用于基于電的旋轉(zhuǎn)角求出轉(zhuǎn)子的機(jī)械的旋轉(zhuǎn)角的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種權(quán)利要求1所述的用于求出旋轉(zhuǎn)角的方法、一種按權(quán)利要求8所 述的評(píng)估線路和一種按權(quán)利要求14所述的電動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 由現(xiàn)有技術(shù)公知不同類型的角度感知原理，它們?cè)诖蠖鄶?shù)情況下都與系統(tǒng)的主要 功能相匹配W及被優(yōu)化。在電驅(qū)動(dòng)器中，主要功能就是電動(dòng)機(jī)的電的換向。因此多個(gè)驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)具有若干角度感知原理，它們僅檢測(cè)單次電轉(zhuǎn)動(dòng)的角度范圍。為此例如使用霍爾傳感 器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種評(píng)估線路和一種方法，在該方法中借助 對(duì)電的旋轉(zhuǎn)角的測(cè)量可W求出轉(zhuǎn)子的機(jī)械的旋轉(zhuǎn)角。
[0004] 該技術(shù)問題用按權(quán)利要求1所述的方法W及用按權(quán)利要求8所述的評(píng)估線路和按 權(quán)利要求14所述的電動(dòng)機(jī)解決。 陽0化]其它的實(shí)施形式在從屬權(quán)利要求中說明。
[0006] 所述方法和所述評(píng)估線路的優(yōu)勢(shì)在于，根據(jù)電的旋轉(zhuǎn)角用簡(jiǎn)單的器件計(jì)算出轉(zhuǎn)子 的機(jī)械的旋轉(zhuǎn)角。尤其可W求出轉(zhuǎn)子的機(jī)械的旋轉(zhuǎn)角的變化曲線。在此，借助另外的具有 關(guān)于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)確定的相位的測(cè)量信號(hào)W及借助電的旋轉(zhuǎn)角確定了轉(zhuǎn)子的確定的機(jī)械的 旋轉(zhuǎn)角。
[0007] 因此獲得了一個(gè)擴(kuò)展的和同步化的測(cè)量范圍，其中，其它的功能可W被轉(zhuǎn)換?？蒞 使用其它的功能來優(yōu)化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。例如可W補(bǔ)償誤差級(jí)別，W便減少力矩波動(dòng)或噪音產(chǎn)生。 此外，可W尤其在位置調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)提供其它的或新的功能。
[0008] 在一種實(shí)施形式中，使用逆變器單元的直流電的頻譜成分或使用電動(dòng)機(jī)的a -0 電流的一個(gè)值作為另外的測(cè)量信號(hào)。因此能簡(jiǎn)單地求出測(cè)量信號(hào)。
[0009] 在另一種實(shí)施方案中，設(shè)至少兩個(gè)極對(duì)W及對(duì)轉(zhuǎn)子的多次電的轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)數(shù)，W及其 中，由電的轉(zhuǎn)動(dòng)的數(shù)量和機(jī)械的初始旋轉(zhuǎn)角計(jì)算出轉(zhuǎn)子的實(shí)時(shí)的機(jī)械的旋轉(zhuǎn)角。因此可W 用簡(jiǎn)單的器件確定機(jī)械的旋轉(zhuǎn)角。
[0010] 在另一種實(shí)施方案中，設(shè)至少兩個(gè)極對(duì)，其中，在轉(zhuǎn)子的一次機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)期間存在 轉(zhuǎn)子的至少兩次電的轉(zhuǎn)動(dòng)，其中，使用計(jì)數(shù)器來對(duì)電的轉(zhuǎn)動(dòng)的數(shù)量計(jì)數(shù)，其中，計(jì)數(shù)器在轉(zhuǎn) 子的一次完整的機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)后被設(shè)置到一個(gè)預(yù)定的值，特別是零值并且接下來計(jì)數(shù)器重新 開始對(duì)電的轉(zhuǎn)動(dòng)的數(shù)量計(jì)數(shù)。因此可WW簡(jiǎn)單的方式借助計(jì)數(shù)器求出轉(zhuǎn)子的機(jī)械的旋轉(zhuǎn) 角。
[0011] 在另一種實(shí)施方案中，使用實(shí)時(shí)的機(jī)械的旋轉(zhuǎn)角來控制電動(dòng)機(jī)。
[0012] 在另一種實(shí)施形式中，使用一個(gè)干擾信號(hào)作為另外的測(cè)量信號(hào)，該干擾信號(hào)具有 關(guān)于轉(zhuǎn)子的機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)的固定的相位。尤其可W使用干擾信號(hào)的一個(gè)分量，其具有關(guān)于轉(zhuǎn) 子的機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)固定的相位。
[0013] 在另一種實(shí)施形式中，通過減少干擾信號(hào)，特別是干擾信號(hào)的分量的方式根據(jù)實(shí) 時(shí)的機(jī)械的旋轉(zhuǎn)角來控制電動(dòng)機(jī)。
【附圖說明】
[0014] 接下來借助附圖詳細(xì)闡釋本發(fā)明。附圖中： 圖1示意性示出了帶有控制線路的電動(dòng)機(jī)； 圖2是兩張疊置的圖表，其中，上面的圖表表示轉(zhuǎn)子的機(jī)械的旋轉(zhuǎn)角，下面的圖表表示 電動(dòng)機(jī)的電的旋轉(zhuǎn)角； 圖3示意性示出了計(jì)算單元的部分剖面。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 圖1在示意圖中示出了帶有電動(dòng)機(jī)1、控制線路2、換向器線路3、第一傳感器裝置 5、第二傳感器裝置4和評(píng)估線路6的一種布置。電動(dòng)機(jī)1可W例如在電動(dòng)車中用作驅(qū)動(dòng)馬 達(dá)。電動(dòng)機(jī)1例如被構(gòu)造成S相的或S線的EC電機(jī)。在電動(dòng)機(jī)1中示出了僅一個(gè)定子，其 帶有=個(gè)電氣地錯(cuò)開各120°的繞組相。一個(gè)相關(guān)的永磁的轉(zhuǎn)子未被示出。在所示的例子 中，繞組相W星形線路連接，不過其中，繞組相的一種=角形線路也是可行的。繞組相通過 相接頭與構(gòu)造成半導(dǎo)體橋的換向器線路3連接。換向器線路3由六個(gè)功率半導(dǎo)體構(gòu)成，運(yùn) 六個(gè)功率半導(dǎo)體由控制線路2,更確切地說根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)位置，也就是根據(jù)轉(zhuǎn)子的機(jī)械的或電的 旋轉(zhuǎn)角提供控制信號(hào)。此外，將一個(gè)扭矩信號(hào)7輸送給控制線路2,扭矩信號(hào)考慮到了用于 影響電動(dòng)機(jī)力矩的控制線路2。
[0016] 為了產(chǎn)生磁性的定子旋轉(zhuǎn)場(chǎng)，通過控制線路2由此在分別循環(huán)交替的組合中控制 換向器線路3的功率半導(dǎo)體，即，使繞組接頭與直流電源8的正的或負(fù)的接頭連接，或者高 阻抗地與直流電源8分離。為了求出轉(zhuǎn)子的電的旋轉(zhuǎn)角，設(shè)第一傳感器裝置5。第一傳感器 裝置5如在圖2的下面的圖表中所示的那樣求出了一個(gè)電的旋轉(zhuǎn)角。此外，直流電源8的 一個(gè)接頭通過傳感器線路17與第二傳感器裝置連接。第二傳感器裝置4通過第二傳感器 線路17檢測(cè)換向器線路3的直流電成分legt。
[0017] 在圖2的上面的圖表中示出了轉(zhuǎn)子的一個(gè)從0°至360°的機(jī)械的旋轉(zhuǎn)角。在 圖2的下面的圖表中，時(shí)間同步地繪出了與轉(zhuǎn)子的機(jī)械的旋轉(zhuǎn)角相關(guān)的電動(dòng)機(jī)1的電 的旋轉(zhuǎn)角。運(yùn)個(gè)例子適用于極對(duì)數(shù)20。運(yùn)意味著，電動(dòng)機(jī)1具有二十個(gè)極對(duì)。因此在 轉(zhuǎn)子的惟一一次機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)期間，產(chǎn)生且測(cè)得了電的轉(zhuǎn)動(dòng)的數(shù)量是20。第一傳感器裝 置5現(xiàn)在被設(shè)置用于檢測(cè)電的旋轉(zhuǎn)角W及因此檢測(cè)電的轉(zhuǎn)動(dòng)。在所說明的例子中，由此 從機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)，也就是說轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)的數(shù)量求出電的轉(zhuǎn)動(dòng)的數(shù)量，即，將轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)的數(shù) 量與極對(duì)的數(shù)量相乘。因此可W在電的旋轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角之間建立起下列關(guān)系： 興二皿!站Ip?銷I，其中，用Z表示電動(dòng)機(jī)1的極對(duì)的數(shù)量W及用;隸示轉(zhuǎn)子的機(jī)械的旋 轉(zhuǎn)角。此外，巧鎮(zhèn)表示電的旋轉(zhuǎn)角。借助第一傳感器裝置5僅測(cè)量電的旋轉(zhuǎn)角。但在此還 不能直接推斷出轉(zhuǎn)子的機(jī)械的旋轉(zhuǎn)角。
[0018] 補(bǔ)救措施是設(shè)法獲得一種借助評(píng)估線路6實(shí)施的擴(kuò)展的角度檢測(cè)。在評(píng)估線路6 中實(shí)現(xiàn)了一種計(jì)數(shù)器，其檢測(cè)第一傳感器裝置5的電的轉(zhuǎn)動(dòng)或電的旋轉(zhuǎn)角W及對(duì)電的轉(zhuǎn)動(dòng) 的數(shù)量計(jì)數(shù)。因此能產(chǎn)生一個(gè)擴(kuò)展的角度值： 繼=鮮舞:襄報(bào)蠻，其中，無是擴(kuò)展的角度值，Z是電動(dòng)機(jī)1的極對(duì)數(shù)，巧是電的旋 轉(zhuǎn)角W及k是計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)器值，計(jì)數(shù)器值由評(píng)估線路6或塊14實(shí)現(xiàn)。計(jì)數(shù)器對(duì)由第一傳 感器裝置5檢測(cè)的電的旋轉(zhuǎn)角的交零的數(shù)量計(jì)數(shù)。值k可W采用在0和Z-I之間的值范圍 內(nèi)的值。在計(jì)數(shù)器超過值Z-I時(shí)，又重新從值0開始計(jì)數(shù)。極對(duì)的數(shù)量是公知的。
[0019] 針對(duì)進(jìn)一步的考慮，為了更簡(jiǎn)單的理解而W此為出發(fā)點(diǎn)，即，擴(kuò)展的角度值^正 好具有轉(zhuǎn)子的機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)的周期性。但也可W設(shè)想若干系統(tǒng)，在運(yùn)些系統(tǒng)中，擴(kuò)展的角度值 B具有轉(zhuǎn)子的機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)的好幾倍的周期性。若在另一種考慮下，人們W-種特殊情形為 出發(fā)點(diǎn)，在運(yùn)種特殊情形中，轉(zhuǎn)子的零點(diǎn)不是公知的，那么借助第一傳感器裝置5和評(píng)估線 路6求出的擴(kuò)展的角和轉(zhuǎn)子的絕對(duì)的旋轉(zhuǎn)角的區(qū)別僅在于恒定不變的角偏移。角偏移 由此完成，即，電動(dòng)機(jī)1的接入W及因此計(jì)數(shù)器在評(píng)估線路6中的接入發(fā)生在任意一個(gè)發(fā)動(dòng) 機(jī)位置中。在接入計(jì)數(shù)器時(shí)，運(yùn)個(gè)計(jì)數(shù)器通常被評(píng)估線路6用零值初始化。運(yùn)就是說，計(jì)數(shù) 器水平不反映關(guān)于轉(zhuǎn)子的真實(shí)的絕對(duì)的機(jī)械的旋轉(zhuǎn)角的信息，而是一個(gè)形式為相對(duì)測(cè)量信 號(hào)的相位的機(jī)械的旋轉(zhuǎn)角的輔助參數(shù)。
[0020] 若不僅轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角變化走向，而且轉(zhuǎn)子的絕對(duì)的旋轉(zhuǎn)角也應(yīng)當(dāng)很重要，那么可 W借助適配的同步將電的旋轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)成轉(zhuǎn)子的絕對(duì)的旋轉(zhuǎn)角。為此，評(píng)估線路6具有一個(gè)在 圖3中示意性示出的結(jié)構(gòu)。評(píng)估線路具有擴(kuò)展的角度測(cè)量裝置10。角度測(cè)量裝置10包括 一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)數(shù)器14和一個(gè)計(jì)算塊15。由第一傳感器裝置5將一個(gè)電的旋轉(zhuǎn)角A輸送給角 度測(cè)量裝置10。借助轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)數(shù)器14檢測(cè)電的旋轉(zhuǎn)角的交零的數(shù)量W及將其作為值k移交 給計(jì)算塊15。計(jì)算塊15在考慮到值k和實(shí)時(shí)的電的旋轉(zhuǎn)角的情況下按上述公式計(jì)算擴(kuò)展 的旋轉(zhuǎn)角辯。與此平行的是將另外的測(cè)量信號(hào)9輸送給評(píng)估線路6。
[0021] 另外的測(cè)量信號(hào)9由第二傳感器裝置4檢測(cè)。另外的測(cè)量信號(hào)9具有關(guān)于轉(zhuǎn)子的 機(jī)械的轉(zhuǎn)動(dòng)的