DE102016103518A1 - Method and device for rotor position diagnosis in an electric motor drive - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rotorlagediagnose in einem elektromotorischen Antrieb, der zur Bestimmung der Rotorlage eine an dem Rotor oder an einer damit verbundenen Welle angeordnete Sensoreinheit (S) aufweist, die mehrere magnetoresistive Sensorelemente (TMR) aufweist, die miteinander verschalten sind, um mindestens zwei als Vollbrücken (VB, VB‘) dienende Messbrückenschaltungen zu bilden, die mindestens zwei zueinander phasenverschobene Messsignale (cos, sin) für eine Signalverarbeitung zu liefern. Zur Erkennung von in den Messignalen auftretenden Fehlern werden zwei Halbbrückensignale (cosP, cosN), die von den Halbbrücken (HB1, HB2) derselben Vollbrücke (VB) geliefert werden, in der Signalverarbeitung miteinander kombiniert und ausgewertet.The invention relates to a method and a device for rotor position diagnosis in an electromotive drive which has a sensor unit (S) arranged on the rotor or on a shaft connected to it for determining the rotor position, which has a plurality of magnetoresistive sensor elements (TMR) which are interconnected in order to form at least two measuring bridge circuits serving as full bridges (VB, VB '), which supply at least two measuring signals (cos, sin) which are phase-shifted relative to one another for signal processing. To detect errors occurring in the measurement signals, two half-bridge signals (cosP, cosN), which are supplied by the half bridges (HB1, HB2) of the same full bridge (VB), are combined and evaluated in the signal processing.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rotorlagediagnose in einem elektro-motorischen Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des nebengeordneten Anspruchs. The invention relates to a method for rotor position diagnosis in an electro-motor drive according to the preamble of claim 1 and to an apparatus for carrying out the method according to the preamble of the independent claim.

Zur Messung und Steuerung, insbesondere zur elektronischen Kommutierung, elektromotorischer Antriebe, ist die Kenntnis der absoluten Winkellage des Rotors, die Rotorlage, erforderlich. Die Rotorlage kann mithilfe geeigneter Sensoren, wie z. B. absolut oder inkremental auflösende Drehgeber, erfasst werden. For measurement and control, in particular for electronic commutation, electric motor drives, the knowledge of the absolute angular position of the rotor, the rotor position, is required. The rotor position can by means of suitable sensors, such as. B. absolute or incremental resolution encoders are detected.

Aus der DE 102 50 319 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung der Rotorlage einer elektrischen Maschine bekannt. Wie dort anhand der 6 und 7 beschrieben wird, wird eine Sensoreinheit verwendet, die mehrere magnetoresistive Sensorelemente aufweist, welche zu zwei Wheatstone-Brücken verschaltet sind. Jede Brücke liefer sinusförmige Messsignale, wobei die Messsignale der eine Brücke um 90 Grad phasenverschoben zu den Messignalen der anderen Brücke sind. Daher wird die eine Brücke als Sinus-Brücke und die andere Brücke als Kosinus-Brücke bezeichnet. Als Sensorelemente werden insbesondere AMR-(Anisotrope Magneto Resistance“) oder GMR-(Giant Magneto Resistance“)Elemente verwendet. Es ist im Bereich der Sensorik bekannt, auch weiterentwickelte magneto-resistive Sensorelemente, wie z.B. TMR-Sensoren (Tunnel Magneto-Resistance) einzusetzen. Die von der Sensoreinheit erzeugten Messsignale stellen also Sinus- und Kosinus-Signale dar, die üblicherweise differenziert werden. Somit sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rotorlagebestimmung in einem elektromotorischen Antrieb bekannt, wobei zur Bestimmung der Rotorlage eine an dem Rotor oder an einer damit verbundenen Welle angeordnete Sensoreinheit vorgesehen ist, die mehrere magnetoresistive Sensorelemente (z.B. GMR) aufweist, die miteinander verschaltet sind, um mindestens zwei als Vollbrücken dienende Messbrückenschaltungen zu bilden, wobei die Vollbrücken mindestens zwei zueinander phasenverschobene Messsignale (cos, sin) für eine Signalverarbeitung liefern. Im Fall von zwei Vollbrücken bzw. vier Halbbrücken werden vier Messignale erzeugt, die üblicherweise einer Differenzierung unterzogen werden. Das bedeutet, dass durch Signalaufbereitung aus jeweils zwei Halbbrückensignalen (z.B. cos1 und cos2) ein einziges Signal (cos#I) gebildet wird (z.B. cos# = cos1 – cos2; siehe auch 1) Durch die Differenzierung, z.B. mit Hilfe von Operations-Verstärkern, können zwar hohe Amplituden erzielt werden, die gut für eine nachfolgende Analog-Digital-Wandlung und/oder zur Verarbeitung in einem ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) geeignet sind; allerdings wird nur eine Rotorlagebestimmung sowie einfache Radiusdiagnose ermöglicht. Eine Rotorlagediagnose, die auch eine eindeutige und rechtzeitige Fehlererkennung ermöglicht, ist nicht durchführbar. From the DE 102 50 319 A1 For example, a method and a device for detecting the rotor position of an electric machine are known. As there on the basis of 6 and 7 is described, a sensor unit is used, which has a plurality of magneto-resistive sensor elements, which are connected to two Wheatstone bridges. Each bridge supplies sinusoidal measurement signals, with the measurement signals of one bridge being 90 degrees out of phase with the measurement signals of the other bridge. Therefore, one bridge is called a sine bridge and the other bridge a cosine bridge. As sensor elements in particular AMR (Anisotropic Magneto Resistance) or GMR (Giant Magneto Resistance) elements are used. It is known in the field of sensor technology, even more advanced magneto-resistive sensor elements, such as TMR sensors (Tunnel Magneto-Resistance) use. The measurement signals generated by the sensor unit thus represent sine and cosine signals, which are usually differentiated. Thus, a method and a device for rotor position determination in an electromotive drive are known, wherein for determining the rotor position, a sensor unit is provided which is arranged on the rotor or on a shaft connected thereto and has a plurality of magnetoresistive sensor elements (eg GMR) which are interconnected, in order to form at least two measuring bridge circuits serving as full bridges, the full bridges providing at least two measuring signals (cos, sin) which are phase-shifted relative to one another for signal processing. In the case of two full bridges or four half bridges, four measurement signals are generated, which are usually subjected to differentiation. This means that a single signal (cos # I) is formed by signal processing from two half-bridge signals (eg cos1 and cos2) (eg cos # = cos1 - cos2, see also 1 By differentiating, eg with the aid of operational amplifiers, high amplitudes can be achieved which are well suited for a subsequent analog-to-digital conversion and / or for processing in an ASIC (Application-Specific Integrated Circuit); However, only a rotor position determination and simple radius diagnosis is possible. A rotor position diagnosis, which also allows a clear and timely error detection, is not feasible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und Vorrichtung zur Rotorlagediagnose bereitzustellen, die eine eindeutige und rechtzeitige Fehlererkennung ermöglicht. The invention is based on the object to provide a method and apparatus for rotor position diagnosis, which allows a clear and timely error detection.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs. The object is achieved by a method having the features of claim 1 and by a device having the features of the independent claim.

Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass durch die Differenzierung eine eindeutige und rechtzeitige Fehlerdiagnose, z.B. mittels Radius-Diagnose, erschwert oder gar unmöglich gemacht wird, was anhand der beiliegenden 1–3 erläutert wird:
Die 1 zeigt eine übliche Anordnung von zwei als Vollbrücken VB und VB‘ ausgebildete Messbrückenschaltungen, wobei jede Vollbrücke vier magneto-resistive Sensorelemente TMR aufweist, hier in Form von jeweils vier TMR-Sensorelemente. Außerdem zeigt die 1 den Verlauf der erzeugten Sensorsignale über die Rotation eines Magneten, also den winkelabhängige Signalverläufe. Die beiden Halbbrücken H1 und H2 der ersten (oberen) Vollbrücke VB liefern zwei Kosinus-Halbbrückensignale cos1 und cos2. Die beiden Halbbrücken der zweiten (unteren) Vollbrücke VB‘ liefern zwei Sinus-Halbbrückensignale sin1‘ und sin2‘. Ausgehend von der Sensorik (Bereich I) wird durch die übliche Differenzierung bzw. Signalaufbereitung für die Signalverarbeitung (Bereich II) für die erste Vollbrücke VB ein normiertes Kosinus-Signal cos# erzeugt und für die zweite Vollbrücke VB‘ ein normiertes Sinus-Signal sin# erzeugt. The invention is based on the recognition that a clear and timely diagnosis of errors, eg by means of radius diagnosis, made difficult or even impossible by the differentiation, which is based on the accompanying 1 - 3 explains:
The 1 shows a common arrangement of two full bridges VB and VB 'formed measuring bridge circuits, each full bridge has four magneto-resistive sensor elements TMR, here in the form of four TMR sensor elements. In addition, the shows 1 the course of the generated sensor signals on the rotation of a magnet, so the angle-dependent waveforms. The two half bridges H1 and H2 of the first (upper) full bridge VB supply two cosine half-bridge signals cos1 and cos2. The two half bridges of the second (lower) full bridge VB 'provide two sine half-bridge signals sin1' and sin2 '. Starting from the sensor system (area I), a normalized cosine signal cos # is generated by the usual differentiation or signal processing for signal processing (area II) for the first full bridge VB and a normalized sine signal sin # for the second full bridge VB '. generated.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass somit jeweils zwei Halbbrücken-Signale verloren gehen und dies wiederum eine eindeutige und rechtzeitige Fehlererkennung über eine Radiusdiagnose erschwert. Denn in herkömmlichen Systemen können bestimmte Fehlerfälle nur mit Hilfe zusätzlicher Hardware-(HW)Patterns und/oder Software-(SW)Patterns erkannt werden. Die HW-Patterns erhält man z.B. durch Kurzschließen eines Halbbrückensignals gegen Masse (GND) oder gegen die Versorgungsspannung mittels Transistoren. Die SW-Patterns erhält man etwa im Fall von RPS (Rotor Position Sensor) durch z.B. eine Motormomenten-Reduktion nach einer bestimmten Vergleichslogik mit anschließender RPS-Signalbewertung. The invention is based on the finding that in each case two half-bridge signals are lost and this in turn makes it more difficult to identify errors clearly and in good time via a radius diagnosis. Because in traditional systems, certain errors can only be detected using additional hardware (HW) patterns and / or software (SW) patterns. The HW patterns are obtained e.g. by shorting a half-bridge signal to ground (GND) or to the supply voltage by means of transistors. The SW patterns are obtained, for example, in the case of RPS (Rotor Position Sensor) by e.g. an engine torque reduction according to a specific comparison logic with subsequent RPS signal evaluation.

Anhand der 2 wird die Radiusdiagnose nun erläutert: Wird das Sinus-Signal über dem Kosinus-Signal (siehe sin# und cos# in 1) aufgetragen, so ergibt sich aufgrund der Rotation des Magneten ein Signalkreis K (gestrichelte Darstellung) mit dem Radius R, welcher sich durch die folgende Kreisformel berechnet:

Figure DE102016103518A1_0002
Der Radius kann z.B. auch im Rahmen der Anwendung des sog. Cordic-Algorithmus ermittelt werden. Im Idealfall sollte der Radius R konstant sein und sich auf einer Kreisbahn bewegen, die konzentrisch zum Nullpunkt liegt. Based on 2 The radius diagnosis is now explained: Is the sine signal above the cosine signal (see sin # and cos # in 1 ), results from the rotation of the Magnets a signal circle K (dashed line) with the radius R, which is calculated by the following circular formula:
Figure DE102016103518A1_0002
The radius can also be determined, for example, in the context of the application of the so-called Cordic algorithm. Ideally, the radius R should be constant and move in a circular orbit concentric with the zero point.

Da sich jedoch die analogen Signale aufgrund der Sensoren, des Systems und durch Umgebungsbedingungen (Temperatur, Feuchte, Alterung...) sich leicht ändern, befindet sich der Radius R nicht immer auf der idealen Kreisbahn (gestrichelte Linie), sondern weicht etwas davon ab. Deshalb werden in der praktischen Anwendung Toleranzgrenzen vorgegeben, nämlich eine untere Grenze LL (low level) für den inneren Grenzkreis und eine obere Grenze HL (high level) für den äußeren Grenzkreis. Der Radius R sollte sich möglichst immer in diesem Toleranzbereich (Band) bewegen. However, since the analog signals change slightly due to the sensors, the system and environmental conditions (temperature, humidity, aging ...), the radius R is not always on the ideal circular path (dashed line), but deviates somewhat from it , Therefore, in practice, tolerance limits are set, namely, a lower limit LL for the inner limit circle and an upper limit HL for the outer limit circle. The radius R should always be within this tolerance range (band).

Mit der vorliegenden Erfindung wird nun ausgehend von der eingangs erläuterten Erkenntnis, ein Verfahren zur Rotorlagediagnose in einem elektromotorischen Antrieb bereitgestellt, das effektiv und kostengünstig realisiert werden kann. Insbesondere wird eine Rotorlagediagnose ermöglicht, ohne auf die Hilfe von HW-Pattern und/oder SW-Pattern angewiesen zu sein. Des Weiteren wirdl eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen. Die Erfindung ist in allen Bereich der elektromotorischen Antriebe einsetzbar, insbesondere aber in elektromotorisch angetriebenen Lenksystemen für Fahrzeuge, d.h. in sogenannten elektrischen Hilfskraftlenksystemen. With the present invention, based on the above-explained realization, a method for rotor position diagnosis in an electromotive drive is now provided, which can be realized effectively and inexpensively. In particular, a rotor position diagnosis is made possible without relying on the help of HW pattern and / or SW pattern. Furthermore, an apparatus for carrying out the method is proposed. The invention can be used in all areas of electric motor drives, but especially in electric motor driven steering systems for vehicles, i. in so-called electric power steering systems.

Die Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs definiert. The invention is defined by a method having the features of claim 1 and by a device having the features of the independent claim.

Demnach werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Rotorlagediagnose in einem elektromotorischen Antrieb so weiter entwickelt bzw. ergänzt, dass zur Erkennung von in den Messsignalen auftretenden Fehlern diejenigen zwei Halbbrückensignale, die von den beiden Halbbrücken derselben Vollbrücke (Sinus-Brücke oder Kosinus-Brücke) geliefert werden, in der Signalverarbeitung miteinander kombiniert und ausgewertet werden. Insbesondere werden die zwei Halbbrückensignale durch Summenbildung zu einem Summensignal kombiniert, vorzugsweise anhand einer der folgenden Formeln, um einen Offset-Wert zu bestimmen:

  • (I) Für die Kosinus-Brücke: cosOFF = X· (cosP + cosN) / Y wobei: cosOFF der Offset-Wert ist; cosP das positive Halbbrückensignal ist; cosN das negative Halbbrückensignal ist; und X und Y Wichtungsfaktoren sind;
  • (II) Für die Sinus-Brücke: sinOFF = X· (sinP + sinN) / Y wobei: sinOFF der Offset-Wert ist; sinP das positive Halbbrückensignal ist; sinN das negative Halbbrückensignal ist; und X und Y Wichtungsfaktoren sind.
Accordingly, a method and a device for rotor position diagnosis in an electromotive drive so further developed or supplemented that for the detection of errors occurring in the measurement signals those two half-bridge signals supplied by the two half-bridges the same full bridge (sine bridge or cosine bridge) be combined and evaluated in the signal processing. In particular, the two half-bridge signals are combined by summation into a sum signal, preferably one of the following formulas, to determine an offset value:
  • (I) For the cosine bridge: cosOFF = X · (cosP + cosN) / Y where: cosOFF is the offset value; cosP is the positive half-bridge signal; cosN is the negative half-bridge signal; and X and Y are weighting factors;
  • (II) For the sinus bridge: sinOFF = X * (sinP + sinN) / Y where: sinOFF is the offset value; sinP is the positive half-bridge signal; sinN is the negative half-bridge signal; and X and Y are weighting factors.

Vorzugsweise werden für beide Brücken die Offset-Werte cosOFF und sinOFF berechnet, wodurch dann eine komplexe Fehlererkennung durchgeführt werden kann, welche es ermöglicht, die Verschiebungen sowohl bezüglich der cos-Komponente wie auch der sin-Komponete, z.B. in der Kreisdarstellung, sofort zu erkennen. Preferably, the offset values cosOFF and sinOFF are calculated for both bridges, whereby a complex error detection can then be carried out, which makes it possible to determine the displacements both with respect to the cos component and to the sin component, e.g. in the circle, to recognize immediately.

Diese und weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. These and other advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims.

Demnach werden als magnetoresistive Sensorelemente vorzugsweise TMR-Sensorelemente oder AMR-Sensorelemente verwendet. Insbesondere werden genau zwei als Vollbrücken dienende Messbrückenschaltungen gebildet, die mindestens zwei um 90 Grad zueinander phasenverschobene Messsignale (cos, sin) als Vollbrückensignale für die Signalverarbeitung liefern. Accordingly, TMR sensor elements or AMR sensor elements are preferably used as magnetoresistive sensor elements. In particular, exactly two measuring bridge circuits serving as full bridges are formed, which supply at least two measuring signals (cos, sin) phase-shifted by 90 degrees to one another as full-bridge signals for the signal processing.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist die Sensoreinheit S auf sowie eine damit verbundene Signalverarbeitungseinheit, welche die Sensorsignale gemäß dem Verfahren verarbeitet. The device according to the invention has the sensor unit S and a signal processing unit connected thereto, which processes the sensor signals according to the method.

Die Erfindung und die sich daraus ergebenden Vorteile werden nachfolgend im Detail anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Die Figuren zeigen folgende schematische Darstellungen: The invention and the resulting advantages will be described in detail below with reference to an embodiment with reference to the accompanying figures. The figures show the following schematic representations:

1 veranschaulicht den an sich bekannten Aufbau einer Sensoreinheit mit zwei Vollbrücken und die davon erzeugten Sensorsignale; 1 illustrates the known construction of a sensor unit with two full bridges and the sensor signals generated therefrom;

2 veranschaulicht Bedeutung und Zweck einer Radiusdiagnose; 2 illustrates the meaning and purpose of a radius diagnosis;

3 veranschaulicht das Problem eines auftretenden Offset-Fehlers; und 3 illustrates the problem of an occurring offset error; and

4 veranschaulicht die erfindungsgemäße Kombination von Halbbrückensignalen zur Bestimmung eines Offset-Wertes. 4 illustrates the combination of half-bridge signals according to the invention for determining an offset value.

Ausgehend von den 1 und 2, die oben schon beschrieben wurden und die erfindungsgemäße Erkenntnis erläutern, dass die üblicherweise durchgeführte Differenzierung eine eindeutige und rechtzeitige Fehlererkennung, z.B. mittels Radiusdiagnose, erschwert, wird nun anhand der 3 dieses Defizit weiter erläutert. Starting from the 1 and 2 , which have already been described above and explain the finding according to the invention that the differentiation normally carried out makes a clear and timely error detection, eg by means of radius diagnosis, more difficult, will now be described with reference to FIG 3 this deficit further explained.

In der 3 ist neben dem bereits beschriebenen Idealkreis K (vergl. auch 2) ein verschobener Signalkreis K* eingezeichnet, der sich im folgenden Fehlerfall ergeben kann:
Das in der 3 dargestellte Verhalten kann z.B. auftreten, wenn sich ein Halbbrücken-Signal im Offset ändert, was z.B. aufgrund eines Nebenschlusses nach der Versorgungsspannung oder vom Mess- bzw. Sensorelement selbst kommend auftreten kann. Die Punkte A und B, bei dem der Scheitelpunkt die obere Grenze HL des Toleranzbandes schneidet. In the 3 is in addition to the already described ideal circle K (see also 2 ) a shifted signal circle K *, which can result in the following error case:
That in the 3 shown behavior can occur, for example, when a half-bridge signal changes in the offset, which may occur, for example due to a shunt after the supply voltage or coming from the measuring or sensor element itself. Points A and B, where the vertex intersects the upper limit HL of the tolerance band.

Durch die Erfindung werden nun die jeweiligen Halbbrücken-Signale, z.B. von den Halbbrücken HB1 und HB2 der oberen Vollbrücke VB (also hier die Kosinus-Brücke in 1), miteinander verglichen bzw. verrechnet: cosOFF = X· (cosP + cosN) / Y By means of the invention, the respective half-bridge signals, for example from the half-bridges HB1 and HB2 of the upper full-bridge VB (ie the cosine bridge in FIG 1 ), compared or calculated: cosOFF = X · (cosP + cosN) / Y

Dabei entspricht cosOFF dem Offset-Wert ist. Und cosP ist das positive Halbbrückensignal; cosN ist das negative Halbbrückensignal. Die Werte X und Y können variabel sein und z.B. jeweils den Wert „1“ haben. Where cosOFF is the offset value. And cosP is the positive half-bridge signal; cosN is the negative half-bridge signal. The values X and Y may be variable and e.g. each have the value "1".

Wenn nun ein Offset-Fehler (s. 3) auftreten sollte, so kann dies früher erkannt werden. Es müssen keine HW-Patterns oder SW-Patterns ermittelt und ausgewertet werden, wie dies der Fall wäre, wenn nur differenzierte Signalen allein verfügbar wären. Now if an offset error (s. 3 ), this can be detected sooner. No HW patterns or SW patterns need to be detected and evaluated, as would be the case if only differentiated signals were available alone.

Die 4 veranschaulicht die vorteilhafte Methodik der Erfindung:
Links in der Figur ist beispielhaft der Verlauf der beiden Halbbrücken-Signale cosP (= cos+) und cosN (= cos–) dargestellt. Die gestrichelte Linie soll anzeigen, dass ein Fehler OFF in Form eines Offsetdrifts auftritt. Durch die Kombination (hier Summierung) der beiden Halbbrücken-Signale cosP und cosN und evtl. Wichtung (X und Y) wird sofort der aktuelle Offset-Wert cosOFF berechnet. In der zweiten Darstellung der 4 wird dies anhand der gestrichelten Linie dargestellt, wobei zu sehen ist, dass der Fehler OFF über den gesamten Winkelbereich von 0–360 Grad konstant ist. In der dritten Darstellung, welche als Kreisdarstellung gezeichnet ist, macht sicher der Fehler im Normkreis als eine Verschiebung der cos-Komponente bemerkbar. Ein Fehler in der sin-Komponente könnte ebenfalss schnell anhand einer entsprechenden Summenbildung der anderen Halbbrücken-Signale sinP und sinN festgestellt werden (sinOFF = sinP + sinN), wobei ebenfalls evtl. Wichtungsfaktoren berücksichtigt werden können. The 4 illustrates the advantageous methodology of the invention:
On the left in the figure, the course of the two half-bridge signals cosP (= cos +) and cosN (= cos-) is shown by way of example. The dashed line indicates that an error OFF occurs in the form of offset drift. The combination (here summation) of the two half-bridge signals cosP and cosN and possibly weighting (X and Y) immediately calculates the current offset value cosOFF. In the second illustration of the 4 This is shown by the dashed line, where it can be seen that the error OFF is constant over the entire angle range of 0-360 degrees. In the third representation, which is drawn as a circular representation, the error in the standard circle certainly makes itself noticeable as a shift in the cos component. An error in the sin component could also be detected quickly by means of a corresponding summation of the other half-bridge signals sinP and sinN (sinOFF = sinP + sinN), whereby also possibly weighting factors can be taken into account.

Mit Hilfe der hier vorgeschlagenen Erfindung kann die bislang übliche Radiusdiagnose um eine wie oben beschriebene Offsetdiagnose erweitert werden. Hierdurch können dann auch spezifische Fehlerfälle, wie oben dargelegt wurde, sofort und zuverlässig erkannt werden. Die Erfindung kann in Diagnose und Steuerungseinheiten für jede Art von elektrischen Antrieben eingesetzt werden, bei denen eine Sensorik, wie z.B. TRM-Sensorik, Sinus- und Kosinus-Signale als Messsignale für die Lage und Bewegung des Rotors ermittelt. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist der Automotive-Bereich und hier insbesondere die Ansteuerung von elektrischen Antrieben in Hilfskraftlenkungen (Elektrolenkungen). With the aid of the invention proposed here, the hitherto customary radius diagnosis can be extended by an offset diagnosis as described above. As a result, specific error cases, as set out above, can then be recognized immediately and reliably. The invention can be used in diagnostics and control units for any type of electrical drive, in which a sensor system, such as e.g. TRM sensors, sine and cosine signals are determined as measurement signals for the position and movement of the rotor. A preferred field of application of the invention is the automotive sector and in particular the control of electric drives in power steering systems (electric steering).

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Verfahren zur Rotorlagediagnose in einem elektromotorischen Antrieb, der zur Bestimmung der Rotorlage eine an dem Rotor oder an einer damit verbundenen Welle angeordnete Sensoreinheit (S) aufweist, die mehrere magnetoresistive Sensorelemente (TMR) aufweist, die miteinander verschalten sind, um mindestens zwei als Vollbrücken (VB, VB‘) dienende Messbrückenschaltungen zu bilden, die mindestens zwei zueinander phasenverschobene Messsignale (cos, sin) für eine Signalverarbeitung zu liefern, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erkennung von in den Messsignalen auftretenden Fehlern zwei Halbbrückensignale (cosP, cosN), die von den Halbbrücken (HB1, HB2) derselben Vollbrücke (VB) geliefert werden, in der Signalverarbeitung miteinander kombiniert und ausgewertet werden. Method for rotor position diagnosis in an electromotive drive which has a sensor unit (S) arranged on the rotor or on a shaft connected to it for determining the rotor position, which has a plurality of magnetoresistive sensor elements (TMR) which are interconnected to form at least two full bridges ( VB, VB ') serving measuring bridge circuits, which provide at least two mutually phase-shifted measurement signals (cos, sin) for signal processing, characterized in that for detecting errors occurring in the measurement signals, two half-bridge signals (cosP, cosN) generated by the Half bridges (HB1, HB2) of the same full bridge (VB) are supplied, are combined in the signal processing and evaluated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als magnetoresistive Sensorelemente TMR-Sensorelemente (TMR) oder AMR-Sensorelemente oder GMR-Sensorelemente verwendet werden. A method according to claim 1, characterized in that are used as magnetoresistive sensor elements TMR sensor elements (TMR) or AMR sensor elements or GMR sensor elements. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei als Vollbrücken (VB, VB‘) dienende Messbrückenschaltungen gebildet werden, die mindestens zwei um 90 Grad zueinander phasenverschobene Messsignale (cos, sin) als Vollbrückensignale für die Signalverarbeitung liefern. The method of claim 1 or 2, characterized in that exactly two full bridges (VB, VB ') serving measuring bridge circuits are formed, the at least two by 90 degrees phase-shifted measuring signals (cos, sin) as full bridge signals for signal processing. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Halbbrückensignale (cosP, cosN) durch Summenbildung zu einem Summensignal (cosP + cosN) kombiniert werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the two half-bridge signals (cosP, cosN) are combined by summation into a sum signal (cosP + cosN). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Halbbrückensignale (cosP, cosN) anhand der folgenden Formel kombiniert werden, um einen Offset-Wert (cosOFF) zu bestimmen: cosOFF = X· (cosP + cosN) / Y wobei X und Y Wichtungsfaktoren sind. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the two half-bridge signals (cosP, cosN) are combined using the following formula to determine an offset value (cosOFF): cosOFF = X · (cosP + cosN) / Y where X and Y are weighting factors. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Halbbrückensignale (sinP, sinN) anhand der folgenden Formel kombiniert werden, um einen Offset-Wert (sinOFF) zu bestimmen: sinOFF = X· (sinP + sinN) / Y wobei X und Y Wichtungsfaktoren sind. Method according to one of claims 1-4, characterized in that the two half-bridge signals (sinP, sinN) are combined according to the following formula to determine an offset value (sinOFF): sinOFF = X * (sinP + sinN) / Y where X and Y are weighting factors. Verfahren nach einem der Ansprüche 3–5, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der zwei um 90 Grad zueinander phasenverschobenen Messsignale (cos, sin) die jeweils zwei Halbbrückensignale (cosP, cosN; sinP, sinN) miteinander kombiniert werden, um somit die zwei entsprechende Offset-Werte (cosOFF; sinOFF) zu bestimmen. Method according to one of Claims 3 to 5, characterized in that, with respect to the two measuring signals (cos, sin) phase-shifted by 90 degrees, the two half-bridge signals (cosP, cosN, sinP, sinN) are combined with each other, thus providing the two corresponding offsets Values (cosOFF; sinOFF). Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Satz von zwei Halbbrückensignalen (cosP, cosN) anhand der folgenden Formel kombiniert werden, um einen ersten Offset-Wert (cosOFF) zu bestimmen: cosOFF = X· (cosP + cosN) / Y und dass ein zweiter Satz von zwei Halbbrückensignalen (sinP, sinN) anhand der folgenden Formel kombiniert werden, um einen zweiten Offset-Wert (sinOFF) zu bestimmen: sinOFF = X'· (sinP + sinN) / Y wobei X, X‘ und Y, Y‘ Wichtungsfaktoren sind, und wobei insbesondere X und X‘ gleich sind sowie Y und Y‘ gleich sind. A method according to claim 7, characterized in that a first set of two half-bridge signals (cosP, cosN) are combined using the following formula to determine a first offset value (cosOFF): cosOFF = X · (cosP + cosN) / Y and in that a second set of two half-bridge signals (sinP, sinN) are combined using the following formula to determine a second offset value (sinOFF): sinOFF = X '* (sinP + sinN) / Y where X, X 'and Y, Y' are weighting factors, and in particular X and X 'are the same and Y and Y' are the same. Vorrichtung zur Rotorlagediagnose in einem elektromotorischen Antrieb, wobei die Vorrichtung eine an dem Rotor oder an einer damit verbundenen Welle angeordnete Sensoreinheit (S) aufweist, die mehrere magnetoresistive Sensorelemente (TMR) aufweist, die miteinander verschalten sind, um mindestens zwei als Vollbrücken (VB, VB‘) dienende Messbrückenschaltungen zu bilden, die mindestens zwei zueinander phasenverschobene Messsignale (cos, sin) für eine Signalverarbeitung zu liefern, wobei die Vorrichtung eine mit der Sensoreinheit (S) verbundene Signalverarbeitungseinheit für die Signalverarbeitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erkennung von in den Messsignalen auftretenden Fehlern die Signalverarbeitungseinheit zwei Halbbrückensignale (cosP, cosN), welche die Halbbrücken (HB1, HB2) derselben Vollbrücke (VB) liefern, miteinander kombiniert und auswertet. Device for rotor position diagnosis in an electromotive drive, the device having a sensor unit (S) arranged on the rotor or on a shaft connected thereto, which has a plurality of magnetoresistive sensor elements (TMR) which are interconnected to form at least two full bridges (VB, VB ') serving Messbrückenschaltungen to provide at least two mutually phase-shifted measurement signals (cos, sin) for signal processing, wherein the device has a with the sensor unit (S) connected signal processing unit for signal processing, characterized in that for the detection of in the errors occurring to the measurement signals, the signal processing unit combines and evaluates two half-bridge signals (cosP, cosN) which supply the half bridges (HB1, HB2) of the same full bridge (VB). Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (S) als magnetoresistive Sensorelemente, GMR-, AMR- oder TMR Sensorelemente (TMR) aufweist. Apparatus according to claim 9, characterized in that the sensor unit (S) as magnetoresistive sensor elements, GMR, AMR or TMR sensor elements (TMR). Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei als Vollbrücken (VB, VB‘) dienende Messbrückenschaltungen gebildet sind, die mindestens zwei um 90 Grad zueinander phasenverschobene Messsignale (cos, sin) als Vollbrückensignale für die Signalverarbeitungseinheit liefern. A method according to claim 9 or 10, characterized in that exactly two full bridge (VB, VB ') serving measuring bridge circuits are formed, the at least two by 90 degrees phase-shifted measuring signals (cos, sin) as full bridge signals for the signal processing unit deliver. Verfahren nach einem der Ansprüche 9–11, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit die zwei Halbbrückensignale (cosP, cosN) durch Summenbildung zu einem Summensignal (cosP + cosN) kombiniert. Method according to one of Claims 9-11, characterized in that the signal processing unit receives the two half-bridge signals (cosP, cosN) are combined by summation into a sum signal (cosP + cosN). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9–12, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit die zwei Halbbrückensignale (cosP, cosN) anhand der folgenden Formel kombiniert, um einen Offset-Wert (cosOFF) zu bestimmen: cosOFF = X· (cosP + cosN) / Y wobei X und Y Wichtungsfaktoren sind. Device according to one of claims 9-12, characterized in that the signal processing unit combines the two half-bridge signals (cosP, cosN) using the following formula to determine an offset value (cosOFF): cosOFF = X · (cosP + cosN) / Y where X and Y are weighting factors. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9–12, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitungseinheit die zwei Halbbrückensignale (sinP, sinN) anhand der folgenden Formel kombiniert, um einen Offset-Wert (sinOFF) zu bestimmen: sinOFF = X· (sinP + sinN) / Y wobei X und Y Wichtungsfaktoren sind. Device according to one of claims 9-12, characterized in that the signal processing unit combines the two half-bridge signals (sinP, sinN) using the following formula to determine an offset value (sinOFF): sinOFF = X * (sinP + sinN) / Y where X and Y are weighting factors. Elektromotorischer Antrieb, insbesondere für eine Hilfskraftlenkung, mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9–14.  Electromotive drive, in particular for a power steering system, with a device according to one of claims 9-14.
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