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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für eine Elektromaschine, ein entsprechendes Verfahren und eine entsprechende Motorsteuerung.
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Stand der Technik
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In modernen technischen Anwendungen werden heute eine Vielzahl von Elektromotoren eingesetzt. Beispielsweise können moderne Kraftfahrzeuge, z.B. Hybridfahrzeuge oder Elektrofahrzeuge, von einem Elektromotor gesteuert werden. Elektromotoren können aber auch z.B. in elektrischen Haushaltsmaschinen oder in industriellen mechatronischen Anlagen verbaut sein.
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Zur effizienten Steuerung solcher Elektromotoren ist es notwendig, deren Rotorlage sehr exakt zu erfassen. Dies kann bei Synchronmotoren z.B. mittels induktiver Lagegeber erfolgen. Solche induktiven Lagegeber erzeugen sowohl eine Sinusspur als auch eine Kosinusspur, aus welchen mittels einer Arkustangensfunktion die Rotorlage des jeweiligen Elektromotors berechnet werden kann.
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Allerdings kann der mittels der Arkustangensfunktion berechnete Winkelwert verfälscht werden, wenn die Winkellage zwischen der von dem Sensor ausgegeben Sinusspur und der von dem Sensor ausgegebenen Kosinusspur nicht exakt 90° beträgt. In 6 ist ein Diagramm dargestellt, welches den Winkelfehler zwischen dem berechneten und dem realen Winkel zeigt, wenn die Winkellage zwischen der Sinusspur und der Kosinusspur des Sensors nicht exakt 90° beträgt.
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Eine solche Verfälschung des Winkelwerts stört die Transformation aus dem rotorfesten Koordinatensystem in das statorfeste Koordinatensystem, wodurch der Stromzeiger in der Motorsteuerung des Elektromotors falsch eingestellt wird.
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Um diese Verfälschung des Winkelwerts zu vermeiden kann z.B. für die Sinusspur und die Kosinusspur jeweils ein getrennter Winkel mittels einer Arkussinusfunktion bzw. einer Arkuskosinusfunktion berechnet werden. Die von 90° abweichende Differenz zwischen den zwei berechneten Winkeln ergibt den Korrekturfaktor für die Winkelberechnung. Allerdings müssen dafür die Sinusspur und die Kosinusspur auf den Wertebereich +/–1 normiert werden. Das Normieren der Sinusspur und der Kosinusspur wird allerdings z.B. durch Signalrauschen und Exzentrizitäten des Rotors erschwert.
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Offenbarung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung offenbart eine Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 und eine Motorsteuerung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13.
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Demgemäß ist vorgesehen:
Eine Steuervorrichtung für eine Elektromaschine, mit einer Sensorschnittstelle, welche dazu ausgebildet ist, ein Sensorsignal von einem Positionssensor der Elektromaschine aufzunehmen, wobei der Positionssensor dazu ausgebildet ist, die Rotorlage der Elektromaschine zu erfassen, mit einem Signalgenerator, der dazu ausgebildet ist, basierend auf dem Sensorsignal ein Schwebungssignal zu erzeugen, welches dem Sensorsignal mit einer um eine Schwebungsfrequenz abweichenden Signalfrequenz entspricht, mit einer Additionseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, aus der Summe des Schwebungssignals mit dem Sensorsignal ein Summensignal zu bilden, und mit einer Korrektureinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, basierend auf einem Minimum des Summensignals einen Korrekturwert für das Sensorsignal zu berechnen.
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Ferner ist vorgesehen:
Ein Verfahren zum Steuern einer Elektromaschine, mit den Schritten Erfassen eines Sensorsignals von einem Positionssensor der Elektromaschine, wobei der Positionssensor dazu ausgebildet ist, die Rotorlage der Elektromaschine zu erfassen, Erzeugen eines Schwebungssignals, welches dem Sensorsignal mit einer um eine Schwebungsfrequenz abweichenden Signalfrequenz entspricht, basierend auf dem Sensorsignal, Addieren des Schwebungssignals mit dem Sensorsignal zu einem Summensignal, und Berechnen eines Korrekturwertes basierend auf einem Minimum des Summensignals.
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Schließlich ist vorgesehen:
Eine Motorsteuerung für eine Elektromaschine, mit einem Steuersignalgenerator, welcher dazu ausgebildet ist, ein Steuersignal für die Elektromaschine zu generieren, mit einem Positionssensor, welcher dazu ausgebildet ist, die Rotorlage der Elektromaschine zu erfassen, und mit einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung, welche dem Steuersignalgenerator einen Korrekturwert bereitstellt.
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Vorteile der Erfindung
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Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Erkenntnis besteht darin, dass eine Korrektur des erfassten Winkels des Rotors einer Elektromaschine nicht nur mittels der Arkussinusfunktion und der Arkuskosinusfunktion möglich ist.
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Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht nun darin, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Möglichkeit vorzusehen, diese Korrektur basierend auf der Erzeugung einer Schwebung durchzuführen.
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Dazu sieht die vorliegende Erfindung vor, das zu einem Sensorsignal eines Sensors, der die Rotorlage der Elektromaschine erfasst, ein Schwebungssignal erzeugt wird.
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Dabei weist das Schwebungssignal das Sensorsignal selbst auf, dessen Frequenz aber um eine vorgegebene Schwebungsfrequenz geändert wurde.
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Wird das Schwebungssignal zu dem Sensorsignal addiert, ergibt sich in dem Summensignal eine Schwebung, deren Minimum einen Korrekturwert für die Rotorlage der Elektromaschine darstellt und proportional zu der Abweichung der Rotorlage ist.
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Die vorliegende Erfindung hat den Vorteil, dass keine Normierung des Messsignals notwendig ist. Ferner bietet die vorliegende Erfindung eine hohe Robustheit gegenüber Signalrauschen, da bei der Demodulation der Schwebung auf die Schwebungsfrequenz gefiltert werden kann.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
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In einer Ausführungsform weist das Sensorsignal ein Sinussignal und ein Kosinussignal auf. Dies ermöglicht es, die vorliegende Erfindung mit bekannten induktiven Lagesensoren oder Lagegebern einzusetzen.
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In einer Ausführungsform ist der Signalgenerator dazu ausgebildet, ein Sinusschwebungssignal für das Sinussignal und ein Kosinusschwebungssignal für das Kosinussignal zu erzeugen. Dies ermöglicht es, basierend auf den Signalen eines induktiven Lagesensors oder Lagegebers entsprechende Schwebungssignale zu erzeugen.
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In einer Ausführungsform ist die Additionseinrichtung dazu ausgebildet, ein Sinussummensignal aus dem Sinusschwebungssignal und dem Sinussignal zu erzeugen und ein Kosinussummensignal aus dem Kosinusschwebungssignal und dem Kosinussignal zu erzeugen. Dies ermöglicht es, basierend auf den Signalen eines induktiven Lagesensors oder Lagegebers entsprechende Schwebungssignale zu erzeugen.
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In einer Ausführungsform ist die Korrektureinrichtung dazu ausgebildet, basierend auf der zeitlichen Differenz zwischen dem Minimum des Sinussummensignals und dem Minimum des Kosinussummensignals den Korrekturwert zu berechnen. Dies ermöglicht eine einfache Berechnung des Korrekturwerts. Dabei kann in einer Ausführungsform das Minimum jeweils als das Minimum der Einhüllenden des Sinussummensignals und das Minimum der Einhüllenden des Kosinussummensignals definiert sein.
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In einer Ausführungsform weist der Signalgenerator eine Phasenregelschleife, welche das Sinussignal und das Kosinussignal empfängt und die Frequenz des Sinussignals und des Kosinussignals ausgibt, und einen Addierer auf, welcher die Summe der Schwebungsfrequenz mit der Frequenz des Sinussignals und des Kosinussignals als Signalfrequenz ausgibt. Eine Phasenregelschleife oder auch PLL, Phase Locked Loop, ermöglicht eine sehr einfache Bestimmung der Frequenz des Sinussignals und des Kosinussignals. Da sowohl Sinussignal als auch Kosinussignal von dem gleichen Positionssensor erfasst werden, haben diese die gleiche Frequenz.
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In einer Ausführungsform weist der Signalgenerator einen Sinusgenerator, welcher dazu ausgebildet ist, das Sinusschwebungssignal mit der Signalfrequenz zu generieren, und einen Kosinusgenerator auf, welcher dazu ausgebildet ist, das Kosinusschwebungssignal mit der Signalfrequenz zu generieren. Werden das Sinusschwebungssignal und das Kosinusschwebungssignal mit der gleichen Frequenz erzeugt, wie das Sinussignal und das Kosinussignal, kann sehr einfach eine Schwebung durch Summenbildung erzeugt werden.
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Eine andere Ausführungsform besteht darin eine Schwingung mit der Schwebungsfrequenz zu erzeugen und diese zu überlagern. Hier ist es also nicht notwendig, die Frequenz des Signals vom Sensor zu bestimmen.
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In einer Ausführungsform weist die Korrektureinrichtung einen ersten Gleichrichter, welcher dazu ausgebildet ist, das Sinussummensignal gleichzurichten, und einen ersten Tiefpass auf, welcher dazu ausgebildet ist, das gleichgerichtete Sinussummensignal zu filtern. Dadurch wird es möglich, die Einhüllende des Sinussummensignals zu berechnen, aus welcher sehr leicht das Minimum bestimmt werden kann.
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In einer Ausführungsform weist die Korrektureinrichtung einen zweiten Gleichrichter, welcher dazu ausgebildet ist, das Kosinussummensignal gleichzurichten, und einen zweiten Tiefpass auf, welcher dazu ausgebildet ist, das gleichgerichtete Kosinussummensignal zu filtern. Dadurch wird es möglich, die Einhüllende des Kosinussummensignals zu berechnen, aus welcher sehr leicht das Minimum bestimmt werden kann.
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In einer Ausführungsform weist die Korrektureinrichtung einen ersten Detektor, der dazu ausgebildet ist, das Minimum des gefilterten Sinussummensignal zu detektieren, und einen zweiten Detektor auf, der dazu ausgebildet ist, das Minimum des gefilterten Kosinussummensignal zu detektieren. Das Detektieren des jeweiligen Minimums kann basierend auf der jeweiligen Einhüllenden sehr einfach erfolgen.
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In einer Ausführungsform weist die Korrektureinrichtung einen Differenzierer auf, der dazu ausgebildet ist, die zeitliche Differenz zwischen dem Zeitpunkt des Detektierens des Minimums des gefilterten Sinussummensignal und dem Zeitpunkt des Detektierens des Minimums des gefilterten Kosinussummensignal zu berechnen und als den Korrekturwert auszugeben. Durch eine einfache Differenzbildung wird es mögliche, sehr einfach den Korrekturwert zu berechnen.
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In einer Ausführungsform weist die Korrektureinrichtung einen Medianfilter auf, welcher dazu ausgebildet ist, den Korrekturwert vor dem Ausgeben zu filtern. Der Medianfilter dient dazu, denn Korrekturwert zu stabilisieren. Alternativ kann statt eines Median- ein Tiefpassfilter eingesetzt werden.
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In einer Ausführungsform weist die Sensorschnittstelle einen Tiefpassfilter auf, der dazu ausgebildet ist, das Sensorsignal zu filtern. Ferner weist die Sensorschnittstelle in einer Ausführungsform eine Subtraktionseinheit auf, die das Tiefpassgefilterte Signal von dem Sensorsignal abzieht, um den Gleichanteil des Sensorsignals zu beseitigen. Dadurch können Störungen mit einem Gleichanteil in dem Sensorsignal beseitigt werden.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen, wie zum Beispiel aber nicht beschränkt auf andere Demodulationsverfahren für die Einhüllende der Schwebung oder andere Filterausführungen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
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1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung;
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2 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
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3 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Motorsteuerung;
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4 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung;
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5 ein Diagramm mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sinussummensignals und eines erfindungsgemäßen Kosinussummensignals;
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6 ein Diagramm in dem der Winkelfehler zwischen dem berechneten und dem realen Winkel dargestellt ist.
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In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen – sofern nichts Anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 1.
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Die Steuervorrichtung 1 weist eine Sensorschnittstelle 3 auf, die mit einem Signalgenerator 6 gekoppelt ist. Der Signalgenerator 6 ist mit einer Additionseinrichtung 9 gekoppelt, die mit einer Korrektureinrichtung 11 gekoppelt ist.
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Über die Sensorschnittstelle 3 empfängt die Steuervorrichtung 1 ein Sensorsignal 4 von einem Positionssensor 5 (nicht dargestellt), der Bestandteil der Elektromaschine 2 (nicht dargestellt) ist und deren Rotorlage erfasst.
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Aus dem Sensorsignal 4 oder einer eingestellten Frequenz erzeugt der Signalgenerator 6 ein Schwebungssignal 7. Dabei entspricht im ersten Fall das Schwebungssignal 7 dem Sensorsignal 4, allerdings mit einer um die Schwebungsfrequenz 8 veränderten Signalfrequenz 23.
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Das Schwebungssignal 7 wird durch die Additionseinrichtung 9 zu dem Sensorsignal 4 addiert und als Summensignal 10 ausgegeben.
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Basierend auf einem Minimum 20, 21 des Summensignals 10 berechnet die Korrektureinrichtung 11 einen Korrekturwert 12 für das Sensorsignal 4 und gibt diesen aus.
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Die Vorrichtung 1 kann in einer Ausführungsform aus diskreten Bauelementen aufgebaut sein. In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung 1 in einer Recheneinrichtung, z.B. einem Mikrocontroller, einem ASIC, einem Prozessor oder dergleichen angeordnet. Dabei kann die Sensorschnittstelle 3 als digitaler oder analoger I/O-Port der Recheneinrichtung ausgebildet sein.
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Der Positionssensor 5 ist üblicherweise als induktiver Lagegeber 5 ausgebildet, der in dem Sensorsignal 4 ein Sinussignal 13 und ein Kosinussignal 14 ausgibt. Da das Sinussignal 13 und das Kosinussignal 14 bedingt durch Fertigungstoleranzen und Störungen, wie z.B. exzentrische Taumelbewegungen, eine Winkellage von mehr oder weniger als 90° haben können, ist das Korrektursignal 12 erforderlich, um den aus dem Sinussignal 13 und dem Kosinussignal 14 berechneten Rotorwinkel bzw. die berechnete Rotorlage zu korrigieren.
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Weist das Sensorsignal 4, wie oben beschrieben, ein Sinussignal 13 und ein Kosinussignal 14 auf, werden die Sensorschnittstelle 3, der Signalgenerator 6, die Additionseinrichtung 9 und die Korrektureinrichtung 11 die notwendigen Berechnungen basierend auf dem Sinussignal 13 und dem Kosinussignal 14 ausführen. Dies wird in Zusammenhang mit 4 näher beschrieben.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Das Verfahren sieht in einem ersten Schritt S1 das Erfassen eines Sensorsignals 4 von einem Positionssensor 5 der Elektromaschine 2 vor. Dabei misst der Positionssensor 5 die Rotorlage der Elektromaschine 2.
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Ein zweiter Schritt S2 sieht das Erzeugen eines Schwebungssignals 7 basierend auf dem Sensorsignal 4 vor, welches dem Sensorsignal 4 mit einer um eine Schwebungsfrequenz 8 geänderten Signalfrequenz 23 entspricht. Alternativ kann eine Schwingung mit der Schwebungsfrequenz addiert werden, ohne dass das Sensorsignal 4 verarbeitet wird.
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In einem dritten Schritt S3 wird das Schwebungssignals 7 mit dem Sensorsignal 4 zu einem Summensignal 10 addiert.
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Schließlich wird in dem Schritt S4 ein Korrekturwert 12 basierend auf einem Minimum 20, 21 des Summensignals 10 berechnet.
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In einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Sensorsignal 4 ein Sinussignal 13 und ein Kosinussignal 14 auf. In einer solchen Ausführungsform werden beim Erzeugen S2 des Schwebungssignals 7 sowohl ein Sinusschwebungssignal 16 als auch ein Kosinusschwebungssignal 17 erzeugt.
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Das Sinusschwebungssignal 16 wird zu dem Sinussignal 13 addiert um ein Sinussumensignal 18 zu erhalten. Ferner wird das Kosinusschwebungssignal 17 zu dem Kosinussignal 14 addiert, um ein Kosinussummensignal 19 zu erzeugen.
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Schließlich wird der Korrekturwert 12 basierend auf der zeitlichen Differenz zwischen dem Minimum 20 des Sinussummensignals 18 und dem Minimum 21 des Kosinussummensignals 19 berechnet. Dabei können das Minimum 20 und das Minimum 21 in einer Ausführungsform jeweils als das Minimum 20, 21 der Einhüllenden des Sinussummensignals 18 bzw. des Kosinussummensignals 19 definiert sein.
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In einer Ausführungsform wird die Frequenz 26 des Sinussignals 13 und des Kosinussignals 14, die bei beiden Signalen gleich ist (siehe oben), um die Schwebungsfrequenz 8 geändert und als Signalfrequenz 23 ausgegeben. Das Sinusschwebungssignal 16 und das Kosinusschwebungssignal 17 werden daraufhin mit der Signalfrequenz 23 generiert. Aus dem so generierten Sinusschwebungssignal 16 und dem Sinussignal 13 wird das Sinussummensignal 18 generiert. Aus dem Kosinusschwebungssignal 17 und dem Kosinussignal 14 wird das Kosinussummensignal 19 erzeugt.
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Das Sinussummensignal 18 und das Kosinussummensignal 19 werden in einer Ausführungsform gleichgerichtet und tiefpassgefiltert. Das Tiefpassfiltern des Sinussummensignals 18 und das Kosinussummensignals 19 ergibt jeweils die einhüllende Kurve der Schwebung zwischen dem generierten Sinusschwebungssignal 16 und dem Sinussignal 13 bzw. der Schwebung zwischen dem Kosinusschwebungssignal 17 und Kosinussignal 14. Natürlich können auch andere Verfahren zur Demodulation der Einhüllenden eingesetzt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform wird der Korrekturwert 12 basierend auf einer zeitlichen Differenz aus dem Minimum 20 des tiefpassgefilterten Sinussummensignals 18, also der Einhüllenden des Sinussummensignals 18, und dem Minimum 21 des tiefpassgefilterten Kosinussummensignals 19, also der Einhüllenden des Kosinussummensignals 19, generiert.
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Die entstehende Schwebung bei der Addition zweier Sinussignale basiert auf folgendem mathematischen Zusammenhang:
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Dabei kennzeichnet der Kosinusterm des Ergebnisses die Schwebung.
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Bei 500Hz elektrischer Frequenz bedeuten 3° Abweichung von einer Winkellage von 90° einen zeitlichen Unterschied von 17µS. Die bei dieser Differenz entstehenden Schwebungen mit einer Schwebungsfrequenz 8 von 1Hz weisen bei ihrem Minimum einen zeitlichen Unterschied von 4ms auf. Die Verschiebung von 17µS wird also um einen Faktor von ca. 250 verstärkt. Der zeitliche Unterschied von 4ms liegt in einem Zeitbereich, der mit heutigen Computersystemen, z.B. automobilen Steuergeräten, problemlos erfasst und gemessen werden kann.
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Aus den Minimumswerten der Einhüllenden des Sinussummensignals 18 und der Einhüllenden des Kosinussummensignals 19 kann auf die Amplituden des Sinussignals 13 und des Kosinussignals 14 geschlossen werden, da die Amplituden der jeweiligen Schwebungssignale 16, 17 bekannt sind.
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In einer weiteren Ausführungsform kann der Korrekturwert 12 vor dem Ausgeben noch mit einem Medianfilter 37 oder einem anderen Tiefpassverfahren gefiltert werden.
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3 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Motorsteuerung 40 für eine Elektromaschine 2.
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Die Motorsteuerung 40 weist einen Steuersignalgenerator 41 auf, der mit der Elektromaschine 2 gekoppelt ist. Ferner weist die Motorsteuerung 40 einen Positionssensor 5 auf, der mit der Elektromaschine 2 und einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 1 gekoppelt ist. Die Steuervorrichtung 1 ist mit dem Steuersignalgenerator 41 gekoppelt, um diesem den Korrekturwert 12 bereitzustellen.
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Der Steuersignalgenerator 41 generiert ein Steuersignal 42 für die Elektromaschine 2 basierend auf dem Korrekturwert 12. Der Steuersignalgenerator 41 kann in einer Ausführungsform ein Motorregler 41 sein, der in einem Prozessor implementiert ist. Der Steuersignalgenerator 41 kann auch als ASIC oder Motorsteuergerät oder dergleichen ausgebildet sein.
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Der Positionssensor 5 erfasst die Rotorlage der Elektromaschine 2 und stellt diese der Steuervorrichtung 1 bereit, die den Korrekturwert 12, wie oben bereits beschrieben, bestimmt. Dazu kann der Positionssensor z.B. als induktiver Lagegeber 5 ausgebildet sein, der das Sensorsignal 4 in Form eines Sinussignals 13 und eines Kosinussignals 14 ausgibt.
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4 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung 1.
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Die Steuervorrichtung 1 weist eine Sensorschnittstelle 3 auf, die dazu ausgebildet ist, ein Sinussignal 13 und ein Kosinussignal 14 zu empfangen. Die Sensorschnittstelle 3 weist einen Tiefpassfilter 50 auf, der dazu ausgebildet ist, das Sinussignal 13 tiefpasszufiltern. Ferner weist die Sensorschnittstelle 3 einen Tiefpassfilter 51 auf, der dazu ausgebildet ist, das Kosinussignal 14 tiefpasszufiltern. Die tiefpassgefilterten Signale 13, 14 werden jeweils von dem entsprechenden Originalsignal durch einen entsprechenden Differenzblock 52, 53 abgezogen. So wird der Gleichanteil des Sinussignals 13 und des Kosinussignals 14 bestimmt und entfernt. Der Gleichanteil muss sonst durch eine komplexere Implementierung der PLL kompensiert werden.
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Das durch die Sensorschnittstelle 3 verarbeitete Sinussignal 13 und das durch die Sensorschnittstelle 3 verarbeitete Kosinussignal 14 werden dem Signalgenerator 6 zugeführt, der der Übersichtlichkeit halber in 4 nicht separat eingezeichnet ist. Es sind lediglich die Komponenten des Signalgenerators 6 dargestellt.
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Der Signalgenerator 6 weist eine Phasenregelschleife 22 oder auch PLL 22 auf, der das Sinussignal 13 und das Kosinussignal 14 zugeführt werden. Aus diesen Signalen 13, 14, die beide die gleiche Frequenz 26 haben (siehe oben), bestimmt die Phasenregelschleife 22 die Frequenz 26 des Sinussignals 13 und des Kosinussignals 14.
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Das Signal, welches die Frequenz 26 aufweist, wird durch einen Tiefpassfilter 53 tiefpassgefiltert und einem Addierer 24 zugeführt, der die Summe oder Differenz 25 der Schwebungsfrequenz 8 mit der Frequenz 26 des Sinussignals 13 und des Kosinussignals 14 als Signalfrequenz 23 ausgibt. Diese Tiefpassfilterung erlaubt es, die PLL schärfer zu parametrieren um der Frequenz genauer folgen zu können. Die Signalfrequenz wird über den Integrator 55 in ein Winkelargument für jeweils einen Sinusgenerator 27 und einen Kosinusgenerator 28 umgeformt.
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Der Sinusgenerator 27 erzeugt das Sinusschwebungssignal 16 mit der Signalfrequenz 23 und der Kosinusgenerator 28 erzeugt das Kosinusschwebungssignal 17 mit der Signalfrequenz 23.
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Addierer 56 addiert das Sinusschwebungssignal 16 zu dem tiefpassgefilterten Sinussignal 13 und gibt das Sinussummensignal 18 aus und Addierer 57 addiert das Kosinusschwebungssignal 17 zu dem tiefpassgefilterten Kosinussignal 14 und gibt das Kosinussummensignal 19 aus.
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Die Korrektureinrichtung 11, ebenfalls nicht separat dargestellt, weist einen ersten Gleichrichter 30, der das Sinussummensignal 18 gleichrichtet, und einen ersten Tiefpass 31 auf, der das gleichgerichtete Sinussummensignal 18 tiefpassfiltert.
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Ferner weist die Korrektureinrichtung 11 einen zweiten Gleichrichter 32, der das Kosinussummensignal 19 gleichrichtet, und einen zweiten Tiefpass 33 auf, der das gleichgerichtete Kosinussummensignal 19 tiefpassfiltert.
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Die Korrektureinrichtung 11 weist ferner einen ersten Detektor 34 auf, der das Minimum 20 des gefilterten Sinussummensignals 18 detektiert bzw. der den Zeitpunkt detektiert, zu welchem das Minimum 20 in dem gefilterten Sinussummensignal 18 auftritt.
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Die Korrektureinrichtung 11 weist ferner einen zweiten Detektor 35 auf, der das Minimum 21 des gefilterten Kosinussummensignals 19 detektiert bzw. den Zeitpunkt detektiert, zu welchem das Minimum 21 in dem gefilterten Kosinussummensignal 19 auftritt.
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Ein Differenzierer 36 der Korrektureinrichtung 11 berechnet die zeitliche Differenz zwischen dem Zeitpunkt des Detektierens des Minimums 20 des gefilterten Sinussummensignals 18 und dem Zeitpunkt des Detektierens des Minimums 21 des gefilterten Kosinussummensignals 19 und gibt diese Differenz als Korrekturwert 12 aus.
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Ein Multiplikator 38 kann den Korrekturwert 12 mit einem Faktor k multiplizieren. Dadurch kann der Korrekturwert 12 z.B. an den Wertebereich eines Motorreglers angepasst werden.
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Schließlich weist die Korrektureinrichtung 11 einen Medianfilter 37 oder Tiefpassfilter auf, der den Korrekturwert 12 vor dem Ausgeben filtert.
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5 zeigt ein Diagramm mit einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Sinussummensignals 18 und eines erfindungsgemäßen Kosinussummensignals 19.
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Die Ordinatenachse des Diagramms zeigt den Betrag von Sinussummensignal 18 und Kosinussummensignal 19. Die Abszissenachse zeigt die Zeit von 0.4s bis 0.6s. In dem Diagramm ist jeweils eine Periode von Sinussummensignal 18 und Kosinussummensignal 19 eingezeichnet. Das Sinussummensignal 18 und das Kosinussummensignal 19 weisen einen sinusförmigen Verlauf auf.
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Das Minimum des Sinussummensignals 18 liegt bei 0.521 sec. Das Minimum des Kosinussummensignals 19 liegt bei 0.525 sec.
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Es ist in 5 deutlich der zeitliche Unterschied zwischen dem Minimum des Sinussummensignals 18 und des Kosinussummensignals 19 zu erkennen, welcher 4 msec beträgt und direkt proportional zu der Winkellage zwischen Sinussignal 13 und Kosinussignal 14 ist. Der in 5 gezeigte zeitliche Unterschied zwischen dem Minimum des Sinussummensignals 18 und des Kosinussummensignals 19 bedeutet einen Fehler in der Winkellage zwischen Sinussignal 13 und Kosinussignal 14 von 3°.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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