检测电动马达系统中的位置测量误差技术方案

公开用于检测电动马达的位置测量误差的系统和方法。示例性系统可以包括位置传感器，被配置成测量所述电动马达的转子的位置。所述系统还可以包括误差检测器，被配置成检测所述位置传感器测量的位置与所述转子的实际位置之间的偏移。误差检测器可以包括信号注入器，被配置成将探测信号注入至所述电动马达的定子。误差检测器还可以包括信号采样器，被配置成对来自所述电动马达的定子的响应信号进行采样。所述误差检测器可以被配置成基于所述响应信号导出偏移。

Detection of position measurement error in electric motor system

Disclosed is a system and method for detecting position measurement errors of electric motors. The exemplary system may include a position sensor configured to measure the position of the rotor of the electric motor. The system can also include an error detector configured to detect the offset between the position measured by the position sensor and the actual position of the rotor. The error detector may include a signal injector configured to inject the detection signal into the stator of the electric motor. The error detector can also include a signal sampler, which is configured to sample the response signal from the stator of the electric motor. The error detector can be configured to derive an offset based on the response signal.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】检测电动马达系统中的位置测量误差
本公开通常涉及电动马达或电动马达的控制，尤其，涉及用于检测电动马达系统的位置测量误差的系统和方法。
技术介绍
闭环控制通常被用于调节高性能AC马达(例如内置式永磁(IPM)马达或其他类型的同步电动马达)的马达扭矩。在典型的闭环控制系统中，需要马达的转子的旋转位置的精确信息来有效地驱动马达。通常使用位置传感器来测量转子的位置。例如，旋转变压器(resolver)可以通过测量与马达转子同轴且共旋转的旋转变压器转子的位置来测量马达转子的位置。然而，由于诸如制造偏差和公差之类的因素，旋转变压器(例如，旋转变压器转子)和马达转子之间的相对位置容易出现误差，导致位置测量误差。位置测量误差可能会导致控制和能耗的低效现象、马达运行不稳定或其他不利影响。例如，当IPM电动马达在车辆推进系统中提供动力扭矩时，位置测量误差可能导致行驶范围减小、扭矩减小以及噪音和振动增加。本公开旨在克服或减轻由位置测量误差引起的不利影响。
技术实现思路
在一个方面，本公开针对一种用于控制电动马达的系统。该系统可以包括配置成测量电动马达的转子的位置的位置传感器。该系统还可以包括误差检测器，其被配置成检测由位置传感器测量的位置和转子的实际位置之间的偏移。误差检测器可以包括被配置成将探测信号注入电动马达的定子的信号注入器。误差检测器还可以包括信号采样器，该信号采样器被配置成对来自电动马达的定子的响应信号进行采样。误差检测器可以被配置成基于响应信号导出偏移。另一方面，本公开涉及用于检测电动马达的位置测量误差的方法。该方法可以包括通过位置传感器测量电动马达的转子的位置。该方法还可以包括将探测信号注入电动马达的定子。该方法可以进一步包括采样来自电动马达的定子的响应信号。此外，该方法可以包括基于响应信号导出由位置传感器测量的位置和转子的实际位置之间的偏移。另一方面，本公开针对一种马达系统。该马达系统可以包括具有转子和定子的电动马达。马达系统还可以包括配置成控制电动马达的马达控制系统。马达控制系统可以包括配置成测量转子的位置的位置传感器。马达控制系统还可以包括误差检测器，误差检测器被配置成检测由位置传感器测量的位置与转子的实际位置之间的偏移。所述误差检测器可以包括信号注入器，其被配置成将探测信号注入定子。误差检测器还可以包括被配置成对来自定子的响应信号进行采样的信号采样器。另外，所述误差检测器可以被配置成基于所述响应信号导出偏移。另一方面，本公开针对一种用于车辆的底盘。底盘可以包括用于向车辆的至少一个车轮提供动力扭矩的推进系统。推进系统可以包括被配置成存储电能的能量存储设备。推进系统还可以包括具有转子和定子的电动马达。推进系统可以进一步包括配置成控制能量存储设备和电动马达之间的能量传递的马达控制系统。马达控制系统可以包括配置成测量转子的位置的位置传感器。马达控制系统还可以包括误差检测器，该误差检测器被配置成检测由位置传感器测量的位置与转子的实际位置之间的偏移。所述误差检测器可以包括信号注入器，其被配置成将探测信号注入定子。所述误差检测器还可以包括被配置成对来自定子的响应信号进行采样的信号采样器。另外，所述误差检测器可以被配置成基于响应信号导出偏移。本公开的其他目的和优点将部分地在以下具体实施方式中阐述，并且部分将从描述中变得显而易见，或者可以通过本公开的实践而了解。本公开的目的和优点将通过所附权利要求中特别指出的要素和组合来实现和获得。应该理解的是，前面的总体描述和下面的具体实施方式仅仅是示例性和说明性的，而不是对权利要求的限制。附图说明图1是配备有电动马达推进系统的车辆的示例性实施方式的框图；图2是参考坐标中的实际转子位置和测量的转子位置之间的示例性偏移的图形表示；图3是马达控制系统的示例性实施方式的框图；图4是包括转子位置测量误差检测器的示例性实施方式的马达控制系统的示例性实施例的框图；以及图5是示出检测转子位置测量误差的示例性方法的流程图。具体实施方式图1是根据本公开的一个方面的车辆100的示例性实施方式的框图。如图1所示，车辆100可以包括底盘110和多个车轮112。底盘110可以通过例如悬架系统被机械地耦合到车轮112。车辆100还可以包括电动马达或电动马达推进系统。例如，车辆100可以包括一个或多个电动马达，例如马达150，以提供动力扭矩。车轮112可以以各种方式被耦合到马达150。在一种实施方式中，如图1所示，相对的车轮可以通过轴114被连接，轴114可以被机械地耦合到马达150，以将扭矩和旋转从马达150传递到连接的车轮。在另一实施方式中，马达150可以以简化的方式直接驱动各个车轮，如图所示，从马达150到右下轮的虚线。例如，马达150可以位于靠近车轮处以向车轮直接提供驱动力。在这种情况下，可以使用多个马达，并且每个车轮可以由单独的马达或一组马达来驱动。在另一示例中，马达150可以构建在车轮中，使得轮子可以与马达的转子同轴地旋转。马达150可以是包括转子和定子(未示出)的AC同步电动马达。定子可以包括多个极，每个极包括连接到诸如三相AC电源的AC电源的绕组。在运行期间，AC供电的定子可以生成旋转磁场以驱动转子旋转。转子可以包括绕组和/或永磁体(一个或多个)以形成磁体，使得磁体的北/南极持续地被定子生成的旋转磁场的南/北极所吸引，从而与旋转磁场同步地旋转。示例性AC同步电动马达包括内部永磁体(IPM)马达、磁阻马达和磁滞马达。在一些实施方式中，于此公开的控制系统和方法也可以被用于控制其他类型的马达。马达150可以由马达控制系统140控制。马达控制系统140可以调节从能量存储设备130到马达150的能量传递以驱动马达150。在一些实施方式中，马达150可以以发电机模式操作，诸如当车辆100经历减速或制动动作时。在发电机模式中，超额运动能量可以被用于驱动马达150以生成电能并通过马达控制系统140将能量馈送回能量存储设备130。在一些实施方式中，能量存储设备130可包括一个或多个电池，以提供DC电源。马达控制系统140可包括DC-AC逆变器，以将由能量存储设备130供应的DC电力转换为AC驱动电力以驱动马达150。例如，DC-AC逆变器可包括在脉冲宽度调制(PWM)方案下操作的电力电子设备，以将DC电力转换为AC电力。车辆100可以包括车辆控制模块120，以提供车辆100的总体控制。例如，车辆控制模块120可以充当用户操作与推进系统反应之间的接口。例如，当驾驶员压下车辆100的加速踏板时，车辆控制模块120可以将加速操作转化为要由马达150输出的扭矩值、马达150的目标转速或要由推进系统执行的其他类似参数。车辆控制模块120可以被通信地连接到马达控制系统140以提供命令和/或接收反馈。车辆控制模块120还可以被通信地连接到能量存储设备以监测诸如能量水平、温度，充电次数等的操作状态。传感器152可以检测马达150的转子的位置。例如，传感器152可以是包括旋转变压器定子和旋转变压器转子的旋转变压器组件。旋转变压器转子可以同心地或同轴地附着到马达转子，使得旋转变压器转子和马达转子两者同步地旋转。旋转变压器转子可以包括多个具有偏心率的叶片，使得当旋转时，旋转变压器转子的位置可以通过检测有叶片的旋转变压器转子与旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制电动马达的系统，该系统包括：位置传感器，被配置成测量所述电动马达的转子的位置；以及误差检测器，被配置成检测所述位置传感器测量的所述位置和所述转子的实际位置之间的偏移，所述误差检测器包括：信号注入器，被配置成将探测信号注入到所述电动马达的定子；及信号采样器，被配置成对来自所述电动马达的定子的响应信号进行采样；其中所述误差检测器被配置成基于所述响应信号导出所述偏移。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.30 US 14/954,9631.一种用于控制电动马达的系统，该系统包括：位置传感器，被配置成测量所述电动马达的转子的位置；以及误差检测器，被配置成检测所述位置传感器测量的所述位置和所述转子的实际位置之间的偏移，所述误差检测器包括：信号注入器，被配置成将探测信号注入到所述电动马达的定子；及信号采样器，被配置成对来自所述电动马达的定子的响应信号进行采样；其中所述误差检测器被配置成基于所述响应信号导出所述偏移。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述误差检测器被配置成：解调所述响应信号；对所解调的信号进行滤波；以及将增益因子施加至经滤波并解调的响应信号以导出所述偏移。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述探测信号包括高频电流信号。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述高频电流信号具有在300Hz和800Hz之间的范围内的频率。5.根据权利要求1所述的系统，该系统进一步包括电流调节器，其中：所述信号注入器被配置成通过将参考坐标中的电流命令输入至所述电流调节器以注入所述探测信号；以及所述信号采样器被配置成通过从所述电流调节器接收所述参考坐标中的电压命令来对所述响应电压进行采样。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述误差检测器被配置成当所述电动马达的所述转子处于失速位置时检测所述偏移。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述误差检测器被配置成当所述电动马达的所述转子的速度低于预定阈值时检测所述偏移。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述误差检测器被配置成将所检测到的偏移供应至所述位置传感器以校正所述位置传感器测量的所述位置。9.一种用于检测电动马达的位置测量误差的方法，该方法包括：通过位置传感器测量所述电动马达的转子的位置；将探测信号注入到所述电动马达的定子；对来自所述电动马达的定子的响应信号进行采样；以及基于所述响应信号导出所述位置传感器测量的所述位置与所述转子的实际位置之间的偏移。10.根据权利要求9所述的方法，该方法进一步包括：解调所述响应信号；对所解调的响应信号进行滤波；以及将增益因子施加至经滤波并解调的响应信号以导出所述偏移。11.根据权利要求9所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：梦薇·坎贝尔，党杰，
申请(专利权)人：法拉第未来公司，
类型：发明
国别省市：美国,US