DE102010040431A1 - Positions-sensorlose Steuerung von Permanentmagnet-Motoren - Google Patents

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Abstract

Verfahren und Vorrichtungen für eine sensorlose Steuerung eines Permanentmagnet-Motors werden bereitgestellt. Das Verfahren schließt den Schritt eines Bestimmens eines sensorlosen Positionssignals und eines sensorlosen Drehzahlsignals in einer Drehmoment-Drehzahl-Ebene als Reaktion auf Phasenströme ein, die Strömen auf einer oder mehreren der Vielzahl von Phasen entsprechen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Elektromotorsysteme, und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Positions-sensorlose Steuerung eines Permanentmagnet-Synchron-Elektromotors.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Um den Getriebe-Betrieb zu verbessern, wird ein Hydraulik-System, welches eine zusätzliche elektrische Getriebefluidpumpe aufweist, zum Zirkulieren von Getriebefluid in Getriebesträngen bereitstellt. Das Getriebe-Hydraulik-System zirkuliert das Getriebefluid sowohl zum Schmieren als auch zum Kühlen des Getriebes. Zusätzlich baut das Getriebe-Hydraulik-System Druck innerhalb des automatischen Getriebes auf, um die Kupplungen zu halten. Es ist wünschenswert, dass die zusätzliche elektrische Getriebefluidpumpe als Teil eines Hochleistungs-Zusatz-Elektromotorsystems bereitgestellt wird. Der zusätzliche Getriebepumpen-Motor wird ein Teil des Getriebesystems sein und kann normalerweise in das Getriebefluid eingetaucht sein. Jedoch benötigen herkömmliche Elektromotorsysteme einen Drehmelder-Sensor und eine dazugehörende Signal-Digitalisierungs-Schaltung, um die Rotorposition und die Rotor-Winkelgeschwindigkeit zum Betrieb eines Permanentmagnet-Synchron-Elektromotors aufzunehmen. Eine solche Schaltung bringt zusätzliche Kosten, zusätzliche Verdrahtung, die mit dem Motor verbunden ist, mit sich und mindert die Leistung des Elektromotorsystems. Darüber hinaus ist ein Eintauchen der Rotorabtast-Schaltungen in dem Fluid mit dem elektrischen Pumpenmotor problematisch.
  • Dementsprechend ist es wünschenswert, ein robustes und kosteneffizientes Verfahren und eine solche Vorrichtung zum sensorlosen Betrieb eines Permanentmagnet-Synchron-Motors in einem Elektromotorsystem bereitzustellen, welches für ein zusätzliches Getriebepumpen-Motorsystem geeignet ist, das die Anzahl der mit dem Motor verbundenen Drähte reduziert. Außerdem werden weitere wünschenswerte Merkmale und Charakteristiken der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den angehängten Ansprüchen, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen und dem vorhergehenden technischen Gebiet und dem Hintergrund gesehen, offensichtlich werden.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ein Verfahren für eine sensorlose Steuerung eines Permanentmagnet-Motors, welcher eine Vielzahl von Phasen einschließt, wird bereitgestellt. Das Verfahren schließt den Schritt ein sensorloses Positionssignal und ein sensorloses Drehzahlsignal in einer Drehmoment-Drehzahl-Ebene als Reaktion auf Phasenströme zu bestimmen, welche Strömen auf einer oder mehreren der Vielzahl von Phasen entsprechen.
  • Zusätzlich wird ein Elektromotorsystem bereitgestellt. Das Elektromotorsystem schließt einen Permanentmagnet-Motor, einen Wechselrichter, eine Steuerung und einen sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit ein. Der Permanentmagnet-Motor schließt eine Vielzahl von Phasen ein. Der Wechselrichter erzeugt eine Vielzahl von Phasensignalen als Reaktion auf modulierte Steuersignale und ist an den Permanentmagnet-Motor gekoppelt, um jedes der Vielzahl von Phasensignalen einer entsprechenden Phase der Vielzahl von Phasen des Permanentmagnet-Motors bereitzustellen. Die Steuerung erzeugt die modulierten Steuersignale als Reaktion auf ein sensorloses Positionssignal, ein sensorloses Drehzahlsignal und Phasenstrom-Signale, wobei die Phasenstrom-Signale Strömen auf einer oder mehreren der Vielzahl von Phasen entsprechen. Die sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit erzeugt das sensorlose Positionssignal und das sensorlose Drehzahl-Signal in einer Drehmoment-Drehzahl-Ebene als Reaktion auf die Phasenstromsignale.
  • Ferner wird ein Fahrzeug bereitgestellt, wobei das Fahrzeug ein Getriebe, ein oder mehrere Getriebefluidsstränge und eine elektrische Getriebefluidpumpe einschließt. Das Getriebe steuert die Bewegung des Fahrzeugs. Die eine oder mehrere Getriebefluidsstränge halten Getriebefluid und das Getriebe ist in dem Getriebefluid innerhalb der einen oder mehreren Getriebefluidsstränge eingetaucht. Die elektrische Getriebefluidpumpe pumpt das Getriebefluid durch den einen oder die mehreren Getriebefluidsstränge, wenn sie aktiviert wird und schließt einen Permanentmagnet-Motor, einen Wechselrichter, eine Steuerung und eine sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit ein. Der Permanentmagnet-Motor schließt eine Vielzahl von Phasen ein und der Wechselrichter ist an den Permanentmagnet-Motor gekoppelt, um jedes der Vielzahl von Phasensignalen einer entsprechenden der Vielzahl von Phasen des Permanentmagnet-Motors bereitzustellen, wobei der Wechselrichter die Vielzahl von Phasensignalen als Reaktion auf modulierte Steuersignale erzeugt. Die Steuerung erzeugt die modulierten Steuersignale als Reaktion auf ein sensorloses Positionssignal, ein sensorloses Drehzahlsignal und Phasenstromsignale, wobei die Phasenstromsignale Strömen auf einer oder mehreren der Vielzahl von Phasen entsprechen. Und die sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit erzeugt das sensorlosen Positionssignal und das sensorlosen Drehzahlsignals in einer Drehmoment-Drehzahl-Ebene als Reaktion auf die Phasenstrom-Signale. Der Permanentmagnet-Motor ist in dem Getriebefluid innerhalb der einen oder mehreren Getriebefluidsstränge eingetaucht und der Wechselrichter ist außerhalb der einen oder mehreren Getriebefluidsstränge angeordnet und an den Permanentmagnet-Motor durch eine Vielzahl von Phasendrähten gekoppelt, um die Phasensignale dort bereitzustellen, wobei jeder der Vielzahl von Phasendrähten einer Vielzahl von Phasen des Permanentmagnet-Motors entspricht. Die Steuerung und die sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit sind auch außerhalb der einen oder mehreren Getriebefluidsstränge angeordnet und an die Phasendrähte gekoppelt, um Phasenströme daher zu erhalten.
  • Beschreibung der Zeichnungen
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend in Verbindung mit den folgenden gezeichneten Figuren beschrieben werden, wobei ähnliche Nummern ähnliche Elemente bezeichnen, und
  • 1 ein Diagramm eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2 ein Blockdiagramm eines Elektromotorsystems zur Verwendung als zusätzliche Getriebepumpen des Fahrzeugs aus 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 3 ein Blockdiagramm einer sensorlosen Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit des Elektromotorsystems von 2 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 4 einen modalen Betrieb der sensorlosen Positions- und Drehzahlabschätzeinheit aus 3 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 5 einen Graph des Modusübergangs der sensorlosen Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit aus 3 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 6 ein Flussdiagramm des Betriebs der sensorlosen Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit aus 3 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
  • 7 einen Graphen des Betriebs des Elektromotorsystems aus 2 während eines Niedrig-Drehzahl-Betriebs, eines Hoch-Drehzahl-Betriebs und einem Übergehen von dem Niedrig-Drehzahl- auf den Hoch-Drehzahl-Betrieb gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform
  • Die folgende detaillierte Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und ist nicht dafür vorgesehen, die Erfindung oder die Anwendung und Verwendungen der Erfindung einzuschränken. Außerdem besteht keinerlei Absicht, durch irgendeine wiedergegebene oder implizierte Theorie gebunden zu sehen, die in dem vorhergehenden technischen Gebiet, dem Hintergrund, der kurze Zusammenfassung oder der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt wird.
  • In Bezug auf 1 schließt ein Fahrzeug 100 einen internen Verbrennungsmotor 102 ein, welcher an eine Antriebswelle 104 gekoppelt ist, um das Fahrzeug 100 anzutreiben. Ein Getriebe 106, typischerweise aus einer Vielzahl von Zahnrädern zusammengestellt, ist mit der Antriebswelle zum Steuern der Bewegung des Fahrzeugs 100 gekoppelt. Getriebefluidsstränge 108 werden zum Aufbauen eines Hydrauliksystems zum Halten von Getriebefluid 110 darin bereitgestellt, wobei das Getriebe 106 in dem Getriebefluid 110 innerhalb der Getriebefluidsstränge 108 eingetaucht ist.
  • Eine primäre Getriebefluidpumpe 112 ist auch in dem Getriebefluid 110 innerhalb der Getriebefluidsstränge 108 eingetaucht und steuert den Fluss des Getriebefluids 110 durch die Getriebefluidsstränge 108 und um das Getriebe 106 herum, um die Temperatur des Getriebes 106 zu regulieren. Die primäre Getriebefluidpumpe 112 baut innerhalb des hydraulischen Systems Druck auf, um die Kupplungen zu halten und zirkuliert das Getriebefluid 110 innerhalb des hydraulischen Systems zum Bereitstellen sowohl der Schmierung der Getriebe 106 Komponenten als auch der Kühlung für das Getriebe 106. Die primäre Getriebefluidpumpe 112 ist mit der innen liegende Verbrennungsmaschine 102 gekoppelt und pumpt das Getriebefluid 110 als Reaktion auf die Winkelbewegung des innen liegenden Verbrennungsmotors 102, wobei die primäre Getriebefluidpumpe 112 mit dem innen liegenden Verbrennungsmotor 102 durch, zum Beispiel, ein Riemen und Rollen System 114 gekoppelt ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine zusätzliche elektrische Getriebefluidpumpe 115 zusätzlich in das Getriebefluid 110 in den Getriebefluidssträngen 108 eingetaucht, um abwechselnd den Fluss des Getriebefluids 110 durch die Getriebefluidsstränge 108 und um das Getriebe 106 herum zu steuern. Eine geringe Anzahl von Phasendrähten 118 verbinden die zusätzliche elektrische Getriebefluidpumpe 115 mit einem Steuerbereich 120, der außerhalb der Getriebefluidsstränge 108 angeordnet ist, die den Betrieb der zusätzlichen elektrischen Getriebefluidpumpe 115 steuert. Die zusätzliche, elektrische Getriebefluidpumpe 115 schließt einen elektrischen Motor 116 ein und kann die Gestalt einer Konstantpumpe einnehmen, in der der elektrische Motor 116 ein inneres Zahnrad einer Rotorkonfiguration mit innerem und äußerem Zahnrad rotiert, um das Getriebefluid 110 durch die Getriebefluidsstränge 108 zu bewegen.
  • Eine Getriebesteuerung 122 ist an die erste Getriebefluidpumpe 112 durch, zum Beispiel, einen Sensor gekoppelt, um zu bestimmen, ob die primäre Getriebefluidpumpe 112 arbeitet. Die Getriebesteuerung 122 ist zum Aktivieren und Deaktivieren der zusätzlichen elektrischen Getriebefluidpumpe 116 als Reaktion auf die primäre Getriebefluidpumpe 112 und/oder den Betrieb des innen liegenden Verbrennungsmotors 102 auch an die zusätzliche elektrische Getriebefluidpumpe 116 gekoppelt.
  • Das Fahrzeug 100 ist ein Hybrid-Fahrzeug, welches zusätzlich zu dem innen liegenden Verbrennungsmotor 102, einen elektrischen Motor 124 beinhaltet, welcher an den innen liegenden Verbrennungsmotor 102 über eine Maschinensteuerung (nicht gezeigt) gekoppelt ist, um die Funktion, das Fahrzeug 100 anzutreiben, zu teilen. Die Getriebesteuerung 122 ist an den innen liegende Verbrennungsmotor 102, den elektrischen Motor 124, die primäre Getriebefluidpumpe 112 und die zusätzliche, elektrische Getriebefluidpumpe 116, zum Aktivieren der zusätzlichen elektrischen Getriebefluidpumpe 116, gekoppelt, wenn der innen liegende Verbrennungsmotor 102 deaktiviert ist und zum Dekativieren der zusätzlichen elektrischen Getriebefluidpumpe 116, wenn der innen liegende Verbrennungsmotor 102 aktiviert ist.
  • In Bezug auf 2 schließt ein Blockdiagramm eines Elektromotorsystems 202 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Drei-Phasen-Synchron-Permanentmagnet-Motor 204, zum Betrieb als die zusätzliche elektrische Getriebefluidpumpe 116 unter Steuerung des Steuerbereichs 120, ein. Der Steuerbereich 120 schließt einen Wechselrichter 206 und eine Steuerung 208 ein, wobei die Steuerung 208 eine sensorlose Positions- und Geschwindigkeitsabschätzeinheit 210 einschließt.
  • Der Wechselrichter 206 ist an eine Gleichstrom-(DC)-Quelle 212 gekoppelt und erzeugt eine Vielzahl von Phasensignalen als Reaktion auf modulierte Steuersignale 214, die von der Steuerung 208 empfangen werden, welche an diesen gekoppelt ist. Die Anzahl der Phasensignale entspricht der Anzahl der Phasen des Permanentmagnet-Motors 204, der, in der vorliegenden Ausführungsform, drei Phasen einschließt. Der Wechselrichter ist an den Permanentmagnet-Motor 204 gekoppelt und stellt die Vielzahl von Phasensignalen auf den Phasendrähten 118 zum Steuern des Betriebs des Permanentmagnet-Motors 204 bereit.
  • Die Steuerung 208 ist an den Wechselrichter 206 gekoppelt und erzeugt die modulierten Steuersignale 214 als Reaktion auf ein sensorloses Positionssignal, ein sensorloses Drehzahlsignal, ein Drehzahl-Anweisungssignal, und Phasenstromsignale, wobei die Steuerung 208 dem Wechselrichter die modulierten Steuersignale 214 zur Erzeugung der Vielzahl von Phasensignalen bereitstellt. Die Phasenstromsignale werden durch Erfassen von Strömen auf zwei oder mehreren der Vielzahl von Phasensignalen erzeugt. Die Phasenstromsignale werden durch Erfassen von Strömen auf den drei Phasendrähten 118 erzeugt, wobei die Phasenstromsignale einem Drei-zu-Zwei-Transformationsmodul 216 bereitgestellt werden, welches die Drei-Phasen-Stromsignale zu äquivalenten Zwei-Phasen-Stationär-Rahmen-alpha/beta-Strömen, Iα und Iβ konvertiert. Die Zwei-Phasen-alpha/beta-Ströme, Iα und Iβ werden der sensorlosen Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit 210 und einem Stationär-zu-Synchron-Transformationsmodul 218 bereitgestellt. Das Stationär-zu-Synchron-Transformationsmodul 218 transformiert die Zwei-Phasen-alpha/beta-Ströme Iα und Iβ zu Synchron-Rahmen-Rückmelde-Strömen Iqse_fb und Idse_fb. Die Synchron-Rahmen-Rückmelde-Ströme Iqse_fb und Idse_fb werden den Strom-Reglern 220 zum Erzeugen von Stationär-qRahmen-Spannungsanweisungen, Vα* und Vβ* bereitgestellt.
  • Währenddessen wird das Drehzahl-Anweisungssignal Speed* von der Getriebesteuerung 122 (1) einem Addierer 222 der Steuerung 208 bereitgestellt, welcher das sensorlose Drehzahlsignal, Speed-Fdbk, subtrahiert und das sich ergebende Anweisungssignal einem Drehzahlreglermodul 224 bereitstellt, welches das Anweisungssignal zu einem Synchronen-Rahmen-Drehmoment-Anweisungssignal, Te*, konvertiert. Das Drehmoment-Anweisungssignal, Te*, wird einem Optimal-Drehmoment-Anweisungs- und Optimal-Amplitude-Bahn-Bestimmungs-Block 226 bereitgestellt, welcher zur Bereitstellung an die Stromregler 220 zwei Stromanweisungen in dem synchronen Referenz-Rahmen, I*dse und I*qse, erzeugt. Daher ist es offensichtlich, dass die Stationär-Rahmen-Spannungsanweisungen, Vα* und Vβ*, durch die Stromregler 220 durch Kombinieren der Synchron-Rahmen-Stromanweisungen, I*dse und I*qse, mit den Synchron-Rahmen-Rückmelde-Strömen, Iqse_fb und Idse_fb, um sich ergebende Spannungsanweisungssignale zu erhalten und durch Transformieren der sich ergebenden Spannungsanweisungssignale in die Stationär-Rahmen-Spannungsanweisungen, Vα* und Vβ*, unter Verwendung des Rotorpositionssignals von der Rotorpositions- und Drehzahlabschätzeinheit 210, erzeugt werden. Die Stationär-Rahmen-Spannungsanweisungen, Vα* und Vβ*, werden mit eingespeisten Spannungsanweisungen, Vα_inject und Vβ_inject 228, an den am Signal-Addierern 230, 232 kombiniert und die sich ergebenden Spannungssignale werden einem Erzeuger für Zwei-zu-Drei-Phasen-Transformation und modulierte Steuersignale 234 bereitgestellt, welche die modulierten Steuersignale zur Bereitstellung für Schaltelemente des Inverters 206 erzeugt.
  • Das sensorlose Positionssignal und das sensorlose Drehzahlsignal entsprechen einer Position und Drehzahl eines Rotors, welcher innerhalb des Permanentmagnet-Motors 204 rotiert und werden durch die sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit 210 erzeugt, welche ganz in einer Drehmoment-Drehzahl-Ebene arbeitet. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform erzeugt die sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit 210 das sensorlose Positionssignal und das sensorlose Drehzahlsignal in der Drehmoment-Drehzahl-Ebene als Reaktion auf Stationär-Rahmen-Stromsignale, Iα und Iβ, und die Stationär-Rahmen-Spannungs-Anweisungssignale, Vα* und Vβ*, und eine Gleichspannung, VDC.
  • In Bezug auf 3 ist eine beispielhafte Struktur der sensorlosen Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit 210 dargestellt. Ein Niedrig-Drehzahl-Fehlerextraktionsmodul 302 und ein Hoch-Drehzahl-Fehlermodul 303 erzeugen jeweils ein Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal bzw. ein Hoch-Drehzahl-Fehlersignal. Ein Fehler-Kombiniermodul 304 erzeugt das sensorlose Positionssignal 306 und das sensorlose Drehzahlsignal 308, um es der Steuerung 208 (2) als Reaktion auf das Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal und das Hoch-Drehzahl-Fehlersignal bereitzustellen. Ein sensorloses Positions-Rückmelde-Signal 310 ist mit dem sensorlosen Positionssignal 306 verbunden, wobei es dadurch äquivalent dazu wird. Gleichermaßen ist ein sensorloses Drehzahl-Rückmelde-Signal 312 mit dem sensorlosen Drehzahlsignal 308 verbunden.
  • Das Niedrig-Drehzahl-Fehler-Extraktionsmodul 302 bestimmt das Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal als Reaktion auf das sensorlose Positions-Rückmelde-Signal 310, das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal 312 und die zwei Phasenströme (Ialpha/beta). Auf ähnliche Weise bestimmt das Hoch-Drehzahl-Fehlermodul 303 das Hoch-Drehzahl-Fehlersignal als Reaktion auf das sensorlose Positions-Rückmelde-Signal 310, das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal 312, die Zwei-Phasenströme (Ialpha/beta) und die zwei der Phasenspannungen (Valpha/beta).
  • Das Fehler-Kombiniermodul 304 schließt ein Niedrig-Drehzahl-Abbau-Modul 314 und ein Hoch-Drehzahl-Fehleraufbau-Modul 316 zum Bereitstellen eines gleichmäßigen Übergangs von einem sensorlosen Niedrig-Drehzahl-Betrieb zu einem sensorlosen Hoch-Drehzahl-Betrieb ein. Das Niedrig-Drehzahl-Fehler-Abbau-Modul 314 empfängt das Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal und das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal, um einen Niedrig-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Wert durch Abbauen des Niedrig-Drehzahl-Fehlersignals zu berechnen, wenn die Drehzahl des Fahrzeugs als Reaktion auf das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal und einen vorbestimmten Abbau-Koeffizienten steigt. Gleichermaßen empfängt das Hoch-Drehzahl-Fehleraufbau-Modul 316 das Hoch-Drehzahl-Fehlersignal und das sensorlose Drehzahl-Rückmeldesignal, um einen Hoch-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Wert durch Aufbauen des Hoch-Drehzahl-Fehlersignals zu berechnen, wenn die Drehzahl des Fahrzeugs als Reaktion auf das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal und einen vorbestimmten Aufbau-Koeffizienten steigt. Der vorbestimmte Abbau-Koeffizient wird derart gewählt, dass der Niedrig-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Wert gleich dem Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal bei Drehzahlen nahe Null ist und gleichmäßig zu der Stelle abbaut (d. h. geradliniges Abbauen) an der der Niedrig-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Wert Null ist, wenn die Drehzahl eine vorbestimmte Niedrig-zu-Hoch-Drehzahl-Übergangs-Drehzahl erreicht. Auf ähnliche Weise wird das vorbestimmte Aufbau-Signal derart gewählt, dass der Hoch-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Wert gleich Null bei Drehzahlen nahe Null ist und gleichmäßig zu der Stelle aufbaut (d. h. geradliniges Aufbauen) an der der Hoch-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Wert gleich dem Hoch-Drehzahl-Fehlersignal ist, wenn die Drehzahl eine vorbestimmte Niedrig-zu-Hoch-Drehzahl-Übergangs-Drehzahl erreicht oder überschreitet. Ein Fehlersignal-Addierer 318 kombiniert den Niedrig-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Wert und den Hoch-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Wert, um ein Rotor-Fehlerpositionssignal zu erzeugen. Ein Drehzahl-Beobachtermodul 320 empfängt das Rotorpositions-Fehlersignal und berechnet, als Reaktion darauf, das sensorlose Positionssignal 306 und ein beobachtetes Drehzahlsignal, welches durch ein Drehzahlfilter 321 gefiltert wird, um das sensorlose Drehzahl-Signal 308 zu erzeugen.
  • Wenn das sensorlose Positions-Rückmelde-Signal 310 einen Wert nahe Null hat, erzeugt das Niedrig-Drehzahl-Einspeisemodul 322 ein vorbestimmtes Niedrig-Drehzahl-Einspeisesignal (Valpha/beta_inj) zum Einspeisen eines Hoch-Frequenz-Signal in eine Flussachse des Motors 204 bei niedrigen Drehzahlen und stellt das vorbestimmte Niedrig-Drehzahl-Einspeisesignal als Spannungssignale 228 den Signal-Addierern 230, 232 (2) zum Kombinieren mit den Synchron-Rahmen-Spannungsanweisungs-Signale, Vα* und Vβ*, bereit. Das Hoch-Frequenz-Signal wird in die Flussachse des Motors 204 bei niedrigen Drehzahlen eingespeist, um das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal 312 und das sensorlose Positions-Rückmelde-Signal 310 bei den niedrigen Drehzahlen zu erzeugen.
  • Ein Niedrig-Drehzahl-Polaritäts-Detektor 326 vergleicht den Niedrig-Drehzahl-Fehler, welcher als Reaktion auf das sensorlose Positions-Rückmelde-Signal 310 bestimmt wird, mit den beiden Phasenströmen (Ialpha/beta). Wenn die anfängliche Rotorpositions-Information durch die sensorlose Rotorpositions- und Drehzahl-Abschätzeinheit 210 bestimmt wird, ist es zwingend erforderlich, zwischen der positiven und negativen D-Achse (d. h. den Rotormagnet Nord- und Südpolen) zu unterscheiden. Der Niedrig-Drehzahl-Polaritäts-Detektor 326 bestimmt aus dem Niedrig-Drehzahl-Fehler und den Zwei-Phasen-Strömen (Ialpha/beta), ob das sensorlose Rotorpositionssignal genau nach dem Rotor-Nordpol ausgerichtet ist. Wenn das sensorlose Rotorpositionssignal nicht genau nach dem Rotor-Nordpol ausgerichtet ist, wird ein Rückstell-Positionssignal 324 dem Drehzahl-Beobachter-Modul 320 bereitgestellt. In Reaktion auf das Rückstell-Positionssignal 324 schaltet das Drehzahl-Beobachter-Modul 320 die Polarität des sensorlosen Rotor-Positionssignals, so dass das Positionssignal 306 korrekt mit der Rotorposition ausgerichtet ist.
  • Auf diese Weise stellt die sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit 210 das sensorlose Positionssignal 306 und das sensorlose Drehzahlsignal 308 als Rückmeldesignale bei sowohl niedrigen als auch hohen Drehzahlen bereit. Insbesondere stellt das Fehler-Kombiniermodul 304, einschließlich des Niedrig-Drehzahl-Fehler-Abbaumoduls 314 und des Hoch-Drehzahl-Fehler-Aufbaumoduls 316, einen gleichmäßigen Übergang von einem sensorlosen Niedrig-Drehzahl-Betrieb zu einem sensorlosen Hoch-Drehzahl-Betrieb bereit. In Bezug auf 4 stellt ein modales Betriebs-Diagramm 400 einen Betrieb der sensorlosen Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit 210 dar. Beim Anfahren 402, wie oben beschrieben, initiiert das Niedrig-Drehzahl-Einspeisemodul 322 die Berechnung des sensorlosen Positionssignals 306 und des sensorlosen Drehzahlsignals 308. Als Nächstes führt das Niedrig-Drehzahl-Polaritäts-Erfass-Modul 326 die anfängliche Polaritäts-Erfassung 404 durch und korrigiert die Polarität des sensorlosen Positionssignals 306, wenn nötig. Ein Betrieb der sensorlosen Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit 210 fährt dann gemäß dem Niedrig-Drehzahl-Modus 406 wie mit dem Niedrig-Drehzahl-Extraktionsmodul 302 bestimmt, fort.
  • Ein Betrieb gemäß dem Niedrig-Drehzahl-Modus 406 fährt solange fort, bis die Drehzahl eine obere Schwelle für eine niedrige Drehzahl überschreitet. Wenn die Drehzahl die obere Schwelle für eine niedrige Drehzahl überschreitet, arbeitet der Betrieb der sensorlosen Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit 210 übergehend von dem Niedrig-Drehzahl-Modus 406 zu dem Hoch-Drehzahl-Modus 410 in einem Übergangsmodus 408. Ein Betrieb gemäß dem Hoch-Drehzahl-Modus 410 fährt solange fort bis die Drehzahl unter eine untere Schwelle für eine hohe Drehzahl fällt, an welchem Punkt der Betrieb der sensorlosen Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit 210 übergehend von dem Hoch-Drehzahl-Modus 410 zu dem Niedrig-Drehzahl-Modus 406 in einem Übergangsmodus 412 arbeitet.
  • In Bezug auf 5 wird der modale Betrieb der sensorlosen Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit 210 in der Drehmoment-Drehzahl-Ebene in Graph 500 dargestellt, wo die sensorlose Drehzahl in Umdrehungen pro Minute auf der X-Achse 502 aufgetragen ist und das Drehmoment in Newtonmeter auf der y-Achse 504 aufgetragen ist. Die anfängliche Rotor-Polaritäts-Erfassung 404 wird einmal für jedes Anfahren durchgeführt, wie bekannt. Ein Betrieb in einem Niedrig-Drehzahl-Modus 406 tritt zwischen Null-Geschwindigkeit 506 und der oberen Schwelle für eine niedrige Drehzahl 508 auf. Ein Betrieb in dem Hoch-Drehzahl-Modus 410 tritt oberhalb der unteren Schwelle für eine hohe Drehzahl 510 auf. Zwischen der unteren Schwelle für eine hohe Drehzahl 510 und die obere Schwelle für eine niedrige Drehzahl 508 arbeitet die sensorlose Positions- und Drehzahlabschätzeinheit 210 in einem Übergangsgebiet gemäß einem der Übergangsmodi 408 oder 412.
  • Aus Graph 500 kann entnommen werden, dass ein konstantes Drehmoment vorzugsweise in dem Niedrig-Drehzahl-Modus 406 und den Übergangsmodi 408 und 412 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bereitgestellt wird. In dem Hoch-Drehzahl-Modus 410 wird das konstante Drehmoment bereitgestellt, wenn die Drehzahl steigt, bis die Drehzahl die Drehzahl 512 übersteigt. Über der Drehzahl 512 fällt das Drehmoment als eine Funktion der Drehzahl.
  • Während eine beispielhafte Konstruktion der sensorlosen Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit 210 in 3 dargestellt worden ist, welcher in dem Betrieb, der in dem modalen Betriebsdiagramm 400 und dem Graphen 500 dargestellt ist, resultiert, werden Fachleute erkennen, dass eine sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit 210, welche ein sensorloses Drehzahlsignal und ein sensorloses Positionssignal gänzlich in der Drehmoment-Drehzahl-Ebene berechnet, auf jede Art einer Anzahl von anderen Arten konstruiert werden kann. Zum Beispiel kann das Phasenstrom-Signal (Ialpha/beta) digitalisiert werden und die Berechnung des sensorlosen Positionssignal und des sensorlosen Drehzahlsignal kann durch Software ermöglicht werden. Dementsprechend, stellt 6 eine Flussdiagramm 600 des Betriebs der sensorlosen Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit 210 dar, welche sensorloses Positions- und Drehzahl-Abschätzen in der Drehmoment-Drehzahl-Ebene gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
  • Anfänglich wird der Polaritäts-Erfass-Betrieb 602 beim Anfahren durchgeführt, um am Drehzahl/Positions-Beobachter 604 sicher zustellen, dass die Polarität des sensorlosen Rotor-Positions-Signals konsistent mit der Polarität der Rotor-Position ist. Dann wird sensorloses Positions- und Drehzahl-Abschätzen 606 in der Drehmoment-Drehzahl-Ebene durchgeführt. Ein Verarbeiten bestimmt als Nächstes (a) ob die abgeschätzte sensorlose Drehzahl niedriger als die untere Schwelle für eine hohe Drehzahl 608 ist, (b) ob die abgeschätzte, sensorlose Drehzahl zwischen der unteren Schwelle für eine hohe Drehzahl und der oberen Schwelle für eine niedrige Drehzahl 610 ist, oder (c) ob die abgeschätzte, sensorlose Drehzahl höher ist, als die obere Schwelle für eine niedrige Drehzahl 612.
  • Wenn der abgeschätzte sensorlose Drehzahl-Wert niedriger als die untere Schwelle für eine hohe Drehzahl 608 ist, wird der sensorlose Niedrig-Drehzahl-Fehler als Funktion der Zwei-Phasen-alpha/beta-Ströme, Iα und Iβ, und der abgeschätzten sensorlosen Position und Drehzahl berechnet 614. Der sensorlose Positions-Fehler wird aus der sensorlosen Drehzahl berechnet 616 und der Drehzahl/Positions-Beobachter-Schritt 604 stellt die sensorlose Drehzahl und Position als Rückmelde-Größe für den Betrieb der sensorlosen Steuerung 210 bereit. Ein Verarbeiten kehrt dann zu Schritt 606 zurück, um die sensorlosen Positions- und Drehzahl-Werte wieder abzuschätzen.
  • Wenn der abgeschätzte sensorlose Drehzahl-Wert zwischen der unteren Schwelle für eine hohe Drehzahl und der oberen Schwelle für eine niedrige Drehzahl 610 liegt, wird der Übergangs-Drehzahl-Fehler-Wert als Funktion des sensorlosen Niedrig-Drehzahl-Fehlers und des sensorlosen Hoch-Drehzahl-Fehlers, unter Verwendung der Misch-Koeffizienten des Fehler-Kombinier-Moduls 304 (3) berechnet, um beide Fehler-Werte an Schritt 618 zu kombinieren. Der Niedrig-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Wert wird durch Multiplizieren des Niedrig-Drehzahl-Fehlerwerts mit einem vorbestimmten Abbau-Koeffizient berechnet, welcher zum gleichmäßigen Abbau des Niedrig-Drehzahl-Fehlers zwischen der unteren Schwelle für eine hohe Drehzahl und der oberen Schwelle für eine niedrige Drehzahl gewählt wird. Der vorbestimmte Abbau-Koeffizient ist eine Funktion des sensorlosen Drehzahl-Rückmelde-Signals, wie Gleichung 1: (ÜbergangsDrehzahl – SensorloseDrehzahl)/ÜbergangsDrehzahl (1) wobei die ÜbergangsDrehzahl die Differenz zwischen der oberen Schwelle für eine niedrige Drehzahl und der unteren Schwelle für eine hohe Drehzahl ist. Der Hoch-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Wert wird durch Multiplizieren des Hoch-Drehzahl-Fehlerwerts mit einem vorbestimmten Aufbau-Koeffizienten berechnet, welcher zum gleichmäßigen Aufbau des Hoch-Drehzahl-Fehlers zwischen einer Drehzahl von Null und einer vorbestimmten Übergangs-Drehzahl gewählt wird. Der vorbestimmte Aufbau-Koeffizient ist auch eine Funktion des sensorlosen Drehzahl-Rückmelde-Signals wie Gleichung 2: SensorloseDrehzahl/ÜbergangsDrehzahl (2)
  • Der Niedrig-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Wert wird mit dem Hoch-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Wert kombiniert, um den Übergangs-Drehzahl-Fehlerwert 618 zu erhalten. Ein Verarbeiten fährt dann mit Berechnen 616 des Rotor-Positions-Fehlerwerts aus dem Übergangs-Drehzahl-Fehler-Wert fort und der Drehzahl/Positions-Beobachter-Schritt 604 stellt die sensorlose Drehzahl und Position als Rückmelde-Größen für den Betrieb der sensorlosen Steuerung 210 bereit. Das Verarbeiten kehrt dann zu Schritt 606 zurück, um die sensorlosen Positions- und Drehzahl-Werte wieder abzuschätzen.
  • Wenn der abgeschätzte sensorlose Drehzahl-Wert höher als die obere Schwelle für eine niedrige Drehzahl 612 ist, wird der sensorlose Hoch-Drehzahl-Fehler als Funktion der Zwei-Phasen-alpha/beta-Ströme, Iα und Iβ, der Zwei-Phasen-Startionär-Rahmen-Alpha/beta-Spannungen, Vα und Vβ, und der abgeschätzten, sensorlosen Position und Drehzahl berechnet 620. Das sensorlose Positons-Fehler-Signal wird dann aus dem sensorlosen Drehzahl-Fehlersignal berechnet 616 und der Drehzahl/Positions-Beobachter-Schritt 604 stellt die sensorlose Drehzahl und Position als Rückmelde-Größen für den Betrieb der sensorlosen Steuerung 210 bereit. Ein Verarbeiten kehrt dann zu Schritt 606 zurück, um die sensorlosen Positions- und Drehzahl-Werte wieder abzuschätzen.
  • In Bezug auf 7 zeichnet ein Graph 700 Drehmoment-Werte 702 und Drehzahlwerte 704 als Reaktion auf Motor-Drehzahl-Werte 706 zum Betrieb der vorliegenden Ausführungsform. Fachleute auf dem Gebiet der vorliegenden Erfindung werden erkennen, dass der Graph 700 exzellente Steuerung zeigt, wobei die vorliegende Ausführungsform Positions- und Drehzahl-Werte sensorlos in der Drehmoment-Drehzahl-Ebene bereitstellt, um einen gleichmäßigen Übergang des sich ergebenden Drehmoments zu erzeugen. Herkömmliche Rotor-Position- und Drehzahl-Abschätzeinheiten können zwischen Niedrig-Drehzahl-Fehlererzeugung und Hoch-Drehzahl-Fehlererzeugung unter Bereitstellen von ungeraden Motor-Drehzahl-Werten bei Übergangs-Drehzahlen umschalten. Ein Betrieb gemäß der vorliegenden Ausführungsform stellt jedoch eine gleichmäßige Kurve 706, beim Motor-Drehzahl-Werte-Übergang von niedrigen Drehzahlen zu hohen Drehzahlen, bereit.
  • Dementsprechend, stellt die vorliegende Ausführungsform eine Ausführung eines Elektromotor-Systems 202 bereit, welches nützlich ist, wenn der Motor eine Pumpe ist, welche in einer Flüssigkeit eingetaucht oder einer anderen Umgebungsbedingung unterliegt, die die Verwendung eines Drehwandlers teuer, schwierig oder beides machen würde. Daher ist offensichtlich, dass hier ein robustes und kosteneffektives Verfahren und eine solche Vorrichtung zum sensorlosen Betrieb eines Permanentmagnet-Synchron-Motors in einem Elektromotor-System beschrieben wurde. Das Elektromotor-System der vorliegenden Ausführungsform ist durch Reduzieren der Anzahl der Drähte, die mit dem Motor verbunden sind, der in dem Getriebefluid eingetaucht ist, besonders dazu geeignet, als zusätzliches Getriebepumpen-Motorsystem, verwendet zu werden.
  • Während mindestens eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden detaillierten Beschreibung dargelegt wurde, sollte daran gedacht werden, dass eine gewaltige Anzahl von Variationen existiert. Es sollte auch daran gedacht werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind, und nicht dafür vorgesehen sind, den Gegenstand, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Erfindung auf irgend eine Weise zu beschränken. Stattdessen wird die vorhergehende detaillierte Beschreibung Fachleuten einen geeigneten Fahrplan zur Umsetzung der beispielhaften Ausführungsform oder beispielhaften Ausführungsformen bereitstellen. Es sollte verstanden werden, das verschieden Veränderungen in der Funktion oder der Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne von dem Gegenstand der Erfindung abzuweichen, wie sie in den angehängten Ansprüchen oder den legalen Entsprechungen davon, dargelegt sind.
  • Ausführungsbeispiele
    • 1. Verfahren zur sensorlosen Steuerung eines Permanentmagnet-Motors, der eine Vielzahl von Phasen enthält, wobei das Verfahren den Schritt des Bestimmens eines sensorlosen Positionssignals und eines sensorlosen Drehzahlsignals in einer Drehmoment-Drehzahl-Ebene als Reaktion auf Phasenströme, die Strömen auf einer oder mehreren der Vielzahl von Phasen entsprechen, aufweist.
    • 2. Verfahren gemäß Ausführungsform 1, wobei der Schritt des Bestimmens eines sensorlosen Positionssignals und eines sensorlosen Drehzahlsignals die Schritte umfasst: Bestimmen eines Niedrig-Drehzahl-Fehlersignals als Reaktion auf eine Differenz in den Phasenströmen, einem sensorlosen Positions-Rückmelde-Signal und einem sensorlosen Drehzahl-Rückmelde-Signal; Bestimmen eines Hoch-Drehzahl-Fehlersignals als Reaktion auf die Differenz in den Phasenströmen, dem Positions-Rückmelde-Signal und dem Drehzahl-Rückmelde-Signal; und Bestimmen eines sensorlosen Positionssignals und eines sensorlosen Drehzahlsignals als Reaktion auf das Hoch-Drehzahl-Fehlersignal und das Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal, wobei das sensorlose Positions-Rückmelde-Signal äquivalent zu dem sensorlosen Positionssignal ist und das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal äquivalent zu dem sensorlosen Drehzahl-Signal ist.
    • 3. Verfahren gemäß Ausführungsform 2, wobei der Schritt des Bestimmens des Hoch-Drehzahl-Fehlersignals den Schritt eines Bestimmens des Hoch-Drehzahl-Fehlersignals als Reaktion auf die Differenz in den Phasenströmen, einem Unterschied in Phasenspannungen, das Positions-Rückmelde-Signal und das Drehzahl-Rückmelde-Signal aufweist, wobei die Phasenspannungen Spannungen auf der einen oder den mehreren der Vielzahl von Phasen entsprechen.
    • 4. Verfahren gemäß Ausführungsform 2, ferner die Schritte aufweisend: Bestimmen eines Niedrig-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Werts als Reaktion auf das Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal und das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal; Bestimmen eines Hoch-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Werts als Reaktion auf das Hoch-Drehzahl-Fehlersignal und das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal; wobei der Schritt des Bestimmens des sensorlosen Positionssignals und des sensorlosen Drehzahlsignals den Schritt des Kombinierens des Niedrig-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Signals und des Hoch-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Signals umfasst, um ein Rotorpositions-Fehlersignal, das sensorlose Positionssignal und das sensorlose Drehzahlsignal zu erzeugen, welches als Reaktion auf das Rotorpositions-Fehlersignal bestimmt wird.
    • 5. Verfahren gemäß Ausführungsform 2 ferner den Schritt eines Erzeugens eines Niedrig-Drehzahl-Einspeisesignals als Reaktion auf das sensorlose Positionssignal aufweisend, wobei die Differenz der Phasenströme als Reaktion auf das Niedrig-Drehzahl-Einspeisesignal bestimmt wird.
    • 6. Verfahren gemäß Ausführungsform 2, ferner den Schritt eines Bestimmens eines Rückstell-Positionssignals als Reaktion auf das sensorlose Positions-Rückmeldesignal und die Differenz der Phasenströme aufweisend, wobei der Schritt des Bestimmens des sensorlosen Positionssignals und des sensorlosen Drehzahlsignals den Schritt des Bestimmens des sensorlosen Positionssignals und des sensorlosen Drehzahlsignals als Reaktion auf das Hoch-Drehzahl-Fehlersignal, das Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal und das Rückstell-Positionssignal aufweist.
    • 7. Verfahren gemäß Ausführungsform 6, wobei der Schritt des Bestimmens des sensorlosen Positionssignals und des sensorlosen Drehzahlsignals die Schritt aufweist: Bestimmen des sensorlosen Positionssignals und eines beobachteten Drehzahlsignals als Reaktion auf das Hoch-Drehzahl-Fehlersignal, das Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal und das Rückstell-Positionssignal; und Filtern des beobachteten Drehzahl-Signals, um das sensorlose Drehzahl-Signal zu erzeugen.
    • 8. Elektromotorsystem, aufweisend: einen Permanentmagnet-Motor, welcher eine Vielzahl von Phasen aufweist; einen Wechselrichter zum Erzeugen einer Vielzahl von Phasensignalen als Reaktion auf modulierte Steuersignale und gekoppelt an den Permanentmagnet-Motor, um jedes der Vielzahl von Phasensignalen einer entsprechenden der Vielzahl von Phasen des Permanentmagnet-Motors bereitzustellen; eine Steuerung zum Erzeugen der modulierten Steuersignale als Reaktion auf ein sensorloses Positionssignal, ein sensorloses Drehzahlsignal und Phasenstrom-Signale, wobei die Phasenstrom-Signale Strömen eines oder mehrerer der Vielzahl von Phasensignalen entsprechen; und eine sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit zum Berechnen des sensorlosen Positionssignals und des sensorlosen Drehzahlsignals als Reaktion auf die Phasenstrom-Signale, wobei die sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit das sensorlose Positionssignal und das sensorlose Drehzahlsignal ganz in der Drehmoment-Drehzahl-Ebene berechnet.
    • 9. Elektromotorsystem gemäß Ausführungsform 8, wobei die sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit aufweist: ein Niedrig-Drehzahl-Fehlerextraktions-Modul zum Bestimmen eines Niedrig-Drehzahl-Fehlersignals als Reaktion auf die Phasenströme, ein sensorloses Positions-Rückmelde-Signal und ein sensorloses Drehzahl-Rückmelde-Signal; ein Hoch-Drehzahl-Fehlermodul zum Bestimmen eines Hoch-Drehzahl-Fehlersignals als Reaktion auf die Phasenströme, das sensorlose Positions-Rückmelde-Signal, und das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal; und ein Fehler-Kombiniermodul zum Bestimmen eines sensorlosen Positionssignals und eines sensorlosen Drehzahlsignals als Reaktion auf das Hoch-Drehzahl-Fehlersignal und das Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal, wobei das sensorlose Positions-Rückmelde-Signal äquivalent zu dem sensorlosen Positionssignal ist und das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal äquivalent zu dem sensorlosen Drehzahl-Signal ist und wobei die Phasenströme Strömen auf der Vielzahl von Phasen des Permanentmagnet-Motors entsprechen.
    • 10. Elektromotorsystem gemäß Ausführungsform 9, wobei das Hoch-Drehzahl-Fehlermodul das Hoch-Drehzahl-Fehlersignal als Reaktion auf eine Differenz zwischen zwei oder mehreren der Phasenströmen, einer Differenz in zwei oder mehreren Phasenspannungen, das sensorlose Positions-Rückmelde-Signal und das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal bestimmt, wobei die zwei oder mehreren Phasenspannungen Spannungen auf zwei oder mehreren der Vielzahl von Phasen des Permanentmagnet-Motors entsprechen.
    • 11. Elektromotorsystem gemäß Ausführungsform 9, wobei das Fehlerkombiniermodul umfasst: ein Niedrig-Drehzahl-Fehler-Abbau-Modul zum Bestimmen eines Niedrig-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Werts als Reaktion auf das Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal und das sensorlose Drehzahl-Rückmeldesignal; ein Hoch-Drehzahl-Fehler-Aufbau-Modul zum Bestimmen eines Hoch-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Werts als Reaktion auf das Hoch-Drehzahl-Fehlersignal und das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal; und ein Fehlersignal-Addierer zum Kombinieren des Niedrig-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Signals und des Hoch-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Signals, um ein Rotorpositions-Fehlersignal, das sensorlose Positionssignal und das sensorlose Drehzahlsignal zu erzeugen, welche durch das Fehler-Kombiniermodul als Reaktion auf das Rotorpositions-Fehlersignal bestimmt werden.
    • 12. Elektromotorsystem gemäß Ausführungsform 9, wobei das Niedrig-Drehzahl-Fehlerextraktions-Modul das Hoch-Drehzahl-Fehlersignal als Reaktion auf eine Differenz zwischen zwei oder mehreren der Phasenströme, das sensorlose Positions-Rückmelde-Signal und das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal bestimmt und wobei das Hoch-Drehzahl-Fehlermodul das Hoch-Drehzahl-Fehlersignal als Reaktion auf die Differenz zwischen den zwei oder mehreren der Phasenströme, das sensorlose Positions-Rückmelde-Signal und das sensorlosen Drehzahl-Rückmelde-Signal bestimmt, wobei das Elektromotor-System weiter ein Niedrig-Drehzahl-Einspeisemodul zum Erzeugen eines Niedrig-Drehzahl-Einspeisesignals als Reaktion auf das sensorlose Positionssignal umfasst, wobei die Differenz zwischen den zwei oder mehreren der Phasenströme als Reaktion auf die Phasenströme und das Niedrig-Drehzahl-Einspeisesignal bestimmt wird.
    • 13. Elektromotorsystem gemäß Ausführungsform 9, ferner aufweisend eine Niedrig-Drehzahl-Polaritäts-Detektor zum Erzeugen eines Rückstell-Positionssignals als Reaktion auf das sensorlose Positions-Rückmelde-Signal und den Unterschied in Phasenströmen, wobei das Fehler-Kombiniermodul das sensorlose Positionssignal und das sensorlose Drehzahl-Signal als Reaktion auf das Hoch-Drehzahl-Fehlersignal, das Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal und das Rückstell-Positions-Signal bestimmt.
    • 14. Elektromotorsystem gemäß Ausführungsform 13, wobei das Fehler-Kombiniermodul aufweist: ein Drehzahl-Beobachter-Modul zum Bestimmen des sensorlosen Positionssignals und eines beobachteten Drehzahlsignals als Reaktion auf das Hoch-Drehzahl-Fehlersignal, das Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal und das Rückstell-Positionssignal; und einen Drehzahl-Filter zum Filtern des beobachteten Drehzahlsignals zum Erzeugen des sensorlosen Drehzahl-Signals.
    • 15. Elektromotorsystem gemäß Ausführungsform 8, wobei der Permanentmagnet-Motor einen Drei-Phasen-Synchron-Permanentmagnet-Motor aufweist, welcher drei Phasen aufweist.
    • 16. Elektromotorsystem gemäß Ausführungsform 15, wobei die sensorlose Positions- und Drehzahlabschätzeinheit das sensorlose Positionssignal und das sensorlose Drehzahlsignal als Reaktion auf einer Differenz in zwei der Phasenstrom-Signale erzeugt.
    • 17. Fahrzeug, aufweisend: ein Getriebe zum Steuern der Bewegung des Fahrzeugs; ein oder mehrere Getriebefluidsstränge zum Halten von Getriebefluid, wobei das Getriebe in dem Getriebefluid innerhalb der einen oder mehreren Getriebefluidsstränge eingetaucht ist; und eine elektrische Getriebefluidpumpe zum Pumpen von Getriebefluid durch die einen oder mehreren Getriebefluidsstränge, wenn sie aktiviert wird, wobei die Getriebefluidpumpe aufweist: einen Permanentmagnet-Motor aufweisend eine Vielzahl von Phasen; einen Wechselrichter zum Erzeugen einer Vielzahl von Phasensignalen als Reaktion auf modulierte Steuersignale und gekoppelt an den Permanentmagnet-Motor, um jedes der Vielzahl von Phasensignalen einer entsprechenden der Vielzahl von Phasen des Permanentmagnet-Motors bereitzustellen; eine Steuerung zum Erzeugung der modulierten Steuersignale als Reaktion auf ein sensorloses Positionssignal, ein sensorloses Drehzahlsignal und Phasenstromsignale, wobei die Phasenstromsignale Strömen in einem oder mehreren der Vielzahl von Phasensignalen entsprechen; und eine sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit zum Berechnen des sensorlosen Positionssignals und des sensorlosen Drehzahlsignals als Reaktion auf die Phasenstrom-Signale, wobei die sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit das sensorlose Positionssignal und das sensorlose Drehzahlsignal ganz in der Drehmoment-Drehzahl-Ebene berechnet, wobei der Permanentmagnet-Motor in dem Getriebefluid innerhalb der einen oder mehreren Getriebefluidsstränge eingetaucht ist, und wobei der Wechselrichter außerhalb der einen oder mehreren Getriebefluidsstränge angeordnet ist und an den Permanentmagnet-Motor durch eine Vielzahl von Phasendrähten gekoppelt ist, um die Phasensignale dort bereitzustellen, wobei jeder der Vielzahl von Phasendrähten einer der Vielzahl von Phasen des Permanentmagnet-Motors entsprechen, und wobei die Steuerung und die sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit auch außerhalb der einen oder mehreren Getriebefluidsstränge angeordnet sind, wobei die Steuerung und die sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit an Phasendrähte gekoppelt sind, um die Phasenströme daher zu erhalten.
    • 18. Fahrzeug gemäß Ausführungsform 17, wobei die sensorlose Position- und Drehzahl-Abschätzeinheit der elektrischen Getriebefluidpumpe aufweist: ein Niedrig-Drehzahl-Fehlerextraktionsmodul zum Bestimmen eines Niedrig-Drehzahl-Fehlersignals als Reaktion auf die Phasenströme, ein sensorloses Positions-Rückmelde-Signal und ein sensorloses Drehzahl-Rückmelde-Signal; ein Hoch-Drehzahl-Fehlermodul zum Bestimmen eines Hoch-Drehzahl-Fehlersignals als Reaktion auf die Phasenströme, das sensorlose Positions-Rückmelde-Signal, und das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal; und ein Fehlerkombiniermodul zum Bestimmen eines sensorlosen Positionssignals und eines sensorlosen Drehzahlsignals als Reaktion auf das Hoch-Drehzahl-Fehler-Signal und das Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal, wobei das sensorlose Positions-Rückmelde-Signal äquivalent zu dem sensorlosen Positionssignal ist und das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal äquivalent zu dem sensorlosen Drehzahl-Signal ist.
    • 19. Fahrzeug gemäß Ausführungsform 18 ferner aufweisend: einen innen liegenden Verbrennungsmotor; und eine primäre Getriebefluidpumpe, welche mit dem innen liegenden Verbrennungsmotor zum Pumpen des Getriebefluids durch die eine oder mehrere Getriebefluidsstränge als Reaktion auf die Winkelbewegung des innen liegende Verbrennungsmotors gekoppelt ist, wobei die elektrische Getriebefluidpumpe als eine zusätzliche Getriebefluidpumpe dient. Fahrzeug gemäß Ausführungsform 18 ferner eine Getriebesteuerung aufweisend, welche mit der zusätzlichen Getriebefluidpumpe und der primären Getriebefluidpumpe gekoppelt ist, um die zusätzliche Fluidpumpe als Reaktion auf die primäre Getriebefluidpumpe zu aktivieren und zu deaktivieren.
    • 20. Fahrzeug gemäß Ausführungsform 19, wobei das Fahrzeug ein Hybridfahrzeug ist, welches ferner einen elektrischen Motor aufweist, wobei die Getriebe-Steuerung mit dem innen liegenden Verbrennungsmotor, dem elektrischen Motor und der zusätzlichen Getriebefluidpumpe gekoppelt ist, um die zusätzliche Getriebefluidpumpe zu aktivieren, wenn der elektrische Motor aktiviert ist und die zusätzlichen Getriebefluidpumpe zu deaktivieren, wenn der innen liegende Verbrennungsmotor aktiviert wird.

Claims (10)

  1. Verfahren zur sensorlosen Steuerung eines Permanentmagnet-Motors, der eine Vielzahl von Phasen enthält, wobei das Verfahren den Schritt des Bestimmens eines sensorlosen Positionssignals und eines sensorlosen Drehzahlsignals in einer Drehmoment-Drehzahl-Ebene als Reaktion auf Phasenströme, die Strömen auf einer oder mehreren der Vielzahl von Phasen entsprechen, aufweist.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Bestimmens eines sensorlosen Positionssignals und eines sensorlosen Drehzahlsignals die Schritte umfasst: Bestimmen eines Niedrig-Drehzahl-Fehlersignals als Reaktion auf eine Differenz in den Phasenströmen, einem sensorlosen Positions-Rückmelde-Signal und einem sensorlosen Drehzahl-Rückmelde-Signal; Bestimmen eines Hoch-Drehzahl-Fehlersignals als Reaktion auf die Differenz in den Phasenströmen, dem Positions-Rückmelde-Signal und dem Drehzahl-Rückmelde-Signal; und Bestimmen eines sensorlosen Positionssignals und eines sensorlosen Drehzahlsignals als Reaktion auf das Hoch-Drehzahl-Fehlersignal und das Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal, wobei das sensorlose Positions-Rückmelde-Signal äquivalent zu dem sensorlosen Positionssignal ist und das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal äquivalent zu dem sensorlosen Drehzahl-Signal ist.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt des Bestimmens des Hoch-Drehzahl-Fehlersignals den Schritt eines Bestimmens des Hoch-Drehzahl-Fehlersignals als Reaktion auf die Differenz in den Phasenströmen, einem Unterschied in Phasenspannungen, das Positions-Rückmelde-Signal und das Drehzahl-Rückmelde-Signal aufweist, wobei die Phasenspannungen Spannungen auf der einen oder den mehreren der Vielzahl von Phasen entsprechen.
  4. Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner die Schritte aufweisend: Bestimmen eines Niedrig-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Werts als Reaktion auf das Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal und das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal; Bestimmen eines Hoch-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Werts als Reaktion auf das Hoch-Drehzahl-Fehlersignal und das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal; wobei der Schritt des Bestimmens des sensorlosen Positionssignals und des sensorlosen Drehzahlsignals den Schritt des Kombinierens des Niedrig-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Signals und des Hoch-Drehzahl-Fehlerkomponenten-Signals umfasst, um ein Rotorpositions-Fehlersignal, das sensorlose Positionssignal und das sensorlose Drehzahlsignal zu erzeugen, welches als Reaktion auf das Rotorpositions-Fehlersignal bestimmt wird.
  5. Elektromotorsystem, aufweisend: einen Permanentmagnet-Motor, welcher eine Vielzahl von Phasen aufweist; einen Wechselrichter zum Erzeugen einer Vielzahl von Phasensignalen als Reaktion auf modulierte Steuersignale und gekoppelt an den Permanentmagnet-Motor, um jedes der Vielzahl von Phasensignalen einer entsprechenden der Vielzahl von Phasen des Permanentmagnet-Motors bereitzustellen; eine Steuerung zum Erzeugen der modulierten Steuersignale als Reaktion auf ein sensorloses Positionssignal, ein sensorloses Drehzahlsignal und Phasenstrom-Signale, wobei die Phasenstrom-Signale Strömen eines oder mehrerer der Vielzahl von Phasensignalen entsprechen; und eine sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit zum Berechnen des sensorlosen Positionssignals und des sensorlosen Drehzahlsignals als Reaktion auf die Phasenstrom-Signale, wobei die sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit das sensorlose Positionssignal und das sensorlose Drehzahlsignal ganz in der Drehmoment-Drehzahl-Ebene berechnet.
  6. Elektromotorsystem gemäß Anspruch 5, wobei die sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit aufweist: ein Niedrig-Drehzahl-Fehlerextraktions-Modul zum Bestimmen eines Niedrig-Drehzahl-Fehlersignals als Reaktion auf die Phasenströme, ein sensorloses Positions-Rückmelde-Signal und ein sensorloses Drehzahl-Rückmelde-Signal; ein Hoch-Drehzahl-Fehlermodul zum Bestimmen eines Hoch-Drehzahl-Fehlersignals als Reaktion auf die Phasenströme, das sensorlose Positions-Rückmelde-Signal, und das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal; und ein Fehler-Kombiniermodul zum Bestimmen eines sensorlosen Positionssignals und eines sensorlosen Drehzahlsignals als Reaktion auf das Hoch-Drehzahl-Fehlersignal und das Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal, wobei das sensorlose Positions-Rückmelde-Signal äquivalent zu dem sensorlosen Positionssignal ist und das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal äquivalent zu dem sensorlosen Drehzahl-Signal ist und wobei die Phasenströme Strömen auf der Vielzahl von Phasen des Permanentmagnet-Motors entsprechen.
  7. Elektromotorsystem gemäß Ansruch 6, wobei das Hoch-Drehzahl-Fehlermodul das Hoch-Drehzahl-Fehlersignal als Reaktion auf eine Differenz zwischen zwei oder mehreren der Phasenströmen, einer Differenz in zwei oder mehreren Phasenspannungen, das sensorlose Positions-Rückmelde-Signal und das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal bestimmt, wobei die zwei oder mehreren Phasenspannungen Spannungen auf zwei oder mehreren der Vielzahl von Phasen des Permanentmagnet-Motors entsprechen.
  8. Elektromotorsystem gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der Permanentmagnet-Motor einen Drei-Phasen-Synchron-Permanentmagnet-Motor aufweist, welcher drei Phasen aufweist.
  9. Fahrzeug, aufweisend: ein Getriebe zum Steuern der Bewegung des Fahrzeugs; ein oder mehrere Getriebefluidsstränge zum Halten von Getriebefluid, wobei das Getriebe in dem Getriebefluid innerhalb der einen oder mehreren Getriebefluidsstränge eingetaucht ist; und eine elektrische Getriebefluidpumpe zum Pumpen von Getriebefluid durch die einen oder mehreren Getriebefluidsstränge, wenn sie aktiviert wird, wobei die Getriebefluidpumpe aufweist: einen Permanentmagnet-Motor aufweisend eine Vielzahl von Phasen; einen Wechselrichter zum Erzeugen einer Vielzahl von Phasensignalen als Reaktion auf modulierte Steuersignale und gekoppelt an den Permanentmagnet-Motor, um jedes der Vielzahl von Phasensignalen einer entsprechenden der Vielzahl von Phasen des Permanentmagnet-Motors bereitzustellen; eine Steuerung zum Erzeugung der modulierten Steuersignale als Reaktion auf ein sensorloses Positionssignal, ein sensorloses Drehzahlsignal und Phasenstromsignale, wobei die Phasenstromsignale Strömen in einem oder mehreren der Vielzahl von Phasensignalen entsprechen; und eine sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit zum Berechnen des sensorlosen Positionssignals und des sensorlosen Drehzahlsignals als Reaktion auf die Phasenstrom-Signale, wobei die sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit das sensorlose Positionssignal und das sensorlose Drehzahlsignal ganz in der Drehmoment-Drehzahl-Ebene berechnet, wobei der Permanentmagnet-Motor in dem Getriebefluid innerhalb der einen oder mehreren Getriebefluidsstränge eingetaucht ist, und wobei der Wechselrichter außerhalb der einen oder mehreren Getriebefluidsstränge angeordnet ist und an den Permanentmagnet-Motor durch eine Vielzahl von Phasendrähten gekoppelt ist, um die Phasensignale dort bereitzustellen, wobei jeder der Vielzahl von Phasendrähten einer der Vielzahl von Phasen des Permanentmagnet-Motors entsprechen, und wobei die Steuerung und die sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit auch außerhalb der einen oder mehreren Getriebefluidsstränge angeordnet sind, wobei die Steuerung und die sensorlose Positions- und Drehzahl-Abschätzeinheit an Phasendrähte gekoppelt sind, um die Phasenströme daher zu erhalten.
  10. Fahrzeug gemäß Anspruch 9, wobei die sensorlose Position- und Drehzahl-Abschätzeinheit der elektrischen Getriebefluidpumpe aufweist: ein Niedrig-Drehzahl-Fehlerextraktionsmodul zum Bestimmen eines Niedrig-Drehzahl-Fehlersignals als Reaktion auf die Phasenströme, ein sensorloses Positions-Rückmelde-Signal und ein sensorloses Drehzahl-Rückmelde-Signal; ein Hoch-Drehzahl-Fehlermodul zum Bestimmen eines Hoch-Drehzahl-Fehlersignals als Reaktion auf die Phasenströme, das sensorlose Positions-Rückmelde-Signal, und das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal; und ein Fehlerkombiniermodul zum Bestimmen eines sensorlosen Positionssignals und eines sensorlosen Drehzahlsignals als Reaktion auf das Hoch-Drehzahl-Fehler-Signal und das Niedrig-Drehzahl-Fehlersignal, wobei das sensorlose Positions-Rückmelde-Signal äquivalent zu dem sensorlosen Positionssignal ist und das sensorlose Drehzahl-Rückmelde-Signal äquivalent zu dem sensorlosen Drehzahl-Signal ist.
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