DE102015115860A1 - Kompensation des Zeitverzugs bei einer Rotorlagewinkelmessung - Google Patents

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Abstract

Die Beschreibung umfasst ein Verfahren zum Kompensieren eines Zeitverzugs eines Rückkopplungszweigs eines Servoantriebs 3, wobei der Servoantrieb zur Lenkunterstützung eines Fahrzeugs vorgesehen ist, umfassend die Schritte: Bestimmen des Zeitverzugs (7) und rechnerische Kompensation des Zeitverzugs (8).

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kompensieren eines Zeitverzugs eines Rückkopplungszweigs eines Servoantriebs, wobei der Servoantrieb zur Lenkunterstützung eines Fahrzeugs vorgesehen sein kann, und ein Lenksystem für ein Fahrzeug.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Im Stand der Technik sind Elektromotoren bekannt, die als Servomotoren zur Lenkunterstützung dienen. Die Elektromotoren werden insbesondere von Wechselrichtern angesteuert, die beispielsweise als 3-phasige Halbbrücken ausgebildet sein können. Diese Wechselrichter werden ECU genannt (ECU = Electronic Circuit Unit).
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Zur Ansteuerung der ECU werden Feedbacksignale des anzusteuernden Elektromotors benötigt. Hierbei ist insbesondere das Rotorlagesignal relevant. Das Rotorlagesignal wird, bevor es zu der Steuerung gelangt, durch ein Hardwarefilter, das als LC-Filter (L = Induktivität und C = Kapazität) ausgebildet sein kann, aufbereitet. Hierbei kann sich eine Zeitverzögerung ergeben. Die gemessenen Werte der Phasenströme können ebenfalls durch ein elektronisches Filter bearbeitet werden.
  • Auch durch diese Filter kann sich ein Zeitverzug einstellen. Außerdem können sich Zeitverzögerungen durch das Ausbilden von Wirbelströmen an metallischen Bauelementen ergeben. Die Wirbelströme können temperaturabhängig sein. Typischerweise ergibt sich ein jeweils unterschiedlicher Zeitverzug. Diese Zeitverzögerungen können die Regelung der Phasenströme des Elektromotors beeinträchtigen.
  • Eine Aufgabe ist daher, einen Einfluss von Zeitverzögerungen aufgrund von elektronischen Aufbereitungen elektrischer Feedbacksignale zu vermeiden bzw. zumindest zu reduzieren.
  • Als erste Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Kompensieren eines Zeitverzugs eines Rückkopplungszweigs eines Servoantriebs, wobei der Servoantrieb zur Lenkunterstützung eines Fahrzeugs vorgesehen ist, zur Verfügung gestellt, umfassend die Schritte: Bestimmen des Zeitverzugs und rechnerische Kompensation des Zeitverzugs.
  • Als zweite Ausführungsform der Erfindung wird ein Lenksystem für ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt, umfassend einen Rückkopplungszweig für einen Servomotor, wobei das Lenksystem geeignet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 anzuwenden.
  • Beispielhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei das Bestimmen und/oder die rechnerische Kompensation des Zeitverzugs anhand eines Rechenmodells erfolgt.
  • Durch die Verwendung eines Rechenmodells kann eine sehr genaue und situationsspezifische Kompensation erfolgen.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei sich der Zeitverzug durch ein Filter, insbesondere ein elektronisches Filter zur Signalaufbereitung, und/oder durch den Aufbau von Wirbelströmen und/oder Temperatureinfluss ergibt.
  • Durch das Berücksichtigen der Ursache des Zeitverzugs ergeben sich Möglichkeiten zur ursachengerechten und daher exakten Kompensation.
  • In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei das Bestimmen und/oder die rechnerische Kompensation des Zeitverzugs auf Basis eines Referenz-Servoantriebs erfolgt.
  • Die Verwendung eines Muster-Servoantriebs in einer Muster-Arbeitsumgebung ermöglicht eine einfache Anwendung des Kompensationsmodells.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei das Bestimmen und/oder die rechnerische Kompensation des Zeitverzugs auf Basis einer Vermessung eines Teils des Servoantriebs und/oder eines Teils des Rückkopplungszweigs erfolgt.
  • Durch eine teilespezifische Vermessung kann sich eine hochgenaue Kompensation ergeben.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei der Zeitverzug aufgrund des Aufbaus von Wirbelströmen durch Vermessen der räumlichen Ausdehnungen des entsprechenden metallischen Leiters des Servoantriebs und/oder des Rückkopplungszweigs erfolgt.
  • Als eine Idee der Erfindung kann angesehen werden, eine Kompensation von Zeitverzögerungen aufgrund von elektronischen Aufbereitungen elektrischer Signale durch eine rechnerische Kompensation vorzunehmen. Ein Zeitverzug kann sich auch durch das Ausbilden von Wirbelströmen an metallischen Bauelementen ergeben.
  • Hierbei kann eine entsprechende Software die Zeitverzögerungen berücksichtigen und damit deren nachteiligen Einfluss kompensieren. Eine elektronische Aufbereitung kann beispielsweise durch eine Filterung eines Feedbacksignals erfolgen. Das Filter kann als Hardwarefilter, beispielsweise als LC-Filter ausgebildet sein.
  • Die einzelnen Merkmale können selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich. Es zeigen
  • 1 eine ECU mit einem elektrischen Motor und
  • 2 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 1 zeigt eine ECU, die als 3-phasige Halbbrücke ausgebildet ist. Die ECU weist obere Leistungsschalter 1 und untere Leistungsschalter 2 auf, die zu einer Ansteuerung der Phasenströme IU, IV, IW des Elektromotors 3 genutzt werden. Zur Ansteuerung der Leistungsschalter 1, 2 werden Steuersignale errechnet, die sich aus Feedbacksignalen des Elektromotors 3 ergeben. Beispielsweise durch elektronische Filter und/oder das Ausbilden von Wirbelströmen können sich Zeitverzögerungen an den Feedbacksignalen ergeben. Erfindungsgemäß werden diese Verzögerungen kompensiert, insbesondere durch eine rechnerische Berücksichtigung durch eine entsprechende Software. Die Kompensation kann insbesondere durch das Vermessen eines Musterteils optimiert werden. Durch eine derartige Referenzmessung kann sich eine hohe Qualität der Zeitverzögerungsbestimmung ergeben. Zur weiteren Optimierung der Bestimmung der Zeitverzögerung kann eine einzelteilspezifische Bestimmung der Zeitverzögerung vorgenommen werden. Hierbei können beispielsweise die räumlichen Ausdehnungen des betreffenden Teils bestimmt werden, um die entsprechenden Wirbelströme ermitteln zu können. Die ermittelten Werte können an dem Einzelteil z.B. durch einen DMC-Code vermerkt werden. Hierdurch ergibt sich eine hochgenaue Ermittlung der Zeitverzögerungen, die auf jedes Einzelteil zugeschnitten ist. Die Abhängigkeit der Wirbelströme von der Temperatur kann durch ein Temperaturmodell abgebildet werden. Alternativ oder zusätzlich können durch entsprechend angeordnete Temperatursensoren die Temperatur der hierbei relevanten Teile des Rückkopplungszweigs ermittelt werden. Hierdurch kann sich eine optimale einzelteilspezifische Zeitverzögerungskompensation ergeben. Die Widerstände 4, 5, 6 können als Shuntwiderstände zum Messen des entsprechenden Phasenstroms IU, IV,IW genutzt werden.
  • 2 zeigt ein Flussdiagramm zur Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens, das einen Schritt mit der Bestimmung des Zeitverzugs 7 umfasst. Hierzu kann ein Rechenmodell und/oder ein Muster-Servoantrieb genutzt werden, wobei zusätzlich oder ausschließlich Merkmale des jeweiligen Einzelteils bzw. des entsprechenden Servoantriebs bzw. der technischen Umgebung des Servoantriebs berücksichtigt werden können. Aufbauend auf den ermittelten Zeitverzug kann eine Kompensation 8 erfolgen.
  • Es sei angemerkt, dass der Begriff „umfassen“ weitere Elemente oder Verfahrensschritte nicht ausschließt, ebenso wie der Begriff „ein“ und „eine“ mehrere Elemente und Schritte nicht ausschließt.
  • Die verwendeten Bezugszeichen dienen lediglich zur Erhöhung der Verständlichkeit und sollen keinesfalls als einschränkend betrachtet werden, wobei der Schutzbereich der Erfindung durch die Ansprüche wiedergegeben wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    oberer Leistungsschalter
    2
    unterer Leistungsschalter
    3
    Elektromotor
    4
    Shuntwiderstand
    5
    Shuntwiderstand
    6
    Shuntwiderstand
    7
    Bestimmen des Zeitverzugs
    8
    rechnerische Kompensation des Zeitverzugs
    IU
    Phasenstrom
    IV
    Phasenstrom
    IW
    Phasenstrom
    U
    Phase
    V
    Phase
    W
    Phase

Claims (7)

  1. Verfahren zum Kompensieren eines Zeitverzugs eines Rückkopplungszweigs eines Servoantriebs (3), wobei der Servoantrieb zur Lenkunterstützung eines Fahrzeugs vorgesehen ist, umfassend die Schritte: Bestimmen des Zeitverzugs (7) und rechnerische Kompensation des Zeitverzugs (8).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen und/oder die rechnerische Kompensation des Zeitverzugs anhand eines Rechenmodells erfolgt.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Zeitverzug durch ein Filter, insbesondere ein elektronisches Filter zur Signalaufbereitung, und/oder durch den Aufbau von Wirbelströmen und/oder Temperatureinfluss ergibt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen und/oder die rechnerische Kompensation des Zeitverzugs auf Basis eines Referenz-Servoantriebs erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen und/oder die rechnerische Kompensation des Zeitverzugs auf Basis einer Vermessung eines Teils des Servoantriebs und/oder eines Teils des Rückkopplungszweigs erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitverzug aufgrund des Aufbaus von Wirbelströmen durch Vermessen der räumlichen Ausdehnungen des entsprechenden metallischen Leiters des Servoantriebs und/oder des Rückkopplungszweigs erfolgt.
  7. Lenksystem für ein Fahrzeug umfassend einen Rückkopplungszweig für einen Servomotor (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Lenksystem geeignet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche anzuwenden.
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