DE102013201234A1 - Steuereinrichtung und Verfahren zum Bewerten einer Rotorwinkelmesseinrichtung einer elektrischen Maschine - Google Patents

Steuereinrichtung und Verfahren zum Bewerten einer Rotorwinkelmesseinrichtung einer elektrischen Maschine Download PDF

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    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewerten einer Rotorwinkelmesseinrichtung einer elektrischen Maschine, mit den Schritten des Erfassens eines Rotorlagesignals, des Ermittelns eines Messfehlersignals des Rotorlagesignals, des Subtrahierens des Messfehlersignals von dem Rotorlagesignal zum Bereitstellen eines fehlerbereinigten Rotorlagesignals, des Ermittelns eines Modellfehlersignals auf der Basis des fehlerbereinigten Rotorlagesignals und eines geometrischen Modells des Rotors der elektrischen Maschine, und des Minimierens der Differenz des Messfehlersignals und des Modellfehlersignals zum Bestimmen eines Gütekriteriums über eine Variation eines oder mehrerer geometrischer Parameter des geometrischen Modells des Rotors für die erfasste Rotorlage der elektrischen Maschine.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung und ein Verfahren zum Bewerten einer Rotorwinkelmesseinrichtung einer elektrischen Maschine, insbesondere bei permanent erregten oder elektrisch erregten Synchronmaschinen.
  • Stand der Technik
  • Bei der Regelung einer elektrischen Maschine, zum Beispiel einer Synchronmaschine in einem elektrischen Antriebssystem eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs, spielt die Kenntnis über die relative Position des Rotors zum Stator der Synchronmaschine eine zentrale Rolle. Um ein gefordertes Drehmoment mit einer Synchronmaschine bereitzustellen, wird im Stator der Maschine ein rotierendes elektrisches Feld erzeugt, welches sich synchron mit dem Rotor dreht. Für die Erzeugung dieses Feldes wird der aktuelle Winkel des Rotors für die Regelung benötigt.
  • Beispielsweise offenbart die Druckschrift DE 10 297 429 T2 ein Verfahren zur Bestimmung eines Rotorwinkels in einer Antriebssteuerung für einen Motor, mit den Schritten des Bestimmens eines Rotor-Magnetflusses in dem Rotor, des Abschätzens des Rotorwinkels auf der Grundlage des Rotor-Magnetflusses, und des Korrigierens des abgeschätzten Rotorwinkels auf der Grundlage des Blindleistungs-Eingangs an den Motor.
  • Eine weitere Möglichkeit für die Bestimmung des Rotorwinkels besteht darin, auf einem Geberrad bei einem Innenläufer oder dem Rotor bei einem Außenläufer eine leitfähige Spur aufzubringen, in deren geometrischer Ausgestaltung, beispielsweise in der Breite, der elektrische Rotorwinkel eincodiert ist. Mit zwei differenziell auswertbaren Spulenpaaren, die in einem Winkel versetzt zueinander angeordnet sind, können zwei Spannungssignale erzeugt werden, über die sich auf den Rotorwinkel Rückschlüsse ziehen lassen. Aus den beiden differenziellen Signalen kann beispielsweise über eine Arcustangens-Bildung der elektrische Winkel ermittelt werden, wie beispielhaft in der Druckschrift DE 10 2009 022 084 A1 gezeigt.
  • Verschiedene Effekte, beispielsweise eine ungenau gefertigte Geberspur oder ein exzentrisches Geberrad können dazu führen, dass der über die Spannungssignale ermittelte elektrische Winkel von dem tatsächlichen elektrischen Winkel abweicht.
  • Die Druckschrift EP 2 439 841 A1 offenbart eine Steuereinheit für einen elektronisch kommutierten Elektromotor, der einen Stator und einen Rotor aufweist. Die Steuereinheit weist einen Eingang für ein eine Rotorposition des Rotors repräsentierendes Rotorpositionssignal und einen Ausgang zum Verbinden mit dem Stator auf und ist ausgebildet, den Stator in Abhängigkeit des Rotorpositionssignals zum Drehbewegen des Rotors zu anzusteuern. Erfindungsgemäß ist die Steuereinheit bevorzugt ausgebildet, die in Abhängigkeit der Rotorpositionssignale erfasste Rotorposition in Abhängigkeit einer Häufigkeit eines Übereinstimmens mit einem vorbestimmten Rotorpositionssignal insbesondere als wahrscheinlichstes Erfassungsergebnis der Rotorpositionserfassung mittels einer Monte-Carlo-Methode zu ermitteln.
  • Die Druckschrift Lenze: „Resolverfehlerkorrektur C0416: Funktionsprinzip", http://akb.lenze.de/akb/infopool.nsf/bac483370610698641256795005ee769/5435826aee0 ee108c12577190026c042/Body/M2/AKB_ResolverFaultCompensation_D.pdf?OpenElement, offenbart ein Verfahren zum Bereinigen eines Resolversignals für eine elektrische Maschine auf einen Lagefehler des Resolvers.
  • Es besteht ein Bedarf an Möglichkeiten, Rotorwinkelmesseinrichtungen bzw. Winkelfehler von ermittelten Rotorwinkeln elektrischer Maschinen, die auf periodischen geometrischen Schwankungen oder Abweichungen in der elektrischen Maschine oder den den Rotorwinkel ermittelnden Komponenten beruhen, zuverlässig und in einfacher Weise, das heißt insbesondere ohne den Einsatz von Referenzgebern oder geometrischer Messverfahren zu erkennen und zu bewerten.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem Aspekt ein Verfahren zum Bewerten einer Rotorwinkelmesseinrichtung einer elektrischen Maschine, mit den Schritten des Erfassens eines Rotorlagesignals, des Ermittelns eines Messfehlersignals des Rotorlagesignals, des Subtrahierens des Messfehlersignals von dem Rotorlagesignal zum Bereitstellen eines fehlerbereinigten Rotorlagesignals, des Ermittelns eines Modellfehlersignals auf der Basis des fehlerbereinigten Rotorlagesignals und eines geometrischen Modells des Rotors der elektrischen Maschine, und des Minimierens der Differenz des Messfehlersignals und des Modellfehlersignals zum Bestimmen eines Gütekriteriums über eine Variation eines oder mehrerer geometrischer Parameter des geometrischen Modells des Rotors für die erfasste Rotorlage der elektrischen Maschine.
  • Die vorliegende Erfindung schafft gemäß einem weiteren Aspekt eine Steuereinrichtung zum Bewerten einer Rotorwinkelmesseinrichtung einer elektrischen Maschine, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, ein Verfahren gemäß dem vorstehend genannten Aspekt der Erfindung durchzuführen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein elektrisches Antriebssystem mit einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung und einer elektrischen Maschine, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, die elektrische Maschine in Abhängigkeit von dem ermittelten Rotorwinkel anzusteuern.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt, welches Anweisungen enthält, die eine Steuereinrichtung zum Korrigieren einer Rotorwinkelmessung einer elektrischen Maschine steuert, wobei die Anweisungen von einem oder mehreren geometrischen Parameter des geometrischen Modells des Rotors abhängen, die mit einem erfindungsgemäßen Verfahren beim Minimieren der Differenz des Messfehlersignals und des Modellfehlersignals ermittelt worden sind.
  • Vorteile der Erfindung
  • Eine Idee der vorliegenden Erfindung ist es, einen Winkelfehler der Bestimmung eines Rotorwinkels einer elektrischen Maschine mit einem Berechnungsverfahren aus einem geometrischen Modell des Rotors der elektrischen Maschine zu modellieren. Der modellierte Winkelfehler kann dann mit einem tatsächlichen Winkelfehler verglichen werden, um über ein Minimierungsverfahren den Winkelfehler des geometrischen Modells an den tatsächlichen Winkelfehler anzugleichen, mit dem Ziel die geometrischen Eigenschaften des realen Rotors zu ermitteln.
  • Ein erheblicher Vorteil dieser Vorgehensweise besteht darin, dass bei der Fertigung des Rotors der elektrischen Maschine auf eine aufwändige Vermessung mithilfe von Referenzgebern verzichtet werden kann. Ferner kann auf eine Vermessung eines Geberrads mit einem geometrischen Messverfahren verzichtet werden. Dadurch können zeitraubende und arbeitsintensive Schritte bei „End of Line“-Tests (EOL-Tests) vermieden werden.
  • Darüber hinaus besteht der Vorteil, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Anpassung des Geberrads an geometrische Schwankungen des Rotors der elektrischen Maschine ermöglicht wird, um diese Schwankungen kompensieren zu können und ein genaueres Rotorlagesignal zu erhalten.
  • Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Erfassen des Rotorlagesignals das differentielle Erfassen zweier in einem Winkel zueinander um den Rotor angeordneten Spulen umfassen. Dies ist ein besonders kostengünstiges Verfahren, mithilfe dessen zwei Signalspannungen erzeugt werden können, die als Grundlage für die Bestimmung des elektrischen Winkels des Rotors der elektrischen Maschine dienen können, ohne dass aufwändige Berechnungsschritte notwendig sind.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Ermitteln des Modellfehlersignals auf der Basis der Exzentrizität des Rotors der elektrischen Maschine erfolgen. Besonders bei sinusförmig schwankenden Winkelfehlern, die durch Schwankungen der Exzentrizität des Rotors bedingt sind, kann ein Modell den Winkelfehler sehr genau nachbilden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Ermitteln des Messfehlersignals des Rotorlagesignals ein Filtern des Rotorlagesignals mit einem Hochpassfilter umfassen. Ein derartiges Verfahren ist besonders kostengünstig und aufwandsarm zu implementieren. Weiterhin lässt sich über die Grenzfrequenz des Filters eine Güte der Fehlerbereinigung einstellen. Darüber hinaus können damit fehlerhafte geometrische Eigenschaften des Rotors zuverlässiger ermittelt werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Ermitteln des Messfehlersignals des Rotorlagesignals ein Berechnen einer Ausgleichsgerade über eine vorbestimmte Anzahl der aktuellsten Werte des Rotorlagesignals umfassen. Der Nachteil der hohen Rechenintensivität wird hierbei durch die erhöhte Genauigkeit angeglichen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die elektrische Maschine eine permanent oder elektrische erregte Synchronmaschine umfassen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das geometrische Modell des Rotors der elektrischen Maschine Daten aus der Wuchtmessung des Rotors berücksichtigen. Damit kann die Genauigkeit der Winkelfehlerkorrektur weiter verbessert werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems mit einer elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Steuereinrichtung zum Bewerten einer Rotorwinkelmesseinrichtung einer elektrischen Maschine gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3 eine schematische Darstellung eines geometrischen Modells eines Rotors einer elektrischen Maschine; und
  • 4 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Bewerten einer Rotorwinkelmesseinrichtung einer elektrischen Maschine gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Gleiche Bezugszeichen bezeichnen im Allgemeinen gleichartige oder gleich wirkende Komponenten. Die in den Figuren gezeigten schematischen geometrischen Modelle sind nur beispielhafter Natur, die aus Gründen der Übersichtlichkeit idealisiert abgebildet sind. Es versteht sich, dass sich in der Praxis aufgrund von abweichenden Randbedingungen abweichende geometrische Modelle ergeben können, und dass die dargestellten geometrischen Modelle lediglich zur Veranschaulichung von Prinzipien und funktionellen Aspekten der vorliegenden Erfindung dienen.
  • Elektrische Maschinen im Sinne der vorliegenden Erfindung können insbesondere elektrisch erregte oder permanent erregte Synchronmaschinen umfassen. Dabei sind Synchronmaschinen im Sinne der vorliegenden Erfindung elektrische Maschinen, bei denen ein konstant magnetisierter Läufer oder Rotor synchron von einem zeitabhängigen magnetischen Drehfeld im umgebenden Ständer oder Stator durch magnetische Wechselwirkung angetrieben wird, so dass der Rotor eine zu den Spannungsverhältnissen im Stator synchrone Bewegung ausführt, das heißt, dass die Drehzahl über die Polpaarzahl von der Frequenz der Statorspannung abhängig ist. Synchronmaschinen im Sinne der vorliegenden Erfindung können beispielsweise Drehstrom-Synchronmaschinen sein, die zum Beispiel als Außen- oder Innenpolmaschinen ausgebildet sind, die über einen Rotor und einen Stator verfügen. Weiterhin können Synchronmaschinen im Sinne der vorliegenden Erfindung Schenkelpolmaschinen oder Vollpolmaschinen umfassen. Vollpolmaschinen besitzen eine achsunabhängige Induktivität des Rotors, während Schenkelpolmaschinen eine ausgezeichnete Polachse, auch d-Achse genannt, aufweisen, in Richtung derer aufgrund des geringeren Luftspalts die Hauptinduktivität größer ist als in Richtung der Pollücke, auch q-Achse genannt. Die nachstehend genannten Verfahren und Steuereinrichtungen lassen sich prinzipiell gleichermaßen für Vollpolmaschinen und Schenkelpolmaschinen einsetzen, es sei denn, es wird im Folgenden explizit auf unterschiedliche Behandlung von Synchronmaschinentypen Bezug genommen.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines elektrischen Antriebssystems 100 mit einer elektrischen Maschine 1, in die dreiphasiger Drehstrom eingespeist werden kann. Die elektrische Maschine 1 kann beispielsweise eine Synchronmaschine sein. Beispielhaft ist die Synchronmaschine eine dreiphasige Synchronmaschine. Es ist jedoch prinzipiell auch möglich, eine andere Anzahl von Phasen für die Synchronmaschine vorzusehen. Dabei spielt die Regelung der Synchronmaschine eine zentrale Rolle. Um ein gefordertes Drehmoment mit einer Synchronmaschine bereitzustellen, wird im Stator der Maschine ein rotierendes elektrisches Feld erzeugt, welches sich synchron mit dem Rotor dreht. Für die Erzeugung dieses Feldes wird der aktuelle Winkel des Rotors bzw. die Rotorlage für die Regelung benötigt.
  • Das elektrische Antriebssystem 100 umfasst daher eine Steuereinrichtung 10, welche mit der Synchronmaschine 1 gekoppelt ist, und welche dazu ausgelegt ist, die Synchronmaschine 1 anzusteuern bzw. deren Betrieb zu regeln. Die Steuereinrichtung 10 greift für diese Ansteuerung bzw. Regelung auf den zeitabhängigen Rotorwinkel des Rotors der Synchronmaschine 1 in Bezug auf den Stator der Synchronmaschine 1 zurück. Dabei kann die Steuereinrichtung 10 elektrische Betriebsparameter über einen Rotorlagegeber 2 erfassen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 10 dazu ausgelegt sein, ein Rotorlagesignal mithilfe eines differentiellen Erfassen zweier in einem Winkel zueinander um den Rotor angeordneter Spulen zu ermitteln. Es kann jedoch auch möglich sein, andere Möglichkeiten der Erfassung eines Rotorlagesignals einzusetzen.
  • Beim Einsatz zweier Spulen kann auf einem Geberrad – oder alternativ auf dem Rotor, wenn eine Außenläufermaschine eingesetzt wird – eine leitfähige Spur aufgebracht werden, deren Breite im Zusammenhang mit dem elektrischen Winkel der elektrischen Maschine 1. Bei elektrischen Maschinen 1 mit einer Anzahl von n Polpaaren entspricht der elektrische Winkel dem n-fachen des mechanischen Rotorwinkels.
  • Die zwei Spulen können unter einem elektrischen Winkel von 90° zueinander angeordnet werden und zur Erzeugung von Signalspannungen angesteuert werden, beispielsweise durch eine im Sensorelement integrierte Schaltung (ASIC), welche dem Sinus bzw. dem Cosinus des Rotorlagewinkels entsprechen. Die Signalspannungen der zwei Spulen können auf einen Wertebereich zwischen –1 und +1 normiert werden, so dass über die Anwendung der Arcustangens-Funktion ein Rotorlagesignal für den elektrischen Winkel ermittelt werden kann. Dieses Rotorlagesignal kann in die Steuereinrichtung 10 eingespeist werden.
  • Der Rotorlagegeber 2 und gegebenenfalls das Geberrad, die Spulen sowie weitere sensorische Komponenten stellen zusammen eine Rotorwinkelmesseinrichtung für die elektrische Maschine 1 dar.
  • Das elektrische Antriebssystem 100 weist weiterhin eine Treibereinrichtung 3 auf, welche von der Steuereinrichtung 10 ein Ansteuersignal entgegennimmt, um die elektrische Maschine 1 auf der Basis des Rotorlagesignals anzusteuern. Die Treibereinrichtung 3 kann dazu ausgelegt sein, die Phasenspannungen der elektrischen Maschine 1 zu treiben.
  • 2 zeigt eine schematische Illustration einer beispielhaften Steuereinrichtung 10 wie sie in einem elektrischen Antriebssystem 100 in 1 eingesetzt werden kann. Die Steuereinrichtung 10 kann eine Bewertung des Rotorlagesignals beispielsweise auch im Leerlauf der elektrischen Maschine 1 vornehmen. Die Steuereinrichtung 10 empfängt Messsignale M1 und M2, beispielsweise Spannungssignale eines Rotorlagegebers 2. In einer Ermittlungseinrichtung 11 kann aus den Messsignalen M1 und M2 ein Rotorlagesignal M für den elektrischen Winkel ermittelt werden. Das Rotorlagesignal M für den elektrischen Winkel kann einerseits in eine Fehlerbestimmungseinrichtung 12 eingespeist werden, welche dazu ausgelegt ist, den Winkelfehler EM des Rotorlagesignals M für den elektrischen Winkel zu bestimmen. Die Fehlerbestimmungseinrichtung 12 kann dazu beispielsweise einen Hochpassfilter aufweisen, dessen Grenzfrequenz unterhalb der tiefsten Frequenz liegt, die im Winkelfehler EM zu erwarten ist. Alternativ kann die Fehlerbestimmungseinrichtung 12 auch dazu ausgelegt sein, eine Ausgleichsgerade über eine vorbestimmte Anzahl der aktuellsten Werte des Rotorlagesignals M zu berechnen. Dabei kann ein jeweils gleitendes Ausgleichsfenster zur Berechnung der einzelnen Winkelfehlerwerte für jeden Wert des Rotorlagesignals M gebildet werden.
  • Der Winkelfehler EM kann in einer ersten Addiereinrichtung 13 von dem ermittelten Rotorlagesignal M subtrahiert werden. Das Subtraktionsergebnis kann als fehlerbereinigtes Rotorlagesignal M in eine Umwandlungseinrichtung 14 eingespeist werden, welche das Rotorlagesignal M des elektrischen Winkels in Abhängigkeit von der Polpaarzahl n der elektrischen Maschine 1 in ein Rotorlagesignal W des mechanischen Winkels umrechnet. Das fehlerbereinigte Rotorlagesignal W des mechanischen Winkels kann in eine Modellierungseinrichtung 15 eingespeist werden, welche dazu ausgelegt ist, aus einem geometrischen Modell des Geberrads bzw. Rotors, in welches geometrische Parameter e des Rotors wie beispielsweise die Exzentrizität eingehen, einen modellierten Winkelfehler EW zu ermitteln.
  • 3 illustriert eine beispielhafte geometrische Topologie des Rotors 1a. Insbesondere kann der Rotor 1a nicht um seinen geometrischen Mittelpunkt 4a, sondern um einen um einen Exzentrizitätswert e gegenüber dem geometrischen Mittelpunkt 4a verschobenen Mittelpunkt 4b rotieren. In Abhängigkeit von den Winkeln A, B und C sowie dem Radius R des Rotors 1a ergibt sich für den Modellwert des mechanischen Rotorwinkels F: F = arcsin(e/R·sin(B) + B).
  • Daraus kann der Modellwert für den Winkelfehler EW des mechanischen Rotorwinkels F über folgenden Zusammenhang bestimmt werden: EW = arctan (cos(nF)/sin(nF) – mod(nB, 2π)).
  • Dabei wird für den Drehwinkel B der in einen mechanischen Winkel umgewandelte elektrische Winkel verwendet. Der derart modellierte Winkelfehler EW wird dann in einer zweiten Addiereinrichtung 16 zum negativen Wert des bestimmten Winkelfehlers EM addiert, so dass die Differenz der beiden Winkelfehler EW und EM in einer Minimierungseinrichtung 17 minimiert werden kann, um die Abweichung der Winkelfehler voneinander so gering wie möglich zu halten. Die Minimierungseinrichtung 17 kann dazu ausgelegt sein, beispielsweise das Newtonverfahren zur Minimierung eines Gütekriteriums D über geometrische Parameter e wie beispielsweise die Exzentrizität anzuwenden, welches die Abweichung der Winkelfehler EW und EM voneinander bewertet. In einem iterativen Verfahren können die so gewonnenen Parameter, wie z.B. die Exzentrizität ein die Modellierungseinrichtung 15 eingespeist werden. Dazu bieten sich zur Berechnung von D quadratische Gütekriterien an, wie beispielsweise das Verfahren der kleinsten Quadrate (“least squares fit”).
  • In der Modellierungseinrichtung 15 kann zudem auf weitere Daten zurückgegriffen werden, welche Aufschluss über die Exzentrizität e geben können, wie beispielsweise Daten aus Wuchtmessungen des Rotors 1a.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens 20 zum Bewerten einer Rotorwinkelmesseinrichtung einer elektrischen Maschine, insbesondere einer Synchronmaschine 1 wie in 1 beispielhaft dargestellt. Dabei kann das Verfahren 20 auf die im Zusammenhang mit den 2 und 3 erläuterten Zusammenhänge zurückgreifen bzw. die Steuereinrichtung 10 nutzen. In einem ersten Schritt 21 erfolgt ein Erfassen eines Rotorlagesignals M, aus welchem in einem zweiten Schritt 22 ein Messfehlersignals EM ermittelt werden kann. Danach wird in einem dritten Schritt 23 das Messfehlersignal EM von dem Rotorlagesignal M subtrahiert zum Bereitstellen eines fehlerbereinigten Rotorlagesignals M. In einem vierten Schritt 24 erfolgt ein Ermitteln eines Modellfehlersignals EW auf der Basis des fehlerbereinigten Rotorlagesignals W und eines geometrischen Modells des Rotors 1a der elektrischen Maschine 1. Schließlich kann ein fünfter Schritt 25 zum Minimieren der Differenz des Messfehlersignals EM und des Modellfehlersignals EW zum Bestimmen eines Gütekriteriums D über eine Variation eines oder mehrerer geometrischer Parameter des geometrischen Modells des Rotors 1a für die erfasste Rotorlage der elektrischen Maschine 1 eingesetzt werden, so dass die geometrischen Eigenschaften der elektrischen Maschine 1 ermittelt werden können.
  • Das Verfahren 20 kann dazu genutzt werden, durch das Minimieren der Differenz des Messfehlersignals EM und des Modellfehlersignals EW einen oder mehrere geometrische Parameter des geometrischen Modells des Rotors 1a zu ermitteln, welche fertigungstechnische Ungenauigkeiten des Rotors 1a, des Geberrads und/oder des Rotorlagegebers 2 rechnerisch bzw. ansteuertechnisch ausgleichen können. Auf diese Weise können der Rotor 1a, das Geberrad und/oder der Rotorlagegeber 2 ungenauer und damit kostengünstiger gefertigt werden. Die geometrischen Parameter des geometrischen Modells des Rotors 1a können in ein Computerprogrammprodukt einfließen, welches Anweisungen enthält, die eine Steuereinrichtung 10 zum Korrigieren einer Rotorwinkelmessung einer elektrischen Maschine 1 steuert. Die Anweisungen berücksichtigen dabei die ermittelten geometrischen Parameter, so dass die elektrische Maschine 1 mithilfe der verbesserten Steueranweisungen des Computerprogrammprodukts durch die Steuereinrichtung 10 genauer angesteuert werden kann. Das Computerprogrammprodukt kann beispielsweise zusammen mit der elektrischen Maschine 1 und der Steuereinrichtung 10 an Nutzer des Systems geliefert werden, so dass eine individuelle Verbesserung der Ansteuerung jeder der elektrischen Maschinen 1 möglich wird, ohne das die Fertigung der elektrischen Maschine 1 entsprechend genauer erfolgen muss.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10297429 T2 [0003]
    • DE 102009022084 A1 [0004]
    • EP 2439841 A1 [0006]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Lenze: „Resolverfehlerkorrektur C0416: Funktionsprinzip“, http://akb.lenze.de/akb/infopool.nsf/bac483370610698641256795005ee769/5435826aee0 ee108c12577190026c042/Body/M2/AKB_ResolverFaultCompensation_D.pdf?OpenElement [0007]

Claims (10)

  1. Verfahren (20) zum Bewerten einer Rotorwinkelmesseinrichtung einer elektrischen Maschine (1), mit den Schritten: Erfassen (21) eines Rotorlagesignals (M); Ermitteln (22) eines Messfehlersignals (EM) des Rotorlagesignals (M); Subtrahieren (23) des Messfehlersignals (EM) von dem Rotorlagesignal (M) zum Bereitstellen eines fehlerbereinigten Rotorlagesignals (M); Ermitteln (24) eines Modellfehlersignals (EW) auf der Basis des fehlerbereinigten Rotorlagesignals (W) und eines geometrischen Modells des Rotors (1a) der elektrischen Maschine (1); und Minimieren (25) der Differenz des Messfehlersignals (EM) und des Modellfehlersignals (EW) zum Bestimmen eines Gütekriteriums (D) über eine Variation eines oder mehrerer geometrischer Parameter des geometrischen Modells des Rotors (1a) für die erfasste Rotorlage der elektrischen Maschine (1).
  2. Verfahren (20) nach Anspruch 1, wobei das Erfassen (21) des Rotorlagesignals (M) das differentielle Erfassen zweier in einem Winkel zueinander um den Rotor (1a) angeordneten Spulen umfasst.
  3. Verfahren (20) nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das Ermitteln (24) des Modellfehlersignals (EW) auf der Basis der Exzentrizität des Rotors (1a) der elektrischen Maschine (1) erfolgt.
  4. Verfahren (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Ermitteln (22) des Messfehlersignals (EM) des Rotorlagesignals (M) ein Filtern des Rotorlagesignals (M) mit einem Hochpassfilter umfasst.
  5. Verfahren (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Ermitteln (22) des Messfehlersignals (EM) des Rotorlagesignals (M) ein Berechnen einer Ausgleichsgerade über eine vorbestimmte Anzahl der aktuellsten Werte des Rotorlagesignals (M) umfasst.
  6. Verfahren (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die elektrische Maschine (1) eine permanent oder elektrische erregte Synchronmaschine umfasst.
  7. Verfahren (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das geometrische Modell des Rotors (1a) der elektrischen Maschine (1) Daten aus der Wuchtmessung des Rotors (1a) berücksichtigt.
  8. Steuereinrichtung (10) zum Korrigieren einer Rotorwinkelmessung einer elektrischen Maschine (1), wobei die Steuereinrichtung (10) dazu ausgelegt ist, ein Verfahren (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
  9. Elektrisches Antriebssystem (100), mit: einer Steuereinrichtung (10) nach Anspruch 8; und einer elektrischen Maschine (1), welche mit der Steuereinrichtung (10) gekoppelt ist, wobei die Steuereinrichtung (10) dazu ausgelegt ist, die elektrische Maschine (1) in Abhängigkeit von dem ermittelten Rotorwinkel anzusteuern.
  10. Computerprogrammprodukt, welches Anweisungen enthält, die eine Steuereinrichtung (10) zum Korrigieren einer Rotorwinkelmessung einer elektrischen Maschine (1) steuert, wobei die Anweisungen von einem oder mehreren geometrischen Parameter des geometrischen Modells des Rotors (1a) abhängen, die mit einem Verfahren (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 beim Minimieren (25) der Differenz des Messfehlersignals (EM) und des Modellfehlersignals (EW) ermittelt worden sind.
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