(57)【要約】【課題】  ロータ位置の検出方法の測定精度を高めることにある。【解決手段】    この発明は、電圧パルスをステータの個別相巻線に加えることによって得られる電気的測定パルスを評価する、この場合にはロータ位置に依存するステータ鉄心の飽和により生じた相巻線のインダクタンスの変化が二つの測定パルスの電流量の差を計算することによって電流の対向方向に決定され、そして相巻線の数によって予め決定される角度値が電流量の差と連動されていることによって、静止する或いはゆっくりと回転する同期電動機のロータ位置を検出する方法に関する。  この方法の測定精度を向上させるために、この発明は、第一測定パルスＩmessl の前にバイアスパルスＩVormが第一測定パルスＩmessl と比べて反対に設定された極性を備えて発生され、この際に関連した電圧パルスＵVormと−Ｕmessl の切換え時間ｔ1 が同じであり、そしてそれぞれ第一の適切な相巻線（Ｕ，Ｖ，Ｗ）に発生された測定パルスＩmessl は同じ相巻線（Ｕ，Ｖ，Ｗ）におけるバイアスパルスとして作用することを提供する。
2007511190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電圧パルスをステータの個別相巻線に加えることによって得られる電気的測定パルスを評価する、この場合にはロータ位置に依存するステータ鉄心の飽和により生じた相巻線のインダクタンスの変化が二つの測定パルスの電流量の差を計算することによって電流の対向方向に決定され、そして相巻線の数によって予め決定される角度値が電流量の差と連動されていることによって、静止する或いはゆっくりと回転する同期電動機のロータ位置を検出する方法において、第一測定パルスＩmessl の前にバイアスパルスＩVormが第一測定パルスＩmessl と比べて反対に設定された極性を備えて発生され、この際に関連した電圧パルスＵVormと−Ｕmessl の切換え時間ｔ1 が同じであり、そしてそれぞれ第一の適切な相巻線（Ｕ，Ｖ，Ｗ）に発生された測定パルスＩmessl は同じ相巻線（Ｕ，Ｖ，Ｗ）におけるバイアスパルスとして作用することを特徴とする方法。
【請求項２】
測定パルスＩmessの評価の際には、電流量差ΔＩに関連した角度値を決定した角度オフセット値が加えられて、そのように形成された値対が基準特性曲線と比較されて、この際に比較結果の２乗の総和が形成されて、関連した角度オフセット値と一緒にメモリーにおいて取り出され、それにより総和の最小値が算出され、関連した角度オフセット値φStart が測定されたロータ位置として伝達されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
角度オフセット値は、算出された電流量差の徴候の評価によって決定される角度範囲に限定されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
複数の評価周期は相前後して角度値の間の僅かになる間隔で実施されることを特徴とする請求項２或いは請求項３に記載の方法。
【請求項５】
一つ或いは複数の補償パルスＵkompはバイアスパルスＩVorm並びに測定パルスＩmessの電流降下勾配を増加するように発生されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
測定パルスＩmessを発生するために一定時間ｔ1 の二つ或いは多数の相巻線は定義された電位と接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
測定パルスＩmessを発生するために星形回路を備えるエンジンでは一つ或いは複数の相巻線と一定時間ｔ1 の星形点は定義された電位と接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
一定時間ｔ1 は測定パルスＩmessを発生するために必要とされて相巻線に当接すした電圧Ｕmessに依存して選択されることを特徴とする請求項６或いは７に記載の方法。
【請求項９】
一定時間ｔ1 は同期電動機１の温度に依存して選択されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
一定時間ｔ1 は、測定パルスＩmessの所望の電流振幅が得られるまで、徐々に長く延長されることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
すべての測定パルスＩmessの電流振幅が唯一の測定手段によって検出されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
同期電動機１には電流測定手段が関連され、この電流測定手段によりすべての測定パルスＩmessの電流振幅が検出されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
ロータ位置の変更が測定パルスＩmessのモーメントの反動に基づいて測定されて、その測定に依存して電流量の差に関連した角度値が適切に修正されることを特徴とする請求項５乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
基準特性曲線が検出された電流量の差に適合されることを特徴とする請求項２乃至１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
相巻線に印加した電圧が電圧パルスＵmessの切換え時間ｔ1 中に監視されて、所定公差からの偏向の際に測定パルスＩmessが繰り返されることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
電圧パルスＵmessの切換え時間ｔ1 中に電流振幅Ｉmessが監視されて、所定公差からの偏向の際に測定パルスＩmessが繰り返されることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
比較結果の２乗の総和の最小値はロータ位置の検出の品質の基準として使用されることを特徴とする請求項２乃至１６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電圧パルスをステータの個別相巻線に加えることによって得られる電気的測定パルスを評価する、この場合にはロータ位置に依存するステータ鉄心の飽和により生じた相巻線のインダクタンスの変化が二つの測定パルスの電流量の差を計算することによって電流の対向方向に決定され、そして相巻線の数によって予め決定される角度値が電流量の差と連動されていることによって、静止する或いはゆっくりと回転する同期電動機のロータ位置を検出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の方法は、例えば「ロータ角度検出方法と装置」の名称をもつ米国特許第６１７２４９８号明細書（特許文献１）から知られている。公知の方法の実施の場合には、ステータの個別相巻線には反対に設定された極性の測定パルスが印加されて、その振幅から差値が形成され、一般的ロータ位置を決定し、引き続いて修正値を決定するために使用され、その修正値により一般的ロータ位置が修正される。
【０００３】
この方法における欠点は、ステータ鉄心の測定パルスにより起因された残留磁力がそれぞれに次の測定パルスに影響させるので、初期ロータ位置が十分に正確に検出されないから、方法の測定精度が著しく損なわれることである。
【特許文献１】米国特許第６１７２４９８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明の課題は、前記種類の方法の測定精度を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、この発明によると、第一測定パルスの前にバイアスパルスが第一測定パルスと比べて反対に設定された極性を備えて発生され、この際に関連した電圧パルスとの切換え時間が同じであり、そしてそれぞれ第一の適切な相巻線に発生された測定パルスは同じ相巻線におけるバイアスパルスとして作用することによって解決される。
【０００６】
この発明による方法の好ましい態様では、測定パルスの評価の際に電流量差に関連した角度値を決定した角度オフセット値が加えられ、そのように形成された値対が基準特性曲線と比較して、この場合に比較結果の２乗の総和が形成されて、関連した角度オフセット値と一緒にメモリーにおいて記憶され、それにより総和の最小値が検出され、関連した角度オフセット値が測定されたロータ位置として出力される。この措置によって検出されたロータ位置の精度の更なる向上が基準機械の特性を正確に表現する基準特性曲線の評価によって得られる。
【０００７】
この発明の他の好ましい態様は、角度オフセット値が、検出された電流量差の徴候によって決定される角度範囲に限定されていることを企図されている。この措置によって評価速度の上昇或いは必要とする算出出力の減少が期待すべき成果の予定選択によって達成される。
【０００８】
評価速度の上昇或いは必要とする算出出力の減少を検出すべきロータ位置の分析の反復改良によって達成するために、この発明は、複数の評価周期が相前後して角度オフセット値の間の僅かになる間隔により実施されることを企図する。
【０００９】
作用電流の減少によってロータ位置における測定パルスのモーメントの反動を最小化させて測定時間を減少させるために、別の発明の特徴事項によると、一つ或いは複数の補償パルスがバイアスパルス並びに測定パルスの電流降下勾配を増加するために発生されることが企図されている。
【００１０】
この場合に、特に測定パルスを発生させるために、二つ或いは複数の相巻線が確認された時間に定義された電位と接続されている、或いは特に星形回路をもつエンジンでは一つ或いは複数の相巻線と一定時間ｔ1 の星形点は定義された電位と接続されている。補助的角度値における別の測定点の得ることによって、測定精度の本質的改良が達成される。補助的角度値によって種々のインダクタンスと抵抗が適切な回路構成のために明らかになるので、測定パルスのスイッチオン期間が適合され、検出された電流値差がスケールファクターで倍増される。
【００１１】
利用する電流測定範囲の最適利用によってロータ位置検出の精度を高めるために、この発明は、一定時間が測定パルスの発生のために必要とする相巻線に印加された電圧に依存して選定されることを企図する。補助的に一定時間が同期電動機の温度に依存して選定され得る。この措置によって検出されたロータ位置の精度の更なる向上が温度影響下で相巻線の抵抗変更の補償によって達成される。
【００１２】
電圧及び温度又はそのいずれか一方の測定ができないならば、利用する電流測定範囲の最適利用によるロータ位置検出の精度の更なる向上は、一定時間が段階的に、測定パルスの所望の電流振幅が得られるまで、長く延長されることによって達成される。
【００１３】
この発明による方法の他の特に価格適切な実施可能な態様では、すべての測定パルスの電流振幅が唯一の測定手段によって検出される。差発生の際の測定オフセットの省略並びに複数のセンサーの使用の際のスケールミスの省略によってロータ位置検出の精度が向上される。ロータ位置検出のために最適な電流測定範囲を選択するために、一つの補助的センサーのみが必要である。
【００１４】
選択的にすべての測定パルスの電流振幅が同期電動機に関連されている電流測定装置によって検出されるので、補助的センサーが必要とされない。
【００１５】
測定中に測定されたロータ位置変更の考慮による検出されたロータ位置の精度をさらに向上させるために、この発明対象の好ましい態様は、ロータ位置の変更が測定パルスのモーメントの反動に基づいて測定されて、その測定に依存して電流量差に関連した角度値が適切に修正されることを企図する。
【００１６】
この発明による方法の別の好ましい態様は、基準特性曲線が検出された電流量差に適合されることを企図する。これによって仕上げにおける連続制御を補償するために同期電動機の特性への基準特性曲線の適合が行われる。
【００１７】
この発明の他の好ましい態様によると、相巻線に印加された電圧は測定パルス中に監視されて、測定パルスの所定公差からの偏向の際に繰り返される。この措置によって電圧中断により変造された全測定パルスが拒否される。
【００１８】
この発明による方法の他の好ましい態様では、測定パルスのスイッチオン期間中にその電流振幅が監視されて、測定パルスの所定公差からの偏向の際に繰り返されることが企図されている。この措置によって公差の外部に位置する全測定パルスが拒否される。
【００１９】
最終的に、別の発明の特徴事項は、比較結果の２乗の総和の最小がロータ位置の検出の品質の基準として使用されることを企図する。この措置によって全ロータ位置値が拒否されて、その基礎としている電流量差が取り出された基準特性曲線から偏向し過ぎる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
この発明の更なる説明のために、図面を参照して、この発明による方法の実施態様はロータ位置を検出するように概略具体的に説明される。
【実施例】
【００２１】
図１では参照符号１により同期電動機が示され、参照符号２により同期機１に関連した制御電子ユニットが示される。作動電子ユニット２は実質的に作動ソフトウエアモジュール３及び出力端ステージ４を包含し、その出力信号或いは電圧信号Ｕu ，Ｕv とＵw は同期機１の相巻線Ｕ，Ｖ，Ｗに印加される。作動ソフトウエアモジュール３は同期機１のロータ位置を決定する経過を制御する制御モジュール５及び同期機１のロータ位置における変化を表示する相対的ロータ位置の出力信号Δφを導くロータ位置検出装置６から成る。制御モジュール５は測定値検出装置８、評価モジュール９、同期機１の基準特性曲線が記憶されるメモリー１０並びに出力信号がロータ位置検出装置６に送られるインタフェース１１から成る。測定値検出装置８は基本的にテストパルス発電機１２、テストパルス発電機１２の下流に接続されたＰＷＭユニット１３、測定装置１４並びに測定値メモリー１５から成る。
【００２２】
次のテストにおいて図１に図示された回路配列の機能態様が詳細に説明される：
同期電動機１が静止状態にあり、この際にまず最初に相巻線Ｕにおける電流量差の測定が実施されると仮定される。この場合に、相巻線Ｕには第一電位が印加され、一方、相巻線ＶとＷには第二電位が印加される。そのように発生する電圧のスイッチオン時間はテストパルス発電機１２によって一定に設定されている。ＰＷＭユニット１３は、所望の電圧パルスが相巻線Ｕ，Ｖ，Ｗに印加されるように、出力端ステージ４を作動するから、テストパルス発電機１２の要件に変換する。電圧パルスＵVormの印加によって相巻線Ｕには電流パルスＩVormが生じ（図２を参照）、その電流パルスはバイアスパルスとして用いられ、ステータ鉄芯内に定義された残留磁化或いは残存をもたらす。電流降下を加速するために、テストパルス発電機１２からより短いスイッチオン時間ｔ2 と逆の極性の補償電圧パルス−Ｕkompが発生される。補償パルス−Ｕkompには待ち時間ｔ0 が継続され、その間に電流が零に減衰される。次の工程として、テストパルス発電機１２から先行補償パルス−Ｕkompに対応する極性を備える電圧パルスＵmessl が発生され、そのスイッチオン時間は予備磁化パルスＩVormを発生させる電圧パルスＵVormのスイッチオン時間ｔ1 に対応して、一方の第一電流パルスＩmessl を発生させ、その量振幅が測定装置１４内の電圧パルス−Ｕmessl の終了に決定される。補償電圧パルスＵkompは再び電流降下のために使用される。引き続いて、同じ形式において逆極性を備える第二電流パルスＩmess2 が発生され、その量振幅は同様に測定装置１４によって検出される。検出された量振幅から測定装置１４には電流量差ΔＩU が形成され、その電流量差は関連した角度値により測定値メモリー１５に記憶される。前記測定作用は相巻線ＶとＷのためにも繰り返される。
【００２３】
次の工程において、電流量差ΔＩと関連した角度値とから形成された値対はその値がメモリー１０に記憶された基準特性曲線と比較されるために、評価モジュール９に供給される。図３において図示されるように、この値対は基準特性曲線に対する偏向が最小になるように、適した角度オフセット値φStart だけ移動される。このために、特に最小のミス２乗のそれ自体公知の方法は使用される。この角度オフセット値φStart はインタフェース１１を介してエンジン位置検出ユニット６に伝達され、この検出ユニットから同期電動機１の始動角度として利用される。同期電動機１の運転のために、エンジン位置検出ユニット６からロータ位置変更Δφは連続的に始動角度φStart に印加する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】一般的方法を具体化する装置を示すブロック線図を示す。
【図２】この発明の方法の好ましい実施例において理想化された個別測定の電圧パルスと電流パルスを示す依存Ｕ，Ｉ＝ｆ（ｔ）の線図を示す。
【図３】測定パルスの評価を図示する線図を示す。
【符号の説明】
【００２５】
１．．．．同期電動機
２．．．．評価電子ユニット
３．．．．作動ソフトウエアモジュール
４．．．．出力端ステージ
５．．．．制御モジュール
６．．．．ロータ位置検出装置
７．．．．ロータ位置センサー
８．．．．測定値検出モジュール
９．．．．評価モジュール
１０．．．．メモリー
１１．．．．インタフェース
１２．．．．テストパルス発電機
１３．．．．ＰＷＭユニット
１４．．．．測定装置
１５．．．．測定値メモリー
【図１】
2007511190.tif 000003
【図２】
2007511190.tif 000004
【図３】
2007511190.tif 000005
【国際調査報告】
2007511190.tif 000006
2007511190.tif 000007
2007511190.tif 000008
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