CN109874394B - 用于监控电驱动的车辆的电机的方法和监控设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于监控和补偿电驱动的车辆的电机和方法和装置，其具有下面的步骤：‑当转子处于第一位置中时，借助角度传感器确定转子的位置的第一值；‑当转子处于第一位置中时，借助注入方法确定转子的位置的第二值；‑在转子的第一位置上确定转子的位置的第一值和第二值之间的第一差值；并且检查，第一差值是否低于预先确定的阈值。

Description

用于监控电驱动的车辆的电机的方法和监控设备

技术领域

本发明涉及利用角度传感器在电机中监控并且补偿转子的角度，所述角度传感器确定转子的实际角度。

背景技术

电机、尤其是同步电机通常具有角度传感器，借助所述角度传感器能够确定转子相对于定子的位置。角度传感器将转子的当前的角度(实际角度)发送给逆变器，所述逆变器将交变电流信号、例如三相电流信号依赖于转子的当前的角度地输出给定子的绕组。通过基于磁体的转子的角度借助磁体对三相电流信号的适配，能够提高电机的效率。电机的工作原理对于本领域技术人员已知并且在简洁的意义中无须重复。

基于制造公差，产生转子的由角度传感器测量的位置和转子的实际的位置之间的角偏移。目前在制造电机之后，角偏移借助耗费的设备确定。角偏移能够作为校正值存储并且在输出三相电流信号时被考虑。角偏移能够在电机的使用寿命期间改变。一次确定的角偏移能够基于软件问题或错误操作在服务中被清除。角度传感器的紧固能够基于振动、温度或老化效果改变。此外可能需要的是，在供应的车辆中替换角度传感器。

DE 10 2012 017 794 A1公开一种包括同步电机的驱动装置，其中，不使用角度传感器并且转子的位置借助注入装置确定。

DE 10 2010 016 105 A1公开一种用于风力或水力设备的有紧急运行能力的包括同步电动机的变浆驱动装置，所述同步电动机具有角度传感器。在紧急运行中，马达的转速能够基于测量的注入电流确定。

在用于驱动机动车的电机中，如果角度传感器相对于转子的实际的位置的偏移不被纠正，则效率减少以及转矩以较低的精确性输出。用于提高电机的效率需要的是，利用角度传感器尽可能长期稳定地补偿转子的角度。

发明内容

本发明的任务是，提供方法和装置，以用于确定用于电机的转子的角度传感器的偏移。

本发明的任务通过用于监控电驱动的车辆的电机的方法解决，其包括下面的步骤：

-当转子处于第一位置中时，借助角度传感器确定转子的位置的第一值；

-当转子处于第一位置中时，借助注入方法确定转子的位置的第二值；

-在转子的第一位置上确定转子的位置的第一值和第二值之间的第一第一差值；

-检查，第一第一差值是否低于预先确定的阈值，

其中，所述方法还包括下面的步骤：

-检查，冗余的角度传感器***的所有角度传感器是否存在按照规定的角度信号；

-如果确定，仅冗余的角度传感器***的一个角度传感器存在按照规定的角度信号，则检查，在由具有按照规定的角度信号的角度传感器确定的第一值和借助注入方法确定的第二值之间的第二第一差值是否低于预先确定的值；

-如果确定，第二第一差值低于预先确定的值，则允许电机的紧急运行。

本发明的任务还通过一种监控设备解决，其构成用于根据本发明的方法监控电机的运行，

-所述监控设备包括确定设备，其构成用于，

-在转子的第一位置上借助角度传感器确定转子的位置的第一值；

-在转子的第一位置上借助注入方法确定转子的位置的第二值；并且

-在转子的第一位置上确定转子的位置的第一值和第二值之间的第一第一差值；以及

-所述监控设备包括检查设备，其构成用于，检查，第一第一差值是否低于预先确定的阈值。

用于监控电驱动的车辆的电机的按照本发明的方法具有步骤：当转子处于第一位置中时，借助角度传感器确定转子的位置的第一值，并且当转子处于第一位置中时，借助注入方法确定转子的位置的第二值。所述方法此外具有对于转子的第一位置确定转子的位置的第一值和第二值之间的第一差值的步骤。按照本发明检查，第一差值是否低于预先确定的阈值。

能够使用角度传感器，以便在电机的运行期间确定转子的位置。由此能够以简单的方式确定转子的当前的角度位置。能够使用注入方法，以便确定转子的实际的角位置和转子的通过角度传感器确定的角位置之间的偏移。当然，该偏移能够在控制中、例如在逆变器中被考虑，以便产生三相电流信号，所述三相电流信号较好地考虑转子的实际的角位置，以便产生较高的效率并且以较高的精确性产生转矩。

注入方法主要将信号注入d轴中并且测量在q轴中的电流响应。注入方法对于本领域技术人员已知，从而在这方面在简洁的意义中无须更详细地说明。注入方法的示例性的执行在DE 10 2012 017 794 A1中说明。

如果第一差值低于预先确定的阈值，则电机被分类为有运行能力的。第一差值能够是角偏移。如果第一差值低于预先确定的阈值，则所述方法将电机分类为可装入车辆中。

本发明能够不仅在制造电机之后而且在电机的进行的运行期间使用。本发明具有如下优点，即，转子的旋转位置的由角度传感器确定的值和转子的实际的旋转位置之间的偏移能够简单并且快速并且没有附加的检查仪地得以确定。

所述方法在另一种实施形式中此外具有转子从第一位置以预先确定的角度旋转到第二位置中的步骤。所述转子能够借助电流旋转，所述电流从逆变器流动到电机的绕组中。当转子处于第二位置中时，所述方法借助角度传感器确定转子的位置的第一值。当转子处于第二位置中时，所述方法此外借助注入方法确定转子的位置的第二值。此外，所述方法在转子的第二位置上确定转子的位置的第一值和第二值之间的第二差值。第一值和至少一个第二值能够借助统计方法联结，以便除去测量误差，例如基于谐波的测量误差。

在所述方法的一种实施形式中，由第一和所述至少一个第二差值形成平均值。此外检查，第一和第二差值的平均值是否低于预先确定的阈值。通过取平均值，能够除去测量误差，例如基于谐波，所述谐波处于响应信号中，所述响应信号通过注入方法产生。通过该步骤，能够除去在注入方法的测量结果中的谐波。

所述方法能够补偿对信号的响应的谐波，所述信号通过注入方法施加到电机的绕组上。转子从第一位置旋转到第二位置中的预先确定的角度能够这样确定，使得其对应于谐波的一半的周期时间。优选所述预先确定的角度对应于具有最大的幅值的谐波的一半的周期时间。

预先确定的角度

能够借助下面的公式确定：

其中，n表示n次谐波，并且n是自然数。

以n表示的谐波能够是具有最高的幅值的谐波。

所述方法能够在车辆行驶的开始和/或期间实施如下步骤，即，在转子的第一位置上借助角度传感器确定转子的位置的第一值，以及在转子的第一位置上借助注入方法确定转子的位置的第二值。所述方法能够在车辆行驶的开始和/或期间实施如下步骤，即，在转子的第一位置上确定转子的位置的第一值和第二值之间的第一差值。随后，所述方法能够在车辆行驶的开始和/或期间实施步骤，即，检查，第一差值是否低于预先确定的阈值。此外，所述方法能够车辆行驶的开始和/或期间实施步骤，即，将第一差值存储在差值存储器中，第一差值的多个值存储在所述差值存储器中。由此，所述方法能够持久地控制和适配转子的通过角度传感器检测的旋转位置和转子的通过注入方法确定的旋转位置之间的偏移。在本发明中，从如下事实出发，即，借助注入方法能够校验转子的实际的角度，因为在借助注入方法的测量中，转子和角度传感器之间的机械的公差对结果没有影响。由此能够补偿转子的利用传感器测量的位置和转子的实际的位置之间的角偏移。

所述方法能够对在第一差值存储器中存储的第一差值的各值取平均，以便获得第一差值的平均值。所述方法能够基于第一差值的平均值提供用于纠正转子的位置的由角度传感器确定的第一值的校正值。校正值能够增加到由角度传感器确定的第一值或从中减去。

所述方法能够检查，冗余的角度传感器***的所有角度传感器是否存在按照规定的角度信号。冗余的角度传感器能够包括例如GMR传感器(巨磁阻传感器)和/或AMR传感器(各向异性磁阻传感器)。如果确定，仅由冗余的角度传感器***的一个角度传感器存在按照规定的角度信号，则所述方法确定，在由具有按照规定的角度信号的角度传感器确定的第一值和借助注入方法确定的第二值之间的第一差值是否低于预先确定的值。由具有按照规定的角度信号的角度传感器确定的第一值因此处于在借助注入方法确定的第二值附近的公差带中。如果确定，第一差值低于预先确定的值，则所述方法能够允许电机的紧急运行。因此，为了控制电机，仅使用冗余的角度传感器的如下角度传感器的值，所述值基本上对应于转子的实际的旋转位置。冗余的角度传感器的相应其他的角度传感器的值不进一步考察。由此能够提高电机的可用性。所述方法能够确定，冗余的角度传感器***的哪个角度传感器输出按照规定的角度信号。

本发明也涉及一种监控设备，其构成用于监控电机的运行。监控设备具有确定设备，所述确定设备构成用于，在转子的第一位置上借助角度传感器确定转子的位置的第一值，在转子的第一位置上借助注入方法确定转子的位置的第二值，并且在转子的第一位置上确定转子的位置的第一值和第二值之间的第一差值。监控设备此外具有检查设备，其构成用于，检查第一差值是否低于预先确定的阈值。

监控设备能够如之前关于方法说明的这样进一步构成。

本发明也涉及一种电驱动装置，其包括电机和监控设备。本发明也涉及一种包括电驱动装置的车辆。

附图说明

现在参考附图详细地说明本发明，所述附图示出本发明的不受限的实施形式。附图如下：

图1示出按照本发明的方法的流程图；并且

图2示出谐波补偿。

具体实施方式

参考图1详细地说明按照本发明的方法100的步骤。在步骤102中进行在制造电机之后借助装入在电机中的传感器和借助注入方法确定转子角。如之前提到的，在注入方法中将HF信号注入到电机中到d轴中。此外检测在q轴中的电流响应。转子的旋转位置的借助注入方法确定的值能够利用转子的位置的由角度传感器确定的值比较和/或补偿。由此能够一方面保证，将角度传感器这样装配在电机中，使得确定的角度值处于预先确定的公差带内。此外能够补偿制造公差，由此能够提高电机的效率。

在可选的步骤104中，电机的转子能够至少一次旋转。优选转子以角度值

旋转，所述角度值借助下面的公式确定：

其中，n是自然数并且n表示具有最高的幅值的谐波。

由此能够在步骤105中实施谐波补偿，例如其方式为借助角度传感器和注入方法确定的多个值被统计学地处理。在一种实施形式中，所述平均值能够由借助角度传感器和注入方法确定的一对值的差值确定。通常存在两种可能性，用于补偿谐波：当谐波已知时，电机能够确定地旋转。在该情况中，电机必须仅以角度

旋转并且由两个测量形成平均值。第二种可能性是，在运行时间中在电机的不同的未确定的转子位置中确定角偏移或第二差值。在平均值对应于精确的值的假设下，由第一差值和多个第二差值的平均值能够接近实际的值。

在步骤106中检查，借助注入方法确定的旋转位置的值和借助角度传感器确定的旋转位置的值之间的差值是否处于预先确定的公差带内或小于预先确定的阈值。

如果所述差值处于预先确定的公差带内，则在步骤108中检查，是否存在角度传感器的所有信号。

如果角度传感器的所有信号存在，则在步骤110中确定，电机能够装入车辆中。此外，转子的旋转位置的借助角度传感器检测的值能够借助转子的旋转位置的利用注入方法确定的值纠正。

在步骤112中，能够在电机安装到车辆中之后，在行驶周期开始或在行驶周期的任意的其他的时刻，将转子的旋转位置的借助角度传感器确定的值与转子的旋转位置的借助注入方法确定的值比较。此外能够补偿可能的故障，例如其方式为，转子的旋转位置的借助角度传感器确定的值被纠正以借助注入方法和借助角度传感器确定的值之间的差值。

随后，所述方法再次返回步骤106和108，在所述步骤中检查，转子的旋转位置的借助角度传感器确定的值和借助注入方法确定的值之间的差值是否处于公差带内，并且检查是否所有角度信号存在。

如果两个确定的角度值之间的差值处于公差带内并且如果所有角度信号存在，则所述***返回步骤110，在所述步骤中确定，电机符合功能并且在行驶周期上被认可。此外可能的是，在步骤110中确定用于借助角度传感器确定的旋转位置的值的补偿值。例如补偿值能够借助多个一对角度值的差值的平均值确定，其中，每对角度值具有转子的借助注入方法确定的旋转位置的值并且具有转子的旋转位置的借助角度传感器在相同的时刻和/或转子的相同的旋转位置时确定的值。由此可能的是，补偿谐波并且减少测量误差的影响。

如果在步骤106中确定，借助注入方法确定的值和借助角度传感器确定的值的差值处于公差带外或超过预先确定的阈值，则所述方法确定，电机没有运行能力并且转入到状态114中，在所述状态中显示，电机不具有运行能力。

如果在步骤108中确定，不是存在所有角度信号，则检查，角度传感器是否具有多个冗余的角度传感器、例如GMR传感器和AMR传感器的组合，如之前说明的。如果在步骤116中确定，角度传感器不具有冗余的角度传感器或没有冗余的传感器产生角度信号，则所述方法转入到步骤114中，其中显示电机不具有运行能力。

如果在步骤116中确定，冗余的角度传感器的至少一个角度传感器产生角度信号，则所述方法转入步骤118中，在所述步骤中显示，以电机的紧急运行是可能的。

参考图2，其示出在注入方法中用于补偿谐波的示例性的方法。在横坐标上记录转子角

在纵坐标上示出注入方法基于谐波的测量误差。

按照本发明的方法借助注入方法确定在转子的第一旋转位置

中转子的角度的第一值。在此，在转子的第一旋转位置中测量包括基于在高度

中的谐波的测量误差的值。随后转子以角度

旋转到第二旋转位置

中。

随后，所述方法在转子旋转角

时借助注入方法对于转子的第二旋转位置借助注入方法确定转子的角度的第二值。因此，针对转子的第二旋转位置测量包括基于在高度

中的谐波的测量误差的值。利用角度传感器检测的角度

和

的差值优选为

其中，

如下选择：

其中，n表示n次谐波并且n是自然数。

由两个测量的值

和

计算第一差值

所述第一差值形成对于转子位置的角度传感器的偏移的第一值。由两个测量的值

和

计算第二差值

其形成对于转子位置的角度传感器的偏移的第二值。通过由第一差值和第二差值形成平均值，能够较准确地确定相对于转子位置的角度传感器的偏移。

本发明一方面具有优点，即，在制造电机之后，角度传感器的精确性的检查在几乎没有外部的检查器件情况下是可能的。此外能够在运行中监控角度传感器的精确性。

由此一方面能够减少用于制造电机的制造成本和时间。另一方面能够基于在确定转子的实际角度时改善的精确性改善电机的效率。

Claims (9)

1.用于监控电驱动的车辆的电机的方法，包括下面的步骤：

-当转子处于第一位置中时，借助角度传感器确定转子的位置的第一值；

-当转子处于第一位置中时，借助注入方法确定转子的位置的第二值；

-在转子的第一位置上确定转子的位置的第一值和第二值之间的第一第一差值；

-检查，第一第一差值是否低于预先确定的阈值，

其中，所述方法还包括下面的步骤：

-检查，冗余的角度传感器***的所有角度传感器是否存在按照规定的角度信号；

-如果确定，仅所述冗余的角度传感器***的一个角度传感器存在按照规定的角度信号，则检查，在由具有按照规定的角度信号的角度传感器确定的第一值和借助注入方法确定的第二值之间的第二第一差值是否低于预先确定的值；

-如果确定，第二第一差值低于预先确定的值，则允许电机的紧急运行。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，如果第一第一差值低于预先确定的阈值，则将电机分类为有运行能力和/或可装入车辆中。

3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于下面的步骤：

-将转子旋转经过预先确定的角度到第二位置中；

-当转子处于第二位置中时，借助角度传感器确定转子的位置的第一值；

-当转子处于第二位置中时，借助注入方法确定转子的位置的第二值；并且

-在转子的第二位置上确定转子的位置的第一值和第二值之间的第二差值。

4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于下面的步骤：

-形成第一第一差值和第二差值的平均值；并且

-检查，第一第一差值和第二差值的平均值是否低于预先确定的阈值。

5.按照权利要求3所述的方法，其特征在于下面的步骤：

-确定对如下信号的响应的谐波，所述信号通过注入方法施加到电机的绕组上；并且

-这样确定预先确定的角度，使得所述角度对应于谐波的一半的周期时间。

6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，预先确定的角度φ如下确定：

其中，n表示n次谐波，并且n是自然数。

7.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在车辆行驶的开始和/或期间的下面的步骤：

-实施如下步骤，即，当转子处于第一位置中时，借助角度传感器确定转子的位置的第一值；

-实施如下步骤，即，当转子处于第一位置中时，借助注入方法确定转子的位置的第二值；

-实施如下步骤，即，在转子的第一位置上确定转子的位置的第一值和第二值之间的第一第一差值；

-实施如下步骤，即，检查，第一第一差值是否低于预先确定的阈值；并且

-将第一第一差值存储在差值存储器中，在所述差值存储器中存储第一第一差值的多个值。

8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于下面的步骤：

-对存储在第一第一差值存储器中的第一第一差值的各值取平均，以便获得所述第一第一差值的平均值；并且

-提供校正值，以用于基于第一第一差值的平均值纠正转子的位置的由角度传感器确定的第一值。

9.监控设备，其构成用于根据按照权利要求1至8之一所述的方法监控电机的运行，

-所述监控设备包括确定设备，其构成用于，

-在转子的第一位置上借助角度传感器确定转子的位置的第一值；

-在转子的第一位置上借助注入方法确定转子的位置的第二值；并且

-在转子的第一位置上确定转子的位置的第一值和第二值之间的第一第一差值；以及

-所述监控设备包括检查设备，其构成用于，检查，第一第一差值是否低于预先确定的阈值。

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