise auf einem Datenträger, insbesondere einem Speicher in Form von Software gespeichert ist, und in der Recheneinheit zur Ausführung des Verfah rens zur Verfügung steht bzw. das Vorsehen einer integrierten Schaltung, insbe sondere eines ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schaltung), ist vorteil haft, da diese besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere dann, wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin bereits vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie sie vielfach aus dem Stand der Technik bekannt sind.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Be schreibung und der beiliegenden Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)
Figur 1
zeigt schematisch ein Geberrad mit Sensor, insbesondere zur Drehzahlbestim mung, gemäß dem Stand der Technik;
Figuren 2 a bis 2 c
zeigt eine schematische Darstellung einer an eine Brennkraftmaschine gekoppel ten elektrischen Maschine (a, b), und die dazugehörigen Signalverläufe (c);
Figur 3
zeigt schematisch eine elektrische Maschine, mit den entsprechenden zugehöri gen Phasensignalen;
Figur 4 a und 4 b
zeigt schematisch eine Auswerteschaltung gemäß einer Ausführungsform für eine Phasenspannung (a) sowie ein mit einer Phasenspannung verknüpftes Pha sensignal (b); Figur 5 a bis 5 c
zeigt schematisch eine Auswerteschaltung gemäß einer weiteren Ausführungs form für eine Phasenspannung (a), ein mit einer Phasenspannung verknüpftes Phasensignal (b) sowie typische Signalverläufe an einzelnen Komponenten der Auswerteschaltung (c);
Figur 6 a und 6 b
zeigt aus den Spannungsverläufen erhaltene Phasensignale der Phasen einer dreiphasigen elektrischen Maschine (a) und eine vergrößerte Darstellung dieser Signale (b);
Figur 7 a und 7 b
zeigt schematisch eine Schaltung zur Erzeugung eines Summensignals aus mehreren Phasensignalen (a) sowie den zeitlichen Verlauf der einzelnen Pha sensignale und ein Summensignal (b);
Figur 8 a bis 8 d
zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf eines Summensignals anhand dem eine Ermittlung der Drehrichtung der Welle erläutert wird (a); zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf eines Summensignals anhand dem eine Ermittlung der Dreh winkelposition der Welle, gemäß einer ersten Ausführungsform, erläutert wird (b); zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf eines Summensignals anhand dem eine Ermittlung der Drehwinkelposition der Welle, gemäß einer weiteren Ausführungs form, erläutert wird (c); zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm zur Erläuterung des Verfahrens, gemäß einer Ausführungsform (d);
Figur 9
zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Drehzahlbestimmung einer Welle; Figur 10 a bis 10 f
zeigt den Verlauf von drei Phasenspannungen (a), eine Darstellung einer Fre quenzanalyse nach Amplituden der Phasenspannungen aus (a) über höhere har monische der Grundfrequenz (b), ein Drehzahlsignal (c) das aus den Phasen- Spannungen aus (a) ermittelt wurde, eine weitere Darstellung einer Frequenzana lyse nach Amplituden der Phasenspannungen aus (a) über höhere harmonische der Grundfrequenz (d) und in vergrößerter Ansicht (e), und eine Darstellung ei nes durch Störfaktoren behaftetes Drehzahlsignal und eine entsprechend mittels eines weiteren Verfahrens korrigiertes Drehzahlsignal (f);
Figur 11 a bis 11 c
zeigt ein durch Drehzahlwerte illustriertes Ablaufdiagramm (a-c) für ein Verfahren zur verbesserten Drehzahlbestimmung einer Welle gemäß einer weiteren Aus führungsform; und
Figur 12
zeigt eine Darstellung eines durch Störfaktoren behaftetes Drehzahlsignal und eine entsprechend mittels eines weiteren Verfahrens korrigiertes Drehzahlsignal.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In Figur 1 sind schematisch ein Geberrad 20 und ein zugehöriger induktiver Sen sor 10 eines Drehzahlgebers G dargestellt, wie sie im Stand der Technik zur Drehzahlbestimmung bzw. zur näherungsweisen Ermittlung der Drehwinkelposi tion der Kurbelwelle verwendet werden. Das Geberrad 20 ist dabei fest mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbunden und der Sensor 10 ist ortsfest an einer geeigneten Stelle angebracht.
Das Geberrad 20, üblicherweise aus einem ferromagnetischen Material gefertigt, weist Zähne 22 auf, die an der Außenseite mit einem Abstand 21 zwischen zwei Zähnen 22 angeordnet sind. An einer Stelle auf der Außenseite weist das Geber rad 20 eine Lücke 23 in der Länge einer vorbestimmten Anzahl von Zähnen auf. Diese Lücke 23 dient als Bezugsmarke zur Erkennung einer absoluten Position des Geberrads 20. Der Sensor 10 weist einen Stabmagnet 11 auf, an welchem ein weichmagneti scher Polstift 12 angebracht ist. Der Polstift 12 wiederum ist von einer Induktions spule 13 umgeben. Bei Rotation des Geberrads laufen abwechselnd Zähne 22 und zwischen jeweils zwei Zähnen liegende Leerräume an der Induktionsspule 13 des Sensors 10 vorbei. Da das Geberrad und somit auch die Zähne 22 aus einem ferromagnetischen Material sind, wird bei der Rotation in der Spule ein Signal induziert, womit zwischen einem Zahn 22 und einem Luftspalt unterschie den werden kann.
Durch Korrelation einer Zeitdifferenz zwischen zwei Zähnen mit einem Winkel, den diese zwei Zähne einschließen, können die Winkelgeschwindigkeit bzw. die Drehzahl und darüber hinaus auch die entsprechende Winkelposition der Kurbel welle näherungsweise berechnet werden.
An der Lücke 23 weist das induzierte Signal in der Induktionsspule einen ande ren Verlauf auf, als bei den ansonsten sich mit Leerräumen abwechselnden Zäh nen 22.
In Figur 2a ist eine Brennkraftmaschine 112 abgebildet, an die direkt oder über setzt gekoppelt eine elektrische Maschine 30 angebunden ist, wobei die elektri sche Maschine 30 durch die Kurbelwelle 17‘ der Brennkraftmaschine 112 ange trieben wird. Somit weist die Drehzahl nGen der elektrischen Maschine 30 und die Drehzahl PBKM der Kurbelwelle 17‘ sowie die Winkelposition qi des Rotors der elektrischen Maschine 30 und die Drehwinkelposition q der Kurbelwelle 17‘ ein festes Verhältnis zueinander auf. Der elektrischen Maschine 30 ist zudem ein La deregler LR zugeordnet, der die Batterie B innerhalb des Bordnetzes 110, ent sprechend der noch verbleibenden Kapazität der Batterie B, mit Energie versorgt.
Des Weiteren ist eine Recheneinheit, insbesondere ein Motorsteuergerät 122 vorgesehen, das Daten über eine Kommunikationsverbindung 124 mit der elektri schen Maschine 30 bzw. mit der Brennkraftmaschine 112 austauscht und dazu eingerichtet ist, die Brennkraftmaschine 112 und die elektrische Maschine 30 ent sprechend anzusteuern. Auch externe Sensordaten, wie die eines Sensors 10 zur induktiven Erfassung der Drehzahl nßKM der Brennkraftmaschine 112 bzw. der daran bevorzugt fest gekoppelten elektrischen Maschine 30 (nGen) können eben falls in die Kommunikationsverbindung 124 eingebunden sein, wobei auf Basis der von der elektrischen Maschine 30 und/oder der sonstigen Sensordaten des Sensors 10, das Motorsteuergerät 122 Steuersignale zur Steuerung der Brenn kraftmaschine 112 an dieselbe übersendet. Die Drehrichtung a+, a- des Rotors 32 und dessen Welle 17 ist ebenfalls angegeben, wobei a+ eine Vorwärtsdrehung in Vorzugsrichtung der Brennkraftmaschine 112 und a- eine Rückwärtsdrehung in Gegenrichtung beschreibt. Die Drehwinkelposition q der Kurbelwelle 17‘ bzw. qi des Rotors 32 sind ebenfalls angegeben.
In Figur 2b ist die elektrische Maschine 30 nochmals in vergrößerter Form sche matisch dargestellt. Die elektrische Maschine 30 weist einen eine Welle 17 auf weisenden Rotor 32 mit einer Erregerwicklung und einem Stator 33 mit Ständer wicklungen U, V, W auf. Es handelt sich daher um eine fremderregte Maschine, wie sie insbesondere bei Kraftfahrzeugen üblich ist. Insbesondere für Krafträder, insbesondere bei Klein- und Leichtkrafträdern, werden jedoch meist Motoren mit Permanentmagneten, d. h. permanenterregte elektrische Maschine eingesetzt.
Im Rahmen der Erfindung können grundsätzlich beide Arten von elektrischen Maschinen verwendet werden, wobei insbesondere das erfindungsgemäße Ver fahren nicht von der Verwendung der jeweiligen Art der elektrischen Maschine, beispielsweise einer permanenterregten elektrischen Maschine oder einer fremd erregten elektrischen Maschine, abhängt.
Beispielhaft ist die elektrische Maschine 30 als Drehstromgenerator ausgebildet, in welcher drei zueinander um 120° phasenverschobenen Phasenspannungssig nale induziert werden. Derartige Drehstromlichtmaschinen werden üblicherweise als Generatoren in modernen Kraftfahrzeugen verwendet und sind für die Durch führung eines erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Im Rahmen der Erfin dung können grundsätzlich alle elektrischen Maschinen unabhängig von der An zahl ihrer Phasen verwendet werden, wobei insbesondere das erfindungsge mäße Verfahren nicht von der Verwendung der jeweiligen Art der elektrischen Maschine abhängt. Die drei Phasen des Drehstromgenerators 30 sind mit U, V, W bezeichnet. Über das als Plusdioden 34 und Minusdioden 35 ausgebildete Gleichrichtelement, werden die an den Phasen abfallenden Spannungen gleichgerichtet. Zwischen den Polen B+ und B- liegt somit eine Generatorspannung UG, bei welcher der Mi nuspol auf Masse liegt, an. Von einem derartigen Drehstromgenerator 30 werden beispielsweise eine Batterie B bzw. andere Verbraucher innerhalb des Bordnet zes 110 versorgt.
In Figur 2c sind drei Diagramme dargestellt, die die zugehörigen Spannungsver läufe gegenüber dem Drehwinkel des Rotors 32 der elektrischen Maschine 30 zeigen. Im oberen Diagramm sind die Spannungsverläufe an den Phasen U, V,
W eingetragen. Allgemein versteht sich, dass die in diesem Diagramm und in den nachfolgenden Diagrammen angegebenen Zahlen und Wertebereiche lediglich exemplarisch sind, und daher die Erfindung im Grundsatz nicht beschränken.
Im mittleren Diagramm ist die Generatorspannung UG, die durch die Hüllkurven der positiven und negativen Halbwellen der Spannungsverläufe U, V, W gebildet wird, gezeigt.
Im unteren Diagramm ist schließlich die gleichgerichtete Generatorspannung UG- (vgl. Figur 2a), zusammen mit dem Effektivwert UGeff dieser Generatorspannung UG-, die zwischen B+ und B- anliegen, gezeigt.
In Figur 3 ist schematisch der Stator 33 mit den Phasen U, V, W, sowie den Plus dioden 34 und Minusdioden 35 aus Figur 2b gezeigt. Grundsätzlich versteht sich, dass die hier abgebildeten Gleichrichterelemente in Form von Plusdioden 34 und Minusdioden 35 im Falle eines aktiven Gleichrichters auch als Transistoren, ins besondere MOSFETs (Metall-Oxid-Halbleiter- Feldeffekttransistor), ausgebildet sein können (nicht dargestellt). Zudem ist die im Folgenden benutzte Nomenkla tur der auftretenden Spannungen und Ströme dargestellt. Uu, Uv, Uw bezeichnen alternativ die Phasenspannungen der zugehörigen Pha sen U, V, W, wie sie zwischen einem Außenleiter und dem Sternpunkt des Sta tors 33 abfallen. Uuv, Uvw, Uwu, bezeichnen die Spannungen zwischen zwei Pha sen bzw. deren zugehörigen Außenleitern. lu, lv, Iw bezeichnen die Phasenströme vom jeweiligen Außenleiter einer Phase U, V, W zum Sternpunkt. I bezeichnet den Gesamtstrom aller Phasen nach der Gleichrichtung.
Figur 4 zeigt schematisch eine Auswerteschaltung 80a in Form eines Schmitt- Triggers gemäß einer ersten Ausführungsform für eine Phasenspannung Uu, so wie die Phasenspannung Uu (oberes Diagramm) und die mittels der Auswer teschaltung 80a erhaltene, getriggerte Phasenspannung Uut einer Phase U einer elektrischen Maschine 30. In Figur 4a ist ein sogenannter Schmitt-Trigger 80a schematisch dargestellt. Mittels einer derartigen Auswerteschaltung 80a wird an hand eines Eingangssignals Uu, das vorliegend der Phasenspannung Uu ent spricht, und ein anhand der Auswerteschaltung 80a gewonnenes Ausgangssig nal Uoi, wie es anhand der getriggerten Phasenspannung Uut im unteren Dia gramm von Figur 4b) dargestellt ist, erzeugt. Die im oberen Diagramm angege benen gestrichelten horizontalen Linien (vgl. Figur 4a) geben entsprechend die Schaltschwellen der Auswerteschaltung 80a an.
Die Widerstände Ria und R2a im Rückkopplungszweig des Operationsverstärkers O führen zu diesen unterschiedlichen Umschaltschwellen des Ausgangs in Ab hängigkeit der momentanen Ausgangsspannung Uoi. Durch die Vorgabe der je weiligen Schaltschwellen kann somit das im Signalverlauf dargestellte Verhalten realisiert und sichergestellt werden, dass das Signalrauschen um den Schall punkt nicht zu wechselnden Ausgangspegeln des Operationsverstärkers O führt. Mittels dieser Auswerteschaltung kann ein entsprechend einfach auswertbares getriggertes Phasensignal Uutgeneriert werden, anhand dessen steilen Flanken und der zeitlichen Abstände der jeweils benachbarten Flanken FL zur Drehzahl bestimmung der elektrischen Maschine 30 herangezogen werden können. In Figur 5 ist eine weitere Ausführungsform einer Auswerteschaltung 80b gezeigt, mittels der anhand eines Eingangssignals U12, das vorliegend exemplarisch der Phasenspannung Uu entspricht, ein Ausgangssignal U02 erzeugt wird, das vorlie gend der getriggerten Phasenspannung Um entspricht. Die Phasenspannung Uut ist im unteren Diagramm von Figur 5b) dargestellt. Es versteht sich, dass am Ein gang U 12 auch andere Phasenspannungen Uu, Uv, Uw anliegen und können, die zu einer Ausgabe am Ausgang U02 bzw. U02U, U02V, U02W von getriggerten Pha senspannungen Um, Uvt, Uwt (vgl. hierzu insbesondere Figuren 6 und 7) führen.
Die Auswerteschaltung 80b weist eine Blockiervorrichtung B zur Rauschunterdrü ckung mittels zeitlicher Filterung des jeweiligen Phasensignals Uu, Uv, Uw auf.
Die Blockiervorrichtung B ist hierbei zumindest einem Operationsverstärker O nachgelagert, an dessen Eingang 0,n das Phasensignal Uu, Uv, Uw anliegt. Die Blockiervorrichtung B weist ein Totzeitglied T, dessen einstellbare Totzeit die Zeitkonstante für die zeitliche Filterung definiert, zwei Schalter Fi und F2 sowie eine Invertierstufe I auf. Das Totzeitglied T weist einen Widerstand Ric und einen Kondensator Cic auf, der mit dem über den Ausgang des Operationsverstärkers O fließenden Strom geladen wird. Nach dem Umschalten des Ausgangs U02 der Auswerteschaltung, wird durch die Kombination aus Totzeitglied T und einem ersten Schalter Fi, der vorzugsweise in Form eines R/S-Flipflops ausgebildet ist, ein Pulssignal am Ausgang des Schalters Fi erzeugt, dessen Pulse eine positive Ausgangsspannung (High-Level, High) gegenüber der Ruhespannung (Low-Le- vel, Low) aufweisen. Die aufsteigenden Flanken des Pulssignals treten dabei zeitgleich mit der aufsteigenden Flanke des Signals 0out am Ausgang des Opera tionsverstärkers O auf. Die nachfolgende abfallende Flanke der Pulse tritt nach der Totzeit des Totzeitglieds T auf. Parallel wird durch eine Invertierstufe I ein in vertiertes Signal des Ausgangssignals 0out des Operationsverstärkers O gene riert. Dieses invertierte Signal wird auf den Set- Eingang S eines zweiten Schalter F2, der vorzugsweise in Form eines R/S-Flipflops ausgebildet ist, gegeben und das Pulssignal auf den Reset-Eingang R. Der Schalter F2 gibt dabei die erste Signalflanke des invertierten Signals an den Ausgang U02 durch und verhindert anschließend ein erneutes Umschalten des Ausgangs solange ein High-Level des Pulssignals anliegt oder das Ausgangssignal selber bereits High-Level auf weist. Damit wird Rauschen im Bereich abfallender Flanken am Eingang 0,n des Opera tionsverstärkers O dadurch am Ausgang U02 unterdrückt, dass der Schalter F2 den Ausgang nicht erneut umschalten kann, solange kein High-Level am Reset- Eingang R vorliegt. Für aufsteigende Flanken am Eingang 0,n des Operationsver stärkers liegt am Reset-Eingang R des Schalters F2 ein Puls des Pulssignals des Schalters Fi vor. Dieses führt dazu, dass der Schalter F2 den Ausgang Uo2 auf Low setzt. Ein mögliches Rauschen im Bereich der aufsteigenden Flanken am Eingang 0,n wird dadurch unterdrückt, dass der Schalter F2 den Ausgang Uo2 nicht erneut auf High setzen kann, solange ein High-Level am Reset-Eingang R anliegt. Während der Pulslänge wird somit kein Umschalten des Ausgangs Uo2 ermöglicht und mögliches Rauschen unterdrückt. Die charakteristische Zeitkon stante für diese Rauschunterdrückung wird durch eine entsprechende Wahl des Widerstands Ric und des Kondensators Cic bewirkt.
Durch die Verwendung einer Blockiervorrichtung B können die entsprechenden Rauscheinflüsse, wie sie in Figur 5b im oberen Diagramm um die Nulllinie im Zeitbereich bzw. Zeitdauer Zo dargestellt sind (jeweils durch Kreise gekennzeich net), unterdrückt werden. Dies führt zu einer verbesserten Signalgüte des getrig gerten Phasensignals Um, Uvt, Uwt. In Figur 5 c) sind typische Signalverläufe am Ausgang des Operationsverstärkers O, am Widerstand R oder Kondensator C, an der Invertierstufe I oder den Flip- Flops Fi bzw. F2 dargestellt.
Vorteilhaft an dieser Schaltung gegenüber einer Schmitt-Trigger-Lösung (vgl. Fig. 3) ist, dass ein deutlich exakterer Nulldurchgang der Eingangssignale in Form von Phasensignalen Uu, Uv, Uw, detektiert wird, wobei bei einem Schmitt-Trigger 80a stets eine Schaltschwelle > 0 für das Phasensignal erforderlich ist (vgl. Fig. 3). Hierdurch können charakteristische Werte Wuo des Phasensignals Uu oder bei Vorliegen mehrerer Phasensignale eine entsprechend parallele Anordnung die ser Triggerschaltungen genutzt werden. Diese charakteristischen Werte Wuo,
Wvo, Wwo können insbesondere zur Bestimmung der Drehzahl n oder der Dreh winkellage des Rotors 32 der elektrischen Maschine 30 herangezogen werden. Die Rauschunterdrückung wird hier nicht durch unterschiedliche Schwellwerte realisiert, sondern durch eine zeitliche Filterung mittels Totzeitglied. Dieses ver hindert in der ersten (kurzen) Zeit nach dem Umschalten des Ausgangs Uo2 auf Grund eines Nulldurchgangs am Eingang, dass der Ausgang Uo2 direkt wieder (insbesondere wegen Rauschen) zurückgeschaltet wird. Ein erneutes Umschal ten des Ausgangs Uo2 kann erst nach Ende der Totzeit und einem nachfolgend auftretenden Nulldurchgang ausgelöst werden, wobei nur dann die dem Operati onsverstärker O und dem Totzeitglied T nachgelagerten Flip-Flop Schalter Fi und/oder F2 beschältet werden und das Ausgangssignal Uo2 in Form des getrig gerten Phasensignals Um ausgegeben wird.
In Figur 6a sind nun drei Phasenspannungssignale Uu, Uv, Uw mit Potentialbezug auf B- in drei Diagrammen gegenüber der Zeit dargestellt, wie sie in einem Gene rator mit einem Außenpolläufer mit sechs Permanentmagneten auftreten. Diese Darstellung einer elektrischen Maschine 30, mit einer dreiphasigen Statorwick lung 33 ist lediglich beispielhaft zu sehen, wobei grundsätzlich, ohne Beschrän kung der Allgemeinheit, das erfindungsgemäße Verfahren auch auf einem Gene rator mit einer entsprechend bedarfsgerechten Anzahl an Phasen oder Perma nentmagneten oder Erreger-Spulen ausführbar ist. Ebenfalls können statt einer Stern-Verschaltung der Stator-Spulen auch eine Dreiecks- Verschaltung oder wei tere Verschaltungsweisen gewählt werden.
Bei einer elektrischen Maschine 30 mit Stromabgabe, ist der Verlauf der Phasen spannungen Uu, Uv, Uw in erster Näherung rechteckförmig. Dies erklärt sich ins besondere dadurch, dass durch die Generatorspannung entweder die Plus- oder die Minusdioden in Flussrichtung leiten, und daher entweder in etwa 15-16 Volt (Batterieladespannung bei 12V Bleisäure-Akkumulator und Spannung an Plusdi oden), oder Minus 0,7-1 Volt (Spannung an Minusdioden), gemessen wird. Be zugspotential der Messung ist jeweils Masse. Es können auch andere Bezugspo tentiale wie zum Beispiel der Sternpunkt des Stators gewählt werden. Diese er geben abweichende Signalverläufe, ändern jedoch nicht die auswertbaren Infor mationen, deren Gewinnung und Auswertung. Grundsätzlich können die Phasensignale (Uu, Uv, Uw, lu, lv, Iw) auf verschiedene Weise gewonnen werden. Möglich ist beispielsweise eine Ermittlung der Phasen spannungen gegeneinander (Uuv, Uuw, Uwu), eine Ermittlung der Phasenspan nungen über die Dioden eines angeschlossenen Gleichrichters gegen dessen Ausgangsklemmen (B+, B-), sofern der Stator der elektrischen Maschine in Sternschaltung mit abgreifbarem Sternpunkt ist, eine Betrachtung der Ausgangs spannung der Stränge gegen den Sternpunkt (Uu, Uv, Uw) oder eine vergleich bare Auswertung der Phasenströme.
In Figur 6b sind mittels einer Triggerschaltung 80a, b (vgl. hierzu Figuren 4 oder 5) bearbeitete Phasenspannungen Uut, Uvt, Uwt aus Figur 6a in einem Diagramm zusammen aufgetragen. Hierbei ist deutlich der gleichmäßige Phasenversatz zu erkennen. Die Begrifflichkeiten der Phasenspannungen Uu, Uv, Uw bzw. der be arbeitete Phasenspannungen Uut, Uvt, Uwt werden nachfolgend teilweise syno nym verwendet, da die bearbeitete Phasenspannungen Uut, Uvt, Uwt unmittelbar aus den Phasenspannungen Uu, Uv, Uw hervorgehen.
Während einer vollen Umdrehung des Rotors 32 der elektrischen Maschine 30, werden die Spannungssignale durch sechs Magnete (insbesondere Permanent magnete), die sogenannten Polpaare, sechs Mal wiederholt. Dementsprechend treten pro Phase, d. h. pro Phasenspannung Uu, Uv, Uw pro Umdrehung des Ro tors 32 sechs fallende Flanken FLD und sechs steigende Flanken FLu (für die je weiligen Phasen FLuu, FLvu, FLwu und FLUD, FLVD, FLWD) auf.
Diese Flanken legen einen Winkelabschnitt fest, nämlich genau den Winkelab schnitt, der durch die Magnete entlang des radialen Umfangs des Stators abge deckt ist. Demnach lässt sich bei Erkennen der jeweiligen Flanken FLu, bzw. FLD, bei Kenntnis eines absoluten Bezugspunkts pro Umlauf, der beispielsweise an hand eines Referenzmagneten mit von den sonstigen Magneten abweichender Charakteristik der Phasenspannung Uu, Uv, Uw bzw. dem getriggerten Verlauf der Phasenspannungen Uut, Uvt, Uwt gekennzeichnet ist, ermittelt werden. Mit geeigneten Mitteln können nun sowohl die fallenden Flanken FLD als auch die steigenden Flanken FLu bzw. Nulldurchgänge der Phasenspannung erkannt wer den. Beispielsweise kann für jede Phasenspannung mittels der in Figur 4 oder 5 gezeigten Schaltungen der getriggerte Verlauf der Phasenspannungen Um, Uvt, Uwt in Form eines TTL-Signals generiert und an ein Steuergerät, insbesondere an das Motorsteuergerät 122, übermittelt werden. Die benötigten Trigger (vgl. Fi guren 4 oder 5) können entweder im Steuergerät oder in der Steuerelektronik, beispielsweise einem Steuergerät, einem Regler für die Batteriespannung und/o der im Fall eines aktiven Gleichrichters, im jeweiligen Generatorregler integriert oder diesen auch extern zugeordnet sein. Die einzelnen TTL-Signale können ins besondere für den Fall der Verwendung eines Steuergeräts, insbesondere eines Motorsteuergeräts 122 (vgl. Figur 2a), als Summensignal Usum (vgl. Figuren 7 und 8) zusammengefasst und vorzugsweise über eine Leitung, oder durch eine vorgelagerte Kombinationselektronik oder in anderer Form geeignet zusammen gefasst, über nur eine Datenleitung 124 (vgl. Figur 2a) übermittelt werden. Das Summensignal Usum entspricht hierbei dem Ausgangssignal Uout der in Figur 7 gezeigten Schaltung 80c.
In Figur 6b sind den Enden der jeweiligen fallenden Flanken der Phasenspan nung Uu, Uv, Uw jeweils Werte Wu, Wv, Ww zugeordnet, die auch als Wud, Wvd, Wwd bezeichnet werden. Gleichermaßen können auch den steigenden Flanken FLu entsprechende Werte Wuu, Wvu, Wwu zugeordnet werden. Auch den Null durchgängen der Phasenspannungen können entsprechende Werte Wuo, Wvo, Wwo zugeordnet sein. Diese Werte können zur Erkennung der Drehzahl n des Rotors 32 bzw. der hieran gekoppelten Kurbelwelle 17‘ dienen. Auch eine Erken nung der Drehwinkellage oti des Rotors 32 anhand der Plateaubereiche der Pha sensignale oder anderen Bereichen dazwischen ist möglich. Die Werte dienen dazu, anhand von Zeitdifferenzen Ati, At2, Afa, die Drehzahl der elektrischen Ma schine 30 zu ermitteln. Die Verwendung einer entsprechenden Triggerschaltung 80a, 80b (vgl. Figuren 4 und 5), generiert aus dem Phasensignal das getriggerte Phasensignal Uut, Uvt, Uwt, wobei die jeweiligen Flanken den Auftrittszeitpunkt der entsprechenden Werte Wu, Wv, Ww, Wuo, Wvo, Wwo markieren. Hierbei treten bei einer gleichmäßigen Anordnung der sechs Permanentmagnete in der elektrischen Maschine 30, insgesamt 18 fallende Flanken FLd und somit 18 zugehörige Werte pro Umdrehung in jeweils gleichen Abständen zueinander auf. Während eine Zeitdifferenz Ati, At2, oder Ab wird somit ein Winkel 360° / 18 = 20° überstrichen. Wie bereits eingangs erwähnt, kann dies auch zur Erkennung der Drehrichtung a+, a- des Rotors 32 herangezogen werden, wobei die beispielhaft ermittelten 20° das detektierbare Winkelinkrement darstellt. Zudem lässt sich hie raus auch die Winkelgeschwindigkeit w, ermitteln. Diese ergibt sich aus
Go, = 20°/Ati und die dazugehörige Drehzahl n, aus n, = (Oj/360°-60s/min in Umdre hungen pro Minute.
Es versteht sich grundsätzlich, dass alternativ zu den fallenden Flanken FLD auch die steigenden Flanken FLu der jeweiligen Phasen U, V, W zur Ermittlung der Drehrichtung a+, a- des Rotors 32 als auch zur Ermittlung der Momentandrehzahl nGen der elektrischen Maschine 30 verwendbar sind. Durch die doppelte Anzahl an Werten pro Umdrehung, ergibt sich dementsprechend eine höhere Auflösung, sowohl der Drehrichtung a+, a- des Rotors 32, als auch der Drehzahl nGen. Zudem können die Flanken der Phasen auf vielfältige weitere Art und Weise ausgewertet werden, beispielsweise durch die zeitlichen Abstände der steigenden Flanken FLu und fallenden Flanken FLD jeweils der gleichen Phasen oder von den jeweili gen Phasen zueinander oder durch den zeitlichen Abstand von steigenden Flan ken FLu bzw. fallenden Flanken FLD der gleichen Phase, oder aller Phasen zu sammen.
Neben den aufsteigenden Flanken FLu und abfallenden Flanken FLD können für die Ermittlung der Drehzahl nGen einer Welle 17, auch die Nulldurchgänge Wuo, Wvo, Wwo der Phasensignale Uu, Uv, Uw herangezogen werden.
In den Figuren 7a und b ist eine Schaltung 80c zum Zusammenfassen mehrerer Eingangssignale Uini, Uin2 und Uin3 zu einem Ausgangssignal Uout gezeigt. Die Eingangssignale Uini bis Uin3 können beispielsweise mit den jeweiligen Phasen signalen Uu, Uv, und Uw assoziiert sein. Grundsätzlich ist die Anwendung nicht auf drei Eingangssignale beschränkt. Bevorzugt sind als Eingangssignale Uini bis U in3 jedoch die Ausgangssignale U0i bzw. U02 der in Figur 4 oder 5 gezeig- ten Trigger-Schaltungen 80a, 80b, beziehungsweise die Ausgangssignale ande rer Trigger-Schaltungen, die die Phasensignale einer elektrischen Maschine in geeigneter Form vorverarbeiten. Die sich mittels der Trigger-Schaltungen 80a, 80b ergebenden Verläufe bei einem jeweiligen Phasensignal als Eingangssignal der Trigger-Schaltung 80a, 80b sind in Figur 7b als Eingangssignale Uini, Uin2 und U in3 dargestellt. Vorliegend weist die Schaltung 2 Bezugspotentiale U+ und U- auf. Grundsätzlich kann jedoch die Schaltungsanordnung auch derart ausge bildet sein, dass diese lediglich ein festes Bezugspotential aufweist.
Den Eingangssignalen Uini bis Uin3 ist jeweils eine eigene Pulsformeinheit Pi bis P3 zugeordnet, die dazu eingerichtet sind, jeweils die aufsteigenden Flanken bzw. abfallenden Flanken des Eingangssignals in entsprechende Pulse Pfi, Pf2, Pf3, RGi, Pr2, Pr3 (vergleiche Figur 7b) zu übersetzen. Die Ausgänge der jeweiligen Pulsformeinheiten Pi, P2, P3 werden durch eine nachgelagerte Schaltung zur Verknüpfung der einzelnen Signale Uini bis Uin3 zu einem gemeinsamen Signal Usum zusammengefasst und am Ausgang Uout bereitgestellt. Für die Verknüpfung kann beispielsweise wie dargestellt ein AND-Glied/Und-Glied verwendet werden. Aber auch andere geeignete Verknüpfungsmöglichkeiten, beispielsweise mittels Transistoren (verschiedene Typen, beispielsweise MOSFETs oder Bipolar-Tran- sistoren) oder Operationsverstärkern lassen sich hierfür verwenden.
Eine mögliche Realisierungsform der Pulsformeinheiten Pi bis P3 weist jeweils mehrere Bauteile, insbesondere einen Kondensator, zumindest zwei Wider stände, einen Transistor (verschiedene Typen möglich, neben den abgebildeten Bipolar-Tranistoren können beispielsweise auch MOSFETs oder andere Transis tor-Arten verwendet werden) und jeweils ein Xor-Gatter auf. Die mit den aufstei genden und absteigenden Flanken aus dem Eingangssignal Uini bis Uin3 assozi ierten Pulse Pfi, Pf 2, Pf3, Pri, Pr2, Pr3 bzw. deren charakteristischen Eigenschaften, wie zum Beispiel die Pulslänge oder Pulsbreite Tpfi, Tpf2, Tpf3, Tpri, TrG2, Tpr3 kön nen durch die Wahl der jeweiligen Bauteile in der jeweiligen Pulsformeinheit Pi, bis P3 entsprechend eingestellt werden. Hierbei bildet zum Beispiel der Kondensator CI und der Widerstand R3 in der Einheit PI ein erstes Totzeitglied Tu, der Kondensator C2 und der Widerstand R6 ein zweites Totzeitglied T12 in der Pulsformeinheit P2 und der Kondensator C3 und der Widerstand R9 ein weiteres Totzeitglied T13 in der Pulsformeinheit P3. Die Pulsbreiten Tpfi, Tpf2, Tpf3, Tpri, Tpr2, Tpr3, der Pulse Pfi, Pf2, Pf3, Pri, Pr2, Pr3 werden vorwiegend durch die Dimensionierung der Totzeitglieder Tn, Ti2, T13, insbesondere durch die Dimensionierung der Widerstände R3, R6 und R9 und/o der der Kapazitäten CI, C2 und C3 entsprechend festgelegt. Hierdurch können, wie in Figur 7b zu erkennen ist, die Pulse Pfi, Pf2, Pf3, Pri, Pr2, Pr3 kodiert werden.
Hierbei erhalten alle Flanken der Eingangssignale Uini bis Uin3 einen entspre chenden Puls Pfi, Pf2, Pf3, Pri, Pr2, Pr3 mit zugehöriger unterschiedlicher Pulsweite Tpfi, T pf 2, T pf3, T pri, Tpr2, Tpr3. So erhält zum Beispiel der aufsteigende Puls des Eingangssignals Lin den Puls Pri mit der Pulsbreite Tpri, die aufsteigende Flanke des Eingangssignals Uini erhält den Puls Pr2 mit Pulsbreite Tpr2 und die abstei gende Flanke des Eingangssignals Uin2 erhält den Puls Pfi mit Pulsbreite Tpfi, wobei die Pulsbreiten der jeweiligen Pulse eine unterschiedliche Breite aufweisen (vergleiche Figur 7b).
Somit markieren die fallenden Flanken der Pulse Pfi, Pf2, Pf3, Pri, Pr2 und Pr3 die exakte zeitliche Position der jeweiligen Flanken aus den Eingangssignalen Uini bis U ih3 · Die zeitlichen Abstände Tpa, Tpf2, Tpf3, Tpri, Tpr2, und Tpr3 zu den nach folgenden steigenden Flanken des kodierten Signals beinhalten die Information darüber, welche Richtung der Nulldurchgang des jeweiligen Eingangssignals, d.h. ob fallende oder steigende Flanke des jeweiligen Signals hat und zu welcher Phase dieser Nulldurchgang zuzuordnen ist. Wie bereits erwähnt, werden alle entsprechenden Flanken im Eingangssignal, die entsprechend auch mit Null durchgängen assoziiert sein können, eindeutig mit einem entsprechenden Puls kodiert.
Grundsätzlich gilt die Randbedingung, dass die maximal verwendbare Pulslänge der jeweiligen Pulse sich aus der kürzest möglichen Zeit zwischen zwei aufeinan derfolgenden Nulldurchgängen und damit aus der maximalen Drehzahl der elektrischen Maschine 30 ergibt. Mit Hilfe des generierten Summensignals Usum der einzelnen Summensignale Uini bis Uin3 kann mittels eines entsprechenden Steuergeräts insbesondere die Drehzahl ermittelt werden.
Hierbei lassen sich die Flanken und die damit assoziierten Pulse Pfi, Pf2, Pf3, Pri, Pr2 und Pr3 und deren zeitliche Abstände zueinander heranziehen. Um mögliche Unterschiede zwischen aufsteigenden und absteigenden Flanken auszugleichen, kann bevorzugt eine Drehzahl aus dem Zeitabstand zwischen zwei Flanken, be ziehungsweise deren zugeordneten Pulsen, gleicher Art (aufsteigende oder ab steigende Flanken) bestimmt werden. Die hierfür erforderlichen Abständen zwi schen den jeweiligen Pulsen, hier beispielhaft für die Pulse Pfi, Pf2, Pf3 fallender Signalflanken dargestellt, Ati, Ät2, DΪ3 ergeben sich vorliegend aus den Zeiten Ati= t2 + t3; Dΐ2 = t4 + t5 und DΪ3 = t6 und des entsprechend nicht abgebildete zeitlichen Abschnitt t7. Wie bereits eingangs erwähnt, sind die Flanken durch die entsprechende Anordnung einer Anzahl an Permanentmagneten innerhalb der elektrischen Maschine gegeben. Im Falle von 6 Permanentmagneten, auch Pol paare genannt, ergeben sich somit insgesamt 18 fallende Flanken fld und somit 18 zugehörige Werte pro Umdrehung in jeweils gleichen Abständen zueinander, sofern die Polpaare entsprechend äquidistant angeordnet sind. Während der ge nannten Zeitdifferenzen Ati, At2 oder DΪ3 wird somit ein Winkel 360 Grad durch 18 = 20 Grad überstrichen. Diese Maschineninformationen der elektrischen Ma schine können sowohl zur Ermittlung der Drehzahl, aber auch zur Ermittlung der Drehrichtung a+, a- des Rotors 32 aber auch zur Bestimmung der Absolutposition des Rotors 32 der elektrischen Maschine 30 herangezogen werden.
Es versteht sich, dass entsprechend mit den Pulsen Pri, Pr2, Pr3 die steigenden Flanken zugeordnet sind sowie deren Zeitabständen verfahren werden kann.
Durch Ermittlung der Winkelgeschwindigkeit w,, die sich aus w, = 20o/Dΐ, ergibt, lässt sich die Drehzahl n, aus n, = (Oj/360°-60s/min in Umdrehungen pro Minute berechnen. Der Verfahrensschritt zur Ermittlung der Drehzahl wird auch nachfol gend als Schritt A3 bezeichnet. Die Pulsinformation Pfi, Pf2, Pf3, Pri, Pr2 bis Pr3 kann darüber hinaus auch zur Bestimmung der Drehrichtung a+, a- des Rotors 32 herangezogen werden. Dieser Schritt wird als Al bezeichnet und ist schema tisch in Figur 8a dargestellt. Hierauf kann aufgrund der zeitlichen Abfolge der Pulse Pfi, Pf2, Pf3, Pri, Pr2 bis Pr3, die insbesondere aufgrund der jeweiligen Puls breiten Tpfi, T pf 2, T pf3, T pri, Tpr2, Tpr3 voneinander unterscheidbar sind, auf die Drehrichtung des Rotors 32 der elektrischen Maschine 30 geschlossen werden. Folgen also dem Puls Pri mit der Pulsbreite Tpri die Pulse Pfi und anschließend Pr2, dreht die Kurbelwelle im Uhrzeigersinn a+, Folgen stattdessen auf die Pulse Pri mit der Pulsbreit Tpri die Pulse Pf3 und anschließend Pr3, dreht die Kurbel welle in entgegengesetzter Richtung a- und somit entgegen dem Uhrzeigersinn. Somit kann aufgrund einer Erkennung der Pulse Pfi, Pf2, Pf3, Pri, Pr2 und Pr3 auf die Drehrichtung des Rotors 32 der elektrischen Maschine rückgeschlossen wer den.
Darüber hinaus lassen sich auch durch eine Ermittlung der jeweiligen Pulsbreiten Tpfi, T Pf2, T Pf3, T pri, T Pr2, TPr3 die jeweiligen Pulse Pfi, Pf2, Pf3, Pri, Pr2 und Pr3 ermit teln und unter einer Heranziehung von Eigenschaften der elektrischen Maschine 30, insbesondere der zuvor genannten Positionierung der Permentmagnete in nerhalb der elektrischen Maschine, die Drehwinkelposition öi des Rotors 32 er mitteln. Wie bereits eingangs erwähnt, sind die jeweiligen Pulse Pfi, Pf2, Pf3, Pri, Pr2 und Pr3 mit aufsteigenden und absteigenden Flanken in den Eingangssigna len U Inl bis U in3 verknüpft. Die aufsteigenden und absteigenden Flanken wiede rum sind verknüpft mit Maschinenparametern, wie der Anordnung der Perma nentmagnete, der sogenannten Polpaare innerhalb der elektrischen Maschine. Somit geben die Pulse und deren relative Abstände zueinander ein entsprechen des Winkelinkrement an, innerhalb dem sich der Rotor 32 der elektrischen Ma schine befindet.
Die Ermittlung der Drehwinkelposition öi des Rotors bzw. der Schritt zur Ermitt lung der jeweiligen Drehwinkelposition ist in Figur 8 illustriert und der Schritt wird nachfolgend mit A2 bezeichnet. Eine weitere Ausgestaltung der Ermittlung der Drehwinkelposition qi aus dem Summensignal Usum ist in Figur 8c näher erläu tert. Hierbei wird ein beliebiger Positionspunkt P angenommen, der zu bestim men ist. Dieser liegt vorliegend zwischen einem Puls Pfi und einem Puls Pr2, kann jedoch grundsätzlich beliebig gewählt werden. Die Position befindet sich so mit innerhalb eines Winkelinkrements, das über den Puls Pf2 und den Puls Pr2 mit den Polpaaren der elektrischen Maschine 30 verknüpft ist. Durch eine Heranzie hung des Zeitabstands Atm zum Puls Pfi und Atpr2 zum Puls Pr2 und Heranzie hung einer Drehzahl, insbesondere einer mittleren Drehzahl innerhalb des Zeit abschnitts zwischen dem Puls Pfi und Pr2 kann somit die Lage des Rotors in der Position P über das Winkelinkrement hinaus noch genauer angegeben werden.
In Figur 8d ist allgemein ein Ablaufdiagramm des Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform angegeben. In Schritt S1 werden zumindest zwei Eingangssig nale, vorzugsweise in Form von Phasensignalen, ermittelt. Im Schritt S2 werden die Flanken in Form von aufsteigenden Flanken Flu und abfallenden Flanken Fld der Eingangssignale Uini bis Uin3 mit entsprechenden Pulsen Pfi, Pf2, Pf3, Pri, Pr2 und Pr3 kodiert. Die sich daraus ergebenden Signalfolgen werden in Schritt S3 zu einem Summensignal Usum zusammengeführt. Anhand des Summensignals, das im Schritt S3 generiert wird, kann, wie zuvor beschrieben, anhand der charakte ristischen Eigenschaften der Pulse Pfi, Pf2, Pf3, Pri, Pr2 und Pr3, bzw. deren Ab folge und/oder deren zeitlichen Abstand zueinander, die Drehzahl im Schritt A3, die Drehrichtung im Schritt Al und die Drehwinkelposition im Schritt A2 der Welle, insbesondere des Rotors 32 der elektrischen Maschine 30 und hieraus über die Kopplung des Rotors an die Kurbelwelle der elektrischen Maschine 30 auch die Drehzahl, die Drehwinkelposition bzw. die Drehrichtung der Kurbelwelle 17 der Brennkraftmaschine 110 ermittelt werden. Es versteht sich grundsätzlich, dass die Schritte Al bis A3, bei denen die Drehzahl, die Drehwinkellage bzw. die Drehrichtung des Rotors ermittelt werden, alternativ anwendbar sind, aber auch kumulativ angewendet werden können.
Neben den gezeigten zwei Realisierungsformen sind auch weitere Schaltungen vorstellbar, die zumindest eines der Eingangssignale, um ein eindeutiges Merk mal, speziell einen Signalpuls mit eindeutiger Länge, erweitert an den Ausgang weitergeben und mit den anderen (nicht modifizierten) Eingangssignalen so über lagern, dass später bei der Auswertung des Summensignals ein Rückschluss da rauf möglich ist, welche Signalflanke durch welches Eingangssignal verursacht wurde. In Figur 9 ist ein weiteres zeitliches Ablaufdiagramm einer weiteren Ausführungs form des Verfahrens zur Ermittlung der Drehzahl n abgebildet, das zumindest vier aufeinanderfolgende Schritte SUi, SU2 SU3 und SU4 aufweist. Im ersten Schritt SUiwerden die einzelnen Phasensignale Uu, Uv, Uw bzw. lu, lv, Iw der elektrischen Maschine 30 ermittelt. In einem weiteren Schritt SU2 werden die erhaltenen Pha sensignale Uu, Uv, Uwbzw. je nach Anzahl der Phasen einzelne der Phasensignale Uu, Uv, Uw kodiert und zu einem Summensignal Usum (vgl. hierzu die Abbildungen 7 und 8) zusammengefasst. Im weiteren Schritt SU3 wird das Summensignal Usum dekodiert und in seine Einzelbestandteile der getriggerten oder ungetriggerten Phasensignale Uu, Uv, Uw zerlegt, wobei zudem die Abstände von aufsteigenden bzw. abfallenden Flanken der Phasensignale Uu, Uv, Uw der jeweiligen Phasen erkannt und die zeitlichen Abstände Ati, At2, At3 (vgl. hierzu Figur 6b) ermittelt wer den. Im Schritt SU4 werden aus den zeitlichen Abstände Ati, At2, At3 die Drehzahl n der elektrischen Maschine 30 ermittelt. Aufgrund der Tatsache, dass den jewei ligen Phasensignalen Uu, Uv, Uw im Summensignal Usum jeweils charakteristi schen Eigenschaften mittels einer Kodierung C aufgeprägt werden, sind diese im Summensignal Usum ohne weiteres voneinander unterscheidbar, weshalb anhand der einzelnen abfallenden und aufsteigenden Flanken, die unmittelbar den einzel nen Phasensignalen Uu, Uv und Uw zugeordnet werden können, die zeitlichen Ab stände At und damit die Drehzahl n der Welle 17 ermittelbar ist.
Anhand der Abbildungen in Figur 10 soll ein weiterer Verfahrensschritt zur Korrek tur der Phasensignale Uu, Uv, Uw erläutert werden, der dazu dient, Störeinflüsse auf die Grundperiodizität des jeweiligen Phasensignals Uu, Uv und Uw höherer Ordnungen zu beseitigen, um damit eine noch genauere Ermittlung der Drehzahl n, die mit der Grundperiodizität korreliert ist, zu gewährleisten. Dieser weitere Ver fahrensschritt kann derart implementiert werden, dass in einem ersten Schritt SU4a die Drehzahl n aus einem unbereinigten Rohsignal der Drehzahl n, wie zuvor be schrieben, ermittelt wird, in einem weiteren Schritt SU4b die Korrekturfaktoren K ermittelten werden (vgl. Figur 9) und eine korrigierte Drehzahl nCOiri aus den ermit telten oder bereits vorhandenen Korrekturfaktoren K berechnet wird SU4c.Hier- durch kann das Rohsignal der Drehzahl von Frequenzeinflüssen höherer Ordnung bereinigt werden. Hierzu zeigt Figur 10a den Verlauf von drei Phasenspannungen Uu, Uv und Uw, die eine Grundperiodizität der Ordnung 1 und Frequenzanteile höherer Ordnung aufweisen. In Figur 10b ist entsprechend eine Frequenzanalyse zumindest einer der Phasensignale Uu, Uv und Uw gezeigt, wobei hier Amplituden P über ganzzah lige vielfache der Grundfrequenz aufgetragen sind. Grundsätzlich ist anzumerken, dass je nach Aufbau einer elektrischen Maschine 30, die Ausgangssignale Uu, Uv und Uw entsprechend variieren können. Neben der Grundfrequenz fo (in Figur 10b gezeigt mit Ordnung 1 der Phasenspannungen Uu, Uv und Uw können die Ausprä gung der Magnete und Spulen des Stators und das Design von Rotor 32 und Stator 30 Oberschwingungen anregen, die ein ganzzahliges vielfaches der Grundfre quenz mit Ordnung 1 darstellen und diese Grundfrequenz entsprechend überla gern. Dies ist in Figur 10 anhand der multiplen Welligkeit der Phasensignale Uu, Uv und Uw zu erkennen und kann anhand der Frequenzanalyse, wie sie in Figur 10b bzw. in den Figuren 10b und lOe gezeigt sind, entsprechend deutlich erkannt werden, wenn man sieht, dass neben der Grundfrequenz mit Ordnung 1 (in den Abbildungen lOd und e mit Ordnung 0,5) entsprechende weitere Frequenzanteile fn höherer Ordnung überlagert sind. Auch weitere Störeinflüsse, die von der Grund frequenz abweichen und höherfrequent oder niederfrequent gegenüber der Grund frequenz sind, können entsprechend erkannt werden. Ordnung 1 entspricht hierbei der Frequenz der Kurbelwelle und Ordnung 0,5 der Arbeitsfrequenz eines Ver brennungsmotors im Falle eines Viertaktmotors mit einem Zylinder. Das zuvor be schriebene Verfahren ist entsprechend auf Viertaktmotoren mit mehreren Zylin dern aber auch auf Zweitaktmotoren skalierbar.
Diese gezeigten Toleranzen und Konstruktionsmerkmale haben einen starken Ein fluss auf das Drehzahlsignal n welches als gemessenes Signal in Figur 10c exemplarisch darstellt ist. Hier ist eine deutliche Zackung der Kurve im zeitlichen Verlauf zu erkennen. Diese Zackung bzw. das hier gezeigte Sägezahn-Muster, das auf der Messung an einer dreiphasigen elektrischen Maschine mit sechs Pol paaren beruht, wiederholt sich vorliegend bei einer entsprechenden Abtastrate alle drei Stützstellen, wobei die Periodizität der Zackung mit der Anzahl der Phasen der elektrischen Maschine 30 korreliert. Es werden nun nachfolgend weitere Ver fahrensschritte zur Kompensation der Störeinflüsse, insbesondere am Beispiel ei ner dreiphasigen elektrischen Maschine mit sechs Polpaaren erläutert. Grundsätzlich versteht sich, dass die nachfolgend beschriebenen Verfahrens schritte zur Kompensation dieser Störeinflüsse sich nicht auf dreiphasige elektri schen Maschinen mit einer entsprechenden Anzahl an Polpaaren beschränkt, son dern auch auf elektrische Maschinen mit einer beliebigen Anzahl an Phasen bzw. Polpaaren anwendbar ist.
In einem ersten Verfahrensschritt zur Korrektur der Drehzahl n wird das Fre quenzspektrum eines Arbeitsspiels oder einer ersten Umdrehung der Welle 17 ausgewertet (bezüglich des Frequenzspektrums vgl. hierzu die Figuren 10b, d und e). Grundsätzlich ist zu erkennen, dass sich die jeweiligen Phasenspannun gen Uu, Uv, Uw der elektrischen Maschine 30 sich pro Umdrehung der Welle 17 mit der Anzahl der vorhandenen Magnete, somit sechs Mal pro Umdrehung wie derholen. Pro Periode der Ausgangsspannung der Phasen Uu, Uv, Uw, sind ent sprechend zwei Nulldurchgänge der Spannung zu erkennen. Die Abfolge der Phasenspannungen Uu, Uv, Uw wiederholt sich vorliegend mit sechsfacher Kur belwellenfrequenz. Die Abfolge der Nulldurchgänge der jeweiligen Phasenspan nungen Uu, Uv, Uw der unterschiedlichen Phasen wiederholt sich mit der doppel ten Anzahl der verwendeten Magnete, bei sechs Magneten also mit zwölffacher Kurbelwellenfrequenz. Die Abfolge von Nulldurchgängen mit positiver und negati ver Steigung, also mit aufsteigenden und abfallenden Flanken im Phasensignal Uu, Uv, und Uw, wiederholt sich jeden zweiten Nulldurchgang der Spannung, also mit achtzehnfacher Kurbelwellenfrequenz. Es versteht sich, dass die Kurbelwel lenfrequenz immer die Frequenz der Grundordnung also im Beispiel der Figur 10 b mit Ordnung N = 1 bzw. den Figuren lOd und e mit Ordnung n = 0,5 ist. Es sei noch kurz erwähnt, dass in Figur lOe zur besseren Darstellbarkeit der höheren harmonischen der Grundfrequenz die Grundfrequenz n = 0 ausgeblendet wurde.
Es werden bevorzugt Ordnungen On korrigiert, die direkt von der Periodizität der elektrischen Maschine 30 abhängen. Diese können folgendermaßen bestimmt werden (die in Klammern angegebenen Werte ergeben sich am Beispiel einer dreiphasigen elektrischen Maschine mit sechs Polpaaren):
Sei N die Anzahl an Phasen U, V, W und p die Polpaarzahl der elektrischen Ma schine 30. Damit ergeben sich pro Umdrehung der Welle 17 der elektrischen Maschine 30 N mal p elektrische Perioden, die jeweils einen Nulldurchgang mit steigender und fallender Flanke aufweisen. Die Gesamtzahl A an Stützstellen eines entspre chenden Drehzahlsignals n beträgt daher:
A = 2 * N * p, (= 2 * 3 * 6 = 36)
Eine dritte Ordnung O3 ergibt sich aus einem möglichen unterschiedlichen Ver halten von steigenden und fallenden Flanken (unabhängig von der Phase).
Die Anzahl entsprechender steigender Flanken Fs oder fallender Ff pro Umdre hung der Welle der elektrischen Maschine beträgt dabei:
Fs = Ff = N * p, (= 3 * 6 = 18)
Eine zweite Ordnung 02 ergibt sich aus einem möglichen unterschiedlichen Ver halten der N verschiedenen Phasen.
Die Anzahl der entsprechenden Flanken Fp pro Umdrehung der Welle der elektri schen Maschine beträgt dabei:
Fp = 2 * p, (= 2 * 6 = 12)
Eine erste Ordnung Oi ergibt sich aus einem möglichen unterschiedlichen Ver halten der steigenden und fallenden Flanken der einzelnen Phasen.
Die Anzahl der entsprechenden steigender Flanken Fsp oder fallenden Flanken FfP pro Umdrehung der Welle der elektrischen Maschine beträgt dabei:
Fsp Ffp P, ( 6)
Bezogen auf eine Umdrehung der Welle der elektrischen Maschine (Grundfre quenz) ergeben sich die überwiegend Maschinen-relevanten Ordnungen, die ge gebenenfalls kompensiert werden müssen aus der Anzahl der oben genannten unterschiedlichen Flanken:
• Ordnung Oi (=6) für Abweichungen zwischen steigenden und fallenden Flanken der einzelnen Phasen entsprechend der Polpaarzahl
• Ordnung 02 (=12) für Abweichungen zwischen Flanken der unterschiedli chen Phasen entsprechend der doppelten Polpaarzahl • Ordnung O3 (=18) für Abweichungen zwischen steigenden und fallenden Flanken (unabhängig der Phase) entsprechend der doppelten Polpaar zahl mal Flankenzahl
Grundsätzlich sei angemerkt, dass auf den zuvor beschriebenen Frequenzantei len, insbesondere den Frequenzanteilen höherer Ordnung (n > 1) bei Brennkraft maschinen 112 mit bis zu fünf Zylindern keine weiteren Störeinflüsse zu erwarten sind, die in ein ähnliches Frequenzspektrum fallen. Wird nun ein entsprechendes Drehzahlsignal n(t) eines Arbeitsspiels bzw. einer ersten Umdrehung in den Fre quenzraum transformiert, dann müssen die in Abbildung lOd und lOe dargestell ten Anteile des Spektrums bei sechs-, zwölf- und achtzehnfacher Kurbelwellen frequenz durch Unterschiede zwischen den einzelnen Nulldurchgängen bzw. Phasen der elektrischen Maschine 30 bedingt sein. Diese Unterschiede lassen sich auf die oben angezeigten Toleranzen bzw. Konstruktionsmerkmale als fun damentale Ursachen zurückführen.
Hierdurch können Korrekturterme für einen weiteren Umlauf der Welle 17 be rechnet werden, die sich aus dem Summensignal der drei genannten Ober schwingungen ergeben. Um den Einfluss der niederfrequentesten Schwingung auf der sechsfachen Kurbelwellenfrequenz zu eliminieren, sind sechs verschie dene Korrekturterme notwendig. Damit erhält jeder Nulldurchgang jeder Phase der elektrischen Maschine 30 einen eigenen Korrekturterm.
Die jeweiligen Korrekturterme ergeben sich zu: wobei Betrag N Mot, Freq (k) den Betrag der k-ten Schwingung des Frequenzspekt rums und z. , die Phase der k-ten Schwingung des Frequenzspektrums be zeichnet.
Die nullte Schwingung bezeichnet dabei den Gleichanteil des Frequenzspekt rums. L bezeichnet die Anzahl der Drehzahlstützstellen, die zur Berechnung des Frequenzspektrums verwendet werden, bei einem dreiphasigen Generator mit sechs Polpaaren gilt L = 36.
Eine Länge von 36 Stützstellen ergibt sich bei Ermittlung des Frequenzspektrums über eine Umdrehung der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors. Während der Umdrehung der Kurbelwelle weißt der Generator für jede Phase sechs elektri sche Perioden pro Phase auf. Damit ergeben sich sechs mal zwei Flanken pro Phase und damit 36 Flanken bzw. Stützstellen für alle drei Phasen pro Umdre hung.
Neben der Möglichkeit, die Korrekturterme aus dem Frequenzspektrum einer Umdrehung zu bestimmen, kann alternativ auch ein anderer Zeitraum, beispiels weise eine halbe Umdrehung (L = 18) oder ein komplettes Arbeitsspiel (2 Umdre hungen, L = 72) zur Bestimmung verwendet werden.
Hierfür müssen die Ordnungen, die korrigiert werden sollen und die damit ver bundenen Formeln entsprechend an die neue Grundfrequenz angepasst werden.
Wie bereits erläutert, stehen die Korrekturterme für eine Umdrehung bzw. ein Ar beitsspiel erst nach deren Berechnung mittels des Frequenzspektrums zur Verfü gung. Da grundsätzlich Drehzahlunterschiede zwischen zwei aufeinanderfolgen den Arbeitsspielen bzw. Umdrehungen ausreichend gering sind, können die hie raus erhaltenen Korrekturterme, die auf Basis des ersten Arbeitsspiels bzw. der ersten Umdrehung der Welle 17 berechnet wurden, für die Korrektur des darauf folgenden Arbeitsspiels bzw. der darauffolgenden Umdrehung der Welle 17 ver wendet werden, ohne dass durch eine entsprechende Korrektur zusätzliche Ab weichungen zu erwarten wären. Somit gilt, dass für die Korrektur während eines Arbeitsspiels bzw. einer Umdrehung einer Welle 17 die ermittelten Terme (vgl. Korrekturgleichung) des vorhergehenden Arbeitsspiels bzw. der Welle 17 ver wendet werden.
Grundsätzlich versteht sich, dass es nicht zwingend erforderlich ist, die Korrek turterme für ein erstes Arbeitsspiel bzw. eine erste Umdrehung der Welle 17 zu lernen, um diese auf eine unmittelbar darauffolgende Umdrehung der Welle 17 anzuwenden. Die Korrekturterme können grundsätzlich auch nur gelegentlich ge- lernt und so lange verwendet werden, wie sich die Drehzahl n in einem begrenz ten Toleranzband bewegt. Erst für größere Drehzahlabweichungen, die außer halb des zuvor definierten Toleranzbandes liegen, wird somit eine erneute Ermitt lung neuer Korrekturterme eingeleitet. Außerdem ist es möglich, dass entspre chende Korrekturterme auch nur gelegentlich gelernt werden und in Abhängigkeit der Drehzahl n der elektrischen Maschine 30 in einem Kennfeld abgelegt wer den. In den zuvor genannten Fällen kann das Lernen der Korrekturterme immer in geeigneten Betriebspunkten wie z. B. in Bereichen mit wenig Dynamik inner halb der Drehzahl n erfolgen.
Da sich der tatsächliche Drehzahlverlauf n eines Arbeitsspiels bzw. einer Umdre hung der Welle 17 aus der Summe aller Anteile des Frequenzspektrums fn ergibt, werden die dazugehörigen Korrekturterme einer Drehzahlstützstelle von der be rechneten Drehzahl n abgezogen, um den Einfluss dieser Oberwellen zu elimi nieren und damit die Einflüsse von Toleranzen und Konstruktionsmerkmalen zu unterdrücken. Eine derart korrigierte Drehzahl ncorri ist ein Abbildung lOf als durchgezogene Linie gezeigt, wobei die gepunktete Linie entsprechend das un- korrigierte Drehzahlsignal n (t) zeigt.
Eine weitere Alternative zur Korrektur des Drehzahlsignals n und zur Beseitigung von Frequenzanteilen höherer Ordnung ist eine sogenannte Tiefpassfilterung. Im Falle der betrachteten elektrischen Maschine 30 mit drei Phasen und sechs Pol paaren entsprechend obiger Beschreibung bietet sich grundsätzlich ein soge nanntes Moving- Average- Filter der Ordnung 6 an, der im Rahmen eines gleiten den Mittelwerts über sechs Werte mittelt. Durch eine derartige Auslegung ergibt sich die erste Nullstellung bei der Ordnung 6. Weiterhin hat dieses Filter null Stel len in der Ordnung 12 und 18, so dass alle relevanten Störungen beseitigt wer den.
Grundsätzlich kann es vorteilhaft sein, die sich ergebende Dämpfung des Filters bis zur Ordnung 4 über ein einfaches Filter weiter zu kompensieren.
Alternativ kann auch ein anderes komplizierteres Tiefpassfilter verwendet werden mit einer ausreichenden Dämpfung (bzw. sogar Nullstelle) bei der Ordnung 6, 12 und/oder 18. Durch Vergleich der Rohsignale mit den gefilterten Werten kann für jede Flanke ein Korrekturwert bestimmt werden. Vorteilhafterweise wird dabei noch der allgemeine Drehzahltrend ht (vgl. hierzu die Beschreibung zu den Figu ren 11 und 12) berücksichtigt. Da die mit dem Frequenzanteil der sechsten Ordnungen assoziierte Energie nur sehr geringfügig ist, kann auch ein Filter ver wendet werden, welches die Ordnung 12 und höher unterdrückt.
Hier bietet sich z. B. ein Moving- Average- Filter der Ordnung 3 an, mit dem für die in diesem Fall 36 gegebenen Flanken eine Nullstelle bei der Ordnung 12 gege ben ist. Vorteil dieser Auslegung ist, dass die Nutz-Signalenergie bis Ordnung in etwa 3 bis 4 nur minimal gedämpft wird. Für eine andere Flankenzahl muss das Filter entsprechend angepasst werden. Auch anhand dieser Korrektur können dann wieder Korrekturfaktoren k für die Flanken berechnet werden, da bei einer Filterung die Laufzeit, z. B. für die Berechnung der Zündung, negativ sein kann. Neben der Möglichkeit, die Korrekturterme auf Basis des Frequenzspektrums des Drehzahlsignals zu berechnen und diesen Verlauf zu korrigieren, können auch Korrekturterme für den Verlauf der Flankenzeiten, die durch die Zeit zwi schen zwei Nulldurchgängen der Phasenspannungen Uu, Uv, bzw. Uw gegeben sind, oder den Verlauf der Energie während eines Arbeitsspiel aus deren Fre quenzspektren bestimmt werden.
Ein weiterer Verfahrensschritt zur verbesserten Bestimmung der Drehzahl n einer Welle 17 ist anhand des Ablaufdiagramms der Figuren 11a bis 11c dargestellt.
Die sich hieraus ergebende korrigierte Drehzahl ncorr2 ist in Figur 12 dargestellt. Diese weiteren Verfahrensschritte werden vorzugsweise alternativ zu den Schrit ten SU4a, SU4b, SU4c implementiert (vgl. Figuren 9, 10), können jedoch auch ku mulativ dazu vor oder nachgelagert durchgeführt werden. Durch eine kumulative Korrektur kann eine noch bessere Signalgüte erreicht werden. Hierbei werden wie in Figur 11a, b zu sehen, innerhalb eines gewählten Zeitbereichs tim eine An zahl an aufeinanderfolgenden Drehzahlpunkten ni bis nn gewählt, wobei vorlie gend sechs aufeinanderfolgende Drehzahlpunkte ni bis hb gewählt werden. Die Anzahl der Drehzahlpunkte ist vorzugweise ein ganzzahliges Vielfaches der An zahl der Phasen U, V, W der elektrischen Maschine 30. Wie in Figur 11a zu se- hen, werden die Drehzahlpunkte ni bis hb derart aufgeteilt, dass den ersten Dreh zahlwerten ni bis n3 ein erster Mittelwert nMi und den weiteren Drehzahlwerten n4 bis PQ ein weiterer Mittelwert PM2 zugeordnet werden, wobei die jeweiligen Mittel werte PMI und PM2 aus dem zugeordneten Drehzahlwerten ni bis hb berechnet werden. Diese zwei Mittelwerte PMI und PM2 die aus den zuvor genannten Dreh zahlwerten ni bis PQ berechnet werden, dienen zur Berechnung des linearen Drehzahltrends ht innerhalb des gewählten Zeitbereichs tim.
Grundsätzlich versteht sich, dass eine beliebig andere Anzahl an Drehzahlpunk ten ni bis nn zur Bestimmung des linearen Trends ht verwendbar ist. Es sollte je doch grundsätzlich beachtet werden, dass die zeitliche Breite des gewählten Be reichs tun lediglich eine mäßige Dynamik des Drehzahlverlaufs n, vorzugsweise einen näherungsweisen linearen Verlauf, aufweisen sollte, da lediglich eine line are Annäherung des Drehzahltrends ht erfolgt. Anhand des in Figur 11a be schriebenen Verfahrensschritts werden zwei Mittelwerte PMI und PM2 bestimmt, die den Zeitpunkten des Auftretens von n2 und n5 zugeordnet werden. Der zeitli che Abstand zwischen diesen Werten beträgt Ät. Zwischen diesen Mittelwerten PMI und PM2 wird linear interpoliert und so für dieses Zeitintervall ein linearer Drehzahltrend ht bestimmt.
Gemäß Figur 11b wird das Zeitintervall Ät zwischen den ermittelten Mittelwerten PMI und PM2 gedrittelt und die zugehörige Drehzahl der Zeitpunkte ti und t2 aus dem linearen Drehzahltrend errechnet.
Zusammen mit dem zweiten Mittelwert PM2 ergeben sich so drei Drehzahlpunkte hi_Mΐ, hi_M2, ni_M3, die auf dem linearen Drehzahltrend ht liegen.
Wie bereits eingangs erwähnt, kann bei einer anderen Phasenzahl h der elektri schen Maschine als 3, die jeweiligen Bereich tim und die Anzahl der Korrekturfak toren für eine größere Anzahl als drei an Phasen vergrößert bzw. für eine klei nere Anzahl an Phasen als 3 verkleinert werden.
Aus dem Verhältnis zwischen den linearen Werten hi_Mΐ, hi_M2, ni_M3 des Drehzahl trends ht und den zeitlich entsprechenden Drehzahlwerten na bis ns, die nachfol gend auch als ngemessen bezeichnet werden, wird anhand einer Stützstelle die Kor- rekturfaktoren innerhalb eines Arbeitsspiels bzw. einer Umdrehung der Welle 17 bestimmt, die die jeweiligen zeitlich entsprechenden Drehzahlstützstellen na bis n5 an den linearen Trend ht angleichen. Dies ist insbesondere in Figur 11b zu se hen, da hier lediglich die zeitlich korrespondierenden Mittelwerte ni_Mi mit der je weiligen Drehzahlstützstelle na der Mittelwert ni_M2 mit der Drehzahlstützstelle n4 und der Drehzahlmittelwert ni_M3 mit der Drehzahlstützstelle n5 abgeglichen wird. Hieraus ergeben sich drei Korrekturfaktoren Kh für die jeweilige Phase, wobei h e [1; 3], ZU:
Kh — P : Hgemessen (t) , wobei sich die korrigierte Drehzahl ncorr2 entsprechend ergibt nach: ncorr2 = Kh X ilge mssen (t+D.
Durch die Periodizität der Phasensignale entsprechend der Polpaarzahl der elektrischen Maschine wiederholen sich innerhalb eines Arbeitsspiels bzw. einer Umdrehung der Welle 17 die Signale der Phasen mehrmals. Es genügt daher, die ermittelten Korrekturfaktoren Kh, wobei h e [1; 3], gemäß obiger Formeln für den weiteren Verlauf des Arbeitsspiels bzw. der Umdrehung für die weiteren Auf trittszeitpunkte der Drehzahlpunkte eines Phasensignals zur Korrektur der Tole ranz- und Konstruktionseinflüsse anzuwenden und so einen korrigierten Dreh zahlverlauf nc0rr2 für das gesamte Arbeitsspiel bzw. die Umdrehung zu erhalten.
Im nächsten Arbeitsspiel können entsprechend drei neue Korrekturfaktoren für den entsprechenden Zeitbereich, wie oben beschrieben, berechnet werden. Es versteht sich jedoch, dass die Korrekturen für die weiteren Arbeitsspiele bzw. die weiteren Umdrehungen der Welle 17 alternativ auch nur gelegentlich gelernt und solange verwendet werden können, wie sich die Drehzahl n innerhalb eines be grenzten Drehzahlbandes bewegt. Erst für eine größere Dynamik einer Drehzahl bzw. einer Drehzahlabweichung, die das entsprechend definierte Drehzahlband übersteigt, müssen in einem entsprechenden Drehzahlfenster neue Korrektur terme Kh berechnet werden, die entsprechend auf nachfolgende Zeitfenster tim bzw. Arbeitsspiele oder Umdrehungen der Welle angewandt werden. Auch ein Ablegen über den jeweiligen Drehzahlverlauf n der Korrekturfaktoren Kh in einem Kennfeld ist möglich, dass entsprechend eines jeweils vorliegenden Drehzahlver laufs n(t) die jeweiligen Korrekturfaktoren Kh zur Korrektur der Drehzahl n(t) zu einer weiter korrigierten Drehzahl ncorr2 verbessert werden können.
Zudem kann neben der Möglichkeit, die Korrekturterme Kh auf Basis der Dreh zahl n zu berechnen und diesen Verlauf zu korrigieren, auch Korrekturfaktoren für den Verlauf der Flankenzeiten (wie oben definiert Zeit zwischen zwei Null durchgängen einer jeweiligen Phasenspannung Uu, Uv, Uw), anhand dem zuvor beschriebenen Verfahren in gleicher Weise bestimmt werden.
In Figur 12 ist der nicht korrigierte Drehzahlverlauf n(T) als gestrichelte Linie und der anhand des zuvor beschriebenen Verfahrens korrigierte Drehzahlverlauf nCorr2 als durchgezogene Linie angegeben. Hierbei ist deutlich zu sehen, dass die Frequenzanteile höherer Ordnung fn die als hochfrequente Zacken im Drehzahl signal n(t) zu erkennen sind, entsprechend herauskorrigiert sind. Auch die für die Korrekturfaktoren relevanten Zeitfenster tim, in denen der zeitliche Drehzahlver lauf keine große Dynamik, vorzugsweise annähernd konstant verläuft, ist in Figur 12 innerhalb der umkreisten Bereiche dargestellt.
Allgemein versteht sich, dass die zuvor beschriebenen Verfahren sich nicht in ei ner Verwendung der beschriebenen dreiphasigen elektrischen Maschine 30 er schöpfen, sondern auf eine beliebige elektrische Maschine 30, die entweder per manent oder fremderregt sein kann entsprechend angewendet werden kann, wo bei die Anzahl an Phasen, wie zuvor bereits erwähnt, in dem Verfahren entspre chend berücksichtigt werden kann.
Zudem können die zuvor beschriebenen Verfahrensschritte zur Drehzahlkorrek tur in Alleinstellung aber auch in Kombination miteinander verwendet werden, wobei bei einer Kombination eine noch bessere Korrektur der Drehzahlwerte er reicht werden kann. Auch eine alternative Heranziehung der mit den Drehzahlen assoziierten Zeitpunkten bzw. deren Verläufen kann zur Korrektur des Drehzahl signals herangezogen werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung einer Drehgröße, insbesondere einer Drehzahl (n), einer Drehwinkelposition (q, qi) oder einer Drehrichtung (a+, a.) einer Welle (17), insbesondere einer Kurbelwelle (17‘) einer Brennkraftmaschine (112), wel che mit einer elektrischen Maschine (30), umfassend einen Rotor (32) und einen Stator (33) mit zumindest zwei Phasenwicklungen (U, V, W), aus denen jeweils zumindest ein Phasensignal (Uu, Uv, Uw, lu, lv, Iw) abgeleitet wird, direkt oder übersetzt gekoppelt ist, wobei die Phasensignale (Uu, Uv, Uw, lu, lv, Iw) jeweils aufsteigende Flanken (Fluu, Flvu, Flwu), abfallende Flanken (Flud, Flvd, Flwd) und/o¬ der Nulldurchgänge (Flu0, Flvo, Flwo) aufweisen, wobei ein Summensignal (Usum), umfassend mehrere Phasensignale (Uu, Uv, Uw, lu, lv, Iw) der elektrischen Ma schine (30), derart erzeugt wird, dass den aufsteigenden Flanken (Fluu, Flvu,
Flwu), abfallenden Flanken (Flud, Flvd, Flwd) und/oder Nulldurchgängen (Fluo, Flvo, Flwo) jeweils ein charakteristischer Puls (Pfi, Pf2, Pf3, Pri, Pr2, Pr3) im Summensig nal (Usum) zugeordnet wird, wobei die Pulse (Pfi, Pf2, Pf3, Pri, Pr2, Pr3) zur Ermitt lung der Drehzahl (n), der Drehwinkelposition (q, qi) oder der Drehrichtung (a+, a.) des Rotors (32) herangezogen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei durch Kodierung (C) der abfallenden Flanken (Flud, Flvd, Flwd) der jeweiligen Phasensignale (Uu, Uv, Uw, lu, lv, Iw) erste Pulse (Pfi, Pf2, Pf3) und durch Kodierung (C) der aufsteigenden Flanken (Fluu, Flvu, Flwu) der jeweiligen Phasensignale (Uu, Uv, Uw, lu, lv, Iw) jeweils wei¬ tere Pulse (Pri, Pr2, PÜ) im Summensignal (Usum) erzeugt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Pulse, die einem ersten Flan kentyp, aufweisend aufsteigende Flanken (Fluu, Flvu, Flwu) oder absteigende Flanken (Flud, Flvd, Flwd) zugeordnet sind, eine konstante erste Pulsbreite (Tpfi, TPf2, Tpf3) aufweisen und die Pulse, die einem entsprechend anderen Flankentyp zugeordnet sind, konstante aber zueinander verschiedene weitere Pulsbreiten (T pri, Tpr2, Tpr3) aufweisen.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei durch Ermittlung einer der ersten Pulsbreiten (Tpfi, Tpf2, Tpf3) im Summensignal (Usum) auf eine ab fallende Flanke (Flud, Flvd, Flwd) erkannt und bei Ermittlung einer der weiteren Pulsbreiten (Tpri, TrG2, Tpr3) im Summensignal (Usum) auf eine aufsteigende Flanke (Fl uu, Flvu, Flwu) erkannt wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei durch Ermitteln zumindest einer Zeitdifferenz (Ati, At2, Ats) zwischen zwei Pulsen (Pfi, Pf2, Pf3, Pri, Pr2, Pr3) aus dem Summensignal (Usum) die Drehzahl (n) ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei durch Ermitteln zumindest einer ersten zeitlichen Abfolge (Al) an Pulsen (Pfi, Pf2, Pf3, Pri, Pr2,
Rΰ) auf eine erste Drehrichtung (a+) oder durch Ermitteln zumindest einer weite ren zeitlichen Abfolge (A2) an Pulsen (Pfi, Pf2, Pf3, Pri, Pr2, Pr3) auf eine weitere, zur ersten Drehrichtung (a+) verschiedenen Drehrichtung (a-), geschlossen wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei durch Ermitteln der Pulsbreiten (TPfi, TPf2, TPf3, TPri, TPr2, TPr3) die jeweiligen Pulse (Pfi, Pf2, Pf3,
Pri, Pr2, Pr3) ermittelt und unter Heranziehung von Eigenschaften der elektrischen Maschine (30), aus den Pulsen (Pfi, Pf2, Pf3, Pri, Pr2, P^) die Drehwinkelposition (qi) des Rotors (32) ermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Drehwinkelposition (qi) des Rotors (32) weiter unter Heranziehung eines Drehzahlwerts n zwischen zwei benachbar ten Pulsen (Pfi, Pf2, Pf3, Pri, Pr2, P^) und zumindest einem zeitlichen Abstand (Atpfi, Atpr2) zwischen einer Position (P) und einem der Pulse (Pfi, Pf2, Pf3, Pri, Pr2, Pr3) ermittelt wird.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die ermittelte Drehzahl (n) der Welle (17) zur Steuerung der Brennkraftmaschine (112), insbe sondere zur Steuerung der Zündung und/oder der Einspritzung zumindest eines Zylinders der Brennkraftmaschine (112), verwendet wird.
10. Vorrichtung zur Erzeugung eines Summensignals (Usum) aus mehreren Phasensignalen (Uu, Uv, Uw, lu, lv, Iw), das zur Bestimmung einer Drehgröße, insbesondere einer Drehzahl (n), einer Drehwinkelposition (q, qi) oder einer Drehrichtung (a+, a.) einer Welle (17), insbesondere einer Kurbelwelle (17‘) einer Brennkraftmaschine (112) verwendbar ist, welche mit einer elektrischen Maschine (30), umfassend einen Rotor (32) und einen Stator (33) mit zumindest zwei Phasenwicklungen (U, V, W), aus denen jeweils zumindest ein Phasensignal (Uu, Uv,
Uw, lu, lv, Iw), aufweisend aufsteigende Flanken (Fluu, Flvu, Flwu), abfallende Flan¬ ken (Flud, Flvd, Flwd) und/oder Nulldurchgänge (Fluo, Flvo, Flwo), ableitbar ist, direkt oder übersetzt gekoppelt ist, mit zumindest zwei Eingängen (Ui, U2, U3), über die jeweils ein Phasensignal (Uu, Uv, Uw, lu, lv, Iw) zu einer Kodiereinheit (80c) geleitet wird, wobei die Kodiereinheit (80c) die einzelnen Phasensignale (Uu, Uv, Uw, lu, lv, Iw) zu einem Summensignal (Usum) zusammenfasst und zumindest eines der Phasensignale (Uu, Uv, Uw, lu, lv, Iw) derart kodiert, dass den aufsteigenden Flanken (Fluu, Flvu, Flwu)und/oder abfallenden Flanken (Flud, Flvd, Flwd) des zu¬ mindest einen Phasensignals (Uu, Uv, Uw, lu, lv, Iw) jeweils ein charakteristischer Puls (Pfi, Pf 2, Pf3, Pri, Pr2, PÜ) im Summensignal (Usum) zugeordnet wird, wobei die Kodiereinheit (80c) das Summensignal (Usum) an einen Ausgang (Uout) zur Ermittlung der Drehgröße ausgibt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Kodiereinheit (80c) zumindest ein Totzeitglied (Tu, T12, T13) aufweist, welches zumindest einem Phasensignal (Uu, Uv, Uw, lu, lv, Iw) der elektrischen Maschine (30) zuordenbar ist, das dem zumindest einen Phasensignal (Uu, Uv, Uw, lu, lv, Iw) eine charakteristische Eigenschaft aufgeprägt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei das zumindest eine Totzeitglied (Tu, T12, T13) jeweils Widerstände (R3, R6, R9) und Kondensatoren (CI,
C2, C3) aufweist, wobei die charakteristische Eigenschaft, insbesondere die Pulsbreiten (Tpfi, Tpf2, Tpf3, Tpri, TrG2, Tp^) der Pulse (Pfi, Pf2, Pf3, Pri, Pr2, P^), durch Wahl der jeweiligen Widerstände (R3, R6, R9) und/oder Kondensatoren (CI, C2, C3) dimensionierbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Kodiereinheit (80c) eine Trigger-Schaltung (80a, 80b) vorgelagert ist, die ein getriggertes Phasensignal (UUT) erzeugt, welches an zumindest einen der Eingänge (Ui, U2, U3) der Ko diereinheit (80c) übergeben wird.
14. Vorrichtung nach Anspruch 10 bis 13, wobei die Trigger-Schaltung (80b) ein Totzeitglied (T), aufweisend einen Widerstand (Ric) und einen Kondensator (Cic), aufweist.
15. Recheneinheit, vorzugsweise ein Motorsteuergerät (122) für eine Brennkraft maschine (12), die durch eine entsprechende integrierte Schaltung und/oder durch ein auf einem Speicher gespeichertes Computerprogramm dazu eingerich tet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen.
16. Computerprogramm, das eine Recheneinheit dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn es auf der Rechenein heit ausgeführt wird.
17. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Com- puterprogramm nach Anspruch 16.
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