用于监测和控制驱动泵的电动机的方法和控制器的制造方法
【专利说明】用于监测和控制驱动泵的电动机的方法和控制器
[0001]本发明涉及一种用于监测驱动栗的电动机的方法，根据独立权利要求1的前叙部分。
[0002]从现有技术知晓许多这样的系统:其中流体，特别是不可压缩介质，通过由电动机驱动的栗被馈入，并且如果适用，则经由相应的喷嘴或者类似物被注入或者喷射进入特定体中。例如，可以设想用于燃料注入的系统。即使在馈送回路中的压强大约保持相同或者是其平均数将大约保持相同，由于各种各样的因素，在这些系统中的一些系统中仍然可能出现或多或少的高频压强波动。例如，由于栗自身的构造，这些可能是不可避免的。例如，在隔膜栗的馈送回路中，尽管在馈送回路中的平均压强保持大致恒定，但是也有相对地高压强波动发生。尽管如此，栗机构的不能被归因于不可避免的、周期性再现的压强波动必须被可靠识别以允许栗驱动器的控制器对可能发生在馈送回路中的干扰做出反应，并且如必要的话，重新调整栗的速度。
[0003]为确定馈送回路中的压强，根据现有技术的现有的系统通常被提供有一个或者多个压强传感器，所述传感器的信号由栗驱动器的开环和闭环控制单元估算。除此之外，通常还被提供限压阀，例如，如果在馈送回路中出现问题导致馈送回路的完全堵塞，则所述限压阀被打开。以此方式，当栗驱动器继续操作时对栗驱动器的损害被避免，即便发生干扰。因此，更特别的是，防止用于驱动栗的和/或馈送回路的组件的电动机受到持续的损害。
[0004]这种系统的示例是用于内燃机，特别是巨大柴油机的废气后处理的供给装置，在所述的系统中通常地在馈送回路中发生压强波动。在这个领域中，近年来技术变得标准化，其中为了减少氮氧化物的整体排放量，氨基或者尿素基溶液被注入内燃机的废气系统。溶液充当催化剂，并具有使氮氧化物被分离为氮气和水蒸气的效果。这样的用于废气后处理的供给装置是已知的，例如，来自于DE102009035940A1。在这种供给装置的情况下，同样，馈送回路中的压强利用压强传感器被测定，并通过栗驱动器自身以及限压阀被控制。压强传感器和限压阀涉及额外的花费，并且，最重要的是构成了额外的潜在的差错源头。
[0005]在多数情况下，用于驱动栗的电动机被配置为电子换向电动机。由于它们的绕组交替连接，绕组被驱动从而旋转的磁场产生，其生成作用到电动机转子上的机械的扭力。为了产生旋转磁场，定子有至少两个，经常甚至三个绕组，所述绕组与转子轴相关地以相互交错的方式在圆周的方向上被设置，并且构成电动机的各种相位。绕组的交替连接通过变换器被实现，作为规则所述变换器通过直流电压源被供电。为了容许向绕组应用不同强度的电流，所述变换器根据脉冲宽度调制原理来操作。电动机的控制通过开环和闭环控制单元被实现，所述控制单元具有作为输入变量向其提供的特定参数。例如，所需的电动机速度作为输入变量被设置用于开环和闭环控制单元。为避免定子绕组过热(定子绕组过热可导致电动机的损坏)，通常检测出在各个体绕组中出现的绕组电流，从而，这些电流能被用于控制电动机。利用绕组电流，还可能调节电动机的转矩。
[0006]例如，在DE102005028344A1中，一种控制多相电子换向电动机的方法被描述。在这个方法中，附加的绕组电流在星形连接的电动机的基点处被测量。所述附加的绕组电流的瞬时电流峰值被提供到开环和闭环控制单元作为控制变量。
[0007]一种通用类型的方法从W02012/053954A1已知。在这个方法中，在电动机中出现的电流值在一时间间隔内被测量。，所述电流在时间间隔内经受特定波动，特别由于在栗的馈送回路中的压强波动对电动机的扭矩有影响。为了识别系统中的差错，在该时间间隔内发生的电流轮廓的局部最大值被与限制值相比较。如果电流轮廓的所有局部最大值均低于该限制值，则识别出差错。这种差错识别准许确定例如电动机绕组的连接线是否被损坏或者被中断。替代将该时间间隔内的电流轮廓的所有局部最大值和该限制值相比较，从局部最大值的电流值形成平均值然后将该平均值与该限制值相比较也是可能的。
[0008]本发明的目的是指示一种方法，该方法准许特别简单和经济的用于驱动栗的电动机的开环和闭环控制，所述栗在其馈送回路中具有周期性地重现的压强波动发生。
[0009]此目的由独立权利要求1的特征实现。因此，在根据一般性条款的类型的方法中，当该方法扩展到控制电动机时，根据本发明实现了该目的，其中被测量的电流值反映了电动机的绕组电流的轮廓，并且无论它们能否能被关联到电流轮廓的瞬时最大值，它们在确定平均值时能被包括在内，并且其中平均值被电动机控制器认为是输入参数，从而电动机取决于所述平均值而被控制。
[0010]与来自于W020112053954A1中的已知的方法形成对比，本发明因此不确定在该时间间隔内的电流轮廓的局部最大值的平均值，而是电流轮廓的实际平均值。本发明利用了以下事实:绕组电流是直接取决于电动机的扭矩，电动机的扭矩转而取决于栗的馈送回路中的主要的压强。因此，通过根据本发明的方法，馈送回路中的压强监测被集成在电动机控制器中。能被归因于因栗而异的、周期性地重现的压强波动的压强的局部最大值产生绕组电流的局部最大值。因此，确定绕组电流的局部最大值不能对馈送回路中是否有可能要求调整电动机的主要的过量压强的效果提供信息。因此，根据本发明，在该时间间隔内的电流轮廓的平均值被确定。所述值取决于馈送回路的压强平均值，并且因此其随馈送回路中的压强的增长而增长。通过这种方式，从而可能在没有专门为此目的提供的压强传感器的情况下，检测到馈送回路中的平均压强的轮廓，并且将其提供到电动机控制器作为输入参数。因此，除此之外，本发明还准许栗的馈送回路中的平均压强能被保持恒定，或者被控制在仅基于绕组电流的特定值。
[0011]在期间测量绕组电流的电流值的时间间隔必须被设置大小(dimens1ned)以使得系统固有的、周期性地再现的压强波动能够被可靠地求平均。因此，当时间间隔被设置大小以使得在该时间间隔内出现绕组电流的不仅一个局部最大值，而是数个局部最大值时可能是有优势的。例如，优选的是，绕组电流的至少五个最大值被包括在该时间间隔内。此外，用于确定平均值的时间间隔是伴随地一起迀移的。例如，被测量的电流值的第一平均值能在具体地连续的时间1，2，3，4，5，6，7，8，9，10被确定，随后，被测量的电流值的第二平均值在具体地连续的时间2，3，4，5，6，7，8，9，10，11被确定。而且，当用于测量电流值的采样率比在馈送回路中系统固有的、周期性地再现的压强波动的频率明显更高时是有优势的。仅用这种方式保证了绕组电流的平均值的可靠确定。优选地，采样频率比系统固有的周期性地再现的压强波动的频率高至少一个数量级。
[0012]本发明更进一步有优势的实施例是从属权利要求的主题。
[0013]在本发明特别地优选的实施例中，如果被测得的电流强度的平均值大于预定参考值，则由电动机控制器预先确定的电动机馈送电流的最大可允许值被减小。因此，该参考值类似确定了栗的馈送回路内的可允许压强。当后一压强升高时，例如由于馈送回路内的扰乱，为了将压强返回到初始值，以及为了防止电动机或者馈送回路由于增加的负载而受到损坏，用于电动机馈送电流的最大可允许值被减小。在这点上，本发明具有以下优势:额外提供减压阀不是必要的。
[0014]在有利实施例中，通过使用快速下级控制电路的级联控制器，电动机馈送电流被限制在最大可允许值之内。在这样做时，经由在硬件配置中的快速比较器，测得的电流值被直接地与电动机馈送电流相比较，而无需形成平均值。在测得的电流值超过可允许最大电动机馈送电流的情况下，变换器的脉冲宽度调制的工作周期(duty cycle)被改变。
[0015]当电动机馈送电流的最大可允许值被减小平均值和参考值之间的差值时，特别地简单的闭环控制被创建。为避免非平滑控制，所述的差值被限制到预定最大差值。所述差值利用积分控制器被加总，并且被从用于电动机馈送电流的最大可允许值中减去，直到系统中所产生的压强减小且绕组电流的平均值因此再次降低到该参考值之下。为了减小电动机供电电流的最大可允许值，还可以提供预定最大差值。
[0016]在本发明进一步的优选实施例中，电动机馈送电流的最大可允许值被最多减小到参考值的一半。如果在栗馈送回路中存在差错且因此所述压强不能减小，因此实施再调整，直至电动机馈送电流不再足以驱动电动机从而电动机停止为止。由于电动机馈送电流的最大可允许值仅被减小到参考值的一半的实施，可是，仍然有扭矩被应用到栗，这导致馈送回路中的差错被消除，并且压强再次减小时该电动机和栗的重新启动。在无传感器的换向电动机(所述电动机不能自动地启动)的情况下，作为替换，可能的是，在预定历时的停顿之后，再次增大电动机馈送电流，从而电动机能在馈送回路中正常压强重启。
[0017]在本发明的进一步的优选的实施例中，测得的电流值的平均值一降低到参考值之下，电动机馈送电流的最大可允许值就被再次增大。用这种方式，馈送回路中的最初的流量和压强条件在差错消除之际被还原。
[0018]在本发明的进一步的优选的实施例中，电动机是多相配置，其中测得的电流值是在变换器的基点处的。这样确保特别简单、经济和完整的考虑所有的绕组电流。仅在变换器的基点处需要一个电流传感器。
[0019]在本发明进一步的优选的实施例中，在时间间隔内的电流值采样率来测量，该采样率具有比栗的馈送回路中的系统固有的压强波动的频率高一个数量级的频率。这也提高了