DE10333973A1 - Pulse generator arrangement for determining the positional angle and rate of rotation of an engine especially a vehicle starter motor using the same pulse generator wheel for both measurements - Google Patents

Pulse generator arrangement for determining the positional angle and rate of rotation of an engine especially a vehicle starter motor using the same pulse generator wheel for both measurements Download PDF

Info

Publication number
DE10333973A1
DE10333973A1 DE2003133973 DE10333973A DE10333973A1 DE 10333973 A1 DE10333973 A1 DE 10333973A1 DE 2003133973 DE2003133973 DE 2003133973 DE 10333973 A DE10333973 A DE 10333973A DE 10333973 A1 DE10333973 A1 DE 10333973A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sensors
wheel
arrangement according
measuring
measuring arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE2003133973
Other languages
German (de)
Inventor
Barlas Turgay
Beqir Pushkolli
Alexander Seufert
Jochen Reiter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE2003133973 priority Critical patent/DE10333973A1/en
Publication of DE10333973A1 publication Critical patent/DE10333973A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—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
    • G01D5/12—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
    • G01D5/14—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 the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—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 the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—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 the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—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
    • G01D5/12—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
    • G01D5/244—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
    • 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
    • G01D5/2451—Incremental encoders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • G01P3/481—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals
    • G01P3/487—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage of pulse signals delivered by rotating magnets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/08—Circuits or control means specially adapted for starting of engines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
    • H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
    • H02K29/08—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

The measuring arrangement includes a pulse generator wheel (3) and several sensors (7-9) which cooperate with the wheel. The sensors for measuring the angle and also the sensors for measuring the rate of rotation cooperate with the same pulse generator wheel. The wheel preferably has a series of teeth with which the sensors cooperate. Preferably at least one of the sensors works according to the Differential Hall principle. Most preferably all of the sensors are identical.

Description

Die Erfindung betrifft eine Messanordnung zur Erfassung des Lagewinkels und der Drehzahl einer Maschine, insbesondere eines Startergenerators, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a measuring arrangement for detecting the positional angle and the speed of a machine, in particular a starter generator, according to the generic term of claim 1

In Kraftfahrzeugen werden üblicherweise Generatoren zur elektrischen Versorgung des Bordnetzes eingesetzt. Diese sind mit dem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs mechanisch verkoppelt und werden von diesem im Generatorbetrieb angetrieben. Startergeneratoren sind darüber hinaus in der Lage, den Verbrennungsmotor motorisch anzutreiben und zu starten.In Motor vehicles are usually generators used for the electrical supply of the electrical system. These are mechanically coupled with the internal combustion engine of the vehicle and are powered by this generator mode. starter generators are over it In addition, able to drive the engine by motor and start.

1 zeigt ein solches Motor-Generator-System, bei dem ein Generator 1 mit einem Verbrennungsmotor 2 über einen Riemenantrieb 6 miteinander verkoppelt ist. In einem solchen System bilden die Drehzahl n des Verbrennungsmotors 2 oder des Generators 1 und der Lagewinkel φ des Generators 1. wesentliche Kenngrößen für verschiedene Regelalgorithmen im Fahrzeug. 1 shows such a motor-generator system in which a generator 1 with an internal combustion engine 2 via a belt drive 6 coupled together. In such a system form the speed n of the internal combustion engine 2 or the generator 1 and the attitude angle φ of the generator 1 , essential parameters for various control algorithms in the vehicle.

Der (elektrische) Lagewinkel des Generators 1 wird z.B. im Rahmen einer sogenannten feldorientierten Generatorregelung benötigt, um die 3-phasigen Generatorströme aus dem R-S-T-System in eine Längsspannung Ud und eine Querspannung Uq (d-q-System), und die Längs- und die Querspannung Ud bzw. Uq wieder zurück in das R-S-T-System zu transformieren. Der Lagewinkel wird daher auch als Transformationswinkel (oder Polradwinkel) bezeichnet.The (electrical) angle of the generator 1 For example, in the context of a so-called field-oriented generator control is required to the 3-phase generator currents from the RST system in a longitudinal voltage Ud and a transverse voltage Uq (dq system), and the longitudinal and transverse voltages Ud and Uq back into the Transform RST system. The attitude angle is therefore also referred to as transformation angle (or rotor angle).

Die Drehzahlinformation wird beispielsweise für Fahrdynamikregelungssysteme, wie z.B. ESP oder ABS benötigt.The Speed information is for example for vehicle dynamics control systems, such as. ESP or ABS needed.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, den elektrischen Lagewinkel eines Generators 1 mit Hilfe eines Polrades zu messen, das in der Regel an der Läuferwelle des Generators 1 angeordnet ist. Das Magnetfeld des Polrades wird dabei von einem Phasengeber detektiert, der nahe dem Polrad angeordnet ist.From the prior art, it is known, the electrical angle of a generator 1 measured by means of a flywheel, usually on the rotor shaft of the generator 1 is arranged. The magnetic field of the pole wheel is detected by a phase encoder, which is arranged near the flywheel.

Die Drehzahl des Verbrennungsmotors wird in der Regel mittels eines gezähnten Impulsgeberrades gemessen, das an der Kurbelwelle des Motors angeordnet ist. Ferner ist ein Drehzahlmesser vorgesehen, der nahe dem Geberrad angeordnet ist.The Speed of the internal combustion engine is usually by means of a toothed Pulse wheel measured, which is arranged on the crankshaft of the engine is. Furthermore, a tachometer is provided, which is close to the encoder wheel is arranged.

Diese Messanordnung mit einem Polrad zur Phasenbestimmung und einem zusätzlichen Impulsgeberrad zur Drehzahlbestimmung ist relativ aufwendig und teuer. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Messanordnung zum Messen des Lagewinkels und der Drehzahl einer Maschine wesentlich zu vereinfachen.These Measuring arrangement with a pole wheel for phase determination and an additional Pulse wheel for speed determination is relatively expensive and expensive. It is therefore the object of the present invention to provide a Measuring arrangement for measuring the position angle and the speed of a Considerably simplify the machine.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.Is solved this task according to the invention by specified in claim 1 features. Further embodiments The invention are the subject of subclaims.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, sowohl den Lagewinkel als auch eine Drehzahl, insbesondere eines Starter-Generators, mittels eines einzigen Impulsgeberrades aufzunehmen, an dem mehrere Sensoren angeordnet sind. Das Impulsgeberrad hat vorzugsweise eine an einer seiner Seitenflächen angeordnete Zähnung (im folgenden als seitliche Zähnung bezeichnet), mit der wenigstens einer der Sensoren. zusammenwirkt. Die seitliche Zähnung hat den Vorteil, dass die Sensoren besonders leicht ein- und ausgebaut werden können. Bei einer umfangsseitigen Zähnung müsste das Gehäuse der Maschine entsprechend an die Sensoren angepasst werden.One essential aspect of the invention is both the attitude angle as well as a rotational speed, in particular of a starter-generator, by means of a single pulse wheel to record at the multiple sensors are arranged. The pulse wheel preferably has one on one of its faces arranged perforation (in the following as lateral perforation designated), with the at least one of the sensors. interacts. The lateral perforation has the advantage that the sensors are particularly easy to install and remove can be. at a peripheral perforation should the housing adapted to the sensors according to the machine.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind wenigstens zwei Sensoren zur Messung des Lagewinkels und der Drehzahl vorgesehen, von denen wenigstens einer nach einem Differenz-Messprinzip, wie z.B. dem Differenz-Hall-Prinzip, arbeitet. Ein solcher Differenz-Sensor umfasst zwei Sensorelemente, die räumlich versetzt zueinander angeordnet sind. Aus der Differenz der einzelnen Signale dieser Sensorelemente, wie z.B. Hall-Plättchen, kann wiederum eine Information über den Lagewinkel erhalten werden.According to one preferred embodiment of Invention are at least two sensors for measuring the attitude angle and the speed provided, of which at least one after one Differential measuring principle, such as the difference-hall principle, works. Such a differential sensor comprises two sensor elements which are spatially offset are arranged to each other. From the difference of the individual signals these sensor elements, such as e.g. Hall tile, turn one can information about the attitude angle can be obtained.

Ein Teil der Sensoren mit der zugehörigen Auswerteeinheit kann beispielsweise ausschließlich zur Drehzahlmessung und ein anderer Teil der Sensoren ausschließlich zur Winkelmessung verwendet werden. D.h. es gibt einen Drehzahlsensor und einen Lagesensor (bestehend aus einem oder mehreren Sensoren), deren Signale separat ausgewertet werden. Vorzugsweise werden die Signale wenigstens eines Sensors jedoch sowohl zur Drehzahlmessung als auch zur Lagewinkelmessung verwendet. Die Sensorsignale (Impulssignale) werden in diesem Fall vorzugsweise einer Auswerteeinheit zugeführt, die daraus beide Messgrößen bestimmt.One Part of the sensors with the associated evaluation unit can for example exclusively for Speed measurement and another part of the sensors exclusively for Angle measurement can be used. That there is a speed sensor and a position sensor (consisting of one or more sensors), their signals are evaluated separately. Preferably, the Signals of at least one sensor, however, both for speed measurement as also used for position angle measurement. The sensor signals (pulse signals) are in this case preferably supplied to an evaluation unit, the thereof both measured variables determined.

Die Sensoren sind vorzugsweise solche Sensoren, die ein impulsförmiges Messsignal ausgeben. Dies können beispielsweise Hall-Sensoren, magnetoresistive Sensoren oder induktive Sensoren sein.The Sensors are preferably such sensors, which are a pulse-shaped measuring signal output. This can For example, Hall sensors, magnetoresistive sensors or inductive Be sensors.

Eine besonders einfache und kostengünstige Realisierung einer erfindungsgemäßen Messanordnung ergibt sich, wenn sämtliche Sensoren zur Lagewinkel- und Drehzahlmessung mit der gleichen, vorzugsweise der seitlichen Zähnung zusammenwirken, Das Impulsgeberrad benötigt in diesem Fall keine umfangsseitige Zähnung.A particularly simple and cost-effective implementation of a measuring arrangement according to the invention results if all the sensors for attitude angle and rotational speed measurement with the same, preferably cooperate with the lateral perforation, the pulse wheel in this case requires no circumferential perforation.

Ein weiterer Kostenvorteil ergibt sich, wenn sämtliche Sensoren zur Lagewinkel- und Drehzahlmessung identisch aufgebaut sind. Der Lagewinkel und die Drehzahl werden in diesem Fall vorzugsweise aus den Messsignalen sämtlicher Sensoren ermittelt, wobei das Signal wenigstens eines der Sensoren sowohl zur Drehzahlmessung als auch zur Lagewinkelmessung verwendet wird.One Another cost advantage arises when all sensors for attitude angle and speed measurement are identical. The position angle and the speed in this case preferably from the measurement signals all Sensors detected, the signal of at least one of the sensors both is used for speed measurement as well as positional angle measurement.

Bei einer Anordnung von mehreren (n) identischen Sensoren, die mit derselben Zähnung zusammenwirken, sind die n-Sensoren vorzugsweise um einen elektrischen Winkel von etwa 360°/n zueinander versetzt angeordnet.at an array of multiple identical sensors connected to it perforation cooperate, the n-sensors are preferably an electrical Angle of about 360 ° / n arranged offset from one another.

Die Anzahl der Zähne der seitlichen Zähnung entspricht vorzugsweise der Polpaarzahl der elektrischen Maschine. Bei einer Anordnung von beispielsweise drei Sensoren, die jeweils um 120° versetzt zueinander angeordnet sind, kann der Lagewinkel mit einer Genauigkeit von 60° elektrisch bestimmt werden, Ein Zahn entspricht in diesem Fall einem Pol der elektrischen Maschine bzw. 180° elektrisch.The number of teeth the lateral perforation corresponds preferably the number of pole pairs of the electrical machine. At a Arrangement of, for example, three sensors, each offset by 120 ° arranged to each other, the attitude angle with accuracy of 60 ° electrical A tooth in this case corresponds to one pole of the electrical Machine or 180 ° electrical.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Sensoren derart vorgesehen, dass neben der Drehzahl auch die Drehrichtung der elektrischen Maschine erfaßt werden kann. Hierzu können wenigstens zwei der Sensoren – eine gleichförmige Zähnung vorausgesetzt – derart angeordnet sein, dass die Impulse nicht gleichzeitig oder in gleichen Abständen auftreten.According to one preferred embodiment of Invention, the sensors are provided such that in addition to the speed also the direction of rotation of the electrical machine can be detected can. You can do this at least two of the sensors - one uniform perforation provided - so be arranged that the impulses are not simultaneous or in the same intervals occur.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung hat das Impulsgeberrad sowohl eine engere als auch eine weitere Zähnung, wobei wenigstens einer der Sensoren mit der engeren Zähnung und einer der Sensoren mit der weiteren Zähnung zusammenwirkt. Die Zähnungen sind vorzugsweise beide seitlich oder seitlich und umfangsseitig angeordnet. Dabei hat eine der beiden Zähnungen vorzugsweise ein ganzzahliges Vielfaches an Zähnen, wie die andere Zähnung. Einer der Sensoren, z.B. ein Differenz-Sensor, wirkt vorzugsweise mit der weiteren Zähnung zusammen und dient zur Bereichsbestimmung, d.h. zur Bestimmung, ob der Sensor einem Nordpol oder einem Südpol des Läufers gegenüberliegt. Die anderen Sensoren wirken vorzugsweise mit der engeren Zähnung zusammen und dienen vorzugsweise zur Verfeinerung der Auflösung des Lagewinkels. Nach der Initialisierung durch den Differenz-Sensor kann der Lagewinkel dann mit einer Genauigkeit bestimmt werden, die von Weite der engeren Zähnung abhängt.According to one another embodiment According to the invention, the pulse wheel has both a narrower and a narrower another perforation, wherein at least one of the sensors with the closer perforation and one of the sensors cooperates with the further perforation. The perforations are preferably both laterally or laterally and circumferentially arranged. One of the two perforations preferably has an integer Multiple teeth, like the other perforation. One of the sensors, e.g. a differential sensor, preferably acts with the further perforation together and serves to determine the area, i. for determination, whether the sensor is facing a north pole or a south pole of the rotor. The other sensors preferably cooperate with the closer perforation and serve preferably to refine the resolution the attitude angle. After initialization by the differential sensor the position angle can then be determined with an accuracy the wide range of the narrower perforation depends.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be exemplified below with reference to the accompanying drawings explained in more detail. It demonstrate:

1 eine Anordnung zur Lagewinkel- und Drehzahlbestimmung an einer elektrischen Maschine; 1 an arrangement for Lagewinkel- and speed determination on an electric machine;

2 eine Messanordnung mit einem Impulsgeberrad gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; 2 a measuring arrangement with a pulse generator according to a first embodiment of the invention;

3 eine Abwicklung des Läufers einer elektrischen Maschine und des Impulsgeberrades von 2; und 3 a settlement of the rotor of an electric machine and the pulse wheel of 2 ; and

4 eine Messanordnung mit einem Impulsgeberrad gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. 4 a measuring arrangement with a pulse generator according to a second embodiment of the invention.

1 zeigt eine Messanordnung zur Messung des Lagewinkels und der Drehzahl eines Startergenerators 1 in einem Fahrzeug. Der Startergenerator 1 ist über einen Riemen 6 mit dem Verbrennungsmotor 2 mechanisch verkoppelt, wobei der Riemen 6 über die Welle 4 des Startergenerators 1 und die Welle 5 des Verbrennungsmotors 2 läuft. An der Welle 4 des Startergenerators 1 ist ein Impulsgeberrad 3 angeordnet, das von mehreren Sensoren 7,8,9 (siehe 2) zur Messung des Lagewinkels und der Drehzahl erfaßt wird. 1 shows a measuring arrangement for measuring the position angle and the rotational speed of a starter generator 1 in a vehicle. The starter generator 1 is over a belt 6 with the internal combustion engine 2 mechanically coupled, with the belt 6 over the wave 4 of the starter generator 1 and the wave 5 of the internal combustion engine 2 running. At the wave 4 of the starter generator 1 is a pulser wheel 3 arranged by several sensors 7 . 8th . 9 (please refer 2 ) is detected for measuring the attitude angle and the rotational speed.

2 zeigt eine Messanordnung mit einem Impulsgeberrad 3 mit einer umfangsseitigen Zähnung 10,11 und einer seitlichen Zähnung 12,13. Die umfangsseitige Zähnung 10,11 wird von zwei Sensoren 7,8 erfaßt, die z.B. als sogenannte Single-Hall-Sensoren (mit einem Hall-Plättchen, im Gegensatz zu Differenz-Hall-Sensoren mit zwei Hall-Plättchen) realisiert sind. Die Sensoren 7,8 dienen zur Drehzahl- und Drehrichtungserfassung und zur Verfeinerung der Auflösung des Lagewinkels. 2 shows a measuring arrangement with a pulser wheel 3 with a circumferential perforation 10 . 11 and a lateral perforation 12 . 13 , The peripheral perforation 10 . 11 is from two sensors 7 . 8th detected, for example, as so-called single-Hall sensors (with a Hall plate, in contrast to differential Hall sensors with two Hall plates) are realized. The sensors 7 . 8th are used for speed and direction detection and to refine the resolution of the position angle.

Beim Vorbeilaufen eines Zahns 10 erzeugen die Sensoren 7,8 jeweils einen Impuls, der von einer Auswerteeinheit (nicht gezeigt) ausgewertet wird. Wenn die Sensoren – eine gleichförmige Zähnung 10,11 vorausgesetzt – derart angeordnet sind, dass die Impulse nicht gleichzeitig oder in gleichen Abständen auftreten, kann die Drehrichtung bestimmt werden.When passing a tooth 10 generate the sensors 7 . 8th one pulse each, which is evaluated by an evaluation unit (not shown). If the sensors - a uniform perforation 10 . 11 provided that - arranged so that the pulses do not occur simultaneously or at equal intervals, the direction of rotation can be determined.

Die seitliche Zähnung 12,13 wird von einem Phasengeber 9 zur Bestimmung des Lagewinkels (Transformationswinkels) erfaßt. Der Phasengeber 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Differenz-Hall-Sensor realisiert, der zwei Hall-Plättchen als Sensorelemente aufweist und nach dem Differenz-Hall-Prinzip arbeitet.The lateral perforation 12 . 13 is from a phase encoder 9 to determine the attitude angle (transformation angle) detected. The phase encoder 9 is realized in this embodiment as a differential Hall sensor having two Hall plates as sensor elements and after the Diffe renz-Hall principle works.

Der Phasengeber 9 wirkt mit einer zweispurig ausgebildeten seitlichen Zähnung 12,13 zusammen, deren Spuren um 180° (elektrisch) in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind. In Radialrichtung betrachtet liegt somit immer eine Lücke 13 einem Zahn 12 gegenüber.The phase encoder 9 acts with a two-lane formed lateral perforation 12 . 13 together whose tracks are arranged offset by 180 ° (electrically) in the circumferential direction to each other. Seen in the radial direction is thus always a gap 13 a tooth 12 across from.

Der Phasengeber 9 erfaßt beide Spuren der seitlichen Zähnung 12,13 und ist somit in der Lage, aus dem Differenzsignal zu erkennen, unter welchem Pol (Nordpol oder Südpol) sich der Sensor 9 im Stillstand (n=0) befindet. Somit ist auch im Stillstand des Startergenerators 1 bzw. Verbrennungsmotors 2 die Polinformation bekannt. Der Startergenerator 1 kann dadurch bereits zu Beginn einer Startphase das maximal mögliche Drehmomen+t aufbringen.The phase encoder 9 detects both traces of the lateral perforation 12 . 13 and is thus able to recognize from the difference signal under which pole (north pole or south pole) the sensor 9 at standstill (n = 0). Thus, it is also at standstill of the starter generator 1 or internal combustion engine 2 the pole information known. The starter generator 1 Thus, the maximum possible torque + t can be applied already at the beginning of a starting phase.

Die Sensoren 7,8 sind vorzugsweise derart angeordnet, dass auch die Drehrichtung des Impulsgeberrades 3 erfasst wird. Hierzu sind die Sensoren 7,8 so angeordnet, dass deren Impulse, die sie jeweils beim Vorbeilaufen eines Zahns 10 ausgeben, nicht gleichzeitig oder in gleichen Abständen auftreten. Aus der zeitlichen Reihenfolge der Impulse läßt sich somit die Drehrichtung bestimmen.The sensors 7 . 8th are preferably arranged such that the direction of rotation of the pulse wheel 3 is detected. These are the sensors 7 . 8th arranged so that their impulses they respectively when passing a tooth 10 spend, not occur at the same time or at equal intervals. From the chronological order of the pulses can thus determine the direction of rotation.

Die beiden Sensoren 7,8 können auch in einer baulichen Sensoreinheit mit zwei Sensorelementen realisiert sein.The two sensors 7 . 8th can also be implemented in a structural sensor unit with two sensor elements.

3 zeigt in der oberen Hälfte eine Abwicklung des Läufers des Startergenerators 1 und in der unteren Hälfte eine Abwicklung der zweispurigen seitlichen Zähnung 12,13 des Impulsgeberrades 3. Wie zu erkennen ist, hat der Läufer mehrere abwechselnd angeordnete Pole 16 mit entgegengesetzter Polarität (Nordpol und Südpol). Jede der Spuren umfasst gleichmäßig angeordnete Zähne 12 und Lücken 13, wobei die Spuren um 180° elektrisch in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind. Die Anzahl der Zähne 12 entspricht dabei der Anzahl der Polpaare des Startergenerators 1. Ein Pol N oder S entspricht einem elektrischen Winkel von 180°. Mit einem Phasengeber 9, der beide Spuren der seitlichen Zähnung 12,13 abtastet, kann somit festgestellt werden, unter welchem Pol sich der Sensor 9 befindet. 3 shows in the upper half of a development of the rotor of the starter generator 1 and in the lower half a settlement of the two-lane lateral perforation 12 . 13 the pulser wheel 3 , As can be seen, the rotor has several poles arranged alternately 16 with opposite polarity (north pole and south pole). Each of the tracks has evenly spaced teeth 12 and gaps 13 , wherein the tracks are arranged offset by 180 ° electrically in the circumferential direction. The number of teeth 12 corresponds to the number of pole pairs of the starter generator 1 , A pole N or S corresponds to an electrical angle of 180 °. With a phase encoder 9 , both traces of lateral perforation 12 . 13 Thus, it can be determined under which pole the sensor is located 9 located.

4 zeigt eine Messanordnung mit einem anderen Impulsgeberrad 3, das zu Zwecken der Drehzahl- und Lagewinkelmessung ausschließlich eine zweispurige seitliche Zähnung 12,13 aufweist. Eine umfangsseitige Zähnung 10,11 ist in diesem Fall nicht vorgesehen. Das Impulsgeberrad 3 ist. vorzugsweise magnetisch. 4 shows a measuring arrangement with another pulser wheel 3 , for the purposes of speed and position angle measurement only a two-lane lateral perforation 12 . 13 having. A circumferential perforation 10 . 11 is not provided in this case. The pulser wheel 3 is. preferably magnetic.

Die Messanordnung von 4 umfasst drei Sensoren 7,8,9, die alle mit der seitlichen Zähnung 12,13 zusammenwirken. Die Sensoren sind vorzugsweise alle identisch und können beispielsweise als Single- oder Differenz-Hall-Sensoren realisiert sein. Im vorliegenden Fall handelt es sich um Differenz-Hall-Sensoren, die mit der zweispurigen seitlichen Zähnung 12,13 zusammenwirken.The measuring arrangement of 4 includes three sensors 7 . 8th . 9 all with the lateral perforation 12 . 13 interact. The sensors are preferably all identical and can be realized, for example, as single or differential Hall sensors. In the present case, they are differential Hall sensors, those with the two-lane lateral perforation 12 . 13 interact.

Die Sensoren 7,8,9 sind um 120° elektrisch zueinander versetzt angeordnet. Alle 60° elektrisch wird somit von einem der Sensoren 7,8,9 ein Impuls erzeugt, der von einer Auswerteeinheit (nicht gezeigt) ausgewertet werden kann. Die Sensoren 7,8,9 sind außerdem derart angeordnet, dass sowohl die Drehzahl als auch die Drehrichtung des Impulsgeberrades 3 erfaßt werden kann. Die Drehzahl, Drehrichtung und der Lagewinkel werden aus den Messsignalen der Sensoren 7,8,9 ermittelt.The sensors 7 . 8th . 9 are arranged offset by 120 ° to each other electrically. All 60 ° electrical is thus from one of the sensors 7 . 8th . 9 generates a pulse that can be evaluated by an evaluation unit (not shown). The sensors 7 . 8th . 9 are also arranged such that both the speed and the direction of rotation of the pulse wheel 3 can be detected. The speed, direction of rotation and the position angle become from the measuring signals of the sensors 7 . 8th . 9 determined.

Dadurch, dass die Sensoren 7,8,9 seitlich, im Bereich der Projektion der Seitenfläche 15 des Impulsgeberrades 3 angeordnet sind, können die Sensoren einfach ein- und ausgebaut werden.Because of the sensors 7 . 8th . 9 laterally, in the area of the projection of the side surface 15 the pulser wheel 3 are arranged, the sensors can be easily installed and removed.

Die Impulssignale der Sensoren 7,8,9 werden von einer Auswerteeinheit (nicht gezeigt) ausgewertet und somit der Lagewinkel und die Drehzahl bestimmt.The pulse signals of the sensors 7 . 8th . 9 are evaluated by an evaluation unit (not shown) and thus determines the attitude angle and speed.

11
Startergeneratorstarter generator
22
Verbrennungsmotorinternal combustion engine
33
Zahnradgear
44
Generatorwellegenerator shaft
55
Motorwellemotor shaft
66
Riemenbelt
77
DrehzahlfühlerSpeed sensor
88th
DrehzahlfühlerSpeed sensor
99
Phasengeberphase sensor
1010
Zahntooth
1111
Lückegap
1212
Zahntooth
1313
Lückegap
1515
Seitenflächeside surface
1616
Magnetpolemagnetic poles

Claims (14)

Messanordnung zum Messen der Drehzahl und des Lagewinkels einer Maschine (1,2), umfassend ein Impulsgeberrad (3) und mehrere Sensoren (7-9), die mit dem Impulsgeberrad (3) zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Sensoren (7,9) zur Messung des Lagewinkels als auch der Drehzahl mit dem selben Impulsgeberrad (3) zusammenwirken.Measuring arrangement for measuring the rotational speed and the positional angle of a machine ( 1 . 2 ) comprising a pulser wheel ( 3 ) and several sensors ( 7-9 ) connected to the pulser wheel ( 3 ), characterized in that both the sensors ( 7 . 9 ) for measuring the position angle as well as the speed with the same impulse wheel ( 3 ) interact. Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Impulsgeberrad (3) wenigstens eine Zähnung (12,13) aufweist, die an einer Seitenfläche (15) des Impulsgeberrades (3) angeordnet ist.Measuring arrangement according to Claim 1, characterized in that the pulse generator wheel ( 3 ) at least one perforation ( 12 . 13 ), which on a side surface ( 15 ) of the pulse wheel ( 3 ) angeord is net. Messanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Sensoren (7-9) zur Lagewinkel- und Drehzahlmessung mit der bzw. den an der Seitenfläche (15) angeordneten Zähnungen (12,13) zusammenwirken.Measuring arrangement according to claim 2, characterized in that all sensors ( 7-9 ) for attitude angle and rotational speed measurement with the or on the side surface ( 15 ) arranged perforations ( 12 . 13 ) interact. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Sensoren (7-9) nach dem Differenz-Hall-Prinzip arbeitet.Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the sensors ( 7-9 ) works according to the difference-Hall principle. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Sensoren (7-9) zur Lagewinkel- und Drehzahlmessung identisch aufgebaut sind.Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that all sensors ( 7-9 ) are constructed identically to Lagewinkel- and speed measurement. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal wenigstens eines der Sensoren (7-9) sowohl zur Bestimmung des Lagewinkels als auch zur Bestimmung der Drehzahl ausgewertet wird.Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring signal of at least one of the sensors ( 7-9 ) is evaluated both for determining the position angle and for determining the speed. Messanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Anordnung von n-Sensoren (7-9), die mit derselben Zähnung (12,13) zusammenwirken, die Sensoren (7-9) um 360°/n elektrisch zueinander versetzt an der Seitenfläche (15) des Impulsgeberrades (3) angeordnet sind.Measuring arrangement according to claim 3, characterized in that in an arrangement of n-sensors ( 7-9 ), with the same perforation ( 12 . 13 ), the sensors ( 7-9 ) by 360 ° / n electrically offset to each other on the side surface ( 15 ) of the pulse wheel ( 3 ) are arranged. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Seitenfläche (15) angeordnete Zähnung (12,13) mit der Anzahl der Pole (16) einer elektrischen Maschine übereinstimmt.Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the on the side surface ( 15 ) arranged perforation ( 12 . 13 ) with the number of poles ( 16 ) matches an electric machine. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Impulsgeberrad (3) eine zweispurige seitliche Zähnung (10,11) aufweist.Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the pulse generator wheel ( 3 ) a two-lane lateral perforation ( 10 . 11 ) having. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der Sensoren (7-9) derart angeordnet sind, dass aus der Reihenfolge der von ihnen abgegebenen Messimpulse die Drehrichtung des Impulsgeberrades (3) ermittelt werden kann.Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that at least two of the sensors ( 7 - 9 ) are arranged such that from the order of the measuring pulses emitted by them, the direction of rotation of the pulse generator wheel ( 3 ) can be determined. Messanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (7-9) derart angeordnet sind, dass die von den Sensoren abgegebenen Messimpulse nicht gleichzeitig oder in gleichen Abständen auftreten.Measuring arrangement according to claim 10, characterized in that the sensors ( 7-9 ) are arranged such that the measuring pulses emitted by the sensors do not occur simultaneously or at equal intervals. Messanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Impulsgeberrad (3) eine umfangsseitige Zähnung (10,11) und eine seitliche Zähnung (12,13) aufweist, wobei wenigstens ein Sensor (7,8) mit der umfangsseitigen Zähnung (10,11) und wenigstens ein anderer Sensor (9) mit der seitlichen Zähnung (12,13) zusammenwirkt.Measuring arrangement according to Claim 1, characterized in that the pulse generator wheel ( 3 ) a peripheral perforation ( 10 . 11 ) and a lateral perforation ( 12 . 13 ), wherein at least one sensor ( 7 . 8th ) with the peripheral perforation ( 10 . 11 ) and at least one other sensor ( 9 ) with the lateral perforation ( 12 . 13 ) cooperates. Messanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass umfangsseitig wenigstens zwei Sensoren (7,9) zur Messung der Drehzahl und der Drehrichtung des Impulsgeberrades als auch zur Verfeinerung der Auflösung des Lagewinkels angeordnet sind.Measuring arrangement according to claim 12, characterized in that the circumference at least two sensors ( 7 . 9 ) are arranged for measuring the rotational speed and the direction of rotation of the pulse generator wheel as well as for refining the resolution of the position angle. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (7-9) Hall-Sensoren, magnetoresistive Sensoren oder induktive Sensoren sind.Measuring arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the sensors ( 7-9 ) Hall sensors, magnetoresistive sensors or inductive sensors are.
DE2003133973 2003-07-25 2003-07-25 Pulse generator arrangement for determining the positional angle and rate of rotation of an engine especially a vehicle starter motor using the same pulse generator wheel for both measurements Withdrawn DE10333973A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003133973 DE10333973A1 (en) 2003-07-25 2003-07-25 Pulse generator arrangement for determining the positional angle and rate of rotation of an engine especially a vehicle starter motor using the same pulse generator wheel for both measurements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2003133973 DE10333973A1 (en) 2003-07-25 2003-07-25 Pulse generator arrangement for determining the positional angle and rate of rotation of an engine especially a vehicle starter motor using the same pulse generator wheel for both measurements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10333973A1 true DE10333973A1 (en) 2005-02-10

Family

ID=34042089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2003133973 Withdrawn DE10333973A1 (en) 2003-07-25 2003-07-25 Pulse generator arrangement for determining the positional angle and rate of rotation of an engine especially a vehicle starter motor using the same pulse generator wheel for both measurements

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE10333973A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1855116A2 (en) * 2006-05-10 2007-11-14 Key Safety Systems, Inc. Speed and direction gear tooth sensor assembly
DE102007049977B3 (en) * 2007-10-18 2009-04-02 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Incremental measuring device for detecting the speed, direction of rotation and the axial position of axially displaceable gears
DE102008042961A1 (en) * 2008-10-20 2010-04-22 Zf Friedrichshafen Ag Speed measuring device for measuring speed of shaft in gear of vehicle, has two sensor cells arranged opposite to each other for scanning counting traces that are arranged to each other in different planes
WO2013139869A1 (en) * 2012-03-20 2013-09-26 Alstom Transport Sa Method for controlling the operation of a positioning system of a train

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1855116A2 (en) * 2006-05-10 2007-11-14 Key Safety Systems, Inc. Speed and direction gear tooth sensor assembly
EP1855116A3 (en) * 2006-05-10 2009-12-02 Key Safety Systems, Inc. Speed and direction gear tooth sensor assembly
DE102007049977B3 (en) * 2007-10-18 2009-04-02 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Incremental measuring device for detecting the speed, direction of rotation and the axial position of axially displaceable gears
DE102008042961A1 (en) * 2008-10-20 2010-04-22 Zf Friedrichshafen Ag Speed measuring device for measuring speed of shaft in gear of vehicle, has two sensor cells arranged opposite to each other for scanning counting traces that are arranged to each other in different planes
WO2013139869A1 (en) * 2012-03-20 2013-09-26 Alstom Transport Sa Method for controlling the operation of a positioning system of a train
FR2988362A1 (en) * 2012-03-20 2013-09-27 Alstom Transport Sa METHOD FOR CONTROLLING THE OPERATION OF A POSITIONING SYSTEM OF A TRAIN
KR20150001760A (en) * 2012-03-20 2015-01-06 알스톰 트랜스포트 테크놀로지스 Method for controlling the operation of a positioning system of a train
US20150293139A1 (en) * 2012-03-20 2015-10-15 Alstom Transport Sa Method for Controlling the Operation of a Positioning System of a Train
US9651573B2 (en) 2012-03-20 2017-05-16 Alstom Transport Technologies Method for controlling the operation of a positioning system of a train
KR102120237B1 (en) 2012-03-20 2020-06-08 알스톰 트랜스포트 테크놀로지스 Method for controlling the operation of a positioning system of a train

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2929297B1 (en) Sensor apparatus for determining at least one rotation property of a rotating element
DE102014206173A1 (en) Method for determining a speed
EP3029427B1 (en) Device and algorithm for radial mechanically absolute angle determination for a shaft
DE19851942B4 (en) Speed, direction and acceleration sensor for a rotating shaft
EP2195616B1 (en) Pulse generator for a device, in particular for a tachograph and method for operating said pulse generator
DE102019115787B3 (en) Method for determining the angle of the rotor of an electric motor, control unit and vehicle
EP3555571B1 (en) Sensor system for determining at least one rotation property of an element rotating about at least one rotational axis
WO2010034568A1 (en) Determination of the rotor angle of a synchronous machine at rest using iterative test pulses
EP3207337B1 (en) Sensor for determining at least one rotation characteristic of a rotating element
DE102016200318A1 (en) DEVICE AND METHOD FOR MEASURING THE TRANSFER OF AN EPS MOTOR POSITION SENSOR
DE102014206182A1 (en) Method for determining a crankshaft position of an internal combustion engine
DE10242334B4 (en) Method and device for measuring the speed of a clocked controlled electric motor
DE102017222841A1 (en) Method for determining a rotational angle position of a crankshaft of an internal combustion engine
EP3724476B1 (en) Method and device for determining a rotational angle position of a crankshaft of an internal combustion engine
DE10333973A1 (en) Pulse generator arrangement for determining the positional angle and rate of rotation of an engine especially a vehicle starter motor using the same pulse generator wheel for both measurements
DE2826609C2 (en) Device for the delivery of incremental impulses and a trigger impulse
DE102019118689A1 (en) Internal combustion engine and method for operating an electromechanical camshaft adjuster
DE102005060330A1 (en) Electric vehicle motor rotation speed sensor measures directly on drive pinion with angularly separated sensors and XOR combination of signals
DE10333969A1 (en) Method of determining the angle of a rotor of an electric machine especially for a vehicle generator using an absolute and relative angle generator
DE102018200639A1 (en) Method and device for determining a rotational speed of a crankshaft of an internal combustion engine
DE102021131033B3 (en) Sensor arrangement and electrical machine
DE102017222847A1 (en) Device for evaluating a phase signal of an electrical machine
EP3891882B1 (en) Device, arrangement and method for determining an angle between a rotor and a stator
EP1280265B1 (en) Position sensor system and method for determination of the commutation signals of an electronically commutated electric motor
DE102015207614A1 (en) Apparatus and method for detecting a rotational position of a rotatable component

Legal Events

Date Code Title Description
8141 Disposal/no request for examination