CN104604119B - 用于确定在机动车离合器操纵系统中的电动机位置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定尤其在机动车辆的离合器操纵系统中的电动机的位置的方法，其中所述电动机的转子的位置信号由在所述电动机的旋转轴线的外部设置在所述电动机定子上的传感器接收，所述位置信号关于所述电动机的位置由评估单元评估。为了避免在带端处对电动机的位置调节，在所述转子的静止状态中所述转子被加载电压，并且与所述转子的位置相对应的响应与所述电动机的换向相关联。

Description

用于确定在机动车离合器操纵系统中的电动机位置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定尤其在机动车辆的离合器操纵系统中的电动机的位置的方法，其中电动机的转子的位置信号由在电动机的旋转轴线的外部设置在电动机的定子上的传感器接收，所述位置信号关于电动机的位置由评估单元评估。
背景技术
在现代的机动车辆中、尤其是在轿车中，越来越多地使用自动化的离合器，如在DE10 2011 014 936 A1中所描述的。使用这样的离合器具有改进行驶舒适度的优点并且引起：能够更频繁地在具有大的传动比的挡位中行驶。在此所使用的离合器在液压的离合器系统中使用，在所述液压的离合器系统中，由电换向式电动机驱动的电动液压促动器经由液压管路与离合器连接。
为了正确地换向，电动机具有传感器，所述传感器在促动器运行期间检测电动机的位置。特别地，在传感器设置在电动机的旋转轴线外部的电动机中，高的位置分辨率是必要的。但是电动机的转子仅具有有限数量的极对，能够从所述极对中使用预设数量的边沿用于位置确定。为了位置确定，能够使用不同的传感器、例如霍尔开关、线性传感器或者增量传感器。无传感器地控制电动机也是可以考虑的。当然，所有的传感器都具有缺点。
因此，在霍尔开关中存在下述缺点：电动机不能够任意地定位并且传感器信号的分辨率仅是有限的。在线性传感器中模拟信号的传输是非常容易受到干扰的，其中借助于电平的信号传输在转速高的情况下是缓慢的。具有无传感器的控制装置的高动态的伺服驱动机构为了测量转子位置需要许多时间。高分辨率的增量传感器具有下述缺点：在接通供给电压之后不存在增量与电动机的换向时间点的关联性。
为了改进车辆中的行驶舒适度，转子的由传感器测量的位置必须在离合器操纵系统的制造的带端处被校正。在此，尤其传感器关于转子的机械位置在带端处被校正。
发明内容
本发明因此基于如下目的，给出一种用于确定电动机的位置的方法，其中能够避免在带端处相对于电动机的转子调节传感器。
根据本发明，所述目的通过如下方式实现：在转子的静止状态中，该转子被加载电压，并且与转子的位置相对应的响应与电动机的换向相关联。由于该方法，系统在施加电压之后自主地校正，使得该校正也能够在已经在机动车辆中构造的系统中执行。因此能够取消相对于电动机的转子在带端调节传感器。
在一个设计方案中，电动机的所有三个相都被加载测试电压脉冲，并且评估单元评估对电动机的所有三个相的响应，由此推断出电动机的当前位置。通过以测试电压脉冲加载电动机，可靠地确定静止状态中的转子的位置。在此能够取消动态地控制转子。因此也能够使用高分辨率的增量传感器用于检测电动机的位置。对于随后调控电动机而言所需要的信息在测量体与增量信息相关联之后使用。
在一个变型形式中，电动机的三个相中的电流曲线被评估作为响应。根据该电流曲线可确定：电动机位于哪种换向状态中。从该被检测到的换向信息中借助于换向模式确定对电动机的控制。
在一个改进方案中，电动机的响应与传感器的零位相关联。通过所描述的开始例程，电动机与换向时间点的何种关联性是已知的。通过开始例程同时确保了引用传感器信号。在紧接着对电动机的测量运行中，由于确定零点，换向和位移测量仅经由传感器信号来执行。
有利的是，电动机的位置通过设置在转子上的测量体来表征，所述测量体的位置改变被评估为响应信号，其中优选使用围绕转子的具有预设数量的磁体的磁传感环作为测量体，所述磁体具有交替的磁化方向。因为该磁传感环沿着轴向方向牢固地固定在转子上，所以通过评估磁体的交替的磁化方向能够明确地确定转子的位置。
在一个改进方案中，通过给电动机的三个相中的至少一个进行最大程度地通电在电动机的静止状态中迫使电动机沿着优先方向对准。当在确定关于换向的转子的位置的情况下的精确度应极其高时，尤其实施对电动机的相进行这种所谓的“硬通电”。
有利的是，电动机的三个相在转子的静止状态中通过任意的通电模式来通电，由此电动机占据优先位置并且在电动机的该优先位置中，零位与优选构成为增量传感器的传感器相关联。通过以所述通电模式来加载，电动机沿着任意方向运动并且保持在如下位置中，所述位置相应于基于通电模式的换向。该位置因此被识别为零位。因为所述通电模式是已知的，所以也能够有意义地确定其它换向。
在一个设计方案中，使用阻塞换向作为通电模式。使用阻塞换向作为通电模式具有下述优点：对于电动机的继续运行而言，接下来的换向模式是已知的。
在另一个实施方式中，传感器的分辨率是可以自由选择的。因此能够简单地调整脉冲的数量，所述脉冲由用于电动机的位移改变的传感器计数。因此仅需要软件中的改变而不需要硬件改变。
有利的是，在学习例程中执行转子的位置与换向的关联，所述学习例程在机动车辆中构造的电动机初始化时实现。由于该学习例程，电动机的位置与换向的关联能够在每次接通机动车辆的点火时实现，使得确保了高度精确的位置关联总是可能的从而高度精确的位移测量是可能的。
附图说明
本发明允许大量的实施方式。其中一个应根据在图样中所示出的附图来详细阐述。
附图示出：
图1示出用于操纵自动化的摩擦离合器的离合器操纵系统的简化的视图；
图2示出具有磁传感环的、电动机的转子的一部分；
图3示出增量信号与换向的关联性的一个实施例。
具体实施方式
在图1中简化地示出用于自动化的离合器的离合器操纵系统1。离合器操纵系统1在机动车辆的动力传动系中与摩擦离合器2相关联并且包括主缸3，所述主缸经由也称为压力管路的液压管路4与从动缸5连接。在从动缸5中，从动活塞6可往复运动，所述从动活塞经由操纵机构7并且在插入轴承8的条件下操纵摩擦离合器2。
主缸3可经由连接开口与补偿容器9连接。主活塞10在主缸3中是可运动的。活塞杆11始于主活塞10，所述活塞杆可沿着主缸3的纵向延伸与主活塞10一起平移运动。主缸3的活塞杆11经由丝杠12与电动的伺服驱动机构13耦联。电动的伺服驱动机构13包括构成为换向的直流电动机的电动机14和评估单元15。丝杠12将电动机14的旋转运动转换为活塞杆11或者主缸活塞10的纵向运动。摩擦离合器2因此通过电动机14、丝杠12和主缸3以及从动缸5自动地操纵。在电动的伺服驱动机构13中集成有传感器16。
图2示出电动机14的转子17中的一部分，所述转子在其环周上由磁传感环18围绕。磁传感环18在此是测量体并且包括预设数量的磁极N或S，所述磁极在360°上彼此排列地分布。在存在例如11个磁极的情况下预设22个极过渡部，所述极过渡部引起构成为增量传感器的传感器16的切换信号的产生。磁传感环18与转子17抗扭地连接，而感应磁传感环18的传感器16例如固定在电动机14的未进一步示出的定子上。
在当前的实例中，对于转子的位置检测而言使用快速的增量传感器、例如AMR传感器、如AS5311。传感器16的输出信号优选经由A/B信号路径来传输，如在图3a中所示出的那样。两个霍尔传感器扫描通过磁传感环18改变的磁场并且在此发送传感器信号，所述传感器信号形成每一个信号路径A或B。信号路径A、B以90°彼此电相移，这相应于半个脉冲。使用这两个信号路径A和B具有下述优点：避免信号传输路径中的干扰或者在出现干扰的情况下使得传感器16的输出信号的可信度测试是可能的。除此之外因此可简单地检测转子的运动方向。
传感器16的输出信号在此直接被读入到微处理器的中断-输入端上，所述中断-输入端定位在评估单元15中并且所述中断-输入端对每个信号路径A、B的传感器信号的边沿进行计数。每第x个中断触发阻塞换向，其中中断的数量取决于脉冲的数量，传感器16在每个换向步骤提供所述脉冲的数量。在正弦换向的情况下，脉冲数量被换算为电角度并且由此计算正弦控制。
这样的偏轴传感器系统以极其高的分辨率或精度来工作并且能够通过使用标准传感器16实现快速且安全的数据传输。通过使用磁传感环18，使用成本适宜的磁体材料，这降低了电动机14的制造成本。
在图3b中示出标准阻塞换向BK。电动机14的三个相U、V、W在此由三个霍尔传感器检测，其中霍尔传感器在传感器16的内部并排地以磁传感环18的极宽N、S的间距设置。传感器16在阻塞换向周期中对信号路径A的或者信号路径B的预设的固定的整数数量的信号沿进行计数。在阻塞换向时，电动机14被控制为，使得一个相U、V、W总是无电流的，而其它的两个相U、V、W是通电的。
为了使电动机位置与理想的换向位置相关联，在将电动机14安装到机动车辆中之后使用起动过程作为一次例程用于确定转子位置。该学习例程不对机动车辆的正常运行中的性能产生任何影响，因为在正常运行期间，仅使用传感器16，所述传感器评估通过磁传感环18展开的磁场的由于转子的运动引起的改变。
此外应描述用于引用关于换向时间点的转子位置的两种方法。在这两种方法中，开始例程在转子的静止状态中在接通电压供给之后开始。在第一实施例中，电动机13的所有三个相被加载测试电压脉冲。通过评估单元15评估电动机14的所有三个相U、V、W中的响应功能。特别地，检测电动机14的三个相U、V、W中的电流曲线作为响应功能。为了能够测量每个相U、V、W中的电流曲线，需要电动机14的每个相U、V、W中的电流测量电阻。根据所检测到的电流上升，因此可明确地确定电动机14的转子17具有哪个位置。传感器16的位置起始时设置在转子17的该已知的位置上或者设有所计算出的偏移，使得确保了转子位置与换向的明确的关联。因此得到理想的换向点。下一个换向步骤，传感器信号的边沿中的间距在物理上通过磁传感环18的以及传感器16的所描述的构造来预设。因此能够根据所阐述的电流测量来确定处于哪个换向相中并且电动机14具有哪个位置，因为如在图3b中所示出的那样，电流在不同的相之间流动。
借助于其能够检测转子位置的精确度取决于不同的因素、例如发动机相的电感、测试电压脉冲的或其测量的精确度。
如果在确定关于换向的转子位置时的精确度通过第一方法而不足，那么接下来应用第二方法。在执行电动机14的相U、V、W的所谓的“硬通电”的第二方法中，必要的是，从第一方法中已知转子17的大致位置。在此已知处于哪个换向步骤中就足够了。通过“硬通电”迫使电动机14的转子17对准，所述硬通电意味着，最大的电流被施加到相U、V、W中的至少一个上。为此三个相U、V、W借助于一种通电模式、优选阻塞换向来通电。在阻塞换向时，因此任意地施加阻塞换向模式中的一种并且等待电动机14的响应。无负载的电动机14在此以小的旋转角沿着未知方向运动。如果沿着所期望的方向产生电动机14的旋转，那么施加紧接着的阻塞换向模式并且在再次正确的旋转时出发点在于：电动机14此时处于其优先位置中。该优先位置在传感器16中被配属为零位，由此已知理想的换向点。如果不出现所期望的旋转方向，那么施加另一个阻塞换向模式，直至出现所期望的方向。
在根据第二实施例的阻塞通电的情况下，对转子17施以第一换向模式。在此相U不引导电流，而相V被加载正电流并且相W被加载负电流。这意味着，相V的电流流到相W中。根据这种通电，电动机14对准到这样的位置中，在所述位置中霍尔传感器发送比特设计(Bitdesign)001(图3b)。因此换向模式可靠地与转子位置相关联。
传感器的关于磁极N、S的分辨率能够在特定的步骤中自由地选择，由此传感器16的分辨率能够相应匹配于现有的应用情况的要求，而不需要硬件改变。由于所实现的高的分辨率以及快速的信号检测和传输，在电动机14的每个运行状态中不仅正弦换向是可能的而且阻塞换向也是可能的。
附图文字列表
1 离合器操纵系统
2 摩擦离合器
3 主缸
4 液压管路
5 从动缸
6 从动活塞
7 操纵机构
8 轴承
9 补偿容器
10 主活塞
11 活塞杆
12 丝杠
13 伺服驱动机构
14 电动机
15 评估单元
16 传感器
17 转子
18 磁传感环

Claims (9)

1.一种用于确定在机动车辆的离合器操纵系统中的电动机的位置的方法，其中所述电动机(14)的转子(17)的位置信号由在所述电动机(14)的旋转轴线的外部设置在所述电动机(14)的定子上的传感器(16)接收，所述位置信号关于所述电动机(14)的位置由评估单元(15)评估，
其特征在于，在所述转子(17)的静止状态中所述转子被加载电压，并且与所述转子(17)的位置相对应的响应与所述电动机(14)的换向相关联，并且所述电动机(14)的三个相(U，V，W)在静止状态中以任意的通电模式来通电，由此所述电动机(14)占据优先位置，并且在所述电动机(14)的所述优先位置中，零位与构成为增量传感器的传感器(16)相关联。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电动机(14)的所有三个相(U，V，W)被加载测试电压脉冲，并且所述评估单元(15)评估对所述电动机(14)的所述三个相(U，V，W)的所述响应，由此推断出所述电动机(14)的当前位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述电动机(14)的所述三个相(U，V，W)中的电流曲线被评估作为响应。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述响应与所述传感器(16)的零位相关联。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述电动机(14)的位置通过设置在所述转子(17)上的测量体(18)来表征，所述测量体的位置改变被评估作为响应信号，其中使用围绕所述转子(17)的具有预设数量的磁体(N，S)的磁传感环(18)作为测量体(18)，所述磁体具有交替的磁化方向。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过给所述电动机(14)的所述三个相(U，V，W)中的至少一个进行最大程度地通电在所述电动机(14)的静止状态中迫使所述电动机(14)沿着优先方向对准，所述优先方向根据所述测量体(18)来限定。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用阻塞换向作为通电模式。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述传感器(16)的分辨率是能够任意选择的。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在学习例程中实现所述转子(17)的位置与换向进行关联，所述学习例程在所述机动车辆中构造的所述电动机(14)初始化的情况下执行。
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