CN107749724A - 用于确定和/或控制电动机的位置的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定和/或控制可电换向的电动机的位置的方法，所述电动机尤其用于车辆的离合器操纵系统，其中由传感装置(16)记录电动机(14)的转子的位置，所述传感装置在电动机(14)的转动轴线之外设置在定子(17)上，其中评估由传感装置(16)记录的位置信号，并且依次用正弦激励和区块激励加载电动机(14)。在全部转速信号中实现对于电动机的位置确定足够的精度的方法中，在正弦激励期间应用两个模拟的磁场传感器(21，22)，其中从位置信号的线性化的区域中导出转子的位置，所述位置信号由两个磁场传感器(21，22)中的一个中输出。

Description

用于确定和/或控制电动机的位置的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于确定和/或控制可电换向的电动机的位置的方法，所述电动机尤其用于车辆的离合器操纵系统，其中由传感装置记录电动机的转子的位置，所述传感装置在电动机的转动轴线之外设置在定子上，其中评估由传感装置记录的位置信号，并且依次用正弦激励和区块激励加载电动机，以及本发明涉及一种用于执行该方法的设备。

背景技术

在现代机动车、尤其乘用车中，越来越多地使用离合器。在此应用的离合器使用在液压离合器系统中，其中经由液压管路将电液执行器与离合器连接，所述电液执行器由电换向的电动机驱动。

为了改进车辆中的行驶舒适度，必须将转子的由传感装置测量的位置与由电动机的转子所期望的位置进行比较。通常，根据由三个彼此偏移连接的磁场开关检测转子位置，所述磁场开关呈三个霍尔传感器形式。

尤其在如下电动机中需要高的位置分辨率，在所述电动机中传感器设置在电动机的转动轴线之外。在此，电动机的转子仅具有有限数量的极对，利用所述极对中的有限数量的磁场开关边沿来进行位置确定。存在如下情况：为了确保总系统功能、即位置确定和同时电动机的控制，需要如下分辨率，所述分辨率远超通过磁场开关所提供的边沿数量，这尤其在高动态运行的电动机中出现。

从DE 10 2013 205 905 A1中已知用于确定和/或控制电动机的位置的方法，其中根据由传感装置在区块激励期间检测的固定位置，能够将在正弦激励期间输出的位置信号分解成由区块激励产生的位置之间的任意多个中间位置，所述中间位置能够用于控制电动机。

发明内容

本发明所基于的目的是：提出用于控制电换向的电动机的方法和设备，其中进一步改进现有技术。

根据本发明，在正弦激励期间应用两个模拟的磁场传感器，其中从位置信号的线性化的区域中导出转子的位置，所述位置信号由两个模拟的磁场传感器中的一个中输出。通过应用两个模拟的磁场传感器能够在通过区块激励产生的位置信号之间成本特别低廉地地且简单地产生多个位置信号，使得尽管转子极对数量有限但还能够进一步提高分辨率。

有利地，通过在区块换向时进行切换的数字的磁场开关的各两个切换点确定每个模拟的磁场传感器的位置信号的线性化的区域。由于应用两个模拟的磁场传感器，所以仅必须判断：哪个模拟的磁场传感器刚好在线性区域中工作，其中该线性区域用于通过评估单元评估转子的位置信号。因此，能够精确地确定：哪个模拟的传感器何时能够应用。

在一个设计方案中，在电动机的预设的转速阈值之下借助由模拟的磁场传感器导出的位置信号对电动机进行换向。因为尤其在转子的转速缓慢的情况下经由模拟的磁场传感器的附加信息实现位置精度，所以仅在预设的转速阈值之下才评估所述位置精度。转速越小，延迟就越少地影响位置确定的精度。

在一个变型形式中，转速阈值具有迟滞，其中第一阈值大于第二阈值，第一阈值用于将对转子的位置的评估从数字的磁场开关的位置信号切换到模拟的磁场传感器的位置信号上，第二阈值用于将对转子的位置的评估从模拟的磁场传感器的位置信号切换到数字的磁场开关的位置信号。因此确保：在不需要高精度的高转速下，使用数字的磁场开关，所述数字的磁场开关的信号能够快速地且抗干扰地传输至远距离设置的评估单元，而仅当需要高精度时，才进行模拟的磁场传感器的位置信号的评估。

有利地，将磁场变化选择为梯形。这种梯形的变化对于在数字的磁场开关之间的、模拟的磁场传感器的位置信号的线性区域的检测而言是理想的。在一个替选方案中，将磁场变化选择为正弦形。因此，能够将两个切换点之间的arctan2函数用于评估模拟的磁场传感器的位置信号。

本发明的另一改进形式涉及一种用于确定和/或控制能电换向的电动机的位置的设备，所述电动机尤其用于车辆的离合器操纵系统，其中电动机的转子具有固定预设数量的极对，所述极对交替地沿彼此相反的方向磁化并且经由气隙与定子共同作用，其中在定子处借助于传感装置记录位置信号，所述传感装置在电动机的转动轴线之外设置在定子上，其中传感装置具有用于确定转子位置的三个数字的磁场开关。在实现位置信号的高精度的情况下达到结构上简单的解决方案的设备中，在三个数字的磁场开关之间设置有至少两个模拟的磁场传感器，所述模拟的磁场传感器的位置信号通过评估单元借助于在三个数字的磁场开关的区块激励中检测的位置信号来进行可信度检验。

有利地，至少两个模拟的磁场传感器以电学地几何上彼此偏移90°的方式设置在定子上，其中在两个磁场传感器之间定位有一个数字的磁场开关。这具有的优点是：这两个模拟的磁场传感器的位置信号能够精确地进行评估和进行可信度检验。

在一个设计方案中，三个数字的磁场开关以120°的电学间距定向在定子上。通过该布置确保：磁场传感器的开关边沿以均匀的间距进行。

附图说明

本发明允许有大量的实施方式。借助附图中示出的图详细阐述其中一个实施方式。

其示出：

图1示出用于操纵自动的摩擦式离合器的离合器操纵系统的原理图，

图2示出定子上的磁场传感器的布置的一个实施例，

图3示出模拟和数字的磁场传感器的位置信号的变化的实施例。

具体实施方式

在图1中简化地示出自动化的离合器的离合器操纵系统1。离合器操纵系统1在机动车的动力传动系中配设给摩擦式离合器2并且包括主缸3，所述主缸经由也称作为压力管路的液压管路4与从动缸5连接。从动活塞6在从动缸5中能够往复运动，所述从动活塞经由操纵机构7和在中间接入轴承8的情况下操纵摩擦式离合器2。

主缸3能够经由连接开口与平衡容器9连接。主活塞10能够在主缸3中运动。活塞杆11始于主活塞10，所述活塞杆沿纵向方向能够与主活塞10一起平移地运动。主缸3的活塞杆11经由螺杆12与电动的调节驱动器13耦联。电动的调节驱动器13包括构成为换向的直流马达的电动机14和评估单元15。螺杆12将电动机14的转动运动转换成活塞杆11的或主缸活塞10的纵向运动。摩擦式离合器2通过电动机14、螺杆12、主缸3和从动缸5自动地操纵。

在图2中示出传感装置16在电动机14的定子17上的布置的实施例。在此，该传感装置16与未进一步示出的传感器环相对置，所述传感器环例如具有十一个磁级N、S，所述磁极在360°之上分布并且具有22个极过渡部，所述极过渡部用作为用于三个构成为霍尔开关的数字的磁场开关18、19、20的开关位置，由此将66个开关边沿输出给评估单元15。数字的磁场开关18、19、20分别相对彼此电学偏移120°。在数字的磁场开关18、19、20的各两个之间分别设置有模拟的磁场传感器21、22，例如霍尔传感器。模拟的磁场传感器21、22相对彼此电学偏移90°地设置。数字的磁场开关18、19、20或模拟的磁场传感器22、23在此与转子环的磁极共同作用。为了确定电动机14的转子和定子17的相对位置以及为了根据所测量的相对位置来控制电动机14的绕组的换向，将磁场开关18、19、20和模拟的磁场传感器21、22与评估单元15的测量信号输入端连接。

电动机14现在与转速相关地进行控制。在转速高的情况下，例如在200至300转/分钟之间的高转速的情况下，电动机14由评估单元15借助于直接的区块激励来控制，所述区块激励也称作为区块换向。这种区块激励理解为：具有三个相U、V、W的电动机14被控制成，使得始终有一个相U、V、W是无电流的，而其他两个相U、V、W被通电。

在该区块激励期间，由评估单元15关于转子相对于定子17的位置方面检测切换点K1、K2、K3、K4、K5、K6，所述切换点通过数字的磁场开关18、19、20产生。在另一步骤中，电动机14借助如下转速控制，所述转速小于300转/分钟。在该转速的情况下进行电动机14的相U、V、W的正弦激励。

如图3中所示，这两个模拟的磁场传感器21、22提供两个位置信号，所述位置信号正弦形地变化，但是偏移90°。为了确定哪个模拟的磁场传感器21、22的哪个位置信号是对评估转子的位置正确的信号，使用模拟的磁场传感器21、22的位置信号的线性区域。该线性的区域借助于数字的磁场开关18、19、20的切换点K1、K2、K3、K4、K5、K6来识别。因此，例如观察到第二数字的磁场传感器19从高到低的切换，所述切换位于区块0和1之间。在此，切换点K1与模拟的磁场传感器21、22的正弦信号相交。第二模拟的磁场传感器22的位置信号在区块1中的该切换中刚好位于一个平台中，而第一模拟的磁场传感器21的位置信号在区块1之内线性地伸展。相同情况相应地在第一数字的磁场开关18的位置信号在切换点K2切换时出现，所述切换点K2在区块1结束时从低切换到高。在此，第一模拟的磁场传感器21的位置信号也处于线性区域中，而第二模拟的磁场传感器22的测量点还处于平台中。该观察同样在第二数字的磁场开关19在切换点K4中从低切换到高时或第一数字的磁场开关18在切换点K5从高切换到低时执行。

能够确定的是：在数字的磁场开关18、19、20的位置信号变化的时间点，与区块和转动方向相关地确定模拟的磁场传感器21、22的当前位置信号。据此根据数字的磁场开关18、19、20和模拟的磁场传感器21、22的位置信号的所描述的确定可以计算转子信号的绝对电角度的当前的角位置P_ber。由此在进行转子相对于定子17的位置确定时得到特别高的精度。

在对数字的磁场开关18、19、20和模拟的磁场传感器21、22的位置信号的评估之间进行切换的转速切换极限构成为迟滞。在此，在电动机14的转速为250至300转/分钟时进行从模拟的位置确定到数字的位置确定的切换。但是，在转速为450至500转/分钟的情况下，已经沿相反的方向从数字的位置确定切换到模拟的位置确定。

附图标记列表

1 离合器操纵系统

2 摩擦式离合器

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 平衡容器

10 主活塞

11 活塞杆

12 螺杆

13 调节驱动器

14 电动机

15 评估单元

16 传感装置

17 定子

18 磁场开关

19 磁场开关

20 磁场开关

21 磁场传感器

22 磁场传感器

Claims (9)

1.一种用于确定和/或控制能电换向的电动机的位置的方法，所述电动机尤其用于车辆的离合器操纵系统，其中由传感装置(16)记录所述电动机(14)的转子的位置，所述传感装置在所述电动机(14)的转动轴线之外设置在定子(17)上，其中评估由所述传感装置(16)记录的位置信号，并且依次用正弦激励和区块激励加载所述电动机(14)，其特征在于，在正弦激励期间应用两个模拟的磁场传感器(21，22)，其中从所述位置信号的线性化的区域中导出所述转子的位置，所述位置信号由两个所述磁场传感器(21，22)中的一个磁场传感器中输出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过在区块换向时进行切换的数字的磁场开关(18，19，20)的各两个切换点确定每个模拟的磁场传感器(21，22)的位置信号的线性化的区域。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述电动机(14)的预设的转速阈值之下借助由模拟的所述磁场传感器(21，22)导出的位置信号对所述电动机(14)进行换向。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述转速阈值具有迟滞，其中第一阈值大于第二阈值，所述第一阈值用于将对所述转子的位置的评估从数字的所述磁场开关(18，19，20)的位置信号切换到模拟的所述磁场传感器(21，22)的位置信号上，所述第二阈值用于将对所述转子的位置的评估从模拟的所述磁场传感器(21，22)的位置信号切换到数字的所述磁场开关(18，19，20)的位置信号。

5.根据上述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，将磁场变化选择为梯形。

6.根据权利要求1至4中至少一项所述的方法，其特征在于，将磁场变化选择为正弦形。

7.一种用于确定和/或控制能电换向的电动机的位置的设备，所述电动机尤其用于车辆的离合器操纵系统，其中所述电动机(14)的转子具有固定预设数量的极对，所述极对交替地沿彼此相反的方向磁化并且经由气隙与定子(17)共同作用，其中在所述定子(17)处借助于传感装置(16)记录位置信号，所述传感装置在所述电动机(14)的转动轴线之外设置在所述定子(17)上，其中所述传感装置(16)具有用于确定所述转子位置的三个数字的磁场开关(18，19，20)，其特征在于，在三个数字的所述磁场开关(18，19，20)之间设置有至少两个模拟的磁场传感器(21，22)，所述磁场传感器的位置信号通过评估单元(15)借助于在三个数字的所述磁场传感器(18，19，20)的区块激励中检测的位置信号来进行可信度检验。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，至少两个模拟的所述磁场传感器(21，22)以电学地几何上彼此偏移90°的方式设置在所述定子(17)上，其中在两个所述磁场传感器(21，22)之间定位有一个数字的所述磁场开关(18，19，20)。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，三个数字的所述磁场开关(18，19，20)以120°的电学间距定向在所述定子(17)上。