-
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben eines Drehzahlsensors nach Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Betreiben eines Drehzahlsensors sowie eine Drehzahlsensoreinrichtung mit einer solchen Vorrichtung zum Betreiben eines Drehzahlsensors.
-
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass für sicherheitsrelevante Systeme sowie zur korrekten Ansteuerung unterschiedlicher Antriebssysteme, insbesondere von elektrischen Maschinen, eine aktuelle Drehzahl ermittelt wird. Üblicherweise wird die Drehzahl mittels eines Drehzahlsensors erfasst. Die Drehzahlinformation wird dabei vorzugsweise durch das Abtasten eines magnetischen Encoders oder eines ferromagnetischen Zahnrads ermittelt. Der magnetische Encoder ist beispielsweise als Messwertgeberring mit mehreren gleichmäßig über seinen Umfang verteilt angeordneten Magnetelementen, insbesondere Permanentmagnete, ausgebildet, welche eine abwechselnde magnetische Orientierung aufweisen und ein Magnetpolpaar bilden. Mittels eines oder mehrerer Sensorelemente, die gehäusefest angeordnet sind, werden die Magnetfelder der Magnetelemente bei einer Rotation des Messwertgeberrings erfasst, wobei in Abhängigkeit des magnetischen Flusses des jeweiligen erfassten Magnetfelds einem Steuergerät ein Ausgabestrom mittels einer Stromschnittstelle zur weiteren Verwendung als Drehzahlinformation zur Verfügung gestellt wird. Hierbei wird die Drehzahlinformation als Datenprotokoll, wie beispielsweise als AK-Protokoll oder I-Protokoll, über die Stromschnittstelle an das Steuergerät übertragen. Bei bekannten zur Ermittlung einer Raddrehzahl verwendeten Drehzahlsensoren werden beispielsweise Magnetpolpaarnulldurchgänge erfasst, wobei bei jedem Magnetpolpaarnulldurchgang, d.h. einem Vorzeichenwechsel der erfassten Magnetfeldstärke, ein so genannter „Speed-Puls“ erzeugt wird. Die kleinste Messeinheit ist ein Tick, wobei ein Tick beispielsweise einem zeitlichen Abstand zwischen zwei Speed-Pulsen entspricht. Bei einem Raddrehzahlsensor kann der zeitliche Abstand zwischen zwei Ticks bzw. Speed-Pulsen in Abhängigkeit von einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit in eine Wegstrecke umgerechnet werden, welche ein Rad an einer Straßenkontaktfläche zurücklegt. Damit kann festgelegt werden, nach welcher zurückgelegten Wegstrecke ein Steuergerät Drehzahlinformationen von einem an einem Rad angeordneten Drehzahlsensor erhält. Die zurückgelegte Wegstrecke zwischen zwei Ticks bzw. Speed-Pulsen nimmt bei kleineren Radumfängen oder mit einer größeren Anzahl von Magnetelementen bzw. Magnetpolpaaren ab, während die Auflösung des Drehzahlsensors zunimmt. Somit kann zur Erhöhung der Auflösung die Anzahl der Magnetelemente bzw. Magnetpolpaare des Encoders erhöht werden. Als Folge des Einsatzes von Encodern mit einer höheren Magnetpolpaaranzahl verringert sich jedoch die magnetische Flussdichte der Encoder. Zudem nehmen die Herstellungskosten für solche Encoder zu. Alternativ können zur Erhöhung der Auflösung des Drehzahlsensors zusätzlich zum Magnetpolpaarnulldurchgang weitere Ticks bzw. Speed-Pulse erzeugt werden. Grundsätzlich führen die zusätzlich erzeugten Ticks bzw. Speed-Pulse zu einer höheren Auflösung des Drehzahlsensors und zu einer höheren Übertragungsfrequenz der Drehzahlinformation an das Steuergerät. Die sich so ergebende höhere Übertragungsfrequenz der Drehzahlinformation kann unter Beibehaltung der Parameter nicht über die bekannten Datenprotokolle übertragen werden, da es bei hohen Geschwindigkeiten nicht mehr möglich ist, vollständige Datenprotokolle zu übertragen. Bei hohen Geschwindigkeiten folgen die Ticks bzw. Speed-Pulse und damit die Datenprotokolle zu kurz aufeinander, so dass sich die Datenprotokolle gegenseitig beeinflussen oder Protokollbits des Datenprotokolls abgeschnitten werden.
-
Aus der
DE 10 2015 213 572 A1 sind ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben eines Drehzahlsensors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sowie eine gattungsgemäße Drehzahlsensoreinrichtung bekannt. Der Drehzahlsensor umfasst einen Signalgeberring, der mehrere gleichmäßig über seinen Umfang mit abwechselnder magnetischer Orientierung verteilt angeordnete Magnetelemente aufweist, und einen Signalempfänger, der mindestens zwei Sensorelemente zum Erfassen der Magnetfelder der Magnete aufweist, wobei die Sensorelemente gleichmäßig beabstandet zueinander angeordnet sind, und wobei in Abhängigkeit der durch die Sensorelemente erfassten Magnetfeldstärken Informationsbits erzeugt und als Drehzahlinformationssignal zur Verfügung gestellt werden. Hierbei wird in Abhängigkeit von einer ermittelten Drehzahl des Signalgeberrings wenigstens ein Zusatzdrehzahlinformationssignal erzeugt und dem Drehzahlinformationssignal hinzugefügt. Das Zusatzdrehzahlinformationssignal wird in Abhängigkeit von einer erfassten Magnetfeldstärke erzeugt, sodass durch Vorgabe von Grenzwerten erreicht werden kann, dass das Zusatzinformationsbit oder Zusatzdrehzahlinformationssignal bei einer oder mehreren unterschiedlichen Magnetfeldstärken zusätzlich ausgegeben wird, um dadurch die Drehzahlinformation zu erhöhen. Somit kann die Signalauflösung bzw. die Auflösung der Drehzahlinformation durch das zusätzliche Zusatzdrehzahlinformationssignal, relativ zu Anzahl und Anordnung der Magnetelemente des Signalgeberrings erhöht werden. Das Zusatzdrehzahlinformationssignal wird in Abhängigkeit von der erfassten Drehzahl hinzugefügt, und nur so lange erzeugt, bis die ermittelte Drehzahl eine vorgebbare Grenzdrehzahl oder Schwellgeschwindigkeit überschreitet. Damit wird die Drehzahlauflösung nur in einem unterhalb der Grenzdrehzahl liegenden Drehzahlbereich zur Verfügung gestellt. Dadurch können bei langsamen Fahrgeschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs die Drehzahl der Antriebsmaschine sowie ein Fahrweg des Kraftfahrzeugs besonders genau bestimmt werden. Das Verfahren wird insbesondere dann durchgeführt, wenn ein Parkvorgang, insbesondere eine automatisierter Parkvorgang durchgeführt wird.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Das Verfahren zum Betreiben eines Drehzahlsensors mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie die Vorrichtung zum Betreiben eines Drehzahlsensors mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 11 und die Drehzahlsensoreinrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 12 haben jeweils den Vorteil, dass auch bei einer hohen Drehzahlen des Messwertgeberrings oder einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit bei gleichzeitig hoher Signalauflösung bzw. hoher Auflösung der Drehzahlinformation, welche durch die Anzahl von vollständig übertragbaren Datenprotokollen bestimmt wird, kein Beschnitt von Protokollbits der Datenprotokolle erfolgt.
-
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen ein Verfahren zum Betreiben eines Drehzahlsensors, insbesondere eines Fahrzeugs, zur Verfügung. Der Drehzahlsensor umfasst einen Messwertgeberring, welcher mehrere gleichmäßig über seinen Umfang verteilte wechselnde Magnetfelder erzeugt, und einen Messwertaufnehmer, der mindestens zwei gleichmäßig beabstandet zueinander angeordnete Sensorelemente zum Erfassen der Magnetfelder des Messwertgeberrings aufweist. Zudem werden in Abhängigkeit eines durch die Sensorelemente erfassten magnetischen Flusses Drehzahlinformationen erzeugt, welche über ein Datenprotokoll mit mindestens einem Protokollbit als Stromsignal ausgebbar sind. Das mindestens eine Protokollbit weist eine vorgegebene Signalpulsbreite auf. Das Datenprotokoll umfasst die Drehzahlinformation und mindestens eine Zusatzinformation. Hierbei wird die Signalpulsbreite der Protokollbits in Abhängigkeit von einer Drehzahl des Messwertgeberrings oder einer Fahrzeuggeschwindigkeit vorgegeben, sodass eine vorgegebene Anzahl von vollständigen Datenprotokollen ohne Beschnitt von Protokollbits übertragen wird.
-
Zudem wird eine Vorrichtung zum Betreiben eines Drehzahlsensors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, welcher einen Messwertgeberring, welcher mehrere gleichmäßig über seinen Umfang verteilte wechselnde Magnetfelder erzeugt, und einen Messwertaufnehmer mit mindestens zwei gleichmäßig beabstandet zueinander angeordneten Sensorelementen zum Erfassen der Magnetfelder des Messwertgeberrings aufweist, mit einer Auswerte- und Steuereinheit vorgeschlagen, welche in Abhängigkeit des durch die Sensorelemente erfassten magnetischen Flusses Drehzahlinformationen erzeugt und ein Datenprotokoll mit mindestens einem Protokollbit als Stromsignal ausgibt. Hierbei ist die Auswerte- und Steuereinheit speziell dazu ausgebildet, das oben genannte erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen und das Stromsignal auszugeben.
-
Des Weiteren wird eine Drehzahlsensoranordnung für ein Fahrzeug, mit einem Drehzahlsensor, welcher einen Messwertgeberring, welcher mehrere gleichmäßig über seinen Umfang verteilte wechselnde Magnetfelder erzeugt, und einen Messwertaufnehmer mit mindestens zwei gleichmäßig beabstandet zueinander angeordneten Sensorelementen zum Erfassen eines magnetischen Flusses des Messwertgeberrings aufweist, und mit einer solchen Vorrichtung zum Betreiben des Drehzahlsensors vorgeschlagen.
-
Der Messwertgeberring zur Erzeugung der wechselnden Magnetfelder beispielsweise mehrere gleichmäßig über seinen Umfang mit abwechselnder magnetischer Orientierung verteilt angeordnete Magnetelemente aufweisen. Alternativ kann der Messwertgeberring als ferromagnetisches Zahnrad ausgeführt werden.
-
Unter der Auswerte- und Steuereinheit kann vorliegend eine elektrische Baugruppe verstanden werden, welches erfasste Sensorsignale verarbeitet bzw. auswertet. Die Auswerte- und Steuereinheit kann mindestens eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Auswerte- und Steuereinheit beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm von der Auswerte- und Steuereinheit ausgeführt wird.
-
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Verfahrens zum Betreiben eines Drehzahlsensors möglich.
-
Besonders vorteilhaft ist, dass die vorgebbare Anzahl von vollständig zu übertragenden Datenprotokollen durch die gewünschte Auflösung bestimmt werden kann. Dadurch kann die Signalpulsbreite an die gewünschte Auflösung angepasst werden.
-
In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann die Signalpulsbreite der Protokollbits für ein korrespondierendes Fahrzeug fest vorgegeben werden. So kann die Signalpulsbreite der Protokollbits beispielsweise in Abhängigkeit von einer Fahrzeughöchstgeschwindigkeit vorgegeben und eingestellt werden. Dadurch kann die Signalpulsbreite der Protokollbits in vorteilhafter Weise an verschiedene Fahrzeugmodelle individuell angepasst werden. Die fest vorgegebene Signalpulsbreite der Protokollbits kann beispielsweise bei der Fahrzeugherstellung programmiert werden.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann die Signalpulsbreite der Protokollbits alternativ während des Fahrbetriebs vorgegeben und eingestellt werden. So kann die Vorgabe der Signalpulsbreite der Protokollbits beispielsweise in vorgegebenen Stufen erfolgen. Hierbei können die einzelnen Stufen der Signalpulsbreite der Protokollbits jeweils einem Drehzahlbereich oder einem Geschwindigkeitsbereich zugeordnet werden.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann die mindestens eine Zusatzinformation zumindest eine Drehrichtungsinformation umfassen.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann die Erzeugung des Datenprotokolls auf einem AK-Protokoll basieren, welches das Datenprotokoll mit mehreren Protokollbits als Stromsignal ausgibt. Hierbei kann das Datenprotokoll die Drehzahlinformation als erstes Protokollbit und die mindestens eine Zusatzinformation als Datenwort mit weiteren Protokollbits umfassen. So kann das erste Protokollbit einem „Speed-Puls“ entsprechen und im korrespondierenden Stromsignal beispielsweise einen ersten Stromwert aufweisen. Die nachfolgende Protokollbits definieren den Dateninhalt der mindestens einen Zusatzinformation und weisen entweder einen zweiten Stromwert oder einen dritten Stromwert auf, welche jeweils einen Logikwert repräsentieren. Hierbei ist der erste Stromwert größer als der zweite Stromwert, welcher größer als der dritte Stromwert ist. Zudem kann der zweite Stromwert einen hohen Logikwert „High“ repräsentieren und der dritte Stromwert kann einen niedrigen Logikwert „Low“ repräsentieren.
-
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens kann die Erzeugung des Datenprotokolls auf einem I-Protokoll basieren, welches das Datenprotokoll mit einem einzigen Protokollbit als Stromsignal ausgibt. Hierbei kann das Datenprotokoll die Drehzahlinformation als Signalflanke des einzigen Protokollbits und die mindestens eine Zusatzinformation als Signalpulsbreite des einzigen Protokollbits umfassen. So kann das einzige Protokollbit einem „Speed-Puls“ entsprechen und in Abhängigkeit der zu übertragenden Zusatzinformation eine erste Signalpulsbreite, welche eine Drehrichtung im Gegenuhrzeigersinn repräsentiert, oder eine längere zweite Signalpulsbreite aufweisen, welche eine Drehrichtung im Uhrzeigersinn repräsentiert.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
-
Figurenliste
-
- 1 zeigt eine schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Drehzahlsensoranordnung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Betreiben eines Drehzahlsensors.
- 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Magnetelements der erfindungsgemäßen Drehzahlsensoranordnung aus 1 und des Verlaufs der korrespondierenden Magnetfeldstärke und eines basierend auf einem AK-Protokoll erzeugten ersten Stromsignals.
- 3 zeigt eine schematische Darstellung des zeitlichen Verlaufs eines auf dem AK-Protokoll basierenden Datenprotokolls und des korrespondierenden Stromsignals.
- 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Magnetelements der erfindungsgemäßen Drehzahlsensoranordnung aus 1 und des Verlaufs der korrespondierenden Magnetfeldstärke und eines basierend auf einem I-Protokoll erzeugten zweiten Stromsignals.
-
Ausführungsformen der Erfindung
-
Wie aus 1, 2 und 4 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drehzahlsensoranordnung 10 für ein Fahrzeug einen Drehzahlsensor 1 und eine Vorrichtung 12 zum Betreiben des Drehzahlsensors 1. Der Drehzahlsensor 1 weist einen Messwertgeberring 3 und einen Messwertaufnehmer 5 auf. Der Messwertgeberring 3 erzeugt mehrere gleichmäßig über seinen Umfang verteilte wechselnde Magnetfelder. Der Messwertaufnehmer 5 weist mindestens zwei Sensorelemente 7A, 7B zum Erfassen eines magnetischen Flusses B des Messwertgeberrings 3 auf, wobei die Sensorelemente 7A, 7B gleichmäßig beabstandet zueinander angeordnet sind.
-
Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Messwertgeberring 3 48 Magnetelemente 3.1, welche mit abwechselnder magnetischen Orientierung gleichmäßig verteilt über einen Umfang des Messwertgeberrings 3 angeordnet sind und die wechselnden Magnetfelder erzeugen, und von denen beispielhaft nur ein Magnetelement 3.1 dargestellt ist. Wie aus 2 und 4 weiter ersichtlich ist, umfassen die Magnetelemente 3.1 jeweils einen magnetischen Nordpol N und einen magnetischen Südpol S, welche gemeinsam ein Magnetpolpaar S, N bilden. Bei einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Messwertgeberring 3 als ferromagnetischen Zahnrad ausgebildet, welches die wechselnden Magnetfelder erzeugt,
-
Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, umfasst die Vorrichtung 12 zum Betreiben eines Drehzahlsensors 1, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, eine Auswerte- und Steuereinheit 14, welche in Abhängigkeit eines durch die Sensorelemente 7A, 7B erfassten magnetischen Flusses B Drehzahlinformationen DIP, DIF erzeugt, welche über ein Datenprotokoll DP-A, DP-I mit mindestens einem Protokollbit SP1, SP2, B0 bis B8 als Stromsignal IS-A, IS-B ausgebbar sind. Hierbei ist die Auswerte- und Steuereinheit 14 speziell dazu ausgebildet ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Drehzahlsensors 1 durchzuführen und das Stromsignal IS-A, IS-I einem Steuergerät ECU zur Verfügung zu stellen.
-
Wie aus 2 bis 4 weiter ersichtlich ist, erzeugt das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Drehzahlsensors 1, insbesondere eines Fahrzeugs, in Abhängigkeit des durch die Sensorelemente 7A, 7B erfassten magnetischen Flusses B Drehzahlinformationen DIP, DIF, welche jeweils über ein Datenprotokoll DP-A, DP-I mit mindestens einem Protokollbit SP1, SP2, B0 bis B8 als Stromsignal IS-A, IS-I ausgebbar sind, wobei das mindestens eine Protokollbit SP1, SP2, B0 bis B8 eine vorgegebene Signalpulsbreite tp, tpR, tpZR, tpL, tpZL aufweist. Das Datenprotokoll DP umfasst die Drehzahlinformation DIP, DIF und mindestens eine Zusatzinformation. Hierbei wird die Signalpulsbreite tp, tpR, tpZR, tpL, tpZL der Protokollbits SP1, SP2, B0 bis B8 in Abhängigkeit von einer Drehzahl des Messwertgeberrings 3 oder einer Fahrzeuggeschwindigkeit vorgegeben, sodass eine vorgegebene Anzahl von vollständigen Datenprotokollen DP ohne Beschnitt von Protokollbits SP1, SP2, B0 bis B8 übertragen wird.
-
Wie aus 2 und 4 weiter ersichtlich ist, wird der Verlauf des magnetischen Flusses B der einzelnen Magnetelemente 3.1 des Messwertgeberrings 3 ausgewertet, um die Drehzahl eines Fahrzeugrades zu ermitteln und in eine Wegstrecke umzurechnen, welche das Fahrzeugrad an einer Straßenkontaktfläche zurücklegt. Hierbei erfassen die mindestens zwei Sensorelemente 7A, 7B Nulldurchgänge der Magnetsegmente 3.1 bzw. der Magnetpaare S, N, an welchem ein Vorzeichenwechsel des erfassten magnetischen Flusses B erfolgt und ein so genannter „Speed-Puls“ erzeugt und als erstes Protokollbit SP1, SP2 ausgegeben wird. Die mindestens eine Zusatzinformation umfasst bei den dargestellten Ausführungsbeispielen zumindest eine Drehrichtungsinformation. Wie oben bereits ausgeführt ist, ist die kleinste Messeinheit ein Tick, welcher in den beschriebenen Ausführungsbeispielen einer zurückgelegten Wegstrecke zwischen zwei Speed-Pulsen entspricht.
-
Um eine höhere Auflösung zu erreichen, werden in den dargestellten Ausführungsbeispielen zusätzlich zu den Magnetpolnulldurchgängen weitere Speed-Pulse und Drehzahlinformationen DIP, DIF erzeugt und als Stromsignale IS-A, IS-I ausgegeben. So kann die Auflösung beispielsweise verdreifacht werden, wenn zusätzlich zu den Nulldurchgängen der Magnetpole S, N beispielswiese zusätzlich ein Nulldurchgang plus 60° und ein Nulldurchgang plus 120° verwendet werden, um die Speed-Pulse und Drehzahlinformationen DIP, DIF zu erzeugen. Damit kann festgelegt werden, nach welcher zurückgelegten Wegstrecke das Steuergerät ECU Drehzahlinformationen von einem an einem Rad angeordneten Drehzahlsensor erhält.
-
Wie aus 2 und 3 ersichtlich ist, basiert im dargestellten Ausführungsbeispiel die Erzeugung eines ersten Stromsignals IS-A auf einem AK-Protokoll. Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Datenprotokoll DP-A bzw. das korrespondierende Stromsignal IS-A ein erstes Protokollbit SP1 mit einer Signalpulsbreite tp, welches einen Speed-Puls SP1 repräsentiert. Das erste Protokollbit SP1 ist von zwei nicht näher bezeichnetes Abstandsbits mit einer halben Signalpulsbreite tp/2 eingerahmt. Zudem umfasst das Datenprotokoll DP-A neun Protokollbits B0 bis B8, welche zusätzliche Dateninhalte der mindestens einen Zusatzinformation repräsentieren und ebenfalls die Signalpulsbreite tp aufweisen. Somit weist ein Datenprotokoll DP-A bzw. ein korrespondierendes Stromsignal IS-A ein Länge von 11 Signalpulsbreiten tp auf, was bei der Verwendung des AK-Protokolls V4.0, welches eine feste Signalpulsbreite tp von 50µs für die Protokollbits SP1, B0 bis B8 verwendet, einer Länge von 550µs entspricht. Bei Verwendung des AK-Protokolls V4.0 und einem Messwertgeberring 3 mit 48 Magnetelementen 3.1 bzw. Magnetpolpaaren, kann die sich so ergebende höhere Übertragungsfrequenz der Stromsignale IS-A bzw. der Datenprotokollen DP-A bereits bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten von ca. 50km/h nicht mehr übertragen werden, ohne dass sich die aufeinanderfolgenden Datenprotokolle DP-A bzw. Stromsignale IS-A gegenseitig beeinflussen bzw. Protokollbits B0 bis B8 abgeschnitten werden und das erste Protokollbit SP1 bzw. der korrespondierende Speed-Puls korrumpiert wird. Neben der Drehrichtung kann die mindestens eine Zusatzinformation eine Information darüber enthalten, ob der korrespondierende Speed-Puls bzw. das Datenprotokoll DP-A auf einem Nulldurchgang der Magnetpolpaare S, N basiert oder nicht. So kann beispielsweise ein drittes Protokollbit B2 der Protokollbits B0 bis B8 auf den Datenwert „High“ gesetzt werden, wenn der erzeugte Speed-Puls bzw. das erzeugte Datenprotokoll DP-A auf einem Nulldurchgang der Magnetpolpaare S, N basiert. Alternativ kann das dritte Protokollbit B2 der Protokollbits B0 bis B8 auf den Datenwert „Low“ gesetzt werden, wenn der erzeugte Speed-Puls bzw. das erzeugte Datenprotokoll DP-A nicht auf einem Nulldurchgang der Magnetpolpaare S, N basiert.
-
Die zugrundeliegende Idee der Erfindung ist die Vervielfachung der Übertragungsrate durch Teilung der Signalpulsbreite tp. Für eine Verdoppelung der Übertragungsrate ist eine Halbierung der Signalpulsbreite tp und für eine Vervierfachung der Übertragungsrate ist eine Vierteilung der Signalpulsbreite tp erforderlich usw. Da die Robustheit in Bezug auf Störsignale, EMV usw. der Stromschnittstelle mit abnehmender Signalpulsbreite tp abnimmt, sollte in Abhängigkeit der Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des Messwertgeberrings 3 eine möglichst lange Signalpulsbreite tp vorgegeben und eingestellt werden.
-
Wie oben bereits ausgeführt ist, wird die vorgebbare Anzahl von vollständig zu übertragenden Datenprotokollen DP im dargestellten Ausführungsbeispiel durch die gewünschte Auflösung des Drehzahlsensors 1 bestimmt.
-
Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Signalpulsbreite tp der Protokollbits SP1, B0 bis B8 während des Fahrbetriebs vorgegeben und eingestellt. Hierbei erfolgt die Vorgabe der Signalpulsbreite tp der Protokollbits SP1, B0 bis B8 in vorgegebenen Stufen. Die einzelnen Stufen der Signalpulsbreite tp der Protokollbits SP1, B0 bis B8 sind jeweils einem Geschwindigkeitsbereich oder Drehzahlbereich zugeordnet. So kann beispielsweise in einem ersten Geschwindigkeitsbereich von 0 bis 50km/h eine erste Signalpulsbreite tp von 50µs vorgegeben und eingestellt werden. In einem zweiten Geschwindigkeitsbereich von 50 bis 100km/h kann eine zweite Signalpulsbreite tp von 25µs vorgegeben und eingestellt werden. Durch die zweite Signalpulsbreite tp = 25µs verdoppelt sich die mögliche Übertragungsfrequenz der Stromsignale IS-A bzw. der Datenprotokolle DP-A im Vergleich zur ersten Signalpulsbreite tp = 50µs. In einem dritten Geschwindigkeitsbereich von 100 bis 150km/h kann eine dritte Signalpulsbreite tp von 16,7µs vorgegeben und eingestellt werden usw. Durch die dritte Signalpulsbreite tp = 16,7µs verdreifacht sich die mögliche Übertragungsfrequenz der Stromsignale IS-A bzw. der Datenprotokolle DP-A im Vergleich zur ersten Signalpulsbreite tp = 50µs.
-
Bei einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Signalpulsbreite tp der Protokollbits SP1, B0 bis B8 für ein korrespondierendes Fahrzeug fest vorgegeben. Hierbei kann die Signalpulsbreite tp der Protokollbits SP1, B0 bis B8 in Abhängigkeit von einer Fahrzeughöchstgeschwindigkeit vorgegeben und eingestellt werden. So wird die Signalpulsbreite tp der Protokollbits SP1, B0 bis B8 beispielsweise so vorgegebenen, dass bei der gewünschten Auflösung alle Datenprotokolle DP bzw. Stromsignale IS-A auch bei der Fahrzeughöchstgeschwindigkeit vollständig übertragen werden.
-
Wie aus 2 und 3 weiter ersichtlich ist, umfasst das Datenprotokoll DP-A bzw. das Stromsignal IS-A zwei verschiedene Protokollbits SP1, B0 bis B8, welche sich in ihrer Signalamplitude unterscheiden. Wie aus 3 weiter ersichtlich ist, wird das erste Protokollbit SP1 bzw. der Speed-Puls mit einem ersten Stromwert IH = 28mA übertragen. Die nachfolgenden Protokollbits B0 bis B8, definieren den Dateninhalt der mindestens einen Zusatzinformation und werden entweder mit einem zweiten Stromwert IM = 14mA oder mit einem dritten Stromwert IL = 7mA übertragen. Hierbei repräsentiert der zweite Stromwert IM einen hohen Logikwert „High“ und der dritte Stromwert IL repräsentiert einen niedrigen Logikwert „Low“.
-
Ausführungsformen der Erfindung können auch ein PWM-Protokoll mit Drehrichtungsangabe anwenden, das auch als I-Protokoll bezeichnet wird. Wie aus 4 weiter ersichtlich ist, gibt das bekannte I-Protokoll das Datenprotokoll DP-I mit einem einzigen Protokollbit SP2 als Stromsignal IS-I aus. Hierbei umfasst das Datenprotokoll DP-I die Drehzahlinformation DIF als Signalflanke, hier die ansteigenden Flanke, des einzigen Protokollbits SP2 und die mindestens eine Zusatzinformation als Signalpulsbreite tpR, tpZR, tpL, tpZL des Protokollbits SP2. Im dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht das einzige Protokollbit SP2 einem „Speed-Puls“, welcher entweder eine erste Signalpulsbreite tpL, welche eine Drehrichtung im Gegenuhrzeigersinn repräsentiert, oder eine längere zweite Signalpulsbreite tpR aufweist, welche eine Drehrichtung im Uhrzeigersinn repräsentiert. Im bekannten I-Protokoll entspricht die erste Signalpulsbreite tpL einem Wert von 90µs und die zweite Signalpulsbreite tpR entspricht einem Wert von 180µs.
-
Bei Verwendung des bekannten I-Protokolls und einem Messwertgeberring 3 mit 48 Magnetelementen 3.1 bzw. Magnetpolpaaren, kann die sich so ergebende höhere Übertragungsfrequenz der Stromsignale IS-I bzw. der Datenprotokolle DP-I bereits bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten nicht mehr übertragen werden, ohne dass sich die aufeinanderfolgenden Datenprotokolle DP-I bzw. Stromsignale IS-I gegenseitig beeinflussen und das einzige Protokollbit SP2 bzw. der korrespondierende Speed-Puls korrumpiert wird. Daher wird analog zum ersten Ausführungsbeispiel durch Teilung der Signalpulsbreiten tpL, tpR die Übertragungsrate entsprechend vervielfacht.
-
Auch bei dieser Ausführungsform werden die verschiedenen Signalpulsbreiten tpL, tpR in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des Messwertgeberrings 3 vorgegeben und eingestellt. So können die verschiedenen Signalpulsbreiten tpL, tpR das bekannten I-Protokoll beispielsweise halbiert oder geviertelt werden, um trotz höherer Auflösung alle Datenprotokolle DP-I bzw. Stromsignale IS-I auch bei höheren Geschwindigkeiten vollständig übertragen zu können. Hierbei können die vorgegebenen Signalpulsbreiten tpL, tpR des einzigen Protokollbits SP2 des auf dem IK-Protokoll basierenden Datenprotokoll DP-I analog zu dem auf dem AK-Protokoll basierenden Datenprotokoll DP_A während des Fahrbetriebs vorgegeben und eingestellt werden. Auch hier kann die Vorgabe der Signalpulsbreiten tpL, tpR des Protokollbits SP2 in vorgegebenen Stufen erfolgen, welche jeweils einem Geschwindigkeitsbereich oder Drehzahlbereich zugeordnet sind. Alternativ können die Signalpulsbreiten tpL, tpR des Protokollbits SP2 für ein korrespondierendes Fahrzeug in Abhängigkeit von einer Fahrzeughöchstgeschwindigkeit fest vorgegeben und eingestellt.
-
Neben der Drehrichtung kann die mindestens eine Zusatzinformation eine Information darüber enthalten, ob der korrespondierende Speed-Puls bzw. das Datenprotokoll DP-I auf einem Nulldurchgang der Magnetpolpaare S, N basiert oder nicht. So können beispielsweise die vorgegebenen Signalpulsbreiten tpL, tpR der Datenprotokolle DP-I um einen vorgegebenen Wert von beispielsweise 15µs gekürzt werden, wenn der erzeugte Speed-Puls bzw. das erzeugte Datenprotokoll DP-I nicht auf einem Nulldurchgang der Magnetpolpaare S, N basiert. Dadurch ergibt sich bei einer Halbierung der vorgegebenen ersten Signalpulsbreite tpL des einzigen Protokollbits SP2 auf einen Wert von 45µs für die verkürzte erste Signalpulsbreite tpZL des einzigen Protokollbits SP2 ein Wert von 30µs. Für die auf einen Wert von 90µs halbierte zweite Signalpulsbreite tpR ergibt sich eine verkürzte zweite Signalpulsbreite tpZR mit einem Wert von 75µs. Selbstverständlich können auch andere Werte für die Teilung oder Verkürzung der Signalpulsbreiten tpL, tpR verwendet werden. Hierbei werden die Werte so gewählt, dass die verkürzte zweite Signalpulsbreite tpZR immer länger als die erste Pulsbreite tpL ist.
-
Ausführungsformen der Erfindung können beispielsweise in Fahrzeugen eingesetzt werden, welche eine automatisierte Einparkfunktion und daher eine höhere Auflösung des Drehzahlsensors aufweisen. Dadurch können dynamischere Einparkregelzyklen umgesetzt werden, so dass die Wartezeit beim Einparken des Fahrzeugs reduziert werden kann.
-
Das erfindungsgemäßen Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware umgesetzt werden, und ist im dargestellten Ausführungsbeispiel in der Auswerte- und Steuereinheit 14 implementiert.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102015213572 A1 [0003]
