WO2012003825A2 - Verfahren zum abgleich eines phasen versatzes zwischen einem rotorlagesensor und der rotorlage eines elektrisch kommutierten motors - Google Patents

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commutated motor
phase offset
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Martin Zimmermann
Matthias Gramann
Julian Botiov
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Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/14—Estimation or adaptation of motor parameters, e.g. rotor time constant, flux, speed, current or voltage
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
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    • H02P25/03—Synchronous motors with brushless excitation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
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    • F16D2500/30—Signal inputs
    • F16D2500/302—Signal inputs from the actuator
    • F16D2500/3021—Angle

Definitions

  • the invention relates to a method for adjusting a phase offset between a rotor position sensor and a rotor position of an electrically commutated motor, wherein the rotor position sensor measures a position of the rotor of the electrically commutated motor, which is compared with an expected position, wherein the difference between measured and expected Position a phase offset is formed, which is used to control the electrically commutated motor.
  • the position measured by a rotor position sensor must be matched with the actual position assumed by the rotor of the electric motor.
  • a method is known in which the electric motor is externally driven by a second electric motor.
  • the phase voltage at the three phases of the electric motor and the rotor position of the electric motor are detected.
  • the rotor position is detected by means of three halis sensors which are offset with respect to each other.
  • the flanks supplied by the Hall sensors are matched with the phase voltage signals of the three different phases of the electric motor. It is assumed that the phase voltages have an approximately sinusoidal shape.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method in which the phase shift between a rotor position sensor and the rotor position of an electrically commutated motor can be corrected time-optimized both at startup and during operation of the electric motor.
  • the object is achieved in that the position of the rotor is measured with an absolute value rotor position sensor, which is set in relation to a motor parameter that characterizes the expected position of the rotor.
  • an absolute value rotor position sensor which is set in relation to a motor parameter that characterizes the expected position of the rotor.
  • the electrically commutated motor is energized accordingly for setting a fixed predetermined, expected position and then determined by the rotor actually occupied position by the absolute value rotor position sensor, wherein a difference between the fixed position and the rotor actually occupied and the Absolute value rotor position sensor detected position is formed, which represents the phase offset.
  • the basis for the adaptation is a very precise knowledge of the rotor position, which is ensured by the use of the absolute value rotor position sensor. Through this purely software measure can be dispensed with a mechanical adjustment by hand.
  • the phase offset is determined for a plurality of predefined positions of the electrically commutated motor, wherein a phase offset mean value, which is used to control the electrically commutated motor, is determined from the phase offsets determined for the several predetermined positions.
  • a phase offset mean value which is used to control the electrically commutated motor.
  • the determination of a phase offset average value is particularly suitable for those electric motors which have a plurality of pairs of rotor magnets.
  • phase offset and / or the phase offset average value during operation of the electrically commutated motor are subtracted from the position measured by the absolute-value rotor position sensor.
  • the electrically commutated motor is operated without load.
  • the electrically commutated motor is used in an electrohydraulic clutch system in which an electrohydraulic actuator, in particular a hydrostatic clutch actuator, adjusts a clutch into its position via a hydraulic line.
  • an electrohydraulic actuator in particular a hydrostatic clutch actuator
  • the load freedom can be particularly easy to set, as it is always given when the engine driven piston is in its movement at a pressure equalization opening (sniffer bore).
  • a phase voltage is measured at a current-free guided phase of the electrically commutated motor and the zero crossing of the phase voltage is compared with the position measured by the absolute value rotor position sensor, wherein the phase voltage is assigned to the measured position of the rotor which is compared with the position expected at the zero crossing of the phase voltage, wherein the phase offset is formed from the expected position and the measured position.
  • the electrically commutated motor is subjected to a block commutation. Since the block commutation represents the usual control possibility of an electrically commutated motor, the adjustment method is executable at any time during operation of the electric motor.
  • the three phases of the electrically commutated motor are each driven with a pulse-width modulated signal. The control by means of a pulse width-modulated signal allows accurate adjustment of the phase relationships with each other, so that, for example, a block commutation can be performed safely.
  • the phase offset is determined during the deactivated PWM signal.
  • FIG. 1 schematic illustration of an electrohydraulic coupling system
  • Figure 2 Example of the energization of an electric motor having a pole pair.
  • Figure 3 Representation of a phase diagram in the block commutation of an electrically commutated motor.
  • an electro-hydraulic clutch system is shown, as it is used today in motor vehicles.
  • This coupling system has an electrohydraulic actuator 1, which comprises an actuator housing 2, in which a piston 3 is movably arranged.
  • the piston 3 is driven by an electrically commutated electric motor 4, which is controlled by a control unit 5.
  • Via a hydraulic line 6, the electrohydraulic actuator 1 is connected to a coupling 7, which is adjusted in position due to the movement of the piston 3 in the electrohydraulic actuator 1.
  • the electro-hydraulic actuator 1 and the clutch 7 are arranged spatially separated in the motor vehicle.
  • the control unit 5 controls the electric motor 4 by means of a block commutation. This means that the electric motor 4, which has three phases U, V, W, so controlled is that always one phase U, V, W is de-energized, while the other phases U, V, W are energized.
  • FIG. 2 shows a schematic representation in which the three phases U, V, W are predetermined in a spatial coordinate system.
  • the electric motor 4 is formed only with a pole pair.
  • the phase U is supplied with 100% i PW signal (pulse width modulated signal), while the phases V and W are only driven with 50% PWM signal.
  • a rotor field vector adjusts, which indicates the position of the rotor in the electromagnetic field generated by the electric motor 4, as can be seen in FIG.
  • the arrow U1 characterizes the vector which adjusts itself at the controlled phase U, while the arrow W1 or the arrow V1 represent the vectors of the phases V and W.
  • the vectors U1, V1 and W1 thereby determine the orientation of the electromagnetic field, which builds up in the electrically commutated motor. From this resulting field results in a current I_Res, which flows through the phase U and affects the orientation of the rotor.
  • phase adjustment takes place via a defined energization of the phases U, V, W of the initially stationary electric motor 4.
  • a first step it is determined which position the rotor of the electric motor 4 should assume.
  • the phases U, V, W are driven according to the boundary conditions described in connection with FIG. 2 in order to achieve the expected position.
  • the position is read out by means of an absolute value rotor position sensor which determines the rotor position. The difference between the position read by the absolute value rotor position sensor and the expected position minus the number of 907 pairs results in the phase offset ⁇ .
  • This phase offset is then always subtracted during operation from the value which the absolute value rotor position sensor measures.
  • Condition for this method is that the electric motor 4 is operated without load, which means that the electric motor 4 does not apply torque at the time of determining the phase offset.
  • This can be achieved in particular in the case of an electrohydraulic actuator 1, as shown in Figure 1, set particularly easy. As always, when the piston 3 is moved past the sniffer bore 8 of the actuator housing 2, the no-load state is present.
  • the predetermined angular position for example in 90 ° -S rides electrically, for 360 e -Sch ritte mechanically, first in the positive direction of rotation Electric motor 4 and then performed in the negative direction of rotation of the electric motor 4. It must be ensured that the number of steps ⁇ 180 ° is electrically selected.
  • the phase offset angles determined in the individual steps are then averaged and input to the controller 5 for further driving the electric motor 4 during operation of the clutch system.
  • phase balance over a defined energization of the phases U, V, W of the electric motor 4 it is also possible to carry out the phase adjustment in a rotating electric motor 4.
  • the phase voltage is measured at the current-free phase.
  • the energization of the phases U, V, W is shown in a block commutation.
  • the electrical angle ⁇ of the rotor between 0 and 360 ° is shown.
  • the current flows from one phase to the other.
  • the current flows from the phase V to the phase W.
  • the phase U is energized.
  • the current flows from the phase U to the phase W, wherein the phase V remains energized.
  • phase V shows a detail of the angular range 240 to 300 ", which shows that the phase U is not subjected to any energization, the phase V being supplied with half the generator voltage of the electric motor 4, while the phase W is fed with a full generator voltage of the electric motor 4.
  • the phase V and W are driven by the PWM signal, while in the area B, the PWM signal is turned off.
  • the phase voltage is measured on the phase which is current-free. According to Figure 3, this is the phase V.
  • the measurement takes place at the time when the PWM signal is turned on, ie in the area A. At the point where the zero crossing is the phase voltage, this is compared with the position, which measures the absolute value rotor position sensor.
  • the actually determined position is compared with an expected value of the rotor position, as can be seen from the following table.
  • the absolute value rotor position sensor should indicate the expected position of the rotor. In the table, therefore, the de-energized phase is shown, wherein in the brackets the Bestromungscardi the energized phases is shown. If, in the actual measurement with the absolute-value rotor position sensor, it is determined that the rotor has an angular position of 29 °, according to the table, however, with no-current phase U and with a direction of energization from phase V For the phase W at the zero crossing of the phase voltage, an angular position of 30 ° is expected, so a phase shift of 1 ° is electrically present. This phase offset is further processed by software in the control unit 5 and utilized in the control of the electric motor 4 of the electro-hydraulic actuator 1. In the previous considerations it is assumed that the position of the rotor is always an angle.
  • the described method allows an adaptive determination of the ideal motor control to achieve the optimum engine torque.
  • This adaptation can be done at the end of the tape and / or during operation.
  • the basis for the adaptation is, inter alia, a very precise knowledge of the rotor position, which is made possible by an absolute value rotor position sensor.
  • the software-based measure can be dispensed with a mechanical adjustment during commissioning, whereby time is saved. In addition, eliminates the need for a mechanical Vorhaltes.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Abgleich eines Phasenversatzes zwischen einem Rotorlagesensor und einer Rotorlage eines elektrisch kommutierten Motors, bei welchem der Rotorlagesensor eine Position des Rotors des elektrisch kommutierten Motors misst, welche mit einer erwarteten Position verglichen wird, wobei aus dem Unterschied zwischen gemessener und erwarteter Position ein Phasenversatz gebildet wird, der zur Ansteuerung des elektrisch kommutierten Motors genutzt wird. Um einen Phasenversatz ohne großen technischen Aufwand und zeitoptimiert korrigieren zu können, wird die Position des Rotors mit einem Absolutwert-Rotorlagesensor gemessen, welche mit einem Motorparameter ins Verhältnis gesetzt wird, der die erwartete Position des Rotors charakterisiert.

Description

Verfahren zum Abgleich eines Phasen Versatzes zwischen einem Rotorlagesensor und der Rotorlage eines elektrisch kommutierten Motors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleich eines Phasenversatzes zwischen einem Rotorlagesensor und einer Rotorlage eines elektrisch kommutierten Motors, bei welchem der Rotorlagesensor eine Position des Rotors des elektrisch kommutierten Motors misst, welche mit einer erwarteten Position verglichen wird, wobei aus dem Unterschied zwischen gemessener und erwarteter Position ein Phasenversatz gebildet wird, der zur Ansteuerung des elektrisch kommutierten Motors genutzt wird.
In modernen Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, werden zunehmend automatisierte Kupplungen eingesetzt. Der Einsatz solcher Kupplungen hat den Vorteil des verbesserten Fahrkomforts und führt zu dem weiteren Vorteil, dass häufiger in Gängen mit langer Übersetzung gefahren werden kann. Die dabei verwendeten Kupplungen sind in hydraulischen Kupplungssystemen eingesetzt, bei welchen ein elektrohydra ulischer Aktor, der von einem elektrisch kommutierten Motor angetrieben wird, über eine Hydraulikleitung mit der Kupplung verbunden ist.
Um den Fahrkomfort im Fahrzeug zu verbessern, muss die von einem Rotorlagesensor gemessene Position mit der tatsächlich von dem Rotor des Elektromotors eingenommenen Position abgeglichen werden. Dazu ist ein Verfahren bekannt, bei welchem der Elektromotor durch einen zweiten Elektromotor fremd angetrieben wird. Dabei werden gleichzeitig die Phasenspannung an den drei Phasen des Elektromotors und die Rotorlage des Elektromotors er- fasst. Die Rotorlage wird anhand von drei versetzt zueinander geschalteten Halisensoren er- fasst. Die von den Hallsensoren gelieferten Flanken werden mit den Signalen der Phasenspannung der drei verschiedenen Phasen des Elektromotors abgeglichen. Dabei wird davon ausgegangen, dass die Phasenspannungen eine annähernd sinusförmige Form aufweisen. Wird dabei festgestellt, dass das Maximum jeder Schwingung der Phasenspannung nicht genau zwischen zwei Flanken zweier Hallsensoren ausgebildet ist, werden die Hallsensoren per Hand nach justiert, so dass die genannte Bedingung erfüllt ist und der so aufgetretene Phasenversatz am Bandende zuverlässig korrigiert wird. Eine solche mechanische Einstellung erfordert jedoch sehr viel Zeit bei der Inbetriebnahme und bedarf eines mechanischen Vorhaltes. Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei welchem der Phasenversatz zwischen einem Rotorlagesensor und der Rotorlage eines elektrisch kommu- tierten Motors zeitoptimiert sowohl bei der Inbetriebnahme als auch während des Betriebes des Elektromotors korrigiert werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Position des Rotors mit einem Absolutwert-Rotorlagesensor gemessen wird, welche mit einem Motorparameter in Verhältnis gesetzt wird, der die erwartete Position des Rotors charakterisiert. Dies hat den Vorteil, dass durch den Einsatz eines solchen Absolutwert-Rotorlagesensors der Versatz, der im Zusammenbau des Motors mit dem Rotorlagesensor auftritt, automatisch während des Betriebes korrigiert werden kann. Ein solcher automatischer Abgleich zwischen der, von dem Absolutwert-Rotorlagesensor gelieferten Position des Rotors und der erwarteten Rotorposition ist somit sowohl während des Betriebes als auch bei der In etriebnahme des Elektromotors zuverlässig durchführbar. Ein mechanischer Vorhalt für die Bandendejustierung entfällt somit. Außerdem wird Zeit bei der Herstellung eingespart. Während der Justierung ist zu jedem Zeitpunkt das volle Moment des Elektromotors nutzbar.
Vorteilhafterweise wird der elektrisch kommutierte Motor zur Einstellung einer fest vorgegebenen, erwarteten Position entsprechend bestromt und anschließend die von dem Rotor tatsächlich eingenommene Position durch den Absolutwert-Rotorlagesensor ermittelt, wobei eine Differenz zwischen der fest vorgegebenen Position und der von dem Rotor tatsächlich eingenommenen und von dem Absolutwert-Rotorlagesensor ermittelten Position gebildet wird, welche den Phasenversatz darstellt. Dies ermöglicht eine adaptive Bestimmung der idealen E- lektromotoransteuerung, um das optimale Motormoment des Elektromotors zu erzielen.
Grundlage für die Adaption ist dabei eine sehr genaue Kenntnis der Rotorlage, welche durch die Verwendung des Absolutwert-Rotorlagesensors gewährleistet wird. Durch diese rein softwaremäßige Maßnahme kann auf eine mechanische Einstellung per Hand verzichtet werden.
In einer Ausgestaltung wird der Phasenversatz für mehrere vorgegebene Positionen des elektrisch kommutierten Motors ermittelt, wobei aus den, zu den mehreren vorgegebenen Positionen ermittelten Phasenversätzen ein Phasenversatzmittelwert bestimmt wird, welcher zur Ansteuerung des elektrisch kommutierten Motors genutzt wird. Die Ermittlung eines Phasenversatz m ittelwertes bietet sich insbesondere bei solchen Elektromotoren an, welche mehrere Paare von Rotormagneten besitzen. Damit werden die Toleranzen der Phasen und der Rotormagnete beim elektrisch kommutierten Motor in die Bestimmung des Phasenversatzes mit einbezogen, wodurch alle Einflussmöglichkeiten auf den Phasenversatz berücksichtigt werden.
In einer Weiterbildung werden der Phasenversatz und/oder der Phasen versatzm ittelwert im Betrieb des elektrisch kommutierten Motors von der vom Absolutwert-Rotorlagesensor gemessenen Position abgezogen. Mit dieser einfachen softwaremäßige Maßnahme kann der Abgleich des Phasenversatzes ohne weiteren großen Aufwand während des Betriebes des Elektromotors ausgeführt werden.
In einer Variante wird der elektrisch kommutierte Motor lastfrei betrieben. Dadurch, dass der elektrisch kommutierte Motor kein Moment abgibt, wird sichergestellt, dass zum Zeitpunkt der Ermittlung der tatsächlich vom Rotor eingenommenen Position durch den Absolutwert- Rotorlagesensor keine Verfälschungen auftreten.
Vorteilhafterweise wird der elektrisch kommutierte Motor in einem elektrohyd raulischen Kupplungssystem verwendet, bei welchem ein elektrohydraulischer Aktor, insbesondere ein hydrostatischer Kupplungsaktor, über eine Hydraulikleitung eine Kupplung in deren Position verstellt. Bei dem Einsatz des Motors in einem solchen elektrohyd raulischen Kupplungssystem lässt sich die Lastfreiheit besonders einfach einstellen, da sie immer dann gegeben ist, wenn der durch den Motor angetriebene Kolben sich in seiner Bewegung an einer Druckausgleichsöffnung (Schnüffelbohrung ) befindet.
In einer anderen Ausgestaltung wird während des Betriebes des elektrisch kommutierten Motors eine Phasenspannung an einer stromfrei geführten Phase des elektrisch kommutierten Motors gemessen und der Nulldurchgang der Phasenspannung mit der, von dem Absolutwert- Rotorlagesensor gemessenen Position abgeglichen, wobei die Phasenspannung der gemessenen Position des Rotors zugeordnet wird, welche mit der beim Nulldurchgang der Phasenspannung erwarteten Position verglichen wird, wobei aus der erwarteten Position und der gemessenen Position der Phasenversatz gebildet wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass es gleichsam bei einem sich drehenden Motor durchgeführt werden kann.
In einer Variante wird der elektrisch kommutierte Motor mit einer Blockkommutierung beaufschlagt. Da die Blockkommutierung die übliche Ansteuermöglichkeit eines elektrisch kommutierten Motors darstellt, ist das Abgleichverfahren jederzeit im Betrieb des Elektromotors ausführbar. Vorteilhafterweise werden die drei Phasen des elektrisch kommutierten Motors mit jeweils einem pulsweiten modulierten Signal angesteuert. Die Ansteuerung mittels eines pulsweiten- modulierten Signales erlaubt eine genaue Einstellung der Phasenbeziehungen untereinander, so dass beispielsweise eine Blockkommutierung sicher ausgeführt werden kann.
In einer Ausgestaltung wird der Phasenversatz während des deaktivierten PWM-Signals ermittelt.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigt:
Figur 1 : Prinzipdarstellung eines elektrohydrauüschen Kupplungssystems,
Figur 2: Beispiel für die Bestromung eines Elektromotors, welcher ein Polpaar aufweist.
Figur 3: Darstellung eines Phasendiagramms bei der Blockkommutierung eines elektrisch kommutierten Motors.
Gleiche Merkmale werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
In Figur 1 ist ein elektrohydraulisches Kupplungssystem dargestellt, wie es heute in Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt. Dieses Kupplungssystem weist einen elektrohydrauüschen Aktor 1 auf, welcher ein Aktorgehäuse 2 umfasst, in dem ein Kolben 3 beweglich angeordnet ist. Der Kolben 3 wird dabei von einem elektrisch kommutierten Elektromotor 4 angetrieben, der von einem Steuergerät 5 angesteuert wird. Über eine Hydraulikleitung 6 ist der elektrohydrau- lische Aktor 1 mit einer Kupplung 7 verbunden, welche aufgrund der Bewegung des Kolbens 3 im elektrohydrauüschen Aktor 1 in ihrer Position verstellt wird. Der elektro hyd aulische Aktor 1 und die Kupplung 7 sind dabei räumlich getrennt im Kraftfahrzeug angeordnet.
Das Steuergerät 5 steuert den Elektromotor 4 mittels einer Blockkommutierung an. Das bedeutet, dass der Elektromotor 4, welcher über drei Phasen U, V, W verfügt, so angesteuert wird, dass immer eine Phase U, V, W stromlos ist, während die anderen Phasen U, V, W bestromt werden.
In Figur 2 ist eine Prinzipdarstellung zu sehen, in welcher in einem räumlichen Koordinatensystem die drei Phasen U, V, W vorgegeben sind. Beim vorgegebenen Beispiel wird davon ausgegangen, dass der Elektromotor 4 nur mit einem Polpaar ausgebildet ist. Bei einer festen Kommutierung wird die Phase U mit 100%i PW -Signal (pulsweiten moduliertes Signal) beaufschlagt, während die Phasen V und W jeweils nur mit 50 % PWM-Signal angesteuert werden. Bei dieser Ansteuerung stellt sich ein Rotor-Feld-Vektor ein, der die Position des Rotors in dem von dem Elektromotor 4 erzeugten elektromagnetischen Feld anzeigt, wie er aus der Figur 2 ersichtlich ist. Der Pfeil U1 charakterisiert den sich an der angesteuerten Phase U einstellenden Vektor, während der Pfeil W1 bzw. der Pfeil V1 die Vektoren der Phasen V und W darstellen. Die Vektoren U1 , V1 und W1 bestimmen dabei die Ausrichtung des elektromagnetischen Feldes, welches sich in dem elektrisch kommutierten Motor aufbaut. Aus diesem resultierenden Feld ergibt sich ein Strom l_Res, der durch die Phase U fließt und die Ausrichtung des Rotors beeinflusst.
Zunächst soll beschrieben werden, wie ein Phasenabgleich über eine definierte Bestromung der Phasen U, V, W des zunächst stillstehenden Elektromotors 4 erfolgt. In einem ersten Schritt wird festgelegt, welche Position der Rotor des Elektromotors 4 einnehmen soll. Anschließend werden die Phasen U, V, W entsprechend der im Zusammenhang mit Figur 2 beschriebenen Randbedingungen angesteuert, um die erwartete Position zu erreichen. Danach wird abgewartet, bis der Rotor des Elektromotors 4 wieder zur Ruhe gekommen ist. Nun wird die Position mittels eines Absolutwert-Rotorlagesensors, der die Rotorlage bestimmt, ausgelesen. Die Differenz der von dem Absolutwert- Rotorlagesensor ausgelesenen Position und der erwarteten Position abzüglich 907Polpaarzahl ergibt den Phasenversatz Δ .
Δα = (aSensor - aVorgabe ) - {90°/ Polpaar)
Dieser Phasenversatz wird dann im Betrieb immer von dem Wert abgezogen, welchen der Absolutwert-Rotorlagesensor misst.
Bedingung für dieses Verfahren ist, dass der Elektromotor 4 lastfrei betrieben wird, was bedeutet, dass der Elektromotor 4 zum Zeitpunkt der Bestimmung des Phasenversatzes kein Drehmoment aufbringt. Dies lässt sich insbesondere bei einem elektrohydraulischen Aktor 1 , wie er in Figur 1 dargestellt ist, besonders einfach einstellen. Da immer dann, wenn der Kolben 3 an der Schnüffelbohrung 8 des Aktorgehäuses 2 vorbeibewegt wird, der lastfreie Zustand vorhanden ist.
Um die Toleranzen der Phasen U, W, V und der Rotormagnete des elektrisch kommutierten Motors 4 mit zu betrachten, kann die vorgegebene Winkelposition, z.B. in 90°-Sch ritten elektrisch, für 360e-Sch ritte mechanisch, zunächst in die positive Drehrichtung des Elektromotors 4 und anschließend in die negative Drehrichtung des Elektromotors 4 durchgeführt werden. Dabei ist sicherzustellen, dass die Schrittzahl <180° elektrisch gewählt wird. Die Phasen- versatzwinkel, die in den einzelnen Schritten ermittelt wurden, werden anschließend gemittelt und in das Steuergerät 5 zur weiteren Ansteuerung des Elektromotors 4 während des Betriebs des Kupplungssystems eingegeben.
Neben dem soeben erläuterten Phasenabgleich über eine definierte Bestromung der Phasen U, V, W des Elektromotors 4 besteht weiterhin die Möglichkeit den Phasenabgleich bei einem sich drehenden Elektromotor 4 auszuführen. Während des Betriebs des Elektromotors 4, in welchem dieser mit einer Blockkommutierung angesteuert wird, bei welcher immer eine Phase stromfrei ist, wird die Phasenspannung an der stromfreien Phase gemessen. In Figur 3 ist die Bestromung der Phasen U, V, W bei einer Blockkommutierung dargestellt. In dem oberen Teil der Figur 3 ist der elektrische Winkel φ des Rotors zwischen 0 und 360° dargestellt. Darunter sind die Phasen U, V, W, die mittels eines PW -Signafs angesteuert werden, und die Amplituden der jeweiligen Phasenspannung während der einzelnen Ansteuerphasen dargestellt. Dabei ist ersichtlich, wie der Strom von einer Phase zur anderen Phase fließt. So fließt in dem Winkel φ zwischen 0 und 60° der Strom von der Phase V zur Phase W. Die Phase U ist dabei unbestromt .Bei dem sich anschließenden Winkel von 60 bis 120° fließt der Strom von der Phase U zu der Phase W, wobei die Phase V unbestromt bleibt.
Im unteren Teil der Figur 3 ist ein Ausschnitt aus dem Winkelbereich 240 bis 300" elektrisch dargestellt. Diesem ist zu entnehmen, dass die Phase U keiner Bestromung unterliegt. Die Phase V ist dabei mit der halben Generatorspannung des Elektromotors 4 beaufschlagt, während die Phase W mit einer vollen Generatorspannung des Elektromotors 4 gespeist wird. Wie der Figur 3 zu entnehmen ist, werden im Bereich A die Phase V und W von dem PWM-Signal angesteuert, während im Bereich B das PWM-Signal abgeschaltet ist. lm vorliegenden Fall wird die Phasenspannung an der Phase gemessen, die stromfrei ist Gemäß Figur 3 ist dies die Phase V. Die Messung erfolgt zu dem Zeitpunkt, wo das PWM- Signal angeschaltet ist, also im Bereich A. An der Stelle, wo der Nulldurchgang der Phasenspannung liegt, wird dies mit der Position, welche der Absolutwert-Rotorlagesensor misst, abgeglichen. Somit wird über die Phasenspannung eine Information über die Position des Rotors des Elektromotors 4 hergestellt. Um nun festzustellen, ob ein Phasenversatz vorhanden ist, wird die tatsächlich festgestellte Position mit einem erwarteten Wert der Rotorposition verglichen, wie er aus der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen ist.
Figure imgf000008_0001
Zu dem Zeitpunkt, wo ein Phasenspannungsnulldurchgang detektiert wird, soll der Absolutwert-Rotorlagesensor die erwartete Position des Rotors anzeigen. In der Tabelle ist daher die unbestromte Phase dargestellt, wobei in den Klammern die Bestromungsrichtung der bestromten Phasen dargestellt ist. Wird nun bei der tatsächlichen Messung mit dem Absolutwert-Rotorlagesensor festgestellt, dass der Rotor eine Winkelposition von 29° aufweist, laut Tabelle aber bei unbestromter Phase U und bei einer Bestromungsrichtung von der Phase V zur Phase W beim Nulldurchgang der Phasenspannung eine Winkelposition von 30° erwartet wird, so ist ein Phasenversatz von 1° elektrisch vorhanden. Auch dieser Phasenversatz wird softwaremäßig im Steuergerät 5 weiterverarbeitet und bei der Ansteuerung des Elektromotors 4 des elektrohydraulischen Aktors 1 verwertet. Bei den vorangegangenen Betrachtungen wird davon ausgegangen, dass es sich bei der als Position bezeichneten Rotorlage immer um einen Winkel handelt.
Das erläuterte Verfahren ermöglicht eine adaptive Bestimmung der idealen Motoransteuerung um das optimale Motormoment zu erzielen. Diese Adaption kann am Bandende und/oder im Betrieb erfolgen. Grundlage für die Adaption ist u.a. eine sehr genaue Kenntnis der Rotorlage, was durch einen Absolutwert-Rotorlagesensor ermöglicht wird. Durch die softwareseitige Maßnahme kann auf eine mechanische Einstellung bei der Inbetriebnahme verzichtet werden, wodurch Zeit eingespart wird. Außerdem entfällt der Bedarf eines mechanischen Vorhaltes.
Bezuqszeichenliste
1 Aktor
2 Aktorgehäuse
3 Kolben
4 Elektromotor
5 Steuergerät
6 Hydraulikleitung
7 Kupplung
8 Schnüffelbohrung
U Phase
V Phase
W Phase
A Bereich
B Bereich
φ Winkel des Rotors
Δα Phasenversatz

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Abgleich eines Phasenversatzes zwischen einem Rotorlagesensor und einer Rotorlage eines elektrisch kommutierten Motors, bei welchem der Rotorlagesensor eine Position des Rotors des elektrisch kommutierten Motors (4) misst, welche mit einer erwarteten Position verglichen wird, wobei aus dem Unterschied zwischen gemessener und erwarteter Position ein Phasenversatz gebildet wird, der zur Ansteuerung des elektrisch kommutierten Motors (4) genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Rotors mit einem Absolutwert-Rotorlagesensor gemessen wird, welche mit einem Motorparameter ins Verhältnis gesetzt wird, der die erwartete Position des Rotors charakterisiert.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch kommutierte Motor (4) zur Einstellung einer fest vorgegebenen, erwarteten Position entsprechend bestromt wird und anschließend die von dem Rotor tatsächlich eingenommene Position durch den Absolutwert-Rotorlagesensor ermittelt wird, wobei eine Differenz zwischen der fest vorgegebenen, erwarteten Position und der von dem Rotor tatsächlich eingenommenen und von dem Absolutwert-Rotorlagesensor ermittelten Position gebildet wird, welche den Phasenversatz dargestellt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenversatz für mehrere vorgegebene Positionen des elektrisch kommutierten Motors (4) ermittelt wird, wobei aus den zu den mehreren vorgegebenen Positionen ermittelten Phasenversätze ein Pha- senversatzmittelwert bestimmt wird, welcher zur Ansteuerung des elektrisch kommutierten Motors (4) genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenversatz und/oder der Phasenversatzmittelwert im Betrieb des elektrisch kommutierten Motors (4) von der vom Absolutwert-Rotorlagesensor gemessenen Position abgezogen wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch kommutierte Motor (4) lastfrei betrieben wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch kornmutierte Motor (4) in einem elektrohydraulischen Kupplungssystem verwendet wird, bei welchem ein elektrohydraulischer Aktor (1), insbesondere ein hydrostatischer Kupplungsaktor, über eine Hydraulikleitung (6) eine Kupplung (7) in deren Position verstellt.
7. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebes des elektrisch kommutierten Motors (4) eine Phasenspannung an einer stromfrei geführten Phase des elektrisch kommutierten Motors (4) gemessen wird und der Nulldurchgang der Phasenspannung mit dem von dem Absolutwert-Rotorlagesensor gemessenen Position abgeglichen wird, wobei die Phasenspannung der gemessenen Position des Rotors zugeordnet wird, welche mit einer beim Nultdurchgang der Phasenspannung der un- bestromten erwarteten Position verglichen wird, wobei aus der erwarteten Position und der gemessenen Position der Phasenversatz gebildet wird.
8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch kommutierte Motor (4) mit einer Blockkommutierung beaufschlagt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Phasen des elektrisch kommutierten Motors (4) mit einem pulsweitenmodulierten Signal angesteuert werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenversatz während des deaktivierten pulsweitenmodulierten Signals ermittelt wird.
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