DE102017216707A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer elektrisch kommutierten Maschine - Google Patents

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer elektrisch kommutierten Maschine (102) mit einem Rotor an dem ein erstes Zahnrad (108) eines Getriebes (106) anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von einer momentanen Winkellage (φ_mom) eines zweiten Zahnrads (110) des Getriebes (106), das mit dem ersten Zahnrad (108) zur Übertragung von Drehmoment verbindbar ist, ein Vergleichswert bestimmt wird, und wobei abhängig vom Ergebnis eines Vergleichs des Vergleichswerts mit einem Momentanwert einer Betriebsgröße (S) der elektrisch kommutierten Maschine ein Sollwert für eine Stellgröße (S) der elektrisch kommutierten Maschine (100) bestimmt wird.

Description

• Stand der Technik
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer elektrisch kommutierten Maschine.
• Herkömmliche Aktuatoren (Stellantriebe), die einen elektronisch kommutierten Motor umfassen, sind über ein Getriebe mit dem eigentlichen Stellorgan insbesondere einem Aktuatorhebel verbunden.
• Für den Betrieb dieser Aktuatoren ist es wichtig, eine Lage des Rotors des kommutierten Motors und eine Absolutlage des Aktuatorhebels zu kennen.
• Erreicht werden kann dies durch das direkte Erfassen der Absolutlage des Aktuatorhebels und des Rotors mittels zweier Sensoren.
• Wird nur ein Sensor verwendet, kann dieser entweder die Absolutlage des Aktuatorhebels, oder die Absolutlage des Rotors erfassen. Im ersten Fall kann die Absolutlage des Rotors abhängig von einer Übersetzung des Getriebes bestimmt werden. Im zweiten Fall kann die Absolutlage des Aktuatorhebels abhängig von der Getriebeübersetzung bestimmt werden.
• Zur Erzeugung hoher Drehmomente am Aktuatorhebel durch elektronisch kommutierte Motoren mit niedrigem Drehmoment werden mehrere Getriebestufen zur Erzeugung einer hohen Getriebeübersetzung in Reihe geschaltet. Aufgrund des Getriebespiels entstehen bei diesen hohen Getriebeübersetzungen große Ungenauigkeiten bei der Absolutlagebestimmung mit nur einem Sensor. Wenn sich eines der Zahnräder während einer Umdrehung eines anderen der Zahnräder mehr als einmal vollständig drehen kann, ist eine eindeutige Zuordnung der Absolutlagen nicht möglich.
• Daher erfasst der Sensor bei herkömmlicher Sensorreferenzierung mit einem Sensor während einer Referenzfahrt die Absolutlage des Rotors und bestimmt die Absolutlage des Aktuatorhebels durch Anfahren eines mechanisch charakteristischen Punktes, z.B. eines Anschlags, und Erfassen der Relativbewegung ausgehend von diesem Punkt. Dies stellt eine zuverlässige und genaue Methode zur Absolutlagebestimmung des Aktuatorhebels dar.
• Diese ist jedoch zeitintensiv.
• Wünschenswert ist es daher eine demgegenüber verbesserte Absolutlagebestimmung mit einem Sensor bereitzustellen.
• Offenbarung der Erfindung
• Erreicht wird dies durch ein Verfahren zum Betreiben einer elektrisch kommutierten Maschine und eine entsprechende Vorrichtung nach den unabhängigen Ansprüchen.
• Das Verfahren zum Betreiben der elektrisch kommutierten Maschine mit einem Rotor an dem ein erstes Zahnrad eines Getriebes anordenbar ist, sieht vor, dass abhängig von einer momentanen Winkellage eines zweiten Zahnrads des Getriebes, das mit dem ersten Zahnrad zur Übertragung von Drehmoment verbindbar ist, ein Vergleichswert bestimmt wird, und wobei abhängig vom Ergebnis eines Vergleichs des Vergleichswerts mit einem Momentanwert einer Betriebsgröße der elektrisch kommutierten Maschine ein Sollwert für eine Stellgröße der elektrisch kommutierten Maschine bestimmt wird. Die elektrisch kommutierte Maschine kann ein Generator oder ein Motor sein. Die Betriebsgröße ist beispielsweise die Stellgröße selbst. Der Sensor im Getriebe erfasst nicht direkt die Absolutposition des Rotors. Durch eine Getriebeübersetzung des Getriebes dreht sich das erste Zahnrad nicht synchron zum zweiten Zahnrad. Die momentane Winkellage des zweiten Zahnrads ist dadurch nicht eindeutig einer tatsächlichen Rotorposition zuordenbar, wenn sich das eine Zahnrad in einer ersten Umdrehung befinden kann, während sich das zweite Zahnrad bereits in einer zweiten oder noch häufigeren Umdrehung befindet. Durch mögliche Abweichung können bei der Ansteuerung der elektrisch kommutierten Maschine basierend auf der momentanen Winkellage des zweiten Zahnrads Kommutierungsfehler auftreten. Kommutierungsfehler führen dazu, dass die Betriebsgröße zum Vergleichszeitpunkt vom Vergleichswert abweicht. Beispielsweise überschreitet die Stellgröße einen Schwellwert. Wenn der Momentanwert der Betriebsgröße den Schwellwert überschreitet, wird eine Abweichung festgestellt und die Stellgröße geändert. Anderenfalls wird die Stellgröße unverändert übernommen.
• Vorteilhafterweise ist ein Aktuatorhebel mit dem zweiten Zahnrad zur Übertragung von Drehmoment über ein drittes Zahnrad, einen Riemenantrieb, eine Kettenantrieb oder einen Schneckenantrieb verbindbar, wobei eine Absolutposition des Aktuatorhebels abhängig vom Ergebnis des Vergleichs bestimmt wird. Durch diese Anordnung des Sensors wird der Einfluss des Getriebespiels verringert und die Genauigkeit der Absolutlagebestimmung des Aktuatorhebels verbessert.
• Vorteilhafterweise ist zwischen erstem Zahnrad und zweitem Zahnrad wenigstens ein weiteres Zahnrad anordenbar, über das das Drehmoment vom ersten Zahnrad zum zweiten Zahnrad übertragen wird, oder es ist zwischen zweitem Zahnrad und drittem Zahnrad wenigstens ein weiteres Zahnrad anordenbar, über das das Drehmoment zwischen dem zweiten Zahnrad und dem dritten Zahnrad übertragen wird. Durch diese Anordnung des Sensors wird die Bestimmung der Absolutposition in einem derartigen mehrstufigen Getriebe verbessert.
• Vorteilhafterweise wird abhängig von der Information über die momentane Winkellage des zweiten Zahnrads und abhängig von Information über eine Getriebeübersetzung zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad Information über eine Absolutposition des ersten Zahnrads oder des Rotors bestimmt, und/oder abhängig von der Information über die momentane Winkellage des zweiten Zahnrads und abhängig von Information über die Getriebeübersetzung zwischen dem zweiten Zahnrad und dem dritten Zahnrad Information über eine Absolutposition des dritten Zahnrads oder des Aktuatorhebels bestimmt. Damit ist die jeweilige Absolutposition genau bestimmbar.
• Bezüglich der Vorrichtung ist eine Steuereinrichtung ausgebildet, eine elektrisch kommutierte Maschine zu betreiben, wobei die elektrisch kommutierte Maschine einen Rotor aufweist, an dem ein erstes Zahnrad eines Getriebes angeordnet ist, wobei ein zweites Zahnrad des Getriebes mit dem ersten Zahnrad zur Übertragung von Drehmoment verbindbar ist, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, abhängig von einer momentanen Winkellage einen Vergleichswert zu bestimmen, und abhängig vom Ergebnis eines Vergleichs des Vergleichswerts mit einem Momentanwert einer Betriebsgröße der elektrisch kommutierten Maschine ein Sollwert für eine Stellgröße der elektrisch kommutierten Maschine zu bestimmen. Diese Vorrichtung weist eine verbesserte Ansteuerung auf.
• Vorteilhafterweise ist ein Aktuatorhebel mit dem zweiten Zahnrad zur Übertragung von Drehmoment über ein drittes Zahnrad, einen Riemenantrieb, einen Kettenantrieb oder einen Schneckenantrieb verbindbar, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist eine Absolutposition des Aktuatorhebels abhängig vom Ergebnis des Vergleichs zu bestimmen. Durch diese Anordnung des Sensors wird der Einfluss des Getriebespiels verringert und die Genauigkeit der Absolutlagebestimmung des Aktuatorhebels verbessert.
• Vorteilhafterweise ist zwischen erstem Zahnrad und zweitem Zahnrad wenigstens ein weiteres Zahnrad angeordnet, über das das Drehmoment vom ersten Zahnrad zum zweiten Zahnrad übertragen wird, oder es ist zwischen zweitem Zahnrad und drittem Zahnrad wenigstens ein weiteres Zahnrad angeordnet, über das das Drehmoment zwischen dem zweiten Zahnrad und dem dritten Zahnrad übertragen wird. Durch diese Anordnung des Sensors wird die Bestimmung der Absolutposition in einem derartigen mehrstufigen Getriebe verbessert.
• Vorteilhafterweise wird abhängig von der Information über die momentane Winkellage des zweiten Zahnrads und abhängig von Information über eine Getriebeübersetzung zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad Information über eine Absolutposition des ersten Zahnrads oder des Rotors bestimmt, und/oder abhängig von der Information über die momentane Winkellage des zweiten Zahnrads und abhängig von Information über die Getriebeübersetzung zwischen dem zweiten Zahnrad und dem dritten Zahnrad Information über eine Absolutposition des dritten Zahnrads oder des Aktuatorhebels bestimmt. Damit ist die jeweilige Absolutposition genau bestimmbar.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt
• 1 schematisch einen Aktuator,
• 2 schematisch einen Signalverlauf beim Betreiben des Aktuators mit einer elektrisch kommutierten Maschine,
• 3 einen Verlauf eines effektiven Kommutierungsfehlers abhängig von einer Anzahl von Umdrehungen eines Sensorzahnrads des Aktuators,
• 4 einen Ausschnitt aus dem Verlauf des effektiven Kommutierungsfehlers abhängig von der Anzahl von Umdrehungen des Sensorzahnrads,
• 5 ein Flussdiagramm mit Schritten aus einem Verfahren zum Betreiben der elektrisch kommutierten Maschine.
• 1 zeigt schematisch einen Aktuator 100. Der Aktuator 100 umfasst eine elektrisch kommutierte Maschine 102. Die elektrisch kommutierte Maschine 102 ist als Motor ausgeführt, der durch eine Steuereinrichtung 104 ansteuerbar ist.
• Der Aktuator 100 umfasst ein Getriebe 106.
• Die elektrisch kommutierte Maschine 102 umfasst einen Rotor an dem ein erstes Zahnrad 108 des Getriebes 106 angeordnet ist. Der Rotor hat n_Pol Polpaare. Im Beispiel ist n_Pol = 2.
• Der Aktuator 100 umfasst ein zweites Zahnrad 110 und einen Sensor 112. Der Sensor 112 ist ausgebildet, eine momentane Winkellage φ_mom des zweiten Zahnrads 110 zu erfassen. Der Sensor 112 ist beispielsweise ein Lagesensor. Das erste Zahnrad 108 und das zweite Zahnrad 110 sind zur Übertragung von Drehmoment verbunden. Der Aktuator 100 weist ein drittes Zahnrad 114 auf. Das dritte Zahnrad 114 und das zweite Zahnrad 110 sind zur Übertragung von Drehmoment verbunden. Am dritten Zahnrad 114 ist ein Aktuatorhebel 116 angeordnet.
• Zwischen erstem Zahnrad 108 und zweitem Zahnrad 110 kann wenigstens ein weiteres Zahnrad angeordnet sein, über das das Drehmoment vom ersten Zahnrad 108 zum zweiten Zahnrad 110 übertragen wird. Im Beispiel ist ein viertes Zahnrad 118 angeordnet. Es kann auch zwischen zweitem Zahnrad 110 und drittem Zahnrad 114 wenigstens ein weiteres Zahnrad angeordnet sein, über das das Drehmoment zwischen dem zweiten Zahnrad 110 und dem dritten Zahnrad 114 übertragen wird.
• Im Beispiel umfassen das zweite Zahnrad 110, das dritte Zahnrad 114 und das vierte Zahnrad 118 jeweils zwei miteinander verdrehfest verbundene Stirnräder mit unterschiedlichem Umfang. Die Stirnräder des zweiten Zahnrads 110, des dritten Zahnrads 114 und des vierten Zahnrads 118 sind im Beispiel als Untersetzungsgetriebe in Reihe geschaltet. Dadurch wird mittels des elektrisch kommutierten Motors ein hohes Drehmoment am Aktuatorhebel 116 erzeugbar.
• Die Steuereinrichtung 104 ist ausgebildet, abhängig von der momentanen Winkellage φ_mom des zweiten Zahnrads 106 des Getriebes 108, ein Vergleichswert zu bestimmen.
• Die Steuereinrichtung 104 ist ausgebildet, abhängig vom Ergebnis eines Vergleichs des Vergleichswerts mit einem Momentanwert einer Betriebsgröße der elektrisch kommutierten Maschine 102 einen Sollwert S_soll für eine Stellgröße S der elektrisch kommutierten Maschine 102 zu bestimmen. Die Betriebsgröße ist im Beispiel die Stellgröße S. Die Betriebsgröße kann ein Erregerstrom oder dessen Nulldurchgänge charakterisieren.
• Die Steuereinrichtung 104 ist vorzugsweise ausgebildet, eine Absolutposition des Aktuatorhebels 116 abhängig vom Ergebnis des Vergleichs zu bestimmen.
• Die Steuereinrichtung 104 ist vorzugsweise ausgebildet, abhängig von der Information über die momentane Winkellage φ_mom des zweiten Zahnrads 110 und abhängig von Information über eine Getriebeübersetzung i_Rot des Getriebes 106 zwischen dem ersten Zahnrad 108 und dem zweiten Zahnrad 110 Information über eine Absolutposition des ersten Zahnrads 108 oder des Rotors zu bestimmen. Im Beispiel entspricht eine Absolutposition des ersten Zahnrads 108 der des Rotors. Beide werden im Folgenden als Rotorposition φ_rot bezeichnet. Im Beispiel wird i_Rot = 16,347 verwendet.
• Durch die Anordnung des Sensors 112 zur Erfassung der momentanen Winkellage φ_mom des zweiten Zahnrads 110 wird der Einfluss eines Getriebespiels des Getriebes 106 auf die bestimmte Rotorposition φ_rot verringert und die Genauigkeit der bestimmten Rotorposition φ_rot verbessert.
• Die Steuereinrichtung 104 ist vorzugsweise ausgebildet, abhängig von der Information über die momentane Winkellage φ_mom des zweiten Zahnrads 110 und abhängig von Information über eine Getriebeübersetzung i_Akt des Getriebes 106 zwischen dem zweiten Zahnrad 110 und dem dritten Zahnrad 114 Information über eine Absolutposition des dritten Zahnrads 114 oder des Aktuatorhebels 116 zu bestimmen. Im Beispiel entspricht eine Absolutposition des dritten Zahnrads 114 der des Aktuatorhebels 116. Beide werden im Folgenden als Aktuatorposition φ_h bezeichnet.
• Durch die Anordnung des Sensors 112 zur Erfassung der momentanen Winkellage φ_mom des zweiten Zahnrads 110 wird der Einfluss eines Getriebespiels des Getriebes 106 auf die bestimmte Absolutposition des dritten Zahnrads 114 oder des Aktuatorhebels 116 verringert und die Genauigkeit der bestimmten Aktuatorposition φ_h verbessert.
• In 2 ist schematisch ein Signalverlauf beim Betreiben des Aktuators 100 mit der elektrisch kommutierten Maschine 102 dargestellt.
• Im oberen Teil von 2 ist ein beispielhafter Verlauf eines Sensorspannungssignals für eine Positionsbestimmung des Aktuatorhebels 116 über der momentanen Winkellage φ_mom des zweiten Zahnrads 110 zwischen 0 und 560 ° aufgetragen. Das Sensorspannungssignal ist ein Beispiel für ein Signal zur Positionsbestimmung. In einer ersten Periode 1 steigt das Sensorspannungssignal von einem Wert zwischen 2 und 3 Volt bei φ_mom = 0° bis auf einen Wert über 4 Volt bei φ_mom = 200° an. Dann Beginnt eine zweite Periode 2 bei einem Wert zwischen 0 und 1 Volt. Das Sensorspannungssignal springt hierbei. In der zweiten Periode 2 steigt das Sensorspannungssignal auf denselben Wert über 4 Volt bei φ_mom = 560° an. Die Steigung innerhalb der ersten Periode 1 ist monoton. Die Steigung innerhalb der zweiten Periode 2 ist monoton.
• Im unteren Teil der 2 ist Verlauf einer prozentualen Aktuatorauslenkung über der Aktuatorposition φ_h synchron zu dem Verlauf des Sensorspannungssignals im oberen Teil von 2 dargestellt. Die prozentuale Aktuatorauslenkung ist normiert auf eine bei einer Aktuatorposition φ_h = 130° maximal mögliche Aktuatorauslenkung. Die die prozentuale Aktuatorauslenkung steigt von 0% bei der Aktuatorposition φ_h = 0° bis zu einer prozentualen Aktuatorauslenkung von 100% bei der Aktuatorposition φ_h = 130° monoton an.
• Das Sensorspannungssignal ist in diesem Beispiel mehrdeutig, da dieselben Sensorspannungswerte sowohl in der ersten Periode 1 als auch in der zweiten Periode 2 auftreten können.
• In 3 ist ein Verlauf eines dadurch entstehenden effektiven Kommutierungsfehlers abhängig von einer Anzahl n von Umdrehungen eines Sensorzahnrads des Aktuators am Beispiel von 5 Umdrehungen des zweiten Zahnrads 114 als Sensorzahnrad dargestellt. Bei einer Umdrehung des zweiten Zahnrads 114 und einem effektiven Kommutierungsfehler von 0° beginnend, steigt der effektive Kommutierungsfehler bis zum Ende der zweiten Umdrehung des zweiten Zahnrads 114 monoton auf einen effektiven Kommutierungsfehler bezüglich der idealen Kommutierung bei 360°el = 0°el von -109,836°el bei 250,164° in Periode 2 an. Bis zum Ende der vierten Umdrehung des zweiten Zahnrads 114 steigt der effektive Kommutierungsfehler wieder auf einen effektiven Kommutierungsfehler von 329,530° bei 30,47°el in Periode 4. Anschließend fällt der effektive Kommutierungsfehler im Beispiel bis zum Ende der fünften Umdrehung des zweiten Zahnrads 114 auf 80°el bei 280°el in Periode 5. Für die Wirkungsweise des Verfahrens ist es nicht ausschlaggebend, dass der Verlauf abschnittsweise monoton ist. Die Darstellung in 3 zeigt im Wesentlichen, dass es nur eine Sensorperiode, Periode 1, gibt, die tatsächlich zu einem Kommutierungsfehler Null führt. Alle anderen Sensorperioden weisen einen Kommutierungsfehler von im Beispiel 329,530°el bei 30,47°el bis 80°el bei 280°el auf. Im Beispiel kommen nur die beiden benachbarten Perioden [0, 1, 2] in Frage, da der mechanische Bewegungsbereich auf diese Perioden begrenzt ist. Somit treten immer deutlich größere Kommutierungsfehler auf, nämlich im Beispiel 250°el oder 280°el in Periode 5. Periode 5 entspricht im Beispiel Periode 0.
• Die relativen Kommutierungsfehler, die zwischen jeweils benachbarten Sensorsignalperioden auftreten, können über folgende Gleichung ermittelt werden: $${\mathrm{\phi }}_{\text{rel}}=360°\text{ mod }\left({\text{i}}_{\text{Rot}}\ast {\text{n}}_{\text{Pol}}\ast \text{x},1\right)$$

  

  mit $$\text{x}\in \text{N},\text{ x}<\left(1+{\mathrm{\phi }}_{\text{h}\text{,max}}/360°\ast {\text{i}}_{\text{Get}}/{\text{i}}_{\text{Rot}}\right)$$

  

  φ_h,max maximaler Hub des Antriebhebels [°]
  n_Pol Polpaarzahl der elektrisch kommutierten Maschine, $${\text{i}}_{\text{Get}}={\text{i}}_{\text{Rot}}+{\text{i}}_{\text{Akt}}.$$

  
• Im Beispiel ist φ_h,max = 130°. Damit ist x = 2 und der relative Kommutierungsfehler $${\mathrm{\phi }}_{\text{rel}}=360°\text{ mod }\left(\mathrm{16,347}\ast \mathrm{2,}\text{ 1}\right)=\mathrm{250,164}°=-\mathrm{109,836}°.$$

  
• Wenn der Aktuatorhebel 116 sich nach Einschalten der Steuereinrichtung 104 in einer anderen als der erwarteten Periode des Sensorsignals befindet verschlechtert sich die Qualität der Kommutierung auf Basis dieses Sensorsignals drastisch.
• Die Stellgröße S der elektrisch kommutierten Maschine beeinflusst beispielsweise den Erregerstrom, wenn es sich bei der elektrisch kommutierten Maschine um einen Motor handelt. Bei einem mehrphasigen Motor kann für jede der Phasen eine Stellgröße vorgegeben werden. Die Stellgröße S ist beispielsweise ein Erregerstrom oder beeinflusst Schaltzeitpunkte, zu denen der Erregerstrom ein- oder ausgeschaltet wird. Eine Verschlechterung der Kommutierungsqualität wird durch ein Diagnoseverfahren, beispielsweise durch eine Überwachung der Stellgröße S, zuverlässig erkannt. Diese Stellgrößenüberwachung kann z.B. durch den Vergleich der Stellgröße S mit dem Vergleichswert dargestellt sein. Der Vergleichswert basiert beispielsweise auf einem Soll-Erregerstromverlauf. Eine zusätzliche zeitliche Entprellung kann vorgesehen sein.
• Ein vorliegender großer Kommutierungsfehler führt zu einer Überschreitung des Vergleichswerts der Stellgröße S, wodurch bestimmte Vorgänge, wie z.B. Ersatzreaktionen, getriggert werden können.
• Wird das System mit der ersten möglichen Periode 1 eingeschaltet und die Überwachung der Stellgröße S erkennt ein nicht plausibles Aktuatorverhalten und damit eine schlechte Kommutierung, wird die nächste Periode 2 zur Zuordnung des Sensorsignals für die Rotorposition Rot in der Kommutierung verwendet und das Aktuatorverhalten erneut geprüft.
• Idealerweise sind die Getriebeübersetzungen i_Rot , und i_Akt sowie der mechanische Bewegungsbereich des Aktuatorhebels 116 so gewählt, dass nicht mehr als zwei Perioden auftreten können. Dann ist nach Inkrementieren der Periode bereits die tatsächlich vorliegende Periode gefunden. Anderenfalls muss auch für die Periode 2 die Stellgröße überwacht werden, um ggf. auch eine Periode 3 zu prüfen. Dieser Vorgang wird dann über alle möglichen Perioden wiederholt, bis ein plausibles Aktuatorverhalten festgestellt werden kann. Dieser Vorgang wird im Folgenden als Sensorreferenzierung bezeichnet.
• Dies erlaubt eine zuverlässige Erkennung einer falschen Sensorperiode.
• In 4 ist ein Ausschnitt aus dem Verlauf des effektiven Kommutierungsfehlers aus 3 für die zweite Umdrehung des Sensorzahnrads dargestellt. Dieser Verlauf tritt in einem Beispiel auf, in dem die Aktuatorposition nur Werte von φ_h = 0° bis φ_h = 130° annehmen kann. Dies wird beispielweise durch mechanische Anschläge für den Aktuatorhebel 116 erreicht. In diesem Bereich ist der Verlauf des effektiven Kommutierungsfehlers monoton steigend. Ein Verfahrbereich des Aktuatorhebels 116 ist somit eingeschränkt Dadurch ist die Zuordnung der momentanen Winkellage φ_mom und der Rotorposition φ_rot für jede der in 2 dargestellten Aktuatorpositionen φ_h eindeutig möglich.
• Die eindeutige Zuordnung wird anhand eines Verfahrens zum Betreiben einer elektrisch kommutierten Maschine mit Bezug auf 5 beschrieben.
• In 5 ist ein Flussdiagramm mit Schritten aus dem Verfahren zum Betreiben der elektrisch kommutierten Maschine 100 dargestellt.
• In einem Schritt 502 wird die Steuereinrichtung 104 eingeschaltet.
• Anschließend wird ein Schritt 504 ausgeführt.
  Im Schritt 504 wird eine Variable, die die Nummer der Periode angibt, initialisiert. Beispielsweise wird die Variable P=1 gesetzt um die Sensorreferenzierung unter Annahme der Zuordnung in der Periode 1 durchzuführen.
• Anschließend wird ein Schritt 506 ausgeführt.
• Im Schritt 506 wird eine Lageregelung und ein Sensorreferenzierungsmodus aktiviert. Lageregelung bedeutet, eine Ansteuerung der elektrisch kommutierten Maschine 100 zum gezielten Verändern der Absolutposition des Aktuatorhebels 116. Hierzu ist eine entsprechende Momentengenerierung durch die elektrisch kommutierte Maschine 100 mit kleinem Kommutierungsfehler vorgesehen.
• Anschließend wird ein Schritt 508 ausgeführt.
• Im Schritt 508 wird der Vergleichswert bestimmt. Abhängig vom Ergebnis des Vergleichs des Vergleichswerts mit dem Momentanwert der Betriebsgröße der elektrisch kommutierten Maschine 100 wird ein Sollwert für eine Stellgröße der elektrisch kommutierten Maschine 100 bestimmt.
• Im Beispiel wird die Stellgröße für die elektrisch kommutierte Maschine 100 als Betriebsgröße verwendet. Im Beispiel wird geprüft, ob die Stellgröße den Schwellwert überschreitet. Wenn die Stellgröße den Schwellwert nicht überschreitet, wird ein Schritt 510 ausgeführt. Anderenfalls wird ein Schritt 512 ausgeführt.
• Im Schritt 510 wird der Normalbetrieb der Lageregelung aufgenommen und der Sensorreferenzierungsmodus deaktiviert. Das bedeutet in Schritt 510 wird ein Fall behandelt, in dem eine der Perioden zu einer eindeutigen Zuordnung führte. Damit sind die Absolutlagen, insbesondere Aktuatorposition φ_h und Rotorposition φ_rot abhängig von der momentanen Winkellage φ_mom eindeutig und besonders genau bestimmt.
• Im Schritt 512 wird die Variable, die die Nummer der Periode angibt, inkrementiert. Beispielsweise wird die Variable P=P+1 gesetzt um die Sensorreferenzierung unter Annahme der Zuordnung in der jeweils nächsten Periode durchzuführen. Im Beispiel werden nur zwei Perioden betrachtet.
• Anschließend wird ein Schritt 514 ausgeführt.
• Im Schritt 514 wird geprüft, ob bereits alle Perioden überprüft wurden. Beispielsweise wird geprüft ob die Variable P kleiner oder gleich der maximalen Anzahl Perioden ist. Im Beispiel wird geprüft ob P<=2.
• Wenn alle Perioden überprüft wurden, wird ein Schritt 516 ausgeführt. Anderenfalls wird der Schritt 506 ausgeführt.
• Im Schritt 516 wird die Lageregelung deaktiviert und ein sicherer Zustand hergestellt. Das bedeutet in Schritt 516 wird ein Fehlerfall behandelt, in dem keine der Perioden zu einer eindeutigen Zuordnung führte.
• Das Beispiel beschreibt die Funktionsweise mittels eines Zahnradgetriebes. Für die Erfindung ist die Anzahl der Zahnräder im Getriebe unerheblich. Die im Beispiel beschriebenen Zusammenhänge von mechanischem Hub des Aktuatorhebels 116, d.h. seiner Absolutposition, und der Getriebeübersetzung zwischen Sensor 112 und elektrisch kommutierter Maschine 102 treffen auch auf andere Getriebe zu. Beispielsweise kann ein Schneckengetriebe, ein Kettenantrieb oder ein Riemenantrieb verwendet werden.

Claims (8)

1. Verfahren zum Betreiben einer elektrisch kommutierten Maschine (102) mit einem Rotor an dem ein erstes Zahnrad (108) eines Getriebes (106) anordenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von einer momentanen Winkellage (φ_mom) eines zweiten Zahnrads (110) des Getriebes (106), das mit dem ersten Zahnrad (108) zur Übertragung von Drehmoment verbindbar ist, ein Vergleichswert bestimmt wird, und wobei abhängig vom Ergebnis eines Vergleichs des Vergleichswerts mit einem Momentanwert einer Betriebsgröße (S) der elektrisch kommutierten Maschine ein Sollwert für eine Stellgröße (S) der elektrisch kommutierten Maschine (100) bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktuatorhebel (116) mit dem zweiten Zahnrad (110) zur Übertragung von Drehmoment über ein drittes Zahnrad (114), einen Riemenantrieb, eine Kettenantrieb oder einen Schneckenantrieb verbindbar ist, wobei eine Absolutposition des Aktuatorhebels (116) abhängig vom Ergebnis des Vergleichs bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen erstem Zahnrad (108) und zweitem Zahnrad (110) wenigstens ein weiteres Zahnrad (118) anordenbar ist, über das das Drehmoment vom ersten Zahnrad (108) zum zweiten Zahnrad (110) übertragen wird, oder zwischen zweitem Zahnrad (110) und drittem Zahnrad (114) wenigstens ein weiteres Zahnrad anordenbar ist, über das das Drehmoment zwischen dem zweiten Zahnrad (110) und dem dritten Zahnrad (114) übertragen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der Information über die momentane Winkellage (φ_mom) des zweiten Zahnrads (110) und abhängig von Information über eine Getriebeübersetzung (i_Rot) zwischen dem ersten Zahnrad (108) und dem zweiten Zahnrad (110) Information über eine Absolutposition (φ_Rot) des ersten Zahnrads (108) oder des Rotors bestimmt wird, und/oder dass abhängig von der Information über die momentane Winkellage (φ_mom) des zweiten Zahnrads (110) und abhängig von Information über die Getriebeübersetzung (i_Akt) zwischen dem zweiten Zahnrad (110) und dem dritten Zahnrad (114) Information über eine Absolutposition (φ_h) des dritten Zahnrads (114) oder des Aktuatorhebels (116) bestimmt wird.
5. Vorrichtung zum Betreiben einer elektrisch kommutierten Maschine (102), dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (102) ausgebildet ist, die elektrisch kommutierte Maschine (102) zu betreiben, wobei die elektrisch kommutierte Maschine (102) einen Rotor aufweist, an dem ein erstes Zahnrad (108) eines Getriebes (106) angeordnet ist, wobei ein zweites Zahnrad (110) des Getriebes (106) mit dem ersten Zahnrad (108) zur Übertragung von Drehmoment verbindbar ist, wobei die Steuereinrichtung (102) ausgebildet ist, abhängig von einer momentanen Winkellage (φ_mom) ein Vergleichswert zu bestimmen, und abhängig vom Ergebnis eines Vergleichs des Vergleichswerts mit einem Momentanwert einer Betriebsgröße (S) der elektrisch kommutierten Maschine (100) ein Sollwert für eine Stellgröße (S) der elektrisch kommutierten Maschine (100) zu bestimmen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aktuatorhebel (116) mit dem zweiten Zahnrad (110) zur Übertragung von Drehmoment über ein drittes Zahnrad (114), einen Riemenantrieb, einen Kettenantrieb oder einen Schneckenantrieb verbindbar ist, und wobei die Steuereinrichtung (104) ausgebildet ist eine Absolutposition (φ_h) des Aktuatorhebels (116) abhängig vom Ergebnis des Vergleichs zu bestimmen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen erstem Zahnrad (108) und zweitem Zahnrad (110) wenigstens ein weiteres Zahnrad (118) angeordnet, über das das Drehmoment vom ersten Zahnrad (108) zum zweiten Zahnrad (110) übertragen wird, oder dass zwischen zweitem Zahnrad (110) und drittem Zahnrad (114) wenigstens ein weiteres Zahnrad angeordnet ist, über das das Drehmoment zwischen dem zweiten Zahnrad (110) und dem dritten Zahnrad (114) übertragen wird.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der Information über die momentane Winkellage (φ_mom) des zweiten Zahnrads (110) und abhängig von Information über eine Getriebeübersetzung (i_Rot) zwischen dem ersten Zahnrad (108) und dem zweiten Zahnrad (110) Information über eine Absolutposition (φ_rot) des ersten Zahnrads (108) oder des Rotors bestimmt wird, und/oder abhängig von der Information über die momentane Winkellage (φ_mom) des zweiten Zahnrads (110) und abhängig von Information über eine Getriebeübersetzung (i_Akt) zwischen dem zweiten Zahnrad (110) und dem dritten Zahnrad (114) Information über eine Absolutposition (φ_h) des dritten Zahnrads (114) oder des Aktuatorhebels (116) bestimmt wird.

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