用于容錯(cuò)地檢測旋轉(zhuǎn)角的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1所述的方法、一種按權(quán)利要求11所述的評估線路和一種按權(quán)利要求12所述的電動機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]由現(xiàn)有技術(shù)公知若干成本低廉的角度感知原理，它們僅由霍爾開關(guān)構(gòu)成。例如在電動車中在電動機(jī)中安裝三個(gè)相移位的霍爾開關(guān)，以便實(shí)現(xiàn)針對電驅(qū)動器的換向的控制信號。若三個(gè)霍爾傳感器中的一個(gè)發(fā)生故障，那就很難用公知的方式實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的可靠的換向。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于針對電動機(jī)的換向容錯(cuò)地檢測旋轉(zhuǎn)角的方法。
[0004]本發(fā)明的這個(gè)技術(shù)問題通過按權(quán)利要求1所述的方法、按權(quán)利要求11所述的評估線路和按權(quán)利要求12所述的電動機(jī)解決。擴(kuò)展設(shè)計(jì)在從屬權(quán)利要求中說明。
[0005]所說明的方法的一個(gè)優(yōu)勢在于，在傳感器故障時(shí)還能實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的足夠好的換向。這一點(diǎn)由此達(dá)到，即，在傳感器故障時(shí)，基于傳感器的信號狀態(tài)的順序?qū)D(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角進(jìn)行估計(jì)。
[0006]為此設(shè)至少三個(gè)傳感器，其中，傳感器檢測電動機(jī)的轉(zhuǎn)子的角位置，其中，根據(jù)借助傳感器檢測到的轉(zhuǎn)子的角位置執(zhí)行電動機(jī)的換向，其中，針對三個(gè)傳感器的信號的已確定的狀態(tài)保存轉(zhuǎn)子的角位置，其中，也保存具有發(fā)生故障的傳感器的狀態(tài)，其中，檢測狀態(tài)的順序，其中，將檢測到的狀態(tài)與保存的狀態(tài)相比較，以及其中，借助該比較來識別出發(fā)生故障的傳感器。
[0007]在一種實(shí)施形式中，在識別出發(fā)生故障的傳感器后，將所檢測的狀態(tài)的順序與儲存的狀態(tài)的順序相比較，以及其中，基于該比較來確定哪個(gè)傳感器發(fā)生了故障。由此實(shí)現(xiàn)了對發(fā)生故障的傳感器的一種安全且簡單的檢測。
[0008]在一種實(shí)施形式中，將所檢測的狀態(tài)的順序與儲存的針對有發(fā)生故障的傳感器的電動機(jī)的已確定的運(yùn)行工況的狀態(tài)的順序相比較，以及其中，通過該比較獲取發(fā)生故障的傳感器。由此達(dá)到快速獲取發(fā)生故障的傳感器。
[0009]在另一種實(shí)施方案中，在識別到發(fā)生故障的傳感器時(shí)，為至少一個(gè)狀態(tài)儲存一個(gè)相對無故障的情形加以修正的角度值，以及其中，經(jīng)修正的角度值被用于該狀態(tài)。由此進(jìn)一步精確化角度檢測。
[0010]在另一種實(shí)施方案中，將所檢測的狀態(tài)的順序與儲存的狀態(tài)的順序相比較，其中，借助比較識別到了多種可能的故障情況中的一種，其中，為可能的故障情況設(shè)置各一分配表格，其中，在分配表格中為若干狀態(tài)儲存角，以及其中，使用為識別出的故障情況所儲存的分配表格來為識別到的狀態(tài)使用儲存在分配表格中的角。所述方法因此變得更為精確和簡單。
[0011]在另一種實(shí)施方案中，在識別到一個(gè)傳感器發(fā)生故障的狀態(tài)時(shí)，修正用于先前的狀態(tài)的角度值和/或用于后續(xù)的狀態(tài)的角度值，其中，角度值尤其以特別通過轉(zhuǎn)子的電的轉(zhuǎn)動最小化角誤差的方式被修正。
[0012]在另一種實(shí)施方案中，哪個(gè)傳感器失效的信息被移交給子系統(tǒng)。子系統(tǒng)可以是轉(zhuǎn)速檢測裝置。
[0013]在一種實(shí)施方案中，為了啟動電驅(qū)動器，至少在電動機(jī)的第一次轉(zhuǎn)動期間就經(jīng)控制地執(zhí)行換向。
[0014]在一種實(shí)施方案中，設(shè)帶有狀態(tài)獲取機(jī)構(gòu)的評估線路，其中，狀態(tài)獲取機(jī)構(gòu)被構(gòu)造用于獲取一個(gè)狀態(tài)，其中，一個(gè)狀態(tài)包括三個(gè)用于獲取轉(zhuǎn)子的角位置的傳感器的信號，其中，設(shè)故障定位機(jī)構(gòu)，其中，故障定位機(jī)構(gòu)被構(gòu)造用于基于狀態(tài)的順序識別出故障情況，其中，設(shè)選擇單元，其中，選擇單元被構(gòu)造用于根據(jù)識別到的故障情況將已確定的角分配給狀態(tài)，以及其中，設(shè)一個(gè)分配單元，其中，分配單元被構(gòu)造用于根據(jù)狀態(tài)為該狀態(tài)發(fā)出由選擇單元確定的角。
[0015]該方法和評估線路可以使用在電動機(jī)中，尤其可以使用在電動車的電動機(jī)中。
【附圖說明】
[0016]下文中借助附圖詳細(xì)闡釋本發(fā)明。附圖中:
圖1是帶有控制線路的電動機(jī)的示意圖；
圖2是電動機(jī)的控制線路的三個(gè)傳感器的信號變化曲線的示意圖；
圖3是帶有針對正常運(yùn)行的信號狀態(tài)的一表格；
圖4是針對第三傳感器有故障的信號狀態(tài)的第一故障表格，傳感器被保持在低的信號水平上；
圖5是針對第三傳感器有故障的信號狀態(tài)的第二張故障表格，傳感器被保持在高的信號水平上；以及
圖6是用于容錯(cuò)地識別轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角的評估線路。
【具體實(shí)施方式】
[0017]圖1在示意圖中示出了一種布置，其帶有電動機(jī)1、控制線路2、換向器線路3、傳感器裝置4和評估線路6。電動機(jī)I可以例如用作電動車中的驅(qū)動馬達(dá)。電的電動機(jī)I例如被構(gòu)造成三相的或三線的EC馬達(dá)。在電動機(jī)I中示出了僅一個(gè)定子，其帶有三個(gè)電錯(cuò)開各120°的繞組相。一個(gè)相關(guān)的永磁的轉(zhuǎn)子未被示出。在所示的例子中，繞組相以星形線路連接，不過其中，繞組相的一種三角形線路也是可行的。繞組相通過相接頭與構(gòu)造成半導(dǎo)體橋的換向器線路3連接。換向器線路3由六個(gè)功率半導(dǎo)體構(gòu)成，這六個(gè)功率半導(dǎo)體由控制線路2，更確切地說根據(jù)轉(zhuǎn)動位置，也就是說根據(jù)轉(zhuǎn)子的機(jī)械的旋轉(zhuǎn)角提供控制信號。此外，將一個(gè)扭矩信號7輸送給控制線路2，扭矩信號考慮到了用于影響電動機(jī)力矩的控制線路2。
[0018]為了產(chǎn)生磁性的定子旋轉(zhuǎn)場，通過控制線路2由此在分別循環(huán)交替的組合中控制換向器線路3的功率半導(dǎo)體，S卩，使繞組接頭與直流電源8的正的或負(fù)的接頭連接，或者高阻抗地與直流電源8分離。為了求出轉(zhuǎn)子的電的旋轉(zhuǎn)角，設(shè)傳感器裝置4。傳感器裝置4具有第一、第二和第三傳感器9、10、11。第一、第二和第三傳感器9、10、11可以例如構(gòu)造成霍爾傳感器的形式。三個(gè)傳感器9、10、11錯(cuò)開120°地圍繞轉(zhuǎn)子的電的轉(zhuǎn)動軸布置。在霍爾傳感器的情形下，每一個(gè)傳感器都可以確定轉(zhuǎn)子的至少兩個(gè)旋轉(zhuǎn)角，一個(gè)通過上升的邊沿以及一個(gè)通過下降的邊沿。因此可以借助三個(gè)傳感器9、10、11分別檢測轉(zhuǎn)子的至少一個(gè)確定的 60。、120。、180。、240。、300。和 360。的旋轉(zhuǎn)角。
[0019]圖2在示意圖中示出了第一傳感器9的第一信號變化曲線12、第二傳感器10的第二信號變化曲線13和第三傳感器11第三信號變化曲線14。信號變化曲線12、13、14與轉(zhuǎn)子的電的旋轉(zhuǎn)角相關(guān)地繪出。在旋轉(zhuǎn)角為0°時(shí)，第一傳感器9具有從高水平到低水平的轉(zhuǎn)化，也就是說具有下降的邊沿。第二傳感器10的第二信號變化曲線13處于高水平。第三傳感器11的第三信號變化曲線14處于低水平。在角為60°時(shí)，第三信號變化曲線14隨上升的邊沿從低水平上升到高水平。在旋轉(zhuǎn)角為120°時(shí)，第二信號變化曲線13隨下降的邊沿從高水平下降到低水平。在角為180°時(shí)，第一信號變化曲線12隨上升的邊沿從低水平上升到高水平。在角為240°時(shí)，第三信號變化曲線14隨下降的邊沿從高水平下降到低水平。在角為300°時(shí)，第二信號變化曲線13隨上升的邊沿從低水平上升到高水平。在360°時(shí)，同時(shí)也是轉(zhuǎn)子的新的一次電轉(zhuǎn)動的0°時(shí)，第一信號變化曲線12隨下降的邊沿從高水平下降到低水平。因此可以借助信號變化曲線12、13、14的上升的和下降的邊沿檢測轉(zhuǎn)子的六個(gè)限定的電的旋轉(zhuǎn)角位置。
[0020]圖3在表格22中示出了傳感器9、10、11的信號變化曲線12、13、14的信號狀態(tài)的時(shí)間走向。在對應(yīng)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角的在0°到60°之間的角范圍的零狀態(tài)下，第一信號變化曲線12具有低水平，其用數(shù)字O表示。第二信號變化曲線13具有高水平，其用數(shù)字I表示。第三信號變化曲線14具有低水平，其用數(shù)字O表示。此外，在表格中還示出了信號變化曲線12、13、14針對第一、第二、第三、第四和第五種狀態(tài)的信號狀態(tài)。第一種狀態(tài)涉及轉(zhuǎn)子的電的旋轉(zhuǎn)角的在60°到120°之間的角范圍，第二種狀態(tài)涉及在120°和180°之間的角范圍，第三種狀態(tài)涉及在180°和240°之間的角范圍，第四種狀態(tài)涉及在240°和300°之間的角范圍以及第五種狀態(tài)涉及在300°和360°之間的角范圍。在零狀態(tài)O下，為轉(zhuǎn)子采用30°的角。在第一種狀態(tài)I下，為轉(zhuǎn)子采用90°的角。在第二種狀態(tài)2下，為轉(zhuǎn)子采用150°的角。在第三種狀態(tài)3下，為轉(zhuǎn)子采用210°的角。在第四種狀態(tài)4下，為轉(zhuǎn)子采用270°的角。在第五種狀態(tài)5下，為轉(zhuǎn)子采用330°的角。
[0021]在傳感器故障時(shí)出現(xiàn)了一些在正常運(yùn)行中不會出現(xiàn)的信號狀態(tài)。這些故障狀態(tài)是:每一個(gè)傳感器都有高的電平或每一個(gè)傳感器都有低的電平。第一種故障狀態(tài)20對應(yīng)全部三個(gè)傳感器都具有低的信號水平的情形。第二種故障狀態(tài)21對應(yīng)所有的傳感器都具有高的信號水平的狀態(tài)?？梢元?dú)立于其它信息地不將轉(zhuǎn)子的角度值分配給這兩種故障狀態(tài)
20、21。
[0022]圖4以第二張表格23的形式示出了傳感器的信號狀態(tài)的順序。信號狀態(tài)從上到下按時(shí)間相繼。在檢測信號狀態(tài)時(shí)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)動方向也可能發(fā)生變化。在第二張表格23中，在第一欄31中示出了傳感器在電動機(jī)正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)當(dāng)?shù)念~定狀態(tài)。在此，信號狀態(tài)的過程如下:0、1、2、3、4、5、0、1、2等。除了第一欄31外，在其它欄中示出了針對信號變化曲線12、13、14的局部受到干擾的信號的值。用O表示低水平以及用I表示高水平。此外，在最后一欄32中示出了傳感器的由此得出的實(shí)際狀態(tài)。通過識別到是正常時(shí)不會出現(xiàn)的信號狀態(tài)的第一種故障狀態(tài)20，由控制線路2識別出發(fā)生故障的傳感器。
[0023]圖5示出了針對狀態(tài)的過程的第三張表格24。在第三張表格24中，在第一欄31中又示出了針對電動機(jī)的正