[发明专利]换向式电驱动装置和用于控制换向式电动机的方法

说明书

技术领域

本发明从根据独立权利要求分类的换向式电驱动装置和用于控制换向式电动机的方法出发。

背景技术

大电流换向式电驱动装置在当今的机动车中用于很多应用，例如用在电伺服转向装置中或者用在皮带传动的起动器中。为了控制换向，需要知道定子场和转子场之间的相对位置。当今的系统为了求得角位置而使用AMR和数字霍尔传感器的组合。DE 102006060808 A1描述了一种用于检测一可围绕转动轴线转动的部件的转动角的角度传感器，其具有可与可转动的部件同轴连接的发送器磁体(Gebermagnet)以及具有固定地设置在磁体的磁场的区域中的磁阻传感器元件和数字霍尔元件。由磁阻传感器元件的模拟信号与数字信号的组合可产生360度角度范围的角度信号。这样的系统能够检测发送器磁体的磁场的方向，但不能检测发送器磁体的磁场的振幅。发送器场(Geberfeld)的温度相关性和老化由于数字霍尔元件的较大迟滞而损害角度传感器的360度测量唯一确定性。

发明内容

与此相比，根据本发明的换向式电驱动装置具有许多优点。根据本发明，驱动装置具有处于电动机轴上的磁场发生器、特别是永磁体以及位置固定地位于磁场发生器对面的模拟霍尔传感器。控制装置具有存储器，在所述存储器中存储霍尔传感器经过轴转动一整周的校准数据。在驱动装置运行时，比较霍尔传感器的当前测量信号与校准数据。由此可以识别并且考虑与校准条件偏差的当前环境影响以及磁场发生器的磁场的老化。作为相对于数字霍尔传感器的另一优点，模拟霍尔传感器具有小得多的迟滞并且(因此)能够实现更好的角度分辨率。

磁场发生器优选是永磁体。然而以下实施方式同样是可能的：磁场发生器是软磁板，即由软磁材料制成的板，并且永磁体相对于电动机的定子如此位置固定地设置，使得作为磁场发生器的旋转的板产生对位置固定的永磁体的磁场的干扰，即产生干扰磁场。

根据本发明的装置的现在一般性描述的优选构型从作为磁场发生器的永磁体出发。一种优选的布置具有在其端侧上相对于轴中心对称的多极永磁体和处于轴中心旁的线性霍尔传感器。另一有利的布置具有相对于轴中心对称的多极永磁体和处于轴中心上的平面霍尔传感器。平面霍尔传感器同样提供与磁场的场强成比例的模拟信号并且能够实现附加的设计选择。

本发明的另一有利的构型具有相对于轴中心对称的多极永磁体、处于轴中心上的AMR传感器和处于轴中心旁的线性霍尔传感器。借助于AMR传感器可实现电动机的转子位置的360度唯一确定性。具有平面霍尔传感器的相应设计选择具有相对于轴中心对称的多极永磁体、处于轴中心上的AMR传感器和在轴向上或在侧向上位于AMR传感器旁的平面霍尔传感器。

基于所求得的转子位置来控制电动机的各绕组的电流对于本领域专业人员而言是已知的并且在此不进行讨论。仅仅描述本发明另外实现的可能性。根据本发明的用于控制换向式电动机的方法具有以下步骤：

a)借助于在预先确定的环境条件下经过轴转动一周检测以及存储借助霍尔传感器测量到的磁场发生器的磁场的校准霍尔信号来校准传感器装置。

这优选在制造驱动装置期间进行。校准霍尔信号用作在随后运行中重复测量的信号的参考。在运行时重复以下方法步骤。

b)通过霍尔传感器产生磁场发生器的当前磁场的当前霍尔信号。

所述测量在运行时并且(因此)在当前环境条件下进行。

c)比较所述霍尔信号与校准霍尔信号。

d)求得磁场发生器的当前磁场与在预先确定的环境条件下的磁场的偏差。磁场的差别由于校准时和运行时的不同环境条件以及通过永磁体的磁场的老化产生，其适于无论是轴上的还是相对于定子位置固地的永磁体的所有布置。

e)由霍尔信号和所求得的当前磁场的偏差来求得电动机的角位置。所求得的偏差可以实现来自霍尔信号的角位置的修正。

f)基于所求得的角位置的数据控制换向式电动机。

本发明的一种有利的构型提供：由所求得的偏差来求得永磁体的去磁化。优选在测量到的永磁体的磁场强度过小时产生指示信号。有利地，电动机具有AMR传感器并且所述AMR传感器的信号用于实现360度唯一确定性。通过考虑流过电动机的绕组的已知电流和永磁体磁场的已知场强，能够在校准时和/或在产生当前霍尔信号时补偿霍尔传感器的位置处的干扰磁场。

附图说明

根据附图说明本发明的实施例，附图中：

图1示出根据本发明的传感器装置的示意图；

图2以第二实施方式示出根据本发明的传感器装置的示意图；

图3以第三实施方式示出根据本发明的传感器装置的示意图；