WO2015036198A2 - Determining the position of an electric motor by evaluating the direction of movement - Google Patents
Determining the position of an electric motor by evaluating the direction of movement Download PDFInfo
- Publication number
- WO2015036198A2 WO2015036198A2 PCT/EP2014/067318 EP2014067318W WO2015036198A2 WO 2015036198 A2 WO2015036198 A2 WO 2015036198A2 EP 2014067318 W EP2014067318 W EP 2014067318W WO 2015036198 A2 WO2015036198 A2 WO 2015036198A2
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- rotor
- rotation
- determining
- computer program
- hall sensor
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
- H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
- H02P6/185—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using inductance sensing, e.g. pulse excitation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
- H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
- H02P25/022—Synchronous motors
- H02P25/03—Synchronous motors with brushless excitation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/14—Electronic commutators
- H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
- H02P6/20—Arrangements for starting
- H02P6/22—Arrangements for starting in a selected direction of rotation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P2203/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the means for detecting the position of the rotor
- H02P2203/03—Determination of the rotor position, e.g. initial rotor position, during standstill or low speed operation
Definitions
- the present invention relates to a method for determining the position of a rotor of an electric machine, a steering system for a vehicle with a
- Control unit a computer program and a computer program product.
- the current position of rotors / rotors of electric machines can be determined by means of Hall sensors.
- Hall sensors There are embodiments in which there is no clear correlation between the results of the Hall sensors and the position of the rotor / rotor.
- the starting position is determined and stored in a non-volatile memory, whereby an always accurate position determination can be made due to the known starting position of the rotor.
- the starting position stored in the memory can be deleted. In this case, no definite position determination may be possible anymore. It is therefore an object to provide a method for re-determining the exact position after clearing the starting position of the rotor.
- a method of determining the position of a rotor of an electric machine comprising the steps of: determining the potentially possible positions of the rotor, determining a target position, applying a commutation to reach the target position, and determining the direction of rotation of the rotor.
- a steering system for a vehicle is provided with a control unit, wherein the control unit a
- Storage means having a computer program stored thereon, wherein the computer program for carrying out a method according to one of claims 1 to 5 is configured.
- a computer program for carrying out a method according to one of claims 1 to 5 is configured.
- a computer program product comprising program code means, which on a
- a method further comprising the step of: determining the position based on the direction of rotation.
- n-times specification target position n-times corresponding commutation
- n-times determining the direction of rotation n-times specification target position, n-times corresponding commutation and n-times determining the direction of rotation.
- n 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or any natural value and / or being the same by the commutations
- Rotation directions or different directions of rotation are generated and / or wherein the different directions of rotation in each case have alternating directions.
- a method is provided wherein an equal waiting time or different waiting times are inserted between individual PWMs.
- FIG. 1 a magnetic motor ring and a first magnetic sensor ring
- FIG. 2 a magnetic motor ring and a second magnetic sensor ring
- FIG. 1 Hall sensor values of three Hall sensors in a magnetic sensor ring according to FIG. 1
- FIG. 4 Hall sensor values of three Hall sensors in a magnetic sensor ring according to FIG. 2
- FIG. 1 Hall sensor values of three Hall sensors in a magnetic sensor ring according to FIG. 1
- FIG. 4 Hall sensor values of three Hall sensors in a magnetic sensor ring according to FIG. 2
- FIG. 6 shows an increase of the PWM control (for example based on 0%, over 2%, 4% and 6% up to 8%)
- FIG. 7 Hall sensor values and associated motor poles and a schematic procedure according to the invention
- 8 is an illustration of an alternative method according to the invention
- FIG. 9 shows a representation of a further alternative method according to the invention
- FIG. 10 shows a representation of a further alternative method according to the invention
- FIG. 11 shows a method according to the invention as a flow chart.
- Fig. 1 shows a magnetic motor ring 1, which is a part of the rotor of the drive motor, and a magnetic sensor ring 5, which is also arranged on the drive motor and synchronously runs with the magnetic motor ring 1. Based on the magnetic sensor ring 5, a position of the rotor of the drive motor can be uniquely determined by the arrangement of Hall sensors 2, 3, 4.
- Fig. 2 shows the magnetic motor ring 1 of the drive motor and another synchronously co-rotating magnetic sensor ring 6, wherein the magnetic sensor ring 6 in comparison to the magnetic sensor ring 5 of Figure 1 has a double resolution.
- the associated motor pole can be unambiguously determined. For example, starting from the Hall sensor value
- Hall sensor value "5" determined that at the corresponding position, a north pole N of the rotor / rotor is present.
- FIG. 5 shows the possible effects if a wrong position 8 is assumed. Starting situation is that a position between the
- Hall sensor values 2 and 6 to be approached. This could in principle be position 10 or position 11.
- a commutation would be made, which would lead from the correct position 9 to a movement to the left (with respect to drawing plane), which would be opposite to the actual direction of rotation of the electric motor and therefore never should.
- the electric motor is switched off immediately by the control unit and an error message is generated. If the correct position 9 had been selected as the assumed position, a movement to the right (with regard to the plane of the drawing) would actually have resulted, ie in the direction of the actual direction of rotation.
- the task is therefore, in an electric motor with ambiguous assignment of Hall sensor values and
- Rotor position to provide a method that allows initialization and avoids that the rotor is moved counter to the actual direction of rotation.
- the problem should be solved in particular without an extension of the sensors. (Thus, for example, no arrangement of an additional Hall sensor is required.)
- FIG. 6 shows a slow or stepwise increase of the pulse width modulation in order to overcome external forces slowly.
- Fig. 7 shows an inventive method to determine the correct position of the rotor can.
- the electric motor could be a servomotor of a steering assistance of a vehicle. If, for example, the relevant steering wheel is held in place, an external force acts and a force acts
- FIG. 8 shows a particular embodiment of a method in which PWM phases 17, 18 alternately lead to the generation of Hall sensor values 19, 20.
- PWM phases 17, 18 are to be generated pulsating Hall sensor values 19, 20.
- alternating Hall sensor values 19, 20 result, it can be assumed that no (relevant) external forces act and therefore the measurement result is correct.
- the PWM phases 17, 18 are formed as rising and falling stairs, respectively, to form a successively increasing force. This can be used to overcome existing external forces gradually, without resulting in an initial "overreacting".
- FIG. 9 shows a further variant of a method according to the invention in which a larger force (higher PWM) is used to start from the outset
- FIG. 10 shows a further variant in the case of between individual PWM phases
- FIG. 11 shows a method according to the invention as a flow chart.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
The invention relates to a method for determining the position of a rotor of an electric machine, comprising the following steps: the possible potential positions of the rotor (23) are determined, a target position (24 ) is determined, a commutation for reaching the target position (25) is applied and the rotational direction of the rotor (26) is determined.
Description
Positionsbestimmung eines Elektromotors durch Auswertung der Bewegungsrichtung Position determination of an electric motor by evaluation of the direction of movement
BESCHREIBUNG DESCRIPTION
GEBIET DER ERFINDUNG FIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines Rotors einer Elektromaschine, ein Lenksystem für ein Fahrzeug mit einer The present invention relates to a method for determining the position of a rotor of an electric machine, a steering system for a vehicle with a
Steuereinheit, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt. Control unit, a computer program and a computer program product.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG BACKGROUND OF THE INVENTION
Im Stand der Technik sind Hallsensoren zur Positionsbestimmung eines Rotors einer Elektromaschine bekannt. In the prior art Hall sensors for determining the position of a rotor of an electric machine are known.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION
Die aktuelle Position von Rotoren/Läufern von Elektromaschinen kann anhand von Hallsensoren bestimmt werden. Es gibt Ausführungsformen bei denen zwischen den Ergebnissen der Hallsensoren und der Position des Rotors/Läufers keine eindeutige Zuordnung besteht. In diesem Fall wird die Startposition bestimmt und in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt, wodurch eine stets genaue Positionsbestimmung aufgrund der bekannten Ausgangsposition des Rotors erfolgen kann. Findet jedoch beispielsweise ein Batteriewechsel statt, so kann die im Speicher abgespeicherte Ausgangsposition gelöscht werden. In diesem Fall kann eventuell keine eindeutige Positionsbestimmung mehr erfolgen.
Eine Aufgabe ist daher, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um nach einem Löschen der Ausgangsposition des Rotors die genaue Position wieder zu bestimmen. The current position of rotors / rotors of electric machines can be determined by means of Hall sensors. There are embodiments in which there is no clear correlation between the results of the Hall sensors and the position of the rotor / rotor. In this case, the starting position is determined and stored in a non-volatile memory, whereby an always accurate position determination can be made due to the known starting position of the rotor. However, if, for example, a battery change takes place, the starting position stored in the memory can be deleted. In this case, no definite position determination may be possible anymore. It is therefore an object to provide a method for re-determining the exact position after clearing the starting position of the rotor.
Als erste Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines Rotors einer Elektromaschine zur Verfügung gestellt, umfassend die Schritte: bestimmen der potentiell möglichen Positionen des Rotors, bestimmen einer Zielposition, anlegen einer Kommutierung zum Erreichen der Zielposition und bestimmen der Drehrichtung des Rotors. Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren kann ohne die Anordnung weiterer Sensoren auch bei nicht eindeutiger Zuordnung von Hallsensorwerten und Motorpolen eine genaue Bestimmung der Position des Rotors vorgenommen werden. As a first embodiment of the invention, there is provided a method of determining the position of a rotor of an electric machine comprising the steps of: determining the potentially possible positions of the rotor, determining a target position, applying a commutation to reach the target position, and determining the direction of rotation of the rotor. By means of a method according to the invention, an accurate determination of the position of the rotor can be carried out without the arrangement of further sensors even if the sensor values and motor poles are not unambiguously assigned.
Als zweite Ausführungsform der Erfindung wird ein Lenksystem für ein Fahrzeug mit einer Steuereinheit zur Verfügung gestellt, wobei die Steuereinheit ein As a second embodiment of the invention, a steering system for a vehicle is provided with a control unit, wherein the control unit a
Speichermittel mit einem darauf abgelegten Computerprogramm aufweist, wobei das Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgestaltet ist. Als dritte Ausführungsform der Erfindung wird ein Computerprogramm zur Storage means having a computer program stored thereon, wherein the computer program for carrying out a method according to one of claims 1 to 5 is configured. As a third embodiment of the invention, a computer program for
Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Verfügung gestellt. Implementation of a method according to one of claims 1 to 5 provided.
Als vierte Ausführungsform der Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt zur Verfügung gestellt, umfassend Programmcode-Mittel, die auf einem As a fourth embodiment of the invention, a computer program product is provided, comprising program code means, which on a
computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen, wenn die Programmcode-Mittel auf einem computer-readable data carrier are carried out to perform the method according to one of claims 1 to 5, when the program code means on a
Computer ausgeführt werden. Computer are running.
Beispielhafte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen Exemplary embodiments are set forth in the dependent claims
beschrieben.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, femer umfassend den Schritt: bestimmen der Position anhand der Drehrichtung. In einer weiteren erfindungs gemäßen Ausführungsform wird ein Verfahren zurdescribed. According to an exemplary embodiment of the invention, there is provided a method further comprising the step of: determining the position based on the direction of rotation. In a further embodiment according to the invention, a method for
Verfügung gestellt, femer umfassend die Schritte: n-malige Vorgabe Soll-Position, n- malige entsprechende Kommutierung und n-maliges Bestimmen der Drehrichtung. Provided, further comprising the steps: n-times specification target position, n-times corresponding commutation and n-times determining the direction of rotation.
Durch die mehrmalige Anwendung des Verfahrens kann eine höhere Sicherheit bei der Ermittlung der tatsächlichen Position des Rotors erreicht werden. By repeated use of the method, a higher security can be achieved in determining the actual position of the rotor.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei n=2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder ein beliebiger natürlicher Wert ist und/oder wobei durch die Kommutierungen gleiche According to another embodiment of the present invention there is provided a method wherein n = 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or any natural value and / or being the same by the commutations
Drehrichtungen oder unterschiedliche Drehrichtungen erzeugt werden und/oder wobei die unterschiedlichen Drehrichtungen jeweils abwechselnde Richtungen aufweisen. Rotation directions or different directions of rotation are generated and / or wherein the different directions of rotation in each case have alternating directions.
Durch das Anlegen von Kommutierungen, die zu unterschiedlichen Drehrichtungen führen, kann sichergestellt werden, dass das Messergebnis nicht durch eine externe Kraft verfälscht wird. By applying commutations that lead to different directions of rotation, it can be ensured that the measurement result is not falsified by an external force.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt, wobei zwischen einzelnen PWMs eine gleiche Wartezeit oder unterschiedliche Wartezeiten eingefügt werden. According to an exemplary embodiment of the invention, a method is provided wherein an equal waiting time or different waiting times are inserted between individual PWMs.
Durch das Einfügen von Wartezeiten wird der mechanischen Trägheit des By inserting waiting times, the mechanical inertia of the
Elektromotors Rechnung getragen. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass die Auswirkungen von angelegten Kommutierungen festgestellt werden können. Electric motor accounted for. This ensures that the effects of applied commutations can be determined.
Als eine Idee der Erfindung kann angesehen werden, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das ohne zusätzliche Sensorik die Feststellung der tatsächlichen Position eines
Rotors einer Elektromaschine ermöglicht, insbesondere falls die Zuordnung von Hallsensorwerten und Motorpolen nicht eindeutig ist. As an idea of the invention can be considered to provide a method that without detecting the detection of the actual position of a Rotor of an electric machine allows, especially if the assignment of Hall sensor values and motor poles is not unique.
Die einzelnen Merkmale können selbstverständlich auch untereinander kombiniert werden, wodurch sich zum Teil auch vorteilhafte Wirkungen einstellen können, die über die Summe der Einzelwirkungen hinausgehen. Of course, the individual features can also be combined with each other, which can also be partially beneficial effects that go beyond the sum of the individual effects.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Further details and advantages of the invention will become apparent from the reference to FIGS
Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich. Es zeigen Drawings illustrated embodiments clearly. Show it
Fig. 1 einen Magnetmotorring und einen ersten Magnetsensorring, Fig. 2 einen Magnetmotorring und einen zweiten Magnetsensorring, 1 a magnetic motor ring and a first magnetic sensor ring, FIG. 2 a magnetic motor ring and a second magnetic sensor ring, FIG.
Fig. 3 Hallsensorwerte von drei Hallsensoren bei einem Magnetsensorring nach Fig. 1, Fig. 4 Hallsensorwerte von drei Hallsensoren bei einem Magnetsensorring nach Fig. 2, 3 Hall sensor values of three Hall sensors in a magnetic sensor ring according to FIG. 1, FIG. 4 Hall sensor values of three Hall sensors in a magnetic sensor ring according to FIG. 2, FIG.
Fig. 5 Hallsensorwerte von drei Hallsensoren bei einem Magnetsensorring nach Fig. 2 mit der Darstellung der potentiell möglichen Positionen des Rotors der Fig. 5 Hall sensor values of three Hall sensors in a magnetic sensor ring of FIG. 2 with the representation of the potential positions of the possible rotor
Elektromaschine, Electric machine
Fig. 6 ein Ansteigen der PWM-Ansteuerung (beispielsweise ausgehend von 0%, über 2%, 4% und 6% bis zu 8%), Fig. 7 Hallsensorwerte und zugehörige Motorpole sowie eine schematische erfindungsgemäße Vorgehensweise,
Fig. 8 eine Darstellung eines alternativen erfindungsgemäßen Verfahrens, 6 shows an increase of the PWM control (for example based on 0%, over 2%, 4% and 6% up to 8%), FIG. 7 Hall sensor values and associated motor poles and a schematic procedure according to the invention, 8 is an illustration of an alternative method according to the invention,
Fig. 9 eine Darstellung eines weiteren alternativen erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 10 eine Darstellung eines weiteren alternativen erfindungsgemäßen Verfahrens, 9 shows a representation of a further alternative method according to the invention, FIG. 10 shows a representation of a further alternative method according to the invention,
Fig. 11 ein erfindungsgemäßes Verfahren als Flussdiagramm. 11 shows a method according to the invention as a flow chart.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN DETAILED DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS
Fig. 1 zeigt einen Magnetmotorring 1, der einen Teil des Rotors des Antriebsmotors darstellt, sowie einen Magnetsensorring 5, der ebenfalls am Antriebsmotor angeordnet ist und mit dem Magnetmotorring 1 synchron mitläuft. Anhand des Magnetsensorrings 5 kann durch die Anordnung von Hallsensoren 2, 3, 4 eine Position des Rotors des Antriebsmotors eindeutig bestimmt werden. Fig. 1 shows a magnetic motor ring 1, which is a part of the rotor of the drive motor, and a magnetic sensor ring 5, which is also arranged on the drive motor and synchronously runs with the magnetic motor ring 1. Based on the magnetic sensor ring 5, a position of the rotor of the drive motor can be uniquely determined by the arrangement of Hall sensors 2, 3, 4.
Fig. 2 zeigt den Magnetmotorring 1 des Antriebsmotors und einen weiteren synchron mitlaufenden Magnetsensorring 6, wobei der Magnetsensorring 6 im Vergleich zum Magnetsensorring 5 der Figur 1 eine doppelte Auflösung aufweist. Fig. 2 shows the magnetic motor ring 1 of the drive motor and another synchronously co-rotating magnetic sensor ring 6, wherein the magnetic sensor ring 6 in comparison to the magnetic sensor ring 5 of Figure 1 has a double resolution.
Fig. 3 zeigt eine tabellarische Aufstellung der Hallsensorwerte und der jeweiligen zugehörigen Motorpole entsprechend der Situation der Figur 1. Es kann festgestellt werden, dass ausgehend von einem Hallsensorwert der dazugehörige Motorpol eindeutig bestimmt werden kann. Beispielsweise kann ausgehend vom 3 shows a tabular list of the Hall sensor values and the respective associated motor poles according to the situation of FIG. 1. It can be stated that, starting from a Hall sensor value, the associated motor pole can be unambiguously determined. For example, starting from the
Hallsensorwert„5" bestimmt werden, dass an der entsprechenden Position ein Nordpol N des Läufers/Rotors vorliegt. Hall sensor value "5" determined that at the corresponding position, a north pole N of the rotor / rotor is present.
Fig. 4 zeigt eine weitere tabellarische Aufstellung der Hallsensorwerte und der jeweiligen zugehörigen Motorpole entsprechend der Situation der Figur 2. Aus einem gegebenen Hallsensorwert„5" kann jetzt nicht mehr die absolute Rotorposition
bestimmt werden, da es tatsächlich möglich ist, dass an der betreffenden Position sowohl ein Nordpol N als auch ein Südpol S vorliegen kann. 4 shows a further tabulation of the Hall sensor values and the respective associated motor poles according to the situation of FIG. 2. From a given Hall sensor value "5", the absolute rotor position can no longer be used be determined, since it is actually possible that at the position in question both a north pole N and a south pole S may be present.
Fig. 5 zeigt die möglichen Auswirkungen, falls von einer falschen Position 8 ausgegangen wird. Ausgangssituation ist, dass eine Position zwischen den FIG. 5 shows the possible effects if a wrong position 8 is assumed. Starting situation is that a position between the
Hallsensorwerten 2 und 6 angefahren werden soll. Dies könnte prinzipiell die Position 10 oder die Position 11 sein. Bei der (falschen) Annahme, dass die Position 8 die tatsächliche Position des Rotors ist, würde eine Kommutierung vorgenommen werden, die aus der richtigen Position 9 zu einer Bewegung nach links (bezüglich Zeichenebene) führen würde, was entgegen der eigentlichen Drehrichtung des Elektromotors wäre und daher niemals erfolgen sollte. In diesem Fall wird der Elektromotor vom Steuergerät sofort abgeschaltet und eine Fehlermeldung wird generiert. Wäre als angenommene Position die richtige Position 9 gewählt worden, so hätte sich tatsächlich eine Bewegung nach rechts (bezüglich Zeichenebene) ergeben, also in Richtung der eigentlichen Drehrichtung. Die Aufgabe ist daher, bei einem Elektromotor mit nicht eindeutiger Zuordnung von Hallsensorwerten und Hall sensor values 2 and 6 to be approached. This could in principle be position 10 or position 11. In the (false) assumption that the position 8 is the actual position of the rotor, a commutation would be made, which would lead from the correct position 9 to a movement to the left (with respect to drawing plane), which would be opposite to the actual direction of rotation of the electric motor and therefore never should. In this case, the electric motor is switched off immediately by the control unit and an error message is generated. If the correct position 9 had been selected as the assumed position, a movement to the right (with regard to the plane of the drawing) would actually have resulted, ie in the direction of the actual direction of rotation. The task is therefore, in an electric motor with ambiguous assignment of Hall sensor values and
Rotorposition ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das eine Initialisierung ermöglicht und das vermeidet, dass der Rotor entgegen der eigentlichen Drehrichtung bewegt wird. Das Problem soll insbesondere ohne eine Erweiterung der Sensorik gelöst werden. (Es soll also beispielsweise keine Anordnung eines zusätzlichen Hallsensors erforderlich sein.) Rotor position to provide a method that allows initialization and avoids that the rotor is moved counter to the actual direction of rotation. The problem should be solved in particular without an extension of the sensors. (Thus, for example, no arrangement of an additional Hall sensor is required.)
Fig. 6 zeigt eine langsame bzw. schrittweise Steigerung der Pulsweitenmodulation, um externe Kräfte langsam überwinden zu können. Durch eine sukzessive Erhöhung der PWM kann weitgehend verhindert werden, dass der Rotor durch eine externeFIG. 6 shows a slow or stepwise increase of the pulse width modulation in order to overcome external forces slowly. By a successive increase in the PWM can be largely prevented that the rotor by an external
Kraft in die falsche Richtung gedreht wird, wodurch sich eine falsche Initialisierung ergeben würde. Force is turned in the wrong direction, which would result in a wrong initialization.
Fig. 7 zeigt ein erfindungsgemäßes Vorgehen, um die korrekte Position des Rotors feststellen zu können. Hierzu werden zunächst die beiden, aufgrund der vorliegenden Hallsensorwerte, möglichen Positionen 1, 2 des Rotors bestimmt. Es wird ein Sollwert 16 festgelegt, der zwischen diesen beiden Positionen 1, 2 liegt. Wird nun
eine entsprechende Kommutierung angelegt, um diesen Sollwert 16 anzufahren, so ergibt sich eine Bewegungsrichtung 21 nach rechts (bezüglich der Zeichenebene), falls die erste Position 14 die tatsächliche Ausgangsposition des Rotors der Fig. 7 shows an inventive method to determine the correct position of the rotor can. For this purpose, first the two possible positions 1, 2 of the rotor, which are possible on the basis of the present Hall sensor values, are determined. It is set a desired value 16, which lies between these two positions 1, 2. Will now a corresponding commutation applied to approach this setpoint 16, so there is a direction of movement 21 to the right (with respect to the plane), if the first position 14, the actual starting position of the rotor
Elektromaschine war. War die tatsächliche Ausgangsposition die Position 15, so ergibt sich durch die angelegte Kommutierung eine Bewegung 22 nach links (bezüglich der Zeichenebene). Daraus ergibt sich, dass anhand dieser Electric machine was. If the actual starting position was position 15, a movement 22 to the left (with regard to the plane of the drawing) results from the applied commutation. It follows that based on this
Vorgehensweise je nach tatsächlicher Position des Rotors sich eine unterschiedliche Drehrichtung ergibt, was zur Bestimmung der tatsächlichen Rotorposition genutzt werden kann. Depending on the actual position of the rotor results in a different direction of rotation, which can be used to determine the actual rotor position.
Es besteht grundsätzlich die Möglichkeit, dass externe Kräfte auf den Rotor der Elektromaschine wirken und daher ein Messergebnis, das durch ein oben genanntes Verfahren erhalten wurde, verfälschen. Beispielsweise könnte der Elektromotor ein Servomotor einer Lenkunterstützung eines Fahrzeugs sein. Wird beispielsweise das betreffende Lenkrad festgehalten, wirkt eine externe Kraft ausgeübt und eineThere is basically the possibility that external forces act on the rotor of the electric machine and therefore falsify a measurement result obtained by a method mentioned above. For example, the electric motor could be a servomotor of a steering assistance of a vehicle. If, for example, the relevant steering wheel is held in place, an external force acts and a force acts
Kommutierung der Elektromaschine wird nicht zu einer entsprechenden Bewegung des Rotors führen. Commutation of the electric machine will not lead to a corresponding movement of the rotor.
Fig. 8 zeigt eine besondere Ausführungsform eines Verfahrens, bei dem abwechselnd PWM-Phasen 17, 18 zur Erzeugung von Hallsensorwerten 19, 20 führen. Durch dieFIG. 8 shows a particular embodiment of a method in which PWM phases 17, 18 alternately lead to the generation of Hall sensor values 19, 20. By the
PWM-Phasen 17, 18 sollen pulsierende Hallsensorwerte 19, 20 erzeugt werden.PWM phases 17, 18 are to be generated pulsating Hall sensor values 19, 20.
Ergeben sich abwechselnde Hallsensorwerte 19, 20, so kann davon ausgegangen werden, dass keine (relevanten) externe Kräfte wirken und daher das Messergebnis korrekt ist. Die PWM-Phasen 17, 18 sind als steigende bzw. fallende Treppen ausgebildet, um eine sukzessiv zunehmende Kraft auszubilden. Hiermit können vorhandene externe Kräfte allmählich überwunden werden, ohne dass sich ein anfängliches„Überreagieren" ergibt. If alternating Hall sensor values 19, 20 result, it can be assumed that no (relevant) external forces act and therefore the measurement result is correct. The PWM phases 17, 18 are formed as rising and falling stairs, respectively, to form a successively increasing force. This can be used to overcome existing external forces gradually, without resulting in an initial "overreacting".
Fig. 9 zeigt eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem mit einer größeren Kraft (höheren PWM) gestartet wird, um von vorneherein externeFIG. 9 shows a further variant of a method according to the invention in which a larger force (higher PWM) is used to start from the outset
Kräfte überwinden zu können (beispielsweise wird das Lenkrad festgehalten). Wurde beim Verfahren nach Fig. 8 mit einem PWM von 0%, 1%, 2%, 3% gestartet, so kann
alternativ nach dem Verfahren nach Fig. 9 mit einem PWM von 5%, 6%, 7%, 8%, 9% begonnen werden. To overcome forces (for example, the steering wheel is held). Was started in the process of FIG. 8 with a PWM of 0%, 1%, 2%, 3%, so can Alternatively, according to the method of Fig. 9 with a PWM of 5%, 6%, 7%, 8%, 9% to be started.
Fig. 10 zeigt eine weitere Variante bei der zwischen einzelnen PWM-Phasen FIG. 10 shows a further variant in the case of between individual PWM phases
Wartezeiten/Pausen eingefügt werden. Während der Wartezeit/Pause kann der Elektromotor weiterdrehen. Sobald eine neue PWM ausgegeben wird, wird der aktuelle Hallsensorwert abgespeichert (Start_Hall_Pattern). Nach der Änderung eines Hallsensorwerts wird nun der neue Hallsensorwert mit dem vor der Ausgabe aktuellen Wert verglichen. Dies ermöglicht es, dem Motor seine Eigenbewegung durch die Test-PWM weiter zu folgen. Waiting times / breaks are inserted. During the waiting / pause the electric motor can continue to turn. As soon as a new PWM is output, the current Hall sensor value is saved (Start_Hall_Pattern). After changing a Hall sensor value, the new Hall sensor value is compared with the current value before the output. This allows the motor to follow its own motion through the test PWM.
Fig. 11 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren als Flussdiagramm. 11 shows a method according to the invention as a flow chart.
Es sei angemerkt, dass der Begriff„umfassen" weitere Elemente oder It should be noted that the term "comprise" further elements or
Verfahrensschritte nicht ausschließt, ebenso wie der Begriff„ein" und„eine" mehrere Elemente und Schritte nicht ausschließt. Does not preclude procedural steps, just as the term "a" and "an" does not preclude several elements and steps.
Die verwendeten Bezugszeichen dienen lediglich zur Erhöhung der Verständlichkeit und sollen keinesfalls als einschränkend betrachtet werden, wobei der Schutzbereich der Erfindung durch die Ansprüche wiedergegeben wird.
The reference numerals used are for convenience of reference only and are not to be considered as limiting, the scope of the invention being indicated by the claims.
LISTE DER BEZUGSZEICHEN LIST OF REFERENCE SIGNS
1 Polanordnung Rotor 1 pole arrangement rotor
2 erster Hallsensor 2 first Hall sensor
3 zweiter Hallsensor 3 second Hall sensor
4 dritter Hallsensor 4 third Hall sensor
5 Magnetsensorring 5 magnetic sensor ring
6 Magnetsensorring 6 magnetic sensor ring
7 Drehrichtung 7 direction of rotation
8 angenommene, falsche, Position 8 assumed, wrong, position
9 richtige Position 9 correct position
10 falsche Kommutierung 10 wrong commutation
11 richtige Kommutierung 11 correct commutation
12 in richtige Richtung zeigende Kraft 12 force pointing in the right direction
13 in falsche Richtung zeigende Kraft 13 force pointing in the wrong direction
14 erste Position 14 first position
15 zweite Position 15 second position
16 S ollvorgabe/Ziel 16 Default / Target
17 steigende Treppe PWM 17 rising stairs PWM
18 fallende Treppe PWM 18 falling stairs PWM
19 hoher Hallsensorwert 19 high Hall sensor value
20 niedriger Hallsensorwert 20 low Hall sensor value
21 erste Bewegungsrichtung 21 first direction of movement
22 zweite Bewegungsrichtung 22 second direction of movement
23 Bestimmen der potentiell möglichen Positionen des Rotors 23 Determining the potentially possible positions of the rotor
24 Bestimmen einer Zielposition 24 Determining a Target Position
25 Anlegen einer Kommutierung zum Erreichen der Zielposition 25 Creating a commutation to reach the target position
26 Bestimmen der Drehrichtung des Rotors 26 Determining the direction of rotation of the rotor
27 Bestimmen der tatsächlichen Position anhand der Drehrichtung
27 Determining the actual position based on the direction of rotation
Claims
1. Verfahren zur Bestimmung der Position eines Rotors einer Elektromaschine, umfassend die Schritte: A method of determining the position of a rotor of an electric machine, comprising the steps of:
bestimmen der potentiell möglichen Positionen des Rotors (23), determining the potentially possible positions of the rotor (23),
bestimmen einer Zielposition (24), determine a target position (24),
anlegen einer Kommutierung zum Erreichen der Zielposition (25) und Creating a commutation to reach the target position (25) and
bestimmen der Drehrichtung des Rotors (26). determine the direction of rotation of the rotor (26).
2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt: 2. The method of claim 1, further comprising the step of:
bestimmen der Position anhand der Drehrichtung (27). determine the position based on the direction of rotation (27).
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, ferner umfassend die Schritte n-malige Vorgabe Soll-Position, 3. The method according to any one of claims 1 or 2, further comprising the steps n-times default target position,
n-malige entsprechende Kommutierung und n times corresponding commutation and
n-maliges Bestimmen der Drehrichtung. Determining the direction of rotation n times.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei n=2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder ein beliebiger natürlicher Wert ist und/oder wobei durch die Kommutierungen gleiche 4. The method of claim 3, wherein n = 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 or any natural value and / or being the same by the commutations
Drehrichtungen oder unterschiedliche Drehrichtungen erzeugt werden und/oder wobei die unterschiedlichen Drehrichtungen jeweils abwechselnde Richtungen aufweisen. Rotation directions or different directions of rotation are generated and / or wherein the different directions of rotation in each case have alternating directions.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen einzelnen PWMs eine gleiche Wartezeit oder unterschiedliche Wartezeiten eingefügt werden. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein between individual PWMs a same waiting time or different waiting times are inserted.
6. Lenksystem für ein Fahrzeug mit einer Steuereinheit, wobei die Steuereinheit ein Speichermittel mit einem darauf abgelegten Computerprogramm aufweist, wobei das Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgestaltet ist.
6. A steering system for a vehicle with a control unit, wherein the control unit has a storage means with a computer program stored thereon, wherein the computer program for carrying out a method according to one of claims 1 to 5 is configured.
7. Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5. 7. Computer program for carrying out a method according to one of claims 1 to 5.
8. Computerprogrammprodukt, umfassend Programmcode-Mittel, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen, wenn die Programmcode-Mittel auf einem Computer ausgeführt werden.
A computer program product comprising program code means stored on a computer readable medium for carrying out the method of any one of claims 1 to 5 when said program code means are executed on a computer.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102013109885.1 | 2013-09-10 | ||
DE102013109885.1A DE102013109885A1 (en) | 2013-09-10 | 2013-09-10 | Position determination of an electric motor by evaluation of the direction of movement |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2015036198A2 true WO2015036198A2 (en) | 2015-03-19 |
WO2015036198A3 WO2015036198A3 (en) | 2015-04-30 |
Family
ID=51302995
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/EP2014/067318 WO2015036198A2 (en) | 2013-09-10 | 2014-08-13 | Determining the position of an electric motor by evaluating the direction of movement |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102013109885A1 (en) |
WO (1) | WO2015036198A2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010063692A1 (en) * | 2010-08-05 | 2012-02-09 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Method and circuit arrangement for checking the rotor position of a synchronous machine |
US20120068638A1 (en) * | 2009-03-27 | 2012-03-22 | Frank Sieweke | Method and amplifier for operating a synchronous motor |
DE102012111799A1 (en) * | 2011-12-19 | 2013-06-20 | Clean Mobile Ag | Method for calibrating electrically commutated motor, involves storing correction angle as zero point for detected error of sensor unit for controlling angle of electrically commutated motor |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2003303401A1 (en) * | 2002-12-31 | 2004-07-22 | Emb-Papst St. Georgen Gmbh And Co. Kg | Rotor-position sensor assembly and method for detecting a rotor position |
JP4987000B2 (en) * | 2006-06-23 | 2012-07-25 | 三菱電機株式会社 | Brushless motor device |
CN101611528B (en) * | 2007-03-16 | 2012-06-13 | 三菱电机株式会社 | Brushless motor device |
-
2013
- 2013-09-10 DE DE102013109885.1A patent/DE102013109885A1/en not_active Withdrawn
-
2014
- 2014-08-13 WO PCT/EP2014/067318 patent/WO2015036198A2/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120068638A1 (en) * | 2009-03-27 | 2012-03-22 | Frank Sieweke | Method and amplifier for operating a synchronous motor |
DE102010063692A1 (en) * | 2010-08-05 | 2012-02-09 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Method and circuit arrangement for checking the rotor position of a synchronous machine |
DE102012111799A1 (en) * | 2011-12-19 | 2013-06-20 | Clean Mobile Ag | Method for calibrating electrically commutated motor, involves storing correction angle as zero point for detected error of sensor unit for controlling angle of electrically commutated motor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102013109885A1 (en) | 2015-03-12 |
WO2015036198A3 (en) | 2015-04-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1985007B1 (en) | Method and device for operating a synchronous machine | |
DE102017203456A1 (en) | Steer-by-wire steering system control system, steer-by-wire steering control unit, steer-by-wire steering system, and vehicle | |
DE102013218041A1 (en) | Method for operating an electric motor | |
DE102009011674A1 (en) | Method for operating electrical machine, involves feeding alternative voltages in one of stator windings, where alternative voltage has multiple voltage impulses | |
WO2011092320A2 (en) | Sensor unit to be fastened to an electrical machine and motor system | |
DE102013224243A1 (en) | Method and device for determining a position indication of a rotor of an electrical machine | |
EP2550507B1 (en) | Method and device for determining the actual angle position of a rotatable magnetic component in an electric drive | |
WO2015036198A2 (en) | Determining the position of an electric motor by evaluating the direction of movement | |
EP2290808A1 (en) | Method for determining a scaling factor of an electrical drive system, corresponding device and corresponding electrical drive system | |
DE102018128354A1 (en) | METHOD FOR DETERMINING A ROTOR POSITION OF A BLDC MOTOR | |
DE102013001590B4 (en) | METHOD FOR DETECTING A OPERATING STATE OF A STEERING WHEEL IN A STEERING SYSTEM OF A MOTOR VEHICLE | |
EP2777144B1 (en) | Method for calibrating a multiphase inverter, operating apparatus, computer program, and computer program product | |
WO2014000934A2 (en) | Method and apparatus for conductng a plausibility check on a position of an actuating element of a position encoder system with an electronically commutated electric machine | |
DE102015116438B4 (en) | Method and device for operating a power steering system, power steering system | |
EP3772171B1 (en) | Ec motor with reduced power consumption in standstill mode | |
WO2017017211A1 (en) | Method for determining the rotor temperature in an electric motor | |
DE102014207767A1 (en) | Speed sensor extension for a resolver | |
DE102017219816A1 (en) | Electromechanical steering drive system for providing steering assistance to a steering system | |
EP3197748B1 (en) | Method for identifying an error state in a brushless direct current motor | |
DE102018212444B3 (en) | Method and device for checking a rotor position angle | |
DE102017214027B4 (en) | Method for operating a steering system and steering system | |
DE102012205867A1 (en) | Method for diagnosing load angle in field-oriented control of induction machine, involves comparing target load angle value with secondary load angle value, and performing error detection based on evaluation of comparison result | |
DE102016214831A1 (en) | Method and device for determining a direction of rotation of a rotating electrical machine, motor vehicle and computer program product | |
WO2016092000A1 (en) | Method for operating an electric machine | |
DE102015117702A1 (en) | Method and device for rotor position determination in a multiple electric machine system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 14750500 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |
|
NENP | Non-entry into the national phase in: |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 14750500 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |