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: 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:
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.