CN105934878B - 用于校准机动车的电机的方法和用于机动车的电机 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种用于机动车的电机的校准方法，包括以下步骤，通过转子位置传感器获取（S101）电机的转子的转动方向；依据所获取的转动方向修正（S102）转子位置传感器的转角；依据所修正的转角控制（S103）电机。此外本发明涉及一种用于机动车的电机。

Description

用于校准机动车的电机的方法和用于机动车的电机

技术领域

本发明涉及一种用于校准用于机动车的电机的方法和一种用于机动车的电机。

背景技术

公开文件US 2006/025951例如描述了一种用于校准电机里的位置传感器的系统，该系统提供了转子相对于定子的位置角度。然而利用该系统无法考虑到电机的转动方向。

发明内容

本发明所针对的任务在于，介绍一种方法，该方法可使电机的操控不依赖于电机的安装方向或转子位置传感器的安装方向。

该任务可通过下文所说明的用于校准用于机动车的电机的方法和用于机动车的电机解决。本发明的有利的实施方式是附图和下述说明的内容。

根据本发明第一方面，所述任务可通过用于校准用于机动车的电机的方法解决，包括以下步骤，通过转子位置传感器获取电机的转子的转动方向；依据所获取的转动方向修正转子位置传感器的转角；和依据经修正的转角来操控电机。由此能够例如实现的技术优势是，电机能够安装在任何位置中，而不需改变控制算法。

在该方法的一个有利的实施方式中，该方法包括以预先给出的转动方向驱动电机的步骤。由此能够例如实现的技术优势是，电机能够以简单的方式得到校准。

在该方法的另一个有利的实施方式中，驱动电机的步骤包括电机的单个相的依次序的通电。由此能够例如实现的技术优势是，单个地操控电机的单个的相。

在该方法的另一个有利的实施方式中该方法包括在驱动电机期间计算转角的步骤。由此能够例如实现的技术优势是，校准能够在准确的转角的基础上进行。

在该方法的另一个有利的实施方式中该方法包括由所经计算的转角计算转子速度的步骤。由此能够例如实现的技术优势是，所述校准在准确的转动速度的基础上进行。

在该方法的另一个有利的实施方式中，获取转子转动方向的步骤在所计算的转子速度的前缀符号的基础上进行。由此能够例如实现的技术优势是，能够可靠地获取转动方向。

在该方法的另一个有利的实施方式中，该方法包括将转子的转动方向数据存储在尤其非易失性的数据存储器内的步骤。由此能够例如实现的技术优势是，在重新接通电机之后，所述操控也能够使用转动方向数据以用于校准。

在该方法的另一个有利的实施方式中该数据存储器包括二进制的存储单元，用于存储转子的转动方向数据。由此能够例如实现的技术优势是，减少存储需求。

在该方法的另一个有利的实施方式中该方法包括依据所获取的转动方向来修正转子速度的步骤。

由此能够例如实现的技术优势是，除转角以外，转子速度也被修正。

根据本发明第二方面，所述任务通过用于机动车的电机解决，该电机带有用于获取电机的转子的转角的转子位置传感器；用于存储电机的转子的转动方向数据的尤其非易失性的数据存储器；和基于所储存的转动方向数据用于修正所获取的转子的转角的修正设备。由此能够例如实现的技术优势是，电机能够安装在任何位置，而不需改变控制算法。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并在下面更详细地描述。

其中示出：

图1 是转子位置传感器的示意图；

图2A 是右转的电机的示意图；

图2B 是左转的电机的示意图；

图3 是转子位置校准的框图；

图4A 是利用转子位置传感器的正扫描方向来校准右转的电机的时序图；

图4B 是利用转子位置传感器的负扫描方向来校准右转的电机的时序图；

图5A 是利用转子位置传感器的正扫描方向来校准左转的电机的时序图；

图5B 是利用转子位置传感器的负扫描方向来校准左转的电机的时序图；

图6 是所述方法的框图。

具体实施方式

图1 示出了转子位置传感器105的示意图。该转子位置传感器105用于获取电机的转子的位置（转角）。转子的转子位置角用于例如控制电机的转矩、速度、电压或电流。

该电机作为例如推进-回收机器（BRM）是机动车的推进-回收系统（BRS）的一部分，当启动马达时、马达加速时（转矩，速度）、在制动期间（转矩）重新获得（回收）能量时、提供能量（电压，电流）时或减速停止（速度）时通过扫描转子的位置或转角使用该推进-回收系统。

该推进-回收机器能够与马达或者与在传动机构后面的传动系直接耦合。因此该推进-回收机器应当可以分别根据耦合，辅助右转的或左转的推进-回收系统。此外应当可以将推进-回收机器在各个转动方向上与推进-回收系统相耦合。

但是鉴于用于电机操控的控制算法，转动方向应当保持一致。这种情况只有当两个转动方向统一被操作时才有可能。这表明，当电动马达以所设定的方向转动时，转子位置传感器105应当始终提供带有正斜率或正速度的转子位置角。转子位置角对转子位置传感器105的安装方向（向上安装或向下安装）的依赖性也不应给出。转子位置角是基于转子位置传感器105所计算的转子角度信息。转子速度是基于转子位置角所计算的转子速度数据。

因此应当如此地定义一种用于校准用于右转的和左转的电动马达的转子位置传感器的方法，从而转子位置角不依赖于优选的电动马达的转动方向和转子位置传感器105的安装方向。

转子位置传感器105布置在电子控制单元（ECU-Electronic Control Unit）上。杆107与电机的转子相连，圆形磁体109布置在该杆的顶端。通过与电机的连接，杆107在转动方向101上绕其纵轴线转动。

如此地布置电子控制单元，从而使杆107的圆形磁铁109位于转子位置传感器105的附近。转子位置传感器105基于可转动的圆形磁铁109的磁场信息获取转动。转子位置传感器105可以是任何一种转子位置传感器105：例如基于各向异性磁阻效应（AMR）、基于巨磁电阻（GMR）或者基于隧道磁电阻（TMR）。

图2A 示出了右转的电机100的示意图。电机100包括带有转子103的电动马达111和用于控制电动马达111的电子控制单元113。若电机100的优选的转动方向115a是顺时针方向，则电机100被称为右转的电机。这样的电动马达是右转的机器，即该电动马达的用于向前转动的优选的转动方向是向右。

图2B 示出了左转的电机100的示意图。

若电机100的优选的转动方向115b是逆时针方向，则电机100是右转的电机100。这样的电动马达是左转的机器，即该电动马达的用于向前转动的优选的转动方向是向左转。

若转子位置传感器105对于右转的或左转的电机100的转动方向没有被校准，则所获取的转子位置传感器105的转子位置角可能是错误的。这可能导致启动马达时出现错误和控制电机100的转矩、速度、电压或电流时出现错误。若电机100优选的方向与转子位置传感器105的安装方向不一致，则所计算的转子位置角也可能错误地出现360°减去所计算的转子位置角的数值。

这一错误的所计算的数值导致在控制算法内错误的转子位置输入。然而转子位置输入是控制算法的基础（例如当矢量调节时、控制时或块整流（Blockkommutierung）时），则可能由此产生过电流或对转矩、速度、电压或电流的错误的控制。

图3示出了转子位置校准117的框图。转子位置传感器105的校准能够在制造转子位置传感器105时进行。此时为了转子位置传感器105的校准可进行以下步骤：

步骤1：在转子位置校准117中进行用于基于右转的或左转的电机100的用于诊断启动的校准启动询问119。分别用于右转的或左转的电机100的分离的校准启动询问119或者唯一的带有两种不同解释的校准启动问询119是同样可能的。

步骤2：若对右转的电机100进行校准启动问询119，则电动马达在右方向上为了多个转动例如10次回转，以特定角度的步长例如每500 ms 或 1000 ms 5°或10°的步长，通过对五相机器按顺序U、V、W、X、Y或对三相机器按顺序U、V、W对各相通电被驱动。

步骤3：若对左转的电机100进行校准启动问询119，则电动马达在左方向上为了多个转动例如10次回转，以特定角度的步长例如每500 ms 或 1000 ms 5°或10°的步长，通过对五相机器按顺序U、V、W、X、Y或对三相机器按顺序U、V、W对各相通电被驱动。

步骤4：在一个转动期间通过使用转子位置传感器105的位置传感器数据121（推进-回收系统里的AMR或者GMR传感器和霍尔传感器的正弦信号和余弦信号）周期性地将转子位置角129计算作为正弦信号、余弦信号和霍尔传感器的函数（转子位置角=fl（正弦，余弦，霍尔）。

步骤5：之后通过使用所计算的转子位置角129，将转子速度131计算作为转子位置角129的函数（转子速度=f2（转子位置角）。

步骤6：若在所进行的转动结束时转子速度131是正的，则转子位置传感器105根据所期望的转动方向获取转子位置角129。通过转子位置传感器105执行的位置获取与转动方向同步。非易失性的存储器上的方向标志123被擦除并归零。方向标志123是例如二进制的存储单元。

步骤7：若在所进行的转动结束时转子速度131是负的，则转子位置传感器105沿着所期望的转动方向的反向获取转子位置角129。通过转子位置传感器105执行的位置获取与转动方向不同步。非易失性的存储器上的方向标志123被设置并等于一。

步骤8：之后在非易失性的存储器内存储所计算的方向标志123，例如非易失性的RAM （随机存取存储器Random Access Memory）或EEPROM （电可擦可编程序只读存储器Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）。

步骤9：在非易失性的存储器处的所存储的方向标志123被从非易失性的存储器中读回（非易失性的存储器中的方向标志125）并在计算转子位置角129时被使用，但并不是在校准期间。若转子位置获取是在优选的转动方向的方向上，则从非易失性的存储器内读取的方向标志125为零，若转子位置获取与优选的转动方向相反，则为一。

步骤10：若非易失性的存储器内的方向标志125为零，则实际的转子位置角准确地等于基于函数f1所计算的转子位置角。

步骤11：若非易失性的存储器内的方向标志125为一，则实际的转子位置角等于360°减去基于函数f1所计算的转子位置角。相应地控制用于电动马达的相位的脉冲占空系数127。

替代方案：

在步骤1、步骤2和步骤3中要求基于优选的方向进行校准。紧接着在优选的方向上驱动推进-回收机器。代替该步骤能够进行以下步骤：

新步骤1：推进-回收机器在优选的方向上通过带有直接耦合的外部检测设备通过使用另一电机或内部的内燃机驱动所述推进-回收机器。在推进-回收机器上给出校准启动询问119。

新步骤2：使用以上所述步骤4到11继续进行校准。

当转子转动与机器转动方向一致时，通过上述校准技术和非易失性的存储器内方向标志125的使用，实际的转子位置角129始终具有正斜率和由此产生的正速度。

当转子转动与优选的机器转动方向相反时，则实际的转子位置角129具有负斜率和由此产生的负速度。因此所产生的转子转角不依赖于所期望的优选的机器转动方向和转子位置传感器105的安装（正定向、负定向、向上或向下的）。

图4A 示出了带有转子位置传感器105的正扫描方向的右转的电机的校准的时序图。右转的机器的转子位置传感器105的输出在右转时在优选的机器方向上在校准时段200后在时段201-R内具有正斜率和正速度。在时段201-L内，在左转时与优选的机器方向相反时，所述输出具有负斜率和负速度。

图4B 示出了带有转子位置传感器105的负扫描方向的右转的电机的校准的时序图。转子位置传感器105的输出在右转时在优选的机器方向上在校准时段200后在时段201-R内同样具有正斜率和正速度。所述输出在时段201-L内在左转时与优选的机器方向相反时也具有负斜率和负速度。

图5A 示出了带有转子位置传感器105的正扫描方向的左转的电机的校准的时序图。左转的机器的转子位置传感器105的输出在左转时在优选的机器方向上在校准时段200后在时段201-L内具有正斜率和正速度。所述输出在时段201-R内在右转时与优选的机器方向相反时具有负斜率和负速度。

图5B 示出了带有转子位置传感器105的负扫描方向的左转的电机的校准的时序图。转子位置传感器105的输出在左转时在优选的机器方向上在校准时段200后在时段201-L内也具有正斜率和正速度。所述输出在时段201-R内在右转时与优选的机器方向相反时也具有负斜率和负速度。

由图4A、4B、5A和5B可以看出，不顾及优选的机器转动方向和位置获取传感器105的安装方向，在校准后可得到以下结果：若转动是在优选的机器方向上，则转子位置角的斜率为正。若转动与优选的机器方向相反，则转子位置角的斜率为负。

图6示出了方法的框图。在步骤S101内通过转子位置传感器105获取电机100的转子103的转动方向101。在步骤S102内依据所获取的转动方向101修正转子位置传感器105的转角。在步骤S103内依据所修正的转角来操控电机100。

该方法使用准确的校准机构并使得在各个方向安装推进-回收机器成为可能。这表现为用于机动车内的混合技术的重要特征。

由于利用该方法，转子位置角不依赖于机器转动方向和转子位置传感器105的安装方向，则转子位置数据121对于控制算法始终保持不变。

所有与本发明各个实施方式相关联的所述的和所示出的特征都能够在根据本发明的内容里以不同的组合设置，以同时实现其有利的效果。

本发明的保护范围通过权利要求给出并不限于说明书内所述的或附图所示的特征。

Claims (10)

1.用于校准用于机动车的电机（100）的方法，该方法带有步骤：

借助转子位置传感器（105）获取电机（100）的转子（103）的转动方向（101）；

依据所获取的转动方向（101）修正转子位置传感器（105）的转角，从而使得当所述转动方向与机器转动方向一致时，所述转角始终具有正斜率和由此产生的正速度，并且当所述转动方向与所述机器转动方向相反时，则所述转角始终具有负斜率和由此产生的负速度；并且

依据所修正的转角操控电机（100）。

2.按照权利要求1所述的方法，其中，该方法包括以预先给出的转动方向（115a、115b）驱动所述电机（100）的步骤。

3.按照权利要求2所述的方法，其中，驱动所述电机（100）的步骤包括对电机（100）的单个相进行依次序的通电。

4.按照权利要求2或3中任一项所述的方法，其中，该方法包括在驱动所述电机（100）期间计算转角的步骤。

5.按照权利要求4所述的方法，其中，该方法包括从所计算的转角计算转子速度的步骤。

6.按照权利要求5所述的方法，其中，基于所计算的转子速度的前缀符号来执行获取转子（103）的转动方向（101）的步骤。

7.按照权利要求1到3中任一项所述的方法，其中，该方法包括将转子的转动方向数据存储在数据存储器内的步骤。

8.按照权利要求7所述的方法，其中，数据存储器包括用于存储转子（103）的转动方向数据的二进制的存储单元。

9.按照权利要求1到3中任一项所述的方法，其中，该方法包括依据所获取的转动方向（101）修正所述转子速度的步骤。

10.用于机动车的电机（100），带有：

用于获取电机（100）的转子（103）的转角的转子位置传感器（105）；

用于存储电机（100）的转子（103）的转动方向数据的数据存储器；以及

修正设备（113），所述修正设备（113）用于基于所存储的转动方向数据修正所获取的转子（103）的转角，从而使得当所述转动方向与机器转动方向一致时，所述转角始终具有正斜率和由此产生的正速度，并且当所述转动方向与所述机器转动方向相反时，则所述转角始终具有负斜率和由此产生的负速度。