CN101903785A - 用于无传感器地运行电子换向的电机的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于无传感器地运行具有至少两个相(A/B)的、电子换向的电机(5)的方法，具有下面的步骤：通过电气控制电机(5)将电机(5)的转子(2)定位在可预定的转角位置(9)(固定位置)，其中所述控制通过使电机(5)的至少一个第一相(A)对可预定的、第一时间段(T1)通电来实现；接着在所述第一相(A)不通电的情况下，通过第二相(B)对可预定的、第二时间段(T2)通电，引入转子(2)的旋转运动。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于无传感器地运行具有至少两个相的、电子换向的电机的方法。
背景技术
为了节约成本和重量以及为了优化安装空间需求，已知对电子换向的电机，取消借助于相应的传感器检测电机的转子的转角位置。对电机的这种无传感器的运行一般使用正弦/余弦起动方法。在此通过预定的旋转场使电机的转子受控制地随着运动。在超出事先确定的转子转速后，切换到无传感器的换向逻辑模块。不过在电机的这种起动时导致提高的起动噪音以及控制电机的功率半导体器件的提高的热负荷。
发明内容
根据本发明的用于无传感器地运行具有至少两个相的、电子换向的电机的方法，设有下面的步骤：通过电气控制电机将电机的转子定位在可预定的转角位置(固定位置)，其中所述控制通过电机的至少一个第一相对可预定的、第一时间段通电来实现，并且接着在所述第一相不通电的情况下，通过第二相对可预定的、第二时间段通电，引入转子的旋转运动。在本发明的意义中，电机的相要理解为不同的、构成各相的电机的转子和/或定子绕组的相绕组。即规定，首先将电机的转子定位在确定的/可预定的转角位置。该转角位置有利地是对电机以后的起动处于有利的转子转角位置。在此通过给电机的第一相的通电来定位转子，其中该通电在事先确定的时间段进行。第一相的通电特别有利地缓慢上升地进行。第一相通电，而第二相不通电，导致转子置于摆动运动，其中摆动角度随着时间下降，直到转子定位或者固定在可预定的转角位置。接着引入转子的转动，使得第二相对可预定的第二时间段通电，而第一相不通电。通过转子固定在可预定的转角位置，于是通过第二相的通电，可以将转子的旋转运动可靠地引入希望的旋转方向。也就是说，利用该有利的方法可以以简单的方式在不增加相应的传感器的情况下，在切换到电子的换向逻辑模块之前，使电机的转子在希望的旋转方向起动。此外在该有利的方法中只产生较少的起动噪音。此外相比已知的方法，电机的控制电子装置的热负荷下降，因为所述相现在可以在对于加速最优的扭矩范围中通电。
根据本发明的一种改进方案，电机的第二相在转子定位在可预定的转角位置的第一时间段期间短接。通过转子的摆动运动，在第二相中感应出电压，由此产生的电流制动地作用在摆动运动上。通过第二相在所述第一时间段期间的短接，由此实现转子快速地固定或者快速地停止在固定位置上。由于缩短的摆动时间，可以获得电机的特别快速的起动。
第二时间段有利地根据转子和/或被该转子驱动的元件或者设备的惯性来选择。在起动时必须保证，在第二相对第二时间段通电时，转子转动足够远。这首先依赖于转子的惯性并且此外还依赖于被转子驱动的元件，例如风扇叶轮或者设备。
优选为了确定换向时间，求出在其中至少一个相中感应的电压的过零。为此适宜地规定测量窗口，在该窗口内部会有这样的过零。通过测量窗口的设置实现，仅在预定的时间范围内检查感应的电压的过零的出现，这样排除电机的错误控制。
按照本发明的一种有利的改进方案，应用至少两个功率半导体器件(末级)，特别优选至少两个金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET作为用于控制电机的电气控制元件。
此外规定，应用至少一个2H、3H、4H或者B6电路作为电气控制元件。
最后规定，应用风扇电机，特别是机动车的风扇电机作为所述电机。
附图说明
下面本发明借助一些附图详细说明。为此下面示出：
图1在示意图中示出了电机的起动过程，
图2在示意图中示出了电机的通电，
图3示出了电机的2H电路，
图4示出了2H电路的第一开关状态，
图5示出了2H电路的第二开关状态，以及
图6示出了2H电路的第三开关状态。
具体实施方式
图1在示意图中示出了用于无传感器地运行具有至少两个相并且电子换向的电机的有利的方法的实施例。图1示出了以圆圈表示的转子2的圆周，它绕着垂直于纸面的轴线3可旋转地安放。转子2的不同的转角位置通过多个部分虚线表示的径向从轴线3出发的箭头4标明。具有转子2的电机5(此处未详细表示)具有带两个相(或者绕组相)A和B的绕组。箭头6示例示出了电机5的转子2在起动过程中的运动过程。首先由此出发，即转子2经过运动停到任意的/随机的位置7(通过箭头4的箭头7’标明)。位置7由此是电机5起动的起始位置。在这种电机的通常的、无传感器的起动时，一般使用正弦/余弦起动方法，此时转子2通过预先规定的旋转场受控地随着运动并且在超出确定的转子2的转速后，切换到无传感器的换向逻辑模块中。不过由此导致高的起动噪音以及导致用作为电机5的控制元件的功率半导体器件的高的热负荷。为了规避这些缺点提出如下建议：
首先相A对可预定的第一时间段T1通电，如在图2中所示。图2在此示出了在该有利的方法的电机5的通电过程的示意的概览图。为此在图2中示出了相A、相B、在相1中感应的电压UA、在相B中感应的电压UB、在其中监控在相A中感应的电压UA的过零的测量窗口MA、在其中监控在相B中感应的电压UB的过零的测量窗口MB以及换向脉冲P的通电时间曲线。
图3示出了相应的2H电路作为用于控制电机5的控制元件或者装置，其中该电子开关是金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。电路8控制相A和B并且与电压源UBatt连接，它例如是蓄电池。电路8在这种状态下示出，即在该状态下，电机5未被驱动/控制，此时所有的开关打开。
图4、5和6在不同的开关状态下示出了电路8的相A和B的末级。为了相A对第一时间段T1通电，如在图2中所示，电路8如在图4中所示地接通，其中相A优选缓慢上升地通电。通过产生的扭矩，转子2如在图1中所示，进入在顺时针方向的旋转运动。通过相A如在图2中所示的通电，转子2固定在通过相A的布置可预定的转角位置9，即所谓的固定位置。转子的位置在此通过在固定位置的箭头9’示出。由于转子2的惯性，转子2在停止或者固定在规定的转角位置9(固定位置)之前，首先旋转超过规定的转角位置9直到拐点10(通过箭头10’标明)，转子2从那里(逆时针)摆动回到位置11(通过箭头11’标明)，转子2又从位置11(顺时针)摆动超过固定位置9达到位置12(通过箭头12’标明)。
为了衰减转子2的摆动运动并由此缩短将转子2固定在转角位置9的必要的时间段，在所述第一时间段T1期间有利地将相B的(线圈/相绕组)通过低端开关短接，如在图4中所示。通过转子2的摆动运动感应出电压，并且由此产生的电流制动地作用在摆动运动上。因此时间段T1适宜地根据涉及转子的旋转运动的惯性这样选择，即转子在时间段T1内停止在固定位置。
利用紧接着它的相B的通电，转子在希望的方向加速，此时相B通电的时间段T2必须与转子和/或风扇叶轮的惯性协调一致。在第二时间段T2期间，相A不通电。接下来相A反向通电(-A)，如在图6中所示。在隐没时间后可以在感应的电压上进行换向识别(Back EMF)。在测量窗口MB_1期间，如在图2中所示，在相B中感应的电压UB会有过零。如果识别出感应的电压UB的过零，则从相B的接通到识别出过零的时间得出换向时间X1。相A还保持X1/8反向通电，即在它切断并且相B反向通电(-B)之前。
接下来换向过程隐没。这时在测量窗口MA_1期间会有感应的电压UA的过零。在两个换向脉冲P1和P2之间的时间形成换向时间X2。相B仍然保持X2/4反向通电，即在它切断并且相A(正的)通电之前。
接着换向过程隐没。这时在另一个测量窗口MB_2期间又会有感应的电压UB的过零。在两个换向脉冲P2和P3之间的时间形成换向时间X3。相A仍然保持X3/4反向通电，即在它切断并且相B接通或者通电之前。
接着切换过程/换向过程隐没。这时在另一个测量窗口MA_2期间会有感应的电压UA的过零。在两个换向脉冲P3和P4之间的时间形成换向时间X4。相B仍然保持X4/4接通/通电，即在它切断并且相A(反向)接通/通电(-A)之前。
该流程从现在开始连续重复。
那么总体而言，该有利的方法允许在相A和B的功率半导体器件或者末级没有高热负荷的情况下，电机5特别快速和低噪音的起动。该有利的方法可以不仅在内转子电机上，而且在外转子电机上以同样的方式应用。那么绕组可以布置在电机的转子和/或定子上。
Claims (7)
1.用于无传感器地运行具有至少两个相(A/B)的、电子换向的电机(5)的方法，具有下面的步骤：
-通过电气控制电机(5)将电机(5)的转子(2)定位在可预定的转角位置(9)(固定位置)，其中所述控制通过使电机(5)的至少一个第一相(A)对可预定的、第一时间段(T1)通电来实现，
-接着在所述第一相(A)不通电的情况下，通过第二相(B)对可预定的、第二时间段(T2)通电，引入转子(2)的旋转运动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电机(5)的第二相(B)在所述第一时间段(T1)期间短接。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二时间段(T2)根据转子(2)的和/或被该转子驱动的元件的惯性来选择。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定换向时间(X)，在其中至少一个相(A、B)中确定感应的电压(UA、UB)的过零。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，应用至少一个功率半导体器件，特别是金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET作为电气控制元件。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，应用至少一个2H(8)、3H、4H或者B6电路作为电气控制元件。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，应用风扇电机作为所述电机(5)。
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