DE102007011885A1 - Two-strand electronically commutated motor operating method for actuating ventilator, involves providing output stage for influencing current feed of cable in stator, where DC intermediate circuit with capacitor supplies current to stage - Google Patents

Two-strand electronically commutated motor operating method for actuating ventilator, involves providing output stage for influencing current feed of cable in stator, where DC intermediate circuit with capacitor supplies current to stage Download PDF

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Abstract

The method involves providing an output stage (122) for influencing the current feed of a cable in a stator. A DC intermediate circuit (170) with a capacitor (178) supplies current to the output stage. A commutation process is executed for a predetermined commutation time point in the output stage. The commutation time point is determined based on the energetic recovery system in the capacitor. An independent claim is also included for an electro motor comprising a rotor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Betrieb eines elektronisch kommutierten Motors (ECM).The The invention relates to a method and an arrangement for operation an electronically commutated motor (ECM).

Die DE 10 2005 020 737 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines mindestens zweisträngigen, elektronisch kommutierten Motors, bei welchem die in einer Phase jeweils in dem nicht bestromten Statorstrang des Stators induzierte Spannung differenziert wird, um ein Steuersignal zur Steuerung der Kommutierung des Motors zu erzeugen. Da bei zweisträngigen, und generell bei mehrsträngigen Statorwicklungen niemals alle Statorstränge gleichzeitig bestromt werden, kann die zur Erzeugung des Steuersignals erforderliche Erfassung des Nulldurchgangs der induzierten Spannung kontinuierlich jeweils an einem nicht bestromten Statorstrang erfolgen. Diese Erfassung erfordert jedoch in der Regel einen relativ hohen schaltungstechnischen Aufwand.The DE 10 2005 020 737 describes a method for operating an at least two-wire, electronically commutated motor, in which the voltage induced in each case in the non-energized stator of the stator voltage is differentiated to produce a control signal for controlling the commutation of the motor. Since in double-stranded, and generally in multi-stranded stator windings never all the stator strings are energized simultaneously, the required for generating the control signal detection of the zero crossing of the induced voltage can be carried out continuously on a non-energized stator strand. However, this detection usually requires a relatively high circuit complexity.

Bei einem einsträngigen Motor muss darüber hinaus die Bestromung des Statorstrangs für einen ausreichend langen Zeitraum während des zu erwartenden Nulldurchgangs der induzierten Spannung ausgesetzt werden, um die Erfassung dieses Nulldurchgangs zu ermöglichen. Durch derartige Bestromungslücken werden jedoch die maximale Leistung und der Wirkungsgrad des Motors reduziert.at a single-stranded one Engine must about it In addition, the current supply of the stator for a sufficiently long Period during be exposed to the expected zero crossing of the induced voltage, to allow detection of this zero crossing. Be by such Bestromungslücken However, the maximum power and efficiency of the engine is reduced.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Kommutierung einsträngiger Elektromotoren zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und einen elektronisch kommutierten Motor nach Anspruch 15 bzw. 31 gelöst.task It is the object of the present invention to provide improved commutation stranded To allow electric motors. This object is achieved by a method according to claim 1 and a electronically commutated motor according to claim 15 or 31 solved.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die induzierte Spannung, welche jeweils bei einer Kommutierung eines ECM in dessen Statorwicklung auftritt, einen Rückspeisungsstrom beeinflusst, welcher in einen dem ECM zugeordneten Gleichstrom-Zwischenkreis zurückgespeist wird. Eine Erfassung dieses Rückspeisungsstroms ermöglicht somit einen Rückschluss auf die induzierte Spannung und kann dementsprechend zur Bestimmung geeigneter Kommutierungszeitpunkte für die Kommutierung des ECM verwendet werden. Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass dieser zurückgespeiste Strom bei einer Kommutierung zu optimalen Kommutierungszeitpunkten zeitlich und/oder absolut (z.B. maximale Stromhöhe oder Integral der Stromhöhe über die Zeit) minimal ist. Die Erfindung ist hierbei jedoch nicht auf einen bestimmten Motorentyp beschränkt.Of the Invention is based on the finding that the induced voltage, which in each case with a commutation of an ECM in the stator winding occurs, a regenerative current which influences a DC link assigned to the ECM fed back becomes. A detection of this feedback current allows thus a conclusion on the induced voltage and can therefore be used for determination suitable commutation times for the commutation of the ECM be used. A basic idea of the invention is that this fed back Current at a commutation at optimal commutation times temporally and / or absolutely (e.g., maximum current level or integral of the current level over the Time) is minimal. However, the invention is not limited to one certain engine type limited.

Insbesondere wird die Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Dementsprechend werden geeignete Kommutierungszeitpunkte für einen ECM mit einem zugeordneten Gleichstrom-Zwischenkreis in Abhängigkeit von der Rückspeisung in den im Zwischenkreis angeordneten Zwischenkreiskondensator bestimmt. Die Messung der Rückspeisung kann z.B. über eine Messung des Ladezustands des Zwischenkreiskondensators erfolgen, der abhängig vom Rückspeisungsstrom ist, welcher wiederum von der in die Statorwicklung induzierten Spannung beeinflusst wird. Die Rückspeisung kann aber auch durch eine Messung des Rückspeisungsstroms ermittelt werden.Especially The object of the present invention is achieved by a method according to claim 1 solved. Accordingly, suitable commutation times for a ECM with an associated DC link depending on the feedback determined in the intermediate circuit capacitor arranged in the DC link. The measurement of the feedback can e.g. above a measurement of the state of charge of the DC link capacitor take place, the dependent from the backfeed current which in turn is induced by the in the stator winding Tension is affected. The feedback but can also be determined by measuring the feedback current become.

Gegenüber bekannten Lösungsansätzen wird somit eine Kommutierung des ECM in Abhängigkeit von der Rückspeisung in den Gleichstromzwischenkreis durchgeführt. Somit können die Leistung und der Wirkungsgrad des ECM verbessert werden, und aufwändige Verfahren zur direkten Erfassung der induzierten Spannung werden vermieden. Insbesondere kann der zurückgespeiste Strom durch die Bestimmung geeigneter Kommutierungszeitpunkte zeitlich oder bezüglich der maximalen Stromhöhe minimiert werden, sodass die Strombelastung des Zwischenkreiskondensators reduziert und dessen Lebensdauer vergrößert wird.Opposite known Solution approaches thus a commutation of the ECM depending on the feedback carried out in the DC link. Thus, the Performance and efficiency of the ECM can be improved, and elaborate procedures for direct detection of the induced voltage can be avoided. In particular, the fed back Current by the determination of suitable commutation times in time or re the maximum current level be minimized so that the current load of the DC link capacitor reduced and its life is increased.

Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist Gegenstand des Anspruchs 2. Nach Durchführung eines ersten Kommutierungsvorgangs wird eine Bestromungszeitdauer zwischen dem ersten Kommutierungsvorgang und einem zweiten Kommutierungsvorgang in Abhängigkeit von der Rückspeisung in den Zwischenkreiskondensator bestimmt. Nach Ablauf dieser Bestromungszeitdauer wird der zweite Kommutierungsvorgang eingeleitet. Somit wird für jeden Kommutierungsvorgang automatisch ein geeigneter Kommutierungszeitpunkt ermittelt, sodass die Kommutierung kontinuierlich in Abhängigkeit von der Rückspeisung in den Zwischenkreiskondensator verbessert wird.A preferred development of the method according to the invention is the subject of claim 2. After implementation a first commutation process is a Bestromungszeitdauer between the first commutation process and a second commutation process dependent on from the return feed determined in the DC link capacitor. After the expiry of this energizing time the second commutation process is initiated. Thus, for everyone Commutation automatically a suitable commutation determined so that the commutation is continuously dependent from the return feed is improved in the DC link capacitor.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls durch einen ECM gemäß Anspruch 15 oder 31 gelöst.The Object of the present invention is also by an ECM according to claim 15 or 31 solved.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispielen sowie aus den Unteransprüchen. Es zeigt:Further details and advantageous developments of the invention will become apparent from the below described and illustrated in the drawings, in no way as a limitation of the invention to understand embodiments and from the dependent claims. It shows:

1 ein vereinfachtes Schaltbild einer Vorrichtung zur Kommutierung eines ECM gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, 1 a simplified circuit diagram of an apparatus for commutating an ECM according to a first embodiment of the invention,

2 ein vereinfachtes Schaltbild einer Vorrichtung zur Kommutierung eines ECM gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, 2 a simplified circuit diagram of a device for commutation of an ECM according to a second embodiment of the invention,

3 eine schematische Darstellung verschiedener Betriebsparameter der Vorrichtung von 1 oder 2 bei optimaler Kommutierung, three a schematic representation of various operating parameters of the device of 1 or 2 with optimal commutation,

4 eine schematische Darstellung verschiedener Betriebsparameter der Vorrichtung von 1 oder 2 bei verspäteter Kommutierung, 4 a schematic representation of various operating parameters of the device of 1 or 2 with delayed commutation,

5 eine schematische Darstellung verschiedener Betriebsparameter der Vorrichtung von 1 oder 2 bei stark verspäteter Kommutierung, 5 a schematic representation of various operating parameters of the device of 1 or 2 with strongly delayed commutation,

6 die schematische Darstellung von 5 mit hervorgehobenem Kommutierungsstatus, 6 the schematic representation of 5 with highlighted commutation status,

7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der Vorrichtung von 1 oder 2 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, 7 a flowchart of a method for operating the device of 1 or 2 according to an embodiment of the invention,

8 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Bestimmung geeigneter Kommutierungszeitpunkte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, 8th a flowchart of a method for determining suitable commutation times according to an embodiment of the invention,

9 eine schematische Darstellung einer zur Bestimmung geeigneter Kommutierungszeitpunkte verwendeten Korrekturvariablen gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, 9 1 is a schematic representation of a correction variable used for determining suitable commutation times according to a first embodiment of the invention,

10 eine schematische Darstellung der Korrekturvariablen von 9 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, 10 a schematic representation of the correction variables of 9 according to a second embodiment of the invention,

11 eine schematische Darstellung verschiedener Betriebsparameter der Vorrichtung von 1 oder 2 bei einer Optimierung der Kommutierungszeitpunkte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und 11 a schematic representation of various operating parameters of the device of 1 or 2 in an optimization of the commutation times according to an embodiment of the invention, and

12 eine schematische Darstellung verschiedener Betriebsparameter der Vorrichtung von 1 oder 2 beim Hochlaufen des ECM. 12 a schematic representation of various operating parameters of the device of 1 or 2 when running up the ECM.

In der nachfolgenden Beschreibung beziehen sich die Begriffe links, rechts, oben und unten auf die jeweilige Zeichnungsfigur und können in Abhängigkeit von einer jeweils gewählten Ausrichtung (Hochformat oder Querformat) von einer Zeichnungsfigur zur nächsten variieren. Gleiche oder gleich wirkende Teile werden in den verschiedenen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und gewöhnlich nur einmal beschrieben.In The following description refers to the terms left, right, up and down on the respective drawing figure and can in dependence from a selected one Orientation (portrait or landscape) of a drawing figure to the next vary. The same or the same parts are used in the different parts Figures are denoted by the same reference numerals and usually only once described.

1 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild, welches die prinzipielle Funktionsweise einer Vorrichtung 100 zum Betrieb eines ECM 120 gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert. Die Vorrichtung 100 ist dazu ausgebildet, einen sensorlosen Betrieb des ECM 120 mit einer verbesserten Kommutierung zu ermöglichen, und weist den ECM 120, eine Endstufe 122, eine Steuereinheit 132 und einen Gleichstrom-Zwischenkreis 170 auf. Der ECM 120 ist bevorzugt zum Antrieb eines Lüfters ausgebildet. 1 shows a simplified circuit diagram showing the basic operation of a device 100 to operate an ECM 120 illustrated in accordance with the present invention. The device 100 is designed to provide sensorless operation of the ECM 120 with an improved commutation, and assigns the ECM 120 , an amplifier 122 , a control unit 132 and a DC link 170 on. The ECM 120 is preferably designed to drive a fan.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst der ECM 120 einen Rotor 124 und einen Stator 125 mit mindestens einem Statorstrang. Der Rotor 124 ist beispielsweise ein permanentmagnetischer Rotor mit einem oder mehreren Magnetpolpaaren. Der Stator 125 ist bevorzugt einsträngig ausgeführt, d.h. mit einem Statorstrang 126 (L1). Ebenso wäre auch eine andere Strangzahl möglich. Dem Statorstrang 126 sind zwei Anschlüsse U und V zugeordnet, über die der Statorstrang 126 mit der Endstufe 122 verbunden ist.According to one embodiment of the present invention, the ECM comprises 120 a rotor 124 and a stator 125 with at least one stator strand. The rotor 124 is for example a permanent magnetic rotor with one or more magnetic pole pairs. The stator 125 is preferably carried out single-stranded, ie with a stator strand 126 (L1). Likewise, another strand number would be possible. The stator string 126 are assigned two terminals U and V, over which the stator 126 with the power amplifier 122 connected is.

Die Endstufe 122 dient zur Beeinflussung des Motorstroms in dem Statorstrang 126 und ist eingangsseitig über einen Knotenpunkt 114 mit einer Leitung 112 und ausgangsseitig über einen Knotenpunkt 118 mit einer mit Masse (GND) verbundenen Leitung 116 verbunden. Über die Leitungen 112 und 116 wird der Endstufe 122 von dem Gleichstrom-Zwischenkreis 170 eine Versorgungsspannung Ub zugeführt.The final stage 122 serves to influence the motor current in the stator train 126 and is input side via a node 114 with a line 112 and on the output side via a node 118 with a line connected to ground (GND) 116 connected. Over the lines 112 and 116 will be the end step 122 from the DC link 170 a supply voltage U b supplied.

Der Gleichstrom-Zwischenkreis 170 ist in 1 nur schematisch mit zwei Anschlüssen 184, 186, einer als Diode 182 (D1) und einem Zwischenkreiskondensator 178 (C1) dargestellt. An dem mit der Leitung 112 verbundenen Anschluss 184 liegt der Pluspol +Ub der Versorgungsspannungsquelle Ub an, und an dem Anschluss 186, welcher mit der Leitung 116 verbunden ist, deren Minuspol –Ub. Die Diode 182 (D1), deren Anode mit dem Anschluss 184 und deren Kathode mit einem Knotenpunkt 172 verbunden ist, dient zum einen als Verpolschutz und verhindert zum anderen, dass ein von dem ECM erzeugter Rückspeisestrom I_RC in die Gleichspannungsquelle Ub zurückfließt. Ein solcher Rückspeisestrom I_RC bewirkt somit eine Ladung des Kondensators 178.The DC link 170 is in 1 only schematically with two connections 184 . 186 , one as a diode 182 (D1) and a DC link capacitor 178 (C1). At the with the line 112 connected connection 184 is the positive pole + U b of the supply voltage source U b , and at the terminal 186 , which with the line 116 whose negative pole -U b . The diode 182 (D1), whose anode is connected to the terminal 184 and its cathode with a node 172 is connected, on the one hand serves as reverse polarity protection and on the other hand prevents that a regenerative current I_RC generated by the ECM flows back into the DC voltage source U b . Such a recovery current I_RC thus causes a charge of the capacitor 178 ,

Die Endstufe 122 ist bevorzugt als Vollbrückenschaltung mit vier Halbleiterschaltern 192 (T1, P-Kanal-Typ), 194 (T3, N-Kanal-Typ), 196 (T2, P-Kanal-Typ), 198 (T4, N-Kanal-Typ) ausgebildet, welche beispielhaft als Feldeffekttransistoren mit integrierten Freilaufdioden dargestellt sind. Die Halbleiterschalter 192, 194 bilden eine erste Halbbrücke und sind mit dem Anschluss U des Statorstrangs 126 verbunden, dessen Anschluss V mit den Halbleiterschaltern 196, 198 verbunden ist, welche eine zweite Halbbrücke bilden. Die Halbleiterschalter 192, 194, 196, 198 sind mit der Steuereinheit 132 verbunden und werden zur Kommutierung des Motorstroms von dieser angesteuert.The final stage 122 is preferred as a full bridge circuit with four semiconductor switches 192 (T1, P-channel type), 194 (T3, N-channel type), 196 (T2, P-channel type), 198 (T4, N-channel type) formed, which are exemplified as field effect transistors with integrated freewheeling diodes. The semiconductor switches 192 . 194 form a first half-bridge and are connected to the terminal U of the stator 126 whose terminal V is connected to the semiconductor switches 196 . 198 is connected, which form a second half-bridge. The semiconductor switches 192 . 194 . 196 . 198 are with the control unit 132 connected and are driven to commutation of the motor current of this.

Die Steuereinheit 132 weist einen Mikroprozessor 130 (μC) und eine Anordnung 152 zur Erfassung des Ladezustands des Zwischenkreiskondensators 178 auf, welcher zwischen dem Knotenpunkt 172 und einem Knotenpunkt 158 angeordnet ist. Die Anordnung 152 umfasst einen Shunt-Widerstand 140 (R1), einen npn-Bipolartransistor 160 (T5) in Emitter-Schaltung und zwei Widerstände 154 (R2) und 156 (R3). Der Shunt-Widerstand 140 ist mit dem Knotenpunkt 158 und einem Knotenpunkt 106 in der Leitung 116 verbunden. Der Basis-Anschluss B des Transistors 160 ist über den Widerstand 154 ebenfalls mit dem Knotenpunkt 158 verbunden; sein Kollektor C ist über den Widerstand 156 mit einem Knotenpunkt 104 in der Leitung 112 verbunden, und sein Emitter E ist mit einem Knotenpunkt 108 in der Leitung 116 verbunden. Der Mikroprozessor 130 ist eingangsseitig mit dem Kollektor des Transistors 160 verbunden und erhält von diesem ein Signal RCI (recharge indicator), welches den Ladezustand des Zwischenkreiskondensators 178 kennzeichnet. Auf der Grundlage dieses Signals RCI erzeugt der Mikroprozessor 130 Kommutierungssignale HSL, HSR, LSL, LSR für die Endstufe 122. Diese werden den Halbleiterschaltern 192, 196, 194, 198 zugeführt, um zu vorgegebenen Kommutierungszeitpunkten in der Endstufe 122 Kommutierungsvorgänge zu bewirken.The control unit 132 has a microprocessor 130 (μC) and an arrangement 152 for detecting the state of charge of the DC link capacitor 178 on which between the node 172 and a node 158 is arranged. The order 152 includes a shunt resistor 140 (R1), an npn bipolar transistor 160 (T5) in emitter circuit and two resistors 154 (R2) and 156 (R3). The shunt resistor 140 is with the node 158 and a node 106 in the pipe 116 connected. The base terminal B of the transistor 160 is about the resistance 154 also with the node 158 connected; his collector C is over the resistor 156 with a node 104 in the pipe 112 connected, and its emitter E is with a node 108 in the pipe 116 connected. The microprocessor 130 is the input side to the collector of the transistor 160 connected and receives from this a signal RCI (recharge indicator), which determines the state of charge of the DC link capacitor 178 features. On the basis of this signal RCI generates the microprocessor 130 Commutation signals HSL, HSR, LSL, LSR for the power amplifier 122 , These become the semiconductor switches 192 . 196 . 194 . 198 supplied at predetermined commutation times in the final stage 122 Effect commutation.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung 100 zur Kommutierung des ECM 120 wird nachfolgend beschrieben.The operation of the device 100 for commutation of the ECM 120 is described below.

Arbeitsweiseoperation

Im Betrieb der Vorrichtung 100 wird der ECM 120 nach dem Einschalten zunächst auf eine vorgegebene Mindestdrehzahl hochgefahren, welche erforderlich ist, um die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung geeigneter Kommutierungszeitpunkte in Abhängigkeit vom Ladezustand des Zwischenkreiskondensators 178 zu ermöglichen. Diese Mindestdrehzahl wird nach dem Einschalten bevorzugt durch eine Zwangskommutierung mit sich reduzierender Bestromungszeitdauer des Statorstrangs 126 erreicht, sodass der ECM 120 zunächst im Schrittmotorbetrieb beschleunigt wird.In operation of the device 100 becomes the ECM 120 after switching on, it first booted to a predetermined minimum speed, which is necessary to carry out the method according to the invention for determining suitable commutation times in dependence on the state of charge of the DC link capacitor 178 to enable. This minimum speed is preferred after switching on by a Zwangsskommutierung with reducing Bestromungszeitdauer the stator 126 achieved, so the ECM 120 initially accelerated in stepper motor operation.

Die zur Kommutierung des ECM 120 von der Steuereinheit 132 erzeugten Kommutierungssignale HSR, LSL, HSL, LSR nehmen bevorzugt den logischen Zustand „HOCH" oder „NIEDRIG" an. Das Kommutierungssignal HSR („High Side Right") dient zur Ansteuerung des Halbleiterschalters 196, LSL („Low Side Left") zur Ansteuerung des Halbleiterschalters 194, HSL („High Side Left") zur Ansteuerung des Halbleiterschalters 192 und LSR („Low Side Right") zur Ansteuerung des Halbleiterschalters 198.The commutation of the ECM 120 from the control unit 132 The generated commutation signals HSR, LSL, HSL, LSR preferably assume the logic state "HIGH" or "LOW". The commutation signal HSR ("High Side Right") is used to control the semiconductor switch 196 , LSL ("Low Side Left") for driving the semiconductor switch 194 , HSL ("High Side Left") for driving the semiconductor switch 192 and LSR ("Low Side Right") for driving the semiconductor switch 198 ,

Bei jeder Kommutierung werden die Kommutierungssignale HSR, LSL, HSL, LSR derart erzeugt, dass diejenigen der Halbleiterschalter 192 bis 198, die eingeschaltet sind, ausgeschaltet werden und diejenigen der Halbleiterschalter 192 bis 198, die ausgeschaltet sind, eingeschaltet werden. Beispielsweise werden bei einem ersten Kommutierungsvorgang zu einem ersten Kommutierungszeitpunkt tCOMMUT_1 zunächst die Kommutierungssignale HSL von „NIEDRIG" auch „HOCH" und LSR von „HOCH" auf „NIEDRIG" gesetzt. Dadurch werden die Halbleiterschalter 192 und 198 ausgeschaltet und damit die Stromzufuhr vom Gleichstromzwischenkreis 170 in Richtung vom Wicklungsanschluss U zum Wicklungsanschluss V unterbrochen. Nach einer so genannten „Bestromungslücke", welche auch als „Kommutierungslücke" oder „Totzeit" bezeichnet wird, werden die Kommutierungssignale HSR von „HOCH" auf „NIEDRIG" und LSL von „NIEDRIG" auf „HOCH" gesetzt. Dadurch werden die Halbleiterschalter 196 und 194 eingeschaltet, und der Strom kann vom Wicklungsanschluss V zum Wicklungsanschluss U fließen. Der Kommutierungsvorgang zum Zeitpunkt tCOMMUT_1 ist damit beendet. Die Bestromungslücke zwischen den durchgeführten Aus- und Einschaltvorgängen wird erzeugt, um einen Brückenkurzschluss der Vollbrückenschaltung der Endstufe 122 sicher zu vermeiden.At each commutation, the commutation signals HSR, LSL, HSL, LSR are generated such that those of the semiconductor switches 192 to 198 that are turned off and those of the semiconductor switch 192 to 198 that are turned off, be turned on. For example, in a first commutation process at a first commutation time t COMMUT_1, first the commutation signals HSL from "LOW" to "HIGH" and LSR from "HIGH" to "LOW" are set. This will cause the semiconductor switches 192 and 198 switched off and thus the power supply from the DC link 170 interrupted in the direction of the winding terminal U to the winding terminal V. After a so-called "energization gap", which is also referred to as "commutation gap" or "dead time", the commutation signals HSR are set from "HIGH" to "LOW" and LSL from "LOW" to "HIGH" 196 and 194 switched on, and the current can be from the winding terminal V to the winding connection U flow. The commutation process at time t COMMUT_1 is thus completed. The Bestromungslücke between the performed switching on and off is generated to a bridge short circuit of the full bridge circuit of the power amplifier 122 sure to avoid.

Nach dem Erreichen der erforderlichen Mindestdrehzahl n min des ECM 120 wird der Ladezustand des Zwischenkreiskondensators 178 fortwährend bestimmt. Dies kann bereits ab dem Zeitpunkt des Einschaltens des ECM 120 erfolgen, wird aber zur Bestimmung geeigneter Kommutierungszeitpunkte erst ab Erreichen der Mindestdrehzahl nach jedem durchgeführten Kommutierungsvorgang erforderlich.After reaching the required minimum speed n min of the ECM 120 becomes the state of charge of the DC link capacitor 178 constantly determined. This can already be done from the time the ECM is turned on 120 However, to determine suitable commutation is only necessary after reaching the minimum speed after each commutation performed.

Zur Bestimmung des Ladezustands des Zwischenkreiskondensators 178 wird der von dem Rückspeisestrom I_RC (I_RECHARGE) erzeugte Spannungsabfall an dem Shunt-Widerstand 140 kontinuierlich erfasst. Dieser Spannungsabfall erlaubt einen Rückschluss darauf, ob und wie lange ein Rückspeisestrom in den Kondensator 178 fließt, wobei eine genaue Bestimmung der Amplitude des Rückspeisestroms nicht zwingend erforderlich ist. Die Empfindlichkeit der Erkennung des Rückspeisestroms, d.h., dessen minimal erfassbare Amplitude, kann durch eine geeignete Auswahl des Shunt-Widerstands 140 und der Messvorrichtung 160 eingestellt werden.To determine the state of charge of the DC link capacitor 178 becomes the voltage drop across the shunt resistor generated by the regenerative current I_RC (I_RECHARGE) 140 continuously recorded. This voltage drop allows a conclusion as to whether and for how long a recovery current into the capacitor 178 flows, with an accurate determination of the amplitude of the regenerative current is not mandatory. The sensitivity of the detection of the recovery current, ie, its minimum detectable amplitude, can be determined by a suitable selection of the shunt resistor 140 and the measuring device 160 be set.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Auswahl des Shunt-Widerstands 140 auch die EMV-(Elektro-Magnetische Verträglichkeit) Störaussendung beeinflusst. Hierbei wird die Filterwirkung des Kondensators 178 umso kleiner, je größer der Shunt- Widerstand 140 gewählt wird. Die Größe des Shunt-Widerstands 140 beeinflusst auch die Lebensdauer des Kondensators 178. Je hochohmiger der Shunt-Widerstand 140 ist, desto niedriger ist der Rückspeisestrom in den Kondensator 178 und desto höher die Lebensdauer des Kondensators 178.It should be noted that the selection of the shunt resistor 140 also influenced the EMC (Electro Magnetic Compatibility) emission. Here, the filtering effect of the capacitor 178 the smaller the larger the shunt resistance 140 is selected. The size of the shunt resistor 140 also affects the life of the capacitor 178 , The higher resistance of the shunt resistor 140 is, the lower the recovery current into the capacitor 178 and the longer the life of the capacitor 178 ,

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der als Schwellwert-Schalter arbeitende Transistor 160 immer dann leitend, wenn der Spannungsabfall am Shunt-Widerstand 140 einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Hierdurch wird das am Eingang des Mikroprozessors 130 anliegende logische Signal RCI logisch „NIEDRIG". Nach dem Abklingen des Rückspeisestroms sperrt der Transistor 160, und das Signal RCI wird „HOCH".According to a preferred embodiment of the invention, the transistor operating as a threshold value switch becomes 160 always conductive when the voltage drop across the shunt resistor 140 exceeds a predetermined threshold. This will do this at the input of the microprocessor 130 applied logic signal RCI logic "LOW" After the regeneration current has decayed, the transistor blocks 160 , and the signal RCI becomes "HIGH".

Die Größe des Schwellwerts entspricht in diesem Ausführungsbeispiel der Basis-Emitter-Spannung des eingeschalteten Bipolartransistors 160 und beträgt ca. 0,5 V. Durch entsprechende Auswahl des Shunt-Widerstands 140 wird der Schwellwert bei unterschiedlich hohen Rückspeiseströmen erreicht. Bei einem kleineren (niederohmigeren) Shunt-Widerstand 140 wird ein höherer Rückspeisestrom benötigt, um einen der Einschaltspannung entsprechenden Spannungsabfall zu erreichen. Dieser höhere Rückspeisestrom ergibt sich bei späterer Kommutierung bzw. durch kleinere Vorzündwinkel. Über den Shunt-Widerstand 140 kann auch die gewünschte Vorzündung eingestellt werden. Je größer der Shunt-Widerstand 140 gewählt wird,The size of the threshold corresponds in this embodiment, the base-emitter voltage of the turned-on bipolar transistor 160 and is about 0.5 V. By appropriate selection of the shunt resistor 140 the threshold is reached at different levels of regenerative currents. For a smaller (lower resistance) shunt resistor 140 a higher recovery current is needed to reach a voltage drop corresponding to the turn-on voltage. This higher regenerative current results in later commutation or by smaller Vorzündwinkel. About the shunt resistor 140 You can also set the desired pre-ignition. The greater the shunt resistance 140 is chosen

Durch Auswertung des logischen Signals RCI bestimmt der Mikroprozessor 130 eine Zeitdauer, in welcher der Rückspeisestrom I_RC oberhalb eines Schwellwerts ist und dementsprechend den Zwischenkreiskondensator 178 auflädt. Diese Zeitdauer erstreckt sich im Wesentlichen jeweils vom Ende eines Kommutierungsvorgangs bis zu dem frühesten Zeitpunkt, zu dem der von der Rückspeisung abhängige Spannungsabfall am Shunt-Widerstand 140 unter den vorgegebenen Schwellwert sinkt und entspricht dem Zeitraum, in welchem das Signal RCI logisch „NIEDRIG" ist. In Abhängigkeit von dieser Zeitdauer und anderer geeigneter Maßnahmen, welche unten bei 8 beschrieben werden, bestimmt der Mikroprozessor geeignete Kommutierungszeitpunkte tCOMMU T für den ECM 120, zu denen die Kommutierungssignale HSR, LSL, HSL, LSR der Halbleiterschalter 196, 194, 192, 198 wie oben beschrieben umgeschaltet werden.By evaluating the logic signal RCI determines the microprocessor 130 a period of time in which the recovery current I_RC is above a threshold value and, accordingly, the intermediate circuit capacitor 178 charging. This period of time essentially extends from the end of a commutation process to the earliest time at which the voltage drop at the shunt resistor, which is dependent on the feedback, extends 140 falls below the predetermined threshold and corresponds to the time period in which the signal RCI is logic "LOW" depending on this time period and other suitable measures, which are given below 8th the microprocessor determines suitable commutation times t COMMU T for the ECM 120 , to which the commutation signals HSR, LSL, HSL, LSR of the semiconductor switches 196 . 194 . 192 . 198 be switched as described above.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die geeigneten Kommutierungszeitpunkte in einem indirekten Verfahren durch Bestimmung geeigneter Bestromungszeitdauern ermittelt. Hierbei wird beim Auftreten eines Rückspeisestroms nach einem Kommutierungsvorgang davon ausgegangen, dass eine zuvor ermittelte Bestromungszeitdauer zu lang war und um einen vorgegebenen Betrag zu verkürzen ist. Wenn nicht zurückgespeist wird, war die Bestromungszeitdauer tendenziell zu kurz und wird erfindungsgemäß um einen vorgegebenen Betrag verlängert. Wie oben erwähnt, wird der vorgegebene Betrag der Verkürzung bzw. Verlängerung der Bestromungszeitdauer bevorzugt in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebszuständen wie der Rückspeisedauer, der Versorgungsspannung, dem Motorstrom, der Beschleunigung, der Verzögerung und/oder einer Sollwertvorgabe bestimmt, um den Motor zu optimieren.According to one preferred embodiment become the appropriate commutation times in an indirect Method determined by determining suitable Bestromungszeitdauern. This is when a regenerative current occurs after a commutation assumed that a previously determined Bestromungszeitdauer was too long and to shorten by a predetermined amount. If not fed back is, the Bestromungszeitdauer tends to be too short and will according to the invention by a predetermined Amount extended. As mentioned above, becomes the predetermined amount of reduction or extension the Bestromungszeitdauer preferred depending on different operating conditions like the recovery time, the supply voltage, the motor current, the acceleration, the Delay and / or setpoint specification to optimize the motor.

Somit kann die Kommutierung des ECM 120 in Abhängigkeit von dem in den Zwischenkreis 170 zurückgespeisten Strom I_RC optimiert werden, wodurch auch der zurückgespeiste Strom minimiert wird. Vorteilhafterweise synchronisiert sich die Kommutierung hierbei automatisch auf eine optimale bzw. zumindest gute Bestromungszeitdauer ohne Verwendung zusätzlicher Sensoren zur direkten Messung der Rotorstellung. Versuche haben gezeigt, dass die Kommutierung im eingeschwungenen Zustand des ECM 120, d.h. nach erfindungsgemäßer Reduzierung des Rückspeisestroms, als eine so genannte Frühkommutierung (Frühzündung) mit verbesserter Leistung, verbessertem Wirkungsgrad und verbesserten EMV-Eigenschaften erfolgt. Insbesondere wird durch die Minimierung des zurückgespeisten Stroms die Strombelastung des Zwischenkreiskondensators 178 reduziert und dessen Lebensdauer vergrößert, welche hauptsächlich noch durch die Umgebungstemperatur und den Effektivstrom bestimmt wird.Thus, the commutation of the ECM 120 depending on the in the DC link 170 back-fed current I_RC be optimized, whereby also the fed-back current is minimized. In front In some cases, the commutation automatically synchronizes to an optimal or at least good Bestromungszeitdauer without the use of additional sensors for direct measurement of the rotor position. Experiments have shown that the commutation in the steady state of the ECM 120 , that is, after reduction of the regenerative current according to the invention, as a so-called early commutation (pre-ignition) with improved performance, improved efficiency and improved EMC properties. In particular, by minimizing the recirculated current, the current load of the intermediate circuit capacitor 178 reduces and increases its life, which is mainly determined by the ambient temperature and the RMS current.

2 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild, welches die prinzipielle Funktionsweise einer Vorrichtung 200 zum Betrieb des ECM 120 von 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung illustriert. Die Vorrichtung 200 entspricht im Wesentlichen der Vorrichtung 100 von 1, und es werden insbesondere die Unterschiede beschrieben. 2 shows a simplified circuit diagram showing the basic operation of a device 200 to operate the ECM 120 from 1 illustrated in accordance with another embodiment of the invention. The device 200 essentially corresponds to the device 100 from 1 , and in particular the differences are described.

Die Leitung 112 hat zwei Punkte 103, 104 und die Leitung 116 zwei Punkte 105, 108. Im Gegensatz zur Vorrichtung 100 weist die Vorrichtung 200 jedoch eine Anordnung 152' zur Erfassung der Rückspeisung in den Zwischenkreiskondensator 178 auf, welche den Ladezustand des Zwischenkreiskondensators 178 unter Verwendung eines Komparators 157 bestimmt. Dieser ist zur Zuführung der Versorgungsspannung Ub mit den Punkten 103 und 105 verbunden. Ein Widerstand 153 (R4) liegt zwischen dem Punkt 103 und einem Punkt 159, und ein Widerstand 155 (R5) zwischen dem Punkt 159 und dem Punkt 108. Der Punkt 159 ist mit dem nicht-invertierenden Eingang (+) des Komparators 157 verbunden und gibt diesem einen durch den Spannungsteiler 153, 155 definierten Schwellwert vor. Der invertierender Eingang (–) des Komparators 157 ist mit dem Knotenpunkt 158 verbunden, und der Ausgang mit dem Eingang des Mikroprozessors 130.The administration 112 has two points 103 . 104 and the line 116 two points 105 . 108 , Unlike the device 100 has the device 200 but an arrangement 152 ' for detecting the return to the DC link capacitor 178 on which the state of charge of the DC link capacitor 178 using a comparator 157 certainly. This is for supplying the supply voltage U b with the points 103 and 105 connected. A resistance 153 (R4) lies between the point 103 and one point 159 , and a resistance 155 (R5) between the point 159 and the point 108 , The point 159 is with the non-inverting input (+) of the comparator 157 connected and gives this one through the voltage divider 153 . 155 defined threshold before. The inverting input (-) of the comparator 157 is with the node 158 connected, and the output to the input of the microprocessor 130 ,

Der Komparator 157 vergleicht die Potentiale in den Knotenpunkten 158 und 159 miteinander und erzeugt in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs das Signal RCI. Hierbei wird das Signal RCI „NIEDRIG" (LOW), wenn das Potential im Knotenpunkt 159 kleiner ist als das Potential im Knotenpunkt 158. Dies ist bevorzugt dann der Fall, wenn der Ladezustand des Zwischenkreiskondensators 178 durch einen zurückgespeisten Strom beeinflusst wird und am Shunt-Widerstand 140 ein Spannungsabfall auftritt. Ansonsten ist das von dem Komparator 157 erzeugte Signal RCI „HOCH" (HIGH).The comparator 157 compares the potentials in the nodes 158 and 159 with each other and generates the signal RCI depending on the result of the comparison. Here, the signal RCI becomes "LOW" when the potential at the node 159 less than the potential in the node 158 , This is preferably the case when the state of charge of the DC link capacitor 178 is influenced by a back-fed current and the shunt resistor 140 a voltage drop occurs. Otherwise this is from the comparator 157 generated signal RCI "HIGH".

Bei der Verwendung des Komparators 157 ist der Schwellwert präziser und vom Betrag her niedriger einstellbar als bei der Verwendung des Transistors 160 von 1. Dies ermöglicht es, den Effektivstrom des Zwischenkreiskondensators 178 und die nach dem Einschwingen durchgeführte Frühkommutierung relativ unabhängig voneinander einzustellen. Durch die größere Verstärkung des Komparators 157 kann der Shunt-Widerstand 140 kleiner dimensioniert werden als bei 1, so dass die Filterwirkung des Kondensators 178 vergrößert und die EMV-Störaussendung verringert wird.When using the comparator 157 the threshold is more precise and lower in magnitude than when using the transistor 160 from 1 , This allows the RMS current of the DC link capacitor 178 and adjust the early commutation performed after settling relatively independently. Due to the larger gain of the comparator 157 can the shunt resistance 140 smaller dimensions than at 1 , so that the filtering effect of the capacitor 178 increases and the EMC emissions are reduced.

3 zeigt eine schematische Darstellung 300 eines beispielhaften zeitlichen Verlaufs von Betriebsparametern 310, 320, 330, 340, welche im Betrieb der Vorrichtung 100 von 1 bzw. Vorrichtung 200 von 2 bei einer gemäß einer Ausführungsform der Erfindung optimierten Kommutierung gemessen werden. Hierbei illustriert der Betriebsparameter 310 den Wicklungsstrom I in der Statorwicklung 126, der auch als Hall-Ersatzsignal bezeichnet werden kann, 320 den Kommutierungsstatus des ECM 120, 330 die in die Statorwicklung 126 induzierte Spannung und 340 den in den Kondensator 178 zurückgespeisten Strom (positiv) bzw. den aus dem Kondensator 178 gespeisten Strom (negativ). three shows a schematic representation 300 an exemplary time profile of operating parameters 310 . 320 . 330 . 340 which in the operation of the device 100 from 1 or device 200 from 2 be measured at a commutation optimized according to an embodiment of the invention. This illustrates the operating parameter 310 the winding current I in the stator winding 126 which can also be called a Hall replacement signal, 320 the commutation status of the ECM 120 . 330 into the stator winding 126 induced voltage and 340 into the condenser 178 back-fed current (positive) or from the capacitor 178 fed current (negative).

Der Kommutierungsstatus 320 weist beispielhaft zwei unterschiedliche Pegel, logisch „NIEDRIG" bzw. „HOCH" auf. Bei jedem Pegelwechsel, d.h. zu Kommutierungszeitpunkten 322, 324, 326, wird ein Kommutierungsvorgang durchgeführt. Der Strom 340 hat nach dem Kommutierungsvorgang zu den Kommutierungszeitpunkten 322, 324, 326 positive Stromspitzen 342', 344', 346', d.h., es fließt ein Strom vom ECM 120 in den Zwischenkreiskondensator 178. Der Strom 340 klingt anschließend auf Null ab, und daraufhin fließt ein Strom in umgekehrter Richtung (negativ) vom Kondensator 178 zum ECM 120, bis dieser nach einer Zeitdauer auch wieder auf Null abklingt. Bei der Stromspitze 342' ist die Zeitdauer vom Kommutierungszeitpunkt 322 bis zur Beendigung der ersten Rückspeisung bzw. bis zum ersten Nulldurchgang (Rückspeisezeitdauer) mit 350' bezeichnet, und die Zeitdauer vom Kommutierungszeitpunkt 322 bis zum zweiten Nulldurchgang, d.h. bis der Zwischenkreiskondensator 178 die gespeicherte Energie wieder abgegeben hat, mit 350 bezeichnet. Die Zeitdauern 350' und 350 können allgemein als Abklingzeitdauern bezeichnet werden.The commutation status 320 has, for example, two different levels, logically "LOW" or "HIGH". At each level change, ie at commutation times 322 . 324 . 326 , a commutation process is performed. The current 340 has after commutation to the commutation times 322 . 324 . 326 positive current peaks 342 ' . 344 ' . 346 ' that is, a current flows from the ECM 120 in the DC link capacitor 178 , The current 340 then decays to zero, and then a current flows in reverse (negative) from the capacitor 178 to the ECM 120 until it fades to zero after a period of time. At the current peak 342 ' is the time from commutation 322 until the end of the first regeneration or until the first zero crossing (regeneration period) with 350 ' and the time from commutation 322 until the second zero crossing, ie until the DC link capacitor 178 the stored energy has returned, with 350 designated. The time periods 350 ' and 350 can be commonly referred to as cooldown durations.

3 illustriert eine im Wesentlichen optimale Kommutierung des ECM 120, welche hier eine Frühkommutierung ist, bei der die Kommutierungszeitpunkte 322, 324, 326 jeweils mit einer so genannten Vorzündung von 20° el. erfolgen. Hierdurch ergibt sich ein annähernd minimaler (Rückspeise-)Strom 340, sowohl von der maximalen Höhe zum Kommutierungszeitpunkt 322 als auch von der Abklingzeitdauer 350' bzw. 350. Dies wird durch die Gleichförmigkeit und Symmetrie des Wicklungsstroms 310 verdeutlicht, welcher weitgehend frei von unerwünschten Stromspitzen ist und somit zu einer reduzierten EMV-Störaussendung führt. three illustrates a substantially optimal commutation of the ECM 120 , which is an early commutation here, at which the commutation times 322 . 324 . 326 each with a so-called Vorzün 20 ° el. This results in an approximately minimal (regenerative) current 340 , both from the maximum height to the commutation time 322 as well as the cooldown duration 350 ' respectively. 350 , This is due to the uniformity and symmetry of the winding current 310 illustrates which is largely free of unwanted current peaks and thus leads to a reduced EMC interference emission.

4 zeigt eine schematische Darstellung 400 eines beispielhaften Verlaufs eines Wicklungsstroms 410, eines Kommutierungsstatus 420, einer induzierten Spannung 430 und eines Rückspeisestroms 440, welche im Betrieb der Vorrichtung 100 von 1 bzw. Vorrichtung 200 von 2 bei einer Kommutierung ohne Vor- bzw. Nachzündung gemessen werden. Dementsprechend verdeutlicht 4 den Wicklungsstrom 410 und den zurückgespeisten Strom 440 bei einer Kommutierung des ECM 120 zu Kommutierungszeitpunkten 422, 424, 426, welche nicht erfindungsgemäß optimiert sind. 4 shows a schematic representation 400 an exemplary course of a winding current 410 , a commutation status 420 , an induced voltage 430 and a regenerative current 440 which in the operation of the device 100 from 1 or device 200 from 2 be measured at a commutation without pre- and post-ignition. Accordingly clarified 4 the winding current 410 and the returned stream 440 at a commutation of the ECM 120 at commutation times 422 . 424 . 426 , which are not optimized according to the invention.

Zu den Kommutierungszeitpunkten 422, 424, 426 entstehen Stromspitzen 442', 444', 446' im Rückspeisestrom 440, welche von der Stromstärke her annähernd 1,5-mal größer sind als die bei der optimierten Frühkommutierung gemäß 3 auftretenden Stromspitzen 342', 344', 346'. Diese Stromspitzen 442', 444', 446' benötigen eine Zeitdauer 450' bzw. 450 zum Abklingen, welche jeweils annähernd 1,5-mal größer ist als bei 3. In 4 ist beispielhaft eine Rückspeisezeitdauer (Abklingzeitdauer) 450' bzw. 450 zum Vergleich mit der Rückspeisezeitdauer 350' bzw. 350 von 3 dargestellt. Der Wicklungsstrom 410 hat zu den Kommutierungszeitpunkten 422, 424, 426 Stromspitzen 412, 414, 416, welche zu unerwünschten EMV-Störaussendungen führen.At the commutation times 422 . 424 . 426 arise current peaks 442 ' . 444 ' . 446 ' in the regenerative current 440 , which are approximately 1.5 times larger than the current in the optimized early commutation ago three occurring current peaks 342 ' . 344 ' . 346 ' , These current spikes 442 ' . 444 ' . 446 ' need a period of time 450 ' respectively. 450 to decay, which is approximately 1.5 times larger than at three , In 4 is an example of a Rückspeisezeitdauer (cooldown duration) 450 ' respectively. 450 for comparison with the Rückspeisezeitdauer 350 ' respectively. 350 from three shown. The winding current 410 has to the commutation times 422 . 424 . 426 current peaks 412 . 414 . 416 , which lead to unwanted EMC emissions.

5 zeigt eine schematische Darstellung 500 eines beispielhaften Verlaufs eines Wicklungsstroms 510, eines Kommutierungsstatus 520, einer induzierten Spannung 530, und eines Rückspeisestroms 540, welche im Betrieb der Vorrichtung 100 von 1 bzw. Vorrichtung 200 von 2 bei einer um 10° el. verspäteten Kommutierung gemessen werden. 5 shows a schematic representation 500 an exemplary course of a winding current 510 , a commutation status 520 , an induced voltage 530 , and a regenerative current 540 which in the operation of the device 100 from 1 or device 200 from 2 be measured at a 10 ° el. delayed commutation.

Beim Kommutierungszeitpunkt 524 entsteht nach der Kommutierung eine Stromspitze 544' im Rückspeisestrom 540, welche annähernd doppelt so groß ist wie die bei der optimierten Frühkommutierung gemäß 3 auftretenden Stromspitzen 342', 344', 346'. Diese Stromspitze 544' benötigt eine Zeitdauer 550' bzw. 550 zum Abklingen, welche annähernd dreimal so groß ist wie die Zeitdauer, welche die Stromspitzen 342', 344', 346' gemäß 3 zum Abklingen benötigen, vgl. mit der Zeitdauer 350' bzw. 350 von 3. Auch weist der Wicklungsstrom 510 zu dem Kommutierungszeitpunkt 524 eine Stromspitze 514 auf, welche annähernd doppelt so groß ist wie die Stromspitze 414 im Wicklungsstrom 410 und somit zu einer noch stärkeren unerwünschten EMV-Störaussendung führt. Die Unsymmetrie des Rückspeisestroms 540 beruht darauf, dass der Zündwinkel bei den Kommutierungszeitpunkten 522, 526 ca. 0° el. ist, beim Kommutierungszeitpunkt 524 +10° el. (Nachzündung). Die Nachzündung ist auch daran zu erkennen, dass die induzierte Spannung 530 den Nulldurchgang vor dem Kommutierungszeitpunkt 524 hat. Der Nulldurchgang der induzierten Spannung entspricht einem Zündwinkel von 0° el.At commutation time 524 After commutation, a current spike occurs 544 ' in the regenerative current 540 , which is approximately twice as large as that in the optimized early commutation according to three occurring current peaks 342 ' . 344 ' . 346 ' , This current peak 544 ' takes a period of time 550 ' respectively. 550 to decay, which is approximately three times as large as the period of time that the current spikes 342 ' . 344 ' . 346 ' according to three to decay, cf. with the duration 350 ' respectively. 350 from three , Also, the winding current 510 at the commutation time 524 a current spike 514 on, which is approximately twice as large as the current peak 414 in the winding current 410 and thus leads to an even stronger unwanted EMI emission. The asymmetry of the regenerative current 540 based on the fact that the ignition angle at the commutation times 522 . 526 is about 0 ° el., at commutation time 524 + 10 ° el. (Secondary ignition). The Nachzündung is also recognizable that the induced voltage 530 the zero crossing before the commutation time 524 Has. The zero crossing of the induced voltage corresponds to an ignition angle of 0 ° el.

6 zeigt eine schematische Darstellung 600 mit dem Wicklungsstrom 510, dem Kommutierungsstatus 520, der induzierten Spannung 530, und dem Rückspeisestrom 540 von 5, in welcher der Kommutierungsstatus 520 zur Verdeutlichung der zu den beispielhaften Kommutierungszeitpunkten 522, 524 und 526 durchgeführten Kommutierungsvorgänge hervorgehoben ist. 6 shows a schematic representation 600 with the winding current 510 , the commutation status 520 that induced voltage 530 , and the recovery current 540 from 5 , in which the commutation status 520 for clarification of the exemplary commutation times 522 . 524 and 526 performed commutation operations is highlighted.

Zu dem Kommutierungszeitpunkt 522 (tCOMMUT_1) wird ein erster Kommutierungsvorgang eingeleitet, bei welchem beispielsweise die Halbleiterschalter 192 und 198 ausgeschaltet und die Halbleiterschalter 194 und 196 eingeschaltet werden, wobei der Kommutierungsstatus 520 von „NIEDRIG" zu „HOCH" wechselt. Dadurch wird der Statorstrang 126 für eine Bestromungszeitdauer 612 (TCF(1)) über die Halbleiterschalter 194 und 196 bis zum Kommutierungszeitpunkt 524 (tCOMMUT_2) bestromt, an welchem ein zweiter Kommutierungsvorgang mit der Nachzündung von 10° el. eingeleitet wird. Hierbei werden die Halbleiterschalter 194 und 196 ausgeschaltet und die Halbleiterschalter 192 und 198 werden eingeschaltet, wobei der Kommutierungsstatus 520 von „HOCH" zu „NIEDRIG" wechselt. Dadurch wird der Statorstrang 126 für eine Bestromungszeitdauer 622 (TCF(2)) über die Halbleiterschalter 192 und 198 bis zum Kommutierungszeitpunkt 526 (tCOMMUT_3) bestromt,At the commutation time 522 (t COMMUT_1 ), a first commutation process is initiated, in which, for example, the semiconductor switches 192 and 198 turned off and the semiconductor switch 194 and 196 be switched on, the commutation status 520 changes from "LOW" to "HIGH". This will be the stator strand 126 for a Bestromungszeitdauer 612 (T CF (1)) via the semiconductor switches 194 and 196 until the commutation time 524 (t COMMUT_2 ) is energized, at which a second commutation process is initiated with the post-ignition of 10 ° el. Here are the semiconductor switches 194 and 196 turned off and the semiconductor switch 192 and 198 are switched on, the commutation status 520 changes from "HIGH" to "LOW". This will be the stator strand 126 for a Bestromungszeitdauer 622 (T CF (2)) via the semiconductor switches 192 and 198 until the commutation time 526 (t COMMUT_3 ) energized,

Da die Spitze 544' des Rückspeisestroms 540 (vgl. 5) bei dem zweiten Kommutierungsvorgang sehr groß ist, da zu spät kommutiert wurde, wird die Bestromungszeitdauer TCF(2) erfindungsgemäß verringert, um somit eine beim Kommutierungszeitpunkt 526 auftretende Spitze 646 des Rückspeisestroms 540 zu reduzieren. Ein beispielhaftes Verfahren zur Bestimmung geeigneter Bestromungszeitdauern bzw. Kommutierungszeitpunkte wird unten bei 8 beschrieben.Because the tip 544 ' the regenerative current 540 (see. 5 ) is very large in the second commutation, since was commutated too late, the Bestromungszeitdauer T CF (2) is inventively reduced, thus one at the commutation 526 peak occurring 646 the regenerative current 540 to reduce. An exemplary method for determining suitable energization time periods or commutation times is given below 8th described.

7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 700 zum Betrieb der Vorrichtung 100 von 1 bzw. der Vorrichtung 200 von 2 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren 700 wird bevorzugt als Hauptprogramm der Steuereinheit 132 in Form einer Endlosschleife durchgeführt, deren Ausführung jeweils bei der Inbetriebnahme des ECM 120 nach einer Initialisierung und einer Beschleunigung auf eine vorgegebene Mindestdrehzahl beginnt und nur bei einer Unterbrechung bzw. Beendigung des Betriebs wieder endet. 7 shows a flowchart of a method 700 for operation of the device 100 from 1 or the device 200 from 2 according to a preferred embodiment of the invention. The procedure 700 is preferred as the main program of the control unit 132 carried out in the form of an endless loop, the execution of each at the commissioning of the ECM 120 after initialization and acceleration to a predetermined minimum speed starts and ends only at an interruption or termination of operation again.

Die Initialisierung des Hauptprogramms erfolgt in einem Unterprogramm „Init", welches in Schritt S710 ausgeführt wird, wobei die Steuereinheit 132 mit ihren Ein- und Ausgängen sowie den benötigten Steuervariablen initialisiert wird. Beispielsweise werden in Schritt S710 die Ein- und Ausgänge des Mikroprozessors 130 initialisiert und eine vorgegebene Bestromungszeitdauer (TCF(n)) wird eingestellt. Im Schritt S720 wird dann ein Unterprogramm „Startup" zum Hochfahren des ECM 120 ausgeführt, um diesen z.B. im Schrittmotorbetrieb mit Zwangskommutierungen wie oben beschrieben auf die erforderliche Mindestdrehzahl zu beschleunigen. Nach einer vorgegebenen Anzahl von Zwangskommutierungen wird das Unterprogramm „Startup" verlassen und die Ausführung der Endlosschleife des Hauptprogramms beginnt in Schritt S730.The initialization of the main program takes place in a subroutine "Init", which is executed in step S710, wherein the control unit 132 is initialized with its inputs and outputs and the required control variables. For example, in step S710, the inputs and outputs of the microprocessor 130 is initialized and a predetermined energizing time period (T CF (n)) is set. In step S720, a subroutine "startup" for powering up the ECM is then executed 120 executed in order to accelerate this example in stepper motor operation with forced commutations as described above to the required minimum speed. After a predetermined number of forced commutations, the subroutine "Startup" is exited and the execution of the endless loop of the main program starts in step S730.

In Schritt S730 wird überprüft, ob die aktuelle Bestromungszeitdauer TCF(n) abgelaufen ist. Hierzu wird diese mit einer Zeitvariablen TTimer verglichen, welche jeweils den Zeitraum vom zuletzt durchgeführten Kommutierungsvorgang bis zum jeweils aktuellen Zeitpunkt erfasst. Beispielsweise wird die Zeitvariable TTIMER unter Verwendung eines geeigneten Zeitgebers ermittelt, welcher von der Steuereinheit 132 realisiert wird. Falls TTimer ≥ TCF(n) ist, ist die eingestellte Bestromungszeitdauer TCF(n) abgelaufen. In diesem Fall ruft das Hauptprogramm in Schritt S740 ein Unterprogramm „Commutate" auf, welches einen Kommutierungsvorgang wie oben beschrieben durchführt. Ansonsten wartet das Hauptprogramm in Schritt S730. Nach Durchführung des Kommutierungsvorgangs S740 fährt das Hauptprogramm in Schritt S750 fort.In step S730 it is checked whether the current Bestromungszeitdauer T CF (n) has expired. For this purpose, it is compared with a time variable T Timer , which detects the period from the last performed commutation to the current time. For example, the time variable T TIMER is determined using a suitable timer, which is provided by the control unit 132 is realized. If T Timer ≥ T CF (n), the set current time duration T CF (n) has expired. In this case, the main program calls a subroutine "Commutate" in step S740, which performs a commutation operation as described above, otherwise, the main program waits in step S730, and after performing the commutation process S740, the main program proceeds to step S750.

Es wird darauf hingewiesen, dass erfindungsgemäß jedes geeignete Unterprogramm zum Initialisieren und Hochfahren des ECM 120 verwendet werden kann. Da derartige Unterprogramme hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt sind, wird hier auf eine detaillierte Beschreibung beispielhafter Unterprogramme verzichtet.It should be noted that according to the invention any suitable subroutine for initializing and starting the ECM 120 can be used. Since such subroutines are well known in the art, a detailed description of exemplary subroutines will be omitted.

In Schritt S750 ruft das Hauptprogramm ein Unterprogramm „Charge Check" zur Bestimmung einer geeigneten Bestromungszeitdauer auf, welche einen Kommutierungszeitpunkt zur Durchführung des nächsten Kommutierungsvorgangs definiert. Ein beispielhaftes Unterprogramm „Charge Check" wird unten bei 8 beschrieben. Nach Ausführung dieses Unterprogramms kehrt das Hauptprogramm von 7 zu Schritt S730 zurück. Dementsprechend wird die Bestromungszeitdauer nach jedem Kommutierungsvorgang neu bestimmt und optimiert sich somit automatisch wie oben beschrieben.In step S750, the main program calls a subroutine "Charge Check" to determine a suitable energization time period that defines a commutation time for performing the next commutation process. An example subroutine "Charge Check" is provided below 8th described. After executing this subroutine, the main program returns from 7 Return to step S730. Accordingly, the Bestromungszeitdauer is redetermined after each commutation and thus optimizes automatically as described above.

Das Auslösen des Kommutierungsvorgangs S740 kann bevorzugt auch durch einen Timer-Interrupt realisiert werden, sofern ein solcher vom μC bereitgestellt wird.The Trigger of the commutation S740 can preferably also realized by a timer interrupt if one of the μC provided.

8 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 800, mit dem das Unterprogramm „Charge Check" in Schritt S750 des Hauptprogramms von 7 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird. Das Unterprogramm „Charge Check" beginnt nach jedem durchgeführten Kommutierungsvorgang mit Schritt S810, in dem die Zeitvariable TTIMER des Timers des μC 130 auf „0" zurückgesetzt wird. 8th shows a flowchart of a method 800 with which the subroutine "Charge Check" in step S750 of the main program of 7 is carried out according to a preferred embodiment of the invention. The subroutine "Charge Check" begins after every commutation process carried out with step S810, in which the time variable T TIMER of the timer of the μC 130 reset to "0".

In Schritt S815 wird eine Differenz ΔTCF aus der vorherigen Bestromungszeitdauer TCF(n-1) und der aktuellen Bestromungszeitdauer TCF(n) zu ΔTCF := TCF(n-1) – TCF(n) bestimmt. In Schritt S820 wird der Wert TCF(n-1) mit dem Wert TCF(n) überschrieben.In step S815, a difference ΔT CF from the previous energization time T CF (n-1) and the current energization time T CF (n) is determined to be ΔT CF : = T CF (n-1) -T CF (n). In step S820, the value T CF (n-1) is overwritten with the value T CF (n).

In Schritt S825 wird überprüft, ob das an dem Mikroprozessor 130 anliegende Signal RCI logisch „NIEDRIG" ist, d.h., ob ein Rückspeisestrom von der Statorwicklung 126 in den Gleichstrom-Zwischenkreis 170 fließt. Falls das RCI Signal logisch „NIEDRIG" ist, fährt das Unterprogramm „Charge Check" mit Schritt S830 fort, ansonsten mit Schritt S850.In step S825, it is checked if it is on the microprocessor 130 applied signal RCI is logic "LOW", ie, whether a regenerative current from the stator winding 126 in the DC link 170 flows. If the RCI signal is logic "LOW", the subroutine "Charge Check" proceeds to step S830, otherwise to step S850.

In Schritt S830 wird überprüft, ob das RCI Signal logisch „HOCH" ist. Falls das RCI Signal logisch „HOCH" ist, fährt das Unterprogramm „Charge Check" mit Schritt S835 fort. Ansonsten wartet es in Schritt S830, bis das RCI Signal logisch „HOCH" wird. Dementsprechend dient Schritt S830 dazu, den Zeitpunkt zu bestimmen, an dem der Rückspeisestrom abgeklungen ist und das RCI Signal von logisch „NIEDRIG" auf logisch „HOCH" wechselt.In Step S830 checks if the RCI signal is logic "HIGH." If the RCI Signal is logic "HIGH", that drives Subroutine "Charge Check "with step S835 continues. Otherwise it waits in step S830 until the RCI signal logically "HIGH." Accordingly Step S830 is to determine the timing at which the Feedback current has decayed and the RCI signal from logic "LOW" to logic "HIGH" changes.

In Schritt S835 wird eine Zeitdauer TCT bestimmt, welche die Dauer der Rückspeisung beschreibt und sich somit vom Auftreten bis zum Abklingen des Rückspeisestroms erstreckt. Diese kann durch Bestimmen eines Zeitraums ermittelt werden, welcher sich im Wesentlichen von dem Ende des zuletzt durchgeführten Kommutierungsvorgangs bis zu dem frühesten Zeitpunkt erstreckt, zu dem ein von dem Ladezustand des Zwischenkreiskondensators 178 abhängiger Stromwert unter einem vorgegebenen Stromgrenzwert liegt. Erfindungsgemäß erfolgt die Bestimmung der Zeitdauer TCT dadurch, dass dieser zu diesem frühesten Zeitpunkt der aktuelle Wert der Zeitvariablen TTIMER zugewiesen wird.In step S835, a time T CT is determined, which describes the duration of the regeneration and thus extends from the occurrence to the decay of the regenerative current. This can be determined by determining a period of time which essentially extends from the end of the last-performed commutation process to the earliest time instant, to which one of the state of charge of the DC link capacitor 178 dependent current value is below a predetermined current limit. According to the invention, the determination of the time duration T CT is effected by assigning to this earliest time instant the current value of the time variable T TIMER .

Da TCT in diesem Fall größer als Null ist, da ein Rückspeisestrom erfasst wurde, wurde tendenziell zu spät kommutiert und die Bestromungszeitdauer TCF(n) wird in Schritt S840 um einen Korrekturwert TCORRECT verringert, bevor das Unterprogramm „Charge Check" mit Schritt S860 fortfährt.Since T CT in this case is greater than zero, since a regenerative current was detected, it was tended to commutate too late and the energizing time T CF (n) is reduced by a correction value T CORRECT in step S840 before the subroutine "Charge Check" with step S860 continues.

In Schritt S850 wird die Zeitdauer TCT zu „0" gesetzt, da kein Rückspeisestrom erfasst wurde. Da dies wie oben beschrieben bedeutet, dass tendenziell zu früh kommutiert wurde, wird die Bestromungszeitdauer TCF(n) in Schritt S855 um den Korrekturwert TCORRECT vergrößert, bevor das Unterprogramm „Charge Check" mit Schritt S860 fortfährt.In step S850, the time T CT is set to "0" because no regenerative current has been detected, and since this means that the tendency has been too early to commute, as described above, the energization time T CF (n) becomes the correct value T CORRECT in step S855 increases before the subroutine "Charge Check" proceeds to step S860.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Bestimmung des Korrekturwerts TCORRECT unter Verwendung einer Nachschlagtabelle, welche beispielsweise in einer hierfür geeigneten Speichereinheit der Steuereinheit 132 gespeichert ist. Eine geeignete Nachschlagtabelle kann durch die Durchführung entsprechender Laborversuche ermittelt werden. Graphische Darstellungen einer beispielhaften Nachschlagtabelle sind bei den 9 und 10 beschrieben.According to a preferred embodiment of the invention, the determination of the correction value T CORRECT is carried out using a look-up table which, for example, in a memory unit of the control unit suitable for this purpose 132 is stored. A suitable lookup table can be determined by performing appropriate laboratory tests. Graphical representations of an exemplary lookup table are in the 9 and 10 described.

In Schritt 860 wird die Bestromungszeitdauer TCF(n) um den Differenzwert ΔTCF reduziert. Dies bewirkt einen D-Anteil bei der Erzeugung der Bestromungszeitdauer TCF(n). In Schritt 865 wird die Bestromungszeitdauer TCF(n) abschließend um die Zeitdauer TCT reduziert, bevor das Unterprogramm „Charge Check" endet und das Hauptprogramm von 7 zu Schritt S730 zurückkehrt.In step 860 the energizing time period T CF (n) is reduced by the difference value ΔT CF. This causes a D-component in the generation of the energization time period T CF (n). In step 865 the energizing time period T CF (n) is finally reduced by the time T CT before the subroutine "Charge Check" ends and the main program of 7 returns to step S730.

9 zeigt eine schematische Darstellung 900 eines beispielhaften Verlaufs von Bestromungszeitdauern 920 und zugeordneten Korrekturwerten 910 in Abhängigkeit von der Drehzahl des ECM 120 von 1 bzw. 2. Hierbei ist jeweils einer bestimmten Bestromungszeitdauer TCF(n) ein vorgegebener Korrekturwert TCORRECT zugeordnet. Beispielsweise ist einer Bestromungszeitdauer 922 von 10 ms bei einer Drehzahl n = 1500 rpm ein Korrekturwert (Syncvar) 912 von etwa 15,1 μs zugeordnet. 9 shows a schematic representation 900 an exemplary course of Bestromungszeitdauern 920 and associated correction values 910 depending on the speed of the ECM 120 from 1 respectively. 2 , In this case, a predetermined correction value T CORRECT is assigned to a specific energizing time duration T CF (n). For example, is a Bestromungszeitdauer 922 of 10 ms at a speed n = 1500 rpm a correction value (Syncvar) 912 associated with about 15.1 μs.

Wie aus 9 ersichtlich, sinkt der Korrekturwert 910 monoton bei wachsender Drehzahl n des ECM 120.How out 9 can be seen, the correction value decreases 910 monotone with increasing speed n of the ECM 120 ,

Es folgt eine Tabelle zu den Korrekturwerten (Syncvar) in Abhängigkeit von der Drehzahl n bzw. von der Zeitdauer KZ zwischen jeweils zwei Kommutierungszeitpunkten für einen vierpoligen Rotor:

Figure 00170001
The following is a table for the correction values (Syncvar) as a function of the rotational speed n or of the time duration KZ between two commutation times for a four-pole rotor:
Figure 00170001

Figure 00180001
Figure 00180001

10 zeigt eine schematische Darstellung 1000 eines beispielhaften Verlaufs von Drehzahlen 1020 des ECM 120 von 1 bzw. 2 und zugeordneten Korrekturwerten 1010 in Abhängigkeit von der Bestromungszeitdauer TCF(n), wobei jeweils einer bestimmten Drehzahl n ein vorgegebener Korrekturwert TCORRECT (Syncvar) zugeordnet ist. Beispielsweise ist einer Drehzahl 1022 von etwa 1000 rpm bei einer Bestromungszeitdauer von 15 ms ein Korrekturwert 1012 von etwa 34,7 μs zugeordnet. 10 shows a schematic representation 1000 an exemplary course of speeds 1020 of the ECM 120 from 1 respectively. 2 and associated correction values 1010 as a function of the energizing time duration T CF (n), wherein a predetermined speed value T CORRECT (Syncvar) is assigned to a particular speed n. For example, one speed 1022 from about 1000 rpm with a current of 15 ms a correction value 1012 associated with about 34.7 μs.

11 zeigt eine schematische Darstellung 1100 eines beispielhaften zeitlichen Verlaufs von Betriebsparametern 1110, 1120, 1130, 1140, welche im Betrieb der Vorrichtung 100 von 1 bzw. Vorrichtung 200 von 2 bei einer Kommutierung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gemessen werden. Hierbei illustriert der Betriebsparameter 1120 den Kommutierungsstatus des ECM 120, 1130 die bei Kommutierungsvorgängen in die Statorwicklung 126 induzierte Spannung, 1140 den in den Gleichstrom-Zwischenkreis 170 zurückgespeisten Strom, und 1110 einen entsprechenden Rückspeisestatus. 11 shows a schematic representation 1100 an exemplary time profile of operating parameters 1110 . 1120 . 1130 . 1140 which in the operation of the device 100 from 1 or device 200 from 2 be measured at a commutation according to an embodiment of the invention. This illustrates the operating parameter 1120 the commutation status of the ECM 120 . 1130 the commutation processes in the stator winding 126 induced voltage, 1140 into the DC link 170 back-fed electricity, and 1110 a corresponding recovery status.

11 verdeutlicht die automatische Optimierung der Kommutierung des ECM 120, welche auch als „Einschwingen" bezeichnet wird. Hierbei kennzeichnet der Rückspeisestatus 1110 Zeitpunkte, zu denen der Spannungsabfall am Shunt-Widerstand 140 einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet und somit eine Rückspeisung erfasst wird. Dementsprechend wird zu Zeitpunkten 1112, 1114, 1116, 1118, 1119 ein Rückspeisestrom erfasst und ab dem Kommutierungszeitpunkt 1122 wird bei der Kommutierung kein zurückgespeister Strom mehr erfasst, da der vorgegebene Schwellwert nicht mehr überschritten wird. Somit wird der ECM 120 ab dem Zeitpunkt 1122 im eingeschwungenen Zustand betrieben. 11 illustrates the automatic optimization of the commutation of the ECM 120 , which is also referred to as "settling in." This characterizes the recovery state 1110 Times at which the voltage drop across the shunt resistor 140 exceeds a predetermined threshold and thus a feedback is detected. Accordingly, at times 1112 . 1114 . 1116 . 1118 . 1119 detects a regenerative current and from the commutation 1122 In the case of commutation, no regenerated current is detected any more because the specified threshold value is no longer exceeded. Thus, the ECM 120 from the time 1122 operated in the steady state.

12 zeigt eine schematische Darstellung 1200 eines beispielhaften zeitlichen Verlaufs von Betriebsparametern 1210, 1220, 1230, 1240, welche beim Hochfahren der Vorrichtung 100 von 1 bzw. Vorrichtung 200 von 2 gemessen werden. Hierbei illustriert der Betriebsparameter 1220 die Drehzahl n des ECM 120, 1230 die jeweiligen Bestromungszeitdauern TCF(n), 1240 die entsprechenden Differenzwerte ΔTCF, und 1210 die jeweiligen Rückspeisezeitdauern TCT. 12 shows a schematic representation 1200 an exemplary time profile of operating parameters 1210 . 1220 . 1230 . 1240 , which at startup of the device 100 from 1 or device 200 from 2 be measured. This illustrates the operating parameter 1220 the speed n of the ECM 120 . 1230 the respective energization time periods T CF (n), 1240 the corresponding difference values ΔT CF , and 1210 the respective recovery periods T CT .

Wie aus 12 ersichtlich, wird die Zeitdauer TCT der Rückspeisung bei wachsender Drehzahl n geringer. Die Bestromungszeitdauer TCF(n) nähert sich einem unteren Grenzwert an, welcher eine optimale Bestromungszeitdauer darstellt. Dementsprechend werden der Differenzwert ΔTCF und die Rückspeisezeitdauern TCT kontinuierlich geringer.How out 12 As can be seen, the time duration T CT of the regeneration decreases as the speed n increases. The energization time period T CF (n) approaches a lower limit, which represents an optimal energization time period. Accordingly, the difference value .DELTA.T CF and the feedback time periods T CT are continuously smaller.

Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich.By nature are in the Multiple modifications and modifications are possible within the scope of the present invention.

So ist es möglich, die Rückspeisung in den Zwischenkreiskondensators 178 auf andere Arten zu messen. Während die Rückspeisung in den Ausführungsbeispielen gemäß 1 und 2 über den zum Kondensator 178 fließenden Strom ermittelt wurde, kann die Messung auch über die an dem Kondensator 178 anliegende Spannung erfolgen, die sich beim Laden des Kondensator 178 durch einen zu diesem fließenden Strom I_RC erhöht. Dies geschieht bevorzugt durch Abgreifen der an dem Kondensator 178 anliegenden Spannung und Zuführen dieser Spannung zu einem Differenzierglied. Das daraus resultierende Signal kann mit einem Schwellwert verglichen und das Ergebnis einem μC 130 zur Auswertung zugeführt werden.So it is possible, the feedback in the DC link capacitor 178 to measure in other ways. While the feedback in the embodiments according to 1 and 2 over to the capacitor 178 flowing current was determined, the measurement can also be on the on the capacitor 178 applied voltage, which occurs when charging the capacitor 178 increased by flowing to this current I_RC. This is preferably done by tapping the on the capacitor 178 applied voltage and supplying this voltage to a differentiator. The resulting signal can be compared to a threshold value and the result to a μC 130 be supplied for evaluation.

Sofern ein μC 130 mit einem A/D-Wandler verwendet wird, kann bei allen Ausführungsbeispielen der analog ermittelte Ladezustand des Kondensators direkt dem A/D-Wandler des μC 130 zur Auswertung zugeführt werden. Eine Vorabauswertung, wie sie in 1 mit dem Transistor 160 und in 2 mit dem Komparator 157 erfolgt, kann dann entfallen.If a μC 130 is used with an A / D converter, in all embodiments of the analog ascertained state of charge of the capacitor directly to the A / D converter of the μC 130 be supplied for evaluation. A preliminary evaluation, as in 1 with the transistor 160 and in 2 with the comparator 157 takes place, can then be omitted.

Auch ist es möglich, den Vorzündwinkel einzustellen, indem z.B. der Shunt-Widerstand 140 (1 bzw. 2) oder der Schwellwert des Komparators (2) entsprechend variabel vorzugeben. Die Vorgabe geschieht bevorzugt durch den μC 130. Es ist in bevorzugter Art möglich, durch eine solche Schaltung den Zündwinkel im Bereich von –20° el. bis +10° el. einzustellen. Bevorzugt geschieht diese Einstellung variabel und weiter bevorzugt wird die Einstellung des Vorzündwinkels durch den μC gesteuert. Durch die indirekte Vorgabe des Zündwinkels kann auch eine Drehzahlregelung realisiert werden.It is also possible to adjust the Vorzündwinkel by, for example, the shunt resistor 140 ( 1 respectively. 2 ) or the threshold value of the comparator ( 2 ) according to variable. The default is preferably done by the μC 130 , It is possible in a preferred manner to set the ignition angle in the range of -20 ° el. To + 10 ° el. By such a circuit. Preferably, this setting is variable and more preferably, the setting of the Vorzündwinkels is controlled by the μC. Due to the indirect specification of the ignition angle and a speed control can be realized.

Claims (31)

Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors (120), welcher einen Rotor (124), einen Stator (125) mit mindestens einem Strang (126), eine Endstufe (122) zur Beeinflussung der Bestromung dieses Strangs und einen die Endstufe mit Strom versorgenden Gleichstrom-Zwischenkreis (170) mit einem Zwischenkreiskondensator (178) aufweist, welches Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – in der Endstufe (122) wird zu vorgegebenen Kommutierungszeitpunkten (tCOMMUT_1, tCOMMUT_2, tCOMMUT_3) ein Kommutierungsvorgang durchgeführt (S740), und – die Kommutierungszeitpunkte (tCOMMUT_1, tCOMMUT_2, tCOMMUT_3) werden in Abhängigkeit von der Rückspeisung in den Zwischenkreiskondensator bestimmt (S750).Method for operating an electric motor ( 120 ), which has a rotor ( 124 ), a stator ( 125 ) with at least one strand ( 126 ), an amplifier ( 122 ) for influencing the energization of this strand and a power amplifier supplying the output stage ( 170 ) with a DC link capacitor ( 178 ), which method comprises the following steps: - in the final stage ( 122 ), a commutation process is performed at predetermined commutation times (t COMMUT_1 , t COMMUT_2 , t COMMUT_3 ) (S740), and - the commutation times (t COMMUT_1 , t COMMUT_2 , t COMMUT_3 ) are determined as a function of the feedback into the DC link capacitor (S750). Verfahren nach Anspruch 1, welches die folgenden Schritte aufweist: – ein erster Kommutierungsvorgang (524) wird durchgeführt, – eine Bestromungszeitdauer (TCF(2)) zwischen dem ersten Kommutierungsvorgang (524) und einem zweiten Kommutierungsvorgang (526) wird in Abhängigkeit von der Rückspeisung in den Zwischenkreiskondensator nach dem ersten Kommutierungsvorgang (524) bestimmt (S750), und – nach Ablauf der Bestromungszeitdauer (TCF(2)) wird der zweite Kommutierungsvorgang (526) eingeleitet.Method according to claim 1, comprising the following steps: - a first commutation process ( 524 ) is performed, - a Bestromungszeitdauer (T CF (2)) between the first Kommutierungsvorgang ( 524 ) and a second commutation process ( 526 ) is dependent on the feedback into the DC link capacitor after the first commutation ( 524 ) (S750), and - after expiration of the energization time period (T CF (2)), the second commutation process ( 526 ). Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die Bestromungszeitdauer (TCF(2)) in Abhängigkeit von einer ersten Zeitdauer (TCT) bestimmt wird (S865), welche sich im Wesentlichen von dem Ende des ersten Kommutierungsvorgangs (524) bis zu dem frühesten Zeitpunkt erstreckt (550), zu dem ein von der Rückspeisung abhängiger Stromwert unter einem vorgegebenen Stromgrenzwert liegt.Method according to Claim 2, in which the energizing time duration (T CF (2)) is determined as a function of a first time duration (T CT ) which essentially results from the end of the first commutation process (S 865). 524 ) extends to the earliest date ( 550 ) to which a current value dependent on the feedback is below a predetermined current limit. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem der Stromwert durch Messung der an einem mit dem Zwischenkreiskondensator (178) in Reihe geschalteten Widerstand (140) abfallenden Spannung ermittelt wird.Method according to Claim 3, in which the current value is determined by measuring the voltage at one with the intermediate circuit capacitor ( 178 ) in series resistance ( 140 ) falling voltage is determined. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem der Stromwert durch Differenzierung der an dem Zwischenkreiskondensator (178) anliegenden Spannung ermittelt wird.Method according to Claim 3, in which the current value is determined by differentiating that at the intermediate circuit capacitor ( 178 ) voltage is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei welchem der Stromgrenzwert im Wesentlichen bei Null liegt.Method according to one of claims 3 to 5, wherein the Current limit is substantially zero. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei welchem die Bestromungszeitdauer (TCF(2)) gegenüber einer vorhergehenden Bestromungszeitdauer (TCF(1)) um einen vorgegebenen Verringerungsbetrag (tCORRECT) verringert wird (S840), wenn die erste Zeitdauer (TCT) größer als eine vorgegebene Grenzzeitdauer ist.Method according to one of Claims 3 to 6, in which the energizing time duration (T CF (2)) is reduced compared to a preceding energizing time duration (T CF (1)) by a predetermined reduction amount (t CORRECT ) (S840) if the first time period ( T CT ) is greater than a predetermined limit period. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem die vorgegebene Grenzzeitdauer gleich Null ist.The method of claim 7, wherein the predetermined Limit duration is zero. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem die vorgegebene Grenzzeitdauer abhängig von der Drehzahl ist.The method of claim 7, wherein the predetermined Limit duration dependent from the speed is. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei welchem der vorgegebene Verringerungsbetrag (TCORRECT) abhängig von der ersten Zeitdauer (TCT) ist.Method according to one of Claims 7 to 9, in which the predetermined reduction amount (T CORRECT ) is dependent on the first time duration (T CT ). Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, bei welchem der vorgegebene Verringerungsbetrag (TCORRECT) abhängig von der Drehzahl ist.Method according to one of claims 7 to 10, wherein the predetermined reduction amount (T CORRECT ) is dependent on the rotational speed. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 11, bei welchem die Bestromungszeitdauer (TCF(2)) gegenüber einer vorhergehenden Bestromungszeitdauer (TCF(1)) um einen vorgegebene Vergrößerungsbetrag (TCORRECT) vergrößert wird (S855), wenn die erste Zeitdauer (TCT) gleich Null ist.Method according to one of claims 3 to 11, wherein the Bestromungszeitdauer (T CF (2)) over a previous Bestromungszeitdauer (T CF (1)) by a predetermined amount of increase (T CORRECT ) is increased (S855) when the first time period ( T CT ) is equal to zero. Verfahren nach Anspruch 12, bei welchem der vorgegebene Vergrößerungsbetrag (TCORRECT) abhängig von der Drehzahl ist.The method of claim 12, wherein the predetermined amount of increase (T CORRECT ) is dependent on the speed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Elektromotor (120) ein einphasiger Motor ist.Method according to one of the preceding claims, in which the electric motor ( 120 ) is a single-phase motor. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Elektromotor (120) ein einsträngiger Motor ist.Method according to one of the preceding claims, in which the electric motor ( 120 ) is a single-stranded engine. Elektromotor, welcher aufweist: einen Rotor (124), einen Stator (125) mit mindestens einem Strang (126), eine Endstufe (122) zur Beeinflussung der Bestromung dieses Strangs, einen die Endstufe (122) mit Strom versorgenden Gleichstrom-Zwischenkreis (170) mit einem Zwischenkreiskondensator (178), und eine Steuereinheit (132) mit einer Anordnung (152) zur Erfassung eines die Rückspeisung in den Zwischenkreiskondensator (178) charakterisierenden Werts, welche Steuereinheit (132) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem erfassten Wert Kommutierungszeitpunkte (tCOMMUT_1, tCOMMUT_2, tCOMMUT_3) zu bestimmen und zu den bestimmten Kommutierungszeitpunkten (tCOMMUT_1, tCOMMUT_2, tCOMMUT_3) in der Endstufe (122) Kommutierungsvorgänge durchzuführen.Electric motor, comprising: a rotor ( 124 ), a stator ( 125 ) with at least one strand ( 126 ), an amplifier ( 122 ) for influencing the energization of this strand, a the final stage ( 122 ) supplied with DC current intermediate circuit ( 170 ) with a DC link capacitor ( 178 ), and a control unit ( 132 ) with an arrangement ( 152 ) for detecting a feedback into the DC link capacitor ( 178 ) characterizing value, which control unit ( 132 ) is designed to determine, in dependence on the detected value, commutation times (t COMMUT_1 , t COMMUT_2 , t COMMUT_3 ) and at the specific commutation times (t COMMUT_1 , t COMMUT_2 , t COMMUT_3 ) in the output stage ( 122 ) To perform commutation operations. Motor nach Anspruch 16, bei welchem die Endstufe (122) eine Vollbrückenschaltung mit Halbleiterschaltern (192, 194, 196, 198) aufweist, welche zur Beeinflussung der Bestromung des mindestens einen Strangs (126) des Stators (125) von der Steuereinheit (132) ansteuerbar sind.Motor according to Claim 16, in which the final stage ( 122 ) a full bridge circuit with semiconductor switches ( 192 . 194 . 196 . 198 ), which for influencing the energization of the at least one strand ( 126 ) of the stator ( 125 ) from the control unit ( 132 ) are controllable. Motor nach Anspruch 16 oder 17, bei welchem die Anordnung (152) zur Erfassung des die Rückspeisung in den Zwischenkreiskondensator (178) charakterisierenden Werts einen mit dem Zwischenkreiskondensator (178) in Reihe geschalteten Widerstand (140) zur Erfassung des Werts anhand der an dem Widerstand (140) abfallenden Spannung aufweist.Motor according to claim 16 or 17, in which the arrangement ( 152 ) for detecting the feedback into the DC link capacitor ( 178 ) characterizing value with the DC link capacitor ( 178 ) in series resistance ( 140 ) for detecting the value based on the resistance ( 140 ) has decreasing voltage. Motor nach Anspruch 18, bei welchem die Anordnung (152) zur Erfassung des die Rückspeisung in den Zwischenkreiskondensator (178) charakterisierenden Werts einen Signalgenerator (160, 157) aufweist, welcher ein von der Rückspeisung abhängiges Signal (RCI) erzeugt.Motor according to Claim 18, in which the arrangement ( 152 ) for detecting the feedback into the DC link capacitor ( 178 ) characterizing value a signal generator ( 160 . 157 ), which generates a signal dependent on the feedback (RCI). Motor nach Anspruch 19, bei welchem das erzeugte Signal (RCI) einen ersten Wert (RCI = NIEDRIG) annimmt, wenn die an dem Widerstand (140) abfallende Spannung einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.Motor according to Claim 19, in which the signal generated (RCI) assumes a first value (RCI = LOW) when the voltage applied to the resistor ( 140 ) falling voltage exceeds a predetermined threshold. Motor nach Anspruch 20, bei welchem das erzeugte Signal (RCI) einen zweiten Wert (RCI = HOCH) annimmt, wenn die an dem Widerstand (140) abfallende Spannung den vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.Motor according to Claim 20, in which the signal generated (RCI) assumes a second value (RCI = HIGH), when the voltage applied to the resistor ( 140 ) falling voltage falls below the predetermined threshold. Motor nach einem der Ansprüche 19 bis 21, bei welchem der Signalgenerator (160, 157) einen als Schwellwert-Schalter ausgeführten Bipolartransistor aufweist.Motor according to one of Claims 19 to 21, in which the signal generator ( 160 . 157 ) has a bipolar transistor designed as a threshold switch. Motor nach einem der Ansprüche 19 bis 21, bei welchem der Signalgenerator (160, 157) einen Komparator aufweist.Motor according to one of Claims 19 to 21, in which the signal generator ( 160 . 157 ) has a comparator. Motor nach einem der Ansprüche 19 bis 23, bei welchem die Steuereinheit (132) dazu ausgebildet ist, die Kommutierungszeitpunkte (tCOMMUT_1, tCOMMUT_2, tCOMMUT_3) in Abhängigkeit von dem erzeugten Signal (RCI) zu bestimmen.Motor according to one of Claims 19 to 23, in which the control unit ( 132 ) is designed to determine the commutation times (t COMMUT_1 , t COMMUT_2 , t COMMUT_3 ) in dependence on the generated signal (RCI). Motor nach einem der Ansprüche 16 bis 24, bei welchem die Steuereinheit (132) einen Mikroprozessor (130) aufweist, welcher dazu ausgebildet ist, zu den bestimmten Kommutierungszeitpunkten (tCOMMUT_1, tCOMMUT_2, tCOMMUT_3) die Kommutierungsvorgänge in der Endstufe (122) einzuleiten.Motor according to one of Claims 16 to 24, in which the control unit ( 132 ) a microprocessor ( 130 ), which is designed, at the specific commutation times (t COMMUT_1 , t COMMUT_2 , t COMMUT_3 ), the commutation operations in the output stage ( 122 ). Motor nach Anspruch 25, bei welchem der Mikroprozessor (130) dazu ausgebildet ist, nach Einleiten eines ersten Kommutierungsvorgangs (524) in Abhängigkeit von dem Ladezustand des Zwischenkreiskondensators (178) eine Bestromungszeitdauer (TCF(2)) zwischen diesem ersten Kommutierungsvorgang (524) und einem zweiten Kommutierungsvorgang (526) zu bestimmen, und nach Ablauf der Bestromungszeitdauer (TCF(2)) diesen zweiten Kommutierungsvorgang (526) einzuleiten.Motor according to Claim 25, in which the microprocessor ( 130 ) is adapted after initiation of a first commutation process ( 524 ) as a function of the state of charge of the DC link capacitor ( 178 ) an energizing time duration (T CF (2)) between this first commutation process ( 524 ) and a second commutation process ( 526 ) and after expiration of the energization time period (T CF (2)) this second commutation process ( 526 ). Motor nach einem der Ansprüche 16 bis 26, welcher ein einphasiger Motor ist.Motor according to one of claims 16 to 26, which is a single-phase motor. Motor nach einem der Ansprüche 16 bis 27, welcher ein einsträngiger Motor ist.Motor according to one of claims 16 to 27, which is a stranded Engine is. Motor nach einem der Ansprüche 16 bis 28, bei welchem eine Diode (182) im Gleichstrom-Zwischenkreis (170) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, einen Rückspeisungsstrom in eine mit dem Gleichstrom-Zwischenkreis (170) verbundene Gleichspannungsquelle (184, 186) zu verhindern.Motor according to one of Claims 16 to 28, in which a diode ( 182 ) in the DC link ( 170 ), which is designed to convert a regenerative current into one with the DC link ( 170 ) connected DC voltage source ( 184 . 186 ) to prevent. Motor nach Anspruch 16, bei welchem die Steuereinheit (132) dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 15 auszuführen.Motor according to claim 16, in which the control unit ( 132 ) is designed to carry out a method according to one of claims 2 to 15. Elektromotor, welcher aufweist: einen Rotor (124), einen Stator (125) mit mindestens einem Strang (126), eine Endstufe (122) zur Beeinflussung der Bestromung dieses Strangs, einen die Endstufe (122) mit Strom versorgenden Gleichstrom-Zwischenkreis (170), und eine Steuereinheit (132), welche dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einem von dem mindestens einen Strang (126) in den Zwischenkreis (170) zurückgespeisten Strom (I_RC) Kommutierungszeitpunkte (tCOMMUT_1, tCOMMUT_2, tCOMMUT_3) zu bestimmen und zu den bestimmten Kommutierungszeitpunkten (tCOMMUT_1, tCOMMUT_2, tCOMMUT_3) in der Endstufe (122) Kommutierungsvorgänge durchzuführen.Electric motor, comprising: a rotor ( 124 ), a stator ( 125 ) with at least one strand ( 126 ), an amplifier ( 122 ) for influencing the energization of this strand, a the final stage ( 122 ) supplied with DC current intermediate circuit ( 170 ), and a control unit ( 132 ) which is adapted, depending on one of the at least one strand ( 126 ) in the DC link ( 170 ) current (I_RC) commutation times (t COMMUT_1 , t COMMUT_2 , t COMMUT_3 ) and at the specific commutation times (t COMMUT_1 , t COMMUT_2 , t COMMUT_3 ) in the final stage ( 122 ) To perform commutation operations.
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