KR100539339B1 - 속도 검출 방법 및 속도 검출기 - Google Patents

속도 검출 방법 및 속도 검출기 Download PDF

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요시오까요시아끼
이와사끼데쯔야
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

회전 속도에 관련된 펄스의 스트림은 제1 타이머의 제1 타이머 값을 저장하고 제2 타이머를 0에서부터 작동하도록 인터럽트를 구동시킨다. 소정의 고정된 시간 간격으로, 제2 타이머의 제2 타이머 값은 저장된다. 저장된 제1 타이머 값은 입력 스트림에 관련된 제1 속도를 결정하기 위해 샘플링된다. 저장된 제2 타이머 값은 제2 속도를 결정하기 위해 샘플링된다. 제1 및 제2 속도는 입력 스트림에 관련된 최종 회전 속도로서 선택적으로 사용된다.

Description

속도 검출 방법 및 속도 검출기 {Rate Detection Method and Rate Detector}
본 발명은 속도 검출 방법 및 속도 검출기에 관한 것이다.
엔진 제어는 통상 엔진 크랭크샤프트의 현재 상태(예컨대, 크랭크샤프트의 위치 또는 크랭크샤프트의 속도)를 감지하는 것을 포함한다. 디지털 신호 프로세서(DSP)를 사용하는 많은 엔진 제어 시스템은 디지털 변환기에서 정보를 얻을 것을 요구한다. 인코더와 같은 변환기로부터의 정보는 디지털 펄스 스트림의 형태이고 제어받는 기구의 위치를 나타낸다. 펄스 스트림의 진동수는 (변환기에 의해 측정되는 바와 같이) 제어받는 기구의 속력에 의해 구속된다.
변환기로부터의 이러한 위치 펄스 스트림의 진동수 범위는 매우 클 수 있다. 많은 엔진 제어 적용예에서 실린더 내부 공기 질량 계산을 위한 제어 알고리즘과 같은 디지털 제어 알고리즘이, 요구되는 제어 함수를 계산하기 위한 정보를 사용할 수 있도록 크랭크샤프트의 속도 정보를 측정하는 것이 필요하다. 그러나, 현재 가용한 기술은 엔진이 매우 낮은 엔진 속력의 작동 영역 및/또는 엔진이 정지하려는 작동 영역에서 작동할 때 위치 펄스 스트림을 사용하여 속도 정보를 제공하기에 만족스럽지 못하다.
따라서, 현재 가용한 기술의 부족함을 보상할 수 있는 기술이 매우 요망된다.
본 발명의 다른 목적 및 장점은 첨부 도면과 함께 후속하는 설명을 숙독하면 명백해질 것이다.
도1은 본 발명에 따른 예시적 실시예를 기능적 형식으로 나타내는 도면이다.
도2a는 제1 타이머의 타이머 값을 저장하기 위해 펄스의 입력 스트림에 의해 발생된 인터럽트에 응답하여 얻어진 비동기식 데이터를 나타내는 도면이다.
도2b는 제1 속도를 주기적으로 샘플링된 저장 제1 타이머 값의 최종 샘플과 직전 샘플 사이의 간격(차이)의 함수로서 주기적으로 결정하는 것을 나타내는 도면이다.
도3a는 타이머 내용 및 인터럽트에 응답하여 제2 타이머의 비동기식 조작을 나타내는 도면이다.
도3b는 원형 점에 의해 나타난 바와 같이 주기적으로 샘플링된 제1 타이머 값 사이 간격의 계산된 값과 함께, X 마크에 의해 나타난 바와 같이 제2 타이머의 타이머 값의 주기적 샘플링을 나타내는 도면이다.
도4는 본 발명을 구현하는 엔진 제어 시스템의 일부를 설명하는 도면이다.
도5는 인터럽트를 생성하기 위해 사용된 기준 펄스 스트림과 4-실린더 내연 엔진의 형태에서 회전 장치에 연결된 회전 센서의 출력을 설명하는 도면이다.
도6a는 타이머 내용 및 인터럽트에 응답하여 제2 타이머의 비동기식 핸들링을 나타내는, 도3a와 유사한 도면이다.
도6b는 최종 회전 속도를 나타내는, 도2b와 유사한 도면이다.
도7은 제1 및 제2 속도에 기해 최종 회전 속도를 생성하기 위해 사용되는 로직을 설명하는 플로우 다이어그램이다.
도8은 본 발명에 따른 다른 예시적 실시예를 기능적 형식으로 나타내는 도면이다.
도9a는 제1 타이머의 타이머 값을 저장하기 위해 제1 펄스의 입력 스트림에 의해 발생된 인터럽트에 응답하여 얻어진 비동기식 데이터를 나타내는, 도2a와 유사한 도면이다.
도9b는 제2 타이머의 타이머 값을 저장하기 위해 제2 펄스의 입력 스트림에 의해 발생된 인터럽트에 응답하여 얻어진 비동기식 데이터를 나타내는, 도2a와 유사한 도면이다.
도9c는 최종 회전 속도를 도시하는, 도6b와 유사한 도면이다.
도10은 제1 속도를 결정하기 위한 제1 루틴과 제2 속도를 결정하기 위한 제2 루틴의 선택적 사용에 기해 최종 회전 속도를 생성하기 위해 사용되는 로직을 설명하는 플로우 다이어그램이다.
도11은 제1 루틴과 제2 루틴의 선택적 사용에 기해 최종 회전 속도를 생성하기 위해 사용되는 로직을 설명하는 플로우 다이어그램이다.
도12는 제1 루틴과 제2 루틴의 선택적 사용에 기해 최종 회전 속도를 생성하기 위해 사용되는 로직을 설명하는 플로우 다이어그램이다.
본 발명의 목적은 제어받는 기구의 속력에 의해 구속되는 비동기식 펄스의 입력 스트림 프로세싱의 현재 가용 기술의 전술한 불충분함을 보상하는 속도 검출 방법 및/또는 속도 검출기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 하나의 예시적 실시예는 타이머 값과 분석 및 출력을 위해 얻어진 데이터의 주기적 샘플링과 비동기식 디지털 데이터 획득에 맞춰진 타이머 취급을 제공한다.
본 발명에 따른 다른 예시적 실시예는 2개의 상이한 디지털 데이터의 비동기식 디지털 데이터 획득과, 분석 및 출력을 위해 상기 2개의 상이한 디지털 데이터 중 선택된 하나를 주기적으로 샘플링하는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 입력 스트림에 응답하여 인터럽트를 발생시키는 단계와, 상기 인터럽트에 응답하여 제1 타이머의 제1 타이머 값을 저장하는 단계와, 상기 인터럽트에 응답하여 제2 타이머를 0에서부터 작동하도록 설정하는 단계와, 상기 입력 스트림에 관련된 제1 속도를 결정하기 위해 상기 저장된 제1 타이머 값을 샘플링하는 단계와, 제2 속도를 결정하기 위해 상기 제2 타이머의 제2 타이머 값을 샘플링하는 단계와, 상기 제1 및 제2 스트림에 기해 상기 입력 스트림에 관련된 최종 속도를 생성하는 단계를 포함하는 속도 검출 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 제1 입력 스트림에 응답하여 제1 인터럽트를 발생시키는 단계와, 제2 입력 스트림에 응답하여 제2 인터럽트를 발생시키는 단계와, 상기 제1 인터럽트에 응답하여 제1 타이머 값을 저장하는 단계와, 상기 제2 인터럽트에 응답하여 제2 타이머 값을 저장하는 단계와, 상기 제1 입력 스트림에 관련된 제1 속도를 최종 회전 속도로 결정하기 위해 상기 저장된 제1 타이머 값을 샘플링하는 단계를 포함하는 제1 루틴을 선택시 실행하는 단계와, 상기 제2 입력 스트림에 관련된 제2 속도를 최종 회전 속도로 결정하기 위해 상기 저장된 제2 타이머 값을 샘플링하는 단계를 포함하는 제2 루틴을 선택시 실행하는 단계와, 상기 제1 및 제2 루틴 중 하나를 선택하는 단계를 포함하는 속도 검출 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 회전 장치의 회전 속도에 관련된 펄스의 스트림을 출력하는 공급원과, 인터럽트 입력이 상기 공급원의 출력에 연결된 프로그래밍 가능한 신호 프로세서를 포함하는 회전 장치용 속도 검출기가 제공되는데, 상기 신호 프로세서는 상기 인터럽트에 응답하여 제1 타이머의 제1 타이머 값을 저장하고, 상기 인터럽트에 응답하여 제2 타이머를 0에서부터 작동하도록 설정하고, 상기 입력 스트림에 관련된 제1 속도를 결정하기 위해 상기 저장된 제1 타이머 값을 샘플링하고, 제2 속도를 결정하기 위해 상기 제2 타이머의 제2 타이머 값을 샘플링하고, 상기 제1 및 제2 속도에 기해 상기 입력 속도에 관련된 최종 속도를 생성하도록 프로그래밍된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 회전 장치의 회전 속도에 관련된 제1 펄스의 스트림을 출력하는 공급원과, 회전 장치의 회전 속도에 관련된 제2 펄스의 스트림을 출력하는, 회전 장치에 연결된 회전 센서와, 제1 인터럽트 입력이 상기 공급원의 출력에 연결되고 제2 인터럽트 입력이 상기 회전 센서의 출력에 연결된 프로그래밍 가능한 신호 프로세서를 포함하는 회전 장치를 위한 속도 검출기가 제공되고, 상기 신호 프로세서는 상기 제1 인터럽트에 응답하여 제1 타이머 값을 저장하고, 상기 제2 인터럽트에 응답하여 제2 타이머 값을 저장하고, 상기 제1 입력 스트림에 관련된 제1 속도를 최종 회전 속도로 결정하기 위해 상기 저장된 제1 타이머 값을 샘플링하는 단계를 포함하는 제1 루틴을 선택시 실행하고, 상기 제2 입력 스트림에 관련된 제2 속도를 최종 회전 속도로 결정하기 위해 상기 저장된 제2 타이머 값을 샘플링하는 단계를 포함하는 제2 루틴을 선택시 실행하고, 상기 제1 및 제2 루틴 중 하나를 선택하도록 프로그래밍된다.
예시적 실시예들은 비동기식 대 동기식 인터페이스를 위치 신호로부터 속도 검출의 일부로서 제공한다. 도1은 제1 타이머의 시간을 비동기식으로 획득하고, 제2 타이머를 다루며 제2 타이머의 시간을 동기식으로 획득하고, 최종 속도를 생성하기 위해 사용되는 제1 및 제2 속도를 동기식으로 계산하기 위해 디지털 신호 프로세서(DSP)에서 타이머와 다이렉트 메모리 억세스(DMA)의 사용을 도시한다. 구체적으로, 위치 펄스(10)의 스트림은 (1) 제1 타이머(18)로부터 인터럽트의 시간을 가져오고, (2) 이러한 시간을 메모리(예컨대, 램(20)) 위치에 저장하고, (3) 메모리 위치 포인터를 증가시키고, (4) 제 2 타이머(22)를 0에서부터 작동하도록 설정함으로써, DMA(16)을 거쳐 인터럽트를 다루기 위해 디지털 프로세서(14)(예컨대, 내장 메모리를 갖는 DSP)의 제1 인터럽트 입력부(12)로 입력된다. 클럭 펄스 생성기(24)로부터 클럭 펄스의 함수로서 결정되는 타이밍 펄스 스트림은 (5) 제2 타이머(22)로부터 인터럽트의 시간을 가져오고, (6) 이러한 시간을 램(20)의 메모리 위치에 저장하고 (7) 메모리 위치 포인터를 증가시킴으로써, 인터럽트를 다루기 위해 DMA(16)을 거쳐 DSP(14)의 제2 인터럽트 입력부(26)로 입력된다. 속도 루프(28)를 사용하여, 현재 메모리 위치 포인터 및 대응하는 제1 타이머 값을 주기적으로 샘플링하고, 선행 메모리 위치 및 대응하는 제1 타이머 값을 샘플링함으로써, 블록(30)에서 제1 속도 NRPM(A)은 주기적으로 결정되고 계산된다. 블록(30)에서, 샘플링된 2개의 타이머 값 사이의 간격 TREF가 계산되고 제1 속도 NRPM(A)은 상수(K) 및 TREF의 역수의 곱으로 결정된다. 이러한 관계는 다음과 같이 표현된다.
NRPM(A) = K / TREF
여기서 K는 상수이다.
본 기술분야의 숙련자에게 공지된 바와 같이, 0 < TREF < + ∞에 대해 이 함수는 단조 감소한다. 동시에, 속도 루프(28)를 사용하여, 블록(32)에서 현재 메모리 위치 포인터 및 대응하는 제2 타이머 값(Tc) 샘플링함으로써, 제2 속도 NRPM(B)은 주기적으로 결정되고 계산된다. 블록(32)에서, 제2 속도 NRPM(B)은 상수(K) 및 Tc의 역수의 곱으로 결정된다. 이러한 관계는 다음과 같이 표현된다.
NRPM(B) = K / Tc
동시에, 속도 루프(28)를 사용하여, 최종 펄스 속도 NRPM은 블록(34)에서 예컨대 제1 속도 NRPM(A) 및 제2 속도 NRPM(B)을 최종 속도 NRPM으로 선택적으로 사용함으로써 제1 속도 NRPM(A) 및 제2 속도 NRPM(B)에 기해 생성된다. 이러한 선택은 제1 속도 NRPM(A)와 원하는 속도 사이의 차이를 감소시키는 방법으로 수행된다.
도1은 위치 펄스(10)의 시간을 검출하기 위한 제1 타이머(18)와, 선행 위치 펄스로부터 시간 경과를 검출하기 위한 제2 타이머(22)의 사용을 나타낸다. 제1 타이머(18)는 자유 작동하도록 설정된다. 제2 타이머(22)는 0에서부터 작동하도록 설정된다.
도2a는 제1 타이머(18)의 제1 타이머 값(tx, tx+1, tx+2, tx+3, tx+4, tx+5)을 저장하기 위해 위치 펄스(34, 36, 38, 40, 42, 44)에 의해 발생된 인터럽트에 대응하여 얻어진 비동기식 데이터를 도시한다. 도2b는 타이밍 펄스의 스트림에 의해 발생된 인터럽트에 대응하여 24회에 대한 제1 속도 NRPM(A)의 주기적 계산 및 획득된 타이머 값의 주기적 샘플링을 나타낸다. 24회의 인터럽트는 시간을 나타내는 수평선 아래에 1 내지 24로 각각 표시되었다.
도3a는 위치 펄스(34, 36, 38, 40, 42, 44)에 의해 생성된 인터럽트에 대응하여 0에서부터 작동하도록 제2 타이머(22)의 비동기식 설정을 도시한다. 제2 타이머(22)의 내용은 입력 스트림(10)의 선행 펄스로부터의 시간 경과이다. 도3b는 X 마크로 나타난 제2 타이머 값(Tc)의 주기적 샘플링을 도시한다. 또한, 도3b에는 주기적으로 샘플링된 제1 타이머 값 사이에 점으로 나타난 간격 TREF의 계산된 값이 도시된다.
도3b를 참조하면, 원형의 점들은 간격 TREF의 계산된 값을 나타낸다. 각각의 인터럽트(3, 4)에는, 2개의 저장된 제1 타이머 값(tx+1, tx)이 간격(Tc)의 제1 값을 계산하기 위해 샘플링된다. 각각의 인터럽트(5, 6, 7)에는, 2개의 저장된 제1 타이머 값(tx+2, tx+1)이 간격(Tc)의 제2 값을 계산하기 위해 샘플링된다. 각각의 인터럽트(8, 9, 10, 11, 12, 13)에는, 2개의 저장된 제1 타이머 값(tx+3, tx+2)이 간격(Tc)의 제3 값을 계산하기 위해 샘플링된다. 각각의 인터럽트(14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23)에는, 2개의 저장된 제1 타이머 값(tx+4, tx+3)이 간격(Tc)의 제4 값을 계산하기 위해 샘플링된다. 간격(Tc)의 계산된 값은 후속 위치 펄스 직후의 인터럽트까지 각각의 위치 펄스 후에 변하지 않고 남는다는 것을 알게 된다. 수학식1을 사용하여, 제1 속도 NRPM(A)의 값은 주기적으로 계산된다. 제1 속도 NRPM(A)의 계산된 값은 도2b에서 플롯팅되고 선으로 연결되었다. 제1 속도 NRPM(A)은 2개의 후속 펄스 사이의 간격 TREF가 너무 길지 않으면 제어 받는 회전 장치의 속도 정보를 양호한 정확도로 제공한다. 도2a 및 도2b에서 인터럽트(8) 이후의 경우에서와 같이 간격 TREF가 너무 길게 되면, 제1 속도 NRPM(A)에 의해 제공된 속도 정보는 요구되는 제어 함수를 계산하도록 사용될 수 없다. 이것은 제2 속도 NRPM(B)가 제1 속도 NRPM(A)의 부족함을 보상하기 위해 사용되는 곳이다.
계속해서 도3b를 참조하면, X 마크는 제2 타이머(22)의 주기적 샘플링으로 인한 제2 타이머 값(Tc)을 나타낸다. 확실히, 제2 타이머 값(Tc)은 후속 인터럽트(3, 4), 후속 인터럽트(5, 6, 7), 후속 인터럽트(8, 9, 10, 11, 12, 13) 및 후속 인터럽트(14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23)에 대해 0 근방에서부터 증가한다. 식(2)가 명확히 말하는 바와 같이, 제2 속도 NRPM(B)는 0 < Tc < + ∞에 대해 단조 감소한다. 수학식2와 수학식1의 비교는 제2 타이머 값(Tc)이 간격 TREF와 동일할 때, 제2 속도 NRPM(B)이 제1 속도 NRPM(A)와 동일하다는 것을 명확히 나타낸다. 도3b에서, 인터럽트(4, 6, 11, 19)에서, 제2 타이머 값(Tc)은 간격 TREF의 계산된 값과 각각 동일한 것으로 생각된다. 이것은 도2b에서 정사각형으로 나타난 바와 같이 이러한 인터럽트에서 제2 속도 NRPM(B)의 계산된 값은 제1 속도 NRPM(A)의 계산된 값과 각각 동일하게 된다는 것을 의미한다. 도3b에서, 인터럽트(7)에서의 제2 타이머 값(Tc)은 후속 인터럽트(8)에서의 간격 TREF의 계산된 값과 동일한 것으로 생각될 수 있다. 유사하게, 인터럽트(13)에서의 제2 타이머 값(Tc)은 후속 인터럽트(14)에서의 간격 TREF의 계산된 값과 동일한 것으로 생각될 수 있다. 또한, 인터럽트(23)에서의 제2 타이머 값(Tc)은 후속 인터럽트(24)에서의 간격 TREF의 계산된 값과 동일한 것으로 생각될 수 있다. 이것은 도2b에서 삼각형으로 나타난 인터럽트(7, 13, 23)에서의 제2 속도 NRPM(B)의 계산된 값은 후속 인터럽트(8, 14, 24)에서의 제1 속도 NRPM(A)의 계산된 값과 각각 동일하게 된다는 것을 의미한다. 식(2)로부터 명확한 바와 같이, 인터럽트(12)에서의 제2 속도 NRPM(B)의 계산된 값은 사각형에 의해 나타나는 인터럽트(11)에서의 계산된 값과 삼각형에 의해 나타나는 인터럽트(13)에서의 계산된 값을 상호 연결하는 단조 감소선에 있다. 유사하게, 인터럽트(20, 21, 22)에서의 제2 속도 NRPM(B)의 계산된 값은 사각형에 의해 나타나는 인터럽트(19)에서의 계산된 값과 삼각형에 의해 나타나는 인터럽트(23)에서의 계산된 값을 상호 연결하는 단조 감소선에 있다.
다시 도1을 참조하면, 속도 루프(28)의 블록(34)에서, 도2b에서 삼각형 및 사각형에 의해 나타나는 전술한 제2 속도 NRPM(B)의 계산된 값 및 그 중간값은 가용하다면 제1 속도 NRPM(A)의 계산된 값 대신에 최종 속도 NRPM로 사용될 수 있다. 제1 속도 NRPM(A) 및 제2 속도 NRPM(B)에 기해 전술한 방법으로 생성된 최종 속도 NRPM은 속도 정보를 보다 나은 정확도로 제공한다.
도4는 크랭크샤프트(52) 및 캠샤프트(54)를 포함하는 4-실린더 내연 엔진(50)에 대한 엔진 제어 시스템의 일부를 도시한다. 특히, 엔진(50)은 크랭크샤프트(52)를 구동시키고, 그 크랭크샤프트(52)는 다시 자신의 절반 속도로 캠샤프트(54)를 구동시킨다. 크랭크샤프트(52)는 거기에 견고히 연결된 신호 휠(56)을 구동시킨다. 캠샤프트(54)는 신호 휠(58)을 구동시킨다. 위상 센서(60)는 도5에 도시된 바와 같이 펄스 스트림(62)을 제공한다. 펄스 스트림(62)은 캠샤프트(54)의 신호 휠(58)의 일 회전마다 4개의 다른 그룹의 펄스를 포함한다. 펄스 스트림(62)의 각각의 펄스 그룹은 엔진 실린더의 대응하는 것의 60°BDTC에서 나타나는 선도 펄스를 갖는다. 위치 센서(63)는 도5에서 도시된 바와 같이 펄스 스트림(64)을 제공한다. 펄스 스트림(64)은 크랭크샤프트(52)의 신호 휠(56)의 반회전마다 16개의 10°펄스 그룹을 포함하여, 회전당 30°의 간격을 갖는 펄스 그룹은 신호 휠(56)의 일회전마다 2회씩 나타난다. 특히, 이러한 간격은 신호 휠(56)의 반회전마다 한번씩 나타난다. 펄스 스트림(62, 64)은 4개 실린더 각각의 110°BTDC에서 기준 위치를 검출하고 기준(REF) 펄스를 발생시키도록 엔진 제어 유닛(66)에서 분석된다. 도5에서 도시된 바와 같이, REF 펄스(68) 스트림은 크랭크샤프트(52)의 반회전마다 REF 펄스를 포함한다. REF 펄스(68) 스트림은 도1에서 앞서 설명된 DSP(14)의 입력 스트림(10)으로 사용된다. 도4에서, 이러한 DSP는 파단선(14)으로 예시된 사각형 블록에 의해 지시된다.
또한 도1을 참조하면, REF 펄스(68) 스트림은 (1) 제1 타이머(18)로부터 인터럽트의 시간을 가져오고, (2) 이러한 시간을 메모리(예컨대, 램(20)) 위치에 저장하고, (3) 메모리 위치 포인터를 증가시키고, (4) 제 2 타이머(22)를 0에서부터 작동하도록 설정함으로써, 인터럽트를 다루기 위해 DMA(16)을 거쳐 DSP(14)의 제1 인터럽트 입력(12)으로 입력된다. 클럭 펄스 발생기(24)로부터 클럭 펄스의 함수로 결정되는 타이밍 펄스 스트림은 (5) 제2 타이머(22)로부터 인터럽트의 시간을 가져오고, (6) 이러한 시간을 램(20)의 메모리 위치에 저장하고 (7) 메모리 위치 포인터를 증가시킴으로써, 인터럽트를 다루기 위해 DMA(16)을 거쳐 DSP(14)의 제2 인터럽트 입력부(26)로 입력된다. 속도 루프(28)를 사용하여, 블록(30)에서 현재 메모리 위치 포인터 및 대응하는 제1 타이머 값과, 선행 메모리 위치 및 대응하는 제1 타이머 값을 주기적으로 샘플링함으로써, 제1 회전 속도 NRPM(A)(또는 제1 엔진 속도)은 주기적으로 결정되고 계산된다. 블록(30)에서, 상기 샘플링된 2개의 제1 타이머 값 사이의 간격 TREF가 계산되고 제1 속도 NRPM(A)은 다음과 같이 표현되는 식을 계산하여 결정된다.
NRPM(A) = (60 ×1000/TREF) ×(180/360)
동시에, 속도 루프(28)를 사용하여, 블록(32)에서 현재 메모리 위치 포인터 및 대응하는 제2 타이머 값(Tc) 샘플링함으로써, 제2 회전 속도 NRPM(B)은 주기적으로 결정되고 계산된다. 블록(32)에서, 제2 속도 NRPM(B)은 다음과 같이 표현되는 식을 계산하여 결정된다.
NRPM(B) = (60 ×1000/Tc) ×(180/360)
동시에, 속도 루프(28)를 사용하여, 최종 회전 펄스 속도 NRPM(최종 엔진 속도)은 도7에서 도시된 바와 같은 제어 루틴(70)을 주기적으로 실행하여 도6b에서 도시된 바와 같은 방법으로 블록(34)에서 제1 속도 NRPM(A) 및 제2 속도 NRPM(B)에 기해 생성된다.
이제 도7을 참조하면, 제어 루틴(70)은 10 ㎳의 일정 간격으로 실행된다.
도7의 블록(72)에서, 간격(Tc)이 입력된다. 블록(74)에서, 제2 회전 속도 NRPM(B)이 결정된다. 블록(76)에서, 제1 속도 NRPM(A)이 결정된다. 블록(78)에서, 제1 속도 NRPM(A) 및 제2 속도 NRPM(B)은 제1 속도 NRPM(A)이 제2 속도 NRPM(B)보다 작거나 동등한지를 판단하기 위해 상호 비교된다. (예)인 경우에는, 루틴은 블록(80)으로 진행된다. 블록(80)에서, 제1 회전 속도 NRPM(A)은 최종 회전 속도 NRPM로 설정된다. 블록(78)에서, NRPM(A)이 NRPM(B)보다 크다면, 루틴은 블록(82)으로 진행된다. 블록(82)에서, 제2 회전 속도 NRPM(B)은 최종 회전 속도NRPM로 설정된다.
전술한 설명으로부터, 속도 검출기는 엔진이 저속에서 감속될 때 입력 펄스 스트림이 점진적으로 길어지더라도 정확한 속도 정보를 제공한다는 것을 알아야 한다. 다음 펄스가 소정의 시간(T) 기간(도6a 참조)동안 보이지 않는다면, 엔진 제어 유닛(66)은 엔진이 정지하였는가를 판단한다. 예시적 실시예에 따르면, 도6b에서 알 수 있는 바와 같이, 속도 검출기는 엔진 정지 판단 후에도 정확한 속도 정보를 계속 제공한다.
도8은 제1 및 제2 타이머의 시간을 비동기식으로 획득하고, 최종 속도를 생성하기 위해 사용되는 제1 및 제2 속도를 동기식으로 계산하기 위해 DSP에서 타이머 및 DMA의 사용을 도시한다. 특히, REF 펄스(68) 스트림은 (1) 제1 타이머(94)로부터 인터럽트의 시간을 가져오고, (2) 이러한 시간을 메모리(예컨대, 램(96)) 위치에 저장하고, (3) 메모리 위치 포인터를 증가시킴으로써, 인터럽트를 다루기 위해 DMA(92)을 거쳐 디지털 프로세서(90)(예컨대, 내장 메모리를 갖는 DSP)의 제1 인터럽트 입력(88)으로 입력된다. POS 펄스 스트림(64)은 (5) 제2 타이머(100)로부터 인터럽트의 시간을 가져오고, (6) 이러한 시간을 램(96)의 메모리 위치에 저장하고 (7) 메모리 위치 포인터를 증가시킴으로써, 인터럽트를 다루기 위해 DMA(92)을 거쳐 DSP(90)의 제2 인터럽트 입력(98)으로 입력된다. 속도 루프(102)를 사용하여, 2개의 루틴은 최종 회전 속도 NRPM을 제공하도록 선택적으로 실행된다. 루틴이 선택되면, 제1 루틴은 블록(104)에서 주기적으로 실행된다. 제1 루틴에서, 현재 메모리 위치 포인터 및 대응하는 제1 타이머 값을 주기적으로 샘플링하고, 선행 메모리 위치 및 대응하는 제1 타이머 값을 샘플링함으로써, 제1 회전 속도 NRPM(A)은 최종 회전 속도 NRPM을 제공하도록 주기적으로 결정되거나 계산된다. 블록(104)에서, 상기 샘플링된 2개의 제1 타이머 값 사이의 간격 TREF가 계산되고, 제1 속도 NRPM(A)는 수학식3을 계산하여 결정된다. 루틴이 선택되면, 제2 루틴은 블록(106)에서 주기적으로 실행된다. 제2 루틴에서, 현재 메모리 위치 포인터 및 대응하는 제2 타이머 값을 주기적으로 샘플링하고, 선행 메모리 위치 및 대응하는 제2 타이머 값을 샘플링함으로써, 제2 회전 속도 NRPM(C)은 최종 회전 속도 NRPM을 제공하도록 주기적으로 결정되거나 계산된다. 블록(104)에서, 샘플링된 2개의 제2 타이머 값 사이의 간격 TPOS가 계산되고, 제2 속도 NRPM(C)는 다음과 같이 표현되는 식을 계산하여 결정된다. NRPM(C) = (60 ×1000/TPOS) ×(10/360) 제1 및 제2 루틴 사이의 선택은 CPU 계산 상의 상당한 증가없이 제1 회전 속도 NRPM(A)의 최종 회전 속도 NRPM로서의 부족함을 제2 회전 속도 NRPM(C)에 의해 보상하기 위해 블록(108)에서 이뤄진다.
삭제
도9a, 도9b 및 도9c는 엔진이 저속에서 감속될 때 변동을 도시한다. 이러한 작동 조건하에서, 제2 범위는 제2 회전 속도 NRPM(C)을 최종 회전 속도 NRPM으로 사용하기 위해 선택된다. 이러한 선택을 하기 위해 사용될 수 있는 다양한 종류의 로직은 도10 내지 도12와 함께 후속하여 기술될 것이다.
예시적 실시예에서, POS 펄스 스트림(64)은 10/360 회전마다 10°펄스를 가지고, 2개의 펄스 사이의 간격 TPOS는 제2 회전 속도 NRPM(C)을 제공하는 데 사용된다. POS 펄스 스트림이 1/360 회전마다 1°펄스를 가지는 경우에, 단위 시간 당 펄스의 개수는 제2 회전 속도를 계산하기 위해 사용된다.
이제 도10을 참조하면, 제어 루틴(110)은 10 ㎳의 일정 간격으로 실행된다.
도10의 블록(102)에서, 최종 회전 속도 NRPM가 입력된다. 블록(104)에서, 최종 회전 속도 NRPM은 NRPM이 Ns보다 크거나 동등한지를 결정하기 위해 한계 Ns(Ns = 200rpm)와 비교된다. (예)인 경우에는, 루틴은 블록(106)으로 진행된다. 블록(106)에서, 제1 루틴은 제1 회전 속도 NRPM(A)을 최종 회전 속도 NRPM로 결정하기 위해 실행된다. 블록(104)에서, NRPM이 Ns보다 작다면, 루틴은 블록(108)으로 진행된다. 블록(108)에서, 제2 루틴은 제2 회전 속도 NRPM(C)을 최종 회전 속도NRPM로 결정하기 위해 실행된다. 엔진이 200rpm 이상의 속도로 작동할 때 제1 회전 속도 NRPM(A)은 충분히 정확한 속도 정보를 제공한다는 사실 때문에, 한계값 Ns(Ns = 200rpm)가 수립된다. 제2 회전 속도 NRPM(C)의 사용을 200rpm 넘어 고속으로 넓히는 것은 CPU 계산을 증가시킬 수 있다.
도11을 참조하면, 제어 루틴(120)은 10 ㎳의 일정 간격으로 실행된다.
도11의 블록(122)에서, 최종 회전 속도 NRPM은 입력이다. 블록(124)에서, 엔진이 감속으로 작동하고 있는지 판단된다. (예)인 경우에는, 루틴은 블록(126)으로 진행된다. 블록(126)에서, 최종 회전 속도 NRPM은 NRPM이 Nd보다 크거나 동등한지를 결정하기 위해 하한(Nd)과 비교된다. 하한(Nd)은 Nd = Ns - α(여기서, Ns = 200rpm 이고, α는 상수)으로 표현된다. (예)인 경우에는, 루틴은 블록(128)으로 진행된다. 블록(128)에서, 제1 루틴은 제1 회전 속도 NRPM(A)을 최종 회전 속도 NRPM으로 결정하기 위해 실행된다. 블록(126)에서, NRPM이 Nd보다 작다면, 루틴은 블록(130)으로 진행된다. 블록(130)에서, 제2 루틴은 제2 회전 속도 NRPM(C)을 최종 회전 속도 NRPM으로 결정하기 위해 실행된다. 블록(124)에서, 엔진이 감속 상태에 있지 않은 것으로 판단된다면, 루틴은 블록(132)으로 진행된다. 블록(132)에서, 최종 회전 속도 NRPM은 NRPM이 Nd보다 크거나 동등한지를 판단하기 위해 상한(Nu)과 비교된다. 상한(Nu)은 Nu = Ns + α로 표현된다. (예)인 경우에는, 루틴은 블록(134)으로 진행된다. 블록(134)에서, 제1 루틴은 제1 회전 속도 NRPM(A)을 최종 회전 속도 NRPM으로 결정하기 위해 실행된다. 블록(132)에서, NRPM이 Nu보다 작다면, 루틴은 블록(130)으로 진행된다. 블록(130)에서, 제2 루틴은 제2 회전 속도 NRPM(C)을 최종 회전 속도 NRPM으로 결정하기 위해 실행된다.
도12를 참조하면, 엔진 시동 루틴(140)은 10 ㎳의 일정 간격으로 실행된다.
도12의 블록(142)에서, 입력 REF 펄스의 개수가 2보다 크거나 동등한지가 판단된다. (예)인 경우에는, 루틴은 블록(144)으로 진행된다. 블록(144)에서, 제1 루틴은 제1 회전 속도 NRPM(A)을 최종 회전 속도 NRPM으로 판단하기 위해 실행된다. 블록(142)에서, 입력 REF 펄스의 개수가 2보다 작다면, 루틴은 블록(146)으로 진행된다. 블록(146)에서, 제2 루틴은 제2 회전 속도 NRPM(C)을 최종 회전 속도 NRPM으로 결정하기 위해 실행된다.
시동 루틴(140)은 제어 루틴(110) 또는 제어 루틴(120)과 함께 사용될 수 있다.
전술한 기술로부터, 속도 검출기 및 속도 검출 방법은 실린더 내부 공기 질량 계산을 위한 제어 알고리즘에서 사용된다면 요구되는 제어 함수 계산에 향상된 정확도를 제공하는 향상된 속도 정보를 제공한다는 것을 알 수 있을 것이다.
예시적 실시예에서, REF 펄스 스트림은 POS 펄스 스트림에 응답하여 생성된다. 센서는 이러한 REF 펄스 스트림을 출력하기 위해 제공된다.
예시적 실시예에서, 홀 IC 형식의 회전 센서가 사용된다. 회전 센서는 이러한 형식에 제한되지 않는다. 임의의 다른 형식이 사용될 수 있다. 이러한 예는 마그네틱 형식의 회전 센서이다. 다른 예는 전자사진 형식의 회전 센서이다.
본 발명은 특히 예시적 실시예와 함께 기술되었지만, 전술한 관점에서 많은 대체예, 개조예 및 변형예가 본 기술분야의 숙련자에게는 명백하다. 따라서, 첨부된 청구항은 본 발명의 실제 범주 및 사상 내에 있는 이러한 임의의 대체예, 개조예 및 변형예 포함하는 것으로 생각된다.
본 출원은 2001년 3월 2일 출원된 일본 특허 출원 제2001-058579호를 우선권 주장하는데, 그 개시 내용은 여기서 전체적으로 참조되어 합체되었다.

Claims (19)

  1. 입력 스트림에 응답하여 인터럽트를 발생시키는 단계와,
    상기 인터럽트에 응답하여 제1 타이머의 제1 타이머 값을 저장하는 단계와,
    상기 인터럽트에 응답하여 제2 타이머를 0에서부터 작동하도록 설정하는 단계와,
    입력 스트림에 관련된 제1 속도를 결정하기 위해 상기 저장된 제1 타이머 값을 샘플링하는 단계와,
    제2 속도를 결정하기 위해 제2 타이머의 제2 타이머 값을 샘플링하는 단계와,
    제1 및 제2 속도에 기해 입력 스트림에 관련된 최종 속도를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 생성 단계는 제1 속도를 제2 속도와 비교하는 단계와, 제1 및 제2 속도 중 하나를 비교 결과에 응답하여 입력 스트림에 관련된 최종 속도로 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 검출 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 입력 스트림은 회전 장치의 회전 속도에 관련된 펄스를 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 검출 방법.
  4. 제1 입력 스트림에 응답하여 제1 인터럽트를 발생시키는 단계와,
    제2 입력 스트림에 응답하여 제2 인터럽트를 발생시키는 단계와,
    상기 제1 인터럽트에 응답하여 제1 타이머 값을 저장하는 단계와,
    상기 제2 인터럽트에 응답하여 제2 타이머 값을 저장하는 단계와,
    제1 입력 스트림에 관련된 제1 속도를 최종 회전 속도로 결정하기 위해 상기 저장된 제1 타이머 값을 샘플링하는 단계를 포함하는 제1 루틴을 선택시 실행하는 단계와,
    제2 입력 스트림에 관련된 제2 속도를 최종 회전 속도로 결정하기 위해 상기 저장된 제2 타이머 값을 샘플링하는 단계를 포함하는 제2 루틴을 선택시 실행하는 단계와,
    제1 및 제2 루틴 중 하나를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 검출 방법.
  5. 제4항에 있어서, 제1 입력 스트림은 각각의 회전의 제1 고정된 일정 각도 간격으로 발생된 제1 펄스를 포함하고, 제2 입력 스트림은 각각의 회전의 제2 고정된 일정 각도 간격으로 발생된 제2 펄스를 포함하는 것을 특징으로 하는 속도 검출 방법.
  6. 회전장치용 속도 검출기이며,
    회전 장치의 회전 속도에 관련된 펄스의 스트림을 출력하는 공급원과,
    인터럽트 입력이 상기 공급원의 출력에 연결된 프로그래밍 가능한 신호 프로세서를 포함하고,
    상기 신호 프로세서는
    상기 인터럽트에 응답하여 제1 타이머의 제1 타이머 값을 저장하고,
    상기 인터럽트에 응답하여 제2 타이머를 0에서부터 작동하도록 설정하고,
    상기 입력 스트림에 관련된 제1 속도를 결정하기 위해 상기 저장된 제1 타이머 값을 샘플링하고,
    제2 속도를 결정하기 위해 상기 제2 타이머의 제2 타이머 값을 샘플링하고,
    상기 제1 및 제2 속도에 기해 입력 스트림에 관련된 최종 속도를 생성하도록 프로그래밍된 것을 특징으로 하는 속도 검출기.
  7. 제6항에 있어서, 상기 신호 프로세서는 제1 속도를 제2 속도와 비교하고, 입력 스트림에 관련된 최종 속도를 생성에 있어서 제1 및 제2 속도 중 하나를 비교 결과에 응답하여 입력 스트림에 관련된 최종 속도로 선택하도록 프로그래밍된 것을 특징으로 하는 속도 검출기.
  8. 제6항에 있어서, 상기 회전 장치는 엔진인 것을 특징으로 하는 속도 검출기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 신호 프로세서는 제1 속도를 최종 속도로 통상 사용하고, 엔진이 낮은 엔진 속력의 작동 영역에서 감속될 때만 제1 속도를 제2 속도와 비교하고 제1 및 제2 속도 중 더 작은 것을 최종 속도로 선택하도록 프로그래밍된 것을 특징으로 하는 속도 검출기.
  10. 제8항에 있어서, 상기 신호 프로세서는 엔진의 정지를 판단한 후에도 계속 최종 속도를 생성하도록 프로그래밍된 것을 특징으로 하는 속도 검출기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 신호 프로세서는 제2 속도를 소정의 고정된 일정 시간 간격으로 결정하도록 프로그래밍된 것을 특징으로 하는 속도 검출기.
  12. 회전 장치의 회전 속도에 관련된 제1 펄스의 스트림을 출력하는 공급원과,
    회전 장치의 회전 속도에 관련된 제2 펄스의 스트림을 출력하는 회전 장치에 연결된 회전 센서와,
    제1 인터럽트 입력이 상기 공급원의 출력에 연결되고 제2 인터럽트 입력이 회전 센서의 출력에 연결된 프로그래밍 가능한 신호 프로세서를 포함하는 속도 검출기이며,
    상기 신호 프로세서는
    상기 제1 인터럽트에 응답하여 제1 타이머 값을 저장하고,
    상기 제2 인터럽트에 응답하여 제2 타이머 값을 저장하고,
    상기 제1 입력 스트림에 관련된 제1 속도를 최종 회전 속도로 결정하기 위해 상기 저장된 제1 타이머 값을 샘플링하는 단계를 포함하는 제1 루틴을 선택시 실행하고,
    상기 제2 입력 스트림에 관련된 제2 속도를 최종 회전 속도로 결정하기 위해 상기 저장된 제2 타이머 값을 샘플링하는 단계를 포함하는 제2 루틴을 선택시 실행하고,
    제1 및 제2 루틴 중 하나를 선택하도록 프로그래밍된 것을 특징으로 하는 속도 검출기.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 펄스의 스트림은 제1 소정 개수의 각도을 통해 회전 장치의 매 회전마다 일 펄스를 가지고, 상기 제2 펄스의 스트림은 제2 소정 개수의 각도을 통해 회전 장치의 매 회전마다 일 펄스를 가지는 것을 특징으로 하는 속도 검출기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 회전 장치는 엔진인 것을 특징으로 하는 속도 검출기.
  15. 제14항에 있어서, 상기 신호 프로세서는 엔진이 낮은 엔진 속력의 작동 영역에서 작동할 때 제2 루틴을 선택하고, 엔진이 높은 엔진 속력의 작동 영역에서 작동할 때 제1 루틴을 선택하도록 프로그래밍된 것을 특징으로 하는 속도 검출기.
  16. 제14항에 있어서, 상기 신호 프로세서는 제1 및 제2 루틴 중 하나를 새롭게 선택하기 위해 제1 루틴을 실행하여 결정된 최종 회전 속도를 한계값과 비교하도록 프로그래밍된 것을 특징으로 하는 속도 검출기.
  17. 제14항에 있어서, 상기 신호 프로세서는 한계값을 수립하고, 제1 및 제2 루틴 중 하나를 새롭게 선택하기 위해 제1 및 제2 루틴 중 선택된 하나를 실행하여 결정된 최종 회전 속도를 한계값과 비교하도록 프로그래밍된 것을 특징으로 하는 속도 검출기.
  18. 제14항에 있어서, 상기 신호 프로세서는 제1 한계값이 제2 한계값보다 큰 제1 및 제2 한계값을 수립하고, 최종 회전 속도가 제1 한계값보다 크거나 동등할 때 제1 루틴을 새롭게 선택하고, 최종 회전 속도가 제1 한계값보다 작을 때 제2 루틴을 새롭게 선택하도록, 제1 및 제2 루틴 중 선택된 하나를 실행하여 결정된 최종 회전 속도를 제1 한계값과 비교하고, 최종 회전 속도가 제2 한계값보다 크거나 동등할 때 제1 루틴을 새롭게 선택하고 최종 회전 속도가 제2 한계값보다 작을 때 제2 루틴을 새롭게 선택하도록, 엔진이 감속될 때 제1 및 제2 루틴 중 선택된 하나를 실행하여 결정된 최종 회전 속도를 제2 한계값과 비교하도록 프로그래밍된 것을 특징으로 하는 속도 검출기.
  19. 제14항에 있어서, 상기 신호 프로세서는 제1 펄스의 개수를 한계값과 비교하고, 제1 펄스의 개수가 한계값보다 작을 때 제2 루틴을 선택하고, 계수된 제1 펄스의 개수가 한계값보다 크거나 동등할 때 제1 루틴을 선택하도록 프로그래밍된 것을 특징으로 하는 속도 검출기.
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