專利名稱：：判定電機的轉動位置的方法和裝置的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明總體上涉及電機的控制，并且更具體地涉及電機的控制系統(tǒng)，用于判定轉動位置，以優(yōu)化在車輛驅動系統(tǒng)中供給驅動轉矩的能量利用率。
背景技術：
：用于電機的控制系統(tǒng)典型地包括諸如位置傳感器的反饋器件，以提供數(shù)據(jù)，從而策略電機的位置和轉速。在三相多極同步電機上，轉子相對于定子的每個極的位置的精確并且準確的測量對于實現(xiàn)電能的高效傳輸是重要的。典型地使用用于判定解析器(resolver)的位置的位置傳感器測量轉子位置。解析器相對于電機轉子的位置由于包括制造偏差和公差的因素而具有誤差。電機制造商試圖使用調節(jié)和組裝后的標定來校正解析器位置測量中的誤差。制造商也試圖通過引入無傳感器技術校正與傳感器相關的誤差，所述無傳感器技術用于通過監(jiān)測并分析電機的電磁特征判定轉子位置。已知包括混合動力系統(tǒng)的車輛驅動系統(tǒng)，其用于管理各種轉矩產(chǎn)生裝置的輸入和輸出轉矩，所述轉矩產(chǎn)生裝置最普通地是內燃機和電機。一種混合動力系統(tǒng)結構包括一雙模、復合-分配式機電變速器，該變速器利用輸入件和輸出件，所述輸入件用于從例如內燃機的轉矩產(chǎn)生源接收轉矩，所述輸出件用于將驅動轉矩從變速器輸送至車輛傳動系。驅動轉矩從第一和第二電機傳遞至變速器，所述第一和第二電機操作地連接至一能量存儲裝置，用于在它們之間交換電力。設有一控制器，用于管理能量存儲裝置與電機之間的電力交換。電機優(yōu)選地包括每個都由多極定子和轉子裝置構成的已知的永磁同步電動/發(fā)電機。這種電機對于動力系統(tǒng)和車輛應用是優(yōu)選的，因為它們表現(xiàn)出高轉矩對慣量比率、高效率和高功率密度。在這種電機中，控制器需要關于轉子裝置相對于定子的位置的準確并且精確的信息，以便優(yōu)化電能效率，從而帶來改善的燃料經(jīng)濟性。現(xiàn)有技術的系統(tǒng)利用諸如嚴格要求電機公差和組裝方法的技術，結合多個位置檢測器件，以保證相對于定子的轉子位置的準確測量。當使用PM同步電機時，要求(在一個極對節(jié)距內的)絕對位置。而且，該位置測量的精度是至關重要的，因為其主要在轉矩產(chǎn)生和線性度方面影響電機控制的性能。使用解析器可提供精確的位置測量。然而，測量的準確度直接受到安裝期間解析器的初始對準的影響。解析器的安裝和初始對準在生產(chǎn)中是難以控制的。因此希望在電機控制中使用自對準起動算法。需要提供一種改進的方法和系統(tǒng)，以精確地并且準確地為電機判定定子中的轉子裝置的位置，所述電機尤其是在車輛燃料/電混合動力系統(tǒng)上應用的電才幾。
發(fā)明內容因此本發(fā)明的目的是提供一種用于電機的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)為電機精確地并且準確地判定轉子裝置相對于定子的位置，并且所述電機尤其包括同步多極電機，包括用于在車輛用燃料/電混合動力系統(tǒng)上應用的電才幾。根據(jù)本發(fā)明，一種無傳感器電機控制系統(tǒng)用于在動力系統(tǒng)起動期間估計轉子位置。所估計的角度與所測量的解析器角度相對比。將校正偏移量與解析器信號相加。在起動后，控制系統(tǒng)使用校正了的解析器信號用于位置反饋和控制。這樣，用于解析器的安裝對準要求大大降低。因而，根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于控制電機的控制系統(tǒng)和方法，所述電機包括具有定子、轉子和轉子位置檢測機構的多相多極電機。該控制系統(tǒng)包括一逆變器和一控制器，該逆變器可操作以在電機的定子與電能存儲裝置之間傳遞電能。所述控制器包括可執(zhí)行的算法和預定的標定，所述算法和標定基于無傳感器位置檢測技術得到轉子位置，并且確定在得到的轉子位置和檢測到的轉子位置之間的偏移參數(shù)?；跈z測到的轉子位置和偏移參數(shù)控制逆變器。偏移參數(shù)存儲在控制系統(tǒng)的非易失性存儲器裝置中，用于將來參考。當閱讀并理解對實施例的以下詳細說明時，本發(fā)明的技術人員將了解本發(fā)明的這些和其它方面。本發(fā)明將在某些部件和部件的布置上采用物理形式，將參照形成本發(fā)明一部分的附圖詳細說明并示出其優(yōu)選實施例，在附圖中圖1和圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性動力系統(tǒng)和控制結構的示意圖3、4和5是根據(jù)本發(fā)明的控制方案的示意圖6是根據(jù)本發(fā)明的算法流程圖7是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)圖；以及圖8是根據(jù)本發(fā)明的部件的零件的示意圖。具體實施例方式現(xiàn)在參照附圖，其中附圖的目的僅是示出本發(fā)明，而不是意在限制本發(fā)明，圖1和圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例構造的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)動機14、變速器10、控制系統(tǒng)和傳動系。示例性變速器10的枳i械方面在共同轉讓的美國專利No.6,953,409中詳細公開，該專利名為"具有四個固定傳動比的雙模、復合-分配式混合動力機電變速器"，該專利通過參考包含于此。體現(xiàn)本發(fā)明的概念的示例性雙模、復合-分配式機電變速器示于圖1,并且總體上由附圖標記IO表示。變速器10具有優(yōu)選地直接由發(fā)動機14驅動的輸入軸12。在發(fā)動機14的輸出軸18與變速器IO的輸入軸12之間包括瞬時轉矩阻尼器20。瞬時轉矩阻尼器20優(yōu)選地包括具有阻尼機構和彈簧的特征的轉矩傳遞裝置77。瞬時轉矩阻尼器20允許發(fā)動機14與變速器10選擇性地接合。轉矩傳遞裝置77不用于改變或控制變速器IO操作的模式。轉矩傳遞裝置77優(yōu)選地包括液壓地操作的摩擦離合器，稱為離合器C5。發(fā)動機14可以是諸如火花點火發(fā)動機或壓縮點火發(fā)動機的許多形式的內燃機中的任意一種，該發(fā)動機可在從每分鐘600轉(RPM)或其附近的怠速到超過6000RPM的工作速度范圍內提供輸出至變速器10的轉矩。不考慮發(fā)動機14通過何種裝置連接至變速器10的輸入件12,輸入件12都連接至變速器10中的行星齒輪組24?，F(xiàn)在具體參照圖1,變速器10使用三個行星齒輪組24、26和28。第一行星齒輪組24具有圍繞內齒輪或太陽輪部件32的外齒圈部件30。多個行星齒輪部件34可轉動地安裝在行星架36上，以便使每個行星齒輪部件34嚙合地接合外齒圈部件30和內齒輪部件32。第二行星齒輪組26具有圍繞內太陽輪部件40的外齒圈部件38。多個行星齒輪部件42可轉動地安裝在行星架44上，以便使每個行星齒輪部件42嚙合地接合外齒圏部件38和內齒輪部件40。第三行星齒輪組28具有圍繞內太陽輪部件48的外齒圈部件46。多個行星齒輪部件50可轉動地安裝在行星架52上，以便使每個行星齒輪部件50嚙合地接合外齒圈部件46和內齒4侖部件48。三個行星齒輪組24、26和28每個都包括簡單行星齒輪組。而且，第一和第二行星齒輪組24和26以如下的方式復合，即，第一行星齒輪組24的內齒輪部件32通過穀板齒輪54連接至第二行星齒輪組26的外齒輪部件38。相互連接的第一行星齒輪組24的內齒輪部件32和第二行星齒輪組26的外齒輪部件38連續(xù)地連接至第一電機，該第一電4幾包括電動/發(fā)電才幾56，稱為電才幾A或"MA"。行星齒輪組24和26還以如下的方式復合，即，第一行星齒輪組24的行星架36通過軸60連接至第二行星齒輪組26的行星架44。這樣，第一和第二行星齒輪組24和26的行星架36和44相應地相互連接。軸60還通過轉矩傳遞裝置62選擇性地連接至第三行星齒輪組28的行星架52,所述轉矩傳遞裝置62用于輔助變速器10的操作模式的選擇，這將在下文較詳細地解釋。第三行星齒輪組28的行星架52直接連接至變速器輸出件64。在這里所述的實施例中，變速器IO使用在陸地車輛中，輸出件64可操作地連接至傳動系，該傳動系包括齒輪箱90或提供轉矩輸出至一個或多個車軸92或半軸(未示出)的轉矩的其它轉矩傳遞裝置。軸92繼而終止于驅動部件96。驅動部件96可以是4吏用該驅動部件的車輛的前輪或后輪，或者驅動部件96可以是履帶式車輛的驅動齒輪。驅動部件96可以具有與其相聯(lián)的某些形式的車輪制動器94。驅動部件每個都具有速度參數(shù)Nwhl,該速度參數(shù)包括典型地可用輪速傳感器測量的每個車輪96的轉速。第二行星齒輪組26的內齒輪部件40通過圍繞軸60的套筒軸66連接至第三行星齒輪組28的內齒輪部件48。第三行星齒輪組28的外齒輪部件46通過轉矩傳遞裝置70選擇性地連接至由變速器外殼68代表的地。下文也將說明的轉矩傳遞裝置70還用于輔助選擇變速器10的操作模式。套筒軸66還連續(xù)地連接至包括電動/發(fā)電機72的第二電機，該第二電才幾-爾為MB。所有行星齒4侖組24、26和28以及兩個電才幾56和72都繞軸向地布置的軸60同軸地定向。電機56和72都是環(huán)狀構造，這允許它們環(huán)繞三個行星齒輪組24、26和28，以便使行星齒輪組24、26和28布置在電機56和72的徑向內部。該構造保證了變速器10的整個封裝，即圓周尺寸，最小。轉矩傳遞裝置73選擇性地將太陽輪40與地，即變速器外殼68,連接。轉矩傳遞裝置75可作為鎖止離合器操作，通過選擇性地將太陽輪40與行星架44連接，鎖定行星齒輪組24、46、電機56、72和輸入件，以使它們作為整體轉動。轉矩傳遞裝置62、70、73、75都是摩擦離合器，分別被稱為離合器C170、離合器C262、離合器C373和離合器C475。每個離合器都優(yōu)選地被液壓地致動，當對應的離合器控制螺線管被致動時，該離合器接收來自泵的加壓液壓流體。每個離合器的液壓致動都是使用已知的液壓流體回路實現(xiàn)的，所述液壓流體回路具有在此不詳細說明的多個離合器控制螺線管。作為從燃料或存儲在電能存儲裝置(ESD)74中的電勢的能量轉換的結果，變速器10接收來自轉矩產(chǎn)生裝置的輸入驅動轉矩，所述轉矩產(chǎn)生裝置包括發(fā)動才幾14和電才幾56和72。ESD74典型地包括一個或多個蓄電池。可使用能夠存儲電力并釋放電力的其它電能或電化學能存儲裝置代替蓄電池，而不改變本發(fā)明的概念。ESD74的尺寸優(yōu)選地根據(jù)以下因素設計，所述因素包括再生發(fā)電要求、與典型道路坡度和溫度相關的應用問題和諸如排》文、動力輔助和電動范圍的驅動要求。ESD74經(jīng)由DC線或傳輸導體27高壓DC聯(lián)接至變速器電力逆變器^t塊(TPIM)19。TPIM19是下文參照圖2所述的控制系統(tǒng)的部件。TPIM19通過傳輸導體29與第一電機56連通，并且TPIM19類似地通過傳輸導體31與第二電機72連通。電流可根據(jù)ESD74是被充電還是放電而傳遞至ESD74或從ESD74傳遞。TPIM19包括一對電力逆變器和相應的電機控制器，所述電機控制器構造成接收電機控制命令并由此控制逆變器狀態(tài)，用于提供電機驅動或再生發(fā)電功能。在電動控制中，相應的逆變器接收來自DC線的電流，并通過傳遞導體29和31將AC電流提供給相應的電機，即MA和MB。在再生發(fā)電控制中，相應的逆變器通過傳遞導體29和31接收來自電機的AC電流，并將電流提供給DC線27。提供至逆變器或從逆變器提供的凈DC電流決定了電能存儲裝置74的充電或放電操作才莫式。優(yōu)選地，MA56和MB72是三相AC電機，并且逆變器包括互補的三相電力電子設備?，F(xiàn)在參照圖2，示出包括分布式控制器結構的控制系統(tǒng)的方案方塊圖。下文說明的部件包括整個車輛控制結構的子集，并且可操作以提供在此所述的動力系統(tǒng)的協(xié)調的系統(tǒng)控制?？刂葡到y(tǒng)可操作以綜合處理相關信息和輸入，并執(zhí)行算法以控制各種致動器來實現(xiàn)控制目標，所述控制目標包括諸如燃料經(jīng)濟性、排放、性能、駕駛性的參數(shù)和硬件的保護，所述硬件包括ESD74的蓄電池以及MA56和MB72。分布式控制器結構包括發(fā)動機控制模塊('ECM，)23、變速器控制模塊('TCM，)17、蓄電池組控制沖莫塊('BPCM，)21和變速器電力逆變器才莫塊('TPIM，)19?；旌峡刂芧t塊('HCP，)5提供上述控制器的上位(overarching)控制和協(xié)調。用戶界面('UI，)13可操作地連接至多個裝置，車輛操作者通過所述用戶界面典型地控制或指導包括變速器10的動力系統(tǒng)的操作。車輛操作者到UI13的示例性輸入包括加速器踏板、制動踏板、變速器檔位選擇器和車速巡航控制。每個上述控制器都經(jīng)由局域網(wǎng)('LAN，)總線6與其它的控制器、傳感器和致動器連通。LAN總線6允許各種控制器之間的控制參數(shù)和命令的結構通訊。所使用的特定通訊協(xié)議依應用而定。例如，一個通訊協(xié)議是汽車工程師協(xié)會標準J1939。LAN總線和適當?shù)膮f(xié)議提供上述控制器和其它控制器之間的可靠的信息傳遞和多控制器交互連接，其它控制器提供諸如防抱死制動、牽引力控制和車輛穩(wěn)定性的功能。HCP5提供混合動力系統(tǒng)的上位控制，用于協(xié)調ECM23、TCM17、TPIM19和BPCM21的才喿作?；趤碜訳I13和包4舌蓄電池組的動力系統(tǒng)的各種輸入信號，HCP5產(chǎn)生各種命令，包括發(fā)動機轉矩命令、用于變速器10的各離合器Cl、C2、C3、C4的離合器轉矩命令Tc^和分別用于MA和MB的電才幾轉矩命令Ta和Tb。ECM23可操作地連接至發(fā)動機14,并且用于通過總地表示為集合線35的多個離散的線從各種傳感器獲取數(shù)據(jù)并分別控制發(fā)動機14的各種致動器。ECM23從HCP5接收發(fā)動機轉矩命令T[cMD,并產(chǎn)生希望的軸轉矩和輸入至變速器的實際發(fā)動機轉矩的指示信號T!,該指示信號1被輸送至HCP5。為了簡明，將ECM23示出為總體上具有經(jīng)由集合線35與發(fā)動機14的雙向界面。通過ECM23檢測的各種其它信號包括發(fā)動機冷卻劑溫度、到通向變速器的軸12的發(fā)動機輸入速度(Nj、歧管壓力、環(huán)境空氣溫度和環(huán)境壓力。通過ECM23控制的各種致動器包括燃料噴射器、點火模塊和節(jié)氣門控制模塊。TCM17可操作地連接至變速器10，并且用于從各種傳感器獲取數(shù)據(jù)，并給變速器提供命令信號。從TCM17到HCP5的輸入包括對于每個離合器C1、C2、C3和C4的估計的離合器轉矩TcLj^est和輸出軸64的轉速N0。其它致動器和傳感器可而用于提供從TCM到HCP用于控制目的的額外信息。BPCM21信號地連接一個或多個傳感器，以將關于蓄電池的狀態(tài)的信息提供給HCP5，所述傳感器可操作以監(jiān)測ESD74的電流或電壓參數(shù)。這種信息包括蓄電池荷電狀態(tài)、蓄電池電壓VBAT和可用的蓄電池功率Pbat—min和Pbat_max。變速器電力逆變器模塊(TPIM)19包括一對電力逆變器和電機控制器，所述電機控制器構造成接收電機控制命令并由此控制逆變器狀態(tài)，以提供電機驅動或再生發(fā)電功能。TPIM19可操作以基于來自HCP5的輸入產(chǎn)生用于MA56和MB72的轉矩命令Ta和Tb，所述HCP5由通過UI13的操作者輸入和系統(tǒng)操作參數(shù)驅動。用于MA和MB的電機轉矩命令即Ta和Tb由包括TPIM19的控制系統(tǒng)沖丸行，以控制MA和MB。分別用于MA和MB的各電機轉速信號Na和Ns通過TPIM19從電機相位信息或傳統(tǒng)的轉動傳感器得到。TPIM19確定電機速度NA和NB,并將它們傳送至HCP5。電能存儲裝置74經(jīng)由DC線27高電壓DC聯(lián)接至TPIM19。根據(jù)ESD74是被充電還是被放電，電流可傳輸至TPIM19,或從TPIM19傳輸。上述控制器每個都優(yōu)選地是通用數(shù)字計算機，該通用數(shù)字計算機總體上包括微處理器或中央處理單元；包括只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、電可編程序只讀存儲器(EPROM)的存儲介質；高速時鐘；模擬到數(shù)字(A/D)和數(shù)字到模擬(D/A)電路；輸入/輸出電路和器件(I/0);和適當?shù)男盘栒{理和緩沖電路。每個控制器都具有一套控制算法，包括駐留程序指令和標定，所述駐留程序指令和標定存儲在ROM中，并且執(zhí)行以提供每個計算機的相應功能。各計算機之間的信息傳遞優(yōu)選地通過上述LAN6實現(xiàn)。每個控制器中用于控制和狀態(tài)估計的算法典型地在預設的循環(huán)期間執(zhí)行，以便使每個算法在每個循環(huán)期間至少執(zhí)行一次。存儲在非易失性存儲裝置中的算法通過中央處理單元中的一個執(zhí)行，并且可操作以檢測來自檢測裝置的輸入，并執(zhí)行控制和診斷流程，以使用預設的標定控制各裝置的操作。循環(huán)在發(fā)動機運行和車輛操作期間典型地以規(guī)則的間隔執(zhí)行，例如每3.125、6.25、12.5、25和100毫秒?；蛘撸惴身憫谑录陌l(fā)生而被執(zhí)行。響應于通過UI13捕獲的操作者的動作，管理的HCP控制器5和其它控制器中的一個或多個確定在軸64處所需的變速器輸出轉矩T0。變速器10的選擇性地操作的部件被適當?shù)乜刂坪筒倏v，以響應于操作者命令。例如，在圖1和2所示的示例性實施例中，當操作者已選擇向前驅動范圍并且操縱加速器踏板或制動踏板時，HCP5確定用于變速器的輸出轉矩To,該輸出轉矩To影響到車輛如何以及何時加速或減速。最終車輛加速度受到其它因素的影響，包括例如道路負載、道路坡度和車輛質量。HCP5檢測轉矩產(chǎn)生裝置的參數(shù)狀態(tài)，并且確定達到希望的轉矩輸出所需的變速器的輸出。在HCP5的指導下，變速器10在從慢到快的輸出速度的范圍上操縱，以滿足操作者的命令。雙才莫復合-分配式機電變速器包括輸出件64，該輸出件64通過變速器10內的兩個不同的齒輪系接收輸出動力，并且所述變速器在若干變速器操作模式下操作，現(xiàn)在參照圖1和以下表1說明所述變速器操作模式。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>表中所述的各種變速器操作模式指示對于每個操作模式而言，特定離合器C1、C2、C3、C4中的哪個離合器被接合或致動。另外，在各種變速器操作模式下，MA和MB每個都可以作為電動機操作，以產(chǎn)生驅動轉矩，或者作為發(fā)電機操作，以發(fā)電。當轉矩傳遞裝置70被致動以使第三行星齒輪組28的外齒輪部件46"接地，，時，選擇第一模式或齒輪系。當轉矩傳遞裝置70被釋放并且轉矩傳遞裝置62同時被致動以將軸60連接至第三行星齒輪組28的行星架52時，選擇第二模式或齒輪系。本發(fā)明的范圍以外的其它因素影響MA56和MB72何時作為電動才幾和發(fā)電初4喿作，并且在此不進行討i侖。主要在圖2中所示的控制系統(tǒng)可操作以在每個操作模式內提供從較低到較高的軸64的變速器輸出速度No的范圍。兩個沖莫式與每個才莫式中低到高的輸出速度范圍的組合允許變速器10將車輛從靜止狀態(tài)驅動至高速，并且滿足上述各種其它要求。另外，控制系統(tǒng)協(xié)調變速器10的操作，從而允許兩個^t式之間的同步切換。第一和第二操作模式是指其中通過一個離合器，即離合器C162或C270,和通過電機56和72的受控的速度和轉矩來控制變速器功能的情況，這可稱為無級變速模式。下文說明某些范圍，其中固定比是通過應用額外的離合器獲得的。該額外的離合器可以是離合器C373或C475，如上文中的表所示。當應用額外的離合器時，獲得變速器的輸入對輸出速度的固定比，即，M/No電機MA56和MB72的轉動取決于由離合動作限定的機構的內部轉動并且與，餘入速度]^成比例，所述輸入速度]S^在軸12處確定或測量。電機MA和MB用作電動機或發(fā)電機。它們完全獨立于發(fā)動機到輸出的動力流，由此使它們兩個都能作為電動機，都能用作發(fā)電機，或其任意組合。這允許例如在固定比1操作期間，通過從能量存儲裝置74接收電力，在軸64處從變速器輸出的驅動動力由來自發(fā)動機的動力和來自MA和MB的動力通過行星齒4侖組28提供。通過在模式I或模式II操作期間致動或釋放額外的離合器中的一個，變速器操作模式可在固定比操作和無級變速模式操作之間切換。固定比中的操作的確定或模式控制是通過由控制系統(tǒng)執(zhí)行的算法實現(xiàn)的，并且在本發(fā)明的范圍之外。操作的模式可重疊操作的比率，并且選擇同樣取決于駕駛員的輸入和車輛對該輸入的響應。當離合器C170和C475接合時，范圍1主要落在模式I操作中。當離合器C262和C170接合時，范圍2落在模式I和模式II內。當離合器C262和C475接合時，第三固定速比范圍主要在模式II期間可用，并且當離合器C262和C373接合時，第四固定速比范圍在沖莫式II期間可用。應注意，用于才莫式I和模式II的操作的范圍典型地顯著重疊。再次參照圖1，并參照圖8,電機MA56和MB72是已知的三相AC電機，并且逆變器包括已知的互補三相電力電子裝置。MA和MB繞軸向地布置的軸60同軸地定向。MA和MB都是環(huán)狀構造，該環(huán)狀構造允許它們圍繞三個行星齒輪組24、26和28,以便使行星齒輪組24、26和28布置在MA和MB的徑向內部。每個電才幾都包括定子、轉子和解析器組件80,如圖8所示。用于每個電機的電機定子接地至外部變速器外殼68,并且包括定子芯，該定子芯具有從其延伸的盤繞電繞組。用于MA56的轉子支承在轂板齒輪54上，該轂板齒輪54經(jīng)由行星架36可操作地附裝至輸出軸60。用于MB72的轉子附裝至套筒軸轂66。每個電才幾解析器組件80都適當?shù)囟ㄎ徊⒔M裝在MA和MB中的一個上，以便使槽口88定向在磁場的北或真北處。該實施例的每個解析器組件80都包括已知的可變磁阻裝置，該磁阻裝置包括可操作地連接至每個電機的定子的解析器定子82和可操作地連接至每個上述電機的轉子的解析器轉子84。每個解析器80都包括檢測裝置，該檢測裝置可操作以檢測解析器定子相對于解析器轉子的轉動位置，并且識別相對于槽口88的轉動位置。每個解析器定子82都包括組裝在其上的一系列感應線圈和一對檢測或拾取線圈，所述感應線圈接收來自TPIM19的電激勵信號，所述檢測或拾取線圈給TPIM19提供電信號輸出。每個解析器轉子84都包括轉動裝置，該轉動裝置具有位于外圓周上的多個凸角(lobes)86或偏心部。在圖8所示的示例性系統(tǒng)中，示出三個凸角，^旦該系統(tǒng)也可使用各種數(shù)量的凸角86操作。在操作中，解析器轉子84與電機轉子一起轉動。拾取線圈被激勵信號激勵，并且以與激勵頻率相同的頻率將信號返回至TPIM,該信號的電壓水平取決于帶凸角的解析器轉子84到解析器定子82的接近程度。解析器80通過檢測在解析器定子內轉動的解析器轉子的相對位置和運動而操作?？刂葡到y(tǒng)能夠解譯通過解析器定子返回的信號，以確定轉子位置，這將在下文說明。用于解析器80的可變磁阻裝置是用于確定位置的若干已知技術中的一種。參照上述實施例說明的本發(fā)明包括利用分布式控制系統(tǒng)的部件以操作MA和MB,以^更為車輛動力系統(tǒng)提供驅動轉矩和再生發(fā)電轉矩。整個控制系統(tǒng):操作TPIM19以在每個電才幾的定子與ESD74之間傳遞電能。TPIM操作以使用解析器定子裝置相對于轉子84的槽口88測量解析器轉子的位置，并由此測量電機轉子的位置，其中包括已知的信號處理方法。TPIM用于使用下文所述的無傳感器位置檢測技術得到電機轉子的位置。所得到的電機轉子的位置是電機轉子的真實位置。TPIM確定偏移參數(shù)，該偏移參數(shù)包括所得到的電機轉子的位置與所測量的解析器轉子的位置之間的角度差。TPIM操作以使用偏移參數(shù)控制輸入至三相多極電機的轉子的每個線圈的電能。偏移參數(shù)優(yōu)選地存儲在TPIM內的非易失性存儲器或控制系統(tǒng)的其它部件中，用于在將來的操作中使用。一種可替代的控制系統(tǒng)優(yōu)選地包括車載算法，該車載算法使用諸如指數(shù)加權移動平均的已知技術提供在隨后起動事件上計算的多個偏移參數(shù)的統(tǒng)計分析。在發(fā)動機或車輛的每個操作期間，優(yōu)選地確定偏移的參數(shù)值一次。控制系統(tǒng)優(yōu)選地操作以在初始機器操作期間，即在發(fā)動機起動時或緊在發(fā)動機起動之后得到轉子位置。當電機在產(chǎn)生驅動轉矩的模式中操作時和當電機在發(fā)電模式操作時，控制系統(tǒng)優(yōu)選地可操作以確定偏移參數(shù)。用于無傳感器的位置檢測的一種示例性的方法包括在初始機器操作期間將高頻信號注射到低操作速度的電機的定子中；和基于注射的高頻信號檢測轉子的位置。這包括在系統(tǒng)中必須在確定解析器轉子的位置之前或同時確定解析器轉子的北/南極。該技術如下所述?，F(xiàn)在參照圖3、4、和5，現(xiàn)在說明示例性的無傳感器位置檢測方案110的實施例的簡圖，該檢測方案用于在上述分布式控制系統(tǒng)中作為編成代碼的算法來執(zhí)行。位置檢測方案110示出為一系列代表軟件的方塊圖，所述軟件在分布式控制系統(tǒng)中執(zhí)行，以控制電機MA56和MB72中的一個。可采用在此所述的控制系統(tǒng)的電機的可替代實施例包括諸如同步磁阻電機和內部永磁體電機的電機技術。在操作中，HCP5產(chǎn)生上述輸入轉矩命令TV轉矩命令T!通過轉矩線性化^t型114處理，以產(chǎn)生在電機中產(chǎn)生希望的電磁轉矩所需的對應的定子電流Is。在塊114處產(chǎn)生的定子電流繼而傳遞至優(yōu)化每安培轉矩的塊116。塊116處理命令的定子電流，并且將其分解成電流命令的相應的D和Q軸分量(Idsel和Iqse),以提供用于給定的定子電流幅度的最大轉矩。電流命令Idsel在求和節(jié)點118處與產(chǎn)生的磁場削弱分量Idse_fw相加，以產(chǎn)生最終的D軸電流命令Idse。磁場削弱分量Idse—fw通過磁場削弱塊120使用測量的DC聯(lián)接電壓Vdc、命令的輸出電壓V,和V^以及轉子角速度COf產(chǎn)生。求和節(jié)點122從Q軸電流命令Iqse減去反饋電》HIqSe_fb以獲得Q軸電流調節(jié)器的誤差。求和節(jié)點124從D軸電流命令Idse減去反饋電流Ide^fb以獲得D軸電流調節(jié)器的誤差。由求和節(jié)點122和124產(chǎn)生的誤差可通過同步電流調節(jié)器塊126用于控制同步幀(frame)電壓命令Vdse和Vqse。塊128使用估計的轉子角度位置er以將同步幀電壓命令vdse和vqse轉換成靜止幀電壓命令Vd^和Vqssl。高頻電壓信號Vdss_ln^nV，一mj通過求和節(jié)點130和132與靜止基準幀電壓命令相加，得到最終的電壓命令Vdss和Vqss。電壓源逆變器134處理最終電壓命令V^和V^以產(chǎn)生施加至電機56的實際相電壓。相電流通過三相到兩相轉換塊136測量和處理。塊136的輸出是靜止幀電流Idss和Iqss。靜止到轉動幀轉換塊140使用靜止幀電流Idss和I，和估計的轉子角度位置6r來產(chǎn)生同步基準幀反饋電流Idse一fb和Iqse—fb。本發(fā)明包括轉子速度和位置的無傳感器控制，該無傳感器控制包括在塊142處的低速轉子角度位置估計方法/觀測器；當需要時，在塊143處的初始轉子極檢測方法；在塊144處的高速轉子角度位置估計方法/觀測器；和在塊146處的過渡算法，以當使用高速轉子角度位置估計方法時，無縫地合并低速和高速估計方法。圖3的塊142代表本發(fā)明的4氐速估計方法。圖4示出塊142的詳細方塊圖實施方式，以估計上述低速操作期間的轉子電位置。低速估計方法用于估計在零速度和低速(優(yōu)選地小于額定電機速度的10%,但任何電機速度都認為是在本發(fā)明的低速估計方法的范圍內)操作期間的轉子電位置。轉子電位置的估計是通過在電機的估計的D軸上注射高頻電壓信號而進行的。在與基本定子頻率同步地轉動的基準幀中的波動的高頻信號用于檢測AC電機中的空間阻抗的不對稱性?？臻g阻抗的不對稱性是由電機的轉子的凸出的構造或在電機中的感應磁飽和引起的。當高頻電壓信號注射在估計的D軸上時，在估計的基準幀處測量的電流的正交分量可用作如方程1所示的誤差信號。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>其中l(wèi),fc+")/2^;,并且~4:-《)/2《。如果電壓信號注射在估計的D軸(On",z和v:;,O上，則在Q軸電流信號中，4牛的分量消失，并且偏離斜的(off-diagonal)分量表現(xiàn)出如方程2所示。如果在高頻下的抵抗分量遠遠小于感應分量(《,《《:d:),并且反應分量的阻抗差遠遠大于抵抗分量的阻抗差(|《-),則方程2可筒化為準穩(wěn)態(tài)的方程3。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>相對于注射的信號乘以正交信號得到用于跟蹤控制器的誤差信號的DC量。在低通濾波后，DC量可按方程4獲得。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage17</formula>參照圖4,塊150將靜止幀電流Iqss和Idss轉換成估計的同步基準幀電流Iqsm。塊152包括二階帶通濾波器，以允許在相乘節(jié)點154處僅處理注射高頻信號(優(yōu)選地在500至1000Hz)。節(jié)點154將塊152的BPF的輸出乘以項-COS(C0mjt)以得到誤差信號的DC分量。塊156包括二階低通濾波器以從信號去除高頻諧波，并輸出項Iqm。Iqm是在方程4中限定的誤差信號。塊158是處理誤差項Iqm的三階位置觀測器。Iqm;故比例控制塊160、積分控制塊162和前饋控制塊164處理以產(chǎn)生輸出。塊160和162的積分和比例輸出在求和節(jié)點166處相加，并被塊168處理以產(chǎn)生并且估計速度WrJ。w。前饋增益塊164的輸出被限制器塊170處理，并且繼而前饋至求和節(jié)點172以與塊168的速度輸出相加。塊174處理Wrj。w以產(chǎn)生項~—i。w，該項e^。w是在低速下轉子的估計的角度位置。圖5是為了北/南極判定而用于檢測初始轉子磁極的塊143的詳細方塊圖實施方式。靜止到轉動基準幀塊180使用6r將靜止的幀電流IdM和Iqss轉換成同步的基準幀電流Idse和Iqse。在初始的轉子極檢測方法中僅使用D軸電流I^。Idse通過帶通濾波器182,該帶通濾波器182過濾出除了Idse電流的注射頻率的第二諧波之外的所有部分。帶通濾波器182的輸出是Idse_bp。信號Idse一bp通過使用乘法器塊184與項sin(2coin」t-(J))相乘而被解調。所得到的信號Im包含DC分量和高頻分量。低通濾波器塊186過濾出Icu的高頻分量，僅留下DC部分Id。信號Id包含關于轉子磁體相對于估計的電機D軸的極性的信息。條件(condition)塊188使用信號Id的符號判定估計的位置的極性。該條件在起動程序(s叫uence)期間估計一次。如果Id的符號是負的，則使估計的轉子位置增加180度?，F(xiàn)在參照圖6,說明算法，該算法在控制系統(tǒng)中執(zhí)行，以控制參照圖1和2所示的示例性動力系統(tǒng)，并且該算法應用了用于在此參照圖3、4和5所述的無傳感器位置檢測的示例性方法。該方法包括在初始電機操作期間將高頻信號注射到低操作速度下的定子中，以基于注射的高頻信號檢測轉子的位置。算法包括使用解析器傳感器(Sl)測量解析器位置。當轉速大于標定的最大值(nmax)時，(S2)通過控制系統(tǒng)使用預先存儲的偏移值，或者，算法等待，直到速度下降到標定的最大值(nmax)以下為止(S3，)。當轉速小于標定的最大值(nmax)時，切換^皮起動(S3),注射高頻('HF，)信號，并且進行轉子電位置的估計(S4)。系統(tǒng)收斂在一值上(S5),并且計算偏移量(S6)。偏移量一皮-瞼證，并一皮過濾(S7),并且高頻注射和估計在操作循環(huán)的其余部分期間被停止(S8)。動力系統(tǒng)使用解析器傳感器位置和學習的偏移量操作(S9)。在停機時，數(shù)據(jù)存儲在控制系統(tǒng)的非易失性存儲器存儲裝置中，例如控制器中的一個的電可編程序只讀存儲器(EPROM)?，F(xiàn)在參照圖7,示出用于示例性系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。繪制的數(shù)據(jù)包括以電角度數(shù)為單位的解析器誤差的幅度的圖。線A代表實際的解析器誤差，在這種情況下包括在系統(tǒng)組裝期間產(chǎn)生的最差情況的誤差，具有十度電轉動的幅度。在圖中示出為C的數(shù)據(jù)點包括使用在此所述的發(fā)明校正的用于解析器位置的原始算法學習值。在所有情況下，校正了的解析器位置的誤差幅度小于兩度電轉動。線B包括被過濾的或靜態(tài)地分析的解析器學習值，該值具有十度電轉動的初始偏移量，該偏移量在四十次觀測后收斂至小于兩度，并且在八十次觀測后收斂至接近零，因而證明了在此所述的方法學習和校正解析器誤差的能力。已具體參照優(yōu)選的實施例及其{務改說明了本發(fā)明。當閱讀并理解該說明書時，其他人可做出進一步的修改和變更。意在使所有這種修改和變更都包括在本發(fā)明的范圍內。權利要求1.一種用于電機的控制系統(tǒng)，該電機包括具有定子、轉子和轉子位置檢測機構的多相多極電機，該控制系統(tǒng)包括逆變器，該逆變器可操作以在電機的定子與電能存儲裝置之間傳遞電能；和控制器，該控制器可操作以基于無傳感器位置檢測技術得到轉子位置，判定所得到的轉子位置與所檢測到的轉子位置之間的偏移參數(shù)，并且基于所述檢測到的轉子位置和所述偏移參數(shù)控制所述逆變器。2.如權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中可操作以基于無傳感器位置檢測技術得到轉子位置的所述控制器還包括可操作以在初始電機操作期間得到轉子位置的控制器。3.如權利要求2所述的控制系統(tǒng)，還包括在電機起動后在第一第二電機操作期間得到轉子位置。4.如權利要求2所述的控制系統(tǒng)，其中初始電機操作包括在產(chǎn)生轉矩模式下和在發(fā)電模式下的操作。5.如權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中可操作以基于無傳感器位置檢測技術得到轉子位置的所述控制器包括這樣的控制器，該控制器可操作以在初始電機操作期間將高頻信號注射到電機的定子中，并且基于所注射的高頻信號檢測轉子的位置。6.如權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中可操作以基于無傳感器位置檢測技術得到轉子位置的所述控制器包括這樣的控制器，該控制器可操作以在初始電機操作期間將高頻信號注射到電機的定子中，判定轉子的北/南*1,并且基于所注射的高頻信號檢測轉子的位置。7.如權利要求1所述的控制系統(tǒng)，還包括控制器可操作以將所述偏移參數(shù)存儲在非易失性存儲器裝置中。8.如權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中所述電機的轉子位置檢測機構還包括具有多個感應線圏的解析器定子和帶凸角的解析器轉子，該解析器轉子可操作地附裝至電機的轉子。9.如權利要求8所述的控制系統(tǒng)，其中可操作以基于檢測到的轉子位置和偏移參數(shù)控制逆變器的控制器還包括該控制器可操作以基于所述偏移參數(shù)控制電機的定子與電能存儲裝置之間傳遞的電能。10.如權利要求9所述的控制系統(tǒng)，其中可操作以控制逆變器的控制器還包括這樣的控制器，該控制器可操作以控制輸入到用于所述多相多極電機的定子的每個線圈中的電能。11.如權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中所述電機可操作地連接至雙模復合分配式混合動力機電變速器。12.如權利要求11所述的控制系統(tǒng)，還包括該雙模復合分配式混合動力機電變速器可操作以將驅動轉矩傳遞至車輛的傳動系。13.—種用于控制在電能存儲裝置與電機之間傳遞的電能的方法，所述電機包括具有定子、轉子和轉子位置檢測機構的多相多極電機，所述方法包括基于無傳感器位置檢測技術得到轉子位置；判定所得到的轉子位置與所檢測到的轉子位置之間的偏移參數(shù)；和基于所述檢測到的轉子位置和所述偏移參數(shù)控制在電能存儲裝置與電才幾之間傳遞的電能。14.如權利要求13所述的方法，其中基于無傳感器位置檢測技術得到轉子位置還包括在初始電機操作期間得到轉子位置。15.如權利要求13所述的方法，還包括在電機起動后在第一第二電機操作期間得到轉子位置。16.如;k利要求14所述的方法，其中在初始電機操作期間得到轉子位置包括產(chǎn)生轉矩模式和發(fā)電模式。17.如權利要求13所述的方法，其中基于無傳感器位置檢測技術得到轉子位置包括在初始電機操作期間將高頻信號注射到電機的定子中，和基于所注射的高頻信號檢測轉子的位置。18.如權利要求13所述的方法，其中基于無傳感器位置檢測技術得到轉子位置包括在初始電機操作期間將高頻信號注射到電機的定子中；判定轉子的北/南極；以及基于所注射的高頻信號檢測轉子的位置。19.如權利要求13所述的方法，還包括將所述偏移參數(shù)存儲在非易失性存儲器裝置中。20.如權利要求19所述的方法，其中基于檢測到的轉子位置和偏移參數(shù)控制在電能存儲裝置與電機之間傳遞的電能還包括基于所述偏移參數(shù)控制在所述電機的定子與所述電能存儲裝置之間傳遞的電能。21.如權利要求20所述的方法，其中控制在所述電機的定子與所述電能存儲裝置之間傳遞的電能還包括控制輸入到用于所述多相多極電機的定子的每個線圈的電能。22.—種制品，包括存々者介質，該存^f諸介質具有在其中編碼以實現(xiàn)一種方法的計算機程序，所述方法用于控制在電能存儲裝置與電機之間傳遞的電能，所述電機包括具有定子、轉子和轉子位置檢測機構的多相多極電4幾，所述程序包括在電機的起動期間執(zhí)行的用于基于無傳感器位置檢測技術得到轉子位置的代碼；用于判定所得至'j的轉子位置與所檢測到的轉子位置之間的偏移參數(shù)的代碼；和用于基于所述檢測到的轉子位置和所述偏移參數(shù)控制輸入到用于所述多相多極電機的定子的每個線圈中的電能的相的代碼。全文摘要本發(fā)明涉及判定電機的轉動位置的方法和裝置。本發(fā)明公開了一種用于為同步多極電機判定轉子相對于定子的位置的控制系統(tǒng)和方法，所述控制系統(tǒng)和方法包括應用在用于車輛的燃料/電混合動力系統(tǒng)上的控制系統(tǒng)和方法。所述電機包括定子、轉子和轉子位置檢測機構。所述控制系統(tǒng)使用算法和標定控制與電能存儲裝置和逆變器連接的電機，所述算法和標定基于無傳感器位置檢測技術得到轉子位置，并且從檢測到的轉子位置判定偏移量。基于存儲在非易失性存儲器中的偏移量控制從逆變器到電機的電輸出。在電機起動后在初始電機操作期間基于無傳感器位置檢測技術得到轉子位置，并且包括在產(chǎn)生轉矩模式下和在發(fā)電模式下的操作。文檔編號H02P6/18GK101299584SQ200810092828公開日2008年11月5日申請日期2008年5月4日優(yōu)先權日2007年5月3日發(fā)明者P·M·普里霍達,S·E·格利森,S·E·舒爾茨申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司