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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Korrigieren eines Messwertes eines Drehwinkels eines Rotors einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Rotors einer Synchronmaschine.
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Zur Steuerung einer Synchronmaschine, insbesondere einer Synchronmaschine in einem Elektro- und/oder Hybridfahrzeugs werden Phasenströme, Erregerstrom sowie Drehwinkel eines Rotors der Synchronmaschine gemessen. Der Drehwinkel des Rotors wird üblicherweise mittels eines Drehwinkelsensors bestimmt. Ein solcher Drehwinkelsensor kann beispielsweise ein Sensorelement und eine Sensorscheibe aufweisen, wobei die Sensorscheibe eine Signalspur mit einer bekannten Form hat. Ist die Signalspur beispielsweise sinusförmig, so liefert der Drehwinkelsensor ein sinusförmiges Signal. Meist weist ein Drehwinkelsensor mit einer sinusförmigen Signalspur ein weiteres Sensorelement auf, welches in einem Abstand von 90° zu dem ersten Sensorelement angebracht ist und daher ein cosinusförmiges Signal liefert. Aus diesen beiden Signalen, d.h. dem Sinussignal und dem Cosinussignal kann der Drehwinkel unter Verwendung des Arcustangens berechnet werden. Der Drehwinkel des Rotors der Synchronmaschine kann insbesondere für eine feldorientierte Regelung der Synchronmaschine benötigt werden. Insbesondere kann ein Drehwinkelsensorsignal mittels eines Filters gefiltert werden, bevor es an eine Regelung einer Synchronmaschine gegeben wird, da beispielsweise eine Qualität der Regelung einer Synchronmaschine wesentlich davon abhängt, wie genau der gemessene Drehwinkel des Rotors dem tatsächlichen Drehwinkel des Rotors entspricht. Praktisch verhält sich ein üblicher, verwendeter Drehwinkelsensor aber nicht ideal. Das heißt, dass typischerweise Drehwinkelfehler auftreten. Insbesondere eine taumelnde Sensorscheibe führt zu starken Winkelfehlern, die sich unter Umständen einmal pro mechanische Umdrehung des Rotors wiederholen. Weitere Ursachen für Abweichungen können insbesondere ein nicht idealen Verlauf einer sinusförmigen Signalspur und/oder eine nicht exakte Phasenverschiebung zwischen einem sinusförmigen Signal und einem cosinusförmigen Signal und/oder Offsets auf den Signalen und/oder unterschiedliche Signalamplituden sein. Mittels einer Vorgabe einer geeigneten Toleranz bei einer Fertigung der Drehwinkelsensoren und/oder einer Justage bei einem Einbau der Drehwinkelsensoren kann die Abweichung zwischen dem gemessenen Drehwinkel des Rotors und dem tatsächlichen Drehwinkel des Rotors reduziert werden.
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Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, welche eine verbesserte Regelung einer Synchronmaschine ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem ersten beispielhaften Aspekt wird ein Verfahren zum Korrigieren eines Messwertes eines Drehwinkels eines Rotors einer elektrischen Maschine, insbesondere eines Rotors einer Synchronmaschine, bereitgestellt, welches ein Messen eines Wertes eines Sensorsignals, wobei der Wert des Sensorsignals indikativ für einen Drehwinkel des Rotors ist, ein Bestimmen des Drehwinkels des Rotors basierend auf dem gemessenen Wert des Sensorsignals, und ein Korrigieren des gemessenen Wertes des Sensorsignals um einen Korrekturwert aufweist, wobei der Korrekturwert abhängig von dem Drehwinkel des Rotors ist und wobei der Korrekturwert in einer Korrekturtabelle hinterlegt ist. Die elektrische Maschine kann ein Antrieb eines Elektrofahrzeuges bzw. Hybridfahrzeuges sein.
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Ein Sensorsignal, das indikativ für einen Drehwinkel eines Rotors ist, kann insbesondere ein Sensorsignal eines Drehwinkelsensors sein. Ein Drehwinkelsensor kann beispielsweise einen Drehwinkel bezogen auf eine mechanische Umdrehung des Rotors bestimmen.
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Ferner kann ein Drehwinkelsensor auch einen Drehwinkel des Rotors bezogen auf eine elektrische Umdrehung des Rotors bestimmen. Beispielsweise kann eine volle mechanische Umdrehung eines Rotors eines Elektromotors, welcher n Polpaare aufweist, aus n elektrischen Umdrehungen bestehen. Der Messwert des Sensorsignals kann eine sinusförmige Abhängigkeit und/oder eine cosinusförmige Abhängigkeit haben.
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Insbesondere kann ein Korrekturwert abhängig von einem Drehwinkel sein, wobei der Drehwinkel auf eine mechanische Umdrehung des Rotors bezogen ist. Beispielsweise kann in einer Korrekturtabelle zu jedem mechanischen Drehwinkel ein zugehöriger Korrekturwert hinterlegt sein.
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Gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt wird eine Korrekturvorrichtung bereitgestellt, welche einen ersten Signaleingang zum Empfangen eines Sensorsignals, wobei ein Wert des Sensorsignals indikativ für einen Drehwinkel eines Rotors ist, eine Winkelerfassungseinheit bzw. eine Auswerteeinheit, welche den Drehwinkel des Rotors basierend auf dem Wert des Sensorsignals bestimmt, und eine Korrektureinheit aufweist, welche den Wert des Sensorsignals um einen Korrekturwert korrigiert, wobei der Korrekturwert abhängig von dem Drehwinkel des Rotors ist und wobei der Korrekturwert in einer Korrekturtabelle hinterlegt ist.
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Insbesondere kann es für eine Regelung einer Synchronmaschine notwendig sein, dass die Sensorsignale, beispielsweise eines Drehwinkelsensors, gefiltert und verarbeitet werden, bevor sie für die Regelung der Synchronmaschine verwendet werden. Ferner kann ein Filter, welches zum Filtern der Sensorsignale verwendet wird, eine Korrektureinheit sein, die den Wert des Sensorsignals um einen Korrekturwert korrigiert.
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Gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt wird eine Motorsteuerung für ein Fahrzeug zum Verwenden eines Verfahrens gemäß einem exemplarischen Aspekt bereitgestellt.
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Gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt wird ein computerlesbares Speichermedium bereitgestellt, in dem ein Programm gespeichert ist, das, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einem exemplarischen Aspekt eingerichtet ist.
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Gemäß einem weiteren beispielhaften Aspekt wird ein Programm-Element bereitgestellt, das, wenn es von einem Prozessor ausgeführt wird, zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einem exemplarischen Aspekt eingerichtet ist.
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Unter dem Begriff „Korrekturwert“ kann insbesondere ein Wert verstanden werden, der von einem gemessenen Wert abgezogen werden muss, um einen tatsächlichen Wert zu erhalten.
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Ein Vorteil des Verfahrens kann darin bestehen, dass mechanische, elektrische und/oder elektronische Unzulänglichkeiten eines Drehwinkelsensors, der zur Bestimmung des Drehwinkels des Rotors genutzt wird, ausgeglichen werden können. Ferner kann ein Vorteil sein, dass ein Drehwinkels eines Rotors mittels vorhandener Signalen bestimmt werden kann. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens kann möglicherweise sein, dass größere mechanische Toleranzen bei einer Fertigung von Drehwinkelsensoren bzw. bei der Fertigung einer Signalspur eines Drehwinkelsensors möglich sein können. Somit ist es auch möglich, auf qualitativ sehr hochwertige Winkelsensoren, die eine hohe Genauigkeit garantieren, zu verzichten und preiswertere Winkelsensoren einzusetzen. Ferner kann ein weiterer Vorteil sein, dass auch Unregelmäßigkeiten eines Sensors korrigiert werden können, welche beispielsweise nicht mittels einer mechanischen Justage beim Einbau des Drehwinkelsensors behoben werden können. Insbesondere kann ein Vorteil sein, dass eine Korrektur eines Messwertes mittels eines in einer Korrekturtabelle hinterlegten Korrekturwertes unabhängig von einer Drehzahl einer Synchronmaschine möglich sein kann. Mittels des so korrigierten Wertes des Drehwinkels kann die Regelung einer Maschine insbesondere einer Synchronmaschine verbessert werden.
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Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass Ausführungsformen mit Bezug auf unterschiedliche Gegenstände beschrieben werden. Insbesondere sind einige Ausführungsformen mit Vorrichtungsansprüchen und andere Ausführungsformen mit Verfahrensansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die in Zusammenhang mit einem Typ von Gegenstand beschrieben werden, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die in Zusammenhang mit unterschiedlichen Typen von Gegenständen beschrieben werden.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens weist das Verfahren ferner ein Überschreiben der Korrekturtabelle auf.
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Insbesondere kann ein Vorteil einer überschreibbaren Korrekturtabelle sein, dass die Korrekturtabelle einfach geändert werden kann. Beispielsweise kann sich ein von dem Drehwinkel des Rotors abhängiger Korrekturwert über die Zeit ändern, was mittels einer überschreibbaren Korrekturtabelle, d.h. einer Aktualisierung, kompensiert werden kann. Beispielsweise können Verschleißerscheinungen zu einer Veränderung eines Drehwinkelsensorsignals führen, welche mittels einer aktualisierten Korrekturtabelle kompensiert werden können.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens weist das Verfahren ferner ein Bestimmen des Korrekturwertes mittels eines Filters und ein Hinterlegen des bestimmten Korrekturwertes in der Korrekturtabelle auf.
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Das Filter kann ein Filter 2. Ordnung sein, beispielsweise ein so genannter Observer sein. Das Filter, welches einen Korrekturwert bestimmt, kann beispielsweise ein weiteres Filter sein. Eine andere Möglichkeit kann sein, das Filter zu verwenden, das auch die Drehwinkelsensorsignale filtert, um den Korrekturwert zu bestimmen. Insbesondere kann ein Filter ein Modell eines idealen Drehwinkelverlaufs enthalten und einen tatsächlichen Drehwinkelverlauf mit dem idealen Drehwinkelverlauf vergleichen. Die Differenz zwischen dem tatsächlichen Drehwinkel und dem idealen Drehwinkel kann abgegriffen und als Korrekturwert in der Korrekturtabelle hinterlegt werden. Ein Vorteil der beispielhaften Ausführungsform kann insbesondere sein, dass beispielsweise die Korrekturtabelle an Abnutzungserscheinungen und/oder einen Temperatureinfluss adaptiert werden kann. Ferner kann ein Vorteil sein, dass ein Korrekturwert aus einem vorhandenen Signal bestimmt werden kann. Wird das Filter, das die Drehwinkelsensorsignale filtert zum Bestimmen eines Korrekturwertes verwendet, so kann ein Vorteil sein, dass keine weiteren Komponenten benötigt werden. Wird ein weiteres Filter verwendet, so kann ein Vorteil sein, dass das Filter und das weitere Filter unterschiedliche Grenzfrequenzen haben können.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Korrekturwert abhängig von einem nicht korrigierten oder unkorrigierten Drehwinkel des Rotors in der Korrekturtabelle hinterlegt.
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Insbesondere kann der Drehwinkel des Rotors aus dem gemessenen Wert des Sensorsignals bestimmt werden. Ein Vorteil kann insbesondere sein, dass somit der Korrekturwert einfach erhalten werden kann, da er anhand des gemessenen Wert des Sensorsignals, welcher fehlerbehaftet sein kann, in der Tabelle aufgefunden werden kann.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Korrekturwert abhängig von einem korrigierten Drehwinkel des Rotors in der Korrekturtabelle hinterlegt.
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Insbesondere kann der Drehwinkel des Rotors aus dem korrigierten Wert des Sensorsignals bestimmt werden.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Korrekturwert nur dann in der Korrekturtabelle hinterlegt, falls vorgegebene Bedingungen vorliegen.
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Insbesondere können die vorgegebenen Bedingungen so gewählt sein, dass möglichst ideale Arbeitsbedingungen für ein Filter vorliegen. Beispielsweise kann das Filter eine Grenzfrequenz haben, unterhalb derer das Filter nicht filtern kann. Eine Bedingung kann daher sein, dass die Sensorsignale größer als eine vorgegebene Frequenz sind. Ferner kann es sein, dass ein Filter mit einer Verzögerung auf ein Ändern einer Sensorsignalfrequenz reagiert. Daher kann eine weitere Bedingung sein, dass eine Sensorsignalfrequenz sich nicht ändert bzw. keiner Dynamik unterliegt. Ein Vorteil kann sein, dass sichergestellt werden kann, dass sich das Filter, welches den Korrekturwert bestimmt, in einem optimalen Arbeitsbereich befindet.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens ist die vorgegebene Bedingung aus der Gruppe ausgewählt, die aus den folgenden Elementen besteht: der bestimmte Korrekturwert ist kleiner als ein vorgegebener Schwellwert, der bestimmte Korrekturwert wechselt mit einer vorgegebenen Häufigkeit das Vorzeichen, ein Betrag einer Drehzahl der Synchronmaschine ist größer als ein vorgegebener Schwellwert, ein Betrag eines Drehmoments der Synchronmaschine ist zeitlich stabil.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Korrekturvorrichtung ein Filter auf, welches den Korrekturwert bestimmt. Ferner ist die Korrekturvorrichtung eingerichtet, den bestimmten Korrekturwert in der Korrekturtabelle zu hinterlegen.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Korrekturvorrichtung eingerichtet, den Korrekturwert nur dann in der Korrekturtabelle zu hinterlegen, falls vorgegebene Bedingungen vorliegen.
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Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Motorsteuerung ist eine vorgegebene Bedingung aus der Gruppe ausgewählt, die aus folgenden Elementen besteht: der bestimmte Korrekturwert ist kleiner als ein vorgegebener Schwellwert, der bestimmte Korrekturwert wechselt mit einer vorgegebenen Häufigkeit das Vorzeichen, ein Betrag einer Drehzahl eines Motors des Fahrzeugs ist größer als ein vorgegebener Schwellwert, ein Betrag des Drehmoments des Motors des Fahrzeugs ist zeitlich stabil.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des oben beschriebenen Verfahrens sind, soweit im Übrigen auf die oben beschriebene Vorrichtung beziehungsweise auf die oben beschriebene Motorsteuerung übertragbar, auch als vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung beziehungsweise der Motorsteuerung anzusehen.
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Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden beispielhaften Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen. Die einzelnen Figuren der Zeichnung dieser Anmeldung sind lediglich als schematisch anzusehen.
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1 zeigt eine Fahrzeugkonfiguration eines Fahrzeugs mit Synchronmotor.
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2 zeigt einen idealen Signalverlauf eines Drehwinkelsensors eines Synchronmotors sowie einen idealen Verlauf eines erfassten Drehwinkels.
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3 zeigt eine Regelstruktur für eine Regelung eines Synchronmotors.
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4 zeigt einen Drehwinkelsensor.
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5 zeigt einen realen Signalverlauf eines Drehwinkelsensors.
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6 zeigt einen realen Winkelfehlerverlauf.
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7 zeigt eine Regelstruktur für eine Regelung eines Synchronmotors mit einer Winkelkorrektur.
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8 zeigt einen Signalflussplan zum Korrigieren eines Messwertes eines Drehwinkels gemäß einer exemplarischen Ausführungsform.
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9 zeigt einen Signalflussplan zum Korrigieren eines Messwertes eines Drehwinkels gemäß einer exemplarischen Ausführungsform.
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10 zeigt einen Signalflussplan zum Korrigieren eines Messwertes eines Drehwinkels gemäß einer exemplarischen Ausführungsform.
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11 zeigt einen Signalflussplan zum Korrigieren eines Messwertes eines Drehwinkels gemäß einer exemplarischen Ausführungsform.
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Es wird darauf hingewiesen, dass Merkmale bzw. Komponenten von unterschiedlichen Ausführungsformen, die mit den entsprechenden Merkmalen bzw. Komponenten der Ausführungsform nach gleich oder zumindest funktionsgleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen oder mit einem Bezugszeichen versehen sind, welches sich lediglich in seiner ersten Ziffer von dem Bezugszeichen eines (funktional) entsprechenden Merkmals oder einer (funktional) entsprechenden Komponente unterscheidet. Zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen werden bereits anhand einer vorher beschriebenen Ausführungsform erläuterte Merkmale bzw. Komponenten an späterer Stelle nicht mehr im Detail erläutert.
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Ferner wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten darstellen. Insbesondere ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier explizit dargestellten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind.
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1 zeigt eine Fahrzeugkonfiguration eines Fahrzeugs mit einem Synchronmotor 155, zum Beispiel ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug. Der Synchronmotor ist mittels einer Motoraufhängung 157 befestigt und kann mittels einer Achswelle 159 die Räder 160 des Fahrzeugs antreiben. Die Achswelle 159 kann ferner mittels eines Antriebsstranges 158 mit dem Synchronmotor 155 verbunden sein. Der Antriebsstrang kann beispielsweise ein Getriebe, eine Kupplung, ein Verbrennungsmotor sowie Nebenaggregate aufweisen. Eine Motorsteuerung 150 misst Phasenströme 151 und einen Erregerstrom 152, welche von einer Leistungselektronik 156 an den Synchronmotor 155 bereitgestellt werden. Ferner bestimmt die Motorsteuerung 120 mittels eines Drehwinkelsensors 154 des Synchronmotors 155 einen Drehwinkel 153 eines Rotors des Synchronmotors 155.
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Der obere Graph in 2 zeigt einen idealen Verlauf der Signale 172 eines Drehwinkelsensors. Auf der x-Achse 171 ist dabei die Zeit aufgetragen, während die y-Achse eine Signalstärke in Volt darstellt. Dabei zeigt eines der Signale einen sinusförmigen Verlauf und das andere einen cosinusförmigen Verlauf. Die Phasenverschiebung zwischen den beiden Signalen beträgt exakt 90° und beide Signale weisen eine gleiche Amplitude auf. Aus den beiden Signalen 172 kann mittels des Arcustangens der Drehwinkel berechnet werden. Der untere Graph in 2 zeigt ein Signal, das einem zeitlichen Verlauf 182 des aus den Signalen 172 bestimmten Drehwinkels entspricht. Dabei ist wiederum auf der x-Achse 181 die Zeit und auf der y-Achse 183 die Signalstärke in Volt aufgetragen.
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3 zeigt ein Blockdiagramm einer Regelung für eine Synchronmaschine gemäß dem Stand der Technik. Von einer Stromsollwerteinheit 202 werden Stromsollwert 236 für eine Rotorwicklung sowie Stromsollwerte 222 für Statorwicklungen im d/q-System ausgegeben. Der Stromsollwert 236 für die Rotorwicklung einer Synchronmaschine wird von einer Rotorstromregelung 204 als Eingangssignal verwendet. Am Ausgang 226 des Rotorstromreglers 204 steht eine Rotorspannung zur Verfügung, die an die Rotorwicklung der Synchronmaschine angelegt wird. Ein Stromsensor 214 misst den aktuellen Strom durch die Rotorwicklung und führt den gemessenen Wert 216 zurück in den Rotorstromregler 204. Darüber hinaus besitzt die Synchronmaschine 255 drei Statorwicklungen, die mit Statorspannungen 220 einer Spannungstransformationseinheit 208 versorgt werden. Die Spannungstransformationseinheit 208 bekommt Spannungssollwerte 224 für die Statorwicklungen im d/q-System von einem d/q-Stromregler 206 als Eingangssignale zur Verfügung gestellt. Der d/q-Stromregler 206 ist wiederum mit der Stromsollwerteinheit 202 über die Leitungen 222 verbunden. Auf den Leitungen 222 werden Stromsollwerte für die Statorwicklungen im d/q-System an den d/q-Stromregler vorgegeben.
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Außerdem werden über Stromsensoren 219 gemessene Statorströme 218 einer Stromtransformationseinheit 210 zugeführt. Diese transformiert die gemessenen Statorströme 218 in gemessene Statorströme im d/q-System und liefert diese Signale über die Leitungen 228 an den d/q-Stromregler 206. Darüber hinaus ist ein Winkelsensor 232 vorgesehen, der die Rotationsbewegung des Rotors der Synchronmaschine 255 und damit den aktuellen Drehwinkel des Rotors misst. In einer Winkelerfassungseinheit 212 werden die Signale des Winkelsensors 232 ausgewertet. Ein Ausgangssignal 230 der Winkelerfassungseinheit 212 wird der Stromtransformationseinheit 210 sowie der Spannungstransformationseinheit 208 zugeführt. Dieses Ausgangssignal 230 beeinflusst die Transformation in den beiden Einheiten 208 und 210. Allerdings liefern handelsübliche Winkelsensoren kein ideales Winkelsignal, dass hunderprozentig mit der Realität übereinstimmt. Vielmehr treten regelmäßig Fehler im gemessenen Winkelsignal auf, die sich bei direkter Verwendung als Steuersignal für eine Regelung einer Synchronmaschine negativ auf den Wirkungsgrad der Regelung auswirken. Aus dem gleichen Grunde sind auch die beschriebenen Transformationen nicht optimal.
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4 zeigt einen exemplarischen Winkelsensor, wie er in 1 mit dem Bezugszeichen 232 dargestellt ist. Bei einem realen Drehwinkelsensor kann es zu Winkelfehlern bzw. zu Messungenauigkeiten kommen. Eine derartige Ungenauigkeit wird zum Beispiel durch ein Schlingern oder Taumeln einer Sensorscheibe 308, die auf einer Achse 310 der Synchronmaschine montiert ist, erzeugt. Die Sensorscheibe 308 kann zum Beispiel etwas unrund laufen, so dass der eigentliche Sensor 306 die verfälschten Sensorsignale der Sensorscheibe 308 misst und nicht immer exakte Signale liefert. In 4 sind außerdem ein Luftspalt 302 zwischen dem eigentlichen Sensor 306 und der Sensorscheibe 308 sowie eine dynamische Variation 304 des Luftspaltes dargestellt. Derartige mechanische Ungenauigkeiten und Fertigungstoleranzen bei Winkelsensoren beeinflussen die Exaktheit der Regelbausteine, wie sie in 3 dargestellt sind.
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5 zeigt einen realen Verlauf 400 der Signale eines Drehwinkelsensors. Wie bei 2 ist auf der x-Achse 401 die Zeit und auf der y-Achse 402 eine Signalstärke in Volt aufgetragen. Das Signal 403 zeigt dabei den Verlauf der Signalstärke eines ersten Sensorelements, während das Signal 404 entsprechend den Verlauf der Signalstärke eines zweiten Sensorelements zeigt. Ein Abschnitt 405 entspricht dabei einer vollen mechanischen Umdrehung.
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6 zeigt einen realen Winkelfehlerverlauf 503. Hierbei ist wiederum auf der x-Achse 501 die Zeit und auf der y-Achse 502 eine Signalstärke in Volt aufgetragen. Ein Abschnitt 505 entspricht dabei einer vollen mechanischen Umdrehung.
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7 zeigt eine Regelstruktur für eine Regelung eines Synchronmotors mit einer Winkelkorrektur gemäß einem Ausführungsbeispiel. Hierbei wird das Ausgangssignal 230 der Winkelerfassungseinheit 212 nicht direkt den Transformationseinheiten 208 und 210 zugeführt. Vielmehr gelangt das Ausgangssignal 230 der Winkelerfassungseinheit 212 zunächst als Eingangssignal in eine Korrektureinheit 601. Die Winkelkorrektureinheit 601 korrigiert einen gemessenen Wert des Sensorsignals um einen Korrekturwert und gibt den korrigierten Wert an die Transformationseinheiten 208 und 210 weiter.
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8 zeigt einen Signalflussplan für ein Verfahren 100 zum Korrigieren eines Messwertes 101 eines Drehwinkels. Der gemessene Wert 101 des Drehwinkelsensors wird an ein Filter 103 gegeben, welches für eine Filterung der Sensorsignale verwendet wird. In einem Schritt 102 wird aus dem gemessenen Wert 101 des Drehwinkelsensors 154 ein mechanischer Drehwinkel des Rotors des Synchronmotors 155 bestimmt. In einer Korrekturtabelle 106 ist ein von dem mechanischen Drehwinkel des Rotors anhängiger Korrekturwert 105 hinterlegt. Der gemessene Wert 101 kann dann mittels des ersten Filters 103 korrigiert werden, indem der in der Korrekturtabelle 106 hinterlegte Wert von dem gemessenen Sensorsignal 101 abgezogen 111 wird. Eine solche Korrektur ist insbesondere auch bei Signalfrequenzen unterhalb einer Grenzfrequenz des ersten Filters 103, d.h. beispielsweise bei kleinen Drehzahlen des Synchronmotors 155 bis zum Stillstand des Synchronmotors 155, wirksam, wodurch ein Taumeln einer Sensorscheibe 308 und andere Abweichungen auch bei kleinen Drehzahlen wirkungsvoll kompensiert werden können.
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Die Korrekturtabelle 106 kann ferner überschreibbar sein, um Veränderungen im Fehlerverhalten des Drehwinkelsensors 154 in der Korrekturtabelle 106 hinterlegen zu können 109. Bei der gezeigten beispielhaften Ausführungsform wird ein neuer Korrekturwert 105 mittels eines zweiten Filters 107 bestimmt. Das zweite Filter 107 beinhaltet ein Modell eines idealen Drehwinkelverlaufs. Eine Abweichung 110 von dem idealen Drehwinkels kann dann abgegriffen werden und in Abhängigkeit von den mechanischen Drehwinkel 102 des Rotors in der Korrekturtabelle 106 hinterlegt werden. Um sicherzustellen, dass das zweite Filter einen idealen Drehwinkelverlauf liefert, sollte der Korrekturwert nur dann in der Korrekturtabelle 106 hinterlegt werden, wenn eine der vorgegebene Bedingungen 108 erfüllt ist 109. Beispielsweise können die vorgegebenen Bedingungen 108 sein, dass der bestimmte Korrekturwert kleiner als ein vorgegebener Schwellwert ist und/oder der bestimmte Korrekturwert wechselt mit einer vorgegebenen Häufigkeit das Vorzeichen und/oder ein Betrag einer Drehzahl des Synchronmotors ist größer als ein vorgegebener Schwellwert und/oder ein Betrag des Drehmoments des Motors des Fahrzeugs ist zeitlich stabil.
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9 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform, bei der kein erstes Filter 103 zur Filterung des Sensorsignals verwendet wird. Ein neuer Korrekturwert 105 wird bei dieser beispielhaften Ausführungsform ebenfalls mittels des zweiten Filters 107 bestimmt. Wie bei 8 beschrieben beinhaltet das zweite Filter 107 ein Modell eines idealen Drehwinkelverlaufs. Eine Abweichung 110 von dem idealen Drehwinkels kann dann abgegriffen werden und in Abhängigkeit von den mechanischen Drehwinkel 102 des Rotors in der Korrekturtabelle 106 hinterlegt werden.
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10 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform, bei der kein zweites Filter 107 zur Bestimmung eines neuen Korrekturwertes 105 verwendet wird. Stattdessen kann das erste Filter 103 verwendet werden, um eine Abweichung des realen Sensorsignalverlaufs von einem idealen Verlauf zu bestimmen. Insbesondere bei dieser Ausführungsform müssen die Bedingungen für ein Hinterlegen eines neuen Korrekturwertes sicherstellen, dass das erste Filter einen idealen Winkelverlauf liefert.
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11 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform, bei der eine Position des Rotors des Synchronmotors 155 aus dem korrigierten Sensorsignal bestimmt wird.
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Zusammenfassend bleibt festzustellen:
Das Verfahren gemäß einem Aspekt ermöglicht es, ein Messwert eines Drehwinkels eines Rotors mittels eines Korrekturwertes zu korrigieren, welcher in einer Korrekturtabelle hinterlegt ist. Ein Vorteil des Verfahrens ist, dass insbesondere bei Synchronmaschinen die Korrektur des Drehwinkel Messwertes auch bei kleinen Drehzahlen der Synchronmaschine bis hin zu einem Stillstand der Synchronmaschine möglich ist. Dadurch können beispielsweise Abweichungen eines realen Sensorsignalverlaufs von einem idealen Sensorsignalverlauf kompensiert werden. Somit kann es insbesondere ermöglicht werden, dass Drehwinkelsensoren verwendbar werden, welche größere mechanische Toleranzen aufweisen.
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Ein weiterer Vorteil des Verfahrens kann sein, dass der Korrekturwert mittels eines Filters bestimmt und in der Korrekturtabelle hinterlegt werden kann. Dadurch kann es möglich sein, den Korrekturwert an Veränderungen des Drehwinkelsensors anzupassen. Mögliche Ursachen für Veränderungen des Drehwinkelsensors können hierbei Abnutzungserscheinungen und/oder Alterungserscheinungen und/oder Temperatureinflüsse sein. Insbesondere kann das Verfahren mittels einer einfachen Softwarelösung implementiert werden. Ferner kann ein Vorteil des Verfahrens sein, dass ein Korrekturwert während eines Betriebs der Synchronmaschine bestimmt wird, dadurch kann möglicherweise ein aufwändiges Vermessen oder Bestimmen einer Abweichung des realen Drehwinkelsensorsignalverlaufs von einem idealen Verlauf an einem Fertigungsbandende vermieden werden.
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Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsformen beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsformen verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
