用于运行多相电机的方法以及相应的多相电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于运行多相电机的方法，所述多相电机具有转子和与转子连接 的转角传感器，其中，转子的实际转角由转角偏离量和借助转角传感器确定的测量转角来 确定。此外本发明还涉及一种多相电机。
【背景技术】
[0002] 在多种应用中需要，根据转子的瞬时存在的实际转角驱控一一例如被设计成同步 电机的一一电机的（多个）相。相应地需要，高精度地确定实际转角。出于该目的首先设 置转角传感器。然而因为经常不存在使转子首先到达准确定义的位置并接着使转子传感器 与转子连接的可能性，所以转角传感器仅可提供测量转角，该测量转角然而视转子的转角 而定当在转子上装配转角传感器时与真实的实际转角偏差了转角偏离量。
[0003]因此需要，确定该转角偏离量，以便根据测量转角推断转子实际存在的实际转角。 在此，一种可能例如是测量存在于电机的各相中的相电压，因为这些相电压的相位可以提 供对转子的实际转角的提示。然而出于该目的必须存在测量这些相电压的可能性，情况经 常并非如此。如果电机用于驱动混合动力车或电动车辆，则这特别适用。在那儿用于驱控 电机各个相的功率电子装置在大多情况下完全没有提供确定相电压的可能。由现有技术例 如已知文献DE10 2011 089 341A1。该文献示出用于确定在他激同步电机的定子与转子 之间的角度的方法。
【发明内容】
[0004] 现在本发明的目的在于，提出一种用于运行多相电机的方法，其中通过简单的方 式方法可以高精度地确定转子的实际转角，特别是无需保存和/或存储大量的在试验台上 确定的参考数据。
[0005] 这按照本发明利用具有权利要求1的特征的方法来实现。在此规定，为了确定转 角偏离量，使转子达到特定的转速并随后导入电机的主动短路，其中，实际电流矢量由流入 电机的至少两个相中的电流的电流强度以及借助转角传感器确定的测量转角借助于dq转 换来确定，转角偏离量由实际电流矢量和参考电流矢量计算得到。该方法因此基于处于主 动短路中的相电流的测量。在此首先使转子以特定的转动方向运行并且达到特定的转速。 出于该目的例如应用转角传感器，借助该转角传感器可以高精度地确定转子的瞬时存在的 转速。特别是将借助转角传感器确定的瞬时转速调节到特定的转速。
[0006] 在转子达到特定的转速之后将主动短路导入电机。出于该目的，例如闭合用于驱 控电机的相的逆变器的所有高端开关或所有低端开关。随后确定在电机的相的至少两个中 流动的电流的电流强度。出于该目的，电机的控制装置例如具有相应机构。电流强度的确 定可以紧接在导入主动短路后实施，或备选地在从导入主动短路开始的限定的时间段过去 之后实施。该时间段在此优选如此选择，使得电机的起振已经发生，从而就这点而言电流强 度的均匀的变化过程是可期的。这些电流强度特别是同时测量。附加地，特别是同样也同 时借助于转角传感器确定测量转角。
[0007] 由通过这种方式方法确定的电流强度和测量转角（即不是转子的实际转角）确定 实际电流矢量，其方法是：实施dq转换。dq转换也可以称为park转换/派克变换。该dq 转换用于将多相特别是三相参量转变到具有d轴和q轴的两轴坐标系中。由d轴和q轴形 成的dq坐标系在静止情况下随转子转动，从而实际电流矢量至少在一确定的时间段上和/ 或在转子保持不变的转速下是时不变的（即不随时间变化）并因此是定常的参量。
[0008] 该实际电流矢量接下来与参考电流矢量比较并且由这两个参量计算出转角偏离 量。转角偏离量接下来优选被用于由测量转角确定实际转角。相应地根据转角偏离量的上 述确定存在如下可能性，即高精度地确定瞬时存在的实际转角。这允许电机基于实际转角 可靠运行。
[0009] 原则上存在用于确定参考电流矢量的不同方法。例如参考电流矢量已经存在，即 存储在电机或者电机控制装置中。然而也可以在确定转角偏离量的过程中确定参考电流矢 量。下面在不要求完整性的情况下探讨用于确定参考电流矢量的不同可能方案。除了所述 可能方案外肯定还可存在另外的可能方案。
[0010] 在本发明的一种改进方案中规定，实际电流矢量在转子的第一转动方向时确定， 而参考电流矢量在与第一转动方向相反的第二转动方向时与实际电流矢量类似地确定。以 上描述了用于确定实际电流矢量的方法。在此首先使转子达到确定的转速并且随后引入主 动短路。接下来确定测量转角以及在电机的至少两个相中流动的电流的电流强度。由这些 参量借助于dq转换确定实际电流矢量。在这里存在转子的第一转动方向。为了确定参考 电流矢量，类似地进行，其区别在于，在这里存在第二转动方向。
[0011] S卩，首先（在按照上述实施方案确定转角偏离量之前或在此期间）使转子沿第二 转动方向达到确定的转速并且又导入主动短路。接下来确定测量转角以及在电机的至少两 个相中流动的电流的电流强度并且由这些参量使用dq转换确定参考电流矢量。接着实施 上述对转角偏离量的确定。特别优选地，在确定参考电流矢量时设有与在确定实际电流矢 量时的相同的转速，其中当然转动方向相反。
[0012] 本发明的另一设计方案规定，转角偏离量通过使参考电流矢量的角度与参考角相 加而确定，其中所述差角等于实际电流矢量与参考电流矢量之间的角度差的一半。在优选 相同的运行点即相同的转速然而相反的转动方向的情况下，在理想情况下实际电流矢量和 参考电流矢量的在dq坐标系中的电流强度的d分量保持相同，而参考电流矢量的q分量相 比于实际电流矢量的q分量是负的。如果实际电流矢量和参考电流矢量的确定不是以测量 转角来确定，而是在已经确定了转角偏离量的情况下以转子的实际转角来确定，那么实际 电流矢量和参考电流矢量的角平分线位于dq坐标系的d轴上。通过了解这些关系现在可 以以简单的方式方法确定转角偏离量。
[0013] 出于该目的首先确定差角，该差角等于实际电流矢量的角度与参考电流矢量的角 度之间的角度差的一半。在此该角度例如可理解为在各矢量与dq坐标系的d轴、特别是负 的d轴之间的角。基本上特别是确定并且平分在两个矢量即实际电流矢量与参考电流矢量 之间的角度差的较小者，从而得到差角。通过这种方式方法确定的差角被加到参考电流矢 量的角度上。该结果是在转子的测量转角与实际转角之间的转角偏离量。
[0014] 在本发明的一个优选设计方案中，转角偏离量借助于如下公式求得：
[0015]
[0016] 其中，Iliq是实际电流矢量的q分量，而Ilid是实际电流矢量的d分量；以及I2iq是 参考电流矢量的q分量，而I2ld是参考电流矢量的d分量。可知的是，为确定转角偏离量仅 须保存少量的参量，特别是实际电流矢量和参考电流矢量的q分量和d分量。其他参量是 不必要的，特别是不必设有特性曲线族或诸如此类，在该中特性曲线族存有参考电机的多 个参考值。
[0017] 在本发明的一个特别优选的设计方案中，根据转子的转速由所存储的参考数据确 定参考电流矢量。这是本方法的在本申请范围内所述的第二实施形式。在上述第一实施形 式中需要使电机两次主动短路，其中必须存在相反的转动方向，而在第二实施形式中，仅导 入主动短路一次并在此时确定实际电流矢量就够了。参考电流矢量随后根据转子的转速确 定，该转速特别是借助于转速传感器确定。出于该目的，至少对于在确定转角偏离量的过程 中设定的特定的转速存储参考数据，所述参考数据例如之前借助于参考电机特别是在试验 台上确定。当然也可以规定，对于转子的多个转速存储这样的参考数据。在该情况下可以 为了确定转角偏离量而从所述多个转速中选择匹配于相应运行条件的转速。优选地然而仅 对于唯一一个转速存储参考数据，以便使数据量尽可能保持较少。主动短路在该情况下在 该转速下导入。
[0018] 在另一设计方案中例如规定，转角偏离量通过使实际电流矢量的角度和参考电流 矢量的角度相减而确定。所述角度的确定已经在之前探讨过。这里例如可以规定，存在有 在各个矢量与dq坐标系的d轴、特别是正的d轴之间的角。
[0019] 在另一设计方案中可以在此规定，转角偏离量借助于如下公式求出，
[0020]
[0021] 其中，Iliq是实际电流矢量的q分量，而Ilid是实际电流矢量的d分量；以及I2iq是 参考电流矢量的q分量，而I2id是参考电流矢量的d分量。如果转子的测量转角与实际转 角不一致，即转角偏离量的值大于0°，那么实际电流矢量和参考电流矢量不重合，而这是 假如在实际转角与测量转角之间不存在偏差时的情况。相应地仅须确定实际电流矢量与参 考电流矢量之间的角度差，以便获得转角偏离量。这可以按照上述公式实现，其中在此也明 显的是，仅需要少量的数据并且公式极其简单。相应地能以仅仅少量的存储量和小的运算 功率可靠地确定转角偏离量并因此接着准确确定转子的实际转角。
[0022] 如果仅存储参考数据形式的参考角，那么也可以调用如下关系式：
[0023]
[0024] 其中，QR(3f是参考角。
[0025] 本发明的一种改进方案设定，根据温度对转角偏离量