用于識別電機(jī)的角錯(cuò)誤位置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于識別以交流電流運(yùn)行的電機(jī)的轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)相對于定子機(jī)構(gòu)的角錯(cuò)誤位置的方法以及一種用于執(zhí)行按照本發(fā)明的方法的裝置和一種具有上述裝置的轉(zhuǎn)向裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]借助于電機(jī)支持的機(jī)動車轉(zhuǎn)向的重大錯(cuò)誤在于所謂的“自動轉(zhuǎn)向”。在這些情況下電機(jī)在沒有響應(yīng)的駕駛員期望的情況下產(chǎn)生扭矩或者產(chǎn)生的扭矩大于駕駛員的要求，從而使得產(chǎn)生車輛不期望的轉(zhuǎn)向。
[0003]自動轉(zhuǎn)向的原因還在于錯(cuò)誤地確定轉(zhuǎn)子角或電機(jī)角，亦即轉(zhuǎn)子對于固定參考點(diǎn)的角。該錯(cuò)誤雖然是非常不可能的，但是作用是如此危險(xiǎn)的，使得監(jiān)控是強(qiáng)制必要的。在此，首先自從一個(gè)確定的大小的角錯(cuò)誤分級為危險(xiǎn)的，例如自從大約20°的電機(jī)角。360°的完全電氣旋轉(zhuǎn)在此相當(dāng)于轉(zhuǎn)子360°的機(jī)械旋轉(zhuǎn)除以線圈對的數(shù)量。
[0004]在識別到危險(xiǎn)的角錯(cuò)誤時(shí)立刻關(guān)斷轉(zhuǎn)向輔助，以便將系統(tǒng)轉(zhuǎn)變到純手動轉(zhuǎn)向的更安全狀態(tài)。為了在不太緊急的狀態(tài)下避免關(guān)斷，例如在較小的角錯(cuò)誤下，也可以降低轉(zhuǎn)向輔助。
[0005]對于電機(jī)角測量有不同的方法。通常的測量借助于磁傳感器、所謂的分解器以及信號處理實(shí)現(xiàn)。在已知方法中，電機(jī)角錯(cuò)誤的錯(cuò)誤源可考慮在傳感器、分解器與信號處理之間的整個(gè)作用鏈中的不同位置上。
[0006]如果例如在轉(zhuǎn)子軸上固定的角編碼器沒有按照規(guī)定固定并且打滑并且由此在角編碼器與轉(zhuǎn)子軸之間的角變化，那么原因例如可以在電機(jī)的范圍中。在傳感器范圍中的原因可以例如通過磁場的歪曲、通過金屬外構(gòu)件、通過在傳感器元件中由于短路、接觸中斷、構(gòu)件漂移等的錯(cuò)誤、由過在模擬或數(shù)字信號處理中的錯(cuò)誤或者通過傳感器電路在承載電路板上不正確的設(shè)置給出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種方法，借助于該方法可實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的轉(zhuǎn)子角可靠地監(jiān)控。
[0008]該任務(wù)借助于開始所述類型的方法解決，其中該電機(jī)具有多個(gè)繞組，其中控制裝置設(shè)計(jì)用于確定繞組中的相電流和/或繞組之間的相電壓，該方法具有如下步驟:
[0009]a)確定至少一個(gè)相電流和/或至少一個(gè)相電壓；
[0010]b)確定在所確定的相電流和與之相應(yīng)的額定相電流之間和/或在所確定的相電壓和與之相應(yīng)的額定相電壓之間的至少一個(gè)偏差；以及
[0011]c)如果所述偏差之一在容限范圍之外，則識別到角錯(cuò)誤。
[0012]本發(fā)明的構(gòu)思在于，電機(jī)角對于電機(jī)調(diào)節(jié)是最重要的輸入?yún)⒘恐徊⑶逸斎胗糜隍?qū)控電機(jī)的控制回路中。有錯(cuò)誤的角信息，亦即在由調(diào)節(jié)器采用的與實(shí)際的電機(jī)角之間的偏差導(dǎo)致電機(jī)的驅(qū)控與實(shí)際的電機(jī)角不一致。這導(dǎo)致，在電機(jī)繞組中流過的實(shí)際的相電流不同于額定相電流，該額定相電流由控制裝置預(yù)定。在這樣的錯(cuò)誤的情況下產(chǎn)生以如下形式的相電流的偏差，使得實(shí)際相電流的曲線有別于額定相電流。
[0013]因此，在步驟a)中對于至少一相確定實(shí)際在電機(jī)繞組中流過的相電流和/或?qū)τ谥辽僖幌啻嬖诘南嚯妷骸Ｏ嚯娏骺梢越柚陔娏鱾鞲衅髦苯訙y量或者通過相電壓間接確定。
[0014]在步驟b)中確定實(shí)際流動的相電流與同相的額定相電流之間的偏差。針對于至少一相確定該偏差。
[0015]在步驟c)中根據(jù)在相電流或相電壓與額定相電流和/或額定相電壓之間的至少一個(gè)偏差的評估進(jìn)行識別角錯(cuò)誤。每個(gè)所確定的偏差必須位于容限范圍內(nèi)。否則識別到角錯(cuò)誤。
[0016]備選地在消除抖動之后識別角錯(cuò)誤。也就是說，如果偏差以預(yù)定的次數(shù)在容限范圍之外，則識別到角錯(cuò)誤。在此可以以連續(xù)方式計(jì)數(shù)次數(shù)，或者可以在預(yù)定數(shù)量的周期內(nèi)確定超過容限的次數(shù)。
[0017]在一相的每個(gè)周期中并且在電機(jī)運(yùn)行期間連續(xù)地執(zhí)行方法步驟。在永磁勵(lì)磁的同步電機(jī)的情況下對于相U、V、W中至少之一實(shí)施步驟a)至c)。
[0018]按照本發(fā)明的方法有利地通過如下改進(jìn):
[0019]a)確定相電流和/或相電壓；
[0020]b)確定在所確定的相電流與分別與之相應(yīng)的額定相電流之間和/或在所確定的相電壓和與之相應(yīng)的額定相電壓之間的偏差；以及
[0021]c)如果所述偏差在容限范圍之外，則識別到角錯(cuò)誤位置(Winkelfehlstellung)。
[0022]通過該方式對所有相電流或相電壓進(jìn)行檢查可能的偏差，以便提高角錯(cuò)誤識別的可靠性。
[0023]按照本發(fā)明的方法有利地由此改進(jìn)，根據(jù)在相電流和與之相應(yīng)的額定相電流之間的相位移確定所述偏差。關(guān)于電機(jī)角測量相位移。
[0024]按照本發(fā)明的方法有利地由此改進(jìn)，在相電流和額定相電流方向變換的時(shí)刻確定所述相位移。
[0025]按照本發(fā)明的方法有利地由此改進(jìn)，借助于相同相的相電壓確定相電流的方向變換。
[0026]按照本發(fā)明的方法有利地由此改進(jìn)，借助于空間向量調(diào)制將相電壓分配給由電機(jī)的電氣旋轉(zhuǎn)形成的區(qū)段或象限(Sektor)，其中借助于在相電壓與額定相電壓之間區(qū)段變換的間隔確定偏差。
[0027]按照本發(fā)明的方法有利地由此改進(jìn)，在預(yù)定的時(shí)間段上確定偏差，并且如果偏差的平均值在容限范圍之外，則識別到角錯(cuò)誤。
[0028]優(yōu)選地，在電機(jī)的電氣旋轉(zhuǎn)期間確定在相電壓和額定相電壓的區(qū)段變換之間的相位移并且將其求平均。為此可以累加相位移的值并且除以區(qū)段變換的數(shù)量，在此除以六個(gè)區(qū)段變換/象限變換(Sektorwechseln)。
[0029]借助于上述改進(jìn)，該方法可以在不直接測量相電流的情況下實(shí)現(xiàn)，從而該方法成本有利地在沒有應(yīng)用電流傳感器的情況下可實(shí)現(xiàn)。特別是對于具有高電流的應(yīng)用情況該改進(jìn)是特別有利的。
[0030]按照本發(fā)明的方法有利地由此改進(jìn)，為了最小化該偏差，控制裝置確定偏離額定相電流和額定相電壓的補(bǔ)償相電流和補(bǔ)償相電壓，其中一旦補(bǔ)償相電流和/或補(bǔ)償相電壓與額定相電流或額定相電壓偏差超過閾值，則識別到角錯(cuò)誤。補(bǔ)償電流或補(bǔ)償電壓是用于控制電機(jī)的另外的輸入?yún)⒘?，以便減小在實(shí)際相電流或相電壓與額定相電流或額定相電壓之間的偏差。通過補(bǔ)償電流或補(bǔ)償電壓的大小可以推斷出可能的角錯(cuò)誤。通過這種方式，可能的角錯(cuò)誤的識別可以以提高的可靠性和精度實(shí)現(xiàn)。
[0031]按照本發(fā)明的方法有利地由此改進(jìn)，即電機(jī)具有用于測量轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)相對于定子機(jī)構(gòu)的角位置的傳感器裝置，其中角錯(cuò)誤位置借助于傳感器裝置和相位差確定。
[0032]按照本發(fā)明的方法有利地由此改進(jìn)，傳感器裝置產(chǎn)生測量信號和參考信號，其中如果相位差超過一閾值并且在測量信號與參考信號之間的偏差在容限范圍內(nèi)，則識別到角錯(cuò)誤位置。在測量信號與參考信號之間測得的角度值相對彼此移動90°并且能借助于三角公式檢查傳感器測量。
[0033]借助于該改進(jìn)，僅當(dāng)可以排除傳感器裝置中的錯(cuò)誤時(shí)才識別到角錯(cuò)誤。通過這種方式可以特別準(zhǔn)確地確定角錯(cuò)誤位置的原因。為此檢查:在冗余傳感器信號之間的偏差不超過容限范圍。否則可以基于偏差確定，由傳感器通告的角錯(cuò)誤位置的原因在于在傳感器自身中。此外該改進(jìn)是特別有利的，因?yàn)閭鞲衅髦械腻e(cuò)誤通過冗余信號的比較特別快速地發(fā)現(xiàn)并且因此也可以快速采取相應(yīng)措施。
[0034]按照本發(fā)明的方法有利地由此改進(jìn)，d) 一旦識別到角錯(cuò)誤位置，那么關(guān)斷電機(jī)或切換到緊急運(yùn)行。
[0035]緊急運(yùn)行可以包括例如具有較小的負(fù)載力矩的電機(jī)運(yùn)行。在轉(zhuǎn)向輔助裝置的情況下電機(jī)在緊急運(yùn)行下可以提供轉(zhuǎn)向的最小支持。
[0036]該任務(wù)還按照本發(fā)明的第二方面解決，該第二方面涉及用于執(zhí)行根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法的裝置。
[0037]按照本發(fā)明的裝置有利地由此改進(jìn)，即該裝置具有用于測量轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)相對于定子機(jī)構(gòu)的角位置的傳感器裝置，其中該傳感器裝置產(chǎn)生測量信號和參考信號。
[0038]按照本發(fā)明的裝置有利地由此改進(jìn)，控制裝置具有微控制器、門極驅(qū)動單元、包括三個(gè)半橋的電路裝置以及用于測量在繞組之間的相電壓的測量裝置。
[0039]此外本發(fā)明包括第三方面，該第三方面涉及一種用于機(jī)動車的轉(zhuǎn)向輔助裝置，其具有根據(jù)上述實(shí)施形式的裝置。
【附圖說明】
[0040]另外的優(yōu)選的實(shí)施形式由以下參照附圖描述的實(shí)施例得出。其中:
[0041]圖1用于執(zhí)行按照本發(fā)明的方法的裝置；
[0042]圖2a圖1所示的微控制器的第一變型的示意圖；
[0043]圖2b圖1所示的微控制器的第二變型的示意圖；
[0044]圖3相電流和額定相電流的示例性的曲線；以及
[0045]圖4相電壓和額定相電壓的示例性的曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0046]圖1示出了用于執(zhí)行按照本發(fā)明的方法的裝置的示意結(jié)構(gòu)。
[0047]該裝置具有控制裝置1，其包括微控制器2a、2b，門極驅(qū)動單元3、具有三個(gè)半橋Hl、H2、H3的電路裝置形式的功率輸出級4以及用于測量在繞組之間的相電壓的測量裝置
5?？刂蒲b置1通過功率輸出級4與電機(jī)7電氣連接。此外，構(gòu)成為轉(zhuǎn)角傳感器的傳感器裝置6設(shè)計(jì)用于測量轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)對于定子機(jī)構(gòu)的角位置，其中傳感器裝置6產(chǎn)生測量信號和參考信號并