用于纹波计数检测的系统和方法与流程

本发明涉及基于电枢电流的纹波计数检测的dc(直流)电机的位置控制。

背景技术：

1、dc电机、例如有刷dc电机在汽车应用中被广泛使用以用于控制车辆座椅、电动车窗、侧视镜和车辆举升门等系统。有刷dc电机包括定子磁体和电枢绕组。向电枢绕组供给直流电流以在dc电机内产生磁场。该磁场与定子磁体相互作用以产生扭矩，所述扭矩使电枢旋转。然后，电枢经由输出轴的旋转来提供原动力。

2、电枢的位置控制对于dc电机的安全且有效的运行至关重要。现有系统包括用于确定电枢位置的霍尔效应传感器。最近，无传感器方法通过监视电枢电流来确定电枢位置。电枢电流包括叠加在直流分量上的纹波分量。纹波分量由有刷dc电机的磁场模式、电枢绕组和换向器的相互作用而引起。通过对电枢电流中的纹波的数量进行计数，可以确定dc电机的旋转位置和速度。

3、虽然现有的无传感器方案已被证明在稳态运行期间确定电枢位置方面是有效的，但在运行的启动阶段和制动阶段，纹波分量可能仍未被检测到。因此，仍然需要一种用于在有刷dc电机的所有运行阶段(包括运行的启动和制动阶段)期间确定电枢的位置的无传感器方案。

技术实现思路

1、根据本发明的一个方面，提供了一种用于dc电机的纹波计数检测的方法和系统。所述方法和系统基于在运行的稳态阶段中所确定的纹波周期或频率来确定运行的暂态阶段(包括启动和/或制动阶段)的漏失纹波计数。通过将所确定的纹波周期或频率应用于暂态时间间隔，可以在数字逻辑中可靠地确定运行的每个暂态阶段的漏失纹波的数量，而无需借助于外部位置传感器(例如霍尔效应传感器)。

2、在一个实施例中，提供一种用于确定在启动期间的dc电机的旋转位置的方法。所述方法包括确定在激活dc电机至检测到电机电流中的第一纹波之间的启动时间间隔。所述方法然后包括在dc电机的稳态运行期间对电机电流中的电流纹波进行计数。当处于稳态运行阶段时，所述方法包括确定平均纹波周期或平均纹波频率。所述方法然后包括将平均纹波周期或平均纹波频率应用于第一时间间隔，从而得出浪涌周期比。然后参考查找表或公式来根据浪涌周期比确定漏失纹波计数。漏失纹波计数可靠地反映在启动期间的漏失纹波的实际数量，并且可以被添加到已计数的纹波以确定电机位置。

3、在另一实施例中，提供一种用于确定在制动期间的dc电机的旋转位置的方法。所述方法包括基于计数纹波的滚动样本(例如，最后n个计数纹波)来确定在dc电机的稳态运行期间的纹波周期或纹波频率。所述方法然后包括确定从接收到停用dc电机的命令至检测到在dc电机中没有电机电流或基本上没有电机电流之间的制动时间间隔。稳态纹波周期或频率然后被应用于制动时间间隔，以确定制动周期比。然后参考查找表或公式来根据制动周期比确定漏失纹波计数。得到的漏失纹波计数可靠地反映在制动期间的漏失纹波的实际数量，并且可以被添加到已计数的纹波以确定电机位置。

4、在另一实施例中，提供一种用于确定dc电机的旋转位置的系统。所述系统包括用于感测dc电机中的电机电流的电流传感器，所述电机电流具有纹波分量。所述系统还包括用于处理表示电机电流的纹波分量的数字信号的处理器。处理器包括数字逻辑中的指令，这些指令在被执行时使处理器补偿在dc电机的启动和/或制动期间的漏失纹波。例如，所述指令使处理器进行以下过程：(a)基于稳态运行阶段期间的多个纹波来计算平均纹波周期或平均纹波频率；(b)将平均纹波周期或平均纹波频率应用于暂态时间间隔以确定浪涌周期比或制动周期比；以及(c)基于浪涌周期比或制动周期比以及查找表或公式来确定漏失纹波计数。漏失纹波计数可靠地反映在启动和/或制动期间的漏失纹波的实际数量以用于确定电机位置。

5、如本文所述，本发明可以与用于将dc电机电流的纹波分量转换为数字信号以用于数字处理的模数电路配对。通过在数字逻辑中补偿在启动和/或制动期间的未计数的纹波，并且无需外部传感器的帮助，本发明非常适合于需要对dc电机进行精确位置控制的应用。作为非限制性示例，可选应用包括控制车辆座椅、电动车窗、侧视镜和车辆举升门。

6、当根据附图和所附权利要求进行观察时，本发明的这些和其它特征和优点将从本发明的以下描述中变得显而易见。应当理解，本发明的任何优选和/或可选特征可以单独地或以适当的组合并入本发明的实施例内，同时仍落入权利要求1的范围内，即使在所附权利要求中没有明确要求这些组合。

技术特征：

1.一种用于确定dc电机的旋转位置的方法，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述暂态运行阶段包括dc电机的启动。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述暂态时间间隔是激活dc电机至检测到dc电机的电机电流中的纹波之间的时间段。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，确定所述暂态时间间隔包括在激活dc电机时启动计时器以及在检测到纹波时停止计时器。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述暂态运行阶段包括dc电机的制动。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述暂态时间间隔是停用dc电机至检测到dc电机中没有电机电流之间的时间段。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，确定所述暂态时间间隔包括在停用dc电机时启动定时器，并且在检测到dc电机中没有电机电流时停止定时器。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述周期比是平均纹波周期除以暂态时间间隔。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述周期比是平均纹波频率乘以暂态时间间隔。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，参考存储到计算机可读存储器中的查找表来执行确定漏失纹波计数。

11.一种用于确定dc电机的旋转位置的系统，所述系统包括：

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述暂态运行阶段包括dc电机的启动。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述dc电机的暂态运行阶段的持续时间是激活dc电机至检测到纹波之间的时间间隔。

14.根据权利要求11所述的系统，其中，所述暂态运行阶段包括dc电机的制动。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述dc电机的暂态运行阶段的持续时间是停用dc电机至检测到dc电机没有电机电流之间的时间间隔。

16.根据权利要求11所述的系统，其中，所述周期比是平均纹波周期除以暂态时间间隔。

17.根据权利要求11所述的系统，其中，所述周期比是平均纹波频率乘以暂态时间间隔。

18.根据权利要求11所述的系统，其中，所述数字信号包括一系列重复的上升沿和下降沿。

19.根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理器通过将纹波计数的合计数乘以旋转值来确定dc电机的旋转位置。

20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述纹波计数的合计数包括在暂态运行阶段和稳态运行阶段期间的纹波计数。

技术总结
提供了一种用于DC电机的纹波计数检测的方法和系统。所述方法和系统基于在运行的稳态阶段中所确定的纹波周期或频率来确定运行的暂态阶段(包括启动和/或制动阶段)的漏失纹波计数。通过将所确定的纹波周期或频率应用于暂态时间间隔，可以在数字逻辑中可靠地确定运行的每个暂态阶段的漏失纹波的数量而无需外部位置传感器的帮助。

技术研发人员：J·鲍,G·尼尔,N·库因,J·索尔蒂斯
受保护的技术使用者：海拉有限双合股份公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4