DE102015216616A1 - Fehlerkompensation von Rotorwinkelsignalen für elektrische Antriebe - Google Patents

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Marcel Kuhn
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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Ermittlung des Rotorwinkels eines Rotors einer elektrischen Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Das Verfahren umfasst das Ermitteln eines Referenz-Zeitintervalls während des Betriebs der elektrischen Antriebsmaschine. In dem Referenz-Zeitintervall weist die elektrische Antriebsmaschine eine Drehzahl auf, die sich während des Referenz-Zeitintervalls um höchstens einen vordefinierten Drehzahländerungs-Schwellenwert ändert. Desweiteren wird ein Drehmoment bewirkt, das während des Referenz-Zeitintervalls absolut kleiner als oder gleich wie ein vordefinierter Drehmoment-Schwellenwert ist. Das Verfahren umfasst weiter das Erfassen eines ersten zeitlichen Verlaufs eines Winkel-Messsignals des Rotorwinkels des Rotors der elektrischen Antriebsmaschine während des Referenz-Zeitintervalls, sowie das Ermitteln eines aktuellen zeitlichen Verlaufs eines Messfehlers durch Vergleichen des ersten zeitlichen Verlaufs des Winkel-Messsignals mit einem Referenzverlauf des Rotorwinkels. Außerdem umfasst das Verfahren das Erfassen eines zweiten zeitlichen Verlaufs des Winkel-Messsignals im Anschluss an das Referenz-Zeitintervall, sowie das Ermitteln eines Fehler-kompensierten Rotorwinkelsignals auf Basis des zweiten zeitlichen Verlaufs des Winkel-Messsignals und auf Basis des aktuellen zeitlichen Verlaufs des Messfehlers.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Verarbeitungseinheit zur Kompensation von Messfehlern von Rotorpositionssignalen.
  • Für eine möglichst präzise Regelung einer Synchronmaschine (z. B. zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs) wird eine fehlerfreie Rotorlageinformation angestrebt. Die Ermittlung der Rotorlage (d. h. die Ermittlung des Rotorwinkels) sowie die Bestimmung der Drehgeschwindigkeit einer Synchronmaschine erfolgen typischerweise mittels eines Rotorpositionssensors, der eingerichtet ist, die absolute Position des Rotors (d. h. den absoluten Rotorwinkel) der elektrischen Synchronmaschine zu erfassen. Dabei ist das Winkel-Messsignal eines Rotorpositionssensors häufig mit einem sensorbedingten Fehleranteil belastet. Der Fehleranteil kann z. B. durch unterschiedliche Spannungen an den Sinus- und Kosinus-Wicklungen eines Resolvers als Rotorpositionssensor verursacht werden. Insbesondere kann das aus den Spannungen ermittelte Rotorwinkelsignal Oberwellen umfassen, die das Rotorwinkelsignal verzerren.
  • Messfehler des Rotorwinkelsignals können zu einer reduzierten Genauigkeit einer Regelung des Drehmoments einer Synchronmaschine und/oder zu einem Ripple des Drehmoments einer Synchronmaschine führen. Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, den bauteilspezifischen Messfehler eines Rotorpositionssensors für eine elektrische Maschine dauerhaft (d. h. auch während des Betriebs der elektrischen Maschine) zu reduzieren. Desweiteren befasst sich das vorliegende Dokument mit der technischen Aufgabe, eine Fehlfunktion eines Rotorpositionssensors und/oder einer elektrischen Maschine frühzeitig zu erkennen.
  • Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u. a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Ermittlung des Rotorwinkels bzw. der Rotorposition eines Rotors einer elektrischen Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Die elektrische Antriebsmaschine kann eine elektrische Synchronmaschine umfassen.
  • Das Verfahren umfasst das Ermitteln eines Referenz-Zeitintervalls während des Betriebs der elektrischen Antriebsmaschine im Kraftfahrzeug. Insbesondere kann ein Referenz-Zeitintervall ermittelt werden, während das Kraftfahrzeug mit der elektrischen Antriebsmaschine betrieben wird. Das Referenz-Zeitintervall kann derart ermittelt werden, dass die elektrische Antriebsmaschine während des Referenz-Zeitintervalls eine Drehzahl aufweist, die sich während des Referenz-Zeitintervalls um höchstens einen vordefinierten Drehzahländerungs-Schwellenwert ändert. Dabei kann der Drehzahländerungs-Schwellenwert substantiell null sein. Desweiteren kann das Referenz-Zeitintervall derart ermittelt werden, dass die elektrische Antriebsmaschine während des Referenz-Zeitintervalls ein Drehmoment bewirkt, das während des Referenz-Zeitintervalls absolut kleiner als oder gleich wie ein vordefinierter Drehmoment-Schwellenwert ist. Dabei kann der Drehmoment-Schwellenwert substantiell null sein. Insbesondere kann sich die elektrische Antriebsmaschine während des Referenz-Zeitintervalls in einer Nullmomentenregelung befinden.
  • Das Ermitteln eines Referenz-Zeitintervalls kann z. B. das Ermitteln von Information bezüglich einer Stellung eines Fahrpedals und/oder eines Bremspedals des Kraftfahrzeugs umfassen. Insbesondere kann die Stellung des Fahrpedals und/oder des Bremspedals ermittelt werden. Das Referenz-Zeitintervall kann z. B. bei Fahrsituationen vorliegen, bei denen von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs kein Antriebsmoment angefordert wird, und bei denen dennoch die Drehzahl unverändert bleibt (z. B. aufgrund einer leichten Bergabfahrt). Insbesondere kann während des Betriebs des Kraftfahrzeugs ein Referenz-Zeitintervall ermittelt werden, ohne den Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs für eine Messung eines aktuellen zeitlichen Verlaufs des Messfehlers eines Rotorpositionssensors anpassen zu müssen. Mit anderen Worten, die Ermittlung eines aktuellen zeitlichen Verlaufs des Messfehlers kann in einem Referenz-Zeitintervall erfolgen, in dem sich (typischerweise ausschließlich) aufgrund der Fahrsituation des Kraftfahrzeugs die o. g. Bedingungen (insbesondere die o. g. Bedingung bezüglich der Drehzahl und des Drehmoments) einstellen.
  • Das Verfahren umfasst weiter das Erfassen eines ersten zeitlichen Verlaufs eines Winkel-Messsignals des Rotorwinkels (bzw. eines Positionsmesssignals der Rotorposition) des Rotors der elektrischen Antriebsmaschine während des Referenz-Zeitintervalls. Dabei kann der erste zeitliche Verlauf des Winkel-Messsignals durch einen Rotorpositionssensor (z. B. durch einen Resolver) erfasst werden. Durch die Erfassung während des Referenz-Zeitintervalls kann gewährleistet werden, dass der erste zeitliche Verlauf des Winkel-Messsignals keine Gradientenänderung aufweist. Insbesondere kann so sichergestellt werden, dass der erste zeitliche Verlauf des Winkel-Messsignals nicht durch Sprünge bzw. Gradienten (die z. B. durch eine Beschleunigung bewirkt werden können) verfälscht ist.
  • Desweiteren kann ein aktueller zeitlicher Verlauf eines Messfehlers durch Vergleichen des ersten zeitlichen Verlaufs des Winkel-Messsignals mit einem Referenzverlauf des Rotorwinkels ermittelt werden. Insbesondere kann dazu die Differenz aus dem ersten zeitlichen Verlauf des Winkel-Messsignals und dem Referenzverlauf des Rotorwinkels ermittelt werden. Der Referenzverlauf des Rotorwinkels kann z. B. während einer mechanischen Umdrehung des Rotors linear ansteigen.
  • Das Referenz-Zeitintervall ist dabei typischerweise ausreichend lang, so dass der erste zeitliche Verlauf des Winkel-Messsignals mindestens eine mechanische Umdrehung des Rotors der elektrischen Antriebsmaschine umfasst. Der erste zeitliche Verlauf des Winkel-Messsignals umfasst typischerweise eine Vielzahl von Winkelmesswerten an einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Abtastzeitpunkten einer mechanischen Umdrehung des Rotors der elektrischen Antriebsmaschine, wobei die Anzahl von Winkelmesswerten für eine mechanische Umdrehung des Rotors der elektrischen Antriebsmaschine immer ausreichend große Abtastzeiten aufweist. Insbesondere erfüllt die Anzahl von Winkelmesswerten typischerweise die Anforderungen des Abtasttheorems (d. h. des Nyquist-Shannon-Abtasttheorems). Der erste zeitliche Verlauf des Winkel-Messsignals kann somit mit einer ausreichenden zeitlichen Auflösung erfasst werden (z. B. um eine Frequenzanalyse zu ermöglichen).
  • Das Verfahren kann weiter umfassen, das Erfassen eines zweiten zeitlichen Verlaufs des Winkel-Messsignals im Anschluss an das Referenz-Zeitintervall. Es kann dann ein Fehler-kompensiertes Rotorwinkelsignal auf Basis des zweiten zeitlichen Verlaufs des Winkel-Messsignals und auf Basis des aktuellen zeitlichen Verlaufs des Messfehlers ermittelt werden. Das Fehler-kompensierte Rotorwinkelsignal umfasst dabei typischerweise eine Vielzahl von Rotorwinkel für eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Abtastzeitpunkten einer mechanischen Umdrehung des Rotors der elektrischen Antriebsmaschine (mit der o. g. zeitlichen Auflösung). Das Fehler-kompensierte Rotorwinkelsignal kann für eine Steuerung (des Drehmoments) der elektrischen Antriebsmaschine verwendet werden.
  • Durch das Identifizieren von Referenz-Zeitintervallen während des Fahrbetriebs des Kraftfahrzeugs wird es ermöglicht, einen möglichst aktuellen zeitlichen Verlauf des Messfehlers zu ermitteln. So kann in effizienter und präziser Weise ein Fehler-kompensiertes Rotorwinkelsignal ermittelt werden, was wiederum zu einer verbesserten Steuerung bzw. Regelung (des Drehmoments) der elektrischen Antriebsmaschine führt.
  • Das Verfahren kann weiter umfassen, das Vergleichen des aktuellen zeitlichen Verlaufs des Messfehlers mit einem gespeicherten zeitlichen Verlauf des Messfehlers. Der gespeicherte zeitliche Verlauf des Messfehlers kann dabei in einem Zeitintervall vor Inbetriebnahme der elektrischen Antriebsmaschine in dem Kraftfahrzeug ermittelt worden sein. Der gespeicherte zeitliche Verlauf des Messfehlers kann insbesondere einen zeitlichen Verlauf des Messfehlers für eine funktionstüchtige elektrische Antriebsmaschine und/oder für einen funktionstüchtigen Rotorpositionssensor anzeigen. Durch den Vergleich des aktuellen zeitlichen Verlaufs des Messfehlers mit dem gespeicherten zeitlichen Verlauf des Messfehlers können somit frühzeitig Fehlfunktionen der elektrischen Antriebsmaschine und/oder des Rotorpositionssensors detektiert werden.
  • Das Fehler-kompensierte Rotorwinkelsignal kann (ggf. nur dann) auf Basis des aktuellen zeitlichen Verlaufs des Messfehlers ermittelt werden, wenn der aktuelle zeitliche Verlauf des Messfehlers von dem gespeicherten zeitlichen Verlauf des Messfehlers um weniger als ein vordefinierter Abweichungs-Schwellenwert abweicht. Durch die Wahl des vordefinierten Abweichungs-Schwellenwertes können stetige Veränderungen des zeitlichen Verlaufs des Messfehlers (z. B. durch eine Alterung und/oder Beanspruchung der elektrischen Antriebsmaschine und/oder des Rotorpositionssensors) von Fehlfunktionen der elektrischen Antriebsmaschine und/oder des Rotorpositionssensors unterschieden werden.
  • Insbesondere kann der gespeicherte zeitliche Verlauf des Messfehlers durch den aktuellen zeitlichen Verlauf des Messfehlers ersetzt werden, wenn der aktuelle zeitliche Verlauf des Messfehlers von dem gespeicherten zeitlichen Verlauf des Messfehlers um weniger als den vordefinierten Abweichungs-Schwellenwert abweicht. So kann eine präzise und zeitnahe Kompensation von Messfehlern gewährleistet werden. Andererseits kann ein Hinweis an einen Nutzer des Kraftfahrzeugs generiert werden, wenn der aktuelle zeitliche Verlauf des Messfehlers von dem gespeicherten zeitlichen Verlauf des Messfehlers um mehr als den vordefinierten Abweichungs-Schwellenwert abweicht. So kann bewirkt werden, dass eine Fehlfunktion zeitnah beseitigt wird.
  • Das Vergleichen des aktuellen zeitlichen Verlaufs des Messfehlers mit dem gespeicherten zeitlichen Verlauf des Messfehlers kann umfassen, das Ermitteln einer aktuellen bzw. einer ersten Amplitude zumindest einer Oberwelle des aktuellen zeitlichen Verlaufs des Messfehlers. Zu diesem Zweck kann zumindest teilweise eine Transformation des aktuellen zeitlichen Verlaufs des Messfehlers in den Frequenzbereich erfolgen (z. B. mittels einer Fast Fourier Transformation, FFT). Der aktuelle zeitliche Verlauf des Messfehlers umfasst typischerweise ein ganzzahliges Vielfaches der Grundwelle für eine mechanische Umdrehung des Rotors (die z. B. eine bestimmte Anzahl von Perioden für jede mechanische Umdrehung des Rotors aufweist, wobei die Anzahl von Perioden typischerweise eine natürliche Zahl, insbesondere 1, 2 oder 3, ist). Desweiteren umfasst der aktuelle zeitliche Verlauf des Messfehlers typischerweise ein oder mehrere Oberwellen zu der Grundwelle. Die aktuelle bzw. die erste Amplitude kann für eine bestimmte Oberwelle ermittelt werden.
  • Desweiteren kann eine gespeicherte Amplitude für die gleiche bestimmte Oberwelle des gespeicherten zeitlichen Verlaufs des Messfehlers ermittelt werden. Die aktuelle bzw. die erste Amplitude kann dann mit der gespeicherten Amplitude verglichen werden. Insbesondere kann eine Abweichung der aktuellen bzw. de ersten Amplitude von der gespeicherten Amplitude ermittelt und bewertet werden. Durch die Analyse von bestimmten Oberwellen können Hinweise auf bestimmte Fehlfunktionen der Antriebsmaschine und/oder des Rotorpositionssensors gewonnen werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Verarbeitungseinheit beschrieben (z. B. mit einem Prozessor), die eingerichtet ist, das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (z. B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Verarbeitungseinheit umfasst.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
  • Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigen
  • 1a eine beispielhafte elektrische Maschine mit einem Rotorpositionssensor;
  • 1b einen beispielhaften Rotorpositionsensor;
  • 2 einen beispielhaften zeitlichen Verlauf des Messfehlers eines Rotorpositionssensors; und
  • 3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Ermittlung einer Fehler-kompensierten Rotorposition.
  • Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der präzisen Erfassung der Rotorposition bzw. des Rotorwinkels einer elektrischen Maschine.
  • Dabei sollen auch während des Betriebs der elektrischen Maschine (systematische) Messfehler eines Rotorpositionssensors zuverlässig kompensiert werden.
  • 1a zeigt eine elektrische Maschine 100 mit einer, von der elektrischen Maschine 100 angetriebenen, Welle 101. Die Welle 101 ist fest mit einem Rotor (nicht gezeigt) der elektrischen Maschine 100 verbunden. Durch die Drehung des Rotors innerhalb der elektrischen Maschine 100 wird somit die Welle 101 angetrieben. Die Position des Rotors der elektrischen Maschine 100 kann mittels eines Rotorpositionssensors 102 erfasst werden, wobei ein Rotor des Rotorpositionssensors 102 (der zur Abgrenzung von dem Rotor der elektrischen Maschine 100 als Sensor-Rotor bezeichnet werden kann) fest mit der Welle 101 verbunden ist.
  • 1b zeigt den Aufbau eines Resolvers als beispielhaften Rotorpositionssensor 102. Der Resolver umfasst einen Sensor-Rotor 121, der von der Welle 101 angetrieben wird. Der Sensor-Rotor 121 induziert in den, um 90° versetzt angeordneten, Messspulen 122, 123 Ströme (d. h. Messsignale) 132, 133 aus denen die Position des Sensor-Rotors 121 und damit die Position des Rotors der elektrischen Maschine 100 ermittelt werden können. Insbesondere liefern die Messspulen 122, 123 ein Kosinus-Messsignal 132 und ein Sinus-Messsignal 133, aus denen ein Winkel-Messsignal 111 ermittelt werden kann, das den Winkel und damit Position des Rotors der elektrischen Maschine 100 anzeigt.
  • Das Winkel-Messsignal 111 kann an eine Verarbeitungseinheit 103 (z. B. an einen Mikroprozessor) übermittelt werden, die eingerichtet ist, einen systematischen Messfehler des Winkel-Messsignals 111 zu kompensieren, um ein Fehler-kompensiertes Rotorpositionssignal 113 zu ermitteln. Zu diesem Zweck kann die Verarbeitungseinheit 103 auf eine Speichereinheit 104 zugreifen, in der ein zeitlicher Verlauf eines Messfehlers 112 gespeichert ist. Der zeitliche Verlauf des Messfehlers 112 kann dazu verwendet werden, das Fehler-kompensierte Rotorpositionssignal 113 aus dem Winkel-Messsignal 111 zu berechnen.
  • 2 zeigt zwei Perioden des zeitlichen Verlaufs 200 eines beispielhaften Messfehlers 112. Die Periodengrenze wird dabei durch die Linie 201 angezeigt. Es ist ersichtlich, dass der Messfehler 112 innerhalb einer Periode variiert. Dabei entspricht eine Periode typischerweise einer mechanischen Umdrehung des Rotors der elektrischen Maschine 100. Desweiteren ist aus 2 ersichtlich, dass sich der Messfehler 112 in zwei aufeinanderfolgenden Perioden nicht signifikant verändert. Es kann somit der zeitliche Verlauf 200 des Messfehlers 112 für eine Periode ermittelt und gespeichert werden. Dieser zeitliche Verlauf 200 des Messfehlers 112 zeigt dann den Messfehler für unterschiedliche Positionen bzw. Winkel des Rotors der elektrischen Maschine 100 an. Der zeitliche Verlauf 200 des Messfehlers 112 kann dann von einem zeitlichen Verlauf des Winkel-Messsignals 111 abgezogen (bzw. zu dem zeitlichen Verlauf des Winkel-Messsignals 111 addiert) werden, um den zeitlichen Verlauf des Fehler-kompensierten Rotorpositionssignals 113 zu ermitteln. So können zu jedem Messzeitpunkt die Rotorposition bzw. der Rotorwinkel in präziser Weise ermittelt werden.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zur Ermittlung eines Fehler-kompensierten Rotorpositionssignals 113. Eine elektrische Maschine 100 durchläuft nach der Fertigung in der Regel einen End-Of-Line(EOL)-Test. Im Rahmen des EOL-Tests kann der zeitliche Verlauf 200 des Messfehlers 112 erfasst werden. Dazu wird die elektrische Maschine 100 mit einer konstanten Drehzahl und in dem Zustand der Nullmomentenregelung (Drehmoment = 0 Nm) betrieben. In diesem Zustand wird mittels des Rotorpositionssensors 102 ein zeitlicher Verlauf des Winkel-Messsignals 111 erfasst und mit einem Referenzverlauf des Rotorwinkels (z. B. mit einem innerhalb einer Periode bzw. Umdrehung linear von 0° bis 360° ansteigenden Rotorwinkel) verglichen. Der zeitliche Verlauf 200 des Messfehlers 112 ergibt sich aus der Differenz zwischen dem zeitlichen Verlauf des Winkel-Messsignals 111 und dem Referenzverlauf des Rotorwinkels. Dieser zeitliche Verlauf 200 (einer Periode bzw. Umdrehung) des Messfehlers 112 kann als Korrekturgröße in einem Kennfeld in der Speichereinheit 104 gespeichert werden (Schritt 301).
  • Zusätzlich kann eine Frequenzanalyse des zeitlichen Verlaufs 200 des Messfehlers 112 durchgeführt werden, um Oberwellenanteile des zeitlichen Verlaufs 200 des Messfehlers 112 als Referenz zu bestimmen. Die Oberwellenanteile können ebenfalls als Kennfeld gespeichert werden (Schritt 302). Auf Basis der Oberwellenanteile können Hardware- oder Montage-Fehler der elektrischen Maschine 100 und/oder des Rotorpositionssensors 102 detektiert werden. Insbesondere kann überprüft werden, ob die Amplitude einer Oberwelle einen vordefinierten Amplituden-Schwellenwert überschreitet (Schritt 304). Wenn dies der Fall ist, so kann dies als Hinweis auf einen Hardware- oder Montage-Fehler gewertet werden. In diesem Fall kann eine Überprüfung des Rotorpositionssensors 102 und/oder des Stators bzw. der Lagerung der elektrischen Maschine 100 erfolgen (Schritt 303).
  • Während des Betriebs der elektrischen Maschine 100 in einem Kraftfahrzeug kann eine adaptive Durchführung der Korrektur des Winkel-Messsignals 111 erfolgen. Insbesondere kann zu einem Referenz-Zeitpunkt, an dem sich die elektrische Maschine 100 bei konstanter Drehzahl im Zustand der Nullmomentenregelung befindet, der zeitliche Verlauf 200 (für eine Periode bzw. Umdrehung) des Winkel-Messsignals 111 durch den Rotorpositionssensor 102 erfasst werden. Dieser zeitliche Verlauf 200 des Winkel-Messsignals 111 kann wie oben dargelegt mit dem Referenzverlauf des Rotorwinkels verglichen werden, um einen (aktuellen) zeitlichen Verlauf 200 des Messfehlers 112 zu ermitteln (Schritt 305).
  • Die Ermittlung eines aktuellen zeitlichen Verlaufs 200 des Messfehlers 112 während des Betriebs einer elektrischen Maschine 100 wird in Kraftfahrzeugen dadurch ermöglicht, dass sich aufgrund ständig ändernder Fahrsituationen (z. B. aufgrund eines Übergangs von einer Beschleunigungssituation zu einer Segel- oder Bremssituation) immer wieder Zeitintervalle ergeben, bei denen die elektrische Maschine 100 bei konstanter Drehzahl kein Drehmoment erzeugt. Der aktuelle zeitliche Verlauf 200 des Messfehlers 112 kann somit in einem Kraftfahrzeug (insbesondere in einem Straßenkraftfahrzeug) ohne Störung des normalen Betriebs des Kraftfahrzeugs ermittelt werden.
  • Der aktuelle zeitliche Verlauf 200 des Messfehlers 112 kann mit dem gespeicherten zeitlichen Verlauf 200 des Messfehlers 112 verglichen werden (Schritt 306). Wenn die Abweichungen zwischen den beiden zeitlichen Verläufen 200 kleiner als ein vordefinierter Abweichungs-Schwellenwert ist, so kann der aktuelle zeitliche Verlauf 200 des Messfehlers 112 in der Speichereinheit 104 gespeichert werden (Schritt 307). Dieser aktualisierte zeitliche Verlauf 200 des Messfehlers 112 kann dann zur Korrektur des Winkel-Messsignals 111 verwendet werden. Die Ermittlung eines aktuellen zeitlichen Verlaufs 200 des Messfehlers 112 kann regelmäßig während des Betriebs der elektrischen Maschine 100 wiederholt werden. So kann in effizienter Weise eine zeitlich adaptive Korrektur des Winkel-Messsignals 111 während des Betriebs der elektrischen Maschine 100 erfolgen, was zu einer erhöhten Präzision des Fehler-korrigierten Rotorpositionssignals 113 führt.
  • Für den Vergleich des aktuellen zeitlichen Verlaufs 200 des Messfehlers 112 mit dem gespeicherten zeitlichen Verlauf 200 des Messfehlers 112 können die Amplituden von ein oder mehreren Oberwellen der zeitlichen Verläufe 200 miteinander verglichen werden. Insbesondere kann die (absolute) Differenz zwischen der Amplitude einer Oberwelle des aktuellen zeitlichen Verlaufs 200 und des gespeicherten zeitlichen Verlaufs 200 gebildet werden. Diese Differenz kann dann mit einem Differenz-Schwellenwert verglichen werden. Ist die Differenz kleiner als der Differenz-Schwellenwert, so kann der aktuelle zeitliche Verlauf 200 des Messfehlers 112 in der Speichereinheit 104 gespeichert und für die Fehler-Kompensation verwendet werden.
  • Bei zu großen Abweichungen zwischen dem aktuellen zeitlichen Verlauf 200 des Messfehlers 112 und dem gespeicherten zeitlichen Verlauf 200 des Messfehlers 112 kann auf ein technisches Problem des Rotorpositionssensors 102 und/oder der elektrischen Maschine 100 geschlossen werden. Es kann dann eine Überprüfung des Rotorpositionssensors 102 und/oder der elektrischen Maschine 100 erfolgen. Insbesondere kann ein Hinweis an einen Fahrer des Fahrzeugs generiert werden, dass eine Überprüfung des Rotorpositionssensors 102 und/oder der elektrischen Maschine erfolgen sollte (Schritt 308)
  • Das Verfahren 300 ermöglicht eine adaptive und präzise Korrektur von Messfehlern der Rotorposition einer elektrischen Maschine 100. So können die Drehmomentgenauigkeit und/oder ein Drehmomentrippel verbessert werden. Rotorpositions-Fehler (z. B. Montagefehler) können durch das beschriebene Verfahren 300 in einer frühen Phase (z. B. während des EOL-Tests) erkannt werden. So können die Nutzerzufriedenheit erhöht und Gewährleistungskosten reduziert werden. Desweiteren können mittels des Verfahrens 300 Fehler im laufenden Betrieb der elektrischen Maschine 100 detektiert werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Ermittlung des Rotorwinkels eines Rotors einer elektrischen Antriebsmaschine (100) eines Kraftfahrzeugs, wobei das Verfahren umfasst, – Ermitteln eines Referenz-Zeitintervalls während des Betriebs der elektrischen Antriebsmaschine (100), in dem die elektrische Antriebsmaschine (100) – eine Drehzahl aufweist, die sich während des Referenz-Zeitintervalls um höchstens einen vordefinierten Drehzahländerungs-Schwellenwert ändert; und – ein Drehmoment bewirkt, das während des Referenz-Zeitintervalls absolut kleiner als oder gleich wie ein vordefinierter Drehmoment-Schwellenwert ist; – Erfassen eines ersten zeitlichen Verlaufs eines Winkel-Messsignals (111) des Rotorwinkels des Rotors der elektrischen Antriebsmaschine (100) während des Referenz-Zeitintervalls; – Ermitteln eines aktuellen zeitlichen Verlaufs (200) eines Messfehlers (112) durch Vergleichen des ersten zeitlichen Verlaufs des Winkel-Messsignals (111) mit einem Referenzverlauf des Rotorwinkels; und – Erfassen eines zweiten zeitlichen Verlaufs des Winkel-Messsignals (111) im Anschluss an das Referenz-Zeitintervall; und – Ermitteln eines Fehler-kompensierten Rotorwinkelsignals (113) auf Basis des zweiten zeitlichen Verlaufs des Winkel-Messsignals (111) und auf Basis des aktuellen zeitlichen Verlaufs (200) des Messfehlers (112).
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei – das Verfahren weiter umfasst, Vergleichen des aktuellen zeitlichen Verlaufs (200) des Messfehlers (112) mit einem gespeicherten zeitlichen Verlauf (200) des Messfehlers (112); und – das Fehler-kompensierte Rotorwinkelsignal (113) auf Basis des aktuellen zeitlichen Verlaufs (200) des Messfehlers (112) ermittelt wird, wenn der aktuelle zeitliche Verlauf (200) des Messfehlers (112) von dem gespeicherten zeitlichen Verlauf (200) des Messfehlers (112) um weniger als ein vordefinierter Abweichungs-Schwellenwert abweicht.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Verfahren weiter umfasst, Generieren eines Hinweises an einen Nutzer des Kraftfahrzeugs, wenn der aktuelle zeitliche Verlauf (200) des Messfehlers (112) von dem gespeicherten zeitlichen Verlauf (200) des Messfehlers (112) um mehr als den vordefinierten Abweichungs-Schwellenwert abweicht.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei das Verfahren weiter umfasst, Ersetzen des gespeicherten zeitlichen Verlaufs (200) des Messfehlers (112) durch den aktuellen zeitlichen Verlauf (200) des Messfehlers (112), wenn der aktuelle zeitliche Verlauf (200) des Messfehlers (112) von dem gespeicherten zeitlichen Verlauf (200) des Messfehlers (112) um weniger als den vordefinierten Abweichungs-Schwellenwert abweicht.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der gespeicherte zeitliche Verlauf (200) des Messfehlers (112) in einem Zeitintervall vor Inbetriebnahme der elektrischen Antriebsmaschine (100) in dem Kraftfahrzeug ermittelt wurde.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das Vergleichen des aktuellen zeitlichen Verlaufs (200) des Messfehlers (112) mit dem gespeicherten zeitlichen Verlauf (200) des Messfehlers (112) umfasst, – Ermitteln einer ersten Amplitude zumindest einer bestimmten Oberwelle des aktuellen zeitlichen Verlaufs (200) des Messfehlers (112); – Ermitteln einer gespeicherten Amplitude zumindest einer bestimmten Oberwelle des gespeicherten zeitlichen Verlaufs (200) des Messfehlers (112); und – Vergleichen der ersten Amplitude mit der gespeicherten Amplitude.
  7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ermitteln eines Referenz-Zeitintervalls umfasst, Ermitteln von Informationen bezüglich des Kraftfahrzeugs, insbesondere von Informationen bezüglich einer Stellung eines Fahrpedals und/oder eines Bremspedals des Kraftfahrzeugs.
  8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – der Drehzahländerungs-Schwellenwert substantiell null ist; und/oder – der Drehmoment-Schwellenwert substantiell null ist.
  9. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die elektrische Antriebsmaschine (100) während des Referenz-Zeitintervalls in einer Nullmomentenregelung befindet.
  10. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – das Referenz-Zeitintervall ausreichend lang ist, so dass der erste zeitliche Verlauf des Winkel-Messsignals (111) mindestens eine mechanische Umdrehung des Rotors der elektrischen Antriebsmaschine (100) umfasst; und/oder – der erste zeitliche Verlauf des Winkel-Messsignals (111) eine Vielzahl von Winkelmesswerten an einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Zeitpunkten einer mechanischen Umdrehung des Rotors der elektrischen Antriebsmaschine (100) umfasst; und/oder – eine Anzahl von Winkelmesswerten für eine mechanische Umdrehung des Rotors der elektrischen Antriebsmaschine (100) die Anforderungen des Abtasttheorems, insbesondere des Nyquist-Shannon-Abtasttheorems, erfüllt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021205534A1 (de) 2021-05-31 2022-12-01 Thyssenkrupp Ag Lenksäule mit Elektromotor und Sensoreinrichtung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0974479A2 (de) * 1998-07-24 2000-01-26 Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG, Coburg Verfahren zur Regelung motorisch angetriebener Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen
DE10335862A1 (de) * 2003-08-06 2005-03-03 Koenig & Bauer Ag Verfahren zum Kalibrieren eines inkrementalen Winkelgebers an einem rotierenden Bauteil sowie Verfahren zum Antrieb eines bzgl. seiner Winkellage geregelten Bauteils
DE102012217982A1 (de) * 2012-10-02 2014-06-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Schaltvorrichtung für eine Drehzahlerfassung bei elektromotorischen Antrieben

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0974479A2 (de) * 1998-07-24 2000-01-26 Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG, Coburg Verfahren zur Regelung motorisch angetriebener Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen
DE10335862A1 (de) * 2003-08-06 2005-03-03 Koenig & Bauer Ag Verfahren zum Kalibrieren eines inkrementalen Winkelgebers an einem rotierenden Bauteil sowie Verfahren zum Antrieb eines bzgl. seiner Winkellage geregelten Bauteils
DE102012217982A1 (de) * 2012-10-02 2014-06-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Schaltvorrichtung für eine Drehzahlerfassung bei elektromotorischen Antrieben

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021205534A1 (de) 2021-05-31 2022-12-01 Thyssenkrupp Ag Lenksäule mit Elektromotor und Sensoreinrichtung
EP4098515A1 (de) * 2021-05-31 2022-12-07 thyssenkrupp Presta Aktiengesellschaft Lenksäule mit elektromotor und sensoreinrichtung

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