用于基于电的旋转角求出转子的机械的旋转角的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种权利要求1所述的用于求出旋转角的方法、一种按权利要求8所 述的评估线路和一种按权利要求14所述的电动机。
【背景技术】
[0002] 由现有技术公知不同类型的角度感知原理，它们在大多数情况下都与系统的主要 功能相匹配W及被优化。在电驱动器中，主要功能就是电动机的电的换向。因此多个驱动 系统具有若干角度感知原理，它们仅检测单次电转动的角度范围。为此例如使用霍尔传感 器。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种评估线路和一种方法，在该方法中借助 对电的旋转角的测量可W求出转子的机械的旋转角。
[0004] 该技术问题用按权利要求1所述的方法W及用按权利要求8所述的评估线路和按 权利要求14所述的电动机解决。 阳0化]其它的实施形式在从属权利要求中说明。
[0006] 所述方法和所述评估线路的优势在于，根据电的旋转角用简单的器件计算出转子 的机械的旋转角。尤其可W求出转子的机械的旋转角的变化曲线。在此，借助另外的具有 关于转子的转动确定的相位的测量信号W及借助电的旋转角确定了转子的确定的机械的 旋转角。
[0007] 因此获得了一个扩展的和同步化的测量范围，其中，其它的功能可W被转换。可W 使用其它的功能来优化驱动系统。例如可W补偿误差级别，W便减少力矩波动或噪音产生。 此外，可W尤其在位置调节的范围内提供其它的或新的功能。
[0008] 在一种实施形式中，使用逆变器单元的直流电的频谱成分或使用电动机的a -0 电流的一个值作为另外的测量信号。因此能简单地求出测量信号。
[0009] 在另一种实施方案中，设至少两个极对W及对转子的多次电的转动计数，W及其 中，由电的转动的数量和机械的初始旋转角计算出转子的实时的机械的旋转角。因此可W 用简单的器件确定机械的旋转角。
[0010] 在另一种实施方案中，设至少两个极对，其中，在转子的一次机械的转动期间存在 转子的至少两次电的转动，其中，使用计数器来对电的转动的数量计数，其中，计数器在转 子的一次完整的机械的转动后被设置到一个预定的值，特别是零值并且接下来计数器重新 开始对电的转动的数量计数。因此可WW简单的方式借助计数器求出转子的机械的旋转 角。
[0011] 在另一种实施方案中，使用实时的机械的旋转角来控制电动机。
[0012] 在另一种实施形式中，使用一个干扰信号作为另外的测量信号，该干扰信号具有 关于转子的机械的转动的固定的相位。尤其可W使用干扰信号的一个分量，其具有关于转 子的机械的转动的一个固定的相位。
[0013] 在另一种实施形式中，通过减少干扰信号，特别是干扰信号的分量的方式根据实 时的机械的旋转角来控制电动机。
【附图说明】
[0014] 接下来借助附图详细阐释本发明。附图中： 图1示意性示出了带有控制线路的电动机； 图2是两张叠置的图表，其中，上面的图表表示转子的机械的旋转角，下面的图表表示 电动机的电的旋转角； 图3示意性示出了计算单元的部分剖面。
【具体实施方式】
[0015] 图1在示意图中示出了带有电动机1、控制线路2、换向器线路3、第一传感器装置 5、第二传感器装置4和评估线路6的一种布置。电动机1可W例如在电动车中用作驱动马 达。电动机1例如被构造成S相的或S线的EC电机。在电动机1中示出了仅一个定子，其 带有=个电气地错开各120°的绕组相。一个相关的永磁的转子未被示出。在所示的例子 中，绕组相W星形线路连接，不过其中，绕组相的一种=角形线路也是可行的。绕组相通过 相接头与构造成半导体桥的换向器线路3连接。换向器线路3由六个功率半导体构成，运 六个功率半导体由控制线路2,更确切地说根据转动位置，也就是根据转子的机械的或电的 旋转角提供控制信号。此外，将一个扭矩信号7输送给控制线路2,扭矩信号考虑到了用于 影响电动机力矩的控制线路2。
[0016] 为了产生磁性的定子旋转场，通过控制线路2由此在分别循环交替的组合中控制 换向器线路3的功率半导体，即，使绕组接头与直流电源8的正的或负的接头连接，或者高 阻抗地与直流电源8分离。为了求出转子的电的旋转角，设第一传感器装置5。第一传感器 装置5如在图2的下面的图表中所示的那样求出了一个电的旋转角。此外，直流电源8的 一个接头通过传感器线路17与第二传感器装置连接。第二传感器装置4通过第二传感器 线路17检测换向器线路3的直流电成分legt。
[0017] 在图2的上面的图表中示出了转子的一个从0°至360°的机械的旋转角。在 图2的下面的图表中，时间同步地绘出了与转子的机械的旋转角相关的电动机1的电 的旋转角。运个例子适用于极对数20。运意味着，电动机1具有二十个极对。因此在 转子的惟一一次机械的转动期间，产生且测得了电的转动的数量是20。第一传感器装 置5现在被设置用于检测电的旋转角W及因此检测电的转动。在所说明的例子中，由此 从机械的转动，也就是说转子的转动的数量求出电的转动的数量，即，将转子的转动的数 量与极对的数量相乘。因此可W在电的旋转角和转子的旋转角之间建立起下列关系： 興二皿!站Ip?销I，其中，用Z表示电动机1的极对的数量W及用;隶示转子的机械的旋 转角。此外，巧镇表示电的旋转角。借助第一传感器装置5仅测量电的旋转角。但在此还 不能直接推断出转子的机械的旋转角。
[0018] 补救措施是设法获得一种借助评估线路6实施的扩展的角度检测。在评估线路6 中实现了一种计数器，其检测第一传感器装置5的电的转动或电的旋转角W及对电的转动 的数量计数。因此能产生一个扩展的角度值： 繼=鲜舞:襄報蠻，其中，無是扩展的角度值，Z是电动机1的极对数，巧是电的旋 转角W及k是计数器的计数器值，计数器值由评估线路6或块14实现。计数器对由第一传 感器装置5检测的电的旋转角的交零的数量计数。值k可W采用在0和Z-I之间的值范围 内的值。在计数器超过值Z-I时，又重新从值0开始计数。极对的数量是公知的。
[0019] 针对进一步的考虑，为了更简单的理解而W此为出发点，即，扩展的角度值^正 好具有转子的机械的转动的周期性。但也可W设想若干系统，在运些系统中，扩展的角度值 B具有转子的机械的转动的好几倍的周期性。若在另一种考虑下，人们W-种特殊情形为 出发点，在运种特殊情形中，转子的零点不是公知的，那么借助第一传感器装置5和评估线 路6求出的扩展的角和转子的绝对的旋转角的区别仅在于恒定不变的角偏移。角偏移 由此完成，即，电动机1的接入W及因此计数器在评估线路6中的接入发生在任意一个发动 机位置中。在接入计数器时，运个计数器通常被评估线路6用零值初始化。运就是说，计数 器水平不反映关于转子的真实的绝对的机械的旋转角的信息，而是一个形式为相对测量信 号的相位的机械的旋转角的辅助参数。
[0020] 若不仅转子的旋转角变化走向，而且转子的绝对的旋转角也应当很重要，那么可 W借助适配的同步将电的旋转角转成转子的绝对的旋转角。为此，评估线路6具有一个在 图3中示意性示出的结构。评估线路具有扩展的角度测量装置10。角度测量装置10包括 一个转动计数器14和一个计算块15。由第一传感器装置5将一个电的旋转角A输送给角 度测量装置10。借助转动计数器14检测电的旋转角的交零的数量W及将其作为值k移交 给计算块15。计算块15在考虑到值k和实时的电的旋转角的情况下按上述公式计算扩展 的旋转角辩。与此平行的是将另外的测量信号9输送给评估线路6。
[0021] 另外的测量信号9由第二传感器装置4检测。另外的测量信号9具有关于转子的 机械的转动的