CN105515467B - 用于修正旋转角信号的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于修正旋转角信号的方法，尤其涉及一种用于用至少一个传感器修正传感器信号的方法，其中，传感器被构造用于，为电动马达的转子的已确定的角位置发出一个已确定的信号，其中，根据传感器的信号执行电动马达的供电的换向，其中，为至少一个传感器的已确定的信号储存一个针对角位置的修正值，其中，该修正值在换向时被顾及到。

Description

用于修正旋转角信号的方法
技术领域
本发明涉及一种用于用至少一个传感器修正传感器信号的方法、一种评估线路以及一种电动马达。
背景技术
由现有技术公知不同类型的角度感知原理，它们实现了针对马达的复杂的控制方法的足够高的角度分辨能力。不过这种系统相对较贵或基于机械的情况不能以简单的方式集成在每一个驱动系统中。为此，也存在用于电动马达的转子的旋转角检测的成本低廉且能方便地集成的技术方案作为备选。在电动车中例如在电动马达内部装有三个霍尔开关，以便实现电动马达的换向。这种角度系统的分辨能力受到霍尔传感器的信号边沿的数量的限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供用于修正旋转角的一种线路和一种方法。
本发明的这个技术问题通过按照本发明的方法、按照本发明所述的评估线路以及按照本发明所述的电动马达解决。本发明还给出了有利的实施形式。
所说明的方法的一个优势在于，改善了旋转角的识别。这一点由此被达到，即，至少一个针对角位置的修正值被储存以及在电动马达换向时被顾及到。通过顾及到修正值可以平衡基于有缺陷的传感器信号获得的错误的角位置。
在一种实施形式中，修正值的至少一部分被作为恒定不变的修正值储存。恒定不变的修正值可以例如与传感器关于预先确定的位置的错误定位相关。在安装时，传感器，特别是霍尔传感器，例如不是被精确地安装在预定的位置上，而是参考已确定的角位置相对转子略微错开了一个错误角地被安装。这种相对转子的错误定位可以在安装之后借助相应的测试方法获得以及储存针对传感器的相应的修正值。
在另一种实施形式中，修正值的至少一部分由与发动机的转速和/或扭矩相关的误差构成。这个误差可以通过实验根据不同的转速和扭矩工况获得以及被相应地储存。因此误差可以在转子的旋转角检测时根据在旋转角检测时在评估传感器信号时的不同的转速和/或扭矩被顾及到。由此也实现了在检测转子的旋转角时的更进一步的精确化。
所说明的方法能在检测转子的旋转角时补偿误差以及提供一个经修正的角度信号。因此尽管是例如借助三个霍尔传感器的成本低廉的角度检测系统，仍提供了关于转子的位置的精确的角度信息。因此可以更为精确地计算和执行电动马达的换向。因此提高了电驱动器的效率以及所输出的扭矩具有更小的不均衡。
在一种实施形式中，根据电动马达的运行工况获得修正值，其中，尤其是顾及到了电动马达的转速和/或扭矩。以这种方式可以精确地确定修正值。
在另一种实施形式中计算修正值。为此保存相应的计算方法和公式，用它们借助转速和/或扭矩可以获得修正值。
在另一种实施方案中可以借助表格或借助特性曲线根据转速和/或扭矩来获得修正值。表格和/或特性曲线例如通过实验获得。尤其可以为每一个传感器，尤其为传感器信号的每一个上升或下降的边沿保存相应的修正值。
附图说明
下文中借助附图详细说明本发明。附图中：
图1是带有控制线路的电动马达的示意图；
图2三个传感器的理想的信号变化曲线的示意图；
图3是线路的一种实施形式的示意图；并且
图4示出传感器的真实的信号变化曲线。
具体实施方式
图1在示意图中示出了一种布置，其有电动马达1、控制线路2、换向器线路3、传感器装置4和评估线路6。电动马达1可以例如在电动车中用作驱动马达。电动马达1例如被构造成三相的或三线的EC马达。对电动马达1而言示出了仅一个定子，其带有三个在电气方面错开各120°的相绕组。所属的永磁的转子没有被示出。在所示的例子中，相绕组按照星形线路布线，不过其中，相绕组的一种三角形线路也是可行的。相绕组通过相接头与构造成半导体桥的换向器线路3连接。换向器线路3包括六个功率半导体，这六个功率半导体由控制线路2、更确切地说根据转动位置、也就是说根据转子的机械的旋转角被提供给控制信号。此外，将一个扭矩信号7输送给控制线路2，扭矩信号顾及到了用于影响马达力矩的控制线路2。
为了产生磁的定子旋转场，通过控制线路2由此在分别循环交替的组合中操控换向器线路3的功率半导体，办法是，使绕组接头与直流电源8的正的或负的终端连接，或者高阻抗地与直流电源8隔离。为了获得转子的旋转角，设传感器装置4。传感器装置4具有第一、第二和第三传感器9、10、11。第一、第二和第三传感器9、10、11可以例如构造成霍尔传感器的形式。三个传感器9、10、11错开120°地围绕转子的电气的转轴布置。因此可以借助三个传感器9、10、11分别检测转子的至少一个确定了的旋转角120°、240°和360°。在霍尔传感器的情况下，每一个传感器都可以确定转子的至少两个旋转角、一个通过上升的边沿确定并且一个通过下降的边沿确定。
图2在示意图中示出了第一传感器9的理想的第一信号变化曲线12和第二传感器10的理想的第二信号变化曲线13以及第三传感器11的理想的第三信号变化曲线14。信号变化曲线12、13、14与转子的电动旋转角相关地绘出。在旋转角为0°时，第一传感器9具有从高电平到低电平的转化，也就是说具有下降的边沿。第二传感器10的第二信号变化曲线13处于高电平。第三传感器11的第三传感器变化曲线14处于低电平。在角为60°时，第三信号变化曲线14随上升的边沿从低电平上升到高电平。在旋转角为120°时，第二信号变化曲线13随下降的边沿从高电平下降到低电平。在角为180°时，第一信号变化曲线12随上升的边沿从低电平上升到高电平。在角为240°时，第三信号变化曲线14随下降的边沿从高电平下降到低电平。在角为300°时，第二信号变化曲线13随上升的边沿从低电平上升到高电平。在360°时，同时也是转子的新一次的电转动的0°时，第一信号变化曲线12随下降的边沿从高电平下降到低电平。因此可以借助信号变化曲线12、13、14的上升的和下降的边沿检测转子的六个限定的旋转角位置。
图3示出了针对一种带有评估线路6和控制线路2的线路的实施形式。评估线路6具有一种角度检测装置15。第一、第二和第三传感器9、10、11的第一、第二和第三信号变化曲线12、13、14被输送给该角度检测装置15。此外，评估线路6还具有第一和/或第二修正块16、17。在第一修正块16中，优选为每一个，特别是为传感器9、10、11中的至少一个保存一个关于传感器信号的至少一个上升的和/或下降的边沿的角位置的恒定不变的修正值。因此可以例如在传感器参考预定的角位置相对转子定位时平衡不精确。这种不精确可以在安装之后借助测试方法获得以及被写入相应的存储器中。恒定不变的修正值致力于为信号边沿分配转子的实际的旋转角。
此外，可以根据所选择的实施形式额外地或取代第一修正块16地设置第二修正块17。第二修正块17包含控制线路2的一个控制信号22。根据控制信号22，第二修正块17针对传感器9、10、11中的至少一个为信号的至少一个上升的和/或下降的边沿获得了一个修正值，该修正值与控制信号22，特别是与电动马达的转速和/或扭矩相关。为此，储存相应的修正表格或特性曲线，它们根据转速和/或扭矩储存至少针对一个，特别是全部三个传感器的信号变化曲线的上升的和/或下降的边沿的修正值。此外，可以使用相应的计算程序，第二修正块用它们可以根据转速和/或根据扭矩，也就是说根据控制信号22计算出了一个针对至少一个，特别是全部三个传感器的信号变化曲线的上升的和/或下降的边沿的修正值。
若使用两个修正块16、17，那么设置相应的加法单元19、20、21，用它们可以为传感器的信号变化曲线的每一个边沿完成修正值的相加。修正值可以无维度地作为因子或例如已经作为修正角度被储存或在第二修正块17中被计算。
角度检测装置15根据信号变化曲线12、13、14，特别是根据信号变化曲线12、13、14的边沿以及由第一和/或第二修正块16、17提供的相应的修正值获得了转子的一个经修正的旋转角。经修正的旋转角23被转递给控制线路2。
图3在示意图中示出了一个针对角度修正算法的实施形式。在图中示出的块可以在硬件或软件中被实现。如已经阐释的那样，修正角可以由静态的和动态的部分组成。静态的部分在第一修正块16中被准备好。动态的部分由第二修正块17根据当前针对换向的控制数据获得。
所说明的方法可以例如导致，取代由图2阐释的理想的信号变化曲线12、13、14，使用真实的信号变化曲线，如在图4中所示的那样。在此，例如第三信号变化曲线14的第一上升的边沿从理论上的角60°移到65°。此外，第二信号变化曲线13的第一下降的边沿从旋转角120°移动到经修正的旋转角115°。此外，第一信号变化曲线 12的第一上升的边沿从理论上的旋转角180°移到实际上的旋转角190°。信号变化曲线12、13、14的下降的或上升的边沿以类似的方式移动。这意味着，评估线路6在第三传感器11的第三信号变化曲线14的上升的边沿上不是将60°的角，而是65°的角转递给控制线路2。同样在识别到第二信号变化曲线13的下降的边沿时，不是将一个120°的角，而是将一个110°的角转递给控制线路2。同样为信号变化曲线12、13、14的其它的边沿预定相应地经修正的旋转角或由评估线路6计算相应地经修正的旋转角。
因此可以例如在三个传感器中,特别是三个霍尔传感器中在一张修正表格中储存总共六个修正值,其中,根据转速和扭矩为每一个传感器针对上升的和下降的信号边沿储存各一个修正值。
所说明的方法或所说明的系统可以使用在任意类型的电动马达中,特别是电动车或例如用于自行车的轮毂马达中。在电动车领域中例如使用BSD马达。

Claims (8)

1.用于用至少一个传感器修正传感器信号的方法，其中传感器被构造用于为电动马达的转子的已确定的角位置发出一个已确定的信号，其中根据传感器的信号执行电动马达的供电的换向，其中为所述至少一个传感器的已确定的信号储存一个针对所述角位置的修正值，其中该修正值在换向时被顾及到，所述修正值的至少一部分被用作恒定不变的修正值并且所述修正值的至少另一部分由电动马达的运行工况相关的误差构成。
2.按权利要求1所述的方法，其中，所述恒定不变的修正值与传感器的错误定位相关。
3.按权利要求1或2所述的方法，其中，为传感器的信号确定转子的旋转角，其中在电动马达运行期间为传感器的信号测量实际的旋转角，并且其中将实际测得的旋转角与已确定的旋转角的偏差作为偏移值保存并在所述换向时顾及到。
4.按权利要求1或2所述的方法，其中，修正值根据电动马达的运行工况获得。
5.按权利要求1或2所述的方法，其中，修正值根据电动马达的运行工况获得，其中顾及到电动马达的转速和/或扭矩。
6.按权利要求4所述的方法，其中，计算出或者借助表格或借助特性曲线获得修正值。
7.评估线路，其被构造用于实施按前述权利要求任一项所述的方法。
8.电动马达，带有按权利要求7所述的评估线路。
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