用于确定旋转电机的转子的角位置的设备的制作方法

1.本发明涉及一种用于确定旋转电机的转子的角位置的设备和一种包括此类确定设备和此类旋转电机的组件。


背景技术：

2.例如，电机是由12v或48v甚至更高的额定电压供电的交流发电机或起动机-交流发电机。
3.此电机可以被集成到混合动力车辆或纯电动车辆，例如汽车。
4.为了控制此电机，需要知道机器的转子的角位置。为此，已知在使用多个霍尔效应传感器(hall-effect sensor)的三相同步机器的情况下，在应用如克拉克(clarke)或康科迪亚(concordia)变换等数学变换后，通过用于估计转子的位置的电路(例如经由控制回路)处理该机器的信号。此电路递送表示此转子位置的信号作为输出。然后此测量可以例如用于控制放置在此电机的定子与在车辆上用于储存电能的单元之间的逆变器/整流器，所述单元特别地是电池。
5.作为来自用于估计转子的位置的电路的输出获得的位置的准确性在很大程度上取决于由传感器递送的信号的准确性。这些传感器的磁性目标具有磁化轮廓，这些磁化轮廓可能在由这些传感器递送的信号中产生大量的奇次谐波。用于估计转子的位置的电路的输入中存在这些奇次谐波中的某些奇次谐波可能影响转子的角位置的准确性。因此机器的控制受到影响。
6.需要通过稳健地提高由用于估计转子的位置的电路接收的信号的质量来克服上述缺点。


技术实现要素：

7.本发明解决的一个主题在于满足这一需求，并且这是根据本发明的各方面之一，使用用于基于由多个位置传感器递送的信号确定旋转电机的转子的角位置的设备完成的，该设备包括：
8.用于特别地通过应用控制回路来估计该转子的位置的电路，此电路递送表示该转子的位置的信号作为输出，以及
9.用于对由位置传感器递送的信号所产生的信号的奇次谐波执行动态处理的至少一个电路，该用于执行动态处理的电路接收以下各项作为输入：
10.由位置传感器递送的信号所产生的信号，以及
11.表示该转子的位置的信号，
12.该用于执行动态处理的电路被配置成：
13.经由以下操作生成表示需要补偿的奇次谐波的相位和振幅的至少两个信号：
14.通过所述谐波下的并且与表示转子的位置的信号同相的参考信号同步解调由位置传感器递送的信号所产生的信号，该参考信号是基于表示转子的位置的信号生成的，以
及
15.低通滤波，
16.基于所述谐波下的与表示转子的位置的信号同相的参考信号并且使用特别地经由同步调制如此生成的表示相位和振幅的每个信号，重构所述谐波下的信号，以及
17.通过从由位置传感器递送的信号所产生的信号中减去由此重构的所述谐波下的信号来补偿所述谐波。
18.根据本发明，由位置传感器递送的信号所产生的信号中存在的奇次谐波被动态补偿，使得用于估计转子的位置的电路接收其中所讨论的谐波的振幅已经被补偿或大大降低的信号作为输入。这改善了表示转子的位置的信号的准确性，并且因此改善了使用该表示转子的位置的信号的任何其他控制机制的准确性。
19.这一改善是使用简单的解决方案获得的，该解决方案在应用控制回路的电路上游的确定设备中实施。此外，该解决方案的优势在于不需要过采样，并且不需要附加的下线标定。此外，该解决方案动态地运行，并且不仅仅是在稳态下动态地运行——其优势在于能够适应此谐波中随时间的变化，无论这种变化是由于温度还是老化导致的。
20.在本技术的上下文中，当信号的频率与所讨论的谐波的频率相同时，该信号被称为在所讨论的谐波下。
21.例如，表示转子位置的信号是相对于参考位置的角度的值。这可能是表征电气位置的角度或表征电机的转子的机械位置的角度的问题。
22.用于执行动态处理的电路被放置在用于特别地通过应用控制回路来估计转子的位置的电路上游。换句话说，用于执行动态处理的电路可以递送用于估计转子的位置的电路的输入作为输出。由这些位置传感器递送的这些信号所产生的信号(该信号被用于执行动态处理的电路作为输入接收)可以具有余弦分量和正弦分量，由这些传感器递送的信号例如已经由被配置成向所述信号应用允许系统、特别是三相系统被建模为两相系统的数学变换的电路处理。这一变换使用例如克拉克或康科迪亚矩阵。
23.在由这些位置传感器递送的这些信号所产生的信号包含这种分量的情况下，同步解调可以在于执行以下四个解调：
24.通过所述谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的该参考信号的余弦分量解调由这些传感器递送的这些信号所产生的信号的余弦分量，
25.通过所述谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的该参考信号的正弦分量解调由这些传感器递送的这些信号所产生的信号的余弦分量，
26.通过所述谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的该参考信号的正弦分量解调由这些传感器递送的这些信号所产生的信号的正弦分量，以及
27.通过所述谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的该参考信号的余弦分量解调由这些传感器递送的这些信号所产生的信号的正弦分量。
28.例如，这四个解调是同步解调。
29.表示需要补偿的该奇次谐波的相位和振幅的信号可以通过以下操作生成：向上述四个解调的两个结果的线性组合应用第一低通滤波器，并且向上述四个解调的另外两个结果的线性组合应用第二低通滤波器，该第一低通滤波器和该第二低通滤波器特别地完全相同。第一低通滤波器和第二低通滤波器的截止频率的选择可以允许定义需要补偿的谐波周
围的谱域。因此，根据所选择的带宽，不仅可以将所讨论的奇次谐波处理为单色频率，还可以处理此谐波周围的相对宽谱区。
30.更准确地说，第一低通滤波器可以处理以下各项的线性组合：
31.通过所述谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的该参考信号的余弦分量对由这些传感器递送的这些信号所产生的信号的余弦分量的解调，以及
32.通过所述谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的该参考信号的正弦分量对由这些传感器递送的这些信号所产生的信号的正弦分量的解调，
33.并且第二低通滤波器可以处理以下各项的线性组合：
34.通过所述谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的该参考信号的正弦分量对由这些传感器递送的这些信号所产生的信号的余弦分量的解调，以及
35.通过所述谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的该参考信号的余弦分量对由这些传感器递送的这些信号所产生的信号的正弦分量的解调。
36.在第一低通滤波器和第二低通滤波器中的每一个的上游执行的线性组合可以是加法或减法，这取决于需要补偿的奇谐波的次数。例如，每个低通滤波器都是二阶滤波器。这可能涉及二阶递归滤波器，但也可能是其他类型的滤波器。例如，第一低通滤波器和第二低通滤波器中的每一个的截止频率是50hz。然而，本发明不限于具有这样的值的截止频率或使用设定的截止频率，后者在适当的情况下可能根据转子的转速而变化。
37.本发明不限于在生成表示需要补偿的奇次谐波的相位和振幅的信号的此步骤中使用两个低通滤波器。例如，低通滤波器可能与解调一样多，这些低通滤波器中的每一个都被指派了一个解调的结果。因此可以使用四个低通滤波器，例如，这些低通滤波器都完全相同并且是2阶的，并且表示需要补偿的奇次谐波的相位和振幅的第一信号由这些低通滤波器中的两个的输出的线性组合产生，而表示需要补偿的奇次谐波的相位和振幅的第二信号由另外两个低通滤波器的输出的线性组合产生。
38.另外，本发明不限于表示需要补偿的奇次谐波的相位和振幅的两个信号。还可以向每个解调应用低通滤波器，并将这些低通滤波器中的每一个的输出用作表示需要补偿的奇次谐波的相位和振幅的信号，在这种情况下生成四个表示需要补偿的奇次谐波的相位和振幅的信号。
39.在上述所有情况下，并且当仅生成两个表示相位和需要补偿的奇次谐波的信号时，重构所述谐波下的信号可以包括执行以下四个调制的步骤：
40.通过表示需要补偿的该奇次谐波的相位和振幅的第一信号调制所述谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的该参考信号的余弦分量，
41.通过表示需要补偿的该奇次谐波的相位和振幅的第一信号调制所述谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的该参考信号的正弦分量，
42.通过表示需要补偿的该奇次谐波的相位和振幅的第二信号调制所述谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的该参考信号的正弦分量，以及
43.通过表示需要补偿的该奇次谐波的相位和振幅的第二信号调制所述谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的该参考信号的余弦分量。
44.在生成四个表示需要补偿的奇次谐波的相位和振幅的信号的情况下，重构可以通过以下操作执行：通过这四个代表性信号中的两个调制所述谐波下的并且与表示该转子的
位置的信号同相的该参考信号的正弦分量，以及通过其余两个代表性信号调制所述谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的该参考信号的余弦分量。
45.例如，这些调制中的每一个是同步调制。
46.重构所述谐波下的该信号可以进一步包括获得上述四个调制中的两个的结果的第一线性组合和上述四个调制中的另外两个的结果的第二线性组合的步骤。类似于关于生成表示需要补偿的谐波的相位和振幅的信号的步骤所提及的，每个上述线性组合可以是加法或减法，这取决于需要补偿的谐波的次数。
47.更准确地说，第一线性组合可以是以下各项的线性组合：
48.通过表示需要补偿的谐波的相位和振幅的第一信号对所述谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的该参考信号的正弦分量的调制，以及
49.通过表示需要补偿的谐波的相位和振幅的第二信号对所述谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的该参考信号的余弦分量的调制，
50.并且第二线性组合可以是以下各项的线性组合：
51.通过表示需要补偿的谐波的相位和振幅的第二信号对所述谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的该参考信号的正弦分量的调制，以及
52.通过表示需要补偿的谐波的相位和振幅的第一信号对所述谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的该参考信号的余弦分量的调制。
53.可以通过以下操作来补偿所述谐波：从由这些位置传感器递送的这些信号所产生的信号的余弦分量中减去该第一线性组合和该第二线性组合中的一个线性组合，特别是第二线性组合，以及从由这些位置传感器递送的这些信号所产生的信号的正弦分量中减去该第一线性组合和该第二线性组合中的另一个线性组合，特别是第一线性组合。在这些减法之后，这两个分量可以重新组合以形成用于执行动态处理的电路的输出信号。
54.在特定示例中，用于执行该奇次谐波的动态处理的电路可以进一步包括至少一个存储单元，该至少一个存储单元用于存储表示需要补偿的该奇次谐波的相位和振幅的信号的值，并且当该电机的转子的转速进入预定义的值范围内时，代表性信号不再用于重构所述谐波下的该信号，而使用在该转子的转速进入所述值范围内之前存储在该存储单元中的这些代表性信号的值来进行此重构。例如，预定义的值范围集中在某个速度，在该速度下需要补偿的奇次谐波可能使由位置传感器递送的信号所产生的信号的基波失真。在没有上述中断的情况下，用于执行动态处理的电路不仅补偿所述奇次谐波，还补偿基波，并且这将大大降低应用控制回路的电路的准确性。例如，此预定义的速度范围集中在高速度，这尤其取决于机器的磁极对数——例如，对于具有六对磁极和10khz采样频率的机器，该速度为16500rpm。
55.如上所述，可以连续补偿奇次谐波。作为变体，用于执行动态处理的电路仅在高于该电机的转子的阈值转速(例如高于转子的最低转速)时才补偿奇次谐波。在低于此最低转速(例如100rpm、200rpm、300rpm、400rpm、500rpm、600rpm或700rpm)的情况下，则根据此变体不对所述奇次谐波进行补偿。
56.当存在这种阈值转速时，用于执行动态处理的电路可以具有两个工作范围。第一工作范围对应于低于阈值速度的速度，并且特征在于不补偿所讨论的奇次谐波。例如，通过对上述第一线性组合和第二线性组合施加零增益来中和电路的操作。第二工作范围对应于
高于该阈值的速度。在此第二范围中，向上述第一线性组合和第二线性组合施加的增益可以等于1。在从第一操作模式转变到第二操作模式时可以实施过渡，并且在此过渡期间，向第一线性组合和第二线性组合施加的增益的值可以从0逐步转变或增加到1。例如，此过渡是通过向速度阈值检测信号应用低通滤波器而获得的，该滤波器例如是一阶滤波器。
57.由用于执行动态处理的电路补偿的谐波是例如5次谐波或7次谐波或11次谐波。在适当的情况下，该设备可以包括串联放置的至少两个用于执行动态处理的电路，这些电路中的一个电路补偿一个给定的奇次谐波，并且另一个谐波电路补偿另一个给定的奇次谐波。例如，一个电路处理5次谐波并且另一个电路处理7次谐波。在适当的情况下，另一个附加的电路处理11次谐波。
58.在适当的情况下，该设备进一步包括用于通过由位置传感器生成的每个信号的第一谐波的振幅执行动态归一化的电路，如于2019年12月20日由申请人在法国以申请号19 15288提交的专利申请中所描述的。
59.根据本发明各方面中的另一方面，本发明的另一个主题是一种组件，该组件包括：
60.旋转电机，该旋转电机用于驱动混合动力车辆或电动车辆，以及
61.用于控制此电机的设备，该设备包括如上定义的确定设备。
62.旋转电机是例如同步电机，例如三相同步电机或其定子绕组定义了双三相系统的同步电机。例如，定子绕组由导线或由彼此连接的导电条形成。
63.在上述全部内容中，转子可以是爪极转子。然后，此转子包括第一交错爪极和第二交错爪极，第一爪极定义一系列具有整体梯形形状的爪，每个爪向第二爪极轴向延伸，第二爪极定义一系列具有整体梯形形状的爪，每个爪向第一爪极轴向延伸。对于转子，可以在两个圆周连续的爪之间容纳永磁体。
64.作为变体，转子可以是除爪极转子以外的转子，例如包括层堆叠的转子或鼠笼式转子。
65.在上述全部内容中，转子可以包括任何数量的磁极对，例如六对或八对磁极。
66.在上述全部内容中，电机可以包括如空气或液体等流体流经的用于冷却定子的回路。这种液体可以是水或油。
67.转子可以由同一冷却回路或通过空气或如水或油等液体流经的另一冷却回路冷却。
68.旋转电机的标称电功率可以为4kw、8kw、15kw、25kw或更高。
69.此旋转电机可以由用于经由组件的逆变器/整流器储存电能的单元供电，该逆变器/整流器使得能够根据电机是作为电动机还是作为发电机操作来将电力输送到车辆的车载网络或从该网络接收电力。
70.用于储存电能的单元的额定电压可以是12v、48v或具有另一个值，例如高于300v的另一个值。
71.旋转电机可以进一步包括连接至车辆的动力传动系的其余部分的皮带轮或任何其他装置。例如，电机特别经由皮带连接至车辆的内燃机的曲轴。作为变体，电机以其他位置连接到动力传动系，例如就向车辆的车轮递送转矩而言连接在齿轮箱的输入端，就向车辆的车轮递送转矩而言连接在齿轮箱的输出端，就向车辆的车轮递送转矩而言连接在齿轮箱中，或者甚至连接在该动力传动系的前桥组件或后桥组件上。
72.旋转电机不一定是同步机器，其可以是异步机器。
73.根据本发明各方面中的另一方面，本发明的另一个主题是一种用于基于由多个位置传感器递送的信号确定旋转电机的转子的角位置的方法，其中，使用了如上定义的确定设备。
74.上面提及的全部或一些内容也适用于本发明的该另一方面。
75.例如，该确定方法被集成到用于控制电机的方法中，在该方法中，使用了如上确定的转子的角位置来控制电机扭矩和/或用于储存电能的单元的电流。
附图说明
76.通过阅读本发明的实施方式的一个非限制性示例的以下描述并且审查附图，将能更好地理解本发明，在附图中：
77.图1以轴向截面示意性地示出了本发明可以应用于的旋转电机的一个示例；
78.图2以立面示出了不同于图1的转子的转子类型；
79.图3示意性地示出了根据本发明的实施方式的一个非限制性示例的用于确定机器的转子的位置的设备；
80.图4详细地示意性示出了用于执行图3的动态处理的电路的实施方式的一个示例；
81.图5示意性地示出了用于执行图4的动态处理的电路的低通滤波器的一个实施例；
82.图6在第一曲线图中示出了：根据本发明的实施方式的一个示例的，在使用设备处理和不使用设备处理5次谐波的情况下，电机的转子的估计速度响应于给定速度设定值而随时间的变化，并且在第二曲线图中示出了：在相同速度设定点下，转子的实际角位置与处理和不处理奇次谐波时估计的位置之间的差异；以及
83.图7至图9示出了用于执行图4的动态处理的电路的其他变体。
具体实施方式
84.图1示出了多相旋转电机1，特别地用于机动车辆并且本发明可以应用于该多相旋转电机。
85.该旋转电机可以形成车辆的交流发电机或起动机-交流发电机。例如，该旋转电机可以通过具有12v或48v或高于300v的值的额定电压的电池，经由包括逆变器/整流器的电力电子设备9供电。
86.旋转电机1包括机箱2。在机箱2内部，该机箱进一步包括轴3、与轴3一起旋转的转子4和环绕转子4的定子5。转子4的旋转运动围绕轴线x发生。在该示例中，机箱2包括连接在一起的前端盖6和后端盖7。这些端盖6、7形状为空心，并且每个在中心承载着相应的滚珠轴承10、11，从而允许轴3被可旋转地安装。
87.在所讨论的示例中，皮带轮12被固定在轴3的前端，前端盖6的旁边，例如使用抵靠着该皮带轮的腔底部的螺母。该皮带轮12使得能够向轴3传送旋转运动，并且该皮带轮可以经由皮带连接至车辆的内燃机的曲轴。
88.此处轴3的后端带有属于换向器的滑环，并通过导线连接连接到绕组。属于刷架8的刷子被放置以便与滑环摩擦。
89.前端盖6和后端盖7可以进一步包括用于空气通过的基本横向孔，从而允许旋转电
机通过由转子4的前背面上(即前端盖6旁边)的前风扇13和转子的后背面上(即后端盖7旁边)的后风扇14的旋转产生的气流来冷却。
90.在实施例的该示例中，定子5包括采用层堆叠的形式的主体15，该堆叠包括插槽，例如半封闭或半开放插槽，这些插槽配有插槽绝缘体，从而能够安装定子的多相电气绕组。每个相包括绕组16，该绕组穿过主体15的插槽并在定子的主体的任一侧上，与所有相一起形成前端绕组和后端绕组。例如，使用覆盖有瓷漆的连续导线，或使用条形导电元件(如彼此连接的针)获得绕组16。例如，定子的电绕组是之后被采用的三相星形或三角形配置，其输出端被连接到电力电子设备9。
91.图1的转子4是爪极转子。该爪极转子包括两个爪极17。第一爪极17面向电力电子设备9，而第二爪极17面向皮带轮12。
92.爪极17中的每一个都包括在轴线x的任一侧上径向延伸的底部18，该爪极定义了一系列梯形整体形状的爪19。爪极17的每个爪都从位于底部18的径向外周的基座沿另一爪极的方向轴向延伸。
93.转子4在径向内部分20与爪19之间进一步包括缠绕在线圈绝缘体22上的线圈。
94.转子4还可以包括插入在转子的外周上的两个相邻爪19之间的永磁体(未示出)。作为变体，转子4可能没有这种永磁体。
95.转子4甚至可以不同于图1中所示的转子，其例如由层堆叠形成，如图2所示。
96.任何数量的磁极对(例如六对或八对)可以由转子4定义。
97.该机器进一步包括用于测量转子4的位置的传感器20，例如组合在同一塑料外壳中的三个霍尔效应传感器。例如，这些传感器位于机器的后端盖7中，并且这些传感器与和转子一起旋转的磁性目标相互作用。
98.由这些传感器20递送的测量结果被设备100用于确定转子4的角位置，现在将参考图3至图5来描述。
99.以已知的方式，设备100包括用于离散化由每个位置传感器20获取的信号的电路101。该电路101例如执行采样器/保持函数，然后是允许系统(在该示例中是三相系统)被建模为两相系统的数学变换。这一变换使用例如克拉克或康科迪亚矩阵。当位置传感器的数量不同于三时，可以使用其他变换。
100.该电路101的输出信号被递送到用于对该信号的奇次谐波执行动态处理的电路102。例如，这涉及是5次谐波或7次谐波或11次谐波。下面将描述该电路102。
101.由电路102输出的信号被输入到递送表示转子4的位置的信号作为输出的电路103中，该信号通过相对于该转子的参考位置测量的角度θ表示该位置，并且表示转子的转速，该转速对应于该角度的时间导数。在所描述的示例中，该角度对应于表征转子4的位置的电角度。此处该电路103采用控制回路以控制转子4的位置。
102.例如，电路103与以申请号19 15288提交的上述法国专利申请中所描述的电路完全相同。
103.图3中可以看出，用于执行动态处理的电路102还接收电路103的两个输出(即表示转子4的位置和该转子4的转速的信号)作为输入。
104.现在将描述用于处理奇次谐波的电路102的一个示例的操作。
105.首先通过电路102的框110在电机的转子4的转速(如由电路103估计)与阈值转速
(例如等于500rpm)之间进行比较。在低于该阈值速度的情况下，电路处于其操作被中和的第一工作范围内，如下所解释的，电路102的输出对应于其输入。
106.图4中通过两个比较器112和113示意性地示出了该比较。
107.在高于该阈值速度的情况下，电路102处于第二工作范围内。
108.处理奇次谐波实施以下步骤：
109.通过以下操作收集表示需要补偿的该奇次谐波的相位和振幅的两个信号：通过所述谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的参考信号同步解调由这些位置传感器递送的这些信号所产生的信号，此参考信号是基于表示该转子的位置的信号生成的，然后低通滤波，
110.基于所述谐波下的与表示该转子的位置的信号同相的该参考信号，使用由此生成的表示相位和振幅的每个信号，重构所述谐波下的信号，以及
111.通过从由这些位置传感器递送的这些信号所产生的信号中减去由此重构的所述谐波下的信号来补偿所述谐波。
112.更准确地说，在图4的示例中，接收由电路103估计的电机的转子4的旋转角度作为输入的框120生成该谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的参考信号。为此，此信号向此角度施加增益121，该增益是对应于需要补偿的谐波的排序的奇整数，例如五、七或十一。
113.然后生成余弦分量122和正弦分量123，该余弦分量的频率对应于该谐波并且与表示该转子的位置的信号同相，该正弦分量的频率对应于该谐波并且与表示该转子的位置的信号同相。
114.另一个框130接收由电路101输出的信号作为输入，该信号对应于由传感器递送的信号所产生的信号，并递送此信号的余弦分量131和正弦分量132作为输出。
115.然后，这些框120和130的输出被递送到框140，该框执行生成表示需要补偿的奇次谐波的振幅和相位的两个信号的步骤。
116.此处此框140实施四个同步解调，即：
117.通过所述谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的该参考信号的余弦分量122同步解调余弦分量131，
118.通过所述谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的该参考信号的正弦分量123同步解调余弦分量131，
119.通过所述谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的该参考信号的正弦分量123同步解调正弦分量132，以及
120.通过所述谐波下的并且与表示该转子的位置的信号同相的该参考信号的余弦分量122同步解调正弦分量132。
121.图3中可以看出，向由通过所述谐波下的并且与表示转子的位置的信号同相的参考信号的余弦分量122同步解调余弦分量131所产生的信号施加例如等于1或-1的增益142，并且向由通过所述谐波下的并且与表示转子的位置的信号同相的参考信号的正弦分量123同步解调余弦分量131所产生的信号施加也可以等于1或-1的增益143。这些增益的值取决于需要补偿的谐波的次数的值。例如对于5次谐波，增益142等于-1并且增益143等于1。
122.存在加法器144和145，加法器144接收以下各项作为输入：
123.通过所述谐波下的并且与表示转子的位置的信号同相的参考信号的正弦分量123同步解调正弦分量132的结果，以及
124.增益142输出的信号，
125.并且加法器145接收以下各项作为输入：
126.通过所述谐波下的并且与表示转子的位置的信号同相的参考信号的余弦分量122同步解调正弦分量132的结果，以及
127.增益143输出的信号。
128.然后，由加法器144输出的信号被递送到第一低通滤波器146，并且由加法器145输出的信号被递送到第二低通滤波器147。这两个低通滤波器146和147例如完全相同并且都是二阶滤波器。例如，这些滤波器中的每一个的截止频率等于50hz。例如，这些滤波器采用图5中所示的形式。
129.然后收集了以下：
130.作为第一滤波器146的输出，与表示需要补偿的奇次谐波的相位和振幅的第一信号相对应的信号148，以及
131.作为第二滤波器147的输出，与表示需要补偿的奇次谐波的相位和振幅的第二信号相对应的信号149。
132.现在将再次参考图4，给出重构需要补偿的奇次谐波下的信号的示例的描述。框150执行以下四个调制：
133.通过第一代表性信号148同步调制所述谐波下的并且与表示转子的位置的信号同相的参考信号的余弦分量122，
134.通过第一代表性信号148同步调制所述谐波下的并且与表示转子的位置的信号同相的参考信号的正弦分量123，
135.通过第二代表性信号149同步调制所述谐波下的并且与表示转子的位置的信号同相的参考信号的正弦分量123，以及
136.通过第二代表性信号149同步调制所述谐波下的并且与表示转子的位置的信号同相的参考信号的余弦分量122。
137.类似于参考框140所描述的内容，图3中可以看出，向由通过第二代表性信号149调制所述谐波下的并且与表示转子的位置的信号同相的参考信号的余弦分量122所产生的信号施加例如等于1或-1的增益152，并且向由通过第一代表性信号148同步调制所述谐波下的并且与表示转子的位置的信号同相的参考信号的余弦分量122所产生的信号施加也可以等于1或-1的增益153。这些增益的值取决于需要补偿的谐波的次数的值。对于5次谐波，增益152例如等于1并且增益153等于-1。
138.然后，此框140经由加法器155产生增益152的输出和通过第一代表性信号148同步调制所述谐波下的并且与表示转子的位置的信号同相的参考信号的正弦分量123所产生的信号的第一线性组合，并且经由加法器156产生增益153的输出和通过第二代表性信号149同步调制所述谐波下的并且与表示转子的位置的信号同相的参考信号的正弦分量123所产生的信号的第二线性组合。
139.由此生成了需要补偿的谐波下的正弦和余弦两个信号的两个相位和增益分量。
140.框110在114处确定要向加法器155的输出和加法器156的输出施加增益159的值。
此增益159的值取决于电路102所位于的工作范围。
141.当电路102处于第一工作范围内时，增益159的值可以为零，以便中和所讨论的奇次谐波的处理。当电路102处于第二工作范围内时，增益159的值可以等于1。
142.可以为第一工作范围与第二工作范围之间的过渡做准备，例如增益值159从0逐步转变到1。
143.在施加增益159之后，经由运算器160从正弦分量132中减去第一线性组合，并且经由运算器161从余弦分量131中减去第二线性组合。
144.然后这两个分量被重新组合以从框150获得其奇次谐波被认为已被补偿的信号165作为输出。
145.现在将参考图6描述在需要补偿5次谐波的情况下强调本发明的效果的示例。
146.曲线200对应于在没有根据本发明的用于执行动态处理的电路102的情况下电路103将提供的转子的转速，并且曲线201对应于当刚刚描述的电路102被放置在电路103上游时电路103输出的此转速。
147.曲线203对应于在没有根据本发明的用于执行动态处理的电路102的情况下电路103将提供的转子位置设定点与此转子4的位置之间的误差，并且曲线204对应于当刚刚描述的电路102被放置在电路103上游时的相同误差。
148.本发明不限于刚刚已经描述的示例。
149.用于执行动态处理的电路102可能连续补偿所讨论的奇次谐波，那么没有阈值速度。
150.图7至图9示出了本发明的实施方式的又其他示例。
151.图7的示例与参考图4描述的示例的不同之处在于框140中的低通滤波器的数量。尽管表示需要补偿的奇次谐波的相位和振幅的两个信号148和149仍然作为此框140的输出生成，但此处提供了四个低通滤波器180，这些低通滤波器180中的每一个处理参考图4描述的四个解调中的一个的结果。两个低通滤波器180的输出线性组合以形成表示所述谐波的相位和振幅的第一信号148，并且另外两个低通滤波器180的输出线性组合以形成第二代表性信号149。
152.图8的示例与参考图7描述的示例的不同之处在于作为框140的输出被递送的表示所述奇次谐波的相位和振幅的信号的数量。此处低通滤波器180的输出没有线性组合，并且在施加增益181之后，每个输出形成一个表示需要补偿的奇次谐波的相位和振幅的信号182。然后这些代表性信号182中的每一个由框150用于执行四个调制，类似于参考图4所描述的内容。例如，这些代表性信号182中的一个与所述谐波下的并且与表示转子的位置的信号同相的参考信号的正弦分量123组合，这些代表性信号182中的另一个与所述谐波下的并且与表示转子的位置的信号同相的参考信号的正弦分量123组合，这些代表性信号182中的另一个与所述谐波下的并且与表示转子的位置的信号同相的参考信号的余弦分量122组合，并且这些代表性信号182中的最后另一个与所述谐波下的并且与表示转子的位置的信号同相的参考信号的余弦分量122组合。
153.图9的示例与参考图4描述的示例的不同之处在于插入在图4的电路102的框140与框150之间的框170以及框110的对应修改。框170包括两个存储单元171和172以及两个多路复用器173和174。此框允许当电路102检测到转子的转速已进入预定义的速度范围时修改
所讨论的奇次谐波的补偿。此处该预定义的速度范围集中在某个速度，在该速度下此谐波使基波失真，例如，16500rpm的速度。
154.如图9中可以看出，每个存储单元171、172插入在框140的输出与多路复用器的一个输入之间，该多路复用器的另一个输入直接连接到框140的输出。
155.当转子的转速超出预定义的速度范围时，每个存储单元171、172存储由对应框140输出的信号的值，并且这些值作为输入递送到多路复用器173、174并用作框150中的第一代表性信号148和第二代表性信号149。当电机的转子4的转速进入预定义的值范围时，框110向存储单元171、172发送不再存储由框140输出的对应信号的值的指令，并修改多路复用器173、174的配置，使得：
156.由框140输出的信号不再传输到框150，
157.存储在存储单元171、172中的值被传输到框150并用于重构所述谐波下的信号并因此补偿此谐波。
158.当框110检测到转子4的速度已离开预定义的速度范围时，多路复用器173和174的配置再次被修改，使得由框140输出的信号再次被传输到框150。此外，由框140输出的这些信号的值被再次存储在对应存储单元171、172中。
159.刚才参考图9描述的框170也可以存在于图7和图8的示例中。

技术特征：
1.一种基于由多个位置传感器(20)递送的信号确定旋转电机的转子(4)的角位置的设备(100)，所述设备包括：用于特别地通过应用控制回路来估计所述转子的位置的电路(103)，所述电路(103)递送表示所述转子的位置的信号作为输出，以及用于对由所述位置传感器(20)递送的所述信号所产生的信号的奇次谐波执行动态处理的至少一个电路(102)，该用于执行动态处理的电路接收以下各项作为输入：由所述位置传感器(20)递送的所述信号所产生的信号，以及表示所述转子的位置的信号，该用于执行动态处理的电路(102)被放置在用于估计所述转子的位置的电路(103)上游，并且该用于执行动态处理的电路(102)被配置成：经由以下操作生成表示需要补偿的所述奇次谐波的相位和振幅的至少两个信号(148，149)：通过所述谐波下的并且与表示所述转子的位置的信号同相的参考信号同步解调由所述位置传感器(20)递送的所述信号所产生的信号，所述参考信号是基于表示所述转子的位置的信号生成的，以及低通滤波，基于所述谐波下的与表示所述转子的位置的信号同相的所述参考信号，并且使用特别地经由同步调制如此生成的表示相位和振幅的信号(148，149)，重构所述谐波下的信号，以及通过从由所述位置传感器(20)递送的所述信号所产生的信号中减去如此重构的所述谐波下的信号来补偿所述谐波。2.如权利要求1所述的设备，其中，用于执行动态处理的电路(102)仅在高于所述电机的所述转子(4)的阈值速度时才处理所述谐波。3.如权利要求2所述的设备，其中，用于执行动态处理的电路(102)包括两个工作范围：第一工作范围和第二工作范围，所述第一工作范围对应于低于所述阈值速度的速度，其特征在于不补偿所述谐波；所述第二工作范围对应于高于所述阈值速度的速度，在从所述第一操作模式转变到所述第二操作模式时实施过渡。4.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，由所述位置传感器(20)递送的所述信号所产生的信号具有余弦分量(131)和正弦分量(132)，并且其中，所述同步解调在于执行以下四个解调：通过所述谐波下的并且与表示所述转子的位置的信号同相的所述参考信号的余弦分量(122)解调余弦分量(131)，通过所述谐波下的并且与表示所述转子的位置的信号同相的所述参考信号的正弦分量(123)解调余弦分量(131)，通过所述谐波下的并且与表示所述转子的位置的信号同相的所述参考信号的正弦分量(123)解调正弦分量(132)，以及通过所述谐波下的并且与表示所述转子的位置的信号同相的所述参考信号的余弦分量(122)解调正弦分量(132)。5.如权利要求4所述的设备，其中，表示需要补偿的所述谐波的相位和振幅的信号
(148，149)通过以下操作生成：向上述四个解调的两个结果的线性组合应用第一低通滤波器(146)，并且向上述四个解调的另外两个结果的线性组合应用第二低通滤波器(147)，所述第一低通滤波器和所述第二低通滤波器(146，147)特别是相同的。6.如权利要求4或5所述的设备，其中，重构所述谐波下的信号包括执行以下四个调制的步骤：通过表示需要补偿的所述谐波的相位和振幅的第一信号(148)调制所述谐波下的并且与表示所述转子的位置的信号同相的所述参考信号的余弦分量(122)，通过表示需要补偿的所述谐波的相位和振幅的所述第一信号(148)调制所述谐波下的并且与表示所述转子的位置的信号同相的所述参考信号的正弦分量(123)，通过表示需要补偿的所述谐波的相位和振幅的第二信号(149)调制所述谐波下的并且与表示所述转子的位置的信号同相的所述参考信号的正弦分量(123)，以及通过表示需要补偿的所述谐波的相位和振幅的所述第二信号(149)调制所述谐波下的并且与表示所述转子的位置的信号同相的所述参考信号的余弦分量(122)。7.如权利要求6所述的设备，其中，重构所述谐波下的信号包括获得上述四个调制中的两个的结果的第一线性组合和上述四个调制中的另外两个的结果的第二线性组合的步骤。8.如权利要求7所述的设备，其中，通过以下方式来补偿所述谐波：从由所述位置传感器(20)递送的所述信号所产生的信号的余弦分量(131)中减去所述第一线性组合和所述第二线性组合中的一个线性组合，以及从由所述位置传感器(20)递送的所述信号所产生的信号的正弦分量(132)中减去所述第一线性组合和所述第二线性组合中的另一个线性组合。9.如前述权利要求中任一项所述的设备，其中，用于对所述奇次谐波执行动态处理的电路(102)包括存储单元(171，172)，所述存储单元用于存储表示需要补偿的所述奇次谐波的相位和振幅的信号(148，149)的值，并且当所述电机的所述转子的转速进入预定义的值范围内时，使用在所述转子的所述转速进入所述值范围之前存储在所述存储单元中的这些代表性信号的值，重构所述谐波下的信号。10.一种组件，包括：用于驱动混合动力车辆或电动车辆的旋转电机，以及用于控制该电机的设备，所述设备包括如前述权利要求中任一项所述的确定设备(100)。11.一种基于由多个位置传感器递送的信号确定旋转电机的转子(4)的角位置的方法，其中，使用了如权利要求1至9中任一项所述的确定设备或如权利要求10所述的组件的确定设备。

技术总结
一种基于由多个位置传感器(20)递送的信号确定旋转电机的转子(4)的角位置的设备(100)，所述设备包括：应用控制回路来估计所述转子的位置并且递送表示所述转子的位置的信号作为输出的电路(103)；以及用于对由所述位置传感器(20)递送的所述信号所产生的信号的奇次谐波执行动态处理的至少一个电路(102)。奇次谐波执行动态处理的至少一个电路(102)。奇次谐波执行动态处理的至少一个电路(102)。


技术研发人员：L
受保护的技术使用者：法雷奥电机设备公司
技术研发日：2021.10.04
技术公布日：2023/7/7