CN105814405A - 用于测量转子参数的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量转子参数的设备(1)，其具有：?与转子或定子无相对转动地连接的增量大小具体化元件(11)，其具有增量标记(12)，?与所述增量大小具体化元件相对置地布置的增量大小传感器(15)，当所述增量大小具体化元件与所述转子无相对转动地连接时，所述增量大小传感器布置在所述定子上，并且，当所述增量大小具体化元件与所述定子无相对转动地连接时，所述增量大小传感器布置在所述转子上，?和评估单元(30)，其中，所述设备具有测时器(40)，该测时器在增量标记每次从所述增量大小传感器旁经过时被复位并且重新开启，并且，其中，所述评估单元根据所述测时器的值来确定转子参数用于所述转子的中间转动位置，所述中间转动位置位于所述转子的两个转动位置之间，所述两个转动位置相应于两个相邻的增量标记(12.1，12.2)，所述转子先后从这两个相邻的增量标记旁经过。此外，本发明涉及一种用于测量转子参数的方法以及一种用于减小转子的转动不均衡性的方法。

Description

用于测量转子参数的设备和方法

技术领域

本发明涉及用于测量转子参数的设备和方法、尤其混合模块的电动机(E-Motor)的转子的转子参数的设备和方法。

背景技术

为了测量混合化驱动系中的电机的转子位置，使用根据磁阻原理或者涡流原理的分解器。这些测量系统求取转子极相对于定子极的相对角度(极角)。由于机械结构(大数量的测量线圈和极)和物理测量原理，在时间角度分辨率方面出现较高的量级，所述较高的量级在根据时间进行区别(计算当前的转动速度和由此计算当前的转速)时导致大的误差。此外，这样的分解器非常昂贵。

发明内容

因此，本发明提出这样的任务，改进转子参数的测量，尤其提高准确性和降低相应测量设备的成本。

该任务尤其通过用于测量一个转子参数或多个转子参数的设备解决，其中，所述设备具有：

-与转子或定子无相对转动地连接的增量大小具体化元件，其具有增量标记，

-与所述增量大小具体化元件相对置地布置的增量大小传感器，当所述增量大小具体化元件与所述转子无相对转动地连接时，该增量大小传感器布置在所述定子上，并且，当所述增量大小具体化元件与所述定子无相对转动地连接时，该增量大小传感器布置在所述转子上，

-和评估单元，

其中，

所述设备具有测时器，该测时器设置为、优选被编程为用于由于增量标记从所述增量大小传感器旁的每次经过而被复位并且重新开启，

并且其中，所述评估单元设置为用于，根据所述测时器的值来确定用于所述转子的一中间转动位置的转子参数，所述中间转动位置位于第一转动位置和第二转动位置之间，其中，所述转子在第一增量标记经过的第一时间点时具有所述第一转动位置并且所述转子在与所述第一增量标记相邻的第二增量标记经过的第二时间点时具有所述第二转动位置。

此外，该任务尤其通过用于测量一个转子参数或多个转子参数的方法解决，包括以下步骤：

-感测与转子或定子无相对转动地连接的增量大小具体化元件的增量标记从与所述增量大小具体化元件相对置的增量大小传感器旁的经过，当所述增量大小具体化元件与所述转子无相对转动地连接时，所述增量大小传感器布置在所述定子上，并且，当所述增量大小具体化元件与所述定子无相对转动地连接时，所述增量大小传感器布置在所述转子上；

其中，进一步执行以下步骤：

-使评估单元的测时器由于第一增量标记从所述增量大小传感器旁经过而开启，其中，所述转子在所述第一增量标记经过的时间点时具有第一转动位置；

-使所述测时器由于与所述第一增量标记相邻的第二增量标记经过而复位和开启，其中，所述转子在所述第二增量标记经过的时间点时具有第二转动位置；

-根据所述测时器的值来确定用于所述转子的一中间转动位置的转子参数，所述中间转动位置位于所述第一转动位置和所述第二转动位置之间。

由此，首次能够确定也用于转子、优选电动机转子、优选混合模块电动机转子的如下所述转动位置的转子参数，所述转动位置位于探测到增量标记经过的转动位置之间。由此显著地提高测量的准确性。优选，通过这种准确的测量、尤其转子转速的准确测量，借助于电机执行反向激励(混合化驱动系中的有效减振)，这以特别有效的方式通过准确测量才可能。

因此，本发明说明了一种用于准确地测量当前的转子转速和优选(初始)相对角度的新式传感器构想。此外，介绍一种用于基于转速测量和标记还更准确地确定绝对转子角度的方法。

优选，转子参数为一值，该值描述转子的物理状态、尤其有关转子相对于定子的位置/取向或运动的状态。优选，转子参数为转动角度α或转动角速度或转速或转动角度加速度

-例如转子角度Φ[°](在当前转子位置及相对于参考转子位置的转动位置之间的角度，其中，360°相当于转子的一整转)、基于转子角度的瞬时或者平均转子角速度转子转速N[s^-1]、转子角度加速度

-或者例如电机、例如电动机的极角(在当前转子位置及相对于参考转子位置的转动位置之间的角度，其中，360°相当于转子的一整转被极对数P分，例如，在两个极对的情况下，极角＝360°的转动相当于转子的半转，即转子角度＝180°的转动)、基于转子角度的瞬时或者平均极角速度 极转速n[s^-1](极角速度被360°除)、极角加速度

在转子角度和极角度和极对数P之间存在这样的关系：

优选，具有增量标记的增量大小具体化元件为可借助于传感器测量的标志，所述标志具有优选周期性地在标志内部重复的增量标记。优选，在(规律的)增量标记之间存在相等的间距。所述增量标记具有或者为例如周期性重复的线条标志(例如黑/白)、孔、齿部(例如齿面)或沟纹、磁化部或涂覆部，所述磁化部或涂覆部产生例如磁性地、光学地或者电容地区分的周期性区域。优选，增量标记为仅一个这样的标记，所述标记可通过传感器识别为增量标记。优选，所述标记布置在转子的与转子无相对转动地连接的构件自身的径向面或者轴向面上。优选，增量大小具体化元件在360°极角的转动(即绕极对一转)以内具有多个增量标记。

优选，增量大小传感器为用于感测增量标记从增量大小传感器的安装地点旁经过的传感器。所述增量大小传感器例如为光学传感器(例如在线条标志或孔作为增量标记的情况下)或者电感传感器，在所述电感传感器中通过增量标记的经过而感应出电流(例如在沟纹/齿部、磁化部的情况下)或者为间距传感器(例如在沟纹/齿部的情况下)。

优选，对增量标记的经过的感测借助于对例如感应电流的阈值评估、优选借助于晶体管-晶体管逻辑电路(TTL电路)进行，如果增量标记处于增量大小传感器的测量区域中，所述晶体管-晶体管逻辑电路发出例如“高”信号，并且，如果两个增量标记之间的区域处于增量大小传感器的测量区域中，所述晶体管-晶体管逻辑电路发出“低”信号。

优选，评估单元设置用于接收和评估增量大小传感器的传感器信号。优选，所述评估单元具有TTL电路、特别优选替代地或者附加地具有比较器、完全特别优选替代地或附加地具有计算单元。优选，评估单元设置用于接收或读出测时器的值并且使计数器复位和开启。优选，评估单元设置用于执行以下所提到的计算的一部分或全部。

优选，测时器为计数器，所述计数器从计数器复位和开启的时间点起根据优选高频的节拍持续提高或者持续降低计数器值。优选，所述计数器为软件计数器，优选所述软件计数器以计算单元的节拍产生节拍并且随着每个节拍而使计数器值的变化以一所确定的保持不变的值提高。

优选，在增量标记每次从增量大小传感器旁经过之后的复位和重新开启意味着，测时器复位，即例如将测时器置于零，并且，一旦增量标记(例如齿部的齿)由于转子转动而经过增量大小传感器并且因此传感器的信号改变允许探测到新经过的增量标记，则重新开启测时器。例如，一旦齿面穿过所定义的径向阈值，则传感器信号触发TTL信号。TTL信号的上升的脉冲波前缘以恒定的时间步距开启高频的软件计数器。在穿过下一个上升的TTL脉冲波前缘时存储计数器读数并且重新开启计数器。

优选，转动位置为转子相对于定子的位置。当例如在0°和在5°上分别存在一个增量标记并且在其间不存在增量标记，从而0°和5°上的增量标记相邻时，则中间转动位置例如为具有2.5°或2.3°或2.6745°的转子角度的转子位置。

根据测时器的值确定用于转子中间转动位置的转子参数优选包含对一转动位置和/或从一转动位置出发的转动速度或转动加速度的估计或预计，在该转动位置上已确定了增量标记的经过。优选确定多个不同的转子参数。

为此，优选首先借助于测时器来测量所述经过的时间点之间的时间差、优选测量两个相邻增量标记的所述经过的时间点之间的时间差的探测，例如，其方式是，考虑如下所述的计数器值作为时间差，计数器在复位之前具有所述计数器值作为最后的值。接着，由时间差和对用于一确定角度范围的增量标记数量(例如30个增量标记用于360°)的认识，在如下所述的时间上计算平均转动速度，在所述时间上，从在第一增量标记之前从传感器旁经过的增量标记转动至这两个增量标记中的第一增量标记。优选，这通过公式进行

$\stackrel{\·}{\mathrm{\α}}(t_1-t_0)=\frac{{\mathrm{\α}}_1-{\mathrm{\α}}_0}{t_1-t_0}---\left(G1\right)$

其中，

转动速度[°/s](例如在考虑另外的示例值的情况下：12°/0.1s或120°/s)，

t₀：在第一增量标记之前从传感器旁经过的增量标记经过的时间点(例如计数器读数，例如通常由于复位而为0)，

t₁：第一增量标记经过的时间点(例如计数器读数，例如100，由此，在考虑例如1kHz的节拍式的情况下得出0.1s的时间差)

α₀：在时间点t₀的转动角度(例如0°)，

α₁：在时间点t₁的转动角度(例如12°)。

角度差α₁-α₀例如由对用于一确定角度范围的增量标记数量的认识(例如在30个增量标记用于360°的情况下得出12°的角度差)已知。优选α为Φ或例如，使用两个TTL脉冲波前缘结合对齿距的认识来计算两个齿(齿到齿)之间的优选平均的转速。优选，通过每个增量标记例如齿的经过来重新计算转速。

优选，优选在考虑计算出的转动速度的情况下计算用于在第一增量标记和与第一增量标记相邻的第二增量标记之间的一中间转动位置的转子参数。优选，优选根据以下预测公式进行对用于一中间转动位置的转动角度的确定

$\mathrm{\α}\left(t^{*}\right)=\mathrm{\α}\left(t_1\right)+\stackrel{\·}{\mathrm{\α}}(t_1-t_0)\·(t^{*}-t_1),---\left(G2\right)$

特别优选根据以下公式

$\mathrm{\α}\left(t^{*}\right)=\mathrm{\α}\left(t_1\right)+\stackrel{\·}{\mathrm{\α}}(t_1-t_0)\·(t^{*}-t_1)+\frac{1}{2}\stackrel{\·\·}{\mathrm{\α}}(t_1-t_0)\·{(t^{*}-t_1)}^2,---\left(G3\right)$

其中，

t^*：转子位于中间转动位置的时间点，

转子的加速度(转动速度对时间的导数)，

α(t₁)：在时间点t1的转动角度。

时间点t0，t1和t^*分别通过测时器例如计数器已知。特别优选，对用于所述中间转动位置的转动速度和/或转动加速度的确定例如通过对用于所述中间转动位置的转动角度的一阶或二阶时间求导来进行。优选α为Φ，特别优选为优选替代地或者附加地，对所述中间转动位置上的转动加速度的确定通过对转矩传感器的转矩的评估来进行。

因此，优选通过转速传感装置由两个增量标记例如齿之间的、优选平均的转速(和优选由转速和传感器上的力矩平衡所求取的平均加速度)来估计在任意的中间转动位置例如齿隙之内未来要产生的角度。优选，这种角度估计根据每个增量标记例如齿来更新，所述增量标记代表准确的角度平衡。在两个齿之间进行估计和更新促成高的角度准确性。

在另一种根据本发明的设备中，所述评估单元设置为用于借助于一电动机的至少一个电感率测量来确定一绝对转动角度作为转子参数，所述电动机与转子耦合或者所述转子属于所述电动机。

在另一种根据本发明的方法中，借助于一电动机的至少一个电感率测量来确定一绝对转动角度作为转子参数，所述电动机与转子耦合或者所述转子属于所述电动机。

由此能够实现初始的绝对角度测量，所述绝对角度测量在接通传感器时已经提供用于绝对转动角度、尤其绝对极角的值而不需要校准运行。通过这种信息、尤其通过绝对极角例如可以实现电机从静止状态出发的、从开始就有效的转换。

优选，绝对转动角度(例如绝对转子角度或绝对极角，用于求取在接通时转子极相对于定子极的相对角度位置)的初始角度测量借助于接通设备时的阻抗测量来进行。

绝对转动角度为例如绝对转子角度(0至360°，就转子一整转而言绝对的)或者绝对极角(0至360°，就转子转动360°/P而言绝对的，P＝极对数)。

定子在转子转速为0rpm情况下的电感率为转子角度的函数。例如，为了确定绝对转动角度，将正弦形的测试电压调制到定子绕组的三个相位中。由电压答复求取阻抗。由阻抗连同对测试电压频率的认识来确定感应率进而确定转动角度。这种方法提供两个偏移180°的角度信息。为了推断出实际的转动角度，优选短时间地植入正的d-电流并且接着短时间地植入负的d-电流(q-电流几乎为零)，其中，在转子固定的坐标系中，d为电流的实部且q为电流的虚部。然后，通过观测感应率推断出单义的转子角度。

在另一种根据本发明的设备中，所述设备附加地具有优选无相对转动地与增量大小具体化元件连接的绝对大小具体化元件以及与所述绝对大小具体化元件相对置地布置的绝对大小传感器。

在另一种根据本发明的方法中，附加地执行以下步骤：

-借助于优选与增量大小具体化元件无相对转动地连接的绝对大小具体化元件以及与绝对大小具体化元件相对置地布置的绝对大小传感器来测量绝对转动角度。

由此，以与阻抗测量相比附加或替代的方式能够实现初始的绝对角度测量。

优选，绝对转动角度(例如绝对转子角度或者绝对极角，用于求取在接通时转子极相对于定子极的相对角度位置)的初始的角度测量在接通时借助于绝对大小传感器进行、优选借助于间距测量进行。

优选，绝对大小具体化元件具有离散的绝对标记、特别优选在如下所述区域中连续的绝对大小，在所述区域中对绝对值编码，所述绝对标记或绝对大小可通过绝对大小传感器读出或测量出。例如，绝对大小具体化元件具有间距大小(例如编码轮廓)、可视觉地评估的代码盘或者电容式、电感式或者磁性编码。优选，所述绝对大小具体化元件在轴向上与增量大小具体化元件并列地布置在编码轮的径向面上或者在径向上在增量大小具体化元件内部或者外部布置在与转子动力学地、优选无相对转动地连接的构件的或者转子自身的轴向面上。在此，优选，绝对大小具体化元件例如编码轮廓对所述绝对角度和优选对关于电极的转动方向编码。优选，绝对大小具体化元件的最小值和最大值对的数量等于电机的极对数(例如编码轮廓的最大/最小对的数量＝电机的极对数)。虽然这导致不能够确定单义的绝对转子角度，但是可以确定单义的极角并且这具有较高的准确性(例如在编码轮廓的径向调制程度相同的情况下)。优选，绝对大小具体化元件、尤其编码轮轮廓这样构成，使得可探测转动方向。例如，(直到跳跃区域的)间距大小在一个方向上总是减小并且在另一个方向上总是增加。

优选，绝对大小传感器设置用于由绝对标记确定绝对转动角度、优选也确定转动方向，或者发出信号，评估单元借助于所述信号确定绝对转动角度、优选也确定转动方向。

优选，借助于增量标记进行对用于一转动位置的转子参数的确定，或者附加地根据绝对转动角度进行对用于一中间转动位置的转子参数的确定。例如，在时间点t1时的绝对转动角度作为G2和G3中的α(t₁)使用。附加地，优选借助于对齿距的认识还更准确地确定α(t₁)。例如，借助于绝对大小具体化元件来识别绝对转动角度的准确性Δa(例如±1°)小于识别增量标记的准确性Δr(例如±0.5°)。借助于在一增量标记经过的时间点时能够以Δa(例如±1°)的不准确性测量的绝对转动角度(例如39.8°)和对增量标记划分Δi(例如360°/100标记，第一标记在0°)的认识的组合来确定α(t₁)(例如根据

$\mathrm{\α}\left(t_1\right)=R\left(\frac{\widetilde{\mathrm{\α}}\left(t_1\right)}{\mathrm{\Δ}i}\right)\·\mathrm{\Δ}i+\mathrm{\Δ}r---\left(G4\right)$

其中，R(x)为向下一个整数取整的取整算符。例如，得到更准确的绝对转动角度39.6°±0.5°替代之前的39.8°±1°)。当例如绝对转动角度的测量在其准确性方面限于传感器公差和/或编码公差、例如编码轮廓的间距公差时，这是特别有利的。

在另一种根据本发明的设备中，绝对大小具体化元件具有编码轮廓并且绝对大小传感器为设置用于测量到编码轮廓的间距的间距传感器。

在另一种根据本发明的方法中，绝对转动角度的测量借助于作为绝对大小传感器存在的间距传感器和绝对大小具体化元件的编码轮廓之间的间距测量来进行。

间距传感器与编码轮廓结合的使用是一种用于角度测量的、简单的、成本便宜的解决方案，因为间距传感器可作为功能完整的单元有利地获得并且可以简单以及灵活地使用。优选，所述设备适合于无接触的角度测量，其方式是，现有的间距传感器设置用于无接触地测量到大小具体化元件的间距。

优选，所述设备具有一个或多个间距传感器，其中，现有的间距传感器设置用于测量到编码轮廓的间距并且将用于所测量的间距的值作为信号发出，其中，当编码轮廓布置在转子上时，现有的间距传感器布置在定子上，或者当编码轮廓布置在定子上时，现有的间距传感器布置在转子上。当存在仅一个间距传感器时，现有的间距传感器的命名涉及所述一个现有的间距传感器。

优选，编码轮廓为一构件，该构件关于转子的转动轴线优选借助于一平面将与角度有关的径向和/或轴向间距大小具体化(verkoerpert)。例如，该平面具有作为轮廓的表面，该表面具有根据转子角度位置而变化的、到转动轴线的径向间距或者到轴向固定点的轴向间距。优选，编码轮廓具有最大值和最小值，在所述最大值和最小值中，间距大小为最大和最小，特别优选，由最大值和最小值组成的对的数量等于电动机的极对数量。优选，最大值与最小值直接相邻具有一跳跃作为过渡。例如，编码轮廓为优选环形的盘/(空心)圆柱，其外部和/或内部的壳面将与角度有关的大小具体化为轮廓，或者所述编码轮廓为具有特定地选择的一个或多个表面形状、例如外部和/或内部轮廓的自由形状(或者说自由形状构件)，所述自由形状将与角度有关的大小具体化为轮廓。替代地或者附加地，所述大小例如可以通过盘或者圆柱或者自由形状的上侧和/或下侧(轴向的端面)来具体化。

作为间距传感器，例如可以是具有以下测量原理的一种或者一种任意的组合的间距传感器：电感的、光学的(例如红外或激光)、声学的、电容的、霍尔间距传感器、三角测量法。也可以是具有触摸感应器的间距传感器，所述触摸感应器扫描编码轮廓并且由其机械的形变或者偏移确定间距测量变量。特别优选的是商业上可用的间距传感器。优选，间距传感器设置用于测量在转子静止状态时和转动时到编码轮廓的间距。间距传感器发出这样的信号，优选所述信号与到编码轮廓的间距成比例。优选，对信号进行数字编码用于进一步使用。优选，为发出信号所必需的电路技术集成在间距传感器中，例如集成在传感器的电路板上或者集成在传感器的构件壳体中。因此，电路技术的花费转移到传感器中并且在没有因使用而异的电路技术花费的情况下获得与角度有关的信号。根据应用而定，该信号为电压、电流或数字信号。优选，现有的间距传感器与编码轮廓相对置。例如，间距传感器与轴向地布置的编码轮廓位于轴向的直线上(即相对于转动轴线平行的直线)并且在编码轮廓径向地布置的情况下，所述编码轮廓与间距传感器位于径向的直线上。优选，传感器的发送和/或接收用于间距测量的测量信号的区域、即测量头指向编码轮廓。

优选，到编码轮廓的间距为间距传感器和编码轮廓之间的距离、特别优选为间距传感器和编码轮廓之间的最短距离。

在另一种根据本发明的设备中，增量大小传感器和绝对大小传感器相互错开在45°至<180°的范围内的角度。

因此，在测量绝对转动角度时借助于绝对大小传感器特别有效地降低测量误差，因为可以测量一错开量的两个不同的方向分量并且因为也可以实现两个传感器的可相对简单地计算的相互补偿。特别优选，增量大小传感器和绝对大小传感器相互错开90°。优选，增量大小具体化元件和/或绝对大小具体化元件的径向或轴向错开通过传感装置探测并且借助于软件算法补偿。特别优选，借助于该传感器探测相对于一个传感器、尤其相对于所述绝对大小传感器的径向错开量(例如y)，并且根据所探测的错开量执行由另一个传感器、尤其由增量大小传感器所执行的转动角度测量的由所述错开量所引起的转动角度误差(例如a)的补偿。尤其，在传感器的错开角度90°时，这是非常有利的，因为在借助于所述一个传感器测量的错开量和所述另一个传感器上的转动角度误差之间存在可简单地解出的三角函数关系：

a＝arctan(y/r)(G5)

其中，

a：所述另一个传感器上的转动角度误差，优选以[°]为单位，

y：借助于所述一个传感器所探测的差量，和

r：配属于所述另一个传感器的大小具体化元件的半径。

替代地，为估计转动角度误差，取代(G5)中的arctan函数地，也可以使用arcsin函数(例如当这可以简单地计算时)：

a＝arcsin(y/r)。(G5’)

例如，首先探测相对于绝对大小传感器或者增量大小传感器的错开量，其方式是，将至少一个最小和/或最大的、所测量的传感器值与最小和/或最大的参考传感器值相比较。最小或最大的传感器值(例如在间距传感器的情况下的间距)例如为这样的最小或最大的传感器值，所述传感器值在开始——当测量设备还正确地被设定时——存在。例如，所述传感器值可以通过参考运行来确定和存储。替代地或者附加地，所述传感器值也可以由额定值给定，例如由安装平面确定。如果所测量的最小或最大传感器值以一差异量偏离最小或最大的参考传感器值，则存在去调整，所述去调整在没有补偿的情况下导致转动角度误差。因此，根据差异量补偿转动角度误差。

在间距传感器的情况下，例如通过将所测量的传感器值向上或向下移动优选在间距最大值和/或间距最小值和参考间距最大值和/或参考间距最小值之间的所述差异量来进行补偿。替代地或附加地，根据该差异量进行转动角度测量的转动角度误差a的计算，所述计算通过相对于间距传感器错开90°的增量大小传感器来执行。所述计算根据等式G5或G5’进行，其中，a作为通过增量大小传感器进行的测量的转动角度误差，y作为借助于间距传感器所测量的差异量并且r作为增量大小具体化元件的半径。然后，优选相应于差异量的正负号将转动角度误差从借助于增量传感器所确定的转动角度中减去或者加到借助于增量传感器所确定的转动角度，或者将探测阈值向上或向下移动优选所述差异量并相应于其正负号。

优选，测量一错开量的至少两个不同的方向分量，一个分量借助于增量大小传感器测量且另一个分量借助于绝对大小传感器测量，并且所述错开量在两个方向分量方面都被补偿。

在另一种根据本发明的设备中，转子参数或者转子参数中的一个为转动角度，并且评估单元设置用于在确定绝对转动角度之后转换到基于增量大小具体化元件的绝对转动角度确定。

在另一种根据本发明的方法中，转子参数或者转子参数中的一个为转动角度，并且附加地执行以下步骤：

-在确定绝对转动角度之后、优选一旦执行阻抗测量和/或探测到参考标记，则转换成基于增量大小具体化元件的绝对转动角度确定。

因此，在确定绝对转动角度之后，例如在参考标记穿过之后，可以从具有小的准确性的、基于绝对大小具体化元件的、初始的角度测量转换成具有高的准确性的、基于增量大小具体化元件的角度预测。当绝对大小具体化元件的准确性(例如±4°)低于增量标记的转动角度间距(例如在360°/100标记的情况下：3.6°)时，这是特别有利的。此外，则需要仅还一个传感器用于准确的角度测量，这节省能量。

例如，借助于电动机的已经说明的阻抗测量和/或借助于参考标记的探测来进行绝对转动角度的确定。

优选，将绝对转动角度的值移交给基于增量大小具体化元件对转子参数的确定。

优选，参考标记为大小具体化元件中的、能够以与例如绝对大小具体化元件相比高的精确度测量的标记。这例如在编码轮廓斜坡的端部上是离散的跳跃(从最大到最小)并且优选为增量大小具体化元件的可单义地配属于所述跳跃的增量标记，例如齿轮的齿。替代地或者附加地，参考标记为在增量标记之间有意地引入的、较大的间距(例如一个或多个齿隙)。优选，大小具体化元件的参考标记的数量等于电机的极对数量。以此方式，参考标记分别标记绝对极角。虽然这导致不能够确定单义的绝对转子角度，但是能够确定单义的极角并且这具有较高的准确性(例如在编码轮廓的径向调制相同的情况下)。

此外，该任务尤其通过一种方法来解决，该方法用于减小优选在驱动系中的、电动机转子或者与电动机转子动力学地、优选无相对转动地连接的转子的转动不均衡性，其中，该方法具有以下步骤：

-测量转子参数；

-根据所述转子参数调控电动机用于将减振的转矩产生到所述转子上，

其特征在于，

所述测量根据权利要求6至9中任一项所述的方法进行。

由此减小驱动系中的转动不均衡性。

优选，在振动减振器之后存在于混合化驱动系中的剩余转动不均匀性通过根据破坏性干涉的物理原理用反向转矩来减少或消除。为了确定该反向转矩，将当前转速作为电机的转子参数优选以<1U/min的不确定性来准确地测量。优选，借助于根据本发明的设备和/或根据本发明的方法进行所述测量。优选，按照DE102012209275A1中所说明的、根据尤其在那里的权利要求2-10和图2的方法来进行根据转子参数对电动机的调用于将减振的转矩产生到转子上。

优选，动力学地连接意味着动力学地连接的构件由于一构件的转动而转动。

附图说明

现在，参考附图示例性地说明本发明。附图示出：

图1a，1b，1c根据本发明的设备，其用于在具有不同转子角度的状态下测量一个转子参数或多个转子参数，

图2用于说明如下步骤的曲线图：对增量标记的经过的感测、评估单元测时器的开启以及该测时器的复位和开启，

图3a，3b，3c建立在图1上的设备的不同视图，其中，该设备附加地具有绝对大小具体化元件以及与绝对大小具体化元件相对置地布置的绝对大小传感器，

图4用于说明绝对转动角度的测量步骤的示意图，

图5增量大小传感器和绝对大小传感器的布置，它们具有90°的相互错开和所标出的去调整，

图6用于说明图5中所示出的去调整的计算补偿的曲线图。

具体实施方式

图1a，1b，1c示出根据本发明的设备1，其用于在具有不同转子角度的状态下测量一个转子参数或多个转子参数。设备1具有与一转子无相对转动地连接的、具有增量标记12的增量大小具体化元件11。与增量大小具体化元件11相对地布置有一增量大小传感器15。在这里，增量大小具体化元件为齿部并且增量标记12为齿。此外，设备1具有与增量大小传感器15连接的评估单元30和与评估单元连接的测时器40。部件评估单元30、测时器40和增量大小传感器15中的两个或者全部三个可以作为整体结构单元存在。测时器40设置为由于任何一个增量标记12的经过而被复位和重新开启，例如借助于评估单元30。评估单元30设置为用于确定转子参数、例如用于中间位置的转子角度，如所述中间位置在图1b中示出。所述中间位置位于第一转动位置和第二转动位置之间，在第一增量标记12.1经过的时间点，转子占据所述第一转动位置，如在图1a中示出，在第二增量标记12.2经过的时间点，转子占据所述第二转动位置，如在图1c中示出。第一或者说第二增量标记12.1或者说12.2经过的时间点例如为这样的时间点，在所述时间点，评估单元探测到相应的增量标记12.1或者说12.2的经过。

图2示出用于说明如下步骤的具体执行可能性的曲线图：对增量标记12的经过的感测、评估单元30的测时器40的开启和所述测时器40的复位和开启，例如借助于根据图1a，1b和1c的设备。该曲线图以时间分辨率40.2示出从增量大小传感器15方面看的增量大小具体化元件11(在这里例如图1a至1c的锯齿形的增量大小具体化元件11)的时间变化曲线、增量大小传感器信号15.1的时间变化曲线、在增量大小传感器信号变化曲线下方示出预备(aufbereiteten)信号15.2的时间变化曲线和在预备信号变化曲线下方示出测时器40的测时器信号40.1的时间变化曲线。测时器40为节拍式软件计数器并且测时器信号40.1为可随时间变化的计数器读数。增量大小传感器15发出信号15.1，该信号与齿部的轮廓大致成比例。以借助于配属给评估单元或传感器15的或者集成在所述评估单元或传感器中的TTL电路将信号15.1与阈值15.3相比较的方式来产生预备信号15.2。如果信号15.1位于阈值之上并且因此增量标记12位于增量大小传感器15的测量区域中，则TTL电路发出“高”信号。否则，发出“低”信号。在时间点t^*，转子处于中间转动位置中，在所述中间转动位置中，没有增量标记12处于传感器15的测量区域中，如在图1b中示出。在时间点t1，第一增量标记12.1从传感器15旁经过，如在图1a中示出，并且第二增量标记12.2还未从传感器15旁经过。在时间点t0，在第一增量标记之前的增量标记12.1从传感器15旁经过。在探测到信号15.2转换到“高”水平时，存储所达到的计数器读数，使计数器复位和重新开启。在时间点t^*，例如对时间点t^*时的、所估计的转子角度进行计算作为转子参数，其方式是，首先使用在时间点t1所达到的计数器读数40.3，以便计算在从t0到t1的时间范围内的平均转子角速度，例如根据在说明书中提到的公式G1。然后，基于所计算的转子角速度和在时间点t^*所达到的计数器读数40.3来确定在时间点t^*的转动角度，例如根据在说明书中提到的公式G2或G3。

因此，甚至在中间位置中能够准确地确定例如转子角度。

图3a，3b，3c示出建立在图1上的设备1的不同视图，其中，设备1附加地具有绝对大小具体化元件21以及与绝对大小具体化元件21相对置地布置的绝对大小传感器25。转子与具有六个极对的电机连接或者转子为电机的转子。绝对大小具体化元件21具有编码轮廓22并且绝对大小传感器25为间距传感器，该间距传感器设置用于测量到绝对大小具体化元件21的间距。编码轮廓22具有径向可变的间距以及环绕布置的六个重复区域，所述区域各具有离轴线中点最小和最大的径向间距，轮廓安装在所述轴线上。在这里，所述区域分别覆盖60°的转子角度范围，该转子角度范围也被电机的极对覆盖。该角度范围相当于电机极角60的360°极角范围。增量大小传感器15和绝对大小传感器25相互错开45°至<180°范围内的角度61，在这里大约120°。增量大小具体化元件12具有参考标记50，其为相比于通常齿隙而言的宽齿隙形式。替代地或除了参考标记50之外，另外的齿隙可以构成参考标记，和/或，编码轮廓中的一个/或多个斜坡或跳跃部构成参考标记(虚线标出)。评估单元30设置用于在探测到参考标记50之后转换成基于增量大小具体化元件12的绝对转动角度确定。

图4示出用于说明测量绝对转动角度的步骤的曲线图。测量大致相当于极角60的间距信号并且将其作为极角60使用。在电机起动或者测量开始时，间距传感器25测量相对于编码轮廓22的间距。然后，由这个在圆周上仅存在六次的间距，在360°的极角范围内单义地推断出瞬时极角60作为转子参数。该间距周期性地改变，如在曲线图中示出。在一个区域到下一个的过渡上进行跳跃。在此期间，已经借助于如图1a，1b，1c和2中的增量大小传感器15和增量大小具体化元件11执行增量测量，例如用于计算转子转速。一旦参考标记50从增量大小传感器15旁经过，则接受所述准确的绝对位置作为绝对值信息并且用其修正通过间距传感器所获得的绝对值位置。现在，可以仅依据增量大小具体化元件来进行转子参数确定，借助于所述转子参数确定也在中间转动位置中确定，或者针对360°极角范围或者针对360°转子角度范围而言单义的并且在预测的时间分辨率的准确性方面准确的角度和/或角速度和/或角加速度。

由此，尤其随着测量设备的接通而获得绝对角度信息，从而在参考标记50经过之前的时间段内已经可以进行电机的有效调节。转换到基于借助于增量大小具体化元件的预测的转子参数确定则允许非常高的精确度。在开始时已经获得为转换所必需的绝对极角(初始)。在参考标记到达之后获得具有高度准确性的绝对极角(角度预测)，由此也可以进行为了反向激励所必需的、具有高的准确度的、组合的转速和角度感测。

图5示出增量大小传感器15和绝对大小传感器25的布置，它们具有90°的相互错开和标出的去调整。最初，将编码轮廓22和增量大小具体化元件11对中(由虚线的圆11’，22’标出)。产生y方向上的、间距差y25.4的径向错开，例如由不平衡度(产生摆动运动的周期循环误差)或者如在这里所示出的轴线错开(固定误差)引起。在通过增量大小传感器15在具有半径r11.1的增量大小具体化元件11的一点上测量转动角度时，这导致角度误差a15.5。

图6示出曲线图用于说明在图5中示出的去调整的计算补偿。增量大小具体化元件11具有带有齿隙的齿。增量大小具体化元件11的从传感器15方面看的时间变化曲线作为最上面的曲线图示出，跟随在其下方示出具有阈值15.3和预备的TTL信号15.2的增量大小传感器信号15.1。最后，也还绘出绝对大小传感器信号25.1的变化曲线。用虚线分别画入在最初的、正确地校准的状态下得出的图形。用实线分别画入在没有补偿的情况下、在去调整状态下得出的图形。显而易见地，对于借助于增量大小传感器15所测量的转动角度得出转动角度误差a15.5。从去调整得出绝对大小传感器信号25.1在间距差y25.4的高度上的偏移。

为了补偿角度误差a15.5，借助于所存储的参考变化曲线(例如直接在修正调整之后被存储的信号变化曲线，以虚线画入)的一个或多个极值(最小/最大)与目前的绝对大小传感器信号25.1(以实线画入)的极值比较来确定间距差y25.4。通过三角函数例如G5或G5’将所述间距差用于增量大小传感器15上的转动角度的角度误差补偿。优选，通过对转速传感器的模拟信号15.1中的触发阈(Ausloeseschwelle)15.3的适配来补偿x方向上的可能的径向错开。

由此，可以有效地和以少的费用来补偿去调整。

通过本发明介绍了一种用于转子的测量设备，在该测量设备中，通过增量标记例如齿轮轮廓的齿面来推断转子的角速度，例如通过传感器的TTL测量。为此，设备具有增量大小传感器。在一种拓展方案中，所述设备具有在转动轴上所提供的绝对大小具体化元件，例如共轴的编码轮廓。所述编码轮廓在圆周上是径向可变的。通过相应的绝对大小传感器的间距测量可以推断出编码轮的绝对位置或者说绝对转动角度(或者就一整转而言或者在整转的部分区域上)。如果编码轮轮廓与电动机的极对数量优选相对应，则可以在编码轮轮廓的变化程度保持不变的情况下以还更高的准确性和在没有中间计算的情况下推断出电动机转子的极相对于定子的相对位置。通过齿轮轮廓和编码轮轮廓的圆周上的优选参考标记可以推断出转子在确定的时间点的绝对位置。替代地，绝对大小具体化元件也可以具有轴向的编码轮廓，所述轴向的编码轮廓相应地在轴向上可变。有利地，间距测量器和转速测量器相对于彼此以45°和<180°之间的角度隔开间距。以此方式可以求取和在软件方面补偿由于不平衡度或者轴线错开而产生的径向或轴向错开，或者编码轮廓和齿轮轮廓之间的、会造成“摇晃”的径向或轴向错开。

通过求取当前的角速度及其时间变化，基于齿轮轮廓和优选参考标记也可以推断出两个增量标记、例如齿轮轮廓齿面之间的转子当前位置。此外，通过编码轮廓在开始时间点时已经可以求取转子和定子之间的相对位置。

优选使用所述准确的转速信息，用于通过有针对性地调控混合系中的电动机来减小在振动减振器之后的剩余转动不均衡性。

参考标记列表

1用于测量转子参数的设备

11增量大小具体化元件

11.1增量大小具体化元件的半径r

12增量标记

12.1第一增量标记

12.2与第一增量标记相邻的第二增量标记

15增量大小传感器

15.1增量大小传感器信号

15.2预备信号

15.3阈值

15.5角度误差a

21绝对大小具体化元件

22编码轮廓

25绝对大小传感器

25.1绝对大小传感器信号

25.4间距差y

30评估单元

40测时器

40.1测时器信号

40.2时间分辨率

40.3在t1时的计数器读数

40.4在t^*时的计数器读数

50参考标记

60极角

61错开角度

Claims (11)

1.用于测量一个转子参数或多个转子参数的设备(1)，其中，所述设备(1)具有：

-与转子或定子无相对转动地连接的增量大小具体化元件(11)，其具有增量标记(12)，

-与所述增量大小具体化元件(11)相对置地布置的增量大小传感器(15)，当所述增量大小具体化元件与所述转子无相对转动地连接时，该增量大小传感器布置在所述定子上，并且，当所述增量大小具体化元件与所述定子无相对转动地连接时，该增量大小传感器布置在所述转子上，

-和评估单元(30)，

其特征在于，

所述设备(1)具有测时器(40)，该测时器设置为用于由于增量标记(12)从所述增量大小传感器旁的每次经过而被复位并且重新开启，

并且，所述评估单元(30)设置为用于，根据所述测时器(40)的值来确定用于所述转子的一中间转动位置的转子参数，所述中间转动位置位于第一转动位置和第二转动位置之间，其中，所述转子在第一增量标记(12.1)经过的第一时间点时具有所述第一转动位置并且所述转子在与所述第一增量标记(12.1)相邻的第二增量标记(12.2)经过的第二时间点时具有所述第二转动位置。

2.根据权利要求1所述的设备(1)，其中，所述评估单元(30)设置为用于借助于一电动机的至少一个电感率测量来确定一绝对转动角度作为转子参数，所述电动机与转子耦合或者所述转子属于所述电动机。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的设备(1)，其中，所述设备(1)附加地具有绝对大小具体化元件(21)以及与所述绝对大小具体化元件(21)相对置地布置的绝对大小传感器(25)。

4.根据权利要求3所述的设备(1)，其中，所述绝对大小具体化元件(21)具有编码轮廓(22)并且所述绝对大小传感器(25)为间距传感器，该间距传感器设置为用于测量到所述编码轮廓(22)的间距。

5.根据权利要求3至4中任一项所述的设备(1)，其中，所述增量大小传感器(15)和所述绝对大小传感器(25)以45°至<180°范围内的角度相互错开。

6.根据以上权利要求1至5中任一项所述的设备(1)，其中，所述转子参数或者所述转子参数中的一个为转动角度，并且所述评估单元(30)设置用于在确定绝对转动角度之后转换到基于所述增量大小具体化元件(11)的绝对转动角度确定。

7.用于测量一个转子参数或多个转子参数的方法，其包括以下步骤：

-感测与转子或定子无相对转动地连接的增量大小具体化元件(11)的增量标记(12)从与所述增量大小具体化元件(11)相对置的增量大小传感器(15)旁的经过，当所述增量大小具体化元件与所述转子无相对转动地连接时，所述增量大小传感器布置在所述定子上，并且，当所述增量大小具体化元件与所述定子无相对转动地连接时，所述增量大小传感器布置在所述转子上；

其特征在于，进一步执行以下步骤：

-使评估单元(30)的测时器(40)由于第一增量标记(12.1)从所述增量大小传感器(15)旁经过而开启，其中，所述转子在所述第一增量标记(12.1)经过的时间点时具有第一转动位置；

-使所述测时器(40)由于与所述第一增量标记(12.1)相邻的第二增量标记(12.2)经过而复位和开启，其中，所述转子在所述第二增量标记(12.2)经过的时间点时具有第二转动位置；

-根据所述测时器(40)的值来确定用于所述转子的一中间转动位置的转子参数，所述中间转动位置位于所述第一转动位置和所述第二转动位置之间。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，附加地执行以下步骤：

-借助于绝对大小具体化元件(21)以及与所述绝对大小具体化元件(21)相对置地布置的绝对大小传感器(25)来测量绝对转动角度。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，借助于作为绝对大小传感器(25)存在的间距传感器和所述绝对大小具体化元件(21)的编码轮廓(22)之间的间距测量来进行所述绝对转动角度的测量。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中，所述转子参数或者所述转子参数中的一个为转动角度，并且附加地执行以下步骤：

-在确定绝对转动角度之后转换成基于所述增量大小具体化元件(11)的绝对转动角度确定。

11.用于减小电动机转子的转动不均衡性或者与电动机转子动力学地连接的转子的转动不均衡性的方法，其中，该方法具有以下步骤：

-测量转子参数；

-根据所述转子参数调控电动机用于将减振的转矩产生到所述转子上，

其特征在于，

所述测量根据权利要求7至10中任一项所述的方法进行。