用于检测旋转参量的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于检测机械换向的电动马达(12)的以能转动的方式受支承的转子(26)的旋转参量的方法，电动马达具有在电动马达(12)的两个刷元件(40)之间形成的马达电流路径(52)，马达电流路径被引导经过与刷元件(40)接触的换向器片(36)和转子(26)的与换向器片导电连接的线圈绕组(32)，其中，将振荡的输入信号(82)馈入马达电流路径(52)中，并且其中，借助合成的输出信号(86)的由马达路径(52)的机械换向引起的电流波纹来确定旋转参量。

Method and equipment for measuring rotation parameters

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测旋转参量的方法和设备
本专利技术涉及一种用于检测机械换向的电动马达的以能转动的方式受支承的转子的旋转参量的方法。此外，本专利技术还涉及一种用于执行这种方法的设备。
技术介绍
在机动车中通常安装有电动调节驱动器，其可以打开和关闭调节部件、例如侧窗和/或天窗。此外，机动车通常也具有带有电动座椅调节装置的座位。相应的调节部件在此借助由电动马达驱动的传动装置运动。传动装置通常以尤其是蜗杆传动装置的形式实施，蜗杆传动装置具有在马达轴上的(驱动侧的)蜗杆和(从动侧的)蜗轮。作为电动马达通常使用有电刷的或机械换向的电动马达。这种电动马达具有带有(换向器)片的换向器和至少两个刷元件，借助刷元件进行换向和因此电动马达的转子的线圈绕组的极性反转。通常由被挤压的炭黑粉末制成的刷元件布置在中央换向器周围，并且处于相应的震颤中。电刷在此弹簧负载地朝换向器挤压，从而在马达运行期间确保电刷与利用电刷擦过的换向器片之间的电气滑动或摩擦接触。在刷元件与沿转动方向分别跟随的换向器片的电接触发生转变时，电动马达的(电枢)电阻升高。因此，在该时间点，流过电动马达的电流(马达电流、电枢电流)降低。这一直持续，直到刷元件基于换向器或转子的转动重新仅与相应其中一个唯一的换向器片电接触。电阻的周期性的提高和降低给马达电流施加了交流电份额。该也被称为“电流波纹”或“纹波电流”的交流电份额在此通常用于确定转子的旋转参量、如尤其是转子位置或转子转速。电流波纹在此通常在分流电阻上被检测。在此不利地，旋转参量(转子位置、转子转速)的检测与负载或马达电流有关。换言之，检测在电动马达的未通电的状态下是不可能实现的。由此例如必要的是：针对具有低的负载电流的运行情况和/或根据低的马达转速，为了在无传感器的情况下的位置和/或转速确定，将马达模型存储在控制器中，并且借助马达模型运行电动马达。
技术实现思路
本专利技术的任务是：说明一种特别适当的用于检测机械换向的电动马达的以能转动的方式受支承的转子的旋转参量的方法。尤其是应该说明一种在结构上尽可能简单的设计方案，借助该设计方案，即使在低的负载或马达电流的情况下也可以可靠地检测旋转参量。此外，本专利技术的任务是说明一种适用于这种方法的设备。根据本专利技术，在方法方面，该任务利用权利要求1的特征解决，并且在设备方面，该任务利用权利要求7的特征解决。根据意义，关于该方法提到的优点和优选的设计方案也可以转移至设备，反之亦然。有利的设计方案和改进方案是相应的从属权利要求的主题。根据本专利技术的方法适用于并且设计用于检测机械换向的、即有电刷的电动马达的以能转动的方式受支承的转子的旋转参量。电动马达例如是机动车的调节驱动器，借助调节驱动器使调节部件沿调节路径移动。电动马达在此具有换向器和刷元件，刷元件在马达运行中在换向器的换向器片上擦过。换言之，电动马达是有电刷的换向器。电刷或刷元件在此是定子的电刷系统的组成部分，并且换向器是电动马达的转子的组成部分。转子尤其是相对于定子以能转动的方式受支承。转子在此设有电磁体结构，其具有一定数量的形成电磁体的线圈绕组(电枢绕组、转子绕组)。在此，每个线圈绕组的第一和第二线圈端部分别引导至换向器的两个换向器片上。因此，在电动马达的两个刷元件之间形成马达电流路径，其被引导经过与刷元件接触的换向器片和转子的与换向器片导电连接的线圈绕组。本专利技术从如下认识出发：通过换向改变线圈绕组的阻抗或电感。根据该方法设置的是：振荡的输入信号馈入马达电流路径和无线电抗干扰路径的并联电路中。输入信号在此例如作为电枢电流信号馈入马达电流路径中。输入信号在此尤其是附加的电流信号，其利用或备选于直流式的马达或负载电流地馈入马达电流路径中。马达电流路径的阻抗或电感根据换向状态发生改变。根据合成的输出信号的通过马达路径的机械换向引起的电流波纹确定旋转参量。由此实现特别适当的用于检测旋转参量的方法。尤其是通过馈入输入信号可能的是：即使在电动马达的未通电的状态中也确定旋转参量、尤其是转子位置或转子转速，在未通电的状态中，没有或仅很小的马达或负载电流流动。在转子转动期间，借助刷元件交替接触一个换向器片和两个换向器片。在此，从现有技术公知的是：检测所引导的负载或马达电流基于不同的电枢电阻导致的电流波纹。负载或马达电流在此通常是直流电。换言之，电动马达是直流电机。与之不同地，根据本专利技术，振荡的输入信号、即交流电信号被馈入马达路径中。输出信号的调制在此不仅基于改变的电枢电阻，而且尤其是基于不同通电的线圈绕组、即改变的电感进行。因此根据本专利技术，负载和/或马达电流没有用于检测旋转参量。因此，该方法尤其是也可以用于电动马达的静止或未通电的状态中。基于两个不同的阻抗或电感值而可能的是：检测换向状态和因此旋转参量作为输出信号的信号振幅(电流波纹、纹波)的变化。输出信号的合成的电流在此例如通过电阻检测，其中，两个换向状态借助不同的电压降被区分。借助电压降随后可以确定旋转参量、即转子位置和/或转子转速。与现有技术不同，没有评估负载电流的电流波纹，而是评估交流电式的输出信号的电流波纹。输出信号的电流波纹随后也被称为高频电流波纹(HF电流波纹、HF纹波)。优选借助相对检测、即两个可能的换向状态之间的振幅测量来评估输出信号。通过这种相对检测抑制构件公差的效应和影响。这意味着的是：该方法基本上相对于电动马达或驱动器的构件公差是不敏感的。此外，因此例如能够实现对输出信号的特别简单的软件技术评估。备选地，马达或负载电流也可以实施为交流电，其中，交流电在此然而与输入信号相比具有低的交流电频率。因此例如可想到的是：马达或负载电流借助脉宽调制产生，并且具有例如20kHz的频率，其中，输入信号具有与之相比明显更大的在大约500kHz的范围内的测量频率。重要的是：马达或负载电流和输入信号或输出信号具有彼此不同的频率，从而其在评估期间可以容易地彼此区分开。在一个有利的实施方案中，具有用于减少干扰的电容式的无线电抗干扰路径与马达电流路径并联。该实施方案在此从如下认识出发：电动马达的马达电流路径和无线电抗干扰路径形成并联振荡电路。通过输入信号激励并联振荡电路，其中，根据换向状态存在不同的谐振频率。基于两个不同的谐振频率可能的是：特别可靠地和运行安全地检测换向状态和因此旋转参量作为输出信号的信号振幅(电流波纹、纹波)的变化。在一个有利的实施方案中，输入信号以如下测量频率来产生，在该测量频率的情况下，输出信号的电流波纹的振幅是最大的。为了确定测量频率例如可想到的是：在电动马达静止的情况下，优化用于确定旋转参量的电路和/或测量参数。为此尤其地，相位调制的测试信号作为输入信号馈入并联振荡电路中。借助输入和/或输出信号的相移在此可能的是：确定最佳的工作点。在此优选地，具有不同的相移的不同的测试信号的数量逐渐依次被馈入，其中，针对不同的换向状态、借助输出信号的最大的振幅差异确定工作点。该或每个测试信号或输入信号的测量频率在此可以在宽的频率范围内选择。适宜地，测量频率具有大于电动马达的在运行时出现的旋转频率的频率值。测量频率尤其是具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于检测机械换向的电动马达(12)的以能转动的方式受支承的转子(26)的旋转参量的方法，所述电动马达具有：/n-在所述电动马达(12)的两个刷元件(40)之间形成的马达电流路径(52)，所述马达电流路径被引导经过与所述刷元件(40)接触的换向器片(36)和所述转子(26)的与所述换向器片导电连接的线圈绕组(32)，/n-其中，将振荡的输入信号(82)馈入所述马达电流路径(52)中，并且/n-其中，借助合成的输出信号(86)的由所述马达路径(52)的机械换向引起的电流波纹来确定所述旋转参量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171004 DE 102017217626.1;20180323 DE 102018204531.用于检测机械换向的电动马达(12)的以能转动的方式受支承的转子(26)的旋转参量的方法，所述电动马达具有：
-在所述电动马达(12)的两个刷元件(40)之间形成的马达电流路径(52)，所述马达电流路径被引导经过与所述刷元件(40)接触的换向器片(36)和所述转子(26)的与所述换向器片导电连接的线圈绕组(32)，
-其中，将振荡的输入信号(82)馈入所述马达电流路径(52)中，并且
-其中，借助合成的输出信号(86)的由所述马达路径(52)的机械换向引起的电流波纹来确定所述旋转参量。


2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
具有电容(62)的无线电抗干扰路径(58)与所述马达电流路径(52)并联，其中，将所述振荡的输入信号(82)馈入所述马达电流路径(52)和所述无线电抗干扰路径(58)的并联电路中。


3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，
所述振荡的输入信号(82)以测量频率(84)来产生，在所述测量频率的情况下，所述输出信号(86)的电流波纹的振幅(A)是最大的。


4.根据权利要求3所述的方法，
其特征在于，
将所述测量频率(84)在所述电动马达(12)的运行中交替地在多个频率值之间切换。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述输入信号(82)作为测量脉冲序列来产生。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·托曼，德特勒夫·鲁斯，圭多·瑙曼，克里斯托夫·布兰德，
申请(专利权)人：博泽班贝格汽车零部件欧洲两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE