CN116915108A - 基于电压信号的转子位置估计推进系统 - Google Patents

Abstract

一种用于装置的推进系统，其包括被配置成生成转矩以推动装置的电动机。位置传感器被适配用于确定电动机的转子位置。该系统包括具有指令的控制器，其被记录用于在检测到传感器故障状况时确定转子位置。当电动机的电机速度低于预限定电机速度阈值并且检测到传感器故障状况时，控制器被适配用于选择性地命令在同步参考坐标系中的直磁轴上注入电压信号。部分地基于对电压信号的电机电流响应来估计转子位置。电压信号由交替周期形状限定，该交替周期形状在多个控制周期的每一个控制周期中具有相应的恒定段，该相应的恒定段在控制周期之间是不连续的。

Description

基于电压信号的转子位置估计推进系统

技术领域

本公开总体上涉及一种用于装置的推进系统，其具有电动机。更具体地，本公开涉及基于注入的电压信号来估计电动机的转子位置。

背景技术

代表系统内部状态的参数是实现许多目标所必需的，诸如使用内部状态反馈来稳定系统。例如，转子的位置对于电动机的同步操作是有用的。当三相AC电机运行时，定子绕组电流矢量需要与转子位置同步，用于驱动电机输出速度和转矩。系统的内部状态可以从传感器或状态观察器提供的测量中获得。然而，在一些情况下，可能无法直接和/或准确地观察内部状态。

发明内容

本文公开了一种用于装置的推进系统，其具有电动机，该电动机被配置成生成转矩以推进该装置，该电动机包括定子和转子。位置传感器（例如，分解器、编码器、感应传感器等）被适配用于确定电动机的转子位置。该系统包括控制器，该控制器具有处理器和有形的非暂时性存储器，在该存储器上记录指令，用于在检测到位置传感器中的传感器故障状况时确定转子位置。控制器被适配用于确定电动机的电机速度。当电机速度低于预限定电机速度阈值并且检测到传感器故障状况时，控制器被适配用于选择性地命令在同步参考坐标系中的直磁轴上注入电压信号。部分地基于对电压信号的电机电流响应来估计转子位置。电压信号由交替周期形状限定，该交替周期形状在多个控制周期的每一个控制周期中具有相应的恒定段，相应的恒定段在控制周期之间是不连续的。

部分地基于转子位置控制电动机的操作。电压信号在同步参考坐标系中的正交磁轴上具有零幅值信号。电压信号的交替周期形状可以具有部分正弦形状。在一个实施例中，预限定电机速度阈值可以在电动机的最大速度的10%和20%之间。预限定电机速度阈值可以是电动机的最大速度的大约15%。

电动机限定开关频率，电压信号的最大频率为开关频率的六分之一。电流传感器与控制器通信并被适配用于测量电机电流响应。控制器可以被适配用于在电动机中的脉宽调制生成中添加单样本延迟，从而影响电机电流响应。滤波器可以被可操作地连接到电动机并且被适配用于接收电机电流响应，该滤波器是带阻滤波器和/或陷波滤波器。

本文公开了操作装置中的推进系统的方法，该推进系统具有电动机、位置传感器和控制器，该电动机具有定子、转子，该控制器具有处理器和有形的非暂时性存储器。该方法包括确定是否检测到位置传感器中的传感器故障状况以及确定电动机的电机速度。该方法包括当电机速度低于预限定电机速度阈值并且检测到传感器故障状况时，命令在同步参考坐标系的直磁轴上注入电压信号。电压信号被选择为具有交替周期形状，该交替周期形状在多个控制周期的每一个控制周期中具有相应的恒定段，相应的恒定段在多个控制周期之间是不连续的。该方法包括部分地基于对电压信号的电机电流响应来估计转子位置。

本公开具有以下方案。

方案1. 用于装置的推进系统，包括：

电动机，其被配置成生成转矩以推动所述装置，所述电动机包括定子和转子；

位置传感器，其被适配用于确定所述电动机的转子位置；

控制器，其具有处理器和有形的非暂时性存储器，在所述存储器上记录指令，用于在检测到所述位置传感器中的传感器故障时确定所述转子位置；

其中，所述控制器被适配用于：

确定所述电动机的电机速度；

当所述电机速度低于预限定电机速度阈值并且检测到传感器故障状况时，选择性地命令在同步参考坐标系中的直磁轴中注入电压信号；并且

部分地基于对所述电压信号的电机电流响应来估计所述转子位置；

其中，所述电压信号由交替周期形状限定，所述交替周期形状在多个控制周期中的每一个控制周期中具有相应的恒定段，所述相应的恒定段在所述多个控制周期之间是不连续的。

方案2. 根据方案1所述的推进系统，其中：

所述电压信号在所述同步参考坐标系中的正交磁轴上具有零幅值信号；并且

所述电动机的操作部分地基于所述转子位置。

方案3. 根据方案1所述的推进系统，其中，所述预限定电机速度阈值在所述电动机的最大速度的10%和20%之间。

方案4. 根据方案1所述的推进系统，其中，所述预限定电机速度阈值约为所述电动机的最大速度的15%。

方案5. 根据方案1所述的推进系统，其中，所述电动机限定开关频率，所述电压信号的最大频率为所述开关频率的六分之一。

方案6. 根据方案1所述的推进系统，还包括：

电流传感器，其与所述控制器通信并被适配用于测量所述电机电流响应。

方案7. 根据方案6所述的推进系统，其中，所述控制器被适配用于在所述电动机中的脉宽调制生成中添加单样本延迟，从而影响所述电机电流响应。

方案8. 根据方案1所述的推进系统，其中，所述电压信号的所述交替周期形状具有部分正弦形状。

方案9. 根据方案1所述的推进系统，还包括：

滤波器，其被能操作地连接到所述电动机并被适配用于接收所述电机电流响应，所述滤波器是带阻滤波器和/或陷波滤波器。

方案10. 用于操作装置中的推进系统的方法，所述推进系统具有电动机、位置传感器以及控制器，所述电动机具有定子、转子，所述控制器具有处理器和有形的非暂时性存储器，所述方法包括：

确定是否检测到所述位置传感器中的传感器故障状况；

确定所述电动机的电机速度；

当所述电机速度低于预限定电机速度阈值并且检测到所述传感器故障状况时，命令在同步参考坐标系的直磁轴中注入电压信号；

选择所述电压信号以具有交替周期形状，所述交替周期形状在多个控制周期的每一个控制周期中具有相应的恒定段，所述相应的恒定段在所述多个控制周期之间是不连续的；并且

部分地基于对所述电压信号的电机电流响应来估计所述转子位置。

方案11. 根据方案10所述的方法，还包括：

选择所述电压信号以在所述同步参考坐标系中的正交磁轴中具有零幅值信号。

方案12. 根据方案10所述的方法，还包括：

选择所述预限定电机速度阈值，使其在所述电动机的最大速度的10%和20%之间。

方案13. 根据方案10所述的方法，还包括：

选择所述预限定电机速度阈值，使其约为所述电动机的最大速度的15%。

方案14. 根据方案10所述的方法，其中，所述电动机限定开关频率，还包括：

选择所述电压信号的最大频率为所述开关频率的六分之一。

方案15. 根据方案10所述的方法，还包括：

经由与所述控制器通信的电流传感器来测量所述电机电流响应。

方案16. 根据方案15所述的方法，还包括：

在所述电动机中的脉宽调制生成中添加单采样延迟，从而影响所述电机电流响应。

方案17. 根据方案10所述的方法，还包括：

部分地基于表示为[1（在n=6m），1/2（在n=6m+1），-1/2（在n=6m+2），-1（在n=6m+ 3），-1/2（在n=6m+4），1/2（在n=6m+5），…]的FUNCTION（n）选择所述直磁轴上的所述电压信号，其中m表示正整数和/或零，n表示所述电压信号的每个控制周期。

方案18. 根据方案10所述的方法，还包括：

将滤波器能操作地连接到所述电动机，所述滤波器是被适配用于接收所述电机电流响应的带阻滤波器和/或陷波滤波器。

方案19. 用于装置的推进系统，其包括：

电动机，其被配置成生成转矩以推动所述装置，所述电动机包括定子和转子；

位置传感器，其被适配用于确定所述电动机的转子位置；

控制器，其具有处理器和有形的非暂时性存储器，在所述存储器上记录指令，用于在检测到传感器故障状况时确定所述转子位置；

其中，所述控制器被适配用于：

确定所述电动机的电机速度；

当所述电机速度低于预限定电机速度阈值并且检测到所述传感器故障状况时，选择性地命令在同步参考坐标系中的直磁轴上注入电压信号；并且

部分地基于对所述电压信号的电机电流响应来估计所述转子位置；

其中，所述电压信号由交替周期形状限定，所述交替周期形状在多个控制周期的每一个控制周期中具有相应的恒定段，所述电压信号在所述同步参考坐标系中的正交磁轴上具有零幅值信号；并且

其中，所述交替周期形状具有部分正弦形状，所述相应的恒定段在所述多个控制周期之间是不连续的。

本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点从以下结合附图对实施本公开的最佳方式的详细描述中显而易见。

附图说明

图1是用于具有电动机和控制器的装置的推进系统的示意性局部部分剖视图；

图2是示出可由图1的控制器采用的示例电压信号的示意图，其中纵轴指示幅度，横轴指示时间；

图3是可由图1的控制器执行的方法的流程图；以及

图4是可由图1的推进系统采用的示例架构的示意图。

本公开的代表性实施例在附图中以非限制性示例的方式示出并且在下文中更详细地描述。然而，应当理解，本公开的新颖方面不限于以上列举的附图中所示的特定形式。相反，本公开涵盖落入如所附权利要求书所包含的本公开范围内的修改、等效物、组合、子组合、排列、分组和替选。

具体实施方式

参考附图，其中，相同的附图标号指代相同的部件，图1示意性地示出了用于装置11的推进系统10。装置11可以是移动平台，诸如但不限于客车、运动型多功能车、轻型卡车、重型车辆、ATV、小型货车、公共汽车、运输车辆、自行车、机器人、农具、运动相关设备、船、飞机、火车或其他装置。装置11可以采取许多不同的形式并且包括多个和/或替选的部件和设施。

参考图1，装置11包括具有定子14和转子16的电动机12，该转子包括至少一个永磁体。转子16可以包括围绕转子芯22的外周呈交替极性的第一永磁体18和第二永磁体20。转子16可以包括根据应用所需要那样多的永磁体；为简单起见示出两个。转子16限定转子电速度（ω_e）和转子机械频率（ω_m），其以（ω_e＝（P/2）*ω_m）相关联，其中P是极对数。尽管图1所示的实施例示出了三相单极对（即两极）机器，但应理解相或极对的数量可以变化。

参考图1，定子14包括定子芯24，其可以是具有中空内部的圆柱形。定子芯24可以包括多个向内突出的定子齿26A-F，其由间隙或槽28隔开。在图1所示的实施例中，定子绕组30可以被可操作地连接到定子芯24，诸如例如，围绕定子齿26A-F被盘绕。电动机12可以包括但不限于同步电机。尽管示出了示例性电动机12，但图中所示的部件并非旨在进行限制。实际上，可以使用附加的或替选的部件和/或实施方式。

定子14被配置成具有电流，在本文中称为定子电流，其在定子绕组30中流动并在定子14中引起旋转磁场。参考图1，定子绕组30可以包括六组绕组；针对三相中的每一个相都一组绕组（第一相通过定子绕组30A和30D，第二相通过定子绕组30B和30E且第三相通过定子绕组30C和30F）。替选地，可以采用滑环或电刷（未示出）。参考图1，示出了正交磁轴32（在本文中称为q轴32）和直磁轴34（在本文中称为d轴34）。第一和第二永磁体18、20有助于产生磁场和磁链。

参考图1，推进系统10包括与电动机12通信（诸如电子通信）的控制器40。参考图1，控制器40可以包括在线转矩估计模块OE和分解器故障检测模块RD。电动机12被配置成生成转矩以例如通过一个或多个轮子42来推动装置11。推进系统10可以包括次级源44，诸如内燃机，其被配置成选择性地提供次级转矩贡献以例如通过轮子42推动装置11。

参考图1，推进系统10包括位置传感器46，诸如分解器、编码器、感应传感器或可供本领域技术人员使用的其他类型的检测器。来自位置传感器46的信号提供转子位置信息，其在许多三相电机控制系统中被需要。在位置传感器故障的情况下，电机控制无法维持转矩控制能力并且可在车辆12中发生推进力损失。控制器40包括至少一个处理器P和至少一个存储器M（或非暂时性有形计算机可读存储介质），其上记录有用于执行方法100的指令，如图3所示，用于确定转子位置。存储器M可以存储控制器可执行指令集，且处理器P可以执行存储在存储器M中的控制器可执行指令集。

系统10被适配用于通过将特定电压信号V（参见图2）注入到电机控制系统中允许在检测到传感器故障状况的事件中以低速包括零速进行转矩控制。电压信号V被注入到同步参考坐标系中的d轴34中，而零电压被注入到q轴32中。注入的电压根据转子位置改变电机相电流的形状。然后由控制器40计算转子位置信息。注入电压的频率可以增加到开关频率的1/6。在一个示例中，开关频率约为10 kHz。

在电机控制系统中，由于数字控制系统的性质，开关频率可能会受到限制。为了去耦转子角检测和基本转矩控制之间的干涉，在位置传感器46不可用的情况下增加注入电压的频率可能是有用的。系统10在最大转矩能力和转矩控制动态方面改善转子位置估计的准确性并增强转矩控制性能。

图1的控制器40被具体编程为执行方法100（参见图3）的框并且可以接收来自一个或多个传感器的输入。参考图1，推进系统10可以包括转子温度传感器48、电流传感器50、磁链观察器52，每个都能够测量相应的物理因素并向控制器40发送相应的信号。作为物理传感器的替选方案，可以使用虚拟软件替代。另外，控制器40可以被编程以通过将相应的信号输入模型或可供本领域技术人员使用的其他估计技术来确定相应的物理因素。参考图1，直流（DC）电源54被配置成向电动机12提供DC链路电压（V_dc）。脉宽调制（PWM）逆变器56可被可操作地连接到控制器40（和DC电源54）并且被配置成将DC电流转换为交流（AC）电流。

现在参考图3，示出了方法100的示例流程图。方法100可以被实施为存储在图1的控制器C上并且可部分地由其执行的计算机可读代码或指令。方法100不必以这里列举的特定顺序应用并且可以动态地执行。此外，应当理解，可以省略一些步骤。如本文所用，术语“动态”和“动态地”描述实时执行的步骤或过程，其特征在于监视或以其他方式确定参数的状态，并在例程的执行期间或在例程执行的迭代之间定期或周期性地更新参数的状态。

根据图3的框102，方法100包括经由物理传感器和/或虚拟软件替代来确定电动机12的电机速度。前进到图3的框104，控制器40被编程以确定是否存在传感器故障状况。这可以通过单独的模块来完成，诸如位置传感器故障检测模块RM。如果不是（框104=否），则方法100结束。如果检测到传感器故障状况（框104=是），则方法100进行到框106。

根据框106，控制器40被编程以确定电机速度是否高于预限定阈值。预限定电机速度阈值可以在最大电机速度的10%和20%之间。在一个实施例中，预限定电机速度阈值约为最大电机速度15%。对于特定的机器设计，阈值电机速度可以通过有限元分析、数值模拟和可供本领域技术人员使用的其他方法获得。

如果电机速度高于预限定阈值（框106=是），则方法100结束。如果电机速度处于或低于预限定阈值（框106=否），则方法100进行到框108。根据框108，控制器40被编程为同步控制任务并经由信号发生器202（参见图4）生成电压信号V。电压信号V具有交替的周期形状，其被注入在同步参考坐标系中的d轴34处（在电流调节器之后）。在同步参考坐标系中的q轴32处未注入电压。

图2示出了表示电压信号V的d轴分量的示例轨迹。纵轴72指示幅度。横轴74指示时间。电压信号V被示出用于多个控制周期76。电压信号V是不连续的。电压信号V具有交替的周期形状，该周期形状在多个控制周期76的每一个中具有相应的恒定段78，该相应的恒定段78在控制周期76之间是不连续的。如图2所示，相应的恒定段78中的相邻恒定段具有不同的值。在图2所示的示例中，电压信号V具有部分正弦形状或轮廓，然而应理解，可以采用其他形状。

电压信号V的d轴分量和q轴分量可以分别如下表示：和。这里V_h是电压的幅值。在一些实施例中，FUNCTION（n）被表示为：[1（在n=6m），1/2（在n=6m+1），-1/2（在n=6m+2），-1（在n=6m+3），-1/2（在n=6m+4），1/2（在n=6m+5），…]，其中m可以是零和正整数，并且n表示控制周期76中的连续控制周期。换言之，如果m=1，则控制周期76（n=6、7、8、9、10和11）中的FUNCTION的值是[1，1/2，-1/2，-1，-1/2，1/2]。应当理解，可以采用其他函数。例如，控制周期76中的FUNCTION的值可以是[1，1/3，-1/3，-1，-1/3，1/3]。

前进到框112，方法100包括注入电压信号V。电流传感器50（参见图4）用于在电压信号V被注入之后测量电机电流响应。系统10可采用的示例架构200在图4中示出。应当理解，可以采用其他类型的布局或布置。前进到框112，控制器40被编程以经由信号处理确定转子位置（），部分基于在电压信号V被注入之后的电机电流响应，如下面参考图4所述。

参考图4，电压信号V被输入到求和结点204。电压信号V被注入到电流（或转矩）调节器208的输出，以维持基本转矩控制能力。

参考图4，架构200包括接收所命令的转矩（Te）的电流参考发生器206。电流参考发生器206将电流信号（dq轴，在基本坐标系中）传输到电流调节器208，该电流调节器将其转换为输入到求和结点204的电压分量。来自求和结点204的组合电压被发送到第一位置模块210，该第一位置模块将来自旋转坐标系的信号转换为同步参考坐标系。接下来，第一坐标系变换器212将信号从d轴和q轴坐标系变换到abc参考坐标系（v _dq 到v _abc ）。参考图4，电动机12经由PWM逆变器56接收信号。电动机12可以包括编码器218。

电压信号V的最大频率可以增加到开关或采样频率的六分之一。这是相对较高的频率，可以将基本转矩控制和转子位置估计之间的干涉正确地去耦。电压信号V的形状根据转子位置导致电机电流响应（例如相电流）的形状发生变化。在计算转子位置时通过考虑系统10中的数字延迟来完成信号处理。在脉宽调制生成中添加了单样本延迟来影响电机电流响应的形状。电机电流响应的形状还受电机特性、电压信号V和转子位置的影响。

参考图4，电流传感器50用于测量电机电流响应并将其传输到第二坐标系变换器220以从abc参考坐标系转换到d轴和q轴坐标系（i _abc 到i _dq ）。接下来，第二位置模块222将该信号从同步参考坐标系转换到旋转坐标系，并经由滤波器224将其输入到结点226，该滤波器可以是带阻滤波器、陷波滤波器或其他合适的滤波器。d轴和q轴电流信号230（i _q）可以进入到信号处理模块232、结点234、第一运算器236和第二运算器240中用于处理。d轴电流信号228（i _d）没有进入到信号处理模块232中。结点234的输出可以表示为：

其中是同步参考坐标系中dq轴电流的注入谐波信号分量，并且n表示控制周期76中的连续控制周期。电机电流i _sig可以表示如下：

（等式1）

这是第一运算器236的输出。这里i _sig表示电机电流响应，V _h 表示电压幅值，T _s 表示控制周期76中一个控制周期的幅值，L _dh 、L _qh 分别表示d轴34和q轴32中的谐波电感，L _qdh ，L _dqh 表示耦合电感，表示估计的转子位置并且表示转子干涉角。谐波电感可以使用查找表找到。

第一运算器236和第二运算器240可以接收来自信号功能模块238和电流输入模块242的附加输入。信号处理的结果被发送到观察器模块244。从信号处理和差分处理（考虑时间延迟），可以获得角度误差信息。可以用状态滤波器或观察器模块244从角度误差来估计转子位置。用于获取转子位置角的信号处理从滤波器224一直执行到观察器模块244，并用于最小化时间延迟。当角度误差不够大时，可以对包含角度误差信息的信号进行线性化处理。注入电压（）可按如下方式获得：

，通过PWM延迟（等式2）

，（等式3）

，（等式4）

总之，当传感器故障状况与电机速度处于或低于预限定电机速度阈值一致时，推进系统10（经由方法100的执行）引起电压信号V的注入。在同步参考坐标系中，电压信号V在d轴34处具有数字采样的正弦形状并且在q轴32处具有零电压。这里的技术优势在于，当位置传感器发生故障时，控制器40即使在零速时也能维持转矩控制能力。控制器40可以在位置传感器故障的情况下提供从零速到电机最大速度的转矩控制能力，允许“停止并启动”操作。利用“停止并启动”操作，用户可以将装置11驾驶到经销商或服务中心，而不会显著损失推进力。此外，通过启用无传感器转子位置估计，方法100可用于改善位置传感器偏移学习的性能。这可以减轻不正确的位置传感器偏移，该偏移可能会在控制模式改变例如非六步操作到六步操作时在转矩生成中产生颠簸，反之亦然。

图1的控制器40可以是装置11的其他控制器的组成部分或是被可操作地连接到其他控制器的单独模块。图1的控制器40包括计算机可读介质（也称为处理器可读介质），包括参与提供可由计算机（例如，计算机的处理器）读取的数据（例如，指令）的非暂时性（例如，有形）介质。此种介质可以采取多种形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。非易失性介质可以包括，例如，光盘或磁盘以及其他持久性存储器。易失性介质可以包括例如动态随机存取存储器（DRAM），其可以构成主存储器。此种指令可以通过一种或多种传输介质传输，包括同轴电缆、铜线和光纤，包括构成耦合到计算机处理器的系统总线的线。一些形式的计算机可读介质包括例如软盘、软磁盘、硬盘、磁带、其他磁性介质、CD-ROM、DVD、其他光学介质、具有孔图案的物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EEPROM、其他存储芯片或盒式磁带，或计算机可以读取的其他介质。

此处描述的查找表、数据库、数据存储库或其他数据存储可包括用于存储、访问和检索各种数据的各种机制，包括分层数据库、文件可充电能量存储系统中的文件集、专有格式的应用程序数据库、关系数据库能量管理系统（RDBMS）等。每个这样的数据存储都可以包含在使用计算机操作系统的计算装置中，诸如上面提到的那些操作系统之一，并且可以经由网络以多种方式中的一种或多种方式被访问。文件系统可以从操作可再充电能量存储系统的计算机访问并且可以包括以各种格式存储的文件。除了用于创建、存储、编辑和执行存储过程的语言、诸如上面提到的PL/SQL语言之外，RDBMS 还可以使用结构化查询语言（SQL）。

图中所示的流程图示出了根据本公开的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个框可以表示一个模块、段或代码的部分，其包括用于实现（一个或多个）指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应注意，框图和/或流程图的每个框，以及框图和/或流程图中的框组合，可以通过基于特定用途硬件的可充电能量存储系统来实现，该系统可以实行特定功能或动作，也可以通过特定用途硬件和计算机指令的组合来实现。这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读介质中，该介质可以引导控制器或其他可编程数据处理设备以特定方式运行，使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括指令的制品以实现流程图和/或框图块中指定的功能/动作。

本说明书（包括所附权利要求）中的参数（例如，数量或条件）的数值应理解为在各个实例中由术语“约”修饰，无论“约”是否实际出现在数值之前。“约”指示所述数值允许有一些轻微的不精确性（通过某种方式接近数值的准确性；大约或合理地接近该数值；几乎）。如果“约”提供的不精确性在本领域中没有以这种普通含义理解，那么本文所用的“约”至少指示测量和使用这些参数的普通方法可能产生的变化。此外，范围的公开包括各个值的公开以及在整个范围内进一步划分的范围。范围内的每个值和范围的端点在此作为单独的实施例公开。

详细描述和附图或图式是对本公开的支持和描述，但本公开的范围仅由权利要求限定。尽管已经详细描述了用于执行要求保护的公开的一些最佳模式和其他实施例，但是存在用于实践所附权利要求中限定的公开的各种替选设计和实施例。此外，附图中所示的实施例或本说明书中提及的各种实施例的特征不一定被理解为彼此独立的实施例。相反，在一个实施例的示例中描述的每个特征可以与来自其他实施例的一个或多个其他期望特征组合，从而导致没有用文字或参考附图来描述的其他实施例。因此，这样的其他实施例落入所附权利要求的范围内。

Claims (10)

1.用于装置的推进系统，包括：

电动机，其被配置成生成转矩以推动所述装置，所述电动机包括定子和转子；

位置传感器，其被适配用于确定所述电动机的转子位置；

控制器，其具有处理器和有形的非暂时性存储器，在所述存储器上记录指令，用于在检测到所述位置传感器中的传感器故障时确定所述转子位置；

其中，所述控制器被适配用于：

确定所述电动机的电机速度；

当所述电机速度低于预限定电机速度阈值并且检测到传感器故障状况时，选择性地命令在同步参考坐标系中的直磁轴中注入电压信号；并且

部分地基于对所述电压信号的电机电流响应来估计所述转子位置；

其中，所述电压信号由交替周期形状限定，所述交替周期形状在多个控制周期中的每一个控制周期中具有相应的恒定段，所述相应的恒定段在所述多个控制周期之间是不连续的。

2. 根据权利要求1所述的推进系统，其中：

所述电压信号在所述同步参考坐标系中的正交磁轴上具有零幅值信号；并且

部分地基于所述转子位置控制所述电动机的操作。

3.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述预限定电机速度阈值在所述电动机的最大速度的10%和20%之间。

4.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述预限定电机速度阈值约为所述电动机的最大速度的15%。

5.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述电动机限定开关频率，所述电压信号的最大频率为所述开关频率的六分之一。

6.根据权利要求1所述的推进系统，还包括：

电流传感器，其与所述控制器通信并被适配用于测量所述电机电流响应。

7.根据权利要求6所述的推进系统，其中，所述控制器被适配用于在所述电动机中的脉宽调制生成中添加单样本延迟，从而影响所述电机电流响应。

8.根据权利要求1所述的推进系统，其中，所述电压信号的所述交替周期形状具有部分正弦形状。

9.根据权利要求1所述的推进系统，还包括：

滤波器，其被能操作地连接到所述电动机并被适配用于接收所述电机电流响应，所述滤波器是带阻滤波器和/或陷波滤波器。

10.用于操作装置中的推进系统的方法，所述推进系统具有电动机、位置传感器以及控制器，所述电动机具有定子、转子，所述控制器具有处理器和有形的非暂时性存储器，所述方法包括：

确定是否检测到所述位置传感器中的传感器故障状况；

确定所述电动机的电机速度；

当所述电机速度低于预限定电机速度阈值并且检测到所述传感器故障状况时，命令在同步参考坐标系的直磁轴中注入电压信号；

选择所述电压信号以具有交替周期形状，所述交替周期形状在多个控制周期的每一个控制周期中具有相应的恒定段，所述相应的恒定段在所述多个控制周期之间是不连续的；并且

部分地基于对所述电压信号的电机电流响应来估计所述转子位置。