CN108139427B - 用于确定经修正的转速信号的方法以及电动机装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于确定经修正的转速信号的方法和电动机装置。在该方法的一个步骤中获知周期性的转动角度信号,该转动角度信号具有与转动角度有关的周期性的转动角度误差。将转动角度信号转换为数字式的原始转速信号(16),由于转动角度误差,使得数字式的原始转速信号具有干扰纹波,该干扰纹波的周期持续时间相应于转动角度误差的周期持续时间。数字式的原始转速信号(16)包括多个采样值(07),这些采样值通过采样周期持续时间在时间上间隔开,获知原始转速信号(16)的干扰纹波的半周期持续时间。对原始转速信号(16)的其中至少一对采样值(07)求平均,该至少一对采样值在时间上的间距撇开时间离散化误差来说是原始转速信号(16)的干扰纹波的被获知的半周期持续时间。通过求平均得到平均值。形成与采样周期持续时间和干扰纹波的频率有关的修正值用来考虑离散化误差。经修正的转速信号由平均值与修正值之间的差形成。修正信号与采样周期持续时间与干扰纹波的周期持续时间的差有关地呈锯齿形地变化,修正信号的最大幅度此外随着干扰纹波的频率的升高而提升。
Description
技术领域
本发明首先涉及一种用于确定经修正的转速信号的方法。该方法尤其是适用于准确地确定旋转式电动机的转速。本发明此外还涉及一种电动机装置,在该电动机装置中使用根据本发明的方法。
背景技术
在比利用常规的块换向(Blockkommutierung)更准确地进行调节的用于驱动的电动机中无论怎样都尤其需要准确的速度信号。速度信号可以经由角度信号获知,角度信号可以利用换向传感器检测。然而,角度信号和进而也是速度信号却可能会具有阻碍对电动机的精准调节的干扰。在现有技术中揭示了如下解决方案:利用这些解决方案,这些干扰应该通过事先获知的修正值来进行修正。
DE 102 60 862 A1示出了一种用于对进行测量角度和/或间距的传感器装置进行修正的方法,在其中,对正弦形或余弦形的测量信号进行评估,它们通过对运动的测量对象物进行采样来获得。对测量信号的角度误差或相位误差的修正通过如下方式发生,即,从多个测量信号推导出用于估计和修正测量信号的角度误差或相位误差和/或幅度的常数。
DE 101 33 524 A1描述了一种用于对传感器的动态误差进行修正的方法。该动态误差例如以周期性的波动的形式对传感器信号进行叠加,波动的频率和幅度持续地随着马达的转速发生变化。为了对动态误差进行修正,将传感器输出信号输送给过滤电路和修正电路。修正电路得到一个或多个由过滤电路送出的经过滤的信号,并且从通过比较经过滤的信号和未经过滤的传感器输出信号所取得的信息产生经修正的传感器信号。
DE 10 2011 105 502 A1示出了一种用于对转子方位传感器与电子换向的马达的转子方位之间的相移进行校准的方法。在此,转子方位传感器测量马达的转子的定位,该马达在运行期间利用块换向来操控。将被测得的定位与期望的定位进行比较。由被测得的和期望的定位之间的差异形成相移,其用于操控电子换向马达。转子的定位利用绝对值-转子方位传感器测量,该定位与表征转子的期望的定位的马达参数作比较。
发明内容
本发明的任务从现有技术出发地在于,可以提供准确的转速信号,以便尤其是可以更准确地调节电动机的转速。
根据本发明的方法尤其是适用于使用在需要进行非常准确的调节的电动机上。根据本发明确定经修正的转速信号,该转速信号可以持久地,即尤其是在电动机的转子转一圈期间也可以精确获知。
在根据本发明的方法的步骤中获知周期性的转动角度信号。优选使用基于磁性的极轮探测器的换向传感器作为用于转动角度信号的信号探测器。极轮探测器例如可以装备有多个霍尔传感器,霍尔传感器配属于与电动机的转子牢固地连接的极轮上的极。被获知的转动角度信号通常具有至少形式为转动角度误差和必要时为噪声分量的干扰分量。转动角度误差与转动角度有关,并且因此周期性地出现。转动角度误差的周期持续时间例如与换向传感器的类型有关,转动角度信号的周期持续时间也与之有关。转动角度信号的周期持续时间和转动角度误差的周期持续时间因此成正比,亦即彼此处于整数比例关系中。由于干扰,使得转动角度信号的必要时存在的噪声分量在信号传递时出现。转动角度误差尤其是基于换向传感器的因系统和应用而异的误差特性。
只要实施多次转圈,那么转动角度信号的周期持续时间和转动角度误差的周期持续时间就都能被获知。
在根据本发明的方法的另外的步骤中,将转动角度信号转换为数字式的原始转速信号。数字式的原始转速信号包括多个采样值,其也可以被称为样本。采样值通过具有采样频率的采样来确定。采样值因此彼此间具有通过采样周期持续时间形成的时间上的间距。采样频率是采样周期持续时间的倒数。
由于转动角度误差,使得原始转速信号具有干扰纹波,干扰纹波的周期持续时间相应于并且尤其是等于转动角度误差的周期持续时间。转动角度信号可以尤其是通过求微分来转换为原始转速信号。通过根据时间对测得的转动角度求导来放大在转动角度信号中存在的转动角度误差,转动角度误差基于其周期性导致所提及的干扰纹波。转动角度信号的转动角度误差和进而也是原始转速信号的干扰纹波的形状相对于理想值总是又受换向传感器的每个磁极对的限制地周期性地重复。此外,转动角度误差的形状和干扰纹波的形状的特征在于具有点对称,点对称通过如下方式形成,即,转动角度信号在理想值周围波动;类似于转动角度信号上的正弦形的干扰信号。通过干扰纹波来周期化的原始转速信号的周期持续时间尤其是与换向传感器的类型和其因系统和应用而异的误差特性有关。
数字式的原始转速信号优选和数字式的转动角度信号具有相同的采样频率,并且因此也具有相同的采样周期持续时间。
在根据本发明的方法的另外的步骤中,获知原始转速信号的干扰纹波的半周期持续时间。为此必须转了至少一个半圈,这是因为半周期持续时间从采样值获知,并且不被预先确定。因为由于转速信号改变,使得采样值和进而也是原始转速信号的干扰纹波的半周期持续时间会延续地发生改变,所以优选持续不断地获知半周期持续时间。但简化地也能够仅在转动角度信号发生从-π到+π的每次跳变时确定周期持续时间。
在根据本发明的方法的另外的步骤中,对原始转速信号的其中至少两个采样值求平均,它们的时间上的间距是原始转速信号的干扰纹波的被获知的半周期持续时间,其中,该时间上的间距由于原始转速信号的时间上的离散化而大多不能精确地是半周期持续时间,而是存在时间上的离散化误差。因此,两个采样值之间的时间上的间距是原始转速信号的干扰纹波的半周期持续时间加上时间上的离散化误差,时间上的离散化误差优选在负的半采样周期持续时间和正的半采样周期持续时间之间是大的。
优选地,至少两个被选定的采样值中的在时间上更早的采样值是所提供的采样值的在时间上最早的采样值。
为了清除原始转速信号的干扰纹波必须选定两个或更多个采样值,它们具有原始转速信号的刚好一半的周期长度的时间上的距离。但这些采样值由于离散化误差而在常见的情况下是不可用的。
由于原始转速信号的干扰纹波的周期性和点对称,使得每两个采样值原则上足够用于对原始转速信号求平均。通过求平均得到平均值。对采样值求平均优选以常见的方式通过两个采样值的相加并且除以被相加的采样值的数量实现。通过平均值的形成,使得原始转速信号中的干扰纹波在一定程度上被消除,然而其中,由于离散化误差,保留有更小的误差。
根据本发明,获知与原始转速信号的干扰纹波的频率和采样周期持续时间有关的修正值,通过修正值来考虑离散化误差。利用修正值,使得平均值的上述的所保留下的误差应该得到抵偿,该误差是由如下原因所造成,即,被选定的成对的采样值在时间上没有精确地间隔开原始转速信号的干扰纹波的半周期持续时间。修正值可以是正的、负的或等于零。
根据本发明,由平均值与修正值之间的差形成经修正的转速信号。经修正的转速信号因此是平均值减去修正值。当修正值取反时,所提到的差也可以通过总和形成。
根据本发明的方法的特别的优点在于,考虑到代表电动机的转速的信号的因应用而异的误差形式。该方法允许通过对样本求平均和通过考虑到离散化误差来对通过换向传感器获知的原始转速信号进行修正。
在执行根据本发明的方法时,修正值被至少一次获知。在常见情况下,修正值被持续获知,以便例如调节马达的转速。如果转速改变,那么原始转速信号的干扰纹波的频率和修正因子也发生改变。修正因子关于原始转速信号的干扰纹波的频率优选呈周期性。修正值关于原始转速信号的干扰纹波的频率优选具有锯齿形的图形。在这些图形中,修正值的周期的最大幅度随着原始转速信号的干扰纹波的频率优选线性提升。
当原始转速信号的干扰纹波的频率等于采样频率的完整的一小部分时,修正值优选具有最小的数值。当原始转速信号的干扰纹波的频率等于采样频率的完整的一小部分时,修正值优选等于零。一小部分优选是四分之一或者是四分之一的完整的一小部分。
修正值优选通过乘积形成,其中,乘积的其中一个因子通过由原始转速信号的干扰纹波的频率与采样周期持续时间的乘积的倒数的非整数的部分形成。原始转速信号的干扰纹波的频率和采样周期持续时间的乘积优选包括另外的因子4。
形成修正值的乘积优选包括原始转速信号的干扰纹波的频率、采样周期持续时间或常数π作为另外的因子。形成修正值的乘积优选包括原始转速信号的干扰纹波的频率、采样周期持续时间和常数π作为另外的因子。
修正值优选根据如下公式确定:
在该公式中,c(f)是修正值。变量f是原始转速信号的干扰纹波的频率。变量T样本是采样周期持续时间。方括号[…]是取整函数,其也被称为求整函数。
因为根据本发明的方法优选用于调节电动机的转速,所以转动角度信号优选被持续不断地获知。只要电动机完全执行了第一个半转圈,那么根据本发明的方法的另外的步骤也优选持续不断地重复。
在根据本发明的方法的优选的实施方式中,换向传感器用于获知转动角度信号,其在电动机的每个完整的转圈中检测转动角度信号的一个周期进而是转动角度误差的两个周期。
在根据本发明的方法的优选的实施方式中,转动角度误差的周期持续时间是转动角度信号的周期持续时间的两倍大。转动角度误差因此在每圈中具有两个完全周期。
在根据本发明的方法的优选的实施方式中,通过获知转动角度信号的两个值范围跳变之间的持续时间实现对原始转速信号的干扰纹波的半周期持续时间的获知。值范围跳变优选分别在完全转一圈后出现,特别优选地当转动角度信号从+π跳变到-π,或者进行相反的跳变时出现。该持续时间是转动角度信号的周期持续时间,并且优选是针对转一圈的持续时间,这是因为在+π到-π的两个跳变之间刚好存在2π,也就是存在一圈。因为转动角度信号的周期持续时间优选是转动角度误差和进而原始转速信号的干扰纹波的周期持续时间的一半大,所以转动角度信号的被获知的周期持续时间必须进行四等分,以便得到原始转速信号的干扰纹波的半周期持续时间。
在根据本发明的方法的替选地优选的实施方式中,通过反馈被获知的和经修正的转速信号来实现对原始转速信号的干扰纹波的半周期持续时间的获知。因为在执行方法开始时,还没有提供经修正的转速信号,所以在第一次经历根据本发明的方法步骤时,还是需要使用迄今获知的且还没有修正的原始转速信号,以便获知半周期持续时间。在方法步骤的随后所有的经历中,使用转速信号的经修正的值,以便获知原始转速信号的干扰纹波的半周期持续时间。原始转速信号反映了形式为圈数的值。因此,半周期持续时间可以从圈数的倒数的一半计算出。
在根据本发明的方法的优选的实施方式中,将原始转速信号的多于两个的采样值求平均。在此,将其中两个采样值多次求平均,其中,分别选定的两个采样值撇开离散化误差的各自的值来说还具有原始转速信号的干扰纹波的半周期持续时间的时间上的间距。另外的可能性是,其中多对的采样值的所有采样值在一个步骤中被平均,其中,各个对的各自的采样值撇开离散化误差的各自的值来说还具有原始转速信号的干扰纹波的半周期持续时间的时间上的间距。该优选的实施方式的特别的优点是,因此,不仅是干扰纹波,而且还有原始转速信号的噪声分量都可以得到修正。为此优选地选择了多于五对的采样值,但优选小于50对,其中,这些对的各个第一采样值优选直接彼此相继,并且这些对的各个第二采样值优选直接彼此相继。优选地,这些对的各个在时间上更早的采样值是所提供的采样值的在时间上最早的采样值。
根据本发明的转速可调节的电动机装置包括旋转式电动机和调节单元。通过调节单元可以提供电动机的经修正的转速信号。调节单元配置成用于通过实施根据本发明的方法产生经修正的转速信号。调节单元优选地配置成用于实施根据本发明的方法的优选的实施方式。此外,电动机装置优选地也具有结合根据本发明的方法说明的特征。
电动机优选是电力驱动车辆的驱动马达。驱动马达优选是汽车的轮毂马达。
附图说明
本发明的另外的细节、优点和改进方案从在参考附图的情况下对本发明的优选的实施方式随后进行描述而得到。其中:
图1示出用于表示理想的和由换向传感器测量的转动角度信号的图表;
图2示出用于表示根据本发明的所获知的原始转速信号和换向传感器上的转动角度误差的走向的图表;
图3示出用于表示在速度改变的情况下的原始转速信号的图表;
图4示出用于表示根据现有技术的形成滑动平均值的三个图表;
图5示出利用根据本发明的关于原始转速信号的两个采样值的求平均的三个图表;
图6示出用于表示多对采样值的根据本发明的求平均的图表;
图7示出用于比较地表示图4至图6所示的措施的四个图表;
图8示出具有转动角度信号走向的图表;
图9示出用于表示在高的采样率的情况下的原始转速信号的图表;
图10示出在更小的采样率的情况下的图9中所示的原始转速信号;
图11示出图10中所示的原始转速信号,其具有两个理想地需要的采样值;
图12示出用于表示在图11中示出的原始转速信号中出现的离散化误差的图表;
图13示出用于表示在第一频率中的平均值的时间上的走向的图表;
图14示出用于表示在第二频率中的平均值的时间走向的图表;
图15示出用于表示在频率范围中的平均值的图表;
图16示出用于表示在第一频率中的经修正的转速信号的时间走向的图表;
图17示出用于表示在第二频率中的经修正的转速信号的时间走向的图表;
图18示出用于表示在频率范围中的经修正的转速信号的图表。
具体实施方式
图1示出了由换向传感器输出的转动角度信号01的走向,转动角度信号与时间有关地示出了磁场角度,并且作为实线表示。与之相应地,理想的转动角度信号02作为虚线示出。在从-π到+π的每圈中,转动角度信号01抹过了一个完全周期。在理想的转动角度信号02与测得的转动角度信号01之间的比较示出的是,换向传感器接收到很小的转动角度误差03(在图2中示出),其类似于转动角度信号01上的正弦形的干扰信号地在理想的转动角度信号02周围摆动。
图2中与时间有关地示出了作为磁场角度差的转动角度误差03。此外示出了原始转速信号04,其根据本发明通过对转动角度信号01的求微分得到。在此可看到的是,通过求微分放大地在原始转速信号04中出现了在转动角度误差03的走向中待识别的纹波。
图3示出了用于表示在转速改变的情况下的原始转速信号04的图表。与电动机的实际转速06相比,在由换向传感器的转动角度信号01(在图1中示出)求导得出的原始转速信号04中出现大约±10%的误差。也可看到的是,原始转速信号04的干扰纹波的频率与转速有关。
根据本发明获知原始转速信号04的半个周期,这优选持续不断地进行,以便实现最佳的误差修正。
图4示出了用于表示根据现有技术的形成滑动平均值的三个图表。对原始转速信号04(在图2中示出)的修正经由多个采样值07的滑动平均值实现。平均值形成在此提供了无噪声的经滑动平均的信号08,而干扰纹波仍保留下来。
图5示出了用于表示根据本发明的平均值形成的三个图表。将尽可能准确地相距了转动角度误差03的半周期持续时间的第一采样值09和第二采样值10求平均。该求平均导致经平均的信号12,在其中,干扰纹波得到补偿,而噪声目前几乎保持不变。
图6清楚示出了本发明的优选的实施方式,在其中,并不仅仅将其中两个采样值07求平均,而是为了形成平均值而分别使用了其中m个(优选m=10)的成对的采样值09、10,其中,这些成对的采样值分别尽可能准确地具有转动角度误差03的半周期持续时间的间距。在该措施中得到了经平滑的、经平均的信号13,其既不具有噪声分量,也不具有干扰纹波。
图7中的四个图的比较说明了借助真实的、以测量技术检测到的转速信号进行的图4至6所示的措施的结果的区别。具有无干扰纹波的经滑动平均的信号08的滑动平均值的措施作为结果仅消除了原始转速信号04的噪声分量,而具有无噪声的经平均的信号12的关于其中两个采样值的求平均作为结果消除了原始转速信号04的干扰纹波。具有经平滑平均的信号13的关于其中m对的采样值09、10的求平均作为结果不仅去除了原始速度信号04的噪声分量而且还去除了干扰纹波。
此外图7示出的是,在关于m对采样值09、10(在图6中示出)的求平均中的具有(T/2+m)的时间延迟要比在关于单对采样值09、10(在图5中示出)的求平均中的具有(T/2)的时间延迟更长一些,并且要比在纯粹的平均值形成中的时间延迟明显更长。然而如果利用根据现有技术的方法来力求达到类似地好的信号,那么在那里,时间上的过滤延迟必须是原始转速信号04的干扰纹波的周期持续时间的多倍。然而如果延迟常数过大,那么原始转速信号04就不再能够被用于动态反应。因此,通过本发明提出的从两个采样值进行的与速度有关的求平均也是优化延迟的方法。
图8示出了具有根据本发明的从-π到+π的转动角度信号走向01的图表,其中,与时间有关地示出了磁场角度。从-π到+π的值范围跳变14通过点来标识,并且分别标记了电动机开始新一圈的时间点。因此,其中两个值范围跳变14之间的间距反映了转动角度信号01的周期持续时间。在其中每个值范围跳变14上,可以对转速和进而是周期进行重新确定,以便由此获知为求平均所要使用的采样值09、10(在图5中示出)的正确的间距。从曲线走向也看到的是,由转动角度信号01可以推导出速度改变。
图9示出了用于表示数字化的原始转速信号16的图表,该数字化的原始转速信号利用很高的采样率来采样,从而存在多个采样值07。尽可能准确地进行在时间上相距了转动角度误差03的半周期持续时间的两个采样值09、10的在图5和6中所示的选定是可能的。然而,由于原始转速信号16的时间上的离散化通常导致的是,两个待选定的采样值9、10没有精确地在时间上相距转动角度误差03(在图5中示出)的半周期持续时间。
在该图示中,和在随后的图中一样地,被说明的信号的恒定分量(Gleichanteil)没有示出。
图10示出了在更小的采样率的情况下的图9中所示的原始转速信号16。明显的是,在时间上相距了转动角度误差03(在图5中示出)或原始转速信号16的干扰纹波(在图5中示出)的半周期持续时间的两个采样值09、10的图5和图6所示的选定不再可能是充分准确的。由于原始转速信号16的时间上的离散化通常导致的是,两个待选定的采样值09、10相距了转动角度误差03(在图5中示出)的半周期持续时间加上时间上的不能忽略的离散化误差。
图11示出图10中所示的原始转速信号16,其具有两个理想地需要的采样值17,这两个采样值精确地在时间上相距了转动角度误差03(在图5中示出)或原始转速信号16的干扰纹波(在图5中示出)的半周期持续时间。离散化误差是两个理想地需要的采样值17的其中最晚的采样值与现有的采样值07的在时间上与之最近的采样值之间的时间上的间距。
图12详细地指出了图11说明的离散化误差。
图13首先又示出了在第一频率的情况下的图9所示的原始转速信号16,该频率示例性地是227Hz并且代表待测量的转速。此外示出了平均值18的时间上的走向,其根据图5中所示的平均值形成来获知。如果不存在图12说明的离散化误差,那么平均值18在该图示中恒定地等于零,在该图示中不考虑恒定分量。但基于离散化误差,平均值18不等于零,并且在时间上是可变的。平均值在第一频率的情况下均匀地在零周围波动,从而该平均值不具有偏置值。
图14在第二频率的情况下相应于图13中的图示,第二频率示例性地是239Hz并且代表待测量的转速。平均值18如在第一频率的情况下(在图13中示出)那样不等于零,并且在时间上是可变的,然而其在第二频率下附加地具有明显的偏置值。
图15在频率范围中示出图13和图14所示的平均值18的偏置值19的走向。频率代表待测量的转速。在频率范围中的偏置值19的走向是锯齿形的,其中,周期中的最大幅度随着频率的升高而增大。
根据本发明,偏置值19通过修正值消除,修正值从平均值18(在图13和图14中示出)扣除。该修正值可以以如下方式推导出:
图5中所示的平均值形成导致的是,原始转速信号16(在图10中示出)的零位置具有四分之一周期持续时间的时间上的间距:
变量n是不等于零的自然数。T样本是采样周期持续时间。T是原始转速信号16(在图10中示出)的干扰纹波的周期持续时间。
原始转速信号16(在图10中示出)的干扰纹波的周期持续时间T是原始转速信号16(在图10中示出)的干扰纹波的频率f的倒数,从而上面的等式得到的是:
在该频率范围内的偏置值19的零位置ferr最小因此是:
当前的零位置的编号因此是:
对于n来说,较大的值没有意义,这是因为其导致很小的频率,在这些很小的频率下,产生的偏置值19是可忽略的。当所属的大的转速位于应用以外时,对于n来说,很小的值必要时也是没有意义的。
为了获知修正值,频率f与零位置的间距f间距必须得到确定:
在该等式中,方括号是取整函数。
该公式可以缩减为:
图16示出了在第一频率中的图13中所示的原始转速信号16,第一频率示例性地是227Hz并且代表待测量的转速。此外示出了经修正的转速信号21的时间上的走向,其是由图13中所示的平均值18和上面阐述的修正值c(f)构成的差。在此示出的示例中,修正值c(f)=0,这是因为图13中所示的平均值18不具有偏置值。
图17示出了在第二频率中的图14中所示的原始转速信号16,第二频率示例性地是239Hz并且代表待测量的转速。此外示出了经修正的转速信号21的时间上的走向,其是由图14中所示的平均值18和上面阐述的修正值c(f)构成的差。在此示出的示例中,修正值c(f)>0,这是因为图14中所示的平均值18具有正的偏置值。经修正的转速信号21仅还具有可忽略的偏置值。
图18示出了在频率范围中的图16和17中所示的经修正的转速信号21的偏置值22的走向。基于根据本发明的修正,偏置值22只是极其小的。图15中所示的由于所描述的离散化误差出现的偏置值19因此根据本发明在很大程度上得到补偿。
附图标记列表
01 被测量的转动角度信号
02 理想的转动角度信号
03 转动角度误差
04 原始转速信号
05 -
06 实际转速
07 采样值
08 滑动平均信号
09 第一采样值
10 第二采样值
11 -
12 平均信号
13 没有噪声分量的经平滑的信号
14 值范围跳变
15 -
16 数字化的原始转速信号
17 理想地需要的采样值
18 平均值
19 偏置值
20 -
21 经修正的转速信号
22 修正后的偏置值
Claims (10)
1.用于确定经修正的转速信号(21)的方法,所述方法包括如下步骤:
-获知周期性的转动角度信号(01),转动角度信号具有与转动角度有关的、周期性的转动角度误差(03);
-将转动角度信号(01)转换为数字式的原始转速信号(16),由于转动角度误差(03),原始转速信号具有干扰纹波,干扰纹波的周期持续时间相应于转动角度误差(03)的周期持续时间,其中,数字式的原始转速信号(16)包括多个采样值(07、09、10),所述多个采样值通过采样周期持续时间来在时间上间隔开;
-获知原始转速信号(16)的干扰纹波的半周期持续时间;
-对原始转速信号(16)的其中至少一对采样值(09、10)求平均,所述至少一对采样值的时间上的间距撇开时间上的离散化误差来说是原始转速信号(16)的干扰纹波的被获知的半周期持续时间,其中,通过求平均得到平均值(18);
-形成与原始转速信号(16)的干扰纹波的频率和采样周期持续时间有关的修正值用来考虑离散化误差;并且
-由平均值(18)与修正值之间的差形成经修正的转速信号(21)。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,修正值关于原始转速信号(16)的干扰纹波的频率呈周期性。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,修正值的周期的最大幅度随着原始转速信号(16)的干扰纹波的频率线性提升。
4.根据权利要求2或3所述的方法,其特征在于,修正值关于原始转速信号(16)的干扰纹波的频率具有锯齿形的图形。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,当原始转速信号(16)的干扰纹波的频率等于采样频率的四分之一时,修正值具有最小的数值,其中,采样频率是数字式的原始转速信号(16)的采样周期持续时间的倒数。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,修正值通过乘积形成,其中,乘积的其中一个因子通过由原始转速信号(16)的干扰纹波的频率与采样周期持续时间的乘积的倒数的非整数的部分形成。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,形成修正值的乘积的另外的因子通过原始转速信号(16)的干扰纹波的频率、采样周期持续时间和常数π形成。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,经修正的转速信号(21)是包括换向传感器的电动机的经修正的转速信号(21),其中,借助换向传感器来获知电动机的转动角度信号(01)。
10.转速能调节的电动机装置,所述转速能调节的电动机装置具有旋转式电动机和调节单元,所述调节单元被配置成用于通过实施根据权利要求9所述的方法产生经修正的转速信号(21)。
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Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11448146B2 (en) * | 2015-11-12 | 2022-09-20 | Bombardier Recreational Products Inc. | Method and system for starting an internal combustion engine |
US10883467B2 (en) | 2015-11-12 | 2021-01-05 | Bombardier Recreational Products Inc. | Method and system for starting an internal combustion engine |
US11209291B2 (en) * | 2019-07-09 | 2021-12-28 | GM Global Technology Operations LLC | Method and apparatus for monitoring a resolver |
US11953515B2 (en) * | 2022-02-17 | 2024-04-09 | Stmicroelectronics (China) Investment Co., Ltd. | Method for computing angular velocity and system for using the same |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4019001A1 (de) * | 1990-06-13 | 1991-12-19 | Siemens Ag | Verfahren zur analog-digital-umsetzung |
US5377295A (en) * | 1990-11-07 | 1994-12-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Speed controller of motor |
EP1091214A2 (de) * | 1999-09-29 | 2001-04-11 | Micronas GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Messsignalen |
DE10133524A1 (de) * | 2001-07-11 | 2003-01-30 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur des Dynamikfehlers eines Sensors |
CN102356539A (zh) * | 2009-03-16 | 2012-02-15 | 博泽哈尔施塔特汽车零件两合公司 | Dc马达中电流波纹估计的计数误差修正 |
CN102998482A (zh) * | 2012-12-04 | 2013-03-27 | 中国第一汽车股份有限公司无锡油泵油嘴研究所 | 转速传感器误差的测量方法 |
CN104169687A (zh) * | 2012-03-16 | 2014-11-26 | 三菱电机株式会社 | 角度检测装置 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10260862A1 (de) * | 2002-12-23 | 2004-07-15 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Schaltungsanordnung zur Korrektur eines winkel- und/oder abstandsmessenden Sensorsystems |
US7248989B2 (en) * | 2005-08-18 | 2007-07-24 | General Motors Corporation | Speed measurement system for speed control of high-speed motors |
DE102011105502A1 (de) * | 2010-07-08 | 2012-01-12 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Verfahren zum Abgleich eines Phasenversatzes zwischen einem Rotorlagesensor und der Rotorlage eines elektrisch kommutierten Motors |
CN104583043B (zh) * | 2012-08-21 | 2018-01-12 | 艾里逊变速箱公司 | 在角位置传感器中矫正误差的系统和方法 |
DE102015205772B3 (de) * | 2015-03-31 | 2016-04-21 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Verfahren zur Erzeugung eines Geschwindigkeitssignals eines Elektromotors |
-
2015
- 2015-11-11 DE DE102015222202.0A patent/DE102015222202B3/de active Active
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- 2016-09-06 US US15/769,249 patent/US10209268B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4019001A1 (de) * | 1990-06-13 | 1991-12-19 | Siemens Ag | Verfahren zur analog-digital-umsetzung |
US5377295A (en) * | 1990-11-07 | 1994-12-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Speed controller of motor |
EP1091214A2 (de) * | 1999-09-29 | 2001-04-11 | Micronas GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Messsignalen |
DE10133524A1 (de) * | 2001-07-11 | 2003-01-30 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur des Dynamikfehlers eines Sensors |
CN102356539A (zh) * | 2009-03-16 | 2012-02-15 | 博泽哈尔施塔特汽车零件两合公司 | Dc马达中电流波纹估计的计数误差修正 |
CN104169687A (zh) * | 2012-03-16 | 2014-11-26 | 三菱电机株式会社 | 角度检测装置 |
CN102998482A (zh) * | 2012-12-04 | 2013-03-27 | 中国第一汽车股份有限公司无锡油泵油嘴研究所 | 转速传感器误差的测量方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
基于DSP的永磁无刷直流电动机变频调速控制系统;韦汉培 等;《变频器世界》;20150630(第6(2015年)期);第46-48页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2017080547A1 (de) | 2017-05-18 |
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