本發(fā)明涉及一種具有電子換向的驅(qū)動電機的電氣汽車(kfz)輔助機組以及用于對該驅(qū)動電機進行換向的方法。本發(fā)明特別是、但是不僅僅涉及汽車泵機組、特別是液體泵，并且在此特別是涉及所謂的水循環(huán)泵。

背景技術(shù)：

為了對驅(qū)動電機進行電子換向，對換向進行控制的控制單元必須具有轉(zhuǎn)子位置信息，以便能夠在正確的時刻使得定子線圈的電力供應(yīng)方向相應(yīng)地逆轉(zhuǎn)。為了確定轉(zhuǎn)子位置信息，可以設(shè)置一個或更多個分立傳感器，例如對磁場作出反應(yīng)的霍爾傳感器，其檢測永磁電機轉(zhuǎn)子或者分立傳感器磁體的通過磁場。

然而，由于成本原因，力求盡可能不設(shè)置分立傳感器。所謂的無傳感器轉(zhuǎn)子位置檢測可以通過如下方法來進行：在對電機的電力供應(yīng)被強迫中斷時，對永磁轉(zhuǎn)子在定子線圈中感生的感應(yīng)電壓、即所謂的emk進行分析，并且根據(jù)感應(yīng)電壓的時間曲線推斷轉(zhuǎn)子位置。然而，這種方法需要控制單元有相當(dāng)大的計算能力。此外，這種方法僅在電感小的情況下適合，因為在電感大的情況下，電力供應(yīng)中斷時間必須非常長，以便能夠觀察沒有疊加的emk感應(yīng)電壓。然而，特別是在用于較小的汽車輔助機組、例如水循環(huán)泵的驅(qū)動電機小的情況下，由于物理原因，大的電感尤其常見，從而這種方法不適合小的驅(qū)動電機。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種簡單地構(gòu)造并且在控制單元中需要小的計算開銷的具有電子換向的驅(qū)動電機的電氣汽車輔助機組以及其控制方法。

根據(jù)本發(fā)明，上述技術(shù)問題利用具有權(quán)利要求1的特征或者利用具有權(quán)利要求9的方法特征的電氣汽車輔助機組來解決。

根據(jù)本發(fā)明的汽車輔助機組在電機電流路徑沿線具有電機電流抽頭，在對電機供電期間，與電機電流im成比例的電壓信號降落在電機電流抽頭上。電機電流抽頭可以在電流方向上布置在功率半導(dǎo)體前面，功率半導(dǎo)體由控制單元控制并且將供電電壓連接到電機線圈，但是替換地也可以布置在其后面。在電機電流抽頭上采集經(jīng)由功率半導(dǎo)體流到電機線圈的全部電功率的等效值。作為導(dǎo)電地布置在電機電流抽頭和控制單元之間的電氣高通濾波器的輸入信號的電壓信號降落在電機電流抽頭上。通過高通濾波器，在數(shù)學(xué)的意義上對與電機電流im成比例的電壓信號um求微分，使得高通濾波器的輸出信號基本上以峰信號的形式顯示陡峭的電機電流沖程，而幾乎不或者完全不顯示平坦的電機電流沖程和直流電壓分量。

對于電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)期間的電機電流的時間曲線，在電機轉(zhuǎn)子每一次極轉(zhuǎn)移時，即在轉(zhuǎn)子極大約處于兩個定子齒之間中間的時刻，出現(xiàn)特殊情況。在該時刻，所涉及的定子線圈的感應(yīng)電壓特別低，從而所涉及的定子線圈的電機電流由于反emk小而急劇增大。電機電流的該急劇增大在高通濾波器輸出信號中作為大的峰信號輸出。

高通濾波器的輸出信號是用于控制單元的控制信號，在輸入峰信號之后，控制單元在固定或者可變的延遲dt之后觸發(fā)隨后的極性反轉(zhuǎn)，延遲dt也可以為零。因此，控制單元利用極轉(zhuǎn)移-峰信號在固定或者可變的延遲dt之后觸發(fā)隨后的極性反轉(zhuǎn)，延遲dt也可以為零。可以借助閾值輸入在沒有計算開銷的情況下將高通濾波器信號讀入到控制單元中。

控制單元不再需要對來自高通濾波器的信號進行分析和解釋、確定斜率并進行評估，因為驅(qū)動電機的負載情況完全不再包含在高通濾波器的輸出信號中。因此，控制單元完全免于關(guān)于高通濾波器輸出信號的分析任務(wù)。因此，對于控制單元，基本上可以選擇具有相對低的計算能力或時鐘頻率的處理器。高通濾波器可以以非常簡單并且廉價的方式以模擬技術(shù)通過所謂的rc元件實現(xiàn)。

作為補充，可以設(shè)置另外的轉(zhuǎn)子位置傳感裝置，通過其改善冗余度和/或識別旋轉(zhuǎn)方向。

優(yōu)選驅(qū)動電機被構(gòu)造為單相的，從而所有電機線圈以交替的繞組方向依次串聯(lián)連接。但是驅(qū)動電機也可以構(gòu)造為三相的。

根據(jù)一個優(yōu)選實施方式，高通濾波器具有大于80hz、特別優(yōu)選大于120hz的截止頻率。根據(jù)本發(fā)明的高通濾波器的一般的截止頻率為200hz。

優(yōu)選通過低通濾波器補充高通濾波器，以形成帶通濾波器。通過附加的低通濾波器(其例如可以具有2000hz至20000hz的截止頻率)，特別是濾除在檢測到極轉(zhuǎn)移-峰信號時可能對控制產(chǎn)生干擾的干擾信號。

根據(jù)一個特別優(yōu)選的實施方式，控制單元具有死區(qū)時間元件，通常為軟件或者計時器單元，其在檢測到極轉(zhuǎn)移信號峰之后，使輸入信號在比極轉(zhuǎn)移信號峰和隨后的極性反轉(zhuǎn)之間的延遲dt長的死區(qū)時間tt內(nèi)消隱。在極性反轉(zhuǎn)時，電機電流的極性跳變，從而在高通濾波器的輸出端處產(chǎn)生信號峰，然而其不是通過極轉(zhuǎn)移所觸發(fā)的，而是通過電機電流的極性反轉(zhuǎn)所觸發(fā)的。因為極性反轉(zhuǎn)信號峰不允許被解釋為極轉(zhuǎn)移信號峰，因此總是設(shè)置死區(qū)時間tt，使得極轉(zhuǎn)移信號峰之后的極性反轉(zhuǎn)信號峰不會被錯誤地識別為極轉(zhuǎn)移信號峰或換向器觸發(fā)信號。在控制單元中設(shè)置死區(qū)時間僅需要小的計算能力，從而其不增加控制單元的負荷，或者可以使用具有相對小的計算能力的控制單元。

根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的擴展設(shè)計，死區(qū)時間是可變的，并且在先前的換向間隔的20％和60％之間、特別優(yōu)選30％和50％之間取值。設(shè)置和計算由先前的換向間隔的長度成比例地得到的相對死區(qū)時間在控制單元中也僅需要相對小的計算能力。死區(qū)時間可以與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量有關(guān)地確定。

電機電流抽頭可以設(shè)計為布置在電機電流路徑中的低歐姆串聯(lián)電阻的形式、即以所謂的分流器的形式。優(yōu)選電機電流抽頭由半導(dǎo)體形成，特別優(yōu)選由反極性保護半導(dǎo)體形成，特別是當(dāng)其本來就存在時。

根據(jù)在權(quán)利要求9中復(fù)述的、利用權(quán)利要求1至8中的一個的援引輔助機組的特征對汽車輔助機組進行換向的方法，提供以下兩個方法步驟：

首先，在極轉(zhuǎn)移信號峰到達之后經(jīng)過延遲dt之后，控制單元觸發(fā)極性反轉(zhuǎn)。同時，使控制單元輸入信號在死區(qū)時間tt的持續(xù)時間內(nèi)消隱，即不被注意到。

特別優(yōu)選，延遲dt和死區(qū)時間tt與先前的換向間隔tk的長度有關(guān)地確定，例如成恒定的比例。

附圖說明

下面，根據(jù)附圖詳細說明本發(fā)明的實施例。

圖1示出了具有電子換向的驅(qū)動電機的電氣汽車輔助機組的示意性圖示，以及

圖2示出了圖1的驅(qū)動電機的換向器裝置的高通濾波器輸出信號或控制單元輸入信號的電壓時間曲線。

具體實施方式

在圖1中示意性地示出了裝置10，其由車輛電池12和具有電子換向的驅(qū)動電機16的電氣汽車(汽車)輔助機組13構(gòu)成。驅(qū)動電機16通過電子換向裝置14換向并且驅(qū)動機械泵部分18。汽車輔助機組13例如可以是具有小于100-200w的電功率的所謂的水循環(huán)泵。一般對于具有相對小的電功率的低電壓驅(qū)動電機，驅(qū)動電機16的電機線圈17的電感大。汽車輔助機組13或驅(qū)動電機16與車輛電池12電連接，其中，可以在車輛電池12和輔助機組13之間接入車輛控制器，其在需要時接通和斷開輔助機組13。

由車輛電池12提供的例如12v的車載電壓與電機線圈17的連接，通過以所謂的h橋布置的4個功率半導(dǎo)體t1至t4進行，經(jīng)由功率半導(dǎo)體可以使對電機線圈17的電力供應(yīng)極性反轉(zhuǎn)，即切換或者反轉(zhuǎn)對電機線圈17的電力供應(yīng)方向。電機線圈17單相地布置，即彼此串聯(lián)連接。4個功率半導(dǎo)體t1至t4由控制單元30控制，因此斷開和閉合，更確切地說，分別使得相對于彼此處于對角線上的兩個功率半導(dǎo)體t1,t4；t2,t3斷開，并且另外兩個功率半導(dǎo)體t2,t3；t1,t4閉合。

在電機電流路徑21沿線，換向裝置14具有半導(dǎo)體20形式的電機電流抽頭23，由于其歐姆電阻，與電機電流im成比例的電壓信號um降落在其上。電機電流抽頭半導(dǎo)體20例如可以是反極性保護半導(dǎo)體或晶體管。

由電機電流抽頭23提供的電壓信號um形成高通濾波器22的輸入信號，高通濾波器22以模擬電路技術(shù)構(gòu)造為具有大約200hz的截止頻率的高通濾波器。高通濾波器22的輸出信號是控制單元30的輸入信號。高通濾波器22形成微分元件，其對電壓信號um的時間曲線進行微分。

在圖2中以時間曲線示出了高通濾波器22的輸出信號或控制單元30的輸入信號e。向下取向的第一峰信號t是由于當(dāng)電機轉(zhuǎn)子的一個轉(zhuǎn)子極或所有轉(zhuǎn)子極大約處于電機定子的兩個定子極之間的中心時，電機電流im和與其成比例的電壓信號um突然增大。因此，該峰信號是極轉(zhuǎn)移的非常準(zhǔn)確并且可靠的指示，由此在此意味著相關(guān)的轉(zhuǎn)子極處于兩個定子極之間的情況。控制單元30使0v和閾值電壓us之間的所有輸入信號消失。

極轉(zhuǎn)移-峰信號t被控制單元30解釋為極性反轉(zhuǎn)觸發(fā)信號。一旦極轉(zhuǎn)移-峰信號t被控制單元30作為允許的觸發(fā)信號檢測到，則控制單元30使得以延遲dt進行隨后的極性反轉(zhuǎn)k。

控制單元30具有死區(qū)時間元件33，其在檢測到極轉(zhuǎn)移-峰信號之后使輸入信號e在死區(qū)時間tt內(nèi)消隱。死區(qū)時間tt必須比延遲dt長，并且例如恒定地取控制單元30最后計算的換向間隔tk的40％。

在死區(qū)時間tt期間，使輸入信號e消隱，即不被注意到。以這種方式，忽略在延遲dt之后不久發(fā)生并且由于極性反轉(zhuǎn)得到的、由于極性反轉(zhuǎn)產(chǎn)生的極性反轉(zhuǎn)-峰信號，并且不會被錯誤地解釋為極轉(zhuǎn)移-峰信號。