CN103828224A - 以降噪方式确定电动马达的转子的位置的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

数据存储装置存储施加到马达的脉宽调制信号的前一周期的转子的早先位置读数(S300)。接收当前周期的当前初始位置读数(S302)。基于前一周期的存储的早先位置读数中的至少一个确定当前周期的预测位置读数(S304)。数据处理器确定第一模式和第二模式的当前初始位置读数与预测位置读数之间的差值是否在一个或多个预设阈值的范围内(S306，S307)。如果第一模式的第一差值等于或小于第一预设阈值或者如果第二模式的第二差值等于或小于第二预设阈值，则数据处理器选择当前初始位置读数作为被验证的可靠最终位置读数(S308)。

Description

以降噪方式确定电动马达的转子的位置的方法和系统
本申请在35U.S.C.119(e)下主张2011年2月24日提出申请的美国临时申请第61/446,115号并且题目为“METHOD AND SYSTEM FORDETERMINING A PO SITION OF A ROTOR OF AN ELECTRIC MOTORWITH NOISE REDUCTION”的优先权。
技术领域
本发明涉及一种用于以降噪的方式确定电动马达中的转子的位置的方法和系统。
背景技术
电动马达可以由具有永磁体的转子和定子来表征，例如内部永磁体(IPM)电机或IPM同步电机。根据一些现有技术，用于确定转子或电机轴的位置的位置传感器或解算器(resolver)可能与干扰或破坏一个或多个位置读数的噪声相关联。如果解算器不是无刷解算器，则例如在解算器的电枢或刷子的电机械接口处可能会产生噪声。甚至无刷解算器或其它位置传感器可能会受到来自多个源的噪声的影响。例如，寄生或瞬时电机电磁场可能会被引入到传感器或电子硬件的紧邻电子元件。另外，逆变器中诸如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的电源开关的开关动作往往会将明显的电磁干扰或噪声引入到解算器位置信号。因此，噪声在一定程度上会导致不准确的位置读数的产生，施加到马达的控制信号往往时而不准确。因此，需要一种用于以降噪方式确定电动马达的转子的位置的改进的方法和系统。
发明内容
根据一个实施例，提供了一种用于以降噪方式确定电动马达中的转子的位置的方法和系统。数据存储装置存储施加到马达的脉宽调制信号的前一周期的转子的早先位置读数。接收当前周期的当前初始位置读数。基于前一周期的存储的早先位置读数中的至少一个确定当前周期的预测位置读数。预测位置读数包括第一模式的前一周期最终选定位置和第二模式的前一周期初始位置。处理模块或数据处理器确定以下中的一个或多个：(1)第一模式的当前初始位置读数与预测位置读数之间的第一差值是否在第一预设阈值的范围内；以及(2)第二模式的当前初始位置读数与预测位置读数之间的第二差值是否在第二预设阈值的范围内。如果第一模式的差值等于或小于第一预设阈值或者如果第二模式的第二差值等于或小于第二预设阈值，则处理模块或数据处理器选择当前初始位置读数作为被验证的可靠最终位置读数。另外，在一个示例性示例中，第一模式的预测位置读数将被选择为当前周期的最终位置。
附图说明
图1是用于以降噪的方式控制电动马达以用于位置感测的系统的一个实施例的方框图；
图2是与图1一致的电子数据处理系统的方框图；
图3是用于以降噪方式控制电动马达以用于位置感测的方法的第一实施例的流程图；
图4是用于以降噪方式控制电动马达以用于位置感测的方法的第二实施例的流程图；
图5是用于以降噪方式控制电动马达以用于位置感测的方法的第三实施例的流程图；
图6是用于以降噪方式控制电动马达以用于位置感测的方法的第四实施例的流程图；
图7是用于以降噪方式控制电动马达以用于位置感测的方法的第三实施例的流程图；以及
图8是用于以降噪方式控制电动马达以用于位置感测的方法的第四实施例的流程图。
具体实施方式
根据一个实施例，图1公开了用于控制马达117(例如，内部永磁体(IPM)电机)或另一个交流电机的系统。在一个实施例中，除了马达117以外，所述系统可以被称为逆变器或马达控制器。
系统包括电子模块、软件模块或两者。在一个实施例中，马达控制器包括用于支持一个或多个软件模块的软件指令的存储、处理或运行的电子数据处理系统120。电子数据处理系统120由图1中的虚线表示并在图2中被详细示出。
数据处理系统120联接到逆变器电路188。逆变器电路188包括半导体驱动电路，所述半导体驱动电路驱动或控制切换半导体(例如，绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或其它功率晶体管)以输出用于马达117的控制信号。此外，逆变器电路188联接到马达117。马达117与传感器115(例如，位置传感器、解算器或编码器位置传感器)相关联，所述传感器115与电机轴126或转子相关联。传感器115和马达117联接到数据处理系统120以例如提供反馈数据(例如，诸如ia、ib、ic的电流反馈数据)、初始位置信号、以及可能的反馈数据或信号。其它可能的反馈数据包括但不局限于绕组温度读数、逆变器电路188的半导体温度读数、三相电压数据或马达117的其它热或性能信息。
在一个实施例中，扭矩指令生成模块105联接到d-q轴电流生成管理器109(例如，d-q轴电流生成查找表)。d-q轴电流表示当在诸如马达117的矢量控制的交流电机的情况下适用时的直轴电流和交轴电流。d-q轴电流生成管理器109的输出和电流调节模块107(例如，d-q轴电流调节模块107)的输出被提供给求和器119。进而，求和器119的一个或多个输出(例如，直轴电流数据(id*)和交轴电流数据(iq*)被提供或联接到电流调节控制器111。
电流调节控制器111能够与脉宽调制(PWM)生成模块112(例如，空间向量PWM生成模块)通信。电流调节控制器111接收相应的d-q轴电流指令(例如，id*和iq*)和实际d-q轴电流(例如，id和iq)并输出用于输入到PWM生成模块112的相应的d-q轴电压指令(例如，Vd*和vq*指令)。
在一个实施例中，PWM生成模块112例如将直轴电压和交轴电压数据从两相数据表示转换成三相表示(例如，诸如Va*、Vb*和Vc*的三相电压表示)，用于马达117的控制。PWM生成模块112的输出联接到逆变器188。
逆变器电路188包括诸如切换半导体的电力电子器件，所述电力电子器件生成、修改和控制施加到马达117的脉宽调制信号或其它交变电流信号(例如，脉冲、方形波、正弦曲线、或其它波形)。PWM生成模块112将输入提供给逆变器电路188内的驱动级。逆变器电路188的输出级提供用于马达的控制的调制信号、脉宽调制信号、脉宽电压波形、电压信号或其它交变电流信号。在一个实施例中，逆变器188由直流(DC)电压总线供电。
马达117与传感器115(例如，解算器、编码器、速度传感器、或一个或多个位置传感器)相关联，所述传感器115估算电机轴126的角位置、电机轴126的转速或速度、和电机轴126的旋转方向中的至少一个。传感器115可以安装在电机轴126上或与电机轴126成一体。传感器115的输出能够与主处理模块114(例如，位置和速度处理模块)通信。在一个实施例中，传感器115可以联接到分别将模拟位置数据或速度数据转换成数字位置或速度数据的模-数转换器(未示出)。在其它实施例中，传感器115(例如，数字式位置编码器)可以为电机轴126或转子提供位置数据或速度数据的数字数据输出。
主处理模块114的第一输出(例如，马达117的位置数据和速度数据)被通信给变相器113(例如，三相至两相电流Park变换模块)，所述变相器将测量电流的相应三相数字表示转换成测量电流的相对应的两相数字表示。主处理模块114的第二输出(例如，速度数据)被通信给计算模块110(例如，调节电压与速度比值模块)。
感测电路124的输入联接到马达117的端子以用于至少感测直流(DC)总线(例如，可以将DC电源提供给逆变器电路188的高压DC总线)的被测量的三相电流和电压水平。感测电路124的输出联接到用于数字化感测电路124的输出的模-数转换器122。进而，模-数转换器122的数字输出联接到辅助处理模块116(例如，直流(DC)总线和三相电流处理模块)。例如，感测电路124与马达117相关联以用于测量三相电流(例如，施加到马达117的绕组的电流、感生到绕组中的反电势或两者)。
主处理模块114和辅助处理模块116的一些输出供给变相器113。例如，变相器113可以应用Park变换或其它换算公式(例如，本领域的普通技术人员所公知的适当的一些换算公式)以基于来自辅助处理模块116的数字三相电流数据和来自传感器115的位置数据将测量的电流的三相表示转换成电流的两相表示。变相器113模块的输出联接到电流调节控制器111。
主处理模块114和辅助处理模块116的其它输出可以联接到计算模块110(例如，调节电压与速度比值计算模块)的输入。例如，主处理模块114可以提供速度数据(例如，电机轴126每分钟转数)，而辅助处理模块116可以提供测量的直流电压的水平(例如，车辆的直流(DC)总线上)。为逆变器电路188供应电能的DC总线上的直流电压水平由于各种因素可能会波动或变化，所述因素包括但不限于外界温度、电池条件、电池充电状态、电池电阻或电抗、燃料电池状态(如果适用)、电动机负载状态、相应的电机扭矩和相对应的操作速度、以及车辆电气负载(例如，电驱动空气调节压缩机)。计算模块110作为中间部件连接在处理模块116与d-q轴电流生成管理器109之间。其中，计算模块110的输出可以调节或影响由d-q轴电流生成管理器109产生的电流指令以补偿直流总线电压的波动或变化。
转子磁体温度估算模块104、电流成形模块106、端子电压反馈模块108联接到d-q轴电流调节模块107或能够与d-q轴电流调节模块107通信。进而，d-q轴电流调节模块107可以与d-q轴电流生成管理器或求和器119通信。
转子磁体温度模块104估算或确定转子永磁体或磁体的温度。在一个实施例中，转子磁体温度估算模块104可以从内部控制变量计算、位于定子上的与定子热通信，或固定到马达117的壳体的一个或多个传感器估算转子磁体的温度。
在一个可选的实施例中，转子磁体温度估算模块104可以被位于定子上的与定子热通信，或固定到马达117的壳体的一个或多个传感器代替或可以根据位于定子上的与定子热通信，或固定到马达117的壳体的一个或多个传感器估算转子磁体的温度。
在另一个可选的实施例中，转子磁体温度估算模块104可以被安装在转子或磁体上的温度检测器(例如，联接到无线发送器的热敏电阻器或红外线热传感器)代替，其中所述检测器提供指示一个或多个磁体的温度的信号(例如，无线电信号)。
在一个实施例中，所述方法或系统可以以以下方式操作。扭矩指令生成模块105通过车辆数据总线118接收输入控制数据消息，例如，速度控制数据消息、电压控制数据消息或扭矩控制数据消息。扭矩指令生成模块105将接收到的输入控制消息转换成扭矩控制指令数据316。
d-q轴电流生成管理器109选择或确定与相应的扭矩控制指令数据和相应的检测到的电机轴126速度数据相关联的直轴电流指令数据和交轴电流指令数据。例如，d-q轴电流生成管理器109通过访问以下中的一个或多个选择或确定直轴电流指令、交轴电流指令：(1)使相应扭矩指令与相对应的直轴电流和交轴电流相关联的查找表、数据库或其它数据结构，(2)使相应扭矩指令与相对应的直轴电流和交轴电流相关联的一组二次方程或线性方程，或(3)使相应扭矩指令与相对应的直轴电流和交轴电流相关联的一组规则(例如，如果-则规则)。马达117上的传感器115有助于为电机轴126提供检测到的速度数据，其中主处理模块114可以将由传感器115提供的位置数据转换成速度数据。
电流调节模块107(例如，d-q轴电流调节模块)提供电流调节数据以基于来自转子磁体温度估算模块104、电流成形模块106和端子电压反馈模块108的输入数据调节直轴电流指令数据和交轴电流指令数据。
电流成形模块106可以基于一个或多个以下因子确定交轴(q轴)电流指令和直轴(d轴)电流指令的校正或初步调节：例如，马达117上的扭矩负载和马达117的速度。转子磁体温度估算模块104可以基于例如估算的转子温度变化生成q轴电流指令和d轴电流指令的二次调节。端子电压反馈模块108可以基于控制器电压指令与电压极限提供对d轴和q轴电流的三次调节。电流调节模块107可以提供考虑以下调节中的一个或多个的综合电流调节：初步调节、二次调节和三次调节。
在一个实施例中，马达117可以包括内部永磁体(IPM)电机或IPM同步电机(IPMSM)。与传统的感应电机或表面安装永磁体(SMPM)电机相比，IPMSM具有许多良好的优点，例如，高效率、高功率密度、宽恒定功率运转范围、以及无需维护。
传感器115(例如，轴或转子速度检测器)可以包括以下中的一个或多个：直流电机、光学编码器、磁场传感器(例如、霍尔效应传感器)、磁阻传感器和解算器(例如，无刷解算器)。在一种结构中，传感器115包括位置传感器，其中位置数据和相关联的时间数据被处理以确定电机轴126的速度或转速数据。在另一种结构中，传感器115包括速度传感器、或速度传感器与积分器的组合以确定电机轴的位置。
在又一种结构中，传感器115包括机械联接到马达117的电机轴126以确定电机轴126的速度的辅助紧凑型直流发电机，其中直流发电机产生与电机轴126的转速成比例的输出电压。在又一种结构中，传感器115包括具有光源的光学编码器，所述光源朝向联接到轴126的旋转对象发送信号并在光学检测器处接收反射或衍射信号，其中接收到的信号脉冲(例如，方形波)的频率可以与电机轴126的转速成比例。在另外的结构中，传感器115包括具有第一绕组和第二绕组的解算器，其中第一绕组被供给有交变电流，其中第二绕组中感生的电压随着转子的旋转的频率而变化。
在图2中，电子数据处理系统120包括电子数据处理器264、数据总线262、数据存储装置260、和一个或多个数据端口(268，270，272，274和276)。数据处理器264、数据存储装置260和一个或多个数据端口联接到数据总线262以支持数据处理器264、数据存储装置260和一个或多个数据端口之间或之中的数据的通信。
在一个实施例中，数据处理器264可以包括电子数据处理器、微处理器、微控制器、可编程逻辑阵列、逻辑电路、算术逻辑单元、专用集成电路、数字信号处理器、比例积分微分(PID)控制器或其它数据处理装置。
数据存储装置260可以包括用于存储数据的任何磁性、电子、或光学装置。例如，数据存储装置260可以包括电子数据存储装置、电子存储器、非易失电子随机存取存储器、一个或多个电子数据寄存器、数据锁存器、磁盘驱动器、硬盘驱动器、光盘驱动器等。虽然可以使用任意适当数量的数据端口，但是如图2所示，数据端口包括第一数据端口268、第二数据端口270、第三数据端口272、第四数据端口274和第五数据端口276。例如，每一个数据端口可以包括收发器和缓冲存储器。在一个实施例中，每一个数据端口可以包括任何串行或并行输入／输出端口。
在一个实施例中，如图2所示，第一数据端口268联接到车辆数据总线118。进而，车辆数据总线118联接到控制器266。在一种结构中，第二数据端口270可以联接到逆变器电路188；第三数据端口272可以联接到传感器115；第四数据端口274可以联接到模-数转换器122；以及第五数据端口276可以联接到端子电压反馈模块108。模-数转换器122联接到感测电路124。
在数据处理系统120的一个实施例中，扭矩指令生成模块105与电子数据处理系统120的第一数据端口268相关联或由所述第一数据端口268支持。第一数据端口268可以联接到车辆数据总线118，例如控制器区域网(CAN)数据总线。车辆数据总线118可以经由第一数据端口268将具有扭矩指令的数据总线消息提供给扭矩指令生成模块105。车辆的操作者可以经由诸如油门、踏板、控制器266或其它控制装置的用户接口生成扭矩指令。
在一些实施例中，传感器115和主处理模块114可以与数据处理系统120的第三数据端口272相关联或由所述第三数据端口272支持。
在一个实施例中，确定马达117中的转子的位置的系统包括数据存储装置260，所述数据存储装置用于存储施加到马达的脉冲宽度调制信号的前一周期的转子的多个早先位置读数。早先位置读数包括前一周期最终选定位置和前一周期初始位置。数据端口(例如，第三数据端口272)被构造成用于从传感器115接收当前周期的当前初始位置读数。数据处理器264适于在主处理模块114中运行软件指令以用于基于前一周期的多个存储的早先位置读数中的至少一个确定当前周期的预测位置读数。预测位置读数包括第一模式的前一周期最终选定位置和第二模式的前一周期初始位置。主处理模块114或数据处理器264适于确定第一模式和第二模式的当前初始位置读数和预测位置读数之间差值是否在预设阈值范围内。如果所述差值等于或小于预设阈值(例如，第一预设阈值、第二预设阈值或两者)，则主处理模块114或数据处理器264适于选择当前初始位置读数作为被验证的可靠最终位置读数。
在一种结构中，主数据处理模块114或数据处理器264适于通过当前初始位置读数与基于前一周期最终选定位置的预测位置之间的第一差值和基于当前初始位置读数的预测位置与前一周期初始位置之间的第二差值的估算来选择被验证的可靠最终位置读数。在另一种结构中，如果第一差值或第二差值小于或等于预设阈值，则主数据处理模块114或数据处理器264适于选择电流初始位置作为被验证的可靠最终位置读数。在又一种结构中，如果第一差值和第二差值中的每一个都大于预设阈值，则主数据处理模块114或数据处理器264适于选择基于前一周期最终选定位置的预测位置作为当前周期的被验证的可靠最终位置读数。在又一种结构中，如果第一差值和第二差值中的每一个小于或等于预设阈值，则主数据处理模块114或数据处理器264适于选择基于前一周期初始位置的预测位置作为当前周期的被验证的可靠最终位置读数。
图3公开了一种用于以降噪方式确定电动马达中的转子的位置的方法的第一实施例。如图4中所使用的，数据处理系统120所运行的任何步骤可以通过数据处理器264来执行，通过运行基于永久或非暂时地或其它方式存储在数据存储装置260中的软件指令(例如，主处理模块)。图3的方法以步骤S300开始。
在步骤S300中，数据存储装置260、数据处理系统120、或主处理模块114存储施加到马达117的脉宽调制信号的前一周期的转子的多个早先位置读数，其中早先位置读数包括前一周期最终选定位置和前一周期初始位置。
在步骤S302中，数据处理系统120或主处理模块114接收当前周期的当前初始位置读数。例如，传感器115提供当前周期(例如，施加到马达117的脉宽调制信号的脉冲)的当前初始位置读数。
在步骤S304中，数据处理系统120或主处理模块114基于前一周期的多个存储的早先位置读数中的至少一个确定当前周期的预测位置读数。进一步地，预测位置读数包括第一模式的前一周期最终选定位置和第二模式的前一周期初始位置。
可以根据可以交替或合并应用的各种过程执行步骤S304。在第一过程下，数据处理系统120或主处理模块114基于来自前一周期的存储的早先最终位置读数和来自前一周期的早先速度读数确定当前周期的预测位置读数。在第二过程下，数据处理系统120或主处理模块114以下面的适用于第一模式和第二模式的公式确定当前周期的预测位置读数：
Pos_pred_2=Pos_1+Spd_read_1*P1，
其中Pos_pred_2是当前周期的预测位置读数，Pos_1是前一周期的早先初始位置读数，Spd_red_1是来自前一周期的早先速度读数，而P1是前一周期与当前周期的位置读取时间之间的时间差。
对于第一模式来说，公式被如下地重写：
Pos_pred_2a=Pos_1a+Spd_read_1*P1，
其中Pos_pred_2a是基于前一周期初始位置的当前周期的预测位置读数，Pos_1a是前一周期的早先初始位置读数，Spd_read_1是前一周期的早先速度读数，以及P1是前一周期与当前周期的初始位置读取时间之间的时间差。
对于第二模式，由以下公式确定当前周期的预测位置读数：
Pos_pred_2b=Pos_1b+Spd_read_1*P1，
其中Pos_pred_2b是基于前一周期最终选定位置的当前周期的预测位置读数，Pos_1b是前一周期的最终选定位置读数，Spd_read_1是前一周期的早先速度读数，以及P1是前一周期与当前周期的初始位置读取时间之间的时间差。
在步骤S306中，数据处理器264、数据处理系统120、或主处理模块114确定第一模式的当前初始位置读数与预测位置读数之间的第一差值是否在第一预设阈值的范围内。当前初始位置读数通常由传感器115提供。例如，前一周期初始位置数据和前一周期最终选定位置数据可以通过主处理模块114存储在传感器115处或存储在数据存储装置260中。第一预设阈值可以被限定为角度测量或位移(例如，单位为度或弧度)。第一预设阈值可以通过经验测试来确定，或者可以被建立为应用于电动马达117的一些相应模型或结构的相应公差。虽然其它第一预设阈值落入本文结尾处的权利要求的保护范围内，但是在一个示例中，第一预设阈值包括相对于定子的转子旋转的±3电角度的公差。
在步骤S307中，数据处理器264、数据处理系统120、或主处理模块114确定第二模式的当前初始位置读数与预测位置读数之间的第二差值是否在第二预设阈值的范围内。当前初始位置读数通常由传感器115提供。例如，前一周期初始位置数据和前一周期最终选定位置数据可以通过主处理模块114存储在传感器115处或存储在数据存储装置260中。第二预设阈值可以被限定为角度测量或位移(例如，单位为度或弧度)。第二预设阈值可以由经验测试确定，或者可以被建立为应用于电动马达117的一些相应模型或结构的相应公差。虽然其它第一预设阈值落入本文结尾处的权利要求的保护范围内，但是在一个示例中，第二预设阈值包括相对于定子的转子旋转的±3电角度的公差。
在步骤S308中，如果第一模式的第一差值等于或小于第一预设阈值，或如果第二模式的第二差值等于或小于第二预设阈值，则数据处理器264、数据处理系统120、或主处理模块114选择当前初始位置读数作为当前周期(例如，PWM周期)的被验证的可靠最终位置读数。否则，数据处理器264、数据处理系统120、或主处理模块114基于所述差值选择其它数据(例如，基于前一周期最终选定位置的预测位置或基于前一周期初始位置读数的预测位置)作为被验证的可靠位置读数，如以下更详细的所述。
虽然其它预设阈值落入本文结尾处的权利要求的保护范围内，但是在一个示例中，第一预设阈值和第二预设阈值每一个都可以包括相对于定子的转子旋转的±3电角度的公差。在一种结构中，虽然第一预设阈值和第二预设阈值可以被单独调节或独立于彼此设定，但是第一预设阈值可以被设定为等于第二预设阈值。
图4公开了用于以降噪方式确定电动马达中的转子的位置的方法的第二实施例。图3和图4中类似的附图标记表示类似的步骤或过程。除了图4的方法还包括步骤S310之外，图4的方法类似于图3的方法。
在步骤S310中，如果第一模式的第一差值大于第一预设阈值并且如果第二模式的第二差值大于第二预设阈值，则数据处理器264、数据处理系统120或主处理模块114选择第一模式的预测位置作为当前周期(例如，当前PWM周期)的最终选定位置读数。在一种结构中，虽然第一预设阈值和第二预设阈值可以被单独调节或独立于彼此设定，但是第一预设阈值可以被设定为等于第二预设阈值。
图5公开了用于以降噪方式确定电动马达中的转子的位置的方法的第三实施例。图3和图5中类似的附图标记表示类似的步骤或过程。
图5的方法以步骤S300开始。在步骤S300中，数据存储装置260、数据处理系统120、或主处理模块114存储施加到马达117的脉宽调制信号(PWM)的前一周期的转子的多个早先位置读数，其中早先位置读数包括前一周期最终选定位置和前一周期初始位置。
在步骤S302中，数据处理系统120或主处理模块114接收当前周期的当前初始位置读数。例如，传感器115提供当前周期(例如，施加到马达117的脉宽调制信号的脉冲)的当前初始位置读数。
在步骤S400中，数据处理系统120或主处理模块114根据第一模式或第二模式基于前一周期的存储的早先位置读数确定当前周期(例如，脉宽调制(PWM)周期)的预测位置读数。进一步地，预测位置读数包括第一模式的前一周期最终选定位置和第二模式的前一周期初始位置。例如，数据处理系统120或主处理模块114可以将早先位置读数存储在数据存储装置260中。
在可选的实施例中，数据处理系统120或主处理模块114基于前一周期的存储的早先位置读数和前一周期的早先速度读数确定当前周期的预测位置读数。因此，结合图4中的步骤S304所述的公式可以应用到步骤S400。
在步骤S402中，数据处理系统120或主处理模块114确定早先位置读数(基于早先位置读数)中的至少一个与当前初始位置读数之间的差值(例如，第一差值、第二差值或两者)是否在预设阈值(例如，第一预设阈值或第二预设阈值)的范围内。例如，数据处理系统120或主处理模块114可以从数据存储装置260取出早先位置读数以用于与从传感器115接收到的当前初始位置读数进行比较。在步骤S402以及文献中的其它地方，所述差值可以表示第一差值、第二差值或两者。
图5的方法使用一个或多个预设阈值。术语“预设阈值”可以表示第一预设阈值、第二预设阈值或两者中的任一个。例如，预设阈值可以包括第一预设阈值和第二预设阈值。虽然其它预设阈值落入本文结尾处的权利要求的保护范围内，但是在一个示例中，第一预设阈值和第二预设阈值每一个都可以包括相对于定子的转子旋转的±3电角度的公差。在一种结构中，虽然第一预设阈值和第二预设阈值可以被单独调节或独立于彼此设定，但是任何预设阈值可以被设定为近似等于任何另一个预设阈值。
步骤S402在图5中由虚线表示，该虚线包围步骤S404和步骤S406。在一个实施例中，步骤S402可以由用于在第一模式中进行确定的步骤S404和用于在第二模式中进行确定的步骤S406来实施。在步骤S404中，在第一模式中，数据处理系统120或主处理模块114确定当前初始位置读数与基于早先最终选定位置的预测位置之间的第一差值是否大于第二预设阈值。例如，数据处理系统120或主处理模块114可以从数据存储装置260取出基于早先最终选定位置的预测位置以用于与从传感器115接收到的当前初始位置读数进行比较。
在步骤S406中，在第二模式中，数据处理系统120或主处理模块114确定当前初始位置读数与基于早先初始位置读数的预测位置之间的第二差值是否大于第二预设阈值。
在步骤S408中，如果所述差值(例如，第一差值、第二差值或两者)等于或小于预设阈值，则数据处理系统120或主处理模块114选择当前初始位置读数作为被验证的可靠位置读数，或者数据处理系统120基于第一差值和第二差值的估算选择另一个被验证的可靠位置。可以根据可以交替或合并应用的各种技术实施步骤S408。
在第一技术下，如果第一差值或第二差值分别等于或小于第一预设阈值或第二预设阈值，则数据处理系统120或主处理模块114选择当前初始位置读数作为当前周期(例如，脉宽调制周期)的被验证的可靠位置读数。
在第二技术下，虽然第一预设阈值和第二预设阈值可以被单独调节或独立于彼此设定，但是第一预设阈值可以被设定为近似等于第二预设阈值。
在第三技术下，数据处理系统120或主处理模块114通过当前初始位置读数与基于前一周期最终选定位置的当前预测位置之间的第一差值和当前初始位置读数与基于前一周期初始位置的当前预测位置之间的第二差值的估算选择当前周期的被验证的可靠最终位置读数。
在第四技术下，如果第一差值大于第一预设阈值并且如果第二差值大于第二预设阈值，则数据处理系统120或主处理模块114选择预测位置(基于早先最终选定位置读数)作为当前周期(例如，当前PWM周期)的被验证的可靠最终位置读数。
除了图6的方法用步骤S407代替步骤S408并且增加步骤S409之外，图6的方法类似于图5的方法。图5和图6中类似的附图标记表示类似的过程或步骤。
在步骤S407中，如果第一差值等于或小于第一预设阈值或如果第二差值等于或小于第二预设阈值，则数据处理系统120、数据处理器264或主处理模块114选择当前初始位置读数作为被验证的可靠位置读数。在一种结构中，虽然第一预设阈值和第二预设阈值可以被单独调节或独立于彼此设定，但是第一预设阈值可以被设定为大致等于第二预设阈值。
在步骤S409中，如果第一差值和第二差值两者每一个都大于预设阈值，则数据处理系统120、数据处理器264或主处理模块114选择基于(前一周期)的早先最终选定位置读数的预测位置作为当前周期(例如，当前PWM周期)的被验证的可靠最终位置读数。例如，如果第一差值大于第一预设阈值并且如果第二差值大于第二预设阈值，则数据处理系统120、数据处理器264或主处理模块114选择基于早先最终选定位置读数的预测位置作为当前周期(例如，当前PWM周期)的被验证的可靠最终位置读数。
除了图7的方法包括另外的步骤S502和S504之外，图7的方法类似于图3的方法。类似的附图标记表示图3和图5中类似的步骤或过程。
步骤S300、步骤S302、步骤S304、步骤S306和步骤S308在以上结合图3被描述。
在步骤S502中，数据处理系统120、数据处理器264或主处理模块114检测预测位置是否被连续用作被验证的可靠位置超过最大计数。数据处理系统120或主处理模块114可以包括用于在时间周期期间(例如，经由数据处理器264)跟踪最大计数的计数器。可以根据多个PWM脉冲循环或根据数据时钟或计时时钟限定时间周期。
在步骤S504中，如果预测位置被连续用作被验证的可靠位置超过最大计数，则数据处理系统120、数据处理器264或主处理模块114切断或重置控制器、数据处理器264或数据处理系统120，其中最大计数是大于三的正整数。在一个实施例中，超过最大计数的计数可以指示处理器264正在从传感器115接收错误数据(例如，转子速度数据)或数据处理器264或数据存储装置260的一个或多个寄存器包括马达的电机轴的错误位置或速度数据。
除了图8的方法包括另外的步骤S602、S604和S606之外，图8的方法类似于图3的方法。类似的附图标记表示图3和图8中类似的步骤或过程。
步骤S300、步骤S302、步骤S304、步骤S306和步骤S308在以上结合图3被描述。
在步骤S602中，数据处理系统120、数据处理器264、主处理模块114、或传感器115使相应的时间戳记与早先初始位置读数和当前初始位置读数相关联。例如，传感器115可以对每一个当前位置读数盖上时间戳记并且主处理模块114可以取出早先位置读数和相关联的时间戳记。
在步骤S604中，数据处理系统120、数据处理器264或主处理模块114基于相关联的相应时间戳记确定早先初始位置读数与当前初始位置读数之间的时间差。
在步骤S606中，当数据处理系统120或脉宽调制生成模块112改变经由逆变器电路188施加到马达117的脉宽调制切换频率以控制马达117时，调节用于计算预测位置的时间周期。
如果传感器115包括不是无刷解算器的解算器，则这里的方法和系统例如更好地适于减小或最小化解算器的电枢或刷子的电机械接口处产生的电磁噪声的有害影响。进一步地，这里的方法和系统有助于在数据处理系统120中降低来自寄生或瞬时马达电磁场的电磁噪声，这些电磁噪声可以被引入到传感器或电子硬件的相邻电子元件中。所述方法和系统更好地适于减小电磁噪声，否则电磁噪声会导致转子位置的不准确位置读数；因此，提高了通过逆变器施加到马达的控制信号的精度。
已经描述了优选的实施例，显而易见的是可以在不背离如所附权利要求中限定的本发明的保护范围的情况下可以进行各种修改。

Claims (22)

1.一种确定马达中的转子的位置的方法，所述方法包括以下步骤：
存储施加到马达的脉宽调制信号的前一周期的转子的多个早先位置读数，所述早先位置读数包括前一周期最终选定位置和前一周期初始位置；
接收当前周期的当前初始位置读数；
基于前一周期的存储的所述多个早先位置读数中的至少一个确定用于当前周期的预测位置读数，所述预测位置读数包括用于第一模式的前一周期最终选定位置和用于第二模式的前一周期初始位置；
确定用于第一模式的当前初始位置读数与预测位置读数之间的第一差值是否在第一预设阈值的范围内；
确定用于第二模式的当前初始位置读数与预测位置读数之间的第二差值是否在第二预设阈值范围内；以及
在第一模式的第一差值等于或小于第一预设阈值或第二模式的第二差值等于或小于第二预设阈值的情况下，选择当前初始位置读数作为当前周期的被验证的可靠最终位置读数。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
在第一模式的第一差值大于第一预设阈值并且第二模式的第二差值大于第二预设阈值的情况下，选择第一模式的预测位置作为当前周期的最终选定位置读数。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
通过当前初始位置读数与基于前一周期最终选定位置的当前预测位置之间的第一差值和当前初始位置读数与基于前一周期初始位置的当前预测位置之间的第二差值的估算，选择当前周期的被验证的可靠最终位置读数。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述选择步骤还包括以下步骤：
在第一差值和第二差值中的至少一个小于或等于所述第一差值和所述第二差值相应的第一预设阈值和第二预设阈值的情况下，选择当前初始位置作为当前周期的被验证的可靠最终位置读数。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述选择步骤还包括以下步骤：
在第一差值和第二差值两者都大于所述第一差值和所述第二差值相应的第一预设阈值和第二预设阈值的情况下，选择基于前一周期最终选定位置的预测位置作为当前周期的被验证的可靠最终位置读数。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
检测预测位置是否被连续用作被验证的可靠最终位置超过最大计数；以及
在预测位置被连续用作被验证的可靠最终位置超过最大计数的情况下，切断或重置控制器，其中最大计数是大于三的正整数。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：
使相应的时间戳记与前一周期初始位置读数和当前周期初始位置读数相关联；
基于相关联的相应时间戳记确定前一周期初始位置读数与当前周期初始位置读数之间的时间差；以及
当变化的脉宽调制切换频率被施加到马达以控制马达时，调节用于预测位置计算的时间周期。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，当前周期的预测位置读数的确定是基于前一周期的存储的早先位置读数和前一周期的早先速度读数的。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，由以下公式确定第一模式的当前周期的预测位置读数：
Pos_pred_2a=Pos_1a+Spd_read_1*P1，
其中Pos_pred_2a是基于前一周期初始位置的当前周期的预测位置读数，Pos_1a是前一周期的早先初始位置读数，Spd_read_1是前一周期的早先速度读数，以及P1是前一周期和当前周期的初始位置读取时间之间的时间差。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，由以下公式确定第二模式的当前周期的预测位置读数：
Pos_pred_2b=Pos_1b+Spd_read_1*P1，
其中Pos_pred_2b是基于前一周期最终选定位置的当前周期的预测位置读数，Pos_1b是前一周期的最终选定位置读数，Spd_read_1是前一周期的早先速度读数，以及P1是前一周期和当前周期的初始位置读取时间之间的时间差。
11.一种以降噪方式确定马达中的转子的位置的方法，所述方法包括以下步骤：
存储施加到所述马达的脉宽调制信号的前一周期的转子的多个早先位置读数，所述早先位置读数包括前一周期最终选定位置和前一周期初始位置；
接收脉宽调制信号的当前周期的当前初始位置读数；
根据第一模式或第二模式、基于前一周期的存储的所述多个早先位置读数中的至少一个确定当前周期的预测位置读数，其中第一模式使用前一周期最终选定位置，并且其中第二模式使用前一周期初始位置；
确定基于早先位置读数的预测位置中的至少一个与当前初始位置读数之间的差值是否在预设阈值的范围内；以及
在所述差值等于或小于预设阈值的情况下，选择当前初始位置读数作为当前周期的被验证的可靠最终位置读数。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，确定所述差值是否在预设阈值的范围内的步骤还包括以下步骤：
在第一模式下，确定当前初始位置读数与基于早先最终选定位置的预测位置之间的第一差值是否大于作为所述预设阈值的第一预设阈值；
在第二模式下，确定当前初始位置读数与基于早先初始位置读数的预测位置之间的第二差值是否大于作为所述预设阈值的第二预设阈值。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述选择步骤还包括以下步骤：
在第一差值小于或等于第一预设阈值的情况下或者在第二差值等于或小于第二预设阈值的情况下，选择当前初始位置读数作为当前周期的被验证的可靠最终位置读数。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述选择步骤还包括：
在第一差值和第二差值每一个都大于预设阈值的情况下，选择第一模式或第二模式的预测位置作为当前周期的验证的可靠最终位置读数。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括以下步骤：
在第一差值和第二差值每一个都大于预设阈值的情况下，选择基于早先最终选定位置读数的预测位置作为当前周期的被验证的可靠最终位置读数。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述选择步骤还包括以下步骤：
在第一差值小于或等于第一预设阈值的情况下或者在第二差值小于或等于第一预设阈值的情况下，选择当前初始位置作为当前周期的被验证的可靠最终位置读数。
17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述选择步骤还包括以下步骤：
在第一差值和第二差值中的每一个都小于或等于预设阈值的情况下，选择基于前一周期初始位置的预测位置作为当前周期的被验证的可靠最终位置读数。
18.一种确定马达中的转子的位置的系统，所述系统包括：
数据存储装置，用于存储施加到马达的脉宽调制信号的前一周期的转子的多个早先位置读数，所述早先位置读数包括前一周期最终选定位置和前一周期初始位置；
数据端口，用于从传感器接收当前周期的当前初始位置读数；
数据处理器，用于在主处理模块内运行软件指令以用于基于前一周期的存储的所述多个早先位置读数中的至少一个确定当前周期的预测位置读数，预测位置读数包括第一模式的前一周期最终选定位置和第二模式的前一周期初始位置，主处理模块适于确定第一模式和第二模式的当前初始位置读数和预测位置读数之间的差值是否在预设阈值的范围内，主处理模块适于在所述差值等于或小于预设阈值的情况下选择当前初始位置读数作为被验证的可靠最终位置读数。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，主数据处理模块适于通过当前初始位置读数与基于前一周期最终选定位置的预测位置之间的第一差值和基于当前初始位置读数的预测位置与前一周期初始位置之间的第二差值的估算选择所述被验证的可靠最终位置读数。
20.根据权利要求18所述的系统，其中，主数据处理模块适于在第一差值或第二差值中的至少一个小于或等于预设阈值的情况下选择当前初始位置作为被验证的可靠最终位置读数。
21.根据权利要求18所述的系统，其中，主数据处理模块适于在第一差值和第二差值中的每一个都大于预设阈值的情况下选择基于前一周期最终选定位置的预测位置作为当前周期的被验证的可靠最终位置读数。
22.根据权利要求18所述的系统，其中，主数据处理模块适于在第一差值和第二差值中的每一个都小于或等于预设阈值的情况下选择基于前一周期初始位置的预测位置作为当前周期的被验证的可靠最终位置读数。
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