CN113614544B - 电动马达组件中的电阻确定 - Google Patents
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Abstract
一种电动马达组件被配置为，在基于纹波计数的马达旋转测量或马达绕组温度测量期间，对于滤除错误纹波之类的操作确定取决于温度的马达绕组电阻值。针对马达换向器的多个部分相对于马达电刷的第一位置和第二位置确定马达电阻的预测值。预测值基于由温度传感器测量的温度值和马达电阻随温度值变化的预定相关性，电刷中的至少一个分别在第一位置和第二位置接触不同数量的所述多个部分。当电动马达至少基本上处于静止状态时，电动马达电流值由电流传感器测量。根据马达电阻的预测值中的哪一个最接近地对应于电流值，在用于使用电流值确定马达电阻值的不同因数之间进行选择。根据所选择的因数使用所述电流值确定马达电阻。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动马达组件。
背景技术
出于各种目的，期望在其工作环境中测量电动马达的转子中导体线圈的绕组的电阻，以例如确定环境温度如何影响电阻。一种应用是当使用电阻值根据流经电动马达的电流和施加到电动马达的电压来估计电动马达速度时。其他应用包括例如作为过温保护机制的一部分而使用电阻值来估计电动马达温度。
WO2016/080834描述了通过对供应给电动马达的电流中的纹波计数来确定电动马达的转数。这种纹波发生在预定的电动马达旋转角度下。当每次电动马达达到这样的角度时检测到纹波时，检测到的纹波数与电动马达的转数之间存在预定比率。然而，转数的准确性会受到纹波检测缺失和错误纹波检测的负面影响。当在预期的时间间隔内根本没有检测到纹波、在这样的时间间隔内检测到不止一个纹波时，或者在未预期的其他时间间隔内检测到纹波时，可以通过校正纹波计数来减少这个问题。
DE19729238公开了确定机械换向DC马达的马达速度的方法。该方法根据马达电流纹波检测换向时间，仅考虑在预测的可接受时间范围内的换向时间以及另外推断的可能换向时间。马达速度和/或旋转角度根据换向时间确定。
PCT申请号PCT/NL2018/050673(在本申请的优先权日未公开)描述了一种确定时间间隔的方法，其中预期在马达电流中出现纹波。这是基于马达旋转频率、马达供给电压以及马达绕组电阻值与通过马达的电流I的乘积之间的物理关系。在本文中，供给电压是固定的或者可以测量，并且电流I可以测量，使得当马达绕组电阻值已知时，可以预测马达旋转的预期持续时间(其中马达返回到相同的马达旋转角度)。
PCT/NL2018/050673描述了马达绕组电阻值可以作为预先存储的典型值获得或通过在马达的反电动势(back EMF)可忽略不计时测量电流来获得。
JP2011087402公开了一种马达控制器，该马达控制器在不使用高精度马达角度检测传感器的情况下准确地估计马达角速度，使用平均电阻值估计独立温度变化或制造偏差。转速根据电动马达绕组中产生的反电动势或马达电阻确定。检测流入电动马达的电流和施加到电动马达的电压。综合电流和电压值用于确定准确的电阻。可以使用传感器检测线圈、电刷和基板温度，从而可以使用电阻图获得与温度相关的绕组、电刷和接触电阻值。
US2013035816公开了车辆马达的马达控制，其中作为马达控制的一部分，补偿对马达速度的电阻影响。补偿项是使用存储的马达性能参数曲线动态开发的。
发明内容
其中一个目的是改进根据纹波计数确定电动马达旋转的准确性。
提供了一种电动马达组件，包括：
-电动马达，包括电刷和具有多个部分的换向器环，其中，在电动马达的旋转期间，所述多个部分和电刷的位置相对于彼此变化；
-电流传感器，联接到电动马达以测量输至电动马达的电流；
-温度传感器，其热联接到电动马达；
-处理电路，其具有输入端，所述输入端联接到电流传感器的输出端和温度传感器的输出端，处理电路被配置为通过以下步骤确定马达电阻值：
-确定在所述多个部分相对于电刷处于第一位置和第二位置时马达电阻的预测值，在所述多个部分处于第一位置和第二位置时，所述电刷中的至少一个分别接触不同数量的所述多个部分，预测值基于由温度传感器测量的温度值和马达电阻随温度值变化的预定相关性；
-当电动马达至少基本上处于静止状态时，确定由电流传感器测量的电流值，
-根据马达电阻的预测值中的哪一个最接近地对应于电流值，在用于使用电流值确定马达电阻值的不同方式之间进行选择，以及
-根据所选择的方式使用所述电流值确定马达电阻。
在本文中，处理电路使用温度传感器来确定当电动马达至少基本上处于静止状态时将如何根据输至电动马达的电流的测量来确定马达电阻。原则上，可以通过将马达供给电压除以测得的马达电流来确定电阻(可以使用供给电压的预定标称值，或者也可以测量供给电压)。然而，结果取决于马达的位置：马达电压/电流比率和取决于电刷同时接触的多个部分的数量的不同位置下的绕组电阻之间存在不同的关系。例如，在实施例中，每个电刷在第一位置仅接触一个部分，并且电刷中的一个在第二位置同时接触两个部分。电动马达组件的处理电路通过使用温度传感器在使用测量的电流确定马达电阻值的不同方式之间进行选择来提供与位置无关的马达电阻值的确定。处理电路使用测得的温度和所述温度与绕组电阻值之间的已知预测关系来预测电刷和换向器的不同相对位置下的马达电阻值。处理电路基于哪个预测最接近对应于电流测量结果的电阻来选择确定马达电阻值的方式。
通常，在用于确定马达电阻值的不同方式之间进行选择归结为在要应用于静止时测量的电流的不同因数之间进行选择。如本文所用，这被称为电阻值的使用，即使当电阻值未明确确定时也是如此。
在实施例中，马达电阻值用于改进代表电动马达转数的纹波计数的可靠性。对于该计算，处理电路计算V-I*R的累进积分，其中，V是电动马达的供给电压，I是输至电动马达的电流，R是已经根据权利要求1确定的马达电阻值。
在实施例中，电动马达组件可以包括多个电动马达，所述多个电动马达联接到不得不移动和/或旋转的同一物体。在这种情况下，处理电路可以使用温度传感器来确定所有马达的马达电阻值。由于测得的温度仅用于在用于每个马达的不同方式之间进行选择，因此部分或全部马达的实际温度可能与温度传感器的温度略有不同并不重要。因此不需要用于不同马达的不同温度传感器。
在实施例中，处理电路被配置为使用马达电阻值来对一个或多个马达进行过温保护。为此目的，马达电阻值代表实际马达温度。选择如何确定马达电阻值的方式增加了马达电阻值的准确性，从而减少了可能给出错误过温警报的安全裕度的大小。
附图说明
通过参考以下附图对示例性实施例的描述，这些和其他目的以及有利方面将变得明显。
图1示出了马达组件。
图2、图2a示出了DC电动马达的说明性截面。
图3示出了说明计算纹波计数的方法的流程图。
图4示出了说明计算马达电阻的方法的流程图。
图5示出了具有多个马达的马达组件。
具体实施方式
图1示出了具有马达组件的实施例，该马达组件具有电动马达10、电压传感器11、电流传感器12、温度传感器14、马达开关16和处理电路18。马达10、电流传感器12和马达开关16串联连接到外部电压源(未示出)。在串联连接中可以使用马达10、电流传感器12和马达开关16的任何序列。例如，马达开关16可以包括开关晶体管。
温度传感器14安装成与马达10热连通。处理电路18联接到电压传感器11和电流传感器12。连接电压传感器11以测量马达10两端的电压，连接电流传感器12以感测通过马达10的电流。电压传感器11、电流传感器12和温度传感器14具有联接到处理电路18的输出端。此外，处理电路18具有命令输入端和联接到马达开关16的控制输入端的控制输出端。电流传感器可以包括与马达10串联连接的电流感测电阻器和被连接以感测电流感测电阻器两端的电压的另一电压传感器。优选地，电流感测电阻器是已知的电阻器类型，其确保电流感测电阻器的电阻值基本上与温度无关，或者至少比马达10的绕组的电阻较少地与温度相关。但是如果电流感测电阻器与马达10的绕组没有紧密的热耦合，它也可能具有与绕组相同的温度相关性。在其他实施例中，可以使用霍尔传感器或其他电流传感器代替电流感测电阻器和电压传感器来测量电流。电压传感器可以包括模数(A/D)转换器，电压传感器11和电流传感器12可以共享A/D转换器。
处理电路18可以是具有程序存储器的可编程(微)计算机，该程序存储器包含控制处理电路的操作的指令。替代地，处理电路18可以包括多于一台计算机，或者处理电路18可以包括硬连线电路。如本文所用，当处理电路18包括计算机并且描述了处理电路18被描述为执行功能或被描述为被配置为执行功能时，这应该理解为意味着计算机具有程序存储器，程序存储器包含使处理电路18执行该功能的指令。加上必要的变更，这也适用于使用硬连线处理电路18的实现方式。
在实施例中，马达组件可以是用于机械地调节车辆中部件的位置的辅助调节机构的一部分。在此类应用中，与车辆的主马达相比，马达10是相对较小的马达。例如，这种辅助调节机构可以用于折叠后视镜和/或调节其取向、用于调节相机取向或用于调节空气动力学结构。因此，马达组件可以是车辆的后视镜组件、相机单元等的一部分。马达10可以例如通过齿轮系统联接到可定位部件。
图2示出了简单直流DC电动马达的一部分的说明性截面，包括电刷20和转子22。转子22包括三个马达线圈24a-24c(象征性地示出为框)和具有三个部分26a-26c的换向器环。通常，马达线圈24a-24c将被配置为响应于流过绕组的电流，例如通过可磁化轭(未示出)在转子的径向方向上产生磁场或磁场分量。此外，DC电动马达包括定子磁体(未示出)。每个马达线圈24a-24c电连接在相应的一对部分26a-26c之间。电刷20在转子旋转期间是固定的。在马达操作期间，转子22旋转。如本文所用，这将被称为马达的旋转或马达的转动。应当注意，在更复杂的马达中，可能存在更多的马达线圈、具有更多部分的换向器环和/或更多电刷。
应当注意，其他类型的电动马达可以具有不同数量的马达线圈24a-24c(一个象征性地示出为绕组，其他象征性地示出为框)和部分。例如，任何其他数量的n个部分可以与n个马达线圈一起使用，每个线圈联接到连续的一对部分。
处理电路18被配置(例如，被编程)为确定在电动马达的操作环境中马达10的电阻值R或等效地确定单个马达线圈24的绕组的电阻值。电阻值是线圈24a-24c的绕组的电阻和电刷20a、20b的电阻的结果，但是在大多数情况下，与马达线圈24a-24c的电阻相比，电刷20a、20b的电阻可以忽略不计，因此可以忽略。如将解释的，处理电路18可以被配置为使用电阻值R的确定来提高纹波计数的可靠性以确定转子的转数，并且更通常地作为马达位置和速度的估计的一部分。在其他应用中，例如作为过温保护机制的一部分，电阻值可以用于估计马达温度。
原则上，马达10的电阻值R可以根据当马达处于静止状态或马达运动如此缓慢以至于可以说基本上处于静止状态时测得的流过马达的电流I与通过马达的供给电压V的比率来确定。例如，当马达不得不克服来自滑动联轴器的摩擦力或其他反作用力时，或者当它从静止状态缓慢地开始旋转时，马达能够基本上处于静止状态。当马达的反电动势远小于马达电阻引起的电压降时，例如当反电动势小于马达电阻引起的电压降的20％时，可以说马达基本上处于静止状态。处理电路18可以使用在马达至少基本上处于静止状态的时间点下来自电压传感器11和电流传感器12的测量结果来确定该比率。然而，该比率与马达线圈的绕组电阻之间的关系取决于测量时马达的旋转位置。
图2a说明了电刷之间测得的电阻与测量时马达的旋转位置的相关性。在图2a中，换向器环的换向器的多个部分26a-26c定位成使得第一电刷20a同时接触换向器环的两个部分26a-26c。这应该与图2所示的旋转位置形成对比，在图2中，两个电刷20a、20b各自仅接触换向器环的一个部分26a-26c。
在图2的情况下，电刷20a、20b之间的绕组电阻为两条支路的并联电路电阻，第一支路包含单个线圈的绕组电阻R1，并且第二支路包含两个线圈的绕组电阻R1+R1的串联电阻2*R1。电刷20a、20b之间的所得电阻值为2*R1/3。在图2a的情况下，电刷20a，20b之间的绕组电阻是两个支路的并联电路电阻，每个支路包含单个线圈，使得电刷20a，20b之间的所得电阻值为R1/2。可以注意到，当电刷在转子上并且换向环不旋转时，可能会出现类似的效果。
更通常地，根据电阻器网络的电阻用其组成电阻器的电阻表达的常规方式，出现在不同电刷位置的电刷之间的电阻器网络的电阻的表达式可以用线圈的电阻R1表达。
因此，当马达具有更多换向器部分和/或更多线圈时，可以容易地推导出类似的表达式。对于其中每个电刷通常接触多个换向器部分并且接触的换向器部分的数量可以加/减一而变化的马达配置也是如此。如果在同一马达中使用具有电阻间预定比率的线圈，而不是对所有线圈使用相同的电阻，则也可以推导出电刷之间的电阻的表达式。对于电阻值，马达是DC马达还是AC马达并不重要。通常，应用于不同电刷位置的电刷之间的电阻的表达式是不同的因数乘以参考电阻R1，其中参考电阻R1将取决于温度。
例如，当奇数个2*n+1部分与具有相同电阻R1的2*n+1个马达线圈一起使用时，每个马达线圈联接到连续的一对部分，并且电刷位于直径上相反的位置，当电刷都只接触一个部分时，电阻可以是n*(n+1)*R1/(2*n+1)，而当电刷都接触两个部分时，电阻可以是n*R1/2。即，电阻值相差因数2*(n+1)/(2*n+1)。
类似地，当偶数个2*n部分与具有电阻R1的2*n个马达线圈一起使用时，每个马达线圈联接到连续的一对部分，并且电刷位于直径上相反的位置，当电刷都只接触一个部分时，电阻可以是n*R1/2，而当电刷都接触两个部分时，电阻可以是(n-1)*R1/2。
鉴于在转子处于静止状态时转子的旋转位置的不确定性，处理电路18不能根据电压和电流确定它在哪种配置中测量电刷之间的电阻值。因此，处理电路18不能仅根据电压和电流确定单个线圈的电阻值R1。处理电路18使用来自温度传感器14的输入来确定应该使用哪个电阻值。
给定作为温度的函数的单个线圈的电阻值R1的预定近似值和用温度传感器14测量的温度，可以预测图2和图2a的配置中电刷20a、20b之间的预测电阻值。基于这些预测，可以选择产生最接近测量电阻值Rm的预测电阻值的配置。然后可以根据产生最接近的预测电阻值的配置，即根据R1＝2*Rm或R1＝3*Rm/2(在分别根据图2和图2a的配置的示例中)，根据测量的电阻值Rm计算单个线圈的电阻值R1。
通常，在计算电阻值的不同方法之间的选择归结为在不同的因数(图2和图2a的示例中为2或3/2)之间进行选择。在实践中，可能没有必要明确计算R1：代替的是，可以根据温度以不同方式(例如，使用不同因数)计算取决于R1的其他一些量。例如，当另一个量是马达在大部分旋转期间的电阻时，可以使用测量的电阻值Rm，或者如果测量值与基于测量温度预测的值的比较表明图2a的配置发生在测量Rm时，则使用4*Rm/3。
作为第一应用，将描述纹波计数的应用。
在此应用的实施例中，处理电路18被配置为接收命令以使马达10旋转，使马达开关16响应地向马达10提供电压，确定马达10的转数并且一旦处理电路18已经计数出预定的转数，使马达开关16停止向马达10提供电压。
电流传感器12测量流过马达10的电流。处理电路18被配置为检测流过马达10的电流中的纹波(即，峰和/或谷)并对纹波进行计数以确定转数。在实施例中，仅对纹波的固定部分计数，例如仅每隔一个纹波，或更通常地每第n个纹波，其中n是自然数。在旋转期间，通常在转子22旋转期间换向器环的下一部分26a-26c与电刷20接触时发生电流纹波。这发生在转子22相对于电刷的预定旋转角处。因此，通过对纹波或纹波的固定部分(fraction)计数，可以确定转子马达的转数。
然而，由于错误的纹波检测或纹波检测缺失，纹波计数可能变得不可靠。对于较小的电动马达，这种误差相对更明显。因此，尤其是对于诸如在后视镜调节机构等中使用的小型马达，这种误差可能很明显。处理电路18被配置为通过在预期纹波和未预期纹波时计算预测来减少这种误差的影响，并且基于预测校正纹波检测和计数。为此，可以使用比纹波计数更稳健的确定马达的旋转持续时间的方法。即使这种更稳健的方法确定马达速度不如无误差纹波计数准确，但它粗略地预测在前一个纹波之后何时应该预期下一个纹波的能力使得能够校正纹波检测误差。
特别地，马达的累积的反电动势可以用于预测何时应该粗略地预期下一个纹波。反电动势电压Ve是由于马达线圈24在来自定子磁体的磁场中旋转而引起的磁场变化而产生的。反电动势电压与马达的角转速成比例，其中具有固定的比例常数。
在电动马达电路中，反电动势电压Ve、施加到电刷20的供给电压差Vs和流过马达的电流I之间的以下关系近似适用于
Vs＝Ve+R*I
本文中，R是由于连接在电刷20之间的马达线圈的绕组而引起的马达的电阻值加上电刷20的电阻。为了确定平均反电动势电压的目的，该马达电阻对应于电刷和换向器环段的相对位置，其产生与图2的配置相同的马达电阻。原则上，反电动势电压、供给电压差和电流之间的这种关系可以用于通过使用Vs和I的测量值并除以比例常数，在该时间间隔内对Vs–R*I进行积分来确定该时间间隔内的转数。在实践中，这种计算产生没有无误差纹波计数准确的旋转计数，但它对纹波检测误差更稳健。
当处理电路18使用这样的计算来预测下一个纹波的位置时，它可以用来使纹波计数更准确。转子连续达到相同旋转角度时出现的纹波之间的时间间隔T对应于马达的一转。Vs–R*I在马达的一转的时间间隔T内的积分是预定的恒定值。因此，在累进地(progressively)计算积分时(即计算积分区间的上边界的累进值)，从第一纹波的时间点开始，当累进积分(计算积分区间的上边界的累进值的积分)达到该预定值时，应该出现与第一纹波处于相同旋转角度的下一个纹波。由于不准确，这将不完全是这种情况，但是处理电路18可以被配置为从期望下一个纹波的累进积分导出时间窗口。
例如，处理电路18可以确定在Vs–R*I的累进积分达到低于全转积分值(the fullrevolution integral value)的第一阈值(例如全转积分值的0.9倍)时该时间窗口开始，全转积分值名义上由转子的一转产生。类似地，处理电路18可以确定当Vs–R*I的累进积分达到高于全转积分值的第二阈值(例如全转积分值的1.1倍)时，该时间窗口结束。处理电路18对于每个这样的时间间隔仅计数一个纹波，并且在该时间间隔内检测到纹波时将累进积分减少了其值。如果没有延迟或几乎没有延迟地检测到纹波，则可以通过将累进积分重置为零来简单地执行减小。当在时间间隔内没有检测到纹波时，仍计数一个纹波，并且累进积分减少预定值，该值对应于恰好一转内的积分。
尽管此方法已针对马达的全转进行了描述，但应注意的是，当在旋转期间系统性地发生不止一个纹波时，对于在纹波系统性地发生的旋转的部分处的旋转位置，该方法还可以在旋转期间与多个时间窗口一起使用。
图3示出了说明由处理电路18执行的计算纹波计数的方法的流程图。应当注意，流程图说明了该计算的原理，并且该方法的变化是可能的。流程图的步骤之前可以是初始化步骤(未示出)，其中检测到纹波并且从该时间点开始累进积分的计算。在第一步骤31中，处理电路18根据传感器11、12的输出确定供给电压Vs和马达电流I的值。尽管描述了其中测量提供给马达的电压的实施例，但可以注意，在某些情况下，使用预定的马达供给电压值是足够的。在那种情况下，不需要电压传感器12。
在第二步骤32中，处理电路18使用在第一步骤31中获得的供给电压Vs和马达电流I更新Vs–R*I的累进积分值。如本文所用，术语“积分”用于连续积分或由近似于连续积分的时间离散计算确定的任何时间离散值。时间离散计算的一种方法是使用采样时间点下的Vs–R*I值之和作为积分，使得连续采样时间点下的累进积分值均可以通过将时间点下的Vs–R*I值与前一个累进积分值相加来计算。
在第三步骤33中，处理电路18测试累进积分值是否超过第一阈值。如果是，则处理电路18前进到第四步骤34，其中处理电路18确定马达电流值是否表明在累进积分值超过第一阈值时马达电流中已经出现纹波。
如果是，则处理电路18前进到第五步骤35，其中处理电路18将纹波计数增加一并重置累进积分值，即将累进积分值的开始时间点重置为检测到的纹波的时间(或者等同地从将用于检测下一个纹波的累进积分值中减去检测到的纹波时的累进积分值)。处理电路18从第五步骤35前进到第六步骤36，一旦到达下一个采样时间点，处理电路18从该步骤从第一步骤31重复。
如果处理电路18在第四步骤34中没有发现纹波，则处理电路18执行第七步骤37，其中处理电路18测试累进积分值是否超过第二阈值。如果是，处理电路18执行第八步骤38，其中尽管没有检测到纹波，但是处理电路18将纹波计数增加一，并且处理电路18从累进积分值中减去全转积分值。从第八步骤38，处理电路18前进到第六步骤36。类似地，当处理电路18在第三步骤33中确定累进积分值没有超过第一阈值，或者在第四步骤34中没有发现纹波时，处理电路18前进到第六步骤36。
如上所述，变化是可能的。例如，代替在积分超过第一阈值之后响应于第一检测到的纹波而执行第五步骤35，可以在积分在第一阈值和第二阈值之间时搜索最可能正确的纹波检测，并且可以从将用于检测下一个纹波的累进积分值中减去该纹波发生时的累进积分值。
即，代替在每个时间点重复所有步骤，可以在时间窗口期间对测量的电流值进行采样和记录，纹波的最可能时间点(如果有的话)随后可以从记录的样本中确定并且用于选择该时间点下的积分值，以从累进积分中减去所选值。在另一个实施例中，测量的电流值也可以在时间窗口外被采样和记录，并且时间窗口在记录值中的位置可以根据记录值确定。
需要注意的是，该方法需要马达电流流过的马达线圈的绕组和电刷的电阻R的值。在实践中，该电阻取决于环境温度。已经发现，在一些环境中，诸如在用于机械地调节车辆中部件的位置的辅助调节机构中，电阻的温度会明显影响纹波计数确定的可靠性。为了消除这种不可靠性源，处理电路18被配置为在马达静止时(即当反电动势电压为零时)测量电阻值R的指示，并且在图3的方法中的累进积分值的计算中使用从该指示推导出的电阻值。
原则上，电阻值R可以根据在马达开始旋转之前流过马达的测量电流I与通过马达的供给电压V的比率来确定。然而，如关于图2、图2a所讨论的，该比率与马达线圈的绕组电阻之间的关系取决于测量时马达的旋转位置。当测量电阻值Rm与基于测量温度预测的电阻值的比较表明图2a的配置发生在测量Rm时。
图4示出了电阻值R的确定的流程图。在第一步骤41中，处理电路18在马达静止时(例如，通过仅施加不足以克服马达摩擦的小供给电压或当马达被停止结构抑制移动时或直接在没有施加马达供给电压的时间间隔之后)从传感器11、12读取电压Vo和电流Is。在第二步骤42中，处理电路18基本上同时从温度传感器14读取测量温度。在第三步骤43中，处理电路18基于马达转子的不同位置的配置下的测量温度计算预测的电阻值。在第四步骤44中，处理电路18根据产生最接近的预测电阻值的配置根据测量电阻值选择计算电阻值R的方法。本文中最接近的值可以对应于与Vo/Is的差的绝对值最小时的预测。但是替代地可以使用其他接近度标准，诸如Vo/Is与预测值的最小值的比率是否小于最大预测值与Vo/Is的比率。在第五步骤45中，处理电路18根据所选择的方法计算电阻值R。在图2和图2a的示例中，当没有电刷接触多于一个换向器部分时的预测电阻最接近Vo/Is时，马达电阻值R可以取为Vo/Is，在其他情况下取为4*Vo/(3*Is)。处理电路18在图3所示的方法中使用计算的电阻值R。
可以注意到，这意味着被积函数可以重写为Vs–c*I*Vo/Is并且c是由参考图4描述的标准确定的因数(c＝1或4/3)。如果Vs＝Vo，这将减小为Vs–c*(I/Is)*Vs。
可选地，处理电路18被配置为基于温度传感器14对温度变化的检测和预定温度相关性在旋转期间动态地更新电阻值R。当知道根据R1＝R10*F(T)，绕组电阻R1取决于温度时(其中T是绕组的温度，函数F(T)表示预定的温度相关性)，处理电路18可以根据R＝Rs*F(T)/F(Ts)在旋转期间计算更新的电阻，其中电阻是根据静止时的测量结果确定的电阻，温度Ts是那时测量的温度。在大多数情况下，可以使用这种计算的线性化版本：R＝Rs*(1+alpha*(T-Ts))，其中alpha是预定的温度系数。使用动态温度相关更新可以使纹波计数更可靠。
图5示出了马达组件的实施例，其中第一电动马达10和第二电动马达50机械地联接到不得不重新定位、即移动和/或旋转的物体(未示出)。物体的类型取决于应用。例如，在机动车辆应用的情况下，不得不重新定位的物体可以是镜子、相机、或进气口的襟翼或主动气坝(AAD)等。第一马达10和第二马达50可以例如经由齿轮传动系统联接到物体。第一马达10和第二马达50各自与马达开关和电流传感器12、52串联连接并联接到处理电路18。处理电路18可以具有到第一马达10和第二马达50的马达开关的控制输出端(未示出)。
在操作中，当马达10、50重新定位物体时，控制电路18通过马达开关启动马达10、50二者。由于马达扭矩和马达运动阻力的差异，即使当马达10、50不得不执行相同的转数并且马达10、50相同并且接收相同的电压和电流时，其中马达10、50激活的持续时间也可能需要不同。处理电路18被配置为通过诸如关于图3公开的方法基于马达10、50的纹波计数来确定这些持续时间。在该方法中，处理电路18对于电阻值R使用处理电路18为第一马达10确定的第一电阻值和处理电路18为第二马达50确定的第二电阻值。
在所示的实施例中，处理电路18使用来自温度传感器14的温度测量结果来确定第一电阻值和第二电阻值二者，每个电阻值通过诸如关于图4公开的方法确定。该温度传感器14可以包括在壳体(未示出)中，该壳体还容纳第一马达10和可选的处理电路18，第二马达50位于该壳体外部。第一马达10和第二马达50在相同的环境中操作(例如联接到不得不定位的单个物体)，因此将具有相似的温度，即使它们的温度可能不同。这足以确定马达电阻，因为测量的温度仅用于在根据电压和电流对马达电阻的不同确定之间进行选择。
尽管已经描述了实施例(其中电阻值用于选择纹波进行纹波计数以例如对马达的转数进行计数)，但其他应用也是可能的。例如，时间窗口可以用于控制在时间窗口期间对包含纹波的电压或电流到敏感电路的传输的抑制。因此可以滤除纹波。
在另一个实施例中，处理电路18可以被配置为通过使用测量的马达电阻(即基本上线圈绕组电阻，作为马达温度的指示)，比仅使用温度传感器14可能更准确地估计马达的温度。在这样的实施例中，温度传感器14被使用，但仅用于控制如何根据马达电压和电流确定马达电阻(或等效地确定绕组电阻)。这具有的优点是，温度传感器14不需要与马达非常紧密地热接触以确定马达温度。
在另一实施例中，处理电路18可以被配置为使用以这种方式估计的马达(特别是其转子)的温度来执行过温监测。处理电路18可以被配置为，当已经通过诸如关于图4的方法公开的方法确定的马达电阻超过阈值时将马达从供给电压源断开连接，或者以任何其他方式禁用马达的功率消耗。
这可以应用于具有单个马达的马达组件。但它对于具有一个以上的马达的马达组件(如在图5的实施例中)尤其有利，因为它能够实现对与温度传感器没有紧密热接触的马达的过温监测，例如，当马达位于包含温度传感器和可选的另一个马达的壳体外部时。
Claims (11)
1.一种电动马达组件，包括：
-电动马达，包括电刷和具有多个部分的换向器环，其中，在电动马达的旋转期间，所述多个部分和电刷的位置相对于彼此变化；
-电流传感器，其联接到电动马达以测量输至电动马达的电流；
-温度传感器，其热联接到电动马达；
-处理电路，其具有输入端，所述输入端联接到电流传感器的输出端和温度传感器的输出端，处理电路被配置为通过以下步骤确定马达电阻值：
-确定在所述多个部分相对于电刷处于第一位置和第二位置时马达电阻的预测值，在所述多个部分处于第一位置和第二位置时，所述电刷中的至少一个分别接触不同数量的所述多个部分，预测值基于由温度传感器测量的温度值和马达电阻随温度值变化的预定相关性；
-当电动马达至少基本上处于静止状态时，确定由电流传感器测量的电流值，
-根据马达电阻的预测值中的哪一个最接近地对应于电流值，在用于使用电流值确定马达电阻值的不同方式之间进行选择，以及
-根据所选择的方式使用所述电流值确定马达电阻，
其中，在用于确定马达电阻值的不同方式之间进行选择包括根据马达电阻的预测值中的哪一个最接近地对应于电流值，在要应用于由基本上处于静止状态的电流传感器测量的电流值的不同因数之间进行选择。
2.根据权利要求1所述的电动马达组件，其中，处理电路被配置为在电动马达旋转期间对输至电动马达的电流中的纹波进行计数并计算V-I*R的累进积分，其中，V是电动马达的供给电压，I是输至电动马达的电流，R是已确定的马达电阻值，其中，处理电路对其中累进积分的值在第一阈值和第二阈值之间的每个时间间隔增加一次纹波计数，并且当处理电路在时间间隔内检测到电流中的纹波时将累进积分的值减小检测到电流中的纹波的时间点处的累进积分的值，或者当处理电路在所述时间间隔内没有检测到电流中的纹波时，将累进积分的值减小预定值。
3.根据权利要求1所述的电动马达组件，包括要移动和/或旋转的物体，电动马达联接到所述物体以移动和/或旋转所述物体，电动马达组件包括联接到所述物体以移动和/或旋转所述物体的另一电动马达以及联接到另一电动马达以测量到另一电动马达的电流的另一电流传感器，处理电路具有联接到另一电流传感器的输出端的另一输入端，处理电路被配置为使用用于电动马达和另一电动马达两者的所述温度传感器并分别结合电流传感器和另一电流传感器以与用于电动马达的相同的方式确定另一电动马达的马达电阻值。
4.根据权利要求3所述的电动马达组件，所述电动马达组件包括壳体，电动马达和温度传感器位于所述壳体内，所述另一电动马达位于所述壳体外部。
5.根据权利要求1所述的电动马达组件，其中，处理电路被配置为将马达电阻值或根据马达电阻值确定的温度与阈值进行比较，并且当马达电阻值或温度超过阈值时禁止使用电动马达。
6.一种确定电动马达的马达电阻的方法，其中，电动马达包括电刷和具有多个部分的换向器环，其中，在电动马达的旋转期间，所述多个部分和电刷的位置相对于彼此变化，所述方法包括由处理电路执行的以下步骤：
-当电动马达至少基本上处于静止状态时，测量由电流传感器测量的电流值，
-使用热联接到电动马达的温度传感器测量温度值；
-确定在所述多个部分相对于电刷处于第一位置和第二位置时马达电阻的预测值，预测值基于温度值和马达电阻随温度值变化的预定相关性，所述电刷中的至少一个分别在第一位置和第二位置接触不同数量的所述多个部分；
-根据马达电阻的预测值中的哪一个最接近地对应于电流值，在用于使用电流值确定马达电阻值的不同方式之间进行选择，以及
-根据所选择的方式使用所述电流值确定马达电阻，
其中，在用于确定马达电阻值的不同方式之间进行选择包括根据马达电阻的预测值中的哪一个最接近地对应于电流值，在要应用于由基本上处于静止状态的电流传感器测量的电流值的不同因数之间进行选择。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，处理电路被配置为在电动马达的旋转期间对输至电动马达的电流中的纹波进行计数并计算V-I*R的累进积分，其中，V是电动马达的供给电压，I是输至电动马达的电流，R是已确定的马达电阻值，其中，处理电路对其中累进积分的值在第一阈值和第二阈值之间的每个时间间隔增加一次纹波计数，并且当处理电路在时间间隔内检测到电流中的纹波时将累进积分的值减小检测到电流中的纹波的时间点处的累进积分的值，或者当处理电路在所述时间间隔内没有检测到电流中的纹波时，将累进积分的值减小预定值。
8.一种确定联接到同一物体的电动马达和另一电动马达的马达电阻的方法，其中，电动马达和另一电动马达均包括电刷和具有多个部分的换向器环，其中，电动马达和另一电动马达的马达电阻值均根据权利要求6所述的方法确定，电动马达和另一电动马达的温度值使用相同的温度传感器确定。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，电动马达和温度传感器位于壳体内，另一电动马达位于所述壳体外部。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，处理电路被配置为将马达电阻值或根据马达电阻值确定的温度与阈值进行比较，并且当马达电阻值或温度超过阈值时禁止使用电动马达。
11.一种计算机可读介质，包括用于可编程处理电路的指令的程序，当由可编程处理电路执行时，所述指令的程序将使可编程处理电路执行权利要求6所述的方法。
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