WO2013004425A1 - Redundante bestimmung der drehbewegung einer elektromaschine - Google Patents
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- G01D5/24457—Failure detection
- G01D5/24461—Failure detection by redundancy or plausibility
Definitions
- the present invention relates to drives for electric or hybrid vehicles.
- the present invention relates to a determination of a
- the present invention relates to a circuit for evaluating resolver sensor signals in a vehicle, a control device for a vehicle having a circuit according to the invention and a vehicle, in particular an automobile having a circuit according to the invention and / or an inventive control device.
- a drive power of the vehicle is provided, at least in part, by an electric machine, thus an electric motor.
- an electric machine For a preferred control of such an electric machine, it is usually helpful to determine accurate information about the current operating state of the electric machine.
- resolver sensor on the electric machine use, which is used to detect rotational speed and angular position of the rotor position of an electric machine.
- Speed and angular position are of central importance for motor control.
- An evaluation logic is used to evaluate the raw data supplied by the resolver sensor in such a way that the required measured variables speed and angular position are provided to a control device, for example as digital data values.
- FIG. 1 shows a conventional resolver sensor with rotor excitation.
- Winding 10a is mounted on the rotor 6 of an electric machine. This winding is energized with a sinusoidal AC voltage.
- Two windings 10b, 10c mounted on the stator in perpendicular orientation receive a voltage induced by winding 10a.
- the amplitudes of the voltages induced in the windings 10b, 10c are determined by the angle of the rotor or the winding 10a and correspond in each case to the sine and cosine of the angular position of the rotor.
- FIG. 2 shows a conventional evaluation of a resolver sensor 4.
- Control unit 20 in this case has microprocessor 12, which controls a resolver drive / evaluation circuit 14, a so-called resolver chip 14 or resolver digital converter circuit 14 by means of a reference signal 30. This is exemplarily supplied with a voltage of 5V dc .
- Resolver chip 14 in this case generates an excitation signal form by way of example, for example sinusoidal oscillation with 10 kHz and ⁇ 2.5 V Pea k- this
- Sine wave is converted via amplifier element 18 into an excitation waveform with ⁇ 10 Vpeak and fed to the resolver sensor 4 in winding 10a.
- Resolver sensor 4 is shown schematically on the motor of an electric machine 16.
- the resolver sensor data 28 are sent via filter element 22, e.g. one
- Low-pass filter in turn, the resolver chip 14 as a sine or cosine signals, supplied with, for example, ⁇ 2.85 V Pea k.
- the resolver chip 14 itself is connected via data link 24a with microprocessor 12 and provides digital signal values with respect to rotational speed and angular position of the rotor of the electric machine 16 to the microprocessor 12. Furthermore, the microprocessor 12 via
- the evaluation logic can include a simple diagnosis of the resolver sensor signals that detects various types of error resolver signals.
- this error information regularly contains no errors that occur within the resolver chip because they are not sufficiently detectable, or the resolver chip does not have suitable internal precautions in order to be able to check even its proper function.
- Control unit mostly not recognize. These errors include, for example, register errors, data bit errors, addressing errors of the evaluation logic, frozen data, autonomous reconfiguration of the evaluation logic, as well as arithmetic unit defects, etc.
- Trigger control of the electric machine so that this performs a situation-inadequate rotational movement, or works with an unwanted torque.
- the risk of "unwanted vehicle movement” or “unwanted vehicle movement direction” can also be caused by a failure of the resolver chip.
- Such a faulty control for example, to a
- An aspect of the present invention can thus be seen in terms of errors within the evaluation logic of a resolver sensor as well as in the subsequent data transmission of the evaluated sensor signals from the evaluation logic a microprocessor, such as a control unit to recognize and thus avoid dangerous operating conditions.
- a circuit for evaluating resolver sensor signals in a vehicle a control device for a vehicle having a circuit according to the invention, and a vehicle, in particular an automobile, comprising a circuit according to the invention and / or a control device according to the invention are provided according to the independent claims , Preferred embodiments will be apparent from the dependent claims.
- the present invention thus relates to the redundant detection of a rotational speed, a direction of rotation, and angular position or the verification of information supplied by a resolver chip on the basis of further characteristics of a vehicle.
- one of the analog signals supplied by the resolver sensor can be processed or demodulated by a separate electronic circuit such that a digital frequency signal is generated from the supplied amplitude signal.
- a frequency signal can thus provide the rotor speed via its frequency, at least by means of one of the rotor speed proportional
- This rotor speed proportional frequency can have another
- Data connection are supplied to the microprocessor of a control unit.
- the microprocessor can then compare this information with the information directly supplied by the resolver chip and, for example, a
- Deviation of the two information and thus detect a fault.
- the direction of rotation of the rotor can be determined from the phase relationship of the two signals to each other. This information can also have one more
- Resolver sensor signals used with respect to the reference signal of the microprocessor.
- a suitable amplitude demodulation circuit can be used. This can be realized for example by using an amplifier element, a diode element or generally a rectification element, a filter element, in particular low-pass filter element or by means of a Schmitt trigger element.
- an error in the evaluation logic can be detected by comparing the frequency of the demodulated digital signal with the rotor speed as provided by the resolver chip.
- an error in the evaluation logic can be detected by comparing the frequency of the demodulated digital signal with the rotor speed as provided by the resolver chip.
- DSP digital signal processor
- a suitable digital signal processor with the two analog resolver sensor signals and the reference signal is applied and thereby forms a separate, redundant data processing and data evaluation.
- the analog resolver signals together with the reference signal can thus in the DSP or in a second microprocessor or under
- CPLD Programmable Logic Device
- the separate data processing in the DSP or the software used for this purpose forms, for example, the functionality of the evaluation logic of the resolver. Chips nach and thus independent of and redundant to this speed, direction of rotation and angular position determine.
- Microprocessor to which both the resolver chip and the separate data processing unit (DSP or CPLD) is connected, can thus detect a difference by comparing the rotational speed values, the direction of rotation, for example, signs of the rotational speed, and by comparing the angle values detect an error.
- a speed can under
- a speed mechanically correlated with the electrical machine speed can be measured by another control unit by a separate sensor system.
- a separate sensor system for example, the wheel speed supplied by an ESP or ABS control unit with the connected via a fixed gear electric machine or even the engine speed of the engine, supplied by the engine control unit.
- speed information can subsequently be passed on via a communication interface, for example via a CAN bus or FlexRay to the engine control unit of the electrical machine.
- the speed value of the resolver chip can be checked for its correctness or plausibility.
- FIG. 1 shows a resolver sensor
- Figure 2 shows an exemplary embodiment of a circuit of resolver sensor and resolver evaluation logic
- FIGS. 4a, b show a further exemplary embodiment of a redundant resolver sensor signal evaluation according to the present invention
- FIG. 5 shows a further exemplary embodiment of a redundant resolver sensor signal evaluation according to the present invention.
- FIG. 6 shows an exemplary embodiment of a verification of the resolver sensor signal evaluation.
- FIGS. 3 a, b an exemplary embodiment of an arrangement for the redundant evaluation of the resolver sensor signals is shown.
- Figure 3a shows centrally resolver chip 14 and schematically resolver sensor 4. Using the amplifier element 18 with gain G resolver chip 14 controls the resolver sensor 4 via reference signal 30.
- two amplitude-modulated analog signals 28 are forwarded to the evaluation element 22, here exemplified as two amplifier elements with gain G, and fed back into the resolver chip 14.
- Resolver chip 14 evaluates the resolver signals 28 and passes them as digital information on speed and angular position using the data link 24a via a data bus to microprocessor 12 on.
- One of the two signals supplied by the resolver 28 is tapped in parallel and the
- a demodulation element in the context of the present invention may be a normal frequency demodulation circuit. This may, for example, as an amplifier element, a diode, a rectifier circuit, a
- Demodulation element 32a converts the analog resolver signal 28, shown in FIG. 3b as amplitude-modulated sine or cosine oscillation, into a digital rectangular signal, likewise shown in FIG. 3b, and forwards it to the microprocessor 12 via data connection 24b. This one points
- a General Purpose Timing Ray which can evaluate the demodulated or digitized resolver signal with respect to its frequency, pulse width, period, etc.
- evaluating the frequency or the period can be at a speed of the rotor 6 of the electric
- FIGS. 4a, 4b another example is shown
- FIG. 4a substantially corresponds to the arrangement of FIG. 3a, but with two demodulator elements 32a, 32b in each case
- Each demodulator element 32a, 32b generates a digital rectangular signal from the amplitude-modulated analog signal of the resolver sensor 4, which, however, are shifted from one another by a fraction of a period, in particular by half a period. From the period of the digital signals and thus from their frequency can in turn close to the rotor speed, while the direction of rotation of the digital signals and the sign of the
- FIG. 5 has a further processor element 34, for example a digital signal processor. Both analog resolver sensor signals 28 and the reference signal 30 are fed to the further microprocessor 34. This is also connected to the microprocessor 12 via the further data connection 24b.
- a further processor element 34 for example a digital signal processor. Both analog resolver sensor signals 28 and the reference signal 30 are fed to the further microprocessor 34. This is also connected to the microprocessor 12 via the further data connection 24b.
- resolver chip 14 In the digital signal processor, for example, the functionality of a resolver chip can now be simulated in software. Thus, information comparable to those provided by resolver chip 14 to data processor 24a to microprocessor 12 may also be passed from digital signal processor 34 to microprocessor 12 via data interface 24b.
- data interface 24b By a simple comparison of data supplied via data links 24a and 24b data regarding speed, direction of rotation and angular position can be on a
- resolver chip 14 and microprocessor 34 are closed.
- FIG. 6 an exemplary embodiment of a verification of the resolver sensor signal evaluation is shown.
- FIG. 6 shows a known resolver sensor evaluation comparable to that of FIG.
- microprocessor 12 receives further information from further control devices 36a, b, for example an ESP control device 36a or an engine control control device 36b. These other values can
- ESP control unit 36a For example, be the wheel speed of the ESP control unit 36a or the speed of an internal combustion engine of engine control unit 36b.
- This information can be viewed together with the information supplied by the resolver chip 14 from the microprocessor 12 and thus on the Plausibility be checked. For example, information from the ESP control unit 36a about the standstill of the wheels and the information of the resolver chip 14, after which the rotor 6 of an electric machine 16 would rotate, indicate an error or an erroneous evaluation in the resolver chip 14.
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Abstract
Schaltung (2) zur Auswertung von Resolver-Sensorsignalen (28) in einem Fahrzeug, aufweisend einen Resolver-Sensor (4), eingerichtet zum Aufnehmen einer Drehbewegung eines Rotors (6) einer elektrischen Maschine (16), einen Resolver-Digitalkonverter-Schaltkreis (14), kommunikativ verbunden mit dem Resolver-Sensor (4), eingerichtet zum Ansteuern des Resolver-Sensors (4) und zur Auswertung der Resolver-Sensordaten (28) und ein Prozessorelement (12), aufweisend eine Datenanbindung (24a) an dem Resolver-Digitalkonverter-Schaltkreis (14) zur Übermittlung von ausgewerteten Resolver-Sensordaten, dadurch gekennzeichnet, dass das Prozessorelement (12) eine weitere Datenanbindung (24b) zur Übermittlung von weiteren Messdaten zur redundanten Verifikation der ausgewerteten Resolver-Sensordaten aufweist.
Description
Beschreibung Titel
Redundante Bestimmung der Drehbewegung einer Elektromaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft Antriebe für Elektro- bzw. Hybridfahrzeuge. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Bestimmung einer
Drehbewegung einer Elektromaschine. Weiter insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Schaltung zur Auswertung von Resolver- Sensorsignalen in einem Fahrzeug, ein Steuergerät für ein Fahrzeug aufweisend eine erfindungsgemäße Schaltung sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein Automobil aufweisend eine erfindungsgemäße Schaltung und/oder ein erfindungsgemäßes Steuergerät.
Stand der Technik
In Elektro- bzw. Hybridfahrzeugen wird eine Antriebsleistung des Fahrzeuges, zumindest zum Teil, durch eine elektrische Maschine, somit einem Elektromotor bereitgestellt. Für eine bevorzugte Ansteuerung einer solchen Elektromaschine ist es meist hilfreich, genaue Informationen über den aktuellen Betriebszustand der elektrischen Maschine zu bestimmen.
Für eine solche Bestimmung findet meist ein sogenannter Resolver-Sensor an der elektrischen Maschine Verwendung, welcher eingesetzt wird, um Drehzahl und Winkelposition der Rotorlage einer elektrischen Maschine zu erfassen.
Drehzahl und Winkelposition sind für die Motorregelung von zentraler Bedeutung. Eine Auswertelogik findet Verwendung, um die vom Resolver-Sensor gelieferten Rohdaten derart auszuwerten, so dass die geforderten Messgrößen Drehzahl und Winkelposition an ein Steuergerät bereitgestellt werden, beispielsweise als digitale Datenwerte.
Figur 1 zeigt einen herkömmlichen Resolver-Sensor mit Rotor- Erregung.
Am Rotor 6 einer elektrischen Maschine ist Wicklung 10a angebracht. Diese Wicklung wird mit einer sinusförmigen Wechselspannung erregt. Zwei am Stator in senkrechter Ausrichtung zueinander angebrachte Wicklungen 10b, 10c erhalten eine von Wicklung 10a induzierte Spannung.
Die Amplituden der in den Wicklungen 10b, 10c induzierten Spannungen bestimmt sich hierbei durch den Winkel des Rotors bzw. der Wicklung 10a und entsprechen hierbei jeweils dem Sinus und Cosinus der Winkellage des Rotors.
Resolver-Sensor und Auswertelogik sind jedoch meist nur einfach vorhanden.
Figur 2 zeigt eine herkömmliche Auswertung eines Resolver-Sensors 4.
Steuergerät 20 weist hierbei Mikroprozessor 12 auf, welcher mittels eines Referenzsignals 30 einen Resolver-Ansteuer-/Auswerteschaltkreis 14, einen sogenannten Resolver-Chip 14 oder Resolver- Digitalkonverter-Schaltkreis 14 ansteuert. Dieser wird exemplarisch mit einer Spannung von 5Vdc versorgt.
Resolver-Chip 14 erzeugt hierbei exemplarisch eine Anregungssignalform, beispielsweise Sinusschwingung mit 10 kHz und ± 2,5 VPeak- Diese
Sinusschwingung wird über Verstärkerelement 18 in eine Erregungssignalform mit ± 10 Vpeak umgeformt und dem Resolver-Sensor 4 in Wicklung 10a zugeführt.
Bereich 26 stellt somit die Resolver-Ansteuerung dar. Resolver-Sensor 4 ist schematisch dargestellt am Motor einer elektrischen Maschine 16 angebracht.
Die Resolver-Sensordaten 28 werden über Filterelement 22, z.B. ein
Tiefpassfilter, wiederum dem Resolver-Chip 14 als Sinus- bzw. Cosinussignale, mit beispielsweise ± 2,85 VPeak zugeführt.
Der Resolver-Chip 14 selbst ist über Datenanbindung 24a mit Mikroprozessor 12 verbunden und liefert digitale Signalwerte bezüglich Rotationsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl sowie Winkelposition des Rotors der elektrischen Maschine 16 an den Mikroprozessor 12. Weiterhin werden dem Mikroprozessor 12 über
Datenanbindung 24a Fehlerinformationen zur Verfügung gestellt.
Zwar kann die Auswertelogik eine einfache Diagnose der Resolver- Sensorsignale beinhalten, die verschiedene Fehlerarten der Resolver-Signale erkennt.
Diese Fehlerinformationen beinhalten regelmäßig jedoch keine Fehler, die innerhalb des Resolver-Chips auftreten, da diese nicht ausreichend detektierbar sind, bzw. der Resolver-Chip nicht über geeignet interne Vorkehrungen verfügt, um selbst seine einwandfreie Funktion überprüfen zu können.
Somit lassen sich Fehler innerhalb der Auswertelogik selbst sowie der
Datenübertragung zu einem weiterverarbeitenden Mikroprozessor eines
Steuergerätes meist nicht erkennen. Zu diesen Fehlern gehören beispielsweise Registerfehler, Datenbitfehler, Adressierungsfehler der Auswertelogik, eingefrorene Daten, eine selbstständige Umkonfiguration der Auswertelogik, sowie Rechenwerkdefekte, etc.
Derartige nicht detektierbare Fehler können somit in der Übermittlung von fehlerhaften Drehzahl- und Winkelwerten resultieren, welche jedoch trotzdem von einem nachfolgenden Steuergerät als gültig erachtet werden und in einer, dann fehlerhaften, Ansteuerung des Motors resultieren können. Eine derartige fehlerbehaftete Motorregelung kann somit zu einer solch fehlerhaften
Ansteuerung der elektrischen Maschine führen, so dass diese eine nicht situationsadäquate Drehbewegung ausführt, bzw. mit einem ungewünschten Drehmoment arbeitet. Die Gefährdung "ungewollte Fahrzeug- Bewegung" bzw. "ungewollte Fahrzeug-Bewegungsrichtung" kann auch durch ein Versagen des Resolver-Chips verursacht werden.
Eine derartige fehlerhafte Ansteuerung kann beispielsweise zu einem
ungewollten Beschleunigen des Fahrzeuges, zur Blockierung der Antriebsachse, oder sogar zur Zerstörung der den Motor ansteuernden IGBTs führen.
Offenbarung der Erfindung
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung kann somit darin gesehen werden, Fehler innerhalb der Auswertelogik eines Resolver-Sensors sowie in der nachfolgenden Datenübertragung der ausgewerteten Sensorsignale von der Auswertelogik zu
einem Mikroprozessor, beispielsweise eines Steuergerätes, zu erkennen und somit gefährliche Betriebszustände zu vermeiden.
Im Lichte dieses Aspekts wird eine Schaltung zur Auswertung von Resolver- Sensorsignalen in einem Fahrzeug, ein Steuergerät für ein Fahrzeug aufweisend eine erfindungsgemäße Schaltung, sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein Automobil, aufweisend eine erfindungsgemäße Schaltung und/oder ein erfindungsgemäßes Steuergerät gemäß der unabhängigen Ansprüche bereitgestellt. Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit die redundante Detektion einer Drehzahl, einer Drehrichtung, sowie Winkelposition bzw. die Überprüfung von von einem Resolver-Chip gelieferten Informationen anhand weiterer Kenngrößen eines Fahrzeuges.
Zur redundanten Detektion der Drehzahl kann beispielsweise eines der vom Resolver-Sensor gelieferten analogen Signale durch eine separate elektronische Schaltung derart bearbeitet bzw. demoduliert werden, so dass aus dem gelieferten Amplitudensignal ein digitales Frequenzsignal erzeugt wird. Ein derartiges Frequenzsignal kann somit über dessen Frequenz die Rotordrehzahl bereitstellen, zumindest mittels einer der Rotordrehzahl proportionalen
Information.
Diese der Rotordrehzahl proportionale Frequenz kann über eine weitere
Datenanbindung dem Mikroprozessor eines Steuergerätes zugeführt werden. Der Mikroprozessor kann daraufhin diese Information mit der vom Resolver-Chip direkt gelieferten Information vergleichen und dabei beispielsweise ein
Abweichen der beiden Informationen und somit einen Fehlerfall detektieren.
Wird nicht nur eines der vom Resolver-Sensor bereitgestellten Signale, sondern beide analogen Resolver-Signale durch separate elektronische Schaltungen derart moduliert, so dass zwei digitale Frequenzsignale erzeugt werden, kann aus der Phasenlage der beiden Signale zueinander ebenso die Drehrichtung des Rotors bestimmt werden. Auch diese Information kann über eine weitere
Datenanbindung dem Mikroprozessor eines Steuergerätes zur Verfügung gestellt
werden, um die korrekte Auswertung der Resolver-Sensorsignale zu verifizieren. In diesem Fall wird insbesondere eine phasenrichtige Demodulation der
Resolver-Sensorsignale in Bezug auf das Referenzsignal des Mikroprozessors verwendet.
Als Demodulationsschaltung kann eine geeignete Amplituden- Demodulationsschaltung verwendet werden. Diese kann beispielsweise unter Verwendung eines Verstärkerelementes, eines Diodenelementes bzw. allgemein eines Gleichrichtungselementes, eines Filterelementes, insbesondere Tiefpass- Filterelementes oder mittels eines Schmitt-Triggerelementes realisiert sein.
Durch Verwendung eines Demodulationselementes kann ein Fehler in der Auswertelogik durch Vergleich der Frequenz des demodulierten Digitalsignals mit der Rotordrehzahl, wie von dem Resolver-Chip geliefert, erkannt werden. Bei der Verwendung von zwei Demodulationselementen kann ein Fehler in der
Auswertelogik durch einen Vergleich der Frequenz der Digitalsignale mit der Rotordrehzahl sowie durch einen Vergleich der Drehrichtung aus den
Digitalsignalen sowie dem Vorzeichen der Drehzahl der Resolver-Sensordaten erkannt werden.
Auch kann eine Berechnung von Drehzahl, Drehrichtung und Winkelposition anstatt mit separaten Demodulationselementen mittels eines weiteren
Prozessorelementes, beispielsweise eines digitalen Signalprozessors (DSP) durchgeführt werden.
Hierzu wird ein geeigneter digitaler Signalprozessor mit den beiden analogen Resolver-Sensorsignalen sowie dem Referenzsignal beaufschlagt und bildet hierdurch eine separate, redundante Datenverarbeitung und Datenauswertung aus. Die analogen Resolver-Signale zusammen mit dem Referenzsignal können somit im DSP bzw. in einem zweiten Mikroprozessor oder auch unter
Verwendung eines Software- Mikroprozessors als Teil eines Complex
Programmable Logic Device (CPLD) durch entsprechende Software ausgewertet werden.
Die separate Datenverarbeitung im DSP bzw. die hierzu verwendete Software bildet dabei beispielsweise die Funktionalität der Auswertelogik des Resolver-
Chips nach und vermag somit unabhängig von und redundant zu diesem Drehzahl, Drehrichtung und Winkelposition bestimmen.
Diese zweiten Werte können nun mit den vom Resolver-Chip gelieferten Werten verglichen werden, um hierdurch Fehler in der Auswertelogik zu erkennen. Der
Mikroprozessor, an welchem sowohl der Resolver-Chip als auch die separate Datenverarbeitungseinheit (DSP oder CPLD) angeschlossen ist, kann somit durch einen Vergleich der Drehzahlwerte, der Drehrichtung, zum Beispiel Vorzeichen der Drehzahl, sowie durch einen Vergleich der Winkelwerte einen Unterschied detektieren und somit einen Fehler feststellen.
Die Verifikation der einwandfreien Funktion eines Resolver-Chips lässt sich jedoch auch durch weitere Fahrzeugdaten, welche nicht vom Resolver-Sensor geliefert werden, bereitstellen. Insbesondere eine Drehzahl kann unter
Verwendung eines externen Steuergerätes überprüft werden.
Hierzu kann insbesondere eine zur elektrischen Maschinendrehzahl mechanisch korrelierte Drehzahl von einem anderen Steuergerät durch eine separate Sensorik gemessen werden. Verwendbar ist beispielsweise die Raddrehzahl, geliefert von einem ESP- bzw. ABS-Steuergerät mit der über ein festes Getriebe verbundenen elektrischen Maschine oder aber auch die Motordrehzahl des Verbrennungsmotors, geliefert vom Motorsteuergerät. Eine solche Drehzahl- Information kann nachfolgend über eine Kommunikationsschnittstelle, beispielsweise über einen CAN-Bus oder FlexRay an das Motorsteuergerät der elektrischen Maschine weitergegeben werden.
Durch einen nachfolgenden Vergleich der vom Resolver-Chip gelieferten Resolver-Sensor-Drehzahl mit der extern gemessenen Drehzahl kann der Drehzahlwert des Resolver-Chips auf seine Korrektheit bzw. Plausibilität überprüft werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 einen Resolver-Sensor;
Figur 2 eine exemplarische Ausgestaltung einer Beschaltung von Resolver- Sensorik und Resolver-Auswertelogik;
Figuren 3a,b eine exemplarische Ausgestaltung einer Anordnung zur
redundanten Auswertung der Resolver-Sensorsignale;
Figuren 4a,b eine weitere exemplarische Ausgestaltung einer redundanten Resolver-Sensorsignal-Auswertung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 5 eine weitere exemplarische Ausgestaltung einer redundanten Resolver- Sensorsignal-Auswertung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
Figur 6 eine exemplarische Ausgestaltung einer Verifikation der Resolver- Sensorsignal-Auswertung.
Ausführungsformen der Erfindung
Weiter Bezug nehmend auf Figuren 3a, b wird eine exemplarische Ausgestaltung einer Anordnung zur redundanten Auswertung der Resolver-Sensorsignale dargestellt.
Figur 3a zeigt zentral Resolver-Chip 14 sowie schematisch Resolver-Sensor 4. Unter Verwendung des Verstärkerelementes 18 mit Gain G steuert Resolver- Chip 14 über Referenzsignal 30 den Resolver-Sensor 4 an.
Aufgrund der zuvor beschriebenen Funktionalität des Resolver-Sensors 4 werden zwei amplitudenmodulierte Analogsignale 28 an das Auswerteelement 22, hier exemplarisch dargestellt als zwei Verstärkerelemente mit Gain G, weitergegeben und wieder in den Resolver-Chip 14 zurückgeführt. Resolver-Chip 14 wertet die Resolver-Signale 28 aus und leitet sie als digitale Informationen zu Drehzahl sowie Winkelposition unter Verwendung der Datenanbindung 24a über einen Datenbus an Mikroprozessor 12 weiter. Eines der beiden vom Resolver gelieferten Signale 28 wird hierbei parallel abgegriffen und dem
Demodulationselement 32a zugeführt.
Ein Demodulationselement im Kontext der vorliegenden Erfindung kann insbesondere eine normale bzw. vereinfachte Frequenz-Demodulationsschaltung sein. Diese kann z.B. als ein Verstärkerelement, eine Diode, eine Gleichrichterschaltung, ein
Tiefpassfilter oder ein Schmitt-Trigger- Element realisiert sein.
Demodulationselement 32a wandelt das analoge Resolver-Signal 28, dargestellt in Figur 3b als amplitudenmodulierte Sinus- bzw. Cosinusschwingung, in ein digitales Rechtecksignal um, gleichfalls in Figur 3b dargestellt, und leitet dieses über Datenanbindung 24b an den Mikroprozessor 12 weiter. Dieser weist
beispielsweise ein General Purpose Timing Ray auf, welches das demodulierte bzw. digitalisierte Resolver-Signal bezüglich seiner Frequenz, Pulsweite, Periode etc. auswerten kann. Insbesondere durch Auswertung der Frequenz bzw. der Periodendauer lässt sich auf einer Drehzahl des Rotors 6 der elektrischen
Maschine schließen.
Weiter Bezug nehmend auf Figuren 4a, 4b wird eine weitere exemplarische
Ausgestaltung einer redundanten Resolver-Sensorsignal-Auswertung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Die Anordnung der Figur 4a entspricht hierbei im Wesentlichen der Anordnung der Figur 3a, wobei jedoch zwei Demodulatorelemente 32a, 32b jeweils
angeschlossen an eines der Resolver-Signale 28 vorgesehen sind. Die
Funktionsweise jedes Demodulatorelementes 32a, 32b ist hierbei im
Wesentlichen identisch wie zuvor beschrieben.
Jedes Demodulatorelement 32a, 32b erzeugt ein digitales Rechtecksignal aus dem amplitudenmodulierten Analogsignal des Resolver-Sensors 4, welche jedoch um einen Bruchteil einer Periode, insbesondere um eine halben Periode, gegeneinander verschoben sind. Aus der Periode der Digitalsignale und damit aus deren Frequenz lässt sich wiederum auf die Rotordrehzahl schließen, während die Drehrichtung aus den Digitalsignalen und dem Vorzeichen der
Drehzahl der Resolver-Auswertung entnehmbar ist.
Weiter Bezug nehmend auf Figur 5 wird eine weitere exemplarische
Ausgestaltung einer redundanten Resolver-Sensorsignal-Auswertung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Figur 5 weist ein weiteres Prozessorelement 34 auf, beispielsweise einen digitalen Signalprozessor. Beide analogen Resolver-Sensorsignale 28 sowie das Referenzsignal 30 werden in den weiteren Mikroprozessor 34 eingespeist. Dieser ist über die weitere Datenanbindung 24b ebenfalls mit Mikroprozessor 12 verbunden.
Im digitalen Signalprozessor kann nun beispielsweise die Funktionalität eines Resolver-Chips in Software nachgebildet werden. Somit können Informationen vergleichbar denen, die Resolver-Chip 14 über die Datenanbindung 24a an den Mikroprozessor 12 liefert, gleichfalls vom digitalen Signalprozessor 34 über Datenanbindung 24b an Mikroprozessor 12 weitergegeben werden. Durch einen einfachen Vergleich der über Datenanbindungen 24a und 24b gelieferten Daten bezüglich Drehzahl, Drehrichtung sowie Winkelposition kann auf eine
einwandfreie Funktion von Resolver-Chip 14 und Mikroprozessor 34 geschlossen werden.
Weiter Bezug nehmend auf Figur 6 wird eine exemplarische Ausgestaltung einer Verifikation der Resolver-Sensorsignal-Auswertung dargestellt.
Im Wesentlichen erfolgt in Figur 6eine bekannte Resolver-Sensor-Auswertung vergleichbar der Figur 2a, welche Informationen bezüglich Drehzahl,
Drehrichtung sowie Winkelposition unter Verwendung der Datenanbindung 24a an Mikroprozessor 12 weitergibt.
Über Datenanbindung 24b erhält Mikroprozessor 12 weitere Informationen von weiteren Steuergeräten 36a, b, beispielsweise einem ESP- Steuergerät 36a oder einem Engine-Control-Steuergerät 36b. Diese weiteren Werte können
beispielsweise die Raddrehzahl des ESP-Steuergerätes 36a oder die Drehzahl eines Verbrennungsmotors von Engine-Control-Steuergerät 36b sein.
Diese Informationen können zusammen mit dem vom Resolver-Chip 14 gelieferten Informationen vom Mikroprozessor 12 betrachtet und somit auf deren
Plausibilität überprüft werden. Beispielsweise kann eine Information vom ESP- Steuergerät 36a über den Stillstand der Räder sowie die Information des Resolver-Chips 14, wonach sich der Rotor 6 einer elektrischen Maschine 16 drehen würde, auf einen Fehler bzw. eine fehlerhafte Auswertung im Resolver- Chip 14 hinweisen.
Claims
Ansprüche
Schaltung (2) zur Auswertung von Resolver-Sensorsignalen () in einem Fahrzeug, aufweisend
einen Resolver-Sensor (4), eingerichtet zum Aufnehmen einer
Drehbewegung eines Rotors (6) einer elektrischen Maschine (16); ein Resolver-Digital-Konverter-Schaltkreis (RDC) (14), kommunikativ verbunden mit dem Resolver-Sensor (4), eingerichtet zum Ansteuern des Resolver-Sensors (4) und zur Auswertung der Resolver-Sensordaten (28); und
ein Prozessorelement (12), aufweisend eine Datenanbindung (24a) an den Resolver-Digital-Konverter-Schaltkreis (14) zur Übermittlung von
ausgewerteten Resolver-Sensordaten;
dadurch gekennzeichnet, dass
das Prozessorelement (12) eine weitere Datenanbindung (24b) zur Übermittlung von weiteren Messdaten zur redundanten Verifikation der ausgewerteten Resolver-Sensordaten aufweist.
Schaltung gemäß Anspruch 1 ,
wobei die weiteren Messdaten ebenfalls die Resolver-Sensordaten (28) sind. Schaltung gemäß Anspruch 1 oder 2,
wobei der Resolver-Sensor (4) eingerichtet ist zur Ausgabe zumindest eines sinus- bzw. cosinusförmigen amplitudenmodulierten Analogsignals (28); wobei ein Demodulatorelement (32a, b) an der weiteren Datenanbindung (24b) angebunden ist und das zumindest eine Analogsignal (28) parallel zum Resolver-Digital-Konverter-Schaltkreis (14) empfängt; und
wobei das Demodulatorelement (32a, b) eingerichtet ist, eine Konvertierung des Analogsignals (28) in ein drehzahlproportionales digitales
Frequenzsignal bereitzustellen und an das Prozessorelement (12) weiterzuleiten.
Schaltung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Resolver-Sensor (4) eingerichtet ist zur Ausgabe eines sinusförmigen und eines cosinusförmigen amplitudenmodulierten
Analogsignals (28);
wobei zwei Demodulatorelemente (32a, b) an der weiteren Datenanbindung (24b) angebunden sind und jedes Demodulatorelement (32a, b) eines der beiden Analogsignale (28) parallel zum Resolver-Digital-Konverter- Schaltkreis (14) empfängt;
wobei jedes Demodulatorelement (32a, b) eingerichtet ist, eine Konvertierung des jeweiligen Analogsignals (28) in ein drehzahlproportionales digitales Frequenzsignal bereitzustellen und an das Prozessorelement (12) weiterzuleiten; und
wobei das Prozessorelement (12) eingerichtet ist, eine Drehrichtung des Rotors (6) der elektrischen Maschine (16) basierend auf der Phasenlage der digitalen Frequenzsignale zueinander zu detektieren.
Schaltung gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4,
wobei das Demodulatorelement (32a, b) ein Element ist aus der Gruppe bestehend aus Verstärkerelement, Gleichrichterelement, Diodenelement, Filterelement, Tiefpassfilterelement und Schmitt-Trigger Element.
Schaltung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2,
wobei der Resolver-Sensor (4) eingerichtet ist zur Ausgabe eines sinusförmigen und eines cosinusförmigen amplitudenmodulierten
Analogsignals (28);
wobei der Resolver-Digital-Konverter-Schaltkreis (14) ein Referenzsignal (30) zur Ansteuerung des Resolver-Sensors (4) bereitstellt;
wobei ein weiteres Prozessorelement (34) an der weiteren Datenanbindung (24b) angebunden sind und die beiden Analogsignale (28) parallel zum Resolver-Digital-Konverter-Schaltkreis (14) sowie das Referenzsignal (30) empfängt; und
wobei das weitere Prozessorelement (34) eingerichtet ist, die Analogsignale (28) sowie des Referenzsignals (30) derart auszuwerten, so dass Drehzahl,
Drehrichtung sowie Winkelposition des Rotors (6) der elektrischen Maschine (16) ermittelbar sind und diese Informationen an das Prozessorelement (12) weiterzuleiten. 7. Schaltung gemäß Anspruch 1 ,
wobei die weiteren Messdaten Daten eines vom Resolver-Sensor (4) separaten Sensors oder separaten Steuergerätes (36a, b) des Fahrzeuges sind. 8. Schaltung gemäß Anspruch 7,
wobei die Daten sind aus der Gruppe bestehend aus Raddrehzahl eines ESP bzw. ASB-Steuergerätes, Motordrehzahl eines Motorsteuergerätes; und/oder
wobei das Prozessorelement (4) eingerichtet ist einen Plausibilitätsvergleich der weiteren Messdaten mit den Daten des Resolver-Digital-Konverter- Schaltkreises (14) bereitzustellen, insbesondere zur redundanten Verifikation der ausgewerteten Resolver-Sensordaten (28).
9. Steuergerät (20) für eine Fahrzeug, aufweisend eine Schaltung (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Fahrzeug, insbesondere Automobil, aufweisend eine Schaltung (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder ein Steuergerät (20) gemäß Anspruch 9.
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