BR112018074518B1

BR112018074518B1 - Método e dispositivo para a calibragem de um sistema de atuador

Info

Publication number: BR112018074518B1
Application number: BR112018074518-9A
Authority: BR
Inventors: Simon Dierolf; Udo Sieber; Tobias Mauk
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2017-05-29
Publication date: 2023-10-31
Also published as: US11175163B2; EP3464862A1; US20190137303A1; BR112018074518A2; EP3464862B1; DE102016209366A1; WO2017207459A1

Abstract

a invenção refere-se a um dispositivo e a um método para a adaptação de um controle de um motor elétrico (4) sem escova para a influência de uma posição de um membro de ajuste (6), sendo que, são detectados, pelo menos, dois valores de uma variável de saída de um sensor (7) para a determinação de uma posição do membro de ajuste (6), é obtida uma informação sobre a posição do membro de ajuste (6) em função dos, pelo menos dois, valores detectados, a informação detectada sobre a posição do membro de ajuste (6) é coordenada a uma informação sobre uma posição do rotor do motor elétrico (4), sendo que, os, pelo menos dois, valores detectados são detectados em dois instantes distintos em um intervalo de tempo especificado e, sendo que, uma duração do um intervalo de tempo especificado é determinada em função de uma característica do motor elétrico (4).

Description

Estado da Técnica

[001] A invenção refere-se a um método e a um dispositivo para a calibragem de um sistema de atuador.

[002] Atuadores, em particular, aqueles em veículos automotores, compreendem um motor elétrico sem escova, uma engrenagem, e um membro de ajuste, cuja posição é ajustada por meio de um motor elétrico e através da engrenagem, e um sensor para a determinação de uma posição do atuador ou do membro de ajuste. Um exemplo para um atuador desse tipo é um dispositivo de ajuste da válvula de estrangulamento. Também outros atuadores como, por exemplo, dispositivos de ajuste para o acionamento de embreagens controladas eletronicamente compreendem atuadores desse tipo.

[003] Através do sensor, por um lado é verificada a correta posição do membro de ajuste. Deste modo é monitorado o fato de que a posição regulada do membro de ajuste também corresponde à posição de ajuste real do membro de ajuste. Por outro lado, com auxílio da posição real detectada através do sensor, é realizada uma regulagem da posição do membro de ajuste, pelo fato de que a posição real medida é regulada em comparação com uma posição teórica especificada.

[004] Motores elétricos sem escova são comutados eletronicamente e, portanto, exigem uma comutação externa. Nesse caso, a uma posição de um membro de ajuste corresponde um ângulo de rotação de um vetor espacial. A atual posição do rotor depende do vetor espacial. Para isso é necessário um conhecimento da posição do rotor do motor elétrico. Um método para o acionamento de um atuador com um motor elétrico sem escova é conhecido do documento de patente alemão DE 10 2010 063 326 A1.

[005] Nesse caso, para a operação segura do motor é necessária uma adaptação básica ou calibração, a qual é conhecida do estado da técnica. No caso dessa adaptação básica ou calibração a posição do rotor do motor é determinada, de tal modo que em seguida a comutação do motor funciona de modo confiável. Além disso, por exemplo, de forma conhecida, o membro de ajuste é deslocado entre duas posições ou pontos e, para instantes definidos, são determinados pares de dados a partir da posição detectada do membro de ajuste e do vetor espacial aplicado para esse instante, para a comutação do estator do motor. Essa passagem também pode ser repetida, por exemplo, duas vezes ou em geral várias vezes, por exemplo, com amplitudes diferentes do vetor espacial, em consequência do que então resultam diferentes ângulos de arrasto entre a posição do vetor espacial e a posição do rotor. Por meio de um cálculo baseado em modelo ou em virtude de contextos matemáticos, como os que estão descritos, por exemplo, no documento de patente alemão DE 10 2010 063 326 A1, pode então ser determinada a posição do rotor do motor.

[006] Em outras palavras, através da detecção das posições do vetor espacial e das correspondentes posições reais do membro de ajuste, mediante o emprego de premissas para diversas posições do vetor espacial ou do membro de ajuste, é concluído sobre a posição do rotor. A partir disso pode então ser obtido ou formado um campo característico ou uma curva característica, pelo fato de que, por exemplo, para as posições reais do membro de ajuste, a posição do rotor correspondente é depositada ou representa essa relação. Nesse caso, de acordo com a adaptação básica para a operação do motor, isto é, para a sua comutação, a partir dos valores da posição real do membro de ajuste com auxílio do campo característico ou da curva característica pode ser concluído sobre a posição do rotor, e o vetor espacial necessário para a obtenção de um valor teórico do membro de ajuste pode ser ajustado no estator.

Divulgação da invenção

[007] Métodos desse tipo para a adaptação básica ou calibragem são empregados, por exemplo, em válvulas de estrangulamento ou reguladores similares. Na prática, para a adaptação básica está à disposição apenas um orçamento de tempo muito pequeno. Isto significa que a passagem para a adaptação básica precisa ser concluída em tempo muito curto, por exemplo, menos que 3 segundos. Devido à passagem rápida são excitadas vibrações do membro de ajuste, por exemplo, através da agitação do motor. Essas vibrações são especificadas, por exemplo, pela característica do motor. Neste caso, observado de modo simplificado, o motor pode ser visto como uma pista circular, sobre a qual existem "irregularidades". Essas "irregularidades" estão dispostas em um intervalo fixo de uma para a outra, observadas espacialmente. Durante a passagem da pista circular, isto é, durante a rotação do vetor espacial e do rotor então essas "irregularidades" são passadas e o motor é excitado para vibrações, que são transmitidas para o membro de ajuste. Quando a pista circular é atravessada com a velocidade dupla, então o intervalo de tempo, no qual as "irregularidades" são percorridas, é dividido na metade. Por conseguinte, então, a frequência da vibração também é dobrada.

[008] Essas vibrações, neste caso, devem ser entendidas de tal modo que o rotor e com isso o membro de ajuste se adianta ou se atrasa em torno do valor teórico, portanto, a posição real do membro de ajuste, exceto em nós de vibração, não precisa estar de acordo com o estado livre de oscilação. Neste caso, pode ocorrer que as vibrações fiquem mais intensas, portanto, que apresentem amplitudes mais altas, quanto mais rápido o motor girar, quanto maior, portanto, for a frequência do vetor espacial.

[009] Em virtude do orçamento de tempo limitado para a calibra- gem, durante a detecção dos pares de dados não pode ser esperada a diminuição das vibrações, e não pode ser movimentado com uma velocidade suficientemente lenta, a fim de manter pequena a amplitude das vibrações. Pelo contrário, na prática pode existir a necessidade de escolher uma alta velocidade de deslocamento ou alta velocidade de rotação do motor. Deste modo pode ocorrer que nos pares de dados, detectados em diversos instantes, do vetor espacial, ângulo do vetor espacial e posição do membro de ajuste não é detectada a curva ideal propriamente dita, mas que, por exemplo, as posições do membro de ajuste sejam adulteradas através das vibrações estampadas na curva ideal. Em outras palavras, o valor detectado da posição do membro de ajuste pode ser grande demais ou pequeno demais, comparado com o valor ideal, o qual teria resultado da oscilação diminuída. Deste modo a adaptação básica ou calibragem pode ser adulterada.

[010] Por isso é tarefa da presente invenção prever um método de calibragem e um sistema de calibragem ou método de adaptação básica e sistema de adaptação básica para um atuador com um motor elétrico comutado eletronicamente, o qual possa ser concluído em pouco tempo, e através do qual, no entanto, uma curva característica ou um campo característico possa ser determinado com alta exatidão, através do qual, portanto, possa ser evitada a desvantagem acima.

[011] Essa tarefa é solucionada por meio de um método de acordo com a reivindicação 1, bem como, por meio do dispositivo e do produto de programa de computador de acordo com as reivindicações subordinadas.

[012] Neste caso, a ideia básica da invenção é preparar um método para a adaptação básica, para a calibragem ou para o apoio da calibragem, através do qual a adaptação básica ou a calibragem possa ser realizada em tempo muito curto, e na qual ao mesmo tempo a exatidão dos valores de dados necessários para a adaptação básica ou calibragem seja melhorada, pelo fato de que a influência de oscilações do sistema é reduzida.

[013] Para isso está previsto um método para um sistema de atu- ador que compreende um motor elétrico sem escova para a influência de uma posição de um atuador, no qual são detectados pelo menos dois valores de uma variável de saída de um sensor para a determinação de uma posição do membro de ajuste, é obtida uma informação sobre a posição do membro de ajuste em função dos, pelo menos dois, valores detectados, a informação detectada sobre a posição do membro de ajuste é coordenada a uma informação sobre uma posição do rotor do motor elétrico, sendo que, os, pelo menos dois, valores detectados são detectados em dois instantes distintos em um intervalo de tempo especificado e, sendo que, uma duração do intervalo de tempo especificado é determinada em função de uma característica do motor elétrico.

[014] O método previsto apresenta a vantagem que os pontos de apoio, que são determinados para instantes fixos são substituídos por pontos de apoio, que resultam de pelo menos dois valores em um intervalo de tempo, o qual compreende o instante substituído. Pelo menos dois valores e, pelo menos, dois valores detectados também significa que mais do que dois desses valores podem ser empregados. Isto aumenta a exatidão. Neste caso, um instante durante a adaptação básica corresponde a um valor do ângulo de rotação de um vetor, o qual gira com uma velocidade angular conhecida. A descrição no período de tempo serve somente para a melhor compreensão. Por exemplo, o valor de posição determinado originalmente no instante 500ms de um membro de ajuste é substituído por um valor, que resulta de várias po-sições do membro de ajuste, que resulta em um intervalo de tempo, por exemplo, de 470ms até 530ms. Por exemplo, são determinadas posições do membro de ajuste para os instantes 475ms, 485ms, 495ms, 505ms, 515 ms e 525 ms. Esses valores de posição, por exemplo, são coordenados a um valor médio calculado aritmeticamen- te. Esse valor médio então é coordenado ao ponto de apoio para 500ms como posição do membro de ajuste. A amplitude do intervalo (aqui 60ms) neste caso, por exemplo, é predeterminada pelo comprimento da onda dos harmônicos dominantes da oscilação estampada, de tal modo que um comprimento da onda completo dos harmônicos dominantes é "estimado" através do intervalo de tempo. Por meio dessa determinação do valor de posição do membro de ajuste a partir de pelo menos dois valores dentro do intervalo de tempo, é reduzida a extensão do desvio da curva ideal livre de vibração.

[015] A redução da extensão da oscilação ocorre pelo fato de que durante a oscilação valores positivos e valores negativos são compensados dentro de um comprimento de onda. De preferência, por isso os, pelo menos, dois valores detectados são distribuídos pelo menos aproximadamente de maneira uniforme através do intervalo de tempo.

[016] A curva ideal pode ser representada, por exemplo, em um sistema de coordenadas, no qual sobre o eixo X é representado o tempo e, com isso, o ângulo de rotação do vetor espacial, com o qual o estator do motor é comutado, razão pela qual o rotor segue o campo magnético gerado do estator. Sobre o eixo Y então é representada a posição detectada pelo sensor do membro de ajuste ou da engrenagem. Em um sistema ideal livre de oscilação, então pode resultar uma curva "lisa". Se pelo contrário devido, por exemplo, à agitação do motor forem estampadas vibrações no sistema, então essas vibrações são sobrepostas à curva ideal.

[017] De preferência, para a determinação do valor de posição do membro de ajuste uma infinidade de valores de posição é aproximada dentro do intervalo de tempo. De modo particularmente preferido, pelo menos 5 valores de posição são determinados ou detectados dentro do intervalo de tempo. De modo particularmente preferido, os valores de posição são distribuídos dentro do intervalo de tempo pelo menos aproximadamente de maneira uniforme, isto é, distanciados de modo equidistante.

[018] De forma vantajosa, o motor elétrico é controlado em um primeiro estado de operação do motor elétrico, para a movimentação do membro de ajuste com uma primeira velocidade especificada, e em um segundo estado de operação do motor elétrico, para a movimentação do membro de ajuste com uma segunda velocidade especificada, sendo que, a primeira velocidade especificada é maior do que a segunda velocidade especificada e, dependendo da informação sobre a posição do membro de ajuste, o motor elétrico é controlado para a operação no primeiro estado de operação ou no segundo estado de operação. No caso da velocidade se trata da velocidade angular, com a qual o rotor ou o vetor espacial é movimentado. No caso de velocidade maior, neste caso, são geradas agitações do motor maiores do que no caso da velocidade menor. De acordo com a posição do membro de ajuste, através dos dois estados de operação pode ser ajustada uma velocidade adequada, através da qual é obtida uma exatidão necessária para a calibragem. As diferentes velocidades permitem, por conseguinte, uma adaptação do controle às necessidades da calibragem.

[019] De forma vantajosa, a informação sobre a posição do membro de ajuste é determinada em, pelo menos, um intervalo de tempo especificado através de uma formação de valor médio através de vários valores de medição, os quais foram medidos no, pelo menos um, intervalo de tempo especificado. Deste modo, o erro é reduzido e a calibragem é melhorada.

[020] De forma vantajosa, a duração do intervalo de tempo depende do comprimento da onda de uma vibração que oscila periodi- camente em torno do curso ideal, surgida durante o controle do rotor. Deste modo como a característica do motor elétrico é considerada a influência da agitação do motor.

[021] De forma vantajosa, o rotor é controlado com velocidade angular uniforme. Deste modo, a velocidade angular é constante. Isso simplifica a calibragem.

[022] De forma vantajosa, através do controle do motor elétrico é ajustada uma posição do membro de ajuste, sendo que, no primeiro estado de operação do motor elétrico, a posição do membro de ajuste é alterada em uma primeira área, a qual é limitada por um primeiro encosto especificado para o membro de ajuste, e uma primeira posição especificada do membro de ajuste distinta do primeiro encosto. Um encosto é, por exemplo, um máximo desvio do membro de ajuste proveniente de uma posição de repouso que corresponde à primeira posição especificada.

[023] De forma vantajosa, enquanto a posição na primeira área é alterada, em, pelo menos 50%, em particular, pelo menos 60% da primeira área estão previstos instantes para a detecção de valores de medição através do sensor. Deste modo, por exemplo, são reduzidos os efeitos de interferência em uma área suficientemente grande entre o encosto e a posição de repouso do membro de ajuste.

[024] De forma vantajosa, a posição do membro de ajuste no segundo estado de operação do motor elétrico é alterada para uma segunda área, a qual está limitada, por um segundo encosto especificado para o membro de ajuste, e a primeira posição especificada do membro de ajuste distinta do segundo encosto. Deste modo é levada em consideração uma segunda área diversa da primeira área até um segundo desvio máximo do membro de ajuste.

[025] A primeira área e a segunda área são atravessadas com velocidade diferente uma da outra. Deste modo podem ser levadas em consideração as particularidades com referência à exatidão e orçamento de tempo. Em particular, a calibragem, por conseguinte, pode ser realizada em uma das áreas com alta velocidade com exatidão suficientemente alta, e na outra das áreas com alta exatidão e para todo o orçamento de tempo pode ser realizada com velocidade suficientemente alta.

[026] De forma vantajosa está prevista uma redução da primeira velocidade ou da segunda velocidade, antes que o membro de ajuste alcance um encosto especificado. Deste modo, também com alta velocidade, o encosto é alcançado com velocidade reduzida. Isto poupa o membro de ajuste e o encosto.

[027] De forma vantajosa, a primeira velocidade é constante em pelo menos 90% da primeira e/ou a segunda velocidade área é constante em pelo menos 90% da segunda área. Deste modo a velocidade angular é constante em uma área suficientemente grande para a calibragem. Isto simplifica a calibragem.

[028] De forma vantajosa, o membro de ajuste é uma válvula de estrangulamento e a primeira posição do atuador é uma posição de ar de emergência da válvula de estrangulamento.

[029] De forma vantajosa, a duração do intervalo de tempo especificado é especificada em função da duração de um intervalo de uma oscilação da variável de saída, em particular, na faixa entre 0 - 200 milissegundos. Deste modo é especificado um intervalo de tempo particularmente vantajoso para a calibragem.

[030] Outras formas de execução vantajosas da invenção em questão estão indicadas nas reivindicações dependentes.

Breve descrição dos desenhos

[031] Formas de execução preferidas da invenção em questão serão esclarecidas em detalhes a seguir por meio dos desenhos anexados. São mostrados:

[032] Na Figura 1 uma representação esquemática de um sistema de atuador,

[033] Na Figura 2 um diagrama para a ilustração da oscilação de uma variável de saída de um sensor,

[034] Na Figura 3 um diagrama para a ilustração de uma calibragem do sistema de atuador.

Descrição de formas de execução

[035] A Figura 1 mostra um sistema de atuador 1 com um atua- dor 2, o qual é controlado por um aparelho de controle 3.

[036] O atuador 2 compreende um motor elétrico 4, o qual apresenta um motor elétrico comutado eletronicamente, isto é, sem escova, como, por exemplo, um motor síncrono, um motor assíncrono ou similar. Esse acionamento de ajuste 4 apresenta um eixo de saída de movimento, o qual está acoplado com uma engrenagem 5. Além disso, a engrenagem 5 está acoplada com um membro de ajuste 6. O membro de ajuste 6, controlado pelo aparelho de controle 3, é levado a posições especificadas, isto é, em particular, é movimentado ou deslocado para posições ou pontos especificados. Neste caso, um ângulo espacial é ajustado no motor elétrico 4, o qual está coordenado a uma posição de rotor do rotor 41. Uma mola 8 retém o membro de ajuste 6 no exemplo em uma posição de repouso.

[037] No membro de ajuste 6 ou alternativamente na engrenagem 5 está disposto um sensor 7. Com auxílio do sensor 7 pode ser detectado um movimento de ajuste ou uma posição do membro de ajuste 6. Nesse caso, a posição do membro de ajuste 6 corresponde à informação sobre a posição atual do membro de ajuste 6. Uma indicação sobre a posição detectada do membro de ajuste 6 é transmitida ao aparelho de controle 3. Por exemplo, o sensor 7 pode apresentar um sensor de GMR (GMR = Giant Magnetic Resistance), um sensor de Hall ou similar. De modo alternativo também podem ser empregados métodos ópticos. Como indicação de posição pode ser preparada, por exemplo, uma tensão de detector no aparelho de controle 3, a qual, por exemplo, com auxílio de um transformador analógico digital, digitaliza a indicação de posição antes de continuar o processamento.

[038] Por meio de uma curva característica, a partir da posição atual do membro de ajuste 6 é obtida uma posição atual de um rotor 41 do motor elétrico 4. Essa informação é usada para o controle do motor elétrico 4, em particular, a fim de ajustar uma posição teórica do membro de ajuste 6. Como explicado mais acima, a curva característica pode ser determinada através de um método de calibragem ou de um método de adaptação básica.

[039] Atuadores 2 desse tipo são empregados, por exemplo, em veículos automotores, por exemplo, em válvulas de estrangulamento, válvulas de retorno de gás de exaustão, válvulas de movimento de carga, embreagens controladas eletronicamente e inúmeros componentes similares. Em particular, atuadores 2 desse tipo são empregados ali, onde o movimento de ajuste correto do atuador 2 é essencial para o funcionamento, e por isso com auxílio do sensor 7 adicional tem que se testado.

[040] Nesse caso, a indicação de posição do sensor 7 é dependente da variável de saída do sensor 7. No exemplo a tensão de saída do sensor 7 se altera em função da posição do membro de ajuste 6 detectada pelo sensor 7.

[041] De forma desfavorável, no sistema real são excitadas as oscilações da velocidade do rotor propriamente ditas. Essas vibrações levam a oscilações no sinal de saída do sensor 7. O período de oscilação depende da velocidade de deslocamento e, por conseguinte, da frequência circular elétrica do controle do motor.

[042] A Figura 2 mostra um diagrama para a ilustração da oscilação da variável de saída do sensor 7, sendo que, como desvio da cur- va ideal, por exemplo, em consequência da agitação do motor, as oscilações são marcadas sobre o sistema total e, por conseguinte, se reencontram também no sinal do sensor. A variável de saída é uma tensão de saída do sensor U, por exemplo, entre 0,5V e 4,5V. A variável de saída depende da posição do membro de ajuste 6. Como representado na Figura 2, a variável de saída do sensor 7 aumenta com o tempo. Isso corresponde a uma alteração da posição do membro de ajuste 6, a qual no exemplo deve ocorrer linearmente com velocidade constante. Na Figura 2 isso está representado como reta 202 idealizada.

[043] A Figura 2 pode mostrar, por exemplo, a passagem do membro de ajuste 6 durante o processo ou durante o método de uma adaptação básica ou de uma calibragem. Processos ou métodos desse tipo são empregados, por exemplo, em válvulas de estrangulamento ou dispositivos de ajuste similares. Na prática, para a adaptação básica está à disposição somente um orçamento de tempo muito reduzido. Isso significa que a passagem para a adaptação básica precisa ser concluída em tempo muito curto, por exemplo, menor do que 3 segundos ou até mesmo somente menor do que 1,5 segundos. Devido à passagem rápida são excitadas vibrações do membro de ajuste 6, por exemplo, através da agitação do motor, as quais então são detectadas pelo sensor 7. Durante a detecção dos pares de dados de vetor espacial ou ângulo de vetor espacial, e da posição do membro de ajuste 6 não deve ser esperada a diminuição das vibrações. Deste modo é possível que nos pares de dados, detectados em diversos instantes, de vetor espacial ou ângulo de vetor espacial e posição do membro de ajuste, não é detectada a reta 202 realmente idealizada, mas que, por exemplo, as posições do membro de ajuste são adulteradas através das vibrações 201, 203 marcadas sobre a reta 202 idealizada. Em outras palavras, o valor detectado da posição do membro de ajuste pode ser muito grande ou muito pequeno comparado com o valor ideal, o qual teria resultado durante a diminuição da vibração. Nesse caso, a adaptação básica pode ser adulterada, razão pela qual pode resultar uma curva característica imprecisa para a operação futura do membro de ajuste.

[044] A Figura 2 representa parcialmente o curso 201 temporal da tensão de saída do sensor U. Do mesmo modo está representado um curso ideal, o qual corresponde à reta 202. Nesse caso, no exemplo, a tensão de saída do sensor U oscila periodicamente em torno da reta 202, a qual caracteriza o curso ideal. A amplitude, a frequência e a posição da fase da oscilação são dependentes do sistema de atua- dor 1 e de seu controle. Nesse caso, a oscilação é composta de partes de oscilação harmônicos. Na Figura 2 está representada a oscilação básica 201 e, somente a título de exemplo, um harmônico 203 de or-dem superior, a qual, contudo, em virtude da amplitude menor, não representa o harmônico dominante. A oscilação básica 201 e, sobretudo, o harmônico 203 de ordem superior estão representados na Figura 2 apenas parcialmente por motivos de visibilidade.

[045] Por motivos de ilustração na Figura 2 deve ser admitido que a oscilação sobreposta corresponda, em essência, à oscilação básica 201, isto é, os harmônicos 203 de ordem superior não têm importância. Disso, então, segue-se que, ao longo de um comprimento de onda da oscilação básica 201, o motor experimenta, por exemplo, uma rotação do rotor. Por conseguinte, na imagem simplificada descrita mais acima, dentro de um comprimento de onda da oscilação básica 201, a “pista circular” foi percorrida uma vez. Por exemplo, para a ilustração, os pontos de intersecção da oscilação sobreposta, nesse caso aproximadamente a oscilação básica 201, podem ser considerados com o curso ideal da reta 202. Portanto, pontos de intersecção adjacentes um ao outro, independente da velocidade de deslocamento, apresentam os mesmos intervalos sobre o eixo Y, o qual descreve a posição real do membro de ajuste 6 e, com isso, indiretamente também a posição do rotor. O rotor 41 está acoplado fixamente com o membro de ajuste 6 através da engrenagem 5.

[046] Nesse caso, a frequência daqueles harmônicos com a maior amplitude caracteriza uma oscilação harmônica dominante como propriedade característica do motor elétrico 4. Se vários harmônicos apresentarem amplitudes de mesmo valor, então também se pode falar de vários harmônicos dominantes. A oscilação básica 201 com uma frequência f pode ser designada como primeiro harmônico. Nesse caso, a oscilação básica 201 apresenta o comprimento de onda mais longo, isto é, os maiores intervalos ao longo do eixo Y entre períodos sucessivos. No entanto também no período de tempo, isto é, ao longo do eixo X da Figura 2, o intervalo de tempo para a passagem de um período da oscilação básica é mais longo do que o intervalo de tempo para a passagem de um período do segundo harmônico com a frequência 2*f, esse intervalo é mais longo do que o intervalo de tempo para a passagem de um período do terceiro harmônico com a frequência 3*f, e assim por diante. No exemplo a oscilação básica 201 apresenta a amplitude máxima. Com isso, a oscilação básica 201 determina nesse exemplo, em essência, a perturbação periódica. No exemplo, devido apenas à baixa amplitude do segundo harmônico 203, o curso temporal da tensão de saída do sensor U em relação ao curso ideal 202 é aproximadamente idêntico ao curso da oscilação básica 201.

[047] Condicionado à construção, para o sistema de atuador 1 com motor elétrico 4 conhecido, como característica do motor elétrico 4 é determinado o comprimento de onda da oscilação harmônica dominante da variável de saída do sensor 7. As frequências e, com isso os comprimentos de onda das oscilações excitadas podem ser especificados, por exemplo, condicionados á construção, de tal modo que também uma infinidade de membros de ajuste 6 de uma série produzi- dos apresente sempre a mesma oscilação harmônica dominante. Condicionado à construção, na imagem da pista circular descrita acima é determinado quantas “irregularidades” a pista circular apresenta, quais alturas as “irregularidades” apresentam e em qual intervalo de uma para a outra estão dispostas.

[048] A fim de evitar falhas no controle, a curva característica, a qual é coordenada à variável de saída do sensor 7, calibra ou ajusta o valor real do rotor, portanto, a posição do rotor do motor elétrico 4. Isso ocorre durante a calibragem ou a adaptação básica.

[049] Para isso, o aparelho de controle 3 é executado para empregar essa curva característica depois da calibragem ou da adaptação básica para o controle do motor elétrico 4.

[050] No exemplo, na Figura 2 estão representados vários setores 210, 211, 212 como intervalos de tempo sucessivos. O comprimento de onda de um múltiplo da oscilação básica 201 da variável de saída do sensor 7, em particular, da oscilação harmônica dominante, nesse caso, a oscilação básica 201, determina, nesse caso, o comprimento temporal dos setores 210, 211, 212, isto é, do intervalo de tempo sobre o eixo X. Os intervalos de tempo duram, por exemplo, 100 milissegundos. A duração do intervalo de tempo especificado depende da duração de um intervalo de uma oscilação da variável de saída, em particular, no exemplo, é especificado entre 0 até 200 milissegundos.

[051] Um ponto de apoio 220 para a curva característica está representado no setor 210 na Figura 2. De forma ideal o ponto de apoio, como representado na Figura 2, está situado no curso ideal 202. O intervalo dos pontos de apoio é especificado, por exemplo, constante. O intervalo tem o valor de, por exemplo, 100 milissegundos.

[052] Como foi descrito mais acima, através da detecção desses pares de dados, mediante o emprego de relações matemáticas ou por meio de cálculo baseado em modelos, com o método tradicional, como representado na Figura 2, então pode ser determinada uma curva ca-racterística, a qual coordena à posição do membro de ajuste 6 um ângulo de rotação do vetor espacial e, por conseguinte, uma posição do rotor 41 do motor elétrico 4. Com essa curva característica o sistema de atuador 1 é calibrado, isto é, a curva característica é armazenada no aparelho de controle 3 e empregada para o controle do motor elétrico 4.

[053] Nesse caso, é reduzida a influência negativa das oscilações sobre a curva característica.

[054] Contudo, de modo desfavorável as oscilações podem ser tanto mais intensas quanto mais rápido for percorrido o trajeto de movimento do rotor 41 ou do membro de ajuste 6 na operação controlada.

[055] No tempo curto desejado, o qual está à disposição para a calibragem, em particular, em veículos automotores, surgem, portanto, falhas durante a aquisição dos pontos de apoio.

[056] Essas falhas serão minimizadas através do método descrito a seguir.

[057] Nesse caso, o ponto de apoio 220 é determinado através de um método para calibragem do sistema de atuador 1 representado esquematicamente na Figura 3, no qual, pelo menos dois valores da variável de saída do sensor 7 são detectados para a determinação da posição do membro de ajuste 6.

[058] Desde que as amplitudes sejam baixas, o que é o caso, em particular, em velocidades de deslocamento baixas, as oscilações da amplitude baixa levam a pequenas adulterações. No caso de velocidades de deslocamento maiores, no entanto, vem a ocorrer oscilações com amplitude consideravelmente maior, as quais levam a grandes adulterações. Um método melhorado para a determinação de pontos de apoio é descrito com auxílio da Figura 3.

[059] A Figura 3 representa o curso temporal 301 da posição S do membro de ajuste 6. Esse curso corresponde ao curso temporal da variável de saída do sensor 7, isto é, da tensão de saída do sensor U. Um curso ideal está representado em uma primeira área como primeira reta 302, com uma primeira inclinação e em uma segunda área como segunda reta 303, com uma segunda inclinação.

[060] Na primeira área o curso temporal 301, observado ao longo do eixo X, da posição do membro de ajuste 6 apresenta um primeiro período 304. Na segunda área o curso temporal 301 da posição do membro de ajuste 6 apresenta um segundo período 305, que no exemplo é mais longo do que o primeiro período 304.

[061] A primeira área, à direita do eixo Y, neste caso, vista espacialmente, isto é, na direção do eixo Y, é mais longa do que a segunda área. Na figura da "pista circular" a pista circular precisa ser percorrida na primeira área mais frequentemente do que na segunda área. Para atravessar a primeira área e a segunda área no contexto da calibragem, está à disposição somente um orçamento de tempo limitado.

[062] Na primeira área, o curso 301, da posição do membro de ajuste 6 apresenta um primeiro comprimento da onda 306 ao longo do eixo Y. Na segunda área o curso 301, da posição do membro de ajuste 6 apresenta um segundo comprimento da onda 307 ao longo do eixo Y, que no exemplo tem o mesmo tamanho que o primeiro comprimento da onda 306, uma vez que no exemplo eles apresentam o mesmo harmônico dominante.

[063] Neste caso, em virtude da velocidade de deslocamento maior, a amplitude da oscilação na primeira área é mais alta do que a amplitude da oscilação na segunda área, isto é, à esquerda do eixo Y. As diferenças das velocidades de deslocamento na figura são bem reconhecidas pelas diferentes inclinações das curvas ideais 302, 303. Na Figura 3 a amplitude na primeira área está designada com 340. Na Figura 3 a amplitude na segunda área está designada com 350.

[064] Agora, na determinação dos pares de valores, isto é, da posição do vetor espacial ou do tempo no eixo X e a posição real do membro de ajuste 6 no eixo Y, a meta é reduzir a influência das oscilações durante a passagem rápida da primeira área, isto é, à direita do eixo Y. Isto é obtido pelo fato de que para um ponto de apoio não somente pontual como na Figura 2, é detectada uma posição real do membro de ajuste 6. Pelo contrário, a cada ponto de apoio é coordenado um intervalo de tempo 304, o qual compreende, de preferência, o ponto de apoio. Neste caso, a largura do intervalo de tempo resulta como aquela largura ou duração, que corresponde ao comprimento da onda dos harmônicos dominantes da oscilação. Em outras palavras, o intervalo de tempo é tão amplo até que, observado no eixo Y, o harmônico dominante tenha percorrido um período. Dentro do intervalo de tempo 304, então são detectados pelo menos dois valores da posição real do membro de ajuste 6. Esses, pelo menos dois, valores em seguida são calculados entre si, por exemplo, divididos aritmeticamente. Esse valor calculado é então coordenado ao ponto de apoio, que está coordenado ao intervalo de tempo e fica, de preferência, no intervalo de tempo.

[065] Por exemplo, o valor de posição determinado originalmente no instante 500ms de um membro de ajuste 6 é substituído por um valor, que resulta de várias posições do membro de ajuste 6, as quais resultam em um intervalo de tempo, por exemplo, de 470ms até 530ms. Por exemplo, são determinadas 6 posições do membro de ajuste 6 para os instantes 475ms, 485ms, 495ms, 505ms, 515 ms e 525 ms. Esses 6 valores de posição são coordenados, por exemplo, a um valor médio calculado aritmeticamente. Esse valor médio então é coordenado ao ponto de apoio para 500ms como posição do membro de ajuste. A amplitude do intervalo neste caso, somente a título de exemplo 60ms, neste caso, por exemplo, é predeterminada pelo com- primento da onda dos harmônicos dominantes da oscilação estampada, de tal modo que um comprimento da onda completo dos harmônicos dominantes é "estimado" através do intervalo de tempo. Contudo também podem ser determinados consideravelmente mais valores, a fim de conseguir chegar ao valor de compensação. Quanto mais valores forem detectados dentro do intervalo de tempo, tanto menos o valor calculado desvia da curva ideal 302. Neste caso, os valores detectados no intervalo de tempo são distribuídos, de preferência, de maneira uniforme através do intervalo de tempo, por exemplo, distanciados de modo equidistante.

[066] Agora pode ser que a segunda área seja pequena, por exemplo, no caso de uma válvula de estrangulamento a área do ponto de ar de emergência até a posição completamente fechada, de tal modo que no caso de método descrito acima teriam que ser detectados menos pontos de apoio, a fim de manter um campo característico suficientemente exato e próximo, ou uma curva característica suficientemente exata e próxima. No exemplo representado da Figura 3 teriam que ser detectados somente dois intervalos.

[067] Por isso pode ser previsto, na área mais curta escolher a velocidade de deslocamento suficientemente lenta, de tal modo que as amplitudes da oscilação sejam baixas e, por conseguinte, com o método tradicional como foi descrito na Figura 2, possa ser obtida uma exatidão suficiente. Em outras palavras: as oscilações são tão pequenas que os pares do valor não desviam de modo significativo da curva ideal. Então na segunda área pode ser detectado um alto número de pontos de apoio detectados pontualmente, os quais satisfazem às exigências de exatidão para a curva característica a ser determinada disso.

[068] Por isso, a fim de se sair suficientemente bem com o orçamento de tempo para a calibragem, agora a primeira área mais longa precisa ser atravessada mais rápida. Nessa área mais longa, por exemplo, do ponto de ar de emergência até o estado de uma válvula de estrangulamento completamente aberta, uma distância um pouco maior entre os pares do valor é menos crítica, observado ao longo do eixo X. Por isso, neste caso, o método descrito acima pode ser empregado com a detecção de vários valores nos intervalos de tempo em torno dos pontos de apoio desejados.

[069] O decurso temporal da adaptação básica ou da calibragem é descrito agora no exemplo da Figura 3.

[070] O motor elétrico 4 é controlado em um primeiro estado de operação do motor elétrico 4, para a movimentação do membro de ajuste 6 com uma primeira velocidade especificada, e em um segundo estado de operação do motor elétrico 4, para a movimentação do membro de ajuste 6 com uma segunda velocidade especificada.

[071] Neste caso, a primeira velocidade especificada é mais alta do que a segunda velocidade especificada. Em consequência disso, a primeira reta 302 apresenta uma inclinação correspondente à primeira velocidade mais alta do que a segunda reta 303, cuja inclinação corresponde à segunda velocidade.

[072] Dependendo da informação sobre a posição do membro de ajuste 6, o motor elétrico 4 é controlado para a operação no primeiro estado de operação ou no segundo estado de operação.

[073] Por meio do método para a calibragem do sistema de atua- dor 1 são evitadas as influências das oscilações sobre a curva característica.

[074] Por meio do controle do motor elétrico 4 pode ser ajustada a posição do membro de ajuste 6. Neste caso, a posição do membro de ajuste 6 é alterada, de preferência, no primeiro estado de operação do motor elétrico 4, em uma primeira área. A primeira área é limitada por um primeiro encosto 320 especificado para o membro de ajuste 6, e uma primeira posição 330 especificada do membro de ajuste 6 distinta do primeiro encosto.

[075] De preferência, a posição do membro de ajuste 6 no segundo estado de operação do motor elétrico 4 é alterada em uma segunda área. A segunda área é limitada por um segundo encosto 310 especificado para o membro de ajuste 6, e uma primeira posição 330 especificada do membro de ajuste 6 distinta do segundo encosto.

[076] No exemplo, o membro de ajuste 6 no início do método é levado em uma etapa de preparação para o segundo encosto 310. O segundo encosto 310, por exemplo, é o encosto da válvula de estrangulamento, quando essa válvula está completamente fechada, ou apresenta sua abertura menor possível. Isto é, por exemplo, o estado completamente fechado de uma válvula de estrangulamento de um veículo automotor. A primeira posição 330 especificada, neste caso, é uma posição de repouso da válvula de estrangulamento, por exemplo, um ponto de ar de emergência. Essa posição é ajustada, por exemplo, por meio de uma mola ou de duas molas, as quais mantêm a válvula de estrangulamento em uma posição de ar de emergência.

[077] Para a realização propriamente dita da calibragem ou adaptação básica, então, por exemplo, o motor elétrico 4 é ligado primeiramente no segundo estado de operação. Neste caso, o membro de ajuste 6 é movimentado, por exemplo, partindo do segundo encosto 310, com a primeira velocidade especificada, de tal modo que na segunda área o membro de ajuste 6 é movimentado pelo segundo encosto 310 para a primeira posição 330 especificada, por exemplo, para o ponto de ar de emergência. Deste modo altera-se a posição do membro de ajuste 6 na segunda área. O sensor 7 detecta a posição atual do membro de ajuste 6, e emite uma variável de saída correspondente. O segundo estado de operação é mantido até que a segunda área seja atravessada. No exemplo, até que a válvula de estrangu- lamento alcance a posição de ar de emergência, isto é, a primeira posição 330.

[078] Neste caso, a posição real do membro de ajuste 6 e, com isso, também a variável de saída do sensor 7 oscila, por exemplo, com um primeiro harmônico, isto é, uma frequência básica , e um ou vários outro harmônicos, isto é, oscilações superiores. Disso resulta uma oscilação sobreposta do sinal de saída do sensor 7. Isso corresponde ao curso temporal 301 representado na Figura 3, da posição X do membro de ajuste 6. Neste caso, o curso temporal 301 compreende na figura a área de deslocamento do segundo encosto 310, na Figura 3 à esquerda embaixo, até o primeiro encosto 320, na Figura 3 à direita em cima.

[079] A posição do membro de ajuste 6 é detectada como descrito anteriormente pelo sensor 7. O motor elétrico 4 é controlado em função da posição detectada para a operação no segundo estado de operação. O controle ocorre, por exemplo, baseado em modelo. No caso da válvula de estrangulamento é especificada, por exemplo, uma posição teórica em função de um modelo, a qual leva em consideração o motor elétrico 4, a engrenagem 5 e uma constante de mola para a mola 8.

[080] Como foi descrito acima, a segunda área curta pode ser atravessada de modo relativamente lento, de tal modo que as amplitudes da oscilação são estampadas de forma muito pequena. Por isso, neste caso, por exemplo, o método tradicional pode ser empregado com uma detecção de pares de valores a partir da posição do vetor espacial, e posição real do membro de ajuste. Os pares de valores podem ser dispostos perto ou próximos um do outro, a fim de criar, dessa forma, uma curva característica com pontos suficientes na segunda área. Por meio de amplitudes pequenas os pares de valores determinados desviam só um pouco da curva ideal, de tal modo que a curva característica não é adulterada de forma muito forte.

[081] Depois a primeira área mais longa deve ser atravessada.

[082] Para isso, então o motor elétrico 4 é ligado no primeiro estado de operação. Neste caso, o membro de ajuste 6 é movimentado, por exemplo, partindo da posição de repouso 330 com a primeira velocidade especificada, por exemplo, maior do que a segunda velocidade, de tal modo que na primeira área o membro de ajuste 6 é movimentado da posição de repouso 330 para o primeiro encosto 320. Deste modo se altera a posição do membro de ajuste 6 na primeira área. O sensor 7 detecta a posição atual do membro de ajuste 6, e emite uma variável de saída correspondente.

[083] A oscilação sobreposta resultante é avaliada como descrito acima pelo aparelho de controle 3.

[084] De preferência, a informação sobre a posição do membro de ajuste 6 é determinada em, pelo menos, um intervalo de tempo especificado através de uma formação de valor médio por meio de vários valores de medição, os quais foram medidos no, pelo menos um, intervalo de tempo especificado.

[085] De preferência, enquanto a posição na primeira área é alterada em, pelo menos 50%, de preferência, pelo menos 60% da primeira área, estão previstos instantes para a detecção de valores de medição através do sensor 7. Os pontos de apoio estão dispostos, de preferência, em pelo menos 50%, de preferência, pelo menos 60% da primeira área. Na área fora da área, a qual é empregada para a determinação da curva característica pode ser prevista uma alteração da velocidade.

[086] Através do procedimento descrito, o erro que atribui à influência das partes de oscilação é minimizado.

[087] De preferência, a primeira velocidade ou a segunda velocidade é escolhida constante. A velocidade também pode ser escolhida aumentando ou diminuindo. De preferência, está prevista uma redução da primeira velocidade ou da segunda velocidade, antes que o membro de ajuste 6 alcance um dos encostos especificados. Neste caso, a primeira velocidade e a segunda velocidade são escolhidas de tal modo que toda a área de ajuste é atravessada em tempo especificado. Neste caso, a primeira velocidade é escolhida maior do que a segunda velocidade. Por exemplo, uma área de ajuste total de uma válvula de estrangulamento é atravessada em três segundos.

[088] A sequência na qual a primeira área ou a segunda área são atravessadas em princípio é opcional. A medição pode ocorrer tanto durante o movimento do membro de ajuste 6 do respectivo encosto para a posição de repouso, ou da posição de repouso para o respectivo encosto.

Claims

1. Método para a calibragem de um sistema de atuador, compreendendo um motor elétrico (4) sem escova para a influência de uma posição de um membro de ajuste (6), caracterizado pelo fato de que são detectados pelo menos dois valores de uma variável de saída de um sensor (7) para a determinação de uma posição do membro de ajuste (6), é obtida uma informação sobre a posição do membro de ajuste (6) em função dos, pelo menos dois, valores detectados, a informação detectada sobre a posição do membro de ajuste (6) é coordenada a uma informação sobre uma posição do rotor do motor elétrico (4), sendo que, os, pelo menos dois, valores detectados são detectados em dois instantes distintos em um intervalo de tempo especificado e, sendo que, uma duração do intervalo de tempo especificado é determinada em função de uma característica do motor elétrico (4), em que a duração do intervalo de tempo depende do comprimento da onda de uma vibração que oscila periodicamente que surge durante o controle do rotor.

2. Método de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o motor elétrico (4) é controlado em um primeiro estado de operação do motor elétrico (4), para a movimentação do membro de ajuste (6) com uma primeira velocidade especificada, e em um segundo estado de operação do motor elétrico (4), para a movimentação do membro de ajuste (6) com uma segunda velocidade especificada, sendo que, a primeira velocidade especificada é maior do que a segunda velocidade especificada e, dependendo da informação sobre a posição do membro de ajuste (6), o motor elétrico (4) é controlado para a operação no primeiro estado de operação ou no segundo estado de operação.

3. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que a informação sobre a posição do membro de ajuste (6) é determinada em, pelo menos um, intervalo de tempo especificado através de uma formação de valor médio através de vários valores de medição, os quais foram medidos no, pelo menos um, intervalo de tempo especificado.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o rotor é controlado com velocidade angular uniforme.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato de que através do controle do motor elétrico (4) pode ser ajustada uma posição do membro de ajuste (6), sendo que, no primeiro estado de operação do motor elétrico (4), a posição do membro de ajuste (6) é alterada em uma primeira área, a qual é limitada por um primeiro encosto (320) especificado para o membro de ajuste (6), e uma primeira posição (330) especificada do membro de ajuste (6) distinta do primeiro encosto.

6. Método de acordo com reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que enquanto a posição na primeira área é alterada em, pelo menos 50%, em particular, em pelo menos 60% da primeira área, estão previstos instantes para a detecção de valores de medição através do sensor (7).

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a posição do membro de ajuste (6) no segundo estado de operação do motor elétrico (4) é alterada para uma segunda área, a qual está limitada, por um segundo encosto (310) especificado para o membro de ajuste (6) e a primeira posição (330) especificada do membro de ajuste (6) distinta do segundo encosto.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que está prevista uma redução da primeira velocidade ou da segunda velocidade, antes que o membro de ajuste (6) alcance um encosto especificado.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a primeira velocidade é constante em, pelo menos, 90% da primeira área e/ou que a segunda velocidade é constante em, pelo menos 90% da segunda área.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 9, caracterizado pelo fato de que o membro de ajuste (6) é uma válvula de estrangulamento, e a primeira posição do membro de ajuste (6) é uma posição de ar de emergência da válvula de estrangulamento.

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a duração do intervalo de tempo especificado é especificada em função da duração de um intervalo de uma oscilação da variável de saída, em particular, na faixa entre 0 - 200 milissegundos.

12. Sistema de calibragem para um atuador, o qual compreende um motor elétrico (4) sem escova, o qual é executado para influenciar uma posição de um membro de ajuste (6), em função de uma posição especificada do rotor do motor elétrico (4), caracterizado por um aparelho de controle (3), executado para detectar, pelo menos, dois valores de uma variável de saída de um sensor (7) para a determinação da posição do membro de ajuste (6), determinar uma informação através de uma posição do membro de ajuste (6) em função dos, pelo menos dois, valores detectados, coordenar a informação determinada sobre a posição do membro de ajuste (6), a uma informação sobre a posição do rotor do motor elétrico (4), sendo que, os, pelo menos, dois valores detectados para dois instantes distintos são detectados em um intervalo de tempo especificado e, sendo que, uma duração do intervalo de tempo especificado é determinada em função de uma característica do motor elétrico (4).