CN109891072A - 用于确定内燃机的曲轴的旋转角度位置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定轴（17）、特别是内燃机（112）的曲轴（17'）的旋转角度位置（α，α₁）的方法，该内燃机与包括转子（32）和具有至少一个相绕组（U，V，W）的定子（33）的电机（30）直接或变速地耦联，其中，电机（30）的至少一个相位信号（U_U，U_V，U_W，I_U，I_V，I_W）具有在转子（32）至少每转一圈时相应出现的至少一个值（W_Uu，W_Ud，W_Vu，W_Vd，W_Wu，W_Wd），其中至少一个值（W_Uu，W_Ud，W_Vu，W_Vd，W_Wu，W_Wd）的出现时间点用于确定转子（32）的旋转角度位置（α_相位），其特征在于，轴的旋转角度位置（α，α₁）由转子（32）的旋转角度位置（α_相位）和角度偏移（）计算。本发明还涉及一种被设置用于执行该方法的相应的计算单元以及一种用于执行该方法的计算机程序。

Description

用于确定内燃机的曲轴的旋转角度位置的方法

技术领域

本发明涉及一种用于确定曲轴的旋转角度位置的方法，该曲轴与包括定子和具有至少一个相绕组的转子的电机直接或者变速地耦联。

背景技术

内燃机的曲轴的旋转角度位置和转速是电子的发动机控制的许多功能的主要的输入变量。为了获取它们，可以在与内燃机的曲轴一同旋转的主体上以相等的角度间隔设置标记。由曲轴旋转引起扫过标记可以由传感器检测并且作为电信号传递到分析电子器件。

对于曲轴的相应的旋转角度位置，该电子器件确定用于标记的为此相应存储的信号或测量两个标记之间的时间差并且可以基于两个标记之间的已知的角度间隔来获取角速度并由此获取转速。在机动车、特别是摩托车，轻便摩托车或机器脚踏车中，标记可以例如由金属齿轮的齿，即所谓的传感器轮提供，所述传感器轮由于它们的运动在传感器中引起磁场的变化。一些齿的间隙可以作为用于识别绝对位置的参考标记。

虽然乘用车通常使用60-2个齿（均匀分布60个齿，其中两个保留空出），例如摩托车和机器脚踏车也使用36-2，24-2或12-3个齿。在曲轴的旋转速度确定或旋转角度位置确定的间接原理中，转速信号的分辨率或旋转角度位置的绝对检测由齿的数量和参考标记的可靠识别来确定。

在任何具有内燃机的现代车辆中都安装有发电机，发电机通过曲轴的旋转驱动并且提供用于向车辆供应电能并对车辆电池充电的电信号。没有这种发电机的车辆的预期运行是不可能的或仅在短时间内是可能的。

经由曲轴驱动的电机（发电机）的电输出变量的使用例如在EP 0 664 887 B1中用于转速确定。为此目的，提供发电机的相位作为参考，在其上施加有脉动直流电压。这种类型的布置还可以被考虑用于，借助于相应的相位信号也获取对于电机的转子的旋转角度位置的估计并且由此也获取内燃机的曲轴的旋转角度位置，所述内燃机和电机分别直接或者变速地彼此耦联。然而，这里没有实现曲轴的和电机的转子的高分辨率的转速确定或高分辨率的旋转角度位置确定。

因此，希望提供一种可能性，即使不使用附加的构件，也可以获得电机的转子的或内燃机的曲轴的高分辨率的旋转角度位置，所述旋转角度位置能够用于控制内燃机。

发明内容

根据本发明，提出了一种具有权利要求1的特征的方法。有利设计方案是从属权利要求和以下描述的主题。

在用于确定轴、优选内燃机的曲轴的旋转角度位置的方法中，该内燃机特别是机器脚踏车的内燃机，该内燃机与包括转子和具有至少一个相绕组的定子的电机直接或变速地耦联，然而以电机的转子和内燃机的曲轴之间的固定角度关系耦联，由电机的具有至少一个值的至少一个相位信号确定转子的旋转角度位置，该至少一个值分别在电机的转子的至少每转一圈时相应出现，其中，曲轴的旋转角度位置由转子的旋转角度位置和另外的角度偏移计算。基本上，轴也可以是转子的轴，该轴能够与转子抗扭转地耦联。

由于内燃机的曲轴和电机的转子的固定的耦联，可以在知道转子的旋转角度位置的情况下推导出曲轴的旋转角度位置。由于空载电压（Leerlaufspannung）的相对相位位置与转子的旋转角度位置相一致，因此直接从电机的空载电压从无负载的电机读取转子的精确的旋转角度位置。

然而，这种关系不适用于加载负载的电机，因为由于电流的流动而导致相位位置发生移动，并且相应地，电机的输出电压对应于电机的至少一个相的相电压，该输出电压不再与转子的旋转角度位置相一致。电机的输出电压和电机的转子的实际的角度位置之间的角度位置的这种偏移通常被称为磁极转子角（Polradwinkel）。

因此，通过确定转子的旋转角度位置并通过磁极转子角的角度偏移相应地校正旋转角度位置，能够以改进的精度并进而提高质量提供对于曲轴的旋转角度位置的确定。

因此，可以直接从电机的内部信号高分辨率地确定曲轴的旋转角度位置，由此可以放弃用于获取旋转角度位置或转速的相应的传感器轮以及与此相关的传感器系统。由此，可以节省成本，这在更为便宜的轻便摩托车或轻型摩托车方面尤其有利。另外，诸如像喷射位置计算、力矩计算或者用于精确确定OT位置的学习功能等的控制功能也能够被显著地改善。

可以以不同的方式获得相位信号。例如，可以考虑彼此的相电压，考虑连接的整流器的二极管上的相电压相对于输出端子的电势，如果电机的定子处于具有可截取的星形汇接点的星形连接中，则考虑到线束相对于星形汇接点的输出电压或相电流的可比较的分析。

在本发明的另一种优选的设计方案中，这些值具有相位信号的上升边沿和相位信号的下降边沿，或者与相位信号的上升边沿和相位信号的下降边沿相应地相关，其中相位信号的上升边沿和/或相位信号的下降边沿考虑用于确定转子的旋转角度位置。相位信号的这种类型的边沿原则上可以考虑用于特别简单地获取表征性的值的出现或相位信号的阈值的出现，因为它们能够在相位信号的过程中借助于相应的电路特别容易被识别。这种电路尤其可以以所谓的施密特触发器（Schmitt-Trigger）的形式被获取。因此，相位信号之一的上升边沿和下降边沿限定转子的在一定时间范围内被其扫过的角度范围。因此，可以在识别到相位信号的上升边沿和/或下降边沿时识别该角度范围或角度增量。通过使用相同的相位信号的上升边沿和下降边沿和/或不同相位信号的上升边沿和/或下降边沿，特别是时间上直接相邻的相位信号，可以相应地增加曲轴的旋转角度位置确定的精度。进一步优选的是，定子侧的相的相电压信号中的至少一个或至少一个相电流信号可考虑用于获取旋转角度位置。

在本发明的另一种优选的实施方式中，取决于磁极转子角的角度偏移基于具有常数和与电机的转速成反比例的关系来获取。在这种情况下，特别优选的是，电机具有用于调控车载电网电压、特别是电池电压的调控器，其中调控器如此运行，使得角度偏移总是与电机的转速成反比。在此，特别是在线性工作范围中调控这种控制器、特别是用于电池的可以与电池并联连接的电压调控器。为此目的，例如可以使用在三极管范围中工作的执行机构、特别是功率晶体管。

通过这种调控，可以提供输出电压（整流的相电压），其相对于电池电压或车载电网的电压几乎恒定地得到调控。整流器上的输出电压和输出电流之间的角度偏移在第一近似中消失，因为布置在该相之后的整流器与车载电网中的较大能量存储器、例如机动车电池相结合大致用作欧姆负载。因此，可以确保角度偏移或磁极转子角可以通过常数和与电机的转速成反比的项来近似。由此导致角度偏移的或磁极转子角的明显简化的获取，这允许更精确地获取曲轴的旋转角度位置。

在该方法的另一种优选的实施方式中，电机的转速由相位信号的值的至少两个出现时间点之间的时间差确定。

以这种方式，在不使用附加的传感器和传感器轮的情况下以特别简单的方式方法，可以直接由电机的本来就存在的相位信号确定转速。

在该方法的另一种优选的实施方式中，通过将转子的旋转角度位置和角度偏移相加来计算曲轴的旋转角度位置。

以这种方式，通过由相位信号和以上述方式求取的角度偏移或者磁极转子角来简单地获取转子的旋转角度位置，可以计算曲轴的实际旋转角度位置，而无需为此使用另外的传感器或使用传感器轮。

这尤其是在用于机器脚踏车、特别是成本低廉的小型和/或轻型机器脚踏车的方法中是特别有利的，因为在一些情况下不存在传感器轮或者传感器轮基本上具有不足的精度。另一方面，在本发明的帮助下可以省去传感器轮，这带来了相应的成本优势。

然而替代地，借助于传感器轮和传感器也可以对现有的旋转角度位置测量进行辅助，并且可以相应地改善分辨率。

在该方法的另一种优选的实施方式中，相位信号（U_U，U_V，U_W，I_U，I_V，I_W）由电机（30）的多个磁激励器产生，其中磁激励器中的一个与其余磁激励器如此不同地运行，使得由该一个激励器产生的相位信号（U_U，U_V，U_W，I_U，I_U，I_W）取与其余激励器的其余相位信号不同的值。这是特别有利的，因为由此可以确定固定的参考位置，以便确定转子的旋转角度位置，并由此确定内燃机的曲轴的旋转角度位置。

在本发明的另一种优选的实施方式中，电机的相位信号借助于电子电路、特别是发动机控制器进行处理。这是特别有利的，因为不需要另外的控制器来实现对于曲轴的精确的旋转角度位置确定，其中可以利用本来就已经存在的资源。

在该方法的另一种优选的实施方式中，曲轴的旋转角度位置用于控制内燃机。通过发动机控制器对电机的相位信号进行的检测和处理，并且由转子的旋转角度位置和角度偏移对曲轴的旋转角度位置进行的相应的获取，可以相应地考虑用于在内燃机的控制器中对内燃机的点火时间点或力矩进行控制，所述控制器本来就控制该内燃机。由此，无论是对内燃机的控制，还是对曲轴的旋转角度位置的改善的获取都可以在发动机控制器中进行组合，从而产生进一步的协同效应。为此目的，所使用的计算单元优选地设计为用于内燃机的马达控制器，该计算单元具有相应的集成电路和/或存储在存储器上的计算机程序，其被设置用于执行上述方法步骤。

以计算机程序的形式实现该方法，该计算机程序优选存储在数据载体上，特别是存储在呈软件形式的存储器上，并且在计算单元中提供用于实施该方法或提供集成电路、特别是ASIC是有利的，因为这会导致非常低的成本，特别是当执行的控制器还用于其他任务并且因此本来就存在时。用于提供计算机程序的合适数据载体尤其是磁存储器、光存储器和电存储器，如现有技术中常见的那样。

附图说明

根据说明书和附图，本发明的其他优点和设计方案将变得显而易见。

图1示意性地示出了特别是用于根据现有技术的旋转速度确定的、具有传感器的传感器轮；

图2a至c示出了耦联到内燃机的电机的示意图（a，b），以及由此相关的信号曲线（c）；

图3示意性地示出了具有相应相关的相位信号的电机；

图4a和4b示出了三相电机的相位的可能的电压曲线；

图5a和5b示出了电机的简化单相等效电路图（a）和相电压矢量的相关的矢量图（b）；

图6示出了调控器电路，其位于电机的整流器的下游并且设置用于调控电池电压，并且

图7和8示出了角度偏移或磁极转子角关于电机的转速的曲线（7）以及关于相位信号的边沿之间的边沿时间的角度偏移或磁极转子角（8）。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了传感器轮20和相关的感应式传感器10，如现有技术中其用于转速确定或用于近似地获取曲轴的旋转角度位置。传感器轮20在此固定地与内燃机的曲轴连接，并且传感器10位置固定地安装在合适的位置上。

通常由铁磁材料制成的传感器轮20具有齿22，所述齿以两个齿22之间的间距21布置在外侧上。在外侧的位置处，传感器轮20具有预先确定的数量的齿的长度的间隙23。该间隙23用作用于识别传感器轮20的绝对位置的参考标记。

传感器10具有条形磁铁，软磁极销安装在该条形磁铁上。极销又由感应线圈13围绕。当传感器轮旋转时，齿22交替地运行，并且位于相应两个齿之间的空心空间经过传感器10的感应线圈13。由于传感器轮并且由此齿22也由铁磁材料制成，因此在旋转时在线圈中感应出信号，由此可以区分齿22和空气缝隙。

通过两个齿之间的时间差与包括这两个齿包围的角度的相关性，可以近似地计算角速度或者转速并且也可以近似地计算曲轴的相应的角度位置。

在间隙23处，所感应的信号在感应线圈中具有与以其他方式以空心空间交替的齿22的情况不同的曲线。然而以这种方式，绝对的位置标记仅关于一个完整的曲轴转圈是可能的。

在图2a中示出了内燃机112，电机30直接或变速地以耦联的方式连接到内燃机上，其中电机30由内燃机112的曲轴17'驱动。因此，电机130的转速n_Gen和曲轴17'的转速n_ΒΚΜ以及电机30的转子的角度位置α₁和曲轴17'的旋转角度位置α具有彼此固定的关系。充电调控器LR还配属于电机30，该充电调控器根据电池B的仍然剩余容量向车载电网110内的电池B供能。此外，设置有计算单元、特别是发动机控制器122，该发动机控制器经由通信连接124与电机30或内燃机112交换数据，并且被设置用于相应地操控内燃机112和电机30。

在图2b中，电机30再次以放大的形式示意性地示出。电机30具有带激励绕组的、具有轴17的转子32和带定子绕组的定子33。因此，该电机是一种外部激励的电机，如其特别是在机动车中通常的那样。特别是对于机器脚踏车、特别是小型和轻型摩托车，但通常使用带有永磁体的马达，也就是说永久激励的电机。原则上，两种类型的电机都可以在本发明的范围内使用，其中特别地，根据本发明的方法不依赖于相应类型的电机的使用-永久激励的电机或外部激励的电机。

举例来说，电机30被设计为交流发电机，在该交流发电机中感应出相对于彼此相位移动120°的三个相电压信号。这种三相发电机（Drehstromlichtmaschine）通常用作现代机动车中的发电机，并且适合于执行根据本发明的方法。在本发明的上下文中，基本上所有电机可以独立于其相位数使用，其中特别是根据本发明的方法不依赖于相应类型的电机的使用。

交流发电机30的三个相位被称为U，V，W。通过设计为正二极管34和负二极管35的整流元件，在相位处下降的电压被整流。因此，在极B+和B-之间存在发电机电压U_G，在该发电机电压是负极接地。例如，由这样的交流发电机30供应电池B或车载电网110内的其他负载。

在图2c示出了三个曲线图，其示出了相对于电机30的转子32的旋转角度的相关电压曲线。上部的曲线图示出了相位U，V，W上的电压曲线和相关的相电压U_P。通常应当理解的是，该曲线图和后续曲线图中给出的数值和值范围仅仅是示例性的，因此原则上不限制本发明。

在中间的曲线图中，示出了发电机电压U_G，其由电压曲线U，V，W的正半波和负半波的包络曲线形成。

最后，底部的曲线图示出了经整流的发电机电压U_G（参见图2a），以及处于B+和B-之间的发电机电压U_G-的有效值U_Geff。

在图3中示意性地示出了图2a的具有相位U，V，W以及正二极管34和负二极管35的定子33。基本上应当理解，在有源整流器的情况下，这里以正二极管34和负二极管35的形式示出的整流器元件也可以设计为晶体管、特别是MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）（未示出）。另外，接下来示出了出现的电压和电流的所使用的术语表。

U_U，U_V，U_W表示相关的相位U，V，W的相电压，如其在外导体和定子33的星形汇接点之间下降那样。U_UV，U_VW，U_WU表示两相或其相关的外导体之间的电压。

I_U，I_V，I_W表示从相位U，V，W的相应外导体到星形汇接点的相电流。I表示整流后的所有相的总电流。

在图4a中，现在在三个曲线图中相对于时间示出了具有关于B-的电势参考的三个相电压U_U，U_V，U_W，如其在具有六个永磁体的外极转子的发电机中那样。具有三相定子绕组33的电机30的该图示仅作为示例示出，其中原则上，不限于一般性，根据本发明的方法也可以在具有相应的基于需要的数量的相或永磁体或激励线圈的发电机上实施。同样，代替定子线圈的星形连接，也可以选择三角形连接或其他的连接方式。

在具有电流输出的电机30中，第一近似中的相电压U_U，U_V，U_W的曲线是矩形的。这特别是由于，通过发电机电压，正极或负极二极管在流动方向上是导通的，并且因此大约为15-16伏（12V铅酸蓄电池的电池充电电压和正二极管处的电压）或负0.7-1伏（负二极管的电压）中测量。测量的参考电势分别是接地端。也可以选择其他参考电势、诸如定子的星形汇接点。但是，这些所产生的不同的信号曲线不会改变可分析的信息，对于它们的获得和分析。

原则上，可以以不同的方式获得相位信号（U_U，U_V，U_W，I_U，I_V，I_W）。例如，如果电机的定子与可截取的星形汇接点处于星形连接，则可以获取相对于彼此的相电压（U_UV，U_UW，U_WU），通过所连接的整流器的二极管相对于其输出端子（B +，B-）获取相电压，考虑支路相对于星形汇接点的输出电压（U_U，U_V，U_W）或相电流的可比较的分析。

在图4b中，来自图4a的相电压U_U，U_V，U_W一起绘制在该曲线图中。在此，可以清楚地识别到均匀的相位偏移。

在电机30的转子32一个完全转圈期间，电压信号由六个磁体（特别是永磁体）、即所谓的极对重复六次。与之相应地，针对每个相位，也就是说每个相电压U_U，U_V，U_W在转子32每转一圈时具有六个下降边沿FL_D和六个上升边沿FL_U（针对相应的相位FL_UU，FL_VU，FL_WU和FL_UD，FL_VD，FL_WD）。

这些边沿确定一个角度区段，即恰好是沿着定子的径向圆周被磁体覆盖的角度区段。因此，在识别到相应的边沿FL_U或FL_D时，在获知每转的绝对参考点时，该绝对参考点例如借助于具有相电压U_U，U_V，U_W的与其他磁体不同的特性的参考磁体来表征。

利用合适的器件，现在可以识别到下降边沿FL_D和上升边沿FL_U。例如，对于每个相电压来说可以借助于所谓的施密特触发器产生TTL信号并将其传输到控制器。所需的施密特触发器可以集成在控制器中或控制电子器件、例如控制器中，集成在用于电池电压的调控器中和/或在有源整流器的情况下集成在相应的发电机调控器中或其也可以外部地配属于所述发电机调控器。单个TTL信号，特别是对于使用控制器、特别是发动机控制器122（参见图2a）的情况而言，可以分别经由一条线路或者通过上游的组合电子器件或其他设备合适地以组合的方式，经由仅一条数据线路124（参见图2a）进行传输。

在图4b中，向相电压U_U，U_V，U_W的相应的下降边沿的端部相应地指配值W_U，W_V，W_W，所述值也被称为W_Ud，W_Vd，W_Wd。同样，相应的值W_Uu，W_Vu，W_Wu也可以指配给上升边沿FL_U。这些值可用于识别转子32的旋转角度位置α₁或由定子33的极对确定的角度增量。基于相位信号的平台区域或它们之间的其他区域来识别转子32的旋转角度位置α₁也是可能的。同样，这些值也可用于根据时间差Δt₁，Δt₂，Δt₃来获取发电机的转速。

在此，当在电机30中均匀布置六个永磁体时，总共18个下降边沿FLd并且因此每转18个相关值以彼此相应相等的间距出现。在时间差Δt₁，Δt₂或Δt₃期间，因此扫过360°/18=20°的角度。如开篇已经提到的那样，这也可以考虑用于识别转子32的旋转角度位置α₁，其中示例性地获取的20°表示可探测的角度增量。另外，也可以由此获取角速度ω_i。这是由ω_i=20°/Δt_i得到并且与此相关的转速n_i可以由n_i= ω_i/360° · 60秒/分钟以每分钟转数为单位获得。

基本上可以理解的是，作为下降边沿FL_D的替代方案，上升边沿也可以用于获取转子32的旋转角度位置α₁并且可用于获取电机30的当前转速n_Gen。通过每转两倍数量的值，与此相应地获得转子32的旋转角度位置α₁和转速n_Gen的更高的分辨率。另外，相位的边沿可以以各种其他方式方法予以分析，例如通过分别相同相位的上升边沿FL_U和下降边沿FL_D的时间上的间隔或者由相应的相位彼此之间或者通过相同相位的上升边沿FL_U或下降边沿FL_D的时间上的间隔或所有相位一同来进行所述分析。

除了上升边沿FL_U和下降边沿FL_D之外，为了以改善的分辨率获取转子32的旋转角度位置α₁或转速识别n_Gen也可以使用相位信号U_U，U_V，U_W的过零点。

转子32的及其轴17的实际的旋转角度位置α₁以及进而曲轴17'的旋转角度位置α可以由电机30的电信号确定，特别是由相位信号U_U，U_V，U_W或与此相关的相电流I_U，I_V，I_W仅以不足的精度确定，因为在由于电流流动而导致的经受负载的电机30的情况下，在相位信号U_U，U_V，U_W或I_U，I_V，I_W的相位位置与转子32的实际的旋转角度位置α₁之间出现呈角度偏移的形式的系统误差。在下面的附图中更详细地解释了这一点。

在图5a示出了电机的简化单相等效电路图的示意图，并且图5b以矢量图相应地示出了各个电压或电流之间的关系以及它们彼此间的相对的相位偏移。从该单相等效电路图获取的认知基本上也可以应用于多相电机，例如其在前面的描述中所示那样。从图5a）的电机的单相等效电路图和图5b）中所示的相关的矢量图，可以导出用于经受负载的电机的电压方程，其内容如下：U_P=jX*I+U，

其中U为电机30的输出电压，U_P为无负载的电机的空载电压，并且I*jX对应于如下电压降U_X，该电压降由于电流流过电机并且由于电机的电抗X而在发电机中下降。

在此，电机30的空载电压U_P对应于关于相位与转子32的旋转角度位置α₁相一致的理想的所感应出的电压。在此，对应于磁极转子角的角度偏移相应地等于零。因此，空载电压U_P的相位关系精确地反映了转子32的几何运动，并因此指示其在电机30的无负载状态下的精确的角度位置。

由于电机30上的负载和由此产生的电流I，经受负载的发电机30的输出电压U关于其相位滞后于所感应的空载电压U_P，其中U和U_P之间的角度偏移由角度偏移，即所谓的磁极转子角给出。这基本上不依赖于线圈电流I并且在不知道线圈电流I的情况下不能毫无疑问地计算出来。

此外，输出电压U和电流I之间的角度由连接的负载给出，并且对于纯欧姆负载而言为= 0°。电机的理想的所感应出的电压（空载电压）U_P是电机常数、激励和角速度的乘积。在永久激励的电机的情况下，恒定的激励由所使用的永磁体产生，并且因此是与角速度成比例的理想的所感应出的电压。从图5b）的矢量图中由此针对角度偏移得出：

(cos () = (U + sin () * X * I) / U_P。

当使用线性工作的电压调控器40或控制电压调控器的执行机构42时，该电压调控器例如设计为呈功率晶体管的形式并且在线性范围（三极管区域）中工作，电机30的输出电压U可以几乎恒定地（关于电池电压）得到调控。此外，具有下游电池（B）的整流器（34，35）的使用在发电机30的输出端处大致导致纯欧姆负载，即使在车载电网中可能出现较小的电容。由此，输出电压U和电流I，之间的角度偏移相应地趋近于0，其中来自前述公式（sin（）* X * I）的加数项也趋近于为0并因此消失。

空载电压U_P基本上与电机30的转速n_Gen成比例。因此，在假设输出电压U的幅度基本恒定并且假设趋近于零并且因此第二项加数消失的情况下，使得上述公式简化为如下关系式：

_aprox= cos^-1（const./n_Gen），

其中常数const.基本上由恒定的输出电压U和常数产生，并且因此给出了空载电压U_P的不依赖于转速n_Gen的分量。

如果基于边沿时间t_Gen而不是转速n_Gen选择 _aprox公式的表示，则得到 _aprox和t_Gen的以下关系：

_aprox=cos^-1（const.'*t_Gen），

其中const.'除了包含上面的恒定的因数之外还包含用于由以每分钟转数（rpm）为单位的转速n_Gen来计算以秒为单位的边沿时间t_Gen的恒定的因数。

在典型内燃机从空载到约15000rpm的相关的时间范围内，该关系可以大致通过具有负斜率的直线方程描述，并且因此在应用中实现高的计算效率。如开头所述，所给出的值范围仅仅是说明性的，并不意图限制本发明。

在电池调控或电池电压的相应调控的这种设计方案中如此这样，使得相应的执行机构42在线性范围内运行，从而在不知道电流I的情况下，也可以以足够的精度以第一近似估计角度偏移，这使得在相电压U_U，U_V，U_W的相位位置和转子32的实际的旋转角度位置α₁之间的角度偏移被可靠地获取。因此，转子32的由相电压U_U，U_V，U_W获取的旋转角度位置α_相位能够相应地通过角度偏移校正，该角度偏移取决于相应的转速n_Gen。由此，可以相应地获取内燃机的曲轴17的实际的旋转角度位置α或转子32的旋转角度位置α₁。这些参量是在转子32的轴和曲轴17之间的固定的耦联的情况下处于彼此固定的关系。因此在不限制一般性的情况下，α=α₁，但是一旦电流流动，α₁在相位信号U_U，U_V，U_W，I _U，I_V，I_W中不再可见。

通过由相位信号U_U，U_V，U_W，I_U，I_V，I_W中的至少一个相应地获取未校正的旋转角度位置α_相位并且如先前描述的那样获取磁极转子角，可以通过以下关系式以特别良好的近似获取实际的角度位置α₁：

α₁≈α_相位+。

在图7中，绘制了角度和转速n_Gen之间的先前指定的关系。这些数据例如可以以特征曲线的形式存储在相应的控制器122中，并且转子32的实际的旋转角度位置α₁以及由此内燃机112的曲轴17'的旋转角度位置α可以以显著改善的精度得到获取。

图8示出了关于边沿时间的角度偏移或磁极转子角，其中边沿时间表示相电压U_U，U_V，U_W的上升边沿和下降边沿FL_U和FL_D的表征性的时间范围（参见例如图4a）。在这种情况下，根据以上描述，角度偏移的或磁极转子角的曲线可以相应地通过具有负斜率的直线来近似。如开头所述，所给出的值范围仅仅是说明性的，并不意图限制本发明。

Claims (13)

1.一种用于确定轴（17）、特别是内燃机（112）的曲轴（17'）的旋转角度位置（α，α₁）的方法，所述内燃机与包括转子（32）和具有至少一个相绕组（U，V，W）的定子（33）的电机（30）直接或变速地耦联，其中，所述电机（30）的至少一个相位信号（U_U，U_V，U_W，I_U，I_V，I_W）具有在所述转子（32）至少每转一圈时相应出现的至少一个值（W_Uu，W_Ud，W_Vu，W_Vd，W_Wu，W_Wd），其中至少一个值（W_Uu，W_Ud，W_Vu，W_Vd，W_Wu，W_Wd）的出现时间点用于确定所述转子（32）的旋转角度位置（α_相位），其特征在于，所述轴的旋转角度位置（α，α₁）由所述转子（32）的旋转角度位置（α_相位）和角度偏移（）计算。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述值（W_Uu，W_Ud，W_Vu，W_Vd，W_Wu，W_Wd）具有所述相位信号（U_U，U_V，U_W，I_U，I_V，I_W）的上升边沿（Fl_Uu，Fl_Vu，Fl_Wu）和所述相位信号（U_U，U_V，U_W，I_U，I_V，I_W）的下降边沿（Fl_Ud，Fl_Vd，Fl_Wd），其中，所述相位信号（U_U，U_V，U_W，I_U，I_V，I_W）的上升边沿（Fl_Uu，Fl_Vu，Fl_Wu）和/或所述相位信号（U_U，U_V，U_W，I_U，I_V，I_W）的下降边沿（Fl_Ud，Fl_Vd，Fl_Wd）考虑用于确定所述转子（32）的旋转角度位置（α_相位）。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，一个或者多个相位信号（U_U，U_V，U_W，I_U，I_V，I_W）包括至少一个相电压信号（U_U，U_V，U_W）和/或至少一个相电流信号（I_U，I_V，I_W）。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，借助于具有常数（const）和与所述电机（30）的转速（n）成反比例的关系（ _aprox）来获取所述角度偏移（）。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述电机（30）具有用于调控车载电网电压的调控器（40），其中，所述调控器（40）如此运行，使得所述角度偏移（）的余弦总是与所述电机（30）的转速（n）成反比。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述转速（n）由所述值（W_Uu，W_Ud，W_Vu，W_Vd，W_Wu，W_Wd）的至少两次出现时间点之间的时间差（Δt₁，Δt₂，Δt₃）确定。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过将所述转子（32）的、优选地由至少一个相位信号（U_U，U_V，U_W，I_U，I_V，I_W）获取的旋转角度位置（α_相位）和所述角度位移（）相加来计算所述轴的旋转角度位置（α）。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述相位信号（U_U，U_V，U_W，I_U，I_V，I_W）由所述电机（30）的多个磁激励器产生，其中所述磁激励器中的一个与其余激励器如此不同地运行，使得由该一个激励器产生的相位信号（U_U，U_V，U_W，I_U，I_V，I_W）取与其余激励器的其余相位信号不同的值。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，借助于电子电路、特别是发动机控制器（122）处理所述电机（30）的一个或多个相位信号（U_U，U_V，U_W，I_U，I_V，I_W）。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述轴（17）的旋转角度位置（α，α₁）被用于控制所述内燃机（112）。

11.一种计算单元，优选地是用于内燃机（12）的发动机控制器（122），其由相应的集成电路和/或由存储在存储器上的计算机程序被设置用于，执行根据前述权利要求中任一项所述的方法。

12.一种计算机程序，当所述计算机程序在计算单元上实施时，所述计算机程序促使所述计算单元执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法。

13.一种能够机读的存储介质，其具有存储在其上的根据权利要求12所述的计算机程序。