DE102016207643A1 - Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Läufers einer elektrischen Maschine - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Läufers (100) einer elektrischen Maschine bezüglich eines Stators der elektrischen Maschine, wobei der Läufer (100) Permanentmagnete (104) und einen Magnetgeber (106) mit einer vorbestimmten Anzahl von Magnetpolen mit einer alternierenden Magnetisierungsrichtung aufweist, der Stator Drehstromwicklungen und wenigstens einen Magnetfeldaufnehmer aufweist und die elektrische Maschine elektronisch sensorgesteuert schrittweise kommutiert ist, wobei der Läufer (100) relativ zu dem Stator bewegt wird, dabei in mehreren Kommutierungsschritten Signale des wenigstens einen Magnetfeldaufnehmers erfasst werden und eine Position des Läufers (100) bezüglich des Stators unter Berücksichtigung der in den mehreren Kommutierungsschritten erfassten Signale des wenigstens einen Magnetfeldaufnehmers bestimmt wird, um das Verfahren zu verbessern.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Läufers einer elektrischen Maschine bezüglich eines Stators der elektrischen Maschine, wobei der Läufer Permanentmagnete und einen Magnetgeber mit einer vorbestimmten Anzahl von Magnetpolen mit einer alternierenden Magnetisierungsrichtung aufweist, der Stator Drehstromwicklungen und wenigstens einen Magnetfeldaufnehmer aufweist und die elektrische Maschine elektronisch sensorgesteuert schrittweise kommutiert ist.
  • Aus der DE 10 2013 205 905 A1 ist ein Verfahren bekannt zur Bestimmung und/oder Ansteuerung einer Position eines Elektromotors, insbesondere in einem Kupplungsbetätigungssystem eines Kraftfahrzeuges, bei welchem die Position eines Rotors des Elektromotors von einer, außerhalb einer Drehachse des Elektromotors an einem Stator des Elektromotors angeordneten Sensorik abgenommen wird, wobei das von der Sensorik abgenommene Positionssignal von einer Auswerteeinheit ausgewertet wird, wobei das während einer Sinusansteuerung des Elektromotors von der Sensorik abgegebene Positionssignal mittels mindestens einem, während einer Blockansteuerung des Elektromotors erfassten Positionssignal plausibilisiert wird.
  • Aus der DE 10 2013 208 986 A1 ist ein Magnetgeberring einer Rotorlagesensorik eines elektrisch kommutierten Motors bekannt, welcher drehfest mit einem Rotor des elektrisch kommutierten Motors verbunden ist und welcher eine vorgegebene Anzahl von Magnetpolen mit einer alternierenden Magnetisierungsrichtung aufweist, bei dem jedes Magnetpolpaar mindestens eine Einbuchtung aufweist.
  • Aus der DE 10 2013 213 948 A1 ist ein Verfahren bekannt zur Bestimmung einer Position eines Elektromotors, insbesondere in einem Kupplungsbetätigungssystem eines Kraftfahrzeuges, bei welchem ein Positionssignal eines Rotors des Elektromotors von einem, außerhalb einer Drehachse des Elektromotors an einem Stator des Elektromotors angeordneten Sensor abgenommen wird, welches von einer Auswerteeinheit hinsichtlich der Position des Elektromotors ausgewertet wird, wobei im Stillstand des Rotors dieser mit einer Spannung beaufschlagt wird und eine der Position des Rotors entsprechende Antwortreaktion einer Kommutierung des Elektromotors zugeordnet wird.
  • Aus der DE 10 2013 222 366 A1 ist ein Verfahren bekannt zur Bestimmung und/oder Ansteuerung einer Position eines Elektromotors, insbesondere in einem Kupplungsbetätigungssystem eines Kraftfahrzeuges, bei welchem die Position eines Rotors des Elektromotors von einer, außerhalb einer Drehachse des Elektromotors an einem Stator des Elektromotors angeordneten Sensorik abgenommen wird, wobei das von der Sensorik abgenommene Positionssignal von einer Auswerteeinheit ausgewertet wird, wobei das Positionssignal in Abhängigkeit von einer Übertragungsentfernung zwischen Sensorik und Auswerteeinheit bei kurzen Übertragungsentfernungen mittels eines SPI-Protokoll-Signals und/oder bei längeren Übertragungsentfernungen mittels eines PWM-Signals übertragen wird.
  • Aus der DE 10 2013 211 041 A1 ist ein Verfahren bekannt zur Bestimmung einer Position eines Elektromotors, insbesondere in einem Kupplungsbetätigungssystem eines Kraftfahrzeuges, bei welchem ein Positionssignal eines Rotors des Elektromotors von einer, außerhalb einer Drehachse des Elektromotors an einem Stator des Elektromotors angeordneten Sensorik abgenommen wird und von einer Auswerteeinheit hinsichtlich der Position des Elektromotors ausgewertet wird, wobei nach einer Erkennung einer Änderung des Positionssignals eine Kommutierung einer Ansteuerung des Elektromotors ausgelöst wird, wobei nach der Erkennung der Änderung des Positionssignals eine Bestimmung der aktuellen Position des Rotors ausgeführt wird, wobei die Kommutierung des Elektromotors in Abhängigkeit von der detektierten aktuellen Position des Rotors ausgelöst wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Die elektrische Maschine kann eine Synchronmaschine sein. Die elektrische Maschine kann eine bürstenlose Gleichstrommaschine sein. Die elektrische Maschine kann wenigstens eine Phase aufweisen. Die elektrische Maschine kann insbesondere drei Phasen aufweisen. Die elektrische Maschine kann wenigstens zwei Polpaare aufweisen. Die elektrische Maschine kann insbesondere vier bis vierzehn Polpaare, insbesondere fünf Polpaare oder elf Polpaare aufweisen. Die Drehstromwicklungen können zeitlich versetzt ansteuerbar sein, um ein bewegtes Antriebsfeld zu bilden, welches an dem permanenterregten Läufer ein Antriebsmoment bewirkt. Der Läufer kann sich in einem Betrieb zu einer Wechselspannung synchron bewegen. Die elektrische Maschine kann abhängig von einer Bewegungslage des Läufers, einer Bewegungsgeschwindigkeit des Läufers und/oder einem Bewegungsmoment kommutierbar sein. Eine Frequenz und/oder eine Amplitude kann abhängig von einer Bewegungslage des Läufers, einer Bewegungsgeschwindigkeit des Läufers und/oder einem Bewegungsmoment veränderbar sein. Die elektrische Maschine kann als Motor und/oder als Generator betreibbar sein. Die elektrische Maschine kann zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug dienen. Die elektrische Maschine kann zum Fahrantrieb eines Kraftfahrzeugs dienen. Die elektrische Maschine kann zum Betätigen einer Reibungskupplungsvorrichtung dienen. Die elektrische Maschine kann zum Betätigen einer Hybridtrennkupplung dienen. Die Hybridtrennkupplung kann zum Verbinden einer elektrischen Maschine mit bzw. zum Trennen einer elektrischen Maschine von einem Hybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs dienen. Die elektrische Maschine kann zum Betätigen eines hydrostatischen Kupplungsaktuators dienen. Die elektrische Maschine kann zum Betätigen eines Geberzylinders eines hydrostatischen Kupplungsaktuators dienen. Die elektrische Maschine kann zum Betätigen einer Getriebevorrichtung dienen. Die elektrische Maschine kann eine Rotationsmaschine sein, bei der der Läufer als Rotor ausgeführt ist und bei einem Betrieb eine Drehbewegung ausführt. Der Rotor kann hohlwellenartig ausgeführt sein. Die elektrische Maschine kann eine Linearmaschine sein, bei der der Läufer bei einem Betrieb eine Linearbewegung ausführt. Die elektrische Maschine kann blockkommutiert sein. Die elektrische Maschine kann eine baulich integrierte elektrische Steuereinrichtung aufweisen. Die elektrische Maschine kann mithilfe einer baulich gesonderten elektrischen Steuereinrichtung kontrollierbar sein. Die elektrische Maschine kann wenigstens eine elektrische Leistungsschnittstelle aufweisen. Die elektrische Maschine kann wenigstens eine elektrische Signalschnittstelle aufweisen. Die elektrische Maschine kann auch als Aktuator oder Aktor bezeichnet werden.
  • Der Magnetgeber kann mit dem Läufer bewegungsfest verbunden sein. Der Magnetgeber kann ringförmig ausgeführt sein. Der Magnetgeber kann stabförmig ausgeführt sein. Der Magnetgeber kann Magnetpolpaare aufweisen. Jedes Magnetpolpaar kann wenigstens eine Einbuchtung aufweisen. Die wenigstens eine Einbuchtung kann durch jeweils zwei nebeneinander liegende Magnetpole gebildet sein. Jeder Magnetpol kann wenigstens eine Teileinbuchtung aufweisen. Teileinbuchtungen benachbarter Magnetpole können im Bereich einer vorzugsweise spaltfreien Magnetangrenzung zusammengeführt sein. Die wenigstens eine Einbuchtung kann trapezähnlich ausgebildet sein. Die wenigstens eine Einbuchtung kann zumindest annähernd rund ausgebildet sein. Die Einbuchtung kann sich in Magnetisierungsrichtung der Magnetpole erstrecken. Die Magnetpole können mit der alternierenden Magnetisierungsrichtung senkrecht zum Magnetgeber angeordnet sein. Die Magnetpole können mit der alternierenden Magnetisierungsrichtung axial bezüglich einer Drehachse eines als Rotor ausgeführten Läufers angeordnet sein. Die Magnetpole können mit der alternierenden Magnetisierungsrichtung axial bezüglich einer Längsachse eines linearen Läufers angeordnet sein.
  • Der wenigstens eine Magnetfeldaufnehmer kann dazu dienen, eine Läuferposition und/oder eine Läuferbewegungsgeschwindigkeit zu erfassen. Die elektrische Maschine kann für jede Phase einen Magnetfeldaufnehmer aufweisen. Die elektrische Maschine kann drei Magnetfeldaufnehmer aufweisen. Der wenigstens eine Magnetfeldaufnehmer kann einen Hall-Sensor aufweisen. Mehrere Magnetfeldaufnehmer können in einem Magnetfeldaufnehmermodul zusammengefasst sein.
  • In den mehreren Kommutierungsschritten können jeweils Signale von wenigstens zwei Magnetfeldaufnehmern erfasst werden. Eine Position des Läufers bezüglich des Stators kann unter Berücksichtigung jeweiliger Signalwertdifferenzen der in den mehreren Kommutierungsschritten erfassten Signale der wenigstens zwei Magnetfeldaufnehmer bestimmt werden. Eine Position des Läufers bezüglich des Stators kann unter Berücksichtigung von Signalabständen, insbesondere von Signalwegabständen, Signalwinkelabständen und/oder Signalzeitabständen, der in den mehreren Kommutierungsschritten erfassten Signale des wenigstens einen Magnetfeldaufnehmers bestimmt werden.
  • Die Signale des wenigstens einen Magnetfeldaufnehmers können im Rahmen einer Funktionsprüfung der elektrischen Maschine erfasst werden. Die Funktionsprüfung kann eine End-of-Line-Prüfung sein. Die End-of-Line-Prüfung kann zum abschließenden 100-%-Test der montierten elektrischen Maschine auf ihre Funktionsfähigkeit dienen. Im Rahmen der End-of-Line-Prüfung können unter reproduzierbaren Bedingungen für möglichst kurze Zeiträume vereinfachte oder reale Betriebszustände simuliert werden, um zu ermitteln, ob die elektrische Maschine als Ganzes ihre Funktion innerhalb vordefinierter Toleranzen erbringt. Die Funktionsprüfung kann mithilfe einer Prüfvorrichtung durchgeführt werden.
  • Die Signale des wenigstens einen Magnetfeldaufnehmers können mithilfe eines Referenzmesssystems erfasst werden. Das Referenzmesssystem kann zu einer Prüfvorrichtung gehören.
  • Die Signale des wenigstens einen Magnetfeldaufnehmers können über einen vorgegebenen Mindestweg erfasst werden. Der vorgegebene Mindestweg kann eine mechanische 360°-Drehung eines als Rotor ausgebildeten Läufers sein. Der vorgegebene Mindestweg kann ein mechanischer Linearweg eines linearen Läufers sein.
  • Die erfassten Signale des wenigstens einen Magnetfeldaufnehmers können gespeichert werden. Die erfassten Signale des wenigstens einen Magnetfeldaufnehmers können in einer Tabelle gespeichert werden. Die erfassten Signale des wenigstens einen Magnetfeldaufnehmers können in einer elektrischen Steuervorrichtung, die zum Kontrollieren der elektrischen Maschine dient, gespeichert werden. Die erfassten Signale des wenigstens einen Magnetfeldaufnehmers können in einem von einer elektrischen Steuervorrichtung, die zum Kontrollieren der elektrischen Maschine dient, gesonderten Speichervorrichtung gespeichert werden und der Steuervorrichtung verfügbar gemacht werden.
  • Bei einem Betrieb der elektrischen Maschine können in mehreren Kommutierungsschritten Signale des wenigstens einen Magnetfeldaufnehmers erfasst und mit den gespeicherten Signalen des wenigstens einen Magnetfeldaufnehmers verglichen werden, um eine Position des Läufers bezüglich des Stators zu bestimmen.
  • Das Verfahren kann bei einem Betriebsstart der elektrischen Maschine, während eines Betriebs der elektrischen Maschine periodisch wiederholt und/oder während eines Betriebs der elektrischen Maschine ständig durchgeführt werden.
  • Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein Verfahren zur Verbesserung einer Sensorgenauigkeit. Ein Muster eines mehrperiodischen Targets, beispielsweise eines Magnetrings oder einer Musterscheibe für einen Induktionssensor, kann erkannt werden. Das Verfahren kann einen oder mehrere der folgenden Schritte umfassen: End-of-Line-Vermessung des Targets mit Referenzmesssystem; Speichern der Daten; Vergleich im Betrieb der gespeicherten Information zur Sensorinformation; Durch einen Minimum-Optimierungsalgorithmus ausrichten des Musters zum Sensor; Gewinnung der Absolutinformation über den Verfahrweg, beispielsweise 360° mechanische Umdrehung, x-mm Linearweg; Verfahren wird beim Systemstart und/oder zyklisch durchgeführt, ständige Überprüfung als Beobachter ist optional.
  • Die Genauigkeit eines Positionssignals des Läufers zum Stator kann von mehreren Toleranzen abhängen. Zwei große Glieder in der Toleranzkette können ein Teilungsfehler der Polpaare des Magnetgebers und die Anordnung der Permanentmagnete zu den Statorpolen sein. Nach einem Einlernimpuls, beispielsweise Zündung ein, kann die elektrische Maschine in einem Step-Betrieb 360° mechanisch gedreht werden. Bei jedem einzelnen Schritt, beispielsweise 6-mal Polpaarzahl, können Analogspannungen aufgenommen werden.
  • Eine Genauigkeitsoptimierung kann ohne End-of-Line-Information erfolgen. Wenn die elektrische Maschine und die Sensorik als Ideal angenommen werden, kommt ein Schaltimpuls eines Switch-Halls zu einem idealen Umkommutierungszeitpunkt. Dieser ist bei einem idealen Winkelwert zwischen Position der elektrischen Maschine im Step-Betrieb und Sensorimpuls. Wenn aber die elektrische Maschine und die Sensorik in den einzelnen Komponenten Toleranzen aufweisen, kommt das Schaltsignal des Sensors X-° vor oder nach dem idealen Punkt. Es kann also 6-mal Polpaarzahl an Korrekturwerten geben. Da ab einem Einlernzeitpunkt die Information, in welchem elektrischen Polpaar man sich befindet, bekannt ist, kann die Korrektur bis zu einem Reset oder Abschaltung weiter genutzt werden.
  • Eine Genauigkeitsoptimierung kann mit End-of-Line-Information erfolgen. Das Verfahren kann dazu dienen, eine Information darüber bereit zu stellen, in welchem von X-Polpaaren sich die elektrische Maschine aktuell befindet. Die Messung einer mechanischen Umdrehung kann mithilfe eines Referenzmesssystems erfolgen. Diese Information über die Sensorinformation des Aktors kann einen Teilungsfehler der einzelnen Sensormagnetpolpaare angeben. Außerdem kann der Verlauf von Analogsensoren aufgezeichnet werden; dieser kann den Verlauf zwischen den einzelnen Polnulldurchgängen angeben. Der exakte Verlauf über 360° mechanisch kann somit bekannt sein und als Basis zur Optimierung/Linearisierung des Sensorsignals benutzt werden.
  • Eine Informationsweitergabe kann bei einer integrierten oder nicht trennbaren Variante, bei der die elektrische Maschine, Sensoreinheit und Kommutierungs-/Positionsbestimmungselektronik miteinander fest verbunden sind, von einer End-of-Line-Prüfvorrichtung an den Aktor erfolgen. Bei einer trennbaren Variante werden die Informationen für jede elektrische Maschine an die zugehörige Steuervorrichtung jeweils in geeigneter Form übergeben, beispielsweise Korrekturparameter im DMC, dazugehöriger Datensatz etc.
  • Wenn der Aktor die erste Umdrehung im Step-Betreib durchführt, mindestens 180° mechanisch plus ein Polpaar, kann das Analogsignal zu den einzelnen Step-Positionen gespeichert werden. Danach können die Informationen aus der End-of-Line-Prüfung und der ersten Umdrehung verglichen und z.B. so lange immer um ein Polpaar verschoben werden, bis der Fehler zwischen End-of-Line und der Drehung minimal ist. Bei den Minima stimmt die Zuordnung der Pole zueinander, wenn es mehrere mögliche Kombinationen gibt, ähnliche Minima-Kombinationen. Wenn ein konstanter Teilungsfehler im Magnetgeber vorliegt, erfüllen alle Kombinationen die Genauigkeit. Da die Amplitudenwerte der Analogsensoren von verschiedenen Faktoren abhängig sind (Temperatur, Alterung des Magneten...) kann es vorteilhaft sein, beispielsweise die Verhältnisse der einzelnen Wertepaare zu nehmen.
  • Vorteil der Routine mit End-of-Line-Information ist, dass Effekte im Systemzusammenbau wie Last, Reibung, Temperatur ... entfallen können. Es kann hier ein ideales und überprüfbares Einlernen stattfinden.
  • Wenn bei einem Sensorsystem mit mehreren Sensoren (z.B. Switch-Hall-Sensoren-System) der Abstand zwischen allen Sensoren physikalisch konstant ist, können diese ganz genau durch ein externes präzises Messsystem ermittelt werden (Drehen eines Referenzmagneten bei EOL). Daher können diese Abstände als Messverkörperung dienen; damit kann der Teilungsfehler des Targets genau vermessen werden. Mit dieser Information kann eine Teilungsfehler-Tabelle erstellt werden. Bei einer konstanten Drehzahl oder einer konstanten Beschleunigung kann die Zeitdifferenz (Abstand/Geschwindigkeit) nach demselben Prinzip genutzt und gegen die Teilungsfehler-Tabelle verglichen werden. Somit ist eine Ausrichtung möglich.
  • Eine weitere Möglichkeit ist ein Target mit den ständigen steigenden/abfallenden oder einmal sinus- förmigen Teilungsfehler herzustellen, um einen Detektierungsprozess noch zu vereinfachen. Der Teilungsfehler soll so ausgelegt werden, dass er sich über eine mechanische Periode nicht wiederholt.
  • Mit der Erfindung wird ein Absolutbezug eines mehrperiodischen Targets ermöglicht. Ein Absolutbezug wird über mehrere Perioden ermöglicht. Ein Absolutbezug bleibt bis zu einem Reset oder einer Abschaltung erhalten. Eine Mustererkennung eines mehrperiodischen Targets wird ermöglicht. Eine erhöhte Messauflösung wird ermöglicht. Teilungsfehler sind kompensierbar. Toleranzfehler sind kompensierbar. Eine Signalgenauigkeit wird erhöht. Ein Einlernen ist überprüfbar. Ein Einfluss von Last-, Reibungs- und/oder Temperatureffekten wird reduziert.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
  • Es zeigen schematisch und beispielhaft:
  • 1 einen Rotor einer elektronisch sensorgesteuert kommutierten elektrischen Maschine mit Permanentmagneten und einem Magnetgeber mit mehreren Magnetpolen mit einer alternierenden Magnetisierungsrichtung,
  • 2 ein Diagramm zur Schaltpunktkorrektur mithilfe von Magnetfeldaufnehmersignalen und
  • 3 ein Diagramm zur Rotorpositionsbestimmung mithilfe von Signalen zweier Magnetfeldaufnehmer.
  • 1 zeigt einen Rotor 100 einer ansonsten nicht näher dargestellten elektronisch sensorgesteuert kommutierten elektrischen Maschine. Die elektrische Maschine dient beispielsweise zum Betätigen einer Hybridtrennkupplung in einem Hybridelektrokraftfahrzeug. Der Rotor 100 weist eine hohlwellenförmige Rotorbasis 102 mit einer Innenseite und einer Stirnseite auf. An der Innenseite der Rotorbasis 102 sind Permanentmagnete, wie 104, angeordnet. Die Permanentmagnete 104 dienen dazu, einem Drehfeld zeitlich versetzt angesteuerter Drehstromwicklungen eines Stators der elektrischen Maschine zu folgen, sodass sich der Rotor 100 in einem Betrieb zu einer Wechselspannung synchron bewegt.
  • An der Stirnseite der Rotorbasis 102 ist ein ringförmiger Magnetgeber 106 angeordnet. Der Magnetgeber 106 weist eine vorgegebene Anzahl von Magnetpolen N, S auf, die in alternierender Weise angeordnet sind. Die Magnetpole N, S des Magnetgebers 6 sind radial zu einer Achse des Rotors 100 angeordnet. Die Permanentmagnete 104 weisen die gleiche Anzahl von Polpaaren N, S wie der Magnetgeber 106 auf. Ein Polpaar N, S wird dabei von zwei Magnetpolen N, S gebildet, deren Magnetisierungsrichtung in entgegengesetzter Richtung verläuft. Die Anzahl der Permanentmagnete 104 wird durch die elektrisch kommutierte elektrische Maschine vorgegeben, wodurch auch die Anzahl der Magnetpole N, S auf dem Magnetgeber 106 bestimmt wird. Ein Magnetfeld des Magnetgebers 106 ist mithilfe von statorseitigen Magnetfeldaufnehmern, insbesondere mithilfe von Hall-Sensoren, erfassbar.
  • 2 zeigt ein Diagramm 200 zur Schaltpunktkorrektur mithilfe von Magnetfeldaufnehmersignalen 202, 204. Im Rahmen einer Funktionsprüfung einer wie mit Bezug auf 1 beschriebenen elektrischen Maschine wird der Rotor der elektrischen Maschine mit dem Magnetgeber gedreht. Dabei werden mithilfe von Magnetfeldaufnehmern Signale erfasst und gespeichert. Bei einem Betrieb der elektrischen Maschine wird das gespeicherte Signalprofil mit Magnetfeldaufnehmersignalen 202, 204, die während des Betriebs erfasst werden, verglichen. Damit wird festgestellt, in welchem der Polpaare sich die elektrische Maschine gerade befindet und es wird eine Schaltpunktkorrektur vorgenommen.
  • In 2 ist auf einer x-Achse ein Winkel bzw. eine Zeit aufgetragen, über 360° elektrisch sind für ein erstes Polpaar sechs Kommutierungsschritte 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6 dargestellt, gefolgt von Kommutierungsschritten 2.1, 2.2, 2.3 etc. für ein zweites Poolpaar. Auf einer y-Achse ist eine elektrische Spannung aufgetragen. Im Kommutierungsschritt 1.5 ist der Schaltpunkt 206 toleranz- bzw. teilungsfehlerbedingt zur Idealposition 208 verschoben. Durch Vergleich des gespeicherten Signalprofils mit den Magnetfeldaufnehmersignalen 202, 204, wird festgestellt, in welchem der Polpaare sich die elektrische Maschine gerade befindet und eine Schaltpunktkorrektur ist ermöglicht. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
  • 3 zeigt ein Diagramm 300 zur Rotorpositionsbestimmung mithilfe von Signalen 302, 304 zweier Magnetfeldaufnehmer. Eine Position des Rotors bezüglich des Stators wird unter Berücksichtigung jeweiliger Signalwertdifferenzen, wie 306, bestimmt. Dazu werden im Rahmen einer Funktionsprüfung einer wie mit Bezug auf 1 beschriebenen elektrischen Maschine Signalwertdifferenzen erfasst und gespeichert. Bei einem Betrieb der elektrischen Maschine wird das gespeicherte Signalwertdifferenzprofil mit Signalwertdifferenzen der Signale 302, 304, die während des Betriebs erfasst werden, verglichen, um festzustellen, in welchem der Polpaare sich die elektrische Maschine gerade befindet. Alternativ oder zusätzlich kann eine Position des Rotors bezüglich des Stators unter Berücksichtigung von Signalwegabständen, Signalwinkelabständen und/oder Signalzeitabständen bestimmt werden. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und 2 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Läufer, Rotor
    102
    Rotorbasis
    104
    Permanentmagnet
    106
    Magnetgeber
    200
    Diagramm
    202
    Magnetfeldaufnehmersignal
    204
    Magnetfeldaufnehmersignal
    206
    Schaltpunkt
    208
    Idealposition
    300
    Diagramm
    302
    Signal
    304
    Signal
    306
    Signalwertdifferenz
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013205905 A1 [0002]
    • DE 102013208986 A1 [0003]
    • DE 102013213948 A1 [0004]
    • DE 102013222366 A1 [0005]
    • DE 102013211041 A1 [0006]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Bestimmen einer Position eines Läufers (100) einer elektrischen Maschine bezüglich eines Stators der elektrischen Maschine, wobei der Läufer (100) Permanentmagnete (104) und einen Magnetgeber (106) mit einer vorbestimmten Anzahl von Magnetpolen mit einer alternierenden Magnetisierungsrichtung aufweist, der Stator Drehstromwicklungen und wenigstens einen Magnetfeldaufnehmer aufweist und die elektrische Maschine elektronisch sensorgesteuert schrittweise kommutiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der Läufer (100) relativ zu dem Stator bewegt wird, – dabei in mehreren Kommutierungsschritten Signale des wenigstens einen Magnetfeldaufnehmers erfasst werden, – eine Position des Läufers (100) bezüglich des Stators unter Berücksichtigung der in den mehreren Kommutierungsschritten erfassten Signale des wenigstens einen Magnetfeldaufnehmers bestimmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den mehreren Kommutierungsschritten jeweils Signale von wenigstens zwei Magnetfeldaufnehmern erfasst werden und eine Position des Läufers (100) bezüglich des Stators unter Berücksichtigung jeweiliger Signalwertdifferenzen der in den mehreren Kommutierungsschritten erfassten Signale der wenigstens zwei Magnetfeldaufnehmer bestimmt wird.
  3. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position des Läufers (100) bezüglich des Stators unter Berücksichtigung von Signalabständen, insbesondere von Signalwegabständen, Signalwinkelabständen und/oder Signalzeitabständen, der in den mehreren Kommutierungsschritten erfassten Signale des wenigstens einen Magnetfeldaufnehmers bestimmt wird.
  4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale des wenigstens einen Magnetfeldaufnehmers im Rahmen einer Funktionsprüfung der elektrischen Maschine erfasst werden.
  5. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale des wenigstens einen Magnetfeldaufnehmers mithilfe eines Referenzmesssystems erfasst werden.
  6. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale des wenigstens einen Magnetfeldaufnehmers über einen vorgegebenen Mindestweg erfasst werden.
  7. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Signale des wenigstens einen Magnetfeldaufnehmers gespeichert werden.
  8. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Signale des wenigstens einen Magnetfeldaufnehmers in einer Tabelle gespeichert werden.
  9. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Betrieb der elektrischen Maschine in mehreren Kommutierungsschritten Signale (202, 204, 302, 304) des wenigstens einen Magnetfeldaufnehmers erfasst und mit den gespeicherten Signalen des wenigstens einen Magnetfeldaufnehmers verglichen werden, um eine Position des Läufers (100) bezüglich des Stators zu bestimmen.
  10. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei einen Betriebsstart der elektrischen Maschine, während eines Betriebs der elektrischen Maschine periodisch wiederholt und/oder während eines Betriebs der elektrischen Maschine ständig durchgeführt wird.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018102329A1 (de) 2018-02-02 2019-08-08 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Steuerung eines Kupplungssystems
WO2022117136A1 (de) 2020-12-04 2022-06-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur ermittlung einer drehposition, verfahren zur ermittlung einer elektrischen winkelposition und verfahren zur ansteuerung eines elektromotors
DE102021113301A1 (de) 2020-12-04 2022-06-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Ermittlung einer Rotorposition eines Elektromotors und Verfahren zur Ansteuerung eines Elektromotors

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013205905A1 (de) 2012-04-25 2013-10-31 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Ansteuerung einer Position eines Elektromotors, insbesondere in einem Kupplungsbetätigungssystem eines Kraftfahrzeuges
DE102013208986A1 (de) 2012-06-11 2013-12-12 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Magnetgeberring einer Rotorlagesensorik eines elektrisch kommutierten Elektromotors
DE102013213948A1 (de) 2012-08-02 2014-02-06 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Elektromotors, insbesondere in einem Kupplungsbetätigungssystem eines Kraftfahrzeuges
DE102013222366A1 (de) 2012-11-22 2014-05-22 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Bestimmung und/oder Ansteuerung einer Position eines Elektromotors
DE102013211041A1 (de) 2013-06-13 2014-12-18 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Position eines Elektromotors, insbesondere in einem Kupplungsbetätigungssystem eines Kraftfahrzeuges

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101552586A (zh) * 2009-05-11 2009-10-07 天津市嘉杰电子有限公司 基于带霍尔无刷直流电机的伺服转台的控制方法
DE102009028170A1 (de) * 2009-07-31 2011-02-10 Robert Bosch Gmbh Kommutierter elektrischer Antrieb und Verfahren zur Ansteuerung eines kommutierten Elektromotors
DE102011086368A1 (de) * 2011-11-15 2013-05-16 Robert Bosch Gmbh Positionserkennung für einen Läufer eines Antriebsmotors
GB2525866A (en) * 2014-05-06 2015-11-11 Johnson Electric Sa Controller for driving a stepper motor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013205905A1 (de) 2012-04-25 2013-10-31 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Ansteuerung einer Position eines Elektromotors, insbesondere in einem Kupplungsbetätigungssystem eines Kraftfahrzeuges
DE102013208986A1 (de) 2012-06-11 2013-12-12 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Magnetgeberring einer Rotorlagesensorik eines elektrisch kommutierten Elektromotors
DE102013213948A1 (de) 2012-08-02 2014-02-06 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Bestimmung einer Position eines Elektromotors, insbesondere in einem Kupplungsbetätigungssystem eines Kraftfahrzeuges
DE102013222366A1 (de) 2012-11-22 2014-05-22 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Bestimmung und/oder Ansteuerung einer Position eines Elektromotors
DE102013211041A1 (de) 2013-06-13 2014-12-18 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung einer Position eines Elektromotors, insbesondere in einem Kupplungsbetätigungssystem eines Kraftfahrzeuges

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018102329A1 (de) 2018-02-02 2019-08-08 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Steuerung eines Kupplungssystems
WO2022117136A1 (de) 2020-12-04 2022-06-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur ermittlung einer drehposition, verfahren zur ermittlung einer elektrischen winkelposition und verfahren zur ansteuerung eines elektromotors
DE102021113301A1 (de) 2020-12-04 2022-06-09 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zur Ermittlung einer Rotorposition eines Elektromotors und Verfahren zur Ansteuerung eines Elektromotors

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