專利名稱：用于確定電驅(qū)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求I所述類型的用于確定電驅(qū)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的方法、一種根據(jù)獨(dú)立據(jù)權(quán)利要求8所述類型的用于確定電驅(qū)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的相應(yīng)的裝置和一種帶有用于執(zhí)行用于確定電驅(qū)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的方法的程序代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品O
背景技術(shù)：
在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)中，在許多情況下都測量電機(jī)的電流消耗，以便得出該電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。該信息能夠用作調(diào)節(jié)目的(FOR-Feldorientierte Regelung,面向現(xiàn)場的調(diào)節(jié))或用于安全功能。能夠根據(jù)電機(jī)的理想電機(jī)模型確定電流和理想的輸出轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。然而電機(jī)還包括其他的轉(zhuǎn)矩，諸如例如軸承摩擦、齒槽轉(zhuǎn)矩等，其能夠改變電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。因此，電機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩與電機(jī)的理想輸出轉(zhuǎn)矩不再一致，并且在所測得的電流和電機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩之間不再有直接的關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容
相比之下，依據(jù)本發(fā)明的具有獨(dú)立權(quán)利要求I所述特征的用于確定電驅(qū)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的方法具有如下優(yōu)點(diǎn)，即根據(jù)所確定的干擾轉(zhuǎn)矩計(jì)算校正電流，其中根據(jù)所述所測量的電流和所述校正電流確定并輸出經(jīng)校正的電流，其表示所述電驅(qū)動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩。依據(jù)本發(fā)明的具有獨(dú)立權(quán)利要求8所述特征的用于確定電驅(qū)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的裝置具有如下優(yōu)點(diǎn)，即設(shè)置有計(jì)算單元，其根據(jù)所確定的干擾轉(zhuǎn)矩計(jì)算校正電流，其中根據(jù)所述所測量的電流和所述校正電流能夠確定并輸出經(jīng)校正的電流，其表示所述電驅(qū)動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩。此外該裝置還包括用于測量由所述電驅(qū)動(dòng)機(jī)消耗的電流的裝置。本發(fā)明的實(shí)施方式以相應(yīng)于干擾轉(zhuǎn)矩的值校正所測量的電流值。調(diào)整后的電流測量使得借助理想的電機(jī)模型得出電驅(qū)動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩成為可能，電驅(qū)動(dòng)機(jī)例如被實(shí)施為同步電機(jī)、異步電機(jī)、直流電機(jī)等。因此，引入電流測量的結(jié)果以得出實(shí)際的輸出轉(zhuǎn)矩的后續(xù)的子系統(tǒng)能夠有利地以較高的質(zhì)量工作。借助于本發(fā)明的與各系統(tǒng)相適應(yīng)的改善的電流測量的實(shí)施例，后續(xù)的子系統(tǒng)能夠以標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行值調(diào)整(wertbereinigt)。這一優(yōu)點(diǎn)首先在對由“電機(jī)”和“電流測量”子系統(tǒng)組成的產(chǎn)品的責(zé)任結(jié)束并因此結(jié)束接口 “電流測量”的責(zé)任時(shí)開始起作用。引入“電流測量”信息以得出實(shí)際的輸出轉(zhuǎn)矩的后續(xù)的子系統(tǒng)例如是電驅(qū)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)和/或轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)或者行駛安全功能。實(shí)際的電驅(qū)動(dòng)機(jī)與理想的電驅(qū)動(dòng)機(jī)的區(qū)別在于，理想的輸出轉(zhuǎn)矩與干擾轉(zhuǎn)矩相疊力口。根據(jù)電機(jī)方程得出理想的輸出轉(zhuǎn)矩。主要根據(jù)機(jī)械的條件(例如摩擦和齒槽轉(zhuǎn)矩)得出干擾轉(zhuǎn)矩。因?yàn)橥ǔ２黄谕@些影響量，因此將其歸為干擾量。干擾轉(zhuǎn)矩能夠預(yù)先通過測量或仿真得出，并以相應(yīng)的形式存儲以用于信號處理。最終根據(jù)理想輸出轉(zhuǎn)矩和干擾轉(zhuǎn)矩之和得出實(shí)際的輸出轉(zhuǎn)矩。
考慮理想的電驅(qū)動(dòng)機(jī)，借助于相應(yīng)的電機(jī)方程根據(jù)所測量的電流計(jì)算理想的輸出轉(zhuǎn)矩。在此，電機(jī)方程與電驅(qū)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用類型相關(guān)。依據(jù)本發(fā)明的電流校正的目的在于，如此地確定校正電流，以便使得能夠通過使用理想的電機(jī)模型來直接得出實(shí)際的輸出轉(zhuǎn)矩。為了這一目的，依據(jù)本發(fā)明基于所得出的干擾轉(zhuǎn)矩確定校正電流。以最簡單的形式，根據(jù)理想電機(jī)模型的逆電機(jī)方程得出校正電流。能夠借助于測量得出各電驅(qū)動(dòng)機(jī)或電機(jī)或各電機(jī)類型的干擾轉(zhuǎn)矩，并能夠?qū)⑵湟韵鄳?yīng)的形式存儲在系統(tǒng)中以用于信號處理。因此為校正電流得出與干擾轉(zhuǎn)矩有關(guān)的具體的轉(zhuǎn)換方程。
本發(fā)明的實(shí)施形式基本上能夠用作電機(jī)的電流測量的擴(kuò)展。在此，例如電輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠是可能的應(yīng)用。通過在從屬權(quán)利要求中給出的措施和改進(jìn)方案能夠有利地改進(jìn)在獨(dú)立權(quán)利要求I中給出的用于確定電驅(qū)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的方法以及在獨(dú)立權(quán)利要求8中給出的用于確定電驅(qū)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的裝置。尤其有利的是，提供干擾轉(zhuǎn)矩的影響因子作為至少一個(gè)干擾轉(zhuǎn)矩特性曲線的輸入量，所述干擾轉(zhuǎn)矩特性曲線用于計(jì)算所述校正電流。干擾轉(zhuǎn)矩例如包括摩擦轉(zhuǎn)矩和/或齒槽轉(zhuǎn)矩，其受轉(zhuǎn)速和/或轉(zhuǎn)動(dòng)角影響。此外，能夠通過相應(yīng)的測量和/或仿真事先確定并存儲所述至少一個(gè)干擾轉(zhuǎn)矩特性曲線。由此，與摩擦有關(guān)的干擾轉(zhuǎn)矩尤其與電驅(qū)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速相關(guān)。與齒槽轉(zhuǎn)矩有關(guān)的干擾轉(zhuǎn)矩尤其與電驅(qū)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角相關(guān)。干擾轉(zhuǎn)矩特性曲線的產(chǎn)生和存儲以有利的方式使得快速并安全地確定校正電流并確定與此相關(guān)的經(jīng)校正的電流成為可能，經(jīng)校正的電流表示電驅(qū)動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩。在依據(jù)本發(fā)明的方法的有利的方案中，基于所述所測量的電流借助相應(yīng)的理想的電機(jī)模型的電機(jī)方程計(jì)算所述電驅(qū)動(dòng)機(jī)的理想的輸出轉(zhuǎn)矩。此外基于所述經(jīng)校正的電流采用相應(yīng)的理想的電機(jī)模型的電機(jī)方程計(jì)算所述電驅(qū)動(dòng)機(jī)的實(shí)際的輸出轉(zhuǎn)矩。在依據(jù)本發(fā)明的方法的另外的有利方案中，表示所述電驅(qū)動(dòng)機(jī)的實(shí)際的輸出轉(zhuǎn)矩的所述經(jīng)校正的電流被用作所述電驅(qū)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)和/或轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的和/或行駛安全功能的輸入量。通過采用經(jīng)校正的電流能夠以有利的方式明顯地改善采用經(jīng)校正的電流作為輸入量的后續(xù)子系統(tǒng)的質(zhì)量。在依據(jù)本發(fā)明的裝置的有利的方案中，至少一個(gè)干擾轉(zhuǎn)矩特性曲線被存儲在特性曲線存儲器中，其中，所述至少一個(gè)干擾轉(zhuǎn)矩特性曲線具有干擾轉(zhuǎn)矩的影響因子作為輸入量，所述特性曲線存儲器與所述計(jì)算單元耦接，其中所述計(jì)算單元根據(jù)所述電驅(qū)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前的轉(zhuǎn)速和/或當(dāng)前的轉(zhuǎn)動(dòng)角確定相應(yīng)的干擾轉(zhuǎn)矩特性曲線以用于計(jì)算所述校正電流。本發(fā)明的實(shí)施形式能夠被實(shí)現(xiàn)為電路、裝置、方法、具有程序代碼的數(shù)據(jù)處理程序和/或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。相應(yīng)地，能夠?qū)⒈景l(fā)明的實(shí)施形式完全地實(shí)現(xiàn)為硬件和/或軟件和/或?qū)崿F(xiàn)為硬件和/或軟件元件的組合。此外本發(fā)明能夠在帶有計(jì)算機(jī)可讀程序代碼的計(jì)算機(jī)可用的存儲介質(zhì)上被實(shí)施為計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中能夠使用不同的計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，諸如硬盤、⑶-ROM、光或磁存儲元件等。


在附圖中示出并在下面的說明書中進(jìn)一步闡述本發(fā)明的實(shí)施例。其中圖I示出了實(shí)際的電驅(qū)動(dòng)機(jī)的示意框圖2示出了具有依據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例的理想化的電驅(qū)動(dòng)機(jī)的示意框圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，實(shí)際的電驅(qū)動(dòng)機(jī)20與理想的電驅(qū)動(dòng)機(jī)10的區(qū)別在于，理想的電驅(qū)動(dòng)機(jī)10的理想輸出轉(zhuǎn)矩Mideal與干擾轉(zhuǎn)矩MstOr相疊加。根據(jù)存在的輸入量U、Phi由相應(yīng)的電機(jī)方程得出理想的電驅(qū)動(dòng)機(jī)10的理想輸出轉(zhuǎn)矩Mideal,電機(jī)方程與真實(shí)的電驅(qū)動(dòng)機(jī)20的構(gòu)造形式有關(guān)。主要根據(jù)機(jī)械的條件(例如摩擦和/或齒槽轉(zhuǎn)矩)得出干擾轉(zhuǎn)矩Mster。因?yàn)橥ǔ２黄谕@些影響量，因此將其歸為干擾量。最終根據(jù)方程(I)得出實(shí)際的電驅(qū)動(dòng)機(jī)20的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩Mreal。
Mreal = Mideal + M5^jr ( I )考慮理想的電驅(qū)動(dòng)機(jī)10，借助于電機(jī)方程根據(jù)電流I依據(jù)方程(2)計(jì)算理想的輸
出轉(zhuǎn)矩Mideal。Mideal 一 fMotor, ideal (I)⑵電機(jī)方程與電機(jī)類型相關(guān)。因此將電機(jī)方程一般地表示為“^…^/’。根據(jù)在方程⑵中的關(guān)系，在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)中，在許多情況下都測量消耗的電流I，以便得出電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。該信息能夠用作調(diào)節(jié)目的(FOR-面向現(xiàn)場的調(diào)節(jié))或用于安全功能。能夠根據(jù)理想的電機(jī)模型確定電流和理想的輸出轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。然而，如在上面所述，實(shí)際的電機(jī)20還包括其他的轉(zhuǎn)矩，其改變理想的電驅(qū)動(dòng)機(jī)10的理想輸出轉(zhuǎn)矩Mideal。因此，實(shí)際的電機(jī)20的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩Mieal與理想的電驅(qū)動(dòng)機(jī)10的理想輸出轉(zhuǎn)矩Mideal不再一致。在所測得的電流I和實(shí)際的輸出轉(zhuǎn)矩Mral之間不再有直接的關(guān)系。因此依據(jù)本發(fā)明，如圖2所示，根據(jù)所確定的干擾轉(zhuǎn)矩Mster計(jì)算校正電流1,。 ，其中根據(jù)所測量的電流I和校正電流Iktm確定并輸出經(jīng)校正的電流Γ，其表示實(shí)際的電驅(qū)動(dòng)機(jī)20的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩MreaP本發(fā)明的實(shí)施形式以相應(yīng)于干擾轉(zhuǎn)矩Mster的值校正所測量的電流值I。調(diào)整后的測量的電流Γ使得借助理想的電機(jī)模型得出實(shí)際的電驅(qū)動(dòng)機(jī)20的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩Mreal成為可能，以便得出在圖2中所示的理想化的電驅(qū)動(dòng)機(jī)30，其提供實(shí)際的輸出轉(zhuǎn)矩Mreal并輸出經(jīng)校正的電流Γ，其表示實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩MMal。因此，引入經(jīng)校正的電流I*以得出實(shí)際的輸出轉(zhuǎn)矩Mral的后續(xù)的子系統(tǒng)能夠有利地以較高的質(zhì)量工作。如圖2所示，理想化的電驅(qū)動(dòng)機(jī)30包括用于確定實(shí)際電驅(qū)動(dòng)機(jī)20的輸出轉(zhuǎn)矩Mreal的裝置32。依據(jù)本發(fā)明，裝置32包括計(jì)算單元38，其根據(jù)所確定的干擾轉(zhuǎn)矩Mster計(jì)算校正電流IkOT。在此，裝置32根據(jù)所測得的電流I和所計(jì)算的校正電流Ikm確定經(jīng)校正的電流Γ，其表示實(shí)際的電驅(qū)動(dòng)機(jī)20的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩Mreal，并由裝置32將其輸出。如圖2所示，裝置32包括特性曲線存儲器36，其中存儲有至少一個(gè)用于計(jì)算校正電流Ikm的干擾轉(zhuǎn)矩特性曲線。至少一個(gè)干擾轉(zhuǎn)矩特性曲線具有干擾轉(zhuǎn)矩Mst8r的影響因子作為輸入量。干擾轉(zhuǎn)矩Mstik例如包括摩擦轉(zhuǎn)矩和/或齒槽轉(zhuǎn)矩，其受實(shí)際的電驅(qū)動(dòng)機(jī)20的轉(zhuǎn)速和/或轉(zhuǎn)動(dòng)角影響。例如通過相應(yīng)的測量和/或仿真預(yù)先確定至少一個(gè)干擾轉(zhuǎn)矩特性曲線，并將其存儲在特性曲線存儲器36中。在所示出的實(shí)施例中，特性曲線存儲器36與計(jì)算單元38稱接,計(jì)算單元38根據(jù)電驅(qū)動(dòng)機(jī)20的當(dāng)前的轉(zhuǎn)速和/或當(dāng)前的轉(zhuǎn)動(dòng)角確定相應(yīng)的用于計(jì)算所述校正電流Iktm的干擾轉(zhuǎn)矩特性曲線。計(jì)算單元38向加法器34提供經(jīng)計(jì)算的校正電流Ikm，加法器34在求和點(diǎn)34. I將所測量的電流I和校正電流Ito相加，以便產(chǎn)生經(jīng)校正的電流Γ。在一個(gè)未示出的替代實(shí)施方式中，能夠?qū)⒓臃ㄆ?4的功能和用于測量電流I的被實(shí)施為求和點(diǎn)的裝置34. I也集成在計(jì)算單元38中。電流校正的目的在于，使經(jīng)過調(diào)整的電流Γ取這樣的值，即在使用理想的電機(jī)模型的情況下能夠根據(jù)方程(3)直接確定實(shí)際的輸出轉(zhuǎn)矩Mreal。Mreal = fMotor,ideal(I*) (3)借助于方程(I)，根據(jù)方程(3)得出方程(3. 1)-(3. 3)
權(quán)利要求
1.一種用于通過測量由電驅(qū)動(dòng)機(jī)(20)消耗的電流(I)來確定所述電驅(qū)動(dòng)機(jī)(20)的輸出轉(zhuǎn)矩(M,eal)的方法，其特征在于，根據(jù)所確定的干擾轉(zhuǎn)矩(MstSr)計(jì)算校正電流(IktJ， 其中根據(jù)所述所測量的電流(I)和所述校正電流(Ikm)確定并輸出經(jīng)校正的電流(Γ)，其表示所述電驅(qū)動(dòng)機(jī)(20)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩(Mm1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的 方法，其特征在于，提供干擾轉(zhuǎn)矩(Mstf^)的影響因子作為至少一個(gè)干擾轉(zhuǎn)矩特性曲線的輸入量，所述干擾轉(zhuǎn)矩特性曲線用于計(jì)算所述校正電流(Ikorr)
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述干擾轉(zhuǎn)矩(Mstfir)包括摩擦轉(zhuǎn)矩和/或齒槽轉(zhuǎn)矩，其受轉(zhuǎn)速和/或轉(zhuǎn)動(dòng)角影響。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，通過相應(yīng)的測量和/或仿真確定并存儲所述至少一個(gè)干擾轉(zhuǎn)矩特性曲線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，基于所述所測量的電流(I)借助相應(yīng)的理想的電機(jī)模型的電機(jī)方程計(jì)算所述電驅(qū)動(dòng)機(jī)(20)的理想的輸出轉(zhuǎn)矩(Mideal)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，基于所述經(jīng)校正的電流(Γ)采用相應(yīng)的理想的電機(jī)模型的電機(jī)方程計(jì)算所述電驅(qū)動(dòng)機(jī)(20)的實(shí)際的輸出轉(zhuǎn)矩(MMal)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，表示所述電驅(qū)動(dòng)機(jī)(20)的實(shí)際的輸出轉(zhuǎn)矩(Mreal)的所述經(jīng)校正的電流(Γ)被用作所述電驅(qū)動(dòng)機(jī)(20)的轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)和/或轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的和/或行駛安全功能的輸入量。
8.一種用于確定電驅(qū)動(dòng)機(jī)(20)的輸出轉(zhuǎn)矩(Mreal)的、尤其是用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的方法的裝置，其中所述裝置(32)包括用于測量由所述電驅(qū)動(dòng)機(jī)(20)消耗的電流(I)的裝置(34. I)，其特征在于， 計(jì)算單元(38)，其根據(jù)所確定的干擾轉(zhuǎn)矩(Mst0r )計(jì)算校正電流(Ikm)， 其中根據(jù)所述所測量的電流(I)和所述校正電流(Ikm)能夠確定并輸出經(jīng)校正的電流(Γ)，其表示所述電驅(qū)動(dòng)機(jī)(20)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩(MMal)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，至少一個(gè)干擾轉(zhuǎn)矩特性曲線被存儲在特性曲線存儲器(36)中，其中，所述至少一個(gè)干擾轉(zhuǎn)矩特性曲線具有干擾轉(zhuǎn)矩(MstSr)的影響因子作為輸入量，所述特性曲線存儲器(36)與所述計(jì)算單元(38)耦接，其中所述計(jì)算單元(38)根據(jù)所述電驅(qū)動(dòng)機(jī)(20)的當(dāng)前的轉(zhuǎn)速和/或當(dāng)前的轉(zhuǎn)動(dòng)角確定用于計(jì)算所述校正電流(Iktm)的相應(yīng)的干擾轉(zhuǎn)矩特性曲線。
10.一種帶有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述程序代碼被存儲在機(jī)器可讀的載體上，其用于當(dāng)通過計(jì)算裝置(32)執(zhí)行程序時(shí)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于通過測量由電驅(qū)動(dòng)機(jī)(20)消耗的電流(I)來確定所述電驅(qū)動(dòng)機(jī)(20)的輸出轉(zhuǎn)矩(Mreal)的方法和裝置。依據(jù)本發(fā)明，根據(jù)所確定的干擾轉(zhuǎn)矩計(jì)算校正電流(Ikorr)，其中根據(jù)所述所測量的電流(I)和所述校正電流(Ikorr)確定并輸出經(jīng)校正的電流(I*)，其表示所述電驅(qū)動(dòng)機(jī)(20)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩(Mreal)。
文檔編號H02P21/14GK102870321SQ201180015036
公開日2013年1月9日 申請日期2011年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月22日
發(fā)明者U·福爾默, T·屈恩 申請人:羅伯特·博世有限公司