用于電子換向的電動(dòng)機(jī)的無傳感器的換向識(shí)別的方法
【專利摘要】在用于電子換向的電動(dòng)機(jī)的無傳感器的換向識(shí)別的方法中，為了檢測(cè)過零點(diǎn)而以消隱時(shí)期中斷相電流。根據(jù)互感電壓的變化而在消隱時(shí)期內(nèi)確定一個(gè)表征相電流的衰減的衰減時(shí)間點(diǎn)并且將消隱時(shí)期的開始確定為在該衰減時(shí)間點(diǎn)和消隱時(shí)期的結(jié)束之間的時(shí)間差的函數(shù)。
【專利說明】用于電子換向的電動(dòng)機(jī)的無傳感器的換向識(shí)別的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及用于電子換向的電動(dòng)機(jī)的無傳感器的換向識(shí)別的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在電子換向的直流電動(dòng)機(jī)中，由電子裝置來控制對(duì)于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來說必須的磁性的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。換向時(shí)間點(diǎn)取決于電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置并且能夠要么用傳感器來獲取要么通過互感電壓的測(cè)量來確定該換向時(shí)間點(diǎn)。為了檢測(cè)過零點(diǎn)將使用比較器，通過微控制器來實(shí)現(xiàn)該比較器信號(hào)的分析。
[0003]為了檢測(cè)過零點(diǎn)則需要在一個(gè)所限定的時(shí)間段內(nèi)不對(duì)所屬的相通電，以避免感生的電壓而被覆蓋。該在其間不通電的所謂的消隱間隔(Austastlilcke)必須選擇的足夠大，以便在電機(jī)的不同的運(yùn)行狀態(tài)下都能排除感生的電壓的覆蓋。然而，在消隱間隔較大的情況下，噪聲和功率將受到消極的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的任務(wù)在于，借助于簡(jiǎn)單的措施來優(yōu)化電動(dòng)機(jī)中的電子換向。特別地，應(yīng)該改進(jìn)無傳感器的換向識(shí)別，從而不產(chǎn)生性能退化。
[0005]根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)將借助于權(quán)利要求1的特征得以解決。從屬權(quán)利要求給出了有利的改進(jìn)方案。
[0006]借助本發(fā)明的方法能夠?qū)崿F(xiàn)電子換向的尤其是直流電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)的無傳感器的換向識(shí)別。為了排除或者最小化在換向識(shí)別時(shí)由于尚在流動(dòng)的相電流的干擾的影響，將以一消隱時(shí)期來中斷相電流，從而使得互感電壓(反EMF (Back-EMF)或者BEMF)在所述相電流衰減后不出現(xiàn)電壓疊加。該方法適于在電子換向的電動(dòng)機(jī)中動(dòng)態(tài)地長(zhǎng)度優(yōu)化或者最小化所述消隱間隔。
[0007]電機(jī)的感生電壓的基本變化是公知的，從而能夠根據(jù)通電的衰減推斷出過零點(diǎn)。在這一方面，過零點(diǎn)并不強(qiáng)迫地意味著零電位，而是也包括所述感生電壓被中間電位穿過的電位。在連接的三個(gè)線電壓為星形的情況下，所述中間電位是星點(diǎn)電位，其相應(yīng)于電源電
壓的一半。
[0008]例如能夠借助比較器來確定所述過零點(diǎn)。例如借助于微控制器來分析該比較器的輸出信號(hào)(BEMF信號(hào))。
[0009]為了盡可能小地保持在其間相電流被中斷的消隱時(shí)期從而特別改善電動(dòng)機(jī)的性能，并且還將減小所產(chǎn)生的噪聲，將在消隱時(shí)期內(nèi)根據(jù)互感電壓的變化曲線確定一個(gè)表征相電流的衰減的衰減時(shí)間點(diǎn)，并且把所述消隱時(shí)期的開始確定為該衰減時(shí)間點(diǎn)和所述消隱時(shí)期的結(jié)束之間的時(shí)間差的函數(shù)。因此，消隱時(shí)期通過三個(gè)時(shí)間點(diǎn)來表征，亦即所述消隱時(shí)期的開始(在此時(shí)刻進(jìn)行所述相電流的關(guān)斷)、所述消隱時(shí)期的結(jié)束(在該時(shí)刻將所述相電流重新接通)和位于所述消隱時(shí)期內(nèi)的一個(gè)中間的衰減時(shí)間點(diǎn)(在該時(shí)刻所述相電流被關(guān)斷后衰減到低于某個(gè)邊界值之下)。[0010]在依據(jù)本發(fā)明的方法中，所述消隱時(shí)期亦即在所述消隱時(shí)期的開始和結(jié)束之間的時(shí)間差被保持為盡可能地短。通過確定在所述衰減時(shí)間點(diǎn)和所述消隱時(shí)期的結(jié)束之間的時(shí)間差并且把所述消隱時(shí)期的開始確定為該時(shí)間差的函數(shù)從而最小化所述消隱時(shí)期便能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
[0011]因此，在依據(jù)本發(fā)明的方法中，所述消隱時(shí)期并非恒定的，相反地，其被持續(xù)變化地確定規(guī)定或者更新，使得能夠考慮以下的系統(tǒng)條件或者周圍環(huán)境條件，例如溫度和電壓或者其他運(yùn)行狀態(tài)，并且同時(shí)通過可變地適配使得所述消隱時(shí)期保持得盡可能短。通過變化地調(diào)節(jié)所述消隱時(shí)期的開始便能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
[0012]根據(jù)一種有利的實(shí)施方式如此地設(shè)置，如果所述衰減時(shí)間點(diǎn)和所述消隱時(shí)期的結(jié)束之間的時(shí)間差相對(duì)于一個(gè)參考值減小，則把所述消隱時(shí)期的開始提前。在這種情況下，所述時(shí)間差過小，并且必須把所述消隱時(shí)期的開始-其與關(guān)斷時(shí)間點(diǎn)同時(shí)發(fā)生-挪到一個(gè)提前的、較早的時(shí)間點(diǎn)。相反，如果所述衰減時(shí)間點(diǎn)和所述消隱時(shí)期的結(jié)束-相電流重新接通的時(shí)間點(diǎn)-之間的時(shí)間差相對(duì)于一個(gè)參考值增大，則把所述消隱時(shí)期的開始挪到一個(gè)較晚的時(shí)間點(diǎn)。因此，無論是對(duì)于時(shí)間差減小的情況還是對(duì)于時(shí)間差增大的情況都提供了一種機(jī)構(gòu)，其在考慮當(dāng)前的狀態(tài)條件或者系統(tǒng)條件的情況下用于所述消隱時(shí)期的適配。
[0013]作為與所述衰減時(shí)間點(diǎn)和所述消隱時(shí)期的結(jié)束之間的時(shí)間差比較的基礎(chǔ)的參考值有利地表示一個(gè)系統(tǒng)量或者系統(tǒng)函數(shù)，然而它取決于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。該參考值依賴于當(dāng)前的轉(zhuǎn)速地變化，特別地，以這種方式，該參考值隨轉(zhuǎn)速升高或者降低。參考值和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系是線性的。
[0014]基本上，還可以想到對(duì)于電動(dòng)機(jī)的另外的狀態(tài)量或者運(yùn)行量的依賴性，例如溫度。
[0015]參考值既能夠作為絕對(duì)的也能夠作為相對(duì)的量來預(yù)先給定。在絕對(duì)量的情況下，所述參考值如上述涉及系統(tǒng)特有的值,其在必要時(shí)取決于電動(dòng)機(jī)的一個(gè)狀態(tài)量或者標(biāo)識(shí)量，特別是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。在相對(duì)量的情況下，所述參考值能夠取決于先前的計(jì)算周期的值，其中，超過一個(gè)規(guī)定的百分比的相對(duì)偏差將引起所述消隱時(shí)期的開始的適配，相反地，低于百分比的閾值的偏差將不會(huì)引起適配，以致于所述消隱時(shí)期的開始保持不變。
[0016]能夠以不同的方式來確定所述消隱時(shí)期的開始以之向提早的或者較晚的時(shí)間點(diǎn)移動(dòng)的值。根據(jù)一種簡(jiǎn)單的實(shí)施方式如此設(shè)置，所述消隱時(shí)期的開始移動(dòng)一個(gè)恒定的量。相反地，根據(jù)另外一種替代的有利的實(shí)施方式建議，所述消隱時(shí)期的開始移動(dòng)一個(gè)可變的量，其特別地被確定為所述衰減時(shí)間點(diǎn)和所述消隱時(shí)期的結(jié)束之間的時(shí)間差的函數(shù)。示例性地，所述消隱時(shí)期的開始以之移動(dòng)的量能夠被確定為所述衰減時(shí)間點(diǎn)和所述消隱時(shí)期的結(jié)束之間的時(shí)間差的一小部分。
[0017]該方法以有利的方式在與電動(dòng)機(jī)相關(guān)聯(lián)的調(diào)節(jié)和控制裝置中運(yùn)行。在術(shù)語“電動(dòng)機(jī)”之下還包括作為發(fā)電機(jī)使用的電機(jī)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]從另外的權(quán)利要求、【專利附圖】

【附圖說明】和附圖中得知另外的優(yōu)點(diǎn)和有利的實(shí)施方式，其中:
[0019]圖1該附圖表示一個(gè)坐標(biāo)圖，其具有在電動(dòng)機(jī)通電期間的線電壓、星點(diǎn)電壓以及BEMF信號(hào)的時(shí)間相關(guān)的變化曲線?！揪唧w實(shí)施方式】
[0020]在該坐標(biāo)圖中示出三個(gè)具有電壓值的變化曲線，它們?cè)诮o電子換向的電動(dòng)機(jī)通電時(shí)出現(xiàn)。曲線I表示在給電動(dòng)機(jī)供電的星形電路中的線電壓，曲線2表示星點(diǎn)電壓，具有矩形信號(hào)形狀的曲線3表示BEMF信號(hào)，它可以借助比較器來確定，其中，BEMF信號(hào)3作為輸出信號(hào)施加在比較器上，將線電壓I和星點(diǎn)電壓2作為輸入信號(hào)供給給該比較器。
[0021]為了實(shí)現(xiàn)無傳感器的換向識(shí)別必須確定感生電壓的過零點(diǎn)，這將根據(jù)BEMF信號(hào)3來進(jìn)行。因?yàn)樵谕娖陂gBEMF信號(hào)3將通過相電流的重疊被干擾，所以必須以該消隱時(shí)期來中斷相電流，這在時(shí)間點(diǎn)h進(jìn)行，它因此標(biāo)記消隱時(shí)期的開始。然而，在關(guān)斷通電后，為了排除BEMF信號(hào)3的干擾還必須等候電流的衰減。在衰減時(shí)間點(diǎn)t2相電流已經(jīng)足夠衰減，以致于在BEMF信號(hào)3的變化中不再出現(xiàn)任何顯著的干擾。因此，衰減時(shí)間點(diǎn)t2和消隱時(shí)期的結(jié)束t3之間的時(shí)間間隔表示這樣一個(gè)階段，在該階段內(nèi)BEMF信號(hào)3不受相電流的影響。
[0022]時(shí)間點(diǎn)t3標(biāo)記消隱時(shí)期的結(jié)束，該時(shí)刻出現(xiàn)過零點(diǎn)，這能夠通過借助于BEMF信號(hào)3的沿來檢測(cè)。通過在時(shí)間點(diǎn)t3消隱時(shí)期的結(jié)束，相電流將被重新接通。
[0023]為把時(shí)間點(diǎn)h和t3之間的消隱時(shí)期保持得盡可能短，把消隱時(shí)期的開始h變化地提前到一個(gè)較早的時(shí)間點(diǎn)或者推后到一個(gè)較晚的時(shí)間點(diǎn)。是否和在何時(shí)以及以哪個(gè)方向發(fā)生移動(dòng)的決定取決于衰減時(shí)間點(diǎn)t2和消隱時(shí)期的結(jié)束t3之間的時(shí)間差A(yù)t。如果該時(shí)間差相對(duì)于一個(gè)參考值減小，則把消隱時(shí)期的開始tl提前到一個(gè)較早的時(shí)間點(diǎn)。相反地，如果t2和t3之間的時(shí)間差A(yù)t相對(duì)于一個(gè)參考值增大，則把開始h設(shè)置在一個(gè)較晚的時(shí)間點(diǎn)。為與時(shí)間差A(yù)t比較考慮的參考值優(yōu)選是一個(gè)系統(tǒng)特有的函數(shù)，其取決于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
[0024]優(yōu)選地，可變地確定消隱時(shí)期的開始h的移動(dòng)的高度，特別地，確定為t2和t3之間的時(shí)間差A(yù)t的函數(shù)，例如作為時(shí)間差A(yù)t的固定的一小部分。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電子換向的電動(dòng)機(jī)的無傳感器的換向識(shí)別的方法，其中，為了檢測(cè)過零點(diǎn)，將以消隱時(shí)期來中斷相電流，其中，所述消隱時(shí)期的開始(ti)落在電流中斷的時(shí)間點(diǎn)，并且所述消隱時(shí)期的結(jié)束(t3)落在電流接通的時(shí)間點(diǎn)，其中，根據(jù)互感電壓(3)的變化，在所述消隱時(shí)期內(nèi)確定一個(gè)表征所述相電流的衰減的衰減時(shí)間點(diǎn)(t2)并且將所述消隱時(shí)期的所述開始U1)確定為在所述衰減時(shí)間點(diǎn)(t2)和所述消隱時(shí)期的所述結(jié)束(t3)之間的時(shí)間差(At)的函數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，如果在所述衰減時(shí)間點(diǎn)(t2)和所述消隱時(shí)期的所述結(jié)束(t3)之間的所述時(shí)間差(At)相對(duì)于一個(gè)參考值減小，則將所述消隱時(shí)期的所述開始U1)移動(dòng)至一個(gè)提前的時(shí)間點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果在所述衰減時(shí)間點(diǎn)(t2)和所述消隱時(shí)期的所述結(jié)束(t3)之間的所述時(shí)間差(At)相對(duì)于一個(gè)參考值增大，則將所述消隱時(shí)期的所述開始U1)移動(dòng)至一個(gè)較晚的時(shí)間點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述參考值取決于所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
5.根據(jù)權(quán)利要求2到4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，根據(jù)先前的計(jì)算周期中的所述衰減時(shí)間點(diǎn)(t2)和所述消隱時(shí)期的所述結(jié)束(t3)之間的所述時(shí)間差(At)來形成所述參考值。
6.根據(jù)權(quán)利要求2到5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述消隱時(shí)期的所述開始U1)移動(dòng)一個(gè)量，所述量被確定為在所述衰減時(shí)間點(diǎn)(t2)和所述消隱時(shí)期的所述結(jié)束(t3)之間的所述時(shí)間差(At)的函數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述消隱時(shí)期的所述開始U1)被移動(dòng)的所述量被確定為在所述衰減時(shí)間點(diǎn)(t2)和所述消隱時(shí)期的所述結(jié)束(t3)之間的所述時(shí)間差(At)的一小部分。
8.一種調(diào)節(jié)或控制裝置，其用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1到8之一所述的方法。
9.一種電動(dòng)機(jī)，尤其是在車輛中的或者在車輛的動(dòng)力總成中的電動(dòng)機(jī)，其具有根據(jù)權(quán)利要求8所述的調(diào)節(jié)或控制裝置。
【文檔編號(hào)】H02P6/18GK103518319SQ201280020191
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月26日
【發(fā)明者】I·德韋特曼 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司