DE102008042829A1

DE102008042829A1 - Method and device for compensating the offset of a rotor position sensor of an electrical machine

Info

Publication number: DE102008042829A1
Application number: DE200810042829
Authority: DE
Inventors: Jochen Kuehner; Albrecht Schwarz; Martin Trunk; Alexander Becker; Matthias Heil
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-10-14
Filing date: 2008-10-14
Publication date: 2010-04-15
Also published as: WO2010043460A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausgleich des Offsets eines Rotorlagegebers einer elektrischen Maschine. Dabei werden die Schnittpunkte der Phasenspannungssignale der elektrischen Maschine unter Verwendung von Komparatoren ermittelt und die von den Komparatoren bereitgestellten Signale einem Mikrocomputer zugeführt. Zwischen den Komparatoren und dem Mikrocomputer ist eine Logikeinheit vorgesehen, die die von den Komparatoren bereitgestellten Signale in ein einkanaliges Signal umwandelt, welches über einen Übertrager an den Mikrocomputer weitergeleitet wird.The invention relates to a method and a device for compensating the offset of a rotor position sensor of an electrical machine. In this case, the intersections of the phase voltage signals of the electric machine are determined using comparators and the signals provided by the comparators fed to a microcomputer. Between the comparators and the microcomputer, a logic unit is provided, which converts the signals provided by the comparators into a single-channel signal, which is forwarded via a transformer to the microcomputer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausgleich des Offsets eines Rotorlagegebers einer elektrischen Maschine.The The invention relates to a method and a device for compensation the offset of a rotor position sensor of an electrical machine.

Stand der TechnikState of the art

Es ist bereits bekannt, elektrische Maschinen unter Verwendung eines Pulswechselrichters anzusteuern, beispielsweise bei Kraftfahrzeugen, die einen Hybridantrieb aufweisen.It is already known electric machines using a To control pulse inverter, for example in motor vehicles, which have a hybrid drive.

Ein derartiger Hybridantrieb in einem Kraftfahrzeug weist einen Pulswechselrichter und eine elektrische Maschine auf, wobei der Pulswechselrichter zwischen eine Hochvoltbatterie und die genannte elektrische Maschine geschaltet ist. Die elektrische Maschine ist dazu vorgesehen, ein einem gewünschten Arbeitspunkt entsprechendes Sollmoment bei einer bestimmten Drehzahl auf dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs einzustellen. Die Aufgabe des Pulswechselrichters besteht dabei darin, den für die elektrische Maschine notwendigen Strom zu liefern. Dies erfolgt unter Verwendung einer feldorientierten Regelung.One Such hybrid drive in a motor vehicle has a pulse inverter and an electric machine, wherein the pulse inverter between a high-voltage battery and said electric machine is switched. The electric machine is intended to be a a desired one Operating point corresponding desired torque at a certain speed to adjust on the drive train of the motor vehicle. The task of the pulse inverter consists in that for the electrical Machine to supply necessary electricity. This is done using a field-oriented regulation.

Zur Durchführung einer feldorientierten Regelung ist die Kenntnis über die relative Position zwischen dem Rotor der elektrischen Maschine und deren Statorwicklungen notwendig. Diese Kenntnis über die relative Position wird entweder mittels eines Lagegebers ermittelt oder anhand der Kenntnisse über die Phasenströme und Phasenspannungen der elektrischen Maschine berechnet.to execution Field - oriented regulation is the knowledge about the relative position between the rotor of the electric machine and their stator windings necessary. This knowledge about the relative position is determined either by means of a position encoder or based on the knowledge of the phase currents and phase voltages of the electric machine calculated.

Bei Verwendung eines Lagegebers besteht das Problem, dass aufgrund von fertigungsbedingten Toleranzen die Einbauposition des Lagegebers im Stator nicht exakt festgelegt werden kann. Deshalb muss nach dem Einbau eines Lagegebers oder einem Reset des Pulswechselrichters eine Kalibrierung vorgenommen werden, d. h. es müssen Maßnahmen ergriffen werden, die einen Ausgleich des Offsets des Rotorlagegebers herbeiführen.at Using a position encoder is the problem that due to production-related tolerances the installation position of the position encoder in the stator can not be specified exactly. Therefore, after the installation of a position sensor or a reset of the pulse inverter a calibration be made, d. H. Measures must be taken which compensate for the offset of the rotor position sensor.

Zu diesem Zweck ist es bereits bekannt, den Rotor der elektrischen Maschine mittels eines eingeprägten Drehfeldes auf eine vorgegebene Drehzahl zu beschleunigen. Hat der Rotor diese vorgegebene Drehzahl erreicht, dann wird die elektrische Maschine in den Freilauf geschaltet. Dabei werden alle Leistungshalbleiter des Pulswechselrichters geöffnet und es stellt sich ein sinusförmiger Verlauf der an den Maschinenklemmen messbaren Phasenspannungen ein. Durch einen Vergleich der Phasenspannungen U, V, W und der durch den Rotorlagegeber bereitgestellten Pulsfolgen zueinander kann der Offset des Rotorlagegebers ermittelt werden. Dies wird anhand der 1 erläutert, die eine von dem Anmelder entwickelte Vorrichtung zum Ausgleich des Offsets eines Rotorlagegebers einer elektrischen Maschine zeigt.For this purpose, it is already known to accelerate the rotor of the electric machine by means of an impressed rotating field to a predetermined speed. If the rotor has reached this predetermined speed, then the electric machine is switched to freewheeling. In this case, all the power semiconductors of the pulse inverter are opened and a sinusoidal profile of the phase voltages measurable at the machine terminals is established. By comparing the phase voltages U, V, W and the pulse sequences provided by the rotor position sensor, the offset of the rotor position sensor can be determined. This is based on the 1 which shows a device developed by the Applicant for compensating the offset of a rotor position sensor of an electric machine.

Dem Eingang der in der 1 gezeigten Vorrichtung werden die im Freilauf induzierten und an den Phasenspannungsanschlüssen der elektrischen Maschine abgegriffenen Phasenspannungen U, V und W zugeführt. Diese Phasenspannungen, die bei einer Maschinendrehzahl von 7000 Umdrehungen pro Minute bis zu 600 V betragen können, werden einer Eingangsschaltung 1 zugeführt und von dieser in Spannungen EHU_H, EHV_H und EHW_H umgesetzt. Diese Spannungen EHU_H, EHV_H und EHW_H zeichnen sich im Vergleich zu den Phasenspannungen dadurch aus, dass sie auf eine an die nachfolgende Schaltung angepasste Spannung aufbereitet sind.The entrance of the in the 1 The device shown in the freewheel induced and tapped at the phase voltage terminals of the electrical machine phase voltages U, V and W are supplied. These phase voltages, which can be up to 600V at a machine speed of 7000 RPM, become an input circuit 1 fed and implemented by this in voltages EHU_H, EHV_H and EHW_H. These voltages EHU_H, EHV_H and EHW_H are characterized in comparison to the phase voltages in that they are prepared for a voltage adapted to the subsequent circuit.

Die Spannungen EHU_H, EHV_H und EHW_H werden einem Spannungsteiler 2 zugeführt und dort einer Spannungsteilung unterworfen. Die an den Ausgängen des Spannungsteilers 2 bereitgestellten heruntergeteilten Spannungen UPHU_U, UPHV_U und UPHW_U werden an Komparatoren 3, 4 und 5 weitergegeben. Dabei erfolgt im Komparator 3 ein Vergleich der Spannung UPHU_U mit der Spannung UPHV_U, im Komparator 4 ein Vergleich der Spannung UPHV_U mit der Spannung UPHW_U und im Komparator 5 ein Vergleich der Spannung UPHW_U mit der Spannung UPHU_U. Am Ausgang des Komparators 3 wird eine Spannung UPHUV_H, am Ausgang des Komparators 4 eine Spannung UPHVW_H und am Ausgang des Komparators 5 eine Spannung UPHWU_H bereitgestellt.The voltages EHU_H, EHV_H and EHW_H become a voltage divider 2 supplied and subjected there to a voltage division. The at the outputs of the voltage divider 2 Subdivided voltages UPHU_U, UPHV_U and UPHW_U are provided to comparators 3 . 4 and 5 passed. This takes place in the comparator 3 a comparison of the voltage UPHU_U with the voltage UPHV_U, in the comparator 4 a comparison of the voltage UPHV_U with the voltage UPHW_U and in the comparator 5 a comparison of the voltage UPHW_U with the voltage UPHU_U. At the output of the comparator 3 becomes a voltage UPHUV_H, at the output of the comparator 4 a voltage UPHVW_H and at the output of the comparator 5 provided a voltage UPHWU_H.

Dabei sind der Spannungsteiler 2 und nicht gezeichnete, den Komparatoren 3, 4 und 5 vorgeschaltete Schutzbeschaltungen derart ausgelegt, dass es bei einer maximalen Spannung von 600 V an den Phasenspannungseingängen, zu der es bei einer Drehzahl der Maschine von 7000 Umdrehungen pro Minute kommen kann, zu keiner Schädigung der Komparatoren kommt. Des Weiteren ist die Schaltung derart dimensioniert, dass im Rahmen der Kalibrierung bei einer Drehzahl zwischen 500 Umdrehungen pro Minute und 1500 Umdrehungen pro Minute ein ausreichend großer Spannungspegel zu einer Bestimmung der Schnittpunkte der Phasenspannungen zur Verfügung gestellt wird. Zum Vergleich der Phasenspannungsverläufe werden diese – wie oben beschrieben – mittels der Komparatoren voneinander subtrahiert. Die sich am Ausgang der Komparatoren ergebenden Pegel folgen den nachfolgenden Beziehungen:
Wenn U größer ist als V, dann gilt: UPHUV_H = 1.
Wenn U kleiner oder gleich V ist, dann gilt: UPHUV_H = 0.
Wenn V größer ist als W, dann gilt: UPHVW_H = 1.
Wenn V kleiner oder gleich W ist, dann gilt: UPHVW_H = 0.
Wenn W größer ist als U, dann gilt: UPHWU_H = 1.
Wenn W kleiner oder gleich U ist, dann gilt: UPHWU_H = 0.Here are the voltage divider 2 and not drawn, the comparators 3 . 4 and 5 upstream protective circuits designed such that there is no damage to the comparators at a maximum voltage of 600 V at the phase voltage inputs, which can occur at a speed of the machine of 7000 revolutions per minute. Furthermore, the circuit is dimensioned such that in the context of calibration at a speed between 500 revolutions per minute and 1500 revolutions per minute, a sufficiently large voltage level is provided for a determination of the intersections of the phase voltages. For comparison of the phase voltage curves, these are subtracted from one another by means of the comparators, as described above. The levels resulting at the output of the comparators follow the following relationships:
If U is greater than V then: UPHUV_H = 1.
If U is less than or equal to V then: UPHUV_H = 0.
If V is greater than W, then: UPHVW_H = 1.
If V is less than or equal to W, then: UPHVW_H = 0.
If W is greater than U, then: UPHWU_H = 1.
If W is less than or equal to U, then: UPHWU_H = 0.

Diese Beziehungen sind in den 4a und 4b veranschaulicht, wobei in der 4a die Phasenspannungen U, V, W bzw. die daraus abgeleiteten Spannungen EHU_H, EHV_H und EHW_H und in der 4b die Differenzspannungen U–V, V–W und W–U bzw. ein daraus abgeleitetes Impulsmuster gemäß der Spannungen UPHUV_H, UPHVW_H und UPHWU_H dargestellt sind.These relationships are in the 4a and 4b illustrated in which 4a the phase voltages U, V, W and the voltages derived therefrom EHU_H, EHV_H and EHW_H and in the 4b the differential voltages U-V, V-W and W-U or a pulse pattern derived therefrom according to the voltages UPHUV_H, UPHVW_H and UPHWU_H are shown.

Die gewünschten Informationen über die Schnittpunkte der Phasenspannungen sind in den Flankenwechseln der Spannungen UPHUV_H, UPHVW_H und UPHWU_H enthalten. Da die Reihenfolge der Statorwicklungen zueinander konstruktiv festgelegt ist und die Drehrichtung der Maschine über das zur Beschleunigung der Maschine verwendete Drehfeld ebenfalls bekannt ist, folgt die Reihenfolge der Flankenwechsel einem festen Muster.The desired information about the intersections of the phase voltages are in the edge changes of the tensions UPHUV_H, UPHVW_H and UPHWU_H. Because the order the stator windings is fixed to each other constructively and the Direction of rotation of the machine over the rotating field used to accelerate the machine as well is known, the sequence of edge changes follows a fixed Template.

Die an den Ausgängen der Komparatoren 3, 4 und 5 bereitgestellten Spannungen UPHUV_H, UPHVW_H und UPHWU_H werden jeweils einem Übertrager 6, 7 bzw. 8 zugeführt und von diesem aus dem Hochvoltbereich in den Niedervoltbereich übertragen. Am Ausgang des Übertragers 6 steht ein Spannungssignal UPHUV_DI, am Ausgang des Übertragers 7 ein Spannungssignal UPHVW_DI und am Ausgang des Übertragers 8 ein Spannungssignal UPHWU_DI zur Verfügung. Diese Spannungssignale werden jeweils einem Eingang eines Mikrocomputers 9 zugeführt. Dieser ermittelt die oben genannten Informationen über die Schnittpunkte der Phasenspannungen durch eine Auswertung der ihm zugeführten Signale.The at the outputs of the comparators 3 . 4 and 5 Supplied voltages UPHUV_H, UPHVW_H and UPHWU_H are each a transformer 6 . 7 respectively. 8th fed and transmitted from this from the high-voltage range in the low-voltage range. At the output of the transformer 6 is a voltage signal UPHUV_DI, at the output of the transformer 7 a voltage signal UPHVW_DI and at the output of the transformer 8th a voltage signal UPHWU_DI available. These voltage signals are each an input of a microcomputer 9 fed. This determines the above-mentioned information about the intersections of the phase voltages by an evaluation of the signals supplied to it.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß der Erfindung weisen demgegenüber den Vorteil auf, dass die notwendige Übertragung der Phasenspannungsvergleichssignale über eine Potentialbarriere vereinfacht ist. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Phasenspannungsvergleichssignale unter Verwendung einer Logikeinheit in ein einkanaliges Signal umgesetzt werden, zu dessen Übertragung in den Niedervoltbereich nur ein einziger Übertrager notwendig ist.One In contrast, the method and a device according to the invention have the Advantage that the necessary transmission of the phase voltage comparison signals via a Potential barrier is simplified. This is especially true achieves that the phase voltage comparison signals using a logic unit are converted into a single-channel signal, for its transmission in the low voltage range, only a single transformer is necessary.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß der Erfindung machen von den konstruktiv bedingten Beziehungen zwischen den an den Statorklemmen gemessenen Phasenspannungen und den Lagegebersignalen Gebrauch und setzen diese Beziehungen zu einer Vereinfachung der Übertragung der Phasenspannungsvergleichssignale über eine Potentialbarriere ein. Insbesondere wird dabei ausgenutzt, dass zur Bestimmung der Lage der Phasenspannungen zueinander deren Schnittpunkte miteinander verglichen werden. Diese Informationen über die Schnittpunkte werden in Impulse auf Logiklevel umgewandelt. In vorteilhafter Weise wird davon Gebrauch gemacht, dass die gemessenen Schnittpunkte der Phasenspannungen in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Maschine stets die gleiche Abfolge aufweisen. Die Zuordnung der Pulse zu den Informationen über die Schnittpunkte der Phasenspannungen erfolgt über die übertragene Pulslänge. Die damit verbundenen Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Informationen über die Zeitpunkte der Schnittpunkte der Phasenspannungen über den Zeitpunkt des Flankenwechsels eines Pulses auf Logiklevel und die Zuordnung der Information, welche Phasenspannungssignale sich schneiden, über die Pulsdauer abgebildet werden. Es werden folglich zwei Informationen in einem Puls codiert. Da sich konstruktiv bedingt zu keinem Zeitpunkt mehr als zwei Phasenspannungsverläufe gleichzeitig schneiden können, ist es möglich, die Informationen über die Schnitt punkte der Phasenspannungssignale seriell über einen einzigen Kanal und einen einzigen Übertrager zu einem im Niedervoltbereich angeordneten Mikrocomputer zu übertragen. Dies bietet im Vergleich zu der anhand der 1 beschriebenen Vorrichtung, gemäß welcher jedem Phasenvergleich ein eigener Übertragungskanal und ein eigener Übertrager zugeordnet ist, die Möglichkeit, die Anzahl der Schnittstellen im Bereich der Potentialbarriere um den Faktor 3 zu reduzieren und damit zwei von drei Übertragern einzusparen. Trotz dieser Einsparung an Übertragungswegen geht keine Information verloren. Diese Einsparung von Übertragern ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil diese Übertrager vergleichsweise kostenintensiv sind und nicht frei auf einer Leiterplatte platziert werden können, da sie stets über der Potentialbarriere eingesetzt werden müssen.A method and apparatus according to the invention make use of the constructive relationships between the phase voltages measured at the stator terminals and the position sensor signals, and use these relationships to simplify the transmission of the phase voltage comparison signals across a potential barrier. In particular, it is exploited that the intersections of each other are compared with one another in order to determine the position of the phase voltages. This information about the intersections is converted into pulses at logic level. Advantageously, use is made of the fact that the measured points of intersection of the phase voltages always have the same sequence as a function of the direction of rotation of the machine. The assignment of the pulses to the information about the intersections of the phase voltages takes place via the transmitted pulse length. The associated advantages are in particular that the information about the times of the intersections of the phase voltages over the time of the edge change of a pulse to logic level and the assignment of the information which phase voltage signals intersect, are mapped over the pulse duration. Consequently, two pieces of information are coded in one pulse. Since no more than two phase voltage waveforms can intersect at the same time due to their design, it is possible to transmit the information about the intersection points of the phase voltage signals serially via a single channel and a single transmitter to a microcomputer arranged in the low-voltage range. This offers in comparison to the basis of the 1 described device, according to which each phase comparison is assigned a separate transmission channel and a separate transformer, the possibility of reducing the number of interfaces in the potential barrier by a factor of 3, and thus save two out of three transformers. Despite this saving in transmission paths, no information is lost. This saving of transformers is particularly advantageous because these transformers are relatively expensive and can not be freely placed on a circuit board, as they must always be used on the potential barrier.

Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren beispielhafter Erläuterung anhand der weiteren Figuren.Further advantageous properties of the invention will become apparent from the exemplary explanation based on the other figures.

Zeichnungdrawing

Die 1 zeigt eine Blockdarstellung einer vom Anmelder entwickelten Vorrichtung zum Ausgleich des Offsets eines Rotorlagegebers einer elektrischen Maschine. DieThe 1 shows a block diagram of a device developed by the applicant for compensating the offset of a rotor position sensor of an electric machine. The

2 zeigt eine Blockdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ausgleich des Offsets eines Rotorlagegebers einer elektrischen Maschine. Die 3 zeigt eine detailliertere Darstellung der Logikeinheit 10 von 2. Die 4 zeigt Signalverläufe zur Erläuterung des Standes der Technik und der Erfindung. 2 shows a block diagram of a device according to the invention for compensating the offset of a rotor position sensor of an electric machine. The 3 shows a more detailed representation of the logic unit 10 from 2 , The 4 shows waveforms for explaining the prior art and the invention.

Beschreibungdescription

Die 2 zeigt eine Blockdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ausgleich des Offsets eines Rotorlagegebers einer elektrischen Maschine.The 2 shows a block diagram of a device according to the invention for compensating the offset of a rotor position sensor of an electric machine.

Den Eingängen der in der 2 gezeigten Vorrichtung werden die im Freilauf induzierten und an den Phasenspannungsanschlüssen der elektrischen Maschine abgegriffenen Phasenspannungen U, V und W zugeführt. Diese Phasenspannungen, die bei einer Maschinendrehzahl von 7000 Umdrehungen pro Minute bis zu 600 V betragen können, werden einer Eingangsschaltung 1 zugeführt und von dieser in Spannungen EHU_H, EHV_H und EHW_H umgesetzt. Diese Spannungen EHU_H, EHV_H und EHW_H zeichnen sich im Vergleich zu den Phasenspannungen dadurch aus, dass sie auf eine an die nachfolgende Schaltung angepasste Spannung aufbereitet sind (ggf. Filterung).The entrances in the 2 The device shown in the freewheel induced and tapped at the phase voltage terminals of the electrical machine phase voltages U, V and W are supplied. These phase voltages, which can be up to 600V at a machine speed of 7000 RPM, become an input circuit 1 fed and implemented by this in voltages EHU_H, EHV_H and EHW_H. These voltages EHU_H, EHV_H and EHW_H are characterized in comparison to the phase voltages by the fact that they are prepared for a voltage adapted to the subsequent circuit (possibly filtering).

Diese Spannungen EHU_H, EHV_H und EHW_H werden einem Spannungsteiler 2 zugeführt und dort einer Spannungsteilung unterworfen. Die an den Ausgängen des Spannungsteilers 2 bereitgestellten heruntergeteilten Spannungen UPHU_U, UPHV_U und UPHW_U werden an Komparatoren 3, 4 und 5 weitergegeben. Dabei erfolgt im Komparator 3 ein Vergleich der Spannung UPHV_U mit der Spannung UPHV_U, im Komparator 4 ein Vergleich der Spannung UPHV_U mit der Spannung UPHW_U und im Komparator 5 ein Vergleich der Spannung UPHW_U mit der Spannung HPHU_U. Am Ausgang des Komparators 3 wird eine Spannung UPHUV_H, am Ausgang des Komparators 4 eine Spannung UPHVW_H und am Ausgang des Komparators 5 eine Spannung UPHWU_H bereitgestellt.These voltages EHU_H, EHV_H and EHW_H become a voltage divider 2 supplied and subjected there to a voltage division. The at the outputs of the voltage divider 2 Subdivided voltages UPHU_U, UPHV_U and UPHW_U are provided to comparators 3 . 4 and 5 passed. This takes place in the comparator 3 a comparison of the voltage UPHV_U with the voltage UPHV_U, in the comparator 4 a comparison of the voltage UPHV_U with the voltage UPHW_U and in the comparator 5 a comparison of the voltage UPHW_U with the voltage HPHU_U. At the output of the comparator 3 becomes a voltage UPHUV_H, at the output of the comparator 4 a voltage UPHVW_H and at the output of the comparator 5 provided a voltage UPHWU_H.

Dabei sind der Spannungsteiler 2 und nicht gezeichnete, den Komparatoren 3, 4 und 5 vorgeschaltete Schutzbeschaltungen derart ausgelegt, dass es bei einer maximalen Spannung von 600 V an den Phasenspannungseingängen, zu der es bei einer Drehzahl der Maschine von 7000 Umdrehungen pro Minute kommen kann, zu keiner Schädigung der Komparatoren kommt. Des Weiteren ist die Schaltung derart dimensioniert, dass im Rahmen der Kalibrierung bei einer Drehzahl zwischen 500 Umdrehungen pro Minute und 1500 Umdrehungen pro Minute ein ausreichend großer Spannungspegel zu einer Bestimmung der Schnittpunkte der Phasenspan nungen zur Verfügung gestellt wird. Zum Vergleich der Phasenspannungsverläufe werden diese – wie oben beschrieben – mittels der Komparatoren voneinander subtrahiert. Die sich am Ausgang der Komparatoren ergebenden Pegel folgen den nachfolgenden Beziehungen:
Wenn U größer ist als V, dann gilt: UPHUV_H = 1.
Wenn U kleiner oder gleich V ist, dann gilt: UPHUV_H = 0.
Wenn V größer ist als W, dann gilt: UPHVW_H = 1.
Wenn V kleiner oder gleich W ist, dann gilt: UPHVW_H = 0.
Wenn W größer ist als U, dann gilt: UPHWU_H = 1.
Wenn W kleiner oder gleich U ist, dann gilt: UPHWU_H = 0.Here are the voltage divider 2 and not drawn, the comparators 3 . 4 and 5 upstream protective circuits designed such that there is no damage to the comparators at a maximum voltage of 600 V at the phase voltage inputs, which can occur at a speed of the machine of 7000 revolutions per minute. Furthermore, the circuit is dimensioned such that in the context of calibration at a speed between 500 revolutions per minute and 1500 revolutions per minute, a sufficiently large voltage level is provided for determining the intersections of the phase voltages. For comparison of the phase voltage curves, these are subtracted from one another by means of the comparators, as described above. The levels resulting at the output of the comparators follow the following relationships:
If U is greater than V then: UPHUV_H = 1.
If U is less than or equal to V then: UPHUV_H = 0.
If V is greater than W, then: UPHVW_H = 1.
If V is less than or equal to W, then: UPHVW_H = 0.
If W is greater than U, then: UPHWU_H = 1.
If W is less than or equal to U, then: UPHWU_H = 0.

Diese Beziehungen sind in den 4a und 4b veranschaulicht, wobei in der 4a die Phasenspannungen U, V, W bzw. die daraus abgeleiteten Spannungen EHU_H, EHV_H und EHW_H und in der 4b die Differenzspannungen U–V, V–W und W–U bzw. ein daraus abgeleitetes Impulsmuster gemäß der Spannungen UPHUV_V, UPHVW_H und UPHWU_H dargestellt sind.These relationships are in the 4a and 4b illustrated in which 4a the phase voltages U, V, W and the voltages derived therefrom EHU_H, EHV_H and EHW_H and in the 4b the differential voltages U-V, V-W and W-U or a pulse pattern derived therefrom according to the voltages UPHUV_V, UPHVW_H and UPHWU_H are shown.

Die gewünschten Informationen über die Schnittpunkte der Phasenspannungen sind in den Flankenwechseln der Spannungen UPHV_H, UPHVW_H und UPHWU_H enthalten. Da die Reihenfolge der Statorwicklungen zueinander konstruktiv festgelegt ist und die Drehrichtung der Maschine über das zur Beschleunigung der Maschine verwendete Drehfeld ebenfalls bekannt ist, folgt die Reihenfolge der Flankenwechsel einem festen Muster.The desired information about the intersections of the phase voltages are in the edge changes the voltages UPHV_H, UPHVW_H and UPHWU_H. Because the order the stator windings is fixed to each other constructively and the Direction of rotation of the machine over the rotating field used to accelerate the machine as well is known, the sequence of edge changes follows a fixed Template.

Die an den Ausgängen der Komparatoren 3, 4 und 5 bereitgestellten Spannungen UPHUV_H, UPHVW_H und UPHWU_H werden einer Logikeinheit 10 zugeführt. Diese setzt die an den Ausgängen der Komparatoren 3, 4, 5 bereitgestellten Signale in ein einkanaliges Signal PHLAG_DI_H um, indem sie die Flankenwechsel der an den Ausgängen der Komparatoren 3, 4, 5 bereitgestellten Signale in Impulse variabler Länge transformiert. Dabei werden mittels der Pulslänge die Information über eine steigende oder fallende Flanke und die Phasenbezeichnungen abgebildet. Der Zeitpunkt einer steigenden Flanke des einkanaligen Signals markiert den Zeitpunkt eines Schnittpunktes der gemessenen Phasenspannungen. Einer der Pulse des pulsförmigen Signals dient als Referenzimpuls. Er hat eine größere Pulslänge als die weiteren Pulse des pulsförmigen Signals und dient zur Kennzeichnung eines vorgegebenen Schnittpunktes der Phasenspannungen, beispielsweise des Schnittpunktes der Phasenspannungen U und V.The at the outputs of the comparators 3 . 4 and 5 Supplied voltages UPHUV_H, UPHVW_H and UPHWU_H become a logic unit 10 fed. This sets the at the outputs of the comparators 3 . 4 . 5 provided signals into a single-channel signal PHLAG_DI_H by detecting the edge changes at the outputs of the comparators 3 . 4 . 5 provided signals are transformed into pulses of variable length. In this case, the information about a rising or falling edge and the phase designations are mapped by means of the pulse length. The time of a rising edge of the single-channel signal marks the time of an intersection of the measured phase voltages. One of the pulses of the pulse-shaped signal serves as a reference pulse. It has a greater pulse length than the other pulses of the pulse-shaped signal and serves to identify a predetermined intersection of the phase voltages, for example the intersection of the phase voltages U and V.

Das einkanalige Signal PHLAG_DI_H wird einem Übertrager 11 zugeführt und mittels dieses Übertragers vom Hochvoltbereich in den Niedervoltbereich übertragen. Das in den Niedervoltbereich übertragene einkanalige Signal wird einem Mikrocomputer 12 zur Auswertung zugeführt. Dieser leitet aus dem ihm zugeleiteten einkanaligen Signal die gewünschten Informationen über die Schnittpunkte der Phasenspannungssignale ab, wobei er bei dieser Auswertung die bekannten Informationen über die Reihenfolge der Statorwicklungen und die Drehrichtung der Maschine berücksichtigt. Die genannten Informationen über die Schnittpunkte der Phasenspannungen ermöglichen dem Mikrocomputer 12 einen Ausgleich des Offsets des Rotorlagegebers der elektrischen Maschine.The single-channel signal PHLAG_DI_H becomes a transformer 11 supplied and transmitted by means of this transformer from the high-voltage range in the low-voltage range. The one-channel signal transmitted to the low voltage range becomes a microcomputer 12 supplied for evaluation. This derives the desired information about the intersections of the phase voltage signals from the single-channel signal fed to it, in which case it evaluates the known information about the order of the stator windings and the rotation Machine considered. The above information about the intersections of the phase voltages allow the microcomputer 12 a compensation of the offset of the rotor position sensor of the electric machine.

Die 3 zeigt eine detailliertere Darstellung der in der 2 enthaltenen Logikeinheit 10. Diese weist eingangsseitig drei Differenzverstärker DIF1, DIF2 und DIF3 auf. Dem Plus-Eingang des Differenzverstärkers DIF1 wird die Spannung UPHUV_H zugeführt, seinem Minus-Eingang die Spannung UPHVW_H. Dem Plus-Eingang des Differenzverstärkers DIF2 wird die Spannung UPHVW_H zugeführt, seinem Minus-Eingang die Spannung UPHWU_H. Dem Plus-Eingang des Differenzverstärkers DIF3 wird die Spannung UPHVU_H zugeführt, seinem Minus-Eingang die Spannung UPHUV_H. Der Plus-Eingang des Differenzverstärkers DIF1 ist über einen Kondensator C1 mit Masse verbunden. Der Plus-Eingang des Differenzverstärkers DIF2 ist über einen Kondensator C2 mit Masse verbunden. Der Plus-Eingang des Differenzverstärkers DIF3 ist über einen Kondensator C3 mit Masse verbunden.The 3 shows a more detailed representation of in the 2 contained logic unit 10 , On the input side, this has three differential amplifiers DIF1, DIF2 and DIF3. The positive input of the differential amplifier DIF1, the voltage UPHUV_H is fed, its negative input, the voltage UPHVW_H. The positive input of the differential amplifier DIF2 is supplied with the voltage UPHVW_H, and the negative input is supplied with the voltage UPHWU_H. The positive input of the differential amplifier DIF3, the voltage UPHVU_H is fed, its negative input, the voltage UPHUV_H. The plus input of the differential amplifier DIF1 is connected via a capacitor C1 to ground. The plus input of the differential amplifier DIF2 is connected via a capacitor C2 to ground. The plus input of the differential amplifier DIF3 is connected via a capacitor C3 to ground.

Das am Ausgang des Differenzverstärkers DIF1 bereitgestellte Signal wird einem ersten Anschluss eines ODER-Gatters OR1 zugeführt. Des Weiteren ist der Ausgang des Differenzverstärkers DIF1 über einen Widerstand R1 mit einem Bezugspotential verbunden. Ferner ist der Ausgang des Differenzverstärkers DIF1 an den Verbindungspunkt zwischen zwei Dioden D1 und D2 angeschlossen, wobei dieser Verbindungspunkt mit der Kathode der Diode D1 und der Anode der Diode D2 verbunden ist. Die Anode der Diode D1 ist über einen Widerstand R4 mit dem zweiten Eingang des ODER-Gatters OR1 verbunden. Die Kathode der Diode D2 ist über einen Widerstand R5 mit dem zweiten Eingang des ODER-Gatters OR1 verbunden. Die Verbindungspunkte zwischen den Widerständen R4 bzw. R5 und dem zweiten Eingang des ODER-Gatters OR1 liegen über einen Kondensator C4 auf Masse.The at the output of the differential amplifier DIF1 provided signal is supplied to a first terminal of an OR gate OR1. Furthermore is the output of the differential amplifier DIF1 via a resistor R1 with connected to a reference potential. Furthermore, the output of the differential amplifier DIF1 connected to the connection point between two diodes D1 and D2, this connection point with the cathode of the diode D1 and the Anode of the diode D2 is connected. The anode of the diode D1 is via a Resistor R4 is connected to the second input of OR gate OR1. The cathode of diode D2 is over a resistor R5 to the second input of the OR gate OR1 connected. The connection points between the resistors R4 or R5 and the second input of the OR gate OR1 are above a Capacitor C4 to ground.

Das am Ausgang des Differenzverstärkers DIF2 bereitgestellte Signal wird einem ersten Anschluss eines ODER-Gatters OR2 zugeführt. Des Weiteren ist der Ausgang des Differenzverstärkers DIF2 über einen Widerstand R2 mit einem Bezugspotential verbunden. Ferner ist der Ausgang des Differenzverstärkers DIF2 über einen Widerstand R6 mit dem zweiten Eingang des ODER-Gatters OR2 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R6 und dem zweiten Eingang des ODER-Gatters OR2 steht über einen Kondensator C5 mit Masse in Verbindung.The at the output of the differential amplifier DIF2 provided signal is supplied to a first terminal of an OR gate OR2. Furthermore is the output of the differential amplifier DIF2 via a resistor R2 with connected to a reference potential. Furthermore, the output of the differential amplifier DIF2 via a Resistor R6 is connected to the second input of OR gate OR2. The connection point between the resistor R6 and the second Input of the OR gate OR2 is connected via a capacitor C5 Earth contact.

Das am Ausgang des Differenzverstärkers DIF3 bereitgestellte Signal wird einem ersten Anschluss eines ODER-Gatters OR3 zugeführt. Des Weiteren ist der Ausgang des Differenzverstärkers DIF3 über einen Widerstand R3 mit einem Bezugspotential verbunden. Ferner ist der Ausgang des Differenzverstärkers DIF3 über einen Widerstand R7 mit dem zweiten Eingang des ODER-Gatters OR3 verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R7 und dem zweiten Eingang des ODER-Gatters OR3 steht über einen Kondensator C6 mit Masse in Verbindung.The at the output of the differential amplifier DIF3 provided signal is supplied to a first terminal of an OR gate OR3. Furthermore is the output of the differential amplifier DIF3 via a resistor R3 with connected to a reference potential. Furthermore, the output of the differential amplifier DIF3 via a Resistor R7 is connected to the second input of OR gate OR3. The connection point between the resistor R7 and the second Input of the OR gate OR3 is connected via a capacitor C6 Earth contact.

Der Ausgang des ODER-Gatters OR1 ist mit einem ersten Eingang eines weiteren ODER-Gatters OR4 verbunden, dessen zweiter Eingang an den Ausgang des ODER-Gatters OR2 angeschlossen ist. Der Ausgang des weiteren ODER-Gatters OR4 ist mit einem ersten Eingang eines ODER-Gatters OR5 verbunden, dessen zweiter Eingang an den Ausgang des ODER-Gatters OR3 angeschlossen ist. Am Ausgang des ODER-Gatters OR5 steht schließlich das oben genannte einkanalige Signal PHLAG_DI_H zur Verfügung, welches mittels des Übertragers 11 in den Niedervoltbereich umgesetzt und dann dem Mikrocomputer 12 zugeführt wird.The output of the OR gate OR1 is connected to a first input of another OR gate OR4 whose second input is connected to the output of the OR gate OR2. The output of the further OR gate OR4 is connected to a first input of an OR gate OR5 whose second input is connected to the output of the OR gate OR3. Finally, at the output of the OR gate OR5, the abovementioned single-channel signal PHLAG_DI_H is available, which by means of the transformer 11 implemented in the low voltage range and then the microcomputer 12 is supplied.

Claims

Method for compensating the offset of a rotor position sensor of an electric machine, in which the intersections of the phase voltage signals (U, V, W) of the electric machine are determined using comparators and the signals provided by the comparators are supplied to a microcomputer, characterized in that signals provided by the comparators are converted into a single-channel signal by means of a logic unit and the single-channel signal is supplied to the microcomputer.

Method according to claim 1, characterized in that that the single-channel signal from the high-voltage range in the low-voltage range is transformed and transformed into the low voltage range single-channel signal is fed to the microcomputer.

Method according to claim 1 or 2, characterized that the signals provided by the comparators in a pulse-shaped signal be implemented, in which the information about the times of the intersections the phase voltage signals are contained serially.

Method according to claim 3, characterized that the rising edges of the pulse-shaped signal the times mark the intersections of the phase voltage signals.

A method according to claim 3 or 4, characterized in that in the pulse-shaped signal, a reference pulse is transmitted, whose length is differs from the pulse length of the further pulses of the pulse-shaped signal.

Device for compensating the offset of a rotor position sensor of an electrical machine, which inputs for the phase voltage signals derived from phase voltage terminals of the electrical machine, comparators ( 3 . 4 . 5 ) for comparing the phase voltage signals and one for the evaluation of the comparators ( 3 . 4 . 5 provided signals ( 12 ), characterized in that between the comparators ( 3 . 4 . 5 ) and the microcomputer ( 12 ) a logic unit ( 12 ) is provided, the output signals of the comparators ( 3 . 4 . 5 ) converts into a single-channel signal.

Device according to claim 6, characterized in that the logic unit ( 10 ) with the microcomputer ( 12 ) via a transformer ( 11 ) connected is.

Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the logic unit ( 10 ) has three differential amplifiers on the input side (DIF1, DIF2, DIF3) and the output signals of the differential amplifiers are converted into the single-channel signal (PHLAG_DI_H) using OR gates (OR1, OR2, OR3, OR4, OR5).