DE102009027346A1

DE102009027346A1 - Verfahren und elektrische Schaltung zum Betreiben eines Elektromotors, insbesondere eines Stellmotors für eine Komponente einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102009027346A1
Application number: DE102009027346A
Authority: DE
Inventors: Michael-Jürgen Hofmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2011-01-05
Also published as: US8432123B2; US20110001452A1; CN101938236A; CN101938236B

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors beschrieben. Der Elektromotor weist mindestens zwei Phasen und einen Rotor auf. Bei dem Verfahren wird eine aktuelle Winkelstellung (phipos) des Rotors ermittelt und in Abhängigkeit davon an mindestens einer der beiden Phasen ein Potential derart angelegt, dass eine erwünchste Winkelstellung (phiposreq) erreicht wird. Aus der aktuellen Winkelstellung (phipos) und der erwünschten Winkelstellung (phiposreq) wird eine Soll-Winkelgeschwindigkeit (dphides) ermittelt, die zur Beeinflussung des Potentials verwendet wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine elektrische Schaltung zum Betreiben eines Elektromotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, mehrphasige Elektromotoren zum Einstellen von Komponenten einer Brennkraftmaschine zu verwenden. Beispielsweise sind Stellmotoren für die Einstellung des Anstellwinkels der Schaufeln eines Turboladers oder Stellmotoren für die Einstellung der Winkelstellung einer Drosselklappe einer Brennkraftmaschine bekannt.
Zur Einstellung einer erwünschten Winkelstellung ist es bekannt, an den Elektromotor bestimmte, vorgegebene Potentiale an den einzelnen Phasen desselben anzulegen. Der Rotor des Elektromotors dreht sich dann in die erwünschte Winkelstellung und wird auch dort gehalten.
Weiterhin ist es bekannt, insbesondere zur Erreichung eines schnellen Übergangs in die erwünschte Winkelstellung sowie zur Vermeidung von Überschwingern bei diesem Übergang eine Regelung vorzusehen, mit der die Potentiale bzw. Ströme auf den einzelnen Phasen beeinflusst werden. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Pulsweitenmodulation erfolgen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors insbesondere im Hinblick auf den Übergang in die erwünschte Winkelstellung weiter zu verbessern.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung löst die vorstehende Aufgabe durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 sowie durch eine elektrische Schaltung nach dem Anspruch 12.
Der Elektromotor weist mindestens zwei Phasen und einen Rotor auf. Es wird eine aktuelle Winkelstellung des Rotors ermittelt und in Abhängigkeit davon an mindestens einer der beiden Phasen ein Potential derart angelegt, dass eine erwünschte Winkelstellung erreicht wird. Aus der aktuellen Winkelstellung und der erwünschten Winkelstellung wird eine Soll-Winkelgeschwindigkeit ermittelt, die zur Beeinflussung des Potentials verwendet wird.
Im Rahmen dieser Verfahrens werden also die Winkelstellungen in Winkelgeschwindigkeiten abgebildet das Potential an mindestens einer Phase des Elektromotors wird in Abhängigkeit von diesen Winkelgeschwindigkeiten beeinflusst. Auf diese Weise wird ein schnellerer und genauerer Übergang in die erwünschte Winkelstellung erreicht.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn in Abhängigkeit von der Soll-Winkelgeschwindigkeit derjenige Umfang bzw. dasjenige Verhältnis eingestellt wird, in dem das Potential an der mindestens einen Phase des Elektromotors anliegt. Insbesondere kann dabei eine Pulsweitenmodulation des genannten Potentials zum Einsatz kommen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung wird eine Soll-Ist-Abweichung auf der Grundlage der ermittelten Winkelgeschwindigkeiten ermittelt. Damit basiert die erfindungsgemäße Regelung auf Winkelgeschwindigkeiten, was zu einem wesentlich verbesserten Übergang von der aktuellen Winkelstellung in die erwünschte Winkelstellung führt.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Schaltung zum Betreiben eines Elektromotors, 2a bis 2c zeigen elektrische Schaltpläne einer Schalteinheit der Schaltung der 1, 3 zeigt eine Tabelle mit Zuständen der Schaltung und des Elektromotors der 1, 4 zeigt ein schematisches Zeitdiagramm von Signalen der Schaltung der 1 und 5 und 6 zeigen schematische Blockschaltbilder eines Verfahrens zum Betreiben des Elektromotors der 1.
In der 1 ist eine elektrische Schaltung 10 dargestellt, die einen dreiphasigen Elektromotor 11 aufweist. Die Phasen des Elektromotors 11 sind mit U, V, W gekennzeichnet. Der Elektromotor 11 weist einen nicht-dargestellten Rotor auf und ist weiterhin mit drei zueinander beabstandeten Hall-Sensoren 12 versehen, deren Ausgangssignale mit H1, H2, H3 gekennzeichnet sind.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Elektromotor 11 um einen bürstenlosen Gleichstrommotor, der beispielsweise mit einem 12-poligen Rotor-Magneten und einem 24-poligen Sensor-Magneten für die Hall-Sensoren 12 versehen ist. Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, mit dem Elektromotor 11 eine Auflösung der Winkelstellungen des Rotor-Magneten von 5 Grad zu erreichen.
Die Spannung bzw. der Strom jeder der Phasen U, V, W wird von jeweils einer Schalteinheit 13 zur Verfügung gestellt, der jeweils die Eingangssignale IN, DIS zugeführt sind. Diese Eingangssignale IN, DIS werden von einem Steuergerät 14 erzeugt, dem die Ausgangssignale H1, H2, H3 der Hall-Sensoren 12 zugeführt sind, und dem in nicht-dargestellter Weise zumindest ein Sollsignal für eine erwünschte Winkelstellung des Elektromotors 11 vorliegt.
Der Elektromotor 11 kann beispielsweise bei einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs zum Einsatz kommen, und zwar als Stellmotor für irgendwelche Komponenten der Brennkraftmaschine. Beispielsweise kann der Elektromotor 11 zur Verstellung eines Turboladers der Brennkraftmaschine verwendet werden. In diesem Fall kann das Sollsignal für die erwünschte Winkelstellung des Elektromotors 11 beispielsweise von einer elektronischen Kraftstoffeinspritzanlage des Kraftfahrzeugs vorgegeben werden.
In den 2a bis 2c ist eine der drei Schalteinheiten 13 detaillierter dargestellt. Es versteht sich, dass die nachfolgenden Erläuterungen für alle drei Schalteinheiten 13 der 1 gültig sind.
Die Schalteinheit 13 weist eine Serienschaltung zweier elektronischer Schalter HS, LS mit jeweils gegensinnig geschalteten Freilaufdioden auf. Die beiden Schalter HS, LS sind dabei von einer Batteriespannung BAT nach Masse GND geschaltet. Zwischen den beiden Schaltern HS, LS ist ein Ausgang OUT vorhanden.
Die Stellung der beiden Schalter HS, LS ist von den Eingangssignalen IN, DIS abhängig. In den 2a bis 2c ist immer dieselbe Schalteinheit 13 dargestellt, jedoch unter Zugrundelegung unterschiedlicher Eingangssignale IN, DIS. Die Eingangssignale IN, DIS können dabei die Zustände „0” bzw. „low” (z. B. keine Spannung vorhanden) oder „1” bzw. „high” (z. B. Spannung vorhanden) aufweisen.
In der 2a gilt: IN = 0, DIS = 0. Mit dieser Ansteuerung ist der Schalter HS geöffnet und der Schalter LS geschlossen. Damit liegt der Ausgang OUT auf Masse GND. In der 2b gilt: IN = 1, DIS = 0. Mit dieser Ansteuerung ist der Schalter HS geschlossen und der Schalter LS geöffnet. Damit liegt am Ausgang OUT die Batteriespannung BAT an. In der 2c gilt: IN = beliebig, DIS = 1. Mit dieser Ansteuerung sind beide Schalter HS, LS geöffnet. Aufgrund der beiden Freilaufdioden liegt damit an dem Ausgang OUT ein Potential an, das weder der Batteriespannung BAT, noch Masse GND entspricht; dieser Zustand wird als „open” bezeichnet.
Eine Drehbewegung des Rotor-Magneten des Elektromotors 11 kann dadurch bewirkt werden, dass bestimmte, vorgegebene Potentiale an die drei Phasen U, V, W des Elektromotors 11 angelegt werden. Bestimmten Winkelstellungen des Elektromotors 11 sind dabei jeweils zugehörige Potential-Kombinationen für die Phasen U, V, W zugeordnet. Mit diesen Potential-Kombinationen kann der Elektromotor 11 auch in der erwünschten Winkelstellung gehalten werden.
In der Tabelle der 3 sind in einer obersten Zeile zwölf Winkelstellungen in waagrechter Richtung aufgetragen. Der Abstand der zwölf Winkelstellungen entspricht der bereits erwähnten Auflösung von 5 Grad. Insgesamt überstreichen die zwölf Winkelstellungen einen Winkelbereich von 0 Grad bis 55 Grad, je einschließlich. In der Zeile unter den zwölf Winkelstellungen sind Ansteuer-Nummern „AnstNr” angegeben, mit denen die Winkelstellungen von der Nummer „0” bis zur Nummer „11” durchnummeriert sind.
In der dritten, vierten und fünften Zeile der Tabelle der 3 sind für jede der zwölf Winkelstellungen jeweils die zugehörigen Potentiale für die drei Phasen U, V, W eingetragen. Wie bereits erwähnt, bilden drei untereinander angeordnete Potentiale für die Phasen U, V, W eine Potential-Kombination, mit der der Rotor-Magnet des Elektromotors 11 in die zugehörige Winkelstellung gedreht und dort gehalten werden kann. Wird also beispielsweise auf der Phase U der Zustand „open” erzeugt, auf der Phase V die Batteriespannung BAT und liegt die Phase W auf Masse GND, so gehört zu dieser Potential-Kombination die Winkelstellung „25 Grad”.
In der sechsten, siebten und achten Zeile der Tabelle der 3 sind für jede der zwölf Winkelstellungen die zugehörigen Ausgangssignale H1, H2, H3 der Hall-Sensoren 12 eingetragen. Die Ausgangssignale H1, H2, H3 können dabei die Zustände „1” bzw. „high” (z. B. Spannung vorhanden) und „0” bzw. „low” (z. B. Spannung nicht vorhanden) aufweisen. Jeweils drei untereinander angeordnete Ausgangssignale H1, H2, H3 gehören zusammen und bilden eine Hall-Nummer „HallNr”, die in der vorletzten Zeile der Tabelle der 3 enthalten ist. Jede der Hall-Nummern kennzeichnet damit eine der zwölf möglichen Winkelstellungen.
Bei der vorliegenden Ausgestaltung des Elektromotors 11 gibt es für die zwölf Winkelstellungen nur sechs Hall-Nummern. In der Tabelle der 3 ergibt sich dies daraus, dass die Hall-Nummern „1” bis „6” für die Winkelstellungen „0 Grad” bis „25 Grad” und für die Winkelstellungen „30 Grad” bis „55 Grad” gleich sind. Die Hall-Nummern sind also für sich alleine nicht in der Lage, die zwölf Winkelstellungen eindeutig zu unterscheiden.
Dieses Problem wird wie folgt gelöst: Nach einem erstmaligen Einschalten der Schaltung 10 werden die Ausgangssignale H1, H2, H3 von dem Steuergerät 14 eingelesen und es werden die zugehörigen beiden Winkelstellungen aus der Tabelle der 3 ausgelesen. Beispielhaft sei angenommen, dass für die Ausgangssignale H1, H2, H3 folgendes gilt: H1 = high, H2 = high, H3 = low. Diesen Ausgangssignalen H1, H2, H3 entsprechen die Winkelstellungen „15 Grad” und „45 Grad”. Aufgrund der erläuterten, nicht vorhandenen Eindeutigkeit ist nicht klar, in welcher Winkelstellung sich der Elektromotor 11 aktuell tatsächlich befindet. Es wird deshalb der Elektromotor 11 in diejenige Winkelstellung gedreht, die sich genau zwischen den beiden ausgelesenen Winkelstellungen befindet. Im vorliegenden Beispielfall handelt es sich dabei um die Winkelstellung „30 Grad”. Es werden also die Phasen U, V, W mit denjenigen Potentialen beaufschlagt, die zu der Winkelstellung „30 Grad” bzw. der Ansteuernummer „6” gehören. Daraufhin dreht sich der Rotor-Magnet des Elektromotors 11 in diese Winkelstellung von 30 Grad. Nunmehr ist also die aktuelle tatsächliche Winkelstellung des Elektromotors 11 bekannt. Diese aktuelle Winkelstellung wird im Steuergerät 14 abgespeichert. Weiterhin wird in der Tabelle der 3 in der letzten Zeile ein Hall-Offset „HallOS” eingetragen, mit dem es danach möglich ist, die beiden nicht-eindeutigen Bereiche der Winkelstellungen von „0 Grad” bis „25 Grad” bzw. von „30 Grad” bis „55 Grad” voneinander zu unterscheiden. Beispielsweise wird den Winkelstellungen „0 Grad” bis „25 Grad” ein Hall-Offset „0” und den Winkelstellungen „30 Grad” bis „55 Grad” ein Hall-Offset „1” zugeordnet.
In einem nachfolgenden Betrieb des Elektromotors 11 werden die Ausgangssignale H1, H2, H3, die mit Hilfe von sogenannten Interrupts dem Steuergerät 14 zugeführt werden, fortlaufend ausgewertet. Eine sich dabei ergebende Veränderung der Ausgangssignale H1, H2, H3 wird als Drehbewegung des Elektromotors 11 interpretiert und entsprechend mitgezählt. Die neue aktuelle Winkelstellung des Elektromotors 11 wird dann mittels der Ausgangssignale H1, H2, H3 im Steuergerät 14 abgespeichert. Damit ist in jedem Zeitpunkt die jeweils tatsächliche aktuelle Winkelstellung des Elektromotors 11 eindeutig bekannt.
Soll im Betrieb des Elektromotors 11 eine andere Winkelstellung eingestellt werden, so werden die Phasen U, V, W mit denjenigen Potentialen beaufschlagt, die zu der anderen Winkelstellung gehören. Soll beispielsweise eine Verstellung der Winkelstellung des Elektromotors 11 von den vorgenannten „30 Grad” auf beispielsweise „40 Grad” stattfinden, so wird aus der Tabelle der 3 die zugehörige Potential-Kombination ausgelesen und an den Phasen U, V, W des Elektromotors 11 angelegt. Der Rotor-Magnet des Elektromotors 11 dreht sich daraufhin in die erwünschte Winkelstellung.
Das Erreichen der erwünschten Winkelstellung wird dadurch überprüft, dass die aktuelle Winkelstellung des Elektromotors 11 anhand der Ausgangssignale H1, H2, H3 der Hall-Sensoren 13 ermittelt wird. Stimmt diese aktuelle Winkelstellung mit der erwünschten Winkelstellung überein, so hat der Rotor-Magnet des Elektromotors 11 die erwünschte Winkelstellung erreicht.
Der Übergang des Rotor-Magneten von einer aktuellen in eine erwünschte Winkelstellung wird insbesondere mit dem Ziel geregelt, den Übergang möglichst schnell durchzuführen und dabei ein Überschwingen weitgehend zu vermeiden. Hierzu wird das Eingangssignal DIS herangezogen. So wurde anhand der 2b erläutert, dass die Batteriespannung BAT am Ausgang OUT vorhanden ist, wenn das Eingangssignal IN = 1 und das Eingangssignal DIS = 0 ist. Ausgehendend von diesem Zustand kann das Eingangssignal DIS dahingehend beeinflusst werden, dass es abwechselnd „0” und „1” ist. Für DIS = 0 ergibt sich – wie gesagt – OUT = BAT, für DIS = 1 ergibt sich gemäß der 2c jedoch OUT = open. Diese Beeinflussung des Eingangssignals DIS hat also zur Folge, dass auf dem Ausgang OUT nicht fortlaufend die Batteriespannung BAT vorhanden ist, sondern dass die Batteriespannung BAT nur in demjenigen Umfang vorhanden ist, wie das Eingangssignal DIS gleich „0” ist.
In der 4 sind die Eingangssignale IN, DIS und das Potential am Ausgang OUT über der Zeit t aufgetragen. Wie vorstehend erläutert ist das Eingangssignal IN gleich „1” und das Eingangssignal DIS ist abwechselnd „0” oder „1”. Wie ebenfalls erläutert wurde, hat dies zur Folge, dass am Ausgang OUT die Batteriespannung BAT nur in demjenigen Umfang vorhanden ist, wie das Eingangssignal DIS gleich „0” ist. Mit Hilfe einer Veränderung des Verhältnisses der Zeitdauern, in denen das Eingangssignal DIS gleich „0” oder „1” ist, kann derjenige Umfang eingestellt werden, in dem die Batteriespannung BAT am Ausgang OUT vorhanden sein soll. Dies stellt eine Pulsweitenmodulation der am Ausgang OUT vorhandenen Batteriespannung BAT dar.
In den 5 und 6 ist ein Verfahren dargestellt, mit dem die vorstehend genannte Übergang des Rotor-Magneten von einer aktuellen in eine erwünschte Winkelstellung geregelt werden kann. Das Verfahren kann vorzugsweise mit Hilfe eines Rechengeräts ausgeführt werden, das mit einem entsprechenden Computerprogramm versehen ist. Das Rechengerät kann vorzugsweise in dem Steuergerät 14 enthalten sein.
Das Verfahren der 5 und 6 wird in aufeinander folgenden Zeitpunkten durchlaufen. In jedem Zeitpunkt werden die nachfolgend erläuterten Schritte durchgeführt und entsprechende Ein- und Ausgangsgrößen eingelesen bzw. erzeugt. Sofern erforderlich, werden die zu einem Zeitpunkt zugehörigen Größen mit dem Index i voneinander unterschieden. Ein Index i bezieht sich auf den aktuellen Durchlauf des Verfahrens und ein Index i-1 hat die Bedeutung, dass es sich um eine Größe handelt, die im letzten Durchlauf des Verfahrens ermittelt worden ist.
Als Eingangsgrößen sind dem Verfahren der 5 eine aktuelle Winkelstellung phipos und eine erwünschte Winkelstellung phiposreq zugeführt. Bei der aktuellen Winkelstellung phipos handelt es sich um diejenige Winkelstellung des Elektromotors 11, die sich aus der Tabelle der 3 aus den Ausgangssignalen H1, H2, H3 der Hall-Sensoren 13 ergibt. Weisen die Ausgangssignale H1, H2, H3 aktuell beispielweise die Zustände „high”, „low”, „high” auf, und liegt aktuell beispielweise der Hall-Offset „1” vor, so befindet sich der Rotor-Magnet des Elektromotors 11 in der Winkelstellung von „35 Grad”. Die aktuelle Winkelstellung phipos ist in diesem Fall also 35 Grad. Bei der erwünschten Winkelstellung phiposreq handelt es sich um das eingangs erwähnte Sollsignal für eine erwünschte Winkelstellung des Elektromotors 11 oder es wird die erwünschte Winkelstellung phiposreq aus diesem Sollsignal abgeleitet. Bei der aktuellen Winkelstellung phipos und der erwünschten Winkelstellung phiposreq handelt es sich also um bekannte Größen.
Einem Block 21 sind die aktuelle Winkelstellung phipos und die erwünschte Winkelstellung phiposreq zugeführt. Für die Ausgangsgröße phiposdiff des Blocks 21 gilt die folgende Gleichung: phiposdiff = phiposreq – phipos (1)
Die Ausgangsgröße phiposdiff stellt eine Winkeldifferenz dar und wird einer Kennlinie 22 und einer Signum-Funktion 23 zugeführt. Mit Hilfe der Kennlinie wird die Winkeldifferenz phiposdiff in eine Winkelgeschwindigkeit dphiposdiff abgebildet. Mit Hilfe der Signum-Funktion 23 wird das Vorzeichen der Winkeldifferenz phiposdiff berücksichtigt. Die Ausgangsgrößen der Kennlinie 22 und der Signum-Funktion 23 sind einem Block 24 zugeführt, der diese beiden Ausgangsgrößen miteinander multipliziert.
Mit Hilfe eines Blocks 26 und einer Zeitverzögerung 27, denen jeweils die erwünschte Winkelstellung phiposreq zugeführt ist, wird die folgende Gleichung realisiert: dphireq = phiposreq(i) – phiposreq(i – 1) (2)
Die Größe dphireq stellt die Winkelgeschwindigkeit dar, die sich aus dem Übergang in die erwünschte Winkelposition phiposreq ergibt.
Ein nachfolgender Block 29 verknüpft die bisher ermittelten Größen gemäß der folgenden Gleichung: dphides = dphireq + [signum(phiposdiff)·dphiposdiff] (3)
Die Größe dphides stellt diejenige Soll-Winkelgeschwindigkeit dar, die bei der aktuellen Winkelstellung phipos und der erwünschten Winkelstellung phiposreq einen – im Sinne der erwähnten Ziele – möglichst guten Übergang ermöglichen würde.
Mit Hilfe eines Blocks 31 und einer Zeitverzögerung 32, denen jeweils die aktuelle Winkelstellung phipos zugeführt ist, wird die folgende Gleichung realisiert: dphiact = phipos(i) – phipos(i – 1) (4)
Die Größe dphiact stellt die Winkelgeschwindigkeit dar, die aktuell tatsächlich vorhanden ist.
Die aktuelle Winkelgeschwindigkeit dphiact und die Soll-Winkelgeschwindigkeit dphides sind einem Block 34 zugeführt, der eine Subtraktion durchführt. Dies stellt die Ermittlung der Soll-Ist-Abweichung des Verfahrens der 5 und damit der erläuterten Regelung dar. Weiterhin ist die Soll-Winkelgeschwindigkeit dphides einer Signum-Funktion 35 zugeführt, mit der das Vorzeichen der Soll-Winkelgeschwindigkeit dphides berücksichtigt wird.
Ein nachfolgender Block 36 verknüpft die bisher ermittelten Größen gemäß der folgenden Gleichung: dphideltapos = signum(dphides)·[dphiact – dphides] (5)
Die Größe dphideltapos stellt den Unterschied der Winkelgeschwindigkeit dar, um den die aktuelle Winkelgeschwindigkeit dphiact verändert werden muss, um den erwähnten, möglichst guten Übergang in die erwünschte Winkelstellung phiposreq zu erreichen.
Die Größe dphideltapos ist in der 6 einer Kennlinie 41 zugeführt, mit der die Eigenschaften desjenigen Aktors berücksichtigt werden können, der letztlich von der Größe dphideltapos angesteuert wird. Im vorliegenden Fall kann mit der Kennlinie 41 insbesondere eine Anpassung an den Elektromotor 11 und gegebenenfalls an eine vorgeschaltete Treiberschaltung vorgenommen werden.
Das Ausgangssignal der Kennlinie 41 ist einem Additionsblock 42 und dann einer Begrenzungseinrichtung 43 zugeführt. Die Begrenzungseinrichtung 43 ist dazu vorgesehen, das Ausgangssignal des Additionsblocks 42 auf einen positiven und einen negativen Maximalwert zu beschränken. Das Ausgangssignal der Begrenzungseinrichtung 43 ist als dutycycle bezeichnet. Diese Größe dutycycle ist über eine Zeitverzögerung 44 dem Additionsblock 42 zugeführt. Dort werden die Größe dutycycle und die Größe dphideltapos addiert. Die Größe dutycycle ist damit über die Zeitverzögerung 44 rückgekoppelt.
Mit der Größe dutycycle wird das Verhältnis der Zeitdauern, in denen das Eingangssignal DIS gleich „0” und „1” ist, verändert. Mit Hilfe der Größe dutycycle wird also derjenige Umfang eingestellt, in dem die Batteriespannung BAT am Ausgang OUT vorhanden ist. Die Größe dutycycle stellt also diejenige Größe dar, mit der die erwähnte Pulsweitenmodulation der am Ausgang OUT vorhandenen Batteriespannung BAT beeinflusst wird.
Weiterhin wird gemäß der 6 auch noch eine Größe Pattern zur Verfügung gestellt. Diese Größe Pattern stellt diejenigen Spannungen der Phasen U, V, W dar, die für eine erwünschte Winkelstellung des Elektromotors 11 gemäß der 3 eingestellt werden müssen. Die Größe Pattern kann sich dabei entweder sequentiell entsprechend der Tabelle der 3 verändern, also immer in Schritten von 5 Grad. Alternativ ist es auch möglich, dass die Größe Pattern sich mit einer größeren Schrittweite verändert. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn die erwünschte Winkelstellung mehr als 15 Grad von der aktuellen Winkelstellung entfernt ist.
Von dem Verfahren der 5 und 6 werden somit die Größe dutycycle und die Größe Pattern erzeugt. Die Größe dutycycle stellt den Umfang ein, in dem die Batteriespannung BAT am Ausgang OUT vorhanden ist, und die Größe Pattern gibt diejenigen Phasen U, V, W an, die mit der Batteriespannung BAT angesteuert werden. Diese Phasen und der genannte Umfang der Batteriespannung ist dann ausschlaggebend dafür, wie der Übergang des Rotor-Magneten des Elektromotors 11 von der aktuellen Winkelstellung phipos in die erwünschte Winkelstellung phiposreq ausgeführt wird. Die aktuelle Winkelstellung phipos wird über die Hall-Sensoren 13 gemessen und stellt damit die Rückkoppelschleife der erläuterten Regelung dar.
Mit Hilfe des Verfahrens der 5 und 6 kann somit die Winkelstellung des Elektromotors 11 innerhalb eines vorgegebenen Winkelbereichs durch eine Pulsweitenmodulation des an mindestens einer der Phasen U, V, W des Elektromotors 11 anliegenden Potentials geregelt werden. Im Rahmen dieser Regelung werden die Winkelstellungen in Winkelgeschwindigkeiten abgebildet und die Soll-Ist-Abweichung der Regelung wird auf der Grundlage der ermittelten Winkelgeschwindigkeiten durchgeführt.
Weicht die aktuelle Winkelstellung nur geringfügig, beispielsweise weniger als 15 Grad, von der erwünschten Winkelstellung ab, so ist es möglich, dass die Größe Pattern unverändert beibehalten wird, und dass nur die Größe dutycycle verändert wird. Damit kann der Rotor-Magnet des Elektromotors 11 genau auf die erwünschte Winkelstellung eingestellt und dann dort festgehalten werden.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Elektromotors (11), wobei der Elektromotor (11) mindestens zwei Phasen (U, V, W) und einen Rotor aufweist und wobei bei dem Verfahren eine aktuelle Winkelstellung (phipos) des Rotors ermittelt und in Abhängigkeit davon an mindestens einer der beiden Phasen ein Potential derart angelegt wird, dass eine erwünschte Winkelstellung (phiposreq) erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus der aktuellen Winkelstellung (phipos) und der erwünschten Winkelstellung (phiposreq) eine Soll-Winkelgeschwindigkeit (dphides) ermittelt wird, und dass die Soll-Winkelgeschwindigkeit (dphides) zur Beeinflussung des Potentials verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Abhängigkeit von der Soll-Winkelgeschwindigkeit (dphides) derjenige Umfang bzw. dasjenige Verhältnis eingestellt wird, in dem das Potential an der mindestens einen Phase (U, V, W) des Elektromotors (11) anliegt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei aus der erwünschten Winkelstellung (phiposreq) mittels einer Zeitverzögerung eine erwünschte Winkelgeschwindigkeit (dphireq) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei aus der aktuellen Winkelstellung (phipos) und der erwünschten Winkelstellung (phiposreq) eine Winkeldifferenz (phiposdiff) gebildet wird, die einer Kennlinie (22) zugeführt wird, die daraus eine Winkelgeschwindigkeit (dphiposdiff) ableitet.
Verfahren nach Anspruch 3 und 4, wobei aus der erwünschten Winkelgeschwindigkeit (dphireq) und der von der Kennlinie (22) ermittelten Winkelgeschwindigkeit (dphiposdiff) die Soll Winkelgeschwindigkeit (dphides) abgeleitet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei aus der aktuellen Winkelstellung (phipos) mittels einer Zeitverzögerung (32) eine aktuelle Winkelgeschwindigkeit (dphiact) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei aus der aktuellen Winkelgeschwindigkeit (dphiact) und der Soll-Winkelgeschwindigkeit (dphides) eine Soll-Ist-Abweichung ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Soll-Ist-Abweichung das Potential mindestens einer der Phasen (U, V, W) des Elektromotors (11) mittels einer Pulsweitenmodulation beeinflusst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Soll-Ist-Abweichung über eine Zeitverzögerung (44) rückgekoppelt wird.
Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Steuergerät (14) mit einem Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Elektrische Schaltung (10) insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Steuergerät (14) nach Anspruch 11.
Elektrische Schaltung (10) nach Anspruch 12, wobei der Elektromotor (11) als Stellmotor ausgebildet ist und insbesondere zur Verstellung eines Turboladers der Brennkraftmaschine vorgesehen ist.