专利名称：用于在无传感器的情况下对电子换向的电机进行位置识别的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及换向的电机，尤其用于在无传感器的情况下对电机的转子进行位置探测的方法。
背景技术：
为了对无刷的电机进行电子换向，有必要知道关于当前的转子位置的信息。借助于转子位置来实施电子换向，方法是根据转子位置来将相电压加载到所述电机上或者说在作为发电机运行的情况下在所述电机上截取相电压。已经知道不同的用于求得转子位置的方法。对于一组电机来说，所述转子位置通过集成的或者单独的位置传感器来检测并且将其提供给进行电子换向的控制单元。对于另一组电机来说，则在无传感器的情况下从电动机电压和/或电动机电流中求得所述转子位置。已知的用于进行无传感器的位置检测的方法是所谓的反电动势(Back-EMF)方法，对于该反电动势方法来说从所述电机的相分路中的所感生的电压的走向中推导出转子位置。因为为了测量所感生的电压，有必要无电流地转换相应的相接头，所以为了使用所述反电动势方法在用于所述电子换向的合适的通电模式的选择方面受到限制。此外，通常对于这样的电机来说借助于所述反电动势方法可以精确地确定转子位置，对于所述电机来说所感生的电压描绘了正弦形的走向并且相电压不是通过逆变器来提供，因为在那里相接头不能无电流地转换。用反电动势方法不能实现对于比如噪声情况来说有利的持久的电压预先规定(无消隐期)。所感生的电压的走向偏离正弦形的走向的程度越大，已知的用于使正弦形的机器在无传感器的情况下运行的方法的质量比如在进行无传感器的场定向的调节时就越是下降。
发明内容
因此，本发明的任务是，提供一种得到改进的用于在无传感器的情况下检测转子位置的方法，该方法在所感生的电压不是正弦形时也可以使用并且可以在不取决于换向方式的情况下使用。该任务通过按权利要求1所述的用于确定电机的转子位置的方法并且通过按并列的权利要求所述的装置以及电动机系统得到解决。其它有利的设计方案在从属权利要求中得到说明。按照第一方面，设置了一种用于求得旋转的多相的电子换向的电机的转子位置的方法。该电机具有多个能够通过相接头来通电的相绕组。所述方法包括以下步骤:
-确定所述电机的相接头上的相电压和相电流；
-从所确定的相电压和相电流中求得所述电机的相接头上的所感生的电压；
-提供所感生的电压的关于定子固定的笛卡尔坐标系的通过所感生的电压确定的电压指不(Spannungszeiger)；
-作为所感生的电压的关于定子固定的笛卡尔坐标系提供的电压指示的空间指示角(Raumzeigerwinkel)来确定转子位置。上述方法的构思在于，对于多相的电机来说求得相绕组中的所感生的电压并且将其作为定子固定的坐标系的电压指示来提供，使得所感生的电压的空间指示角代表着关于所述转子位置的说明或者可以直接分配给所述关于转子位置的说明。这能够特别容易地从所感生的电压中推导出转子位置。尤其可以提供所感生的电压的关于定子固定的笛卡尔坐标系的通过所感生的电压确定的电压指示，方法是将所求得的所感生的电压转换为所述定子固定的笛卡尔坐标系或者在从所述电机的相接头上的所确定的相电压和相电流求得所感生的电压之前将其转换为所述定子固定的笛卡尔坐标系。此外，向所感生的电压的所转换的电压指示加载校正角，其中所述校正角取决于所述电压指示角。为了对于非正弦形的所感生的电压来说也从所感生的电压中求得所述转子位置，在求取转子位置时借助于所述校正角来对非正弦形的所感生的电压的误差进行校正。按照一种实施方式，所述校正角可以借助于所述电压指示角并且/或者借助于所述转子的转速来确定。所述校正角可以借助于查阅表通过所述电压指示角和/或转速的预先规定来确定。按照另一种实施方式，可以确定所述电机的相接头上的相电压和相电流，方法是测量所述相电压和相电流或者从所提供的中间电路电压和脉宽调制的占空比中求得所述相电压，其中用所述占空比来触发所述相接头。按照另一方面，设置了一种用于求得旋转的多相的电子换向的电机的转子位置的装置。所述电机具有多个能够通过相接头来通电的相绕组。所述装置包括:
-用于确定所述电机的相接头上的相电压和相电流的机构；
-控制单元，该控制单元构造用于 求得所述电机的相接头上的所感生的电压；
提供所感生的电压的关于定子固定的笛卡尔坐标系的通过所感生的电压确定的电压指示；并且
作为所感生的电压的关于所述定子固定的笛卡尔坐标系提供的电压指示的电压指示角来确定所述转子位置。按照另一方面，设置了一种具有旋转的多相的电子换向的电机并且具有上述装置的电动机系统。
按照另一方面，设置了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含程序代码，该程序代码在其在数据处理机构上执行时在所述权利要求1到4中任一项所述的方法中实施以下步骤:
-接收关于所述电机的相接头上的相电压和相电流的说明；
-从所接收的相电压和相电流中求得所述电机的相接头上的所感生的电压；
-提供所感生的电压的关于定子固定的笛卡尔坐标系的通过所感生的电压确定的电压指示；并且
-作为所感生的电压的关于所述定子固定的笛卡尔坐标系提供的电压指示的电压指示角来确定所述转子位置。
下面借助于附图对本发明的优选的实施方式进行详细解释。附图示出如下:
图1a是作为用于电子换向的电机的实例的同步电机的示意 图1b是用于对将所感生的电压的电压指示转换为定子固定的笛卡尔坐标系的情况进行说明的辅助图示；并且
图2是用于对用于从所感生的相电压中求得转子位置的方法进行说明的流程图。
具体实施例方式图1示出了作为内转子电机的三相的电子换向的电机I的简化的图示。可以看出具有三个以相对于彼此错移120°的方式布置的定子齿3的定子2。在实际上，所述定子2上的定子齿3的数目一般来说更大并且比如相当于三的倍数，比如九、十二或者十八。所述定子齿3分别设有相绕组4并且在相应地通电时提供定子磁场的分量。所述定子绕组4以传统的方式以三角形接线法或者以星形接线法来彼此连接。所述定子绕组4中的每个定子绕组可以通过所述电机I的相应的相接头(未示出)来通电。在所述定子2的内部，以能够旋转运动的方式布置了用作所述电机I的电枢的转子5，所述转子在图1a的简化的图示中具有两个转子极6，所述转子极彼此对置地布置。在实际上，同步电机可以具有两个以上的转子极比如四个或者八个转子极。在此设置了控制单元10，该控制单元比如借助于驱动线路11来触发所述定子绕组4。所述触发借助于电子的换向来进行，从而根据所述转子5的位置向每个相绕组4加载相电压。通过所述控制单元10可以设置不同的换向方式，比如方框换向或者梯形换向及类似换向。作为电子换向的补充，特定的相电压可以通过加载的中间电路电压或者说供电电压的脉宽调制来产生。为了检测所感生的电压，以往必要的是，无电流转换所述电机I的相接头并且检测在那里加载的在与其连接的相绕组中所感生的电压并且对其进行分析。这一般以规定的消隐期来进行，所述消隐期的持续时间受到限制，用于将尽可能小的影响施加到所述电机I的触发上。作为替代方案，也可以确定所感生的电压，方法是在所述相接头上确定所述相电压 #S和相电流Ji。所述相电压
和相电流&比如可以通过测量来确定。所述相电压_和相电流的G的测量通过合适的测量装置12来进行，所述测量装置要么可以设置在所述驱动线路11中要么可以设置在所述控制单元10中。所述测量装置12比如可以具有测量电阻(分路器)、模数转换器和类似器件。作为替代方案，所述相电压Iis和相电流％可以从加载在所述驱动线路11上的中间电路电压(供电电压)的测量或了解以及所述脉宽调制的占空比中获得，其中用所述占空比来触发相关的相绕组。
从所述相电压$和相电流&中相应地求得所感生的电压I。在向量写法中适用:
权利要求
1.用于求得旋转的多相的电子换向的电机(I)的转子位置的方法，其中所述电机(I)具有多个相绕组(4)，所述相绕组能够通过相接头来通电，所述方法具有以下步骤: -确定所述电机(I)的相接头上的相电压和相电流； -从所确定的相电压和相电流中求得所述电机(I)的相接头上的所感生的电压； -提供所感生的电压的关于定子固定的笛卡尔坐标系的通过所感生的电压确定的电压指示; -作为所感生的电压的关于定子固定的笛卡尔坐标系提供的电压指示的空间指示角来确定转子位置。
2.按权利要求1所述的方法，其中提供所感生的电压的关于所述定子固定的笛卡尔坐标系的通过所感生的电压确定的电压指示，方法是将所求得的所感生的电压转换为所述定子固定的笛卡尔坐标系或者在从所述电机(I)的相接头上的所确定的相电压和相电流求得所感生的电压之前将其转换为所述定子固定的笛卡尔坐标系。
3.按权利要求1或2所述的方法，其中向所感生的电压的所转换的电压指示的空间指示角加载校正角，其中所述校正角取决于所述电压指示角。
4.按权利要求1到3中任一项所述的方法，其中所述校正角借助于所述电压指示角并且/或者借助于所述电枢的转速来确定。
5.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述校正角可以借助于查阅表通过所述电压指示角和/或转速的预先规定来确定。
6.按权利要求1到5中任一项所述的方法，其中确定所述电机(I)的相接头上的相电压和相电流，方法 是测量所述相电压和相电流或者从所提供的中间电路电压和脉宽调制的占空比中求得所述相电压，其中用所述占空比来触发所述相接头。
7.用于求得旋转的多相的电子换向的电机(I)的转子位置的装置，其中所述电机(I)具有多个能够通过相接头来通电的相绕组，所述装置包括: -用于确定所述电机(I)的相接头上的相电压和相电流的机构； -控制单元，该控制单元构造用于 求得所述电机(I)的相接头上的所感生的电压； 提供所感生的电压的关于定子固定的笛卡尔坐标系的通过所感生的电压确定的电压指示；并且 作为所感生的电压的关于所述定子固定的笛卡尔坐标系提供的电压指示的电压指示角来确定所述转子位置。
8.电动机系统，具有旋转的多相的电子换向的电机(2)并且具有按权利要求7所述的>j-U ρ α装直。
9.包含程序代码的计算机程序产品，所述程序代码在其在数据处理单元上执行时在所述权利要求1到6中任一项所述的方法中实施以下步骤: -接收关于所述电机(I)的相接头上的相电压和相电流的说明； -从所接收的相电压和相电流中求得所述电机(I)的相接头上的所感生的电压； -提供所感生的电压的关于定子固定的笛卡尔坐标系的通过所感生的电压确定的电压指示；并且 -作为所感生的电压的所转换的电压指示的电压指示角来确定所述转子位置。
全文摘要
本发明涉及一种用于求得旋转的多相的电子换向的电机(1)的转子位置的方法，其中所述电机(1)具有多个相绕组(4)，所述相绕组能够通过相接头来通电，所述方法具有以下步骤确定所述电机(1)的相接头上的相电压和相电流；从所确定的相电压和相电流中求得所述电机(1)的相接头上的所感生的电压；提供所感生的电压的关于定子固定的笛卡尔坐标系的通过所感生的电压确定的电压指示；作为所感生的电压的关于定子固定的笛卡尔坐标系提供的电压指示的空间指示角来确定转子位置。
文档编号H02P6/18GK103109454SQ201180035855
公开日2013年5月15日 申请日期2011年7月18日 优先权日2010年7月22日
发明者D.弗里克, A.赖斯 申请人:罗伯特·博世有限公司