DE102021200182A1 - Kalibrierverfahren zur Kalibrierung eines Winkelsensors einer elektrischen Maschine, Steuergerät und Computerprogramm - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kalibrierverfahren zur Kalibrierung eines Winkelsensors (2) einer elektrischen Maschine (1), mit dem eine Rotorstellung eines Rotors (3) der elektrischen Maschine (1) bestimmt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:- Rotieren des Rotors (3) mit einer Winkelgeschwindigkeit (ω1) und Erfassen eines von dem Winkelsensor (2) ausgegebenen Winkels (θS1) der Rotorstellung in einem Zustand der elektrischen Maschine (1), in dem ein tatsächlicher Winkel (θt1) der Rotorstellung bekannt ist;- Ermitteln eines Offsetwinkels (β1) aus dem ausgegebenen Winkel (θS1) und dem tatsächlichen Winkel (θt1) der Rotorstellung, wobei der Offsetwinkel (β1) zumindest eine drehzahlabhängige Winkelkomponente beinhaltet, abhängig von Winkelgeschwindigkeit (ω1) und einer Sensorlaufzeit (Td_real);gekennzeichnet durch- Berechnen der individuellen Sensorlaufzeit (Td_real) auf Basis des ermittelten Offsetwinkels (β1) und eines weiteren Offsetwinkels (β2), der bei einer anderen Winkelgeschwindigkeit (ω2) des Rotors (3) ermittelt wurde; und- Abspeichern der berechneten individuellen Sensorlaufzeit (Td_real) zum Korrigieren eines von dem Winkelsensor (2) ausgegebenen Winkels (θS), abhängig von der Winkelgeschwindigkeit des Rotors (3).Ferner wird ein Steuergerät und ein Computerprogramm für ein Steuergerät beschrieben, die zur Ausführung des Verfahrens eingerichtet sind.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Kalibrierverfahren zum Kalibrieren eines Winkelsensors einer elektrischen Maschine, ein Steuergerät, das eingerichtet ist, das Kalibrierverfahren durchzuführen, und ein entsprechendes Computerprogramm zur Ausführung des Kalibrierverfahrens auf dem Steuergerät. Elektrische Maschinen kommen im Stand der Technik bei verschiedenen Anwendungen zum Einsatz. Beispielsweise werden elektrische Maschinen als Antriebsaggregate von Hybridfahrzeugen oder vollelektrischen Fahrzeugen eingesetzt.
• Die Regelung der elektrischen Maschinen erfolgt im Stand der Technik durch die sogenannte feldorientierte Regelung, bei der die Stellung des Rotors der elektrischen Maschine bzw. der entsprechende Winkel als Eingangsgröße Berücksichtigung findet.
• Ein an der elektrischen Maschine vorgesehener Winkelsensor erfasst den als Eingangsgröße berücksichtigten Winkel der Rotorstellung, der die Ausrichtung der magnetischen Pole des Rotors widerspiegelt.
• Der Winkelsensor und der Rotor sind in der Regel aufgrund der nicht gleichzeitig erfolgenden Montage versetzt zueinander ausgerichtet, sodass sich zwischen dem von dem Winkelsensor ausgegebenen Winkel und der tatsächlichen Stellung des Rotors ein realer Offsetwinkel ergibt.
• Dieser Offsetwinkel kann gemäß Stand der Technik im Stillstand oder bei Rotation des Rotors ermittelt und zur Korrektur des von dem Winkelsensor ausgegebenen Winkels verwendet werden. Die Patentveröffentlichung mit der Nummer DE 10 2008 001408 A1 beschreibt die Ermittlung des Offsetwinkels im Stillstand oder bei Rotation des Rotors.
• Neben dem realen Offsetwinkel ist der von dem Winkelsensor ausgegebene Winkel mit einem zusätzlichen Fehler behaftet, der durch die Laufzeit des Sensorsignals des Winkelsensors bedingt ist. Der Fehler steigt mit zunehmender Drehzahl des Rotors an.
• Diesem zusätzlichen Fehler wird im Stand der Technik in dem Fall, dass der Offsetwinkel im Stillstand des Rotors ermittelt wird, dadurch begegnet, dass der von dem Winkelsensor ausgegebene Winkel auf Basis einer - meistens dem Datenblatt des Winkelsensors entnehmbaren - Standard-Laufzeit, die einer vom Sensorhersteller ermittelten und für die Art des Winkelsensors geltenden durchschnittlichen Laufzeit entspricht, korrigiert wird.
• Diese Korrektur führt in der Praxis zu Abweichungen des korrigierten Winkels, wenn der individuelle und konkret eingesetzte Winkelsensor eine Laufzeit besitzt, die von der dem Datenblatt entnehmbaren, durchschnittlichen Laufzeit abweicht.
• In dem anderen Fall, dass der Offsetwinkel bei Rotation des Rotors ermittelt wird, ist der drehzahlabhängige Fehler in dem ermittelten Offsetwinkel mit berücksichtigt und damit auch korrigiert. Das gilt allerdings nur für die konkrete Drehzahl, bei der der Offsetwinkel ermittelt wird.
• Für andere Drehzahlen wird die Laufzeit im Betrieb der elektrischen Maschine schlicht falsch kompensiert, weshalb es wiederum zu Abweichungen kommt. Die erläuterten Abweichungen führen zu einem in der feldorientierten Regelung berücksichtigten fehlerhaften Winkel des Rotors und damit zu weniger Drehmoment, geringerem Wirkungsgrad und größerer Instabilität der elektrischen Maschine.
• Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, ein Kalibrierverfahren - insbesondere für eine feldorientierte Regelung - einer elektrischen Maschine zu schaffen, das eine genaue Korrektur eines von einem Winkelsensor der elektrischen Maschine ausgegebenen Winkels eines Rotors zulässt. Zumindest ist es Aufgabe der Erfindung, ein zum Stand der Technik alternatives Kalibrierverfahren zu schaffen.
• Diese Aufgabe löst ein Kalibrierverfahren nach Patentanspruch 1, sowie ein Steuergerät und Computerprogramm gemäß den weiteren unabhängigen Patentansprüchen. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
• Ein Kalibrierverfahren gemäß einem Aspekt der Erfindung kalibriert einen Winkelsensor einer elektrischen Maschine, mit dem eine Rotorstellung eines Rotors der elektrischen Maschine bestimmt wird. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
• - Rotieren des Rotors mit einer Winkelgeschwindigkeit und Erfassen eines Winkels der Rotorstellung mittels des Winkelsensors in einem Zustand der elektrischen Maschine, indem ein tatsächlicher Winkel der Rotorstellung bekannt ist;
• - Ermitteln eines Offsetwinkels aus dem erfassten Winkel und dem tatsächlichen Winkel der Rotorstellung, wobei der Offsetwinkel zumindest eine drehzahlabhängige Winkelkomponente beinhaltet, die sich aus der Winkelgeschwindigkeit und einer für den Winkelsensor individuellen Sensorlaufzeit ergibt;
• - Berechnen der individuellen Sensorlaufzeit auf Basis des ermittelten Offsetwinkels und eines weiteren Offsetwinkels, der bei einer gegenüber der Winkelgeschwindigkeit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeit des Rotors ermittelt wurde; und
• - Abspeichern der berechneten individuellen Sensorlaufzeit zum Korrigieren eines von dem Winkelsensor ausgegebenen Winkels der Rotorstellung, der bei einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit des Rotors in einem Motorbetrieb der elektrischen Maschine von dem Winkelsensor ausgegeben wird.
• Das Rotieren des Rotors erfolgt insbesondere im Generatorbetrieb der elektrischen Maschine, wobei der Rotor durch eine externe Einrichtung mit der Winkelgeschwindigkeit in Rotation versetzt wird. Die externe Einrichtung wird in dem erfindungsgemäßen Kalibrierverfahren beispielsweise durch einen Anwender oder durch das erfindungsgemäße Steuergerät selbst gesteuert.
• Der Zustand der elektrischen Maschine, in dem der tatsächliche Winkel der Rotorstellung bekannt ist, kann beispielsweise aus durch den erregten (eigen- oder fremderregten) Rotor erzeugten Induktionsspannungen in den jeweiligen Strängen der elektrischen Maschine bestimmt werden.
• Die elektrische Maschine, deren Winkelsensor mit dem erfindungsgemäßen Kalibrierverfahren kalibriert wird, ist beispielsweise eine Synchronmaschine, die durch eine feldorientierte Regelung geregelt wird und bei der der kalibrierte Winkelsensor den die Rotorstellung angebenden Winkel als Eingangsgröße der feldorientierten Regelung liefert. Bevorzugt ist die elektrische Maschine ein Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeuges oder eines Kraftrades.
• Bevorzugt wird in dem erfindungsgemäßen Kalibrierverfahren der weitere Offsetwinkel in der gleichen Weise erfasst, wobei sich der Verfahrensschritt zur Ermittlung des weiteren Offsetwinkels lediglich dadurch unterscheidet, dass die Winkelgeschwindigkeit unterschiedlich ist.
• Der Offsetwinkel und der weitere Offsetwinkel können neben der drehzahlabhängigen Winkelkomponente jeweils eine Offsetwinkelkomponente beinhalten, die sich aus einer gegenüber dem tatsächlichen Winkel der Rotorstellung versetzen Ausrichtung einer Einbaulage des Winkelsensors ergibt. Das ist beispielsweise dann der Fall, wenn der Winkelsensor montiert oder ausgetauscht wird, ohne dass die tatsächliche Ausrichtung des Rotors verifiziert werden kann.
• Bevorzugt kann bei Vorliegen der Offsetwinkelkomponente aus den folgenden Beziehungen: $${\mathrm{\theta }}_{\text{t}1}-{\mathrm{\theta }}_{\text{S}1}={\mathrm{\beta }}_1={\mathrm{\beta }}_{\text{r}}+{\mathrm{\omega }}_1*{\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}},$$

  

  und $${\mathrm{\theta }}_{\text{t}2}-{\mathrm{\theta }}_{\text{S}2}={\mathrm{\beta }}_2={\mathrm{\beta }}_{\text{r}}+{\mathrm{\omega }}_2*{\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}},$$

  

  wobei β₁ = Offsetwinkel,
  ω₁ = Winkelgeschwindigkeit bei Ermittlung des Offsetwinkel β₁,
  θ_t1 = tatsächlicher Winkel der Rotorstellung bei Ermittlung des Offsetwinkels β₁,
  θ_S1 = mittels (nicht-kalibriertem) Winkelsensor erfasster Winkel bei Ermittlung des Offsetwinkels β₁,
  β_r = Offsetwinkelkomponente,
  T_{d_real} = individuelle Sensorlaufzeit,
  β₂ = weiterer Offsetwinkel,
  ω₂ = Winkelgeschwindigkeit bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β₂,
  θ_t2 = tatsächlicher Winkel der Rotorstellung bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β₂,
  θ_S2 = mittels (nicht-kalibriertem) Winkelsensor erfasster Winkel bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β₂,
  die individuelle Sensorlaufzeit T_{d_real} in dem Berechnungsschritt berechnet werden durch: $${\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}=\left({\mathrm{\beta }}_1\mathrm{-}{\mathrm{\beta }}_2\right)/\left({\mathrm{\omega }}_1\mathrm{-}{\mathrm{\omega }}_2\right).$$

  
• Die Offsetwinkelkomponente lässt sich anschließend berechnen aus β_r = β₂ - ω₂*T_{d_real}, oder β₁ - ω₁*T_{d_real}.
• Die Ermittlung des weiteren Offsetwinkels kann auch bei einer Winkelgeschwindigkeit von 0, ergo bei Stillstand des Rotors ermittelt werden, wobei der weitere Offsetwinkel in diesem Fall ermittelt wird durch:
• - Bestromen mindestens einer Wicklung der elektrischen Maschine mit Gleichstrom derart, dass ein Magnetfeld mit bekannter Ausrichtung erzeugt wird; und
• - Erfassen eines von dem Winkelsensor ausgegebenen Winkels als den weiteren Offsetwinkel, nachdem sich der Rotor in Richtung des Magnetfeldes ausgerichtet hat und dadurch der tatsächliche Winkel der Rotorstellung bekannt ist.
• Die Ermittlung des weiteren Offsetwinkels erfolgt bei dieser Vorgehensweise auf Basis der Beziehung θ_t2 - θ_S2 = β₂ = β_r, wobei die individuelle Sensorlaufzeit in dem Berechnungsschritt anschließend berechnet wird durch: $${\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}=\left({\mathrm{\beta }}_1\mathrm{-}{\mathrm{\beta }}_2\right)/{\mathrm{\omega }}_1.$$

  
• Das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren lässt sich auch einsetzen bei elektrischen Maschinen mit Winkelsensoren, die mit einer gegenüber der individuellen Sensorlaufzeit ungenaueren Standard-Sensorlaufzeit bereits kalibriert sind. Die ungenauere Standard-Sensorlaufzeit kann beispielsweise eine vom Sensorhersteller angegebene durchschnittliche Sensorlaufzeit sein, die der Sensorhersteller für die Art des eingesetzten Winkelsensors ermittelt hat. In diesem Fall ist in dem Kalibrierverfahren die Standard-Sensorlaufzeit T₀ zu berücksichtigen, wobei sich dann obige Beziehungen wie folgt zur Berechnung der individuellen Sensorlaufzeit in dem Berechnungsschritt abändern: $${\mathrm{\theta }}_{\text{t}1}-{\mathrm{\theta }}_{\text{S}1}={\mathrm{\beta }}_1={\mathrm{\beta }}_{\text{r}}+{\mathrm{\omega }}_1*\left({\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}-{\text{T}}_0\right),$$

  

  $${\mathrm{\theta }}_{\text{t}2}-{\mathrm{\theta }}_{\text{S}2}={\mathrm{\beta }}_2={\mathrm{\beta }}_{\text{r}}+{\mathrm{\omega }}_2*\left({\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}-{\text{T}}_0\right),$$

  

  $${\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}={\text{T}}_0+\left({\mathrm{\beta }}_1\mathrm{-}{\mathrm{\beta }}_2\right)/\left({\mathrm{\omega }}_1\mathrm{-}{\mathrm{\omega }}_2\right);\text{und}$$

  

  $${\mathrm{\theta }}_{\text{t}1}-{\mathrm{\theta }}_{\text{S}1}={\mathrm{\beta }}_1={\mathrm{\beta }}_{\text{r}}+{\mathrm{\omega }}_1*\left({\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}-{\text{T}}_0\right)$$

  

  $${\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}={\text{T}}_0+\left({\mathrm{\beta }}_1\mathrm{-}{\mathrm{\beta }}_2\right)/{\mathrm{\omega }}_1,\text{wobei}$$

  

  bei Durchführung des erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens in diesem Fall die von dem Winkelsensor erfassten Winkel θ_S1 und θ_S2 eine Korrektur auf Basis der Standard-Sensorlaufzeit T₀ enthalten.
• Schließlich schafft die Erfindung ein Computerprogramm für ein Steuergerät zur Regelung einer elektrischen Maschine, wobei das Computerprogramm bei Ausführung durch das Steuergerät das erläuterte Kalibrierverfahren durchführt.
• Das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren, das entsprechende Steuergerät und Computerprogramm haben die Wirkung, dass negative Einflüsse der Bauteilstreuung des Winkelsensors auf die Performance (Drehmoment und Wirkungsgrad) und Stabilität der Regelung eliminiert werden.
• Bei Fahrzeuganwendungen, d. h. bei Kraftfahrzeugen oder Krafträdern, kann durch die Erfindung die Sicherheitsreserve bei der Performanceausnutzung verringert werden. Zusätzlich können wesentlich günstigere Winkelsensoren zum Einsatz kommen, bei denen die Sensorlaufzeit keine engen Toleranzen einhalten muss. Letztendlich kann auch die Fertigung von Winkelsensoren vereinfacht werden.
• Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die beigefügte 1 erläutert.
• 1 zeigt schematisch eine feldorientierte Regelung einer elektrischen Maschine, die beispielsweise ein Antriebsaggregat eines Automobils oder eines Kraftrades ist und bei der das erfindungsgemäße Verfahren zur Kalibrierung eines von einem Winkelsensor ausgegebenen Winkels durchgeführt wird.
• 1 zeigt eine elektrische Maschine 1, die ein elektrisches Antriebsaggregat eines Automobils oder eines Kraftrades ist.
• Die elektrische Maschine 1 ist insbesondere eine elektrische Synchronmaschine, die drei Stränge U, V, W besitzt. Die Stränge U, V, W bilden an einem Stator der elektrischen Maschine 1 eine Vielzahl von Wicklungen aus, die um einen Innenraum des Stators, bevorzugt gleichmäßig verteilt, angeordnet sind.
• Ein Rotor 3 ist in dem Innenraum des Stators aufgenommen und dort drehbar gelagert. Eine Rotationsachse des Rotors 3 verläuft in 1 senkrecht zur Zeichenebene.
• Die drei Stränge U, V, W sind jeweils mit einer Brückenschaltung 4 verbunden, die einen von einer nicht gezeigten Energieversorgung gelieferten Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Die Energieversorgung übernimmt beispielsweise ein Hochvolt-Akkumulator des Automobils bzw. des Kraftrades.
• Die in den drei Strängen U, V, W fließenden Wechselströme erzeugen in dem Innenraum ein magnetisches Drehfeld mit einem Polpaar (p=1), das mit den zwei Polen des in 1 gezeigten Rotors 3 derart wechselwirkt, dass der Rotor 3 in Rotation versetzt wird. Zur Ausbildung des magnetischen Drehfeldes mit einem Polpaar sind bekanntermaßen drei Wicklungen um den Innenraum des Stators herum verteilt angeordnet. Die Erfindung ist allerdings hierauf nicht beschränkt. Die elektrische Maschine 1 kann eine Vielzahl von Polpaaren (p>=2) besitzen, wobei in diesem Fall auch der Rotor über entsprechend 2*p Pole verfügt.
• Der Rotor 3 kann ein mittels Permanentmagnet(en) eigenerregter oder mittels Rotorwicklungen fremderregter Rotor 3 sein. Wenn der Rotor 3 fremderregt ist, erfolgt dies bevorzugt bürstenlos.
• Die Regelung der in den Strängen U, V, W fließenden Wechselströme erfolgt bevorzugt im Rahmen einer feldorientierten Regelung. Die 1 zeigt schematisch ein entsprechendes Blockschaltbild.
• Die feldorientierte Regelung erfasst die Wechselgrößen der in den Strängen U, V, W fließenden Wechselströmen und führt basierend hierauf in einem Block 5 eine Clarke-Transformation sowie eine sich hieran anschließende d/q-Transformation durch.
• Erstere führt zu den Größen I_α und I_β in der statorfesten komplexen Ebene mit dem Realanteil α und dem Imaginäranteil jβ; letztere zu den Vektoren Iq und Id im mit dem Rotor 3 rotierenden d/q-Koordinatensystem. Vektor Iq bildet das Drehmoment und Vektor Id die magnetische Flussdichte des Drehfeldes ab. Die durch die Transformationen erhaltenen Größen sind in 1 schematisch gezeigt.
• Nach Ermittlung von Regelabweichungen zwischen den jeweiligen Vektoren und entsprechend gewünschten Führungsgrößen (Refq und Refd) erfolgt eine jeweilige PI-Regelung an den Blöcken 6. Die Führungsgrößen spiegeln beispielsweise eine Betätigung eines Beschleunigungspedals bzw. -griffes durch einen Fahrer wider.
• Entsprechend geregelte Ausgangsgrößen der PI-Regler 6 bilden Eingangsgrößen des Blocks 5'.
• Block 5' führt eine inverse d/q-Transformation und eine inverse Clarke-Transformation durch, denen an Block 7 eine Raumzeigermodulation folgt. Die erhaltenen Ausgangsgrößen des Blocks 7 werden der Brückenschaltung 4 zugeführt, um entsprechend gewünschte Wechselströme in den Strängen U, V, W zu realisieren.
• Die vorhergehenden Erläuterungen der in 1 dargestellten feldorientierten Regelung sind nicht einschränkend zu verstehen. Der erfindungswesentliche Aspekt der feldorientierten Regelung betrifft ein Kalibrierverfahren eines in 1 gezeigten Winkelsensors 2, das weiter unten erläutert wird.
• Im Allgemeinen sind die vorstehend erläuterten Funktionen der feldorientierten Regelung und das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren in ein Steuergerät implementiert, das durch Zusammenwirken von Soft- und Hardware die entsprechenden Funktionen und Verfahrensschritte ausführt.
• Um das d/q-Koordinatensystem in der feldorientierten Regelung korrekt mit dem Rotor 3 rotieren zu lassen, ist es notwendig, die genaue Rotorstellung des Rotors 3 zu kennen. Die Ermittlung der genauen Rotorstellung erfolgt über den in 1 gezeigten Winkelsensor 2, der einen die Rotorstellung angebenden Winkel ausgibt. Zusätzlich lässt sich die Winkelgeschwindigkeit, mit der das d/q-Koordinatensystem bzw. der Rotor 3 rotiert, bestimmen.
• Der Winkelsensor 2 kann beispielsweise ein Hall-Sensor oder ein optischer Sensor sein. Alternativ kann der Winkelsensor 2 so ausgestaltet sein, dass er zueinander phasenverschobene Sinus- bzw. Kosinussignale ausgibt, über die sich der Winkel ermitteln lässt.
• Die Winkelgeschwindigkeit ergibt sich aus der Beziehung ω=2*Pi*n, wobei n eine aus einer Änderung des ausgegebenen Winkels ermittelte Umdrehungszahl bzw. Umdrehungsfrequenz des Rotors 3 angibt. Sollte der Winkelsensor 2, insbesondere in der Ausgestaltung mit den zueinander phasenverschobenen Signalen, eine Vielzahl von Sensorpolpaaren (p_s) beinhalten, d. h. pro vollständiger Umdrehung des Rotors 3 mehrere Perioden durchlaufen, ist die genannte Beziehung zur Ermittlung der Winkelgeschwindigkeit um die Anzahl der Sensorpolpaare zu ergänzen (ω=2*Pi*n*p_s).
• Der ausgegebene Winkel bildet eine Eingangsgröße der Blöcke 5 und 5' für die Durchführung der jeweiligen Transformation und sollte, wie erläutert, die genaue Rotorstellung des Rotors widerspiegeln.
• Das ist in der Praxis allerdings schwer bzw. kaum möglich, weil es zwischen dem ausgegebenen Winkel und der tatsächlichen Rotorstellung zu einem Offsetwinkel (Abweichung) kommt, der durch folgende Umstände bedingt ist.
• Zum einen besitzt der Winkelsensor 2 eine Sensorlaufzeit T_{d_real}, die der Winkelsensor 2 benötigt, um den ermittelten Winkel auszugeben. Mit anderen Worten gibt die Sensorlaufzeit T_{d_real} eine Verzögerungsdauer an, um die die Ausgabe des ermittelten Winkels verzögert ist. Die Sensorlaufzeit T_{d_real} ist keine feste Größe, die für alle Winkelsensoren 2 gleicher Spezifikation identisch ist, sondern eine individuelle Größe, die für jeden individuellen Winkelsensor 2 variiert. Der Offsetwinkel beinhaltet deshalb in der Realität eine Winkelkomponente, die von der individuellen Sensorlaufzeit T_{d_real} herrührt und mit zunehmender Winkelgeschwindigkeit ansteigt.
• Zum anderen beinhaltet der Offsetwinkel eine Offsetwinkelkomponente, die sich aus einer gegenüber dem tatsächlichen Winkel der Rotorstellung versetzen Ausrichtung einer Einbaulage des Winkelsensors 2 ergibt. Diese reale Offsetwinkelkomponente resultiert in den meisten Fällen daraus, dass zu dem Zeitpunkt der Montage oder des Austausches des Winkelsensors 2 die tatsächliche Rotorstellung bzw. tatsächliche Winkel des Rotors nicht sichtbar/bekannt und keine Justierung möglich ist.
• Insoweit ergibt sich folgender Zusammenhang zwischen dem von den Winkelsensor 2 ausgegebenen Winkel und dem tatsächlichen Winkel der Rotorstellung: $${\mathrm{\theta }}_{\text{t}}={\mathrm{\theta }}_{\text{S}}+{\mathrm{\beta }}_{\text{r}}+\mathrm{\omega }*{\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}$$

  

  θ_t = tatsächlicher Winkel der Rotorstellung, θ_S = von Winkelsensor ausgegebener Winkel, β_r = Offsetwinkelkomponente bedingt durch Einbaulage, ω = Winkelgeschwindigkeit und T_{d_real} = individuelle Sensorlaufzeit.
• Der vorstehende Zusammenhang lässt erkennen, dass der Offsetwinkel zwischen dem tatsächlichen Winkel θ_t der Rotorstellung und dem von Winkelsensor 2 ausgegebenen Winkel θ_S nicht konstant ist, sondern die drehzahlabhängige Winkelkomponente beinhaltet, die sich aus der individuellen Sensorlaufzeit T_{d_real} des jeweiligen eingesetzten Winkelsensors 2 und der momentanen Winkelgeschwindigkeit ω des Rotors 3 ergibt.
• Damit die drehzahlabhängige Winkelkomponente korrekt berücksichtigt wird, sieht die Erfindung vor, den Winkelsensor 2 zu kalibrieren, indem die individuelle Sensorlaufzeit T_{d_real} des Winkelsensors 2 ermittelt und anschließend bei der feldorientierten Regelung im Motorbetrieb der elektrischen Maschine 1 berücksichtigt wird.
• In dem erfindungsgemäßen Kalibrierverfahren wird hierzu der Offsetwinkel in zwei verschiedenen Betriebszuständen bzw. zwei Verfahrensschritten der elektrischen Maschine 1 erfasst und anschließend zur Berechnung der individuellen Sensorlaufzeit T_{d_real} verwendet.
• Die mindestens zwei verschiedenen Betriebszustände unterscheiden sich in dem erfindungsgemäßen Kalibrierverfahren insbesondere dadurch, dass die Drehzahlen n bzw. die Winkelgeschwindigkeiten ω des Rotors 3 in den zwei Betriebszuständen unterschiedlich sind. Gleich ist hingegen, dass die elektrische Maschine 1 sich in beiden Betriebszuständen bevorzugt im Generatorbetrieb befindet, d.h. der Rotor 3 bevorzugt durch eine externe Einrichtung in Rotation versetzt wird. Eine Reihenfolge der folgenden Verfahrensschritte des bevorzugten Kalibrierverfahrens ist beliebig.
• Die elektrische Maschine 1 wird in einen der zwei verschiedenen Betriebszustände versetzt und folgender Verfahrensschritt durchgeführt:
• - Rotieren des Rotors 3 mit einer Winkelgeschwindigkeit ω₁ und Erfassen eines Winkels θ_S1 der Rotorstellung mittels des Winkelsensors 2 in einem Zustand der elektrischen Maschine 1, in dem ein tatsächlicher Winkel θ_t1 der Rotorstellung bekannt ist.
• Der Zustand der elektrischen Maschine 1, in dem der tatsächliche Rotorwinkel θ_t1 bekannt ist, lässt sich beispielsweise aus Induktionsspannungen, die der erregte Rotor 3 im Generatorbetrieb in den Strängen bzw. Wicklungen erzeugt, ableiten. Beispielsweise lässt sich der tatsächliche Winkel θ_t1 der Rotorstellung in einem Zustand ableiten, in dem die Induktionsspannung eines der drei Stränge U, V, W einen Nulldurchgang hat oder die Induktionsspannungen zweier Stränge identisch sind.
• Anschließend wird der Offsetwinkel β₁ aus dem mittels des Winkelsensors 2 erfassten Winkel θ_S1 und dem tatsächlichen Winkel θ_t1 der Rotorstellung ermittelt, wobei folgende Beziehung gilt: $${\mathrm{\theta }}_{\text{t}1}-{\mathrm{\theta }}_{\text{S}1}={\mathrm{\beta }}_1={\mathrm{\beta }}_{\text{r}}+{\mathrm{\omega }}_1*{\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}$$

  
• Der ermittelte Offsetwinkel β₁ beinhaltet zum einen die drehzahlabhängige Winkelkomponente, die sich aus der Winkelgeschwindigkeit ω₁ und der für den Winkelsensor 2 individuellen Sensorlaufzeit T_{d_real} ergibt, und zum anderen die Offsetwinkelkomponente β_r, die aus der gegenüber dem tatsächlichen Winkel der Rotorstellung versetzen bzw. verdrehten Einbaulage des Winkelsensors 2 resultiert.
• Nachdem der Offsetwinkel β₁ ermittelt wurde, geht das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren zu einem zweiten Verfahrensschritt über, indem die elektrische Maschine 1 durch Veränderung der Drehzahl/Winkelgeschwindigkeit in den zweiten Betriebszustand versetzt und der erläuterte Verfahrensschritt bei der geänderten Winkelgeschwindigkeit ω₂, wie folgt, wiederholt wird:
• - Rotieren des Rotors 3 mit der unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeit ω₂ und Erfassen eines Winkels θ_S2 der Rotorstellung mittels des Winkelsensors 2 in einem Zustand der elektrischen Maschine 1, in dem ein tatsächlicher Winkel θ_t2 der Rotorstellung bekannt ist.
• Der in dem zweiten Verfahrensschritt benutzte Zustand der elektrischen Maschine 1, in dem der tatsächliche Winkel θ_t2 der Rotorstellung bekannt ist, kann mit dem Zustand in dem ersten Verfahrensschritt identisch sein oder sich hiervon unterscheiden - solange verständlicherweise der tatsächliche Winkel θ_t2 der Rotorstellung ableitbar bleibt.
• Anschließend lässt sich der Offsetwinkel β₂ aus dem mittels des Winkelsensors 2 erfassten Winkel θ_S2 und dem tatsächlichen Winkel θ_t2 der Rotorstellung ermitteln, wobei folgende Beziehung gilt: $${\mathrm{\theta }}_{\text{t}2}-{\mathrm{\theta }}_{\text{S}2}={\mathrm{\beta }}_2={\mathrm{\beta }}_{\text{r}}+{\mathrm{\omega }}_2*{\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}$$

  
• Der ermittelte weitere Offsetwinkel β₂ beinhaltet wiederum zum einen die drehzahlabhängige Winkelkomponente, die sich aus der geänderten Winkelgeschwindigkeit ω₂ und der für den Winkelsensor 2 individuellen Sensorlaufzeit T_{d_real} ergibt, und zum anderen die Offsetwinkelkomponente β_r, die aus der gegenüber dem tatsächlichen Winkel θ_t2 der Rotorstellung versetzten bzw. verdrehten Einbaulage des Winkelsensors 2 resultiert.
• Nachdem die Offsetwinkel β₁ und β₂ erfasst wurden, folgt in dem erfindungsgemäßen Kalibrierverfahren ein Berechnungsschritt. Unter Verwendung der gemessenen Offsetwinkel β₁ und β₂ und unter Berücksichtigung der obigen Beziehungen (2) und (3) ergibt sich in dem Berechnungsschritt die individuelle Sensorlaufzeit T_{d_real} und die Offsetwinkelkomponente β_r aus: $${\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}=\left({\mathrm{\beta }}_1\mathrm{-}{\mathrm{\beta }}_2\right)/\left({\mathrm{\omega }}_1\mathrm{-}{\mathrm{\omega }}_2\right)$$

  

  und $${\mathrm{\beta }}_{\text{r}}={\mathrm{\beta }}_2-{\mathrm{\omega }}_2*{\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}.\text{oder}{\mathrm{\beta }}_1-{\mathrm{\omega }}_1*{\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}$$

  
• Die berechneten Größen werden in einem Speicher des Steuergerätes abgespeichert. Das Kalibrierverfahren endet an dieser Stelle.
• Anschließend kann die elektrische Maschine 1 in den Motorbetrieb übergehen, und die bereits erläuterte feldorientierte Regelung starten. Die berechneten und abgespeicherten Größen werden in dem Motorbetrieb von dem Steuergerät verwendet, um den von dem Winkelsensor 2 ausgegebenen Winkel bei der konkret in dem Motorbetrieb vorliegenden Drehzahl/Winkelgeschwindigkeit gemäß obiger Beziehung (1) zu korrigieren.
• In dem erläuterten Kalibrierverfahren werden die Offsetwinkel in Betriebszuständen ermittelt, in denen die Bedingungen ω₁ > 0 und ω₂ > 0 gelten. Die Erfindung ist allerdings hierauf nicht beschränkt.
• In einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens besteht die Möglichkeit, in einem der beiden Betriebszuständen bzw. in einem der beiden Verfahrensschritte den Zustand, in dem der tatsächliche Winkel der Rotorstellung bekannt ist, nicht im Generatorbetrieb, sondern im Stillstand des Rotors 3 - ergo bei ω = 0 - herzustellen.
• Dies erfolgt dadurch, dass das Steuergerät in mindestens einem Strang bzw. einer Wicklung einen Stromfluss (Gleichstrom) erzeugt, der zur Ausbildung eines konstanten Magnetfeldes mit bekannter Ausrichtung führt. Der erregte Rotor 3 richtet sich nach dem konstanten Magnetfeld aus, wodurch aufgrund der bekannten Ausrichtung des Magnetfeldes der tatsächliche Winkel der Rotorstellung auch bekannt ist.
• Wenn diese Vorgehensweise beispielsweise in dem zweiten Betriebszustand bzw. dem zweiten Verfahrensschritt gewählt wird, gilt folgende Beziehung: $${\mathrm{\theta }}_{\text{t}2}-{\mathrm{\theta }}_{\text{S}2}={\mathrm{\beta }}_2\mathrm{=}{\mathrm{\beta }}_{\text{r}}$$

  
• Der ermittelte weitere Offsetwinkel β₂ entspricht genau der Offsetwinkelkomponente β_r und beinhaltet verständlicherweise keine drehzahlabhängige Winkelkomponente.
• Damit ergibt sich in dem Berechnungsschritt die individuelle Sensorlaufzeit T_{d_real} aus dem in dem ersten Verfahrensschritt ermittelten Offsetwinkel β₁ und der für diesen Verfahrensschritt geltenden Beziehung (2) sowie dem in dem zweiten Betriebszustand ermittelten weiteren Offsetwinkel β₂ und der entsprechenden vorstehenden Beziehung (6). Das Berechnungsergebnis lautet in diesem Fall: $${\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}=\left({\mathrm{\beta }}_1\mathrm{-}{\mathrm{\beta }}_2\right)/{\mathrm{\omega }}_1$$

  
• Die Offsetwinkelkomponente β_r muss bei dieser bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Kalibrierverfahren nicht berechnet werden, weil sie in dem zweiten Verfahrensschritte dem gemessenen Offsetwinkel β₂ entspricht. Die berechneten Größen werden wiederum abgespeichert und werden in der feldorientierten Reglung gemäß Beziehung (1) zur Korrektur der Abweichung des von dem Winkelsensor 2 ausgegebenen Winkels benutzt.
• In dem im Vorhergehenden erläuterten erfindungsgemäßen Kalibrierverfahren und der entsprechenden bevorzugten Variante entspricht der von dem Winkelsensor 2 ausgegebene Winkel (θ_S1 oder θ_S2) dem rohen, nicht-kalibrierten Wert des Winkelsensors 2.
• Das erfindungsgemäße Verfahren kann allerdings auch dann durchgeführt werden, wenn der Winkelsensor 2 mit einer, beispielsweise dem Datenblatt des Winkelsensors 2 entnehmbaren, Standard-Sensorlaufzeit T₀ bereits kalibriert ist.
• In diesem Fall entspricht der in den vorstehenden Beziehungen (2)-(4), (7) angegebene von dem Winkelsensor 2 erfasste Winkel θ_S einem mit der Standard-Sensorlaufzeit T₀ korrigierten Winkel. Um das Kalibrierverfahren in diesem Fall anzuwenden, sind die Beziehungen (2)-(4), (7) um die Standard-Sensorlaufzeit T₀ zu ergänzen. Die jeweiligen ergänzten Beziehungen lauten damit wie folgt: $${\mathrm{\theta }}_{\text{t}1}-{\mathrm{\theta }}_{\text{S}1}={\mathrm{\beta }}_1={\mathrm{\beta }}_{\text{r}}+{\mathrm{\omega }}_1*\left({\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}-{\text{T}}_0\right)$$

  

  $${\mathrm{\theta }}_{\text{t}2}-{\mathrm{\theta }}_{\text{S}2}={\mathrm{\beta }}_2={\mathrm{\beta }}_{\text{r}}+{\mathrm{\omega }}_2*\left({\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}-{\text{T}}_0\right)$$

  

  $${\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}={\text{T}}_0+\left({\mathrm{\beta }}_1\mathrm{-}{\mathrm{\beta }}_2\right)/\left({\mathrm{\omega }}_1\mathrm{-}{\mathrm{\omega }}_2\right)$$

  

  $${\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}={\text{T}}_0+\left({\mathrm{\beta }}_1\mathrm{-}{\mathrm{\beta }}_2\right)/{\mathrm{\omega }}_1$$

  
• Ansonsten bestehen keine Unterschiede zu dem Verfahren bei nicht kalibriertem Winkelsensor 2.
• Die Berücksichtigung der genannten Standard-Sensorlaufzeit T₀ findet insbesondere bevorzugt dann statt, wenn das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren bei bereits mit der Standard-Sensorlaufzeit kalibrierten Winkelsensoren im Rahmen eines Updates des Steuergerätes durchgeführt wird.
• Die in dem Steuergerät abgespeicherte Standard-Sensorlaufzeit T₀ wird bevorzugt nach erfolgreichem Durchführen des erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens mit der berechneten individuellen Sensorlaufzeit T_{d_real} überschrieben und die Offsetwinkelkomponente β_r zusätzlich abgespeichert, sodass der von dem Winkelsensor 2 ausgegebene Winkel in der sich anschließenden, im Motorbetrieb durchgeführten, feldorientierten Regelung gemäß Beziehung (1) korrigiert wird. Das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren kann bevorzugt auch bei elektrischen Maschinen zum Einsatz kommen, bei denen der Winkelsensor 2 und der Rotor 3 exakt zueinander ausgerichtet sind und damit die Offsetwinkelkomponente β_r = 0 ist. In diesem Fall vereinfachen sich die Beziehungen, und das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren liefert lediglich die individuelle Sensorlaufzeit T_{d_real}, die im anschließenden Motorbetrieb und der entsprechenden feldorientierten Regelung verwendet wird.
• Das erfindungsgemäße Kalibrierverfahren und seine Varianten ist bevorzugt durch ein Computerprogramm, das auf dem genannten Steuergerät installiert ist oder im Rahmen eines Updates des Steuergerätes installiert wird, realisiert.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 102008001408 A1 [0005]

Claims (9)

1. Kalibrierverfahren zur Kalibrierung eines Winkelsensors (2) einer elektrischen Maschine (1), mit dem eine Rotorstellung eines Rotors (3) der elektrischen Maschine (1) bestimmt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: - Rotieren des Rotors (3) mit einer Winkelgeschwindigkeit (ω₁) und Erfassen eines Winkels (θ_S1) der Rotorstellung mittels des Winkelsensors (2) in einem Zustand der elektrischen Maschine (1), in dem ein tatsächlicher Winkel (θ_t1) der Rotorstellung bekannt ist; - Ermitteln eines Offsetwinkels (β₁) aus dem erfassten Winkel (θ_S1) und dem tatsächlichen Winkel (θ_t1) der Rotorstellung, wobei der Offsetwinkel (β₁) zumindest eine drehzahlabhängige Winkelkomponente beinhaltet, die sich aus der Winkelgeschwindigkeit (ω₁) und einer für den Winkelsensor (2) individuellen Sensorlaufzeit (T_{d_real}) ergibt; gekennzeichnet durch - Berechnen der individuellen Sensorlaufzeit (T_{d_real}) auf Basis des ermittelten Offsetwinkels (β₁) und eines weiteren Offsetwinkels (β₂), der bei einer gegenüber der Winkelgeschwindigkeit (ω₁) unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeit (ω₂) des Rotors (3) ermittelt wurde; und - Abspeichern der berechneten individuellen Sensorlaufzeit (T_{d_real}) zum Korrigieren eines von dem Winkelsensor (2) ausgegebenen Winkels (θ_S) der Rotorstellung, der bei einer bestimmten Winkelgeschwindigkeit des Rotors (3) in einem Motorbetrieb der elektrischen Maschine (1) von dem Winkelsensor (2) ausgegeben wird.
2. Kalibrierverfahren gemäß Patentanspruch 1, wobei der weitere Offsetwinkel (β₂) ermittelt wird durch: - Rotieren des Rotors (3) mit der unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeit (ω₂) und Erfassen eines Winkels (θ_S2) der Rotorstellung mittels des Winkelsensors (2) in einem Zustand der elektrischen Maschine (1), in dem ein tatsächlicher Winkel (θ_t2) der Rotorstellung bekannt ist; - Ermitteln des weiteren Offsetwinkels (β₂) aus dem bei der unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeit (ω₂) erfassten Winkel (θ_S2) und dem tatsächlichen Winkel (θ_t2) der Rotorstellung, wobei der weitere Offsetwinkel (β₂) zumindest die drehzahlabhängige Winkelkomponente beinhaltet, die sich aus der unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeit (ω₂) und der für den Winkelsensor (2) individuellen Sensorlaufzeit (T_{d_real}) ergibt.
3. Kalibrierverfahren gemäß Patentanspruch 1, wobei der weitere Offsetwinkel (β₂) ermittelt wird durch: - Bestromen mindestens einer Wicklung der elektrischen Maschine (1) mit Gleichstrom derart, dass ein Magnetfeld mit bekannter Ausrichtung erzeugt wird; und - Erfassen eines von dem Winkelsensor (2) ausgegebenen Winkels (θ_S2) als den weiteren Offsetwinkel (β₂), nachdem sich der Rotor (3) in Richtung des Magnetfeldes ausgerichtet hat und dadurch der tatsächliche Winkel (θ_t2) der Rotorstellung bekannt ist.
4. Kalibrierverfahren gemäß Patentanspruch 1 oder 2, wobei der Offsetwinkel (β₁) und der weitere Offsetwinkel (β₂) jeweils eine Offsetwinkelkomponente (β_r) beinhalten, die sich aus einer gegenüber dem tatsächlichen Winkel der Rotorstellung versetzen Ausrichtung einer Einbaulage des Winkelsensors (2) ergibt; und aus Beziehungen $${\mathrm{\theta }}_{\text{t}1}-{\mathrm{\theta }}_{\text{S}1}={\mathrm{\beta }}_1={\mathrm{\beta }}_{\text{r}}+{\mathrm{\omega }}_1*\left({\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}-{\text{T}}_0\right),$$

   

   und $${\mathrm{\theta }}_{\text{t}2}-{\mathrm{\theta }}_{\text{S}2}={\mathrm{\beta }}_2={\mathrm{\beta }}_{\text{r}}+{\mathrm{\omega }}_2*\left({\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}-{\text{T}}_0\right),$$

   

   wobei β₁ = Offsetwinkel, ω₁ = Winkelgeschwindigkeit bei Ermittlung des Offsetwinkels β₁, θ_t1 = tatsächlicher Winkel der Rotorstellung bei Ermittlung des Offsetwinkels β₁, θ_S1 = mittels Winkelsensor erfasster Winkel bei Ermittlung des Offsetwinkels β₁, β_r = Offsetwinkelkomponente, T_{d_real} = individuelle Sensorlaufzeit, T₀ = Standard-Sensorlaufzeit, β₂ = weiterer Offsetwinkel, ω₂ = Winkelgeschwindigkeit bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β₂, θ_t2 = tatsächlicher Winkel der Rotorstellung bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β₂, θ_S2 = mittels Winkelsensor erfasster Winkel bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β₂, ist, sich die individuelle Sensorlaufzeit T_{d_real} ergibt aus $${\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}={\text{T}}_0+\left({\mathrm{\beta }}_1\mathrm{-}{\mathrm{\beta }}_2\right)/\left({\mathrm{\omega }}_1\mathrm{-}{\mathrm{\omega }}_2\right).$$

   
5. Kalibrierverfahren gemäß Patentanspruch 1 oder 2, wobei der Offsetwinkel (β₁) und der weitere Offsetwinkel (β₂) jeweils eine Offsetwinkelkomponente (β_r) beinhalten, die sich aus einer gegenüber dem tatsächlichen Winkel der Rotorstellung versetzen Ausrichtung einer Einbaulage des Winkelsensors (2) ergibt; und aus Beziehungen $${\mathrm{\theta }}_{\text{t}1}-{\mathrm{\theta }}_{\text{S}1}={\mathrm{\beta }}_1={\mathrm{\beta }}_{\text{r}}+{\mathrm{\omega }}_1*{\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}},\text{und}$$

   

   $${\mathrm{\theta }}_{\text{t}2}-{\mathrm{\theta }}_{\text{S}2}={\mathrm{\beta }}_2={\mathrm{\beta }}_{\text{r}}+{\mathrm{\omega }}_2*{\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}},\text{wobei}$$

   

   β₁ = Offsetwinkel ω₁ = Winkelgeschwindigkeit bei Ermittlung des Offsetwinkel β₁, θ_t1 = tatsächlicher Winkel der Rotorstellung bei Ermittlung des Offsetwinkels β₁, θ_S1 = mittels Winkelsensor erfasster Winkel bei Ermittlung des Offsetwinkels β₁, β_r = Offsetwinkelkomponente, T_{d_real} = individuelle Sensorlaufzeit, β₂ = weiterer Offsetwinkel, ω₂ = Winkelgeschwindigkeit bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β₂, θ_t2 = tatsächlicher Winkel der Rotorstellung bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β₂, θ_S2 = mittels Winkelsensor erfasster Winkel bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β₂, ist, sich die individuelle Sensorlaufzeit T_{d_real} ergibt aus $${\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}=\left({\mathrm{\beta }}_1\mathrm{-}{\mathrm{\beta }}_2\right)/\left({\mathrm{\omega }}_1\mathrm{-}{\mathrm{\omega }}_2\right).$$

   
6. Kalibrierverfahren gemäß Patentanspruch 3, wobei der Offsetwinkel (β₁) und der weitere Offsetwinkel (β₂) jeweils eine Offsetwinkelkomponente (β_r) beinhalten, die sich aus einer gegenüber dem tatsächlichen Winkel der Rotorstellung versetzen Ausrichtung einer Einbaulage des Winkelsensors (2) ergibt; und aus Beziehungen $${\mathrm{\theta }}_{\text{t}1}-{\mathrm{\theta }}_{\text{S}1}={\mathrm{\beta }}_1={\mathrm{\beta }}_{\text{r}}+{\mathrm{\omega }}_1*\left({\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}-{\text{T}}_0\right),\text{und}$$

   

   $${\mathrm{\theta }}_{\text{t}2}-{\mathrm{\theta }}_{\text{S}2}={\mathrm{\beta }}_2={\mathrm{\beta }}_{\text{r}},\text{wobei}$$

   

   β₁ = Offsetwinkel ω₁ = Winkelgeschwindigkeit bei Ermittlung des Offsetwinkel β₁, θ_t1 = tatsächlicher Winkel der Rotorstellung bei Ermittlung des Offsetwinkels β₁, θ_S1 = mittels Winkelsensor erfasster Winkel bei Ermittlung des Offsetwinkels β₁, β_r = Offsetwinkelkomponente, T_{d_real} = individuelle Sensorlaufzeit, T₀ = Standard-Sensorlaufzeit, β₂ = weiterer Offsetwinkel, θ_t2 = tatsächlicher Winkel der Rotorstellung bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β₂, θ_S2 = mittels Winkelsensor erfasster Winkel bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β₂, ist, sich die individuelle Sensorlaufzeit T_{d_real} ergibt aus $${\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}={\text{T}}_0+\left({\mathrm{\beta }}_1\mathrm{-}{\mathrm{\beta }}_2\right)/{\mathrm{\omega }}_1.$$

   
7. Kalibrierverfahren gemäß Patentanspruch 3, wobei der Offsetwinkel (β₁) und der weitere Offsetwinkel (β₂) jeweils eine Offsetwinkelkomponente (β_r) beinhalten, die sich aus einer gegenüber dem tatsächlichen Winkel der Rotorstellung versetzen Ausrichtung einer Einbaulage des Winkelsensors (2) ergibt; und aus Beziehungen $${\mathrm{\theta }}_{\text{t}1}-{\mathrm{\theta }}_{\text{S}1}={\mathrm{\beta }}_1={\mathrm{\beta }}_{\text{r}}+{\mathrm{\omega }}_1*{\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}},\text{und}$$

   

   $${\mathrm{\theta }}_{\text{t}2}-{\mathrm{\theta }}_{\text{S}2}={\mathrm{\beta }}_2={\mathrm{\beta }}_{\text{r}},\text{wobei}$$

   

   β₁ = Offsetwinkel ω₁ = Winkelgeschwindigkeit bei Ermittlung des Offsetwinkel β₁, θ_t1 = tatsächlicher Winkel der Rotorstellung bei Ermittlung des Offsetwinkels β₁, θ_S1 = mittels Winkelsensor erfasster Winkel bei Ermittlung des Offsetwinkels β₁, β_r = Offsetwinkelkomponente, T_{d_real} = individuelle Sensorlaufzeit, T₀ = Standard-Sensorlaufzeit, β₂ = weiterer Offsetwinkel, θ_t2 = tatsächlicher Winkel der Rotorstellung bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β₂, θ_S2 = mittels Winkelsensor erfasster Winkel bei Ermittlung des weiteren Offsetwinkels β₂, ist, sich die individuelle Sensorlaufzeit T_{d_real} ergibt aus $${\text{T}}_{\text{d}\_\text{real}}=\left({\mathrm{\beta }}_1\mathrm{-}{\mathrm{\beta }}_2\right)/{\mathrm{\omega }}_1.$$

   
8. Steuergerät zur Regelung einer elektrischen Maschine (1), wobei das Steuergerät eingerichtet ist, - Stromwechselgrößen von Strömen einzelner Stränge der elektrischen Maschine (1), einen von einem Winkelsensor (2) ausgebebenen Winkel einer Rotorstellung eines Rotors (3) der elektrischen Maschine (1) und eine Winkelgeschwindigkeit (ω) des Rotors (3) zu erfassen, - ein Kalibrierverfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 6 auszuführen, - den ausgegebenen Winkel unter Berücksichtigung der individuellen Sensorlaufzeit (T_{d_real}) zu korrigieren, und - eine feldorientierte Regelung zur Regelung der elektrischen Maschine (1) auf Basis der erfassten Stromwechselgrößen und des korrigierten Winkels durchzuführen.
9. Computerprogramm für ein Steuergerät zur Regelung einer elektrischen Maschine (1), wobei das Computerprogramm bei Ausführung durch das Steuergerät ein Kalibrierverfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 7 durchführt.

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