用于调整定位系统的执行器部件的方法和装置及存储介质制造方法及图纸

提出一种用于调整定位系统(100)的执行器(300)的方法。该定位系统(100)具有与执行器(300)耦合的电子换相的执行器驱动器(200)，其中执行器驱动器(200)具有永磁性转子(210)，其中转子(210)具有沿转子(210)的极轴线(290)延伸的第一轴(212)。执行器驱动器(200)还具有电子换相的定子(230)，其中定子(230)可以以空间相量(260)激励，其中空间相量(260)具有电相位和幅值，其中空间相量(260)绕过差值相位而关于转子(210)的第一轴(212)对齐。为了在即使没有传感器来确定转子(210)的第一轴(212)的位置的情况下能够驱使到执行器的预定位置，借此提供方法的以下步骤：设定空间相量(260)的差值相位为工作差值相位，设定幅值为工作幅值。其中，以如下方式设定工作差值相位和工作幅值：工作差值相位小于45°，以及在转子(210)处生成转矩适于开始运转到执行器(300)的预定位置。本发明专利技术进一步关于一种用于调整定位系统(100)的执行器(300)的装置以及一种包含程序代码的计算机程序产品，当该程序代码由数据处理单元运行时，实现根据本发明专利技术的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
无刷电动机可以用来控制机械的执行器。一个例子是使用无刷直流马达(BLDC)或电子换相的执行器驱动器，这将会比传统的机械换相的DC马达更有优势。这包括，例如改进的EMC性能，降低的摩擦，减少的安装空间和减轻的重量。一般来说，此类马达通过齿轮机构连接到实际的控制元件或执行器部件。通常，为了给BLDC马达换相，需要在任意时刻的关于其转子位置的信息。为此，经常通过转子位置传感器在马达轴处对转子位置进行直接测量。可选地，借助于马达和控制元件或执行器部件之间的机械耦合，转子位置也可以通过执行器部件上的位置传感器而被间接确定。例如在DE102011005566A1中描述了这样的定位系统。
技术实现思路
本专利技术是基于这样一种认知：需要在即使没有转子位置的连续确定时，也能对由BLDC马达驱动的执行器部件进行可靠和精确地调节。这样一来，定位系统中昂贵的传感器可以被省略，这种定位系统所需的安装空间也会减小。同时也需要创建一种定位系统，其中尽管设置了用于确定转子位置的传感器，但是系统也可以甚至在位置确定失效时对执行器部件进行可靠和精确的调节。这样的话，例如，或许需要在失去位置信息时，将执行器部件永久和可靠地移动到任意的位置。同样，也可能需要在失去位置信息后，只是将执行器部件移动到应急位置，其中，很可能地，只有通过克服反力例如弹簧力才能达到应急位置。专利技术的有益效果根据独立权利要求的本专利技术的主题可以满足这些需求。在从属权利要求中，描述了本专利技术的优选实施例和改进方案。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于调节定位系统执行器部件的方法，其允许经由电子换相的执行器驱动器或者无刷DC马达驱动的执行器部件，甚至在没有转子位置的连续确定时，都可以被可靠和精确地调节。其实现方式为：定位系统包括与执行器部件耦合的电换相的执行器驱动器或者无刷DC马达，其中执行器驱动器包括具有永磁体的转子，其中该转子具有沿着转子的极轴延伸的第一轴线，其中该执行器驱动器具有电换相的定子。该定子可以以空间相量激励，其中该空间相量具有电相位和幅值，其中该空间相量是关于相对于转子的第一轴线的差值相位来定向的。该方法包括以下步骤用于控制执行器部件的预定位置：■设定空间相量的差值相位为工作差值相位，■设定该幅值为工作幅值，其中，工作差值相位和工作幅值被设置为：使得工作差值相位小于45°，并产生作用于转子上且适于接近执行器部件的预定位置的转矩。通过将空间相量的电相位转过合适的差值相位角达到驱动器部件的预定位置。执行器部件可能会受到反力，即，例如具有总是会施加反抗转矩于执行器驱动器上的弹簧以在执行器驱动器未供能时将执行器部件移动到初始位置。定位系统可以是诸如节流阀、废气循环阀门控制器、充气移动阀、通用执行器或者是屏幕雨刷马达。定子可具有整体极对数NP，NP可以是诸如NP＝1或NP＝2或NP＝3，或其他极对数。执行器部件通过具有一定齿数比的齿轮机构耦合到执行器驱动器。该齿数比可以是例如：10:1或20:1或40:1。但是，在1：1到500:1之间的其他齿数比也是可行的。当齿数比是1:1，且极对数NP＝1时，从而，空间相量的360°电相位的一次旋转，与执行器部件的一次完整旋转正好对应，即：执行器部件旋转的机械调整角α也是360°。当齿数比是20:1，且极对数NP＝1时，空间相量的20次完整旋转，即电相位转过7200°，与执行器部件的一次完整旋转正好对应，即：执行器部件旋转的机械调整角α为360°。当齿数比是20:1，且极对数NP＝2时，空间相量的40次完整旋转，即电相位转过14400°，与执行器部件的一次完整旋转正好对应，即：执行器部件的360°旋转。与现有技术相比，本方法的益处在于：可以无须连续地确定转子的第一轴线的位置或转子位置，就能将执行器部件可靠地移动到预定位置。因此，例如，无须安装传感器来确定定位系统内的位置，由此，定位系统可具有结构更加紧凑和生产成本更为低廉的优势。换言之，执行器驱动器或马达无须以效率最优目的运行。根据所提供的方法实现此，其中，空间相量并未被操控为具有90°左右的差值相位，而具有最小可行幅值。这样，空间相量并未被近似地定向在转子的第二轴线的方向上，该第二轴线垂直于转子的第一轴线延伸。如此，空间相量并不是以其全部量对转矩起作用。为了空间相量的效率最优定向，需要对第一轴线位置的精确了解，因为90°左右的差值相位可视为不稳定的状态：由于空间相量引起的转矩，转子被迫将其第一轴线定向在空间相量的方向上，即：以减小差值相位。相反，根据所提供的方法，空间相量近似地在转子的第一轴线的方向上转动，且因此具有小于45°的差值相位，理想情况下是更小的角度，例如5°。与此同时，空间向量的幅值扩展为这样的量：其足以以选定的工作差值相位施加转矩在转子上，该转矩足够克服产生和作用在转子上的最大反抗转矩，该反抗转矩发生在从执行器部件的位置(在该位置处，设定工作差值相位)到执行器部件预定位置的路径上。对于选定的工作差值相位，空间相量的仅部分幅值——在垂直于转子第一轴线的方向上起作用的那部分——对转矩是起作用的，即：由总幅值乘以差值相位的正弦值所得的那部分。因此，最小可行工作差值相位，首先由待被克服的最大反抗转矩(例如，来自将执行器部件耦合于执行器驱动器的齿轮机构的摩擦力，或者是来自具有反力的执行器部件的装载，如以复位弹簧形式)确定，其次由空间相量的最大可用幅值和转子的结构设计(如其磁力和长度)和齿数比确定。空间相量的最大可用幅值是由例如定子线圈或者定子的结构设计决定，特别是由其电阻或者是其极对数确定。另外，可用的电源和相电压的预备，即电源供应的最后阶段及其控制方法，对最大可用幅值也起作用。这是因为，最终，这些因素将影响马达中所能达到的最大电流向量。力矩与差值相位的正弦值(近似)成线性关系。对于90°的差值相位，即：sin(90°)，转矩TM由下式(近似)计算：TM＝3/2*NP*Km*I,其中，NP是极对数，Km是马达常数，I是(具有差值相位90°的)电流向量的量。取决于马达类型和其磁路结构设计，在该方程上增加另外的项。但是，其对转矩的影响通常并不大。由于并不存在针对效率最优化的差值相位，转子以准稳定平衡的方式跟随空间相量的定向，这种方式下，其可以转至任何期望的位置，由此，与转子耦合的执行器部件也可以转至任何期望的位置。因此，有利的是，不再需要转子的精确位置信息，而只需要与以针对效率最优化的差值相位的运行相比的空间相量的幅值中的更高值。本专利技术的进一步改进方案提出：定位系统包含用于检测转子第一轴线位置的位置值或者转子位置的手段。术语“第一轴线位置的位置值”指的是第一轴线相对于空间相量的电相位的位置。这有利地保证了至少在一个时刻——例如，紧跟在转子安装在驱动器执行器中之后——或者任意的其它时刻，执行器驱动器的转子的位置可以被检测。如此，该方法可以尤其可靠地执行。这样，例如对于齿数比40：1，极对数NP＝1的定位系统，为了描述执行器部件(在真实空间中)的一次完整旋转，第一轴线的位置可假定为0°到14400°(电相位)之间的取值；或者为了以90°(在真实空间中)机械地移位执行器部件，第一轴线的位置可假定为0°到3600°(电相位)之间的取值。因此，在真实空间中，需要转子的10次旋转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于调整定位系统(100)的执行器部件(300)的方法，‑‑其中所述定位系统(100)具有与执行器部件(300)耦合的电子换相的执行器驱动器(200)，‑‑其中执行器驱动器(200)包括具有永磁体的转子(210)，其中转子(210)具有沿转子(210)的极轴(290)延伸的第一轴线(212)，‑‑以及，其中执行器驱动器(200)具有电子换相的定子(230)，‑‑其中定子(230)能够以空间相量(260)激励，其中空间相量(260)具有电相位(φel)和幅值(A)，其中空间相量(260)关于相对于转子(210)的第一轴线(212)的差值相位θ来定向，其特征在于，该方法包括以下步骤用于控制执行器部件(300)的预定位置：‑‑设定空间相量(260)的差值相位(θ)为工作差值相位(θO)，‑‑设定幅值(A)为工作幅值(AO)，其中，工作差值相位(θO)和工作幅值(AO)被设置为：使得工作差值相位(θO)小于45°，并使得产生作用于转子(210)上并适于接近执行器部件(300)的预定位置的转矩。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.06 DE 102014210930.21.一种用于调整定位系统(100)的执行器部件(300)的方法，--其中所述定位系统(100)具有与执行器部件(300)耦合的电子换相的执行器驱动器(200)，--其中执行器驱动器(200)包括具有永磁体的转子(210)，其中转子(210)具有沿转子(210)的极轴(290)延伸的第一轴线(212)，--以及，其中执行器驱动器(200)具有电子换相的定子(230)，--其中定子(230)能够以空间相量(260)激励，其中空间相量(260)具有电相位(φel)和幅值(A)，其中空间相量(260)关于相对于转子(210)的第一轴线(212)的差值相位θ来定向，其特征在于，该方法包括以下步骤用于控制执行器部件(300)的预定位置：--设定空间相量(260)的差值相位(θ)为工作差值相位(θO)，--设定幅值(A)为工作幅值(AO)，其中，工作差值相位(θO)和工作幅值(AO)被设置为：使得工作差值相位(θO)小于45°，并使得产生作用于转子(210)上并适于接近执行器部件(300)的预定位置的转矩。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，定位系统(100)包括用于检测第一轴线(212)位置的位置值(L)的手段。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述手段包括用于确定位置值(L)的至少一个校准步骤。4.根据权利要求1到3中任意一项所述的方法，其特征在于，在执行器部件(300)的预定位置，执行器部件(300)是完全打开的和/或执行器部件(300)停靠在机械止动部(380)上。5.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，执行器部件(300)的预定位置是在300ms以内达到，特别是在100ms以内达到。6.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，进行用于旋转空间相量(260)的电相位(φel)的控制，以使得相位控制值随控制时间的描述给定在任意时刻能够被微分的曲线，即特别是，在任意时间，左导数都和右导数一致。7.根据权利要求1到6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法只在定义事件发生后执行，其中，在用于调整执行器部件(300)位置的定义事件未发生时，空间相量(260)被定向为相对于转子(210)的第一轴线(212)的差值相位(θ)在45°到135°的范围内，特别是在70°到110°的范围内。8.根据权利要求2和权利要求7所述的方法，其特征在于，所述用于检测第一轴线(212)位置的位置值(L)的手段，为设置于执行器部件(300)上的至少一个传感器(350)和/或设置于执行器驱动器(200)上的至少一个传感器(350)。9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，定位系统(100)包括用于存储第一轴线(212)位置的位置值(L)的存储器(480)，且当定义事件发生时，从存储器(480)检索位置值(L)以设定工作差值相位(θO)。10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述定义事件为传感器(350)故障或传感器(350)失效。11.根据权利要求9或10所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历克斯·格罗斯曼，莱纳·施维因富特，西蒙·戴尔洛弗，迈克尔·基尔格，英戈·伊姆德诺德尔，乌多·西贝尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，奥迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE