專利名稱：用于處理代表發(fā)動機的軸的角位置的信號的設備和方法
技術領域：
本發(fā)明從根據(jù)獨立權(quán)利要求的分類的用于處理代表發(fā)動機的軸的角位置的信號的設備或方法出發(fā)。
背景技術：
由DE 199 33 844 Al已知了用于處理代表內(nèi)燃機的軸的角位置的信號的設備或方法，其中識別軸的轉(zhuǎn)動方向。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)獨立權(quán)利要求的根據(jù)本發(fā)明設備或根據(jù)本發(fā)明的方法具有以下優(yōu)點對于信息的繼續(xù)處理特別有利地進行時刻的存儲。通過所述方式的存儲，不僅對于信息的存放而且對于隨后的計算可以使用特別簡單的邏輯。此外，當在新的計算時考慮前一周期發(fā)生的 事件時，尤其更準確地預言周期性事件。這樣實現(xiàn)用于處理代表軸的角位置的信號的特別簡單的設備或者特別簡單的方法。其他優(yōu)點和改進通過從屬權(quán)利要求的特征得出。通過以確定的順序存儲，特別簡單地構(gòu)造通常使用當前的、最后存儲的時刻和先前的時刻的計算。尤其是通過以下方式簡化所述計算設有指示相應的存儲器位置的地址指針。通過增大或減小地址指針來產(chǎn)生相應的順序。此外可以設有數(shù)字PLL電路(DPLL)，其在代表軸的角位置的信號之間產(chǎn)生用于角位置的位置脈沖?？梢愿鶕?jù)軸的轉(zhuǎn)動方向通過平衡脈沖來修正所述位置脈沖。相應地，在轉(zhuǎn)動方向變換時也改變位置計數(shù)器的計數(shù)方向。修正單元可以出于修正位置計數(shù)器的目的添加或省略脈沖。


在附圖中示出并且在以下描述中詳細解釋本發(fā)明的實施例。附圖示出圖I :發(fā)動機的軸和用于產(chǎn)生代表所述軸的角位置的信號的傳感器設備，圖2 :圖I的傳感器的信號，圖3和4 :由圖2的信號導出的經(jīng)繼續(xù)處理的信號，圖5 :根據(jù)本發(fā)明的設備的示意圖，圖6 :另一地址指針，圖7 :用于在電動機中產(chǎn)生位置信號的傳感器設備，圖8 :具有8個極對的電動機。
具體實施例方式在圖I中示出發(fā)動機的軸100，例如內(nèi)燃機的曲軸。發(fā)送器輪101與所述軸剛性連接，所述發(fā)送器輪在其外圓周上具有齒結(jié)構(gòu)102。這種發(fā)送器輪101例如可以是金屬的發(fā)送器輪，并且外部的齒結(jié)構(gòu)102通過相應的銑削開設在金屬的發(fā)送器輪101的外圓周上。齒結(jié)構(gòu)102在此例如如此開設，使得它們以恒定的角間隔設置，例如6°。發(fā)送器輪101的全圓周具有60個齒結(jié)構(gòu)102，其中出于清楚的原因在圖I中僅僅示出了一些齒結(jié)構(gòu)，它們還分別覆蓋大于6°的角范圍。為了標識軸100的特別位置，在一個定義的角位置上去掉了兩個齒結(jié)構(gòu)102，從而產(chǎn)生一個齒隙103。所述齒隙103用于唯一地標識軸100的確定的位置。發(fā)送器圓盤在內(nèi)燃機的曲軸上的所述布置例如已經(jīng)由DE 199 33 844 Al公開。齒結(jié)構(gòu)102從傳感器104旁掠過，其中當一個齒結(jié)構(gòu)102直接位于傳感器104前面時傳感器104輸出一個高信號水平、即一個高信號，并且當兩個齒結(jié)構(gòu)102之間的空隙直接位于傳感器104前面時輸出一個低信號水平、即一個低信號。例如在圖2中不出傳感器104的輸出信號。在圖2中相對于時間t繪制了傳感器104的輸出信號S。如可以看到的那樣，傳感器104的信號S在時刻tl從低水平跳到高水平并且在齒結(jié)構(gòu)102從傳感器104旁運動經(jīng)過期間保持所述高水平。然后，當齒結(jié)構(gòu)102已經(jīng)從傳感器104旁運動經(jīng)過時，信號水平S重新降到值O。然后在時刻t2信號水平再次跳到高值，因為后繼的齒結(jié)構(gòu)102出現(xiàn)在傳感器104前面。相應地，在圖2中分別在時刻tl、t2、t3、t4、t5和t6示出信號水平S的跳躍。在時刻七132、七334、七5示出的信號屬于軸在一個方向上的正常轉(zhuǎn)動。在時刻t5和t6之間進行軸的轉(zhuǎn)動方向的翻轉(zhuǎn)。以下繼續(xù)討論由此產(chǎn)生的序列。
對于傳感器104的信號的繼續(xù)處理，不考慮根據(jù)圖2的信號，而僅僅考慮正的轉(zhuǎn)換邊沿、即從低水平到高水平用于繼續(xù)處理。在圖3中作為所述正的轉(zhuǎn)換邊沿的反應示出從信號水平S =低到信號水平S =高。通過或者直接在傳感器104中或者在位于后面的處理單元中的傳感器信號預處理將圖2的直接傳感器信號變換為在圖3中示出的信號。對于每一個正的轉(zhuǎn)換邊沿產(chǎn)生一個具有定義寬度的矩形信號。在軸100在第一方向上轉(zhuǎn)動時，如同在時刻tl、t2、t3、t4和t5的情況，產(chǎn)生具有例如45 μ s的定義寬度的矩形信號。當軸100在與第一方向相反的方向上轉(zhuǎn)動時，產(chǎn)生另一寬度的信號，這例如在圖3在時刻t6示出。時刻t6的信號在其寬度方面明顯不同。例如,相應于時間段t6的信號可以具有90 μ s的寬度。在圖3中的示圖中夸大地表示所述信號的寬度。因此在比較圖3和4時產(chǎn)生信號的重疊，即在圖4中已經(jīng)產(chǎn)生基于圖3的信號的寬度的分析處理的其他信號。但這不是實際效果，而僅僅由圖3中的表示的夸大寬度決定。通過所述不同的寬度，對于傳感器104的信號的繼續(xù)處理可以附加地使用轉(zhuǎn)動方向信息。例如由DE 199 33 844 Al可知如何基于傳感器信號104確定軸100在哪個方向上運動。但也已知同樣可以用于識別軸100的轉(zhuǎn)動方向的其他傳感器或者錯開的傳感器的多重布置?，F(xiàn)在根據(jù)圖4和圖5闡述圖3中的信號的繼續(xù)處理。在圖5中再次示出傳感器104，其向信號處理設備200傳遞信號(如已經(jīng)針對圖3描述的信號)。信號處理設備200涉及用于處理代表發(fā)動機的軸的角位置的信號的設備。所述信號處理設備200在內(nèi)部具有存儲單元202和DPLL (digital Phase Locked Loop :數(shù)字鎖相回路)203。在這里出于清楚的原因沒有示出分析處理單元200內(nèi)的內(nèi)部布線。但確保向信號處理設備200的隨后描述的部分中的每一個提供其功能所需的所有信息。各個部分既可以構(gòu)造為硬布線的開關邏輯單元或者也可以至少部分地通過執(zhí)行程序的通用電路構(gòu)造。此外，信號處理設備200還具有計時器201和地址指針205。信號處理設備200通過相應的線路與位置計數(shù)器204和存儲器206連接。存儲器206具有多個存儲器位置，其中示例性地示出兩個存儲器位置2061和2062。位置計數(shù)器204和存儲器206當然也可以是信號處理設備200的組成部分。同樣，計時器201和地址指針205也可以實現(xiàn)為外部組件。如在圖5中示出的設備如下工作每當一個信號到達時(如在圖3中在時刻tl、t2、t3、t4和t5示出的那樣)，存儲單元從計時器201讀出信號到達的時刻并且將所述時刻存儲在存儲器206中。存儲器206中的存儲以預給定的順序進行，即例如在時刻tl的信號的到達的時刻存儲在存儲器位置2061中，則由此清楚時刻t2的信號到達的時刻存儲在存儲器位置2062中。由于存儲器206中存儲的所述固定順序，對于后續(xù)的計算唯一地確定當前的時刻、即最后到達的時刻存儲在了哪里以及先前的時刻存儲在了哪里。通過彼此相繼的時刻的存儲的確定順序，對于后續(xù)的計算清楚地確定在哪里尋找相關的時間信息。為此目的設有地址指針205，其指示存儲器206中的定義的位置。例如，地址指針205可以包含以下信息在哪個存儲器位置上最后進行了信息的存儲。替代地，地址指針當然也可以指示按照順序作為接下來要使用的存儲器位置。原理上，地址指針指示哪個存儲器位置不重要，但必須可基于地址指針205中的信息清楚地求得接下來的存儲過程的相對位置是怎 樣的以及在哪里找到先前的存儲過程的時間信息。在分析處理單元200中分析處理在圖3中示出的信號S的取決于軸100的轉(zhuǎn)動方向的不同脈沖寬度并且將其用于影響存儲器206中的存儲。如果軸100在第一方向上轉(zhuǎn)動，則以第一順序在存儲器206中進行存儲。如果軸100在相反的方向上轉(zhuǎn)動，則以相反的順序在存儲器206中進行存儲。例如，當軸100在順時針方向上轉(zhuǎn)動時進行從上向下的存儲，當軸100在逆時針方向上轉(zhuǎn)動時進行從下向上的存儲。通過相應影響地址指針205引起存儲器206中的不同存儲順序。當?shù)刂分羔?05分別指示下一空閑的存儲器位置時，在第一方向上轉(zhuǎn)動時對于圖3的信號中的每一個增大地址指針205，而當在相反的方向上轉(zhuǎn)動時對于每一個信號下減小地址指針。在圖3中例如根據(jù)時刻t5和t6之間的信號表示轉(zhuǎn)動方向變換。從已經(jīng)識別到發(fā)動機現(xiàn)在反向運行的時刻t6起，現(xiàn)在不再增大而是減小地址指針。因此，隨后的時刻的存儲在存儲器206中不再從上向下進行，而是從下向上進行。相應于所述順序，在繼續(xù)計算時必須考慮在存儲器206中以所述順序存放其他值。在存儲器206中存儲的時刻例如對于DPLL (digital Phase Locked Loop) 203的運行是重要的。DPLL 203具有由圖3的各個脈沖產(chǎn)生多個子脈沖的功能，所述子脈沖以下稱作位置脈沖。這簡單地通過圖3和4的比較看出，例如在時刻tl和t2之間。在圖3中，時刻tl和t2分別通過一個短的矩形脈沖表示。在圖4中，在時刻tl和t2之間示出多個位置脈沖150，其由DPLL 203輸出并且在位置計數(shù)器204中計數(shù)。因此，位置計數(shù)器204總是以比通過齒結(jié)構(gòu)102的劃分實現(xiàn)的分辨率大得多的分辨率保存軸100的準確位置。因此，隨時可從位置計數(shù)器204中以大的分辨率、即大的準確度獲得軸100的角位置。PLL 203如此構(gòu)造，使得其在傳感器104的兩個脈沖之間始終輸出相同數(shù)量的位置脈沖150，如其在圖4中示出的那樣。為此DPLL基于在存儲器206中存儲的關于傳感器104的兩個脈沖之間先前的時間的信息來計算何時預期傳感器104的接下來的脈沖的預言時間。然后DPLL以一個頻率輸出位置脈沖150，如此確定所述頻率的大小，使得直至傳感器104的接下來的信號到達恰好輸出規(guī)定數(shù)量的位置脈沖150。如果所述預言沒有應驗，或者因為軸100與預言相比顯著更快地轉(zhuǎn)動或者與預言相比顯著更慢地轉(zhuǎn)動，則DPLL的相應的修正單元必須修正性地進行干預。這在圖3和4中根據(jù)時刻t2和t3的信號進行闡述。如可以從圖3中看見的那樣，時刻t2和t3之間的持續(xù)時間顯著長于時刻tl和t2之間的持續(xù)時間。但對于預言而言，DPLL 203認為軸100的轉(zhuǎn)速沒有變慢并且如在圖4中示出的那樣在區(qū)間t2、t3中以與在區(qū)間tl、t2中相同的頻率輸出位置脈沖150。在已經(jīng)輸出規(guī)定數(shù)量的位置脈沖150之后，由DPLL 203抑制另外的位置脈沖150的輸出，因為否則位置計數(shù)器204會取過大的值。因此，在輸出相應數(shù)量的位置脈沖150之后是一個短的區(qū)間，在所述短的區(qū)間內(nèi)不輸出位置脈沖，其中所述區(qū)間在時刻t3緊前面。然后從時刻t3起重新進行位置脈沖的輸出。如果現(xiàn)在在區(qū)間t2、t3中發(fā)生軸100的轉(zhuǎn)動的沒有預計到的加速，則不可能以所示頻率直至時刻t3輸出規(guī)定數(shù)量的位置脈沖150。在這種情況下，DPLL的修正單元必須直接在時刻t3之后輸出附加的位置脈沖150，以便引起位置計數(shù)器204的相應狀態(tài)。通過所述措施使得位置計數(shù)器204始終包含軸100的角位置的準確信息。在軸100的轉(zhuǎn)動方向改變時，位置計數(shù)器204也必須相應地改變其計數(shù)方向。如果在第一轉(zhuǎn)動方向上向上計數(shù)位置計數(shù)器204，則在軸在與第一方向相反的第二方向上轉(zhuǎn)動時相應地向下計數(shù)位置計數(shù)器204。轉(zhuǎn)動方向可以或者通過PLL 203或者通過信號處理設備200的其他單元通知位置計數(shù)器204。在任何情形中，位置計數(shù)器204都包含以下信息 應當加上還是減去由PLL提供的位置脈沖150?，F(xiàn)在根據(jù)圖3和4、尤其是時刻t6闡述轉(zhuǎn)動方向的改變。典型地，在內(nèi)燃機中在轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)換時出現(xiàn)傳感器104的兩個相繼的脈沖之間的間距的顯著變長。在圖3中，這通過時刻t5和t6之間的較長的時間間距表示。相應地，在圖4中大約在t5和t6之間的區(qū)間的中間，位置脈沖150的輸出終止，因為大致在所述區(qū)間的中間已經(jīng)達到規(guī)定數(shù)量的位置脈沖150。然后在時刻t6在圖3中脈沖結(jié)束之后確定轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)換。從所述時刻起，不再將由PLL 203輸出的位置脈沖150加到位置計數(shù)器，相反相減。在圖3中時刻t6的脈沖結(jié)束之后，立即首先由DPLL203輸出位置脈沖150的快速序列，其相應地減小位置計數(shù)器204的狀態(tài)。因此，在這里涉及平衡脈沖，其相應地修正位置計數(shù)器204的狀態(tài)。這些脈沖在其數(shù)量方面相應于位置脈沖150，其在區(qū)間t5、t6中錯誤地加到位置計數(shù)器204。這些在圖4中作為時刻t6緊后面的黑框表示，因為它們?nèi)绱司o密地彼此相繼，使得它們在圖4中無法表示為單個脈沖。因此，作為第一措施修正位置計數(shù)器，其方式是，減去相應數(shù)量的位置脈沖150。隨后PLL 203才輸出正常的計數(shù)脈沖，這些計數(shù)脈沖在其頻率方面遵循在反向轉(zhuǎn)動時何時預期傳感器104的接下來的脈沖。因此，緊隨時刻t6的具有顯著更高頻率的脈沖涉及平衡脈沖，以便修正位置計數(shù)器204的狀態(tài)。在圖6中描述信號處理設備200中的另一地址指針30的應用以及所述另一地址指針30對于DPLL 203的意義。另一地址指針30指示另一存儲器300的存儲器位置301、302,303,304并且在傳感器104的信號每次到達時、即在圖3的時刻tl、t2、t3、t4、t5、t6在存儲器300中獲得它們并且將所述信息提供給DPLL 203。設有和發(fā)送器輪101上的齒結(jié)構(gòu)102同樣多的或者也與齒之間的空隙同樣多的存儲器位置301、302、303。對于如關于圖I進行描述的示例，這是60-2個、即58個存儲器位置。根據(jù)是否考慮缺失的齒，空隙可以具有不同的長度。如在圖6中示出的那樣，分配給齒結(jié)構(gòu)102之間的正?？障兜拇鎯ζ魑恢?01、302、303分別包含數(shù)字1，而分配給具有兩個缺失的齒的齒隙103的存儲器位置304包含數(shù)字3。這些數(shù)字相應于DPLL 203應輸出的位置脈沖的量。如果對于一個正常的齒結(jié)構(gòu)102例如直至傳感器104的接下來的脈沖到達由DPLL 203輸出100個位置脈沖150，則對于齒隙103 (其中缺少兩個齒結(jié)構(gòu)102)必須輸出三倍數(shù)量的、即300個位置脈沖150。通過在內(nèi)燃機起動時地址指針30的同步,如此調(diào)節(jié)所述地址指針,使得其分別指向表示接下來的齒結(jié)構(gòu)102或者齒隙103的位置脈沖150的數(shù)量的存儲器位置。這樣確保由DPLL 302始終輸出合理數(shù)量的位置脈沖150。在軸100的轉(zhuǎn)動方向變換時必須相應地調(diào)整所述另一地址指針30。如果考慮始終在傳感器104的脈沖到達之前讀取在存儲器300中存儲的信息并且將其提供給DPPL 203以及在所述讀取之后立即調(diào)整 所述另一地址指針30，則在轉(zhuǎn)動方向變換時必須相對于迄今的調(diào)整方向使所述另一地址指針改變4個存儲器位置。如果在軸在第一方向上轉(zhuǎn)動時在每次讀取之后增大所述另一地址指針30，則在轉(zhuǎn)動方向變換時必須使所述另一地址指針減少4并且隨后只要軸在相反的轉(zhuǎn)動方向上轉(zhuǎn)動則在每次讀取過程時減小所述另一地址指針。數(shù)字4僅僅是舉例。例如，每當在方向變換時在傳感器104的信號變換的情況下首先還不存在關于方向變換的信息并且如在最后的傳感器信號時刻tx時那樣增加或減小地址指針時，此外當始終在相應的區(qū)間之后關于兩個齒的所測量的時間間距將所述值存儲到存儲器206中并且始終在相關的區(qū)間之前從輪廓存儲器300中獲取關于一個區(qū)間的持續(xù)期間的信息時，減去或者加上所述值4。在其他邊界條件下，其他修正值也是可能的。替代另一地址指針30也可以使用另一部件，其相對于圖5的地址指針205進行存儲器300的存取。所述部件為了存取存儲器300而讀取地址指針205的內(nèi)容并且以一個偏移量相加或相減。例如，在軸在第一方向上轉(zhuǎn)動時可以將值2加到地址指針205的內(nèi)容上并且讀取存儲器300中的相應的存儲器位置。當發(fā)生轉(zhuǎn)動方向變換時，再次簡單地讀取地址指針205的內(nèi)容并且從所述值中減去兩個存儲器位置。同樣可以在向前方向上將值17加到地址指針205上而在向后方向上加上值13。僅僅當隨圖3的一個脈沖的開始立即如之前那樣增加或減少兩個地址指針時，當仍沒有分析處理所述脈沖的方向信息，地址指針205始終指示最后的增加(時間戳或最后的兩個齒之間的所計算的持續(xù)時間)和地址指針30指示將來的接下來的增加(在接下來的齒和再接下來的齒之間的所期望的持續(xù)時間)時，地址指針30中的向前運行和向后運行之間的差4才是正確的。通過另一實現(xiàn)，其他差值也是可能的。通過所述方法也可以確保，從存儲器300中始終讀取相應的值，所述值說明DPLL203現(xiàn)在應輸出單倍量的位置脈沖還是三倍量的位置脈沖。還要注意，必須分別與齒隙103相匹配地選擇存儲器300的存儲內(nèi)容。對于根據(jù)圖I的齒輪，這例如通過齒3引起，因為在缺失兩個齒的情況下必須輸出三倍量的位置脈沖150。當齒隙更小時，例如僅僅缺失一個齒，則例如必須由DPLL輸出僅僅兩倍量的位置脈沖150。在圖7中示意性地示出電動機的轉(zhuǎn)子1300。轉(zhuǎn)子1300在圖7中不表示為圓形轉(zhuǎn)子而表示為展開示圖，即不表示為圍繞軸的圓形結(jié)構(gòu)而表示為線性結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子的所述表示僅僅用于圖7中的簡化的圖形表示。實際上，轉(zhuǎn)子1300構(gòu)造為圍繞軸的圓形結(jié)構(gòu)，如在圖8中示出的那樣。在圖8中再次示出一個電動機的轉(zhuǎn)子1300的概略圖。涉及具有八個極對、即八個北極1301和八個南極1321的電動機，它們分別交替設置。每一個極對1301、1321分配有一個具有齒1305和齒隙1306的齒結(jié)構(gòu)1304。所述圖用于示出轉(zhuǎn)子的整體結(jié)構(gòu)。在圖7的詳細示圖中闡述傳感器和齒隙的布置的細節(jié)。在轉(zhuǎn)子1300中嵌入永磁體1301、1321，其通過由電動機的定子中的相應線圈施加的交變外磁場產(chǎn)生抵抗永磁體1301、1321的磁場的力,所述力使轉(zhuǎn)子1300例如在通過箭頭1303示出的方向上運動。在這里沒有示出相應的控制線圈。永磁體1301構(gòu)成磁北極，永磁體1321構(gòu)成磁南極。轉(zhuǎn)子1300具有齒結(jié)構(gòu)1304，其分別由一個齒1305和一個齒隙1306組成。在齒1305的區(qū)域中，轉(zhuǎn)子1300較厚地構(gòu)造，即其構(gòu)成齒1305，在齒隙1306的區(qū)域中，轉(zhuǎn)子1300較薄地構(gòu)造并且構(gòu)成齒隙1306。對于進一步討論也重要的是齒1305具有前側(cè)1307和背側(cè)1308，其中前側(cè)1307表示從齒隙1306到齒1305的過度，而背側(cè)表示在箭頭1303的運動方向上在齒1305和齒隙1306之間的過度。對于進一步討論，現(xiàn)在將在圖7中左側(cè)示出的齒結(jié)構(gòu)1304稱作第一齒結(jié)構(gòu)，將在圖7的中間的下一齒結(jié)構(gòu)稱作第二齒結(jié)構(gòu)1304。轉(zhuǎn)子如此構(gòu)造，使得每一對永磁體1301、1321分配有一個齒結(jié)構(gòu)1304。與齒結(jié)構(gòu)1304相對置地設置了三個傳感器1311、1312、1313，其中這些傳感器的彼此間距如此選擇， 使得所述間距分別相應于齒結(jié)構(gòu)1304的周期的三分之一。這意味著，第一傳感器1311和第二傳感器1312之間的間距相應于兩個彼此相繼的齒結(jié)構(gòu)1304的前側(cè)1307的間隔的三分之一。對于傳感器1311、1312、1313和齒結(jié)構(gòu)1304的這種布置，在轉(zhuǎn)子1300在箭頭1303的方向上運動時出現(xiàn)這三個傳感器的信號的確定的序列。當齒1305設置在其緊前面時，傳感器1311、1312、1313始終提供邏輯1，當齒隙1306設置在傳感器1311、1312、1313前面時，傳感器1311、1312、1313提供邏輯O。在圖7的示圖中，例如傳感器1311、1312輸出邏輯I而傳感器1313輸出邏輯O。如果現(xiàn)在轉(zhuǎn)子1300在箭頭1303的方向上繼續(xù)運動，則一旦傳感器1312在第一齒的背側(cè)1308那邊信號水平發(fā)生變化。傳感器1311始終與齒1305相對置地設置，而傳感器1312和1313均相對于齒隙1306設置。因此傳感器提供輸出信號100。然后在繼續(xù)運動時傳感器1313超過第二齒1305的前側(cè)1307并且傳感器的信號變化至值101。如果轉(zhuǎn)子1300繼續(xù)運動，則兩個傳感器1311、1312位于第一齒結(jié)構(gòu)的齒隙1306上方并且第三傳感器1313位于第二齒結(jié)構(gòu)的齒1305前面。因此，傳感器輸出信號001。在繼續(xù)運動的情況下隨后是信號011并且在再次繼續(xù)運動的情況下輸出信號010。如果轉(zhuǎn)子1300再繼續(xù)運動，貝1J再次輸出信號110,其中傳感器如在圖7中關于第一齒結(jié)構(gòu)1304不出的同樣設置在第二齒結(jié)構(gòu)1304前面。在箭頭1303的方向上繼續(xù)運動的情況下，始終再次輸出所述信號序列，即110、100、101、001、011、010。然而，如果電動機在相反的方向上運動，則所述信號序列以相反的順序出現(xiàn)，由此可以清楚地區(qū)分電動機在一個方向上或在另一個方向上運動。通過信號處理設備200以與對于傳感器104的信號已經(jīng)描述的類似方式進行三個傳感器1311、1312、1313的信號的繼續(xù)處理。每當傳感器1311、1312或1313的信號改變其信號水平時，存儲單元從計時器201讀取信號到達的時刻并且將所述時刻存儲在存儲器206中。以預給定的順序存儲在存儲器206中，即在存儲器位置2061中存儲從110至100的信號過度的到達時刻，由此清楚的是，隨后在存儲器位置2062中存儲從100至101的信號過度到達的時刻。因為傳感器1311、1312和1313總共僅僅具有6個狀態(tài)(狀態(tài)000和111不出現(xiàn))，所以通過在僅僅6個存儲器位置上的存儲來存儲轉(zhuǎn)子1300圍繞極對1301、1321的全部繼續(xù)運動。但為了也還能夠研究對轉(zhuǎn)速的其他影響，設置更大數(shù)量的存儲器位置也是有意義的。所存儲的時間如已經(jīng)對于圖5描述的那樣通過相應的地址指針205管理。通過三個傳感器1311、1312和1313的確定的信號序列,對于每一次信號變換確定電動機的轉(zhuǎn)動方向。所述信息可以用于相應地在一個方向上或在另一個方向上計數(shù)地址指針205。根據(jù)所存儲的時刻，在DPLL 203中產(chǎn)生多個位置脈沖150，其分別說明電動機的位置。但在此與內(nèi)燃機不同不需要反映轉(zhuǎn)子1300的完整運動，而是為了控制電動機的目的僅僅需要識別一個極對的位置，因為在轉(zhuǎn)子圍繞一個極對轉(zhuǎn)動時重新存在相同的輸出位置。但這僅僅當所有的極對彼此精確相同地定位并且也相對于齒結(jié)構(gòu)1304精確相同地定位時才適用。當存在極的結(jié)構(gòu)差別時，也存儲電動機的完全機械轉(zhuǎn)動的測量值是有意義的，因為必要時可以動用之前一轉(zhuǎn)的測量值。以下在一個示例中詳細描述可能的偏差。 必要時對于電動機也可以設置另一地址指針30和相應的存儲器位置301、302、303、304。但與曲軸信號的分析處理不同，在這些存儲器位置中不存儲關于預期的齒的信息而存儲關于電動機的發(fā)送器輪的制造公差或者三個傳感器1311、1312、1313的布置的制造公差的信息。這些信息包含以下信息直至下一信號過度到達預期多少個位置脈沖150。制造公差可以針對傳感器的6個可能狀態(tài)的周期性彼此相繼的信號序列，例如可以由于制造波動在連續(xù)的轉(zhuǎn)速的情況下區(qū)分從110至100的過度至從011至010的過度的持續(xù)時間。 所述偏差重復所有6個信號變換并且能夠通過6個存儲器位置301、302···306上的相應修正值進行修正。其他修正值可以涉及整個轉(zhuǎn)子的制造公差，例如齒結(jié)構(gòu)1304的偏差僅僅涉及整個轉(zhuǎn)子1300上的一個位置。對于所述偏差當然必須設有用于整個轉(zhuǎn)子1300的存儲器位置并且必須進行另一地址指針30與轉(zhuǎn)子1300的同步。這可以替代地或者通過另一傳感器或者通過以與圖I中類似的方式標識轉(zhuǎn)子1300的一個位置或者通過學習過程進行。這樣的學習過程尤其是分析處理與發(fā)動機相對同步的電動機的運行階段，例如以電動機驅(qū)動的車輛緩慢滑行到停止的運行階段。在這種階段中可以學習到在信號過度的到達方面存在哪些不同并且能夠在存儲器位置301、302、303等中存儲相應的修正信息。這些信息隨后由DPLL用于輸出不同數(shù)量的位置脈沖150，據(jù)此預期接下來的信號變換何時到達。
權(quán)利要求
1.用于處理代表發(fā)動機的軸(100)的角位置的信號的設備(200)，其特征在于，設有用于在存儲器(206)中存儲所述信號到達的時刻的存儲單元(202)，所述存儲單元(202)附加地分析處理所述軸(100)的轉(zhuǎn)動方向信息，并且所述存儲單元(202)在所述軸(100)在第一方向上轉(zhuǎn)動時在所述存儲器(202)中以第一順序存儲所述時刻，并且在所述軸(100)在與所述第一方向相反的第二方向上轉(zhuǎn)動時在所述存儲器(202)中以與所述第一順序相反的第二順序存儲所述時刻。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設備，其特征在于，所存儲的時刻用于計算，在所述計算時使用按順序最后存儲的時刻和按順序先前存儲的時刻，其中，通過在所述軸(100)在所述第一方向上轉(zhuǎn)動時從以所述第一順序最后存儲的時刻出發(fā)逆著所述第一順序選擇所述計算所需的時刻以及通過在所述軸(100)在所述第二方向上轉(zhuǎn)動時從以所述第二順序最后存儲的時刻出發(fā)逆著所述第二順序選擇所述計算所需的時刻來進行所述先前存儲的時刻的選擇。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設備，其特征在于，所述時刻存儲在所述存儲器(202)的存儲器位置中，設有一個地址指針(205)，其指示所述最后存儲的時刻的存儲器位置或者指示下一空閑的存儲器位置，并且在所述第一方向的情況下通過增大所述地址指針(205)并且在所述第二方向的情況下通過減小所述地址指針(205)來實現(xiàn)所述順序。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設備，其特征在于，設有DPLL電路(203)(Digital PhaseLocked Loop)，所述DPLL電路(203)在兩個彼此相繼的代表發(fā)動機的軸的角位置的信號之間產(chǎn)生預給定數(shù)量的位置脈沖(150)，設有位置計數(shù)器，所述位置計數(shù)器計數(shù)所述位置脈沖，并且設有修正單元，其中，所述修正單元在所述發(fā)動機的軸的轉(zhuǎn)動方向變換時產(chǎn)生用于修正所述位置計數(shù)器(204)的平衡脈沖。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設備，其特征在于，在所述發(fā)動機的軸的轉(zhuǎn)動方向變換時改變所述位置計數(shù)器(204)的計數(shù)方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的設備，其特征在于，當達到預給定數(shù)量的位置脈沖并且代表角位置的下一信號仍未到達時，所述修正單元抑制另外的位置脈沖(150)的輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求5至6所述的設備，其特征在于，當仍未達到預給定數(shù)量的位置脈沖(150)時當代表角位置的下一信號到達時，所述修正單元輸出另外的位置脈沖(150)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7所述的設備，其特征在于，設有另一地址指針(30)，所述另一地址指針(30)指向包含關于由所述DPLL電路(203)輸出的位置脈沖(150)的數(shù)量的信息的存儲器位置(301-304)，在所述軸的轉(zhuǎn)動方向變換時所述另一地址指針(30)改變所述計數(shù)方向并且修正所述另一地址指針(30)的位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設備，其特征在于，所述地址指針(205)和所述另一地址指針(30)彼此具有一個偏差，其中，所述偏差在所述軸(100)在所述第一方向上轉(zhuǎn)動時具有第一值并且在所述第二方向上轉(zhuǎn)動時具有第二值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的設備，其特征在于，設有在所述轉(zhuǎn)動方向變換時至少改變所述地址指針(205)和/或所述另一地址指針(30)的單元。
11.用于處理代表發(fā)動機的軸(100)的角位置的信號的方法，其特征在于，存儲單元(202)在存儲器(206)中存儲所述信號到達的時刻，所述存儲單元(202)附加地分析處理所述軸(100)的轉(zhuǎn)動方向信息，并且所述存儲單元(202)在所述軸(100)在第一方向上轉(zhuǎn)動時在所述存儲器(202)中以第一順序存儲所述時刻，并且在所述軸(100)在與所述第一方向相反的第二方向上轉(zhuǎn)動時在所述存儲器(202)中以與所述第一順序相反的第二順序存儲所述時刻。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，將所存儲的時刻用于計算，在所述計算時使用按順序最后存儲的時刻和按順序先前存儲的時刻，其中，通過在所述軸(100)在所述第一方向上轉(zhuǎn)動時從以所述第一順序最后存儲的時刻出發(fā)逆著所述第一順序選擇所述計算所需的時刻以及通過在所述軸(100)在所述第二方向上轉(zhuǎn)動時從以所述第二順序最后存儲的時刻出發(fā)逆著所述第二順序選擇所述計算所需的時刻來進行所述先前存儲的時刻的選擇。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，將所述時刻存儲在所述存儲器(202)的存儲器位置中，地址指針(205)指示最后存儲的時刻的存儲器位置或者指示下一空閑的存儲器位置，并且在所述第一方向的情況下通過增大所述地址指針(205)并且在所述第二方向的情況下通過減小所述地址指針(205)來實現(xiàn)所述順序。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，DPLL電路(203)(digital PhaseLocked Loop)在兩個彼此相繼的代表發(fā)動機的軸的角位置的信號之間產(chǎn)生預給定數(shù)量的位置脈沖(150)，位置計數(shù)器計數(shù)位置脈沖，修正單元在所述發(fā)動機的軸的轉(zhuǎn)動方向變換時產(chǎn)生用于修正所述位置計數(shù)器(204)的平衡脈沖。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，在所述發(fā)動機的軸的轉(zhuǎn)動方向變換時改變所述位置計數(shù)器(204)的計數(shù)方向。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于，當達到預給定數(shù)量的位置脈沖并且代表角位置的下一信號仍未到達時，所述修正單元抑制另外的位置脈沖(150)的輸出。
17.根據(jù)權(quán)利要求14至16所述的方法，其特征在于，當仍未達到預給定數(shù)量的位置脈沖(150)時當代表角位置的下一信號到達時，所述修正單元輸出另外的位置脈沖(150)。
18.根據(jù)權(quán)利要求14至17所述的方法，其特征在于，另一地址指針(30)指向包含關于由所述DPLL電路(203)輸出的位置脈沖(150)的數(shù)量的信息的存儲器位置(301-304)，在所述軸的轉(zhuǎn)動方向變換時所述另一地址指針(30)改變所述計數(shù)方向并且修正所述另一地址指針(30)的位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述地址指針(205)和所述另一地址指針(30)彼此具有一個偏差，其中，所述偏差在所述軸(100)在所述第一方向上轉(zhuǎn)動時具有第一值并且在所述第二方向上轉(zhuǎn)動時具有第二值。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的方法，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)動方向變換時至少改變所述地址指針(205)和/或所述另一地址指針(30)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于處理代表發(fā)動機的軸(100)的角位置的信號的設備(200)。設有用于在存儲器(206)中存儲所述信號到達的時刻的存儲單元(202)，其中所述存儲單元(202)附加地分析處理所述軸(100)的轉(zhuǎn)動方向信息。在所述軸(100)在第一方向上轉(zhuǎn)動時在所述存儲器(202)中以第一順序存儲所述時刻，并且在所述軸(100)在與所述第一方向相反的第二方向上轉(zhuǎn)動時在所述存儲器(202)中以與所述第一順序相反的第二順序存儲所述時刻。
文檔編號G01D5/245GK102893132SQ201180017222
公開日2013年1月23日 申請日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者E·博埃爾 申請人:羅伯特·博世有限公司