本發(fā)明涉及用于控制電動馬達(dá)的操作的方法和裝置，具體地在車輛傳動裝置的領(lǐng)域或應(yīng)用中。

背景技術(shù)：

機(jī)電操作或液壓操作的車輛傳動裝置包括用于泵操作的或者直接驅(qū)動系統(tǒng)的一個或多個電動馬達(dá)，其中選擇器或者切換裝置與聯(lián)接和制動裝置一起借助于所述至少一個電動馬達(dá)被控制。

從現(xiàn)有技術(shù)中已知用于控制車輛傳動裝置中的這種電動馬達(dá)的各種方法。根據(jù)成本，借助于“塊整流換向（block commutation）”和“B6橋電路”控制對電動馬達(dá)的各個馬達(dá)繞組的動力供應(yīng)。通過這種設(shè)置，在整流換向步驟中，致動橋電路的半橋中的“高側(cè)開關(guān)”和半橋的“低側(cè)開關(guān)”。參考電動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子位置控制整流換向步驟，其中例如在電動馬達(dá)中提供霍爾傳感器以便檢測轉(zhuǎn)子位置。霍爾傳感器被設(shè)置成使得借助于高-低邏輯電平，能夠?qū)崿F(xiàn)60°的電角分辨率。

為了增加該角分辨率，已知采用高分辨率角傳感器。這容許電動馬達(dá)的電相位上的電壓輸出優(yōu)異地適應(yīng)相應(yīng)的轉(zhuǎn)子位置。因此實(shí)現(xiàn)的“正弦整流換向”容許更有效地利用電動馬達(dá)的效率，并且同時安靜地運(yùn)轉(zhuǎn)。通過這種設(shè)置，借助于空間矢量調(diào)制，參考關(guān)于轉(zhuǎn)子角度的信息生成電壓，使得所得的電壓是正弦的。

為了進(jìn)一步用正弦整流換向提高電動馬達(dá)的效率，公知的是馬達(dá)繞組中的最大電流能夠與轉(zhuǎn)子磁體的位置同步，使得實(shí)現(xiàn)90°的固定偏移。為此，采用“磁場定向控制”，其中電動馬達(dá)的相電流與關(guān)于轉(zhuǎn)子位置的信息結(jié)合被用于控制輸出相電壓。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目標(biāo)是公開關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的用于操作電動馬達(dá)的改進(jìn)的方法和改進(jìn)的裝置，具體地在車輛傳動裝置的領(lǐng)域或應(yīng)用中。

根據(jù)本發(fā)明，關(guān)于方法的目標(biāo)由權(quán)利要求1中限定的特性滿足，并且關(guān)于裝置的目標(biāo)由權(quán)利要求8中限定的特性滿足。

本發(fā)明的有利構(gòu)造在從屬權(quán)利要求中描述。

在根據(jù)本發(fā)明的用于控制電動馬達(dá)的（具體地在車輛傳動裝置的領(lǐng)域中或應(yīng)用中）的方法中，基于電動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子位置、基于由速度控制器在控制回路中執(zhí)行的電動馬達(dá)速度的設(shè)定點(diǎn)/實(shí)際比較，以及基于由電流調(diào)節(jié)器（其從屬于速度控制器）在電動馬達(dá)的電動力供應(yīng)單元上測量的總電流的設(shè)定點(diǎn)/實(shí)際比較，在調(diào)制中以受控方式生成和輸出應(yīng)用于電動馬達(dá)的電相位的電壓，其中通過用于調(diào)制的當(dāng)前占空因數(shù)乘以被應(yīng)用于速度控制器輸出的第一操縱變量形成在電流調(diào)節(jié)器輸入處的設(shè)定點(diǎn)值，其中借助于乘以當(dāng)前占空因數(shù)，速度控制器的第一操縱變量成為在從屬電流調(diào)節(jié)器中的電動馬達(dá)的等效相電流值。等效相電流值是相電流的RMS值。

根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案容許在用于控制電動馬達(dá)的控制裝置的DC極限下、在電動馬達(dá)或電子控制單元的相電流極限下或者在其中設(shè)置有電動馬達(dá)的電力系統(tǒng)（特別地車載車輛系統(tǒng)）的電流極限下的電動馬達(dá)的操作。因此，在不需要特別考慮工作點(diǎn)的情況下，能夠從更高的水平在電動馬達(dá)上設(shè)定任意速度需求。該方法容許根據(jù)可用的電流簡單地控制電動馬達(dá)的最大可能速度，并且借助于簡單的總電流測量容許獨(dú)立的馬達(dá)相電流和/或DC限制。而且，以特定方式，通過使用總電流作為電流調(diào)節(jié)器的輸入處的設(shè)定值，可能采用通過對動力供應(yīng)單元的特別簡單且可靠的測量所確定的總電流作為控制變量。利用因此獲得的相電流信息，在不需要高成本的相電流反饋測量的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)針對電動馬達(dá)的效率的優(yōu)化的依賴于工作點(diǎn)的預(yù)控制角度的最佳調(diào)節(jié)。

在本發(fā)明的進(jìn)一步發(fā)展中，由電流調(diào)節(jié)器控制回路的輸出處的第二操縱變量除以動力供應(yīng)單元上的最大可用中間電路電壓形成占空因數(shù)。這種確定能夠以特別直接的方式實(shí)現(xiàn)，并且其特征在于電壓供應(yīng)變化的補(bǔ)償從而具有高度的可靠性。

在本方法的另一潛在構(gòu)造中，電動馬達(dá)上的等效電壓幅值由電流調(diào)節(jié)器生成為第二操縱變量，并且因此以簡單的方式通過等效馬達(dá)電壓除以中間電路電壓來生成占空因數(shù)。

根據(jù)另一發(fā)展，在與用于調(diào)制的占空因數(shù)相乘之前限制第一操縱變量。因此能夠以簡單的方式限制馬達(dá)相電流的等效RMS值。

在另一潛在的進(jìn)一步發(fā)展中，限制總電流。具體地，通過將總電流極限除以用于調(diào)制的當(dāng)前占空因數(shù)將其轉(zhuǎn)換成等效相電流極限，實(shí)現(xiàn)了在使用于調(diào)制的當(dāng)前占空因數(shù)乘以存在于速度控制器輸出上的第一操縱變量之前對總電流設(shè)定點(diǎn)值的限制。因此，能夠以簡單的方式限制電動馬達(dá)的電動力供應(yīng)單元接收的總電流。

在該方法的可能構(gòu)造中，為了實(shí)現(xiàn)非常高的角分辨率并且因此以高的馬達(dá)效率利用因數(shù)格外安靜的運(yùn)行，在空間矢量調(diào)制中參考轉(zhuǎn)子位置角度確定電壓，該轉(zhuǎn)子位置角度表征電動馬達(dá)的轉(zhuǎn)子位置。

根據(jù)本發(fā)明的用于控制電動馬達(dá)的操作的裝置包括用于電動馬達(dá)的電相位上的電壓的受控輸出的動力供應(yīng)單元，其中動力供應(yīng)單元被聯(lián)接到用于檢測電動馬達(dá)轉(zhuǎn)子位置的至少一個檢測單元，以及被設(shè)置在控制回路中以便執(zhí)行電動馬達(dá)速度的設(shè)定點(diǎn)/實(shí)際比較的至少一個速度控制器。電流調(diào)節(jié)器從屬于用于執(zhí)行在供應(yīng)單元上測得的總電流的設(shè)定點(diǎn)/實(shí)際比較的速度控制器，其中乘法器被設(shè)置在速度控制器輸出上，借助于該乘法器，通過使用于調(diào)制的當(dāng)前占空因數(shù)與速度控制器輸出上的第一操縱變量相乘來獲得電流調(diào)節(jié)器的設(shè)定點(diǎn)輸入值，使得借助于與從屬的電流調(diào)節(jié)器中的當(dāng)前占空因數(shù)相乘，速度控制器的第一操縱變量成為等效RMS相電流值。

借助于根據(jù)本發(fā)明的裝置，能夠參考可用電流簡單地設(shè)定最大可能電動馬達(dá)速度。因此，裝置容許在動力供應(yīng)單元中（例如在構(gòu)造成B6橋的輸出級）借助于簡單的總電流測量實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的馬達(dá)相電流和/或DC限制，并且該裝置的特征在于格外簡單且成本有效的結(jié)構(gòu)，以及格外低的計(jì)算能力需求。相比于從現(xiàn)有技術(shù)已知的磁場定向控制裝置，也能夠在沒有耗費(fèi)空間且成本密集的反饋電流測量部件的情況下簡單地且成本有效地構(gòu)造該裝置。而且，以特定方式，通過使用總電流作為電流調(diào)節(jié)器上的設(shè)定點(diǎn)輸入值，可能采用通過對動力供應(yīng)單元的格外簡單且可靠的測量所確定的總電流作為控制變量。利用因此獲得的相電流信息，能夠在不需要成本密集的相電流反饋測量的情況下實(shí)現(xiàn)針對電動馬達(dá)的效率的優(yōu)化對依賴于工作點(diǎn)的預(yù)控制角度的最佳調(diào)節(jié)。

在本發(fā)明的潛在的進(jìn)一步發(fā)展中，除法器被設(shè)置在電流調(diào)節(jié)器的輸出上，借助于該除法器，通過在電流調(diào)節(jié)器輸出上存在的第二操縱變量除以動力供應(yīng)單元上可用的最大中間電路電壓來獲得占空因數(shù)。除法器容許能夠格外容易地實(shí)現(xiàn)占空因數(shù)的生成，并且其特征在于高度的可靠性，其中在電動馬達(dá)的調(diào)節(jié)期間能夠補(bǔ)償電壓供應(yīng)的變化。

在潛在構(gòu)造中，第二操縱變量是電動馬達(dá)的等效電壓幅值。因此，能夠借助于等效馬達(dá)電壓除以中間電路電壓來容易地生成占空因數(shù)。

在該裝置的另一潛在構(gòu)造中，供應(yīng)單元含有橋電路，例如B6橋電路，借助于該橋電路，能夠以非常簡單且可靠的方式實(shí)現(xiàn)電動馬達(dá)的塊整流換向。

附圖說明

參考附圖在下文中更詳細(xì)地描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。

附圖中:

圖1示出用于控制電動馬達(dá)的控制回路的第一示例性實(shí)施例的示意性框圖，

圖2示出用于控制電動馬達(dá)的控制回路的第二示例性實(shí)施例的示意性框圖，

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的方法的示意性流程圖，并且其詳細(xì)地呈現(xiàn)了在根據(jù)圖1或圖2的控制回路的速度控制器上的第一操縱變量的限制，

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的方法的示意性流程圖，并且其詳細(xì)地呈現(xiàn)了在根據(jù)圖1或圖2的控制回路的速度控制器上的第一操縱變量的限制和控制回路上的總電流設(shè)定點(diǎn)值的限制，以及

圖5示出根據(jù)本發(fā)明的方法的示意性流程圖，并且其詳細(xì)地呈現(xiàn)了用于調(diào)制的占空因數(shù)的生成。

在所有附圖中，用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示出相互對應(yīng)的元件。

具體實(shí)施方式

圖1示出用于控制電動馬達(dá)1的控制回路的潛在的第一示例性實(shí)施例的電路框圖。

通過塊或正弦整流換向，因此通過用于控制B6橋3的控制單元2來控制對電動馬達(dá)1的各個馬達(dá)繞組的動力供應(yīng)，其中以未更詳細(xì)示出的方式，在脈寬調(diào)制整流換向步驟期間致動B6橋3的半橋中的至少一個高側(cè)開關(guān)和該半橋的至少一個低側(cè)開關(guān)。相對于電動馬達(dá)1的轉(zhuǎn)子位置控制整流換向步驟。

而且，電動馬達(dá)1的實(shí)際速度n_ist由檢測單元4確定并且被反饋，其中，通過相對于電動馬達(dá)1的設(shè)定點(diǎn)速度n_soll進(jìn)行乘法運(yùn)算，電動馬達(dá)1的等效相電流RMS值被限定為第一操縱變量I_AC。

而且，借助于檢測單元4，檢測表征電動馬達(dá)1的轉(zhuǎn)子位置的轉(zhuǎn)子位置角度φ并將其傳送至控制單元2以便空間矢量調(diào)制，其中該控制單元2從電壓指示器的幅值和轉(zhuǎn)子位置角度生成B6橋3的控制信號，其中從從屬于速度控制器5的電流調(diào)節(jié)器6的第二操縱變量形成該電壓指示器的幅值。

因此，為了控制電動馬達(dá)1的操作，通過相對于電動馬達(dá)1的轉(zhuǎn)子位置、相對于由速度控制器5執(zhí)行的電動馬達(dá)1的實(shí)際速度n_ist和設(shè)定點(diǎn)速度n_soll的比較，和相對于由從屬的電流調(diào)節(jié)器6執(zhí)行的在電動馬達(dá)1的動力供應(yīng)單元上測量的總電流I_{DC_ist}的實(shí)際/設(shè)定點(diǎn)比較進(jìn)行調(diào)制，以受控方式生成并輸出電動馬達(dá)1的電相位上的電壓。

借助于設(shè)置在速度控制器5的輸出上的乘法器7，通過將用于調(diào)制的當(dāng)前占空因數(shù)T與速度控制器5的輸出上的第一操縱變量I_AC相乘來形成在電流調(diào)節(jié)器6的輸入處的設(shè)定點(diǎn)值I_DC，如下：

I_DC≈ I_AC . T (0 … 1) (1)

其中，占空因數(shù)T由信號處理單元8被傳送到乘法器7。

在通過占空因數(shù)T轉(zhuǎn)換之前，這傳遞了電動馬達(dá)1上的等效相電流，并且在轉(zhuǎn)換后，這傳遞了在電流調(diào)節(jié)器6的輸入處的總電流的設(shè)定點(diǎn)值I_DC。能夠通過與能夠調(diào)節(jié)的最大極限相比來限制這兩個變量。

將因此生成的設(shè)定點(diǎn)總電流值I_DC與實(shí)際總電流值I_{DC_ist}相比較，其中通過參考該比較，電流調(diào)節(jié)器6生成電動馬達(dá)1上的等效電壓幅值作為第二操縱變量U_out。

因此，所呈示的實(shí)施例構(gòu)成了用于控制電動馬達(dá)1的帶有從屬的電流調(diào)節(jié)器6的簡單控制回路的擴(kuò)充，具體地在傳動領(lǐng)域或在車輛傳動應(yīng)用中，其容許限制總電流I_{DC_ist}和生成電動馬達(dá)1的等效相電流RMS值，其中所采用的唯一控制變量是在B6橋3上的能夠容易地測得的總電流I_{DC_ist}。

圖2示出用于控制電動馬達(dá)1的控制回路的潛在的第二示例性實(shí)施例的電路框圖。

不同于圖1中所示的第一示例性實(shí)施例，通過電流調(diào)節(jié)器6的輸出上的第二操縱變量U_out除以B6橋3上可用的最大中間電路電壓U_ZK形成占空因數(shù)T。為了實(shí)現(xiàn)高的測量準(zhǔn)確性，直接在B6橋3上測量該中間電路電壓U_ZK，因?yàn)槌Ｒ?guī)的導(dǎo)體系統(tǒng)和電氣部件在高電流下易于形成顯著電壓下降。在輸出級（其例如被構(gòu)造成B6橋3）上的總流I_{DC_ist}也關(guān)于B6橋3上的電阻R1來確定。

通過在速度控制器5的輸出處的乘法這樣計(jì)算的用于調(diào)制的當(dāng)前占空因數(shù)T的反饋，B6橋3上的總電流I_{DC_ist}的值和作為第一操縱變量I_AC的等效相電流RMS值可用于單獨(dú)的控制和限制功能。在呈示的示例性實(shí)施例中，采用總電流I_{DC_ist}作為從屬的電流調(diào)節(jié)器6的設(shè)定點(diǎn)值I_DC。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的方法的潛在的示例性實(shí)施例的流程圖，并且其詳細(xì)呈現(xiàn)了在速度控制器5上的第一操縱變量I_AC的限制和設(shè)定點(diǎn)值I_DC的限制，其中總電流極限I_{DC_grenz}被轉(zhuǎn)換成第一操縱變量I的電流極限I_{AC_grenz}。

因此為第一操縱變量I_AC和設(shè)定點(diǎn)值I_DC限定極限值I_{DC_lim}、I_{AC_lim}，其中設(shè)定點(diǎn)值I_DC的極限值I_{DC_lim}與當(dāng)前占空因數(shù)T按路線發(fā)送至除法器9。根據(jù)該除法的結(jié)果以及第一操縱變量I_AC的極限值I_{AC_lim}通過最小值計(jì)算Min來限定電流極限I_{AC_grenz}。

將第一操縱變量I_AC與該電流極限I_{AC_grenz}相比較，使得根據(jù)該比較的結(jié)果選擇由附圖標(biāo)記J和N所指示的流程圖中的不同路徑。如果第一操縱變量I_AC超過電流極限I_{AC_grenz}，則將第一操縱變量I_AC調(diào)節(jié)成電流極限I_{AC_grenz}。

在與用于調(diào)制的占空因數(shù)T相乘之前，這樣限制第一操縱變量I_AC使得其最大值不超過電流極限I_{AC_grenz}，其中根據(jù)所應(yīng)用的限制，借助于控制單元2和B6橋3執(zhí)行整流換向K。

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的方法的潛在的示例性實(shí)施例的流程圖。不同于圖3中所示的示例性實(shí)施例，速度控制器5上的第一操縱變量I_AC的限制和總電流I_{DC_ist}的設(shè)定點(diǎn)值I_DC的限制獨(dú)立于彼此執(zhí)行。

因此，在檢查設(shè)定點(diǎn)值I_DC是否小于根據(jù)極限值I_{DC_lim}生成的總電流極限I_{DC_grenz}之前，首先將第一操縱變量I_AC限制于電流極限I_{AC_grenz}。如果不是這種情況，則將設(shè)定點(diǎn)值I_DC調(diào)節(jié)成總電流極限I_{DC_grenz}的值。

因此限制在與用于調(diào)制的占空因數(shù)T相乘之前的第一操縱變量I_AC和在被中間電路電壓U_ZK除之前的總電流I_{DC_ist}的設(shè)定點(diǎn)值I_DC，使得第一操縱變量I_AC呈現(xiàn)電流極限I_{AC_grenz}的最大值，并且設(shè)定點(diǎn)值I_DC呈現(xiàn)總電流極限I_{DC_grenz}的最大值，其中參考所應(yīng)用的限制，借助于控制單元2和B6橋3執(zhí)行整流換向K。

圖5示出根據(jù)本發(fā)明的方法的潛在的示例性實(shí)施例的流程圖，其中，除了圖4中所呈示的之外，還呈示了通過第二操縱變量U_out除以中間電路電壓U_ZK所產(chǎn)生的占空因數(shù)T的生成。

附圖標(biāo)記列表

1 電動馬達(dá)

2 控制單元

3 B6橋

4 檢測單元

5 速度控制器

6 電流調(diào)節(jié)器

7 乘法器

8 信號處理單元

9 除法器

I_AC第一操縱變量

I_{AC_grenz} 電流極限

I_{AC_lim} 極限值

I_DC 設(shè)定點(diǎn)值

I_{DC_grenz} 總電流極限

I_{DC_ist} 總電流

I_{DC_lim} 極限值

J 是

K 整流換向

Min 最小值計(jì)算

N 否

n_ist 實(shí)際速度

n_soll 設(shè)定點(diǎn)速度

R1 電阻

T 占空因數(shù)

U_out 第二操縱變量

U_ZK 中間電路電壓

轉(zhuǎn)子位置角度