用于确定电机的转子角的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于确定电机的转子角（θ）的方法，该电机包括转子和定子，该电机与内燃机的曲轴直接或者变速地耦接，其中整流及电压控制电路和电池连接在电机之后，其中，所述整流及电压控制电路为了影响其输出电压而脉冲式地以一占空比在充电状态和短路状态之间来回切换，其中电机的至少一个信号分别具有一个或者多个特征值，该特征值分别在转子的每次旋转中出现至少一次，其中，转子角（θ）的当前值根据在至少一个信号的两个特征值之间的时间差（Δt）并且根据占空比（dc）来确定。

A method for determining the rotor angle of a motor

【技术实现步骤摘要】
用于确定电机的转子角的方法
本专利技术涉及一种用于确定电机的转子角的方法以及用于其实施的计算单元和计算机程序。
技术介绍
内燃机的曲轴的转角位置和转速对于电子式发动机控制的多个功能来说是重要的输入量。为了获取他们，能够在与内燃机的曲轴共同旋转的物体上以不变的角度间隔设置标记。能够通过传感器检测到标记由于曲轴旋转而被掠过，并且能够将其作为电信号传输至分析电子构件处。该电子机构对于曲轴的相应转角位置确定出相应为此存储的用于的标记的信号，或者说该电子机构测量在两个标记之间的时间差，并且能够基于两个标记相互之间的已知的角度间隔来获取角速度进而获取转速。在机动车中、尤其是ATV（英文：AllTerrainVehicle）中、在摩托车中、轻型摩托车（Moped）中或者机动两轮车（Krafträdern）中能够例如通过金属齿轮的齿、所谓的传感器轮的齿来提供所述标记，所述齿通过其运动在传感器中引起磁场的变化。若干齿的间隙能够用作识别绝对位置的参考标记。在轿车中通常使用60-2的齿（均匀分布60个齿，其中两个被留空），而在摩托车中或者机动两轮车中例如使用36-2、24-2、或者12-3的齿。在这种间接的曲轴转速确定或者转角位置确定的方法中，转速传感器的分辨率或者绝对的转角位置获取通过齿的数目并且通过参考标记的可靠识别来确定。在任何具有内燃机的现代车辆中都安装了发电机，该发电机通过曲轴的旋转来驱动并且提供电信号，该电信号用于供给车辆以电能并且用于车辆电池的充电。车辆在没有这个发电机的情况下无法或者仅仅能够短时间地进行规定的运行。例如在DE102014206173A1中，曲轴驱动的电机（发电机）的电输入量被用于确定转速。为此目的，分析电机的一个或者多个信号，他们分别具有一个或者多个值，所述值分别在电机转子的每次旋转中出现至少一次。通过计算所述值的两次出现时间点之间的时间差来计算出转速。此外，在DE102016221459A1中公开了，使用这些电输入量来确定内燃机曲轴的转角位置。为此目的，使用电机的相位信号的至少一个值的出现时间点来确定转子的转角状态，该值在转子的每次旋转中分别出现至少一次。曲轴的转角位置由转角状态和角度偏差计算出来。
技术实现思路
在此背景下，本专利技术提出一种具有独立权利要求特征的用于确定电机的转子角的方法以及用于其实施的计算单元和计算机程序。优选的实施方式是从属权利要求以及下文描述的对象。电机与内燃机的曲轴直接或者变速地耦接，并且电机此外包括转子和定子。在电机之后连接有整流及电压控制电路以及电池。借助于整流及电压控制电路能够将电机的多相输出电压进行整流，并且能够提供和调节电机的多相输出电压以供给电能或者说为电池充电。有利地，也能够设置电压调节器来调节车载电网电压，即整流器的输出电压。整流及电压控制电路为了影响其输出电压例如通过电压调节器而脉冲式地以一占空比在充电状态和短路状态之间来回切换，其中在充电状态期间，提供电机的输出电压为电池充电；并且其中在短路状态期间，整流及电压控制电路或者其输入端产生短路。脉冲式操控的一个周期分别包括一个充电状态和短路状态。整流及电压控制电路处于充电状态中的时间与两个状态的时间之和的比例就是所述占空比。电机的至少一个信号分别具有一个或者多个特征值，该特征值分别在转子的每次旋转中出现至少一次。尤其是，这种信号能够是电机的转速信号或者在电机的输出端处的输出电压。这些特征值能够尤其是相应信号的边沿、过零点、最大值或者最小值。在本方法的框架中，转子角的当前值根据在至少一个信号的两个特征值之间的时间差并且根据占空比来确定。对于未负载的电机来说，转子的准确角度状态能够直接由电机的空转电压读出，因为空转电压的相对相位位置与转子的转角位置一致。但是，这个关系并不适用于负载的电机，因为由于电流流动产生了相位位置的偏移，并且因此电机的输出电压（其对应于电机的至少一个相位的相位电压）不再与转子的转角状态相一致。在电机的输出电压与电机转子的实际角度位置之间的角度位置的偏差通常被称为转子角。转子角通常取决于整流及电压控制电路的电池电压或者输出电压的值。一旦电池电压或者整流器电压具有恒定的值或者至少基本上恒定的值，那么尤其是适用转子角相对于时间差的对于该电压特征化的变化过程。相反，对于不同的电池电压或者整流器电压分别适用在转子角和时间差之间的不同的关系。通过脉冲式地操控整流和电压控制电路能够尤其是在整流和电压控制电路的输出端提供平均上恒定的电压，有利地与后续的电池的充电状态无关。虽然电池电压或者整流器电压因此平均上具有至少一个基本上恒定的值，但是能够在脉冲激发的情况下以在转子角和时间差之间非恒定的变化过程为出发点。在本专利技术的框架中已经知道，在整流及电压控制电路的这种脉冲式操控中，转子角除时间差之外还与占空比有关。本方法当前提供了一种方案，以便在整流及电压控制电路的这种脉冲式操控中能够花费小并且准确地确定当前的转子角。电机的至少一个信号或者在特征值之间的时间差尤其是至少本来就要被确定，并且例如已经用于其他的功能。此外，电池电压或者整流及电压控制电路的输出电压以及占空比有利地本来就为了操控整流及电压控制电路而已知，从而使得根据本专利技术的转子角的确定尤其是能够在没有其他的传感器、配属的信号导线以及硬件花费的情况下进行。有利地，转子角的当前值借助于转子角的特性场根据时间差并且根据占空比进行确定。替代地或者附加地，转子角的当前值能够有利地借助于转子角的特性场根据转速并且根据占空比进行确定。在后一种情况中，优选电机的转速作为时间差被确定。借助于时间差或者转速以及占空比的至少本来就已经确定的值能够由相应的三维特性场读出转子角的当前值。特性场能够例如在配置阶段期间被确定，并且有利地存储在控制装置中，例如存储在发动机控制装置中，该发动机控制装置用于控制或者调节电机和/或内燃机。这个配置阶段能够例如在制造过程中被实施，在电机或者内燃机投入运行之前。优选地，特性场借助于测量数据进行确定。在此，转子角有利地对于整流器电压在电机的整个转速范围上的不同的占空比进行确定，并且尤其是对于配属的占空比分别确定特性曲线。因此对于大量的占空比在测量技术上确定了大量的特性曲线，该特性曲线能够组合成特性场。替代地或者附加地，特性场优选借助于理论模拟进行确定。例如，为此目的能够仅对一个或者若干所选择的占空比在测量技术上对于电机的转速范围确定转子角的相对应的特性曲线，并且由这些测量值能够提取出用于相应的模拟模型的参数，利用该模拟模型能够获取其他的特性曲线，并且能够组合成特性场。在这种情况下，也能够例如仅测量一些转速点，并且通过模拟来补足中间值。因此，特性场有利地借助于测量数据来确定并且特性场中的其他控制点借助于理论模拟来确定或者补充以提高精确度。优选地，整流及电压控制电路如此脉冲式地进行操控，使得在至少一个信号的两个特征值之间的时间差中执行至少两个操控周期（Ansteuerperioden）。一个这种操控周期包括尤其是一个充电状态和短路状态。尤其是整流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于确定电机（110）的转子角（θ）的方法，该电机包括转子和定子，该电机与内燃机的曲轴直接或者变速地耦接，其中整流及电压控制电路（120）和电池（140）连接在电机（110）之后，/n其中，所述整流及电压控制电路（120）为了影响其输出电压而脉冲式地以一占空比在充电状态和短路状态之间来回切换，并且/n其中电机（110）的至少一个信号分别具有一个或者多个特征值，该特征值分别在转子的每次旋转中出现至少一次，/n其特征在于，/n转子角（θ）的当前值根据在至少一个信号的两个特征值之间的时间差（Δt）并且根据占空比（dc）来确定。/n

【技术特征摘要】
20181005 DE 102018217109.21.用于确定电机（110）的转子角（θ）的方法，该电机包括转子和定子，该电机与内燃机的曲轴直接或者变速地耦接，其中整流及电压控制电路（120）和电池（140）连接在电机（110）之后，
其中，所述整流及电压控制电路（120）为了影响其输出电压而脉冲式地以一占空比在充电状态和短路状态之间来回切换，并且
其中电机（110）的至少一个信号分别具有一个或者多个特征值，该特征值分别在转子的每次旋转中出现至少一次，
其特征在于，
转子角（θ）的当前值根据在至少一个信号的两个特征值之间的时间差（Δt）并且根据占空比（dc）来确定。


2.根据权利要求1所述的方法，其中转子角（θ）的当前值借助于转子角的特性场（200、300）根据时间差（Δt）或者转速（n）以及根据占空比（dc）来确定。


3.根据权利要求2所述的方法，其中所述特性场（200、300）借助于测量数据来确定。


4.根据权利要求2或3所述的方法，其中所述特性场（200、300）借助于模拟来确定。


5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其中所述特性场（200、300）借助于测量数...

【专利技术属性】
技术研发人员：J米勒，W菲舍尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE