CN103518319A - 用于电子换向的电动机的无传感器的换向识别的方法 - Google Patents

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Abstract

在用于电子换向的电动机的无传感器的换向识别的方法中，为了检测过零点而以消隐时期中断相电流。根据互感电压的变化而在消隐时期内确定一个表征相电流的衰减的衰减时间点并且将消隐时期的开始确定为在该衰减时间点和消隐时期的结束之间的时间差的函数。

Description

用于电子换向的电动机的无传感器的换向识别的方法
技术领域
本发明涉及用于电子换向的电动机的无传感器的换向识别的方法。
背景技术
在电子换向的直流电动机中，由电子装置来控制对于旋转运动来说必须的磁性的旋转磁场。换向时间点取决于电机的转子位置并且能够要么用传感器来获取要么通过互感电压的测量来确定该换向时间点。为了检测过零点将使用比较器，通过微控制器来实现该比较器信号的分析。
为了检测过零点则需要在一个所限定的时间段内不对所属的相通电，以避免感生的电压而被覆盖。该在其间不通电的所谓的消隐间隔(Austastlücke)必须选择的足够大，以便在电机的不同的运行状态下都能排除感生的电压的覆盖。然而，在消隐间隔较大的情况下，噪声和功率将受到消极的影响。
发明内容
本发明的任务在于，借助于简单的措施来优化电动机中的电子换向。特别地，应该改进无传感器的换向识别，从而不产生性能退化。
根据本发明，该任务将借助于权利要求1的特征得以解决。从属权利要求给出了有利的改进方案。
借助本发明的方法能够实现电子换向的尤其是直流电动机的电动机的无传感器的换向识别。为了排除或者最小化在换向识别时由于尚在流动的相电流的干扰的影响，将以一消隐时期来中断相电流，从而使得互感电压(反EMF(Back-EMF)或者BEMF)在所述相电流衰减后不出现电压叠加。该方法适于在电子换向的电动机中动态地长度优化或者最小化所述消隐间隔。
电机的感生电压的基本变化是公知的，从而能够根据通电的衰减推断出过零点。在这一方面，过零点并不强迫地意味着零电位，而是也包括所述感生电压被中间电位穿过的电位。在连接的三个线电压为星形的情况下，所述中间电位是星点电位，其相应于电源电压的一半。
例如能够借助比较器来确定所述过零点。例如借助于微控制器来分析该比较器的输出信号(BEMF信号)。
为了尽可能小地保持在其间相电流被中断的消隐时期从而特别改善电动机的性能，并且还将减小所产生的噪声，将在消隐时期内根据互感电压的变化曲线确定一个表征相电流的衰减的衰减时间点，并且把所述消隐时期的开始确定为该衰减时间点和所述消隐时期的结束之间的时间差的函数。因此，消隐时期通过三个时间点来表征，亦即所述消隐时期的开始(在此时刻进行所述相电流的关断)、所述消隐时期的结束(在该时刻将所述相电流重新接通)和位于所述消隐时期内的一个中间的衰减时间点(在该时刻所述相电流被关断后衰减到低于某个边界值之下)。
在依据本发明的方法中，所述消隐时期亦即在所述消隐时期的开始和结束之间的时间差被保持为尽可能地短。通过确定在所述衰减时间点和所述消隐时期的结束之间的时间差并且把所述消隐时期的开始确定为该时间差的函数从而最小化所述消隐时期便能实现这一点。
因此，在依据本发明的方法中，所述消隐时期并非恒定的，相反地，其被持续变化地确定规定或者更新，使得能够考虑以下的系统条件或者周围环境条件，例如温度和电压或者其他运行状态，并且同时通过可变地适配使得所述消隐时期保持得尽可能短。通过变化地调节所述消隐时期的开始便能实现这一点。
根据一种有利的实施方式如此地设置，如果所述衰减时间点和所述消隐时期的结束之间的时间差相对于一个参考值减小，则把所述消隐时期的开始提前。在这种情况下，所述时间差过小，并且必须把所述消隐时期的开始-其与关断时间点同时发生-挪到一个提前的、较早的时间点。相反，如果所述衰减时间点和所述消隐时期的结束-相电流重新接通的时间点-之间的时间差相对于一个参考值增大，则把所述消隐时期的开始挪到一个较晚的时间点。因此，无论是对于时间差减小的情况还是对于时间差增大的情况都提供了一种机构，其在考虑当前的状态条件或者系统条件的情况下用于所述消隐时期的适配。
作为与所述衰减时间点和所述消隐时期的结束之间的时间差比较的基础的参考值有利地表示一个系统量或者系统函数，然而它取决于电动机的转速。该参考值依赖于当前的转速地变化，特别地，以这种方式，该参考值随转速升高或者降低。参考值和电动机的转速之间的关系是线性的。
基本上，还可以想到对于电动机的另外的状态量或者运行量的依赖性，例如温度。
参考值既能够作为绝对的也能够作为相对的量来预先给定。在绝对量的情况下，所述参考值如上述涉及系统特有的值，其在必要时取决于电动机的一个状态量或者标识量，特别是电动机的转速。在相对量的情况下，所述参考值能够取决于先前的计算周期的值，其中，超过一个规定的百分比的相对偏差将引起所述消隐时期的开始的适配，相反地，低于百分比的阈值的偏差将不会引起适配，以致于所述消隐时期的开始保持不变。
能够以不同的方式来确定所述消隐时期的开始以之向提早的或者较晚的时间点移动的值。根据一种简单的实施方式如此设置，所述消隐时期的开始移动一个恒定的量。相反地，根据另外一种替代的有利的实施方式建议，所述消隐时期的开始移动一个可变的量，其特别地被确定为所述衰减时间点和所述消隐时期的结束之间的时间差的函数。示例性地，所述消隐时期的开始以之移动的量能够被确定为所述衰减时间点和所述消隐时期的结束之间的时间差的一小部分。
该方法以有利的方式在与电动机相关联的调节和控制装置中运行。在术语“电动机”之下还包括作为发电机使用的电机。
附图说明
从另外的权利要求、附图说明和附图中得知另外的优点和有利的实施方式，其中：
图1该附图表示一个坐标图，其具有在电动机通电期间的线电压、星点电压以及BEMF信号的时间相关的变化曲线。
具体实施方式
在该坐标图中示出三个具有电压值的变化曲线，它们在给电子换向的电动机通电时出现。曲线1表示在给电动机供电的星形电路中的线电压，曲线2表示星点电压，具有矩形信号形状的曲线3表示BEMF信号，它可以借助比较器来确定，其中，BEMF信号3作为输出信号施加在比较器上，将线电压1和星点电压2作为输入信号供给给该比较器。
为了实现无传感器的换向识别必须确定感生电压的过零点，这将根据BEMF信号3来进行。因为在通电期间BEMF信号3将通过相电流的重叠被干扰，所以必须以该消隐时期来中断相电流，这在时间点t1进行，它因此标记消隐时期的开始。然而，在关断通电后，为了排除BEMF信号3的干扰还必须等候电流的衰减。在衰减时间点t2相电流已经足够衰减，以致于在BEMF信号3的变化中不再出现任何显著的干扰。因此，衰减时间点t2和消隐时期的结束t3之间的时间间隔表示这样一个阶段，在该阶段内BEMF信号3不受相电流的影响。
时间点t3标记消隐时期的结束，该时刻出现过零点，这能够通过借助于BEMF信号3的沿来检测。通过在时间点t3消隐时期的结束，相电流将被重新接通。
为把时间点t1和t3之间的消隐时期保持得尽可能短，把消隐时期的开始t1变化地提前到一个较早的时间点或者推后到一个较晚的时间点。是否和在何时以及以哪个方向发生移动的决定取决于衰减时间点t2和消隐时期的结束t3之间的时间差Δt。如果该时间差相对于一个参考值减小，则把消隐时期的开始t1提前到一个较早的时间点。相反地，如果t2和t3之间的时间差Δt相对于一个参考值增大，则把开始t1设置在一个较晚的时间点。为与时间差Δt比较考虑的参考值优选是一个系统特有的函数，其取决于电动机的转速。
优选地，可变地确定消隐时期的开始t1的移动的高度，特别地，确定为t2和t3之间的时间差Δt的函数，例如作为时间差Δt的固定的一小部分。

Claims (9)

1.一种用于电子换向的电动机的无传感器的换向识别的方法，其中，为了检测过零点，将以消隐时期来中断相电流，其中，所述消隐时期的开始(t1)落在电流中断的时间点，并且所述消隐时期的结束(t3)落在电流接通的时间点，其中，根据互感电压(3)的变化，在所述消隐时期内确定一个表征所述相电流的衰减的衰减时间点(t2)并且将所述消隐时期的所述开始(t1)确定为在所述衰减时间点(t2)和所述消隐时期的所述结束(t3)之间的时间差(Δt)的函数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果在所述衰减时间点(t2)和所述消隐时期的所述结束(t3)之间的所述时间差(Δt)相对于一个参考值减小，则将所述消隐时期的所述开始(t1)移动至一个提前的时间点。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果在所述衰减时间点(t2)和所述消隐时期的所述结束(t3)之间的所述时间差(Δt)相对于一个参考值增大，则将所述消隐时期的所述开始(t1)移动至一个较晚的时间点。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述参考值取决于所述电动机的转速。
5.根据权利要求2到4中任一项所述的方法，其特征在于，根据先前的计算周期中的所述衰减时间点(t2)和所述消隐时期的所述结束(t3)之间的所述时间差(Δt)来形成所述参考值。
6.根据权利要求2到5中任一项所述的方法，其特征在于，所述消隐时期的所述开始(t1)移动一个量，所述量被确定为在所述衰减时间点(t2)和所述消隐时期的所述结束(t3)之间的所述时间差(Δt)的函数。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述消隐时期的所述开始(t1)被移动的所述量被确定为在所述衰减时间点(t2)和所述消隐时期的所述结束(t3)之间的所述时间差(Δt)的一小部分。
8.一种调节或控制装置，其用于执行根据权利要求1到8之一所述的方法。
9.一种电动机，尤其是在车辆中的或者在车辆的动力总成中的电动机，其具有根据权利要求8所述的调节或控制装置。
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