DE102020003873A1 - Method for compensating for a deviation of an actual position from a target position of at least one sensor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kompensieren einer Abweichung einer Ist-Lage von einer Soll-Lage wenigstens eines Sensors (32), mittels welchem Drehstellungen eines Rotors (24) eines kommutierten Elektromotors (10) erfassbar sind. Es wird wenigstens eine vollständige Umdrehung des Rotors (24) nach Verbau des Sensors (32) in dessen Ist-Lage bewirkt. Während der wenigstens einen vollständigen Umdrehung des Rotors (24) wird zumindest eine während der wenigstens einen vollständigen Umdrehung des Rotors (24) auftretende Drehstellung des Rotors (24) mittels des Sensors (32) erfasst. Während der wenigstens einen vollständigen Umdrehung des Rotors (24) wird zumindest eine während der wenigstens einen vollständigen Umdrehung des Rotors (24) auftretende Drehstellung des Rotors (24) mittels einer zusätzlich zu dem Sensor (32) vorgesehenen Erfassungseinrichtung (44) erfasst. Es wird eine aus der Abweichung der Ist-Lage von der Soll-Lage resultierende Abweichung der mittels des Sensors (32) erfassten Drehstellung von der mittels der Erfassungseinrichtung (44) erfassten Drehstellung ermittelt.The invention relates to a method for compensating for a deviation of an actual position from a target position of at least one sensor (32) by means of which the rotational positions of a rotor (24) of a commutated electric motor (10) can be detected. At least one complete revolution of the rotor (24) is effected after the sensor (32) has been installed in its actual position. During the at least one complete rotation of the rotor (24), at least one rotational position of the rotor (24) occurring during the at least one complete rotation of the rotor (24) is detected by the sensor (32). During the at least one complete rotation of the rotor (24), at least one rotational position of the rotor (24) occurring during the at least one complete rotation of the rotor (24) is detected by means of a detection device (44) provided in addition to the sensor (32). A deviation of the rotational position detected by the sensor (32) from the rotational position detected by the detection device (44) resulting from the deviation of the actual position from the target position is determined.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kompensieren einer Abweichung einer Ist-Lage von einer Soll-Lage wenigstens eines Sensors, mittels welchem Drehstellungen eines Rotors eines kommutierten Elektromotors erfassbar sind.The invention relates to a method for compensating for a deviation of an actual position from a desired position of at least one sensor, by means of which rotational positions of a rotor of a commutated electric motor can be detected.
Der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, so dass ein kommutierter Elektromotor besonders vorteilhaft betrieben werden kann.The object of the present invention is to create a method so that a commutated electric motor can be operated particularly advantageously.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method with the features of claim 1. Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Kompensieren einer Abweichung einer Ist-Lage von einer Soll-Lage wenigstens eines Sensors, mittels welchem Drehstellungen eines Rotors eines kommutierten Elektromotors erfassbar sind, wird nach Verbau des Sensors in dessen Ist-Lage wenigstens eine vollständige Umdrehung des Rotors bewirkt. Dies bedeutet, dass der Rotor um wenigstens 360° und somit zumindest einmal vollständig gedreht wird, nachdem der Sensor und vorzugsweise alle relevanten Bauteile des beispielsweise als Stellmotor ausgebildeten Elektromotors montiert wurden. Bei einer solchen Montage des Elektromotors kommt es technisch bedingt und somit unvermeidbar zu mechanischen Toleranzen, infolge derer der beispielsweise als Hall-Sensor ausgebildete oder wenigstens oder genau einen Hall-Sensor aufweisende Sensor nicht in der gewünschten beziehungsweise geplanten Soll-Lage, sondern in der davon abweichenden Ist-Lage montiert wird. Unter der Montage des Sensors ist insbesondere zu verstehen, dass der Sensor zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an einem Gehäuse des Elektromotors festgelegt wird, wobei der Rotor relativ zu dem Gehäuse um eine Drehachse drehbar ist.In the method according to the invention for compensating for a deviation of an actual position from a target position of at least one sensor, by means of which rotational positions of a rotor of a commutated electric motor can be detected, at least one complete rotation of the rotor is effected after the sensor is installed in its actual position. This means that the rotor is rotated by at least 360 ° and thus completely rotated at least once after the sensor and preferably all relevant components of the electric motor, which is designed as a servomotor, for example, have been installed. With such an assembly of the electric motor, there are technical and therefore unavoidable mechanical tolerances, as a result of which the sensor, for example designed as a Hall sensor or at least or precisely one Hall sensor, is not in the desired or planned target position, but in that of it different actual position is installed. The assembly of the sensor is to be understood in particular to mean that the sensor is fixed at least indirectly, in particular directly, to a housing of the electric motor, the rotor being rotatable about an axis of rotation relative to the housing.
Während der wenigstens einen vollständigen Umdrehung des Rotors wird zumindest eine während der wenigstens einen vollständigen Umdrehung des Rotors auftretende Drehstellung des Rotors mittels des Sensors erfasst. Dies bedeutet, dass der Rotor in die zumindest eine Drehstellung, die mittels des Sensors erfasst wird, kommt, wenn der Rotor gedreht wird.During the at least one complete revolution of the rotor, at least one rotational position of the rotor occurring during the at least one complete revolution of the rotor is detected by means of the sensor. This means that the rotor comes into the at least one rotational position, which is detected by means of the sensor, when the rotor is rotated.
Außerdem wird bei dem Verfahren zumindest eine während der wenigstens einen vollständigen Umdrehung des Rotors auftretenden Drehstellung des Rotors mittels einer zusätzlich zu dem Sensor vorgesehenen und beispielsweise bezüglich des Sensors, insbesondere bezüglich des Elektromotors, externen Erfassungseinrichtung erfasst, während die wenigstens eine vollständige Umdrehung des Rotors bewirkt beziehungsweise durchgeführt wird.In addition, in the method, at least one rotational position of the rotor occurring during the at least one complete revolution of the rotor is detected by means of a detection device provided in addition to the sensor and, for example, external to the sensor, in particular to the electric motor, while the at least one complete revolution of the rotor is effected or is carried out.
Bei dem Verfahren wird außerdem eine aus der Abweichung der Ist-Lage von der Soll-Lage resultierende Abweichung der mittels des Sensors erfassten Drehstellung von der mittels der Erfassungseinrichtung erfassten Drehstellung ermittelt. In Abhängigkeit von der ermittelten Abweichung der Drehstellungen wird wenigstens ein Korrekturwert ermittelt und in einer Speichereinrichtung einer Kommutierungselektronik gespeichert, welche dazu ausgebildet ist, den einfach auch als Motor bezeichneten Elektromotor in Abhängigkeit von dem Korrekturwert zu kommutieren.In the method, a deviation of the rotational position detected by means of the sensor from the rotational position detected by means of the detection device resulting from the deviation of the actual position from the target position is also determined. As a function of the determined deviation of the rotational positions, at least one correction value is determined and stored in a memory device of a commutation electronics, which is designed to commutate the electric motor, also referred to simply as a motor, as a function of the correction value.
Der Erfindung liegt insbesondere die folgende Erkenntnis zugrunde: Würde der Sensor in der Soll-Lage montiert, das heißt entspräche die Ist-Lage der Soll-Lage des Sensors, so würde die mittels des Sensors erfasste Drehstellung der mittels der Erfassungseinrichtung erfassten Drehstellung entsprechen. Mit anderen Worten würden dann der Sensor und die Erfassungseinrichtung dieselbe Drehstellung erfassen. Da jedoch die Ist-Lage des Sensors von der Soll-Lage abweicht, erfasst der Sensor bei der wenigstens einen vollständigen Umdrehung eine Drehstellung, die von der Drehstellung abweicht, in welcher sich der Rotor tatsächlich befindet und welche mittels der Erfassungseinrichtung erfasst wird. Auf Basis des Korrekturwerts kann beispielsweise eine jeweilige Drehstellung, die mittels des Sensors während eines Betriebs des Elektromotors erfasst wird, derart korrigiert werden, so dass beispielsweise aus der mittels des Sensors erfassten Drehstellung die tatsächliche Drehstellung des Rotors berechnet wird. Insbesondere kann anhand des Korrekturwerts ein von dem Sensor bereitgestelltes und insbesondere elektrisches Signal, welches eine jeweilige, mittels des Sensors während des Betriebs des Elektromotors erfasste Drehstellung charakterisiert, korrigiert werden, so dass in Abhängigkeit von dem Signal eine jeweilige, tatsächliche Drehstellung des Rotors berechnet werden kann. Der Elektromotor kann dann mittels der beispielsweise als elektronische Recheneinrichtung ausgebildeten Kommutierungselektronik auf Basis der berechneten, tatsächlichen Drehstellung betrieben, insbesondere geregelt werden, wodurch im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen eine bessere Regelbarkeit und insbesondere eine niedrigere Stromaufnahme des Elektromotors realisiert werden können. Außerdem kann der Elektromotor auf Basis anderer Regelparameter betrieben, insbesondere geregelt werden, und eine übermäßige thermische Belastung des Elektromotors kann vermieden werden.The invention is based in particular on the following knowledge: If the sensor were installed in the target position, i.e. if the actual position corresponded to the target position of the sensor, the rotational position detected by the sensor would correspond to the rotational position detected by the detection device. In other words, the sensor and the detection device would then detect the same rotational position. However, since the actual position of the sensor deviates from the target position, during the at least one complete revolution the sensor detects a rotational position that deviates from the rotational position in which the rotor is actually located and which is detected by the detection device. On the basis of the correction value, for example, a respective rotary position that is detected by the sensor during operation of the electric motor can be corrected in such a way that, for example, the actual rotary position of the rotor is calculated from the rotary position detected by the sensor. In particular, the correction value can be used to correct a signal provided by the sensor, in particular an electrical signal, which characterizes a respective rotary position detected by the sensor during operation of the electric motor, so that a respective actual rotary position of the rotor is calculated as a function of the signal can. The electric motor can then be operated, in particular regulated, by means of the commutation electronics embodied, for example, as an electronic computing device on the basis of the calculated, actual rotational position lower power consumption of the electric motor can be realized. In addition, the electric motor can be operated, in particular regulated, on the basis of other control parameters, and excessive thermal loading of the electric motor can be avoided.
Die Abweichung der Ist-Lage von der Soll-Lage ist ein Positionierungsfehler, welcher dazu führt, dass die Drehstellung, in welcher sich der Rotor tatsächlich befindet, von der Drehstellung abweicht, die mittels des Sensors erfasst und an die als elektronische Recheneinrichtung ausgebildete Kommutierungselektronik gemeldet wird. Die Abweichung der mittels des Sensors erfassten Drehstellung von der tatsächlichen Drehstellung kann mittels des Korrekturwerts kompensiert werden, wodurch in der Folge auch die Abweichung der Ist-Lage von der Soll-Lage kompensiert wird. Die Ermittlung der Abweichung zwischen den Drehstellungen ist somit eine zumindest mittelbare Ermittlung des Positionierungsfehlers, insbesondere in einem montierten Zustand des Elektromotors.The deviation of the actual position from the target position is a positioning error, which means that the rotational position in which the rotor is actually located deviates from the rotational position that is detected by the sensor and reported to the commutation electronics designed as an electronic computing device will. The deviation of the rotational position detected by means of the sensor from the actual rotational position can be compensated for by means of the correction value, as a result of which the deviation of the actual position from the target position is also compensated. The determination of the deviation between the rotational positions is thus an at least indirect determination of the positioning error, in particular when the electric motor is in a mounted state.
Es ist denkbar, dass der Sensor und die Erfassungseinrichtung während der wenigstens einen vollständigen Umdrehung des Rotors mehrere, jeweilige Drehstellungen erfassen, so dass auf Basis von jeweiligen Abweichungen zwischen den jeweiligen Drehstellungen mehrere Korrekturwerte ermittelt und beispielsweise in Form einer Korrekturwerttabelle gespeichert werden. Auf Basis der Korrekturwerte kann dann der Motor während seines Betriebs besonders vorteilhaft geregelt werden. Vorzugsweise ist der Sensor ein körperliches Bauelement, auf dessen Basis der beispielsweise als bürstenloser Gleichstrommotor ausgebildete Elektromotor betrieben, insbesondere gesteuert oder geregelt, werden kann. Die vorigen und folgenden Ausführungen sind jedoch ohne Weiteres auch auf sensorlose Motoren anwendbar, bei denen beispielsweise der Sensor zum Erfassen der Drehstellung des Rotors elektronisch umgesetzt ist.It is conceivable that the sensor and the detection device detect several respective rotary positions during the at least one complete revolution of the rotor, so that several correction values are determined on the basis of respective deviations between the respective rotary positions and stored, for example, in the form of a correction value table. The motor can then be regulated particularly advantageously during its operation on the basis of the correction values. The sensor is preferably a physical component, on the basis of which the electric motor, designed for example as a brushless direct current motor, can be operated, in particular controlled or regulated. The preceding and following explanations can, however, also be applied without further ado to sensorless motors in which, for example, the sensor for detecting the rotational position of the rotor is implemented electronically.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of a preferred exemplary embodiment and with reference to the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown on their own in the figures can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without the scope of the Invention to leave.
Die Zeichnung zeigt in:
-
1 ausschnittsweise eine schematische Querschnittsansicht eines kommutierten Elektromotors; und -
2 eine schematische Ansicht eines Ventiltriebs einer Verbrennungskraftmaschine, wobei der Ventiltrieb den Elektromotor umfasst, welcher als Stellmotor zum Einstellen einer Phasenlage einer Nockenwelle relativ zu einer Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine verwendet wird.
-
1 a fragmentary schematic cross-sectional view of a commutated electric motor; and -
2 a schematic view of a valve drive of an internal combustion engine, the valve drive comprising the electric motor which is used as a servomotor for setting a phase position of a camshaft relative to a crankshaft of the internal combustion engine.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.Identical or functionally identical elements are provided with the same reference symbols in the figures.
Der Elektromotor
Der Elektromotor
Insbesondere soll mittels des jeweiligen Sensors
Der Rotor
Des Weiteren ist beispielsweise vorgesehen, dass der Nockenwellensensor
Der zuvor genannte Polaritätswechsel ist beispielsweise ein Polaritätswechsel des jeweiligen Sensors
Pro vollständiger Umdrehung des Rotors
Wird das Tacho-Signal
Es wurde gefunden, dass die Äquidistanz des Tacho-Signals
Um nun die jeweilige Abweichung der jeweiligen Ist-Lage von der jeweiligen Soll-Lage kompensieren zu können, wird beispielsweise nach Verbau der Sensoren
Es wird eine aus der Abweichung der jeweiligen Ist-Lage von der Soll-Lage resultierende Abweichung der mittels des jeweiligen Sensors
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- ElektromotorElectric motor
- 1212th
- VentiltriebValve train
- 1414th
- Nockenwellecamshaft
- 1616
- GaswechselventileGas exchange valves
- 1818th
- NockenwellensensorCamshaft sensor
- 2020th
- PhasenstellerPhase adjuster
- 2222nd
- Getriebetransmission
- 2424
- Rotorrotor
- 2626th
- AbtriebswelleOutput shaft
- 2828
- Pfeilarrow
- 3030th
- SensorradSensor wheel
- 3232
- Sensorsensor
- 3434
- elektronische Recheneinrichtungelectronic computing device
- 3636
- AnsteuersignalControl signal
- 3838
- Tacho-SignalSpeedometer signal
- 4040
- Signalsignal
- 4242
- Signalsignal
- 4444
- ErfassungseinrichtungDetection device
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 1420510 A1 [0002]EP 1420510 A1 [0002]
- DE 19812966 A1 [0002]DE 19812966 A1 [0002]
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EP1420510A1 (en) | 2002-11-15 | 2004-05-19 | Minebea Co., Ltd. | Method for adjusting a device measuring the rotation angle of a rotor of an electronically commutated motor |
-
2020
- 2020-06-29 DE DE102020003873.5A patent/DE102020003873A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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---|---|---|---|
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