马达速度和位置的无传感器备用的制作方法

本公开涉及一种用于确定电马达的速度和位置的备用系统，诸如能够使得包括在车辆内的牵引马达能够独立于提供自解析器(resolver)的信息继续运行的无传感器备用。

背景技术：

1、诸如车辆、汽车、船舶、飞机等的电驱动或部分电驱动的设备可响应于提供自牵引马达的机械能而被推进或以其他方式作用。依赖于这样的电马达的设备，特别是当马达被包括作为用于推进设备的动力系或传动系的部分时，可包括用于根据电马达的位置和速度（即，旋转速度和旋转位置）控制设备的操作的控制系统。准确并且精确地测量电马达的速度和位置可特别是与确保采用其的设备的恰当控制相关，并且考虑到电马达通常以相对高的速率操作并且在任何数量的操作环境内操作，这具有潜在挑战性。

2、应理解的是，出于生成期望的速度和位置的测量的目的，采用与电马达一起使用的解析器。解析器可认为是配置为用于附接于电马达的可旋转构件或定位在其附近的机电设备、换能器等。解析器的传感器、电路、电感器、绕组、耦合器等可与马达相互作用，以促进生成能够出于准确和精确地确定马达的速度和位置的目的被解释/计算的测量。例如，一种类型的解析器依赖于定子和附接到马达的旋转构件之间的激励电压或其他响应，使得旋转构件的旋转在定子构件内感应出足以反映马达的位置的电信号，例如，解析器生成代表马达的位置的值，可对该值进行归一化或使其与代表性测量单位相关联。设备的控制系统然后可依赖从解析器的确定得出的速度和位置，以实施设备的对应控制，包括与电马达的引导操作相关联的那些控制。

技术实现思路

1、本文公开了一种用于确定电马达的速度和位置的备用系统。备用系统作为能够增强解析器或被采用以确定马达的速度和位置的其他测量工具的辅助系统可以是有帮助的。例如，备用系统可被用于当解析器不可用时，诸如当解析器做出的一个或多个测量不可用或以其他方式需要补充时，提供速度和位置确定。备用系统可通过根据计算以无传感器方式生成速度和位置确定来这样做，其中当解析器不可用时基于可用的度量执行该计算。

2、本公开的一个方面涉及用于确定在电动车辆中使用的牵引马达的最终速度和位置的方法。方法可包括，当位置系统的解析器可用时，根据用解析器确定的感测位置计算牵引马达的最终速度和位置。方法可包括，当解析器不可用时，根据用无传感器系统确定的无传感器位置计算牵引马达的最终速度和位置。

3、方法可包括，在根据感测位置计算最终速度和位置之后，在根据无传感器位置计算最终速度和位置之前执行初始化模式。

4、方法可包括初始化模式，该初始化模式包括用位置系统的一个或多个最后已知值初始化无传感器系统。

5、方法可包括，在开始初始化模式之前开始诊断过程，该诊断过程确定解析器是可用的还是不可用的。

6、方法可包括，在完成诊断过程之前完成初始化模式。

7、方法可包括，响应于指示解析器可用的诊断过程而重置无传感器系统。

8、方法可包括，通过将最后已知值或与无传感器系统相关联的一个或多个其他值归零而重置无传感器系统。

9、方法可包括位置系统，该位置系统包括用于根据角误差和用于调整增量的一个或多个变量计算最终速度和位置的第一观测器。

10、方法可包括，当解析器可用时，根据针对最终位置的最终位置反馈、针对最终速度的最终速度反馈和感测位置确定角误差。

11、方法可包括无传感器系统，该无传感器系统包括用于计算无传感器角误差的第二观测器和用于根据无传感器角误差计算无传感器位置的第三观测器。

12、方法可包括，生成用于与被包括在车辆内的控制器一起使用的最终速度和位置，由此控制器依赖于该最终速度和位置以促进一个或多个车辆操作。

13、方法可包括，当解析器不可用并且无传感器系统不可用时，实施牵引马达的关停。

14、本公开的一个方面涉及用于确定在电动车辆中使用的马达的最终速度和位置的系统。系统可包括解析器，其配置为响应于测量马达的旋转而确定感测位置；无传感器系统，其配置为响应于马达的电压和电流计算无传感器位置；和位置系统，其配置为根据第一模式和第二模式操作，第一模式根据感测位置计算最终速度和位置，第二模式根据无传感器位置计算最终速度和位置。

15、系统可包括初始化系统，其配置为在位置系统根据第一模式操作时促进无传感器系统的初始化，使得初始化系统为无传感器系统提供位置系统的一个或多个最后已知值。

16、系统可包括位置系统，其配置为当感测位置从解析器可用时根据第一模式操作，并且当感测位置不可用并且具有马达的车辆的速度高于阈值时根据第二模式操作。阈值可与呈现给无传感器系统以计算无传感器位置的反电动势（emf）的可测量量相关联。

17、系统可包括无传感器系统，其配置为调节电压和电流以将马达与电压和电流的测量之间的正时差异纳入考虑。

18、本公开的一个方面涉及用于确定在电动车辆中使用的马达的最终速度和位置的系统。系统可包括第一观测器，其配置为根据存储在对应计算机可读存储介质上的多个非瞬态第一指令的执行而操作。第一指令可足以：根据角误差计算最终速度和位置；并且根据最终位置反馈、最终速度反馈以及感测位置和无传感器位置中的任一者计算角误差。系统可包括第二观测器，其配置为根据存储在对应计算机可读存储介质上的多个非瞬态第二指令的执行而操作。第二指令可足以根据无传感器速度反馈、无传感器通量、无传感器dq电流和无传感器dq电压计算无传感器角误差。系统可包括第三观测器，其配置为根据存储在对应计算机可读存储介质上的多个非瞬态第三指令的执行而操作。第三指令可足以根据无传感器角误差和无传感器速度反馈计算无传感器速度和无传感器位置。

19、系统可包括第三指令，其足以根据初始化模式操作，其中第三观测器利用最终位置反馈作为无传感器位置并且利用最终速度作为无传感器速度；并且足以根据运行模式操作，其中第三观测器独立于最终速度和位置计算无传感器速度和位置。

20、系统可包括第二指令，其足以根据初始化模式操作，其中第二观测器利用最终速度和位置以计算无传感器通量、无传感器dq电流和无传感器dq电压；并且足以根据运行模式操作，其中第二观测器根据无传感器速度反馈计算无传感器角误差。

21、系统可包括第二指令，其足以针对马达与用于计算无传感器dq电压和电流的电压和电流读数之间的正时差异实施调整。

22、本发明包括以下技术方案：

23、方案1. 一种用于确定在电动车辆中使用的马达的最终速度和位置的方法，所述方法包括：

24、当解析器可用时，根据感测位置计算所述最终速度和位置，所述感测位置由所述解析器响应于测量所述马达的旋转生成；并且

25、当解析器不可用时，根据无传感器位置计算所述马达的所述最终速度和位置，所述无传感器位置由无传感器系统生成。

26、方案2. 根据方案1所述的方法，还包括，在根据所述感测位置计算所述最终速度和位置之后，在根据所述无传感器位置计算所述最终速度和位置之前执行初始化模式。

27、方案3. 根据方案2所述的方法，还包括，作为所述初始化模式的部分，以所述位置系统的一个或多个最后已知值初始化所述无传感器系统。

28、方案4. 根据方案3所述的方法，还包括，在开始所述初始化模式之前开始诊断过程，所述诊断过程确定所述解析器是可用的还是不可用的。

29、方案5. 根据方案4所述的方法，还包括，在完成所述诊断过程之前完成所述初始化模式。

30、方案6. 根据方案5所述的方法，还包括，响应于指示所述解析器可用的所述诊断过程而重置所述无传感器系统。

31、方案7. 根据方案6所述的方法，还包括，通过将最后已知值或与所述无传感器系统相关联的一个或多个其他值归零而重置所述无传感器系统。

32、方案8. 根据方案1所述的方法，还包括，所述位置系统包括第一观测器，所述第一观测器用于根据角误差和用于调整增量的一个或多个变量计算所述最终速度和位置。

33、方案9. 根据方案8所述的方法，还包括，当所述解析器可用时，根据针对所述最终位置的最终位置反馈、针对所述最终速度的最终速度反馈和所述感测位置确定所述角误差。

34、方案10. 根据方案9所述的方法，还包括，所述无传感器系统包括第二观测器和第三观测器，所述第二观测器计算无传感器角误差，所述第三观测器根据所述无传感器角误差计算所述无传感器位置。

35、方案11. 根据方案1所述的方法，还包括，生成用于与包括在所述车辆内的控制器一起使用的所述最终速度和位置，所述控制器配置为处理所述最终速度和位置以控制一个或多个车辆操作。

36、方案12. 根据方案1所述的方法，还包括，当所述解析器不可用并且所述无传感器系统不可用时，实施所述马达的关停。

37、方案13. 一种用于确定在电动车辆中使用的马达的最终速度和位置的系统，所述系统包括：

38、解析器，所述解析器配置为响应于测量所述马达的旋转而确定感测位置；

39、无传感器系统，所述无传感器系统配置为响应于所述马达的电压和电流计算无传感器位置；和

40、位置系统，所述位置系统配置为根据第一模式和第二模式操作，所述第一模式根据所述感测位置计算所述最终速度和位置，所述第二模式根据所述无传感器位置计算所述最终速度和位置。

41、方案14. 根据方案13所述的系统，还包括初始化系统，所述初始化系统配置为在所述位置系统根据所述第一模式操作时促进所述无传感器系统的初始化，所述初始化系统为所述无传感器系统提供所述位置系统的一个或多个最后已知值。

42、方案15. 根据方案13所述的系统，其中，所述位置系统配置为当所述感测位置从所述解析器可用时根据所述第一模式操作，并且当所述感测位置不可用并且具有所述马达的车辆的速度高于阈值时根据所述第二模式操作，所述阈值与生成反电动势（emf）相关联，所述emf足以生成所述电压和电流的可测量量，所述无传感器系统需要所述可测量量以计算所述无传感器位置。

43、方案16. 根据方案13所述的系统，其中，所述无传感器系统配置为调节所述电压和所述电流以将所述马达与所述电压和所述电流的测量之间的正时差异纳入考虑。

44、方案17. 一种用于确定在电动车辆中使用的马达的最终速度和位置的系统，所述系统包括：

45、第一观测器，所述第一观测器配置为根据存储在对应计算机可读存储介质上的多个非瞬态第一指令的执行而操作，所述第一指令足以：

46、根据角误差计算所述最终速度和位置；并且

47、根据最终位置反馈、最终速度反馈以及感测位置和无传感器位置中的任一个计算所述角误差；

48、第二观测器，所述第二观测器配置为根据存储在对应计算机可读存储介质上的多个非瞬态第二指令的执行而操作，所述第二指令足以根据无传感器速度反馈、无传感器通量、无传感器dq电流和无传感器dq电压计算无传感器角误差；和

49、第三观测器，所述第三观测器配置为根据存储在对应计算机可读存储介质上的多个非瞬态第三指令的执行而操作，所述第三指令足以根据所述无传感器角误差和无传感器速度反馈计算无传感器速度和所述无传感器位置。

50、方案18. 根据方案17所述的系统，其中所述第三指令足以：

51、根据初始化模式操作，所述初始化模式包括所述第三观测器利用：

52、所述最终位置反馈作为所述无传感器位置；以及

53、所述最终速度作为所述无传感器速度；并且

54、根据运行模式操作，所述运行模式包括所述第三观测器独立于所述最终速度和位置计算所述无传感器速度和位置。

55、方案19. 根据方案18所述的系统，其中，所述第二指令足以：

56、根据所述初始化模式操作，所述初始化模式包括所述第二观测器利用所述最终速度和位置计算所述无传感器通量、所述无传感器dq电流和所述无传感器dq电压；并且

57、根据所述运行模式操作，所述运行模式包括所述第二观测器根据所述无传感器速度反馈计算所述无传感器角误差。

58、方案20. 根据方案17所述的系统，其中，所述第二指令足以针对所述马达与用于计算所述无传感器dq电压和电流的电压和电流读数之间的正时差异实施调整。

59、当结合所附附图和所附权利要求考虑时，本公开的以上特征和优点以及其他特征和伴随的优点将从对用于实施本公开的说明性示例和模式的以下详细描述中变得显而易见。此外，本公开明确包括上文和下文呈现的元件和特征的组合和子组合。