DE102018216886A1 - Rotor rotation angle determination unit for determining an angle of rotation in a vehicle - Google Patents

Abstract

Es wird eine Rotordrehwinkelbestimmungseinheit zum Bestimmen eines Drehwinkels einer Rotorposition in einem Fahrzeug bereitgestellt, die einen Positionssensor zur Positionserfassung des Rotors aufweist, wobei der Positionssensor eingerichtet ist, aus den erfassten Positionsdaten ein Sinus- und ein Kosinussignal zu erzeugen. Weiterhin weist die Rotordrehwinkelbestimmungseinheit eine Winkelberechnungseinheit zur Erfassung des Sinussignals mit einer ersten Verzögerung und des Kosinussignals mit einer zweiten Verzögerung auf, und weist ferner zur Ermittlung des Drehwinkels des Rotors aus dem verzögerten Sinussignal und dem verzögerten Kosinussignal eine Korrektureinheit auf. Die Korrektureinheit weist eine Sinus- Korrektureinheit und eine Kosinus-Korrektureinheit auf. Die Sinus-Korrektureinheit ist eingerichtet, eine Korrektur der Sinus-Komponente des Drehwinkels durchzuführen und die Sinus-Korrektureinheit ist eingerichtet, eine Korrektur der Kosinus-Komponente des Drehwinkels vorzunehmen. Die Korrektureinheit ist weiterhin eingerichtet, die korrigierte Sinus-Komponente des Drehwinkels und die korrigierte Kosinus-Komponente des Drehwinkels in die Winkelberechnungseinheit zurückzuführen.A rotor rotation angle determination unit for determining a rotation angle of a rotor position in a vehicle is provided, which has a position sensor for detecting the position of the rotor, the position sensor being set up to generate a sine and a cosine signal from the detected position data. Furthermore, the rotor rotation angle determination unit has an angle calculation unit for detecting the sine signal with a first delay and the cosine signal with a second delay, and furthermore has a correction unit for determining the angle of rotation of the rotor from the delayed sine signal and the delayed cosine signal. The correction unit has a sine correction unit and a cosine correction unit. The sine correction unit is set up to correct the sine component of the angle of rotation and the sine correction unit is set up to correct the cosine component of the angle of rotation. The correction unit is also set up to return the corrected sine component of the angle of rotation and the corrected cosine component of the angle of rotation to the angle calculation unit.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotordrehwinkelbestimmungseinheit zum Bestimmen eines Drehwinkels einer Rotorposition in einem Fahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung des Drehwinkels, ein Programmelement und ein computerlesbares Medium.The invention relates to a rotor rotation angle determination unit for determining a rotation angle of a rotor position in a vehicle. The invention further relates to a method for determining the angle of rotation, a program element and a computer-readable medium.

Um für die Regelung elektrischer Antriebe die Position, also z.B. der Drehwinkel, eines Rotors zu erfassen, werden typischerweise Positionssensoren verwendet, die ein sinus- und ein kosinusförmiges Signal liefern. Diese beiden Signale werden gleichzeitig von Analog-Digital-Wandlern erfasst. Daraus kann dann die Position berechnet werden. Da die Position meist nicht zu dem Zeitpunkt benötigt wird, zu dem sie von den Sensoren erfasst wurde, erfolgt anschließend eine Korrektur unter der Annahme, dass sich der Motor mit der aktuellen Drehzahl weiterdreht.In order to control the position of electrical drives, e.g. the angle of rotation to detect a rotor, position sensors are typically used, which provide a sine and a cosine signal. These two signals are recorded simultaneously by analog-digital converters. The position can then be calculated from this. Since the position is usually not required at the point in time at which it was recorded by the sensors, a correction is then made on the assumption that the motor continues to rotate at the current speed.

Voraussetzung hierfür ist, dass die Signale gleichzeitig abgetastet werden. Ist dies nicht der Fall, wird die Positionsbestimmung fehlerhaft.The prerequisite for this is that the signals are sampled at the same time. If this is not the case, the position determination will be incorrect.

Daher wird eine Lösung gesucht, um auch für den Fall einen korrekten Drehwinkel zu bestimmen, dass die Abtastung zu verschiedenen Zeitpunkten erfolgt.A solution is therefore sought in order to also determine a correct angle of rotation in the event that the scanning takes place at different points in time.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der folgenden Beschreibung sowie der Figuren.The object is achieved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims, the following description and the figures.

Gemäß einem Aspekt weist eine Rotordrehwinkelbestimmungseinheit zum Bestimmen eines Drehwinkels einer Rotorposition in einem Fahrzeug einen Positionssensor zur Positionserfassung des Rotors auf, wobei der Positionssensor eingerichtet ist, aus den erfassten Positionsdaten ein Sinus- und ein Kosinussignal zu erzeugen. Weiterhin weist die Rotordrehwinkelbestimmungseinheit eine Winkelberechnungseinheit zur Erfassung des Sinussignals mit einer ersten Verzögerung und des Kosinussignals mit einer zweiten Verzögerung auf, und weist ferner zur Ermittlung des Drehwinkels des Rotors aus dem verzögerten Sinussignal und dem verzögerten Kosinussignal eine Korrektureinheit auf. Die Korrektureinheit weist eine Sinus- Korrektureinheit und eine Kosinus-Korrektureinheit auf. Die Sinus-Korrektureinheit ist eingerichtet, eine Korrektur der Sinus-Komponente des Drehwinkels durchzuführen und die Sinus-Korrektureinheit ist eingerichtet, eine Korrektur der Kosinus-Komponente des Drehwinkels vorzunehmen. Die Korrektureinheit ist weiterhin eingerichtet, die korrigierte Sinus-Komponente des Drehwinkels und die korrigierte Kosinus-Komponente des Drehwinkels in die Winkelberechnungseinheit zurückzuführen.According to one aspect, a rotor rotation angle determination unit for determining a rotation angle of a rotor position in a vehicle has a position sensor for detecting the position of the rotor, the position sensor being set up to generate a sine and a cosine signal from the detected position data. Furthermore, the rotor rotation angle determination unit has an angle calculation unit for detecting the sine signal with a first delay and the cosine signal with a second delay, and furthermore has a correction unit for determining the angle of rotation of the rotor from the delayed sine signal and the delayed cosine signal. The correction unit has a sine correction unit and a cosine correction unit. The sine correction unit is set up to correct the sine component of the angle of rotation and the sine correction unit is set up to correct the cosine component of the angle of rotation. The correction unit is also set up to return the corrected sine component of the angle of rotation and the corrected cosine component of the angle of rotation to the angle calculation unit.

Der Kern der Rotordrehwinkelbestimmungseinheit ist eine Regelschleife. Die Regelschleife geht zunächst von einem angenommenen Drehwinkel aus, der in der Winkelberechnungseinheit mit einem vom Positionssensor gemessenen Drehwinkel verglichen wird. Das Fehlersignal aus dem angenommenen und dem gemessenen Winkel wird gefiltert und wird in z.B. einen PI-Regler wird auf null korrigiert, so dass der angenommene Wert korrigiert wird und die beiden Winkel nahezu identisch sind. Der korrigierte Winkel wird wieder als angenommener Winkel für den Vergleich zurückgeführt, so dass die Schleife geschlossen wird. Der korrigierte, angenommene Winkel wird als der nunmehr bestimmte Drehwinkel von der Rotordrehwinkelbestimmungseinheit ausgegeben.The core of the rotor rotation angle determination unit is a control loop. The control loop initially assumes an assumed angle of rotation, which is compared in the angle calculation unit with an angle of rotation measured by the position sensor. The error signal from the assumed and the measured angle is filtered and is e.g. a PI controller is corrected to zero so that the assumed value is corrected and the two angles are almost identical. The corrected angle is returned as the assumed angle for the comparison, so that the loop is closed. The corrected, assumed angle is output as the now determined angle of rotation by the rotor angle of rotation determination unit.

Die Positionssensoren liefern typischerweise den Winkel nicht als solchen, sondern als Sinus-Komponente bzw. Kosinus-Komponente, d.h. jeweils als Sinus- und Kosinussignal, die beide gleichzeitig vom Positionssensor ausgegeben werden. Entsprechend wird auch der angenommene Winkel als Sinus-Komponente bzw. Kosinus-Komponente, d.h. als Sinuswert und als Kosinuswert zurückgeführt. Liegt nun bei der Bereitstellung des Sinus- und Kosinussignals durch den Sensor oder bei der Abtastung des Signals an einem Signal eine Verzögerung vor, oder liegen an beiden Signalen unterschiedliche Verzögerungen vor, ist die Sinus- Kosinus- Beziehung des gemessenen Drehwinkels nicht mehr gegeben, so dass der Vergleich nicht mehr funktionieren würde, da der Phasenunterschied der Signale vom Sensor ein anderer ist als der Phasenunterschied der Werte, die aus dem korrigierten Winkel in Sinus- und Kosinuswerte umgerechnet werden und zurückgeführt werden. Daher wird gemäß einem Aspekt der Erfindung die Verzögerung in den rückgeführten Werten berücksichtigt. Die Berücksichtigung der Verzögerung in den rückgeführten Werten wird hier als korrigierte Sinus-Komponente bzw. korrigierte Kosinus-Komponente bezeichnet.The position sensors typically do not supply the angle as such, but rather as a sine component or cosine component, i.e. each as a sine and cosine signal, both of which are output simultaneously by the position sensor. Accordingly, the assumed angle is also expressed as a sine component or cosine component, i.e. returned as a sine value and as a cosine value. If there is a delay in the provision of the sine and cosine signal by the sensor or in the sampling of the signal on a signal, or if there are different delays in both signals, the sine-cosine relationship of the measured angle of rotation is no longer present, so that the comparison would no longer work, since the phase difference of the signals from the sensor is different than the phase difference of the values, which are converted from the corrected angle into sine and cosine values and fed back. Therefore, according to one aspect of the invention, the delay is taken into account in the returned values. The consideration of the delay in the returned values is referred to here as the corrected sine component or corrected cosine component.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Winkelberechnungseinheit eingerichtet, die korrigierte Sinus-Komponente mit dem verzögert erfassten Kosinussignal zu multiplizieren und die korrigierte Kosinus-Komponente mit dem verzögert erfassten Sinussignal zu multiplizieren und aus der Differenz einen Drehwinkelfehler zu bestimmen.According to one embodiment, the angle calculation unit is set up to multiply the corrected sine component by the delayed detected cosine signal and to multiply the corrected cosine component by the delayed detected sine signal and to determine an angle of rotation error from the difference.

Der Vergleich der verzögert erfassten Sinus- und Kosinussignale aus dem Sensor mit den rückgeführten Sinus- und Kosinuswerten basiert auf der bekannten trigonometrischen Beziehung: $$\begin{array}{l}\text{sin}\left(\mathrm{\theta }\right)*\text{cos}\left(\mathrm{\varphi }\right)-\text{sin}\left(\mathrm{\varphi }\right)*\text{cos}\left(\mathrm{\theta }\right)=\\ {}^{\mathrm{½}}\left(\text{sin}\left(\mathrm{\theta }+\mathrm{\varphi }\right)+\text{sin}\left(\mathrm{\theta }-\mathrm{\varphi }\right)-\text{sin}\left(\mathrm{\theta }+\mathrm{\varphi }\right)+\text{sin}\left(\mathrm{\theta }-\mathrm{\varphi }\right)\right)=\\ \text{sin}\left(\mathrm{\theta }-\mathrm{\varphi }\right)\end{array}$$

The comparison of the delayed sine and cosine signals from the sensor with the returned sine and cosine values is based on the known trigonometric relationship: $$\begin{array}{l}\text{sin}\left(\mathrm{\theta }\right)*\text{cos}\left(\mathrm{\varphi }\right)-\text{sin}\left(\mathrm{\varphi }\right)*\text{cos}\left(\mathrm{\theta }\right)=\\ {}^{\mathrm{½}}\left(\text{sin}\left(\mathrm{\theta }+\mathrm{\varphi }\right)+\text{sin}\left(\mathrm{\theta }-\mathrm{\varphi }\right)-\text{sin}\left(\mathrm{\theta }+\mathrm{\varphi }\right)+\text{sin}\left(\mathrm{\theta }-\mathrm{\varphi }\right)\right)=\\ \text{sin}\left(\mathrm{\theta }-\mathrm{\varphi }\right)\end{array}$$

Hieraus ist ersichtlich, dass die Winkel in dem linken Produktterm keinen Offset zu den Winkeln des rechten Produktterms haben dürfen. Im Folgenden wird für eine übersichtlichere Erläuterung der Fall betrachtet, dass nur einer der an der Winkelerfassungseinheit anliegenden Signale, z.B. nur das sin (θ)-Signal einen Offset aufweist. Entsprechende Überlegungen gelten auch für das cos (θ)-Signal bzw. beide.From this it can be seen that the angles in the left product term must not have an offset to the angles of the right product term. In the following, for a clearer explanation, the case is considered that only one of the signals applied to the angle detection unit, e.g. only the sin (θ) signal has an offset. Corresponding considerations also apply to the cos (θ) signal or both.

Einen bekannten Offset in einem Pfad, z.B. Δθ_sin bei sin (θ), kann man unter bestimmten Bedingungen nahezu ausgleichen, wenn man diesen Offset bei sin (ϕ) berücksichtigt: $$\begin{array}{l}\text{sin}\left(\mathrm{\theta }+\Delta \mathrm{\theta }\_\text{sin}\right)*\text{cos}\left(\mathrm{\varphi }\right)-\text{sin}\left(\mathrm{\varphi }+\Delta \mathrm{\theta }\_\text{sin}\right)*\text{cos}\left(\mathrm{\theta }\right)=\\ {}^{\mathrm{½}}\left(\text{sin}\left(\left(\mathrm{\theta }-\mathrm{\varphi }\right)+\Delta \mathrm{\theta }\_\text{sin}\right)+\text{sin}\left(\left(\mathrm{\theta }-\mathrm{\varphi }\right)-\Delta \mathrm{\theta }\_\text{sin}\right)\right)\end{array}$$

A known offset in a path, e.g. Δθ_sin for sin (θ), can almost be compensated for under certain conditions if this offset is taken into account for sin (ϕ): $$\begin{array}{l}\text{sin}\left(\mathrm{\theta }+\Delta \mathrm{\theta }\_\text{sin}\right)*\text{cos}\left(\mathrm{\varphi }\right)-\text{sin}\left(\mathrm{\varphi }+\Delta \mathrm{\theta }\_\text{sin}\right)*\text{cos}\left(\mathrm{\theta }\right)=\\ {}^{\mathrm{½}}\left(\text{sin}\left(\left(\mathrm{\theta }-\mathrm{\varphi }\right)+\Delta \mathrm{\theta }\_\text{sin}\right)+\text{sin}\left(\left(\mathrm{\theta }-\mathrm{\varphi }\right)-\Delta \mathrm{\theta }\_\text{sin}\right)\right)\end{array}$$

Dies stellt bezüglich eines Offsets eine Sinusfunktion dar, die bei (θ = ϕ) null und offsetunabhängig ist, und andernfalls bezüglich eines Offsets mit der Amplitude sin (θ- ϕ) schwingt. Somit ist für kleine Offsets der detektierte Fehler ungefähr θ - ϕ, und es kann eine Korrektur im Bereich -π/2 < Offset < π/2 stattfinden, wobei die Korrektur besser ist, je näher der Offset bei 0 ist.This represents a sine function with respect to an offset, which is zero and offset-independent at (θ = ϕ), and otherwise oscillates with an amplitude sin (θ- ϕ) with respect to an offset. Thus, for small offsets, the detected error is approximately θ - ϕ, and a correction can take place in the range -π / 2 <offset <π / 2, the correction being better the closer the offset is to 0.

In der Winkelbestimmungseinheit wird diese Erkenntnis umgesetzt. Demnach ist:

• θ der vom Sensor ausgegebene und der an der Winkelberechnungseinheit anliegende Winkel,
• ϕ der von Winkelberechnungseinheit korrigierte und angenommene Drehwinkel,
• Δθ_sin der Differenzwinkel, der durch die verzögerte Abtastung entsteht.

This knowledge is implemented in the angle determination unit. Accordingly:

• θ the angle output by the sensor and the angle applied to the angle calculation unit,
• ϕ the angle of rotation corrected and assumed by the angle calculation unit,
• Δθ_sin the difference angle that results from the delayed sampling.

Somit sind sin (θ + Δθ_sin) und cos (θ) die vom Positionssensor kommende, eventuell verzögerten Signale (in dem Rechenbeispiel ist nur Sinus verzögert), und cos (ϕ) und sin (ϕ + Δθ_sin) die aus der Rückführung kommenden korrigierten Kosinus- bzw. Sinus-Komponenten.Thus, sin (θ + Δθ_sin) and cos (θ) are the possibly delayed signals coming from the position sensor (in the calculation example, only sine is delayed), and cos (ϕ) and sin (ϕ + Δθ_sin) are the corrected cosine coming from the feedback - or sine components.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Winkelberechnungseinheit eine Reglereinheit auf, die konfiguriert ist, um aus dem Drehwinkelfehler einen korrigierten Drehwinkel zu berechnen. Der Winkel kann z.B. über das Integral der Korrekturen ständig aktualisiert werden. Weiterhin können weiter physikalische Größen, wie zum Beispiel die Drehgeschwindigkeit bestimmt werden.According to one embodiment, the angle calculation unit has a controller unit that is configured to calculate a corrected angle of rotation from the angle of rotation error. The angle can e.g. are constantly updated via the integral of the corrections. Furthermore, physical quantities such as the speed of rotation can be determined.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Winkelberechnungseinheit Operatoren auf, die eingerichtet sind, Rechenoperationen durchzuführen, wobei die Operatoren als Hardwaremodule oder als Softwaremodule aufgebaut sein können. Die Operatoren sind z.B. Multiplizierer und Subtrahierer, die so verschaltet sind, dass sie die oben ausgeführten mathematischen Operationen durchführen können. Die Hardware kann, je nachdem an welcher Stelle die Digitalisierung stattfindet, analog oder digital realisiert sein. Zum Beispiel kann die Hardware mit integrierten Schaltkreisen zum Multiplizieren oder Subtrahieren aufgebaut sein, oder in einem Digitalen Signalprozessor oder einem FPGA (Field Programmable Gate Array) implementiert sein. Alternativ können die mathematischen Operationen in Software ausgeführt werden, die auf einem Prozessor ausgeführt wird.According to one embodiment, the angle calculation unit has operators that are set up to perform arithmetic operations, wherein the operators can be constructed as hardware modules or as software modules. The operators are e.g. Multipliers and subtractors connected in such a way that they can perform the mathematical operations outlined above. Depending on where digitization takes place, the hardware can be implemented in analog or digital form. For example, the hardware may be built with integrated circuits for multiplication or subtraction, or implemented in a digital signal processor or an FPGA (Field Programmable Gate Array). Alternatively, the mathematical operations can be performed in software that runs on a processor.

Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zum Bestimmen eines Drehwinkels einer Rotorposition in einem Fahrzeug durch einen Regelkreis vorgeschlagen, aufweisend die folgenden Schritte: Erfassen von Positionsdaten eines Rotors;
Erzeugen eines Sinussignals und eines Kosinussignals aus den erfassten Positionsdaten;
Erfassen des erzeugten Sinussignals mit einer ersten Verzögerung und des erzeugten Kosinus-Signale mit einer zweiten Verzögerung; Ermitteln des Drehwinkels;
Korrigieren der Sinus-Komponente des Drehwinkels um die erste Verzögerung und der Kosinus-Komponente des Drehwinkels um die zweite Verzögerung; und
Rückführen der korrigierten Sinus-Komponente und der korrigierten Kosinus-Komponente.According to one aspect, a method for determining an angle of rotation of a rotor position in a vehicle by means of a control loop is proposed, comprising the following steps: detecting position data of a rotor;
Generating a sine signal and a cosine signal from the acquired position data;
Detecting the generated sine signal with a first delay and the generated cosine signal with a second delay; Determining the angle of rotation;
Correcting the sine component of the angle of rotation by the first delay and the cosine component of the angle of rotation by the second delay; and
Return the corrected sine component and the corrected cosine component.

Gemäß einem Aspekt weist ein Fahrzeug eine oben beschriebene Rotordrehwinkelbestimmungseinheit auf. Fahrzeuge können alle Fahrzeuge sein, bei den ein Rotor, z.B. ein Rotor zum Antrieb verwendet wird, wie z.B. Kraftfahrzeuge, Busse, Fahrräder mit elektrischem Antrieb, schienengebundene Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge und Luftfahrzeuge mit elektrischem Antrieb.In one aspect, a vehicle has a rotor rotation angle determination unit described above. Vehicles can be all vehicles with a rotor, e.g. a rotor is used for driving, e.g. Motor vehicles, buses, bicycles with electric drive, rail-bound vehicles, watercraft and aircraft with electric drive.

Gemäß einem Aspekt leitet ein Programmelement, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor an, ein oben beschriebenes Verfahren auszuführen.In one aspect, a program element that, when executed on a processor, directs the processor to perform a method described above.

Gemäß einem Aspekt wird ein computerlesbares Medium bereitgestellt, auf dem ein Programmelement gespeichert ist, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor anleitet, ein oben beschriebenes Verfahren auszuführen.According to one aspect, a computer-readable medium is provided on which a program element is stored which, when executed on a processor, instructs the processor to carry out a method described above.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert.

• 1 zeigt ein Blockschaltbild zur Bestimmung eines Drehwinkels mit einer Verzögerungskorrektur.
• 2 zeigt ein Blockschaltbild zur Bestimmung eines Drehwinkels mit einer Regelschleife.
• 3 zeigt ein Blockschaltbild zur Bestimmung eines Drehwinkels mit einer Regelschleife gemäß einem Ausführungsbeispiel.
• 4 zeigt ein Zeitdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel.
• 5 zeigt ein Blockschaltbild zur Bestimmung eines Drehwinkels mit einer Regelschleife gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
• 6 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen eines Drehwinkels gemäß einem Ausführungsbeispiel.
• 7 zeigt ein Fahrzeug, das eine Rotordrehwinkelbestimmungseinheit aufweist gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawing.

• 1 shows a block diagram for determining an angle of rotation with a delay correction.
• 2nd shows a block diagram for determining an angle of rotation with a control loop.
• 3rd shows a block diagram for determining an angle of rotation with a control loop according to an embodiment.
• 4th shows a timing diagram according to an embodiment.
• 5 shows a block diagram for determining an angle of rotation with a control loop according to a further embodiment.
• 6 shows a block diagram of a method for determining an angle of rotation according to an embodiment.
• 7 shows a vehicle having a rotor rotation angle determination unit according to an embodiment.

1 zeigt ein Blockschaltbild zur Bestimmung eines Drehwinkels mit einer Verzögerungskorrektur. Mit dieser Schaltung wird in der Einheit 103 der Arkustangens (atan2 aus dem Sinus- 101 und Kosinus- 102 Signal des Sensors gebildet und der Drehwinkel direkt ohne Regelkreis bestimmt. Der derart bestimmte Drehwinkel wird in der Einheit 104 gefiltert, und in 105 wird eine Verzögerung, die sowohl auf dem Sinussignal als auch auf dem Kosinussignal vorhanden ist, berücksichtigt. Die Verzögerung ist dabei typischerweise bekannt oder kann ermittelt werden. 1 shows a block diagram for determining an angle of rotation with a delay correction. With this circuit is in the unit 103 the arctangent (atan2 from the sinus 101 and cosine 102 Signal of the sensor formed and the angle of rotation determined directly without a control loop. The rotation angle determined in this way is in the unit 104 filtered, and in 105 a delay that is present on both the sine signal and the cosine signal is taken into account. The delay is typically known or can be determined.

Schließlich wird der gefilterte und korrigierte Drehwinkel ausgegeben.Finally, the filtered and corrected angle of rotation is output.

2 zeigt ein Blockschaltbild zur Bestimmung eines Drehwinkels mit einer Regelschleife. Die Rückführung basiert auf einem angenommenen Wert ϕ des Drehwinkels, dessen Sinuswert sin (ϕ) bzw. Kosinuswert cos (ϕ) mit z.B. einer Look-Up-Tabelle bestimmt wird und wie oben beschrieben gemäß
sin (θ) * cos (ϕ) - sin (ϕ) * cos (θ) zu einem Fehler sin (θ - ϕ) ≅ θ - ϕ berechnet und an die Einheit 206 weitergeleitet wird. Die Multiplikationen übernehmen hierbei die Multiplizierer 203 bzw. 204 und die Subtraktion der Subtrahierer 205. 2nd shows a block diagram for determining an angle of rotation with a control loop. The feedback is based on an assumed value ϕ of the angle of rotation, whose sine value sin (ϕ) or cosine value cos (ϕ) is determined using a look-up table, for example, and as described above
sin (θ) * cos (ϕ) - sin (ϕ) * cos (θ) to an error sin (θ - ϕ) ≅ θ - ϕ and calculated to the unit 206 is forwarded. The multipliers take over the multipliers 203 respectively. 204 and the subtraction of the subtractors 205 .

Die Einheit 206 filtert das Signal und integriert die Korrekturen auf, so dass vom der Einheit 206 der Drehwinkel ϕ ausgegeben wird. Die Rückführungseinheiten 208 und 209 geben den sin (ϕ) bzw. den cos (ϕ) des angenommenen Drehwinkels ϕ wieder gemäß obigen Gleichungen an die Multiplizierer 203 und 204 weiter. Der von der Einheit 206 ausgegebene Winkel wird schließlich noch in der Einheit 207 um eine Verzögerung, korrigiert. Die Korrektur gilt für den Drehwinkel an und für sich, das heißt nicht für den Sinus und Kosinus-Wert, und geht daher auch nicht in die Rückführung mit ein.The unit 206 filters the signal and integrates the corrections so that from the unit 206 the angle of rotation ϕ is output. The return units 208 and 209 give the sin (ϕ) or the cos (ϕ) of the assumed angle of rotation ϕ to the multiplier according to the equations above 203 and 204 continue. The one from unity 206 The angle output is finally in the unit 207 for a delay, corrected. The correction applies to the angle of rotation in and of itself, that is, not to the sine and cosine value, and therefore is not included in the feedback.

3 zeigt ein Blockschaltbild zur Bestimmung eines Drehwinkels mit einer Regelschleife gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Rotordrehwinkelbestimmungseinheit 300
zum Bestimmen eines Drehwinkels einer Rotorposition eines Rotors 301 in einem Fahrzeug, weist einen Positionssensor 302 zur Positionserfassung des Rotors 301 auf. Der Positionssensor 302 erzeugt aus den erfassten Positionsdaten ein Sinus- und ein Kosinussignal. Sowohl das Sinussignal als auch das Kosinussignal können z.B. verzögerte abgetastet werden. Die Abtastung kann zu verschiedenen Zeitpunkten erfolgen, so dass unterschiedliche Verzögerungen vorliegen. Die Winkelberechnungseinheit 303 ermittelt den Drehwinkel des Rotors 301 aus dem verzögert erfassten Sinus- und dem verzögert erfassten Kosinussignal. Der durch die Winkelberechnungseinheit 303 ermittelte Wert berücksichtigt hierbei einen Fehler zu einem von der Winkelberechnungseinheit in einem vorigen Prozessierschritt angenommenen bzw. ermittelten Drehwinkel. Der von der Winkelberechnungseinheit 303 mit Berücksichtigung des Fehlers ermittelte Drehwinkel kann immer noch einen Fehler aufweisen und wird daher in dieser Beschreibung auch als von der Winkelberechnungseinheit 303 „angenommener Drehwinkel“ bezeichnet. Der angenommene Drehwinkel wird zum einen ausgegeben und zum anderen an eine Korrektureinheit 304 weitergegeben. Die Korrektureinheit 304 weist eine Sinus- Korrektureinheit 305 und eine Kosinus-Korrektureinheit 306 auf. Die Sinus-Korrektureinheit 305 korrigiert die Sinus-Komponente des angenommenen Drehwinkels um die Verzögerung des Sinus-Eingangssignals an der Winkelberechnungseinheit 303. Entsprechend korrigiert die Kosinus-Korrektureinheit 306 die Kosinus-Komponente des angenommenen Drehwinkels um die Verzögerung des Kosinus-Eingangssignals an der Winkelberechnungseinheit 303. 3rd shows a block diagram for determining an angle of rotation with a control loop according to an embodiment. The rotor rotation angle determination unit 300
for determining an angle of rotation of a rotor position of a rotor 301 in a vehicle, has a position sensor 302 for position detection of the rotor 301 on. The position sensor 302 generates a sine and a cosine signal from the acquired position data. Both the sine signal and the cosine signal can be sampled with a delay, for example. The sampling can take place at different times, so that there are different delays. The angle calculation unit 303 determines the angle of rotation of the rotor 301 from the delayed sine signal and the delayed cosine signal. The one through the angle calculation unit 303 The value determined here takes into account an error relating to an angle of rotation assumed or determined by the angle calculation unit in a previous processing step. The one from the angle calculation unit 303 angle of rotation determined taking the error into account can still have an error and is therefore also used in this description as by the angle calculation unit 303 “Assumed angle of rotation”. The assumed angle of rotation is output on the one hand and on the other to a correction unit 304 passed on. The correction unit 304 has a sine correction unit 305 and a cosine correction unit 306 on. The sine correction unit 305 corrects the sine component of the assumed angle of rotation by the delay of the sine input signal at the angle calculation unit 303 . The cosine correction unit corrects accordingly 306 the cosine component of the assumed angle of rotation by the delay of the cosine input signal at the angle calculation unit 303 .

4 zeigt ein Zeitdiagramm gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Achse 408 zeigt die Zeitschritte der Prozessierung, Die Zeitachse 409 zeigt die Richtung der fortschreitenden Zeit nach rechts an. 401, 403, 405 zeigen die Verzögerungen des Sinus-Winkels in einem Berechnungsstadium gegenüber den Referenzzeitpunkten 410, 411, 412 der Zeitschritte der Prozessierung, und 402, 404, 406 zeigen entsprechend die Kosinus-Verzögerungen. Sowohl der zum Zeitpunkt 410 an der Winkelberechnungseinheit 303 anstehende Sinus-Winkel als auch der Kosinus-Winkel sind verzögert, und zwar mit der Sinus-Verzögerung 401 und der Kosinus-Verzögerung 402. Die verzögerten Sinus-Winkel bzw. Kosinus-Winkel werden, wie bereits detailliert erläutert, getrennt um die Verzögerungen 403 und 404 korrigiert, so dass ein um die unterschiedlichen Verzögerungen 401, 402 bereinigter Winkel 405, 406 erhalten wird. 4th shows a timing diagram according to an embodiment. The axis 408 shows the time steps of the processing, the time axis 409 shows the direction of the advancing time to the right. 401 , 403 , 405 show the delays of the sine angle in a calculation stage compared to the reference times 410 , 411 , 412 the time steps of processing, and 402 , 404 , 406 accordingly show the cosine delays. Both at the time 410 on the angle calculation unit 303 upcoming sine angles as well as the cosine angle are delayed, with the sine delay 401 and the cosine delay 402 . The delayed sine angles or cosine angles, as already explained in detail, are separated by the delays 403 and 404 corrected so that around the different delays 401 , 402 adjusted angle 405 , 406 is obtained.

5 zeigt ein Blockschaltbild zur Bestimmung eines Drehwinkels mit einer Regelschleife gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die erfassten Sinus- und Kosinussignale können z.B. von einen Enkodierer 501, 502 des Positionssensor an der Winkelberechnungseinheit 303 bereitgestellt werden. Die Winkelberechnungseinheit 303 weist die Operatoren 503, 504, 505 auf, die eingerichtet sind, Rechenoperationen durchzuführen, wie z.B. sin (θ') * cos (ϕ'') - sin (ϕ') * cos (θ'') , wobei 8' und ϕ' der eventuell verzögerte Drehwinkel bzw. der angenommene bzw. korrigierte Drehwinkel sind, die jeweils weiterhin um die Verzögerung Δθ_sin bzw. Δθ_cos korrigiert als sin (ϕ') bzw. cos (ϕ'') in die Multiplikatoren 503, 504 hineingegeben werden. Z.B. ist Φ' = ϕ+Δθ_sin und ϕ'' = ϕ+Δθ_cos bei 8' = θ+Δθ_sin bzw. θ" = θ+Δθ_cos. Die Multiplikatoren 503, 504 und der Subtrahierer 505 können als Hardwaremodule oder als Softwaremodule aufgebaut sein. Die Hardware kann, je nachdem an welcher Stelle die Analog-Digitalwandlung stattfindet, analog oder digital realisiert sein. 5 shows a block diagram for determining an angle of rotation with a control loop according to a further embodiment. The detected sine and cosine signals can, for example, from an encoder 501 , 502 the position sensor on the angle calculation unit 303 to be provided. The angle calculation unit 303 instructs the operators 503 , 504 , 505 which are set up to perform arithmetic operations, such as sin (θ ') * cos (ϕ'') - sin (ϕ') * cos (θ ''), where 8 'and ϕ' are the possibly delayed rotation angle or the are assumed or corrected rotation angles, each of which is further corrected by the delay Δθ_sin or Δθ_cos as sin (ϕ ') or cos (ϕ'') in the multipliers 503 , 504 be put in. For example, Φ '= ϕ + Δθ_sin and ϕ''= ϕ + Δθ_cos at 8' = θ + Δθ_sin and θ "= θ + Δθ_cos. The multipliers 503 , 504 and the subtractor 505 can be constructed as hardware modules or as software modules. Depending on the point at which the analog-digital conversion takes place, the hardware can be implemented in analog or digital form.

6 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen eines Drehwinkels in einem Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Das Verfahren, weist die folgenden Schritte auf:

• Erfassen 601 von Positionsdaten eines Rotors;
• Erzeugen 602 eines Sinussignals und eines Kosinussignals aus den erfassten Positionsdaten;
• Erfassen 603 des erzeugten Sinussignals mit einer ersten Verzögerung und des erzeugten Kosinus-Signale mit einer zweiten Verzögerung;
• Ermitteln 604 des Drehwinkels;
• Korrigieren 605 der Sinus-Komponente des Drehwinkels um die erste Verzögerung und der Kosinus-Komponente des Drehwinkels um die zweite Verzögerung; und
• Rückführen 606 der korrigierten Sinus-Komponente und der korrigierten Kosinus-Komponente.

6 shows a block diagram of a method for determining a rotation angle in a vehicle according to an embodiment.
The process has the following steps:

• Capture 601 position data of a rotor;
• Produce 602 a sine signal and a cosine signal from the detected position data;
• Capture 603 the generated sine signal with a first delay and the generated cosine signal with a second delay;
• Determine 604 the angle of rotation;
• Correct 605 the sine component of the rotation angle by the first delay and the cosine component of the rotation angle by the second delay; and
• Return 606 the corrected sine component and the corrected cosine component.

Das Ermitteln 604 des Drehwinkels beinhaltet die Berechnung der Differenz zwischen den beiden Winkel, bzw. des Fehlers, der in einer Filter- bzw. Reglereinheit zu einem korrigierten Drehwinkel, der hier auch als angenommener Drehwinkel bezeichnet wird, ermittelt wird. Die Sinus- und Kosinus-Komponenten werden dann weiterhin um die erste bzw. zweite Verzögerung korrigiert und rückgeführt.Detecting 604 of the angle of rotation includes the calculation of the difference between the two angles, or the error, which is determined in a filter or controller unit to a corrected angle of rotation, which is also referred to here as the assumed angle of rotation. The sine and cosine components are then further corrected and returned by the first and second delays, respectively.

7 zeigt beispielhaft Kraftfahrzeug 700 das als Fahrzeug, das eine Rotordrehwinkelbestimmungseinheit 300 aufweist, die den Drehwinkel des Rotors 301 bestimmt und mit einem Prozessor 701 verbunden ist. 7 shows an example of a motor vehicle 700 that as a vehicle having a rotor rotation angle determination unit 300 which has the angle of rotation of the rotor 301 determined and with a processor 701 connected is.

Claims (9)

Rotordrehwinkelbestimmungseinheit (300) zum Bestimmen eines Drehwinkels einer Rotorposition in einem elektrischen Antrieb, aufweisend einen Positionssensor (302) zur Positionserfassung des Rotors (301), wobei der Positionssensor (302) eingerichtet ist, aus den erfassten Positionsdaten ein Sinus- und ein Kosinussignal zu erzeugen, eine Winkelberechnungseinheit (303) zur Erfassung des Sinussignals mit einer ersten Verzögerung und des Kosinussignals mit einer zweiten Verzögerung und zur Ermittlung des Drehwinkels des Rotors (301) aus dem verzögerten Sinussignal und dem verzögerten Kosinussignal, und eine Korrektureinheit (304), wobei die Korrektureinheit (304) eine Sinus-Korrektureinheit (305) und eine Kosinus-Korrektureinheit (306) aufweist, und wobei die Sinus-Korrektureinheit (305) dazu eingerichtet ist, eine Korrektur der Sinus-Komponente des Drehwinkels durchzuführen und die Kosinus-Korrektureinheit (306) dazu eingerichtet ist, eine Korrektur der Kosinus-Komponente des Drehwinkels vorzunehmen, und wobei die Korrektureinheit (304) eingerichtet ist, die korrigierte Sinus-Komponente des Drehwinkels und die korrigierte Kosinus-Komponente des Drehwinkels in die Winkelberechnungseinheit (303) zurückzuführen.A rotor rotation angle determination unit (300) for determining a rotation angle of a rotor position in an electric drive, comprising a position sensor (302) for detecting the position of the rotor (301), the position sensor (302) being set up to generate a sine and a cosine signal from the detected position data, an angle calculation unit (303) for detecting the sine signal with a first delay and the cosine signal with a second delay and for determining the angle of rotation of the rotor (301) from the delayed sine signal and the delayed cosine signal, and a correction unit (304), the correction unit (304) comprising a sine correction unit (305) and a cosine correction unit (306), and wherein the sine correction unit (305) is set up to correct the sine component of the angle of rotation and the cosine correction unit (306) is set up to correct the cosine component of the angle of rotation, and wherein the correction unit (304) is set up to correct the sine component of the angle of rotation and the corrected cosine component of the angle of rotation in FIG Angle calculation unit (303) attributable. Rotorpositionserfassungseinheit (300) nach Anspruch 1, wobei die Winkelberechnungseinheit (303) eingerichtet ist, die korrigierte Sinus-Komponente mit dem verzögert erfassten Kosinussignal zu multiplizieren und die korrigierte Kosinus-Komponente mit dem verzögert erfassten Sinussignal zu multiplizieren, und aus der Differenz einen Drehwinkelfehler zu bestimmen.Rotor position detection unit (300) after Claim 1 , wherein the angle calculation unit (303) is set up to multiply the corrected sine component by the delayed detected cosine signal and to multiply the corrected cosine component by the delayed detected sine signal, and to determine an angle of rotation error from the difference. Rotorpositionserfassungseinheit (300) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Winkelberechnungseinheit (303) eine Reglereinheit (307) aufweist, die konfiguriert ist, um aus dem Drehwinkelfehler einen korrigierten Drehwinkel zu berechnen.Rotor position detection unit (300) after Claim 1 or 2nd , wherein the angle calculation unit (303) has a controller unit (307) which is configured to calculate a corrected angle of rotation from the angle of rotation error. Rotorpositionserfassungseinheit (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Verzögerung größer oder gleich null ist und die zweite Verzögerung größer oder gleich null ist.The rotor position detection unit (300) according to one of the preceding claims, wherein the first delay is greater than or equal to zero and the second delay is greater than or equal to zero. Rotorpositionserfassungseinheit (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Winkelberechnungseinheit Operatoren (503), (504), (505) aufweist, die eingerichtet sind, Rechenoperationen durchzuführen, wobei die Operatoren (503), (504), (505) als Hardwaremodule oder als Softwaremodule aufgebaut sind.Rotor position detection unit (300) according to one of the preceding claims, wherein the angle calculation unit comprises operators (503), (504), (505) which are set up to carry out arithmetic operations, the operators (503), (504), (505) being hardware modules or constructed as software modules. Verfahren zum Bestimmen eines Drehwinkels einer Rotorposition in einem Fahrzeug durch einen Regelkreis, aufweisend die folgenden Schritte: Erfassen (601) von Positionsdaten eines Rotors; Erzeugen (602) eines Sinussignals und eines Kosinussignals aus den erfassten Positionsdaten; Erfassen (603) des erzeugten Sinussignals mit einer ersten Verzögerung und des erzeugten Kosinus-Signale mit einer zweiten Verzögerung; Ermitteln (604) des Drehwinkels; Korrigieren (605) der Sinus-Komponente des Drehwinkels um die erste Verzögerung und der Kosinus-Komponente des Drehwinkels um die zweite Verzögerung; und Rückführen (606) der korrigierten Sinus-Komponente und der korrigierten Kosinus-Komponente. A method for determining an angle of rotation of a rotor position in a vehicle by means of a control loop, comprising the following steps: detecting (601) position data of a rotor; Generating (602) a sine signal and a cosine signal from the detected position data; Detecting (603) the generated sine signal with a first delay and the generated cosine signal with a second delay; Determining (604) the angle of rotation; Correcting (605) the sine component of the rotation angle by the first delay and the cosine component of the rotation angle by the second delay; and feedback (606) the corrected sine component and the corrected cosine component. Fahrzeug (600) mit einer Rotordrehwinkelbestimmungseinheit (300) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Vehicle (600) with a rotor rotation angle determination unit (300) according to one of the preceding claims. Programmelement, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor anleitet, ein Verfahren nach Anspruch 7 auszuführen.Program element that, when executed on a processor, instructs the processor to follow a method Claim 7 to execute. Computerlesbares Medium, auf dem ein Programmelement gespeichert ist, das, wenn es auf einem Prozessor ausgeführt wird, den Prozessor anleitet, ein Verfahren nach Anspruch 8 auszuführen.Computer-readable medium on which a program element is stored, which, when executed on a processor, guides the processor according to a method Claim 8 to execute.

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