CN112534708A - 用于运行电机的方法、控制器和电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于运行电机（5）、尤其是涡轮增压器（1）的方法，其中，电机（5）具有多相的驱动绕组，多相的驱动绕组根据电机（5）的转子（7）的锁定位置为了产生转矩而在至少一个第一转速范围内通过正弦换向被通电，其中，根据由转子感应到驱动绕组中的相电流确定了转子（7）的角位置。规定，驱动绕组在处于第一转速范围之下的第二转速范围中通过块换向被通电。

Description

用于运行电机的方法、控制器和电机
技术领域
本发明涉及一种用于运行电机、尤其是涡轮增压器的方法，其中，电机具有带多相驱动绕组的定子和能转动地支承的转子，其中，驱动绕组根据转子的角位置为了产生转矩而在至少一个第一转速范围内通过正弦换向被通电，其中，转子的角位置根据由转子感应到驱动绕组中的相电流确定。
此外，本发明还涉及一种用于运行如前所述那样的电机的控制器，其中，该控制器构造用于执行前述方法。
此外，本发明还涉及一种带有这种控制器的电机。
此外，本发明还涉及一种涡轮增压器，其带有至少一个抗扭地支承在轴上的压缩机轮，并且带有用于驱动所述轴的前述电机。
背景技术
由现有技术已经公知本文开头所述类型的方法、电机和带电机的涡轮增压器。为了也在内燃机的低转速下确保高驱动力矩，公知的是，在内燃机前方接连涡轮增压器，该涡轮增压器具有能电动地驱动的压缩机。通过电动的驱动使到内燃机的气缸中的充气能独立于内燃机的废气流地调整。因此经电动地驱动的涡轮增压器在其动力上明确有别于由内燃机的废气流驱动的简单的废气涡轮增压器。废气涡轮增压器与电动的辅助驱动器（在辅助驱动器中，电机集成到了废气涡轮增压器中）的组合也是公知的，以便使废气涡轮增压器的压缩特性摆脱所配设的内燃机的废气流。电机在理想情况下应当已经从低转速起、尤其是从静止状态起，直至涡轮增压器的最大转速，都能提供最大的转矩。因此为了电机的电子换向，绝对必要准确知道转子的当前的角位置（转子位置）。在此公知的是，根据通过转子的转动运动感应回驱动绕组中的电压、即所谓的反作用的发电机电压求出所述角位置。对此，评估驱动绕组的感应的相电流。为了达到电机的高功率，还公知的是，在至少一个转速范围内通过正弦换向驱动电机。
发明内容
带有权利要求1的特征的按本发明的方法具有的优点是，以简单的方式和方法确保了即使在低转速下也能准确地确定转子位置。此外，电机的功率总体上有所提升。按照本发明，为此规定，驱动绕组在低于第一转速范围的第二转速范围内通过块换向被通电。因此当在高转速下，即在第一转速范围内保持已经使用的正弦换向时，在低转速下，即在第二转速范围内就转换到块换向。由此达到了，通过在高的相电流的情况下针对低转速起主导作用的分支锁定时间避免了否则在低转速时由于正弦换向而产生的干扰信号。缩短或完全避免了在相电流过零时否则会由此产生的电流平台。因此减少了定子回路中感应到驱动绕组中的干扰电压，所述干扰电压否则可能会歪曲反作用的发电机电压。
按照本发明的优选的实施方式，第二转速范围在转速为零时或者在静止状态时开始。因此对电机的最低的转速范围进行块换向，伴随由此获得的优点。
此外还优选规定，第二转速范围延伸至正弦换向的最低转速，在最低转速时，转子的角位置能借助反作用的发电机电压可靠地（涉及角位置的准确性）或足够准确地求出。因此在此处选择第二转速范围的上限，在该处可以基于借助反作用的发电机电压求出的转子角位置可靠地动用伴随正弦换向的常见的方法。这个转速针对任意类型的电机能例如通过试验或计算求出。由此达到了，在无法可靠执行正弦换向的转速范围内动用可靠的块换向，并且在能可靠执行正弦换向的转速范围内执行这种正弦换向，以便确保电机的最大的功率。
优选在第二转速范围内使用120°块换向。由此获得了对反作用的发电机电压的有利的评估。
这种类型的块换向尤其使用在三相驱动绕组中。在此得出，其中一个相驱动绕组始终未被通电并且因此适用于借助感应到这个相中的反作用的发电机电压检测转子位置。
优选根据在未通电的相中感应出的电压的变化曲线求出转子位置。
备选优选规定，借助附加的定子侧的传感器绕组求出感应出的电压的变化曲线。这样的优点是，分别将附加的传感器绕组的两个线圈端部未结合电势地可供用于后方接连的电子器件。多个传感器绕组例如在一个星形点中互连。
优选使用分压器和滤波器或齐纳二极管用于求出角位置。在合适地分压和滤波之后，尤其探测到感应出的电压的过零。在脉冲式块换向中，备选可以探测在脉冲间隔中的、优选在每个脉冲间隔结束时的过零。由此简化布线复杂性：取代分压器和滤波器地使用优选带有合适的电阻的前述的齐纳二极管。为了评估过零，考虑到了通过齐纳二极管的电压降。
带有权利要求10的特征的按本发明的控制器的出色之处在于，该控制器专门设置用于，执行之前的按本发明的方法。由此获得了已经提到的优点。
带有权利要求11的特征的电机的出色之处在于按本发明的控制器。产生了已经提到的优点。
带有权利要求11的特征的按本发明的涡轮增压器的出色之处在于按本发明的用于驱动所述轴的电机。在此获得了已经提到的优点。
附图说明
尤其是由之前的说明以及由权利要求得出了其它的优点和优选的特征和特征组合。接下来应当借助附图更为详细地阐释本发明。附图中：
图1在简化图中示出了涡轮增压器；
图2示出了用于运行涡轮增压器的控制器的功率电子器件；
图3示出了有利的块换向；
图4示出了控制器的有利的构造方案；并且
图5示出了控制器的另一种有利的构造方案。
具体实施方式
图1在简化图中示出了用于在此未详细示出的机动车的内燃机的涡轮增压器1。涡轮增压器1具有壳体2，在壳体中以能转动的方式支承轴3。轴3在一端承载压缩机轮4，气流能沿轴向输送给该压缩机轮，压缩机轮压缩所述气流并且将其沿径向从壳体2输送出去，如通过箭头示出那样。
此外，涡轮增压器1具有电机5，电机具有与壳体固定的定子6和抗扭地布置在轴3上的转子7。定子6具有一带有相U、V和W的多相的、在当前为三相的驱动绕组。通过对相U、V和W通电而产生了定子磁场，转子7和因此轴3以及压缩机轮4通过该定子磁场被驱动。为此存在控制器8，其控制相U、V和W。
图2为此在简化图中示出了控制器8的功率电子器件9。功率电子器件9具有带三个半导体桥10、11、12的B6桥式电路，所述半导体桥分别具有两个能通过控制器8控制的半导体开关TH10、TL10、TH11、TL11、TH12、TL12。半导体桥10、11、12分别与相U、V和W连接。
在直至最大转速nmax的nx至nmax的第一转速范围内，相U、V、W通过正弦换向加以控制。但通过正弦换向在低转速下由在高的相电流的情况下针对较小的转速起主导作用的分支锁定时间引起了干扰信号。在此，在相电流过零时产生了不期望的电流平台。这些电流展平在定子或定子回路中感应出附加的电压波动性，所述电压波动性歪曲了反作用的发电机电压并且由此可能导致错误的转子角检测。因此在从n0至nx（其中，n0=0）的较低的第二转速范围中，在当前通过块换向来控制相U、V、W。
图3为此在简化图中示出了120°块换向，该120°块换向在第二转速范围中用于相U、V、W。通过三个相和120°块换向达到的是，相中分别有一个相未被通电。这个相然后在连续运行中用于根据通过转子磁场感应到这个相中的反作用的发电机电压求出转子7的（转动）角位置。所述角位置在此通过在未通电的相处的感应出的电压的变化曲线求出。
备选通过布置在定子6处的附加的传感器线圈检测感应出的电压的变化曲线。这样做的优点是，传感器线圈的两个线圈端部分别未结合电势地可供用于后方接连的评估电子器件。
图4为此在简化图中示出了传感器线圈系统，其中，为每个相U、V、W分别配设传感器节省线圈HU、HV和HW，并且其中，传感器线圈星形地在一个点S中互连。
尤其以传统方式进行进一步的评估：在合适的分压和滤波之后，探测到了未通电的相中感应出的电压的过零。在脉冲式块换向中备选地，可以探测到在脉冲间隔中的、优选在相应的脉冲间隔结束时的过零。以这种方式简化了布线复杂性，因为分压器和滤波器由预连接有合适的电阻的齐纳二极管替代。利用通过齐纳二极管的电压降来评估过零，如图4中所示那样，图中示例性地示出了相U、星形点S、齐纳二极管13和电阻R。
所需的脉冲间隔通过电流限制措施优选在不存在转矩不足的情况下给定。此外，简化的布线可以直接使用在电机5的相接头处，即在不设传感器绕组的情况下使用。在低转速范围中，除了针对无传感器的转速调节利用块换向进行过零探测外，同样能使用基于电感的或基于观察器或基于模型的方法。后者尤其受益于所避免的和本文开头所说明的电压波动性，所述电压波动性否则的话尤其在低转速范围内的正弦换向时出现。

Claims (12)

1.用于运行电机（5）、尤其是涡轮增压器（1）的方法，其中，电机（5）具有多相的驱动绕组，多相的驱动绕组根据电机（5）的转子（7）的锁定位置为了产生转矩而在至少一个第一转速范围内通过正弦换向被通电，其中，根据由转子感应到驱动绕组中的相电流确定了转子（7）的角位置，其特征在于，驱动绕组在处于第一转速范围之下的第二转速范围中通过块换向被通电。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二转速范围在转速为零时开始。
3.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二转速范围延伸直至正弦换向的最低转速，其中能借助反作用的发电机电压可靠地求出所述转子（7）的角位置。
4.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在第二转速范围内使用120°块换向。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，在三相的驱动绕组中使用所述120°块换向。
6.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据在未通电的相中感应出的电压的变化曲线求出角位置。
7.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助附加的定子侧的传感器绕组求出感应出的电压的变化曲线。
8.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了求出角位置，在过零方面检查所检测到的电压变化曲线。
9.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用分压器和滤波器或齐纳二极管（13）来求出所述角位置。
10.用于运行电机（5）的控制器（8），该电机具有一带有多相的驱动绕组的定子（6）和能转动地支承的转子（7），其中，控制器（8）构造用于，为了产生转矩而根据转子（7）的角位置对驱动绕组的相通电，其特征在于，控制器（8）专门设置用于，执行按照权利要求1至9中任一项所述的方法。
11.电机（5），尤其用于内燃机的涡轮增压器（1），所述电机带有：定子（6），定子具有多相的驱动绕组；能转动地支承的转子（7）；和按照权利要求10所述的控制器（8）。
12.用于机动车的内燃机的涡轮增压器（1），带有抗扭地支承在轴上的压缩机轮（4）并且带有用于驱动轴（3）的电机（5），其特征在于按照权利要求11所述的电机（5）的构造方案。
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