DE102010008800A1

DE102010008800A1 - Drosselsteuermodul

Info

Publication number: DE102010008800A1
Application number: DE102010008800A
Authority: DE
Inventors: Yong-bin LI; Rui Feng Qin; Ning Sun; Chao Wen; Yuk Wai Elton Yeung
Original assignee: Johnson Electric SA
Current assignee: Johnson Electric International AG
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2010-02-22
Publication date: 2010-08-26
Also published as: CN101813209A; JP2010196709A; US8408181B2; US20100212628A1; JP5592674B2; CN101813209B

Abstract

Ein Drosselsteuermodul zur Steuerung einer Drossel weist einen BLDC-Motor, einen Getriebezug zur Verbindung des Motors mit der Drossel und einen Drosselpositionssensor auf. Ein PWM-Modul ist mit dem Drosselpositionssensor verbunden und erzeugt eine Pulsbreitenmodulationssequenz gemäß dem Signal des Drosselpositionssensors und einem gewünschten Drosselpositionssignal. Ein Decodier-Modul erzeugt eine Kommutationslogik für den Motor auf Basis des Signals des Drosselpositionssensors. Eine Motorsteuerung steuert die Kommutation des Motors gemäß der Pulsbreitenmodulationssequenz und der Kommutationslogik.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Modul und ein Verfahren zum Steuern einer Drossel und insbesondere ein Verfahren und ein Drosselsteuermodul zum Steuern einer Drossel eines Verbrennungsmotors.
Hintergrund der Erfindung
In einem Verbrennungsmotor ist eine Drossel ein Ventil, das direkt die Menge von in den Motor eindringender Luft reguliert und indirekt den in jedem Zyklus verbrannten Kraftstoff dadurch steuert, dass die Brennstoffeinspritzdüse oder der Vergaser ein relativ konstantes Kraftstoff-Luftgemisch einhalten. Eine Drossel ist im Allgemeinen ein Typ eines Vierteldrehungs-Drosselventils, das eine durch es hindurchgehende drehbare Stange hat. Die Drossel dreht sich mit der Stange um einen vorbestimmten Winkel wie 90°, wobei eine 0°-Drehung dem vollständig geschlossenen Zustand und eine 90°-Drehung dem vollständig offenen Zustand entspricht.
6 zeigt ein Drosselsteuermodul 20, das Drosselpositionssensoren (englisch: throttle position sensors, TPS) 21, ein Pulsbreitenmodulations(englisch: throttle position sensors, PWM)-Modul 22, eine Motorsteuerung 23, einen Bürstentyp-Permanentmagnet-Gleichstrom(englisch: permanent magnet direct current, PMDC)-Motor 24 und einen Getriebezug 25 aufweist. Der Sensor 21 erfasst die Position der Drossel und erzeugt ein Drosselpositionssignal. Das PWM-Modul 22 erzeugt eine PWM-Sequenz gemäß dem Drosselpositionssignal und ein durch ein Motorsteuerungsmodul (englisch: engine control module, ECM) bereitgestelltes gewünschtes Positionssignal. Wie bekannt, ist ein ECM, auch bekannt als Motorsteuerungseinheit (englisch: engine control unit ECU) oder Kraftzugsteuerungsmodul (englisch: pouer-train control module PCM), ein Typ einer elektronischen Steuereinheit, die die Menge des Kraftstoffes, den Zündungszeitpunkt und andere Parameter bestimmt, die ein Verbrennungsmotor zum Aufrechterhalten seines Laufes benötigt. Die Motorsteuerung 23 steuert den PMDC-Motor 24 gemäß der PWM-Sequenz, so dass der PMDC-Motor 24 sowie der Getriebezug 25 die Öffnung oder Position der Drossel 10 steuern kann. Wie bekannt, dreht sich die Drossel wiederholt in einem vorbestimmten Winkel, so dass nur einige der Kommutatorsegmente häufig in Gleitkontakt mit den Bürsten kommen. Diese Segmente sowie der PMDC-Motor haben vermutlich eine verkürzte Lebensdauer. Zusätzlich baut sich an den Kupfersegmenten ein Oxidfilm auf, der einen vergrößerten Widerstand und eine erhöhte Temperatur zur Folge hat. Weiter besteht das Risiko, dass sich dünne Schichten von Kohlenstoff aufbauen, die Totpunkte auf den Kommutatorsegmenten ausbilden, insbesondere auf Motoren, wo der Betriebsmodus nur Grenzflächenkontakte zwischen Bürste und Kommutator von zwei oder drei Segmenten in Verbindung mit Hochfrequenzposition sieht.
Eine vorgeschlagene Lösung ist es, den Motor durch einen bürstenlosen Gleichstrommotor (englisch: brushless direct current, BLDC) zu ersetzen.
7 zeigt ein bekanntes Drosselsteuermodul 30 für einen BLDC-Motor 34, der teilweise in 8 gezeigt ist. Der Motor 34 ist zum Darlegen, dass der Rotor einen Permanentmagnetrotorkern 34a und einen Sensormagnet 39 hat, teilweise explodiert gezeigt, wobei ein gewickelter Stator 34b und eine Platine 38 drei Hall-Sensoren 37 halten. Die Hall-Sensoren stellen Signale zum Anzeigen der Drehorientierung des Rotors auf Basis der Wechselwirkung der Hall-Sensoren und des Sensormagneten 39 zur Verfügung. Das Drosselsteuermodul 30 weist einen TPS 31, ein PWM-Modul 32, eine Motorsteuerung 33, einen BLDC-Motor 34, einen Getriebezug 35 und ein Kommutationslogikmodul 36 auf. Das Kommutationslogikmodul 36 erzeugt eine Kommutationslogik gemäß Signalen von in dem BLDC-Motor 34 befestigten Hall-Sensoren 37. Die Motorsteuerung 33 steuert die Kommutation des BLDC-Motors 34 gemäß der Kommutationslogik und der von dem PWM-Modul 32 bereitgestellten PWM-Sequenz, so dass die Öffnung der Drossel 10 gesteuert wird. In diesem Vorschlag sind die Signale der Hall-Sensoren kritisch. Die Umgebungstemperatur jedoch, bei der der BLDC-Motor 34 betrieben wird, ist häufig hoch und übersteigt manchmal die normale Betriebstemperatur für die Hall-Sensoren. Deshalb sind die Hall-Sensoren und das Drosselsteuermodul nicht verlässlich. Weiter ist das Drosselsteuermodul teuer, weil drei Hall-Sensoren 37 für den BLDC-Motor benötigt werden.
Darstellung der Erfindung
Daher besteht der Wunsch nach einem zuverlässigen und kostengünstigen Drosselsteuermodul in Verwendung eines BLDC-Motors.
Dies wird in der vorliegenden Erfindung durch die Verwendung eines BLDC-Motors erreicht, der keine Hall-Sensoren hat.
Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung in einem Aspekt davon ein Drosselsteuermodul zum Steuern der Öffnung einer Drossel mit einem bürstenlosen Gleichstrommotor zur Bewegung der Drossel, wobei der Motor einem Permanentmagnetrotor mit einer Anzahl von Polpaaren hat, einem Getriebezug mit einem Verringerungskoeffizienten und zur Verbindung des Motors mit der Drossel, einem Drosselpositionssensor zum Erzeugen eines die Position der Drossel angebenden Drosselpositionssignals, einem mit dem Drosselpositionssensor verbundenen Pulsbreitenmodulationsmodul zum Erzeugen einer Pulsbreitenmodulationssequenz gemäß dem Drosselpositionssignal von dem Drosselpositionssensor und einem gewünschten Drosselpositionssignal, einem mit dem Drosselpositionssensor verbundenen Decodier-Modul zum Durchführen einer Decodier-Berechnung des Drosselpositionssignals des Drosselpositionssensors zum Erzeugen einer Kommutationslogik für den bürstenlosen Gleichstrommotor, und einer mit dem Pulsbreitenmodul und dem Decodier-Modul verbundenen Motorsteuerung zur Steuerung der Kommutation des bürstenlosen Gleichstrommotors gemäß der Pulsbreitenmodulationssequenz und der Kommutationslogik.
Vorzugsweise weist das Decodier-Modul einen Analog-Digital-Umwandler zum Umwandeln des Drosselpositionssignals der Drosselpositionssensor in ein digitales Drosselpositionssignal und zum Berechnen des digitalen Drosselpositionssignals, und eine Decodier-Berechnungseinheit zum Durchführen von Decodier-Berechnungen auf der Basis von dem kalibrierten digitalen Drosselpositionsignal, der Umwandlerpräzision des Analog-Digital-Umwandlers, der Anzahl der Polpaare des Rotors und des Verringerungskoeffizienten des Getriebezuges auf, um einen elektrischen Winkel entsprechend der Stromposition der Drossel zu erhalten und um die Kommutationslogik gemäß des elektrischen Winkels zu erzeugen.
Vorzugsweise weist der Getriebezug ein an einer Ausgangswelle des bürstenlosen Gleichstrommotors befestigtes Antriebsritzel, ein an einer Eingangswelle der Drossel befestigtes angetriebenes Ritzel, wobei der Radius des angetriebenen Ritzels größer ist als der Radius des Antriebsritzels, und ein in Eingriff mit dem Antriebsritzel und dem angetriebenen Ritzel stehendes und dazwischen angeordnetes Getrieberitzel auf.
Vorzugsweise ist das Getrieberitzel ein duales Ritzel, aufweisend ein größeres Ritzel und ein kleineres Ritzel, die koaxial angeordnet sind, wobei das größere Ritzel in Eingriff mit dem Antriebsritzel ist und das kleinere Ritzel in Eingriff mit dem angetriebenen Ritzel ist.
Vorzugsweise berechnet das Decodier-Modul den elektrischen Winkel gemäß der Gleichung:
wobei Rem [] eine Funktion zur Erfassung des Restes darstellt, X das berechnete digitale Drosselpositionssignal darstellt, n die Präzisionsbits des Analog-Digital-Umwandlers darstellt, RANG den Maximalwinkel darstellt, um den die Drossel sich drehen kann, m den Verringerungskoeffizienten des Getriebezuges darstellt und P die Anzahl von Polpaaren des Rotors darstellt.
Vorzugsweise ist der bürstenlose Gleichstrommotor ein Hall-Sensoren-loser Motor.
Gemäß einem zweiten Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Steuerung einer Drossel mit den Schritten: Bereitstellen eines durch ein Verringerungsgetriebe zu mit der Drossel verbundenen bürstenlosen Gleichstrommotors, wobei der Motor einen Permanentmagnetrotor mit einer Anzahl von Polpaaren hat, Empfangen eines Drosselpositionssignals von einem Drosselpositionssensor, Umwandeln des Drosselpositionssignals in ein digitales Drosselpositionssignal, Berechnung des digitalen Drosselpositionssignals, Erzeugen einer Kommutationslogik für den bürstenlosen Gleichstrommotor durch Durchführen einer Decodier-Berechnung des kalibrierten digitalen Postionssignals, Erzeugen einer Pulsbreiten-Modulationssequenz gemäß dem kalibrierten digitalen Positionssignals und einem gewünschten Drosselpositionssignal und Steuern einer Kommutation des Rotors gemäß der Pulsbreitenmodulationssequenz und der Kommutationslogik zum Steuern der Öffnung der Drossel.
Vorzugsweise ist der Getriebezug mit einem an einer Ausgangswelle des bürstenlosen Gleichsstrommotors befestigten Antriebsritzel, einem an einer Eingangswelle der Drossel befestigten angetriebenen Ritzel und einem dualen Stufengetrieberitzel im Eingriff mit dem Antriebsritzel und dem angetriebenen Ritzel ausgestattet, wobei der Radius des angetriebenen Ritzels größer ist als der Radius des Antriebsritzels.
Vorzugsweise weisen die Schritte zur Erzeugung der Kommutationslogik für den bürstenlosen Gleichstrommotor eine Erzeugung eines elektrischen Winkels gemäß der Stromöffnungsposition der Drossel durch Ausführen einer Decodier-Berechnung des berechneten digitalen Drosselpositionssignals, der Anzahl der Präzisionsbits des Analog-Digital-Umwandlers und der Anzahl der Polpaare des Rotors und Erzeugen der Kommutationslogik durch Durchführen einer Decodier-Berechnung des elektrischen Winkels auf.
Vorzugsweise wird der elektrische Winkel G nach der Gleichung:
erzeugt, wobei Rem [] eine Funktion zur Erfassung des Restes darstellt, X das berechnete digitale Drosselpositionssignal darstellt, n die Präzisionsbits des Analog-Digital-Umwandlers darstellt, RANG den Maximalwinkel um den sich die Drossel drehen kann, darstellt, m den Verringerungskoeffizienten des Getriebezuges darstellt und P die Anzahl von Polpaaren des Rotors darstellt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden exemplarisch mit Bezug auf die Figuren der beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Figuren sind identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur erscheinen, allgemein mit demselben Bezugszeichen in allen Figuren, in denen sie erscheinen, gekennzeichnet. Abmessungen von Bauteilen und Merkmalen, die in den Figuren gezeigt sind, sind allgemein zur Übersichtlichkeit der Darstellung gezeigt und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Die Figuren sind im Folgenden aufgelistet.
1 ist ein Blockdiagramm zum Zeigen eines Drosselsteuermoduls gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt einen BLDC-Motor, einen Getriebezug und eine Drossel, die Teile des Blockdiagramms von 1 sind;
3 ist ein Blockdiagramm zum Zeigen eines PWM-Moduls, eines Decodier-Moduls und eines Motorsteuerungsmoduls, die Teile des Blockdiagramms von 1 sind;
4 ist ein Signalflussdiagramm des Drosselsteuermoduls;
5 zeigt eine Kraft-Kommutations-Schaltung für einen dreiphasigen BLDC-Motor;
6 ist ein Blockdiagramm eines traditionellen Drosselsteuermoduls zum Umsetzen eines PMDC-Motors;
7 ist ein Blockdiagramm zum Zeigen eines Drosselsteuermoduls mit Verwendung eines BLDC-Motors nach dem Stand der Technik; und
8 zeigt einen traditionellen BLDC-Motor für das ETC-Modul aus dem Stand der Technik.
Detailbeschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
1 zeigt ein Drosselsteuermodul gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Drosselsteuermodul 40 weist Drosselpositionssensoren (TPS) 41, ein Pulsbreitenmodulationsmodul (PWM) 42, ein Decodier-Modul 46, eine Motorsteuerung 43, einen BLDC-Motor 44 und einen Getriebezug 45 auf. Der TPS 41 misst die Position oder Orientierung des Drosselventils der Drossel 10 und erzeugt ein Drosselpositionssignal zum Anzeigen davon. Vorzugsweise ist der TPS 41 ein Potentiometer. Das PWM-Modul 42 empfängt das Drosselpositionssignal von dem TPS und erzeugt eine PWM-Sequenz gemäß dem Drosselpositionssignal und einem gewünschten Drosselpositionssignal, das von einem Motorsteuerungsmodul (ECM) empfangen wird. Wie erwähnt ist ein ECM, auch bekannt als Motorsteuerungseinheit (ECU) oder Kraftzugsteuerungsmodul (PCM), ein Typ einer elektronischen Steuereinheit zur Bestimmung der Menge an Kraftstoff, der Zündungszeit und anderen Parametern, die ein Verbrennungsmotor zum Betrieb benötigt. Das Decodier- Modul 46 empfängt und dekodiert das Drosselpositionssignal von dem TPS 41 und erzeugt eine Kommutationslogik für den BLDC-Motor 44. Die Motorsteuerung 43, die mit dem PWM-Modul 42 und dem Decodier-Modul 46 verbunden ist, steuert die Kommutation des BLDC-Motors 44 gemäß der PWM-Sequenz des PWM-Moduls 42 und der Kommutationslogik des Decodier-Moduls 46. Der gesteuerte BLDC-Motor 44 treibt die Drossel durch den Getriebezug 45 und eine angepeilte Drosselöffnung wird erreicht.
Im Vergleich mit existierenden Drosselsteuermodulen, die einen PMDC-Motor einschließen, ist das Drosselsteuermodul gemäß der vorliegenden Erfindung zuverlässiger, weil der BLDC-Motor 44 keine Bürsten und keinen Kommutator hat. Weiter werden im Vergleich zu bekannten Drosselmodulen, die einen BLDC-Motor mit Hall-Sensoren einschließen, Hall-Sensoren nicht benötigt, weil eine Kommutationslogik durch die Codierung des Drosselpositionssignals anstatt Signalen von Hall-Sensoren erzielt wird, und die Kosten des Drosselsteuermoduls werden verringert. Das Hall-Sensor-lose Drosselsteuermodul ist einfacher, billiger und zuverlässiger.
2 zeigt schematisch den BLDC-Motor 44, den Getriebezug 45 und die Drossel 10. Der Getriebezug 45 ist ein geschwindigkeitsverringernder Getriebezug, aufweisend ein an der Welle des BLDC-Motors befestigtes Antriebsritzel 51, ein Getrieberitzel 52 und ein an der Welle der Drossel 10 befestigtes angetriebenes Ritzel 53. Ein Drosselventil ist an der Welle der Drossel derart befestigt, dass die Drehung der Welle das Drosselventil zur Drehung bringt, wobei die Drossel geöffnet oder geschlossen wird. Das Getrieberitzel 42 ist ein zwischen dem Antriebsritzel 51 und dem angetriebenen Ritzel 53 angeordnetes duales Ritzel. Mehr insbesondere weist das duale Ritzel ein größeres Ritzel 52a und ein kleineres Ritzel 52b auf, die koaxial miteinander verbunden sind, wobei das größere Ritzel 52a in Eingriff mit dem Antriebsritzel 51 ist und das kleinere Ritzel 52b in Eingriff mit dem angetriebenen Ritzel 53 ist. Alternativ ist das Getrieberitzel 52 als einstückiges duales Ritzel gefertigt. In der Ausführungsform ist der Radius des angetriebenen Ritzels 53 größer als der des Antriebsritzels 51.
3 ist ein Blockdiagramm zum schematischen Zeigen des PWM-Moduls 42, des Decodier-Moduls 46 und der Motorsteuerung 43 von 1 in größerem Detail. Das PWM-Modul führt eine Proportional-Integral-Ableitungs-Berechnung (hier als PID bezeichnet) bei Signalen wie dem Drosselpositionssignal und dem gewünschten Drosselpositionssignal durch und erzeugt eine PWM-Sequenz. Das Decodier-Modul 46 weist einen ersten Analog-Digital-Umwandler (hier als ADC1 bezeichnet) und eine Decodier-Berechnungs-Einheit zum Erzeugen einer Kommutationslogik für den BLDC-Motor auf. Die Motorsteuerung 43 steuert den BLDC-Motor gemäß der PWM-Sequenz und der Kommutationslogik.
Im Folgenden wird beschrieben, wie die Signale prozessiert werden und wie die PWM-Sequenz und die Kommutationslogik erzeugt werden. In 4 gibt es Prozeßäste, von denen einer Schritte S101, S103 und S105 aufweist, und der andere Schritte S102, S104 und S106 aufweist.
In dem ersten Prozeßast wird mit Bezug auf Schritte S101 und S103 das Drosselpositionssignal durch ADC1 von dem TPS empfangen. Das Drosselpositionssignal wird in ein digitales Signal durch den ADC1 umgewandelt und dann wird das digitale Drosselpositionssignal berechnet. Der Signalfluss teilt sich dann in zwei Äste, der eine gefolgt von Schritt S105, der andere gefolgt von Schritt S106. In Schritt S105 führt die Decodier-Berechnungs-Einheit eine Decodierung und Berechnung der berechneten Signale aus und erzeugt ein Signal zum Anzeigen eines elektrischen Winkels, der der Stromöffnung der Drossel entspricht und dann wird die Kommutationslogik auf Basis des elektrischen Winkels erzeugt.
In dem zweiten Prozeßast wird mit Bezug auf Schritte S102 und S104 ein gewünschtes Drosselpositionssignal von dem Motorsteuermodul (hier als ECM bezeichnet) durch einen zweiten Analog-Digital-Umwandler (hier als ADC2 bezeichnet) empfangen. Das gewünschte Drosselpositionssignal wird in ein digitales gewünschtes Drosselpositionssignal durch den ADC2 umgewandelt. In Schritt S106 führt das PWM-Modul eine PID-Berechnung des digitalen gewünschten Drosselpositionssignals und des digital berechneten digitalen Drosselpositionssignals, das in Schritt S103 erzeugt wird, durch und dann wird eine PWM-Sequenz erzeugt. Ergebnisse von beiden Schritten S105 und S106 fließen in den Schritt 110. In Schritt S110 steuert die Motorsteuerung den BLDC-Motor gemäß der PWM-Sequenz und der Kommutationslogik.
5 zeigt eine Kommutationsschaltung für den BLDC-Motor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Decodier-Modul 46 führt eine Berechnung auf Basis der Gleichung:
durch, wobei G einen gedrehten elektrischen Winkel des Rotors darstellt, Rem [] eine Funktion zur Erfassung des Restes darstellt, X das berechnete digitale Drosselpositionssignal darstellt, n die Präzisionsbits des ADC darstellt, RANG den Maximalwinkel darstellt, um den sich die Drossel drehen kann, m den Verringerungskoeffizienten des Getriebezuges darstellt und P die Anzahl der Polpaare des Motorrotors darstellt.

Das Decodier-Modul 46 erzeugt die Kommutationslogik für den BLDC-Motor auf Basis des elektrischen Winkels G und der folgenden Kommutationslogiktabelle.

G	0–60	60–120	120–180	180–240	240–300	300–360
Q1	an	an	aus	aus	aus	aus
Q2	aus	aus	an	an	aus	aus
Q3	aus	aus	aus	aus	an	an
Q4	aus	aus	aus	an	an	aus
Q5	an	aus	aus	aus	aus	an
Q6	aus	an	an	aus	aus	aus

Mit Bezug auf die Kommutationlogiktabelle und 5 wird der elektrische Winkel G in 60°-Abschnitte in dem Bereich von 0–360° eingruppiert. Schalter Q1 und Q5 sind an, wenn der elektrische Winkel G in einen Bereich von 0–60° fällt. Ähnlich sind Schalter Q1 und Q6 an, wenn der elektrische Winkel G in einen Bereich von 60–120° fällt, Schalter Q2 und Q6 sind an, wenn der elektrische Winkel G in einen Bereich von 120–180° fällt, Schalter Q2 und Q4 sind an, wenn der elektrische Winkel G in einen Bereich von 180–240° fällt, Schalter Q3 und Q4 sind an, wenn der elektrische Winkel G in einen Bereich von 240–300° fällt und Schalter Q3 und Q5 sind an, wenn der elektrische Winkel G in einen Bereich von 300–360° fällt.
Bestimmte Ausführungsformen dieser Erfindung sind insbesondere für den Gebrauch als Steuermodul zum Steuern einer Drossel geeignet, insbesondere für ein Drosselventil eines Verbrennungsmotors. Das Steuermodul dagegen ist für andere Vierteldrehungs-Drosseln wie etwa ein Ausstoß-Gas-Rezirkulations(englisch: exhaust gas recirculation, EGR)-Ventil geeignet.
In der Beschreibung und den Ansprüchen der vorliegenden Erfindung werden die Verben „aufweisen”, „einschließen”, „beinhalten” und „haben” und ihre Variationen in einem einschließenden Sinne verwendet zum Anzeigen, dass genannte Bauteile vorhanden sind, aber nicht zum Ausschließen, dass zusätzliche Bauteile vorhanden sind.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine oder mehrere bevorzugte Ausführungsformen beschrieben ist, soll von dem Fachmann erkannt werden, dass verschiedene Modifikationen möglich sind. Daher wird der Rahmen der Erfindung mit Bezug auf die nachfolgenden Ansprüche bestimmt.

Claims

Drosselsteuermodul zum Steuern der Öffnung einer Drossel (10), aufweisend: einen bürstenlosen Gleichstrommotor (44) zur Bewegung der Drossel, wobei der Motor einen Permanentmagnetrotor mit einer Anzahl von Polpaaren hat; einen Getriebezug (45) mit einem Verringerungskoeffizienten und zur Verbindung des Motors mit der Drossel; einen Drosselpositionssensor (41) zum Erzeugen eines Drosselpositionssignals zum Anzeigen der Position der Drossel; ein Pulsbreitenmodulationsmodul (42) in Verbindung mit dem Drosselpositionssensor zum Erzeugen einer Pulsbreitenmodulationssequenz gemäß dem Drosselpositionssignal von dem Drosselpositionssensor und einem gewünschten Drosselpositionssignal; und einer Motorsteuerung (43) in Verbindung mit dem Pulsbreitenmodulationsmodul gekennzeichnet durch ein Decodier-Modul (46) in Verbindung mit dem Drosselpositionssensor zum Durchführen einer Decodierberechnung des Drosselpositionssignals von dem Drosselpositionssignal zum Erzeugen einer Kommutationslogik für den Motor; und wobei die Motorsteuerung (43) die Kommutation des Motors (44) gemäß der Pulsbreitenmodulationssequenz und der Kommutationslogik steuert.
Drosselsteuermodul nach Anspruch 1, wobei das Decodier-Modul aufweist: einen Analog-Digital-Umwandler (ADC1) zum Umwandeln des Drosselpositionssignals von dem Drosselpositionssensor in ein digitales Drosselpositionssignal und zum Berechnen des digitalen Drosselpositionssignals; und eine Decodier-Berechnungs-Einheit zum Durchführen einer Decodier-Berechnung auf Basis des kalibrierten digitalen Drosselpositionssignals, der Umwandlerpräzision des Analog-Digital-Umwandlers, der Anzahl der Polpaaren des Rotors und des Verringerungskoeffizienten des Getriebezuges zum Erhalten eines der Stromposition der Drossel entsprechenden elektrischen Winkels und zum Erzeugen der Kommutationslogik gemäß dem elektrischen Winkel.
Drosselsteuermodul gemäß Anspruch 2, wobei der Getriebezug aufweist: ein an einer Ausgangswelle des Motors (44) befestigtes Antriebsritzel (51); ein an einer Eingangswelle der Drossel (10) befestigtes angetriebenes Ritzel (53), wobei der Radius des angetriebenen Ritzels größer ist als der Radius des Antriebsritzels; und ein Getrieberitzel (52) in Eingriff mit dem Antriebsritzel und dem angetriebenen Ritzel, das zwischen den beiden angeordnet ist.
Drosselsteuermodul nach Anspruch 3, wobei das Getrieberitzel ein ein koaxial angeordnetes größeres Ritzel (52a) und ein kleineres Ritzel (52b) aufweisendes duales Ritzel ist, wobei das größere Ritzel in Eingriff mit dem Antriebsritzel ist und das kleinere Ritzel in Eingriff mit dem angetriebenen Ritzel ist.
Drosselsteuermodul nach Anspruch 2, 3 oder 4, wobei das Decodier-Modul (46) den elektrischen Winkel nach der Gleichung:
berechnet, wobei Rem [] eine Funktion zur Aufnahme des Restes darstellt, X das berechnete digitale Drosselpositionsignal darstellt, n die Präzisionsbits des Analog-Digital-Umwandlers darstellt, RANG den Maximalwinkel darstellt, um den sich Drossel drehen kann, m den Verringerungskoeffizienten des Getriebezuges darstellt und P die Anzahl der Polpaare des Rotors darstellt.
Drosselsteuermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der bürstenlose Gleichstrommotor (44) ein Hall-Sensor-loser Motor ist.
Verfahren zum Steuern einer Drossel, aufweisend die Schritte: Bereitstellen eines bürstenlosen Gleichstrommotors (44), über einen Verringerungsgetriebezug (45) in Verbindung mit der Drossel (10) ist, wobei der Motor einen Permanentmagnetrotor mit einer Anzahl von Polpaaren hat; Erzeugen einer Pulsbreitenmodulationssequenz gemäß dem berechneten digitalen Positionssignal und einem gewünschten Drosselpositionssignal; und Empfangen eines Drosselpositionssignals von einem Drosselpositionssensor (41); gekennzeichnet durch Umwandeln des Drosselpositionssignals in ein digitales Drosselpositionssignal; Berechnen des digitalen Drosselpositionssignals; Erzeugen einer Kommutationslogik für den Motor durch Durchführen einer Decodier-Berechnung des kalibrierten digitalen Positionssignals; und Steuern der Kommutation des Motors gemäß der Pulsbreitenmodulationssequenz und der Kommutationslogik zum Steuern der Öffnung der Drossel.
Verfahren nach Anspruch 7, weiter aufweisend die Schritte: Versehen des Getriebezuges (45) mit einem an einer Ausgangswelle des Motors befestigten Antriebsritzel (51), einem an einer Eingangswelle der Drossel befestigten angetriebenen Ritzel (53) und einem zweistufigen Getrieberitzel (52) in Eingriff mit dem Antriebsritzel und dem angetriebenen Ritzel, wobei der Radius des angetriebenen Ritzels kleiner ist als der Radius des Antriebsritzels.
Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei die Schritte zum Erzeugen der Kommutationslogik für den Motor (44) aufweisen: Erzeugen eines elektrischen Winkels entsprechend der Stromöffnungsposition der Drossel (10) durch Durchführen einer Decodier-Berechnung des berechneten digitalen Drosselpositionssignals, der Anzahl von Präzisionsbits des Analog-Digital-Umwandlers und der Anzahl der Polpaare des Rotors; und Erzeugen der Kommutationslogik durch Durchführung einer Decodier-Berechnung des elektrischen Winkels.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der elektrische Winkel G gemäß der Gleichung:
erzeugt wird, wobei Rem [] eine Funktion zum Aufnehmen des Restes darstellt, X das berechnete digitale Drosselpositionssignal darstellt, N die Präzisionsbits des Analog-Digital-Umwandlers darstellt, RANG den Maximalwinkel darstellt, um den sich die Drossel drehen kann, m den Verringerungskoeffizienten des Getriebezuges darstellt und P die Anzahl der Polpaare des Rotors darstellt.