本发明专利技术涉及一种用于对具有至少两个相绕组(U、V、W)的至少二相的，尤其是三相的无刷电动驱动器进行位置确定的方法，所述相绕组各具有第一和第二端子(9、12、13、14)，其中，第一相绕组(W)的第二端子与第二相绕组(V)的第一端子在同一个连接端子(1)上电连接。为了在低转速的情况下也能够对电动驱动器进行可靠的位置确定而设置，在第一相绕组(W)的第一端子(9)与第二相绕组(V)的第二端子(30)之间施加电压脉冲；获取在连接端子(1)上或在与该连接端子连接的第三相绕组上出现的电压并由此确定第一相绕组(W)与第二相绕组(V)之间的电压分配比例；并且由该电压分配比例确定可变的电感之间的比例。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对无刷电动驱动器进行位置确定的方法和设备
本专利技术属于电动驱动器的领域并且涉及无刷驱动器及其位置确定。
技术介绍
为了避免电动驱动器，尤其是具有形式为电刷的机械换向器装置的电动马达的已 知的缺点，像例如随着相应的有效功率损失而出现的机械换向器装置的电刷火花和损耗问 题，在尽可能充分利用功率电子器件的情况下研发了所谓的无刷电动驱动器，该无刷电动 驱动器的易受干扰性明显减少了并且其磨损基本上通过轴承磨损来确定并且因此是非常 小的。 在这种无刷电动驱动器中，转子具有多个永磁体，这些永磁体本身在配设有相绕 组或线圈绕组的定子的旋转磁场中运动。定子的线圈利用功率半导体开关，尤其是利用功 率晶体管，尤其是M0SFET驱控。对定子的不同的相绕组的驱控循环地进行。为了能够实现 对这种驱动器的可靠的驱控和调节，获知转子的实际位置是必要的，以便最小化理论转速 与实际转速之间的转速差。因此，也可以对驱动器的变化的负载做出最佳的反应。 为了对无刷电动驱动器的这种转子进行位置确定，可以使用霍尔传感器。然而，这 种解决方案是成本高昂且易受干扰的。 此外，通过转子在定子绕组中的转动运动而感应出的电压，即所谓的电动势（EMK， 英语：EMF)可以用于位置和转速确定。然而，该措施特别是在低转速的情况下是不可靠的 并且在最低转速的情况下不起作用。 也能想到的是，经由相绕组获知如下这样的靠电流感应的电压，即，该电压众所周 知地依赖于馈给电流的变化和可变的电感。然而，这样的测量方法尤其是在利用脉宽调制 的信号进行驱控的情况下受到强烈的干扰，并且此外当使用特殊的测量脉冲时，需要该测 量脉冲的确定的最小持续时间，以便能够确定特定的电流变化。但是相应地，长时间的测量 脉冲会干扰驱动器并产生转动力矩波动。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，提供一种用于对无刷电动驱动器进行位置确定的方法和设 备，以避免现有技术的缺点并且即使在驱动器低转速和停机的情况下也能够以特别少的结 构上和电路技术上的费用进行可靠的位置确定。 在方法方面，所提及的任务根据本专利技术利用权利要求1的特征来解决，而在设备 方面，则利用权力要求9的特征来解决。有利的改进方案和设计方案是由此分别回引的从 属权利要求的主题。 因此，本专利技术涉及一种用于对具有至少两个相绕组的至少二相的，尤其是三相的 无刷电动驱动器进行位置确定的方法，所述相绕组各具有第一和第二端子。第一相绕组的 第二端子与第二相绕组的第一端子电连接在同一个连接端子上。在此，相绕组指的是定子 的各由相馈电的绕组或定子的绕组的由单个相馈电的组。绕组的这样的组可以例如具有相 应于转子的极对的数量的单个绕组的数量。无刷电动驱动器结合本专利技术指的是例如在星形 电路或三角形电路中的无刷三相电动机。但是原则上，本专利技术例如也能用于线性驱动器。 根据本专利技术，在第一相绕组的第一端子与第二相绕组的第二端子之间施加至少一 个电压脉冲。在连接端子上或在与该连接端子连接的第三相绕组上获取在那里出现的电压 并由此确定第一相绕组与第二相绕组之间的电压分配比例，其中，尤其如果应获取在第三 相绕组上出现的电压，就在第三相绕组（U)无电流期间施加电压脉冲。由电压分配比例来 确定可变的电感之间的比例。因此，分别考虑两个串联连接的相绕组，所述相绕组在测量的 时间段内被同一电流穿流，其中，对于两个相绕组来说电流的对时间的导数是相等的。 连接端子可以构造为绕组的星点，然而也可以设置成所谓的Delta绕组。 如在下面进一步详细示出的那样，据此得到在测量时刻有效的可变的绕组电感的 比例作为在两个相绕组的情况下的电压降的比例。该比例依赖于驱动器的位置，也就是说， 依赖于在转子内的永磁体相对定子的绕组的位置，从而在考虑周期性和尤其是中间回路电 压的情况下从该比例推断出相对位置并因此推断出转子的转动角度或者可以获知电压的 至少一个过零（Nulldurchgang)。 有利的实施方案规定，获知在相绕组中通过电动驱动器的运动感应出的电压并且 在获知施加在相绕组之间的电压脉冲的电压分配比例时考虑该感应出的电压。 在串联连接的两个相绕组上施加电压脉冲的情况下的对电压的分配首先依赖于 各个相绕组的可变电感的比例。然而此外，对电感的时间导数（这里可以忽略）和对感应 电压（EMK、EMF)也存在有依赖性，也就是说对通过定子和转子的相对运动而在各个相绕组 中感应出的电流和电压存在有依赖性。该最后提及的感应电压在转速为零的情况下是不存 在的并且随着驱动器的转速呈线性地增长。因为感应电压通常相对于通过在绕组中的电流 变化而感应出的电压而言具有不同的周期性，所以通过同时考虑能够依赖于应用地相加的 两个效果来实现较高的灵敏性并且在必要时也实现较好的局部分辨率。 为此，可以有利地规定，在施加第一电压脉冲之后（并且在结束第一电压脉冲之 后）施加在电压的极性方面转向的，尤其是按照数值是同等大小的电压脉冲或者施加其它 限定的电压脉冲例如施加零脉冲。通过电压脉冲在测量装置上的转向以及对经分别测量 的、出现的电压分配的比较可以获知，在电感上下降的（并且通过施加的电压脉冲确定的） 电压是否在极性方面反向于通过相对运动而感应出的电压或者两个电压是否具有相同的 极性。也就是说，可以确认，是否在感应电压（EMK)的正的、上升的过零之后或在EMK的负 的过零之后发生相应的测量。 本专利技术的有利的设计方案进一步规定，比较当施加电压脉冲的哪种极性时会在连 接端子上出现较高的电压。 因为在根据本专利技术的方法的范围内观察到在电感内延迟的电流没有对施加的电 压脉冲做出反应，而是仅静态地进行电压分配，所以短的电压脉冲已经是足够了的，该电压 脉冲仅最低限度地影响驱动器驱控的波动或者所引起的转动力矩的波动。 在此可以有利地规定，电压脉冲的脉冲持续时间处于1ys与20i!s之间，尤其是 s与10iis之间，进一步尤其是s。 此外可以有利地规定，电压脉冲用于获取在连接端子上的电压，该电压脉冲在对 电动驱动器进行驱控的范围内设置为驱动脉冲。当这对根据本专利技术的测量是有利的时，这 样的电压脉冲可以根据需要地被延长。 本身的驱动器驱控可以以不同的方式如下地实现，S卩，借助功率半导体电路将在 时间上变化的或恒定的直流电压脉冲施加到相绕组上。在此，优选使用脉宽调制的方法，在 该方法中，循环可变的驱控强度周期性地通过在时间上或多或少致密地且或多或少长时间 持续的直流电压脉冲，也就是说利用不同的占空比（dutycycle)进行设计。不仅时间上的 密度（频率）而且脉宽因此都可以进行调制。所提及的其中一种直流电压脉冲可以实现用 于根据本专利技术的位置确定的目的。由此，在该情况下不影响本身的驱动器驱控。 根据本专利技术的方法特别地也涉及用于对三相电动驱动器进行位置确定的方法，在 该方法中，第三相绕组的第一端子与连接端子连接，其中，在第三相绕组无电流期间施加电 压脉冲。 所提及的方法不仅适合于星形电路而且也适合于三角形电路，以便确保，在连接 端子上的电压水平仅通过由电压脉冲激励的电流确定，该电流流过第一和第二相绕组并且 造成电感上的相应的电压降。为此，产生了在第本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于对具有至少两个相绕组(U、V、W)的至少二相的，尤其是三相的无刷电动驱动器进行位置确定的方法，所述相绕组各具有第一和第二端子(9、12、13、14)，其中，第一相绕组(W)的第二端子与第二相绕组(V)的第一端子在同一个连接端子(1)上电连接，其特征在于，‑在所述第一相绕组(W)的第一端子(9)与所述第二相绕组(V)的第二端子(30)之间施加至少一个电压脉冲，‑获取在所述连接端子(1)上或在与所述连接端子连接的第三相绕组(U)上出现的电压并由此确定所述第一相绕组(W)与所述第二相绕组(V)之间的电压分配比例，并且‑由所述电压分配比例确定可变的电感之间的比例，其中，特别是如果应获取在所述第三相绕组(U)上出现的电压，则在所述第三相绕组(U)无电流期间施加所述电压脉冲。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.02 DE 102012008882.5;2012.07.10 DE 10201201. 一种用于对具有至少两个相绕组（u、v、w)的至少二相的，尤其是三相的无刷电动驱 动器进行位置确定的方法，所述相绕组各具有第一和第二端子（9、12、13、14)，其中，第一相 绕组（W)的第二端子与第二相绕组（V)的第一端子在同一个连接端子（1)上电连接， 其特征在于， -在所述第一相绕组（W)的第一端子（9)与所述第二相绕组（V)的第二端子（30)之间 施加至少一个电压脉冲， -获取在所述连接端子（1)上或在与所述连接端子连接的第三相绕组（U)上出现的电 压并由此确定所述第一相绕组（W)与所述第二相绕组（V)之间的电压分配比例，并且 -由所述电压分配比例确定可变的电感之间的比例，其中，特别是如果应获取在所述第 三相绕组（U)上出现的电压，则在所述第三相绕组（U)无电流期间施加所述电压脉冲。2. 根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 获知在所述相绕组（U、V、W)中通过所述电动驱动器的运动而感应出的电压，并且在获 知所述相绕组（U、V、W)之间的电压分配比例时考虑所述感应出的电压。3. 根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 在施加第一电压脉冲并且结束所述第一电压脉冲之后施加其它限定的，特别是在电压 的极性方面反转的，进一步特别是在数值上相同的电压脉冲。4. 根据权利要求3所述的方法， 其特征在于，比较当施加所述电压脉冲的哪种极性...
【专利技术属性】
技术研发人员：约翰尼斯·施瓦茨科普夫，
申请(专利权)人：博泽沃尔兹堡汽车零部件有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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