[发明专利]用于汽车的发动机系统中的执行机构投入工作的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及具有一个电子换向的驱动装置的位置发送器，它被使用于在投入工作期间可能发生阻塞的环境中。本发明尤其涉及用于消除阻塞及用于确定电子换向的驱动装置的一个转子的转子位置的措施，以便提供最大转矩。

现有技术

用于位置发送器的驱动装置例如可具有电子换向的马达。电子换向的马达、例如一个同步马达具有一个永久磁铁的转子，该转子相对一个定子运动。该定子设有多个定子线圈，其中通过定子线圈的以转子位置为定向的通电将产生出一个马达磁场，该磁场与由永久磁铁产生的激励磁场这样地相互作用，以致在转子上作用一个所需的驱动力。为了达到一个最大的效率，所希望的是：马达磁场相对激励磁场具有一个90°电角度的超前量。出于该原因对于定子线圈与转子位置相关的通电则需要一个有关转子位置的信息。转子位置可通过传感器来检测或通过所谓的无传感器的位置检测方法来测定。

通过一个适合的控制单元借助转子的转子位置及所需的运动方向可预给定一个相应的换向模式，该换向模式将确定：应怎样地控制定子线圈，以便提供必要的驱动力或必要的转矩。

对于简单的同步马达通过一个内部的位置传感器进行转子位置的检测，但也存在这样的可能性，在外部对执行机构配置位置传感器或使用一个设置在那里位置传感器附加地测定转子位置。由此既可降低用于同步马达的成本也可降低用于在同步马达与控制装置之间布电缆线的成本。

同步马达的控制可借助不同的换向类型来实现，其中为了达到最大的驱动转矩由定子线圈产生的马达磁场应尽可能被调节到在运动方向上导前由转子的永久磁铁产生的激励磁场90°。对90°导前角的偏离将导致驱动力或驱动转矩的减小。为了始终达到具有最大可能的转矩的控制，必需有精确的转子位置信息。在实际转子位置与测量的转子位置之间的偏差–该偏差例如可通过传感器容差及分辨率精确度引起–将部分地导致效率的显著下降。

尤其在具有外部位置传感器的位置发送器的实施形式–其中外部位置传感器接收一个执行机构的位置信息及执行机构通过一个减速的传动装置来耦合–中，实际转子位置与测量的转子位置之间的偏差还将增大。其中可设置一个外部位置传感器的例子例如为节流阀门调节器，其中本来就设有节流阀门位置的位置响应信号，以便获得节流阀门的精确的位置数据。设置在节流阀门上的位置传感器的位置数据对控制该节流阀门的同步马达的换向的应用也可导致上述的偏差并由此导致由同步马达提供的调节转矩的显著下降。

在发动机系统可遭受到的很低温度时可导致其结冰。该结冰在发动机系统重新开始工作时将阻塞执行机构的运动。为了消除该阻塞状态，尤其为了通过驶向一个参考位置或通过驶向一个终点位置来进行转子位置的重新校准，在起动开始时立即需要同步马达的一个最大调节转矩。为了提供该最大的调节转矩必需使实际转子位置与测量的转子位置之间的偏差尽可能地小，以使得调节转矩能尽可能的大。但由于该低温引起的位置传感器相应显著的温度偏移将导致很大的误差角度并由此引起不容许的同步马达的转矩削弱。在一定情况下转矩的削弱可导致：结冰的执行机构不能从其阻塞中摆脱出来及由此发发动机系统不能工作。

此外在执行机构处的位置传感器仅被构成相对位置传感器，以致当调节系统投入工作时不能确定转子的实际位置。为了校准通常使执行机构驶到一个预定的终端止挡上，以便接着可用最佳的方式控制执行机构，这在执行机构阻塞的情况下是不可能的，由此不可能用最大驱动力来初始控制转子。

出版文献DE41 35 913A1公开了一种用于控制一个执行机构的方法，其中在预起动阶段和/或在驱动单元或汽车停止后该执行机构将从一个任意位置开始对于每个可能的运动方向至少一次地至少在其最大可能运动范围的大部分上运动，以致至少在一侧上被引导到常规工作运动区域的外面。以此方式可防止夹紧。

出版文献DE37 43 309A1公开了一种用于识别内燃机的被夹紧或冻结的执行机构的方法及装置其中执行机构在夹紧的情况下被振脱。该振脱例如可用这样的方式来实现，即执行机构的电驱动装置反向地被控制。

出版文献DE100 17 546A1公开了一种根据节流阀门位置的实际值及给定值来识别节流阀门阻塞的方法。在阻塞识别后将改变节流阀门位置的给定值。

出版文献EP0 391 930B1公开了一种用于调节内燃机的一个工作参数的方法，其中借助预给定位置与瞬时位置之间的偏差来识别用于调节内燃机空气输入的执行机构的夹紧并当识别出夹紧时引起执行机构周期性地振动运动，以便消除夹紧。

发明内容