[發明專利]具有轉子位置預測的電子換向電動機以及方法

有效

• 申請號: 201080036344.8
• 申請日: 2010-07-27
• 公開（公告）號: CN102474210A
• 公開（公告）日: 2012-05-23
• 發明（設計）人: S.施坦萊希納;J.普萊廷克斯
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H02P6/16
• 分類號: H02P6/16;G01D5/244;G05B19/31
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李少丹;李家麟

技術領域

本發明涉及一種電子換向電動機。該電子換向電動機具有定子和尤其是永磁構成的轉子。該電動機還具有與定子有效連接的控制單元，該控制單元構成為產生用于使定子換向的控制信號以使得定子可以產生用于使轉子旋轉運動的旋轉磁場。該電動機還具有至少一個轉子位置傳感器，其構成為檢測轉子的轉子位置、尤其是角位置并且產生表示該轉子位置的轉子位置信號。所述控制單元構成為依據轉子位置信號產生控制信號。

背景技術

由DE?103?57?504?A1已知一種電動機，其中借助傳感器和與傳感器的輸出信號同步的振蕩器確定轉子的轉子位置。在此，借助所述振蕩器的振蕩推導出輸出信號的檢測位置之間的轉子位置。

在電子換向電動機快速旋轉時產生以下問題，即如果在轉子旋轉期間應當進行換向模式的頻繁變換，則在電動機運行期間必須以高的檢測頻率來執行轉子位置檢測。于是電動機的控制單元為此必須具有相應高的計算能力。

發明內容

根據本發明開頭所述類型的電子換向電動機的控制單元被構成為，對轉子位置信號進行采樣和量化，并且產生數字預測轉子位置信號。數字預測轉子位置信號形成時間的數據流，該數據流相應于所采樣的和量化的轉子位置信號并且包括至少一個或多個將來的、在時間上晚于（hinausfuerhren）轉子位置信號的轉子位置值。通過這樣形成的預測轉子位置信號可以有利地提供針對當前轉子位置的轉子位置、或者針對將來的轉子位置的轉子位置以用于電動機的換向。此外有利的是，在轉子位置傳感器、尤其是角度傳感器在例如模擬轉子位置信號轉換為數字轉子位置信號之后可以將這樣轉換的轉子位置信號提供給進一步信號處理所用之前，這樣預測的轉子位置可以提供用于電動機的換向。

轉子位置傳感器優選是角度傳感器。角度傳感器例如是巨磁電阻傳感器（GMR傳感器）或各向異性磁阻傳感器（AMR傳感器）。在另一種實施方式中，電動機例如具有多個霍爾傳感器，所述多個霍爾傳感器分別構成為產生模擬轉子位置信號。優選地，角度傳感器、尤其是GMR傳感器或AMR傳感器構成為產生時間連續的、模擬的轉子位置信號。于是，角度傳感器的角度分辨率通過將模擬轉子位置信號模擬到數字地轉換的模擬數字轉換器的采樣率來確定。

在優選的實施方式中，所述控制單元構成為依據其它的、借助轉子位置傳感器檢測的轉子位置尤其是按照FIFO（先入先出）原理校正尤其是數字的預測轉子位置信號。為此，預測轉子位置信號例如可以通過預定數量的轉子位置值形成，其中根據FIFO原理用每個新的由角度傳感器檢測的—進一步優選地附加地由模擬數字轉換器轉換的轉子位置值來更新轉子位置值。由此有利地也可以用非靜止的運動模式進行電動機的換向。例如，所述控制單元可以在轉子旋轉期間在定子上施加多個相互不同的換向模式。

在優選的實施方式中，所述控制單元構成為，借助依據轉子位置信號的近似函數作為待近似的輸出函數來產生數字預測轉子位置信號。由此可以有利地估計借助轉子位置傳感器產生的、針對將來轉子位置的轉子位置信號。

優選的，近似函數是多項式，尤其是至少二階或正好二階或三階多項式。針對近似函數的其它有利實施例是樣條函數或指數函數。

所述控制單元在有利的實施方式中具有定時器，并且構成為依據由該定時器產生的時間信號并且依據預測轉子位置信號尤其是借助換向模式來使定子換向。由此，定子有利地可以在由定時器產生的時間信號—例如這樣形成的時間間隔—期滿之后在根據近似函數確定的時刻換向。

優選的，所述控制單元可以構成為，借助預測轉子位置信號的兩個尤其是相繼的、優選將來的轉子位置值之間的線性內插確定換向時刻。

本發明還涉及一種用于運行電子換向電動機、尤其是上面描述的電動機的方法。在該方法中，借助轉子位置傳感器檢測轉子位置并且產生與轉子位置相應的轉子位置信號。此外，在該方法中優選對轉子位置信號進行采樣和量化，并且產生尤其是數字的、形成時間數據流的預測轉子位置信號。預測轉子位置信號表示所采樣的和量化的轉子位置信號，并且包括至少一個或多個將來的、在時間上晚于轉子位置信號的轉子位置值。

在本方法的優選實施方式中，依據其它、借助轉子位置傳感器檢測的轉子位置來校正數字預測轉子位置信號。